SiGe射频功率放大器在WLAN 802.11 b/g中的设计

本文是2012年发表在《湖南大学学报（自然科学版）》上的一篇论文，主要介绍了采用0.18微米SiGe BiCMOS工艺设计的适用于无线局域网（WLAN）802.11 b/g标准2.4 GHz频段的AB类射频功率放大器。该放大器具有三级放大结构，并采用了电流镜形式的自适应偏置控制电路，能够实现温度补偿和线性化功能。 在无线通信系统中，射频功率放大器（RF Power Amplifier，PA）是发射部分的关键组件，其主要任务是将基带信号转换为足够强的射频信号，以便有效地传输到接收端。在802.11 b/g标准的WLAN中，2.4 GHz频段被广泛使用，因为这个频段具有良好的穿透力和覆盖范围，适合家庭和办公室等环境的无线网络连接。 本论文设计的PA采用了0.18微米SiGe（Silicon Germanium）双极型互补金属氧化物半导体工艺，这种工艺结合了SiGe材料的高速性能和CMOS工艺的集成优势，能够实现高性能、低功耗的射频器件。PA的结构为三级放大，这种多级设计可以提供足够的增益，同时通过级联优化整体效率和线性度。 文章提到的自适应偏置控制电路基于电流镜原理，电流镜是一种常见的集成电路设计技术，用于复制和调整电流，此处用作偏置电路，可以动态调整放大器的工作点，以应对温度变化，保持放大器性能的稳定性。此外，这种电路还能帮助线性化放大器的输出，减少非线性失真，这对于满足WLAN的高数据传输质量和效率至关重要。 后仿真结果显示，该功率放大器在1 dB压缩点的输出功率达到了27.73 dBm，这意味着它可以在不显著失真的情况下提供较强的功率输出。功率增益为25.67 dB，表明信号在经过放大器后得到了显著增强。S参数是衡量电路互连性能的重要指标，S22（输出反射系数）小于-10 dB表明输出端口有良好的匹配，而S12（输入至输出耦合系数）小于-60 dB则意味着输入和输出之间的串扰极低，这有助于保持信号的纯净度。 这篇论文详细阐述了一种针对WLAN应用的高效、线性化的SiGe射频功率放大器设计，其性能指标如高输出功率、大增益以及良好的匹配特性，都体现了设计的优越性。这样的研究成果对于提高WLAN设备的通信质量和能效有着重要的理论与实践价值。