[論文レビュー] Optimization-Based Behavioral Modeling of Mixers for Frequency Comb OFDM Radar Processing

Umut Utku Erdem, Henning Poensgen+6 more|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2026

Radio Frequency Integrated Circuit Design被引用数 0

ひとこと要約

本論文は、多 tone LO 信号で駆動されるミキサの最適化ベースの挙動モデルを提案し、周波数コム OFDM レーダー向けに適用。シミュレーションと測定で検証され、システムレベルの評価を迅速化する。

ABSTRACT

This paper presents an optimization-based behavioral model for mixers driven by multi-tone local oscillator (LO) signals, considered specifically for frequency comb orthogonal frequency-division multiplexing radar applications. Unlike traditional models, the proposed approach is designed and tested for multi-tone LO excitations. The model uses polynomial nonlinearities for both intermediate frequency and LO ports, supported by spectrum-domain fitting that selectively emphasizes strong intermodulation products. In addition, a polynomial block is introduced to capture input power-dependent phase nonlinearity. The approach is validated using circuit-level simulations and supported by measurements. Radar processing results show the model replicates distortive effects in simulations. The proposed model enables rapid system-level performance estimations and waveform optimization, replacing computationally expensive circuit-level simulations.

研究の動機と目的

• 高PAPRで広帯域RFシステム（ISACおよび6G文脈で使用）に対する正確なミキサーモデリングを動機付ける。
• 周波数コム OFDM レーダーにおける多-tone LO励振を扱う単一ミキサー挙動モデルを開発する。
• スペクトル領域の適合を取り入れ、強いインモジュレーション産物（IMD）と入力電力依存の位相非線性に焦点を当てる。
• 回路レベルのシミュレーションを代替するために、回路レベルの高価な全波形シミュレーションを置換できるモデルを、回路レベルのシミュレーションと測定で検証する。

提案手法

• 中間周波数(IF)ポートとLOポートの両方を多項式非線形でモデリングする。
• IMD産物を強調するスペクトル領域適合を適用する。
• 入力電力依存の位相非線性を捉える追加の多項式ブロックを導入する。
• 多-tone LO操作に最適化されたカスタム・ギルバート・セル・ミキサーに基づくモデルを採用する。
• ADSシミュレーションと測定でアプローチを検証する。
• 挙動モデルが波形設計とシステム検証を迅速にサポートすることを実証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 周波数コム OFDM レーダーの多-tone LO励振で多項式ベースの挙動ミキサーモデルはどのように性能を発揮するのか？
• RQ2 IMDに焦点を当てたスペクトル領域適合は、多-tone LO を用いたミキサー歪みの正確な表現を提供できるのか？
• RQ3 提案モデルは、回路レベルのシミュレーションと比較して、速く信頼性の高いシステムレベルの性能推定を可能にするのか？

主な発見

• モデルはIFポートとLOポートの多項式非線形性と、IMD産物を強調するスペクトル領域適合を組み合わせて用いる。
• 入力電力依存の位相非線性を追加の多項式ブロックで捉える。
• ADSのシミュレーションと測定は、モデルが全体シミュレーションで観測される歪み効果を再現することを検証する。
• 挙動モデルは迅速なシステムレベルの性能推定と波形最適化を可能にし、高価な回路レベルのシミュレーションへの依存を低減する。