DVB-S调谐芯片中宽范围射频可变增益放大器的设计

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1、摘要摘要在射频接收机中，可变增益放大器(VariableGainAmplifier,VGA)与反馈环路组成的自动增益控制电路(AutomaticGainControl。AGC)为基带ADC提供恒定的信号功率，是射频接收机的关键模块之一，其性能直接影响了接收机的可接收输入信号动态范围，因此对VGA的研究与设计具有重要意义。本论文主要设计数字卫星电视接收机调谐芯片中的射频VGA电路。论文从AGC环路入手，分析AGC电路的基本工作原理，以及VGA在AGC环路中的作用，并对双极型可变增益放大器的主流技术进行总结，确定VGA的设计目标与系

2、统架构，设计了一个由可变增益单元、反双曲正切函数补偿电路和固定增益放大电路组成的宽动态范围射频可变增益放大器。其中可变增益单元采用带有射极反馈电阻的信号相加型(Signal．Summing)结构电路，既实现了增益可变，又有效地改善了放大电路的线性度。为解决信号相加型结构VGA固有的增益压缩的问题，引入反双曲正切函数电路进行增益补偿，改进了VGA电路的dB线性电压增益控制特性。输出级电路采用一级同定增益放大器，提高射频VGA电路的放大能力，以获得系统要求的最大电压增益值，同时有效地提高射频VGA电路的输出缓冲能力。基于捷智半导体(

3、JAZZSemiconductor)公司0．359inSiGeBiCMOS工艺完成射频VGA的电路设计、版图设计以及后仿真，射频VGA电路电源电压为5V，增益控制电压范围为0．75V～2．60V。仿真结果表明，射频VGA电路的增益动态范围为70dB，工作频带内最大增益为32dB，能够覆盖925MHz～2175MHz的频带范围，输入三阶互调点IIP3约为3．79dBm，功耗为108mW，满足数字卫星电视调谐器的应用要求。关键词：自动增益控制；可变增益放大器；高线性；宽范围；dB线性；反双曲正切函数补偿ABSTRACTAsoneof

4、themostimportantbuildingblocksinradio-frequencytransceivers．Variable．GainAmplifier(VGA)determinestheinputsignaldynamicrangethatthetransceiversCallprocessthroughthegaincontrolrange，andthusprovidesaconstantoutputsignalpowerforthebasebandAnalog··to··Digitalconverter．The

5、maintaskofthisthesiswastodesignaVariable．GainAmplifierusedinDVB．Stuner．ThebasicworkprincipleoftheAGCloopandthefunctionofVGAcircuitintheAGCloopwerestudied．Also．severalkeyissuesontheVariableGainAmplifiersimplementedinBJTtcchnologyformodemreceiverapplicatiOIlSwereinvest

6、igatedtodetermineVGA’Stopologyandparameters．ThewholeVGAwasconsistedoftlⅡeeparts：theVGAcore，thetanh‘compensatecircuitandthefixed．gainoutputstage．TheVGAcorewhichWasbasedontheSignal—Summingstructuregavetheneededdynamicgainrange．BothofthetwostageVGAcircuitshadtheemitter．

7、feedbackresisterstopromotethelinearityoftheVGA．Meanwhile．thetanhlcircuitwasintroducedtosolvethegaincompressionproblemoftheSignal—Summing删。胁fixedgainamplifierstageenhancedtheVGA’SmaximumgainandworkedastheVGA’Soutputbuffer．neproposedRFVGAWasdesignedandsimulatedinJAZZO．

8、35proSiGeBiCMOSprocess．ItssupplyvoltageWas5Vandthegaincontrolvoltagerangedfrom0．75VtO2．60V．ThesimulatedresultsindicatedtheVGAhadthe