射频CMOS包络跟踪功率放大器的研究与设计

发布时间：2020-06-15 21:04

【摘要】：随着无线通信技术的高速发展,功率放大器是无线通信系统中射频收发机的核心模块,要求具有低成本、低功耗、高效率、集成化的特点。而且现代通信系统复杂的调制方式对功率放大器的线性度及效率提出了越来越高的要求。因此如何设计集功耗、效率、线性度等综合性能更优的功率放大器具有非常重大的研究价值。本课题首先阐述射频功率放大器的研究背景及意义,然后对国内外E类功率放大器和包络跟踪功率放大器系统的研究动态进行综述。最后,在射频功率放大器及包络跟踪理论基础上,设计了一种应用于无线局域网(WLAN)的功率放大器和一种应用于包络跟踪系统的Knee电压整形与恒增益整形相结合的双模式包络整形方法。(1)提出一种应用于无线局域网(WLAN)的高效率、高增益及高输出功率2.4GHz E类功率放大器,该功放驱动级采用电流复用技术降低功耗,提高增益,保证功率级工作在开关状态。功率级采用晶体管堆叠技术及电容分压技术降低晶体管电压压力,降低晶体管器件击穿风险,提高功率输出。电路采用中间节点阻抗调谐技术降低功率级相位失真。并设计合理的阻抗匹配网络,实现最佳功率传输。仿真结果显示,在1.8V的电源电压下,该功率放大器的功率附加效率达41.3%,最大输出功率为13.9dBm。同时获得功率增益达41dB。(2)提出一种应用于包络跟踪系统的双模式包络整形优化方法。该方法采用Knee电压包络整形法和恒增益包络整形法相结合,实现整个包络跟踪系统线性度及效率的优化。论文对传统包络整形方法进行了仿真分析对比,提出的Knee电压包络整形法对低电压区域进行电压补偿,解决传统包络整形方法在低功率输出部分线性度差的问题,实现对线性度的优化。仿真结果显示,相对与传统固定电压功率放大器,该方法实现了对功率放大器效率的提升,同时相对与传统的包络整形方法,系统在低输出功率区域EVM小于4%,在相对高的输出功率区域EVM小于3%,实现了对系统线性度的优化。本课题电路设计采用0.13μm CMOS工艺实现,通过Cadence和ADS软件进行联合仿真与优化设计。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN722.75
【图文】：

发射

EVM 用来衡量发射机发射的信号在信道内能否义为理想信号与实测信号间的误差向量幅度。如M 所表示的是非线性对调制信号带内的失真影响标。功率放大器电路的非线性失真、直流失调、对 EVM 产生影响。

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 王志华,吴恩德;CMOS射频集成电路的现状与进展[J];电子学报;2001年02期

本文编号：2714994