數(shù)字化浪潮推動(dòng)下的高頻電視組件發(fā)展概述

魏富選

（陜西凌云電器有限公司，陜西 寶雞 721006）

1 引言

中國(guó)下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）是以有線電視數(shù)字化和移動(dòng)多媒體廣播（CMMB）的成果為基礎(chǔ)，以自主創(chuàng)新的“高性能寬帶信息網(wǎng)”核心技術(shù)為支撐，構(gòu)建的適合我國(guó)國(guó)情、三網(wǎng)融合、有線無(wú)線相結(jié)合、全程全網(wǎng)的下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)。國(guó)務(wù)院辦公廳聯(lián)合發(fā)改委、科技部、財(cái)政部、工信部、稅務(wù)總局和廣電總局六部委發(fā)布了鼓勵(lì)中國(guó)數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的“1號(hào)文件”，數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了大發(fā)展的機(jī)遇期。模擬有線電視整體轉(zhuǎn)換到有線數(shù)字電視，開(kāi)通了地面數(shù)字電視、衛(wèi)星數(shù)字電視、寬帶網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）、CMMB移動(dòng)電視等多種可供不同消費(fèi)者選擇的多媒體服務(wù)。

另外，在增值應(yīng)用方面，電視機(jī)將成為家庭多媒體影院主要的娛樂(lè)中心。數(shù)字電視機(jī)、機(jī)頂盒、移動(dòng)終端等多媒體產(chǎn)品對(duì)高頻電視組件的需求與日俱增。作為廣播電視接收前端的高頻電視組件將隨著電視新產(chǎn)品的需求更新?lián)Q代，創(chuàng)新發(fā)展。

一般電視接收機(jī)分成2部分。第一部分是前端（Front-End）接收部分，主要是對(duì)射頻信號(hào)接收處理，輸出模擬復(fù)合視頻信號(hào)（CVBS）、音視頻信號(hào)（Video，Audio，SIF）、數(shù)字碼流信號(hào)（TS）等后端處理部分所需的信號(hào)；第二部分是后端（Back-End）處理部分，即解碼器（Decoder）。高頻電視組件指的就是前端接收部分，包含了射頻調(diào)制器、分支分配器、寬帶放大器和調(diào)諧器等。高頻電視組件（以下通歸稱為調(diào)諧器產(chǎn)品）的核心是調(diào)諧器，調(diào)諧器設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，使得整合成為可能，形成以調(diào)諧器為核心的產(chǎn)品集群。射頻調(diào)制器、分支分配器等部件已經(jīng)部分整合在調(diào)諧器產(chǎn)品中，并且進(jìn)一步縮小體積和成本，提高性能，涌現(xiàn)出各種各樣的調(diào)諧器新產(chǎn)品，譬如雙模/三模調(diào)諧器、帶分配器的調(diào)諧器、帶射頻調(diào)制器的調(diào)諧器、多媒體組合調(diào)諧器、輸出基帶碼流信號(hào)的數(shù)字調(diào)諧器等。同時(shí)調(diào)諧器具備更穩(wěn)定的性能和兼容更多標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為調(diào)諧器產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主旋律。

2 調(diào)諧器最新發(fā)展概述

調(diào)諧器（俗稱高額頭）的主要工作是從高頻信號(hào)上把有用信號(hào)搬移到低頻[1-3]。從下面對(duì)于調(diào)諧器的分類可以全面地了解到調(diào)諧器產(chǎn)品的發(fā)展情況。

1）從接收信號(hào)角度方面，調(diào)諧器分為模擬、數(shù)字、數(shù)模一體化3種，大部分調(diào)諧器輸出模擬/數(shù)字中頻信號(hào)，有些調(diào)諧器還可直接輸出基帶信號(hào)。而從接收信號(hào)的制式上看，模擬信號(hào)可以做到全制式接收，數(shù)字信號(hào)接收按地區(qū)分為 DVB，ATSC，ISDB，DMB 等。

2）從信號(hào)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)方面，可區(qū)分為衛(wèi)星調(diào)諧器、有線系統(tǒng)調(diào)諧器、地面廣播調(diào)諧器及手機(jī)調(diào)諧器等。如在歐洲有線網(wǎng)絡(luò)用DVB-C，地面廣播用DVB-T，衛(wèi)星廣播用DVB-S，手持設(shè)備用DVB-H等。

3）從調(diào)諧器處理信號(hào)的技術(shù)分為模擬和數(shù)字兩種，傳統(tǒng)的鐵盒調(diào)諧器（CAN調(diào)諧器）基本是采用模擬技術(shù)，而硅調(diào)諧器則是采用數(shù)字技術(shù)。

4）從調(diào)諧器電路結(jié)構(gòu)方面，可分為下列幾類：?jiǎn)无D(zhuǎn)換中頻輸出、單轉(zhuǎn)換低中頻輸出、單轉(zhuǎn)換零中頻輸出、雙轉(zhuǎn)換中頻輸出、雙轉(zhuǎn)換低中頻輸出及雙轉(zhuǎn)換零中頻輸出等。

