提高調諧器性能的有線電視機頂盒最新技術方案

1、提高調諧器性能的有線電視機頂盒最新技術方案對目前的有線電視服務產(chǎn)品來說，要傳輸多媒體內容，就要求stb配備一個以上的調諧器。隨著有線電視(catv)運營商將業(yè)務擴張到視頻點播(vod)、按流量付費以及提供數(shù)字內容等領域，catv(stb)正在經(jīng)受戲劇性的進展。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，包括個人視頻錄像(pvr)/數(shù)字視頻錄像(dvr)、畫中畫、寬帶vod、電話、數(shù)字視頻和高辨別率(hdtv)內容。目前有線電視業(yè)務所提供的多媒體類型要求stb配備一種以上的調諧器。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具有多個調諧器，典型的狀況是包含1或2個模擬視頻調諧器和1方塊圖中所示的數(shù)字數(shù)據(jù)調諧器?；旧?，調諧器創(chuàng)造商都從這種日益增長的需求中獲益，但是，過時的技術卻承受不了所擔負的工作。事實上，新的市場正迫使人們改進調諧器的性能規(guī)范，要求設計工程師重新設計板，以利用新的辦法和先進的工藝技術開發(fā)高度集成的調諧器。最后，oem和子系統(tǒng)創(chuàng)造商不應當對全部調諧器都同等對待，而應當認真挑選適合應用需要的調諧器和相關的參考設計。將更多內容封裝到有線電視頻譜之中跟以往任何時候相比，有線電視提供商在追趕成為三重業(yè)務(語音、數(shù)據(jù)和視頻)市場領導者的過程中，向頻譜中包裝的服務越來越多(圖2)。傳統(tǒng)的調諧器工作

3、在50到860mhz的頻段，但是，人們正方案把一些catv系統(tǒng)擴展到1ghz。因此，調諧器現(xiàn)在需要具有空前的性能，特殊是在線性度、動態(tài)范圍和噪聲等方面。但是，并非僅此而已，由于oem增強了stb的功能，他們需要更容易、更小的設計以提高創(chuàng)造的效率并提供高牢靠性的產(chǎn)品。這個責任就落在了調諧器創(chuàng)造商的肩上，他們要提供最佳的技術、設計和集成度以滿足oem的需求。圖1：包含用于接收模擬和數(shù)字內容的多個調諧器的stb、圖2：電視頻譜要求調諧器具備通道挑選性和線性度以產(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，最佳的調諧器產(chǎn)品都是采納雙轉換調諧器芯片組，這些上行轉換器和下行轉換器的芯片組合提

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)內這種封裝已經(jīng)沿用多年，付運量達到了幾億只。最近調諧器創(chuàng)造商對這些設計作出了很大改進，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/下行轉換和頻率合成器，并結合了過去采納的片外功能，如調諧變容器和增益控制。在挑選調諧器的過程中，關鍵差異是調諧功能的集成度和設計復雜性。oem需要把握囫圇物料清單(bom)，由于調諧器隨集成度和創(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輸入的調諧器

5、就不需要采納昂貴的片外寬帶不平衡。在挑選調諧器之前，oem應當提出此類問題：需要rf輸入嗎？是否在if之后集成了下行轉換器？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？采納這種調諧器之后，我的囫圇bom的成本將是多少？基本調諧器要求對于目前的catv調諧器來說，最基本的要求是具有良好的通道挑選性、優(yōu)良的信號完整性和簡樸的設計。它們還要支持行業(yè)標準，如opencable 和docsis，以滿足即將開辟的市場的需求。此外，它們要經(jīng)濟有效地處理模擬和數(shù)字視頻、數(shù)字數(shù)據(jù)以及在一些狀況下的電纜電話。目前，隨著越來越多的消費者在接收內容之后，對其舉行編輯并存儲在硬盤中供未來掃瞄，因而驅動著

6、對多種調諧器dvr/pvr stb的需求。為了實現(xiàn)這些功能，stb必需結合多種模擬和數(shù)字調諧器以及分支器，該分支器能夠在最大限度地保持信號完整性的前提下把信號分配出去。因為stb的設計包含多種功能，節(jié)約空間就是至關重要的；高集成度的單芯片調諧器比分立或多芯片前端計劃更有吸引力。對pvr/dvr stb需求的增長，不僅僅對調諧器設計提出了挑戰(zhàn)，而且，要以盡可能小的噪聲和失真為每一個調諧器提供信號。人們也希翼不僅僅把rf輸入分配到幾個rf輸出以饋入每一個調諧器，而且，要給這些路徑增強自立的增益控制，這就削減或消退了在調諧器中調節(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)和線性度的stb前端r

