1208 半导体学报 第29卷 单 40 -16.00 -17.00 -18.00 wgp/EdIl'aP/N -19.00 10 -20.00 0 -21.00 --Gain -22.00 -10 。-SSB NE -23.00 --lIP3 24.00 4 6 8 10 Gain step -25.002 50M 500M B60M 1G 图9湖节增益时性能参数的变化 图7输入匹配S:测试曲线 Fig.9 Performance versus gain Fig.7 Measured S curve 表2测试结果总结与比较 路面积为1.04mm×0.98mm.为减小寄生效应，芯片采 Table 2 Summary of measurement results and performance 用COB(chip on board)封装.在安捷伦开放实验室完 comparison 成测试，测试设备包括频谱分析仪(E4440A),网络分析 Gain NE IIP3 IIP2 Reference Process /dB /dB /dBm /dBm Power 仪(E5071B),信号发生器(E4438C)等. [1] Bipolar 27-513 8 250mA×5V 图7给出了输入匹配S11的测试结果.在50~ N/A [2] BiCMOS 38-58 8 N/A 540mA×5V 860MHz范围内，S11均在-17dB以下，显示出良好的输 This work CMOS 33~14 9.8 8.5 25 30mAx1.8V 入阻抗匹配特性. 在输入信号50~860MHz频率范围内，射频前端总 在功耗方面得到大幅度改进，每个模块都充分考虑了低 体的最大增益、最大增益模式下的单边带噪声系数以及 功耗设计，且采用更低的1.8V电源，共消耗30mA电 最小增益模式下的输人参考三阶交调点如图8所示.因 流（包括芯片内两个频率综合器）. 为尚未加入镜像抑制算法，下变频后镜像频率处的噪声 叠加到输出，单边带噪声系数被恶化约3dB.如果将射 6 总结 频前端和数字域的镜像抑制算法相结合，噪声性能将进 一步得到优化. 本文介绍了一种数字电视调谐器的射频前端电路， 调节低噪声放大器的增益控制位，实现9级可变增 并且从系统的角度详细分析了增益、噪声和线性度的具 益，得到的增益、单边带噪声系数和三阶交调点的变化 体要求.根据数字电视信号高带宽，大动态范围的特点， 曲线如图9所示.增益以3dB左右的步长减小，噪声系 有针对性地改进各模块的设计，优化性能参数，使其适 数随之增大，三阶交调点随之提高· 用于宽带电视信号的处理.测试结果表明芯片在大幅度 表2给出了本设计测试结果与已发表的研究成果 减小功耗的条件下，实现了大的增益可调范围，并且噪 的比较.在工艺上，本设计采用CMOS工艺，成本更低， 声系数和线性度均能满足系统应用的要求 而且易于和数字解调器模块集成；在性能参数上，达到 系统设计要求；在集成度上，不需要外接电容电感； 致谢感谢中芯国际在芯片制造方面的大力支持，感谢 35n 安捷伦开放实验室提供测试方面的帮助. 30 参考文献 25 T'gP/JN [1 Dawkins M.Burdett A P.Cowley N.A single-chip tuner for DVB- 20 --Gain T.IEEE J Solid-State Circuits.2003.38(8):1307 -SSB NF [2 Taddiken B.Ezell W,Mumper E.et al.Broadband tuner on a chip 15 -IP3 for cable modem.HDTV.and legacy analog standards.Radio Fre- quency Integrated Circuits (RFIC)Symposium.2000 [3]Digital video broadcasting:Framing structure.channel coding and A modulation for digital terrestrial television.European standard. 200 400600800 ETSI EN 300744 1000 Input frequency/MHz [4]Heng C H.Gupta M.Lee S H.ct al.CMOS TV tuner/demodulator IC with digital image rejection.IEEE J Solid-State Circuits,2005, 图8信号带宽内各性能参数测试值 40(12):2525 Fig.8 Measured performance in the band [5]Some notes on composite second and third order intermodulation distortions.Matrix technical notes.MTN-108半 导 体 学 报 第２９卷 图７ 输入匹配犛１１测试曲线 犉犻犵．