發(fā)布時(shí)間：2017-08-24 08:11

  本文關(guān)鍵詞：一種2.4GHz CMOS射頻開(kāi)關(guān)和功率放大器的設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 射頻集成電路 CMOS工藝 射頻開(kāi)關(guān) 功率放大器

【摘要】：現(xiàn)今,無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)有了巨大的進(jìn)步,新型的收發(fā)機(jī)架構(gòu)和電路的出現(xiàn),使數(shù)據(jù)傳輸僅消耗較小的功率,就能更快的傳遞到更遠(yuǎn)的地區(qū)。具有集成度和成本等顯著亮點(diǎn)的CMOS技術(shù)的出現(xiàn),使現(xiàn)代無(wú)線通信產(chǎn)品的集成度、功耗以及成本都達(dá)到了前所未有的水平。RF CMOS開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)是插入損耗、隔離度和線性度,三者之間存在一定的相互制約因素。所以,如何在保證隔離度較好的情況下,提高RF開(kāi)關(guān)的線性度,是RF CMOS開(kāi)關(guān)一直面臨的問(wèn)題。而RF CMOS PA性能好壞主要由線性度、輸出功率及效率等因素決定,故RF CMOS PA面臨的主要問(wèn)題則是如何在其滿足線性度較高的情況下使效率得到改善。因此,采用CMOS工藝設(shè)計(jì)高性能的RF開(kāi)關(guān)和PA非常具有挑戰(zhàn)性,也是國(guó)內(nèi)外的主要研究方向。本文的設(shè)計(jì)為一種2.4GHzCMOS射頻開(kāi)關(guān)及功率放大器,其中RF收發(fā)開(kāi)關(guān)采用非對(duì)稱單刀雙擲結(jié)構(gòu)。為了提高射頻收發(fā)開(kāi)關(guān)每個(gè)MOS管的功率處理能力,使信號(hào)電壓均勻分布,本設(shè)計(jì)采用交流懸浮偏壓和前饋電容技術(shù)。并且,本設(shè)計(jì)還采用雙懸浮的CMOS工藝三阱設(shè)計(jì)方法,通過(guò)將P阱與深N阱用一個(gè)大電阻懸浮的方式來(lái)提高開(kāi)關(guān)的隔離度和線性度。本文RF CMOS PA的設(shè)計(jì)為兩級(jí)級(jí)聯(lián)的共源共柵AB類放大器,本設(shè)計(jì)在功率級(jí)添加了一個(gè)預(yù)失真電路,通過(guò)抵消其失真的增益和相位來(lái)提高PA的線性度。此外,為改善PA的功率附加效率(PAE),本設(shè)計(jì)對(duì)驅(qū)動(dòng)級(jí)和功率級(jí)的偏置電流進(jìn)行控制,使PA可以切換于高低功率兩種工作模式,由此使多余的功率損耗降低,進(jìn)而提升PA的工作效率。本文設(shè)計(jì)的RF CMOS收發(fā)開(kāi)關(guān)已流片并完成測(cè)試,其測(cè)試結(jié)果為,在頻率為2.4GHz時(shí),發(fā)射路徑的插入損耗約為1.04dB,隔離度能達(dá)到34.82dB,輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)為35.58dBm左右。而RF CMOSPA也已完成版圖設(shè)計(jì)并進(jìn)行后仿真,其后仿真結(jié)果為,在2.4-2.5GHz頻段,最大增益為33.18dB,輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)為22.06dBm,最大功率附加效率為34.55%。本文設(shè)計(jì)的2.4GHzCMOS射頻開(kāi)關(guān)及功率放大器,均滿足設(shè)計(jì)要求,對(duì)推動(dòng)無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展有一定的貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：射頻集成電路 CMOS工藝 射頻開(kāi)關(guān) 功率放大器
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN722.75
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景與意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)14-15
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.3.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)15
• 1.4 論文組織15-18
• 第二章 RF開(kāi)關(guān)和PA的關(guān)鍵指標(biāo)與問(wèn)題分析18-32
