一种可扩展的大阵列M-QAM直接射频发射机拓扑结构，具备集成物理层安全功能——概念验证

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：A Scalable Large-Array M-QAM Direct-RF Transmitter Topology With Integrated Physical Layer Security—A Proof of Concept

该文提出基于QPSK直接射频发射阵列的大规模通信系统，通过空间功率合成实现扩展M-QAM调制，增强物理层安全性和功率效率，2×4阵列验证显示16-QAM至256-QAM高效通信能力。

　　

摘要：

本文介绍了一种发射机（TX）阵列拓扑结构，该结构采用QPSK直接射频发射单元来实现可扩展的大阵列无线通信和多功能系统。通过利用空间功率组合，这些发射单元能够合成扩展的M-QAM星座图，从而支持灵活的高阶调制。当QPSK信号以阵列形式传输时，其星座图检索范围被限制在预定的辐射角度内，增强了物理层的安全性，表现出较高的选择性。此外，由于其低动态范围（DR）波形特性，该调制方式支持高功率输出，并且与高阶星座图相比提高了功率放大器（PA）的效率，从而显著提升了阵列的整体功率性能比。本文对关键性能因素进行了全面分析，包括天线增益随位置的变化、波束成形效果以及相位前沿的平坦度。为了验证所提出的技术，文中展示了一个2×4阵列的概念验证（PoC）实现方案。测量结果表明，从16-QAM到256-QAM的各种调制阶数下，该方案均表现出稳健的性能，与理论预测一致。这种拓扑结构有效地将空间星座图形成技术与大阵列系统的需求相结合，提供了卓越的功率效率。其可扩展的构建模块、可重构性以及固有的安全通信能力使其成为下一代高数据速率大阵列发射系统的理想候选方案。