本文關(guān)鍵詞：高效率CMOS包絡(luò)放大器芯片設(shè)計

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【摘要】：無線通信技術(shù)已全面進入4G時代并已開始朝著5G通信進軍。由于頻譜資源的限制,現(xiàn)代無線通信技術(shù)采用高峰均比的非恒定包絡(luò)調(diào)制方式以獲取高數(shù)據(jù)率。然而高峰均比的信號導(dǎo)致通信發(fā)射機中功率放大器長期工作在低效率的功率回退區(qū),如何解決這一問題,成為時下研究熱點之一。包絡(luò)跟蹤技術(shù)作為一種動態(tài)電源調(diào)制技術(shù),能夠明顯改善功率放大器回退區(qū)效率。包絡(luò)放大器是包絡(luò)跟蹤功放系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊,其為功率放大器提供動態(tài)調(diào)制的電源,它的效率直接決定了包絡(luò)跟蹤功放系統(tǒng)的性能。與此同時,模擬CMOS技術(shù)日趨成熟,已成為民用通信集成電路領(lǐng)域必不可少的工藝基礎(chǔ)。包絡(luò)放大器的CMOS片上實現(xiàn)已成為未來包絡(luò)跟蹤技術(shù)應(yīng)用于微型基站和低功耗移動設(shè)備的必然趨勢。本文對CMOS包絡(luò)放大器的設(shè)計方法進行了系統(tǒng)的研究,并重點著力于提高包絡(luò)放大器效率,本文主要工作為:1.對包絡(luò)跟蹤技術(shù)進行了介紹,分析了其結(jié)構(gòu)以及對功率放大器效率提升的原理。簡述了包絡(luò)放大器的幾種常見電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu),并分析其各自的工作原理和優(yōu)缺點。2.對混合式包絡(luò)放大器結(jié)構(gòu)進行了介紹,分析了其結(jié)構(gòu)和效率,討論了其在各個工作狀態(tài)下的電路原理,進行了必要的公式推導(dǎo)和理想功能性仿真。3.基于Globalfoundries 0.18um CMOS工藝,采用混合式包絡(luò)放大器結(jié)構(gòu),設(shè)計了一款用于5MHz WCDMA包絡(luò)跟蹤應(yīng)用的包絡(luò)放大器。測試結(jié)果表明其在3.3V供電下實現(xiàn)了27.5dBm輸出功率和74%的效率,其功耗為24mW,芯片面積為0.5mm2,各性能參數(shù)均滿足設(shè)計指標要求。4.提出了一種改進的混合式包絡(luò)放大器結(jié)構(gòu),其在傳統(tǒng)混合式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了一個額外的開關(guān)級與原開關(guān)級并聯(lián),討論了其工作原理和效率,其效率相比于傳統(tǒng)混合式結(jié)構(gòu)獲得了提升。然后基于TSMC 0.18um CMOS工藝,采用該改進結(jié)構(gòu)設(shè)計了一款用于10MHz LTE包絡(luò)跟蹤應(yīng)用的包絡(luò)放大器。仿真結(jié)果表明其在3.3V供電下實現(xiàn)了28dBm輸出功率和84.6%的效率,相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)效率提高了8%。其功耗為35.2mW,芯片面積為0.9mm2,各性能參數(shù)均滿足設(shè)計指標要求。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN722.75

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本文編號：1221219