应用于LTE的2.45GHz硅基包络跟踪功率放大器的设计

发布时间：2019-01-10 19:03

【摘要】：在现代无线通信系统中,为了实现高数据传输速率,通常采用复杂且频谱利用率高的调制方式。这些调制信号通常是具有高峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)的非恒包络信号,这将带来功率放大器的低效率。为了提高效率,提出了包络跟踪功率放大器架构。由于其在很宽的功率范围内具有高效率的特征,非常适用于近几年发展的LTE移动通信中。本文设计了应用于LTE的包络跟踪功率放大器。该功率放大器采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺,工作频率为2.4-2.5GHz。整个包络跟踪功率放大器由一个线性AB类功率放大器和一个宽带高效率包络调制器组成。包络调制器根据输入信号幅度的大小来动态调整功率放大器的供电电压以提高效率。AB类功率放大器采用伪差分结构,以降低接地键合线寄生电感的影响,同时采用Cascode结构以解决晶体管的耐压问题。输入输出匹配网络采用片外元件实现以减小损耗。在输入为正弦信号的后仿真中,AB类功率放大器在5V电源电压下的输出ldB压缩点达到28.04dBm,饱和输出功率达到31.06dBm,功率附加效率(PAE)高达42.64%。在输入为LTE 16QAM 5MHz信号的后仿真中,包络跟踪功率放大器平均输出功率达到24.67dBm,效率达到24.22%。本文设计的包络跟踪功率放大器功能正确,效率高。经过进一步优化可以应用于LTE移动通信手持设备中。
[Abstract]:In modern wireless communication systems, in order to achieve high data transmission rate, complex and high spectral efficiency modulation is usually adopted. These modulated signals are usually non-constant envelope signals with peak-to-average power ratio (Peak to Average Power Ratio,PAPR), which will result in low efficiency of power amplifiers. In order to improve efficiency, an envelope tracking power amplifier architecture is proposed. Because of its high efficiency in a wide power range, it is very suitable for the development of LTE mobile communications in recent years. An envelope tracking power amplifier for LTE is designed in this paper. The power amplifier uses 0.18 渭 m SiGe BiCMOS process and the operating frequency is 2.4-2.5 GHz. The whole envelope tracking power amplifier consists of a linear AB power amplifier and a wideband high efficiency envelope modulator. The envelope modulator dynamically adjusts the power supply voltage of the power amplifier to improve the efficiency according to the magnitude of the input signal. The AB type power amplifier adopts pseudo-differential structure to reduce the influence of parasitic inductance of the grounding bond line. At the same time, the Cascode structure is adopted to solve the transistor voltage problem. The input and output matching network is implemented with off-chip elements to reduce the loss. In the post-simulation of sinusoidal input, the output ldB compression point of AB power amplifier is 28.04dBm at 5V supply voltage, the saturated output power is 31.06dBm, and the additional power efficiency (PAE) is 42.64dBm. The average output power of the envelop tracking power amplifier is 24.67 dBmand the efficiency is 24.22 in the post-simulation of the input LTE 16QAM 5MHz signal. The envelope tracking power amplifier designed in this paper has the correct function and high efficiency. After further optimization, it can be applied to LTE mobile communication handheld devices.
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN722.75

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本文编号：2406682