改进无线发射机性能的创新设计技术

　　据日本《东京科学》杂志的研究人员报道 ，三种创新的设计技术大大提高了无线发射机的性能
，可以同时提高功率效率和数据速率。这有效地满足了对速度和效率日益增长的需求，加速了无线设备的广泛部署 。这使得无线电的协同操作成为可能Nic设备和更好的现代生活质量
。

　　背景:

　　将人工智能（AI）融入日常生活需要通过一种称为物联网（IoT）的技术将所有电子设备互连起来。物联网市场的快速扩张催生了对无线通信的巨大需求 。在这种情况下 ，发射器——通过无线电波向其他设备和用户发送信息——扮演着关键角色。发射机必须高能效，因为大多数物联网设备都是电池供电的
。为了让人工智能处理更多的数据
，发射机应该支持更高的数据速率，从而实现更智能的社会。

　　一种广泛采用的发射机类型 ，数字极极发射机
，以极坐标表示输入数据-振幅和相位-然后通过精确调整输出无线电波的极坐标来传输 。然而，确定这些极坐标依赖于坐标旋转数字计算机（CORDIC） ，这是一个耗电的电路块
。CORDIC产生多比特幅度和相位信号
，需要相应的调制器。由于制造缺陷，它们受到线性问题的影响 ，限制了数据速率
，使得平衡效率和数据速率变得具有挑战性 。加强一方往往会损害另一方；例如，虽然数字预失真(DPD) -一种流行的线性校准技术-可以解决更高数据速率的线性问题 ，但它会消耗额外的功率
。

　　研究成果概述：

　　在最近的一项研究中
，由Kenichi Okada教授领导的东京科学研究所（Science Tokyo）的一个研究小组试图通过使用三种创新设计技术开发一种无cordic的极地发射机架构来解决这些问题，从而同时提高了功率效率和数据速率。他们在2025年IEEE国际固态电路会议（ISSCC）的论文集上发表了这项工作 。

　　根据Okada的说法 ，“第一种提出的技术使用Delta-Sigma调制器（dsm）对输入数据进行重新编码
。两个dsm不是直接计算输入的x和y信号的极坐标，而是将它们转换成3级信号。因为这些3级输出只产生9种不同的幅相组合
，一个简单的九态查找表（LUT）可以有效地确定幅相 。通过避免耗电的CORDIC，减少幅度和相位（2位幅度和3位相位）的比特数 ，这种方法有利于线性幅度和相位调制技术的使用
。

　　第二和第三种提出的技术使线性幅度和相位调制成为可能。在传统的多位振幅和相位调制方案中
，器件匹配在精确产生零和峰值之间的中间值方面起着重要作用 。然而，在生产过程中产生的不匹配破坏了调制线性。

　　在第二种提出的技术中 ，2位幅度信号进一步量化为1位
，防止了带内噪声的增加
。1位振幅控制发射器输出在零和峰值振幅之间切换，没有任何中间状态 ，促进发射器振幅的完全线性。

　　在第三种提出的技术中
，由于相位控制代码只有3位，因此需要8个相位 ，每个相位间隔45° 。通过利用以四倍载波频率运行的方波的上升沿和下降沿
，而不是从0°到360°插值相位，产生了八个相位
。将方波的不同边复用形成输出相位。这些提出的技术确保了幅度和相位调制的线性 ，消除了功率密集的校准程序 。该团队通过使用65纳米CMOS工艺实现所提出的数字发射器来测试他们的想法，并将其性能与其他最先进的设计进行比较
。

　　Okada总结道：“通过应用这些技术
，我们在传统发射机中实现了顶级的功率效率和数据速率，而不会影响另一个 ，这要归功于我们的无cordic极地发射机架构。”

　　因此
，这种创新的架构可以在需要发射器的众多应用中促进技术进步 。