手机电视前端的过载保护和高灵敏度设计

移动电视接收前端必须具有所需的灵敏度，以便远离发射器工作，并在信号较强时能够承受过载。它可以集成到车载娱乐（ICE）系统以及各种便携式电子设备（如移动电话，便携式数字助理（PDA）和笔记本计算机）中的移动电视接收功能中，即使它们之间的距离用户的接收器和发送器各不相同在更改时间表（与传统广播和电视不同）的情况下，它也应表现良好。将高增益低噪声放大器（LNA）与PIN二极管旁路开关相结合，可以为具有过载保护和高灵敏度的移动电视接收机前端提供低成本解决方案。

实现移动电视接收机的最实用方法是在强信号条件下降低接收机的增益。可变的RF信号增益简化了混频器级的线性要求，从而允许使用低成本RF IC来构建接收器模块。在具有可切换/可调增益接收器前端的级联分析中，输入三阶互调截取点（IIP3）的改善将取决于增益变化。与固定增益接收器相比，可调增益接收器可以更好地处理强信号。

自动增益控制（AGC）电路也可用于更改LNA增益，并且由于AGC通常在通道滤波器之前实现，因此它可以响应来自相邻通道传输的过载。

　　降低RF增益的一种方法是在LNA之前将部分RF信号接地。此方法使用最少数量的RF开关元件，但是当开关关闭时，阻抗将不匹配，这可能会影响系统的其他部分。一种解决方法是将阻尼元件连接到LNA并联谐振网络的高阻抗或“热”端，尽管从更大的增益控制范围的角度来看，这种方法牺牲了LNA之前的RF选择性。

　　当接收到的信号使LNA后面的级（例如混频器或中频（IF）放大器）过载时，也可以使用一对RF开关绕过LNA级。在旁路状态下，输入信号直接传输到下变频器IC。只要旁路信号环路中的组件与特性阻抗匹配（移动电视为75Ω），失配的机会就会降到最低。当然，增加的开关使电路更加复杂。

另一种方法是通过减少提供给LNA有源器件的静态电流来降低RF增益。使用该技术的放大器和器件（例如双栅极MOSFET）使用附加的器件端子来控制偏置电流。由于没有使用开关元件，因此该增益控制方法是电路中最简单的方法，但是由于集电极/漏极电流低于额定器件的直流工作点，因此牺牲了线性度。

为了满足在47〜870MHz频谱下工作的双模（模拟/数字）移动电视接收机中LNA的客户要求，考虑了几种MMIC选项，但是它们的线性度不够好，因此没有采用。这里采用宽带高线性度MMIC LNA（MGA-68563型）和外部PIN二极管开关设计方案。

这种单级GaAs PHEMT LNA器件的栅极宽度为800微米（图3）。器件的栅极连接到内部电流镜，以补充工艺变化的影响并最小化阈值电压变化的影响。 LNA使用有损负反馈来实现稳定性，并将幅度响应稳定在3MHz〜1.5GHz频谱的100dB窗口（±1dB）内。

由于其内部反馈和低于10dB的输出回波损耗，该MMIC不需要输出阻抗匹配。但是，在如此宽的频率范围（47〜870MHz）中匹配输入被证明是困难的，并且需要一种非常规的方法。为了优化输入回波损耗指标，FET的漏极电流（Ids）必须较高。标称值为10mA。 20mA Ids可以满足输入回波损耗性能要求，但是Ids被选择为30mA，以使其足够宽，以补偿由增加的PIN二极管开关电路引起的任何影响。 MMIC LNA的引脚4控制通过外部电阻R1流经内部偏置电流发生器的电流。改变R1的大小将改变Ids，但是电源电压Vd将保持在3V。标称Ids的三倍可以提供更高的线性度。

设计LNA /开关电路时，一开始在旁路开关中使用了4个PIN二极管。这是双刀双掷（DPDT）开关的常见配置。该电路的工作原理是使上部的一对PIN二极管导通，并使下部的一对PIN偏置零，反之亦然。在正常操作中，仅低一对PIN二极管导通，并且LNA放大RF信号。当必须降低RF增益时，上一对PIN二极管会导通，并且RF信号会以旁路模式绕LNA布线。这些电阻器用于调节PIN二极管的正向电流，并将RF信号与逻辑控制端口VSW1和VSW2隔离。第一个设计使用了很多组件，因此需要一个更简单的解决方案。

通过与客户沟通，我们开发了一种更简单的双刀单掷（DPST）开关，该开关只需将旁路路径连接到输入和输出端口即可。由于不再执行LNA路径的开关控制，为了利用无偏置FET的固有隔离特性，必须在旁路模式下关闭LNA电源（Vdd）。这种方法降低了旁路路径的回波损耗性能，因为该路径具有有限的栅极和漏极阻抗，并与无偏置FET并联。

在正常操作期间，PIN二极管电源关闭（VSW = 0V），而LNA电源仍恢复到3V。但是，这些零偏PIN二极管会受到寄生电容的影响，因此，由于旁路与输入和输出端口的隔离不完全，LNA的增益和回波损耗性能会受到损害。