第一章概述 Post-Amp VG I follower PGA1 PGA2 I by by by 24dB 1.5dB 10.19dB DCOC2 DCOC3 From To LPF BBADC SAR Control ADC code ◆Control voltage 图1-5采用可编程放大器和ADC代替连续可变增益放大器 1.5.论文的研究内容及其贡献 本论文针对单芯片数字电视调谐器中自动增益控制电路的研究和设计，分析 了整个自动增益控制的结构和性能要求，设计、流片、测试了其中的主要模拟模 块。如图1-6所示，单芯片数字调谐器中主要包括射频部分(RFpt)和中频部 分(IF part),本文设计了中频部分中除了抗混叠滤波器(AA LPF)之外的其他模拟 模块。 本论文的具体内容和贡献包括： 一，根据DVB-T数字电视地面广播标准，设计了单芯片数字电视调谐器中 自动增益控制电路的结构和基本工作方式，分析了各个可变增益放大器的增益、 线性度和噪声性能。 二，对各个模块进行了具体电路设计，包括中频可编程增益放大器和跟随器， 直流消除电路和能量检测电路。 三，通过流片和测试，验证理论分析和设计成果。 总之，本论文在理论上分析了单芯片数字电视调谐器中自动增益控制电路的 结构，进行了具体电路设计，并且通过流片和测试进行验证。对无线接收机中自 动增益控制电路的分析和设计具有一定的参考和借鉴价值。 8
第一章 概述 8 图 1-5 采用可编程放大器和 ADC 代替连续可变增益放大器 1.5. 论文的研究内容及其贡献 本论文针对单芯片数字电视调谐器中自动增益控制电路的研究和设计，分析 了整个自动增益控制的结构和性能要求，设计、流片、测试了其中的主要模拟模 块。如图 1-6 所示，单芯片数字调谐器中主要包括射频部分(RF part)和中频部 分(IF part)，本文设计了中频部分中除了抗混叠滤波器(AA LPF)之外的其他模拟 模块。 本论文的具体内容和贡献包括： 一，根据 DVB-T 数字电视地面广播标准，设计了单芯片数字电视调谐器中 自动增益控制电路的结构和基本工作方式，分析了各个可变增益放大器的增益、 线性度和噪声性能。 二，对各个模块进行了具体电路设计，包括中频可编程增益放大器和跟随器， 直流消除电路和能量检测电路。 三，通过流片和测试，验证理论分析和设计成果。 总之，本论文在理论上分析了单芯片数字电视调谐器中自动增益控制电路的 结构，进行了具体电路设计，并且通过流片和测试进行验证。对无线接收机中自 动增益控制电路的分析和设计具有一定的参考和借鉴价值
第一章概述 filter Antenna SAW LNA PLL1 Up-mixer RF part PLL2 Down-mixe Pre-amplifer AA LPF VG follower 3 DCOC3 PGA1 PGA2 ● Demodulator 图1-6DVB-T调谐器的结构 9
第一章 概述 9 图 1-6 DVB-T 调谐器的结构
第一章概述 1.6.论文的组织结构 本论文根据DVBT数字电视地面广播标准，设计了单芯片数字电视调谐器 中自动增益控制电路的结构，分析了各个可变增益放大器的增益、线性度和噪声 性能要求。在此基础上设计了自动增益控制电路的主要模块。而后通过流片和测 试，对理论分析进行了有效的验证。本文的具体组织结构如下。 第二章根据DVB-T数字电视地面广播标准，设计了单芯片数字电视调谐器 中自动增益控制电路的结构，并且分析这一结构设定了各个可变增益放大器的增 益、线性度和噪声性能要求。 第三章介绍了中频可编程增益放大器和跟随器的设计和实现。论文给出了放 大器结构选择的原因，并且对中频可编程增益放大器的动态性能作了分析和优 化。 第四章介绍了直流消除电路的设计和实现。并且对增加直流消除电路后对信 号的影响作了分析。 第五章介绍了能量检测电路，及量化其输出电压的模数转换器的设计和实 现。 第六章给出了以上模块单独测试的结果，分析了各个模块的性能和误差对系 统的影响，证明各个模块都达到了设计要求和系统的需要。 第七章对本文的理论分析和具体设计工作进行了简要的总结，并且对将来的 工作作了展望。 参考文献 [1.1]K.Lizuka.A 184mW fully integrated DVB-H Tuner with a linearized variable gain LNA and quadrature mixers using cross-coupled transconductor [J].IEEE J.Solid-State Circuits,2007,42(4),862-871. Equation Chapter(Next)Section 2 0
