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无线通信市场激烈的竞争不仅要求无线通信系统完成基本通信功能,更对其提出了低成本、高效率及高可靠性等性能要求[1]。因此,采用CMOS工艺将无线收发机更多模块集成在一个芯片上逐惭成为无线通信技术的发展趋势。然而,单片集成无线收发机主要难点之一是CMOS工艺下大输出功率、高效率和高线性度射频功率放大器的设计。尤其在深亚微米时代,低电源电压、低的晶体管击穿电压以及较高的衬底损耗进一步增加了片上CMOS功放设计的难度。无线通信协议如IEEE WLAN802.11g,常采用OFDM调制,大大扩充了系统容量和性能,然而其具有较大的信号峰均比,一般情况下要求功放工作状态比饱和功率回退(back-off)更多,从而对功放线性度及饱和功率要求更加严格,给实际设计带来更大挑战。本文致力于研究一款应用于2.4GHz IEEE WLAN802.llg无线通信系统全集成CMOS射频功率放大器。首先,重点研究了基于变压器的阻抗变换网络,并设计了并联形式功率合成变压器,完成输出端阻抗匹配。其次,详细分析了功率合成变压器中当部分支路关闭时效率恶化情况,通过关闭部分晶体管的方法进行功率控制,有效避免因为部分支路关闭引起的功率泄漏,提高了变压器的整体效率。利用PMOS与NMOS晶体管栅电容随栅电压相反的变化趋势,在输入管栅极并联一个PMOS管使总的等效输入电容随电压变化更加平缓,减小AM-PM失真；同时输入端由两个偏置在不同状态的晶体管并联组成,Class A晶体管增益压缩特性与Class B增益扩展特性相互补偿,改善了AM-AM失真,从而提高了功放的线性度。最后,本文讨论了功放的稳定性及系统设计方法,并具体研究了输出级功率管的设计。芯片采用一种标准65nnmCMOS工艺设计实现,饱和输出功率大于21dBm,增益20dB,最大功率增加效率大于15%。在IEEE802.11gOFDM64-QAM调制信号激励下,15dBm输出功率时EVM为-25dB。测试结果验证了本文的观点,并可为将来CMOS射频功放实际应用作以参考。