在過去幾年中，硅調(diào)諧器市場(chǎng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，這類調(diào)諧器已經(jīng)主導(dǎo)了衛(wèi)星電視和手持設(shè)備市場(chǎng)，在機(jī)頂盒中也非常普及，而且還得到了消費(fèi)類電視機(jī)的青睞。由于硅調(diào)諧器能夠提供優(yōu)于傳統(tǒng)罐頭盒式調(diào)諧器(如此叫的原因在于元器件都安裝在一個(gè)金屬密封盒內(nèi))的諸多優(yōu)點(diǎn)，其市場(chǎng)接受度正在迅速提高。這些優(yōu)點(diǎn)包括體積小、軟件可編程、靈活、易于制造、熱性能好、性能高和成本低。

硅調(diào)諧器的最早商用是在衛(wèi)星電視市場(chǎng)。所有的衛(wèi)星電視接收都要通過一個(gè)機(jī)頂盒。機(jī)頂盒的體積限制有利于硅調(diào)諧器的應(yīng)用，因?yàn)檫@種調(diào)諧器具有很小的外形。

衛(wèi)星電視標(biāo)準(zhǔn)和廣播環(huán)境也非常適合硅調(diào)諧器的初期應(yīng)用。衛(wèi)星系統(tǒng)的頻率范圍只有一個(gè)倍頻程(950到2,150 MHz)，系統(tǒng)不需要處理地面電視和有線電視必須處理的模擬干擾。衛(wèi)星系統(tǒng)的調(diào)制方案(QPSK和8-PSK)的技術(shù)難度也比許多地面電視和有線電視系統(tǒng)要低。

所有這些因素加起來使得衛(wèi)星電視機(jī)頂盒制造商能夠充分發(fā)揮硅調(diào)諧器的小體積、低功耗、低成本的優(yōu)勢(shì)。

地面電視和有線電視接收

其他環(huán)境，如地面和有線電視，要比衛(wèi)星接收面臨更多的挑戰(zhàn)。例如，頻率范圍覆蓋四個(gè)倍頻程，從42到86?MHz，而且地面電視還需要更高的動(dòng)態(tài)范圍。寬頻帶范圍為濾波、本振(LO)頻率產(chǎn)生和前端低噪聲放大器(LNA)帶來了很大的設(shè)計(jì)難度。另外，模擬頻道接收也為過去的硅調(diào)諧器帶來很大的挑戰(zhàn)。

為了滿足這些環(huán)境，前端LNA需要工作在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)。這個(gè)寬范圍意味著LNA的噪聲系數(shù)、失真和增益都必須滿足42MHz、86?MHz以及之間的所有頻率點(diǎn)的指標(biāo)要求。這對(duì)集成電路來說難度不小。在其他窄帶射頻系統(tǒng)中，LNA經(jīng)過優(yōu)化可以完全滿足感興趣的較窄頻率范圍內(nèi)的指標(biāo)。這種優(yōu)化的LNA在其他頻段上很少能正常工作。而硅電視調(diào)諧器無法有此奢望。

圖1：比美元的一角硬幣還小的硅調(diào)諧器。這種調(diào)諧器的尺寸比所替代的分立式CAN調(diào)諧器要小得多。

射頻濾波和本振產(chǎn)生

與絕大多數(shù)射頻接收機(jī)一樣，調(diào)諧器必須濾除來自有害頻道的能量。如果不這樣，后續(xù)的電路就必須具有極好的線性。在地面電視和有線電視調(diào)諧器中，有害信號(hào)的濾波是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。在窄帶系統(tǒng)中，這種濾波通常在固定頻率上實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)一個(gè)固定頻率濾波器，無論是片上還是片外，都要比設(shè)計(jì)一個(gè)可以隨時(shí)修改調(diào)諧頻率的濾波器要容易得多。

有好幾種調(diào)諧器架構(gòu)采用固定頻率的濾波技術(shù)，不過通常用的都是昂貴的片外聲表面波(SAW)濾波器。采用這些SAW濾波器將大大增加系統(tǒng)的材料成本，而且還增加了實(shí)現(xiàn)調(diào)諧器所需的PCB面積。調(diào)諧器的架構(gòu)一直在改進(jìn)，如今內(nèi)置的前端濾波器可以跟蹤調(diào)諧后的頻道，因此極大地減少了外部材料成本和所需的PCB面積。

在如此寬的頻率范圍上產(chǎn)生本振也有其自身特有的困難。如果一個(gè)電壓控制振蕩器(VCO)能夠在整個(gè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，它將非常容易受噪聲的影響。如果盲目地創(chuàng)建一組VCO，將使調(diào)諧器增加許多硅片面積(及因此而產(chǎn)生的成本)。現(xiàn)在有一種新電路被設(shè)計(jì)出來，它能夠以高性價(jià)比的方式來克服這種調(diào)諧范圍問題。

動(dòng)態(tài)范圍

動(dòng)態(tài)范圍是地面(即空氣傳播)系統(tǒng)中存在的問題。由于廣播站距離接收機(jī)的距離是不定的，故每個(gè)頻道的接收功率電平變化范圍都很寬。

更糟糕的是，相鄰頻道的輸入功率有很大的差異。這意味著，調(diào)諧器必須既能接收很低的功率信號(hào)，又能處理很大的功率干擾(即有害頻道的信號(hào))，這些干擾非常靠近到達(dá)射頻前端濾波器的有用信號(hào)頻率。

