寄生参数对射频功率放大器的影响

论文摘要

随着射频通信电路的发展,高速率、高频率的信号对射频电路提出了更大的挑战。射频功率放大器作为无线通信系统的重要模块,作用是为发射级末端的天线提供足够的功率,并抑制天线对无线系统其他模块干扰等。随着信号的频率不断提高,射频集成电路中各种寄生效应也随之增多。现在,寄生参数对射频集成电路芯片性能的影响已经不可忽视。因此,在射频功率放大器的设计中,考虑寄生参数就显得尤为重要。本文根据“基于2.4GHz无线局域网的多媒体数字会议系统”项目中功率放大器的要求和RF芯片稳定性与成本的限制,选用了TSMC 0.18um RF CMOS工艺设计了一款射频功率放大器。论文首先介绍了CMOS工艺和射频功率放大器的发展现状和技术特点;其次研究了寄生参数的产生原理及CMOS工艺中常见的寄生效应;然后重点描述了射频功率放大器的具体设计过程。电路采用三级放大结构,分为输入级、增益级和输出级。先采用负载牵引法设计了功率放大器的输出输入级匹配网络和级间匹配网络;后采用差分结构的共源共栅结构和共源放大结构设计了放大电路,并给出了性能的仿真结果和芯片版图的设计;最后完成了对版图的规则验证、电路验证和寄生参数的提取。仿真结果可知,本设计工作频率2.4GHz,工作电压3.3V,最大输出功率是19.892dBm, 1压缩点处输出功率18.92dBm ,功率附加效率为19.63%,增益为20dB,线性度良好。可以满足多媒体数字会议系统中语音传输的要求,保证音频信号不失真传输。dB

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 CMOS工艺的发展
• 1.2 射频功率放大器的研究现状
• 1.3 课题的意义与主要工作
• 1.4 论文的主要内容及结构安排
• 第二章 寄生参数的基本原理
• 2.1 寄生参数的基本概念
• 2.1.1 寄生电容
• 2.1.2 寄生电阻
• 2.1.3 寄生电感
• 2.2 CMOS寄生电容
• 2.2.1 CMOS中的寄生电容
• 2.2.2 闩锁效应
• 2.4 小结
• 第三章 射频功率放大器的基本原理
• 3.1 射频功率放大器的主要技术参数
• 3.2 功率放大器的结构与分类
• 3.2.1 线性功率放大器
• 3.2.2 开关模式功率放大器
• 3.3 元器件的工作特性
• 3.3.1 晶体管的工作特性
• 3.3.2 COMS电容元件的工作特性
• 第四章 射频功率放大器的设计
• 4.1 功率放大器的偏置与稳定性设计
• 4.1.1 稳定性设计
• 4.1.2 偏置电路的设计
• 4.2 功率放大器的匹配电路设计
• 4.2.1 阻抗不匹配的影响
• 4.2.2 阻抗匹配的拓扑结构
• 4.2.3 负载牵引设计
• 4.3 射频功率放大器的放大电路的设计
• 4.3.1 共源放大电路
• 4.3.2 共源共栅放大电路
• 4.3.3 差分放大电路
• 4.4 射频功率放大器的整体电路与仿真结果
• 4.5 小结
• 第五章 版图的设计及寄生参数的提取
• 5.1 功率放大器版图的设计
• 5.1.1 版图设计的基本要点
• 5.1.2 版图设计结果
• 5.2 版图的验证
• 5.2.1 常见的版图验证工具比较
• 5.2.2 DRC规则文件
• 5.3 版图电路验证
• 5.4 寄生参数的提取
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果