Il front-end di ricezione della TV mobile deve avere la sensibilità necessaria per lavorare lontano dal trasmettitore e tollerare il sovraccarico quando c'è un segnale forte. Può essere integrato nei sistemi di intrattenimento a bordo del veicolo (ICE) e nelle funzionalità di ricezione della TV mobile in una varietà di dispositivi elettronici portatili come telefoni cellulari, PDA (Portable Digital Assistant) e computer notebook, anche se la distanza tra il Il ricevitore e il trasmettitore dell'utente varia. Dovrebbe anche funzionare bene in condizioni di cambiamento del programma (diverso dalla trasmissione tradizionale e dalla televisione). La combinazione di un amplificatore a basso rumore (LNA) ad alto guadagno con un interruttore di bypass a diodo PIN può ottenere una soluzione a basso costo per un front-end del ricevitore TV mobile con protezione da sovraccarico e alta sensibilità.
Il modo più pratico per realizzare un ricevitore TV mobile è ridurre il guadagno del ricevitore in condizioni di segnale forte. Il guadagno del segnale RF variabile semplifica i requisiti di linearità dello stadio del mixer, consentendo l'uso di circuiti integrati RF a basso costo per costruire moduli ricevitori. In un'analisi a cascata con un front-end del ricevitore a guadagno commutabile / regolabile, il miglioramento del punto di intercettazione dell'intermodulazione del terzo ordine di ingresso (IIP3) sarà una funzione della variazione del guadagno. Rispetto ai ricevitori a guadagno fisso, i ricevitori a guadagno regolabile possono gestire meglio i segnali forti.
Il circuito di controllo automatico del guadagno (AGC) può essere utilizzato anche per modificare il guadagno LNA e, poiché l'AGC viene solitamente implementato prima del filtro del canale, può rispondere al sovraccarico dalla trasmissione del canale adiacente.
Un modo per ridurre il guadagno RF è deviare parte del segnale RF a terra prima dell'LNA. Questo metodo utilizza il minor numero di elementi di commutazione RF, ma quando l'interruttore è spento, l'impedenza non corrisponderà, il che potrebbe influire su altre parti del sistema. Una soluzione alternativa è collegare l'elemento di smorzamento all'estremità ad alta impedenza o "calda" della rete risonante parallela LNA, sebbene dal punto di vista di un intervallo di controllo del guadagno più ampio, questo approccio sacrifica la selettività RF prima dell'LNA.
Quando il segnale ricevuto sovraccarica gli stadi dietro l'LNA (come un mixer o un amplificatore a frequenza intermedia (IF)), è possibile utilizzare anche una coppia di interruttori RF per bypassare lo stadio LNA. Nello stato di bypass, il segnale di ingresso viene trasmesso direttamente all'IC del convertitore inferiore. Finché i componenti nel loop del segnale di bypass corrispondono all'impedenza caratteristica (la TV mobile è 75 Ω), la possibilità di disadattamento sarà ridotta al minimo. Ovviamente, l'interruttore aggiunto rende il circuito più complicato.
Un altro modo è ridurre il guadagno RF riducendo la corrente di quiescenza fornita al dispositivo attivo dell'LNA. Gli amplificatori e i dispositivi che utilizzano questa tecnologia, come i MOSFET a doppia porta, utilizzano terminali di dispositivi aggiuntivi per controllare la corrente di polarizzazione. Poiché non viene utilizzato alcun elemento di commutazione, questo metodo di controllo del guadagno è il più semplice del circuito, ma poiché la corrente di collettore / drenaggio è inferiore al punto operativo CC del dispositivo nominale, la sua linearità viene sacrificata.
Per soddisfare i requisiti dei clienti per LNA nei ricevitori TV mobili dual-mode (analogico / digitale) operanti nello spettro 47 ~ 870 MHz, sono state prese in considerazione diverse opzioni MMIC, ma la loro linearità non era abbastanza buona, quindi non sono state adottate. Qui adotta un LNA MMIC ad alta linearità a banda larga (tipo MGA-68563) e un interruttore a diodo PIN esterno per progettare uno schema.
