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随着无线通信系统的快速发展,以无线局域网为代表的无线数据通信在人们的生活中得到了广泛的应用和发展。此外由于随着CMOS工艺水平的发展和成熟,集成度高和功耗低等特点,它正在应用于射频集成电路的领域。功率放大器是射频发射机中核心模块之一,因为它的输出效率决定了电池的使用时间和消耗程度,输出功率决定了通信距离的长短。在不同的系统中要求功率放大器在高线性度和高效率方面所要求也不同。一般地说,系统都要求功率放大器有较高的线性度和输出效率。
本次课题是以射频功率放大器为研究对象,根据无限局域网IEEE802.11a的标准设计要求,设计了一个工作在5.2GHz频段A类功率放大器电路,并对电路进行了仿真。
首先,基于射频功率放大器的基本工作原理和性能指标,本课题设计了一个两级差分形式的功率放大器,该功率放大器工作在5.2GHz频段,电路包括输入匹配电路、输出匹配电路、直流偏置电路和放大电路。为了改善线性度和功率附加效率指标,在每级差分共源共栅电路之间引入电感,以及多个MOS管的串并联在每一级共源共栅放大器内部的合理应用。
其次,在ADS2009软件平台下对该功率放大器进行了验证性仿真,仿真结果显示:在1.8V工作电压下,1dB压缩点输出功率为19.6dBm,功率附加效率为18.1%,增益为28.2dB,能够达到无线局域网IEEE802.11a标准系统的要求。
最后,对TSMC0.18μmCMOS工艺库中的器件模型进行了详细的介绍,并且应用Cadence软件进行功率放大器电路的版图设计。对于本次课题所设计的射频功率放大器来说,以上工作有一定的参考价值。