射频功率放大器ip核设计和的研究

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1、摘要手两姜在过去的几十年中，无线通信技术一直是人们研究的热点。其中无线局域网技术和移动通信技术已成为现代无线通信中极其重要的两种通信方式。功率放大器是射频发射机中的关键模块之一，它的性能与通信系统质量密切相关，因此研制射频集成功率放大器对无线局域网和移动通信具有重要的意义。射频集成功率放大器的常用工艺有GaAs、SiGeBiCMOS和CMOS工艺等。GaAs工艺具有较好的射频特性和输出功率能力，但其价格昂贵，工艺一致性较差；CMOS工艺的功率输出能力不大，可与其他CMOS电路兼容，适合于低功率应用场合；而

2、SiGeBiCMOS工艺的性能介于GaAs和CMOS工艺之间，价格相对低廉并和CMOS电路兼容，非常适合于中功率应用场合。采用SMICO．181maRFCMOS工艺，设计了一个应用于IEEE802．1lb／g无线局域网的射频功率放大器。工作频率为2．4GHz，电路采用两级差分放大结构，驱动级采用共源共栅的结构，输出级采用共源结构。在3．3V电源电压下仿真结果表明ldB压缩点处的输出功率为24．8dBm且相应的功率附加效率为21．2％；小信号增益为20．6dB；芯片面积为1．4mmx0．75mm。采用GSM

3、C0．181amSiGeBiCMOS工艺，设计了一个应用于TD-SCDMA和GSM频段的功率放大器。工作频率为1710MHz．2025MHz，电路采用三级放大结构，各级的偏置电路采用有源比例镜像电流源电路。在3．3V电源电压下仿真结果是ldB压缩点处的输出功率为25．35dBm；功率附加效率为22．51％；小信号增益为33dB左右；芯片面积为1．69mmxl．33mm。论文按照电路设计、仿真、版图设计、流片、芯片测试或测试方案的顺序介绍了功率放大器芯片的设计过程。从仿真的结果可以看出，采用SMICO．18

4、“rnRFCMOS工艺设计的射频功率放大器可应用于IEEE802．1lb／g无线局域网中；采用GSMCO．18岬SiGeBiCMOS工艺设计的射频功率放大器可应用于TD-SCDMA和GSM频段的系统中。关键词：射频集成功率放大器，CMOS工艺，SiGeBiCMOS工艺，功率增益，ldB压缩点，功率附加效率(PAE)东南大学工程硕士学位论文lIAbstractABSTPACTWirelesscommunicationsisdynamicfieldthathasspurredtremendousexcitem

5、entandtechnologicaladvancesoverthelastfewdecades．WLANandtelecommunicationhavemadethembecometwoofthemostimportantwirelesscommunications．Poweramplifierisoneofthekeypartsforwirelesscommunicationsystems．I协performancedeterminesthequal时ofthecommunicationsystem．

6、SoitismeaningfultoresearchanddevelopRFpoweramplifierforWLANandtelecommunications．ThecommonlyusedtechnologiesforRFpoweramplifierdesignareGaAs，SiGeBiCMOSandCMOS．TheGaAsprocesshasexcellenthighfrequencyperformanceandoutputpowercapacity,butitisquiteexpensivean

7、dtheuniformityisbadduetOprocessvariations．Contrarily,CMOSprocesshaslowoutputcapacityanditissuitableforlowoutputpowerapplications,itiscompatiblewithCMOScircuits．TheperformanceofSiGeBiCMOSisbetweenGaAsandCMOSwithrelativelylowcostandcompatiblewithCMOScircuit

8、s，itisagoodchoiceformediumoutputpowerapplications．Inthisthesis，thepoweramplifierfor2．4GHzhasbeendesignedinSMICO．180mRFCMOStechnology,whichCanbeusedinIEEE802．1lb

9、昏ThePAadoptstwo-stagedifferentialstructure．Thedriver-s