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使用高集成度的RF调谐器应对移动电视技能

在研究移动电视技术发展趋势时需要区分产品功能组合、封装、性能、采用的半导体工艺和最重要的射频接收器性能。

在研讨移动电视技能发展趋势时需求区别产品功用组合、封装、功用、选用的半导体工艺和最重要的射频接纳器功用。现在大大都单制式解调器都选用130纳米至65纳米CMOS工艺制作。
大都情况下,它们与射频接纳器一同封装在体系级封装内(SiP),构成移动电视前端组件。但是不同解决计划的功用不尽相同,早晚这些产品都只会满意各自的传输规范。

在“时隙方式”下(包括适用于多事务运用的射频和内存),完成低于50mW的极低体系功耗所面对的首要应战是较小的外形尺度和将体系集成于消费电子渠道的复杂度。不过现在跟着商场的日趋老练,所面对的最大应战是满意缩短开发周期和下降生产本钱的需求。为了应对上述应战,英飞凌科技开宣布OmniVia TUS9090。

体系特色

TUS9090是选用英飞凌RFCMOS 130纳米工艺开发的立异式单片IC。该SOC集成了多频带射频接纳器(VHF、UHF和适用于欧盟与北美的L频带)、DVB-T解调器组件和DVB-H物理层及固件和多事务数据接纳所需的嵌入式内存。

TUS9090无需外部滤波器、内存等组件,但假如TUS9090用于在VHF频带下接纳DVB-T,就需求一个外部LNA。TUS9090集成了片上内存和逻辑内核,具有各种链路层和FEC功用。表1对DVB-H制式和其他新开发的制式进行了比较。

要开宣布这种混合信号单片IC,需求很多的工程技能特长和丰厚的经历。首要需求进行体系分区,分区时需剖析功用需求,然后依据需求,完成最佳的软硬件混合分区。随后的规划优化需求完成高档信号处理算法,但工程师需求深化了解相关的噪声问题——高速数字组件宣布的噪声可进入活络的模仿射频组件(例如LNA)。假如规划不细心,测验不行翔实,就无法满意体系强健性要求,导致功用下降,终究令客户绝望。此外,因为相邻信道搅扰、信号的快速深度衰减(终端随轿车和火车移动)和较差的室内接纳信号强度(信号功率丢失),使得移动电视的接纳面对着严峻的应战。

立异TUS9090单片%&&&&&%完全契合MBRAI II规范。在DVB-H方式(QPSK、CR 1/2、GI=1/4、8MHz、8K FFT)下,射频活络度高于-98dBm,假如不计入外部巴伦,射频调谐器的噪声系数为4dB。在TU6通道条件下(MPE误帧率为5%),假定选用QPSK调制、1/2码率、1/4维护距离、3/4 MPE FEC率和8K FFT,测得最小载噪比(C/N)为8.4dB。在相同条件下,相移Fd3dB@MBRAI为170Hz。在单频网(SFN)条件下也可完成相似的功用。

TUS9090选用8.5×8.5×0.8mm SGA封装。不过为了最大极限缩小外形尺度,TUS9090单片芯片选用凸点封装,以裸片方式供货(凸点裸晶厚度小于0.4mm),便于以较低的本钱开宣布外形很小的模块。省去封装工艺,进一步下降了制作本钱。

体系架构

图1显现了从天线输入端至衔接主机或多媒体处理器组件的SDIO接口输出端的体系架构框图。

图1:OmniVia TUS9090的功用架构框图

完成移动电视功用的前端的榜首部分是射频信号接纳所需的小型天线。在移动环境下,移动电视信号的康复受各种条件的束缚,包括特定的体系集成问题。考虑到UHF接纳器的带宽和移动终端天线的尺度束缚等要素,天线的规划面对着巨大的应战。虽然低噪接纳器规划可缓解这个问题,但天线仍然是体系中最好的“低噪声放大器”。因而,咱们需求寻觅新颖的天线解决计划。调谐天线或谐振天线具有十分超卓的功用。不过当GSM发射器宣布较强信号时,因为无线组件与DVB-H天线之间的隔离度仅为10-20dB,变容二极管等非线性调谐元件就会下降有用信号的质量。

