A 140-GHz Direct Raised-Cosine Envelope-Shaping Transmitter with Integrated ILO Phase Shifter

📄 arXiv: 2607.15994 📥 PDF

作者: Haoling Li, Najme Ebrahimi

分类: cs.IT, eess.SY

发布日期: 2026-07-20

💡 一句话要点

提出一种140GHz直接升余弦包络整形发射器以支持亚THz无线链接

🎯 匹配领域: 支柱八：物理动画 (Physics-based Animation)

关键词: 射频发射器 升余弦包络整形 相位调谐 亚THz通信 SiGe BiCMOS 高速数据传输 相控阵应用

📋 核心要点

  1. 现有的发射器设计在基带脉冲整形和高速数模转换器方面存在性能瓶颈，限制了数据传输速率和相位调谐的灵活性。
  2. 本文提出了一种新型发射器架构，通过直接合成射频包络状态来实现升余弦波形，从而简化了传统设计的复杂性。
  3. 实验结果显示，该发射器在8 Gb/s的数据传输速率下，旁瓣抑制达到34 dB，具备良好的相位调谐能力，适用于亚THz无线通信。

📝 摘要（中文）

本文提出了一种在90-nm SiGe BiCMOS技术下工作的140GHz发射器，具备直接升余弦包络整形和宽范围相位调谐功能。该架构通过直接合成近似升余弦波形的3级和5级射频包络状态，放宽了传统基带脉冲整形和高速数模转换器的要求，具备23 dB的调制动态范围。实验结果表明，该发射器的数据传输速率可达8 Gb/s，旁瓣抑制达到34 dB。此外，为支持可扩展的相控阵应用，集成了注入锁定振荡器相位调谐路径，提供22.5度的数字相位分辨率和超过360度的连续模拟调谐。该发射器输出功率可达2 dBm，结合了直接射频包络整形和广泛的相位控制。

🔬 方法详解

问题定义：本文旨在解决现有发射器在基带脉冲整形和高速数模转换器方面的性能瓶颈，导致数据传输速率和相位调谐能力不足的问题。

核心思路：论文提出的核心思路是通过直接合成3级和5级射频包络状态，近似升余弦波形，从而简化传统的脉冲整形过程，提升发射器的性能。

技术框架：整体架构包括直接升余弦包络整形模块和注入锁定振荡器相位调谐模块。前者负责生成所需的射频包络，后者则提供精确的相位调谐功能。

关键创新：最重要的技术创新在于通过直接合成射频包络状态，放宽了对传统基带脉冲整形和高速数模转换器的依赖，显著提升了发射器的调制动态范围和相位调谐能力。

关键设计：发射器设计中，调制动态范围达到23 dB，输出功率可达2 dBm，数字相位分辨率为22.5度，且具备超过360度的连续模拟调谐能力，这些设计参数确保了其在亚THz无线链接中的有效性。

📊 实验亮点

实验结果表明，该发射器在8 Gb/s的数据传输速率下，旁瓣抑制达到34 dB，输出功率可达2 dBm，显示出优异的性能表现，显著提升了相位调谐的灵活性和精度。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括亚THz无线通信、相控阵雷达系统和高速数据传输等。通过提升发射器的性能，能够支持更高的数据传输速率和更灵活的相位控制，推动相关技术的发展与应用。

📄 摘要（原文）

A 140-GHz transmitter with direct raised-cosine-like envelope shaping and wide-range phase tuning is presented in 90-nm SiGe BiCMOS. The proposed architecture relaxes conventional baseband pulse shaping and high-speed digital-to-analog converters by directly synthesizing 3-level and 5-level RF envelope states that approximate a raised-cosine waveform, enabled by a 23-dB modulation dynamic range. Measured results demonstrate data rate up to 8 Gbpers with 34-dB sidelobe suppression. To support scalable phased-array applications, an injection-locked-oscillator phase-tuning path is also integrated, providing 22.5deg digital phase resolution together with continuous analog tuning over more than 360 deg. The transmitter achieves up to 2 dBm output power and combines direct RF envelope shaping with wide-range fine phase control for sub-THz wireless links