适用于卫星通信的sige hbt 集成功率放大器设计new

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1、*适用于卫星通信的SiGeHBT集成功率放大器设计1,211沈剑均，李智群，王志功（1．东南大学射频与光电集成电路研究所，南京210096）（2．东南大学集成电路学院，南京210096）摘要：本文介绍了采用IBM5PAE0.35μm-SiGeBiCMOS工艺并适用于3.33-3.53GHz卫星通信的功率放大器的设计。该电路采用两级放大器级联结构并工作于A类，在4.5V电源电压下，增益为26dB，输出1dB压缩点为27.5dBm，相应的功率附加效率（PAE）为28%。关键词：功率放大器；卫星通信；SiGe；射频集成电路*SiGeHBTsPowerAmp

2、lifierforsatellitecommunications1,211JianjunShen，ZhiqunLi，ZhigongWang（1．InstituteofRF-&OE-ICsofSoutheastUniversity,NanjingJiangsu210096）（2．CollegeofIntegratedCircuits,SoutheastUniversity,NanjingJiangsu210096）Abstract：ThispaperintroducesthedesignofapoweramplifierbasedonIBM5PAE0.

3、35μm-SiGeBiCMOStechnologyfor3.33-3.53GHzsatellitecommunications.Itisimplementedintwo-stagecascadestructureasClassApoweramplifier.Atasupplyvoltageof4.5V,itsgainis26dB,OP1dBis27.5dBm,poweraddedefficiencyis28%.Keywords：PowerAmplifier;SatelliteCommunications;SiGe;RFIC3.33-3.53GHz，输

4、出P1dB大于27dBm，20dB以上的1．介绍功率增益。在输出P1dB时相应的功率附加效率（PAE）目前，基于GaAsHBTs的高性能射频功率放大为28%。功率放大器的电路仿真和版图设计均在器占据了无线通信市场的绝大部分。虽然GaAsCadence模拟设计环境下完成。HBTs射频功率放大器的成本较高，但是鉴于其出色的工作性能，这还是勉强可以接受的。随着无线通2．制造工艺信的新标准新技术的迅速发展，射频功率放大器的此设计采用IBM5PAE0.35μm-SiGeBiCMOS潜在需求量非常庞大，这就促使了射频功率放大器工艺，该工艺提供了高性能和高击穿两种

5、固定宽长往高集成度低成本方向的发展。而在Si基技术中就比的NPNSiGeHBTs，它们的区别详见表1。兼有以上两种优点，虽然在Si基技术中的器件隔离和热传导率还是个棘手的问题，但是在Si或SiGe表1IBM5PAESiGeHBTs典型性能参数技术条件下制作中功率射频功率放大器成为了当前SiGeHBTHighHigh放大器的一个主要研究方向。NPNsSpeedBreakdown卫星通信随着经济的发展，越来越多的用于消Gain(beta)10080费类电子和汽车行业。相应的手持或车载设备发射fT(@Vcb=1V)47GHz23GHz级的功率放大器的需求量

6、也日益增大。因此对卫星fmax65GHz55GHz通信的SiGeHBTs集成功率放大器设计有着重要的Vearly65V124V意义。BVcbo10.5V20V本文论述了适用于卫星通信的4.5VSiGeHBTsBVceo3.3V7.0V集成功率放大器设计过程。此放大器采用IBM5PAE0.35μm-SiGeBiCMOS工艺，工作频段*东南大学射频与光电集成电路研究所与福建泉州雷克微波有限公司合作项目支持设计中采用高击穿的NPNSiGeHBT，它的增是(b)，主要取决于前级放大器的输出阻抗的共轭值益β是80，fT达到23GHz，击穿电压BVceo为7V。

7、和末级放大器的输入阻抗在Smith圆图上的相对位满足设计要求。置来决定。该工艺采用4层金属结构，顶层金属采用4μm前置推动级电路如图3所示。Q1采用16个并厚的铝，大大增加了该层金属直流和交流信号的电联的高击穿三极管，T1是金属层到衬底的通孔，它流密度。每平方微米的MIM电容达到0.7fF，同时能尽可能小的减少寄生元件对功率放大器的影响。该工艺还提供小尺寸片上螺旋电感。因为前置推动级的输出功率并不是很大，所以采用常规小信号放大器的设计方法，其输入输出通过片3．电路设计内L型匹配网络匹配到50Ω。图1是功率放大器原理框图。VccVccBiasBiasn

8、etworknetworkRFCRFCLwLwLwLwVbias1VccVbias2VccRFinLwLwL