面向5G及更高级别的高可重构混合信号前端关键技术

《IEEE Transactions on Learning Technologies》：Multi-Objective Parameter Self-Refinement for Digital Twin of C+L-Band Transmission System Under Measurement Constraints

　　我们很荣幸地担任本特刊的客座编辑，本特刊建立在IEEE微波理论与技术学会（MTT-S）技术委员会TC-15于2024年IEEE国际微波理论与技术研讨会（IMS）期间举办的技术研讨会成功基础上。TC-15的职责范围涵盖射频（RF）与混合信号集成电路（IC）及信号处理技术，从理论基础到具体硬件实现。该委员会还积极推动超低高速模拟和数字信号处理以及实现这些技术所需的混合信号IC等新兴高影响力发展领域。TC-15由来自IEEE所有地区的25多名成员组成，包括知名学者和工业界专家。TC-15与IEEE射频集成电路研讨会技术委员会及其他MTT-S技术委员会合作，确保整个MTT-S社区能够利用其集体专业知识。该委员会在组织研讨会及定义其主题范围方面发挥了核心作用。在Christian Carlowitz博士的领导下，TC-15成员Hao Wang和Anis Ben Arfi在IMS 2024上组织了一场题为"面向5G及更高级别的高可重构混合信号前端方案"的研讨会。该研讨会的节目展示了5G/6G通信、雷达、卫星链路、物联网及新兴量子微波系统领域的最先进高性能射频混合信号解决方案。具体主题包括基于射频数模转换器的宽带高功率发射机、高干扰抑制接收机、变频组件和超低抖动频率综合器。特邀演讲者包括：- 陈卓伟教授（美国南加州大学）- 钱慧珍教授（中国西安电子科技大学）- Negar Reiskarimian教授（美国麻省理工学院）- Alyosha Christopher Molnar教授（美国康奈尔大学）- Wanghua Wu博士（美国三星半导体）在演讲之后，演讲者与主持人及与会者进行了小组讨论。他们回答了关于当前趋势、新型射频集成电路架构、组件设计以及高集成度射频和毫米波解决方案优化方面的问题。此外，他们还为学生和早期职业发展人士提供了职业规划建议。该研讨会吸引了65多名参与者，反馈极为正面。与会者称赞了演讲的技术深度以及与顶尖专家直接交流的机会。TC-15致力于促进射频和混合信号领域内的高水平技术交流、知识共享和专业发展。本着这一目标，研讨会演讲者受邀将其演讲内容扩展为经过同行评审的完整稿件，收录于本特刊中。我们期待分享这些贡献，它们将进一步推动面向下一代无线IC技术的高可重构混合信号前端技术的进步。对无处不在的连接性的追求以及5G和毫米波等无线通信技术的快速演进，催生了对能够跨宽频谱操作以满足各种标准需求的射频前端设计日益增长的需求。然而，实现高可重构收发器面临重大挑战。适应多个频段通常需要体积庞大的滤波器，从而增加了外形尺寸和成本。具有高峰均功率比的高速通信要求功率放大器进行大量的功率回退，从而损害了效率。此外，超低高速链路要求超低抖动的本地振荡器和具有极高频率分辨率的时钟生成电路。本特刊收录了三篇文章，探讨了射频、模拟和数字混合设计技术的最新进展，以应对这些关键瓶颈。第一篇论文[A1]由西安电子科技大学钱慧珍教授及其团队撰写，综述了可重构数字发射机（DTXs）的基础知识和最新进展。DTX利用直接比特到射频转换，相比传统模拟发射机，提供了更高的能效、更紧凑的尺寸和与数字基带更高的兼容性。作者深入探讨了极化、外差和多相DTX等新兴架构，并突出了输出功率增强和深度回退效率提升技术。该论文展示了数字射频设计如何受益于CMOS工艺缩放，为未来的智能射频前端提供了巨大潜力。第二篇论文[A2]由麻省理工学院Negar Reiskarimian教授及其团队撰写，研究了集成多输入多输出接收机中的空间干扰抑制。随着频谱使用越来越密集，接收机必须在日益复杂的干扰环境中工作。作者全面概述了基于集成电路的技术，包括模拟多波束赋形矩阵、前馈空间干扰消除以及利用双向转换的空间陷波滤波器。该论文还讨论了自适应技术，可在无需事先了解干扰源到达角的情况下实现自主干扰抑制，为保护有源前端组件免受强阻塞器影响提供了设计见解。本特刊的最后一篇论文[A3]由三星半导体Wanghua Wu博士撰写，提供了关于低抖动小数分频N锁相环设计的及时指南。对于Wi-Fi 7和5G频率范围2等先进无线标准，集成本地振荡器的相位噪声决定了误差矢量幅度的下限。该论文综述了数字到时转换器辅助相位检测器和可重构多核压控振荡器的最新趋势。作者结合实际芯片示例，说明了这些先进的电路和数字校准技术如何在严格的功耗和面积预算内实现低于100飞秒的均方根抖动性能。高可重构收发器集成电路的持续演进是现代射频集成电路设计发展中尖端技术的有力见证。展望未来，这些统一了射频、模拟和数字电路设计技术的架构，将为射频前端设计解锁丰富的可能性。更令人兴奋的是，随着人工智能时代的全面到来，我们期待本特刊介绍的技术随着AI驱动的自动化芯片设计的成熟，在更广泛的应用中实现多样化技术集成。通过学术界与工业界的密切合作，高性能无线系统无缝桥接多种标准和频率的愿景正稳步成为现实。我们衷心感谢作者、审稿人以及《IEEE微波杂志》编辑团队为本特刊做出的宝贵贡献。他们的努力确保这些关键电路技术能够到达更广泛的科学和工程界。我们希望本特刊能激励该前沿集成电路设计领域的进一步探索和创新。---**附录：相关论文**1. [A1] H. J. Qian and Y. Yang, "Reconfigurable digital transmitters with continuous evolution of performance metrics," *IEEE Microw. Mag.*, vol. 27, no. 10, pp. 18–35, Oct. 2026, doi: 10.1109/MMM.2026.3683013.2. [A2] H. Yang, A. Ozdemir, and N. Reiskarimian, "Spatial interference mitigation in RF to mmWave integrated MIMO receivers," *IEEE Microw. Mag.*, vol. 27, no. 10, pp. 36–52, Oct. 2026, doi: 10.1109/MMM.2026.3694410.3. [A3] W. Wu, "Low-jitter PLL design for advanced wireless CMOS transceivers," *IEEE Microw. Mag.*, vol. 27, no. 10, pp. 53–68, Oct. 2026, doi: 10.1109/MMM.2026.3676724.