【摘 要】
：
射频功率放大器的能耗占据整个射频前端能耗的主要部分,其效率对整个前端系统的效率影响巨大,同时高带宽利用率的调制方式对功率放大器的线性度提出了越来越高的要求,采用低成本工艺设计出高效率、高线性度的射频功率放大器越来越具挑战性。SOI工艺的衬底损耗小,噪声窜扰小,器件之间的隔离性能好,且无闩锁效应,在射频集成方面具有潜力并且具有成本优势,因此在射频功率放大器方面的应用具有研究价值。本文基于0.28μm
【基金项目】
：
东南大学射频与光电集成电路研究所和无锡华润上华半导体有限公司的合作项目,项目名称为“基于SOI工艺的深亚微米 IP 核设计”；
论文部分内容阅读
射频功率放大器的能耗占据整个射频前端能耗的主要部分,其效率对整个前端系统的效率影响巨大,同时高带宽利用率的调制方式对功率放大器的线性度提出了越来越高的要求,采用低成本工艺设计出高效率、高线性度的射频功率放大器越来越具挑战性。SOI工艺的衬底损耗小,噪声窜扰小,器件之间的隔离性能好,且无闩锁效应,在射频集成方面具有潜力并且具有成本优势,因此在射频功率放大器方面的应用具有研究价值。本文基于0.28μm SOI CMOS工艺设计了一款AB类两级级联的Cascode结构的射频功率放大器,工作频率范围为2.4～2.4835GHz,工作电压为2.5V。功率放大器偏置在AB类工作状态以在效率和线性度之间获得很好的平衡,其中第一级偏置在AB类偏B类的工作状态从而进一步提高功率放大器的效率,而第二级采用动态偏置并偏置在AB类偏A类的工作状态,通过检测第一级的输出信号功率的大小来动态调整第二级的偏置电流,在保证功率放大器具有较高线性度的同时提高了功率附加效率。两级级联的功率放大器,在线性度上具有一定的互补性,保证了功率增益在更宽的输入功率范围内的平坦度,有助于提高输出1d B压缩点。Cascode结构具有比共源结构更好的隔离度、更大的输出阻抗,以及更好的耐压能力,从而有助于获得更大的输出功率和效率。为了克服CMOS工艺低击穿电压的缺陷,共栅管采用RC自偏置结构,提高了功率放大器稳定工作的电压范围和输出功率。通过采用温度补偿偏置电路,使功率放大器在-40～85°C温度范围内的性能均达到指标要求。Cadence Spectre RF仿真环境下的后仿真结果表明,在全温度、全工艺角下,功率放大器的1d B压缩点处输出功率最差为18.43d Bm（FF/85°C）,最高达到20.31d Bm（TT/-40°C）;1d B压缩点处PAE最差为38.25%（FF/85°C）,最高达到49.21%（SS/-40°C和TT/-40°C）;电压增益S21最差为24.59d B（SS/85°C）,最高达到28.82d B（SS/-40°C）。功率放大器整体版图面积约为880μm×850μm。本课题设计的基于0.28μm SOI CMOS射频功率放大器各项性能均满足设计指标要求,待流片验证后可以应用于无线通信系统发射前端。
其他文献
快速离化器件（Fast Ionization Device,FID）是基于离化波理论设计的一种全固态开关器件,可以在亚纳秒内迅速导通,广泛应用于脉冲源系统中。目前,国内关于快速离化器件的研究还处在硅基、低电压、低脉冲电流阶段。近年来,由于碳化硅材料本身的优良特性使其广泛应用于功率半导体器件领域,这也使得基于碳化硅材料的高功率快速离化器件的研制成为可能。本文旨在设计一款碳化硅高功率快速离化器件。本文
传统微流控芯片的制造工艺和设计方法从很多方面限制了微流控芯片的发展,本文以微纳增材制造技术为基础,使用工业设计中的模块化设计思想,对微流控芯片进行模块化设计。在理论研究方面,本文综合研究了各类模块划分方法,紧紧围绕用户需求与产品模块之间的映射关系,使用FAST分析法、开放式结构产品的研究方法,建立了微流控芯片产品功能树,并梳理了微流控芯片的产品架构,从而完成了对微流控芯片的模块划分。在微流控芯片的
