Televisies, video-opnemers, dekodeerders en breëbandkabelontvangers het 'n algemene element: die tuner. Alhoewel al die ander elektroniese komponente in hierdie toestelle krimp namate halfgeleiertegnologie krimp, gebruik verbruikerstoepassings dikwels groot "tunertenks" om hierdie kritieke funksie te bereik. Uitdagende beperkings op die ontwerp van tuners is die rede waarom hierdie tegnologie voortduur, maar die markkragte stoot silikonstemmers op die voorgrond.
Die tunerontwerper moet baie uitdagings oorkom. Die insetsein in uitsaaitelevisie- en kabeltoepassings lê in die frekwensieband van 48 MHz tot 861 MHz, en die seinsterkte kan 'n wye dinamiese bereik hê. By uitsaaistelevisie-toepassings kan die sein wat gekies moet word byvoorbeeld aangrensende ongewenste kanale hê waarvan die seinsterkte 100 keer oorskry.
'N Tipiese tuner-ontwerp gebruik 'n enkele omskakelingsontvanger-argitektuur, hoewel ander argitekture ook moontlik is. Die struktuur van 'n enkele omskakelaar het 'n voorkeusefilter, 'n lae ruisversterker (LNA), 'n af-omskakelaar en 'n tussentydse frekwensie ('n ') versterker.
1. Beperkings vir die ontwerp van silikonstemmer
1) Vooraf geselekteerde filteropsporing
Die voorkiesfilter neem die frekwensieband van die volle frekwensie en verminder dit tot 'n kleiner frekwensieband wat die kanaal van belang bevat. In die lig van die wye frekwensiebereik van die kanaal, beteken dit dat die voorkeusefilter 'n volgband-deurgangsfilter moet wees waarvan die middelfrekwensie oor die sein-spektrum kan wissel. LNA's met outomatiese RF-versterkingsfunksies volg gewoonlik 'n voorafgekose filter.
Die downconverter-stadium is traditiefionies 'n heterodiene stelsel. Die downconverter is ontwerp met kanaalkeuse, wat die aanpassing van die plaaslike ossillator (LO) insluit sodat die verskil tussen die frekwensie en die sein van belang binne die banddoorgang van die IF-filter val. Hierdie stadium maak gebruik van hoëprestasie-smalband-vaste-frekwensie-filters - gewoonlik oppervlak akoestiese golf (SAW) toestelle - deur alle ander opsies te kies en uit te sluit. Dit word gevolg deur 'n IF-versterker met veranderlike versterkingskontrole, wat die stelsel toelaat om die sterkte van die geselekteerde sein aan te pas by die behoeftes van die demodulasie- en opsporingskring waarop die tuner bestuur.
As u die wye frekwensie- en seinsterktebereik van die insetsein in ag neem, sal die gebruik van hierdie argitektuur om 'n tuner met goeie prestasie te genereer, baie uitdagings meebring. Die een is die voorseleksiefilter. Om die volle bandbreedte te bedek, is tipiese TV-ontvanger-implemente nodig om filters in drie verskillende frekwensiebande te laat werk: VHF (baie hoë frekwensie), 48 tot 88 MHz; medium VHF, 174 tot 216 MHz; en UHF (super-hoë frekwensie) by 470 tot 861 MHz. 'N Algemene implementering is om afsonderlike filters te gebruik, een vir elke filter.
2) Multi-band werking
Die voorseleksiefilter kies die frekwensieband, maar dit kan steeds nodig wees om 'n opsporingsfilter te implementeer om die vereiste selektiwiteit te bied. Die opsporingsfilter moet 'n relatiewe vaste bandwydte handhaaf, alhoewel die middelfrekwensie oor baie oktawe kan verander. Die realisering van so 'n filter vereis gewoonlik 'n groot aantal passiewe komponente, soos induktors, wat handmatig in die fabriek ingestel moet word om behoorlike werkverrigting te verkry. Hierdie vraag na passiewe komponente en handmatige afstemming verhoog die grootte en koste van die tuner aansienlik. 'N Tipiese ontvanger kan 2.5 x 2 x 0.75 duim meet.
Die voorkeusefilter is egter nie die enigste komponent met ontwerpuitdagings nie. Die LO in die downconverter moet ook 'n wye frekwensie bereik. Die voorkeusefilter verminder slegs die bandwydte van die insetsein. Die belangstellingsein kan steeds oral in die 48 tot 861 MHz-reeks val, en die LO moet basies hierdie reeks dek. Daarbenewens moet die LO 'n lae naby-fase-geraas vertoon, anders kan DTV-kanaalontvangs in die gedrang kom. Die geïntegreerde stroombaan ossillator bereik so 'n wye frekwensiebereik wat nie ingestel kan word nie, en vertoon terselfdertyd 'n lae fase geraas deur gebruik te maak van die tipiese 3 volt kragbron van die huidige elektroniese stelsels. 'N Kragtoevoer van tot 30 V kan benodig word.
Om aan al hierdie prestasievereistes te voldoen, kies die meeste verskaffers om die tradisionele TV- en video-ontvangerontwerpe te behou, ondanks hul koste en grootte. Maar die markdruk begin verander. Een van die elemente is die magtiging van die Federal Communications Commission, dit wil sê, alle TV's wat in die Verenigde State verkoop word, het stemme begin gebruik wat digitale TV-uitsendings kan ontvang. Hierdie taak dwing verskaffers om die basiese struktuur van hul produkte te verander en geleenthede te skep vir innovasie in die ontwerp van tuners.
