無線通信網(wǎng)絡中CMOS功率放大器的研究與設計.pdf

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

2、　　針對超高頻RFID中自干擾信號的問題，本文設計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。文中分析了各個模塊的基本原理和電路結構。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償技術。該功放采用130 nm CMOS工藝實現(xiàn)，仿真結果表明，數(shù)控功放在840MHz～960MHz的工作頻段內，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。將該功放應用到自干擾抵消系統(tǒng)，仿真結果顯示，功率為8dBm的自干擾信號最大可被抑制38dB。
　　為了滿足超高頻RFID發(fā)射信號的要求，本文設計了一種全集成的線性功放。該功放采用一種帶有校準電路的有源巴倫作為驅動級，同時該巴倫又提供了輸入信號單端轉差分的功能，節(jié)約了芯片面積。為了實現(xiàn)功放的全集成，本文還設計了一種可以實現(xiàn)差分轉單端功能的片上變壓器作為輸出匹配網(wǎng)絡。該功放在130nm CMOS工藝下實現(xiàn)，核

4、心面積僅為0.83 mm2，仿真結果表明，功放在輸出功率為27dBm時，效率能達到41％。
　　為了支持更高的通信速率，現(xiàn)代無線通信信號的調制峰均比越來越高，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的效率，本文在傳統(tǒng)負載調制技術的基礎上，設計了一種可動態(tài)切換的雙模功放。文中分析了MOS開關在關斷時功率損耗的來源，并在可調匹配網(wǎng)絡中采用了一種耐高壓的開關電容來減少高輸出功率時的功率泄露。通過采用一種功率檢測控制