2024年10月25日发(作者:释语芹)
维普资讯
■
●
放 大 器 薯 √ lll 一l 。 _ 。
Avago Technologies(安华高科技)无线半导体产品分部应用工程师lan Piper
适用于全双工蜂窝手机的GPS LNA
GPS LNA for cell phone
在射频前端设计中整合GPS功能 对于内置了GPS接收器的新型 情况下,手机在执行GPS测量时必须
’ 是当今蜂窝手机的最新发展趋势。这 CDMA手机可以使用辅助GPS技术(A- 中断链路,这是因为同时只能处理一
在很大程度上是由于FCC对美国市场 GPS)实现定位。手机通过内建的GPS 条基带I/Q通道。而对于CDMA2000的
上E911业务的要求而推动的。当然交 接收器进行位置测量并提供这些信息 标准,可以使用可选的分集结构。如图
互定位和导航是推动手机实现GPS定 给网络,因此网络可以提供基于GPS 2所示,由于使用了两台接收器,因此
位功能的另一个因素。FCC的规定要 卫星的位置信息。有一个问题是CDMA 手机不会中断链路,可以进行并发
求网络运营商提供的定位精度在5O一 手机以全双工模式工作,因此带外发 GPS测量。
150米范围内。老式手机定位功能是往 射机的的大功率发射信号和噪声可能 如前所述,这种方法的问题在于,
往是采用某一种基于{基站)网络的定 会阻塞GPS信号。处理这个问题的方 反向链路发送的信号可能会阻塞GPS
位技术,如观察时间差测量(OTD)或前 法之一,是在进行GPS测量时关闭发LNA。最坏的情况是手机在PCS频段
向链路三角测量(FLT)。在这两种情况 射器。比较先进的CDMA手机可以在 (1850-1990 MHz)中工作。并发测试
下,手机都会采用来自三个基站的三 连续或并发保持语音或数据链路的同 GPS信号的手机,其链路预算必须考
个测量结果,这要求系统本身固件支 时接收GPS。图1说明了非并发操作中 虑强大的发射信号干扰而导致的GPS
持,或许还得使用另外软件配合。 使用的具有GPS功能的手机。在这种 接收灵敏度下降。必须结合使用双工
V __7 脯 嘲 礁U ‘
瞄 豳,,r I
毯瞬赛洄-溺 ,r
m_-u^
—
I
I
————J日丽照
—口IUl-^
甲
T
Rx
A
叠,Dr摹一nch — ■啊
一
、
嘲 ● 。 ・{ 豳 '
a
广一
矗 r
f甲
I …I.
一
L豳 广||一,一 T一
一
1
a■ -咀■
●
—葛pA
豳 1P r
… 1
景 rx
■一
I…
1__-…_
甲黑竺
m
.
豳
,口I 10
:
图1对非并发GPS操作使用两部天线的前端CDMA手机 图2对同步GPS操作使用两部天线(分集)的前端
CDMA手机
l 4_ I高性能模拟IC专刊・2006.11
维普资讯
维普资讯
l
型基于Curtice的研究结果[1】。尽管这 它们作为串联反馈,其电感明显影响
个模型密切预测DC和小信号参数(包
着带内和带外增益、稳定性、输入和输
括噪声),但它不能正确预测较高偏置 出回波损耗。R2提供了宽带稳定性。
3 :4 5 kQ
f88
4 ! 二
R5 —Voo-
Vd,
—
:15_5 kQ
值时的截止点。为正确建立高偏置时
超高线性度的E—pHEMT晶体管模型,
陷波滤波器用来降低PCS频段中
的增益。我们使用迭代流程考察了多
:
56n
i如+bb
需要采用更好的模型。可以从Avago
个拓扑。流程的基础是在PCS频段中
注意,由于使用表2中所示的首选
Technologies(安华高科技)网站中下
间使用谐振电路,降低增益。在输入和
器件值,因此计算得出的值与实际值
载现有模型。表1概括了非线性分析结 输出上尝试了串联和并联匹配,以同
之间有所不同。
