簡介

　　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，以降低成本縮小尺寸并提高性能。硅調(diào)諧器IC在2007年以前就已開始采用，并在2010年由于平板電視和機頂盒銷量大增而大量應用。硅電視調(diào)諧器能否被廣泛采用，關鍵在于設計出的性能水平能否媲美MOPLL，而一旦半導體供應商達到了這個性能標準要求，硅電視調(diào)諧器IC加速出貨的障礙就徹底掃清了。目前一些供應商可提供全面的硅電視調(diào)諧器IC產(chǎn)品。如何對電視調(diào)諧器IC進行選擇將是一個復雜的過程，因為圍繞他存在諸多問題，若把這些技術問題歸類總結(jié)，將有效簡化電視調(diào)諧器選擇過程。

　　市場現(xiàn)狀

　　電視市場的需求量已經(jīng)發(fā)展到驚人的2.3億臺/年，并且遍及廣大地區(qū)。廣闊的電視市場可細分為與電視調(diào)諧器IC相關的兩部分：數(shù)字電視一體機 （iDTV）平臺（大約1.6億臺）和模擬電視（大約0.7億臺），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。與之相反，平板電視采用由博通（Broadcom）、聯(lián)發(fā)科（MediaTek）、晨星（MStar）、Novatech和凌陽科技（Sunplus Technology）等公司提供的基于先進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體團隊來構(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)諧器實現(xiàn)，需要150多個器件（見圖1）。平板平臺采用先進的高性能處理器，能夠運行大量固件，因此更適合配置先進的數(shù)字裝置，如硅電視調(diào)諧器IC。

　　PCB頂層 PCB底層

　　圖1：需要150多個器件的MOPLL CAN調(diào)諧器

　　為滿足消費者的需求，許多電視支持模擬和數(shù)字兩種傳輸標準。模擬傳輸標準如NTSC和PAL/SECAM，在這里，“模擬”一詞是指傳輸調(diào)制格式，而不是具體的用于解碼的處理技術。許多國家正在分階段進行模擬關閉計劃，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)字的國家，模擬傳輸依舊保持活躍，而消費者仍然有支持模擬傳輸?shù)男枨蟆Ｈ毡疽苍S是一個例外，其實現(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、漸進式升級有線網(wǎng)絡和傳統(tǒng)消費類電子產(chǎn)品。除了日本，主流電視品牌廠商對于模擬傳輸調(diào)諧器的需求將至少保持5年甚至10年以上。

　　大多數(shù)電視平臺接收來自地面和有線廣播的內(nèi)容。實際上，只要運營商（MSO）繼續(xù)在有線網(wǎng)絡上傳輸模擬內(nèi)容，這些平臺都必須支持模擬傳輸。有線和地面機頂盒市場每年新增1.75億套系統(tǒng)需求。

　　IMS近期關于硅調(diào)諧器IC的預測研究（圖2）顯示了電視調(diào)諧器在電視、機頂盒、電纜調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星電視接收機及其他細分市場的需求增長。這些圖表說明了各種應用可望產(chǎn)生大約7億顆調(diào)諧器IC的市場機會。從數(shù)據(jù)中我們也可以看出硅調(diào)諧器IC迅速普及，當聚焦電視和有線機頂盒市場時硅調(diào)諧器IC的增速更為明顯。

　　圖2：IMS調(diào)查顯示硅調(diào)諧器市場需求增長

　　未來機遇

　　高速增長的中國市場正在迎來率先采用新型硅電視調(diào)諧器IC的機會。過去三年中，中國電視制造商的電視產(chǎn)量增長迅猛，并且采用具有成本效益的硅電視調(diào)諧器IC來生產(chǎn)出有競爭力價格的高質(zhì)量電視產(chǎn)品。據(jù)DisplaySearch公司分析，2011年中國已成為世界上最大的液晶電視市場。 DisplaySearch公司還預測，中國平板電視（包括液晶和等離子電視）的出貨量將從2009年的3，100萬臺，增長到2014年的5，900萬臺，增長近一倍，復合年增長率高達14%。

　　頂級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，減少元件庫存并支持更薄的電視外形。這些優(yōu)勢同樣也為剛開始采用硅電視調(diào)諧器的第二和第三級電視品牌廠商帶來重要機會，因為目前的硅調(diào)諧器IC必須支持全球地面和有線廣播標準，規(guī)模較小的電視品牌廠商可從頂級品牌廠商已完成的工作中受益。

