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一种新型的集成式硅调谐器参考设计 |
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作者：英飞凌科技(亚太)有限公司 Claus Muschallik |
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有关接收和观看电视节目的大革 命即将到来。为了方便地观看电视，业界正在专用的便携式设备、PDA甚至是手机中集成小型的电视接收机。这些小型设备能够接收像DVB-T、DVB-H及其他制式的数字地面广播信号。极其重要的一点是，这里用的调谐器必须有出色的灵敏度、小型化外形和低的功耗。因此英飞凌公司推出了一款新型的硅调谐器，型号为OMNITUNETM TUA9001，可以采用3.3V或2.8V电源工作，如图1所示。
TUA9001包含有大部分必需的射频模块，集成了目前的MOPLL调谐器中使用的150多个分立元器件。在采用TUA9001的射频调谐器中，低噪声放大器(LNA)是外置的。这种外置的LNA在最大化灵敏度(低噪声系数F)或线性度(邻道ACI性能)方面具有很大的灵活性。当使用英飞凌公司的BGA728L7 LNA时，系统性能要求将更加容易满足。这个LNA具有低功耗(1.8V到3.3V的电源)和出色的噪声系数，其增益可以在“高”(+16dB，提供高灵敏度(@ 1.3 dB))和“低”(-5dB,提供高线性度)之间切换。TUA9001和BGA728L7一起可以实现仅2.5dB左右的总噪声系数，相对于MOPLL CAN调谐器技术来说这是一个重大突破。另外，BGA728L7可以在毫微秒级接通和关断，从而支持DVB-H中使用的时间切片功能。
图1：TUA9001功能框图
英飞凌公司能够向用户提供多个基于TUA9001并支持多种数字标准的参考设计，因而有助于缩短产品的开发时间和上市时间。英飞凌提供的参考设计实现了移动接收机所需的约束条件，同时符合诸如MBRAI和Nordic之类的标准。这些参考设计含有针对DVB-T和CMMB之类标准的网络接口模块(NIM)，模块中采用了市场上可以买到的各种基带IC。图2是其中一个针对DVB-T的参考设计。
图2：采用TUA9001实现的DVB-T参考设计
该参考设计只有在PCB的一面装有SMD器件，整个DVB-T调谐器可以安装在一个2平方厘米的面积内，从而可以开发出一个基于TUA9001并满足Nordic标准的调谐器，并实现比传统的CAN NIM更低的BOM成本、更小的占位面积和更低的功耗。在LNA中采用了英飞凌公司的低成本射频晶体管BFR380对来自单幅天线的射频信号进行放大。还用双工器实现了VHF BIII(170到240MHz)和UHF(470到960MHz)两个接收频段的划分，这在单天线情况下才需要(如果使用独立的VHF/UHF天线则不需要)。双工器的性能主要取决于要求的ACI(邻道干扰)性能；有多种设计可以覆盖所有的ACI Nordic案例，并提供足够的余量。送到TUA9001的射频信号被进一步放大，频率则在I/Q解调器中转换，然后被滤波。
TUA9001带有两个集成式AGC模块：一个是带有内置检波器的宽带射频AGC，它无需任何控制或来自基带解调器的反馈信号；另一个是控制基带PGF(可编程增益滤波器)增益的窄带AGC。基带解调器可以通过一个模拟电压(如来自经过滤波的PWM信号)来控制窄带AGC。为了实现更快以及没有干扰的幅度控制，还可以使用一条专用的AGC总线进行控制。
I2C或三线总线用来控制IC参数，将芯片设置成两种不同的模式：一种模式用于实现最佳的IC线性度，另一种用于实现最低的IC功耗。具体哪种模式取决于系统要求。例如，机顶盒制造商可能倾向于高线性度模式，而蜂窝电话制造商更愿意选用低功耗模式。
上述参考设计中采用了一个频率为26MHz、体积最小和相噪优异的晶体。测得的相噪大约为-100 dBc/Hz @1kHz。其相噪功率低于10mrad，使得SNRp(指仅由相噪导致的信噪比)能达到40dB以上。 估计该性能足够满足最新标准DVB-T2中规划的256QAM-甚至1024QAM-OFDM的需求。图2中的参考设计可以很容易直接安装到机顶盒的PCB板、USB适配器或任何其他移动设备上。该参考设计采用4层PCB。由于所有振荡器都集成在TUA9001中，因此很少需要或者根本无需屏蔽即可避免基本EMC规定的各种干扰。一个采用2层PCB、符合超低成本应用的参考设计目前正在开发中。与传统的MOPLL IC相比，采用TUA9001的这类DVB-T硅调谐器的主要优点是它只需要一半的功耗(~200mW)。
基于TUA9001的其他参考设计中也有用于实现MBRAI的DVB-T和DVB-H标准的。由于灵敏度和线性度方面的要求更严格，这些参考设计采用了高性能的BGA728L7(LNA)，灵敏度可以达到-99dBm。采用BGA728L7的测试结果显示，针对CMMB的灵敏度可达-100dBm。TUA9001硅调谐器已被广泛用于手机和其他便携式媒体播放器中。对于采用时间切片模式的应用，接收机只有在接收到所需的服务时才工作。这些参考设计中的TUA9001和BGA728L7或者BFR380都具有这种嵌入式功能。TUA9001 和BGA728L7的开关时间小于1ms，而BFR380则需要大约1.5ms。采用BGA728L7的一个优点是当输入信号很强时可以降低增益，就像ACI这种情况。第一个测试结果表明，LNA在低增益模式下能够处理大于0dBm的输入电平。当增益从低转换到高时，该LNA提供射频放大器可以提供的最佳性能，即低噪声和高线性度。对于在天线输入端强烈要求ESD保护的设备来说，可以采用TSLP-4封装的ESD0P4RFL二极管。这种二极管的线路电容只有0.4pF，空气/接触放电保护电压高达±15kV，因此特别适合这种应用。
在纯数字的固定设备和绝大多数的移动应用中，从传统的MOPLL IC向硅调谐器的转变已经开始。更小体积、更低功耗、高线性度、高灵敏度性能以及容易实现性等优点用TUA9001都可以实现。用户现在就可以获取上述参考设计进行评估和启动产品开发。硅调谐器正在开创电视接收机的新时代。(end)
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(10/8/2008) |
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