学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

锗硅BiCMOS射频功率放大器关键技术研究

作　者: 苏杰
导　师: 赖宗声
学　校: 华东师范大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: 射频功率放大器 LTE SiGe BiCMOS工艺 负载牵引 功率单元
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 162次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着人们越来越多地使用移动互联网,人们对无线通信的速度和稳定性要求越来越高,推动着无线通信技术突飞猛进地发展,现今4G LTE技术实测峰值下行速率已经突破99Mbps,而最新的802.11ac无线局域网技术更是将下行速率提高到1.3Gbps。射频功率放大器作为移动通信技术最核心功能部分也得到飞速发展,移动通信标准的更新换代对射频功率放大器提出前所未有的挑战。因此设计出具有高线性度高效率的射频功率放大器成为了热点研究对象。本文取得的主要研究成果如下：(1)对射频功率放大器的关键技术：负载牵引(Loadpull),功率单元(Powercell)、键合线(Bond wire),设计流程、版图和偏置电路进行了研究。在Loadpull部分,以0.18μm锗硅(SiGe) BiCMOS工艺1.95GHz功率放大单元为例分析,测得其在负载阻抗为10-j*30欧姆时得到最大输出功率22.8dBm,该放大单元晶体管发射极面积为256μm2。在Bondwire部分,通过HFSS建模和实验测试得出长度1mm直径6mil的Bondwire等效电感为1nH。在Powercell部分测试了三种不同结构发射极面积为3840μm2的Powercell其增益分别为9dB,8dB和5dB,并给出分析说明。在偏置电路部分,通过仿真还分析了三种偏置电路对功率放大器等效静态工作点的影响。(2)结合文中提出的功率放大器设计流程,键合线模型和Powercell,本文设计出两款功率放大器作为设计例证,一款是采用国内某工厂0.18μm SiGe BiCMOS工艺的TD-LTE2.3GHz A类功率放大器。采用三级共发射极HBT管放大,电阻偏置电路,有开、关两种工作模式。在3.3V电源电压下,输出1dB压缩点功率为27dBm,功率附加效率PAE达到12.6%。(3)另一款采用国外某工厂0.18μm SiGe工艺,设计一款UHF RPID AB类功率放大器,功率放大器采用差分输入、单端输出结构,片上集成有源偏置电路和巴伦(balun),后仿得到功率放大器输出功率26dBm, PAE45%以上。分析了2.3GHz与900MHz功率放大器在设计时的区别和在应用关键技术时的不同。本论文受核高基国家重大专项《嵌入式多模、多频收发器关键IP硬核研究》(编号：2009ZX01034-002-002-001),华东师范大学科研创新基金项目《射频短距离识别集成芯片关键技术研究》(编号：78210120)和复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室开放课题《用于宽带短距离接入的EoC/EoW双模收发芯片关键技术研究》(编号：11KF008)资助。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-10
目录  10-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 射频功率放大器概述和研究背景  13
  1.2 射频通信系统简介  13-14
  1.3 射频功率放大器发展动态  14-17
    1.3.1 产业界动态  14-15
    1.3.2 学术界动态  15-17
  1.4 本文研究内容和组织架构  17-18
    1.4.1 本文研究内容  17
    1.4.2 本文组织架构  17-18
第二章 射频功率放大器原理  18-30
  2.1 射频功率放大器分类  18-21
    2.1.1 A类功率放大器  18-20
    2.1.2 B类与AB类功率放大器  20-21
  2.2 射频功率放大器技术指标  21-25
    2.2.1 输出功率  22
    2.2.2 效率  22-23
    2.2.3 功率增益  23
    2.2.4 线性度  23
    2.2.5 1dB压缩点  23-24
    2.2.6 三阶交调(IIP3)  24
    2.2.7 邻信道功率比ACPR  24
    2.2.8 频谱掩模板Spectral Mask  24
    2.2.9 误差矢量幅度EVM  24-25
  2.3 射频功率放大器效率增强技术  25-30
    2.3.1 包络消除与恢复技术EER  25-26
    2.3.2 包络跟踪技术(ET)  26
    2.3.3 LINC技术  26-27
    2.3.4 Doherty技术  27-28
    2.3.5 几种效率增强技术比较  28-30
第三章 射频功率放大器关键技术  30-55
  3.1 功率器件Loadpull分析  30-34
  3.2 键合线研究  34-38
  3.3 射频功率放大器偏置电路研究  38-43
    3.3.1 想直流电源偏置电路  38-39
    3.3.2 电阻偏置网路  39-41
    3.3.3 线性度提高偏置网络  41-43
  3.4 射频功率放大器设计流程研究  43-49
  3.5 射频功率放大器版图的研究  49-55
第四章 功率放大器设计与实现  55-75
  4.1 2.3GHz TD-LTE功率放大器设计  55-65
    4.1.1 LTE通信系统介绍  55-59
    4.1.2 2.3GHz TD-LTE功率放大器电路图设计  59-61
    4.1.3 2.3GHz TD-LTE功率放大器版图设计  61-62
    4.1.4 2.3GHz功率放大器后仿真结果  62-65
  4.2 900MHz功率放大器设计  65-73
    4.2.1 UHF RFID通信系统介绍  66
    4.2.2 900MHz功率放大器电路图设计  66-68
    4.2.3 900MHz功率放大器版图设计  68-69
    4.2.4 900MHz功率放大器仿真结果  69-73
  4.3 2.3GHz与900M功率放大器设计与后仿真总结  73-75
第五章 功率放大器测试  75-82
  5.1 2.3GHz功率放大器测试PCB板的设计  75-77
  5.2 2.3GHz功率放大器测试结果  77-79
  5.3 900MHz功率放大器测试准备  79-82
第六章 总结和展望  82-84
  6.1 总结  82
  6.2 展望  82-84
参考文献  84-89
攻读硕士学位期间的论文发表与专利申请情况  89-90
致谢  90

相似论文

  1. 多阶调制自适应数字预失真算法的研究与改进,TN722.75
  2. 基于DSP的OFDM系统中的信道估计技术实现研究,TN919.3
  3. 维生素A联合BCG早期干预对成年后SD哮喘大鼠肺部CD11C+和抗OVA-IgE的影响,R562.25
  4. 基站功率放大器设计及预失真系统研究,TN722.75
  5. 基于匹配滤波的LTE小区搜索技术研究,TN929.5
  6. LTE系统无线资源分配研究,TN929.5
  7. 基于CMOS技术的60GHz毫米波功率源研究,TN722.75
  8. 载波聚合在LTE-Advanced中的研究,TN929.5
  9. 异构网络中垂直切换算法研究,TN929.5
  10. LTE物理层差错控制研究,TN929.5
  11. LTE系统小区间抗干扰研究,TN929.5
  12. LTE系统RRM中多用户调度策略的研究,TN929.5
  13. 基于TD-LTE的上行功率控制技术研究,TN929.5
  14. LTE-A中继与M2M随机接入技术研究,TN929.5
  15. 基于TD-LTE通信系统的通信子系统测试平台的研究与开发,TP311.52
  16. LTE上行单载波频分多址技术仿真与研究,TN929.5
  17. 基于LTE协议下行链路仿真平台的研究与实现,TN929.5
  18. 高速铁路环境下越区切换方法研究,TN929.532
  19. LTE上行链路虚拟MIMO研究,TN929.5
  20. 应用于4G通信的LTE手机天线研究,TN828.6
  21. 基于视频内容的无线视频传输跨层调度算法研究,TN919.8

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 放大技术、放大器 > 放大器 > 放大器：按作用分 > 功率放大器
© 2012 www.xueweilunwen.com