數字化浪潮推動下的高頻電視組件發展概述

魏富選

（陜西凌云電器有限公司，陜西 寶雞 721006）

1 引言

中國下一代廣播電視網（NGB）是以有線電視數字化和移動多媒體廣播（CMMB）的成果為基礎，以自主創新的“高性能寬帶信息網”核心技術為支撐，構建的適合我國國情、三網融合、有線無線相結合、全程全網的下一代廣播電視網絡。國務院辦公廳聯合發改委、科技部、財政部、工信部、稅務總局和廣電總局六部委發布了鼓勵中國數字電視產業發展政策的“1號文件”，數字電視產業迎來了大發展的機遇期。模擬有線電視整體轉換到有線數字電視，開通了地面數字電視、衛星數字電視、寬帶網絡電視（IPTV）、CMMB移動電視等多種可供不同消費者選擇的多媒體服務。

另外，在增值應用方面，電視機將成為家庭多媒體影院主要的娛樂中心。數字電視機、機頂盒、移動終端等多媒體產品對高頻電視組件的需求與日俱增。作為廣播電視接收前端的高頻電視組件將隨著電視新產品的需求更新換代，創新發展。

一般電視接收機分成2部分。第一部分是前端（Front-End）接收部分，主要是對射頻信號接收處理，輸出模擬復合視頻信號（CVBS）、音視頻信號（Video，Audio，SIF）、數字碼流信號（TS）等后端處理部分所需的信號；第二部分是后端（Back-End）處理部分，即解碼器（Decoder）。高頻電視組件指的就是前端接收部分，包含了射頻調制器、分支分配器、寬帶放大器和調諧器等。高頻電視組件（以下通歸稱為調諧器產品）的核心是調諧器，調諧器設計技術的進步，使得整合成為可能，形成以調諧器為核心的產品集群。射頻調制器、分支分配器等部件已經部分整合在調諧器產品中，并且進一步縮小體積和成本，提高性能，涌現出各種各樣的調諧器新產品，譬如雙模/三模調諧器、帶分配器的調諧器、帶射頻調制器的調諧器、多媒體組合調諧器、輸出基帶碼流信號的數字調諧器等。同時調諧器具備更穩定的性能和兼容更多標準的優勢，已經成為調諧器產品創新設計的主旋律。

2 調諧器最新發展概述

調諧器（俗稱高額頭）的主要工作是從高頻信號上把有用信號搬移到低頻[1-3]。從下面對于調諧器的分類可以全面地了解到調諧器產品的發展情況。

1）從接收信號角度方面，調諧器分為模擬、數字、數模一體化3種，大部分調諧器輸出模擬/數字中頻信號，有些調諧器還可直接輸出基帶信號。而從接收信號的制式上看，模擬信號可以做到全制式接收，數字信號接收按地區分為 DVB，ATSC，ISDB，DMB 等。

2）從信號傳輸的網絡方面，可區分為衛星調諧器、有線系統調諧器、地面廣播調諧器及手機調諧器等。如在歐洲有線網絡用DVB-C，地面廣播用DVB-T，衛星廣播用DVB-S，手持設備用DVB-H等。

3）從調諧器處理信號的技術分為模擬和數字兩種，傳統的鐵盒調諧器（CAN調諧器）基本是采用模擬技術，而硅調諧器則是采用數字技術。

4）從調諧器電路結構方面，可分為下列幾類：單轉換中頻輸出、單轉換低中頻輸出、單轉換零中頻輸出、雙轉換中頻輸出、雙轉換低中頻輸出及雙轉換零中頻輸出等。

5）從調諧器改變調諧頻率的方式，可分為電壓合成VS和頻率合成FS兩種。目前技術的發展，電壓合成基本淘汰，都在使用IIC的頻率合成。

6）從調諧器多功能化方面區分，看是否結合射頻調諧器、中放電路、解調器、解碼器、音頻/視頻處理、調頻立體聲收音以及USB 2.0接口等分為HALF NIM調諧器、NIM調諧器。

7）從調諧器應用市場細分，有汽車調諧器、手機調諧器、PC調諧器、STB調諧器、Home TV調諧器等。

業界普遍采用的是第3種分類方法，首先分成模擬調諧器和數字調諧器兩大類別，模擬調諧器再細分為多制式、多功能化種類；數字調諧器再從接收信號角度、信號傳輸網絡及應用市場細分為多種類型。從用戶對音視頻娛樂的需求來看，高清和數字化是電視發展的必然方向之一，因此，各類數字調諧器創新設計成為調諧器設計的重點。

在車載移動環境中，乘客在車速高達200 km/h的汽車內觀看實時廣播電視，因此調諧器必須采用獨特的設計技術。除了要符合嚴格的汽車質量標準外，還必須滿足汽車產業對尺寸和性能的要求，解決臨近頻道干擾、多徑干擾、極寬動態范圍的影響信號接收質量等難題。

3 調諧器關鍵技術指標

調諧器接收信號不但要完成頻譜搬移功能，而且要完成信號的有效還原，有幾十個相關技術指標同時滿足要求才行。模擬調諧器從20世紀80年代技術引進發展至今，設計技術已經非常成熟。數字調諧器設計從模擬調諧器演化而來，在技術和工藝上不僅包含原來模擬調諧器的重要指標，在相位噪聲、非線性及鎖定時間等檢測方法上差異也很大，還要處理好信號干擾問題，如鏡像信號干擾、臨頻道干擾等。

