近日，上海交通大学密西根学院助理教授卢旭阳课题组在天线与微波领域的国际顶级期刊《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》上发表题为《mmWave Spatial-Temporal Single Harmonic Switching Transmitter Arrays for High back-off Beamforming Efficiency》（高波束赋型功率回退效率的毫米波时空调制单谐波发射阵列）的研究论文。论文利用时间调制算法将电磁阵列与发射机电路结构协同设计，进而同时实现了高效率的功率回退与波束赋型。密院本科生余哲昊为论文第一作者，教师卢旭阳为通讯作者。
波束赋型以及高阶信号调制是当今通讯系统实现定向高比特率信号传输的关键技术。功率放大器是发射机最耗能的组件之一，随着工作频率不断升高, 外加所需传输信号的峰均比不断增大，其效率将不断衰减，影响整个系统的传输效率。另一方面，传统波束赋型架构依赖移相器对每个阵列单元的精确控制，而移相器的效率与精度也将随着频率的升高而不断降低。以上种种限制都为高频段发射机的设计带来了挑战。
针对这一问题，课题组提出了一种基于时间调制的阵列架构，架构通过精确控制时间调制产生的谐波来同时达到精确的波束赋型与高效率的功率回退。论文在提出该架构的同时，对时间调制理论进行了建模、分析与设计。文章更进一步设计了相应的电路系统实现并对各性能指标进行了精确的仿真。仿真结果表明，在77GHz的频率下，相比传统的AB型放大器，在3-dB回退点获得了57%的效率提升，在6-dB回退点获得了100%的效率提升，在9-dB回退点获得了190%的效率提升。
背景介绍
余哲昊是上海交通大学密西根学院电子与计算机工程专业的大四学生，在密西根大学安娜堡分校参与双学位项目期间就读电子工程专业。他即将前往美国宾夕法尼亚大学攻读电子与系统工程博士学位。他的研究工作专注于 CMOS 毫米波集成系统、集成光子学与光电集成系统设计。
卢旭阳博士现任上海交通大学密西根学院助理教授、博士生导师，上海交通大学高速电子系统设计与电磁兼容研究教育部重点实验室成员。博士毕业于美国普林斯顿大学，曾获普林斯顿大学2020年电子系最佳论文 Bede Liu 奖、2020 IEEE Predoctoral Fellowship等荣誉。卢旭阳课题组主要研究专注于超高速射频集成系统设计，为下一代高性能通信、成像、智能感知等技术提供关键解决方案。相关的成果已发表于《Nature Electronics》, 《Journal of Solid State Circuits》等知名期刊以及集成电路顶级会议 ISSCC 上。2021年度已获得国自然科学基金、上海市科技创新行动计划”青年科技英才扬帆计划等资助。