GaN功率器件具有临界电场高、开关速度快、载流子迁移率高等优点,广泛应用于高频桥式电源系统中。在桥式系统中,GaN功率器件需依靠高速、高可靠的栅极驱动芯片来驱动。自举二极管是GaN功率器件驱动芯片中自举电路的核心高压器件,提升自举二极管的性能对GaN功率器件驱动芯片的高频、高可靠性能具有重要意义。本文基于已流片的硅基自举二极管,对其正向导通能力、反向恢复速度以及反向恢复可靠性进行研究。研究发现反向
近年来,随着人们对无线产品的需求不断增长,能够覆盖多种无线通信频段的宽带通信系统已经成为当前研究的热点。接收机射频前端电路作为无线通信系统的关键模块,也必须要满足宽带的需求,射频前端电路的性能将直接影响整个接收机的整体性能,所以宽带接收机射频前端电路的研究具有广阔的应用前景。本文基于40nm CMOS工艺,设计了一款工作频率为0.2～2.5GHz的宽带接收机射频前端电路,主要由低噪声放大器（LNA
过去几年中,随着消费者对无线产品的需求增加,无线局域网（Wireless Local Area Networks,WLAN）技术逐渐走向成熟。为了实现较高的数据传输速率,无线局域网采用了正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术进行信号调制,该技术具有非常高的峰均比。因此,功率放大器（Power Amplifier,PA）作为
随着现代科学技术和信息处理技术的蓬勃发展,光电探测作为一门研究光电转换的新兴技术,因测量精度高、速度快、非接触、响应频带宽、信息容量大等特点,已成为现代信息科学的重要分支,广泛应用于制造业、植业、林业、交通运输业、通讯产业、公共服务业等。光电探测系统中的核心光电转换器件为探测器,光电流中包含的相关信息需要后续接口电路和读出电路（Readout Circuit,ROIC）进行相关处理和分析,最终转换
压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator,VCO）是无线通讯系统中产生本振信号的核心模块。它与高速二分频器配合,可以产生正交差分信号。在无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）应用中,802.11b具有避免网络冲突发生和大幅度提高网络效率等优点。因此,本文设计的应用于WLAN802.11b的压控振荡器及高速二分频器具有良好的工程背
基于雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode,APD）的单光子探测技术,因其具备超高灵敏度的光电检测性能,已广泛应用到量子通信、激光测距等众多领域之中。当前,基于宽门控工作模式的APD探测电路可检测出随机到达的光子,但这种工作模式存在暗计数大、淬灭结构复杂等不足。基于GHz门控固定淬灭的单光子探测技术,不仅可有效解决上述问题,还可检测出按预知时序到达门控曝光窗口内的光子,奠定了在量
物联网（Internet of Things,IoT）是能够让不同物体实现相互联系的通信网络,由于IoT应用需要大量传感器节点,锁相环频率综合器作本振的射频收发机是IoT传感器节点的核心部分,需要降低功耗、减小面积。论文的研究目的是,通过设计功耗低、空闲音少的小数分频器来提高应用于IoT的频率综合器性能。论文首先综述了小数分频器的研究背景以及小数分频器设计面临的问题,然后介绍了小数分频器各个模块的
随着功率集成技术的不断发展,横向双扩散金属氧化物半导体场效应管（Lateral Double-diffused Metal Oxide Semiconductor,LDMOS）因其具备高击穿电压、大驱动电流等优势,已在功率集成电路中普遍使用。然而,随着功率集成电路对器件性能的要求越来越高,传统体硅LDMOS器件受限于硅材料的理论极限,器件的特征导通电阻难以进一步降低。绝缘体上硅（Silicon O