果。在低偏置值时,非线性模拟结果与 时满足噪声系数和lIP3目标。我们发
测得数据比较吻合。
图4所示的演示电路板主要是为L
现,把谐振电路放在输出上降低了
频段和S频段中的应用开发的。该电路
lIP3。输入上的谐振电路改善了lIP3,
板是厚为0.031英寸的FR4,介电常数
为4-2。输入端的并联LC网络连接到
源极地。源极传输线使用铜箔,以使电
= 二
2[3√LC
最终的ATF一55143放大器设计
放大器对噪声匹配使用高通阻抗 但提高了放大器噪声系数。
匹配网络。高通网络由串联电容C1和
并联电感器L1组成。电路损耗将与噪
声系数直接相关,因此L1的Q值极为
重要。Toko LL1005一FH2N2或类似元
感达到最小。此外,必须使用铜箔或零
欧姆电阻器,以弥补R1和R4之间的
无源偏置
输入,输出射频匹配后,那么下一
缺12。
件适合用于此。Toko LL1005一FH2N2
步是对设备进行直流偏置。图3是无源 在每个源端子和电镀通孔之间精
确建立微带线路尺寸模型,及在微带
是一种小型多层芯片电感器,在800
偏置实例。
MHz时Q额定值为29。C1同时也作为
隔直电容,同样L1为PHEMT的Gate
其中去掉了R2:
lds是漏电流
和信号接地层面之间精确建立电镀通
孔尺寸模型,使得设计人员可以使用
提供直流偏置,它们都发挥着双重作
用。C2为L1提供良好的旁路地功能。
流
l。。是流经R3/R4分压器网络的电
ADS确定一定设计最优的源电感量。
由于源电感一般在高频时会使FET再
例如,选择l。。至少是最大预计选
生 在低频时会使FET衰减,因此从
100 MHz到18 GHz的K值曲线图中
将揭示电路中使用的最优数量。图5是
直到6.0 GHz时测得的稳定系数图。
放大器在2-7V的V 电源电压上
测试,提供了Vd。=2.0 V@ld=10 mA
的偏置点。把测得的性能与仿真的性
这一网络在低噪声系数、输入回波损
耗和增益之间存在着折中选择。电容 通门极泄漏电流的10倍:
器C2和C5提供了带内稳定性,电阻
器R1和R5则提高了低频稳定性。输
l明=0.1 mA,
VDD=2.7V,
=
Vd2V,
。
出上的高通网络由串联电容器C4和并
联电感器L2组成。同样L2也为pHEMT
提供直流偏置。电感LL1和LL2实际上
I =10mA,
V=0.45 V
是每个源极上接地的非常短的传输线。
表3测量结果
频率
增益,dB
噪声系数,dB
1.575 GHz
16.8
1.0
输入回波损耗,dB
输出回波损耗,dB
PldB,dBm
10.1
18.0
5.8
输入IP3,dBm 5.1
7
壹丝堂 ! ’ : I-__■■■
1
www,eepw,com,cn
维普资讯
放大器
z。00
1 7 5@
。
。。。
’
t。。
慧
l
。∞
^
15。。
12∞
舢。
,
.
弋
一
’§柚21 2 …5
%
j
7 50
;
.
t|
:。 了
FrQqlloncy G№
・_ muI自…・・Meas、J d
% ::。
E:o。 \\\/ _,
!一 \ 厂
Fmq… y O№
-.
2 s。 ./
/r
…
∞
.
V
1 5 1 8 1 7¨ 10枷2I 2 2 2 374¨
F quenty G№
・- 』‘a1ed o o Mea {
1。11,2 1川1 c 1_1 2 1 3 1 4 1 5 1 8 1 7 1 8
===_=_
sl……Ⅲ瞄
图7测得的和模拟的增益随频率
变化情况
图8测得的和模拟的输入回波
损耗随频率变化情况
图9测得的和模拟的输出回波
损耗随频率变化情况
{
振模式控制瓢嗡 I蓠b蓠
电源所需的所有性能提供了可靠、坚固 鼠 睡 爆率圜数校
.
