本文主要是關于射頻驅動放大器的相關介紹，并著重對射頻驅動放大器的設計進行了詳細的分析敘述。

RF驅動放大器是

射頻驅動級放大器是放在末級功放前面，對輸入信號進行放大，使其達到末級功放要求的輸入功率的功率放大器。

在發射機的前級電路中，調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小，需要經過一系列的放大一緩沖級、中間放大級（驅動級放大器）、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。

射頻放大器

射頻功率放大器（RF PA）是各種無線發射機的重要組成部分。在發射機的前級電路中，調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小，需要經過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。

分類及用途

射頻功率放大器的工作頻率很高，但相對頻帶較窄，射頻功率放大器一般都采用選頻網絡作為負載回路。射頻功率放大器可以按照電流導通角的不同，分為甲（A）、乙（B）、丙（C）三類工作狀態。甲類放大器電流的導通角為360°，適用于小信號低功率放大，乙類放大器電流的導通角等于180°，丙類放大器電流的導通角則小于180°。乙類和丙類都適用于大功率工作狀態，丙類工作狀態的輸出功率和效率是三種工作狀態中最高的。射頻功率放大器大多工作于丙類，但丙類放大器的電流波形失真太大，只能用于采用調諧回路作為負載諧振功率放大。由于調諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然接近于正弦波形，失真很小。

技術參數

放大器的主要技術指標：

（1）頻率范圍：放大器的工作頻率范圍是選擇器件和電

路拓撲設計的前提。 ［1］

（2）增益：是放大器的基本指標。按照增益可以確定放

大器的級數和器件類型。G（db）=10log（Pout/Pin）=S21（dB）

（3）增益平坦度和回波損耗

VSWR《2.0orS11，S22《-10dB ［1］

（4） 噪聲系數：放大器的噪聲系數是輸入信號的信噪比 與輸出信號的信噪比的比值，表示信號經過放大器后信號質量的變壞程度。NF（dB）=10log［（Si/Ni）/（So/No）］

射頻放大器的功率參數

現代的無線通信中，射頻設備的使用相當普及，而射頻放大器在設備中起粉至關重要的作用，放大器中有關功率參數的測t也引起相當的重視，而在實際的研發生產中對功率參數的理解和應用存在一定的誤解，下面就一個放大器的特性來說明相關功率參數的含義和應用 ［2］ 。

在描述一個放大器時，基本的參數有增益和最大輸出電平（功率）。為對增益有較為準確的描述，引人線性特性的參數來衡t，通常用ldB壓縮點對應輸人功率和線性垠小輸人電平來表示，兩者之差就是放大器的輸人動態范圍。對于ldB壓縮點，在GSM直放站標準YD汀952一1998中是這樣描述的：ldB壓縮點輸出功率是指放大器在增益下降ldB時，對應此時的輸人功率，用圖示方法表示是指當時的實際輸出功率比理想的線形放大器對應的輸出功率小ldB ［2］ 。

為進一步描述線性度。還有一個指標就是增益步長誤差，表示的是當輸人變化單位信號強度時輸出是否也變化相同的大小 。

一個實際的放大器，由于物理特性和噪聲的影響，當輸人電平太小時不能保持有線性狀態。因此引人最小輸出電平的概念。通常認為輸出比噪聲電平高3dB時對應的輸人電平為最小輸人電平。放大器的輸出噪聲功率為：P=kTBGF 。

射頻驅動放大器的設計

目前，已經可以在1.2V 65nm CMOS技術的基礎上實現8Vpp和脈沖寬度調制射頻高壓/大功率驅動器。在0.9到3.6GHz的工作頻率范圍內，該芯片在9V的工作電壓下可向50Ω 負載提供8.04Vpp的最大輸出擺幅。這使得CMOS驅動器能夠直接連接并驅動LDMOS和GaN等功率晶體管。該驅動器的最大導通電阻為4.6Ω。2.4GHz時所測量的占空比控制范圍為30.7%到71.5%。采用通過使用新型薄氧化層漏極延伸MOS器件，該驅動器可實現可靠的高壓操作，而這一新型器件通過CMOS技術實現時無需額外的費用。

現代無線手持通信無線電（包括射頻（RF）功率放大器（PA） 在內）均是在深亞微米CMOS中得以實現。不過，在無線基礎設施系統中，由于需要較大的輸出功率等級，必須通過硅LDMOS或混合技術（如GaA和更先進 的GaN）才能實現RF PA.對下一代可重新配置的基礎設施系統而言，開關模式PA（SMPA）似乎能為多頻帶多模式發射器提供所需的靈活性和高性能。但是，為了將基站SMPA 中使用的高功率晶體管與發射器的所有數字CMOS模塊相連，需要能夠生成高壓（HV）擺幅的寬帶RF CMOS驅動器。這樣不僅能實現更優的高功率晶體管性能，而且還能將數字信號處理直接用于控制所需的SMPA輸入脈沖波形，從而提高系統整體性能。

