調諧MAX2640低噪聲放大器用于470MHz至770MHz ISDB

概述

MAX2640是一款低成本、低噪聲放大器(LNA)，專為400MHz至2500MHz頻率范圍的應用設計。該器件工作在+2.7至+5.5V寬電壓范圍，典型情況下僅消耗3.3mA電流，同時具有低噪聲系數、高增益以及高輸入IP3。

綜合業(yè)務數字廣播(ISDB)是日本針對數字廣播多媒體業(yè)務提出的數字電視和廣播規(guī)范，ISDB-T是地面和移動多媒體應用的核心標準。在470MHz至770MHz頻段，ISDB-T將6MHz帶寬分成13個相等的分段。通道分段后，可以采用不同組合的分段發(fā)送具有不同帶寬要求的節(jié)目(例如，HDTV、SDTV、數字廣播等)，從而提高了節(jié)目播放的靈活性，移動設備僅占用13個分段中的一個。

Maxim針對ISDB-T應用推出了MAX2160、MAX2161/MAX2162完整的集成調諧器。MAX2640 LNA通過適當調諧，可以加入ISDB-T調諧器的前端，改善系統(tǒng)的噪聲系數并提高增益。本應用筆記提供了相應的匹配電路，針對ISDB-T應用優(yōu)化MAX2640設計。

優(yōu)化LNA指標

針對特定頻率范圍采用適當的匹配元件，可以改善RF放大器的性能。放大器的輸入、輸出應該接適當的信號源和負載阻抗，確保系統(tǒng)模塊之間提供有效的信號傳輸，并將放大器對信號引入的噪聲降至最小。通常，最佳噪聲系數對信號源和負載阻抗的要求不同于最大增益對信號源和負載阻抗的要求。為了優(yōu)化低噪聲放大器的性能，應該對輸入、輸出匹配電路進行調整，綜合考慮噪聲系數、回波損耗和增益指標。

MAX2640評估板有助于快速評估MAX2640，本應用筆記采用MAX2640EVKIT對輸入和輸出匹配電路進行優(yōu)化。

首先，確定MAX2640的固有增益和穩(wěn)定性，MAX2640的V_CC引腳允許靈活放置V_CC的旁路電容，從而調整V_CC引腳的串聯(lián)電感。V_CC引腳的串聯(lián)電感對放大器有較明顯的影響，引入一個改善性能的附加參數。從以往對于MAX2640性能分析的數據表明，在距離V_CC引腳大約4mm至5mm的位置放置V_CC旁路電容，可在固有增益和穩(wěn)定性之間取得較好的折中(請參考應用筆記3571：MAX2640低噪聲放大器(LNA)的S參數測量和穩(wěn)定性分析)。

對于隔離度較差的運算放大器，輸出匹配的調諧不可避免地影響到輸入匹配電路。但由于MAX2640的輸出與輸入之間具有較高的隔離度，可以單獨調諧輸入、輸出匹配網絡。本應用筆記中，首先調諧輸出匹配以優(yōu)化增益和輸出回波損耗。

其次，應對輸入匹配電路進行優(yōu)化。本應用筆記所要求的電路工作帶寬增加了輸入調諧的復雜度。為保證整個頻率范圍內具有理想的平坦增益和噪聲系數，應該進行適當的權衡。本應用筆記中，力圖在整個頻帶范圍內保持恒定增益，并將噪聲系數降至最低。為了達到這一目標，不得不犧牲輸入回波損耗的性能。LNA輸入采用T型匹配網絡，以提供寬帶匹配；同時在LNA輸入需要一個隔直流電容。

圖1所示為最終電路，表1給出了元件列表。


圖1. MAX2640針對470MHz至770MHz ISDB-T應用的調諧電路

表1. MAX2640針對470MHz至770MHz ISDB-T應用的評估元件列表

采用以上電路，測量VCC = +2.8V和TA = +25°C時MAX2640的性能。在頻段中心，LNA具有1.05dB的噪聲系數、15.1dB增益、-5dB輸入回波損耗、-16.5dB輸出回波損耗、-16dBm的IIP3和-26dBm的輸入P1dB。整個頻段內，噪聲系數低于1.2dB，增益平坦度大約為±0.1dB，輸入回波損耗低于-3dB，輸出回波損耗低于-12.3dB，IIP3優(yōu)于-18dBm，輸入P1dB高于-26dBm。

為保證在法拉第腔中對精度、噪聲系數的準確測量，電路損耗、輸入和輸出匹配元件的損耗均已計入所有測量值，整個頻段的性能如圖2–5所示。

圖2. 優(yōu)化后的噪聲系數與頻率的對應關系

圖3. 優(yōu)化后的增益與頻率的對應關系

圖4. 優(yōu)化后的輸入/輸出回波損耗與頻率的對應關系

圖5. 優(yōu)化后的IIP3/P_1dB與頻率的對應關系