1 引言
一般通過(guò)電信號近距離傳遞信息，可以直接傳送基帶信號，但遠距離時(shí)必須把基帶信號調制到射頻信號上，即把低頻的信號頻譜搬移到高頻頻譜上。而接收端又必須從調制的信號中解調出基帶信號，也就是從高頻信號上把有用信號搬移到低頻。同時(shí)接收端往往會(huì )收到許多信號，我們還需選擇自己需要的信號。這個(gè)完成選擇需要的信號和信號頻譜向低搬移的器件就是調諧器（在模擬電視時(shí)代，調諧器通常用鐵盒封裝，也稱(chēng)高頻頭）。
調諧器應用廣泛，它可以傳送視頻、聲音、數據等等信息。在種類(lèi)繁多、形狀各異的調諧器中，最常見(jiàn)的、也是本文要討論的就是傳送視頻內容的調諧器（以下“調諧器”就特指這類(lèi)調諧器）。之所以一個(gè)小小的USB電視棒就能接收射頻電視信號，這要歸功于硅調諧器技術(shù)的成熟。近幾年半導體工藝技術(shù)和IC設計技術(shù)發(fā)展很快，這就促成了硅調諧器技術(shù)不斷更新?lián)Q代，形成了硅調諧器多種技術(shù)并存、多個(gè)半導體國際大廠(chǎng)參與競爭的局面。熱起來(lái)的硅調諧器技術(shù)就是本文關(guān)注的焦點(diǎn)。

2 調諧器介紹
2.1 調諧器分類(lèi)
接收調制視頻的射頻信號的電子產(chǎn)品有許多種類(lèi)，如衛星機頂盒、有線(xiàn)機頂盒、電視機、手機電視、電腦電視卡、PCMCIA電視卡、USB電視棒等等。這些電子產(chǎn)品根據其特點(diǎn)使用了多種多樣的調諧器。這些調諧器可以從以下幾個(gè)角度去分類(lèi)：
從接收信號角度調諧器分為模擬、數字、數模一體化三種，其中有些調諧器還可直接輸出基帶信號。而從接收信號的制式上看，模擬信號可以做到全制式接收，數字信號接收按地區分為DVB、ATSC、ISDB、DMB等。
從信號傳輸的網(wǎng)絡(luò )不同，可區分為衛星調諧器、有線(xiàn)系統調諧器、地面廣播調諧器及手機調諧器等。如在歐洲有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )用DVB-C、地面廣播用DVB-T、衛星廣播用DVB-S、手持設備用DVB-H等等。
從調諧器處理信號的技術(shù)分為模擬和數字兩種，傳統的鐵盒調諧器基本是采用模擬技術(shù)，而硅調諧器則是采用數字技術(shù)。
從調諧器電路架構方面，可分為下列幾類(lèi)：?jiǎn)无D換中頻輸出、單轉換低中頻輸出、單轉換零中頻輸出、雙轉換中頻輸出、雙轉換低中頻輸出、及雙轉換零中頻輸出等等。
從調諧器改變調諧頻率的方式可分為電壓合成和頻率合成兩種。
2.2 調諧器基本工作原理
電路最簡(jiǎn)單的調諧器是單轉換中頻輸出調諧器。其基本組成包括混頻器、振蕩器、鎖相環(huán)(MOPLL)和高頻放大器等。高頻放大器具有自動(dòng)增益控制（AGC）功能，跟蹤濾波器是一個(gè)中心頻率可調的帶通濾波器。中頻濾波器是一個(gè)具有特殊傳輸特性的帶通濾波器，一般為聲表面波濾波器(SAWF)。單轉換中頻輸出調諧器電路架構如圖一所示：

