2.低噪声放大器
低噪声放大器(LNA)的作用,是将天线收到的微弱的信号放大到混频器所需要的幅度。如果低噪声放大器损坏,通常会造成手机接收信号灵敏度差故障。
低噪声放大器通常又称为前置射频放大器。前置射频放大器是移动通信接收机中最常用的一种小信号放大器,由于此类放大器常用低噪声器件来实现,故又称为低噪声放大器。
在第一级高频放大电跣设置低噪声放大器,可以改善接收机的总噪声系数,同时,高频放大器可防止RXVCO信号从天线路径辐射出去。一般LNA电路有两种形式,如上图所示,Q1或Q2与周边元件构成一低噪声放大器,这是一个带负反馈的共发射极电路,又是一个宽带放大报,可对微弱的射频信号进行放大并弥补射频滤波器带来的插入损耗。在上图a中,Q1的发射极旁路电容C3对该放大器增益的影响很大,它可减小R4对信号的负反馈影响。该电路中,Q1的直流工作点主要R1和R2决定,属固定分压偏置。在上图b中,Q2的直流工作点由R6、R5决定,为集电极反馈偏置,同时R5也是负反馈元件,C5和R7的作用与图中的C3、R4一样。
实际上,上述电路是一个宽带高频小信号放大器。对于这一位置的高频放大器中的三极管,要求于截止频率高、放大倍数大、噪声系数小。第一级信号很小,工作点通常设得比较低,同时加人电流负反馈,则可以减小噪声。
除上述由分立元件组成的低噪声放大电路外,在一些手机中,低噪声放大电路被集成在一块芯片中。诺基亚6110、6150手机的低噪声放大器就是被集成起来的,前者是单频手机,后者是双频手机。在实际也路中,容易找到低噪声放大器的输入端:一是从天线电路去找,看信号通过交流通道到集成电路的什么端口;另一个较为快速的方法,就是查看集成电路各引脚的标号(英文缩写),如中图所示。
中图a是6110手机的射频处理模块,N500的(25)脚上标有“LNAIN”字样。LNA就是低噪声放大器(LowNoiseAmplifier)的英文缩写,IN表示输入。这样可断定N500的(25)脚就是LNA输入端,从该国中也可找到LNA的控制信号端(26)脚,(26)脚上标有“LNAAGC”,LNA表示低噪声放大器.AGC表示自动增益控制(AutoGai,,control)。
在进行低噪声放大电路的查找分析时,应注患-个信号--启动控制信号(RX-ON或-EN)。
RX-EN是接收机启动控制信号,TX-EN是发射机启动控制信号。由子数字手机采用了TDMA技术,即接收机和发射机不同时工作,RX-EN和TX-EN信号是符合TDMA规则的脉冲控制信号,当RX-EN为高电平时,TX-EN为低电平,接收机工作;当RX-EN为低电平时,TX-EN为高电平,发射机工。
RX-EN信号通钏共给低噪声放大器的输入端,以作为低噪声放大器的偏。如摩托罗拉cd928手机中的Q410的基极偏压,实际上就是来自RX-EN。由于手机集成度越来越高,故在电路中寻找RX-EN时会有一定的难度。爱立信788手机的RX-ON信号就是送到射频处理模块U1OO的(11)脚。在诺獒亚手机电路中,通常看不到RX-ON或RX-EN,它是以另外一种标识出现的,即RXPWR。在低噪声放大器的输入端,通常用示波器可测到上述控制信号,其波形如下图所示。
在观察接收启动控制信号时,会发现其波形在待机状态下有一定的规律:当该信号稳定时,手机的工作电流通常在80mA左右;当该信号变化时,手机的工作电流通常在20mA~5OmA之间变化:若无该信号,手机工作电流通常在8mA~l2mA之间。
提示:放大器中的噪声是由放大器中的元器件内部载流子的不规则运动引起的,主要是电阻的热噪声和三极管(或场效应管)内部噪声。这些噪声实际上是杂乱无规则的变化电压或电流,故称为起伏噪声。起伏噪声的频率成分非常丰富,它的能量连续分布在很宽的频率范围内。