第一章绪论 第一章绪论 1.1研究背景 随着人们对高清晰图像和视频的需求越来越大，宽带无线通信技术成为近年 来研究的热点。数字电视由于需要承载几十个甚至上百个频道的信息传输，它需 要在很宽的频带范围内实现，因此也必然要面对宽带通信对设计带来的挑战。数 字电视传输的标准在各个国家和地区可能都不一样，但是其频率范围基本上都是 VHF(Very High Frequency,50~250 MHz)UHF(Ultra High Frequency, 470~862MHz)这两个频段内，设计出覆盖这两个频段的数字电视接收系统就 能满足世界上绝大多数数字电视传输标准的需求[1]。 数字电视接收系统对噪声系数的要求通常高于一般的通信系统4]，这对数字 电视接收系统的射频前端模块提出了不小的挑战。低噪声放大器是决定整个数字 电视接收系统噪声系数的主要模块，近年来有些设计者提出的省略低噪声放大器 的系统架构并不适合用于数字电视接收系统中，因为它们的噪声系数始终很难满 足数字电视接收系统的要求。低噪声放大器的噪声系数和输入匹配的折中关系使 得传统的低噪声放大器很难做到低于3dB的噪声系数，在保证输入匹配的情况 下有效的降低噪声系数仍然是低噪声放大器的设计难点。混频器器作为紧跟在低 噪声放大器之后的模块，虽然它对噪声系数的要求没有低噪声放大器那么高，但 是当低噪声放大器的噪声下降到一定程度之后，它的噪声贡献也会凸显出来，传 统的有源混频器架构由于存在直流电流引起的1/f噪声贡献19]不适合用于零中 频接收机中，取而代之的电流驱动型无源混频器已经受到了越来越多设计者的青 睐。 尽管级联系统的线性度取决于后级模块，但是这并不代表射频前端模块的线 性度可以不受重视。由于宽带系统在整个频带内聚集了非常多的信号，信号的总 输入功率可能非常大，这些信号之间的交调失真很有可能会对有用信号造成干 扰，因此射频前端模块的线性度仍然具有一定的要求。射频前端模块线性度的具 体要求在数字电视传输标准中都有详细的阐述[4]。 由于数字电视接收系统的输入信号功率变化范围很广，因此自动增益控制模 块是必不可少的组成部分，这就要求低噪声放大器和混频器都需要设计成可变增 益的模块。设计出一个基本不受工艺和电源电压变化影响的可变增益低噪声放大 器也面临着不小的难题，在增益变化的同时需要保证输入匹配条件的满足。 综上所述，适用于多标准宽带数字电视接收系统的射频前端电路模块面临着 来自噪声优化、线性度优化、可变增益设计等方面的诸多挑战，设计出一个理想 的射频前端电路需要权衡多方面的考虑。 3第一章 绪论 3 第一章 绪论 1.1 研究背景 随着人们对高清晰图像和视频的需求越来越大，宽带无线通信技术成为近年 来研究的热点。数字电视由于需要承载几十个甚至上百个频道的信息传输，它需 要在很宽的频带范围内实现，因此也必然要面对宽带通信对设计带来的挑战。数 字电视传输的标准在各个国家和地区可能都不一样，但是其频率范围基本上都是 在 VHF(Very High Frequency，50 ~ 250 MHz)和 UHF(Ultra High Frequency， 470 ~ 862 MHz)这两个频段内，设计出覆盖这两个频段的数字电视接收系统就 能满足世界上绝大多数数字电视传输标准的需求[1]。 数字电视接收系统对噪声系数的要求通常高于一般的通信系统[4]，这对数字 电视接收系统的射频前端模块提出了不小的挑战。低噪声放大器是决定整个数字 电视接收系统噪声系数的主要模块，近年来有些设计者提出的省略低噪声放大器 的系统架构并不适合用于数字电视接收系统中，因为它们的噪声系数始终很难满 足数字电视接收系统的要求。低噪声放大器的噪声系数和输入匹配的折中关系使 得传统的低噪声放大器很难做到低于 3 dB 的噪声系数，在保证输入匹配的情况 下有效的降低噪声系数仍然是低噪声放大器的设计难点。混频器器作为紧跟在低 噪声放大器之后的模块，虽然它对噪声系数的要求没有低噪声放大器那么高，但 是当低噪声放大器的噪声下降到一定程度之后，它的噪声贡献也会凸显出来，传 统的有源混频器架构由于存在直流电流引起的 1/f 噪声贡献[19]不适合用于零中 频接收机中，取而代之的电流驱动型无源混频器已经受到了越来越多设计者的青 睐。 尽管级联系统的线性度取决于后级模块，但是这并不代表射频前端模块的线 性度可以不受重视。由于宽带系统在整个频带内聚集了非常多的信号，信号的总 输入功率可能非常大，这些信号之间的交调失真很有可能会对有用信号造成干 扰，因此射频前端模块的线性度仍然具有一定的要求。射频前端模块线性度的具 体要求在数字电视传输标准中都有详细的阐述[4]。 由于数字电视接收系统的输入信号功率变化范围很广，因此自动增益控制模 块是必不可少的组成部分，这就要求低噪声放大器和混频器都需要设计成可变增 益的模块。设计出一个基本不受工艺和电源电压变化影响的可变增益低噪声放大 器也面临着不小的难题，在增益变化的同时需要保证输入匹配条件的满足。 综上所述，适用于多标准宽带数字电视接收系统的射频前端电路模块面临着 来自噪声优化、线性度优化、可变增益设计等方面的诸多挑战，设计出一个理想 的射频前端电路需要权衡多方面的考虑