应用于WLAN的SiGe射频功率放大器的设计.pdf

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1、第３９卷第１０期湖南大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１０２０１２年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｏｃｔ．２０１２文章编号：１６７４－２９７４（２０１２）１０－００５６－０４＊应用于ＷＬＡＮ的ＳｉＧｅ射频功率放大器的设计胡锦１，翟媛１，２，郝明丽２，张笑瑜１（１．湖南大学物理与微电子科学学院，湖南长沙４１００８２；２．中国科学院微电子研究所，北京１０００２９）摘要：采用０．１８μｍＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳ工艺，设计应用于无线局域网（ＷＬＡＮ）８０２．１１ｂ／ｇ２．４ＧＨｚ频段范围内的Ａ

2、Ｂ类射频功率放大器．该放大器采用三级放大结构，偏置电路采用电流镜形式的自适应偏置控制电路，具有温度补偿和线性化作用．后仿真结果显示：１ｄＢ压缩点输出功率高达２７．７３ｄＢｍ，功率增益为２５．６７ｄＢ，电路的Ｓ参数在２．４ＧＨｚ频段内，输出匹配Ｓ２２小于－１０ｄＢ，Ｓ１２小于－６０ｄＢ．关键词：射频；功率放大器；ＳｉＧｅ中图分类号：ＴＮ４０２文献标识码：ＡＤｅｓｉｇｎｏｆＳｉＧｅＲＦＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒＷＬＡＮ１，ＺＨＡＩＹｕａｎ１，２，ＨＡＯＭｉｎｇ－ｌｉ２，ＺＨＡＮＧＸｉａｏ－ｙｕ１ＨＵＪｉｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ

3、ａｎｄＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００８２，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＲＦｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒＷＬＡＮ８０２．１１ｂ／ｇ２．４ＧＨｚｂａｓｅｄｏｎ０．１８μｍＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅＰＡｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｈｒｅｅｓｔａｇｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｓｗｏｒｋｉｎｇｉｎＣｌ

4、ａｓｓＡＢ．Ａｄａｐｔｉｖｅｂｉａｓｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄｏｎｃｕｒｒｅｎｔｍｉｒｒｏｒｗａｓｕｓｅｄ，ｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｏｓｔ－ｌａｙｏｕｔｓｉｍｕ－ｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｈａｄａｎｏｕｔｐｕｔｏｆ１ｄＢ，ａｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｏｉｎｔｏｆ２７．７３ｄＢｍ，ａｐｏｗｅｒｇａｉｎｏｆ２５．６７ｄＢ，ａｎＳ２２ｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ－１０ｄＢａｎｄａｎＳ１２ｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ－６０ｄＢｉｎ２．４

5、ＧＨｚ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｔｉｏ；ｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ＳｉＧｅ伴随着无线网络技术的不断进步，无线通信产为２．４ＧＨｚ．采用ｃａｄｅｎｃｅ工具和ＡｇｉｌｅｎｔＡＤＳ设品种类不断增加，其成本也在不断下降．ＷＬＡＮ（无计软件进行前仿真，使用ｃａｄｅｎｃｅ工具进行版图设线局域网）是一种利用无线方式，提供无线对等（如计以及后仿真．ＰＣ对ＰＣ、ＰＣ对集线器或打印机对集线器）和点到点（如ＬＡＮ（局域网）到ＬＡＮ）连接性的数据通信１０．１８μｍＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳ工艺介绍系统．目前，工作在２．４ＧＨｚ频段上的ＷＬＡＮ系统已经成为产业界研究的热点．本文

6、设计了ＷＬＡＮ目前，用于设计射频集成电路的工艺主要有砷系统关键模块———射频功率放大器．化镓工艺、ＣＭＯＳ工艺、ＳｉＢｉｐｏｌａｒ工艺和Ｓｉ／ＳｉＧｅ本文所设计的功率放大器采用国内某Ｆｏｕｎｄｒｙ自主研发的０．１８μｍＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳ工艺，中心频率ＢｉＣＭＯＳ工艺．与ＣＭＯＳ工艺相结合的ＳｉＧｅＢｉＣ－＊收稿日期：２０１２０３０２基金项目：国家科技重大专项项目（２０１１ＺＸ０２５０３）；湖南省科技计划资助项目（２０１１ＧＫ３１２９）作者简介：胡锦（１９６４—），男，湖南长沙人，湖南大学教授通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｊｉｎ＠ｈｕｎ．ｅｄｕ．

7、ｃｎ第１０期胡锦等：应用于ＷＬＡＮ的ＳｉＧｅ射频功率放大器的设计５７ＭＯＳ工艺的高频、低噪声、低功耗和高线性度等优的输出功率和增益确定．在本次设计中，利用ＨＢ仿越性能综合了Ｓｉ与ＣＭＯＳ的技术优势，可广泛地真，对每一级的功率单元进行功率和增益的性能评应用于制作ＲＦ前端电路．由于ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳ技估，考虑到每级晶体管后仿时每一级增益会下降，所术的不断成熟，其成本逐渐降低，ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳ在以每一级的输出功率都要留有余量以免影响到下一ＲＦＩＣ市场逐渐成为替代ＧａＡｓ的优选技术，发展为级的最大功率输出；另外，如果第一级的功率增益过［１］ＲＦＩＣ的

8、主流工艺．高，会导致整体的输入１ｄＢ压缩点下降，线性度降［２］本设计所采用的０．１８μｍＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳ工艺低，基于以