基于Silicon Tuner的TV射頻信號接收電路

王 楠

（天津三星電子顯示器有限公司，天津 300385）

責任編輯:任健男

1 引言

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展和不斷革新，平板電視取代傳統(tǒng)顯像管電視成為行業(yè)中的主流。而在平板電視迅猛發(fā)展的今天，超薄化已經(jīng)成為各個廠商不斷追求的目標。作為TV射頻接收系統(tǒng)（TV RF電路），目前常用的高頻頭體積較大，在一定程度上制約了平板電視的超薄化發(fā)展。筆者設計了一種基于Silicon Tuner的射頻接收電路，與傳統(tǒng)高頻頭相比，該射頻電路系統(tǒng)具有體積小、成本低、電性能卓越等優(yōu)點，可使平板電視進一步超薄化。

2 系統(tǒng)主要模塊

本文的電視射頻接收電路系統(tǒng)是針對中國大陸及香港地區(qū)廣播電視標準而開發(fā)的，其各個模塊均按照中國/香港標準進行匹配設計。系統(tǒng)核心模塊包括Silicon Tuner、數(shù)字解調(diào)芯片、模擬解調(diào)芯片，以下具體介紹這三個模塊的選擇方案。

2.1 Silicon Tuner

本系統(tǒng)所用的Silicon Tuner為數(shù)模一體Tuner，可支持DTMB/DVB-T/DVB-C/PAL/SECAM等多種數(shù)字/模擬電視廣播制式，Silicon Tuner內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

Silicon Tuner具有無線（Air）和有線（Cable）兩路 TV RF信號輸入端子，通過Switch IC實現(xiàn)Air或Cable信號的選通；TV RF信號經(jīng)過LNA（Low Noise Amp）低噪聲放大器、BPF（Band-Pass Filter）帶通濾波器、AGC（Auto Gain Control）自動增益控制回路、AMP放大器的處理后，最終以差分雙中頻IF+/IF-形式輸出[1-2]。此外Tuner內(nèi)部RF AGC（Auto Gain Control）與 Analog Demod IC 形成的負反饋回路對模擬信號進行自動增益控制，IF AGC與Digital Demod IC形成的負反饋回路自動調(diào)節(jié)數(shù)字信號的輸出增益。Tuner以I2C總線控制方式與外部進行通信。

2.2 數(shù)字解調(diào)芯片

本系統(tǒng)采用凌訊公司的LGS-8G75芯片對數(shù)字IF信號進行解調(diào)處理。LGS-8G75是一款可完全支持中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標準GB20600-2006的解調(diào)芯片，對于單載波（Single-Path）和多載波（Multi-Path）傳輸信道都有很好的接收性能。該芯片采用144Pin的BGA封裝形式（10 mm×10 mm），內(nèi)部高度集成了雙10 bit模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC、TDS－OFDM解調(diào)器和時域解交織存儲器，可以接收數(shù)字或模擬IF/IQ信號，經(jīng)過必要的信道解調(diào)及前向糾錯解碼處理后，輸出并行或串行的MPEG－2 TS流，再配以外接時間交織所需的SDRAM，最終將數(shù)字IF信號轉(zhuǎn)換成MPEG TS流并輸出。

2.3 模擬解調(diào)芯片

系統(tǒng)采用NXP公司的中頻集成IC TDA9886對模擬IF信號進行解調(diào)。

TDA9886通過I2C總線控制來實現(xiàn)圖像中頻PIF和聲音中頻SIF的處理，可精確控制自動增益控制（Auto Frequency Control，AFC），選擇 AGC 中 T.O.P 點，并提供四路可選地址，通過一些列的算法最終將模擬IF信號解調(diào)為復合視頻消隱/同步信號（Composite Video Blanking and Sync，CVBS）和聲音中頻SIF信號并輸出。

3 系統(tǒng)方案設計

3.1 硬件電路設計

TV射頻電路系統(tǒng)主要包括Silicon Tuner、數(shù)字解調(diào)回路、模擬解調(diào)回路以及濾波電路、放大電路、AGC反饋回路等，如圖2所示。

TV RF信號在Silicon Tuner中經(jīng)過一系列濾波、放大及雙調(diào)諧選頻處理后，最終以差分雙中頻IF+/IF－形式輸出，從Silicon Tuner輸出的IF信號將被同時傳送至數(shù)字解調(diào)回路和模擬解調(diào)回路中。

