第八届集创赛杯赛题目——IEEE杯
IEEE杯
一、杯赛题目：2.4GHz高效率SCPA设计
二、参赛组别：A组、B组
三、设计指标
1. 工作频率2.4GHz
2. 采用架构为开关电容功率放大器(Switched-Capacitor Power Amplifier, SCPA)
4. 峰值系统效率(System Efficiency) 不低于35%
5. 匹配网络及功率合成器等无源结构须在片上设计
6. 采用65nm CMOS工艺
四、背景介绍
1. SCPA原理
SCPA最早是由Sang-Min Yoo提出[1]，电路结构上是由通过晶体管实现的开关控制的电容阵列组成。
控制电容的开关以射频频率切换时，此时开关电容视为工作状态；控制电容的开关常接地时，此时开关电容视为关闭状态。通过控制处于工作状态下开关电容的数量，可实现输出电压幅度的变化。
2. Class-G SCPA
采用Class-G (双电源) 的方式对SCPA供电，输出功率较低时，采用电压更低的电源供电，提高回退效率[2]。
3. Doherty SCPA
以SCPA的方式实现Doherty，提高PA饱和输出功率，同时提高PA在功率回退下的效率[3]。
五、评分规则
内容 | 分值 | 评分标准 |
1.完成SCPA的调研 | 20 | 了解目前实现SCPA几种主要方法 理解SCPA工作原理 完成电路架构的选择并阐述原因 |
2.完成SCPA的完整电路设计（前仿） | 30 | 画出电路系统框图 完成原理图的电路设计（电感、变压器可使用合理的带Q模型） 实现目标性能指标 |
3.完成SCPA电路的版图设计（后仿） | 40 | 版图实现 EM仿真无源元件 后仿获得整体指标 |
4.创新点 | 10 | 针对现有结构的改进和创新 |
六、作品提交要求
1. 初赛和企业技术评分：提交技术文档和设计数据，包括如下内容：
(1) 文献调研，选定SCPA的架构
(2) 核心电路原理与原理图仿真：文档和设计数据
(3) 版图实现与后仿真：文档说明和设计数据
(4) 总结：设计的特点、实现了的性能分析，与改进建议等
2. 分赛区决赛、全国总决赛提交内容
(1) 汇报PPT：项目介绍、关键技术介绍、性能指标
(2) 技术文档和设计数据：同上
七、参考文献
[1]S. M. Yoo, J. S. Walling, E. C. Woo, B. Jann, and D. J. Allstot, “A switched-capacitor RF power amplifier,” in IEEE Journal of Solid-State Circuits, IEEE, 2011, pp. 2977–2987. doi: 10.1109/JSSC.2011.2163469.
[2]S. M. Yoo et al., “A class-G switched-capacitor RF power amplifier,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 48, no. 5, pp. 1212–1224, May 2013, doi: 10.1109/JSSC.2013.2252754.
[3]V. Vorapipat, C. S. Levy, and P. M. Asbeck, “Voltage Mode Doherty Power Amplifier,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 52, no. 5, pp. 1295–1304, 2017, doi: 10.1109/JSSC.2017.2647954.
八、其他注意事项：
1. 参加企业命题杯赛的作品，杯赛出题企业有权在同等条件下优先购买参加本企业杯赛及单项奖获奖团队作品的知识产权。
2. 大赛组委会和杯赛企业对参赛作品提交的材料，在大赛相关环节中有使用权和展示权。
3. 参赛项目可以参考现有公开发表的文献和论文内容，但应当在技术论文和答辩PPT中注明来源，且不能将参考的内容作为自己作品的创新部分。
（请参赛团队务必添加报名杯赛的答疑钉钉群中，以便及时获取杯赛最新通知及进展，群号码及入群方式：点击查看）
