移動(dòng)電視接收器前端低成本方案

移動(dòng)電視接收前端必須具有在遠(yuǎn)離發(fā)射器條件下工作所需的靈敏度，而且在有強(qiáng)信號(hào)時(shí)還能容忍過(guò)載?？杀徽傻杰?chē)載娛樂(lè)(ICE)系統(tǒng)，以及手機(jī)、便攜式數(shù)字助理(PDA)、筆記本電腦等多種便攜式電子設(shè)備內(nèi)的移動(dòng)電視接收能力，即使在用戶的接收器和發(fā)射器間的距離隨行程而變化(不同于傳統(tǒng)廣播電視)的條件下也應(yīng)有良好的表現(xiàn)。將高增益低噪放大器(LNA)與一個(gè)PIN二極管旁路開(kāi)關(guān)結(jié)合起來(lái)就可實(shí)現(xiàn)帶過(guò)載保護(hù)、具有高靈敏度的移動(dòng)電視接收器前端的低成本方案。

　　實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視接收器最實(shí)用的辦法是在強(qiáng)信號(hào)條件下降低接收機(jī)的增益?？勺兩漕l信號(hào)增益簡(jiǎn)化了對(duì)混頻器級(jí)的線性要求，從而允許使用低成本射頻IC來(lái)構(gòu)建接收模塊。在配有可切換/可調(diào)節(jié)增益接收器前端的級(jí)聯(lián)分析中，輸入三階交調(diào)截取點(diǎn)(IIP3)的改善將是增益變化的函數(shù)。與固定增益接收器相比，可調(diào)增益接收器能更好地處理強(qiáng)信號(hào)。

　　自動(dòng)增益控制(AGC)電路也可被用于改變LNA增益，而且由于通常是在通道濾波器前實(shí)現(xiàn)AGC，所以它可以對(duì)來(lái)自鄰近信道傳輸?shù)倪^(guò)載做出響應(yīng)。

　　降低RF增益的一個(gè)辦法是在LNA之前將部分射頻信號(hào)分流到地。該方法使用的射頻開(kāi)關(guān)元件數(shù)量最少，但是當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，會(huì)使得阻抗不匹配，從而可能影響系統(tǒng)其它部分。一種變通方法是把阻尼元件連至LNA并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的高阻抗或“熱”端，盡管從更大的增益控制范圍角度看，這種方法在LNA之前犧牲了射頻選擇性。

　　當(dāng)接收到的信號(hào)對(duì)LNA后面的各級(jí)(如混頻器或中頻(IF)放大器)呈過(guò)載時(shí)，還可以借助一對(duì)射頻開(kāi)關(guān)來(lái)旁路LNA級(jí)。在旁路狀態(tài)，輸入信號(hào)直接傳送到下變頻器IC。只要旁路信號(hào)回路內(nèi)的器件匹配特征阻抗(移動(dòng)電視是75Ω)，不匹配的機(jī)會(huì)就會(huì)降至最小。當(dāng)然，增加的開(kāi)關(guān)使電路更復(fù)雜。

　　另一種辦法是通過(guò)減小供給LNA的有源器件的靜態(tài)電流來(lái)降低射頻增益。類(lèi)似雙柵極MOSFET等采用該技術(shù)的放大器和器件使用附加的器件終端來(lái)控制偏置電流。因?yàn)椴徊捎瞄_(kāi)關(guān)元件，所以這種增益控制方法在電路上最簡(jiǎn)單，但由于集電極/漏極電流低于額定器件直流工作點(diǎn)，它的線性度有所犧牲。

　　為滿足客戶對(duì)工作在47~870MHz頻譜的雙模(模擬/數(shù)字)移動(dòng)電視接收機(jī)內(nèi)LNA的要求，考慮了幾種MMIC選擇，但它們的線性度并不夠好，因此沒(méi)被采用。這里采用一個(gè)寬帶高線性度MMIC LNA(MGA-68563型)和一個(gè)外接PIN二極管開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)出了一個(gè)方案。

　　這款單級(jí)GaAs PHEMT LNA器件具有800微米的柵寬(圖3)。該器件的柵極連接到一個(gè)內(nèi)部電流鏡，以補(bǔ)充工藝變化的影響并將閾值電壓變異的影響降至最低。該LNA采用有損耗的負(fù)反饋以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性并在100MHz~1GHz頻譜內(nèi)將幅度響應(yīng)平穩(wěn)在一個(gè)3dB的窗口內(nèi)(±1.5dB)。

　　因其內(nèi)部反饋和低于10dB的輸出回波損耗，該MMIC不需要輸出阻抗匹配。但在一個(gè)如此寬的頻率范圍(47~870MHz)對(duì)輸入進(jìn)行匹配，被證明并非易事且需要一個(gè)非傳統(tǒng)的方法，其中為優(yōu)化輸入回波損耗指標(biāo)，F(xiàn)ET的漏極電流(Ids)要高于標(biāo)稱值10mA。20mA的Ids就可滿足輸入回波損耗性能要求，但I(xiàn)ds被選為30mA以使其足夠?qū)捲?lái)補(bǔ)償增加的PIN二極管開(kāi)關(guān)電路帶來(lái)的任何影響。該MMIC LNA的引腳4通過(guò)外接電阻器R1控制流過(guò)內(nèi)部偏置電流發(fā)生器的電流。改變R1的尺寸規(guī)格會(huì)改變Ids，但電源電壓Vd將保持為3V。將標(biāo)稱Ids加大三倍可提供更高線性度。

　　在設(shè)計(jì)LNA/開(kāi)關(guān)電路時(shí)，一開(kāi)始旁路開(kāi)關(guān)采用了4個(gè)PIN二極管。對(duì)雙刀雙擲(DPDT)開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，這是常見(jiàn)的配置。該電路的工作原理是使位于上部的PIN二極管對(duì)導(dǎo)通，使下部的這對(duì)為零偏置，反之亦然。在正常操作中，只有低的這對(duì)PIN二極管導(dǎo)通，而LNA對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行放大。當(dāng)必須降低射頻增益時(shí)，上部這對(duì)PIN二極管導(dǎo)通，射頻信號(hào)以旁路模式圍繞LNA路由。這些電阻用于調(diào)節(jié)PIN二極管的正向電流以及將射頻信號(hào)與邏輯控制端口VSW1和VSW2隔絕。第一款設(shè)計(jì)用的元件數(shù)量不少，所以要尋找一種更簡(jiǎn)單的方案。