CMOS射频第15章讲RF功率放大器.ppt

功率放大器调制 调制方式 线性化技术 调制方式 恒包络调制方式 信息仅调制载波的相位，而不改变载波的幅度，调制后信号波形的包络是一个常数。 包括模拟频率和相位调制、数字相位和频率调制（PSK、FSK、GMSK〕等。 非恒包络调制方式 信息仅调制载波的幅度（如模拟幅度调制和ASK调制〕 信息同时调制载波的幅度和相位（线性调制方式〕，如QAM调制等。 这两类调制方式都会改变载波的幅度，调制后信号波形的包络会随着时间而变化。 线性化技术 功率回退 漏极调制 包络反馈 前馈技术 预失真技术 包络恢复与消除技术 LINC技术 极坐标反馈技术 笛卡尔反馈技术 偏置子适应技术 Doherty技术 功率回退 功率放大器的输出功率通常被限制于1dB压缩点以下的能量范围内。 基本原理是：当输入功率减小时，各阶交调积成分和谐波成分都会以指数率减小，而输出功率仅线性减小，因此可以提高线性度。 漏极调制 利用功率放大器的电源端作为一个输入端，通过改变电源电压来改变功率放大器的输出功率，得到比直接在功率放大器输入端引入幅度调制信号更高的线性度。 线性调制放大器M2 非线性主放大器M1 节点Vx的电压是电源电压Vdc和调制放大器的输出电压之和，它与输入信号幅度成线性关系。 恒包络相位调制信号Vrf 幅度调制信号Vmod 包络反馈 反馈信号是调制信号的包络。 基本原理：功率放大器的输出经解调器解调后，恢复出调制信号，反馈到系统的输入，与原始调制信号进行比较，比较后的误差量经放大和上变频后，送入功率放大器进行放大。这是一个负反馈系统，当环路传输增益大于1时，只要反馈回路是线性的，系统的线性度就可以得到改善。 前馈技术 优点： a.可以大大改善功放的线性； b.它不损失器件的增益和增益带宽； c.第二个辅助放大器仅处理误差信号， 噪声低、 功率低，系统总的噪声性能没有因为多了一个 功放而恶化； d. 它是无条件稳定的电路， 带宽较宽。 预失真技术 通过一个预失真模块给功率放大器的输入引入一定的失真。 预失真模块的幅度和相位随输入功率的变化曲线与功率放大器完全相反，级联后就可以得到一个与输入信号功率无关的常数增益和恒定相移。 常用于数字基带和中频信号处理中，既可以工作 于窄带，也可以工作于宽带。其中最常见的两种 类型是：（1）映射预失真；（2）恒定增益预失真。 常用的办法是建立一个数字查找表，它存储了不同 输入功率下通过测量功率放大器的传输函数得到的 增益和相位校准值，以输入信号功率作为索引， 查找相对应的增益和相位校准量，控制预失真模 块来补偿功率放大器的失真。 RF功率放大器设计 设计目标 A类放大器设计 E类放大器设计 设计目标 通信频率：1GHz 负载阻抗：50欧姆 功率：1W 输入电压：3.3V 设计举例 设计指标：用于1GHz的通信系统中的线性放大器，要求为50Ω提供1W的功率，电源电压为3.3V. 要求说明重要的器件参数，计算所有元件的值并估计漏极效率 A类放大器的设计： （1） 必须阻抗变换 （2） （3）取负载为4Ω，则峰值RF电流将不超过Vdd/R=825mA =ID (4）漏极最大电流约为1.65A, 晶体管的导通电阻为200mΩ以下。（对一个0.5umCMOS工艺，器件宽度为几个毫米。 设计举例 A类放大器的设计： （5）漏极效率： （6）根据滤波器的要求，Q=10 带宽100MHz 设计举例 A类放大器的设计： 带有偏置的完整的电路 设计举例 AB类、B类和C类放大器的设计： 设计举例 E类放大器的设计： * 第十五章RF 功率放大器 张玉明 西安电子科技大学微电子学院 zhangym@xidian.edu.cn P.426 第一题 主要内容 功率放大器性能参数 功率放大器类型 功率放大器调制 RF功率放大器设计 功率放大器性能参数 输出功率 效率 功率利用因子 功率增益 线性度 输出功率 定义为功率放大器驱动给负载的带内射频信号的总功率，它不包括谐波成分以及杂散成分的功率。 在绝大多数通信时段内，功率放大器的输出功率 会远小于最大输出功率。为了保证在最坏情况下， 通信系统依然有较好的通信质量，功率放大器必 须按最大输出功率进行设计和优化。 效率 衡量放大器将电源消耗的功耗转化为射频输出功率的能力。 功率增加效率 漏极效率 Pout是放大器输出到负载上的射频输出功率， Pin是放大器的驱动信号功率，而Psupp