7、f分支器，以確保信號的惡化最小。今日，市場上有幾種產(chǎn)品能帶來全部這些益處，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)和線性度，而且具有自立于每一個調諧器路徑的寬動態(tài)范圍的增益控制。性能的尺度：線性度和失真調諧器的線性度影響信號完整性和圖像質量。目前，大多catv調諧器都采納雙轉換調諧器，由于它們具有抑制干擾通道和削減互調失真的固有能力，對在擁擠的有線電視頻譜中實現(xiàn)高品質圖像是至關重要的；它們還比較小，比較便于創(chuàng)造，相比之下，傳統(tǒng)的單轉換調諧器要采納需要在創(chuàng)造過程中手工調整的跟蹤濾波器。數(shù)字數(shù)據(jù)調諧對線性度的要求不如模擬調諧器嚴格，因此，

8、數(shù)據(jù)調諧器能采納單變換架構并實現(xiàn)可接受的性能。對數(shù)字視頻調諧的要求就跟對模擬視頻調諧的要求一樣苛刻，所以，雙變換調諧器仍然是實現(xiàn)高線性度和低失真的架構挑選。線性度的主要度量指標是截取點，輸出截取點(oip)是失真信號成分的輸出功率電平等于實用信號功率電平的頻點，輸入截取點(iip)等于輸出截取點減去器件的增益(圖3)。圖3：集成調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，當輸入功率增強1db的時候，二階失真(imd2)成分就增強2db，三階失真成分(imd3)就增強3db。imd2成分是兩個音調的互相作用引起的(或者是單音的倍頻，即二次諧波)。在有線電視應用中，二

9、階失真通常根據(jù)復合二階(cso)失真性能來分析，cso是通過累加給定被測通道的多個二階失真而得到的。良好的調諧器將提供優(yōu)于-60 dbc的典型cso值。imd3成分是三個音調(三拍)之偶爾一個音調的二次諧波與另一個音調之間的互相作用引起的。復合三拍(ctb)性能是通過累加給定被測通道的多個imd3成分獲得的。典型狀況下，模擬視頻調諧器的ctb要優(yōu)于-63 dbc。為了獲得所需要的線性度，一些調諧器需要外部濾波器元件來保持低的cso和ctb。外部元件除了增強bom之外，還會使噪聲系數(shù)惡化。對于新興的標準來說，如利用現(xiàn)有電纜布線在囫圇房屋中分布pvr/dvr和三重業(yè)務的moca標準(基于同軸電纜的

10、多媒體聯(lián)盟標準)，噪聲將成為一個較大的影響因素。在1ghz以上頻段，moca在現(xiàn)有有線電視系統(tǒng)的正反路徑上增強了第三條路徑。雙工器將由三工器所取代，輸入信號在此將被損耗1db。在這樣的條件下，在調諧器中維持低的噪聲系數(shù)甚至就變得越來越重要。圖4：受到諧波失真成分影響的線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，許多人就見過模擬電視中邊沿含糊的鬼影。在系統(tǒng)中，因為解調器不能解調出沉沒在噪聲中的信號，所以，當接收信號受到一定程度干擾的時候，就會導致屏幕一片空白。對于這樣的應用，要求調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)。相位噪聲是用于對性能

11、舉行分類的參數(shù)。時域中的隨機波動(顫動)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信號的相位辨別率(或可辯識的位數(shù))。集成調諧器的設計工程師通常采納更好的片上振蕩器和鎖相環(huán)合成器設計來解決這個問題。噪聲系數(shù)影響調諧器檢測和接收弱信號的能力，調諧器的總噪聲系數(shù)受到個電路模塊的性能及這些模塊在信號路徑上的組成方式這兩個方面的影響。調諧器創(chuàng)造商通過在他們的每一個調諧器產(chǎn)品中充實這一參數(shù)，持續(xù)尋求把疊加在信號鏈上的噪聲降低到最小的辦法。動態(tài)范圍動態(tài)范圍是度量調諧器處理強弱兩種信號的能力的參數(shù)。要獲得良好的動態(tài)范圍，調諧器就需要在寬的輸入功率范圍內，同時提供合適的線性

12、度和噪聲性能的組合。通過利用位于調諧器前端的rf放大器和位于頻率變換之后的if放大器，可以調整調諧器的信號增益。對這兩個增益級舉行自立調整的方式，打算囫圇系統(tǒng)的噪聲系數(shù)和線性度。幸運的是，盡管每家每戶之間的有線電視信號功率肯定值千差萬別，但是，有線電視系統(tǒng)在囫圇系統(tǒng)帶寬內通常提供相對全都的功率級。因此，為stb挑選的調諧器必需具備寬動態(tài)范圍以適應不同的業(yè)務條件。良好的模擬和數(shù)字調諧器提供80db或更大的增益控制范圍，以支持這些業(yè)務條件對動態(tài)范圍的要求。在探究出眾性能的過程中，一些調諧器創(chuàng)造商已經(jīng)開發(fā)和應用了專用的工藝。例如，在anadigics公司開發(fā)的ingap-plus工藝技術中，在同一ingap gaas裸片上集成了異質結雙極型(hbt)和場效應(fet)結構，以利用這兩種工藝技術的優(yōu)勢。這種獨創(chuàng)的bifet工藝表現(xiàn)出高功率密度、高效率、低噪聲和優(yōu)越的線性度，并可