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数字卫星电视接收器前端设计的系统考虑

时间:08-31 来源:互联网 点击:
LNB电源与控制

DVB-S系统接收器天线的低噪声 (LNB) 下变频器需要射频前端提供13V/18V可切换式直流电源和重迭于直流电源上的22kHz交流音频脉冲 (tone burst) 控制信号。有些传统的分立式解决方案仅提供接收器到LNB外设的单向通信,但OEM厂商仍希望LNB解决方案支持最新的DiSEqC 2.x双向通信协议。另外,考虑到与旧外设的兼容,除了DiSEqC兼容信息外,这些解决方案还应支持早期产品所需的音频/脉冲以及音频/电压等信号传送方式。

除了解调器应同时支持单向和双向LNB控制信号外,LNB电源稳压器也需要一个专用IC。LNB电源稳压器不但要提供普通稳压器功能,还要包含可靠的故障保护机制,以应付接收器启动或为增加交流LNB控制信号而安装额外电路时可能出现的电流过载或短路现象。

电源效率的重要性不断增加,这在包含多组LNB和多组调谐器(如PVR)等机顶盒产品中尤其明显。OEM厂商倾向于使用由升压转换器构成的高效率、交换式电源解决方案,而不是传统的线性稳压架构。

解调器供货商通常不会提供采用高电压工艺的LNB电源IC,但它们却又需要与电源器件互动,这使得OEM厂商必须承受更大的系统整合风险,尤其是LNB电源电路和射频输入信号会使用同样的线路,因此可能造成接收器性能下降。

面对这些问题,最理想的解决方法是由一家厂商提供包含LNB电源稳压器和信号控制器在内的完整功能的射频前端解决方案。  

环境因素

接收器应将外部因素的影响减至最小。卫星接收器特别容易受到GSM或无线DECT电话的电磁信号干扰,因为这些装置使用的频带与卫星接收器非常接近;另外,麦克风等装置产生的机械振动也可能造成影响。OEM厂商评估不同解决方案时,应注意压控振荡器储能电路和锁相环滤波器是否集成至调谐器中,若解决方案仍需在设计中增加LC (压控振荡器储能器件) 或RC (回路滤波器) 电路,就表示这些解决方案仅集成了压控振荡器,而不是完整的锁相环。器件若未集成这些外围电路,则比较容易受到外界影响,电磁干扰测试通常也表现不佳。

为将LNB所受的影响减至最少,调谐器厂商应注明接收器输入端的阻抗匹配电路规格,同时说明最恶劣条件下的返回损耗 (return loss) 或等效的VSWR参数。半导体厂商应在所建议的电路板布局中提供输入电路范例。

芯片集成度不断增加已让器件散热成为潜在问题。这类器件最好采用含有外露散热垫的散热加强型封装,因为焊接到接地面的外露散热垫可作为额外的电气连接。

此外,随着消费类电子产品的环保标准日益严苛,元器件应采用符合RoHS的无铅封装。  

附加功能

有人可能认为消费者并不关心本文提到的许多要求,但至少有两项功能会直接影响客户对于产品的使用感受。

首先,为了让消费者了解接收器天线的安装效果以及接收信号强度,机顶盒制造商通常会根据通道译码器的纠错数目来评估信号质量,并将结果显示给使用者。由于DVB-S采用不同的内部 (Viterbi) 和外部 (Reed-Solomon) FEC纠错算法,系统若想提供最精确的信号质量,就必须从信道译码器的这两个器件读取已纠错和未纠错的数目。器件甚至还能提供PRBS等多种测试模式,以协助OEM厂商利用实验室测试设备进行特性测试。

其次,通道设定过程应该越快越好。这对专门接收免费频道的机顶盒并不简单,因为这类产品出厂时并未包含许多DVB-S广播定义参数和通道参数;相比之下,普通机顶盒则是为特定的付费电视服务所设计,因此,所有必要参数都已存储其中。

完整的信道扫描必须涵盖超过1 GHz的带宽和两种偏极性射频信号。接收器在扫描信道和寻找DVB-S信道时必须处理各种符码率 (1-45 MBaud)、卷积编码率 (1/2,2/3,3/4,…)、频谱转换 (spectral inversion) 的可能性以及LNB混频器偏移可能造成的多个MHz射频信号偏移。

东南亚和中东地区的广播业者会利用一种称为“单载波多通道”(Multiple Channels Per Carrier,MCPC) 的频分复用技术,分别上行链接到同一个卫星转频器的不同通道 (共享式转频器)。此时,所有上行链路MPEG-2传输流的位速率都会减少,使得调制后的通道符码率下降。除非解调器配备硬件式盲扫描 (blindscan) 加速器,否则接收器在面对这类符码率很低的通道时,通常需要一小时以上的时间才能扫描完频带范围内的所有通道。芯片内嵌盲扫描功能则可将这个过程缩短为几分钟。有些专门为免费频道应用生产机顶盒的厂商甚至认为解调器的盲扫描功能比射频性能更重要。  

结语

在成熟的DVB-S市场上,许多厂商都已提供包含上述射频前端功能的器件。本文还特别介绍了终端设备制造商应考虑的许多系统级问题、重要性能要求以及卫星广播应用独有的问题。这对工程资源有限或射频经验不足的套装射频模块OEM厂商是极为艰巨的工作,降低系统成本和缩小产品体积的压力进一步迫使他们必须采用集成度更高的解决方案。

Silicon Laboratories针对DVB-S和DirecTV专用DSS卫星传输标准提供的SiRX系列射频前端器件集成了所有卫星传输射频前端功能,其中包括调谐器、解调器、LNB信号控制器和LNB电源稳压器,这套解决方案可以协助卫星前端系统设计人员克服他们所面临的许多系统问题。

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