。
其独特的 { “l 手r
幡’可
用于平板电视机中。该器件结 j
架构包括一个1、0兆赫(MHz)压 黧: 彳一 .镬繇 合PFc前端在电源设计,减少元 i
l _i■■■■●l高性能模拟IC专刊・2006.11 j
2024年10月25日发(作者:释语芹)
维普资讯
■
●
放 大 器 薯 √ lll 一l 。 _ 。
Avago Technologies(安华高科技)无线半导体产品分部应用工程师lan Piper
适用于全双工蜂窝手机的GPS LNA
GPS LNA for cell phone
在射频前端设计中整合GPS功能 对于内置了GPS接收器的新型 情况下,手机在执行GPS测量时必须
’ 是当今蜂窝手机的最新发展趋势。这 CDMA手机可以使用辅助GPS技术(A- 中断链路,这是因为同时只能处理一
在很大程度上是由于FCC对美国市场 GPS)实现定位。手机通过内建的GPS 条基带I/Q通道。而对于CDMA2000的
上E911业务的要求而推动的。当然交 接收器进行位置测量并提供这些信息 标准,可以使用可选的分集结构。如图
互定位和导航是推动手机实现GPS定 给网络,因此网络可以提供基于GPS 2所示,由于使用了两台接收器,因此
位功能的另一个因素。FCC的规定要 卫星的位置信息。有一个问题是CDMA 手机不会中断链路,可以进行并发
求网络运营商提供的定位精度在5O一 手机以全双工模式工作,因此带外发 GPS测量。
150米范围内。老式手机定位功能是往 射机的的大功率发射信号和噪声可能 如前所述,这种方法的问题在于,
往是采用某一种基于{基站)网络的定 会阻塞GPS信号。处理这个问题的方 反向链路发送的信号可能会阻塞GPS
位技术,如观察时间差测量(OTD)或前 法之一,是在进行GPS测量时关闭发LNA。最坏的情况是手机在PCS频段
向链路三角测量(FLT)。在这两种情况 射器。比较先进的CDMA手机可以在 (1850-1990 MHz)中工作。并发测试
下,手机都会采用来自三个基站的三 连续或并发保持语音或数据链路的同 GPS信号的手机,其链路预算必须考
个测量结果,这要求系统本身固件支 时接收GPS。图1说明了非并发操作中 虑强大的发射信号干扰而导致的GPS
持,或许还得使用另外软件配合。 使用的具有GPS功能的手机。在这种 接收灵敏度下降。必须结合使用双工
V __7 脯 嘲 礁U ‘
瞄 豳,,r I
毯瞬赛洄-溺 ,r
m_-u^
—
I
I
————J日丽照
—口IUl-^
甲
T
Rx
A
叠,Dr摹一nch — ■啊
一
、
嘲 ● 。 ・{ 豳 '
a
广一
矗 r
f甲
I …I.
一
L豳 广||一,一 T一
一
1
a■ -咀■
●
—葛pA
豳 1P r
… 1
景 rx
■一
I…
1__-…_
甲黑竺
m
.
豳
,口I 10
:
图1对非并发GPS操作使用两部天线的前端CDMA手机 图2对同步GPS操作使用两部天线(分集)的前端
CDMA手机
l 4_ I高性能模拟IC专刊・2006.11
维普资讯
维普资讯
l
型基于Curtice的研究结果[1】。尽管这 它们作为串联反馈,其电感明显影响
个模型密切预测DC和小信号参数(包
着带内和带外增益、稳定性、输入和输
括噪声),但它不能正确预测较高偏置 出回波损耗。R2提供了宽带稳定性。
3 :4 5 kQ
f88
4 ! 二
R5 —Voo-
Vd,
—
:15_5 kQ
值时的截止点。为正确建立高偏置时
超高线性度的E—pHEMT晶体管模型,
陷波滤波器用来降低PCS频段中
的增益。我们使用迭代流程考察了多
:
56n
i如+bb
需要采用更好的模型。可以从Avago
个拓扑。流程的基础是在PCS频段中
注意,由于使用表2中所示的首选
Technologies(安华高科技)网站中下
间使用谐振电路,降低增益。在输入和
器件值,因此计算得出的值与实际值
载现有模型。表1概括了非线性分析结 输出上尝试了串联和并联匹配,以同
