数字化浪潮推动下的高频电视组件发展概述

魏富选

（陕西凌云电器有限公司，陕西 宝鸡 721006）

1 引言

中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”核心技术为支撑，构建的适合我国国情、三网融合、有线无线相结合、全程全网的下一代广播电视网络。国务院办公厅联合发改委、科技部、财政部、工信部、税务总局和广电总局六部委发布了鼓励中国数字电视产业发展政策的“1号文件”，数字电视产业迎来了大发展的机遇期。模拟有线电视整体转换到有线数字电视，开通了地面数字电视、卫星数字电视、宽带网络电视（IPTV）、CMMB移动电视等多种可供不同消费者选择的多媒体服务。

另外，在增值应用方面，电视机将成为家庭多媒体影院主要的娱乐中心。数字电视机、机顶盒、移动终端等多媒体产品对高频电视组件的需求与日俱增。作为广播电视接收前端的高频电视组件将随着电视新产品的需求更新换代，创新发展。

一般电视接收机分成2部分。第一部分是前端（Front-End）接收部分，主要是对射频信号接收处理，输出模拟复合视频信号（CVBS）、音视频信号（Video，Audio，SIF）、数字码流信号（TS）等后端处理部分所需的信号；第二部分是后端（Back-End）处理部分，即解码器（Decoder）。高频电视组件指的就是前端接收部分，包含了射频调制器、分支分配器、宽带放大器和调谐器等。高频电视组件（以下通归称为调谐器产品）的核心是调谐器，调谐器设计技术的进步，使得整合成为可能，形成以调谐器为核心的产品集群。射频调制器、分支分配器等部件已经部分整合在调谐器产品中，并且进一步缩小体积和成本，提高性能，涌现出各种各样的调谐器新产品，譬如双模/三模调谐器、带分配器的调谐器、带射频调制器的调谐器、多媒体组合调谐器、输出基带码流信号的数字调谐器等。同时调谐器具备更稳定的性能和兼容更多标准的优势，已经成为调谐器产品创新设计的主旋律。

2 调谐器最新发展概述

调谐器（俗称高额头）的主要工作是从高频信号上把有用信号搬移到低频[1-3]。从下面对于调谐器的分类可以全面地了解到调谐器产品的发展情况。

1）从接收信号角度方面，调谐器分为模拟、数字、数模一体化3种，大部分调谐器输出模拟/数字中频信号，有些调谐器还可直接输出基带信号。而从接收信号的制式上看，模拟信号可以做到全制式接收，数字信号接收按地区分为 DVB，ATSC，ISDB，DMB 等。

2）从信号传输的网络方面，可区分为卫星调谐器、有线系统调谐器、地面广播调谐器及手机调谐器等。如在欧洲有线网络用DVB-C，地面广播用DVB-T，卫星广播用DVB-S，手持设备用DVB-H等。

3）从调谐器处理信号的技术分为模拟和数字两种，传统的铁盒调谐器（CAN调谐器）基本是采用模拟技术，而硅调谐器则是采用数字技术。

4）从调谐器电路结构方面，可分为下列几类：单转换中频输出、单转换低中频输出、单转换零中频输出、双转换中频输出、双转换低中频输出及双转换零中频输出等。

5）从调谐器改变调谐频率的方式，可分为电压合成VS和频率合成FS两种。目前技术的发展，电压合成基本淘汰，都在使用IIC的频率合成。

6）从调谐器多功能化方面区分，看是否结合射频调谐器、中放电路、解调器、解码器、音频/视频处理、调频立体声收音以及USB 2.0接口等分为HALF NIM调谐器、NIM调谐器。

7）从调谐器应用市场细分，有汽车调谐器、手机调谐器、PC调谐器、STB调谐器、Home TV调谐器等。

业界普遍采用的是第3种分类方法，首先分成模拟调谐器和数字调谐器两大类别，模拟调谐器再细分为多制式、多功能化种类；数字调谐器再从接收信号角度、信号传输网络及应用市场细分为多种类型。从用户对音视频娱乐的需求来看，高清和数字化是电视发展的必然方向之一，因此，各类数字调谐器创新设计成为调谐器设计的重点。

在车载移动环境中，乘客在车速高达200 km/h的汽车内观看实时广播电视，因此调谐器必须采用独特的设计技术。除了要符合严格的汽车质量标准外，还必须满足汽车产业对尺寸和性能的要求，解决临近频道干扰、多径干扰、极宽动态范围的影响信号接收质量等难题。

3 调谐器关键技术指标

调谐器接收信号不但要完成频谱搬移功能，而且要完成信号的有效还原，有几十个相关技术指标同时满足要求才行。模拟调谐器从20世纪80年代技术引进发展至今，设计技术已经非常成熟。数字调谐器设计从模拟调谐器演化而来，在技术和工艺上不仅包含原来模拟调谐器的重要指标，在相位噪声、非线性及锁定时间等检测方法上差异也很大，还要处理好信号干扰问题，如镜像信号干扰、临频道干扰等。

