应用于TD-LTE的SiGe BiCMOS功率放大器研究

发布时间：2017-03-23 20:07

  本文关键词：应用于TD-LTE的SiGe BiCMOS功率放大器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,第四代移动通信系统(4G)作为最新一代的无线通信系统得到迅速发展。其中,作为准4G的LTE,分为TDD-LTE和FDD-LTE两种制式,目前国内三家运营商都已经拿到了TD-LTE制式的4G牌照。为了提高频谱利用率,增大使用容量,在TD-LTE系统中采用了正交频分复用等先进技术。然而这些先进技术的使用在提高利用率的同时,也带来了十分严重的非线性失真。在射频收发系统中,功率放大器位于发射机的末级,它的性能对整个射频收发系统的性能指标影响很大。因此,TD-LTE系统对功率放大器的性能指标提出了相较于前几代通信系统更严格的要求,据此本文提出了一种适用于TD-LTE的功率放大器电路设计。本文设计了一款适用于TD-LTE的两级差分功率放大器,主要针对其中的38频段,即2.57-2.62GHZ频率范围进行设计。整体功率放大器包括驱动级,功率级和匹配电路。驱动级电路采用基于两层堆叠结构的差分电路,此结构的使用可以增加输出功率范围,提高功率放大器的线性度。不足之处就是增益和差分Cascode结构相比有所下降。所以在设计承担主要功率放大任务的功率级电路时,使用双极型晶体管作为主放大管,形成BiFET结构,弥补驱动级电路结构在增益上的不足。通过软件仿真以及与类似设计的文献结果进行对比,该设计性能良好,可以满足所提出的设计指标要求。本文采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺来进行电路设计。主要完成了一个两级功率放大器电路的原理及版图的设计,并且使用Cadence Spectre RF工具进行原理仿真与后仿真验证。在3.3V的工作电压下,前仿真结果如下:在工作频率2.5GHZ~2.7GHZ内,S11为:-28~-12dB;S22为-14~-11dB,输入输出匹配良好;具有较高的增益,Gain达到32dB;良好的线性度,1dB压缩点为29.54dBm;峰值PAE达到23%。后仿真结果如下:S11-10dB,S22-10dB,Gain达到31dB,P1dB=26dBm,峰值PAE约为22%,版图面积约为1.61851mm2。且前后稳定性仿真中,K1,电路稳定。
【关键词】：TD-LTE SiGe BiCMOS 堆叠式 双极场效应晶体管
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722.75
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 注释表8-9
• 第1章 引言9-21
• 1.1 研究背景及意义9-14
• 1.1.1 移动通信系统的发展9-12
• 1.1.2 射频收发系统12-14
• 1.2 射频功率放大器研究进展及现状14-17
• 1.2.1 研究进展14-15
• 1.2.2 国内外功率放大器主要研究成果与现状15-17
• 1.3 工艺介绍17-19
• 1.4 本文结构安排19-21
• 第2章 射频功率放大器基本理论21-35
• 2.1 射频功率放大器的主要技术指标21-28
• 2.1.1 工作频率范围21
• 2.1.2 功率增益21-22
• 2.1.3 输出功率22
• 2.1.4 线性度22-24
• 2.1.5 效率24-25
• 2.1.6 S参数25-27
• 2.1.7 稳定性27-28
• 2.2 功率放大器分类28-33
• 2.2.1 传统功率放大器28-31
• 2.2.2 开关模型功率放大器31-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第3章 功率放大器基本电路结构方案35-45
• 3.1 共射极放大器36-38
• 3.2 共基极放大器38-39
• 3.3 共集电极放大器39-41
• 3.4 Cascode放大器41-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 SiGe BiCMOS功率放大器设计45-61
• 4.1 功率放大器设计指标45-47
• 4.2 功率放大器总体电路设计47-48
• 4.3 驱动级电路设计48-52
• 4.3.1 Stacked结构49
• 4.3.2 驱动级功率放大器分析49-50
• 4.3.3 与差分Cascode结构的对比50-52
• 4.4 功率级电路设计52-56
• 4.4.1 BiFET结构53-54
• 4.4.2 两级功率放大器仿真与分析54-56
• 4.5 整体电路前仿真结果及分析56-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 功率放大器版图设计与验证61-66
• 5.1 SiGe BiCMOS工艺库介绍61
• 5.2 版图设计流程61-63
• 5.3 核心电路版图设计与仿真验证63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 原腾飞;陈欢;汪原浩;;高效E类功放在无线电能传输系统中的应用[J];船电技术;2016年01期

2 李慧超;张世林;毛陆虹;李杨阳;谢生;;应用于TD-LTE的SiGe BiCMOS功率放大器的设计[J];微电子学;2014年04期

3 王鹏;杨骅;;TD-LTE频率资源规划与展望[J];移动通信;2013年22期

4 季连庆;徐志明;周健义;翟建锋;;应用于WCDMA的高效率F类功率放大器及数字预失真(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2013年02期

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本文编号：264473