　　擴展與電視有關的節(jié)目源已不再僅僅局限于天線和有線電纜，同時以“應用apps”的重要形式擴展到大屏幕的電視。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。這些界面對空中廣播（OTA）調(diào)諧器來說是一種特別的技術挑戰(zhàn)。例如：需要提供干擾保護的特殊Wi-Fi抑制電路。

　　硅電視調(diào)諧器選擇所面臨的挑戰(zhàn)

　　調(diào)諧器需要處理復雜的任務-在一個充滿各種內(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射頻前端的設計壓力很大，而兩種不同地域的不同傳輸標準又增加了額外的挑戰(zhàn)。主流數(shù)字電視和機頂盒 SoC架構(gòu)復雜性的增加更清晰的表明單一硅電視調(diào)諧器IC不能滿足整個市場需要。幸運的是當前有大量可用的調(diào)諧器IC架構(gòu)，滿足了這些多變的平臺需要。現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是如何為你的應用選擇合適的裝置。

　　頻道接收：獲得清晰電視廣播接收的關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與噪聲比（VSNR），甚至是微弱的輸入信號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混有其他信號的廣播，這就是為什么硅調(diào)諧器IC的選擇性對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

　　（Si21x6 VSNR用紅線表示，其他產(chǎn)品VSNR用藍線表示）

　　現(xiàn)場測試：主流電視品牌廠商提供符合官方廣播標準的產(chǎn)品，但也必須解決許多現(xiàn)實中的其他問題，否則將面臨消費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)域標準之間，情況將更為復雜。例如，在歐洲許多模擬和數(shù)字標準需要能夠通過一臺電視跨國界接收。為了克服這些非標準的接收環(huán)境，電視調(diào)諧器和解調(diào)器必須首先進行檢測，然后對非標準的傳輸進行補償，這些條件需要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境以及通過特別的現(xiàn)場測試而優(yōu)化。如果沒有硅電視調(diào)諧器靈活的控制和配置能力，以上的困難將無法克服。電視制造商對電視調(diào)諧器進行嚴格的現(xiàn)場測試，強調(diào)既要滿足標準性能也要符合不規(guī)則廣播條件下的性能要求。針對成本敏感區(qū)域市場，可能會選擇較低成本的電視調(diào)諧器，而面向更廣闊出口市場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)對于iDTV和STB供應商來說已經(jīng)成為積極的發(fā)展策略，目前已有的一些硅調(diào)諧器IC型號可以滿足iDTV和STB平臺特殊結(jié)構(gòu)要求。先進的電視和機頂盒平臺有三個主要的電路功能：硅電視調(diào)諧器（見圖4），解調(diào)器和音/視頻以及圖形處理SoC。調(diào)諧器的輸出信號驅(qū)動解調(diào)器的輸入，而解調(diào)器的輸出信號驅(qū)動音/視頻及圖像處理器SoC的輸入。

　　圖4：先進的硅電視調(diào)諧器架構(gòu)示例

　　電視和機頂盒平臺對模擬和數(shù)字調(diào)諧器有多種需求。例如，簡單的窄帶有線機頂盒可能需要單一的數(shù)字調(diào)諧器；相反，主流的iDTV可能需要支持模擬和數(shù)字地面廣播以及有線輸入源，對于大電視品牌，調(diào)諧器必須支持所有模擬和數(shù)字全球傳輸標準。電視調(diào)諧器IC現(xiàn)在可支持多種架構(gòu)配置，如僅數(shù)字、僅多通道數(shù)字、模擬和數(shù)字調(diào)諧器、帶模擬電視解調(diào)器的模擬和數(shù)字調(diào)諧器，以及集成調(diào)諧器和解調(diào)器的多種接收器配置。

　　大多數(shù)現(xiàn)代電視至少支持一個調(diào)諧器，能夠同時調(diào)諧模擬和數(shù)字通道，而解調(diào)器則需要單獨對應模擬和數(shù)字通道。為了支持不同的數(shù)字解調(diào)器標準，甚至可以在同一平臺上有多個解調(diào)器，如DVB-T和DVB-T2。DTMB（中國新的地面數(shù)字電視廣播標準）和DVB-T2（第二代歐洲更高密度數(shù)字地面電視廣播傳輸標準）比ATSC（北美）和DVB-T（歐洲和許多其他地區(qū)數(shù)字地面廣播標準）更加復雜。對于DVB-S2、DVB-C2和DVB - T2標準，數(shù)字解調(diào)器都是集成在單一IC中。簡單的解調(diào)器可以集成在音/視頻處理和圖形SoC中，也可以與其他復雜的數(shù)字解調(diào)器聯(lián)合使用。

