硅基2.4ghz包絡消除與恢復射頻功率放大器設計

1、D e s i g n o f 2 ．4 G H z E n v e l o p e E l i m i n a t i o na n dR e s t o r a t i o n P o w e r A m p l i f i e r b a s e d o n S iT e c h n o l o g yA T h e s i sS u b m i t t e d t oS o u t h e a s t U n i v e r s

2、 i t yF o r t h eP r o f e s s i o n a lD e g r e eo f M a s t e ro f E n g i n e e r i n gB YY a n g L e iS u p e r v i s e db yP r o f e s s o r L iZ h i q u na n dS e n i o r E n g i n e e r Z hW e n x i a e n l o rh

3、a oW e n x l aS c h o o l o f I n t e g r a t e dC i r c u i t sS o u t h e a s t U n i v e r s i t yM a r c h 2 0 1 5摘要摘要i 茼效率的射頻功率放大器對手機、掌』：電腦等使用電池的便攜式無線通信系統(tǒng)來說非常關(guān)鍵，岡為它直接決定了無線通信系統(tǒng)在發(fā)射模式下的功耗。為了提高功率放大器的效率，在通信系統(tǒng)中通常使用恒包絡調(diào)制的信

4、號，因為這樣功放就可以工作在高效率的開關(guān)類狀態(tài)，比如D 類、E 類和F 類。然而隨著現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)要求越來越高的數(shù)據(jù)速率，非恒包絡的調(diào)制方式應用的越來越多。這種非恒包絡的調(diào)制方式就要求高線性度的功率放大器以避免信號的失真。為了同時滿足功率放大器的高效率和線性度的要求，本文采用0 ．1 8l a mS i G eB i C M O S 工藝設計了采用包絡消除與恢復技術(shù)的射頻功率放大器。整體電路主要由四個模塊構(gòu)成，分別為包絡檢波器、包絡調(diào)

5、制器、1 5 I ：! 幅放大器和E 類功率放大器。其中E 類功率放大器作為整個包絡消除與恢復功率放大器的主體部分以保證高效率。為了達到較大的輸出功率，本文采用了一種威爾金森功率合成技術(shù)。同時為了解決E 類功率放大器的耐壓問題以及減小源極鍵合線電感的影響，本文采用了差分共源共柵結(jié)構(gòu)的E 類功率放大器。除此以外，本文設計了具有陷波作用的濾波網(wǎng)絡以滿足諧波抑制的要求。本文給出了包絡消除與恢復功率放大器的整體電路的設計、前仿真、版圖設計和后仿

6、真。后仿真結(jié)果表明：功率放大器舀12 ．4 G H z 頻率F 的最大輸出功率為3 3 ．9 d B m ，相應的功率附加效率為4 7 ．3 ％，功率增益為2 3 ．9 d B ，輸入駐波比為J ．4 ，二次諧波和三次諧波抑制分別為．5 4 d B c 和．7 1 d B c 。本文設討．自勺包絡消除與恢復功率放大器具有輸出功率大，功率附加效率高，諧波抑制特性好等特點，并且保證了一定的線性度。經(jīng)過進一步的優(yōu)化，可以應用于對效率和線性度要