提高調(diào)諧器性能的有線(xiàn)電視機(jī)頂盒最新技術(shù)方案

1、提高調(diào)諧器性能的有線(xiàn)電視機(jī)頂盒最新技術(shù)方案對(duì)目前的有線(xiàn)電視服務(wù)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，要傳輸多媒體內(nèi)容，就要求stb配備一個(gè)以上的調(diào)諧器。隨著有線(xiàn)電視(catv)運(yùn)營(yíng)商將業(yè)務(wù)擴(kuò)張到視頻點(diǎn)播(vod)、按流量付費(fèi)以及提供數(shù)字內(nèi)容等領(lǐng)域，catv(stb)正在經(jīng)受戲劇性的進(jìn)展。除了提供模擬視頻圖像接收功能之外，頻繁的stb現(xiàn)在都支持多種功能，包括個(gè)人視頻錄像(pvr)/數(shù)字視頻錄像(dvr)、畫(huà)中畫(huà)、寬帶vod、電話(huà)、數(shù)字視頻和高辨別率(hdtv)內(nèi)容。目前有線(xiàn)電視業(yè)務(wù)所提供的多媒體類(lèi)型要求stb配備一種以上的調(diào)諧器。按照instat的討論，2005年38%的stb都提供pvr/dvr功能，這意味著目前交付用法

2、的許多stb具有多個(gè)調(diào)諧器，典型的狀況是包含1或2個(gè)模擬視頻調(diào)諧器和1方塊圖中所示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)諧器?；旧希{(diào)諧器創(chuàng)造商都從這種日益增長(zhǎng)的需求中獲益，但是，過(guò)時(shí)的技術(shù)卻承受不了所擔(dān)負(fù)的工作。事實(shí)上，新的市場(chǎng)正迫使人們改進(jìn)調(diào)諧器的性能規(guī)范，要求設(shè)計(jì)工程師重新設(shè)計(jì)板，以利用新的辦法和先進(jìn)的工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)高度集成的調(diào)諧器。最后，oem和子系統(tǒng)創(chuàng)造商不應(yīng)當(dāng)對(duì)全部調(diào)諧器都同等對(duì)待，而應(yīng)當(dāng)認(rèn)真挑選適合應(yīng)用需要的調(diào)諧器和相關(guān)的參考設(shè)計(jì)。將更多內(nèi)容封裝到有線(xiàn)電視頻譜之中跟以往任何時(shí)候相比，有線(xiàn)電視提供商在追趕成為三重業(yè)務(wù)(語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻)市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的過(guò)程中，向頻譜中包裝的服務(wù)越來(lái)越多(圖2)。傳統(tǒng)的調(diào)諧器工作

3、在50到860mhz的頻段，但是，人們正方案把一些catv系統(tǒng)擴(kuò)展到1ghz。因此，調(diào)諧器現(xiàn)在需要具有空前的性能，特殊是在線(xiàn)性度、動(dòng)態(tài)范圍和噪聲等方面。但是，并非僅此而已，由于oem增強(qiáng)了stb的功能，他們需要更容易、更小的設(shè)計(jì)以提高創(chuàng)造的效率并提供高牢靠性的產(chǎn)品。這個(gè)責(zé)任就落在了調(diào)諧器創(chuàng)造商的肩上，他們要提供最佳的技術(shù)、設(shè)計(jì)和集成度以滿(mǎn)足oem的需求。圖1：包含用于接收模擬和數(shù)字內(nèi)容的多個(gè)調(diào)諧器的stb、圖2：電視頻譜要求調(diào)諧器具備通道挑選性和線(xiàn)性度以產(chǎn)生艷麗清楚的視頻圖像集成：從芯片組到單一封裝就在幾年以前，最佳的調(diào)諧器產(chǎn)品都是采納雙轉(zhuǎn)換調(diào)諧器芯片組，這些上行轉(zhuǎn)換器和下行轉(zhuǎn)換器的芯片組合提

4、供了低成本、低失真和一體化的合成器。每一顆芯片的面積為6mm10mm，在業(yè)內(nèi)這種封裝已經(jīng)沿用多年，付運(yùn)量達(dá)到了幾億只。最近調(diào)諧器創(chuàng)造商對(duì)這些設(shè)計(jì)作出了很大改進(jìn)，單一封裝的占位空間比老式芯片組中隨意一種芯片的占位空間都要小。典型的單封裝調(diào)諧器面積為8mm8mm，但是，有些要小到6mm6mm。3的例子所示，這些器件在單一封裝中組合了上/下行轉(zhuǎn)換和頻率合成器，并結(jié)合了過(guò)去采納的片外功能，如調(diào)諧變?nèi)萜骱驮鲆婵刂?。在挑選調(diào)諧器的過(guò)程中，關(guān)鍵差異是調(diào)諧功能的集成度和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。oem需要把握囫圇物料清單(bom)，由于調(diào)諧器隨集成度和創(chuàng)造便利性而變幻，需要協(xié)作額外的片外電路。例如，采納單端rf輸入的調(diào)諧器

