基于锗硅技术的1.6GHz E类射频功率放大器设计

摘要

功率放大器处于无线收发系统中发送端的最后一级，用以增强发射信号强度，是整个系统中一个关键性的环节。功率放大器本身是系统主要的耗能单元，甚至能达到系统功耗的60％以上，所以提高功率放大器的效率，降低其损耗，能够提高整个系统的运行效率，延长系统的工作时间。因此，设计高效率功率放大器成为目前功放设计的主要趋势。
　　本文基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计了一个两级E类功率放大器，整体电路由驱动放大级、输出放大级以及负载网络组成。为了获得一个大摆幅的信号来控制开关功放管的导通与关断，驱动级采用伪E类驱动器;为了承受E类功放漏极的高电压，放大级采用了共源共栅结构;为了获得良好的输入驻波比，在输入端进行了阻抗匹配设计。论文中给出了电路各个模块的设计方法和仿真结果。本功率放大器的工作电源为3.3V，工作频段为1610MHz～1626MHz，后仿真结果(TT工艺角，27℃)表明功率放大器在1.6GHz处的最大输出功率为26.6dBm，功率附加效率为46.1％，功率增益为20.6dB，输入驻波为1.364。
　　本文设计的功率放大器功能正确，性能良好，满足了设计指标的要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与设计指标

1．3．1 研究内容

1．3．2 设计指标

1．4 论文组织结构

第二章 功率放大器设计基础

2．1 功率放大器的主要性能参数

2．1．1 线性度

2．1．2 输出功率和功率增益

2．1．3 漏极效率和功率附加效率

2．1．4 输入输出电压驻波比

2．1．5 功率利用因子

2．2 功率放大器的分类

2．2．1 A类功率放大器

2．2．2 B类功率放大器

2．2．3 C类功率放大器

2．2．4 D类功率放大器

2．2．5 E类功率放大器

2．2．6 F类功率放大器

2．3 CMOS功率放大器设计要点

2．3．1 MOS晶体管低跨导问题

2．3．2 晶体管耐压问题

2．3．3 衬底问题

2．3．4 晶体管模型问题

2．4 本章小结

第三章 E类功率放大器的设计

3．1 E类功率放大器的整体框图

3．2 负载网络的设计

3．3 功放驱动级设计

3．4 共源共栅结构的E类功放

3．5 偏置电路的设计

3．6 匹配网络设计

3．7 开关管尺寸的确定

3．8 E类功率放大器的整体设计

3．9 E类功放的前仿真

3．9．1 瞬态仿真

3．9．2 稳定性仿真

3．9．3 输入驻波比仿真

3．9．4 输出功率和功率附加效率仿真

3．10 功率增益仿真

3．11 本章小结

第四章 版图设计和后仿真

4．1 版图设计的考虑因素

4．2 E类功放的版图设计

4．3 E类功放的后仿真

4．3．1 瞬态仿真

4．3．2 输入驻波比仿真

4．3．3 输出功率和功率附加效率仿真

4．4 功率增益仿真

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 工作展望

致谢

参考文献