本文關(guān)鍵詞：多模多標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)中包絡(luò)跟蹤功率放大器設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 多模收發(fā)機(jī) 包絡(luò)跟蹤 寬帶功率放大器 CMOS工藝 效率增強(qiáng)

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)步和其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,新的通信模式和標(biāo)準(zhǔn)不斷產(chǎn)生。為滿足人們生活中的不同需求,支持多種通信模式的射頻收發(fā)機(jī)不可或缺。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率,新技術(shù)中采用頻譜利用更高效的非恒包絡(luò)調(diào)制方式,極大地提高了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍和峰均功率比,然而采用傳統(tǒng)功率回退法設(shè)計(jì)的射頻功率放大器效率很低,難以滿足便攜式設(shè)備對(duì)能耗的要求。因此,設(shè)計(jì)支持多種復(fù)雜通信標(biāo)準(zhǔn)、高集成度、高線性度、高效率的射頻功率放大器具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。本文基于TSMC 0.18μm CMOS工藝設(shè)計(jì)了一種包絡(luò)跟蹤功率放大器,可滿足1.85-2.7GHz頻段內(nèi)多種通信標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,提高了非恒包絡(luò)調(diào)制信號(hào)輸出時(shí)的平均效率。該系統(tǒng)主要包括了包絡(luò)檢波器、包絡(luò)調(diào)制器和寬帶AB類功率放大器幾個(gè)部分,其中包絡(luò)檢波器提取出射頻信號(hào)的包絡(luò),包絡(luò)調(diào)制器根據(jù)包絡(luò)信號(hào)幅度來動(dòng)態(tài)調(diào)整功率放大器的供電電壓以提高其效率。功率放大器作為該電路的核心模塊,采用兩級(jí)差分線性放大器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)中利用有耗匹配網(wǎng)絡(luò)、匹配補(bǔ)償、低Q值多節(jié)匹配等技術(shù),滿足了寬工作頻帶內(nèi)的指標(biāo)要求。后仿真結(jié)果表明,在工作頻率1.85-2.7GHz內(nèi),功放的最大輸出功率超過24dBm,功率增益超過20dB,輸出1dB壓縮點(diǎn)超過21.8dBm,1dB壓縮點(diǎn)處的功率附加效率大于21.2%,S11小于-15dBm,具有良好的輸入匹配特性,滿足應(yīng)用要求。在非恒包絡(luò)信號(hào)LTE 16QAM 5MHz和CDMA輸入時(shí),功率放大器的平均PAE超過21%,整個(gè)ETPA系統(tǒng)的效率超過11%,比固定電壓下的平均效率提高了5%～7%,實(shí)現(xiàn)了效率增強(qiáng)的目的。本課題所設(shè)計(jì)的包絡(luò)跟蹤功率放大器具有較大的工作帶寬,提高了高峰均功率比信號(hào)輸入時(shí)的效率,適用于多種無線通信標(biāo)準(zhǔn)�？梢越�(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化,應(yīng)用于對(duì)效率和線性度較高的多模多頻發(fā)射系統(tǒng)中。
【關(guān)鍵詞】：多模收發(fā)機(jī) 包絡(luò)跟蹤 寬帶功率放大器 CMOS工藝 效率增強(qiáng)
【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;TN830
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 多模多頻功率放大器發(fā)展動(dòng)態(tài)10-11
• 1.2.2 包絡(luò)跟蹤功率放大器研究狀況與發(fā)展動(dòng)態(tài)11-12
• 1.3 研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)12-13
• 1.3.1 研究內(nèi)容12
• 1.3.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)12-13
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)13-15
• 第2章 功率放大器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)15-31
• 2.1 主要性能指標(biāo)15-19
• 2.1.1 輸出功率15-16
• 2.1.2 功率增益16
• 2.1.3 效率16-17
• 2.1.4 線性度17-19
• 2.2 線性功率放大器19-24
• 2.2.1 基本電路模型20
• 2.2.2 工作類型與波形分析20-22
• 2.2.3 線性度、輸出功率與效率分析22-24
• 2.3 共軛匹配與負(fù)載線匹配24-25
• 2.4 負(fù)載線理論與負(fù)載牽引25-29
• 2.4.1 負(fù)載線理論25-28
• 2.4.2 負(fù)載牽引28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第3章 寬帶CMOS功率放大器設(shè)計(jì)31-51
• 3.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及制約因素31-34
• 3.1.1 工藝和器件限制31-33
• 3.1.2 寬帶設(shè)計(jì)的限制33-34
• 3.2 寬帶功率放大器設(shè)計(jì)技術(shù)34-38
• 3.2.1 匹配補(bǔ)償34-35
• 3.2.2 有耗匹配35
• 3.2.3 低Q值多節(jié)匹配35-37
• 3.2.4 負(fù)反饋放大器37
• 3.2.5 平衡式放大器37-38
• 3.3 寬帶CMOS功率放大器的設(shè)計(jì)指標(biāo)38-39
• 3.4 寬帶CMOS功率放大器的設(shè)計(jì)方案39-40
• 3.5 寬帶CMOS功率放大器的電路設(shè)計(jì)40-49
• 3.5.1 功率級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)晶體管尺寸設(shè)計(jì)40-41
• 3.5.2 穩(wěn)定性分析41-43
• 3.5.3 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)43-45
• 3.5.4 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)45-46
• 3.5.5 級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)46
• 3.5.6 整體功放電路結(jié)構(gòu)46-47
• 3.5.7 寬帶功率放大器前仿真47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第4章 包絡(luò)跟蹤功率放大器系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-67
• 4.1 包絡(luò)跟蹤功率放大器系統(tǒng)介紹51-54
• 4.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)51
• 4.1.2 效率提升原理51-54
• 4.2 包絡(luò)檢波器設(shè)計(jì)54-56
• 4.2.1 二級(jí)管檢波器54-55
• 4.2.2 偽復(fù)型包絡(luò)檢測(cè)器55-56
• 4.3 包絡(luò)調(diào)制器設(shè)計(jì)56-66
• 4.3.1 包絡(luò)調(diào)制器工作原理56-58
• 4.3.2 包絡(luò)調(diào)制器工作狀態(tài)分析58-60
• 4.3.3 運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)60-61
• 4.3.4 遲滯比較器設(shè)計(jì)61-62
• 4.3.5 Buck型DC-DC變換器的設(shè)計(jì)62-63
• 4.3.6 偏置電路設(shè)計(jì)63-64
• 4.3.7 包絡(luò)調(diào)制器前仿真64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第5章 包絡(luò)跟蹤功率放大器的版圖設(shè)計(jì)與后仿真67-77
• 5.1 版圖設(shè)計(jì)的考慮因素67-70
• 5.1.1 對(duì)稱匹配性67-68
• 5.1.2 金屬線寬68
• 5.1.3 延時(shí)一致性68-69
• 5.1.4 閂鎖效應(yīng)69
• 5.1.5 ESD保護(hù)69-70
• 5.2 包絡(luò)跟蹤功率放大器的版圖設(shè)計(jì)70-71
• 5.3 包絡(luò)跟蹤功率放大器的后仿真71-76
• 5.3.1 寬帶功率放大器后仿真71-73
• 5.3.2 包絡(luò)調(diào)制作用下功率放大器后仿真73-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第6章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文85

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