模擬電視標(biāo)準(zhǔn)(NTSC,、PAL和SECAM)對(duì)以前的硅調(diào)諧器來說也有一定的技術(shù)難度。主要原因是，在模擬系統(tǒng)中，任何干擾都可以在屏幕上看得到。在模擬系統(tǒng)中沒有數(shù)字編碼和糾錯(cuò)機(jī)制。注入到射頻前端的干擾信號(hào)可能造成屏幕上出現(xiàn)線條干擾。前端放大器中的AM到PM轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致顏色過亮而顯示成錯(cuò)誤的色彩，或者導(dǎo)致跨亮度(彩色信號(hào)被轉(zhuǎn)換為亮度)問題。

過去，用來處理模擬電視信號(hào)的硅調(diào)諧器特別昂貴。如今硅調(diào)諧器已經(jīng)得以長(zhǎng)足發(fā)展，經(jīng)過優(yōu)化的硅調(diào)諧器已經(jīng)可以解決這些系統(tǒng)問題。目前的設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠充分利用硅調(diào)諧器帶來的好處。

圖2：CAN調(diào)諧器與硅調(diào)諧器尺寸的并列比較。

體積和CMOS

硅調(diào)諧器具有諸多極具競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得他們成為極具吸引力的罐狀(CAN)調(diào)諧器替代品。硅調(diào)諧器的外形尺寸比CAN調(diào)諧器小得多。在一個(gè)CAN調(diào)諧器的占用面積中可以安裝多達(dá)三個(gè)硅調(diào)諧器。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在邊看邊錄的數(shù)字視頻錄像機(jī)(DVR)和畫中畫(PIP)設(shè)備等多調(diào)諧器應(yīng)用場(chǎng)合非常有用。

機(jī)頂盒的外形尺寸也經(jīng)常受到CAN調(diào)諧器的限制。如果一個(gè)機(jī)頂盒內(nèi)需要采用2個(gè)或更多的調(diào)諧器，由于CAN調(diào)諧器的因素，體積將增加很多。當(dāng)你注意到最新的機(jī)頂盒比以前小很多的時(shí)候，那么新機(jī)頂盒就有可能用的是硅調(diào)諧器。

平板電視的空間也很有限。老式的CRT電視或背投電視有充足的空間安裝CAN調(diào)諧器，而平板電視有外形限制，因此非常希望采用小型的硅調(diào)諧器。

成本是硅調(diào)諧器的長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)。過去，硅調(diào)諧器的成本要與分立的CAN調(diào)諧器競(jìng)爭(zhēng)比較困難。分立型CAN調(diào)諧器的批量生產(chǎn)已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了。研發(fā)成本已經(jīng)分?jǐn)偟蕉嗄甑呐可a(chǎn)中。而其制造成本還在逐年下降，目前已經(jīng)接近曲線的最低點(diǎn)。不過分立型CAN調(diào)諧器的制造商仍然需要負(fù)擔(dān)的是來自手工調(diào)試每個(gè)部件之類的成本。

硅調(diào)諧器的每次更新?lián)Q代都伴隨著成本的顯著降低。硅調(diào)諧器的成本可以受益于制造工藝成本的降低。第一代硅調(diào)諧器采用較昂貴的工藝(如SiGe工藝)來解決上述技術(shù)難題。隨著時(shí)間的推移，這些工藝的成本在不斷降低。后面幾代調(diào)諧器用的工藝成本是越來越低。

新一代硅調(diào)諧器將采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝來開發(fā)。向CMOS工藝的轉(zhuǎn)移使得將調(diào)諧器集成到解調(diào)器或SoC中成為可能。這將大大降低系統(tǒng)成本。

可編程性和穩(wěn)定性

硅調(diào)諧器還有可編程性的優(yōu)點(diǎn)。這意味著一個(gè)調(diào)諧器可以通過編程來適合不同的標(biāo)準(zhǔn)。例如，可以將一個(gè)用于DVB-T接收標(biāo)準(zhǔn)的前端設(shè)計(jì)復(fù)用到ATSC或DVB-C接收標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)中。DVB-T系統(tǒng)可能采用的中頻(IF)為36MHz，頻道帶寬為8MHz。

采用相同的前端硬件設(shè)計(jì)但編程不同的硅調(diào)諧器可以用于通道帶寬為6MHz而中頻頻率為44MHz的ATSC系統(tǒng)。同樣的前端硬件還可以用于DVB-C或OpenCable，只需加載不同的軟件。也許有不少人會(huì)說，使用相同外形尺寸的不同CAN調(diào)諧器也可以適應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)，但如果使用相同的硅調(diào)諧器，就無需再為跟蹤彼此不同的元器件庫存清單而苦惱了。

另外，硅調(diào)諧器還具有超越分立CAN調(diào)諧器的性能優(yōu)勢(shì)。其熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于CAN。CAN調(diào)諧器的性能在整個(gè)溫度范圍內(nèi)變化很大。而硅IC在溫度范圍內(nèi)的性能是眾所周知的，幾乎所有的溫度變異都能夠通過設(shè)計(jì)解決。硅調(diào)諧器的其他幾個(gè)性能參數(shù)也比較好，例如，Entropic Communication公司研發(fā)的RF4000的相鄰頻道抑制度就比傳統(tǒng)的CAN調(diào)諧器要高得多。

本文小結(jié)

硅調(diào)諧器能夠成功地適應(yīng)困難的寬帶環(huán)境。隨著今后集成度的不斷提高，它們可以提供空間節(jié)省、靈活、性能增強(qiáng)和成本降低等明顯優(yōu)勢(shì)。

作者：Sandor Szabo

Entropic Communications公司