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随着无线通讯系统迅猛发展,如短距离专用等无线通信系统的应用越来越广泛,各类专用无线通讯系统也都向集成化方向发展,无线通信系统射频前端电路与后端基带的全集成化也逐渐成为目前业界与学术界的研究热点。射频功率放大器是无线通信系统射频前端的重要单元。CMOS工艺以低功耗、低成本等诸多优势广泛的应用于各类集成电路中。而开展采用CMOS工艺实现高性能的射频功率放大器的研究,将为实现数字、模拟、射频混合信号全集成系统芯片提供重要的保障。本文通过多种角度深入细致的研究CMOS工艺下射频功放、射频发射机国内外研究的现状,从结构角度分析了各类线性射频功放的特点和原理,分析了射频CMOS功放的性能限制因素与设计难点。通过性能指标机理角度分析了射频功放的各项指标,功率,效率线性度等对于性能的影响。总结并分析了射频功放的大信号模型,通过简化的射频信号模型,分析了交调截点对于射频功放的线性度的影响。深度总结了影响射频功放性能的相关参数,提出了采用CMOS工艺实现射频功率放大器的方法和设计流程。研究了应用于5.8GHz的车载不停车收费系统全集成芯片中发射机的功率放大器的设计方法,采用SMIC 130nm CMOS制造工艺并进行了流片测试。实现了采用差分共源共栅电路结构数字控制增益可变的射频功率放大器,实现了数字控制可变增益的幅移键控调制模块,并对待机条件下的发射机功放和调制模块的静态功耗进行了优化。测试结果显示,在工作频率为5.8GHz下,该射频功放模块有4档增益输出,在1.8V的工作电压下最大单端输出功率可达7.23dBm,可用调至系数为77%-95%,单位占用带宽为2MHz,临信道功率比在5MHz时候为-38dBc,发射机电流为36mA。符合车载不停车收费系统标准所要求的各项指标。通过分析上述全集成功率放大器的不足,还提出了一款改进型的射频功放,进行了阻抗匹配,自偏置,和静态待机电流等电路方面的优化,通过这一系列的优化,整个射频功放输出功率,效率等性能参数有了明显提高。本文采用CMOS工艺从器件到电路到系统的多种角度,对射频功率放大器的设计全流程进行了全面深入的研究,为今后全集成系统芯片的设计研究提供重要的依据。