在過去幾年中，硅調諧器市場有了長足的發展。目前，這類調諧器已經主導了衛星電視和手持設備市場，在機頂盒中也非常普及，而且還得到了消費類電視機的青睞。由于硅調諧器能夠提供優于傳統罐頭盒式調諧器(如此叫的原因在于元器件都安裝在一個金屬密封盒內)的諸多優點，其市場接受度正在迅速提高。這些優點包括體積小、軟件可編程、靈活、易于制造、熱性能好、性能高和成本低。

硅調諧器的最早商用是在衛星電視市場。所有的衛星電視接收都要通過一個機頂盒。機頂盒的體積限制有利于硅調諧器的應用，因為這種調諧器具有很小的外形。

衛星電視標準和廣播環境也非常適合硅調諧器的初期應用。衛星系統的頻率范圍只有一個倍頻程(950到2,150 MHz)，系統不需要處理地面電視和有線電視必須處理的模擬干擾。衛星系統的調制方案(QPSK和8-PSK)的技術難度也比許多地面電視和有線電視系統要低。

所有這些因素加起來使得衛星電視機頂盒制造商能夠充分發揮硅調諧器的小體積、低功耗、低成本的優勢。

地面電視和有線電視接收

其他環境，如地面和有線電視，要比衛星接收面臨更多的挑戰。例如，頻率范圍覆蓋四個倍頻程，從42到86?MHz，而且地面電視還需要更高的動態范圍。寬頻帶范圍為濾波、本振(LO)頻率產生和前端低噪聲放大器(LNA)帶來了很大的設計難度。另外，模擬頻道接收也為過去的硅調諧器帶來很大的挑戰。

為了滿足這些環境，前端LNA需要工作在一個較寬的頻率范圍內。這個寬范圍意味著LNA的噪聲系數、失真和增益都必須滿足42MHz、86?MHz以及之間的所有頻率點的指標要求。這對集成電路來說難度不小。在其他窄帶射頻系統中，LNA經過優化可以完全滿足感興趣的較窄頻率范圍內的指標。這種優化的LNA在其他頻段上很少能正常工作。而硅電視調諧器無法有此奢望。

圖1：比美元的一角硬幣還小的硅調諧器。這種調諧器的尺寸比所替代的分立式CAN調諧器要小得多。

射頻濾波和本振產生

與絕大多數射頻接收機一樣，調諧器必須濾除來自有害頻道的能量。如果不這樣，后續的電路就必須具有極好的線性。在地面電視和有線電視調諧器中，有害信號的濾波是一項艱巨的任務。在窄帶系統中，這種濾波通常在固定頻率上實現。設計一個固定頻率濾波器，無論是片上還是片外，都要比設計一個可以隨時修改調諧頻率的濾波器要容易得多。

有好幾種調諧器架構采用固定頻率的濾波技術，不過通常用的都是昂貴的片外聲表面波(SAW)濾波器。采用這些SAW濾波器將大大增加系統的材料成本，而且還增加了實現調諧器所需的PCB面積。調諧器的架構一直在改進，如今內置的前端濾波器可以跟蹤調諧后的頻道，因此極大地減少了外部材料成本和所需的PCB面積。

在如此寬的頻率范圍上產生本振也有其自身特有的困難。如果一個電壓控制振蕩器(VCO)能夠在整個范圍內實現調諧，它將非常容易受噪聲的影響。如果盲目地創建一組VCO，將使調諧器增加許多硅片面積(及因此而產生的成本)。現在有一種新電路被設計出來，它能夠以高性價比的方式來克服這種調諧范圍問題。

動態范圍

動態范圍是地面(即空氣傳播)系統中存在的問題。由于廣播站距離接收機的距離是不定的，故每個頻道的接收功率電平變化范圍都很寬。

更糟糕的是，相鄰頻道的輸入功率有很大的差異。這意味著，調諧器必須既能接收很低的功率信號，又能處理很大的功率干擾(即有害頻道的信號)，這些干擾非?？拷竭_射頻前端濾波器的有用信號頻率。