5、就不需要采納昂貴的片外寬帶不平衡。在挑選調(diào)諧器之前，oem應(yīng)當(dāng)提出此類(lèi)問(wèn)題：需要rf輸入嗎？是否在if之后集成了下行轉(zhuǎn)換器？是否配備片上rf和if增益控制，并足以取消外部增益控制電路？采納這種調(diào)諧器之后，我的囫圇bom的成本將是多少？基本調(diào)諧器要求對(duì)于目前的catv調(diào)諧器來(lái)說(shuō)，最基本的要求是具有良好的通道挑選性、優(yōu)良的信號(hào)完整性和簡(jiǎn)樸的設(shè)計(jì)。它們還要支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如opencable 和docsis，以滿(mǎn)足即將開(kāi)辟的市場(chǎng)的需求。此外，它們要經(jīng)濟(jì)有效地處理模擬和數(shù)字視頻、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及在一些狀況下的電纜電話(huà)。目前，隨著越來(lái)越多的消費(fèi)者在接收內(nèi)容之后，對(duì)其舉行編輯并存儲(chǔ)在硬盤(pán)中供未來(lái)掃瞄，因而驅(qū)動(dòng)著

6、對(duì)多種調(diào)諧器dvr/pvr stb的需求。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，stb必需結(jié)合多種模擬和數(shù)字調(diào)諧器以及分支器，該分支器能夠在最大限度地保持信號(hào)完整性的前提下把信號(hào)分配出去。因?yàn)閟tb的設(shè)計(jì)包含多種功能，節(jié)約空間就是至關(guān)重要的；高集成度的單芯片調(diào)諧器比分立或多芯片前端計(jì)劃更有吸引力。對(duì)pvr/dvr stb需求的增長(zhǎng)，不僅僅對(duì)調(diào)諧器設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)，而且，要以盡可能小的噪聲和失真為每一個(gè)調(diào)諧器提供信號(hào)。人們也希翼不僅僅把rf輸入分配到幾個(gè)rf輸出以饋入每一個(gè)調(diào)諧器，而且，要給這些路徑增強(qiáng)自立的增益控制，這就削減或消退了在調(diào)諧器中調(diào)節(jié)輸入所瀕臨的困難。因此，重要的是具備優(yōu)異噪聲系數(shù)和線(xiàn)性度的stb前端r

7、f分支器，以確保信號(hào)的惡化最小。今日，市場(chǎng)上有幾種產(chǎn)品能帶來(lái)全部這些益處，angics公司提供的緊湊型單一封裝有源分支器就是其中最為聞名的一種，它不僅僅提供行業(yè)率先的噪聲系數(shù)和線(xiàn)性度，而且具有自立于每一個(gè)調(diào)諧器路徑的寬動(dòng)態(tài)范圍的增益控制。性能的尺度：線(xiàn)性度和失真調(diào)諧器的線(xiàn)性度影響信號(hào)完整性和圖像質(zhì)量。目前，大多catv調(diào)諧器都采納雙轉(zhuǎn)換調(diào)諧器，由于它們具有抑制干擾通道和削減互調(diào)失真的固有能力，對(duì)在擁擠的有線(xiàn)電視頻譜中實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)圖像是至關(guān)重要的；它們還比較小，比較便于創(chuàng)造，相比之下，傳統(tǒng)的單轉(zhuǎn)換調(diào)諧器要采納需要在創(chuàng)造過(guò)程中手工調(diào)整的跟蹤濾波器。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)諧對(duì)線(xiàn)性度的要求不如模擬調(diào)諧器嚴(yán)格，因此，

8、數(shù)據(jù)調(diào)諧器能采納單變換架構(gòu)并實(shí)現(xiàn)可接受的性能。對(duì)數(shù)字視頻調(diào)諧的要求就跟對(duì)模擬視頻調(diào)諧的要求一樣苛刻，所以，雙變換調(diào)諧器仍然是實(shí)現(xiàn)高線(xiàn)性度和低失真的架構(gòu)挑選。線(xiàn)性度的主要度量指標(biāo)是截取點(diǎn)，輸出截取點(diǎn)(oip)是失真信號(hào)成分的輸出功率電平等于實(shí)用信號(hào)功率電平的頻點(diǎn)，輸入截取點(diǎn)(iip)等于輸出截取點(diǎn)減去器件的增益(圖3)。圖3：集成調(diào)諧器把完整的功能封裝到單一模塊之中失真成分挺直受到輸入功率的影響。例如，當(dāng)輸入功率增強(qiáng)1db的時(shí)候，二階失真(imd2)成分就增強(qiáng)2db，三階失真成分(imd3)就增強(qiáng)3db。imd2成分是兩個(gè)音調(diào)的互相作用引起的(或者是單音的倍頻，即二次諧波)。在有線(xiàn)電視應(yīng)用中，二

