一款工作在129–146 GHz频段的直接数字调制FinFET发射器，具备片上失配校准功能，适用于5G之后的无线通信技术

《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：A 129–146-GHz Direct-Digital Modulation FinFET Transmitter With On-Chip Mismatch Calibrations for Beyond-5G Wireless Communications

本文提出了一种基于16nm p-FinFET工艺的D-band直接数字调制发射器，集成片上数字校准模块，消除复杂中频生成和功耗大的DAC需求。系统实现17GHz带宽（129-146GHz），12.2dBm输出功率，功耗235mW，面积1.2mm2，支持QPSK/16-QAM/64-QAM调制，8GS/s符号率，48Gb/s数据速率，EVM达-23.8dB，验证了FinFET SoC在B5G毫米波通信中的潜力。

　　

摘要：

本文介绍了一种适用于未来5G（B5G）及更先进无线通信技术的D波段直接数字调制（DDM）发射机，该发射机配备了片上数字校准模块。所提出的DDM架构减少了对复杂中频（IF）生成电路和耗电较大的数模转换器（DAC）的需求。该发射机主要采用台积电（TSMC）的16纳米p-FinFET工艺制造，这类晶体管在射频性能上优于n型FET。载波生成模块包括输入缓冲器、有源平衡器、具有电流整形和共模抑制功能的频率倍频器以及输出缓冲器。在每个I/Q路径上，还集成了基于开关的可变增益放大器（VGA）、数字控制的人工介质（DiCAD）传输线以及用于吸收射频DAC电流的器件，以实现精确的片上幅度和相位校准。校准后的复数信号随后被送入三级功率放大器（PA），并通过电容中性化技术驱动50 Ω的负载。该发射机的带宽为17 GHz（范围129至146 GHz），峰值功率为12.2 dBm，总静态功耗为235 mW，芯片面积为1平方毫米。它支持QPSK、16-QAM和64-QAM等调制方式，符号速率为2、4、6或8 Gs/s。在64-QAM模式下，可实现最高数据传输速率48 Gb/s（每比特能耗4.9皮焦耳），误码率（EVM）为-23.8 dB，充分展示了基于FinFET的D波段系统级芯片（SoC）在B5G通信中的潜力。