基于SiGe工艺的28 GHz变压器匹配差分 Cascode功率放大器

doi:10.13190/j.jbupt.2020-182

北京邮电大学学报 ›› 2020, Vol. 43 ›› Issue (6): 36-41.doi: 10.13190/j.jbupt.2020-182

基于SiGe工艺的28 GHz变压器匹配差分 Cascode功率放大器

张尧祯, 刘昱

1. 中国科学院微电子研究所, 北京 100029;
2. 中国科学院大学, 北京 100049

收稿日期:2020-09-28 出版日期:2020-12-28 发布日期:2020-11-30
通讯作者: 刘昱(1975-),男,研究员,博士生导师,E-mail:liuyu5@ime.ac.cn. E-mail:liuyu5@ime.ac.cn
作者简介:张尧祯(1992-),男,硕士生.
基金资助:
科技部重点研发计划项目（2019YFB2204500）

A 28 GHz Transformer Matched Differential Cascode Power Amplifier Based on SiGe Technology

ZHANG Yao-zhen, LIU Yu

1. Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2020-09-28 Online:2020-12-28 Published:2020-11-30

摘要/Abstract

摘要： 针对第6代移动通信系统（6G）设计了一款基于锗硅（SiGe）工艺的28 GHz高功率、高效率毫米波功率放大器.利用高性能异质结双极晶体管形成差分共射-共基极（Cascode）放大器结构，Cascode结构中的共基极管基极的低阻抗可显著提高耐压能力，能够在很大程度上增大输出电压的摆幅，得到更高的输出功率.利用变压器实现了阻抗匹配，相比普通的LC匹配网络有更小的插入损耗和更宽的带宽，适合应用在毫米波频段.从仿真结果可知，功率放大器输出1 dB压缩点为18.6 dBm，功率附加效率为28.9%，功率增益为17.3 dB.将功率放大器应用于6G的仿真实验中，构建出了89路的基站天线驱动系统，达到了1.34 Tbit/s的下行传输速率.

关键词: 功率放大器, 变压器匹配, 第6代移动通信系统

Abstract: A 28 GHz high power, high efficiency, millimeter wave power amplifier based on SiGe technology is proposed for the sixth generation of mobile communications system (6G) communication system. The high-performance heterojunction bipolar transistor is used to form a differential Cascode amplifier structure. The low impedance of the base of the common base transistor significantly improves the breakdown voltage, which can greatly increase the output voltage swing, so that the output power. Compared with the traditional LC matching network, transformer has less insertion loss and wider bandwidth. The simulation results show that the output 1 dB compression point is 18.6 dBm, the power added efficiency is 28.9%, and the power gain is 17.3 dB. By applying the proposed amplifier in a 6G communication downlink system simulation, the system can provide a high data rate of 1.34 Tbit/s with 89 antenna driven branch.

Key words: power amplifiers, transformer matching, the sixth generation of mobile communications system

中图分类号:

TN433

张尧祯, 刘昱. 基于SiGe工艺的28 GHz变压器匹配差分 Cascode功率放大器[J]. 北京邮电大学学报, 2020, 43(6): 36-41.

ZHANG Yao-zhen, LIU Yu. A 28 GHz Transformer Matched Differential Cascode Power Amplifier Based on SiGe Technology[J]. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications, 2020, 43(6): 36-41.

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基于SiGe工艺的28 GHz变压器匹配差分 Cascode功率放大器

A 28 GHz Transformer Matched Differential Cascode Power Amplifier Based on SiGe Technology

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