cmos射频功率放大器综述

CMOS射频功率放大器

综述

报告人：罗乐（1502202013）时间：2016年4月20日目录一、CMOS功率放大器的概述

研究背景及目的CMOS功放的特点及研究现状CMOS工艺在基带，电源管理，DSP,混频器，低噪声放大器，压控振荡器等关键组件上的集成得到了广泛的应用。但是功率放大器(PA)在CMOS工艺下的应用并不广泛，功率放大器的主流工艺依然是GaAs工艺。成本方面，CMOS工艺的硅晶圆虽然比较便宜，但CMOS功放版图面积比较大。再加上CMOSPA复杂的设计所投入的研发成本较高，使得CMOS功放整体的成本优势并不那么明显。性能方面，CMOS功率放大器在线性度，输出功率，效率等方面的性能较差。CMOS工艺固有的缺点:膝点电压较高、击穿电压较低、CMOS工艺基片衬底的电阻率较低。CMOS工艺与其他工艺的比较射频器件发展射频功率放大器的应用

射频功率放大器由于具有工作电压低、尺寸小、线性度高、噪声低等优点，广泛应用在卫星通信、移动通信、雷达和电子战以及各种工业装备中。

在军用与铁路通信中，功率放大器通常被用于无线通信系统发射机、军用雷达的核心器件。

在第三代移动通信系统(3G)中，要求数据传输速率达到2Mbit/s，单个信号的带宽达5MHz，这就需要PA具有宽带特性。

为了降低通信运营商的运营成本，减小冷却成本，易于热控制，就要求提高PA的效率。

为了减小功率放大的级数和功率管的使用数量，以更低的功率进行驱动，降低成本，就要求提高放大器的增益。二、CMOS功率放大器的设计基础功率放大器的分类开关型功率放大器（SwitchingModePA,SMPA)

SMPA将有源晶体管驱动为开关模式，晶体管的工作状态要么是开，要么是关，其电压和电流的时域波形不存在交叠现象，所以是直流功耗为零，理想的效率能达到100%。单级功率放大器设计单级功率放大器的结构单级功率放大器是放大器的最基本组成单元，研究单级放大器的设计方法，是设计其他类型功率放大器的基础。一个完整的单级功率放大器除了功率器件以外，还包括输入匹配电路，输出匹配电路，稳定电路，偏置电路，隔直电路。射频功率放大器指标性能

射频功率放大器指标性能

Lange耦合器版图由集总参数元件等效的Wilkinson型功分器Wilkinson功分器版图三、总结和展望参考文献[1]王志华，吴恩德，“CMOS射频集成电路的现状与进展”，电子学报，2001.[2]TimothyC.KuoandBruceB.Lusignan,“A1.5WClass-FRFPowerAmplifierin0.2μmCMOSTechnology”,inIEEEInternationalSolid-StateCircuitsConference,2001.[3]AlirezaShirvani,DavidK.SuandBruceA.Wooley,“ACMOSRFPowerAmplifierwithParallelAmplificationforEfficientPowerControl”,inIEEEInternationalSolid-StateCircuitsConference,2001.[4]MonaM.HellaandMohammedIsmail,“ADigitallyControlledCMOSRFPowerAmplifier”,inIEEEMidwestSymposiumonCircuits&Systems,2001.[5]Y.Kim,C.Park,H.KimandS.Hong,“CMOSRFpoweramplifierwithreconfigurabletransformer”,inELECTRONICSLETTERS,March2006.参考文献[6]PatrickReynaertandMichielSteyaert,“AFullyIntegratedCMOSRFPowerAmplifierwithParallelPowerCombiningandPowerControl”,inIEEEAsianSolid-StateCircuitsConference,2005.

[7]N.Srirattana,P.Sen,H.-M.Park,C.-H.Lee,P.E.Allen,andJ.Laskar,“LinearRFCMOSPowerAmplifierwithImprovedEfficiencyandLinearityinWidePowerLevels”,inIEEERadioFrequencyIntegratedCircuitsSymposium,2005.[8]戚威，“射频功率放大器的研究与设计”，硕士学位论文，2009.[9]

HongtakLee,ChangkunPark,andSongcheolHong,“AQuasi-Four-PairClass-ECMOSRFPowerAmplifierWithanIntegratedPassiveDeviceTransformer”,IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,April2009.参考文献[10]FadaYu,EnlingLi,YingXue,XueWangandYongxiaYuan,“Designof2.1GHzRFCMOSPowerAmplifierfor3G”,inInternationalConferenceonNetworksSecurity,WirelessCommunicationsandTrustedComputing,2009.[11]BrechtFrançoisandPatrickReynaert,“AFullyIntegratedWatt-LevelLinear900-MHzCMOSRFPowerAmplifierforLTE-Applications”,IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,June2012.[12]Shiang-YuTsai,Chun-YuLin,Li-WeiChuandMing-DouKer,“DesignofESDProtectionforRFCMOSPowerAmplifierwithInductorinMatchingNetwork”,inIEEEAsiaPacificConferenceonCircuits&Systems,2012.[13]SeunghoonKang,BonhoonKoo,andSongcheolHong,“ADual-ModeRFCMOSPowerAmplifierwithNonlinearCapacitanceCompensation”,inAsia-PacificMicrowaveConference,2013.参考文献[14]SunghwanPark,Jung-LinWoo,UnhaKimandYoungwooKwon,“BroadbandCMOSStackedRFPowerAmplifierUsingReconfigurableInterstageNetworkforWidebandEnvelopeTracking”,IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,April2015.[15]NathalieDeltimple,MarcosL.Carneiro,EricKerhervé,PauloH.P.Carvalho,DidierBelot,“IntegratedDohertyRFCMOSPowerAmplifierdesignforAverageEfficiencyEnhancement”,inIEEEInternationalWirelessSy