sige bicmos包络跟踪功率放大器设计研究

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1、分类号TN433密级公开UDC621.38学位论文编号D-10617-308-(2016)-04020重庆邮电大学硕士学位论文中文题目SiGeBiCMOS包络跟踪功率放大器设计研究英文题目ResearchandDesignofSiGeBiCMOSEnvelopeTrackingPowerAmplifier学号S130401020姓名莫啸学位类别工学硕士学科专业电子科学与技术指导教师王巍教授完成日期2016年4月11日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要在现代无线通信系统中，为了在有限的频谱范围内实现高速数据传输，普遍采用复杂且频谱效率高的调制方式，信号具有较

2、高的峰均功率比(PowertoAveragePowerRatio,PAPR)，包络也呈现非恒包络的特点，这将导致功率放大器(PA)的效率低下。为有效提高现代无线通信系统中功放的效率，业界提出了宽带包络跟踪(Wide-BandwidthEnvelopeTracking,WBET)技术，WBET技术以其能够在很宽的功率范围内实现高效率的优势，成为有效的效率增强技术之一。本文基于0.18μmSiGeBiCMOS工艺，开展对现代WBET系统中的宽带包络跟踪功率放大器(WBETPA)电路的设计研究，WBETPA包括一个高线性HBT功率放大器电路和一个高性能CMOS

3、电源调制器电路。在现代WBET系统中，一般采用高线性功率放大器以提高系统的线性度。本文所设计的SiGeHBT功率放大器采用两级结构，电源电压为3.3V，应用频段为WLAN802.11g频段，工作在AB类工作模式下，驱动级与功率级均采用线性化偏置以提高系统线性度。仿真结果表明，在2.4GHz工作频率下，HBT功率放大器可输出25.25dBm的线性输出功率，饱和输出功率约32.5dBm，功率增益为27.3dB，峰值功率附加效率(Power-addedEfficiency,PAE)30.2%，输入匹配S小于-11.59dB，11输出匹配S小于-13.51dB，

4、反向隔离度S小于-34.8dB；2212在现代WBET系统中，高性能电源调制器是WBETPA的最重要模块，是实现WBET技术的核心，高性能电源调制器的设计一直是限制WBET技术的首要因素。本文设计的电源调制器采用由线性放大器与开关电源并联工作的并联型结构，电源电压为3.3V，负载为5Ω，其中线性放大器可提供的峰值线性电流为300mA，推挽式输出级器件尺寸为2.88mm200nm，0.88mm200nm，开关电源可提供的峰值开关电流为500mA，开关功率器件尺寸为8mm400nm，2mm400nm。性能分析指出该电源调制器适合处理在现代通信系统中普

5、遍存在，且功率主要集中在直流及低频部分的OFDM信号；性能仿真结果表明，该电源调制器的输出摆幅0.26~2.8V，3dB带宽22.58MHz，相位裕度63.27度，能够满足10MHz的基带信I重庆邮电大学硕士学位论文摘要号应用，且有一定裕量；功能验证结果表明，该电源调制器可以根据包络信号的幅度变化，动态调整供给功率放大器的供电电压。本文所设计的SiGeHBT功率放大器有较高线性度、大饱和输出功率和不错的效率，可应用于2.4GHzWLAN802.11g频段；CMOS电源调制器功能正确，效率较高，经过进一步优化可作为高性能电源调制器应用在现代WBET系统中。

6、关键词：宽带包络跟踪功率放大器，SiGeBiCMOS，HBT功率放大器，CMOS电源调制器II重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractInmodernwirelesscommunicationsystem,inordertoachievehigh-speeddatatransmissioninalimitedfrequencyrange,complexandhighspectralefficiencymodulationmodesarewidelyused.Modulationsignalshavehighpowertoaveragepo

7、werratio(PAPR)andtheenvelopeofthesignalalsoshowanon-constantenvelopecharacteristic,whichleadtolowefficiencyofradiofrequencypoweramplifiers(RFPA).InordertoimprovetheefficiencyofRFPAinmodernwirelesscommunicationsystemefficiently,thewide-bandwidthenvelopetracking(WBET)technologywhic

8、hcanachievehighefficiencyinwidepowerrang