下面给出了一些关键技术指标作为设计参考：

1）动态范围，指调谐器能接收的输入信号强度的范围。地面电视广播对动态范围的要求最大，约为60～70 dB，有线传播方式约30～40 dB，卫星传播方式动态范围则要求最小。动态范围主要取决于RF AGC控制深度、IF AGC控制深度及高放电路设计。

2）噪声系数，即调谐器输入端信噪比与输出端信噪比的比值。它决定了调谐器最小可接收的信号强度，或称为接收灵敏度。目前数字地面电视调谐器的噪声系数要求不得高于7 dB，而有线系统调谐器的噪声系数则要求小于10 dB。

3）相位噪声定义为在某一偏移频率处1 Hz带宽内的信号功率与信号总功率的比值。调谐器本振信号易受噪声杂波的干扰而产生抖动，即相位变化，这就是调谐器的相位噪声。因数字电视信号多采用正交调幅（QAM）及四相相移键控调制方式，相位噪声会直接影响到数字调谐器的输出信噪比。而模拟电视信号多采用调幅（AM）或调频（FM）就不易受相位噪声干扰。所以，通常谈的都是数字调谐器的相位噪声。地面数字调谐器要求相位噪声：@1 kHz≤-50 dBc/Hz；@10 kHz≤-80 dBc/Hz；@100 kHz≤-100 dBc/Hz；有线数字调谐器要求相位噪声∶@1 kHz≤-57dBc/Hz；@10kHz≤-80dBc/Hz；@100kHz≤-100dBc/Hz。

4）镜像干扰抑制比，即调谐器对镜像频率干扰信号的抑制能力。地面数字调谐器要求VHF≥55 dB，UHF≥46 dB；有线数字调谐器要求VHF≥55 dB，UHF≥50 dB。

5）中频干扰抑制比，即调谐器对中频干扰信号的抑制能力。地面数字调谐器要求≥50 dB；有线数字调谐器要求≥55 dB。在设计高放电路前的中频陷波电路和高放级选通电路时必须充分考虑。

6）辐射抗干扰抑制比代表调谐器本振信号泄露和抗干扰的能力。指标越来越严格，必须满足相关标准要求。

7）消耗功率，即在便携式视频调谐器产品中必须考虑低功耗分配。

4 调谐器产品创新应用

首先，硅调谐器设计成为一种主流趋势，并且有可能朝STB/DTV整机厂家一体化设计方向发展，电视机厂商可以直接将高集成度的硅调谐器嵌入到主板上。因为硅调谐器设计电路高度集成化，外围元器件很少，生产调试方便。代表性的芯片供应商有恩智浦公司（NXP）、英飞凌公司（Infineon）、瑞科信公司（Xceive）、Microtune、美信公司（Maxim）、MaxLinear、飞思卡尔（Freescale）、三星电子（Samsung）等。ST，TI等已有解调解码芯片的公司，已将硅调谐器与解调器、解码器、控制器等集成在一起，构成SoC单芯片。

其次，节能绿色环保设计理念的应用逐渐深入人心。调谐器所需的供电电压不断降低，功耗进一步下降。从最初的12 V降至9 V，再到5 V。今天，大多数模拟电视机、数字电视机或机顶盒的工作电压都为5 V，还会进一步降到3.3 V的水平上，有些供应商已经推出了这样的调谐器芯片。同时，调谐器供应商普遍采用ROSH环保生产方式进行产品设计生产。

为了满足美国规定的“即插即用”或“数字有线就绪”的线缆调谐器，这就意味着必须设计含有可接收无线ATSC（高级电视系统委员会）广播信号、数字有线节目和传统模拟电视信号的调谐器，即双/三模调谐器。

同时，手机CMMB调谐器市场考量的主要是体积、成本与干扰的问题；PC电脑电视调谐器市场主要在成本和性能关联方面，可以设计成PCI板卡或电视棒的形式；STB调谐器市场主要在小型化、多种安装方式、低成本、高可靠性方面考虑进行设计开发；Home TV市场是调谐器应用的传统市场，低成本、小型化、数字化、多模化是其设计的方向。除了便携移动产品市场主要为硅调谐器产品外，其他市场硅调谐器产品与CAN调谐器产品各领风骚。

此外，还应扩大调谐器产品的适用范围。例如，厂商正在与芯片组厂商合作开发多功能数字电视调谐器模块，应用于数码相框、PMP和上网本等。

[1]王周宏.硅调谐器技术分析[J/OL].电子工程专辑，2008[2009-11-30].http：//www.eet-china.com/ART_8800537655_617687_NT_e23f889f.HTM.

[2]吴思贤.数位电视调谐器架构技术分析[J/OL].系统晶片，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.电子调谐器原理与设计[M].北京：清华大学出版社，1990.