Die groei in die vraag na die draagbare vermaaklikheidsmark het ook veranderinge in die ontwerp van tuners bevorder. Draagbaar beteken batterye- of handtoestelle en verbied die gebruik van hoë spanning in LO-implementasies. Daarbenewens benodig draagbare toestelle baie kleiner implementasies as tipiese stemmers. In die groeiende platskerm- / TV-mark is klein grootte ook belangrik. In 'n plat paneelontwerp kan die grootte van die ontvanger die beperkende faktor wees vir die uitdunning van die produk.
'N Ander tendens wat die ontvanger se vereistes beïnvloed, is dat verbruikers meerdere kanale tegelyk wil ontvang. Dit beteken dat meer as een tuner benodig word, wat meer ruimte inneem, wat die stelselgrootte beïnvloed en die koste van die tuner vir die finale produk verhoog. Markdruk om grootte en ander neigings te verminder, het die gebruik van silikon-ontvangerontwerpe bevorder.
3) Skakel handmatig af
Daar is baie doelwitte vir die ontwerp van silikonstemmer. Een van die hoofdoelstellings is om die noodsaaklikheid van die handmatige aanpassing van eksterne komponente in die opsporingsfilter uit te skakel. Daar is twee effekte in silikon. Die een is dat die eliminasie van die meeste eksterne komponente ook die vermoë om ongewenste RF-energie op te neem en te laat wegneem uit die uitgeslote frekwensieband elimineer. Silikon-stemmers moet innoverende stroombaanontwerpe in LNA's en mengers gebruik om ongewenste energie te bestuur sonder om die transistors te beskadig.
Die tweede impak is die behoefte aan 'n nuwe RF-argitektuur. Vroeë silikon-ontwerperontwerpe probeer 'n dubbele omskakelingsmetode gebruik, wat selektiwiteit bied sonder om eksterne komponente handmatig af te stel. Die eerste omskakeling skuif die frekwensie van die insetsein opwaarts. Die RF SAW-filter verminder die bandwydte voordat dit vir die tweede keer na IF oorgeskakel word. Die filtertoestel verteenwoordig die belangrikste koste van hierdie ontwerp.
Onlangs word selfkalibreringstegnologie gebruik om die veranderinge in die vervaardiging van halfgeleierproses te oorkom. Sommige elimineer ook die behoefte aan hoëspanningskragtoevoer vir die LO en die behoefte aan RF SAW-toestelle. In plaas daarvan gebruik hulle slegs SAW-filters in die IF-stadium, wat 'n baie laer frekwensie het en laer koste toestelle is as RF SAW-filters.
Die implementering van hierdie ontwerpe in silikon vereis gevorderde halfgeleierprosestegnologie. Chip-verskaffers kenmerk gewoonlik net die proses van hul digitale VLSI-implementering. Om 'n silikon-tuner te implementeer, moet die proses gekarakteriseer word op grond van RF-prestasie. Daarbenewens moet die proses 'n manier hê om 'n induktor van die korrekte waarde te skep en 'n voldoende hoë Q te hê vir lae fase-geraas LO-implementering of RF-filterontwerp. So 'n proses kan nou gebruik word.
Benewens halfgeleierprosesse, benodig silikonstemmers noukeurige skyfontwerp. RF het baie geleenthede vir uitgestraalde en uitgevoerde inmenging. In 'n enkel-skyfie-silikon-ontvangerontwerp vererger die nabyheid van seinlyne op die skyfie en die deel van stroombane. Om hierdie steuring te beheer, is 'n uitleg nodig wat kritieke stroombane skei en beskermingspatrone insluit. Die ontwerp vereis ook noukeurige skepping en bestuur van krag- en grondverspreidingsnetwerke op die skyfies. Daarbenewens moet die ontwerp on-chip- en off-chip-filterkomponente insluit om die interferensie seinpad te breek.
Al hierdie probleme is opgelos, en met die koms van silikon-tuner-toestelle het produkontwerpers maniere begin maak om van die ou tuner-in-'n-blik ontslae te raak. Satelliet- en kabelontvangers was die eerste wat hierdie metode gebruik het. Hulle verwerk seine met ongeveer dieselfde krag in elke kanaal. Hierdie kanaaluniformiteit vereenvoudig die ontvangerontwerp effens, sodat vroeë silikon-afstemtoestelle aan die vereistes kan voldoen.
Aardse uitsaaise ontvangs moet egter 'n ontvanger gebruik wat selektiwiteit kan bied oor 'n wye verskeidenheid kragkragvlakke. Die moontlikheid om sterk seine in aangrensende kanale met swak kanale te kombineer, stel streng beperkings op die selektiwiteit van tunerontwerp. Tot onlangs toe het innoverende RF-argitekture en verbeterde verwerking van RF-halfgeleiers dit moontlik gemaak om silikonstemmers teen lae koste die vereiste prestasie te behaal.
Deur die noodsaaklikheid van handmatige aanpassings uit te skakel, kan hierdie silikonstempers vervaardigingsopbrengste verhoog en betroubaarder werk verrig as ouer ontwerpe. Hulle voorsien in die behoeftes van draagbare toestelle deur die behoefte aan hoëspanningskragtoevoer uit te skakel en kompakte implementerings toe te laat. Gegewe die invloed van die mark op hierdie eienskappe, word verwag dat silikonstemme TV-ontvangerontwerpe in ooreenstemming met ander dele van die elektroniese industrie sal pas.
Ravi Shenoy ([e-pos beskerm]) is die analoog direkteur en RF-tegnologie van LSI Logic (Milpitas, Kalifornië).
Ons ander produk:
