ot;display: block;">盡管幾年前手機(jī)和WLAN收發(fā)器就已經(jīng)過(guò)渡到硅片IC形式,但是固態(tài)電視調(diào)諧器卻放慢了發(fā)展速度。最近,幾家公司已經(jīng)開(kāi)始提供基于IC的電視接收器,以替代傳統(tǒng)的"鐵殼調(diào)諧器"。
過(guò)去的十年見(jiàn)證了電視產(chǎn)品方面的巨大技術(shù)創(chuàng)新:高清數(shù)字電視、平板顯示器和立體聲音頻。此外,Microsoft Windows XP Media Center已經(jīng)為PC上接收電視創(chuàng)造了一個(gè)繁榮的市場(chǎng)。并且,消費(fèi)者對(duì)在移動(dòng)手持設(shè)備上觀看實(shí)況轉(zhuǎn)播電視或下載視頻的多媒體能力的需求在不斷增加。另外,電視廣播在全球范圍內(nèi)從模擬向數(shù)字調(diào)制的轉(zhuǎn)換也即將來(lái)臨。
數(shù)字電視革命正在迅速展開(kāi)；事實(shí)上在某些地區(qū)模擬廣播已經(jīng)停止了。但是,為了最大限度地降低對(duì)電視觀眾的影響以及實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)換,許多政府已經(jīng)強(qiáng)制規(guī)定在2009年2月17日之前傳統(tǒng)的模擬(即NTSC、PAL和Secam)和數(shù)字(即DVB-T、ISDB-T和ATSC)信號(hào)共存。因此,在許多地區(qū),數(shù)字電視轉(zhuǎn)換會(huì)持續(xù)許多年,混合廣播系統(tǒng)代表著一個(gè)極大的市場(chǎng)。
有趣的是,幾乎所有用于傳統(tǒng)模擬信號(hào)的電視機(jī)和數(shù)字到模擬機(jī)頂盒轉(zhuǎn)換器仍在使用由幾百個(gè)分立元器件組成的低技術(shù)、高功耗"鐵殼調(diào)諧器"模塊。之所以叫"鐵殼調(diào)諧器"的原因在于:分立的固定和可調(diào)諧電感以及單獨(dú)的晶體管被封裝在大型(通常2×4英寸)金屬外殼內(nèi),這樣可以最大限度地降低射頻干擾。"調(diào)諧"所有這些分立元器件所需的人工操作導(dǎo)致了耗時(shí)的制造和測(cè)試過(guò)程。
顯然,固態(tài)電視調(diào)諧器有助于解決這些問(wèn)題甚至其它問(wèn)題,包括多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、集成、尺寸和功耗等。我們?nèi)匀惶幵诩呻娐冯娨曊{(diào)諧器進(jìn)入消費(fèi)產(chǎn)品的初期階段,這表明電視調(diào)諧器設(shè)計(jì)的普及面臨著比蜂窩收發(fā)器等其它射頻電路更大的挑戰(zhàn)。那么,我們?yōu)楹尾荒苡梅涓C網(wǎng)絡(luò)來(lái)為移動(dòng)設(shè)備提供電視類(lèi)應(yīng)用呢？
廣播電視調(diào)諧器的特殊技術(shù)問(wèn)題
在手機(jī)應(yīng)用和廣播電視的調(diào)諧器設(shè)計(jì)所考慮的因素中,主要技術(shù)差異表現(xiàn)在帶寬、干擾和動(dòng)態(tài)范圍。蜂窩接收器必須在極窄的頻率范圍內(nèi)工作。例如,典型的GSM接收器只需要覆蓋25或30MHz,而電視調(diào)諧器則必須接收超過(guò)800MHz的帶寬(42～864MHz)。
這個(gè)寬范圍的頻率響應(yīng)影響接收器設(shè)計(jì)的三個(gè)主要方面:頻率合成器、低噪聲放大模塊和濾波器。合成器的主要問(wèn)題是在產(chǎn)生所需頻率和滿(mǎn)足鎖時(shí)要求的同時(shí)需要保持小的體積和低的功耗。放大模塊的主要設(shè)計(jì)問(wèn)題在于它對(duì)較寬范圍的干擾信號(hào)的敏感性,這些干擾信號(hào)會(huì)產(chǎn)生斑駁圖像、噪聲和信號(hào)損耗。這些干擾信號(hào)可能來(lái)自廣播電視臺(tái)、蜂窩傳輸甚至汽車(chē)點(diǎn)火。蜂窩手機(jī)接收器在其接收器前端采用固定濾波器以有效地消除廣譜中的潛在干擾(由于涉及的頻段較窄),與蜂窩手機(jī)接收器不同的是,由于涉及的廣播帶寬較高,電視接收器不采用單個(gè)固定濾波器來(lái)有效抑制干擾信號(hào)。因此,電視調(diào)諧器需要專(zhuān)門(mén)的有源頻道濾波技術(shù)。
圖1:XC3028單芯片模擬和數(shù)字電視調(diào)諧器完整地集成了從射頻到基帶的各個(gè)功能模塊。
另一個(gè)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是要適應(yīng)廣播電視信號(hào)的大動(dòng)態(tài)范圍。接收器與發(fā)射器的任意可變距離導(dǎo)致了頻道信號(hào)強(qiáng)度的大范圍變化。處理動(dòng)態(tài)范圍中這些潛在的大差異需要極其復(fù)雜的IC設(shè)計(jì)。通過(guò)電纜傳送的不同頻道的電視信號(hào)具有相當(dāng)一致的信號(hào)強(qiáng)度,這使得有線(xiàn)電視接收器可以使用早期的IC。