Questo dispositivo GaAs PHEMT LNA a stadio singolo ha una larghezza del gate di 800 micron (Figura 3). Il gate del dispositivo è collegato a uno specchio di corrente interno per integrare gli effetti dei cambiamenti di processo e minimizzare gli effetti delle variazioni della tensione di soglia. L'LNA utilizza un feedback negativo con perdita per ottenere stabilità e stabilizzare la risposta in ampiezza entro una finestra di 3dB (± 1.5dB) nello spettro 100MHz ~ 1GHz.
A causa del feedback interno e della perdita di ritorno in uscita inferiore a 10 dB, questo MMIC non richiede l'adattamento dell'impedenza di uscita. Tuttavia, la corrispondenza dell'ingresso in una gamma di frequenze così ampia (47 ~ 870 MHz) si è rivelata difficile e richiede un metodo non convenzionale. Per ottimizzare l'indice di perdita di ritorno in ingresso, la corrente di drenaggio (Ids) del FET deve essere alta Il valore nominale è 10mA. Gli ID da 20 mA possono soddisfare i requisiti di prestazione della perdita di ritorno in ingresso, ma l'Id è stato selezionato come 30 mA per renderlo sufficientemente ampio da compensare qualsiasi impatto causato dal circuito di commutazione del diodo PIN aggiunto. Il pin 4 dell'LNA MMIC controlla la corrente che scorre attraverso il generatore di corrente di polarizzazione interno attraverso un resistore esterno R1. Modificando la dimensione di R1 cambierà Ids, ma la tensione di alimentazione Vd rimarrà a 3V. Tre volte gli ID nominali possono fornire una maggiore linearità.
Durante la progettazione del circuito LNA / interruttore, all'inizio dell'interruttore di bypass sono stati utilizzati 4 diodi PIN. Questa è una configurazione comune per interruttori bipolari a doppia via (DPDT). Il principio di funzionamento di questo circuito è quello di far condurre la coppia di diodi PIN sulla parte superiore e rendere la coppia sulla parte inferiore zero polarizzazione e viceversa. Durante il normale funzionamento, solo la coppia bassa di diodi PIN conduce e l'LNA amplifica il segnale RF. Quando il guadagno RF deve essere ridotto, la coppia superiore di diodi PIN viene attivata e il segnale RF viene instradato attorno all'LNA in modalità bypass. Questi resistori vengono utilizzati per regolare la corrente diretta del diodo PIN e isolare il segnale RF dalle porte di controllo logico VSW1 e VSW2. Il primo progetto utilizzava molti componenti, quindi era necessaria una soluzione più semplice.
Attraverso la comunicazione con i clienti, abbiamo sviluppato un semplice interruttore bipolare a una via (DPST), che deve solo collegare o scollegare il percorso di bypass alle porte di ingresso e uscita. Poiché il controllo di commutazione del percorso LNA non viene più eseguito, per utilizzare le caratteristiche di isolamento intrinseche del FET non corretto, l'alimentazione LNA (Vdd) deve essere disattivata in modalità bypass. Questo approccio riduce le prestazioni di perdita di ritorno del percorso di bypass perché questo percorso ha un'impedenza di gate e drain finita in parallelo con FET non distorti.
Durante il normale funzionamento, l'alimentazione del diodo PIN è disattivata (VSW = 0V), mentre l'alimentazione dell'LNA è ancora ripristinata a 3V. Tuttavia, questi diodi PIN a polarizzazione zero sono influenzati dalla capacità parassita, quindi le prestazioni di guadagno e perdita di ritorno dell'LNA sono compromesse a causa dell'isolamento incompleto del percorso di bypass dalle porte di ingresso e uscita.
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