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CMOS工艺下无线局域网功率放大器的设计

韦小刚  
【摘要】: 这篇论文以无线局域网发射机射频前端中的功率放大器为研究对象,根据IEEE802.11a标准,主要采用安捷伦公司的ADS软件进行A类和AB类功率放大器电路的设计。 首先,在介绍功率放大器主要性能指标和基本工作原理的基础上,根据应用背景的要求,采用两级差分放大结构进行A类功率放大器的设计,包括直流偏置网络、放大电路和级间匹配网络、输出匹配网络、输入匹配网络的设计,其中,使用共源共栅电感对电路进行改进以提高功率放大器的效率。仿真结果如下:在1.8V电源电压下,中心频率在5.25GHz,A类功率放大器静态电流为289mA,输出1dB压缩点为19.7dBm,功率增益为29.9dB,功率附加效率PAE接近18.0%。结果表明,改进型A类功率放大器的效率有所提高,可用于802.11a系统中。 其次,在A类功率放大器的基础上,通过改变放大电路的偏置状态来进行AB类功率放大器的设计。其中,为提高AB类功率放大器的线性度,提出了电容补偿技术。仿真结果如下:在1.8V电源电压下,中心频率在5.25GHz,AB类功率放大器静态电流为269mA,输出1dB压缩点为20.6dBm,功率增益为23.9dB,功率附加效率PAE接近23.4%。结果表明,改进型AB类功率放大器的线性性能有所改善,可用于802.11a系统中。 最后,对TSMC0.18μmCMOS工艺库中主要器件的模型进行介绍,在此基础上采用Cadence软件设计A类和AB类功率放大器的版图。对于通信系统中射频组件的设计来说,以上工作具有一定的参考价值。


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