【摘 要】
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无线局域网（Wireless Local Area Network）技术伴随着通信技术的快速发展应用越来越广泛,设备越来越智能,新一代无线局域网标准在2019年启动认证计划。新标准增加OFDMA和MU-MIMO等关键技术,在有限的频带内实现更快的信息吞吐速度和更大用户容量,同时采用复杂的调制技术（1024QAM）来实现较高的频谱利用率和更低网络延迟,但是会使调制信号具有更高的峰均比。高峰均比的信号
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无线局域网（Wireless Local Area Network）技术伴随着通信技术的快速发展应用越来越广泛,设备越来越智能,新一代无线局域网标准在2019年启动认证计划。新标准增加OFDMA和MU-MIMO等关键技术,在有限的频带内实现更快的信息吞吐速度和更大用户容量,同时采用复杂的调制技术（1024QAM）来实现较高的频谱利用率和更低网络延迟,但是会使调制信号具有更高的峰均比。高峰均比的信号使功率放大器更快进入饱和区,导致局域网调制信号传输距离变短和传输质量变差。新一代WLAN标准物理层协议中发射机需要更高的线性度来完成信号的无失真线性传输,故研究设计应用于新一代无线局域网的功率放大器具有重大意义。论文首先介绍半导体器件的基本模型和特性,然后介绍放大器的基本理论,包括功放的性能指标和常见的放大器类型,同时重点分析放大器的非线性特性,并且讨论使用功率回退,负反馈,前馈和预失真等线性化方法来提高功放的线性度。最后研究设计一款能够用于无线局域网智能终端的射频功率放大器,其满足新一代WLAN标准对线性度要求,工作频率是5.15GHz～5.85GHz。使用级联三级共射放大电路的架构来提高增益,第二级电路不仅作为驱动电路来推动第三级电路的大功率输出,而且可以构成前置预失真电路对第三级的功率压缩进行补偿。使用改进后的Wilson偏置电路稳定大功率下的静态工作点,用抑制谐波的输出匹配提高功放整体的线性度和功率输出能力。本设计首先用ADS完成原理图的仿真和使用Virtuoso进行版图设计,然后将版图和原理图进行联合电磁仿真,并不断迭代优化,直至实现设计指标。最后设计好的芯片进行流片,并设计相应的测试板验证芯片性能是否符合标准要求。最终实测结果是:该功率放大器的S21为29.5d B,饱和输出功率为28.2d Bm。在输出功率为20d Bm时,功率附加效率为6.5%,测试信号为80M 256QAM时,EVM在-35d B以下,基本符合设计指标和协议物理层对发射机线性的要求,证明了设计方法的正确性和可行性。
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