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关于传送视频的硅调谐器技术分析及应用

时间:02-16 来源:嵌入式在线 点击:

1 引言

  一般通过电信号近距离传递信息,可以直接传送基带信号,但远距离时必须把基带信号调制到射频信号上,即把低频的信号频谱搬移到高频频谱上。

而接收端又必须从调制的信号中解调出基带信号,也就是从高频信号上把有用信号搬移到低频。同时接收端往往会收到许多信号,我们还需选择自己需要的信号。这个完成选择需要的信号和信号频谱向低搬移的器件就是调谐器(在模拟电视时代,调谐器通常用铁盒封装,也称高频头)。

  调谐器应用广泛,它可以传送视频、声音、数据等等信息。在种类繁多、形状各异的调谐器中,最常见的、也是本文要讨论的就是传送视频内容的调谐器(以下"调谐器"就特指这类调谐器)。

  随着北京奥运会临近和地面数字电视节目的热播,USB电视棒在国内热销起来。之所以一个小小的USB电视棒就能接收射频电视信号,这要归功于硅调谐器技术的成熟。近几年半导体工艺技术和IC设计技术发展很快,这就促成了硅调谐器技术不断更新换代,形成了硅调谐器多种技术并存、多个半导体国际大厂参与竞争的局面。热起来的硅调谐器技术就是本文关注的焦点。

  2 调谐器介绍

  2.1 调谐器分类

  接收调制视频的射频信号的电子产品有许多种类,如卫星机顶盒、有线机顶盒、电视机、手机电视、电脑电视卡、PCMCIA电视卡、USB电视棒等等。这些电子产品根据其特点使用了多种多样的调谐器。这些调谐器可以从以下几个角度去分类:

  从接收信号角度调谐器分为模拟、数字、数模一体化三种,其中有些调谐器还可直接输出基带信号。而从接收信号的制式上看,模拟信号可以做到全制式接收,数字信号接收按地区分为DVB、ATSC、ISDB、DMB等。

  从信号传输的网络不同,可区分为卫星调谐器、有线系统调谐器、地面广播调谐器及手机调谐器等。如在欧洲有线网络用DVB-C、地面广播用DVB-T、卫星广播用DVB-S、手持设备用DVB-H等等。

  从调谐器处理信号的技术分为模拟和数字两种,传统的铁盒调谐器基本是采用模拟技术,而硅调谐器则是采用数字技术。

  从调谐器电路架构方面,可分为下列几类:单转换中频输出、单转换低中频输出、单转换零中频输出、双转换中频输出、双转换低中频输出、及双转换零中频输出等等。

  从调谐器改变调谐频率的方式可分为电压合成和频率合成两种。

  2.2 调谐器基本工作原理

  电路最简单的调谐器是单转换中频输出调谐器。其基本组成包括混频器、振荡器、锁相环(MOPLL)和高频放大器等。高频放大器具有自动增益控制(AGC)功能,跟踪滤波器是一个中心频率可调的带通滤波器。中频滤波器是一个具有特殊传输特性的带通滤波器,一般为声表面波滤波器(SAWF)。单转换中频输出调谐器电路架构如图一所示:

射频电视信号进入调谐器的高频放大器进行放大,其增益由AGC电路自动控制,再由跟踪滤波器将镜像信号去除,利用混频器和本地振荡器混出中频信号,最后经由中频滤波器虑除杂波、选择出想要的频道并进一步调整通带特性,完成调谐器的功能。

  2.3铁盒调谐器现状

  目前最普及的电视机还是模拟电视,这类电视机使用的都是铁盒调谐器,其基本功能就是选台和混频,属于单转换中频输出架构。

  铁盒调谐器大多采用调谐器专用IC和许多个分立器件组成。其主芯片采用双极(Bipolar)工艺,具有成本极低的优势。由于调谐器处理的是几百MHz的高频信号,所以铁盒调谐器使用了微带和分布参数的器件。其中感应线圈需生产时由人工调节其分布参数。早期的铁盒调谐器都采用电压合成方式选台,目前大多采用频率合成方式,其优点是选台简单,调谐锁定,不易跑台。

  经过多年的技术发展,传统铁盒调谐器设计和工艺技术十分成熟,尽管其电路器件多、结构复杂,生产调试难度很大。但是目前其成本十分低廉,只要不到10元人民币,这就是使其在竞争十分激烈的模拟电视机市场占有绝对优势,根本无法被硅调谐器取代。但其肯定会随着模拟电视在世界各国停播,逐被硅调谐器取代。

  2.4 调谐器的几个关键技术指标

  调谐器作为一个电子产品,有几个重要的电性能指标:

  动态范围:动态范围指调谐器能接收的输入信号强度的范围。地面电视广播对动态范围的要求最大,约为60~70dB,有线传播方式约30~40dB,卫星传播方式动态范围则要求最小。

  噪声指数:也叫噪声系数,就是系统输入输出前后信噪比的比值,也就是输出信号的信噪比比上输入信号的信噪比。它决定了调谐器最小可接收的信号强度,或称为接收灵敏度。目前数字地面电视广播的噪声指数要求不得高于7dB,而有线系统的噪声指数则小于10dB就可以了。

镜像抑制比:就是滤除镜像频道信号的能力。混频器的特

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