設計挑戰

LDMOS或GaN SMPA的輸入電容通常為幾個皮法，必須由振幅高于5Vpp的脈沖信號驅動。因此，SMPA CMOS驅動器必須同時提供高壓和瓦特級的射頻功率。遺憾的是，深亞微米CMOS給高壓和大功率放大器及驅動器的實現提出了諸多挑戰，尤其是極低的最大工 作電壓（即可靠性問題引起的低擊穿電壓）和損耗較大的無源器件（例如用于阻抗變換）。

現有解決方案

用于實現高壓電路的方法并不多。可以采用能夠實現高壓容限晶體管的技術解決方案（如多柵氧化層）， 但代價是生產流程較昂貴，必須向基線CMOS工藝添加額外的掩模和處理步驟，因此這種方案并不理想。此外，為可靠地增加高壓耐受力，可以采用僅使用標準基 線晶體管（使用薄/厚氧化層器件）的電路方案。在第二種方法中，器件堆疊或串聯陰極是最常見的例子。但是，射頻復雜性和性能具有很大的局限性，尤其是當串 聯陰極（或堆疊）器件的數量增加至2個或3個以上時。另一種實現高壓電路的途徑就是如本文所述的在基線CMOS技術中使用漏極延伸場效應管（EDMOS）來實現。

新的解決方案

漏極延伸器件基于智能布線技術，這得益于在ACTIVE（硅）、STI（氧化層）及GATE （多晶硅）區域中可實現十分精細的尺寸，并能在沒有附加費用的條件下，利用基線深亞微米CMOS技術實現PMOS和NMOS兩種高壓容限晶體管。盡管與采 用該工藝的標準晶體管相比，這些EDMOS設備的RF性能實際上較低，但由于消除了與其他HV等效電路相關的重要損耗機制（如串聯陰極），它們仍能在整個 高壓電路中實現較高整體性能。

因此，本文所述的高壓CMOS驅動器拓撲結構采用EDMOS器件來避免器件堆疊。RF CMOS驅動器采用薄氧化層EDMOS器件通過65nm低待機功耗基線CMOS工藝制造，且無需額外的掩模步驟或工序。對PMOS和NMOS而言，這些器 件上測量到的fT分別超過30GHz和50GHz，它們的擊穿電壓限度為12V.高速CMOS驅動器前所未有地實現了高達3.6GHz的8Vpp輸出擺 幅，因而能為像GaN這樣的基于寬帶隙的SMPA提供驅動。

圖1為本文所述驅動器的結構示意圖。輸出級包括一個基于EDMOS的逆變器。EDMOS器件可由低 壓高速標準晶體管直接驅動，從而簡化了輸出級與其它數字和模擬CMOS電路在單顆芯片上的集成。每個EDMOS晶體管均由通過3個CMOS逆變器級實現的 錐形緩沖器（圖1中的緩沖器A和B）提供驅動。兩個緩沖器具有不同的直流等級，以確保每個CMOS逆變器都能在1.2V的電壓下（受技術所限，即VDD1-VSS1=VDD0-VSS0=1.2V）穩定運行。為了使用不同的電源電壓并允許相同的交流操作，兩個緩沖器的構造完全相同，并內置于單獨的Deep N-Well（DNW）層中。驅動器的輸出擺幅由VDD1-VSS0決定，可隨意選擇不超過EDMOS器件最大擊穿電壓的任意值，而內部驅動器的運行保持 不變。直流電平位移電路可分離每個緩沖器的輸入信號。

CMOS驅動器的另一個功能就是對輸出方波的脈沖寬度控制，該功能由脈寬調制（PWM）通過可變柵 偏壓技術實現。PWM控制有助于實現微調和調諧功能，從而提升高級SMPA器件的性能。緩沖器A和B的第一個逆變器（M3）的偏置電平可參照該逆變器本身 的開關閾值對RF正弦輸入信號進行上移/下移。偏置電壓的改變將使逆變器M3的輸出脈沖寬度發生變化。然后，PWM信號將通過另外兩個逆變器M2和M1進 行傳輸，并在RF驅動器的輸出級（EDMOS）合并。

結語

關于射頻驅動放大器的相關介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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