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无线通信技术的蓬勃发展,给人们的生活带来了方方面面的便利。功率放大器作为无线通信传输芯片其中的一个重要部分,不仅直接为天线提供射频输出功率,同时又是整个收发机系统中耗能最多的模块。另外,CMOS工艺由于自身高集成度、低功耗和低成本的优势越来越被射频集成电路设计者所青睐。所以,研究高线性度高功率的CMOS功率放大器意义重大。 本文采用TSMC0.13μm RF CMOS工艺设计了一款基于802.11b/g/n的WiFi功率放大器,工作频率为2.4GHz。整个功率放大器包括三个电路模块:偏置电路、数字控制电路和功率放大电路。偏置电路是一个带有自启动电路的恒跨导偏置电流源;数字控制电路由外部数字信号控制来调控供给每一级的偏置电压;功率放大电路采用三级放大器级联结构来实现高增益和高线性度的性能需求。驱动级采用工作在A类状态的共源放大器,中间级和输出级采用工作在深AB类共源共栅结构的功率放大器。论文在阐明了共源共栅结构劣势的同时给出了一种合理有效的解决方案。另外,依据射频电路版图设计规则对功率放大器进行合理的版图设计。论文的最后给出了对应的电路图和最终的版图设计图。 本文利用Cadence Spectre RF软件工具对整个射频功率放大器进行前仿真与后仿真。结果表明:在2.4GHz的工作频点,功率放大器的饱和输出功率为24.9dBm,最大功率附加效率为22%,小信号增益达到28dB。在不同工艺角和温度下,功率放大器的后仿真结果基本满足既定的功率放大器性能指标。最终的版图尺寸为1.93mm×1.4mm。