• 2.1 RF開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)與問(wèn)題分析18-23
• 2.1.1 傳統(tǒng)RF CMOS收發(fā)開(kāi)關(guān)的電路結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.2 插入損耗19-20
• 2.1.3 隔離度20
• 2.1.4 線性度20-22
• 2.1.5 RF CMOS開(kāi)關(guān)面臨的問(wèn)題22-23
• 2.2 RF PA的關(guān)鍵指標(biāo)與問(wèn)題分析23-31
• 2.2.1 傳統(tǒng)RF CMOS PA的電路結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2.2 RF PA的分類24-28
• 2.2.3 輸出功率28-29
• 2.2.4 效率和增益29-30
• 2.2.5 功率容量30
• 2.2.6 負(fù)載牽引技術(shù)30-31
• 2.2.7 RF CMOS PA面臨的問(wèn)題31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 RF CMOS非對(duì)稱單刀雙擲收發(fā)開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)32-42
• 3.1 RF CMOS開(kāi)關(guān)面臨問(wèn)題的分析32-33
• 3.2 RF CMOS非對(duì)稱單刀雙擲收發(fā)開(kāi)關(guān)的電路設(shè)計(jì)33-40
• 3.2.1 RF CMOS非對(duì)稱單刀雙擲收發(fā)開(kāi)關(guān)的整體電路結(jié)構(gòu)33-34
• 3.2.2 單個(gè)晶體管的分析34-36
• 3.2.3 疊加晶體管的數(shù)量設(shè)計(jì)36
• 3.2.4 交流懸浮偏壓技術(shù)36
• 3.2.5 前饋電容技術(shù)36-38
• 3.2.6 一種雙懸浮的CMOS三阱設(shè)計(jì)方法38-39
• 3.2.7 天線效應(yīng)的消除方法39-40
• 3.3 RF CMOS非對(duì)稱SPDT單刀雙擲開(kāi)關(guān)的版圖設(shè)計(jì)40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 RF CMOS高效率PA的設(shè)計(jì)42-52
• 4.1 RF CMOS PA面臨問(wèn)題的分析42
• 4.2 RF CMOS高效率PA的電路設(shè)計(jì)42-48
• 4.2.1 RF CMOS高效率PA的原理圖42-43
• 4.2.2 RF CMOS高效率PA的整體電路結(jié)構(gòu)43-44
• 4.2.3 功率級(jí)電路設(shè)計(jì)44-46
• 4.2.4 驅(qū)動(dòng)級(jí)電路設(shè)計(jì)46-48
• 4.3 RF CMOS高效率PA的阻抗匹配48-50
• 4.3.1 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)48-49
• 4.3.2 級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)49-50
• 4.3.3 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)50
• 4.4 RF CMOS高效率PA的版圖設(shè)計(jì)50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析52-60
• 5.1 RF CMOS非對(duì)稱單刀雙擲收發(fā)開(kāi)關(guān)的仿真及測(cè)試結(jié)果52-55
• 5.1.1 R.F CMOS非對(duì)稱單刀雙擲收發(fā)開(kāi)關(guān)的前仿真結(jié)果52-53
• 5.1.2 RF CMOS非對(duì)稱單刀雙擲收發(fā)開(kāi)關(guān)的后仿真結(jié)果53-54
• 5.1.3 RF CMOS非對(duì)稱單刀雙擲收發(fā)開(kāi)關(guān)的測(cè)試結(jié)果54-55
• 5.2 RF CMOS高效率PA的仿真結(jié)果55-58
• 5.2.1 RF CMOS高效率PA的前仿真結(jié)果55-57
• 5.2.2 RF CMOS高效率PA的后仿真結(jié)果57-58
• 5.3 本章小結(jié)58-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68

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本文編號(hào)：730163