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面向IEEE 802.11aj标准的毫米波45 GHz高输出功率高速率芯片

2022-01-10

 

随着移动互联网的快速发展,数据传输速率急剧增加,预计到2022年底,全球将共享超过5 Zb的数据。为了应对高速增长的无线数据传输需求,2009年东南大学洪伟教授团队向CWPAN(中国无线个域网)标准组提出中国“毫米波超高速近远程通信标准Q-LINKPAN”建议;2010年成立CWPAN SG5研究组推进该标准的研究与制订;2012年团队推动在IEEE802.11标准化组织中成立了IEEE 802.11aj任务组;2013年工信部批准了9.5 GHz的频谱发展该标准;2018年IEEE 802.11aj(42.3-48.4 GHz)通信标准正式发布。该标准包括10个带宽为540 MHz的信道或5个带宽为1080 MHz的信道,峰值传输速率可达到15 Gbps,如图所示。该标准相对于现有WLAN标准,在传输速率、容量、安全性和保密性上有着显著提升。华为、中兴等企业对该标准高度关注,并发布针对45GHz应用的产品路线规划。

本研究针对我国主导的IEEE 802.11aj标准开发宽带毫米波通信芯片,团队在国家973项目硅基毫米波亚毫米波芯片研究的基础上,提出并设计了国际上首款支持IEEE802.11aj的宽带毫米波芯片。不同于6 GHz以下频段,毫米波频段路径损耗较大,为此,团队开发出一种带有共模信号抑制特性的毫米波变压器并将其应用于芯片的设计中,使得该芯片与已经报道的毫米波通信系统芯片相比,有着最高的输出功率1 dB压缩点。此外,IEEE 802.11aj标准要求系统支持高阶正交幅度调制(64 QAM)以提升系统的无线数据传输速率,在芯片架构的设计中,团队提出了一种本振泄露信号和镜频信号抑制电路单元,可实现对本振泄露信号和镜频信号的校准。本成果为IEEE 802.11aj标准的应用落地以及相关芯片的国产化奠定了坚实的基础。

图1. 面向IEEE 802.11aj标准的毫米波45GHz高输出功率高速率芯片。(a) 工业与信息化部用频规范,(b) IEEE 802.11aj通信标准频谱分布,(c) 适用于IEEE 802.11aj通信标准的芯片系统框图,(d) 发射机芯片,(e) 接收机芯片。

相关研究成果于2021年10月15日以“A -28.5 dB EVM 64-QAM 45 GHz Transceiver for IEEE 802.11aj”为题发表在IEEE Journal of Solid-State Circuits上。周培根博士为论文第一作者,陈继新教授为通讯作者,洪伟教授为团队负责人,东南大学为通讯单位。

详情请点击论文链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/9355575

来源:半导体学报微信公众号

 

 



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