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应用于WCDMA的双频单片SiGe BiCMOS功率放大器

上传者:彭思龙
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上传时间:2015-04-21
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应用于WCDMA的双频单片SiGe BiCMOS功率放大器



集成电路设计与应用
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IC Design and Application
DOI:10. 3969 / j. issn. 1003 - 353x. 2011. 09. 011
September 2011 Semiconductor Technology Vol. 36 No. 9 697
基金项目:国家科技重大专项 (2009ZX01034 - 002 - 001);
教育部科学技术研究重点项目 (210072);上海 AM 基金
(09700713800);上海市教育委员会科研创新重点项目
(10ZZ118)
应用于 WCDMA 的双频单片 SiGe BiCMOS 功率放大器
阮颖
1,2
,叶波
1
,陈磊
2
,赖宗声
2
(1. 上海电力学院 计算机与信息工程学院,上海 200090;
2. 华东师范大学 微电子电路与系统研究所,上海200062)
摘要:采用0. 18 μm SiGe BiCMOS 工艺设计实现了一款用于3GPP WCDMA 850 /2100 (band-I /
band-V)的双频单芯片功率放大器 (PA)。PA 采用单端共射级3 级级联的结构,具有带模拟开关
的片上偏置电路,通过控制偏置电流对两个PA 工作状态进行切换。制造的芯片面积为1. 82 mm ×
2. 83 mm,片上集成了开关电路、偏置电路和输入匹配、级间匹配电路。在3. 3 V 电源电压下测试
结果表明,对于band-V (CLR)频段,PA 的线性输出功率P
1 dB
为28. 6 dBm,5 dBm输入时,功率
附加效率PAE,为34%。对于band-I (IMT)频段,PA 的P
1 dB
为26. 3 dBm,PAE 为31%。
关键词:功率放大器;双频;偏置电路;锗硅;异质结双极晶体管;宽带码分多址
中图分类号:TN722. 75 文献标识码:A 文章编号:1003 -353X (2011)09 -0697 -04
Single-Chip SiGe BiCMOS Power Amplifier for WCDMA
Dual-Band Applications
Ruan Ying
1,2
,Ye Bo
1
,Chen Lei
2
,Lai Zongsheng
2
(1. Faculty of Computer & Information Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China;
2. Institute of Microelectronic Circuit and System,East China Normal University,Shanghai 200062,China)
Abstract:A dual-band MMIC PA was designed and implemented with 0. 18 μm SiGe BiCMOS
process for 3GPP WCDMA 850 /2100 (band-I / band-V)applications. The presented PA has three
stages with a single-ended and common-emitter structure. It has on-chip biasing circuits with analog
switch,which switch the two PAs in turns by controlling the biasing current. The chip has an area of
1. 82 mm × 2. 83 mm with switch circuit,biasing circuit and input matching and inter-stage matching
circuits. With 3. 3 V power supply,test results indicate that the PA has an output 1dB compression
point of 28. 6 dBm and a PAE of 34% with 5 dBm input for WCDMA band-V (CLR),an output 1 dB
compression point of 26. 3 dBm and a PAE of 31% for WCDMA band-I (IMT).
Key words:power amplifier;dual-band ;bias circuit;SiGe;heterojunction bipolar transistor
(HBT);wideband code division multiple access (WCDMA)
EE ACC:2570P
0 引言
当前,第3 代移动通信 (3G)、超高频射频
识别 (UHF RFID)、无线局域网 (WLAN)等无线
通信领域快速发展,对于射频发射前端的功率放大
器 (PA)的需求与日俱增,正交相移键控
(QPSK)、正交频分复用 (OFDM)等调制信号的
复杂性对于PA 的线性度和效率等性能提出了较高
要求
[1 - 3]
,同时多频段多模式的应用成为了 PA 设
计的发展趋势。SiGe BiCMOS 作为一种将锗硅异质

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