一、选题背景和意义：
随着社会的进步，无线通信技术的迅速发展，极大的改变了人们的生活。人们对数据传输速率的需求也日益增长，导致无线通信标准向更大的带宽、更复杂的调制方式发展，如802.11ax。该标准支持的信道带宽为20M/40M/80M/160M，调制方式可为更加复杂的1024QAM。为了提高频谱利用率，绝大多数协议均采用正交频分复用技术（OFDM），导致了信号较大的峰均功率比（PAPR）。这就给无线发射机尤其是射频功率放大器（Power Amplifier）的设计带来了极大的挑战。更宽的信道带宽和更复杂的调制方式对发射机的线性度提出了更高的要求。同时，由于较大的峰均功率比使得发射机主要工作在回退状态，造成了发射机效率急剧恶化。效率的恶化意味着更多的能量转化为热能，因此加重了芯片散热的要求，增加了成本。
第五代通信系统主要采用OFDM技术以及高阶调制方式（如256QAM），该技术所得的复合信号具有较大的峰均功率比（PAPR），因此，在这种非恒包络信号输入下的功率放大器不得不工作在低于饱和输出功率的区域，此时功率放大器的效率较低。
效率是功率放大器设计中最重要的因素之一，常规的设计仅在单一功率处给予最大的效率，通常接近放大器的最大额定功率。当输出功率从该单点回退时，效率会快速下降。然而，功率回退在当今无线通信系统中是难以避免的。
为了提高功率放大器的回退效率，目前主要有负载调制技术（如Doherty）技术、数字功放技术（Digital PA）、电源电压调制技术（如Class G PA）。数字功放技术基本原理是通过控制多路功率合成功放的开关状态，来实现回退效率上的提升。本次课题主要研究数字功放技术在高频段的实现方法，目标实现两种功率模式（低功率和高功率）的切换。数字功放技术的关键是一款高效的CMOS PA功率合成架构的设计，使它能够在不同功率模式下接入的功放都能达到较高的效率，从而在整体上改善功率回退效率。
二、课题关键问题及难点：
本次芯片设计的着眼点是一种可配置的高效功率合成器的设计和放大器开关状态控制电路设计。如下图所示，其中uPA1与uPA2分别为单元放大器1和单元放大器2。
问题的关键在于如何设计控制放大器单元状态的开关结构。首先，采用不同开关结构放大器单元自身性能（如增益、效率）有所不同；其次，不同的开关状态会使得放大器单元的输入输出阻抗发生改变，若所设计的功率合成器端口隔离度较差，则状态变化的放大器单元则会影响其他放大器单元的性能以及功率合成器的效率。
其次还有无源部分的设计，虽然Wilkison功分器的端口隔离度很好，但是所占面积大。为此，本次课题采用变压器匹配网络。基于变压器的功率合成技术，一方面可以实现功率合成，另外一方面可实现阻抗变换，具有面积紧凑、稳定性高、便于偏置电路设计的优点。因此其被广泛用于功率放大器设计当中。而基于变压器的功率合成网络又分为串联型功率合成和并联型功率合成，选择哪一种功率合成方式需要基于实际的匹配需求进行选择。
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