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关键字：负载牵引 射频功率放大器
射频功率放大器要输出一定的功率给负载，利用负载牵引技术可以弹性地找到所需功率的负载点。这里描述了基于负载牵引技术的5.2-GHzWLAN的功率放大器的设计方法，采用CMOS工艺设计了放大电路，接着对该放大电路进行负载牵引，在此基础上设计输进输出匹配网络，最后使用ADS软件进行整体仿真，得到了满足系统指标要求的功率放大器。
功率放大器处于通讯系统中信号发射机的最末端，用来放大信号，与小信号放大器不同，它要输出一定的功率给负载。效率是功率放大器的一个基本指标，就非恒包络调制方式而言，包络中携带有用信息，因此又需要功率放大用具有一定的线性度。射频功率放大器工作在大信号状态时，会由于晶体管的非线性而表现出较强的非线性特性，从而使得信号失真，所以小信号放大器的设计方法并不适合射频功率放大器的设计。小信号分析法的发展主要是基于线性控制理论，线性控制理论发展了一系列行之有效的设计理论，这就使得小信号放大器的设计变得简单可靠。而大信号，则是非线性控制要关注的题目，但非线性控制理论中数理运算十分复杂，没有线性控制理论那样简单直观。
利用负载牵引技术，可以在没有大信号S参数的情况下，不断变化负载阻抗，找到射频功率放大器输出功率最大（或效率最高）时的那个负载阻抗，即所谓的最佳阻抗。文中描述了5.2-GHzWLAN的射频功放的设计方法，借助高频电路设计辅助软件ADS进行负载牵引，然后设计输出匹配网络，接着设计输进匹配网络，在此基础上进行优化。最后给出了增益、输出功率、附加效率等参数。
1 放大电路的设计
本次电路设计采用台积电TSMC0.18umCMOS工艺，放大电路如图1所示，电路结构为差分形式，采取两级放大，分别为驱动级和输出级。驱动级采用差分的共源共栅（Cascode）结构，可以提供适当的电压增益；输出级也是差分的共源共栅结构，在提供一定的电压增益的同时，还提供输出功率，这种结构可以进步功放输出电压的摆幅，从而降低对晶体管最大电流能力的要求，进步功放的效率。两级之间采用的耦合电容Cp和Cn，在进步隔离度的同时起到级间阻抗匹配的作用。电感L1p、L2p、L1n、L2n用作负载，电感Lnp用来抵消源极寄生电容对功放效率的影响，其中L1p、L1n和Lnp采用工艺库里的片上螺旋电感来实现，而L2p和L2n采用高Q值的键合线电感实现，这样可以有效进步功放的增益。单路输进信号经输进匹配网络由巴伦转换成两路信号Vinp和Vinn，放大后的两路信号Voutp和Voutn经输出匹配网络由巴伦转换成一路信号送至天线。
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