张　博, 原亚运, 贺　刚

(西安邮电大学 电子工程学院 ，陕西 西安 710121)



基于0.13 μm CMOS 工艺的功率放大器设计

张博, 原亚运, 贺刚

(西安邮电大学 电子工程学院 ，陕西 西安 710121)

基于0.13μmCMOS工艺，设计13～15GHz带有分布式有源变压器的集成功率放大器。利用分布式有源变压器功率合成的特点，将其作为负载去匹配功放单元，采用共源共栅级与共源级级联的功放单元结构来提高功放单元的增益和输出功率；采用浮栅结构来减小分布式有源变压器和片上巴伦的插入损耗；功分器采用带栅格参考地的结构提高电路的性能。仿真结果表明，在13～15GHz频段，该功放的饱和输出功率为20dBm，功率附加效率为10%，功率增益为12.5dB，输出功率和功率增益有所提高，减小了插入损耗。

互补金属氧化物半导体；分布式有源变压器；浮栅；功率放大器

在互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)集成电路技术中，高增益和高输出功率的功率放大器尤为重要[1]。当频率上升到毫米波的时候，功率放大器的设计难度相应加大。为了改善功率放大器的性能，GaAs、Inp HEMT和SiGe BiCMOS等化合物半导体工艺被应用在制造高性能功率放大器上[2]，但CMOS相对于化合物半导体工艺具有低成本和高集成度的优点，持续促进着CMOS功率放大器的研究。

在功率合成放大器的设计中，晶体管的击穿电压低和片上阻抗传输的损耗高是至关重要的问题之一[3-4]，其中损耗直接影响着功率放大器输出功率的大小。 虽然，片上1∶N变压器或者LC谐振匹配网络可以被用于阻抗传输，但是由于介质的低电阻率和金属的高损耗的原因，导致这些阻抗传输器件在CMOS工艺中产生很大的损耗。……