基于CMOS的移動(dòng)終端高能效功率放大器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、功率放大器是整個(gè)收發(fā)機(jī)系統(tǒng)中主要的耗能模塊且有較大的非線性失真，直接影響著設(shè)備的待機(jī)時(shí)間和所能支持的通信速率，因此高能效高線性度的CMOS功放設(shè)計(jì)一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　CMOS工藝由于其高的襯底損耗、低的擊穿電壓以及各種寄生電容給大功率線性功放設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，特別是應(yīng)用于移動(dòng)終端的功放，近年來(lái)高通等公司已經(jīng)相繼推出了相應(yīng)的CMOS功放產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了不錯(cuò)的性能。本文第一部分設(shè)計(jì)了一種高線性度高效率CMOS線性功放，對(duì)CM

2、OS功放的可靠性和非線性來(lái)源進(jìn)行了深入的分析，并給出了相應(yīng)的解決方案，芯片綁線以及PCB走線等都用HFSS進(jìn)行了建模優(yōu)化。該線性功放采用TSMC0.18um工藝設(shè)計(jì)，后仿輸出功率1dB壓縮點(diǎn)P1dB為25.3dBm，在P1dB處功率附加效率PAE接近33％。在ADS的WLAN802.11g仿真平臺(tái)里，輸入64QAM信號(hào)，該功放滿足其頻譜掩膜和EVM要求的最大線性輸出功率為15dBm，說明功放具有很好的線性度。
　　由于目前通信通常

3、采用高階的幅度調(diào)制信號(hào)，為了滿足其線性度要求，功放必須采用功率回退的方式，這樣會(huì)造成效率的降低。而數(shù)控類功放可以實(shí)現(xiàn)效率和線性度之間更好的權(quán)衡。本文第二部分對(duì)數(shù)控類功放進(jìn)行了研究，對(duì)數(shù)控功放的版圖進(jìn)行優(yōu)化，并采用了新型的二次諧波電流抑制電路和改進(jìn)型的LO驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)了兩種高效率的數(shù)控功放:(1)針對(duì)藍(lán)牙v4.0應(yīng)用設(shè)計(jì)了一種6位數(shù)控式功放，采用TSMC0.18um工藝，后仿輸出功率為4.3dBm，效率為35％，功放的動(dòng)態(tài)范圍超過26d

4、B，可以支持藍(lán)牙v4.0的EDR模式;(2)設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于WLAN802.11g的大功率8位數(shù)控的逆D類功放，使用SMIC65nm工藝，后仿結(jié)果顯示，在2.4GHz處的峰值輸出功率為26.1 dBm，主功放的漏端效率約為42％，輸出功率變化低于1dB的帶寬為900MHz。
　　論文第三部分設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于綜合功率控制器的有源巴倫，加入了三級(jí)校正電路、帶寬補(bǔ)償電路和溫度補(bǔ)償電路，并對(duì)開關(guān)管的可靠性和非線性進(jìn)行了分析討論。后仿結(jié)果顯