基于Silicon Tuner的TV射頻信號(hào)接收電路

王 楠

（天津三星電子顯示器有限公司，天津 300385）

責(zé)任編輯:任健男

1 引言

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展和不斷革新，平板電視取代傳統(tǒng)顯像管電視成為行業(yè)中的主流。而在平板電視迅猛發(fā)展的今天，超薄化已經(jīng)成為各個(gè)廠商不斷追求的目標(biāo)。作為TV射頻接收系統(tǒng)（TV RF電路），目前常用的高頻頭體積較大，在一定程度上制約了平板電視的超薄化發(fā)展。筆者設(shè)計(jì)了一種基于Silicon Tuner的射頻接收電路，與傳統(tǒng)高頻頭相比，該射頻電路系統(tǒng)具有體積小、成本低、電性能卓越等優(yōu)點(diǎn)，可使平板電視進(jìn)一步超薄化。

2 系統(tǒng)主要模塊

本文的電視射頻接收電路系統(tǒng)是針對(duì)中國(guó)大陸及香港地區(qū)廣播電視標(biāo)準(zhǔn)而開(kāi)發(fā)的，其各個(gè)模塊均按照中國(guó)/香港標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。系統(tǒng)核心模塊包括Silicon Tuner、數(shù)字解調(diào)芯片、模擬解調(diào)芯片，以下具體介紹這三個(gè)模塊的選擇方案。

2.1 Silicon Tuner

本系統(tǒng)所用的Silicon Tuner為數(shù)模一體Tuner，可支持DTMB/DVB-T/DVB-C/PAL/SECAM等多種數(shù)字/模擬電視廣播制式，Silicon Tuner內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

Silicon Tuner具有無(wú)線（Air）和有線（Cable）兩路 TV RF信號(hào)輸入端子，通過(guò)Switch IC實(shí)現(xiàn)Air或Cable信號(hào)的選通；TV RF信號(hào)經(jīng)過(guò)LNA（Low Noise Amp）低噪聲放大器、BPF（Band-Pass Filter）帶通濾波器、AGC（Auto Gain Control）自動(dòng)增益控制回路、AMP放大器的處理后，最終以差分雙中頻IF+/IF-形式輸出[1-2]。此外Tuner內(nèi)部RF AGC（Auto Gain Control）與 Analog Demod IC 形成的負(fù)反饋回路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制，IF AGC與Digital Demod IC形成的負(fù)反饋回路自動(dòng)調(diào)節(jié)數(shù)字信號(hào)的輸出增益。Tuner以I2C總線控制方式與外部進(jìn)行通信。

2.2 數(shù)字解調(diào)芯片

本系統(tǒng)采用凌訊公司的LGS-8G75芯片對(duì)數(shù)字IF信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理。LGS-8G75是一款可完全支持中國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)GB20600-2006的解調(diào)芯片，對(duì)于單載波（Single-Path）和多載波（Multi-Path）傳輸信道都有很好的接收性能。該芯片采用144Pin的BGA封裝形式（10 mm×10 mm），內(nèi)部高度集成了雙10 bit模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC、TDS－OFDM解調(diào)器和時(shí)域解交織存儲(chǔ)器，可以接收數(shù)字或模擬IF/IQ信號(hào)，經(jīng)過(guò)必要的信道解調(diào)及前向糾錯(cuò)解碼處理后，輸出并行或串行的MPEG－2 TS流，再配以外接時(shí)間交織所需的SDRAM，最終將數(shù)字IF信號(hào)轉(zhuǎn)換成MPEG TS流并輸出。

2.3 模擬解調(diào)芯片

系統(tǒng)采用NXP公司的中頻集成IC TDA9886對(duì)模擬IF信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。

TDA9886通過(guò)I2C總線控制來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像中頻PIF和聲音中頻SIF的處理，可精確控制自動(dòng)增益控制（Auto Frequency Control，AFC），選擇 AGC 中 T.O.P 點(diǎn)，并提供四路可選地址，通過(guò)一些列的算法最終將模擬IF信號(hào)解調(diào)為復(fù)合視頻消隱/同步信號(hào)（Composite Video Blanking and Sync，CVBS）和聲音中頻SIF信號(hào)并輸出。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 硬件電路設(shè)計(jì)

TV射頻電路系統(tǒng)主要包括Silicon Tuner、數(shù)字解調(diào)回路、模擬解調(diào)回路以及濾波電路、放大電路、AGC反饋回路等，如圖2所示。

TV RF信號(hào)在Silicon Tuner中經(jīng)過(guò)一系列濾波、放大及雙調(diào)諧選頻處理后，最終以差分雙中頻IF+/IF－形式輸出，從Silicon Tuner輸出的IF信號(hào)將被同時(shí)傳送至數(shù)字解調(diào)回路和模擬解調(diào)回路中。

