O front-end de recepção de TV móvel deve ter a sensibilidade necessária para funcionar longe do transmissor e tolerar sobrecarga quando houver um sinal forte. Ele pode ser integrado a sistemas de entretenimento veicular (ICE), bem como recursos de recepção de TV móvel em uma variedade de dispositivos eletrônicos portáteis, como telefones celulares, assistentes digitais portáteis (PDAs) e notebooks, mesmo que a distância entre os o receptor e o transmissor do usuário variam. Ele também deve funcionar bem sob as condições de mudança de horário (diferente da transmissão tradicional e da televisão). A combinação de um amplificador de baixo ruído (LNA) de alto ganho com uma chave de bypass de diodo PIN pode alcançar uma solução de baixo custo para um receptor de TV móvel frontal com proteção contra sobrecarga e alta sensibilidade.
A maneira mais prática de realizar um receptor de TV móvel é reduzir o ganho do receptor em condições de sinal forte. O ganho de sinal de RF variável simplifica os requisitos de linearidade do estágio do mixer, permitindo o uso de CIs de RF de baixo custo para construir módulos receptores. Em uma análise em cascata com um receptor de ganho comutável / ajustável, a melhoria do ponto de interceptação de intermodulação de terceira ordem de entrada (IIP3) será uma função da mudança de ganho. Em comparação com os receptores de ganho fixo, os receptores de ganho ajustável podem lidar melhor com sinais fortes.
O circuito de controle automático de ganho (AGC) também pode ser usado para alterar o ganho de LNA e, como o AGC é geralmente implementado antes do filtro de canal, ele pode responder à sobrecarga da transmissão do canal adjacente.
Uma maneira de reduzir o ganho de RF é desviar parte do sinal de RF para o aterramento antes do LNA. Este método usa o menor número de elementos de comutação de RF, mas quando a chave é desligada, a impedância não coincide, o que pode afetar outras partes do sistema. Uma solução alternativa é conectar o elemento de amortecimento à alta impedância ou extremidade "quente" da rede ressonante paralela LNA, embora da perspectiva de uma faixa de controle de ganho maior, essa abordagem sacrifique a seletividade de RF antes do LNA.
Quando o sinal recebido sobrecarrega os estágios atrás do LNA (como um mixer ou um amplificador de frequência intermediária (IF)), um par de interruptores de RF também pode ser usado para ignorar o estágio LNA. No estado de bypass, o sinal de entrada é transmitido diretamente para o IC do conversor descendente. Contanto que os componentes no loop do sinal de desvio correspondam à impedância característica (a TV móvel é de 75Ω), a chance de incompatibilidade será minimizada. Claro, a opção adicionada torna o circuito mais complicado.
Outra forma é reduzir o ganho de RF, reduzindo a corrente quiescente fornecida ao dispositivo ativo do LNA. Amplificadores e dispositivos que usam essa tecnologia, como MOSFETs de porta dupla, usam terminais de dispositivo adicionais para controlar a corrente de polarização. Como nenhum elemento de comutação é usado, este método de controle de ganho é o mais simples do circuito, mas como a corrente do coletor / dreno é inferior ao ponto de operação CC do dispositivo nominal, sua linearidade é sacrificada.
Para atender aos requisitos do cliente para LNA em receptores de TV móvel de modo duplo (analógico / digital) operando no espectro de 47 ~ 870 MHz, várias opções de MMIC foram consideradas, mas sua linearidade não era boa o suficiente, então não foram adotadas. Aqui adota um MMIC LNA de banda larga de alta linearidade (tipo MGA-68563) e um interruptor de diodo PIN externo para projetar um esquema.
Este dispositivo de GaAs PHEMT LNA de estágio único tem uma largura de porta de 800 mícrons (Figura 3). A porta do dispositivo é conectada a um espelho de corrente interno para complementar os efeitos das mudanças do processo e minimizar os efeitos das variações de tensão de limiar. O LNA usa feedback negativo com perdas para alcançar estabilidade e estabilizar a resposta de amplitude dentro de uma janela de 3dB (± 1.5dB) no espectro de 100MHz ~ 1GHz.
Por causa de seu feedback interno e perda de retorno de saída inferior a 10 dB, este MMIC não requer casamento de impedância de saída. No entanto, combinar a entrada em uma ampla faixa de frequência (47 ~ 870 MHz) provou ser difícil e requer um método não convencional. Para otimizar o índice de perda de retorno de entrada, a corrente de dreno (Ids) do FET deve ser alta. O valor nominal é 10mA. Os Ids de 20mA podem atender aos requisitos de desempenho de perda de retorno de entrada, mas o Ids foi selecionado como 30mA para torná-lo amplo o suficiente para compensar qualquer impacto causado pelo circuito de comutação de diodo PIN adicionado. O pino 4 do MMIC LNA controla a corrente que flui através do gerador de corrente de polarização interno através de um resistor externo R1. Mudar o tamanho de R1 mudará os Ids, mas a tensão da fonte de alimentação Vd permanecerá em 3V. Três vezes os Ids nominais podem fornecer linearidade mais alta.
Ao projetar o circuito LNA / switch, 4 diodos PIN foram usados no switch de bypass no início. Esta é uma configuração comum para interruptores de dois pólos duplos (DPDT). O princípio de funcionamento deste circuito é fazer com que o par de diodos PIN na parte superior conduza e faça o par na parte inferior com polarização zero e vice-versa. Em operação normal, apenas o par baixo de diodos PIN conduz e o LNA amplifica o sinal de RF. Quando o ganho de RF deve ser reduzido, o par superior de diodos PIN é ligado e o sinal de RF é roteado ao redor do LNA em um modo de desvio. Esses resistores são usados para ajustar a corrente direta do diodo PIN e isolar o sinal de RF das portas de controle lógico VSW1 e VSW2. O primeiro projeto usou muitos componentes, então uma solução mais simples foi necessária.
Por meio da comunicação com os clientes, desenvolvemos uma chave simples de dois pólos (DPST) mais simples, que só precisa conectar ou desconectar o caminho de bypass para as portas de entrada e saída. Uma vez que o controle de comutação do caminho do LNA não é mais executado, para utilizar as características de isolamento inerentes do FET imparcial, a fonte de alimentação do LNA (Vdd) deve ser desligada no modo de bypass. Essa abordagem reduz o desempenho de perda de retorno do caminho de desvio porque esse caminho tem porta finita e impedância de dreno em paralelo com FETs imparciais.
Durante a operação normal, a fonte de alimentação do diodo PIN está desligada (VSW = 0V), enquanto a fonte de alimentação do LNA ainda é restaurada para 3V. No entanto, esses diodos PIN de polarização zero são afetados pela capacitância parasita, de modo que o desempenho de ganho e perda de retorno do LNA é prejudicado devido ao isolamento incompleto do caminho de desvio das portas de entrada e saída.
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