第一章 概述 10 1.6. 论文的组织结构 本论文根据 DVB-T 数字电视地面广播标准，设计了单芯片数字电视调谐器 中自动增益控制电路的结构，分析了各个可变增益放大器的增益、线性度和噪声 性能要求。在此基础上设计了自动增益控制电路的主要模块。而后通过流片和测 试，对理论分析进行了有效的验证。本文的具体组织结构如下。 第二章根据 DVB-T 数字电视地面广播标准，设计了单芯片数字电视调谐器 中自动增益控制电路的结构，并且分析这一结构设定了各个可变增益放大器的增 益、线性度和噪声性能要求。 第三章介绍了中频可编程增益放大器和跟随器的设计和实现。论文给出了放 大器结构选择的原因，并且对中频可编程增益放大器的动态性能作了分析和优 化。 第四章介绍了直流消除电路的设计和实现。并且对增加直流消除电路后对信 号的影响作了分析。 第五章介绍了能量检测电路，及量化其输出电压的模数转换器的设计和实 现。 第六章给出了以上模块单独测试的结果，分析了各个模块的性能和误差对系 统的影响，证明各个模块都达到了设计要求和系统的需要。 第七章对本文的理论分析和具体设计工作进行了简要的总结，并且对将来的 工作作了展望。 参考文献 [1.1] K. Lizuka. A 184mW fully integrated DVB-H Tuner with a linearized variable gain LNA and quadrature mixers using cross-coupled transconductor [J]. IEEE J. Solid-State Circuits, 2007, 42(4), 862-871. Equation Chapter (Next) Section 2
第二章自动增益控制系统简介 第二章自动增益控制系统简介 2.1.DVB-T标准简介 DVB-T标准是数字电视地面(terrestria传输标准，其几个主要的指标如表 2-1所示2.1]。当输出MPEG-2数据流平均每个小时内错误数小于1时，就可以 称之为QEF(quasi error free)。这个错误率对应于接收机解码器输出的误码率为 2×104。信道模型采用高斯信道(Gaussian channel,仿真可以得到8MHz带宽 模式中不同的调制方式和码率条件下接收机信噪比的要求，如表2-2所示2.2]。 带宽(Band width) 50-860MHz 频道带宽(Channel width) 6/7/8MHz 信号强度(Input level) -90--20dBm 调制方式 QPSK/16QAM/64QAM/256QAM 表2-1DVB-T标准的主要参数 调制方式 码率 信噪比要求(dB) 1/2 3.1 23 4.9 QPSK 3/4 5.9 5/6 6.9 718 7.7 1/2 8.8 213 11.1 16QAM 3/4 12.5 5/6 13.5 718 13.9 1/2 14.4 2/3 16.5 64QAM 3/4 18.0 5/6 19.3 7/8 20.1 表2-2DVB-T解调信噪比要求 低中频数字电视调谐器(tuner)的设计目标就是将50MHz到860MHz带宽内 11
第二章 自动增益控制系统简介 11 第二章 自动增益控制系统简介 2.1. DVB-T 标准简介 DVB-T 标准是数字电视地面(terrestrial)传输标准，其几个主要的指标如表 2-1 所示[2.1]。当输出 MPEG-2 数据流平均每个小时内错误数小于 1 时，就可以 称之为 QEF(quasi error free)。这个错误率对应于接收机解码器输出的误码率为 2×10-4。信道模型采用高斯信道(Gaussian channel)，仿真可以得到 8MHz 带宽 模式中不同的调制方式和码率条件下接收机信噪比的要求，如表 2-2 所示[2.2]。 带宽(Band width) 50~860 MHz 频道带宽(Channel width) 6/7/8 MHz 信号强度(Input level) −90~−20 dBm 调制方式 QPSK/16QAM/64QAM/256QAM 表 2-1 DVB-T 标准的主要参数 调制方式 码率 信噪比要求(dB) 1/2 3.1 2/3 4.9 3/4 5.9 5/6 6.9 QPSK 7/8 7.7 1/2 8.8 2/3 11.1 3/4 12.5 5/6 13.5 16QAM 7/8 13.9 1/2 14.4 2/3 16.5 3/4 18.0 5/6 19.3 64QAM 7/8 20.1 表 2-2 DVB-T 解调信噪比要求 低中频数字电视调谐器(tuner)的设计目标就是将 50MHz 到 860MHz 带宽内
