利用新一代硅調(diào)諧器IC設(shè)計(jì)主流電視

　　硅電視調(diào)諧器IC正在迅速取代傳統(tǒng)的混頻振蕩器鎖相環(huán)（MOPLL）CAN調(diào)諧器技術(shù)，以降低成本縮小尺寸并提高性能。硅調(diào)諧器IC在2007年以前就已開(kāi)始采用，并在2010年由于平板電視和機(jī)頂盒銷量大增而大量應(yīng)用。硅電視調(diào)諧器能否被廣泛采用，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)出的性能水平能否媲美MOPLL，而一旦半導(dǎo)體供應(yīng)商達(dá)到了這個(gè)性能標(biāo)準(zhǔn)要求，硅電視調(diào)諧器IC加速出貨的障礙就徹底掃清了。目前一些供應(yīng)商可提供全面的硅電視調(diào)諧器IC產(chǎn)品。如何對(duì)電視調(diào)諧器IC進(jìn)行選擇將是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，因?yàn)閲@他存在諸多問(wèn)題，若把這些技術(shù)問(wèn)題歸類總結(jié)，將有效簡(jiǎn)化電視調(diào)諧器選擇過(guò)程。

　　市場(chǎng)現(xiàn)狀

　　電視市場(chǎng)的需求量已經(jīng)發(fā)展到驚人的2.3億臺(tái)/年，并且遍及廣大地區(qū)。廣闊的電視市場(chǎng)可細(xì)分為與電視調(diào)諧器IC相關(guān)的兩部分：數(shù)字電視一體機(jī) （iDTV）平臺(tái)（大約1.6億臺(tái)）和模擬電視（大約0.7億臺(tái)），他們由平板電視和基于模擬處理的CRT電視組成。

　　基于模擬處理的CRT電視采用老式圖像處理技術(shù)。與之相反，平板電視采用由博通（Broadcom）、聯(lián)發(fā)科（MediaTek）、晨星（MStar）、Novatech和凌陽(yáng)科技（Sunplus Technology）等公司提供的基于先進(jìn)DSP圖像處理器片上系統(tǒng)（SoC），一些主流電視品牌廠商也有其半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)來(lái)構(gòu)建私有SoC。基于模擬處理的CRT電視使用處理能力較低的微控制器，不易實(shí)現(xiàn)硅調(diào)諧器IC的編程和配置，而且通常采用老式的MOPLL CAN調(diào)諧器實(shí)現(xiàn)，需要150多個(gè)器件（見(jiàn)圖1）。平板平臺(tái)采用先進(jìn)的高性能處理器，能夠運(yùn)行大量固件，因此更適合配置先進(jìn)的數(shù)字裝置，如硅電視調(diào)諧器IC。

　　PCB頂層 PCB底層

　　圖1：需要150多個(gè)器件的MOPLL CAN調(diào)諧器

　　為滿足消費(fèi)者的需求，許多電視支持模擬和數(shù)字兩種傳輸標(biāo)準(zhǔn)。模擬傳輸標(biāo)準(zhǔn)如NTSC和PAL/SECAM，在這里，“模擬”一詞是指?jìng)鬏斦{(diào)制格式，而不是具體的用于解碼的處理技術(shù)。許多國(guó)家正在分階段進(jìn)行模擬關(guān)閉計(jì)劃，更高質(zhì)量的數(shù)字廣播將取代地面模擬廣播。然而，即使理論上已全面轉(zhuǎn)向數(shù)字的國(guó)家，模擬傳輸依舊保持活躍，而消費(fèi)者仍然有支持模擬傳輸?shù)男枨?。日本也許是一個(gè)例外，其實(shí)現(xiàn)了真正的全數(shù)字化轉(zhuǎn)換，但在其他地區(qū)幾乎每臺(tái)出售的電視都被迫保留模擬接收能力以處理低功耗的模擬廣播、漸進(jìn)式升級(jí)有線網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)消費(fèi)類電子產(chǎn)品。除了日本，主流電視品牌廠商對(duì)于模擬傳輸調(diào)諧器的需求將至少保持5年甚至10年以上。

