面向6G与智能感知的先进射频技术与系统创新

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：Guest Editorial

本专刊聚焦射频无线系统前沿，收录了RWW2025会议中关于E波段倍频器谐波相位控制、近奇点耦合谐振器传感振荡器、SiGe BiCMOS 6G FR3频段功率放大器三大创新研究。这些工作通过优化频谱纯度、挖掘非线性动力学特性、提升功率附加效率(PAE)至40.1%，为太赫兹通信、高灵敏度传感和下一代移动通信基础设施提供了关键技术支撑。

　　

在无线通信技术飞速发展的今天，随着5G网络的全面铺开和6G研发的加速推进，对射频前端系统提出了更严苛的要求。传统射频电路在迈向更高频段（如毫米波、太赫兹）时面临频谱纯度恶化、功率效率下降等挑战，而新兴应用场景如物联网传感、空间通信等又亟需高灵敏度、低功耗的射频解决方案。这一背景下，2025年IEEE射频与无线周（RWW）汇聚了全球学术界与工业界的顶尖研究成果，其中三篇代表性论文被选入《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》迷你专刊，分别从谐波控制、传感机制革新和功率放大器设计三个维度突破了现有技术瓶颈。

关键技术方法概述

研究团队采用多技术路径协同攻关：1）针对E波段倍频器，通过谐波相位态调控优化频谱纯度；2）利用耦合谐振器在奇点附近的非线性特性开发新型射频传感器；3）基于SiGe BiCMOS工艺设计支持6G FR3频段（7-24 GHz）的功率放大器，采用电路拓扑优化实现29 dBm输出功率与40.1%的功率附加效率（PAE）。所有设计均通过电磁场仿真与实测验证，样本数据来源于实验原型测试。

研究结果分析

谐波相位态对E波段倍频器频谱纯度的提升

P. Stadler等人发现通过精确控制GaAs工艺倍频器的二次谐波相位状态，可将寄生边带抑制提升15 dB。该研究通过建立谐波相位与输出频谱的定量模型，证明了相位匹配对抑制杂散分量的关键作用，为太赫兹频段源设计提供了新思路。

近奇点耦合谐振器传感器的灵敏度突破

C. Moncada团队创新性地利用氧化铝陶瓷谐振器在双稳态临界点（Cusp Point）的高灵敏度特性，使传感器在葡萄糖浓度检测中实现0.1 mg/mL的分辨率。实验表明，该振荡器结构的频率偏移量与介电常数变化呈指数关系，显著优于传统线性传感器。

6G FR3频段SiGe BiCMOS功率放大器的效率优化

D. Pecile等人采用共源共栅堆叠结构与自适应偏置技术，在7 GHz频点实现29 dBm饱和输出功率的同时保持40.1%的PAE。通过负载牵引优化与热管理设计，解决了高频段功率晶体管的效率滚降问题，为6G基站功率放大器提供了可行方案。

结论与展望

这三项研究分别从频谱管理、传感物理和能效提升三个方向推动了射频技术边界：谐波相位控制为高频系统提供了纯净信号源，奇点附近非线性效应的利用开辟了高灵敏度传感新路径，而SiGe BiCMOS功率放大器的高效设计证实了6G FR3频段的工程可行性。这些突破不仅解决了当前无线系统的核心痛点，更为太赫兹通信、生物医学传感和下一代移动网络基础设施奠定了技术基石。未来研究可进一步探索这些技术在多物理场耦合、异构集成等场景下的协同应用。