带有工艺补偿的射频功率放大器的设计

【摘要】在无线通信系统中,功率放大器都是必不可少的系统部件之一,因为几乎每一个微波、射频以及毫米波系统都会用到发射机,而每一个发射机里面都有功率放大器,所以,功率放大器的市场应用前景非常广阔。由于无线通信技术的需求和发展,对功率放大器的输出功率、效率、线性度、带宽等指标提出了更高的要求。目前,采用CMOS工艺将无线收发机更多模块集成在一个芯片上逐渐成为无线通信的发展趋势,然而,单片集成无线收发机主要难点之一是CMOS工艺下大输出功率、高效率和高线性度射频功率放大器的设计。尤其是在亚微米时代,低电源电压、低的晶体管击穿电压和较高的衬底损耗进一步增加了片上CMOS功放设计的难度。论文基于和舰0.18μmCMOS工艺完成了射频功率放大器的设计。其中功率放大级采用了共源共栅结构,这种结构采用两个厚栅晶体管叠加,提高了电路的耐压能力,能让电路工作在更高的电源电压下。并设计了一种新颖的工艺补偿偏置电路,这种偏置电路具有温度和工艺补偿功能,保证了功率放大器良好的温度和工艺稳定性,同时具有较强的电源抑制能力,降低了功率放大器对环境、工艺变化的敏感度,使得功率放大器能在更大的范围内保持线性输出。此外设计了带隙基准源为功率放大器的工艺补偿偏置电路提供基准电压,这个带隙基准源具有较好的温度特性,其特点是有很强的电源抑制能力。论文最后进行了电路的版图设计与后仿真分析。结果显示,功率放大器在使能信号和调制信号控制下能够正常工作,而且对谐波的抑制能力较强；对于输入基频频率为315MHz的方波信号,功率放大器在典型条件以及32种极限条件下,输出功率都在10dBm以上,效率都在50%左右,变化范围都不大,对温度和工艺条件的敏感度低,提高了功率放大器的输出功率和效率的稳定性。
【作者】乐春玲；
【导师】胡锦；
【作者基本信息】湖南大学，电子科学与技术，2013，硕士
【关键词】射频功率放大器；共源共栅；输出功率；效率；

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