InGaP／GaAs HBT微波功率放大器的设计.pdfVIP

维普资讯 第 24卷第 7期 半 导 体 学 报 Vo1．24．NO．7 2003年 7月 CHINESE joURNAL0FSEM ICONDUCTORS July，2003 InGaP／GaAsHBT微波功率放大器 的设计 * 钱永学 刘训春 (中 国科 学 院微 电子 中心 ，北京 100029) 摘要 ：采用模拟退火算法提取出异质结双极 晶体管器件 的大信号Gummel—Pooh模型参数 ，利用所提取出的模 型参 数设计出具有很低静态功耗的 1900MHz两级 AB类功率放大器．该功放的功率增益为 26dB，ldB压缩点输出功率 为 28dBm，对应的功率附加效率和邻近信道功率比分别为 38．8 、一30．5dBc，ldB压缩点处的各 阶谐波功率均小 于 一40dBc． 关键词 ：异质结双极晶体管；Gummel—Pooh模型 ；AB类功率放大器 PACC：734oj EEACC：256OF；2550E；2550R 中图分类号 ：TN325 ．3 文献标识码 ：A 文章编号 ：0253—4177(2o03)O7一O753一O5 别为 68mA和 32．5mA；放大器增益为 26dB；静态 1 引言 功耗很低 ，ldB压缩点输 出功率为 28dBm，对应 的 功 率 附 加 效 率 和 邻 近 信 道 功 率 比 (ACPR) 异质结双极 晶体管 (HBT)是微波 、毫米波应用 (1．2288MHz带 宽 ，30kHz邻 近 信 道 带 宽， 领域 中最重要 的器件之一 ，与普通 的Si双极 晶体管 ±885kHz频偏，信号源为 Is95反 向链接 CDMA信 相 比，GaAsHBT具有更好 的高频特性 、绝缘性能 号)分别为 38．8 、一30．5dBc，ldB压缩 点处 的各 及更高的电流增益 ，并且 GaAsHBT还具有能承受 阶谐波分量功率均小于一40dBc，因而该功放既具 较大 电流密度 以及对光刻精度要求低等优点．对于 有很低 的静态功耗 ，又有较好 的线性度． 同样功率输 出的芯片 ，采用 HBT器件能大大减小 芯片尺寸从而降低芯片的成本[1]． 2 HBT大信号 Gummei—Poon模型参 HBT 的一个重要应用领域是移动通信．目前所 数提取 发展 的第三代移动通信普遍采用 CDMA 系统 ，由于 cDMA 系统采用 了非恒包络 的调制方式 ，因而 CD— 通过拟合正 向及反 向Gummel图，提取 出器件 MA 系统对功放 的线性度要求很高．同时，为 了增加 的直流参数 [4]．正 向 Gummel图表示在集 电结 电 手机 的通话时间，需要减小功放的静态功耗，提高功 压 (bc)为 0时，集 电极 电流 ()、基极 电流 (b)随发 放的发射效率．但是 ，减小功放的静态功耗需要降低 射结 电压 (k)的变化关系曲线．反 向Gummel图表 功放 的静态偏置点 ，这样 ，可能会导致功放进入非线 示在 k为 0时，发射极 电流 (。)及 随 k的变化 性工作 区，从而增加 了功放 的非线性失真 ． 关系．在 中等 电流 区，正向 Gummel图中In／、In／b 本文采用 了模拟退火算法[2]提取 出器件 的大信 与 k近似成直线关系 ，采用模拟退火算法拟合这两 号 Gummel—Poon模型参数 [3]，利用所提取 出的器件 组 曲线可 以提取器件 的I。、 、I-、 、R。、 等参数 ； 参数 ，设计 出 1900MHz两级 AB