JSSC 2024第7期RF & Wireless28nmPower Amplifier

A Quadrature Digital Power Amplifier With Wide Efficiency Enhancement Coverage a

提出一种15位正交数字功率放大器，具有宽效率增强覆盖和高动态功率范围。

28nm CMOS, 29.9 dBm峰值输出功率, 38.0% PAE, 70.4-dB动态功率范围

正交数字功率放大器效率增强复杂域DohertyIQ单元共享Class-G技术

▸创新点1：复杂域Doherty技术（系统创新） - 该技术通过在IQ复平面上实现32个功率附加效率（PAE）峰值，显著提升了DPA在复杂调制信号下的效率覆盖范围和动态功率范围，相比传统Doherty结构具有更广的效率增强能力。

▸创新点2：IQ单元共享（电路创新） - 通过共享IQ路径的单元电路，减少了硬件冗余和芯片面积（仅0.74mm²），同时保持15位分辨率，在28nm CMOS工艺中实现了单变压器占位的紧凑设计。

▸创新点3：单电源Class-G技术（电源管理创新） - 采用单一电源供电的Class-G架构简化了电源管理设计，结合特殊控制逻辑方案，在2.3GHz下实现38%的峰值PAE和70.4dB动态范围，显著降低系统复杂度。

▸创新点4：开关电容功率放大器（SCPA）建模方法（方法创新） - 通过理论建模量化分析调制信号的平均效率特性，为复杂域效率优化提供可验证的设计框架，支持LTE 64-QAM和802.11ax 256-QAM信号的高线性度（EVM<-43dB）。

Abstract

A 15-bit quadrature digital power amplifier (DPA) is presented for wide efficiency enhancement coverage on the IQ complex plane and high dynamic power range. Complex-domain Doherty is proposed with IQ-cell-sharing and single-supply Class-G techniques to provide 32 power-added efficiency (PAE) peaks, good linearity, and simplified power management design. The efficiency enhancement and average efficiency of modulation signal can be verified and evaluated by a theoretical analysis using a switched