带温度补偿的Ka波段CMOS堆叠功率放大器设计

发布时间：2021-11-23 20:03

　　介绍了一款基于55 nm CMOS工艺,带温度补偿电路的Ka波段堆叠高效功率放大器（power amplifier, PA）.采用了一种新型的针对晶体管堆叠结构的温度补偿电路,该补偿电路由两个二极管和四个电阻组成,结构简单,易于实现.通过调整堆叠放大器各个栅极偏置电路中的电压,使得PA随温度变化的增益和输出功率得到有效补偿,增强了电路的可靠性和热稳定性.基于Agilent ADS软件的版图仿真结果显示:电路的最大输出功率为20.1 dBm,频带内功率附加效率（power additional efficiency, PAE）为20%～30%,大信号功率-1 dB带宽为15 GHz（46%）.在-40℃到125℃的温度范围内,采用新型温补偏置电路与传统偏置电路相比,小信号增益的温度波动从2.2 dB改善到0.1 dB,显著提高了功放的热稳定性,证明了所提出的温度补偿电路对于在宽温度范围内校正功率放大器增益变化的有效性. 

【文章来源】：电波科学学报. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

单级放大器不同温度下的仿真增益曲线

堆叠结构温度补偿电路原理图

Vg1、Vg2均与Vg3成正比,且随着温度升高而变大. 它们随温度变化的趋势如图3所示,由下至上,栅极供电电压Vg随温度变化的斜率越来越大,刚好补偿各层晶体管受温度变化导致的性能变化.理论上,晶体管的栅极偏置电压需使各层晶体管的漏源极之间的偏压均相同,因此补偿时需要各层栅极电压同时变化. 本节中提出的适用于堆叠结构的温度补偿电路,在PA整体的温度特性得到补偿的同时,避免了其中某层晶体管的VDS过高从而导致击穿的情况.

【参考文献】：
期刊论文
[1]射频功率放大器在5G中的研究进展[J]. 刘洁仪,魏启迪,章国豪.  微型机与应用. 2017(23)
[2]CMOS器件参数的温度特性研究[J]. 喻德顺,王宏,崔艳玲.  微处理机. 1988(03)



本文编号：3514557