射頻電視信號進(jìn)入調諧器的高頻放大器進(jìn)行放大，其增益由AGC電路自動(dòng)控制，再由跟蹤濾波器將鏡像信號去除，利用混頻器和本地振蕩器混出中頻信號，最后經(jīng)由中頻濾波器慮除雜波、選擇出想要的頻道并進(jìn)一步調整通帶特性，完成調諧器的功能。
2.3鐵盒調諧器現狀
目前最普及的電視機還是模擬電視，這類(lèi)電視機使用的都是鐵盒調諧器，其基本功能就是選臺和混頻，屬于單轉換中頻輸出架構。
鐵盒調諧器大多采用調諧器專(zhuān)用IC和許多個(gè)分立器件組成。其主芯片采用雙極（Bipolar）工藝，具有成本極低的優(yōu)勢。由于調諧器處理的是幾百MHz的高頻信號，所以鐵盒調諧器使用了微帶和分布參數的器件。其中感應線(xiàn)圈需生產(chǎn)時(shí)由人工調節其分布參數。早期的鐵盒調諧器都采用電壓合成方式選臺，目前大多采用頻率合成方式，其優(yōu)點(diǎn)是選臺簡(jiǎn)單，調諧鎖定，不易跑臺。
經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)發(fā)展，傳統鐵盒調諧器設計和工藝技術(shù)十分成熟，盡管其電路器件多、結構復雜，生產(chǎn)調試難度很大。但是目前其成本十分低廉，只要不到10元人民幣，這就是使其在競爭十分激烈的模擬電視機市場(chǎng)占有絕對優(yōu)勢，根本無(wú)法被硅調諧器取代。但其肯定會(huì )隨著(zhù)模擬電視在世界各國停播，逐被硅調諧器取代。
2.4 調諧器的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標
調諧器作為一個(gè)電子產(chǎn)品，有幾個(gè)重要的電性能指標：
動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍指調諧器能接收的輸入信號強度的范圍。地面電視廣播對動(dòng)態(tài)范圍的要求最大，約為60~70dB，有線(xiàn)傳播方式約30~40dB，衛星傳播方式動(dòng)態(tài)范圍則要求最小。
噪聲指數：也叫噪聲系數，就是系統輸入輸出前后信噪比的比值，也就是輸出信號的信噪比比上輸入信號的信噪比。它決定了調諧器最小可接收的信號強度，或稱(chēng)為接收靈敏度。目前數字地面電視廣播的噪聲指數要求不得高于7dB，而有線(xiàn)系統的噪聲指數則小于10dB就可以了。
 鏡像抑制比：就是濾除鏡像頻道信號的能力�；祛l器的特點(diǎn)決定了比想要頻道頻率高或低兩倍中頻的頻道也會(huì )輸出到后面的中頻濾波器，這就會(huì )對想要的頻道產(chǎn)生干擾。因此，必須在混波器前加一個(gè)跟蹤濾波器（也稱(chēng)鏡像抑制濾波器）來(lái)濾除鏡像頻道。通常調諧器鏡像抑制必須達到50~60dB。
相位噪聲：相位噪聲定義為在該頻率處1Hz帶寬內的信號功率與信號總功率的比值。調諧器本振信號易受噪聲雜波的干擾而產(chǎn)生抖動(dòng)，即相位變化，這就是調諧器的相位噪聲。因數字電視信號多采用正交調幅(QAM)及四相相移鍵控調制方式，相位噪聲會(huì )直接影響到數字調諧器的輸出信噪比。而模擬電視信號多采用調幅（AM）或調頻（FM）就不易受相位噪聲干擾。通常調諧器相位噪聲必須達到50dB以上。