5）從調(diào)諧器改變調(diào)諧頻率的方式，可分為電壓合成VS和頻率合成FS兩種。目前技術(shù)的發(fā)展，電壓合成基本淘汰，都在使用IIC的頻率合成。

6）從調(diào)諧器多功能化方面區(qū)分，看是否結(jié)合射頻調(diào)諧器、中放電路、解調(diào)器、解碼器、音頻/視頻處理、調(diào)頻立體聲收音以及USB 2.0接口等分為HALF NIM調(diào)諧器、NIM調(diào)諧器。

7）從調(diào)諧器應(yīng)用市場(chǎng)細(xì)分，有汽車調(diào)諧器、手機(jī)調(diào)諧器、PC調(diào)諧器、STB調(diào)諧器、Home TV調(diào)諧器等。

業(yè)界普遍采用的是第3種分類方法，首先分成模擬調(diào)諧器和數(shù)字調(diào)諧器兩大類別，模擬調(diào)諧器再細(xì)分為多制式、多功能化種類；數(shù)字調(diào)諧器再?gòu)慕邮招盘?hào)角度、信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用市場(chǎng)細(xì)分為多種類型。從用戶對(duì)音視頻娛樂(lè)的需求來(lái)看，高清和數(shù)字化是電視發(fā)展的必然方向之一，因此，各類數(shù)字調(diào)諧器創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為調(diào)諧器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

在車載移動(dòng)環(huán)境中，乘客在車速高達(dá)200 km/h的汽車內(nèi)觀看實(shí)時(shí)廣播電視，因此調(diào)諧器必須采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)技術(shù)。除了要符合嚴(yán)格的汽車質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外，還必須滿足汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)尺寸和性能的要求，解決臨近頻道干擾、多徑干擾、極寬動(dòng)態(tài)范圍的影響信號(hào)接收質(zhì)量等難題。

3 調(diào)諧器關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

調(diào)諧器接收信號(hào)不但要完成頻譜搬移功能，而且要完成信號(hào)的有效還原，有幾十個(gè)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)同時(shí)滿足要求才行。模擬調(diào)諧器從20世紀(jì)80年代技術(shù)引進(jìn)發(fā)展至今，設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)非常成熟。數(shù)字調(diào)諧器設(shè)計(jì)從模擬調(diào)諧器演化而來(lái)，在技術(shù)和工藝上不僅包含原來(lái)模擬調(diào)諧器的重要指標(biāo)，在相位噪聲、非線性及鎖定時(shí)間等檢測(cè)方法上差異也很大，還要處理好信號(hào)干擾問(wèn)題，如鏡像信號(hào)干擾、臨頻道干擾等。

下面給出了一些關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)作為設(shè)計(jì)參考：

1）動(dòng)態(tài)范圍，指調(diào)諧器能接收的輸入信號(hào)強(qiáng)度的范圍。地面電視廣播對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的要求最大，約為60～70 dB，有線傳播方式約30～40 dB，衛(wèi)星傳播方式動(dòng)態(tài)范圍則要求最小。動(dòng)態(tài)范圍主要取決于RF AGC控制深度、IF AGC控制深度及高放電路設(shè)計(jì)。

2）噪聲系數(shù)，即調(diào)諧器輸入端信噪比與輸出端信噪比的比值。它決定了調(diào)諧器最小可接收的信號(hào)強(qiáng)度，或稱為接收靈敏度。目前數(shù)字地面電視調(diào)諧器的噪聲系數(shù)要求不得高于7 dB，而有線系統(tǒng)調(diào)諧器的噪聲系數(shù)則要求小于10 dB。

3）相位噪聲定義為在某一偏移頻率處1 Hz帶寬內(nèi)的信號(hào)功率與信號(hào)總功率的比值。調(diào)諧器本振信號(hào)易受噪聲雜波的干擾而產(chǎn)生抖動(dòng)，即相位變化，這就是調(diào)諧器的相位噪聲。因數(shù)字電視信號(hào)多采用正交調(diào)幅（QAM）及四相相移鍵控調(diào)制方式，相位噪聲會(huì)直接影響到數(shù)字調(diào)諧器的輸出信噪比。而模擬電視信號(hào)多采用調(diào)幅（AM）或調(diào)頻（FM）就不易受相位噪聲干擾。所以，通常談的都是數(shù)字調(diào)諧器的相位噪聲。地面數(shù)字調(diào)諧器要求相位噪聲：@1 kHz≤-50 dBc/Hz；@10 kHz≤-80 dBc/Hz；@100 kHz≤-100 dBc/Hz；有線數(shù)字調(diào)諧器要求相位噪聲∶@1 kHz≤-57dBc/Hz；@10kHz≤-80dBc/Hz；@100kHz≤-100dBc/Hz。

