用于MAX3580的前端双工滤波器
Abstract
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和表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
| 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
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。
| 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。