모바일 TV 수신 프런트 엔드는 송신기에서 멀리 떨어진 곳에서 작업하고 강한 신호가있을 때 과부하를 견디는 데 필요한 감도를 가져야합니다. ICE (In-vehicle Entertainment) 시스템에 통합 할 수있을뿐만 아니라 모바일 TV와 같은 다양한 휴대용 전자 장치 (예 : 휴대 전화, PDA) 및 노트북 컴퓨터의 모바일 TV 수신 기능에 통합 할 수 있습니다. 사용자의 수신기와 송신기가 다양합니다. 또한 일정이 변경되는 조건에서도 잘 작동해야합니다 (기존의 방송 및 텔레비전과는 다름). 고 이득 저잡음 증폭기 (LNA)와 PIN 다이오드 바이 패스 스위치를 결합하면 과부하 보호 및 고감도를 갖춘 모바일 TV 수신기 프런트 엔드를위한 저비용 솔루션을 얻을 수 있습니다.
모바일 TV 수신기를 실현하는 가장 실용적인 방법은 강력한 신호 조건에서 수신기의 이득을 줄이는 것입니다. 가변 RF 신호 이득은 믹서 단계의 선형성 요구 사항을 단순화하여 저렴한 RF IC를 사용하여 수신기 모듈을 구축 할 수 있도록합니다. 전환 가능 / 조정 가능한 이득 수신기 프런트 엔드가있는 캐스케이드 분석에서 입력 3 차 상호 변조 인터셉트 포인트 (IIPXNUMX)의 개선은 이득 변경의 함수가됩니다. 고정 이득 수신기에 비해 조정 가능한 이득 수신기는 강한 신호를 더 잘 처리 할 수 있습니다.
자동 이득 제어 (AGC) 회로는 LNA 이득을 변경하는데도 사용할 수 있으며 AGC는 일반적으로 채널 필터 이전에 구현되기 때문에 인접 채널 전송의 과부하에 응답 할 수 있습니다.
RF 이득을 줄이는 한 가지 방법은 RF 신호의 일부를 LNA 이전에 접지하는 것입니다. 이 방법은 가장 적은 수의 RF 스위칭 요소를 사용하지만 스위치를 끄면 임피던스가 일치하지 않아 시스템의 다른 부분에 영향을 미칠 수 있습니다. 해결 방법은 댐핑 요소를 LNA 병렬 공진 네트워크의 고 임피던스 또는 "핫"종단에 연결하는 것입니다. 그러나이 방법은 더 큰 이득 제어 범위의 관점에서 볼 때 LNA 이전의 RF 선택성을 희생합니다.
수신 된 신호가 LNA 뒤의 단계 (예 : 믹서 또는 중간 주파수 (IF) 증폭기)에 과부하가 걸리면 한 쌍의 RF 스위치를 사용하여 LNA 단계를 우회 할 수도 있습니다. 바이 패스 상태에서 입력 신호는 다운 컨버터 IC로 직접 전송됩니다. 바이 패스 신호 루프의 구성 요소가 특성 임피던스와 일치하는 한 (모바일 TV는 75Ω) 불일치 가능성이 최소화됩니다. 물론 추가 된 스위치는 회로를 더 복잡하게 만듭니다.
또 다른 방법은 LNA의 활성 장치에 공급되는 대기 전류를 줄여 RF 이득을 줄이는 것입니다. 이중 게이트 MOSFET과 같이이 기술을 사용하는 증폭기 및 장치는 추가 장치 단자를 사용하여 바이어스 전류를 제어합니다. 스위칭 소자가 사용되지 않기 때문에이 이득 제어 방법은 회로에서 가장 간단하지만 컬렉터 / 드레인 전류가 정격 장치의 DC 작동 지점보다 낮기 때문에 선형성이 희생됩니다.
47 ~ 870MHz 스펙트럼에서 작동하는 듀얼 모드 (아날로그 / 디지털) 모바일 TV 수신기에서 LNA에 대한 고객 요구 사항을 충족하기 위해 몇 가지 MMIC 옵션을 고려했지만 선형성이 충분하지 않아 채택되지 않았습니다. 여기에서는 광대역 고 선형성 MMIC LNA (MGA-68563 유형)와 외부 PIN 다이오드 스위치를 채택하여 구성표를 설계합니다.
