cmos射频功率放大器综述教材课程.ppt

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 ? 功率放大器的线性化技术 目前己经提出并得到广泛应用的功率放大器线性化技术包括，功率回退，负反馈，前馈，预失真，包络消除与恢复(EER)，利用非线性元件进行线性放大(LINC) 。较复杂的线性化技术，如前馈，预失真，包络消除与恢复，使用非线性元件进行线性放大，它们对放大器线性度的改善效果比较好。而实现比较容易的线性化技术，比如功率回退，负反馈，这几个技术对线性度的改善就比较有限。 功率放大器的线性化技术比较 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 CMOS 功率放大器的概述 研究背景及目的 CMOS 功放的特点及其现状 射频器件及技术的发展 射频功率放大器的应用 CMOS功率放大器的设计基础 总结和展望 参考文献 一、CMOS 功率放大器的概述 研究背景及目的 射频功率放大器是射频收发(T/R)组件中的重要模块，它的作用是将射频信号放大到足够高的功率电平，然后通过天线发射出去。射频功率放大器可以保证无线信号的可靠传输，其性能好坏直接决定着整个射频收发系统。 射频收发组件广泛应用在军用和民用事业中，包括全球定位系统，通信，导航，雷达，广播电视等。射频T/R组件的发展方向是实现低成本，低功耗，高性能高集成度的SOC芯片。当前微电子技术发展迅猛，新工艺新材料技术不断走向成熟，从而大大推动了微波单片集成电路的发展。 现代无线通信的发展不可避免的要求把数字、模拟甚至是射频模块集成在一起。为了减少成本，目前发展的趋势即是采用CMOS工艺实现整个芯片的片上集成。无论是学术界，还是业界，都已出现了性能优异的产品或者样片。 无线通信市场激烈的竞争不仅要求无线通信系统完成基本通信功能，更对其提出了低成本、高效率及高可靠性等性能要求。因此，采用CMOS工艺将无线收发机更多模块集成在一个芯片上逐惭成为无线通信技术的发展趋势。 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CMOS PA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 CMOS功放的特点及研究现状 CMOS PA最大的优点是有利于提高系统的集成度，并且CMOS工艺比较成熟，流片成本较低。 国际上领先的专注于射频和无线半导体解决方案的大公司也转向CMOS功率放大器的研发。 2013年5月，高通宣布推出基于CMOS的多模多频PA产品线，这是高通首次进军CMOS功放市场。 2012年11月，RF Micro Devices以4750万美元收购CMOS PA初创公司Amalfi，有利地推进了CMOS功放在低端入门级智能手机中的应用。 2009年Skyworks收购Axiom Microdevices，其中Axiom己经在2G手机上实现CMOS PA的千万片的出货量。 众多国内外高校和研究机构对CMOS功率放大器的研究进展： 2001年，Timothy等人利用0.2um厚栅CMOS工艺制作了900MHz的F类放大器，峰值输出功率为1.5W，功率附加效率为43%，芯片大小为1 X 2mm2.。 2003年，Tirdad,Domine等人采用0.18um CMOS工艺制作了2.4GHz的AB类功率放大器，该放大器为两级共源共栅结构。输出功率为23dBm时，最大PAE为42%。 2006年，Jongchan Kang等人采用0.13um CMOS工艺制作了2.4GHz的Doherty放大器，P1dB点输出功率为22.7dBm，最大PAE为60%,5dB功率回退点PAE为35%。 2008年，Javad, Pooya等人采用厚栅0.2um CMOS工艺制作了900MHz的F类放大器，采用偶次谐波滤波技术，得到最大PAE为56%，最大输出功率29.8dBm。