中国半导体十大研究进展候选推荐（2021-011）——深回退效率提升数字密集型功率放大器芯片
1
工作简介
无线通信技术的发展要求不断提升传输系统的数据传输速率与效率。传统发射系统重点关注对系统峰值效率的提升，但针对复杂的调制信号，传统发射系统整体效率并不高。为满足无线通信系统不断增加的数据吞吐量，需要具有高峰均功率比 (PAPR) 的高频谱效率调制信号。因此，功率放大器芯片或发射机芯片的功率回退 (PBO) 区域的效率对于降低射频前端系统的功耗至关重要。为了以低成本和紧凑的尺寸覆盖多种通信标准（例如 LTE、5G、蓝牙和 Wi-Fi），具有高平均效率的宽频带功率放大器芯片受到极大的青睐。
近年来，数字密集型功率放大器凭借高效率、高集成度、高扩展性等优势，在射频集成电路领域展现出巨大潜力。该类功率放大器能直接实现信号的调制、混频与放大，并且单片可支持多标准、多制式，有望为未来高数据率、高效率的宽频无线传输提供理想的核心芯片技术。
最近，电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室、国家示范性微电子学院罗讯教授团队提出了一种基于混合Doherty和阻抗提升技术的正交数字功率放大器芯片，可在复平面提高深度功率回退时的效率。该芯片中采用了一种基于新型动态可调变压器的宽频可重构匹配网络，该网络具有更大的自由度，可实现宽频范围内功率放大器的灵活负载阻抗调节。在2.3-3.4 GHz的宽频范围内，该芯片无需任何电源切换或PA短路开关即可在3/6/9/12/15 dB PBO处实现效率峰值。
图1. 复平面回退效率提升概念图。
图2. 芯片照片与测试结果。
该工作为高速率、高效率、多标准功率放大器芯片提供了新的解决方案，奠定了理论与实验基础。验证了该类放大器在宽频多标准、多制式无线传输领域的广泛应用前景。相关成果以“A Quadrature Digital Power Amplifier With Hybrid Doherty and Impedance Boosting for Complex Domain Power Back-Off Efficiency Enhancement”为题，受邀发表在国际集成电路顶级期刊IEEE Journal of Solid-States Circuits上。钱慧珍副教授为论文第一作者，罗讯教授为论文通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金重点项目、华为海思合作研发重点项目等的支持。
2
作者简介
第一作者
钱慧珍，电子科技大学国家示范性微电子学院副教授。
学士、硕士、博士均毕业于电子科技大学。研究方向包括CMOS全集成数字射频发射机，数字密集型功率放大器，微波/毫米波/THz集成电路与系统，片上智能感知相控阵无线传输系统，一体化可重构无源集成电路与系统等。研究成果发表在IEEE JSSC、TMTT、TCAS-I、MWCL等IEEE期刊，以及ISSCC、RFIC、IMS、CICC等国际顶级会议；授权专利21项（含欧美专利12项）。曾获得2018年IEEE微波理论与技术学会Graduate Fellowship Award、2015年与2018年IEEE国际无线年会（IWS）最佳学生论文奖、2017年与2018年IEEE国际微波年会（IMS）学生设计竞赛奖，以及2016年与2019年IEEE射频集成技术大会（RFIT）最佳学生论文奖。兼任IEEE TMTT、TCAS-I、MWCL、SSCL等期刊审稿人，兼任IEEE IWS等国际会议技术委员会委员。
通讯作者
罗讯，电子科技大学国家示范性微电子学院教授。
学士、博士（硕博连读）毕业于电子科技大学，曾任荷兰代尔夫特理工大学助理教授，华为技术有限公司项目经理、系统工程师。
长期从事大数据电子与人工智能微系统、数字密集型射频/微波/毫米波集成电路、片上太赫兹通信、可重构无源电路与系统、智慧传感网络、生物微电子集成系统、多维集成封装等方向的研究。发表高水平论文100余篇，含IEEE期刊JSSC、TMTT、TCAS-I、MWCL等，国际会议IEEE ISSCC、RFIC、IMS、CICC等；授权专利39项（含欧美专利20项）。罗讯教授及所带领团队（BEAM X-Lab）获30项IEEE重要奖项，含IEEE MTT-Society Graduate Fellowship Award（3人次）、IEEE SSC-Society Predoctaral Achievement Award（1人次）、IEEE MTT-Society Pregraduate/Undergraduate Scholarship Award（4人次）、IEEE RFIC、IMS等高水平国际会议最佳论文奖/设计竞赛奖20余项等；曾获中国侨界贡献奖（创新成果）等。
担任IEEE Microwave and Wireless Components Letter责任主编；IET Microwaves, Antennas & Propagation副主编；IEEE MTT学会MTT-4（微波无源电路与传输线结构分委会）、MTT-5（滤波器分委会）、MTT-23（无线通信分委会）技术委员会委员。兼任IEEE JSSC、TMTT、TCAS-I、EDL等SCI期刊审稿人；IEEE RFIC、IMS等国际会议技术委员会委员；IEEE IWS、RFIT等国际会议技术委员会共同主席等。
3
原文传递
详情请查看论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9361996
《半导体学报》简介：
《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。2020年，JOS被EI收录。
“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：
《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：jos@semi.ac.cn，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。
JOSarXiv预发布平台简介：
半导体科技发展迅猛，科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台，保障优秀科研成果首发权的认定，促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立，编辑部负责运行和管理，是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台，提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。
JOSarXiv于2020年1月1日正式上线（http://arxiv.jos.ac.cn/），通过《半导体学报》官网（http://www.jos.ac.cn/）亦可访问。敬请关注和投稿！
文章来源“半导体学报”公众号
编辑：黄琦
往期回顾
欢迎大家提供各类学术会议或学术报告信息，以便广大科研人员参与交流学习。
联系人：李盼 18005575053（微信同号）
联系人：李盼 18005575053（微信同号）