手機電視前端的過載保護和高靈敏度設計

移動電視接收前端必須具有所需的靈敏度，以便遠離發射器工作，並在信號較強時能夠承受過載。它可以集成到車載娛樂（ICE）系統以及各種便攜式電子設備（如移動電話，便攜式數字助理（PDA）和筆記本計算機）中的移動電視接收功能中，即使它們之間的距離用戶的接收器和發送器各不相同在更改時間表（與傳統廣播和電視不同）的情況下，它也應表現良好。將高增益低噪聲放大器（LNA）與PIN二極管旁路開關相結合，可以為具有過載保護和高靈敏度的移動電視接收機前端提供低成本解決方案。

實現移動電視接收機的最實用方法是在強信號條件下降低接收機的增益。可變的RF信號增益簡化了混頻器級的線性要求，從而允許使用低成本RF IC來構建接收器模塊。在具有可切換/可調增益接收器前端的級聯分析中，輸入三階互調截取點（IIP3）的改善將取決於增益變化。與固定增益接收器相比，可調增益接收器可以更好地處理強信號。

自動增益控制（AGC）電路也可用於更改LNA增益，並且由於AGC通常在通道濾波器之前實現，因此它可以響應來自相鄰通道傳輸的過載。

　　降低RF增益的一種方法是在LNA之前將部分RF信號接地。這種方法使用最少的RF開關元件，但是當開關關閉時，阻抗將不匹配，這可能會影響系統的其他部分。一種解決方法是將阻尼元件連接到LNA並聯諧振網絡的高阻抗或“熱”端，儘管從更大的增益控制範圍的角度來看，這種方法犧牲了LNA之前的RF選擇性。

　　當接收信號使LNA後面的級（例如混頻器或中頻（IF）放大器）過載時，一對RF開關也可以用來繞過LNA級。在旁路狀態下，輸入信號直接傳輸到下變頻器IC。只要旁路信號環路中的元件與特性阻抗匹配（移動電視為75Ω），失配的機會就會降到最低。當然，增加的開關使電路更加複雜。

另一種方法是通過減少提供給LNA有源器件的靜態電流來降低RF增益。使用該技術的放大器和器件（例如雙柵極MOSFET）使用附加的器件端子來控制偏置電流。因為沒有使用開關元件，所以這種增益控制方法是電路中最簡單的方法，但是由於集電極/漏極電流低於額定器件的直流工作點，因此犧牲了線性度。

為了滿足在47〜870MHz頻譜下工作的雙模（模擬/數字）移動電視接收機中LNA的客戶要求，考慮了幾種MMIC選項，但是它們的線性度不夠好，因此沒有採用。這裡採用寬帶高線性度MMIC LNA（MGA-68563型）和外部PIN二極管開關設計方案。

這種單級GaAs PHEMT LNA器件的柵極寬度為800微米（圖3）。器件的柵極連接到內部電流鏡，以補充工藝變化的影響並最小化閾值電壓變化的影響。 LNA使用有損負反饋來實現穩定性，並將幅度響應穩定在3MHz〜1.5GHz頻譜的100dB窗口（±1dB）內。

由於其內部反饋和低於10dB的輸出回波損耗，該MMIC不需要輸出阻抗匹配。但是，在如此寬的頻率範圍（47〜870MHz）中匹配輸入被證明是困難的，並且需要非常規的方法。為了優化輸入回波損耗指標，FET的漏極電流（Ids）必須較高。標稱值為10mA。 20mA Ids可以滿足輸入回波損耗性能要求，但Ids被選擇為30mA，以使其足夠寬，以補償由於增加的PIN二極管開關電路而引起的任何影響。 MMIC LNA的引腳4控制通過外部電阻R1流經內部偏置電流發生器的電流。改變R1的大小將改變Ids，但是電源電壓Vd將保持在3V。標稱Ids的三倍可以提供更高的線性度。

設計LNA /開關電路時，一開始在旁路開關中使用了4個PIN二極管。這是雙刀雙擲（DPDT）開關的常見配置。該電路的工作原理是使上部的一對PIN二極管導通，並使下部的一對PIN偏置零，反之亦然。在正常操作中，僅低一對PIN二極管導通，並且LNA放大RF信號。當必須降低RF增益時，上一對PIN二極管會導通，並且RF信號會以旁路模式繞LNA佈線。這些電阻器用於調節PIN二極管的正向電流，並將RF信號與邏輯控制端口VSW1和VSW2隔離。第一個設計使用了很多組件，因此需要一個更簡單的解決方案。

通過與客戶溝通，我們開發了一種更簡單的雙刀單擲（DPST）開關，該開關只需將旁路路徑連接到輸入和輸出端口即可。由於不再執行LNA路徑的開關控制，為了利用無偏FET的固有隔離特性，必須在旁路模式下關閉LNA電源（Vdd）。這種方法降低了旁路路徑的回波損耗性能，因為該路徑具有有限的柵極和漏極阻抗，並與無偏置FET並聯。

在正常操作期間，PIN二極管電源關閉（VSW = 0V），而LNA電源仍恢復到3V。但是，這些零偏PIN二極管會受到寄生電容的影響，因此，由於旁路與輸入和輸出端口的隔離不完全，LNA的增益和回波損耗性能會受到損害。