無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中CMOS功率放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線(xiàn)通信市場(chǎng)的持續(xù)繁榮與發(fā)展，小尺寸、低成本、低功耗和更加穩(wěn)定的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。CMOS工藝憑借其低成本以及易集成等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)使得大部分的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊都能在不犧牲性能的前提下采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)。然而功率放大器，作為無(wú)線(xiàn)收發(fā)機(jī)中耗能最多、尺寸最大的模塊，仍然是尚未被成功集成的幾個(gè)模塊之一。本文基于不同的無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用背景，對(duì)CMOS功放的相位和功率控制、可靠性、集成度和功率回退時(shí)的效率等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。

2、　　針對(duì)超高頻RFID中自干擾信號(hào)的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種相位和幅度可以數(shù)字控制的全集成功放。該功放由有源移相電路、緩沖電路和增益可控的功率放大電路組成。文中分析了各個(gè)模塊的基本原理和電路結(jié)構(gòu)。為了降低數(shù)控功放的AM-PM失真，增益可控的功率放大電路采用了一種電容補(bǔ)償技術(shù)。該功放采用130 nm CMOS工藝實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，數(shù)控功放在840MHz～960MHz的工作頻段內(nèi)，相位均方根誤差小于0.21°，輸出功率變化小于1dBm，取得了

3、較好的相位和幅度控制精度。將該功放應(yīng)用到自干擾抵消系統(tǒng)，仿真結(jié)果顯示，功率為8dBm的自干擾信號(hào)最大可被抑制38dB。
　　為了滿(mǎn)足超高頻RFID發(fā)射信號(hào)的要求，本文設(shè)計(jì)了一種全集成的線(xiàn)性功放。該功放采用一種帶有校準(zhǔn)電路的有源巴倫作為驅(qū)動(dòng)級(jí)，同時(shí)該巴倫又提供了輸入信號(hào)單端轉(zhuǎn)差分的功能，節(jié)約了芯片面積。為了實(shí)現(xiàn)功放的全集成，本文還設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)差分轉(zhuǎn)單端功能的片上變壓器作為輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。該功放在130nm CMOS工藝下實(shí)現(xiàn)，核

4、心面積僅為0.83 mm2，仿真結(jié)果表明，功放在輸出功率為27dBm時(shí)，效率能達(dá)到41％。
　　為了支持更高的通信速率，現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)的調(diào)制峰均比越來(lái)越高，功放將不可避免地要工作在功率回退狀態(tài)。為了提高功放在功率回退時(shí)的效率，本文在傳統(tǒng)負(fù)載調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種可動(dòng)態(tài)切換的雙模功放。文中分析了MOS開(kāi)關(guān)在關(guān)斷時(shí)功率損耗的來(lái)源，并在可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)中采用了一種耐高壓的開(kāi)關(guān)電容來(lái)減少高輸出功率時(shí)的功率泄露。通過(guò)采用一種功率檢測(cè)控制