Energy-Efficient 200 GHz Power Amplifier Design for 5G-IoT Smart-Grid Edge Communication
Notice bibliographique
Résumé
With the rapid development of fifth-generation mobile communication (5G) and the Internet of Things (IoT), the communication demands of smart grids are evolving toward higher frequencies, broader bandwidths, and greater energy efficiency. Future smart grid nodes require not only stable power control but also high-speed, low-latency data interaction in distributed environments. Consequently, radio frequency frontend circuits operating in the millimeter-wave and sub-terahertz (sub THz) frequency bands have emerged as a critical technology. However, existing 200 GHz power amplifiers (PAs) in CMOS and SiGe technologies typically achieve only 10-15 dB gain with PAE below 5%, limiting their use in energy-constrained smartgrid edge nodes. Therefore, a design that combines broadband gain and high energy efficiency under compact integration is required. This paper designs and simulates a broadband power amplifier operating at 200 GHz to support edge communication in 5G and IoT driven smart grids. The amplifier achieves a gain exceeding 20 dB, a 3 dB bandwidth of 40 GHz, and input output matching better than −10 dB. By adopting a dual parallel structure and Wilkinson power combiner, the amplifier delivers approximately 6 dB of power gain, achieving 10 mW output power and over 10% power added efficiency (PAE) under a 2 V supply voltage. Simulation results demonstrate stable performance (<tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$K>1, \mu>1$</tex>) across the 1 GHz-400 GHz frequency range, validating its potential application in future 5G smart grids and IoT communication nodes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».