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寄生参数对射频功率放大器的影响

王锐  
【摘要】:随着射频通信电路的发展,高速率、高频率的信号对射频电路提出了更大的挑战。射频功率放大器作为无线通信系统的重要模块,作用是为发射级末端的天线提供足够的功率,并抑制天线对无线系统其他模块干扰等。随着信号的频率不断提高,射频集成电路中各种寄生效应也随之增多。现在,寄生参数对射频集成电路芯片性能的影响已经不可忽视。因此,在射频功率放大器的设计中,考虑寄生参数就显得尤为重要。 本文根据“基于2.4GHz无线局域网的多媒体数字会议系统”项目中功率放大器的要求和RF芯片稳定性与成本的限制,选用了TSMC 0.18um RF CMOS工艺设计了一款射频功率放大器。论文首先介绍了CMOS工艺和射频功率放大器的发展现状和技术特点;其次研究了寄生参数的产生原理及CMOS工艺中常见的寄生效应;然后重点描述了射频功率放大器的具体设计过程。电路采用三级放大结构,分为输入级、增益级和输出级。先采用负载牵引法设计了功率放大器的输出输入级匹配网络和级间匹配网络;后采用差分结构的共源共栅结构和共源放大结构设计了放大电路,并给出了性能的仿真结果和芯片版图的设计;最后完成了对版图的规则验证、电路验证和寄生参数的提取。 仿真结果可知,本设计工作频率2.4GHz,工作电压3.3V,最大输出功率是19.892dBm, 1压缩点处输出功率18.92dBm ,功率附加效率为19.63%,增益为20dB,线性度良好。可以满足多媒体数字会议系统中语音传输的要求,保证音频信号不失真传输。dB


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