模擬電視標準(NTSC,、PAL和SECAM)對以前的硅調諧器來說也有一定的技術難度。主要原因是，在模擬系統中，任何干擾都可以在屏幕上看得到。在模擬系統中沒有數字編碼和糾錯機制。注入到射頻前端的干擾信號可能造成屏幕上出現線條干擾。前端放大器中的AM到PM轉換會導致顏色過亮而顯示成錯誤的色彩，或者導致跨亮度(彩色信號被轉換為亮度)問題。

過去，用來處理模擬電視信號的硅調諧器特別昂貴。如今硅調諧器已經得以長足發展，經過優化的硅調諧器已經可以解決這些系統問題。目前的設計已經能夠充分利用硅調諧器帶來的好處。

圖2：CAN調諧器與硅調諧器尺寸的并列比較。

體積和CMOS

硅調諧器具有諸多極具競爭力的優點，這些優點使得他們成為極具吸引力的罐狀(CAN)調諧器替代品。硅調諧器的外形尺寸比CAN調諧器小得多。在一個CAN調諧器的占用面積中可以安裝多達三個硅調諧器。這個優點在邊看邊錄的數字視頻錄像機(DVR)和畫中畫(PIP)設備等多調諧器應用場合非常有用。

機頂盒的外形尺寸也經常受到CAN調諧器的限制。如果一個機頂盒內需要采用2個或更多的調諧器，由于CAN調諧器的因素，體積將增加很多。當你注意到最新的機頂盒比以前小很多的時候，那么新機頂盒就有可能用的是硅調諧器。

平板電視的空間也很有限。老式的CRT電視或背投電視有充足的空間安裝CAN調諧器，而平板電視有外形限制，因此非常希望采用小型的硅調諧器。

成本是硅調諧器的長期優勢。過去，硅調諧器的成本要與分立的CAN調諧器競爭比較困難。分立型CAN調諧器的批量生產已經有很長時間了。研發成本已經分攤到多年的批量生產中。而其制造成本還在逐年下降，目前已經接近曲線的最低點。不過分立型CAN調諧器的制造商仍然需要負擔的是來自手工調試每個部件之類的成本。

硅調諧器的每次更新換代都伴隨著成本的顯著降低。硅調諧器的成本可以受益于制造工藝成本的降低。第一代硅調諧器采用較昂貴的工藝(如SiGe工藝)來解決上述技術難題。隨著時間的推移，這些工藝的成本在不斷降低。后面幾代調諧器用的工藝成本是越來越低。

新一代硅調諧器將采用標準的CMOS工藝來開發。向CMOS工藝的轉移使得將調諧器集成到解調器或SoC中成為可能。這將大大降低系統成本。

可編程性和穩定性

硅調諧器還有可編程性的優點。這意味著一個調諧器可以通過編程來適合不同的標準。例如，可以將一個用于DVB-T接收標準的前端設計復用到ATSC或DVB-C接收標準的設計中。DVB-T系統可能采用的中頻(IF)為36MHz，頻道帶寬為8MHz。

采用相同的前端硬件設計但編程不同的硅調諧器可以用于通道帶寬為6MHz而中頻頻率為44MHz的ATSC系統。同樣的前端硬件還可以用于DVB-C或OpenCable，只需加載不同的軟件。也許有不少人會說，使用相同外形尺寸的不同CAN調諧器也可以適應不同的標準，但如果使用相同的硅調諧器，就無需再為跟蹤彼此不同的元器件庫存清單而苦惱了。

另外，硅調諧器還具有超越分立CAN調諧器的性能優勢。其熱穩定性遠高于CAN。CAN調諧器的性能在整個溫度范圍內變化很大。而硅IC在溫度范圍內的性能是眾所周知的，幾乎所有的溫度變異都能夠通過設計解決。硅調諧器的其他幾個性能參數也比較好，例如，Entropic Communication公司研發的RF4000的相鄰頻道抑制度就比傳統的CAN調諧器要高得多。

本文小結

硅調諧器能夠成功地適應困難的寬帶環境。隨著今后集成度的不斷提高，它們可以提供空間節省、靈活、性能增強和成本降低等明顯優勢。

作者：Sandor Szabo

Entropic Communications公司