论文部分内容阅读
近几年来,随着无线通信技术飞速发展,对于无线收发机的要求越来越高。功率放大器作为无线收发机重要的射频前端电路,是消耗能量最大的模块电路。射频功率放大器作为无线通信系统不可缺少的功能部分,其性能好坏影响到整个发射机的性能。在早期射频功率放大器设计中,以砷化镓、磷化铟为代表的Ⅲ-V族化合物半导体集成电路工艺处于主流统治地位,但采用这种工艺设计的射频电路难以与基带等其它电路模块集成在一起。近年来,随着SiGe BiCMOS工艺的不断优化改进,该工艺的截止频率和功率密度等性能指标均得到了显著改善,因此基于SiGe BiCMOS工艺设计的功放成为研究热点且得到业界的广泛关注。鉴于上述前提,本文采用IBM 0.13μm SiGe BiCMOS工艺,对应用在相控阵雷达中的Ku波段线性功率放大器进行了调研和设计。该功率放大器采用单端结构,工作在AB类,由两级Cascode结构级联构成。采用基极串联电阻来提高稳定性;共基放大结构采用电阻分压偏置电路,共射放大结构采用线性化偏置网络来提高功放的线性度。。输入匹配和级间匹配采用共轭匹配,由无源T型网络构成。输出匹配采用负载牵引匹配,由无源L型网络构成。此外,采用温度补偿电路提高功放的热稳定性。本文给出了工作频带为15～17GHz功率放大器的电路设计、版图设计、键合PCB设计以及联合仿真结果。在3.3V电源电压下,功率放大器的联合仿真1dB压缩点输出功率为22.45dBm,最大的功率附加效率(PAE)为24%,15～17GHz带宽内的增益平坦度小于±0.3dB,S11、S22均小于-5.6dB,芯片面积为1560μ×970μm。