《電子技術(shù)應(yīng)用》
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低噪聲放大器在無(wú)線數(shù)據(jù)接收中的應(yīng)用
摘要: 射頻接收機(jī)所面臨的共同問(wèn)題是必須用同樣的硬件處理強(qiáng)弱兩種信號(hào),同時(shí)要保證信號(hào)的完整性。對(duì)于移動(dòng)用戶來(lái)講,這個(gè)問(wèn)題將更為突出。信號(hào)必須在不同地點(diǎn)以及不同條件下得到最優(yōu)處理,如圖1所示,在遠(yuǎn)離天線時(shí)信號(hào)較弱,潛在問(wèn)題是數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失,而靠近天線時(shí)信號(hào)則較強(qiáng),又容易導(dǎo)致飽和從而影響信號(hào)的完整性。另外一種情況是手持設(shè)備如筆記本電腦可能會(huì)因?yàn)榻ㄖ镒钃醵鴮?dǎo)致信號(hào)減弱,甚至丟失。
Abstract:
Key words :

本文將討論一個(gè)在無(wú)線移動(dòng)數(shù)據(jù)接收中常見(jiàn)的問(wèn)題。

  射頻接收機(jī)面臨的問(wèn)題

  射頻接收機(jī)所面臨的共同問(wèn)題是必須用同樣的硬件處理強(qiáng)弱兩種信號(hào),同時(shí)要保證信號(hào)的完整性。對(duì)于移動(dòng)用戶來(lái)講,這個(gè)問(wèn)題將更為突出。信號(hào)必須在不同地點(diǎn)以及不同條件下得到最優(yōu)處理,如圖1所示,在遠(yuǎn)離天線時(shí)信號(hào)較弱,潛在問(wèn)題是數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失,而靠近天線時(shí)信號(hào)則較強(qiáng),又容易導(dǎo)致飽和從而影響信號(hào)的完整性。另外一種情況是手持設(shè)備如筆記本電腦可能會(huì)因?yàn)榻ㄖ镒钃醵鴮?dǎo)致信號(hào)減弱,甚至丟失。當(dāng)避開(kāi)建筑物阻擋時(shí),信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng),相當(dāng)于更接近天線而出現(xiàn)接收機(jī)飽和的問(wèn)題,如圖2所示。因此,接收機(jī)必須具有不同的增益及其靈敏度來(lái)放大信號(hào),以滿足信號(hào)從強(qiáng)到弱的變化。

  射頻前端

  為了確保接收機(jī)信號(hào)的可靠性,針對(duì)不同信號(hào)強(qiáng)度,射頻前端需要具有調(diào)節(jié)性能的能力。對(duì)于弱信號(hào)而言,低噪聲放大器應(yīng)具有高增益和低噪聲;對(duì)于強(qiáng)信號(hào)而言,為避免接收機(jī)過(guò)載應(yīng)選擇具有低增益和高線性的放大器。集成旁路功能的級(jí)聯(lián)放大器應(yīng)具有高增益和低噪聲的性能,同時(shí)在旁路時(shí),又需要有低增益高線性的性能。

  圖3所示為一個(gè)無(wú)線接收機(jī)的前端,可以看到這是一個(gè)由兩級(jí)放大器組成的級(jí)聯(lián)放大器,每級(jí)都有旁路開(kāi)關(guān)并帶一個(gè)濾波器,用于濾除帶外干擾信號(hào)。該低噪聲放大器可以在放大時(shí)獲得較低的噪聲,保證較好的靈敏度;當(dāng)用作旁路時(shí),可以使大信號(hào)直接傳遞過(guò)去,并獲得較好的線性。從圖4中可以看到,對(duì)于小信號(hào)模式,該模塊可以提供好的噪聲系數(shù),且具有較高的增益;對(duì)于中等強(qiáng)度的信號(hào),由于此時(shí)不需要高增益,因此第二級(jí)放大器是不工作的,此時(shí)可以提供中等的放大增益以及好的噪聲系數(shù);由于在旁路功能時(shí),電路消耗幾乎為零,因此當(dāng)把第二級(jí)旁路時(shí)將會(huì)減少電路消耗,增加電池使用時(shí)間;當(dāng)?shù)图?jí)放大器旁路時(shí)可以保證其線性,或者在信號(hào)上把兩級(jí)放大器都旁路掉,兩級(jí)放大器帶來(lái)的衰減可以保證接收機(jī)不飽和,此時(shí)全部電流消耗幾乎為零。

  圖5所示的為分立元件組成的帶旁路功能的低噪聲放大器。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是使用一個(gè)低噪聲放大器加一個(gè)旁路開(kāi)關(guān),這樣控制電流可以滿足很大的動(dòng)態(tài)范圍。圖5所示的放大器需要復(fù)雜的匹配電路和控制電路,這樣將使用很多外圍元件,占用很大的電路板空間,而且設(shè)計(jì)也很困難,最終導(dǎo)致投入市場(chǎng)時(shí)間變長(zhǎng),裝備成本變高。

  圖6所示的是一個(gè)集成旁路功能的低噪聲放大器實(shí)例。其中,低噪聲放大器、旁路開(kāi)關(guān)、偏置電路、匹配電路全部集成到了MMIC中,因此,該電路中包括放大器在內(nèi)一共只有7個(gè)元件,板子面積減小到了0.64平方厘米,只有分立元件PCB板的20%。使用集成方案,使設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單,板子尺寸減小,成本降低,滿足大動(dòng)態(tài)信號(hào)范圍的要求。
 

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