应用于Wi-FI信号屏蔽模块的高增益高功率放大器芯片设计

摘要

现代无线通信技术日新月异，使人们的日常交流和通信变得十分便捷、有趣并且自由。良好可靠的便携式移动通信设备已经成为多数人生活中几乎不可替代的一部分，而其中部分设备侵害到了一些传统的行业。
　　开发良好的屏蔽系统，能有效地对这些有害信号进行防范和阻断。在屏蔽系统中，屏蔽信号通过发射机天线向空间辐射。功率放大器处于发射机前端，其性能直接影响系统的屏蔽范围和系统能耗。
　　针对工作在2.4GHz的WI-FI屏蔽系统，一款性能优良的功率放大器是其重点。本项目中放大器采用了2μm的InGaP/GaAs HBT晶体管工艺，由三级电路结构组成，发射极的面积分别为320μm2、1280μm2、5120μm2，芯片面积仅为1.2mm×1.2mm。实验结果表明，放大器采用5V供电电压，在2.4GHz～2.5GHz频率范围内，功率线性增益在32dB左右，且能够获得良好的输入匹配和输出匹配。此时，其输出P1dB大于34dBm，功率附加效率超过43％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 WI-FI屏蔽系统概论

1．2 功率放大器研究现状

1．3 设计要求和指标

1．4 论文组织

第二章 功率放大器的理论与设计基础

2．1 功率放大器的分类

2．1．1 放大模式功率放大器

2．1．2 开关模式功率放大器

2．1．3 工作模式选择

2．2 功率放大器器件选择

2．2．1 HBT与BJT相比的优势

2．2．2 HBT与FET相比的优势

2．2．3 半导体材料

2．2．4 器件选择

2．3 功率放大器性能参数

2．3．1 二端口网络

2．3．2 稳定性

2．3．3 功率增益

2．3．4 效率

2．3．5 线性度

2．4 小结

第三章 功率放大器的设计

3．1 放大器的功率预算

3．2 直流偏置设计

3．1．1 无源偏置电路设计

3．2．1 有源偏置电路设计

3．3 阻抗匹配电路设计

3．3．1 输入、级间阻抗匹配

3．3．2 输出阻抗匹配

3．3．3 阻抗匹配总结

3．4 仿真

3．4．1 阻抗匹配仿真

3．4．2 增益和输出功率仿真

3．4．3 功率附加效率仿真

3．5 版图设计

3．5．1 版图设计要点

3．5．2 元器件的设计

3．5．3 放大器的版图

3．6 小结

第四章 功率放大器的测试

4．1 测试仪器

4．2 测试方法

4．2．1 在片测试

4．2．2 键合测试

4．2．3 封装测试

4．3 测试系统

4．3．1 PCB板的设计

4．3．2 测试系统设计

4．4 测试过程与结果

4．4．1 小信号S参数的测试

4．4．2 输出功率的测试

4．4．2 效率测试

4．4．2 EVM测试

4．5 测试结果对比

4．6 小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