　　機頂盒支持電纜輸入，并在某些情況下也支持廣播天線輸入。不像電視，許多機頂盒平臺使用的SoC通常沒有模擬電視（ATV）解調(diào)器，不適合模擬廣播接收。在這種情況下，如果機頂盒需要這類解調(diào)器，模擬電視地面廣播解調(diào)器可以與SoC搭配使用。

　　現(xiàn)實情況中，當出現(xiàn)許多異常傳輸時，NTSC、PAL和SECAM的模擬電視解調(diào)器會表現(xiàn)得很差。其實，模擬解調(diào)器的性能水平高度依賴于之前設計所取得的經(jīng)驗，現(xiàn)在這方面的經(jīng)驗被集中在運行硅電視調(diào)諧器IC和解調(diào)器的專門控制固件中。考慮到調(diào)諧器、解調(diào)器和圖像處理SoC之間相互作用和影響，電視制造商必須進行特別的現(xiàn)場測試去驗證特殊的調(diào)諧器、解調(diào)器和SoC組合。這就意味著，即使SoC集成了他自己的模擬電視解調(diào)器，具有高性能模擬電視解調(diào)器的調(diào)諧器也是首選。關鍵問題在于設計人員需要了解哪種解調(diào)器已經(jīng)在相關的電視或機頂盒目標市場進行了足夠的現(xiàn)場測試和使用。如果對于特定的調(diào)諧器/解調(diào)器組合現(xiàn)場測試還沒有完成，則可能需要使用測試較為徹底的調(diào)諧器/解調(diào)器組合來滿足開發(fā)時間和成本目標。

　　有線機頂盒應用面臨調(diào)諧器選擇的特殊挑戰(zhàn)，多數(shù)情況下，機頂盒SoC支持解調(diào)器。通常認為，電纜傳輸環(huán)境比地面廣播環(huán)境變化小，信號強度和其他因素可以在有線網(wǎng)絡中得到合理控制。基于以上因素，調(diào)諧器性能指標對于機頂盒應用而言是相對寬松，然而，控制電纜穩(wěn)定依賴于特定的電纜供應商或運營商（MSO）。在某些情況下，運營商有“通道傾斜”（通過通道的頻譜有不同信號強度）、外部信號侵入（極有可能來自當?shù)氐孛鎻V播電臺與電纜傳輸干擾）和混合傳輸模式網(wǎng)絡（轉(zhuǎn)發(fā)一組來自不同源和不同傳輸特性通道的數(shù)據(jù)）等問題。在這些情況下，較低性能的硅電視調(diào)諧器IC就無法勝任，為了接收完整的頻道，需要采用專為地面電視廣播而設計的更高性能電視調(diào)諧器。

　　我們翹首以盼

　　作為一個實際問題，什么類型的電視調(diào)諧器可供選用？ Silicon Labs公司最新一代的硅電視調(diào)諧器IC可以幫助回答這個問題。新型的電視調(diào)諧器系列產(chǎn)品提供了靈活的架構(gòu)，易于配合主流電視和機頂盒SoC裝置使用。

　　Si21x6電視調(diào)諧器系列產(chǎn)品包括帶模擬解調(diào)器的高性能Si2176硅電視調(diào)諧器IC，以及Si2136完全模擬接收器。Si2146數(shù)字電視調(diào)諧器IC是有線機頂盒和多調(diào)諧器HDTV的理想選擇。高性能Si2156電視調(diào)諧器IC提供了主流配置（僅數(shù)字和模擬調(diào)諧器），特性與具有成本效益的Si2155調(diào)諧器類似。 Si2155/56器件易于配合主流電視和機頂盒的SoC使用。這些裝置也同樣適用iDTV、有線電視平臺和機頂盒。Silicon Labs公司目前的電視調(diào)諧器IC產(chǎn)品已經(jīng)被世界排名前七位電視品牌中的五家大量采用，其Si21x6 電視調(diào)諧器IC全系列產(chǎn)品（包括Si2155電視調(diào)諧器IC）更提供了卓越的RF性能和簡單的設計。

　　Si2155電視調(diào)諧器的設計旨在是降低系統(tǒng)成本，在高增長區(qū)域市場如中國，根據(jù)本區(qū)域和出口平臺需要，對電視和機頂盒平臺技術需求有很大差異性。在當今高速發(fā)展的電視市場，電視調(diào)諧器架構(gòu)的靈活性對于降低成本和簡化設計尤為重要。