WLAN射頻前端全集成芯片設(shè)計(jì).pdf

1、傳統(tǒng)WLAN射頻前端分立器件設(shè)計(jì)模式存在固有的缺陷，器件測試、選型周期長，調(diào)試難度較大，占據(jù)PCB面積大，產(chǎn)品維護(hù)較難，成本高等等，一種單片全集成WLAN射頻前端芯片應(yīng)運(yùn)而生，它將逐漸取代傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。這種單片全集成WLAN射頻前端芯片，是在一個(gè)半導(dǎo)體基片材料上集成了功率放大器、低噪聲放大器、射頻開關(guān)、巴倫等元器件，全集成芯片大大克服了上述不足，提高WLAN電路一次設(shè)計(jì)成功率，使產(chǎn)品微小化、便攜式、可移動(dòng)式成為可能。
　　本論文

2、詳細(xì)論述在硅基材料上設(shè)計(jì)一個(gè)全集成WLAN射頻前端芯片。設(shè)計(jì)采用硅基材料，是因?yàn)檫@種材料有成熟的Bi-CMOS工藝，以及低成本。其中，全集成WLAN射頻前端芯片中放大器，由于需要同時(shí)放大電流、電壓、功率，采用雙極型晶體管設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；射頻開關(guān)，需要有較快的開關(guān)速率及較低的插入損耗，采用MOS晶體管設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。
　　文章寫作思路，采用逆向思維方式，首先對WLAN器件提出電氣上的需求，給出設(shè)計(jì)方案及詳細(xì)電原理圖，把原理圖轉(zhuǎn)換為小信號等效模型

3、，再依據(jù)等效模型計(jì)算本文WLAN器件內(nèi)電學(xué)參數(shù)及物理參數(shù)，最后通過仿真驗(yàn)證模型的有效性。本文主要研究結(jié)果：
　　1）依據(jù)天線端口功率需求及各級增益分配，建立了 WLAN功率放大器的電路結(jié)構(gòu)，電路由兩級雙極型晶體管放大器組成。WLAN器件功率放大器增益G計(jì)算結(jié)果為32dB，各級晶體管前向電流放大系數(shù)βF為40。利用功率放大器小信號等效模型仿真功率放大器的散射參量S21，仿真結(jié)果表明，該兩級放大器在所需頻段范圍增益可以達(dá)到32dB—3

4、5dB，滿足功率放大器增益需求。
　　2）依據(jù)WLAN上行、下行的TDD制式及功率放大器后級低插入損耗的要求，建立了用于 WLAN射頻開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)及 MOS開關(guān)管的小信號等效模型。應(yīng)用 MOS晶體管導(dǎo)通及關(guān)斷時(shí)對應(yīng)的小信號模型，計(jì)算插入損耗及隔離度，結(jié)果表明插入損耗控制在1dB內(nèi)、端口間隔離度為-13dB；應(yīng)用ADS軟件對WLAN射頻開關(guān)性能進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明插入損耗與隔離度均滿足天線端口的功率需求。
　　3）依

5、據(jù)WLAN接收靈敏度及后級SOC解調(diào)門限的要求，建立WLAN低噪聲放大器電路結(jié)構(gòu)，由單級雙極型晶體管組成。采用雙極型晶體管的小信號模型，及用于分析噪聲系數(shù)的噪聲模型，分析了晶體管噪聲源對整體WLAN電路噪聲的影響，帶內(nèi)增益的計(jì)算仿真結(jié)果為14dB—15dB，噪聲系數(shù)為1.4dB。結(jié)果表明低噪聲放大管的增益及噪聲系數(shù)，滿足中國移動(dòng)WLAN的靈敏度要求。
　　4）使用Tanner EDA軟件，設(shè)計(jì)WLAN芯片中各元器件結(jié)構(gòu)版圖，以及芯