4）鏡像干擾抑制比，即調(diào)諧器對(duì)鏡像頻率干擾信號(hào)的抑制能力。地面數(shù)字調(diào)諧器要求VHF≥55 dB，UHF≥46 dB；有線數(shù)字調(diào)諧器要求VHF≥55 dB，UHF≥50 dB。

5）中頻干擾抑制比，即調(diào)諧器對(duì)中頻干擾信號(hào)的抑制能力。地面數(shù)字調(diào)諧器要求≥50 dB；有線數(shù)字調(diào)諧器要求≥55 dB。在設(shè)計(jì)高放電路前的中頻陷波電路和高放級(jí)選通電路時(shí)必須充分考慮。

6）輻射抗干擾抑制比代表調(diào)諧器本振信號(hào)泄露和抗干擾的能力。指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格，必須滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

7）消耗功率，即在便攜式視頻調(diào)諧器產(chǎn)品中必須考慮低功耗分配。

4 調(diào)諧器產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用

首先，硅調(diào)諧器設(shè)計(jì)成為一種主流趨勢(shì)，并且有可能朝STB/DTV整機(jī)廠家一體化設(shè)計(jì)方向發(fā)展，電視機(jī)廠商可以直接將高集成度的硅調(diào)諧器嵌入到主板上。因?yàn)楣枵{(diào)諧器設(shè)計(jì)電路高度集成化，外圍元器件很少，生產(chǎn)調(diào)試方便。代表性的芯片供應(yīng)商有恩智浦公司（NXP）、英飛凌公司（Infineon）、瑞科信公司（Xceive）、Microtune、美信公司（Maxim）、MaxLinear、飛思卡爾（Freescale）、三星電子（Samsung）等。ST，TI等已有解調(diào)解碼芯片的公司，已將硅調(diào)諧器與解調(diào)器、解碼器、控制器等集成在一起，構(gòu)成SoC單芯片。

其次，節(jié)能綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用逐漸深入人心。調(diào)諧器所需的供電電壓不斷降低，功耗進(jìn)一步下降。從最初的12 V降至9 V，再到5 V。今天，大多數(shù)模擬電視機(jī)、數(shù)字電視機(jī)或機(jī)頂盒的工作電壓都為5 V，還會(huì)進(jìn)一步降到3.3 V的水平上，有些供應(yīng)商已經(jīng)推出了這樣的調(diào)諧器芯片。同時(shí)，調(diào)諧器供應(yīng)商普遍采用ROSH環(huán)保生產(chǎn)方式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

為了滿足美國(guó)規(guī)定的“即插即用”或“數(shù)字有線就緒”的線纜調(diào)諧器，這就意味著必須設(shè)計(jì)含有可接收無(wú)線ATSC（高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)）廣播信號(hào)、數(shù)字有線節(jié)目和傳統(tǒng)模擬電視信號(hào)的調(diào)諧器，即雙/三模調(diào)諧器。

同時(shí)，手機(jī)CMMB調(diào)諧器市場(chǎng)考量的主要是體積、成本與干擾的問(wèn)題；PC電腦電視調(diào)諧器市場(chǎng)主要在成本和性能關(guān)聯(lián)方面，可以設(shè)計(jì)成PCI板卡或電視棒的形式；STB調(diào)諧器市場(chǎng)主要在小型化、多種安裝方式、低成本、高可靠性方面考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；Home TV市場(chǎng)是調(diào)諧器應(yīng)用的傳統(tǒng)市場(chǎng)，低成本、小型化、數(shù)字化、多模化是其設(shè)計(jì)的方向。除了便攜移動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)主要為硅調(diào)諧器產(chǎn)品外，其他市場(chǎng)硅調(diào)諧器產(chǎn)品與CAN調(diào)諧器產(chǎn)品各領(lǐng)風(fēng)騷。

此外，還應(yīng)擴(kuò)大調(diào)諧器產(chǎn)品的適用范圍。例如，廠商正在與芯片組廠商合作開(kāi)發(fā)多功能數(shù)字電視調(diào)諧器模塊，應(yīng)用于數(shù)碼相框、PMP和上網(wǎng)本等。

[1]王周宏.硅調(diào)諧器技術(shù)分析[J/OL].電子工程專輯，2008[2009-11-30].http：//www.eet-china.com/ART_8800537655_617687_NT_e23f889f.HTM.

[2]吳思賢.數(shù)位電視調(diào)諧器架構(gòu)技術(shù)分析[J/OL].系統(tǒng)晶片，2004（3）：48-57[2009-11-30].http：//www.eettaiwan.com/ARTICLES/2006MAY/PDF/2006MAY10_EDA_CTRLD_AN_06051001.PDF?SOURCES=DOWNLOAD.

[3]李鼎新，高葆新.電子調(diào)諧器原理與設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1990.