一款用于Wi-Fi无线通信的高能效和高线性SCPA数字发射机芯片

摘要

本文设计了一款可应用于Wi-Fi通信的2.4 GHz硅基、高输出功率、高能效、高线性度开关电容功率放大器(SCPA)数字发射机芯片.该发射机由数字模块、射频模块两部分构成.在射频模块中, SCPA采用10 bit分辨率同相正交(I/Q)架构,利用时钟交互技术规避I/Q两路正交信号合成时的交叠损失以提升功率,并采用交叉4路串联Doherty无源合成网络提升功率及回退效率.在数字模块中,通过数字预失真(DPD)处理实现了芯片整体输出线性度的优化.该芯片采用22 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺设计,后仿真结果表明:发射机在2.4 GHz处饱和输出功率为30.44 dBm,峰值系统效率为47.73%;在2.5、6、12 dB功率回退时,系统效率分别为34.73%、37.92%、17.94%.对于4096-QAM调制信号,能够实现最终误差矢量幅度(EVM)小于–38 dB.

关键词

互补金属氧化物半导体 / 开关电容功率放大器 / 正交架构数字发射机 / Doherty串联合成变压器 / Wi-Fi通信