多模多标准发射机中的宽带功率放大器设计

摘要

无线通信技术的不断进步和应用领域的不断扩展，产生了越来越多的通信模式和标准。为了满足人们日常生活中的不同需求，在一个移动终端上集成移动通信、卫星导航以及蓝牙等多种通信功能成为了无线通信技术发展的一个重要趋势。功率放大器作为射频收发系统中的重要模块，设计应用于多模收发机当中的宽带功率放大器具有重要的实际价值。 本文基于IBM0.13μm SiGe BiCMOS工艺，设计了一个电源电压2.5V，满足1.8-2.7GHz频段内多种通信标准的宽带功率放大器。由于应用场景对于线性度的要求较高，同时对于工作效率有一定的要求，功率放大器偏置在AB类工作状态，采用两级级联的方式来达到需要的功率增益，整体电路采用伪差分结构。输出匹配采用低Q值多节匹配来实现宽带的负载匹配网络，保证在整个工作频带内实现最大功率输出；为了实现平坦的增益曲线和宽的工作带宽，采用负反馈技术控制驱动级增益，同时级间匹配采用匹配补偿技术，在高频处匹配，低频处失配以获得良好的增益平坦度。由于HBT器件是电流控制型器件，对基极电压比较敏感，采用自适应偏置技术来设计电流镜偏置，其偏置电流可以随输入功率动态变化，在低输入功率时提供低的偏置点，在高输入功率时提供高的直流偏置，这对于提高整体效率和线性度有积极作用。 设计完成后的芯片尺寸为1.10mm×0.72mm≈0.79mm2，后仿真结果表明在工作频段1.8～2.7GHz内，功率放大器的增益为26.8～29.4dB，最大输出功率大于26.6dBm，输出1dB压缩点为21.58～22.79dBm对应OP1dB处的功率附加效率为20.3％～27.6％，在整个频段内S11均小于-10dB，具有良好的输入匹配特性。后仿真的结果表明达到了设计指标要求。

目录

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第1章绪论

研究背景与意义

国内外现状

研究内容与设计指标

1.4论文组织结构

功率放大器设计基础

主要性能指标

输出功率

功率增益

负载线理论与负载牵引技术

本章小结

多模多标准发射机中的宽带功率放大器设计与前仿真

设计难点

宽带功率放大器设计技术

功率放大器设计流程

宽带功率放大器整体设计方案

宽带功率放大器具体电路设计与前仿真

本章小结

多模多标准发射机中宽带功率放大器版图设计与后仿真

版图设计的考虑因素

宽带功率放大器版图设计

宽带功率放大器后仿真

本章小结

总结与展望

工作总结

工作展望

攻读硕士期间发表的论文