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針對行動電視應用的低雜訊放大器設計及應用電路解析

上網時間: 2011年12月26日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:行動電視  低雜訊放大器  應用電路  英飛凌  BGA728L7 

作者:郭學鋒 / 英飛凌科技(Infineon)射頻系統應用工程師

今天,生活在都市的人們,無論走進城市的公車、捷運、商場或辦公大樓,都能感受到自己與這個世界保持同步;因為無論在哪?,行動多媒體數位電視都能給您傳遞即時的資訊,這是對坐在家裡看電視的傳統方式的顛覆,這樣的方式正在改變人們的生活。

隨著行動數位電視應用的日益廣泛,除了車內多媒體顯示系統,手機、MP4、平板電腦、PDA等小螢幕、可攜帶的多媒體顯示設備也向我們顯示了更時尚、更複雜的功能。世界已經進入了網路時代,各種資訊確實可以“無處不在,無時不在”。人們對行動性和方便性的需求,使行動數位多媒體廣播的出現成為必然。

行動電視市場

行動電視功能是下一代高階通訊產品的主要特色,包括手機、個人媒體播放器和筆記電腦等可攜式設備。根據英國市場研究公司Datamonitor的報告,未來幾年,行動電視將實現倍數成長,其全球用戶數將由2007年的440萬增加至2012年底的1.55億。亞太地區對行動電視的需求量最大。在日本,50%以上的新款手機具備了行動電視功能。

預計2011年 CMMB 終端的出貨可超過3,000萬台,其中TD手機會超2,000萬台,其他市場機會在CMMB車內多媒體顯示系統、CMMB平板電腦、CMMB+MP4市場。表一是全球行動電視標準。CMMB的衛星訊號應用的S波段(2635-2660MHz)進行覆蓋,城市地面訊號使用U波段(470-862MHz)進行覆蓋。訊號頻寬是2MHz或者8MHz,取決於數據速率。

全球行動電視標準一覽表
表一 全球行動電視標準一覽表

行動電視射頻前端設計挑戰

由於大部份可攜式行動電視產品的尺寸越來越小,造成系統電路的穩定性及對外界的抗干擾能力越來越差。加上行動電視工作的環境比較複雜,所以在行動電視IC前加外LNA是必要的。而且為了保證畫面品質,低雜訊高增益及增益平坦度非常重要。

另外,為了防止頻段以外的強訊號干擾或抑制有用訊號,需要在低雜訊放大器前加一個濾波器。行動電視射頻前端系統設計的最大挑戰在於,要獲得較高的動態範圍、提高系統在室內或者隧道內的接收靈敏度、滿足嚴格的MBRAI需求。行動電視射頻前端方塊圖如圖一所示。

行動電視射頻前端方塊圖
圖一 行動電視射頻前端方塊圖

英飛凌的BGA28L7是為數不多的、在強弱訊號條件下都能保證接收器靈敏度並兼具優異RF性能的行動電視專用LNA之一。下面詳細介紹BGA728L7的性能特性和應用設計電路。該元件覆蓋了世界上行動廣播電視服務的絕大部份頻段,其頻率範圍從170MHz到1675MHz。支援多種標準的行動電視。例如:DVB-T、DVB-H、ISDB-T、MediaFLO、T-DMB以及CMMB。

該元件其他特性包括:

1. 低雜訊指數高增益及增益平坦度特性

雜訊會給通訊系統帶來不利的影響,會大大降低通訊系統的靈敏度。接收機的雜訊指數主要由第一階低雜訊放大器的雜訊指數決定。這就意味著低雜訊放大器的雜訊指數越小,接收機的靈敏度就可以越高。另外,由於行動電視的調變解調方式對低雜訊放大器的增益平坦度有較高的要求,較高的增益平坦度可以保證不同頻率點的靈敏度,從而保證較好的畫面品質。

因此,低雜訊指數的低雜訊放大器有助於提高行動電視接收機的靈敏度。BGA728L7的雜訊指數低至1.3dB,它是世界上採用矽鍺(SiGe)技術,擁有低雜訊指數的MMIC之一。另外,BGA728L7的增益可以達到15.8dB,並且在工作頻帶內增益平坦度小於1dB,可以大大提高行動電視在微弱訊號情況下的接收靈敏度。

2. 高線性度及大動態範圍特性

阻隔干擾是接收系統的另一個設計挑戰。行動電視接收器必須的寬頻帶導致大量潛在的無用干擾訊號,這些訊號必須利用接收器的動態範圍加以解決。非線性LNA會產生很高的諧波失真,這些諧波會落在接收頻段,從而降低行動電視接收器的RF靈敏度。描述LNA的線性特性有兩個主要參數:輸入三階截止點(IIP3)和輸入1dB壓縮點(IP1dB)。

BGA728L7在高增益模式下,IIP3可以達到-7dBm,輸入1dB壓縮點可以達到-10dBm。通過轉換到低增益模式,IIP3可以達到16dBm,輸入1dB壓縮點可以達到3.5dBm,這時低雜訊放大器可以有效處理較高的輸入功率,從而提高系統的動態範圍約20dB。可變射頻訊號增益簡化了對混頻器級的線性要求,從而允許使用低成本的射頻IC來構建接收模組。與固定增益接收器相比,可調增益接收器能更好的處理強訊號。3.5μS的快速轉換時間足夠支援行動電視的時差。

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