之间有所不同。
果。在低偏置值时,非线性模拟结果与 时满足噪声系数和lIP3目标。我们发
测得数据比较吻合。
图4所示的演示电路板主要是为L
现,把谐振电路放在输出上降低了
频段和S频段中的应用开发的。该电路
lIP3。输入上的谐振电路改善了lIP3,
板是厚为0.031英寸的FR4,介电常数
为4-2。输入端的并联LC网络连接到
源极地。源极传输线使用铜箔,以使电
= 二
2[3√LC
最终的ATF一55143放大器设计
放大器对噪声匹配使用高通阻抗 但提高了放大器噪声系数。
匹配网络。高通网络由串联电容C1和
并联电感器L1组成。电路损耗将与噪
声系数直接相关,因此L1的Q值极为
重要。Toko LL1005一FH2N2或类似元
感达到最小。此外,必须使用铜箔或零
欧姆电阻器,以弥补R1和R4之间的
无源偏置
输入,输出射频匹配后,那么下一
缺12。
件适合用于此。Toko LL1005一FH2N2
步是对设备进行直流偏置。图3是无源 在每个源端子和电镀通孔之间精
确建立微带线路尺寸模型,及在微带
是一种小型多层芯片电感器,在800
偏置实例。
MHz时Q额定值为29。C1同时也作为
隔直电容,同样L1为PHEMT的Gate
其中去掉了R2:
lds是漏电流
和信号接地层面之间精确建立电镀通
孔尺寸模型,使得设计人员可以使用
提供直流偏置,它们都发挥着双重作
用。C2为L1提供良好的旁路地功能。
流
l。。是流经R3/R4分压器网络的电
ADS确定一定设计最优的源电感量。
由于源电感一般在高频时会使FET再
例如,选择l。。至少是最大预计选
生 在低频时会使FET衰减,因此从
100 MHz到18 GHz的K值曲线图中
将揭示电路中使用的最优数量。图5是
直到6.0 GHz时测得的稳定系数图。
放大器在2-7V的V 电源电压上
测试,提供了Vd。=2.0 V@ld=10 mA
的偏置点。把测得的性能与仿真的性
这一网络在低噪声系数、输入回波损
耗和增益之间存在着折中选择。电容 通门极泄漏电流的10倍:
器C2和C5提供了带内稳定性,电阻
器R1和R5则提高了低频稳定性。输
l明=0.1 mA,
VDD=2.7V,
=
Vd2V,
。
出上的高通网络由串联电容器C4和并
联电感器L2组成。同样L2也为pHEMT
提供直流偏置。电感LL1和LL2实际上
I =10mA,
V=0.45 V
是每个源极上接地的非常短的传输线。
表3测量结果
频率
增益,dB
噪声系数,dB
1.575 GHz
16.8
1.0
输入回波损耗,dB
输出回波损耗,dB
PldB,dBm
10.1
18.0
5.8
输入IP3,dBm 5.1
7
壹丝堂 ! ’ : I-__■■■
1
www,eepw,com,cn
维普资讯
放大器
z。00
1 7 5@
。
。。。
’
t。。
慧
l
。∞
^
15。。
12∞
舢。
,
.
弋
一
’§柚21 2 …5
%
j
7 50
;
.
t|
:。 了
FrQqlloncy G№
・_ muI自…・・Meas、J d
% ::。
E:o。 \\\/ _,
!一 \ 厂
Fmq… y O№
-.
2 s。 ./
/r
…
∞
.
V
1 5 1 8 1 7¨ 10枷2I 2 2 2 374¨
F quenty G№
・- 』‘a1ed o o Mea {
1。11,2 1川1 c 1_1 2 1 3 1 4 1 5 1 8 1 7 1 8
===_=_
sl……Ⅲ瞄
图7测得的和模拟的增益随频率
变化情况
图8测得的和模拟的输入回波
损耗随频率变化情况
图9测得的和模拟的输出回波
损耗随频率变化情况
{
振模式控制瓢嗡 I蓠b蓠
电源所需的所有性能提供了可靠、坚固 鼠 睡 爆率圜数校
.
。
其独特的 { “l 手r
幡’可
用于平板电视机中。该器件结 j
架构包括一个1、0兆赫(MHz)压 黧: 彳一 .镬繇 合PFc前端在电源设计,减少元 i
l _i■■■■●l高性能模拟IC专刊・2006.11 j