第二章自动增益控制系统简介 的某一频道下变频到中频(F)处输出，并且保持输出的低中频信号仍然具有无错 解调所需的信噪比，如图2-1所示。为了使得输出的信号在被基带模数转换器 (BB-ADC)转化为数字信号时引入较小的量化噪声，需要输出信号的大小稳定在 模数转换器的最优输入功率附近，因此需要自动增益控制(AGC)根据不同的输入 信号功率选择不同的增益。 Amplified and down-converted SNR requirement Undesired Undesired Desired MwwwwwwwNoise floor channel channel channel channel Distortions 50M 860M 7.2M Input of tuner Output of tuner 图2-1DVB-T调谐器的基本功能 为了保证正确解调，在不同的输入信号功率和对应的放大器增益下，调谐器 引入的非线性和噪声不应当使得输出信号的信噪比低于解调所需信噪比。 2.2.接收机中自动增益控制的结构 2.2.1.三个自动增益控制环路 电视调谐器采用二次变频低中频架构。使用这一结构对频率综合器的调谐范 围要求较低，相对容易实现镜像抑制，同时本征谐波远离信号频率。数字电视调 谐器中的可变增益被分为三个部分，分别使用了三个独立的自动增益控制环路。 三个可变增益部分处理的信号带宽有很大不同，因此其处理的功率也不同。 一，射频部分的自动增益控制(RF AGO)中使用射频的信号能量检测检测可 变增益低噪声放大器(VGLNA)输出的信号大小并控制其增益。此时检测的功率基 本为整个数字电视频带内的所有信号和干扰功率，带宽范围超过800MHz。二， 中频预放大器(Pre-amplifier)的预放大自动增益控制FAGC1)中使用中频的信 号能量检测检测预放大器的输出信号大小并控制其增益。此时检测的功率为目标 频道与附近几个相邻频道信号和干扰的功率，因为下变频混频器输出的带宽约为 不到50MHz。三，可编程增益放大器(PGA1 and PGA2)和跟随器VG follower) 的后置放大自动增益控制(FAGC2)中使用中频的信号能量检测检测可编程增 益放大器的输出信号大小并控制其增益。由于滤波器的存在，此时检测的功率基 12
第二章 自动增益控制系统简介 12 的某一频道下变频到中频(IF)处输出，并且保持输出的低中频信号仍然具有无错 解调所需的信噪比，如图 2-1 所示。为了使得输出的信号在被基带模数转换器 (BB-ADC)转化为数字信号时引入较小的量化噪声，需要输出信号的大小稳定在 模数转换器的最优输入功率附近，因此需要自动增益控制(AGC)根据不同的输入 信号功率选择不同的增益。 图 2-1 DVB-T 调谐器的基本功能 为了保证正确解调，在不同的输入信号功率和对应的放大器增益下，调谐器 引入的非线性和噪声不应当使得输出信号的信噪比低于解调所需信噪比。 2.2. 接收机中自动增益控制的结构 2.2.1. 三个自动增益控制环路 电视调谐器采用二次变频低中频架构。使用这一结构对频率综合器的调谐范 围要求较低，相对容易实现镜像抑制，同时本征谐波远离信号频率。数字电视调 谐器中的可变增益被分为三个部分，分别使用了三个独立的自动增益控制环路。 三个可变增益部分处理的信号带宽有很大不同，因此其处理的功率也不同。 一，射频部分的自动增益控制(RF AGC)中使用射频的信号能量检测检测可 变增益低噪声放大器(VGLNA)输出的信号大小并控制其增益。此时检测的功率基 本为整个数字电视频带内的所有信号和干扰功率，带宽范围超过 800MHz。二， 中频预放大器(Pre-amplifier)的预放大自动增益控制(IF AGC 1)中使用中频的信 号能量检测检测预放大器的输出信号大小并控制其增益。此时检测的功率为目标 频道与附近几个相邻频道信号和干扰的功率，因为下变频混频器输出的带宽约为 不到 50MHz。三，可编程增益放大器(PGA1 and PGA2)和跟随器(VG follower) 的后置放大自动增益控制(IF AGC 2)中使用中频的信号能量检测检测可编程增 益放大器的输出信号大小并控制其增益。由于滤波器的存在，此时检测的功率基