论文部分内容阅读
射频功率放大器在现代无线通信系统中的应用非常广泛,如在雷达、导航、卫星通信、电子对抗、无线局域网等领域都有应用。随着下一代移动通信技术的迅速发展和应用,对射频功率放大器的要求也越来越高,无论是在效率和输出功率,还是在线性度和功耗上都提出了更高的要求。 功率放大器是无线发射机中的核心模块之一,在射频系统中起着非常关键的作用,直接影响着整个系统性能的好坏。本课题在对国内外SiGe HBT(异质结双极型晶体管)功率放大器进行了详细调研的基础上,提出了一种应用于下一代移动通信系统LTE(Long Term Evolution长期演进)的SiGe HBT功率放大器,设计优化了电路参数,基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计规则设计了SiGe功率放大器电路版图,通过了LVS(版图后仿真验证),得到了优异的性能。 本文基于SiGe HBT技术,开展了功率放大器芯片的研究工作,主要研究内容和贡献包括: 1、介绍了SiGe HBT的结构并详细分析了其优点,从电路角度说明了该器件应用在射频功率放大器中的优势; 2、分析了SiGe HBT的频率特性,建立了SiGe HBT的大信号等效电路模型,对于准确模拟电路的性能具有重要意义; 3、研究了自适应线性化偏置电路,有效补偿了功率放大器在大信号状态下的增益压缩和相位失真,并在偏置电路中加入了温度补偿电路,有效抑制了功率晶体管的自热效应; 4、基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种三级全集成式的SiGe HBT功率放大器结构,独立完成了SiGe HBT功率放大器电路版图设计。其中,三级电路的级间匹配网络采用片上元件实现,集成在片内,提高了集成度;输入和输出网络采用片外元件实现,增强了芯片的可调性;匹配网络灵活采用L型和T型两种形式,有效地利用了键合线电感;功率放大管的发射极通过背孔接地,最大限度减少了发射极电感对增益的影响; 5、对电路进行了版图后仿真验证,得到了良好的结果:三级电路联合后仿真结果显示功放芯片的反向隔离度 S21小于-65dB,输入输出反射系数S11、S22均小于-10dB,小信号增益S21为28dB,1dB压缩点输出功率为29dBm,基本满足指标要求。不过由于时间限制,芯片还没有测试结果。