电路设计与改进 图２所示为两级差分结构的功率放大器，其中Ｍ5、M8为第一级差分结构功率放大器，负责对第二级功率放大器提供大的驱动电压；M1和M2组成第二级差分功率放大器，而M6、M7和M3、M4分别构成了一、二级的交叉耦合正反馈结构。 
图2 两级差分耦合功率放大器
差分结构
图2所示的全差分结构能够解决衬底耦合的影响。由于在差分结构中，双端输出每个周期会向地泄放两次电流，由此使耦合电流的频率成为信号电流的两倍，这就消除了衬底耦合对信号的干扰。另外，在相同的电源电压下，当提供相同的输出功率时，全差分结构中流过每个开关管的电流要比单端输出小得多，所以在不增加开关损耗的前提下，可以使用尺寸更小的晶体管，从而减小对输入信号的要求。 ＬＣ振荡器
为了减小ron带来的损耗，并且提高开关速度，通常Ｍ1和Ｍ2的宽长比都会做得比较大，这样一来就会对输入端信号有更高的要求。
图2所示的功率放大器采用了模式锁定技术，即LC振荡器结构，不仅进一步降低了开关管的尺寸，而且加快了开关的转换速度。由M3、M4构成的振荡器中的交叉耦合部分，提供负阻来补偿电感L1、L2所引起的损耗，并对输入开关管引入正反馈。这样当ＬＣ振荡器工作在功率放大器的输入频率时，由于其输出端在M1和M2的漏极，会帮助输入开关管在尽可能短的时间完成“开”和“关”状态的变化，从而可以进一步减小输入开关管的尺寸。通过调节ＬＣ振荡器参数，使得输出端以输入频率发生振荡，从而加快开关管的开启和关闭速度，达到减小开关管宽长比的目的。
此外，相对于采用单端口输出结构的功率放大器，图2所示的交叉耦合结构的功率放大器，在实际应用中会得到更低的总谐波失真（THD）。因为采用了全差分结构，在输出端口会大幅度的削弱偶次谐波，所以在输出谐波中奇次谐波占主要地位。 仿真结果与分析 本电路采用0.35μm SiGe BiCMOS的工艺进行仿真，因为SiGe晶体管具有较高的截止频率，符合工作频率在1.8GHz的要求。此外，它与CMOS工艺有很好的兼容性，可以实现高集成度的芯片。 在Cadence上通过SpectreRF工具仿真后，得到输出功率和附加功率效率（PAE）随频率变化曲线（如图3所示）。当电源电压为1.5V，在1.8GHz时，PAE达到最大值45.4%，漏极效率也达到最大值的66.2%，此时的输出功率为26dBm。 
图3 PAE和输出功率随频率变化曲线
由图4还可看出，偶次谐波在输出端中并不占主导地位，它被大大的削弱了，相比单端口功率放大器，该器件在谐波失真方面有较大的改善。当输入频率为1.8GHz，电源的输出电流如图5所示，通过计算可以得到电源的输出功率为595.5mW。图6所示为漏极电压VD经过调谐网络后保留下的基次波部分波形，由此可以计算得到负载（50Ω）上的功率为394mW。 
图4 输出端谐波
图5 电源电流
图6 输出电压波形
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