Sjónvörp, myndbandsupptökutæki, set-top kassar og breiðbandstengdar móttakarar hafa allir sameiginlegan þátt: hljóðtækið. Þrátt fyrir að allir aðrir rafeindabúnaður í þessum tækjum dragist saman þegar hálfleiðaratækni minnkar, nota neytendaforrit oft mikla „stillitanka“ til að ná þessari mikilvægu virkni. Krefjandi takmarkanir á hönnun tuner eru ástæðan fyrir því að þessi tækni er viðvarandi, en markaðsöflin ýta kísillstillum í fremstu röð.
Mótorhönnuðurinn verður að sigrast á mörgum áskorunum. Inntaksmerki í útsendingarsjónvarpi og kapalforritum liggur á tíðnisviðinu 48 MHz til 861 MHz og merkisstyrkur getur verið með breitt kraftmikið svið. Til dæmis, í útsendingarsjónvarpsforritum, getur merkið sem á að velja verið með aðliggjandi óæskilegum rásum þar sem merkisstyrkur fer yfir 100 sinnum.
Dæmigerð hljóðritunarhönnun notar einn viðskiptamóttakara arkitektúr, þó að annar arkitektúr sé einnig mögulegur. Uppbygging á einum umbreytistemara inniheldur forvalssíu, magnara með lágum hávaða (LNA), niðurbreytara og millitíðni (IF) magnara.
1. Takmarkanir á hönnun kísillstemmara
1) Forvalin síurakning
Forvalssían tekur allt tíðnisviðs tíðnisviðs og dregur það niður í smærri tíðnisvið sem inniheldur áhugaverða rás. Í ljósi þess hve breitt tíðnisvið rásarinnar er þýðir þetta að forvalssían verður að vera rakningarsveitarsía þar sem miðtíðni getur verið breytileg á milli merkisrófsins. LNA með RF sjálfvirkri styrkingaraðgerðum fylgja venjulega fyrirfram völdum síu.
Downconverter stigið er traditjónískt heterodyne kerfi. Niðurbreytirinn er hannaður með rásarvali, sem felur í sér að stilla staðbundna sveifluna (LO) þannig að munurinn á tíðni þess og merki um áhuga falli innan bandgöngu IF síunnar. Þetta stig notar hágæða, þröngt band, fast tíðni síur-venjulega yfirborðs hljóðeinangrunarbúnað (SAW) tæki-með því að velja og útiloka alla aðra valkosti. Þessu fylgir IF magnari með breytilegri styrkingu sem gerir kerfinu kleift að passa styrk valda merkisins að þörfum demodulation og uppgötvunarhringrásarinnar sem keyrslan er að keyra.
Miðað við breitt tíðnisvið og merki styrks sviðs inntaksmerkisins, mun notkun þessa arkitektúrs til að búa til afkastamikinn afköst leiða til margra áskorana. Ein er forvalssía. Til að ná yfir alla merkisbandsbreiddina krefjast dæmigerðar útvarpsútsendingar fyrir útvarpsviðtæki síur í þremur mismunandi tíðnisviðum: VHF (mjög há tíðni), 48 til 88 MHz; miðlungs VHF, 174 til 216 MHz; og UHF (ofurhá tíðni) við 470 til 861 MHz. Algeng útfærsla er að nota aðskildar síur, eina fyrir hverja síu.
2) Multi-band aðgerð
Forvalssían velur tíðni tíðnisviðs en samt getur verið nauðsynlegt að innleiða mælingar síu til að veita nauðsynlega sértækni. Mælingar sían verður að halda tiltölulega fastri bandbreidd, þó að miðtíðni geti breyst yfir margar áttundir. Til að átta sig á slíkri síu þarf venjulega mikinn fjölda óvirkra íhluta, svo sem spóla, sem þarf að stilla handvirkt í verksmiðjunni til að fá viðeigandi afköst. Þessi eftirspurn eftir óvirkum íhlutum og handvirkri stillingu eykur mjög á stærð og kostnað við stillitækið. Dæmigerður stillir getur mælt 2.5 x 2 x 0.75 tommur.
Forvalssían er þó ekki eini þátturinn með hönnunaráskoranir. LO í downconverter verður einnig að höndla breitt tíðnisvið. Forvalssían dregur aðeins úr bandbreidd inntaksmerkisins. Merki um áhuga getur enn fallið hvar sem er á bilinu 48 til 861 MHz og LO verður í grundvallaratriðum að ná yfir þetta svið. Að auki verður LO að sýna lítinn fasa hávaða í návígi eða að móttaka DTV rásar verður í hættu. Innbyggða hringrásarsveiflan nær svo breitt tíðnisvið sem ekki er hægt að stilla og sýnir á sama tíma háfasa hávaða með dæmigerðum 3 volta aflspennu rafrænna kerfa í dag. Það getur verið nauðsynlegt að fá allt að 30 V aflgjafa.
Til að uppfylla allar þessar kröfur um afköst velja flestir birgjar að halda hefðbundinni hönnun sjónvarps og myndbandstæki þrátt fyrir kostnað og stærð. En markaðsþrýstingur er farinn að knýja fram breytingar. Einn af þáttunum er leyfi sambands samgöngunefndar, það er að öll sjónvörp sem seld eru í Bandaríkjunum eru farin að nota hljóðtæki sem geta tekið á móti stafrænum sjónvarpsútsendingum. Þetta verkefni neyðir birgja til að breyta grunnuppbyggingu afurða sinna og skapa tækifæri til nýsköpunar í hönnun tuner.
