Design of combined power amplifier using 0.35 micron SiGe HBT technology for IEEE 802.11a standard

Abstract

Bu tez çalışmasında, IEEE 802.11a Kablosuz Yerel Ağ standardına uygun 5GHz RadyoFrekansı (RF) güç kuvvetlendiricisi tasarımı yapılmış ve A sınıfı güç kuvvetlendiricisinin güçkazancı, verim, lineerlik, kazanç, çıkış gücü bakımından performansı ölçülmüştür.Kuvvetlendirici tasarımı, 100GHz ft'ye sahip AustriaMicroSystems (AMS) 0.35um SiGeBiCMOS HBT teknolojisi kullanılarak yapılmıştır. IEEE 802.11a standardı, UNII bandındailetilebilecek en yüksek çıkış gücünü tanımlamaktadır. Bu tanıma aynı zamanda 5.18-5.8GHzfrekans bandındaki kuvvetlendiricinin çıkış gücü de girer ve şu şekilde tanımlanır: 40mW(5.18-5.24GHz), 200mW (5.26-5.32GHz) ve 800mW (5.74-5.8GHz). Güç kuvvetlendiricisiyüksek lineerliğe ulaşmak için A sınıfında çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve beslemegerilimleri buna gore seçilmiştir. Tek katlı güç kuvvetlendiricisi tasarımından sonra, dahayüksek çıkış gücü elde etmek ve lineerliği arttırmak için Wilkinson güç birleştirme tekniğikullanılmıştır. İki tip devrenin davranışları karşılaştırılmış ve serimi yapılmıştır. Tümsimülasyonlar Agilent Design System (ADS) ve Cadence simülatörleri kullanılarakyapılmıştır.

In this thesis, a 5GHz Radio Frequency (RF) Power Amplifier (PA) design approach will bespecified for IEEE 802.11a Wireless Local Area Network (WLAN) standard, and performanceof Class-A PA will be specified in terms of power gain, Power Added Efficiency (PAE),linearity, gain, and output power. The amplifier design is based on AustriaMicroSystems(AMS) 0.35um SiGe BiCMOS HBT technology which has an ft of 100 GHz. IEEE 802.11astandard specifies the maximum power that can be transmitted in the Unlicensed NationalInformation Infrastructure (UNII) band. These specifications are also the output power of theamplifier for frequency band of 5.18-5.8 GHz and specified as follows: 40mW (5.18-5.24GHz), 200mW (5.26-5.32GHz) and 800mW (5.74-5.8GHz). The power amplifier isdesigned to operate in Class A to achieve high linearity and the bias points are chosenaccordingly in order to preserve linearity. After the design of a single stage power amplifier, toreach higher output power and improve linearity, Wilkinson power combining technique isused in a new design. The behaviours of two kinds of circuits are compared and layouts aredrawn. All the simulations are performed in Agilent Design System (ADS) and Cadenceenvironments.