基于cmos工艺的超宽带射频功率放大器的研究与设计 (1)

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

2、同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要射频（RF）功率放大器（PowerAmplifier）在无线移动通信系统、雷达以及卫星等多种系统中都有重要的应用。其中，采用CMOS工艺进行低成本、多制式及超宽带的射频收发芯片已经成为一种发展趋势。然而目前基于CMOS工艺的射频功率放大器芯片的设计还存在着一些问题和挑战。近年来随着技术的不断发展，CMOS射频功率放大器的研究也得到了较大的突破。本篇论文以CMOS超宽带射频功率放大器为研究对象

3、，并完成了电路的设计、仿真和测试。文中首先阐述了超宽带CMOS射频功率放大器的研究背景及意义，分析了基于CMOS工艺的射频功率放大器的优点及目前研究中面临的问题,其次总结了射频功率放大器的基本工作原理和技术，包括基本的分类、设计指标和线性化技术，对常用的宽带匹配技术进行了重点研究。最后在研究普通功率放大器电路的基础上，提出了一种三级单端结构的超宽带射频功率放大器。该功放的输入级通过偏置电路参与匹配，并没有采用额外的匹配器件，同时对于功放的输出级则采用了电阻反馈式结构，由此节省了很大的芯片面积。文中还对电路的设计过程进行了详细说明，给出了计算公式

4、、电路仿真和流片测试结果。本文采用GLOBALFOUNDRIES0.18μmCMOS工艺，利用Cadence软件进行功率放大器的仿真与优化，设计实现了一种性能良好的0.05‒1.5GHz的超宽带CMOS射频功率放大器。在3.3V的电源供电条件下，该功放芯片实现了超宽带范围内20dB以上的增益，输入输出回波损耗分别为20dB和15dB左右。在433MHz和900MHz的RFID和GSM-R两种典型应用频段中分别可达到20.5dBm和19.5dBm的饱和输出功率，并且功率附加效率可达27%和19.5%。测试结果与仿真结果基本吻合，从而验证了本文提出

5、的设计观点。关键词：CMOS；射频功率放大器；超宽带；匹配；电阻反馈ABSTRACTTheradiofrequency(RF)poweramplifier(PA)playsacriticalroleinvarioussystemapplications,suchasthewireless/mobilecommunicationsystem,radar,satelliteandothersystems.TherehasbeenagreattrendfortheRFtransceivertobefabricatedinCMOSprocesswith

6、itscharacteristicsoflowcost,multi-standard,andwideband.However,currentlyitstillremainssomeproblemsandchallengesindesignofRFPAsbasedontheCMOStechnology.Inrecentyears,withthedevelopmentofadvancedtechnology,theresearchonCMOSRFPAhasalsomadeagreatbreakthrough.Inthispaper,wemainly

7、discusssomeissuesofultra-broadbandPAsandcompletethecircuitdesign,simulationandtestinCMOSprocess.Firstly,itintroducesthebackgroundandsignificanceoftheultra-broadbandPA,describingtheadvantagesandproblemsfacedinthedesignofRFPAsbasedontheCMOStechnology.Thenthebasicprincipleandte

8、chnologyofRFPAsaresummarized,includingtheclassifications,designparametersan