フロントエンドを受信するモバイルTVは、送信機から遠く離れて動作し、強い信号がある場合の過負荷に耐えるのに必要な感度を備えている必要があります。 車載エンターテインメント（ICE）システムや、携帯電話、携帯情報端末（PDA）、ノートブックコンピューターなどのさまざまな携帯型電子機器のモバイルTV受信機能に統合できます。ユーザーの受信機と送信機は異なりますそれはまた、スケジュールが変更された条件下でもうまく機能するはずです（従来の放送やテレビとは異なります）。 高利得低雑音増幅器（LNA）とPINダイオードバイパススイッチを組み合わせることで、過負荷保護と高感度を備えたモバイルTV受信機フロントエンドの低コストソリューションを実現できます。
モバイルTV受信機を実現する最も実用的な方法は、強い信号条件下で受信機のゲインを下げることです。 可変RF信号ゲインにより、ミキサーステージの直線性要件が簡素化され、低コストのRFICを使用してレシーバーモジュールを構築できます。 切り替え可能/調整可能なゲインレシーバーフロントエンドを使用したカスケード分析では、入力3次相互変調インターセプトポイント（IIPXNUMX）の改善は、ゲイン変更の関数になります。 固定ゲイン受信機と比較して、調整可能なゲイン受信機は、強い信号をより適切に処理できます。
自動利得制御（AGC）回路を使用してLNA利得を変更することもできます。また、AGCは通常、チャネルフィルタの前に実装されるため、隣接するチャネル伝送からの過負荷に応答できます。
RFゲインを下げるXNUMXつの方法は、RF信号の一部をLNAの前にグランドにシャントすることです。 この方法では、使用するRFスイッチング素子の数が最も少なくなりますが、スイッチをオフにすると、インピーダンスが一致せず、システムの他の部分に影響を与える可能性があります。 回避策は、ダンピングエレメントをLNA並列共振ネットワークの高インピーダンスまたは「ホット」エンドに接続することですが、より広いゲイン制御範囲の観点から、このアプローチはLNAの前のRF選択性を犠牲にします。
受信信号がLNAの背後のステージ（ミキサーや中間周波数（IF）アンプなど）に過負荷をかける場合、RFスイッチのペアを使用してLNAステージをバイパスすることもできます。 バイパス状態では、入力信号はダウンコンバータICに直接送信されます。 バイパス信号ループのコンポーネントが特性インピーダンスと一致している限り（モバイルTVは75Ω）、不一致の可能性は最小限に抑えられます。 もちろん、追加されたスイッチは回路をより複雑にします。
もうXNUMXつの方法は、LNAのアクティブデバイスに供給される静止電流を減らすことによってRFゲインを減らすことです。 デュアルゲートMOSFETなど、このテクノロジを使用するアンプおよびデバイスは、追加のデバイス端子を使用してバイアス電流を制御します。 スイッチング素子を使用しないため、このゲイン制御方法は回路内で最も単純ですが、コレクタ/ドレイン電流が定格デバイスのDC動作点よりも低いため、その直線性が犠牲になります。
47〜870MHzスペクトルで動作するデュアルモード（アナログ/デジタル）モバイルTV受信機のLNAに対する顧客の要件を満たすために、いくつかのMMICオプションが検討されましたが、それらの線形性は十分ではなかったため、採用されませんでした。 ここでは、広帯域の高直線性MMIC LNA（MGA-68563タイプ）と外部PINダイオードスイッチを採用してスキームを設計しています。
この単段GaAsPHEMT LNAデバイスのゲート幅は800ミクロンです（図3）。 デバイスのゲートは内部電流ミラーに接続され、プロセス変更の影響を補い、しきい値電圧変動の影響を最小限に抑えます。 LNAは、損失の多い負帰還を使用して、安定性を実現し、3MHz〜1.5GHzスペクトルの100dBウィンドウ（±1dB）内で振幅応答を安定させます。
内部フィードバックと出力リターンロスが10dB未満であるため、このMMICは出力インピーダンス整合を必要としません。 ただし、このような広い周波数範囲（47〜870MHz）で入力を一致させることは困難であり、従来とは異なる方法が必要です。 入力リターンロスインデックスを最適化するには、FETのドレイン電流（Id）を高くする必要があります。公称値は10mAです。 20mA Idは、入力リターンロスのパフォーマンス要件を満たすことができますが、追加されたPINダイオードスイッチング回路によって引き起こされる影響を補償するのに十分な幅にするために、Idは30mAとして選択されました。 MMIC LNAのピン4は、外部抵抗R1を介して内部バイアス電流発生器を流れる電流を制御します。 R1のサイズを変更するとIdが変更されますが、電源電圧Vdは3Vのままになります。 公称IDのXNUMX倍は、より高い直線性を提供できます。
LNA /スイッチ回路を設計する際、最初はバイパススイッチに4つのPINダイオードを使用していました。 これは、1極双投（DPDT）スイッチの一般的な構成です。 この回路の動作原理は、上部のPINダイオードのペアを導通させ、下部のペアをゼロバイアスにすることです。その逆も同様です。 通常の動作では、PINダイオードの低いペアのみが導通し、LNAがRF信号を増幅します。 RFゲインを下げる必要がある場合は、PINダイオードの上位ペアがオンになり、RF信号がバイパスモードでLNAの周りにルーティングされます。 これらの抵抗は、PINダイオードの順方向電流を調整し、RF信号をロジック制御ポートVSW2およびVSWXNUMXから分離するために使用されます。 最初の設計では多くのコンポーネントが使用されていたため、より単純なソリューションが必要でした。
お客様とのコミュニケーションを通じて、入力ポートと出力ポートへのバイパスパスを接続または切断するだけでよい、よりシンプルな双極単投（DPST）スイッチを開発しました。 LNAパスのスイッチング制御が行われなくなったため、バイアスのないFETに固有の絶縁特性を利用するには、バイパスモードでLNA電源（Vdd）をオフにする必要があります。 このアプローチでは、バイパスパスのリターンロス性能が低下します。これは、このパスがバイアスのないFETと並列に有限のゲートインピーダンスとドレインインピーダンスを持っているためです。
通常の動作中、PINダイオード電源はオフ（VSW = 0V）ですが、LNA電源は3Vに復元されています。 ただし、これらのゼロバイアスPINダイオードは寄生容量の影響を受けるため、入力ポートと出力ポートからのバイパスパスの分離が不完全なため、LNAのゲインとリターンロスのパフォーマンスが低下します。
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