3 硅調諧器技術(shù)分析
3.1硅調諧器技術(shù)分析
采用先進(jìn)的數字設計技術(shù)和硅半導體工藝，把原來(lái)鐵盒調諧器中的大部分分立器件都集成到一顆硅芯片中，這就是硅調諧器。
目前硅調諧器技術(shù)發(fā)展迅速，已有應用于多種電子產(chǎn)品的硅調諧器面世。但其成本仍然偏高，市場(chǎng)售價(jià)是鐵盒調諧器的3倍左右，這就限制了其取代鐵盒調諧器的速度。只有在PCMCIA電視卡、USB電視棒等小型產(chǎn)品上硅調諧器充分發(fā)揮其體積小的優(yōu)勢，獨樹(shù)一幟。
隨著(zhù)硅調諧器設計技術(shù)的提高，其半導體制造工藝也在不斷更新?lián)Q代，其目的就是為了顯著(zhù)降低成本。第一代硅調諧器采用高頻半導體領(lǐng)域普遍采用的SiGe工藝，但其成本昂貴。后來(lái)過(guò)度到BiCMOS工藝，但仍比鐵盒調諧器采用的雙極（Bipolar）工藝成本高。最新一代硅調諧器已可以采用普遍使用的CMOS工藝。這使得硅調諧器可以與采用同樣COMS工藝的解調器、解碼器、控制器等集成在一起，構成SoC單芯片，這就大大降低了系統成本。
硅調諧器采用數字處理技術(shù)，通過(guò)控制口編程就可改變其特性。這樣硅調諧器很容易實(shí)現多電視接收標準。
硅調諧器市場(chǎng)目前是多種半導體制造工藝、多種技術(shù)架構、多個(gè)廠(chǎng)家多種產(chǎn)品并存的局面。針對不同領(lǐng)域的應用，不同技術(shù)架構發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)。
硅調諧器各種電路架構的優(yōu)缺點(diǎn)會(huì )因不同廠(chǎng)商的獨特技術(shù)而不同，因而不同廠(chǎng)商對不同電路架構會(huì )有不同的喜好。目前看零中頻和復變混頻架構最有發(fā)展前景。
3.2 常見(jiàn)硅調諧器
英飛凌公司（Infineon）已推出了TUA6041、TUA6045和TUA6039等硅調諧器芯片。下一代是以TUA8010 、TUS9090為代表的硅調諧器產(chǎn)品。
美信公司（Maxim）產(chǎn)品包括MAX2165、MAX3580、MAX3540和MAX3541等高度集成的單次變頻電視調諧器。
Microtune的硅芯片調諧器產(chǎn)品包括：MT2060系列低功率數字調諧器以及MT2131和MT2063多標準、多模式硅調諧器芯片。
瑞科信公司(Xceive)推出了新一代高集成性硅調諧器XC5000和調諧器芯片模塊SN5000。
恩智浦公司（NXP）硅調諧器有TDA18292HN、TDA18252HN、TDA18271、TDA18251HD、TDA18211HD等，涵蓋了衛星、有線(xiàn)、地面、手持移動(dòng)等多種應用。
Max-Linear公司推出了全球標準的硅調諧器MxL5005S，可用于機頂盒和移動(dòng)接收。MxL7001則是適合ISDB-T標準的移動(dòng)電視用硅調諧器芯片。
思卡爾（Freescale）推出了MC44S803單芯片硅調諧器
三星電子（Samsung）的硅調諧器S5M8602可以支持DVB-H/T，DAB-IP，ISDB-T以及T-DMB等多個(gè)國家的電視標準。
ST、TI等已有解調解碼芯片的公司，已將硅調諧器與解調器、解碼器、控制器等集成在一起，構成SoC單芯片，如ST公司的STB6100單芯片、TI公司的“Hollywood”手機電視芯片等。
3.3 硅調諧器典型應用
在眾多硅調諧器方案中，本文選NXP最近推出的新型數模一體化硅調諧器TDA18271，簡(jiǎn)單介紹其在電腦電視卡上的應用實(shí)例。TDA18271不但兼容所有的模擬與數字電視標準(PAL、NTSC、SECAM、DVB-T、ISDB-T、ATSC、DVB-C)，且TDA18271芯片本身可將中頻信號送至數字中頻解調器TDA8295，完成模擬電視解調，輸出CVBS模擬電視信號，同時(shí)中頻信號也送至信道解碼器 TDA10048，解出數字電視TS流。具體應用框圖見(jiàn)圖二。


4 鐵盒調諧器與硅調諧器比較
雖然有些性能指標硅調諧器不及鐵盒調諧器好，但硅調諧器也達到數字/模擬廣播標準的要求�，F階段只有高成本是硅調諧器的主要缺點(diǎn)。

5 結語(yǔ)
數字電視廣播在全世界范圍內的普及為硅調諧器的發(fā)展提供了極好的機會(huì )，硅調諧器的小體積優(yōu)點(diǎn)也為調諧器開(kāi)辟了USB電視棒等新的應用領(lǐng)域。再過(guò)兩年，隨著(zhù)硅調諧器的普及，其成本會(huì )與鐵盒調諧器的成本差別相差無(wú)幾，屆時(shí)硅調諧器將會(huì )獨霸天下。同時(shí)隨著(zhù)硅調諧器技術(shù)水平的提高和成本的降低，硅調諧器市場(chǎng)的競爭將會(huì )更加激烈，目前這種廠(chǎng)家多品種多的“混亂”局面將會(huì )改觀(guān)。僅有的幾款功能全、性能優(yōu)、價(jià)格低的硅調諧器就能滿(mǎn)足多種領(lǐng)域的需求。