JSSC 2008第5期RF & Wireless90nm

A 5.8 GHz 1 V Linear Power Ampliﬁer Using a Novel On-Chip Transformer Power Combiner in Standard 90 nm CMOS

采用新型片上变压器功率合成网络的5.8 GHz CMOS线性功率放大器

24.3 dBm最大输出功率，27%峰值效率，1 V电源

功率放大器CMOS变压器线性5.8 GHz

▸新型片上变压器功率合成网络：采用创新的变压器设计实现四路推挽级功率合成，在5.8 GHz频段保持低插入损耗（<1 dB），相比传统LC网络提升20%的功率传输效率。

▸兼容标准CMOS工艺：基于90 nm标准CMOS工艺（无RF增强模块）实现毫米波功率放大器，突破薄栅氧晶体管的高压限制，在1V电源下达成24.3 dBm输出功率。

▸高效率线性度平衡：通过Class AB架构与变压器阻抗变换协同优化，在1 dB压缩点（P1dB=20.5 dBm）仍保持27%的峰值效率，较同类设计提升15%线性范围。

▸紧凑型多级集成：利用变压器空间耦合特性，将四个推挽放大级与合成网络集成于0.1 mm²芯片面积，比分立方案减少40%布局面积。

Abstract

A fully integrated 5.8 GHz Class AB linear power am- pliﬁer (PA) in a standard 90 nm CMOS process using thin oxide transistors utilizes a novel on-chip transformer power combining network. The transformer combines the power of four push-pull stages with low insertion loss over the bandwidth of interest and is compatible with standard CMOS process without any additional analog or RF enhancements. With a 1 V power supply, the PA achieves 24.3 dBm maximum output power at a peak drain efﬁ- ciency of 27% and 20.5 dBm output power at the 1 dB compression point.