9、階失真通常根據(jù)復(fù)合二階(cso)失真性能來(lái)分析，cso是通過(guò)累加給定被測(cè)通道的多個(gè)二階失真而得到的。良好的調(diào)諧器將提供優(yōu)于-60 dbc的典型cso值。imd3成分是三個(gè)音調(diào)(三拍)之偶爾一個(gè)音調(diào)的二次諧波與另一個(gè)音調(diào)之間的互相作用引起的。復(fù)合三拍(ctb)性能是通過(guò)累加給定被測(cè)通道的多個(gè)imd3成分獲得的。典型狀況下，模擬視頻調(diào)諧器的ctb要優(yōu)于-63 dbc。為了獲得所需要的線(xiàn)性度，一些調(diào)諧器需要外部濾波器元件來(lái)保持低的cso和ctb。外部元件除了增強(qiáng)bom之外，還會(huì)使噪聲系數(shù)惡化。對(duì)于新興的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，如利用現(xiàn)有電纜布線(xiàn)在囫圇房屋中分布pvr/dvr和三重業(yè)務(wù)的moca標(biāo)準(zhǔn)(基于同軸電纜的

10、多媒體聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn))，噪聲將成為一個(gè)較大的影響因素。在1ghz以上頻段，moca在現(xiàn)有有線(xiàn)電視系統(tǒng)的正反路徑上增強(qiáng)了第三條路徑。雙工器將由三工器所取代，輸入信號(hào)在此將被損耗1db。在這樣的條件下，在調(diào)諧器中維持低的噪聲系數(shù)甚至就變得越來(lái)越重要。圖4：受到諧波失真成分影響的線(xiàn)性度噪聲在模擬電視系統(tǒng)中，人們能夠容忍適度的干擾，例如，許多人就見(jiàn)過(guò)模擬電視中邊沿含糊的鬼影。在系統(tǒng)中，因?yàn)榻庹{(diào)器不能解調(diào)出沉沒(méi)在噪聲中的信號(hào)，所以，當(dāng)接收信號(hào)受到一定程度干擾的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致屏幕一片空白。對(duì)于這樣的應(yīng)用，要求調(diào)諧器具備最小化噪聲的能力就極為重要。值得注重的兩種噪聲源分離是相位噪聲和噪聲系數(shù)。相位噪聲是用于對(duì)性能

11、舉行分類(lèi)的參數(shù)。時(shí)域中的隨機(jī)波動(dòng)(顫動(dòng))表現(xiàn)為頻域中的相位噪聲。在數(shù)字系統(tǒng)中，相位噪聲的性能很重要，由于它能限制每一個(gè)信號(hào)的相位辨別率(或可辯識(shí)的位數(shù))。集成調(diào)諧器的設(shè)計(jì)工程師通常采納更好的片上振蕩器和鎖相環(huán)合成器設(shè)計(jì)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。噪聲系數(shù)影響調(diào)諧器檢測(cè)和接收弱信號(hào)的能力，調(diào)諧器的總噪聲系數(shù)受到個(gè)電路模塊的性能及這些模塊在信號(hào)路徑上的組成方式這兩個(gè)方面的影響。調(diào)諧器創(chuàng)造商通過(guò)在他們的每一個(gè)調(diào)諧器產(chǎn)品中充實(shí)這一參數(shù)，持續(xù)尋求把疊加在信號(hào)鏈上的噪聲降低到最小的辦法。動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍是度量調(diào)諧器處理強(qiáng)弱兩種信號(hào)的能力的參數(shù)。要獲得良好的動(dòng)態(tài)范圍，調(diào)諧器就需要在寬的輸入功率范圍內(nèi)，同時(shí)提供合適的線(xiàn)性

12、度和噪聲性能的組合。通過(guò)利用位于調(diào)諧器前端的rf放大器和位于頻率變換之后的if放大器，可以調(diào)整調(diào)諧器的信號(hào)增益。對(duì)這兩個(gè)增益級(jí)舉行自立調(diào)整的方式，打算囫圇系統(tǒng)的噪聲系數(shù)和線(xiàn)性度。幸運(yùn)的是，盡管每家每戶(hù)之間的有線(xiàn)電視信號(hào)功率肯定值千差萬(wàn)別，但是，有線(xiàn)電視系統(tǒng)在囫圇系統(tǒng)帶寬內(nèi)通常提供相對(duì)全都的功率級(jí)。因此，為stb挑選的調(diào)諧器必需具備寬動(dòng)態(tài)范圍以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)條件。良好的模擬和數(shù)字調(diào)諧器提供80db或更大的增益控制范圍，以支持這些業(yè)務(wù)條件對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的要求。在探究出眾性能的過(guò)程中，一些調(diào)諧器創(chuàng)造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用了專(zhuān)用的工藝。例如，在anadigics公司開(kāi)發(fā)的ingap-plus工藝技術(shù)中，在同一ingap gaas裸片上集成了異質(zhì)結(jié)雙極型(hbt)和場(chǎng)效應(yīng)(fet)結(jié)構(gòu)，以利用這兩種工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。這種獨(dú)創(chuàng)的bifet工藝表現(xiàn)出高功率密度、高效率、低噪聲和優(yōu)越的線(xiàn)性度，并可