应用笔记 3700

用于MAX3580的前端双工滤波器


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
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
图2. MAX3580双工滤波器原理图

表1. MAX3580双工滤波器材料清单
Reference Designator Qty Value Tolerance Description Vendor Part
C145 1 33pF 5% 0603 capacitor Murata GRM1885C1H330J
C143 1 1.2pF 0.1pF 0603 capacitor Murata GRM1885C1H1R2B
C159, C138, C144 3 4.7pF 0.25pF 0603 capacitor Murata GRM1885C1H4R7C
L15 1 47nH 5% 0603 inductor Murata LQW18AN47NJ00
L16 1 18nH 5% 0603 inductor Murata LQW18AN18NJ00

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
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
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。

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)
200 470 670.5 49.6 35 0.2
470 230 700.5 46.3 31 0.8
700 230 470.5 56.1 38 0.2

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。