　　大多數(shù)電視平臺(tái)接收來(lái)自地面和有線廣播的內(nèi)容。實(shí)際上，只要運(yùn)營(yíng)商（MSO）繼續(xù)在有線網(wǎng)絡(luò)上傳輸模擬內(nèi)容，這些平臺(tái)都必須支持模擬傳輸。有線和地面機(jī)頂盒市場(chǎng)每年新增1.75億套系統(tǒng)需求。

　　IMS近期關(guān)于硅調(diào)諧器IC的預(yù)測(cè)研究（圖2）顯示了電視調(diào)諧器在電視、機(jī)頂盒、電纜調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星電視接收機(jī)及其他細(xì)分市場(chǎng)的需求增長(zhǎng)。這些圖表說(shuō)明了各種應(yīng)用可望產(chǎn)生大約7億顆調(diào)諧器IC的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。從數(shù)據(jù)中我們也可以看出硅調(diào)諧器IC迅速普及，當(dāng)聚焦電視和有線機(jī)頂盒市場(chǎng)時(shí)硅調(diào)諧器IC的增速更為明顯。

　　圖2：IMS調(diào)查顯示硅調(diào)諧器市場(chǎng)需求增長(zhǎng)

未來(lái)機(jī)遇

　　高速增長(zhǎng)的中國(guó)市場(chǎng)正在迎來(lái)率先采用新型硅電視調(diào)諧器IC的機(jī)會(huì)。過(guò)去三年中，中國(guó)電視制造商的電視產(chǎn)量增長(zhǎng)迅猛，并且采用具有成本效益的硅電視調(diào)諧器IC來(lái)生產(chǎn)出有競(jìng)爭(zhēng)力價(jià)格的高質(zhì)量電視產(chǎn)品。據(jù)DisplaySearch公司分析，2011年中國(guó)已成為世界上最大的液晶電視市場(chǎng)。 DisplaySearch公司還預(yù)測(cè)，中國(guó)平板電視（包括液晶和等離子電視）的出貨量將從2009年的3，100萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)到2014年的5，900萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)近一倍，復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)14%。

　　頂級(jí)電視品牌廠商正在加速采用硅調(diào)諧器，以節(jié)省成本提高可靠性，減少元件庫(kù)存并支持更薄的電視外形。這些優(yōu)勢(shì)同樣也為剛開(kāi)始采用硅電視調(diào)諧器的第二和第三級(jí)電視品牌廠商帶來(lái)重要機(jī)會(huì)，因?yàn)槟壳暗墓枵{(diào)諧器IC必須支持全球地面和有線廣播標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)模較小的電視品牌廠商可從頂級(jí)品牌廠商已完成的工作中受益。

　　擴(kuò)展與電視有關(guān)的節(jié)目源已不再僅僅局限于天線和有線電纜，同時(shí)以“應(yīng)用apps”的重要形式擴(kuò)展到大屏幕的電視。電視的新型通信界面，例如：Wi-Fi、以太網(wǎng)和LTE（蜂窩）提供了比傳統(tǒng)廣播源更豐富多樣的內(nèi)容。這些界面對(duì)空中廣播（OTA）調(diào)諧器來(lái)說(shuō)是一種特別的技術(shù)挑戰(zhàn)。例如：需要提供干擾保護(hù)的特殊Wi-Fi抑制電路。

　　硅電視調(diào)諧器選擇所面臨的挑戰(zhàn)

　　調(diào)諧器需要處理復(fù)雜的任務(wù)-在一個(gè)充滿各種內(nèi)容的范圍里完整的接收低功耗傳輸，所以硅電視調(diào)諧器IC射頻前端的設(shè)計(jì)壓力很大，而兩種不同地域的不同傳輸標(biāo)準(zhǔn)又增加了額外的挑戰(zhàn)。主流數(shù)字電視和機(jī)頂盒 SoC架構(gòu)復(fù)雜性的增加更清晰的表明單一硅電視調(diào)諧器IC不能滿足整個(gè)市場(chǎng)需要。幸運(yùn)的是當(dāng)前有大量可用的調(diào)諧器IC架構(gòu)，滿足了這些多變的平臺(tái)需要。現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是如何為你的應(yīng)用選擇合適的裝置。

