基于鍺硅工藝的Ku波段功率放大器.pdf

1、近幾年來，隨著無線通信技術(shù)飛速發(fā)展，對于無線收發(fā)機的要求越來越高。功率放大器作為無線收發(fā)機重要的射頻前端電路，是消耗能量最大的模塊電路。射頻功率放大器作為無線通信系統(tǒng)不可缺少的功能部分，其性能好壞影響到整個發(fā)射機的性能。在早期射頻功率放大器設(shè)計中，以砷化鎵、磷化銦為代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體集成電路工藝處于主流統(tǒng)治地位，但采用這種工藝設(shè)計的射頻電路難以與基帶等其它電路模塊集成在一起。近年來，隨著SiGe BiCMOS工藝的不斷優(yōu)化改進(jìn)，

2、該工藝的截止頻率和功率密度等性能指標(biāo)均得到了顯著改善，因此基于SiGe BiCMOS工藝設(shè)計的功放成為研究熱點且得到業(yè)界的廣泛關(guān)注。
　　鑒于上述前提，本文采用IBM0.13μm SiGe BiCMOS工藝，對應(yīng)用在相控陣?yán)走_(dá)中的Ku波段線性功率放大器進(jìn)行了調(diào)研和設(shè)計。該功率放大器采用單端結(jié)構(gòu)，工作在AB類，由兩級Cascode結(jié)構(gòu)級聯(lián)構(gòu)成。采用基極串聯(lián)電阻來提高穩(wěn)定性;共基放大結(jié)構(gòu)采用電阻分壓偏置電路，共射放大結(jié)構(gòu)采用線性化偏置

3、網(wǎng)絡(luò)來提高功放的線性度。輸入匹配和級間匹配采用共軛匹配，由無源T型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。輸出匹配采用負(fù)載牽引匹配，由無源L型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。此外，采用溫度補償電路提高功放的熱穩(wěn)定性。
　　本文給出了工作頻帶為15～17GHz功率放大器的電路設(shè)計、版圖設(shè)計、鍵合PCB設(shè)計以及聯(lián)合仿真結(jié)果。在3.3V電源電壓下，功率放大器的聯(lián)合仿真1dB壓縮點輸出功率為22.45dBm，最大的功率附加效率(PAE)為24％，15～17GHz帶寬內(nèi)的增益平坦度小于±0.