이 단일 스테이지 GaAs PHEMT LNA 장치는 800 미크론의 게이트 폭을 가지고 있습니다 (그림 3). 장치의 게이트는 내부 전류 미러에 연결되어 프로세스 변경의 영향을 보완하고 임계 전압 변동의 영향을 최소화합니다. LNA는 손실이있는 네거티브 피드백을 사용하여 안정성을 달성하고 3MHz ~ 1.5GHz 스펙트럼에서 100dB 창 (± 1dB) 내에서 진폭 응답을 안정화합니다.
내부 피드백 및 10dB 미만의 출력 반사 손실로 인해이 MMIC는 출력 임피던스 매칭이 필요하지 않습니다. 그러나 이렇게 넓은 주파수 범위 (47 ~ 870MHz)에서 입력을 매칭하는 것은 어려웠으며 기존의 방법이 필요하지 않습니다. 입력 반사 손실 지수를 최적화하려면 FET의 드레인 전류 (Id)가 높아야합니다. 공칭 값은 10mA입니다. 20mA Id는 입력 반사 손실 성능 요구 사항을 충족 할 수 있지만 추가 된 PIN 다이오드 스위칭 회로로 인한 영향을 충분히 보상 할 수 있도록 Id를 30mA로 선택했습니다. MMIC LNA의 핀 4는 외부 저항 R1을 통해 내부 바이어스 전류 생성기를 통해 흐르는 전류를 제어합니다. R1의 크기를 변경하면 Id가 변경되지만 전원 공급 장치 전압 Vd는 3V로 유지됩니다. 공칭 ID의 세 배는 더 높은 선형성을 제공 할 수 있습니다.
LNA / 스위치 회로를 설계 할 때 처음에는 바이 패스 스위치에 4 개의 PIN 다이오드가 사용되었습니다. DPDT (Double pole double throw) 스위치의 일반적인 구성입니다. 이 회로의 작동 원리는 위쪽 부분의 PIN 다이오드 쌍을 전도하고 아래쪽 부분의 쌍을 제로 바이어스로 만들고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 정상 작동에서는 낮은 PIN 다이오드 쌍만 전도되고 LNA는 RF 신호를 증폭합니다. RF 게인을 줄여야하는 경우 상단 PIN 다이오드 쌍이 켜지고 RF 신호는 바이 패스 모드에서 LNA 주변으로 라우팅됩니다. 이 저항은 PIN 다이오드의 순방향 전류를 조정하고 로직 제어 포트 VSW1 및 VSW2에서 RF 신호를 분리하는 데 사용됩니다. 첫 번째 디자인은 많은 구성 요소를 사용했기 때문에 더 간단한 솔루션이 필요했습니다.
고객과의 의사 소통을 통해 우리는 입력 및 출력 포트에 대한 바이 패스 경로를 연결하거나 분리하기 만하면되는 더 간단한 DPST (Double-pole single-throw) 스위치를 개발했습니다. LNA 경로의 스위칭 제어가 더 이상 수행되지 않으므로 바이 패스되지 않은 FET의 고유 한 절연 특성을 활용하려면 바이 패스 모드에서 LNA 전원 공급 장치 (Vdd)를 꺼야합니다. 이 방법은 바이 패스 경로의 반사 손실 성능을 감소시킵니다.이 경로는 바이 패스되지 않은 FET와 병렬로 유한 게이트 및 드레인 임피던스를 갖기 때문입니다.
정상 작동 중에는 PIN 다이오드 전원 공급 장치가 꺼지고 (VSW = 0V) LNA 전원 공급 장치는 여전히 3V로 복원됩니다. 그러나 이러한 제로 바이어스 PIN 다이오드는 기생 커패시턴스의 영향을 받기 때문에 입력 및 출력 포트에서 바이 패스 경로가 불완전하게 분리되어 LNA의 이득 및 반사 손실 성능이 저하됩니다.
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