鑒于上述動(dòng)態(tài)范圍問(wèn)題,調(diào)諧器必須檢測(cè)極其微弱的信號(hào),包括出現(xiàn)強(qiáng)干擾時(shí)接近接收器噪聲電平的輸入電視信號(hào)。例如,無(wú)用信號(hào)的強(qiáng)度可能比有用信號(hào)的強(qiáng)度高55dB,這需要接收器在出現(xiàn)較強(qiáng)的干擾信號(hào)時(shí)放大有用信號(hào)。這也是通過(guò)能夠抑制干擾的先進(jìn)頻道濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
Xceive XC3028就是一款用于機(jī)頂盒應(yīng)用的硅調(diào)諧器。該器件的尺寸為4.2×,由Jazz Semiconductor公司采用五個(gè)金屬層、微米BiCMOS工藝生產(chǎn)。它支持NTSC、PAL和Secam模擬標(biāo)準(zhǔn),此外,由于能夠產(chǎn)生數(shù)字解調(diào)器接口信號(hào),然后由電視機(jī)設(shè)計(jì)中另外的數(shù)字解調(diào)電路進(jìn)行處理,該器件還支持ATSC、DVB-C、DVBT和ISDB-T數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。Xceive公司還生產(chǎn)一種低功率接收器IC,特別適合為臺(tái)式機(jī)或筆記本電腦增加電視功能的USB接口類(lèi)設(shè)計(jì)。
用于移動(dòng)設(shè)備的電視調(diào)諧器
移動(dòng)手持設(shè)備中的多媒體能力包括數(shù)據(jù)、音頻、視頻和實(shí)時(shí)數(shù)字電視節(jié)目。向移動(dòng)手持設(shè)備提供電視服務(wù)可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)。第一種是采用現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò),第二種是采用專(zhuān)門(mén)的單向廣播電視網(wǎng)絡(luò)。
但是,蜂窩電視技術(shù)受到低分辨率和低幀速率的限制,這可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)畫(huà)面出現(xiàn)停頓和不流暢。更為重要的是,高質(zhì)量電視業(yè)務(wù)需要10倍的語(yǔ)音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率。因此,如果許多用戶(hù)嘗試同時(shí)使用電視業(yè)務(wù),需求將超過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的容量,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)掉話(huà)或"網(wǎng)絡(luò)繁忙"等錯(cuò)誤消息。
因此,蜂窩網(wǎng)絡(luò)無(wú)法為所有用戶(hù)提供各種電視業(yè)務(wù),這意味著電視廣播能為移動(dòng)手機(jī)提供更有前途的高性能和實(shí)時(shí)廣播電視能力。目前存在幾個(gè)競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn),包括數(shù)字視頻廣播-手持裝置(DVB-H)、數(shù)字多媒體廣播(DMB)、集成業(yè)務(wù)數(shù)字廣播(ISDB-T)和MediaFLO。
圖2:高度集成的MaxLinear MxL5005S模擬和數(shù)字電視調(diào)諧器為多個(gè)電視標(biāo)準(zhǔn)的接收提供了低成本解決方案。
Max-Linear公司支持全球標(biāo)準(zhǔn)的硅調(diào)諧器MxL5005S是一款用于機(jī)頂盒和移動(dòng)應(yīng)用的超低功率電視調(diào)諧器。該器件的尺寸為3.7×,采用五個(gè)金屬層、微米CMOS工藝制造。Max-Linear公司聲稱(chēng),該器件功耗僅為300mW,同時(shí)適用于模擬和數(shù)字電視接收。
隨著集成技術(shù)的不斷發(fā)展,硅調(diào)諧器下一步有可能是將電視解調(diào)器整合到手持應(yīng)用處理器中,或者是和射頻電視調(diào)諧器一起整合到系統(tǒng)級(jí)封裝中。有人預(yù)計(jì),下一步是將解調(diào)器與射頻調(diào)諧器整合到一個(gè)裸片上。盡管如此,多模和多頻帶調(diào)諧器將繼續(xù)與廣播標(biāo)準(zhǔn)一起演進(jìn)。
作者:Michael Keller
射頻產(chǎn)品技術(shù)分析師
Semiconductor Insights公司