在數(shù)字解調(diào)回路中，選用EPCOS公司的SAWFilter X7253D進行數(shù)字中頻DIF濾波處理，濾波后的DIF僅保留以36.125 MHz為中心頻點的8 MHz帶寬數(shù)字方波，該數(shù)字中頻經(jīng)SN61766放大后在數(shù)字解調(diào) IC（LGS－8G75）中進行數(shù)字信號解調(diào)。解調(diào)后除輸出8位MPEG TS（MPEG_D0～MPEG_D7）碼流外，還將輸出MPEG_CLK，MPEG_SYNC和 MPEG_VALID， 上述 11位MPEG數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列編碼后，共同傳輸?shù)絋V后端Decoder電路中進行其他相關(guān)處理。

在本系統(tǒng)的模擬信號解調(diào)回路中，Silicon Tuner輸出的差分中頻IF+/IF－首先在SAW－Filter中進行帶通濾波處理。由于本系統(tǒng)是針對中國大陸/香港地區(qū)廣播電視標準而開發(fā)的，因而在SAW－Filter的選擇上也必須滿足兩地制式要求。對于模擬圖像中頻PIF采用EPCOS公司的K7268D，濾波后輸出38.9 MHz PAL制式圖像中頻；模擬聲音中頻選擇EPCOS公司的K9653D，可支持B/G，D/K，I，M/N等多種聲音制式。濾波后的PIF信號在模擬解調(diào)IC（TDA9886）中進行解調(diào)并最終以CVBS（復合視頻消隱和同步信號）形式輸出，聲音中頻SIF直接輸出。

從上述信號處理流程可以看到，Silicon Tuner接收端子中收到的TV RF信號經(jīng)過射頻電路處理后，最終以MPEG 流、CVBS、SIF 的形式輸入到后端 Decoder電路中[3－4]，并且本系統(tǒng)采用I2C總線控制方式進行通信。

3.2 軟件流程設計

Silicon Tuner流程如圖3所示。系統(tǒng)上電后首先進行Software Reset等初始化設置，初始化完成后進入選頻過程（CH.Change）。在選頻過程中，如果用戶沒有其他操作，Tuner將會按照CH.Setting-State Machine-Receive TV的流程運行，若在選頻過程中用戶發(fā)出終止搜臺或重新搜臺的指令，系統(tǒng)都會判定為中斷發(fā)生（Abort State Machine），并自動跳轉(zhuǎn)到相應的程序中重新運行，同時清除中斷標志。

LGS－8G75工作流程為系統(tǒng)上電并初始化完成后，首先設置MPEG格式、選擇ADC、并初始化Tuner參數(shù)，通過一系列算法實現(xiàn)頻率設定，待Tuner頻率設置完成后，再分別對LGS－8G75進行Auto Mode Setting和Manual Mode Setting，并進行相應的Detect操作。

4 系統(tǒng)測試

筆者對TV射頻電路系統(tǒng)進行了測試，測試結(jié)果表明，完全滿足中國大陸/香港地區(qū)模擬電視廣播標準及中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標準GB20600-2006。

對于數(shù)字信號，測試項目如表1所示。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)具有良好的Single-Path和Multi-Path信道接收性能， 可支持 4QAM-NR，4QAM，16QAM，32QAM，64QAM等解調(diào)方式，前向糾錯碼率分別為0.4，0.6，0.8，并且具有PN420，PN595，PN945等保護間隔，其時間解交織模式有M=240和M=720兩種。此外，擁有良好的抗多徑干擾和多普勒頻移特性，能夠最大限度優(yōu)化處理包括脈沖噪聲、回波、衰落在內(nèi)的多種狀態(tài)信號。

表1 數(shù)字信號測試項目表

對于模擬信號，測試項目如表2所示。測試結(jié)果表明系統(tǒng)可支持PAL和SECAM圖像模式，并且能夠正確識別 B/G，D/K，I，M/N等多種聲音制式。

5 小結(jié)

本文的TV射頻電路系統(tǒng)具有良好的電學性能和體積小、成本低等優(yōu)點，能夠替代傳統(tǒng)的CAN Tuner，與TV后端Decoder電路共同組成電視終端接收系統(tǒng)，使平板電視進一步向超薄化方向發(fā)展。

表2 模擬信號測試項目表

[1]閻英，劉伯紅，張林.第二代數(shù)字廣播電視系統(tǒng)前向糾錯編碼硬件實現(xiàn)研究 [EB/OL].[2010-02-20].http://elec.wanfangdata.com.cn/login.aspx?ReturnUrl=%2ffile%2ffile.ashx%3ffileResourceID%3dkjqk%26fileID%3ddzjsyy%2fdzjs2009%2f0910pdf%2f091028.pdf.

[2]肖乾友，黃曉革，駱志敏.一種數(shù)字中頻接收機的設計與實現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2006，30（4）:123-127.

[3]余兆明，余智.數(shù)字電視原理[M].北京:人民郵電出版社，2004.

[4]王川.彩色電視機原理[M].北京:人民郵電出版社，2009.