徐元中，梅 菲

（湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心，湖北 武汉430068）

2.5 GHz高线性度瓦级CMOS功率放大器的设计*

徐元中，梅 菲

（湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心，湖北 武汉430068）

设计了一个工作于2.5 GHz、最高输出功率达到 31.8 dBm的 CMOS功率放大器（PA），该PA由两级放大器组成，两级放大器均采用全差分电路结构。为了实现1 W以上的输出功率，第二级放大电路由两个完全相同的子放大器组成，然后通过高效率的片上功率合成器将两个子放大器的输出电压相加。片上二次谐波短路电路用来提高PA的线性度，对比没有采用二次谐波短路的PA，采用二次谐波短路后PA的三次谐波失真下降7 dB。该PA采用 TSMC 0.18 μm CMOS设计，采用Agilent ADS软件进行电路仿真和片上无源器件的设计，电路仿真结果表明：在2.5 GHz工作频率点，PA的输入完全匹配（S11=-25 dB），小信号增益达到25 dB，功率增益为19.4 dB，最高输出功率达到31.8 dBm，最高功率附加效率（PAE）达到32.9%，三阶交调失真在输出功率等于22.3 dBm时为-30 dBc。

CMOS；功率放大器；三阶交调失真；二次谐波短路

0 引言

功率放大器（PA）应用于发射机系统，将上变频之后的射频信号进行放大，然后输出到天线发射出去，由于PA处在发射机的末端，所以其线性度直接决定了发射信号的质量。随着现代调制方式越来越复杂，对发射信号的质量要求也更加严格，因此设计一个高线性度的PA成为了一个充满挑战的课题。另一方面，为了实现远距离通信要求，对PA的发射机功率要求也越来越高，目前常见的手机通信协议……