多模功率放大器的研究和设计

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1、东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它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。研究生签名：丝日期：尘堕∥东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密

2、论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登1授权东南大学研究生院办理。研究生签名：至盈导师签名研究生签名：生!堕导师签名f即f五；，乙Et期：一摘要无线通信技术的不断发展催生了越来越多的无线应用，单一设备同时连接多种无线应用系统的需求对射频收发机提出了多模多应用的新要求。多模收发机中多模功率放大器的常用设计方案包括宽带方案及多频带组合方案，宽带设计的优点在于不需要额外的开关及调谐网络，收发机结构更加简单紧凑，而多频带组合的优点在于方案简单，设计难度较低，性能更好。本文首先介绍了线性功率放大器的基础知识及基本设计流程，然后结合宽带

3、功率放大器的设计，分析了宽带功放的基本理论，讨论了常用的宽带放大器设计技术及宽带匹配技术，之后按照方案设计、电路设计、整体优化、版图设计、测试板设计及芯片键合测试的设计流程详细介绍了宽带多模功率放大器的设计，分析了测试结果，总结了改进后续设计的建议，并基于这些设计建议设计了改进的双频带多模功率放大器。宽带功率放大器设计频带为0．8．2．1GHz，针对GSM、TD．SCDMA及RFID三种应用系统，使用GSMCO．18pmSiGeBiCMOS工艺。设计方案采用三级放大器级联，级间匹配中应用匹配补偿技术抑制晶体管在低频端的高增益，改善增益平坦度，实现宽带特性。输入输出端采用低Q值多

4、级匹配技术实现宽带匹配，保证输入电压驻波比及输出功率在设计频段内满足要求。宽带功放芯片面积为2．6mm×1．5mm，输出匹配在片外实现。后仿工作频带为O．7．2．1GHz，增益34dB，输出功率大于30dBm，输出ldB压缩点大于25．8dBm，电压驻波比小于1．8：1。测试频带偏移到659．861MHz，增益18．6dB，在700MHz处输出功率23．7dBm，输出1dB压缩点为23dBm。双频带多模功率放大器由针对GSM900／RFID系统的第一频段功放(PAl)和针对GSMl800／TD．SCDMA系统的第二频段功放(PA2)组成，设计中综合考虑了宽带功放的设计经验，建立

5、了键合线和输出匹配PCB的S参数模型，并通过负反馈技术设计了一种简化输入匹配的输入级电路。后仿结果显示，PAl输出功率为3ldBm，最大效率45％，PA2输出功率30．5dBm，最大效率43％。关键词：多模功率放大器，宽带功率放大器，匹配补偿，宽带匹配，SiGe工艺ABSTRECTABSTRACTThedevelopmentofwirelesscommunicationtechnologyhasspawnedthedemandformulti-modeRFtransceivers．Commonstructureforpoweramplifier(PA)usedinmulti—m

6、odetransceiverincludesbroadbanddesignandmulti-bandcombination，broadbanddesignallowsasimplerandcompacttransceiverstructure，whiletheadvantagesofmulti-bandcombinationarebetterperformanceandreduceddifficultyindesign．ThebasicknowledgeandthedesignmethodoflinearPAareintroducedinthispaperatfirst．The

7、nthebasictheoryofbroadbandPA，thedesigntechniqueofbroadbandamplifierandbroadbandmatchingareanalyzedindetail．Atlast，thedesignofbroadbandPAisintroducedaccordingtothedesignflow．Suggestionstoimprovefollow—updesignaresummarizedafteranalysisthetestresults