射频毫米波集成电路中功率放大技术研究
发布时间：2021-01-08 08:04
近年来,随着4G无线移动通信技术步入成熟期,移动通信设备得到迅猛发展。面对即将到来的5G时代,无线通讯的数据传输速度将实现跨越式提升,然而由于常用的6GHz以下频段已经非常拥挤,因此在射频段继续提高频谱利用率的同时,为了获取更多的频谱资源,业界和学术界开始将目光投向更高频率的毫米波。在无线收发芯片的设计中,功率放大器是必不可少的功能模块,其输出功率、线性度、功率附加效率等指标直接影响通信的距离和质量。采用砷化镓（GaAs）工艺的功率放大器芯片是目前4G市场上的主流,但与CMOS工艺相比,GaAs工艺具有成本较高、不便与数字部分集成的缺点。本课题旨在设计出满足实际应用需求的CMOS功率放大器芯片,尝试为移动终端的功率放大器芯片设计探索出一条低成本、高集成度的方案。本文首先介绍了有关CMOS功放设计的理论基础,包括功率放大器的非线性分析、性能参数、一般分类,论述了采用CMOS工艺进行功率放大器设计的机遇和挑战,并介绍了设计过程中常用的设计方法。然后基于不同工艺厂商提供的180nm CMOS工艺展开了针对4G移动终端应用的功率放大器芯片的研究。该功放工作频率为1.75GHz,输出端采用片外匹...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电感物理结构与尺寸参数
第二章 硅基功率放大器基础13图2-11 宽带高精度等效模型原理图及元件参数L-EML-ModelQ-EMQ-Model6000400020000-2000-40000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20freq,GHz10864200 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20freq,GHzL,pHQ图 2-12 宽带高精度等效模型仿真结果对比由于在高于自谐振频率时，线圈失去了电感的阻抗特性，因而在射频/毫米波集成电路设计过程中，对于电感元件，通常关注其自谐振频率点以下频段的端口特性。图 2-12 可以看出该等效模型从低频到自谐振频率点的整个频率范围内都能以很高的精度拟合电感的端口特性，证明其在电路设计过程中具有实用价值。2.2 功率放大器中的非线性失真非线性失真是功率放大器设计过程中需要解决的重要问题，因为功率放大器中非线性失真的产生往往意味着发射机中的有用信息还未传播便已经部分或严重丢失。本节主要介绍了有关功率放大器中的非线性分析理论。2.2.1 MOSFET 非线性模型晶体管是信号发生非线性失真的重要来源，按照信号的失真程度可以将晶体管的非线性分为弱非线性和强非线性两种类型[46]。对于 MOSFET 来说，弱非线性一般是指其工作在线性区时的输入/输出特性，可用如式 2-6 所示的幂级数来近似
图2-15双音信号下非线性功放的输出频谱成分
【参考文献】：
期刊论文
[1]Research on CMOS Mm-Wave Circuits and Systems for Wireless Communications[J]. JIA Haikun,CHI Baoyong,KUANG Lixue,YU Xiaobao,CHEN Lei,ZHU Wei,WEI Meng,SONG Zheng,WANG Zhihua. 中国通信. 2015(05)
本文编号：2964238
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电感物理结构与尺寸参数
第二章 硅基功率放大器基础13图2-11 宽带高精度等效模型原理图及元件参数L-EML-ModelQ-EMQ-Model6000400020000-2000-40000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20freq,GHz10864200 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20freq,GHzL,pHQ图 2-12 宽带高精度等效模型仿真结果对比由于在高于自谐振频率时，线圈失去了电感的阻抗特性，因而在射频/毫米波集成电路设计过程中，对于电感元件，通常关注其自谐振频率点以下频段的端口特性。图 2-12 可以看出该等效模型从低频到自谐振频率点的整个频率范围内都能以很高的精度拟合电感的端口特性，证明其在电路设计过程中具有实用价值。2.2 功率放大器中的非线性失真非线性失真是功率放大器设计过程中需要解决的重要问题，因为功率放大器中非线性失真的产生往往意味着发射机中的有用信息还未传播便已经部分或严重丢失。本节主要介绍了有关功率放大器中的非线性分析理论。2.2.1 MOSFET 非线性模型晶体管是信号发生非线性失真的重要来源，按照信号的失真程度可以将晶体管的非线性分为弱非线性和强非线性两种类型[46]。对于 MOSFET 来说，弱非线性一般是指其工作在线性区时的输入/输出特性，可用如式 2-6 所示的幂级数来近似
图2-15双音信号下非线性功放的输出频谱成分
【参考文献】：
期刊论文
[1]Research on CMOS Mm-Wave Circuits and Systems for Wireless Communications[J]. JIA Haikun,CHI Baoyong,KUANG Lixue,YU Xiaobao,CHEN Lei,ZHU Wei,WEI Meng,SONG Zheng,WANG Zhihua. 中国通信. 2015(05)
本文编号：2964238
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