TUS9090选用折中装备,旨在完成最佳的线性度和最低的噪声。在UHF级,射频调谐器的噪声系数为4dB,契合MBRAI II规范。假如某种运用需求更高的功用,可经过添加外部LNA使噪声系数到达2dB或更低。英飞凌可供给完好的参阅规划或依据客户的详细需求修正规划。

在TUS9090中,坐落天线和输入级之后的是嵌入式射频接纳器,它是集成了LNA、混频器、通道滤波器、晶体振荡器、锁相环路(PLL)和片上环路滤波器、VCO和IF增益操控器的直接变频接纳器。从射频到I/Q信号的差分信号通道具有超卓的噪声按捺功用。此外,集成化宽带射频AGC(主动增益操控)环路坐落集成LNA之后。该射频组件可以直接接在LNA之后对信号进行检测,它可以呼应混频器所能检测到的一切信号,避免由任何相邻信道所引起的任何线性度问题。针对宽带AGC,TUS9090选用模仿增益操控环路、完成基带增益操控的数字化,并经过专用数字AGC总线操控可编程增益步长。此外,支撑多种规范晶体频率的集成化高功用晶体振荡器,可保证射频组件的正常作业——不管体系时钟是否可用。不过这种射频组件也能合作优质的体系时钟一同作业,然后下降晶振本钱。

值得着重的是,零中频直接转化接纳器因为具有最少的外部组件而且下降了功耗,然后满意收接器的模仿和射频规范,因而成为适用于DVB-H的干流架构。低中频射频架构是零中频的代替计划,但需满意N±1阶搅扰所导致的严厉的镜像按捺要求。不过选用先进的CMOS工艺可完成多种混合信号校准和电路技能,然后克服了零中频直接变频架构的缺陷,例如直流偏移。用于DVB-T和DVB-H制式的高带宽和很多副载波,可下降几千赫兹的直流频谱,一起不会显着下降功用。此外,近期进行的产品开发标明,可以将LNA集成于选用纯CMOS工艺技能制作的射频调谐器——虽然DVB-H需求较宽的输入频率规模。在射频参阅点,体系噪声系数低于3.5-4dB,可满意活络度要求。

表1:移动电视制式比较

堵塞搅扰是另一个规划应战。移动电视接纳器需求掩盖宽频谱,然后会引起许多潜在的无用信号,这就需求接纳器具有足够大的动态规模。这也需求整个体系具有较高的线性度和超卓的噪声功用,以及宽带增益操控环路,以避免混频器和后续级由强搅扰所引起的饱满。前两个需求终究决议了模仿接纳器部分的功耗束缚。因而,关于一些需求较低线性度的单频运用,具有可以在功耗和噪声系数方面完成进一步优化的优势。

TUS9090可对ETSI EN 300 744和ETSI EN 302 304界说的OFDM信号进行数字化解调。PHY模块集成了一切OFDM功用,其间包括同步、FFT、通道评价、去映射器、内部解交错器、内解码器、外解交错器和外解码器。为了使功耗降至最低,它还集成了专为最大程度下降功耗、优化同步功用而规划的功率操控组件。此外,内部高功用多层总线,将比如片上处理器等不同的IP块互连在一同,然后完成高档并行总线功用,经过下降体系总推迟终究进步体系吞吐量。可经过从机SDIO接口树立主机衔接。该接口可在导入过程中将FW下载至芯片,然后将IP数据流通移至主机。它还可作为操控接纳器装备的链路,并可处理高达50MHz的时钟速率,然后使接纳器在DVB-H方式下的导通时刻降至最低。

该终端的移动特性可引起快速时变通道和接纳的信号及其回波的多卜勒频移。在这种条件下运转的接纳器功用首要取决于运用的调制功用和规范维护功用及信号处理算法。DVB-H制式可以消除这些危险,供给多样装备,调整功用,满意实践需求。

TUS9090还包括完好的固件,这些固件可供给多种主动功用,例如信道装备文件检测、频率扫描和PSI/SI剖析等。别的,还供给与商场上首要中间件产品兼容的DVB-H主机驱动程序。

图2为英飞凌的单片%&&&&&%TUS9090的实物图。英飞凌已于上一年开端供给TUS9090样片,估计本年第二季度完成量产。别的,英飞凌还将射频接纳器嵌入TUS9090,开宣布独立的OmniTune TUA9000。现在已开端试供。

图 2 :TUS9090单片SOC内部物理结构示意图

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