Vöxtur eftirspurnar eftir færanlegum skemmtanamarkaði hefur einnig stuðlað að breytingum á hljóðstýrikerfi. Færanlegur þýðir rafhlöðuknúin eða handfest tæki og bannar notkun háspennu í LO útfærslum. Að auki þurfa færanleg tæki mun minni útfærslur en dæmigerðar hljóðstýrir. Á vaxandi flatskjá/sjónvarpsmarkaði er lítil stærð einnig mikilvæg. Í flatskjáhönnun getur stærð hljóðstýrikerfisins verið takmarkandi fyrir þynningu vörunnar.
Önnur stefna sem hefur áhrif á kröfur útvarpsstjóra er að neytendur vilja fá margar rásir á sama tíma. Þetta þýðir að fleiri en einn hljóðstýrikerfi er krafist, sem tekur meira pláss, sem hefur áhrif á kerfisstærð og eykur kostnað hljóðstýrikerfisins fyrir lokaafurðina. Markaðsþrýstingur til að minnka stærð og aðra þróun hefur stuðlað að notkun kísillstýrðar hönnunar.
3) Útrýmdu handvirkri stillingu
Það eru mörg markmið fyrir hönnun kísillstemmara. Eitt aðalmarkmiðið er að útrýma þörfinni á að stilla utanaðkomandi íhluti handvirkt í rakningarsíunni. Það eru tvö áhrif í kísil. Ein er sú að útrýming flestra ytri íhluta útilokar einnig getu þeirra til að gleypa og dreifa óæskilegri RF orku frá útilokuðu tíðnisviðinu. Kísillmælar verða að nota nýstárlega hringrásarhönnun í LNA og blöndunartæki til að stjórna óæskilegri orku án þess að skemma smára.
Önnur áhrifin eru þörfin fyrir nýjan RF arkitektúr. Snemma kísillstemmihönnun reyndi að nota tvöfalda umbreytingaraðferð, sem veitti sértækni án þess að stilla utanaðkomandi íhluti handvirkt. Fyrsta breytingin færir tíðni inntaksmerkis upp. RF SAW sían dregur úr bandbreidd áður en hún breytist í IF í annað sinn. Síubúnaðurinn táknar aðalkostnað við þessa hönnun.
Nýlega er sjálfkvörðunartækni notuð til að sigrast á breytingum á framleiðslu hálfleiðara. Sumir útrýma einnig þörfinni fyrir háspennuaflgjafa fyrir LO og þörfina fyrir RF SAW tæki. Þess í stað nota þeir aðeins SAW síur á IF stigi, sem hafa miklu lægri tíðni og eru ódýrari tæki en RF SAW síur.
Til að innleiða þessa hönnun í kísill þarf háþróaða hálfleiðara vinnslutækni. Flís birgja einkenna venjulega aðeins ferlið við stafræna VLSI innleiðingu þeirra. Til að innleiða kísilstemmara verður ferlið að einkennast út frá RF -afköstum. Að auki verður ferlið að hafa leið til að búa til hvatamann með rétt gildi og hafa nægilega hátt Q fyrir lágfasa hávaða LO framkvæmd eða RF síuhönnun. Nú er hægt að nota slíkt ferli.
Til viðbótar við hálfleiðaraferli, krefjast kísillstillir vandlegrar flíshönnunar. RF hefur mörg tækifæri til að geisla og leiða truflanir. Í einni flís kísill tuner hönnun eykur nálægð merkislína á flögum og samnýtingar hringrás hvarfefna þetta. Til að stjórna þessum truflunum þarf skipulag sem aðskilur gagnrýna hringrás og inniheldur hlífðar mynstur. Hönnunin krefst einnig vandlegrar sköpunar og stjórnunar á orkudreifingu og dreifikerfum á jörðu niðri. Að auki verður hönnunin að innihalda síuhluti á flís og burt-flís til að rjúfa truflanir á merki.
Öll þessi vandamál hafa verið leyst og með tilkomu kísillstillitækja eru vöruhönnuðir farnir að gera leiðir til að losna við gamla stillitækið. Gervihnatta- og kapalviðtæki voru þeir fyrstu til að tileinka sér þessa aðferð. Þeir vinna merki með nokkurn veginn sama krafti í hverri rás. Þessi rásarjafnvægi einfaldar hönnun hljóðstýrikerfisins lítillega og gerir snemma kísillstillistækjum kleift að uppfylla kröfurnar.
Hins vegar verður móttaka á jörðu niðri að nota útvarpsviðtæki sem getur veitt sértækni á breitt svið af aflstigi rása. Möguleikinn á að sameina sterk merki í aðliggjandi rásum við veikburða farvegi setur strangar takmarkanir á sértækni hljóðstýrikerfis. Þar til nýlega hafa nýstárlegir RF arkitektúr og bætt RF hálfleiðara vinnsla gert kísillstillum kleift að ná tilskilinni afköstum með litlum tilkostnaði.
Með því að útrýma þörfinni fyrir handvirkar aðlögun geta þessir kísillstillir aukið framleiðslugetu og veitt áreiðanlegri afköst en eldri hönnun. Þeir mæta þörfum flytjanlegra tækja með því að útrýma þörfinni fyrir háspennuaflgjafa og leyfa þéttar útfærslur. Í ljósi áhrifa markaðarins á þessa eiginleika er búist við því að sílikonmótarar samræmi hönnun sjónvarpsviðtækja við aðra hluta rafeindatækniiðnaðarins.
Ravi Shenoy ([netvarið]) er hliðstæður forstjóri og RF tækni LSI Logic (Milpitas, Kaliforníu).
önnur varan okkar:
