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采用硅电视调谐器的设计要点在过去几年中,硅调谐器市场有了长足的发展目前,这类调谐器已经主导了卫星电视和手持设备市场,在机顶盒中也非常普及,而且还得到了消费类电视机的青睐由于硅调谐器能够提供优于传统罐头盒式调谐器如此叫的原因在于元器件都安装在一个金属密封盒内的诸多优点,其市场接受度正在迅速提高这些优点包括体积小、软件可编程、灵活、易于制造、热性能好、性能高和成本低硅调谐器的最早商用是在卫星电视市场所有的卫星电视接收都要通过一个机顶盒机顶盒的体积限制有利于硅调谐器的应用,因为这种调谐器具有很小的外形卫星电视标准和广播环境也非常适合硅调谐器的初期应用卫星系统的频率范围只有一个倍频程950到2,150MHz,系统不需要处理地面电视和有线电视必须处理的模拟干扰卫星系统的调制方案QPSK和8-PSK的技术难度也比许多地面电视和有线电视系统要低所有这些因素加起来使得卫星电视机顶盒制造商能够充分发挥硅调谐器的小体积、低功耗、低成本的优势地面电视和有线电视接收其他环境,如地面和有线电视,要比卫星接收面临更多的挑战例如,频率范围覆盖四个倍频程,从42到86MHz,而且地面电视还需要更高的动态范围宽频带范围为滤波、本振LO频率产生和前端低噪声放大器LNA带来了很大的设计难度另外,模拟频道接收也为过去的硅调谐器带来很大的挑战为了满足这些环境,前端LNA需要工作在一个较宽的频率范围内这个宽范围意味着LNA的噪声系数、失真和增益都必须满足42MHz、86MHz以及之间的所有频率点的指标要求这对集成电路来说难度不小在其他窄带射频系统中,LNA经过优化可以完全满足感兴趣的较窄频率范围内的指标这种优化的LNA在其他频段上很少能正常工作而硅电视调谐器无法有此奢望图比美元的一角硬币还小的硅调谐器这种调谐器的尺寸比所替代的分立式L调谐器要小得多CAN射频滤波和本振产生与绝大多数射频接收机一样,调谐器必须滤除来自有害频道的能量如果不这样,后续的电路就必须具有极好的线性在地面电视和有线电视调谐器中,有害信号的滤波是一项艰巨的任务在窄带系统中,这种滤波通常在固定频率上实现设计一个固定频率滤波器,无论是片上还是片外,都要比设计一个可以随时修改调谐频率的滤波器要容易得多有好几种调谐器架构采用固定频率的滤波技术,不过通常用的都是昂贵的片外声表面波(SAW)滤波器采用这些SAW滤波器将大大增加系统的材料成本,而且还增加了实现调谐器所需的PCB面积调谐器的架构一直在改进,如今内置的前端滤波器可以跟踪调谐后的频道,因此极大地减少了外部材料成本和所需的PCB面积在如此宽的频率范围上产生本振也有其自身特有的困难如果一个电压控制振荡器(VCO)能够在整个范围内实现调谐,它将非常容易受噪声的影响如果盲目地创建一组VCO,将使调谐器增加许多硅片面积(及因此而产生的成本)现在有一种新电路被设计出来,它能够以高性价比的方式来克服这种调谐范围问题动态范围动态范围是地面(即空气传播)系统中存在的问题由于广播站距离接收机的距离是不定的,故每个频道的接收功率电平变化范围都很宽更糟糕的是,相邻频道的输入功率有很大的差异这意味着,调谐器必须既能接收很低的功率信号,又能处理很大的功率干扰(即有害频道的信号),这些干扰非常靠近到达射频前端滤波器的有用信号频率模拟电视标准NTSC,、PAL和SECAM对以前的硅调谐器来说也有一定的技术难度主要原因是,在模拟系统中,任何干扰都可以在屏幕上看得到在模拟系统中没有数字编码和纠错机制注入到射频前端的干扰信号可能造成屏幕上出现线条干扰前端放大器中的AM到PM转换会导致颜色过亮而显示成错误的色彩,或者导致跨亮度彩色信号被转换为亮度问题过去,用来处理模拟电视信号的硅调谐器特别昂贵如今硅调谐器已经得以长足发展,经过优化的硅调谐器已经可以解决这些系统问题目前的设计已经能够充分利用硅调谐器带来的好处图调谐器与硅调谐器尺寸的并列比较2CAN体积和CMOS硅调谐器具有诸多极具竞争力的优点,这些优点使得他们成为极具吸引力的罐状CAN调谐器替代品硅调谐器的外形尺寸比CAN调谐器小得多在一个CAN调谐器的占用面积中可以安装多达三个硅调谐器这个优点在边看边录的数字视频录像机DVR和画中画PIP设备等多调谐器应用场合非常有用机顶盒的外形尺寸也经常受到CAN调谐器的限制如果一个机顶盒内需要采用2个或更多的调谐器,由于CAN调谐器的因素,体积将增加很多当你注意到最新的机顶盒比以前小很多的时候,那么新机顶盒就有可能用的是硅调谐器平板电视的空间也很有限老式的CRT电视或背投电视有充足的空间安装CAN调谐器,而平板电视有外形限制,因此非常希望采用小型的硅调谐器成本是硅调谐器的长期优势过去,硅调谐器的成本要与分立的CAN调谐器竞争比较困难分立型CAN调谐器的批量生产已经有很长时间了研发成本已经分摊到多年的批量生产中而其制造成本还在逐年下降,目前已经接近曲线的最低点不过分立型CAN调谐器的制造商仍然需要负担的是来自手工调试每个部件之类的成本硅调谐器的每次更新换代都伴随着成本的显著降低硅调谐器的成本可以受益于制造工艺成本的降低第一代硅调谐器采用较昂贵的工艺如SiGe工艺来解决上述技术难题随着时间的推移,这些工艺的成本在不断降低后面几代调谐器用的工艺成本是越来越低新一代硅调谐器将采用标准的CMOS工艺来开发向CMOS工艺的转移使得将调谐器集成到解调器或SoC中成为可能这将大大降低系统成本可编程性和稳定性硅调谐器还有可编程性的优点这意味着一个调谐器可以通过编程来适合不同的标准例如,可以将一个用于DVB-T接收标准的前端设计复用到ATSC或DVB-C接收标准的设计中DVB-T系统可能采用的中频IF为36MHz,频道带宽为8MHzo采用相同的前端硬件设计但编程不同的硅调谐器可以用于通道带宽为6MHz而中频频率为44MHz的ATSC系统同样的前端硬件还可以用于DVB-C或OpenCable,只需加载不同的软件也许有不少人会说,使用相同外形尺寸的不同CAN调谐器也可以适应不同的标准,但如果使用相同的硅调谐器,就无需再为跟踪彼此不同的元器件库存清单而苦恼了另外,硅调谐器还具有超越分立CAN调谐器的性能优势其热稳定性远高于CANo CAN调谐器的性能在整个温度范围内变化很大而硅IC在温度范围内的性能是众所周知的,几乎所有的温度变异都能够通过设计解决硅调谐器的其他几个性能参数也比较好,例如,Entropic Communication公司研发的RF4000的相邻频道抑制度就比传统的CAN调谐器要高得多本文小结硅调谐器能够成功地适应困难的宽带环境随着今后集成度的不断提高,它们可以提供空间节省、灵活、性能增强和成本降低等明显优势:Sandor Szabo公司Entropic Communications。