下面給出了一些關鍵技術指標作為設計參考：

1）動態范圍，指調諧器能接收的輸入信號強度的范圍。地面電視廣播對動態范圍的要求最大，約為60～70 dB，有線傳播方式約30～40 dB，衛星傳播方式動態范圍則要求最小。動態范圍主要取決于RF AGC控制深度、IF AGC控制深度及高放電路設計。

2）噪聲系數，即調諧器輸入端信噪比與輸出端信噪比的比值。它決定了調諧器最小可接收的信號強度，或稱為接收靈敏度。目前數字地面電視調諧器的噪聲系數要求不得高于7 dB，而有線系統調諧器的噪聲系數則要求小于10 dB。

3）相位噪聲定義為在某一偏移頻率處1 Hz帶寬內的信號功率與信號總功率的比值。調諧器本振信號易受噪聲雜波的干擾而產生抖動，即相位變化，這就是調諧器的相位噪聲。因數字電視信號多采用正交調幅（QAM）及四相相移鍵控調制方式，相位噪聲會直接影響到數字調諧器的輸出信噪比。而模擬電視信號多采用調幅（AM）或調頻（FM）就不易受相位噪聲干擾。所以，通常談的都是數字調諧器的相位噪聲。地面數字調諧器要求相位噪聲：@1 kHz≤-50 dBc/Hz；@10 kHz≤-80 dBc/Hz；@100 kHz≤-100 dBc/Hz；有線數字調諧器要求相位噪聲∶@1 kHz≤-57dBc/Hz；@10kHz≤-80dBc/Hz；@100kHz≤-100dBc/Hz。

4）鏡像干擾抑制比，即調諧器對鏡像頻率干擾信號的抑制能力。地面數字調諧器要求VHF≥55 dB，UHF≥46 dB；有線數字調諧器要求VHF≥55 dB，UHF≥50 dB。

5）中頻干擾抑制比，即調諧器對中頻干擾信號的抑制能力。地面數字調諧器要求≥50 dB；有線數字調諧器要求≥55 dB。在設計高放電路前的中頻陷波電路和高放級選通電路時必須充分考慮。

6）輻射抗干擾抑制比代表調諧器本振信號泄露和抗干擾的能力。指標越來越嚴格，必須滿足相關標準要求。

7）消耗功率，即在便攜式視頻調諧器產品中必須考慮低功耗分配。

4 調諧器產品創新應用

首先，硅調諧器設計成為一種主流趨勢，并且有可能朝STB/DTV整機廠家一體化設計方向發展，電視機廠商可以直接將高集成度的硅調諧器嵌入到主板上。因為硅調諧器設計電路高度集成化，外圍元器件很少，生產調試方便。代表性的芯片供應商有恩智浦公司（NXP）、英飛凌公司（Infineon）、瑞科信公司（Xceive）、Microtune、美信公司（Maxim）、MaxLinear、飛思卡爾（Freescale）、三星電子（Samsung）等。ST，TI等已有解調解碼芯片的公司，已將硅調諧器與解調器、解碼器、控制器等集成在一起，構成SoC單芯片。

其次，節能綠色環保設計理念的應用逐漸深入人心。調諧器所需的供電電壓不斷降低，功耗進一步下降。從最初的12 V降至9 V，再到5 V。今天，大多數模擬電視機、數字電視機或機頂盒的工作電壓都為5 V，還會進一步降到3.3 V的水平上，有些供應商已經推出了這樣的調諧器芯片。同時，調諧器供應商普遍采用ROSH環保生產方式進行產品設計生產。

為了滿足美國規定的“即插即用”或“數字有線就緒”的線纜調諧器，這就意味著必須設計含有可接收無線ATSC（高級電視系統委員會）廣播信號、數字有線節目和傳統模擬電視信號的調諧器，即雙/三模調諧器。

同時，手機CMMB調諧器市場考量的主要是體積、成本與干擾的問題；PC電腦電視調諧器市場主要在成本和性能關聯方面，可以設計成PCI板卡或電視棒的形式；STB調諧器市場主要在小型化、多種安裝方式、低成本、高可靠性方面考慮進行設計開發；Home TV市場是調諧器應用的傳統市場，低成本、小型化、數字化、多模化是其設計的方向。除了便攜移動產品市場主要為硅調諧器產品外，其他市場硅調諧器產品與CAN調諧器產品各領風騷。

此外，還應擴大調諧器產品的適用范圍。例如，廠商正在與芯片組廠商合作開發多功能數字電視調諧器模塊，應用于數碼相框、PMP和上網本等。

[1]王周宏.硅調諧器技術分析[J/OL].電子工程專輯，2008[2009-11-30].http：//www.eet-china.com/ART_8800537655_617687_NT_e23f889f.HTM.

[2]吳思賢.數位電視調諧器架構技術分析[J/OL].系統晶片，2004（3）：48-57[2009-11-30].http：//www.eettaiwan.com/ARTICLES/2006MAY/PDF/2006MAY10_EDA_CTRLD_AN_06051001.PDF?SOURCES=DOWNLOAD.

[3]李鼎新，高葆新.電子調諧器原理與設計[M].北京：清華大學出版社，1990.