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无线通信技术的不断发展催生了越来越多的无线应用，单一设备同时连接多种无线应用系统的需求对射频收发机提出了多模多应用的新要求。多模收发机中多模功率放大器的常用设计方案包括宽带方案及多频带组合方案，宽带设计的优点在于不需要额外的开关及调谐网络，收发机结构更加简单紧凑，而多频带组合的优点在于方案简单，设计难度较低，性能更好。
本文首先介绍了线性功率放大器的基础知识及基本设计流程，然后结合宽带功率放大器的设计，分析了宽带功放的基本理论，讨论了常用的宽带放大器设计技术及宽带匹配技术，之后按照方案设计、电路设计、整体优化、版图设计、测试板设计及芯片键合测试的设计流程详细介绍了宽带多模功率放大器的设计，分析了测试结果，总结了改进后续设计的建议，并基于这些设计建议设计了改进的双频带多模功率放大器。
宽带功率放大器设计频带为0.8-2.1GHz，针对GSM、TD-SCDMA及RFID三种应用系统，使用GSMC0.18μmSiGeBiCMOS工艺。设计方案采用三级放大器级联，级间匹配中应用匹配补偿技术抑制晶体管在低频端的高增益，改善增益平坦度，实现宽带特性。输入输出端采用低Q值多级匹配技术实现宽带匹配，保证输入电压驻波比及输出功率在设计频段内满足要求。宽带功放芯片面积为2.6mm×1.5mm，输出匹配在片外实现。后仿工作频带为0.7-2.1GHz，增益34dB，输出功率大于30dBm，输出1dB压缩点大于25.8dBm，电压驻波比小于1.8∶1。测试频带偏移到659-861MHz，增益18.6dB，在700MHz处输出功率23.7dBm，输出1dB压缩点为23dBm。
双频带多模功率放大器由针对GSM900/RFID系统的第一频段功放(PA1)和针对GSM1800/TD-SCDMA系统的第二频段功放(PA2)组成，设计中综合考虑了宽带功放的设计经验，建立了键合线和输出匹配PCB的S参数模型，并通过负反馈技术设计了一种简化输入匹配的输入级电路。后仿结果显示，PA1输出功率为31dBm，最大效率45％，PA2输出功率30.5dBm，最大效率43％。