This work presents the architecture of ATSC Terrestrial/Cable tuner which is highly competitive in the tuner market. Among the various receiver architectures, single conversion Zero-IF architecture is a viable candidate solution for low cost and low power.
We have determined the system specifications such as system sensitivity (ability to receive signals with minimum power), distortion performance (IIP3,IIP2) which need to allow desired channel reception while dealing with interferers or adjacent channels up to 35dB higher, composite triple beat (CTB) and composite second order (CSO) distortion which are specified in Cable reception linearity requirements. Using the analyzed radio specifications, the specific radio specifications are allocated for each block components.
And a new current mirror based CMOS wide-band low noise amplifier for tuner is also proposed.
튜너 시장에서 경쟁력 있는 ATSC 지상파 및 케이블 튜너의 구조에 대해서 연구를 진행 했다. 다양한 수신기 구조를 설명하고 여러 구조에 관한 쟁점들을 논의하였으며 그 중 자동 튜닝이 가능한 트랙킹 필터가 내장된 Single Conversion Zero-IF 구조를 선택하였다.
시스템 감도(받을 수 있는 가장 작은 크기의 신호), 원하는 채널 파워보다 35 dB 높은 인접한 채널에 대해서 원하는 채널을 수신하는데 필요한 IIP3와 IIP2, 케이블 응용의 선형 성 사양에 해당하는 CTB, CSO 왜곡등과 같은 시스템 사양을 결정하였다.
분석된 라디오 사양을 사용해서, Low Noise Amplifier, Tracking Filter, RF Variable Gain Amplifier, Passive Mixer, Low Pass Filter, IF Variable Gain Amplifier 등의 개별 Block의 사양을 결정하였다. 또한 케이블 응용에서 CTB, CSO 요구 조건을 낮추는데 있어서 중심 주파수로부터 80MHz Offset 에서 9dB 가량을 감쇄 시킬 수 있는 트랙킹 필터가 요구됨을 Multi-Tone Simulation을 통해 알 수 있었다.
회로 설계에서는 새로운 Current Mirror 기반의 CMOS 광대역 저잡음 증폭기가 제안되었다. 광대역 입력 Matching과 Noise Figure 사이에는 상보적인 관계가 있기 때문에 광대역 저잡은 증폭기에서 저잡음 특성(NF<3dB)을 구현하는 것은 상당히 도전적인 일이다. Common Source 증폭기와 Common Gate 증폭기가 Current Mirroring 기반으로 혼합된 제안된 광대역 저잡음 증폭기의 Noise Figure는 3dB보다 작으며, 이는 손으로 분석된 Noise Figure 값과 거의 일치함을 볼 수 있다.
현대 RF 통신 시스템에서 선형성 성능은 점점 중요해지고 있다. 특히, 수백개의 방송 채널이 동시에 저잡음 증폭기에 인가되는 튜너에서는 여러 Interferer 신호에 견디기 위해 선형성이 좋은 광대역 저잡음 증폭기가 필요하다. IIP3는 대략적으로 DC Power 소비에 비례하므로, 작은 전력으로 높은 선형성을 구현하는 일 역시 도전적인 일이다. 제안된 광대역 저잡음 증폭기에서는 Current 증폭기와 Multiple Gated Transistor를 이용한 Transconductance Linearization을 통해 선형성을 증가시켰다.