　　頻道接收：獲得清晰電視廣播接收的關(guān)鍵是靈敏度和選擇性，而這些特性又基于低噪聲系數(shù)（NF）、高射頻前端線性度和高質(zhì)量RF前端濾波器。低噪聲系數(shù)意味著RF前端僅允許輸入信號(hào)中增加極微小噪音，而高靈敏度意味著有足夠大的視頻信號(hào)與噪聲比（VSNR），甚至是微弱的輸入信號(hào)也能正確的接收廣播。而電視調(diào)諧器總是需要接收到一個(gè)混有其他信號(hào)的廣播，這就是為什么硅調(diào)諧器IC的選擇性對(duì)于清晰接收是必不可少的，亦即阻塞或排除臨近干擾信道內(nèi)容的能力。為了實(shí)現(xiàn)具有成本效益解決方案的高選擇性，硅調(diào)諧器IC在RF前端需要高線性度和高品質(zhì)濾波器。如圖3所示，硅電視調(diào)諧器IC具有高靈敏度和優(yōu)異的選擇性性能，從而可在真實(shí)環(huán)境下接收到更多頻道。

　　圖3：Si21x6電視調(diào)諧器系列產(chǎn)品展示出優(yōu)異的VSNR性能

　?。⊿i21x6 VSNR用紅線表示，其他產(chǎn)品VSNR用藍(lán)線表示）

　　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：主流電視品牌廠商提供符合官方廣播標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，但也必須解決許多現(xiàn)實(shí)中的其他問(wèn)題，否則將面臨消費(fèi)者的投訴和昂貴的產(chǎn)品召回成本。意外的廣播環(huán)境和異常可能比你想象的更頻繁，特別是在不同區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)之間，情況將更為復(fù)雜。例如，在歐洲許多模擬和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)需要能夠通過(guò)一臺(tái)電視跨國(guó)界接收。為了克服這些非標(biāo)準(zhǔn)的接收環(huán)境，電視調(diào)諧器和解調(diào)器必須首先進(jìn)行檢測(cè)，然后對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的傳輸進(jìn)行補(bǔ)償，這些條件需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及通過(guò)特別的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試而優(yōu)化。如果沒(méi)有硅電視調(diào)諧器靈活的控制和配置能力，以上的困難將無(wú)法克服。電視制造商對(duì)電視調(diào)諧器進(jìn)行嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，強(qiáng)調(diào)既要滿足標(biāo)準(zhǔn)性能也要符合不規(guī)則廣播條件下的性能要求。針對(duì)成本敏感區(qū)域市場(chǎng)，可能會(huì)選擇較低成本的電視調(diào)諧器，而面向更廣闊出口市場(chǎng)的電視則需要更可靠的全球性能。

　　靈活架構(gòu)降低成本 ：選擇更好的電視調(diào)諧器架構(gòu)對(duì)于iDTV和STB供應(yīng)商來(lái)說(shuō)已經(jīng)成為積極的發(fā)展策略，目前已有的一些硅調(diào)諧器IC型號(hào)可以滿足iDTV和STB平臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)要求。先進(jìn)的電視和機(jī)頂盒平臺(tái)有三個(gè)主要的電路功能：硅電視調(diào)諧器（見(jiàn)圖4），解調(diào)器和音/視頻以及圖形處理SoC。調(diào)諧器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)解調(diào)器的輸入，而解調(diào)器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)音/視頻及圖像處理器SoC的輸入。

　　圖4：先進(jìn)的硅電視調(diào)諧器架構(gòu)示例

　　電視和機(jī)頂盒平臺(tái)對(duì)模擬和數(shù)字調(diào)諧器有多種需求。例如，簡(jiǎn)單的窄帶有線機(jī)頂盒可能需要單一的數(shù)字調(diào)諧器；相反，主流的iDTV可能需要支持