射頻功率放大器在雷達(dá)、無(wú)線通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星通訊、電子對(duì)抗設(shè)備等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)代無(wú)線通信的關(guān)鍵設(shè)備.與傳統(tǒng)的行被放大器相比，射頻固態(tài)功率放大器具有體積小、動(dòng)態(tài)范圍大、功耗低、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)；由于射頻功率放大器在軍事和個(gè)人通信系統(tǒng)中的地位非常重要，使得功率放大器的研制變得十分重要，因此對(duì)該課題的研究具有非常重要的意義.設(shè)計(jì)射頻集成功率放大器的常見工藝有GaAs，SIGe BiCMOS和CMOS等.GaAs工藝具有較好的射頻特性和輸出功率能力，但其價(jià)格昂貴，工藝一致性差；CMOS工藝的功率輸出能力不大，很難應(yīng)用于高輸出功率的場(chǎng)合；而SIGe BiCMOS工藝的性能介于GaAS和CMOS工藝之間，價(jià)格相對(duì)低廉并和CMOS電路兼容，非常適合于中功率應(yīng)用場(chǎng)合.本文介紹了應(yīng)用與無(wú)線局域網(wǎng)和Ka波段的射頻集成功率放大器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，分別使用了CMOS，SIGe BiCMOS，GaAs三種工藝.（1）由SMIC 0.18um CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的放大器工作頻率為2.4GHz，采用了兩級(jí)共源共柵電路結(jié)構(gòu)，在5V電源電壓下仿真結(jié)果為小信號(hào)增益22dB左右，1dB壓縮點(diǎn)處輸出功率為20dBm左右且功率附加教率PAE大于15%，最大飽和輸出功率大于24dBm且PAE大于20%，芯片面積為1.4mm*0.96mm；（2）由IBM SPAE 0.35um SIGe BiCMOS工藝實(shí)現(xiàn)的功率放大器工作頻率為5.25GHz，分為前置推動(dòng)級(jí)和末級(jí)功率級(jí)，電源電壓為3.3V，仿真結(jié)果為小信號(hào)增益28dB左右，1dB壓縮點(diǎn)處輸出功率大于26dBm，功率附加效率大于15%，最大飽和輸出功率為29.5dBm，芯片面積為1.56mm"1.2mm；（3）由WIN 0.15um GaAs工藝實(shí)現(xiàn)的功率放大器工作頻率為27-32GHz，使用了三級(jí)功率放大器結(jié)構(gòu)，在電源電壓為5V下仿真結(jié)果為1dB壓縮點(diǎn)的輸出功率Pras 26dBm，增益在20dB以上，最大飽和輸出功率為29.9dBm且PAE大于25%，芯片面積為2.76mm"1.15mm.論文按照電路設(shè)計(jì)、仿真、版圖設(shè)計(jì)、流片和芯片測(cè)試的順序詳細(xì)介紹了功率放大器芯片的設(shè)計(jì)過程，對(duì)三種工藝實(shí)現(xiàn)的功率放大器進(jìn)行了對(duì)比，并通過各自的仿真結(jié)果對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行了詳盡的分析。
標(biāo)簽：
射頻功率放大器
集成電路
上傳時(shí)間：
2022-06-20
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