【摘 要】
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随着无线通信的急速发展,对射频发射机系统的需求急速增加。高性能的功率放大器是发射机系统的重要组件,对整个发射机系统的性能有着巨大影响。为了解决对高功率、高效率的发射机系统的要求,国内外对功率放大器有着众多的研究。数字化功率放大器是一种新型的功率放大器。它通过工作在开关模式,有着高效率的特点。并且数字化功率放大器的高集成度,还可以减少发射机系统中其他模块的使用,间接的进一步提高发射机系统的能效比。本
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随着无线通信的急速发展,对射频发射机系统的需求急速增加。高性能的功率放大器是发射机系统的重要组件,对整个发射机系统的性能有着巨大影响。为了解决对高功率、高效率的发射机系统的要求,国内外对功率放大器有着众多的研究。数字化功率放大器是一种新型的功率放大器。它通过工作在开关模式,有着高效率的特点。并且数字化功率放大器的高集成度,还可以减少发射机系统中其他模块的使用,间接的进一步提高发射机系统的能效比。本文主要研究了极化发射机系统的整体架构、电路的组成以及实现方式、以及此架构下的工作特性和性能。实现了高功率、高效率的数字化放大器设计。论文首先介绍了极化发射机等几种发射机架构,以及每种架构的优缺点。然后介绍了数字化功率放大器的几种工作模式,以及每种模式下的工作过程、各点的电压电流波形。之后详细介绍了高功率、高效率放大器芯片的设计。首先根据输出功率要求,选取了核心管的数量、大小,并仿真得到了核心管阵列的最佳匹配阻抗。还设计了核心管驱动电路。进而设计了能够将核心管输出匹配到50欧姆的匹配网络。并通过功率合成增大了输出功率。此外,针对匹配网络中出现的不平衡问题,通过,通过电路仿真、电磁仿真,引入了平衡性补偿电容,有效改善了匹配网络的平衡性,提高了效率。接下来,本文还介绍了基带接口电路的设计,以及译码电路的优化。本文使用传统40-nm互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）工艺设计并实验验证了工作于1.2–2.8 GHz的数字化射频功率放大器芯片。通过在连续波下测试,验证了芯片工作频率范围超过1.2–2.8 GHz,在2 GHz时峰值输出功率为32.4 d Bm,在1.8 GHz时峰值漏极效率（Drain Efficiency,DE）为53.8%。然后测试了芯片的输出幅度和相位随幅度控制字的变化。进而在调制测试部分测试了多种调制信号。其中,50MHz 64正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）,平均输出功率为25.37 d Bm,误差向量幅度（Error Vector Magnitude,EVM）为-26.97 d B,邻信道功率比（Adjacent Channel Power Ratio,ACPR）为-29.61 d Bc,以及10MHz 1024-QAM,平均功率为22.14 d Bm,EVM为-35.75 d B,ACPR分别为-35.37 d Bc.
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