功率晶體管建模及射頻與微波功率放大器設計.pdf

1、近年來，無線頻譜資源日益匱乏，普及綠色通信勢在必行，這導致無線通信系統(tǒng)的性能指標變得尤為重要。射頻與微波功率放大器是決定無線通信系統(tǒng)中發(fā)射機的線性度、效率和帶寬等指標的重要模塊，該模塊卓越的性能主要依賴于精確的功率晶體管模型、先進的設計方法和豐富的設計經(jīng)驗。然而，目前在功率晶體管建模及射頻與微波功率放大器設計中有很多實際問題需要研究解決。論文圍繞其中的一些亟待解決的熱點問題，研究了神經(jīng)網(wǎng)絡映射技術(shù)用于異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管建模的方法，同時研

2、究了針對某些無線通信系統(tǒng)中射頻與微波功率放大器的若干關(guān)鍵設計技術(shù)。
　　論文的主要貢獻和創(chuàng)新點總結(jié)如下:
　　1.針對現(xiàn)有異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管模型在大尺寸分布特性的影響下存在深飽和區(qū)精度亟待提高的問題，提出了一種神經(jīng)網(wǎng)絡映射異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管模型。在是德公司的Advanced Design System軟件中，利用符號定義器件實現(xiàn)了該模型，并驗證了準確性。仿真結(jié)果顯示，該模型同現(xiàn)有Agilent HBT模型相比，在非飽和區(qū)精度

3、提升1.26倍，在深飽和區(qū)精度提升3.15倍，為神經(jīng)網(wǎng)絡映射法改進異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管模型的工作提供了經(jīng)驗和指導。
　　2.針對現(xiàn)有方法在設計VHF/UHF頻段超寬帶CMOS功放時存在面積大的難題，提出了一種三級超寬帶CMOS功放結(jié)構(gòu)，并在0.41mm2芯片內(nèi)實現(xiàn)了0.1～1.2GHz內(nèi)良好的功率增益、效率、回波損耗等指標，這在現(xiàn)有CMOS功放研究文獻中具有最高的FoM1值（功率×增益×回波損耗×相對帶寬/面積）。實測結(jié)果表明該功放

4、完全滿足面向行業(yè)專網(wǎng)應用的寬帶射頻收發(fā)芯片的研發(fā)需求。
　　3.針對軟件無線電系統(tǒng)中超寬帶CMOS功放的設計瓶頸，成功將堆疊技術(shù)首次應用到VHF～C波段超寬帶CMOS功放設計中，完善了現(xiàn)有堆疊CMOS功放設計原理中源極輸入阻抗分析方法，并在0.64mm2芯片內(nèi)實現(xiàn)了輸出功率大于0.2W、上下限頻率比為60倍的1dB帶寬，這在現(xiàn)有CMOS功放的研究文獻中具有最高的FoM2值（功率×上限頻率/（面積×下限頻率））。實測結(jié)果表明該集成功