現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)采用更加復(fù)雜的調(diào)制方式提高它的頻譜效率,但同時也增加了發(fā)射信號的峰均功率之比,這將引起功率放大器的低效率。為了提高效率,學(xué)術(shù)界提出了包絡(luò)跟蹤和包絡(luò)的消除與恢復(fù)等技術(shù)。因此設(shè)計應(yīng)用于手持設(shè)備中高效率的線性功率放大器具有重大意義。論文改進了一種混合型包絡(luò)跟蹤功率放大器結(jié)構(gòu),其中混合型包絡(luò)調(diào)制器包括線性放大級、電流感應(yīng)、偏置控制、可編程遲滯比較器、包絡(luò)整形和開關(guān)放大級,該結(jié)構(gòu)中對包絡(luò)信號進行整形后作為整個包絡(luò)調(diào)制器的輸入信號,同時偏置控制電路將線性放大級的輸出信號反饋給包絡(luò)整形電路,從而提高了包絡(luò)跟蹤功率放大器的輸出效率,并且論文對包絡(luò)調(diào)制器的噪聲和環(huán)路特性均進行了模型簡化和理論推導(dǎo)。然后論文設(shè)計了一種差分輸入的線性功率放大器電路,采用cascode結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)高輸出功率,輸入輸出的匹配網(wǎng)絡(luò)采用片外分立元件進行設(shè)計。綜上,論文結(jié)合混合型包絡(luò)放大器和線性功率放大器的設(shè)計,在提高輸出效率的同時輸出功率也滿足了應(yīng)用需求�；赟MIC 0.18μm CMOS工藝完成了高效率的線性功率放大器電路的原理圖設(shè)計和版圖設(shè)計,并進行了后仿真驗證以及與前仿真指標的對比。后仿真結(jié)果表明:高效率的線性功率放大器在1.80GHz中心頻率的輸入信號下,其平均輸出功率為21.05dBm,功率附加效率為26.2%,功率增益為22.1dB,均滿足設(shè)計要求。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN722.75
【部分圖文】：

第三章 包絡(luò)跟蹤功率放大器設(shè)計出效率和線性度，其中 MN7、R5、R7 和 MN8、R6、R8 構(gòu)成二極管線性化電路，兩級 Cascode 的共柵極晶體管均采用自偏置方式使得功率放大器工作在最佳區(qū)域。功率級的輸入晶體管尺寸選擇為輸出晶體管的 1/3，由于電感扼流圈面積過大，在 CMOS 工藝下不能承受如此大的電流，因此選擇片外電感及匹配網(wǎng)絡(luò)。另外，二極管線性化電路連接在功率輸出級的晶體管柵極，同時具有提供輸入晶體管柵極偏置電壓的作用。根據(jù)指標要求平均輸出功率大于 20dBm，對于固定電源電壓的功率放大器而言，輸出 1dB 壓縮點最好在 22dBm 以上，輸出飽和功率達到 25dBm。在 180nm CMOS 工藝下，共源極的晶體管采用標準晶體管，其柵長取最小 180nm，共柵極的晶體管采用厚柵管，其柵長取 350nm。對功率放大器在不同的溫度下進行了仿真驗證，如圖 3-8 至圖 3-10 所示，表 3-1 總結(jié)了功率放大器在不同溫度下各個指標的具體數(shù)值。

晶體管柵極偏置電壓的作用。根據(jù)指標要求平均輸出功率大于 20dBm，對于固定電源電壓的功率放大器而言，輸出 1dB 壓縮點最好在 22dBm 以上，輸出飽和功率達到 25dBm。在 180nm CMOS 工藝下，共源極的晶體管采用標準晶體管，其柵長取最小 180nm，共柵極的晶體管采用厚柵管，其柵長取 350nm。對功率放大器在不同的溫度下進行了仿真驗證，如圖 3-8 至圖 3-10 所示，表 3-1 總結(jié)了功率放大器在不同溫度下各個指標的具體數(shù)值。圖 3-8 TT 工藝角與 27℃下功率放大器的輸出功率、PAE 和 1dB 壓縮點

圖 3-8 TT 工藝角與 27℃下功率放大器的輸出功率、PAE 和 1dB 壓縮點圖 3-9 TT 工藝角與 80℃下功率放大器的輸出功率、PAE 和 1dB 壓縮點
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本文編號：2852496