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用于MAX3580的前端双工滤波器的处置方案

来源:analog 发布时间:2023-07-28

摘要: 本文介绍了一个双工滤波器方案,仅由五个电容和两个电感组成,用于 MAX3580 直接变换DVB-T调谐器。在噪声系数下降不到0.8dB的前提下,二阶截点(IIP2)提高至少25dB。调谐到VHF频段时,该双工滤波器提供与UHF频段之间15dB的隔离度;而调谐到UHF频段时,滤波器提供与VHF频段之间优于32dB的隔离度。

概述

MAX3580是一款集成的直接变换调谐器,用于数字视频陆地广播(DVB-T)。本文讨论了在MAX3580输入端增加一个双工滤波器,可以改善二阶输入截点(IIP2)的案例。集成输入开关使MAX3580能够选择双工滤波器中的其中一组进行滤波,使所需频段的信号通过,同时抑制干扰频段的信号。这一特点使双工滤波器尤其适合DVB-T应用,因为DVB-T规定的频率范围包括两个单独频段。由于两个频段相互独立,当需要抑制其中一个频段的信号时,只需选择双工滤波器中的一组。通过对干扰频段信号的抑制,二阶失真指标得以改善,因为造成二阶失真的因素即来自于干扰频段。

工作原理

MAX3580完全集成的直接变换调谐器设计用于DVB-T应用。该款集成调谐器覆盖的输入频率范围包括170MHz至230MHz (VHF-III)和470MHz至878MHz (UHF)。MAX3580集成了一个RF输入开关和多频段跟踪滤波器,提供了一个低功耗调谐器方案,无需考虑二次变频方案中的成本、功耗问题。这种零中频架构省去了所有的声表滤波器,向解调器直接输出基带I和Q信号。


图1. MAX3580功能框图

双工滤波器

由于在DVB-T应用中使用两个独立的频段(VHF和UHF),这样就可以用一个双工滤波器与MAX3580的输入开关配合工作,改善二阶输入截点(IIP2)的性能,并抑制较强的带外信号。集成输入开关如图1所示,图2表1是所推荐的双工滤波器。双工滤波器的两个输入端都连接至天线输入连接器J35。VHF滤波器的输出端连接到MAX3580的RFIN2引脚,UHF滤波器的输出端连接到MAX3580的RFIN引脚。


图2. MAX3580双工滤波器原理图

表1. MAX3580双工滤波器材料清单
Reference DesignatorQtyValueToleranceDescriptionVendorPart
C145133pF5%0603 capacitorMurataGRM1885C1H330J
C14311.2pF0.1pF0603 capacitorMurataGRM1885C1H1R2B
C159, C138, C14434.7pF0.25pF0603 capacitorMurataGRM1885C1H4R7C
L15147nH5%0603 inductorMurataLQW18AN47NJ00
L16118nH5%0603 inductorMurataLQW18AN18NJ00

当接收机调谐到VHF频段时,输入开关设置为通过低通滤波器接收信号,使VHF频段的信号通过,同时抑制UHF频段的信号。同样,当接收机调谐到UHF频段时,输入开关设置为通过高通滤波器接收信号,使UHF频段的信号通过,同时抑制VHF频段的信号。对于MAX3580中没有使用的滤波器进行端接。在MAX3580评估软件中,点击RF输入选择框选择RFIN2,以选择RFIN2引脚接收VHF频段的信号。类似地,点击RF输入选择框选择RFIN,以选择RFIN引脚接收UHF频段的信号。图3所示为测量MAX3580评估板(版本1)得到的这两个滤波器的频率响应曲线。


图3. 双工滤波器的抑制和插入损耗测量值

双工滤波器与MAX3580配合使用,在同一个评估板上测量的对干扰频段的隔离度如图4所示。当调谐到VHF频段时,UHF频段的信号衰减15dB (典型值);调谐到UHF频段时,VHF频段的信号衰减至少32dB。


图4. 双工滤波器与MAX3580配合使用时与干扰频段之间的隔离度

这一专有方案提高了IIP2指标,同时对总噪声系数的影响最小。IIP2在VHF频段的改善归功于对UHF频段的衰减,因为UHF频段在VHF频段产生A-B失真。同样,UHF频段IIP2的改善归功于对VHF频段信号的衰减,因为VHF频段在UHF频段产生A+B和A-B失真。

从表2可以看出,双工滤波方案对于所选输入频率和LO的IIP2改善了超过了30dB,噪声系数下降不到0.8dB。从图4可以看出IIP2在其它方面的改善,通过对带外输入信号的隔离提高了IIP2。当两个输入频率均在频带以外时,对两者衰减的总和即为IIP2的改善。因此,当输入频率为707.5MHz、878MHz,LO频率为170MHz时,IIP2仍至少可提高25dB。

表2. 配合双工滤波器使用时,测得的MAX3580 IIP2的提高值及噪声系数的下降值
LO (MHz)F1 (MHz)F2 (MHz)IIP2 (dBm)IIP2 Improvement (dB)NF Degradation (dB)
200470670.549.6350.2
470230700.546.3310.8
700230470.556.1380.2

结论

通过一个分立双工滤波器与MAX3580 DVB-T集成调谐IC配合使用,可以改善二阶输入截点(IIP2) 25dB以上,并加强对带外大信号的抑制,代价是降低了接收系统的噪声系数,但只降低了不到0.8dB。



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