在數(shù)字解調(diào)回路中，選用EPCOS公司的SAWFilter X7253D進(jìn)行數(shù)字中頻DIF濾波處理，濾波后的DIF僅保留以36.125 MHz為中心頻點(diǎn)的8 MHz帶寬數(shù)字方波，該數(shù)字中頻經(jīng)SN61766放大后在數(shù)字解調(diào) IC（LGS－8G75）中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)解調(diào)。解調(diào)后除輸出8位MPEG TS（MPEG_D0～MPEG_D7）碼流外，還將輸出MPEG_CLK，MPEG_SYNC和 MPEG_VALID， 上述 11位MPEG數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一系列編碼后，共同傳輸?shù)絋V后端Decoder電路中進(jìn)行其他相關(guān)處理。

在本系統(tǒng)的模擬信號(hào)解調(diào)回路中，Silicon Tuner輸出的差分中頻IF+/IF－首先在SAW－Filter中進(jìn)行帶通濾波處理。由于本系統(tǒng)是針對(duì)中國(guó)大陸/香港地區(qū)廣播電視標(biāo)準(zhǔn)而開(kāi)發(fā)的，因而在SAW－Filter的選擇上也必須滿足兩地制式要求。對(duì)于模擬圖像中頻PIF采用EPCOS公司的K7268D，濾波后輸出38.9 MHz PAL制式圖像中頻；模擬聲音中頻選擇EPCOS公司的K9653D，可支持B/G，D/K，I，M/N等多種聲音制式。濾波后的PIF信號(hào)在模擬解調(diào)IC（TDA9886）中進(jìn)行解調(diào)并最終以CVBS（復(fù)合視頻消隱和同步信號(hào)）形式輸出，聲音中頻SIF直接輸出。

從上述信號(hào)處理流程可以看到，Silicon Tuner接收端子中收到的TV RF信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻電路處理后，最終以MPEG 流、CVBS、SIF 的形式輸入到后端 Decoder電路中[3－4]，并且本系統(tǒng)采用I2C總線控制方式進(jìn)行通信。

3.2 軟件流程設(shè)計(jì)

Silicon Tuner流程如圖3所示。系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行Software Reset等初始化設(shè)置，初始化完成后進(jìn)入選頻過(guò)程（CH.Change）。在選頻過(guò)程中，如果用戶沒(méi)有其他操作，Tuner將會(huì)按照CH.Setting-State Machine-Receive TV的流程運(yùn)行，若在選頻過(guò)程中用戶發(fā)出終止搜臺(tái)或重新搜臺(tái)的指令，系統(tǒng)都會(huì)判定為中斷發(fā)生（Abort State Machine），并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序中重新運(yùn)行，同時(shí)清除中斷標(biāo)志。

LGS－8G75工作流程為系統(tǒng)上電并初始化完成后，首先設(shè)置MPEG格式、選擇ADC、并初始化Tuner參數(shù)，通過(guò)一系列算法實(shí)現(xiàn)頻率設(shè)定，待Tuner頻率設(shè)置完成后，再分別對(duì)LGS－8G75進(jìn)行Auto Mode Setting和Manual Mode Setting，并進(jìn)行相應(yīng)的Detect操作。

4 系統(tǒng)測(cè)試

筆者對(duì)TV射頻電路系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，完全滿足中國(guó)大陸/香港地區(qū)模擬電視廣播標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)GB20600-2006。

對(duì)于數(shù)字信號(hào)，測(cè)試項(xiàng)目如表1所示。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)具有良好的Single-Path和Multi-Path信道接收性能， 可支持 4QAM-NR，4QAM，16QAM，32QAM，64QAM等解調(diào)方式，前向糾錯(cuò)碼率分別為0.4，0.6，0.8，并且具有PN420，PN595，PN945等保護(hù)間隔，其時(shí)間解交織模式有M=240和M=720兩種。此外，擁有良好的抗多徑干擾和多普勒頻移特性，能夠最大限度優(yōu)化處理包括脈沖噪聲、回波、衰落在內(nèi)的多種狀態(tài)信號(hào)。

表1 數(shù)字信號(hào)測(cè)試項(xiàng)目表

對(duì)于模擬信號(hào)，測(cè)試項(xiàng)目如表2所示。測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)可支持PAL和SECAM圖像模式，并且能夠正確識(shí)別 B/G，D/K，I，M/N等多種聲音制式。

5 小結(jié)

本文的TV射頻電路系統(tǒng)具有良好的電學(xué)性能和體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，能夠替代傳統(tǒng)的CAN Tuner，與TV后端Decoder電路共同組成電視終端接收系統(tǒng)，使平板電視進(jìn)一步向超薄化方向發(fā)展。

表2 模擬信號(hào)測(cè)試項(xiàng)目表

[1]閻英，劉伯紅，張林.第二代數(shù)字廣播電視系統(tǒng)前向糾錯(cuò)編碼硬件實(shí)現(xiàn)研究 [EB/OL].[2010-02-20].http://elec.wanfangdata.com.cn/login.aspx?ReturnUrl=%2ffile%2ffile.ashx%3ffileResourceID%3dkjqk%26fileID%3ddzjsyy%2fdzjs2009%2f0910pdf%2f091028.pdf.

[2]肖乾友，黃曉革，駱志敏.一種數(shù)字中頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2006，30（4）:123-127.

[3]余兆明，余智.數(shù)字電視原理[M].北京:人民郵電出版社，2004.

[4]王川.彩色電視機(jī)原理[M].北京:人民郵電出版社，2009.