７ 犕犲犪狊狌狉犲犱犛１１犮狌狉狏犲 路面积为１０４犿犿×０９８犿犿．为减小寄生效应，芯片采 用 犆犗犅（犮犺犻狆狅狀犫狅犪狉犱）封装．在安捷伦开放实验室完 成测试，测试设备包括频谱分析仪（犈４４４０犃），网络分析 仪（犈５０７１犅），信号发生器（犈４４３８犆）等． 图７ 给 出 了 输 入 匹 配 犛１１ 的 测 试 结 果．在 ５０～ ８６０犕犎狕范围内，犛１１均在－１７犱犅以下，显示出良好的输 入阻抗匹配特性． 在输入信号５０～８６０犕犎狕频率范围内，射频前端总 体的最大增益、最大增益模式下的单边带噪声系数以及 最小增益模式下的输入参考三阶交调点如图８所示．因 为尚未加入镜像抑制算法，下变频后镜像频率处的噪声 叠加到输出，单边带噪声系数被恶化约３犱犅．如果将射 频前端和数字域的镜像抑制算法相结合，噪声性能将进 一步得到优化． 调节低噪声放大器的增益控制位，实现９级可变增 益，得到的增益、单边带噪声系数和三阶交调点的变化 曲线如图９所示．增益以３犱犅 左右的步长减小，噪声系 数随之增大，三阶交调点随之提高． 表２给出了本设计测试结果与已发表的研究成果 的比较．在工艺上，本设计采用 犆犕犗犛工艺，成本更低， 而且易于和数字解调器模块集成；在性能参数上，达到 系统设计要求；在集成度上，不需要外接电容电感； 图８ 信号带宽内各性能参数测试值 犉犻犵．８ 犕犲犪狊狌狉犲犱狆犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犻狀狋犺犲犫犪狀犱 图９ 调节增益时性能参数的变化 犉犻犵．９ 犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲狏犲狉狊狌狊犵犪犻狀 表２ 测试结果总结与比较 犜犪犫犾犲２ 犛狌犿犿犪狉狔狅犳 犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋狉犲狊狌犾狋狊犪狀犱狆犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲 犮狅犿狆犪狉犻狊狅狀 犚犲犳犲狉犲狀犮犲 犘狉狅犮犲狊狊 犌犪犻狀 ／犱犅 犖犉 ／犱犅 犐犐犘３ ／犱犅犿 犐犐犘２ ／犱犅犿 犘狅狑犲狉 ［１］ 犅犻狆狅犾犪狉 ２７～５ １３ ８ 犖／犃 ２５０犿犃×５犞 ［２］ 犅犻犆犕犗犛 ３８～－５ ８ ８ 犖／犃 ５４０犿犃×５犞 犜犺犻狊狑狅狉犽 犆犕犗犛 ３３～１４ ９．８ ８．５ ２５ ３０犿犃×１８犞 在功耗方面得到大幅度改进，每个模块都充分考虑了低 功耗设计，且采用更低的１８犞 电源，共消耗３０犿犃 电 流（包括芯片内两个频率综合器）． ６ 总结 本文介绍了一种数字电视调谐器的射频前端电路， 并且从系统的角度详细分析了增益、噪声和线性度的具 体要求．根据数字电视信号高带宽，大动态范围的特点， 有针对性地改进各模块的设计，优化性能参数，使其适 用于宽带电视信号的处理．测试结果表明芯片在大幅度 减小功耗的条件下，实现了大的增益可调范围，并且噪 声系数和线性度均能满足系统应用的要求． 致谢 感谢中芯国际在芯片制造方面的大力支持，感谢 安捷伦开放实验室提供测试方面的帮助． 参考文献 ［１］ 犇犪狑犽犻狀狊犕，犅狌狉犱犲狋狋犃犘，犆狅狑犾犲狔犖．犃狊犻狀犵犾犲犮犺犻狆狋狌狀犲狉犳狅狉犇犞犅 犜．犐犈犈犈犑犛狅犾犻犱犛狋犪狋犲犆犻狉犮狌犻狋狊，２００３，３８（８）：１３０７ ［２］ 犜犪犱犱犻犽犲狀犅，犈狕犲犾犾犠，犕狌犿狆犲狉犈，犲狋犪犾．犅狉狅犪犱犫犪狀犱狋狌狀犲狉狅狀犪犮犺犻狆 犳狅狉犮犪犫犾犲犿狅犱犲犿，犎犇犜犞，犪狀犱犾犲犵犪犮狔犪狀犪犾狅犵狊狋犪狀犱犪狉犱狊．犚犪犱犻狅犉狉犲 狇狌犲狀犮狔犐狀狋犲犵狉犪狋犲犱犆犻狉犮狌犻狋狊（犚犉犐犆）犛狔犿狆狅狊犻狌犿，２０００ ［３］ 犇犻犵犻狋犪犾狏犻犱犲狅犫狉狅犪犱犮犪狊狋犻狀犵：犉狉犪犿犻狀犵狊狋狉狌犮狋狌狉犲，犮犺犪狀狀犲犾犮狅犱犻狀犵犪狀犱 犿狅犱狌犾犪狋犻狅狀犳狅狉犱犻犵犻狋犪犾狋犲狉狉犲狊狋狉犻犪犾狋犲犾犲狏犻狊犻狅狀．犈狌狉狅狆犲犪狀狊狋犪狀犱犪狉犱． 犈犜犛犐犈犖３００７４４ ［４］ 犎犲狀犵犆犎，犌狌狆狋犪犕，犔犲犲犛犎，犲狋犪犾．犆犕犗犛犜犞狋狌狀犲狉／犱犲犿狅犱狌犾犪狋狅狉 犐犆狑犻狋犺犱犻犵犻狋犪犾犻犿犪犵犲狉犲犼犲犮狋犻狅狀．犐犈犈犈犑犛狅犾犻犱犛狋犪狋犲犆犻狉犮狌犻狋狊，２００５， ４０（１２）：２５２５ ［５］ 犛狅犿犲狀狅狋犲狊狅狀犮狅犿狆狅狊犻狋犲狊犲犮狅狀犱犪狀犱狋犺犻狉犱狅狉犱犲狉犻狀狋犲狉犿狅犱狌犾犪狋犻狅狀 犱犻狊狋狅狉狋犻狅狀狊．犕犪狋狉犻狓狋犲犮犺狀犻犮犪犾狀狅狋犲狊．犕犜犖１０８ １２０８