自主研发的1.2V CMOS多标准电视接收调谐器芯片助力CMMB起飞

数字电视调谐芯片的现状
 
数字电视无论在中国还是在世界各地已经风起云涌。自广电总局的CMMB标准和国标DMB-T/H发布自今, 中国已有多家公司推出了DMB-TH和CMMB标准的数字信道解调(Demodulator)芯片，但是在数字电视接受系统中非常关键的宽带射频调谐芯片(Broadband Tuner)还是几乎全部依赖进口。宽带射频调谐芯片是指那些能够连续地接收整个VHF和UHF频段（42-878 MHz）的射频调谐器。研发具有自主知识产权的适用于CMMB和DMB-TH 以及其它手持移动和地面数字电视标准的多模射频调谐芯片已成为我国数字电视产业形成国际竞争力的一个核心环节，是我国数字电视发展中迫切地需要解决的一大重点和难点。
 
要想设计宽带射频调谐器芯片就必须解决一个相当复杂的难题：谐波频率的混频。图2所示的宽带射频调谐器的电视信号接收范围是连续地从42MHz到878MHz.其最高接收频率几乎是最低接收频率的21倍。以目前颇为流行的零中频射频调谐芯片为例,当我们使用42MHz的LO(本振)接收位于42MHz频段的电视节目时,其LO的奇次谐波频率如126MHz、210MHz等等会将处于这些频段上的电视节目也一同下变频至零中频,从而引起数个电视节目重叠在一起的所谓谐波频率的混频现象。而在另外一方面手机射频前端接收器就不会出现这个问题。以3G手机的PCS频段为例(见图2),其信号接收范围是从1920MHz到1980MHz。 它的最高接收频率与最低接收频率之比只有1.03而已.PCS频段的最低频1920MHz的三次谐波即5760MHz已远远大于其信号接受的最高频1980MHz.因此就不可能有谐波频率的混频现象出现。如何在片内有效地解决在连续的VHF和UHF频段（42-878 MHz）内谐波频率的抑制是设计此类高端芯片的瓶颈。所以宽带射频调谐器芯片的设计难度就此而言是要远大于窄频的手机射频芯片、GPS 和蓝牙射频前端芯片。在世界上如何设计能够连续地接收整个VHF和UHF频带的高度集成的低功耗CMOS宽带射频调谐芯片一直是射频芯片设计领域所关注的热点。至今为止，高端的宽带射频调谐器芯片在世界上一直被欧美极少数几家著名的半导体芯片公司所垄断。而他们的调谐器芯片往往采用的是至少1.8V以上的供压, 有的甚至使用了昂贵的SiGe制造工艺，在集成度、体积和功耗方面有着明显的不足。这些欧美公司设计的使用1.8V以上供压的射频调谐器都无法直接和数字信道解调(demodulator)集成在一起形成SOC芯片。

齐凌微电子成功设计的数字电视多模宽带调谐芯片的连续接收范围从42MHz一直到878MHz。其不仅适用于中国手持移动数字电视标准CMMB, 而且适用于中国地面数字电视标准DMB-TH, 同时还几乎兼容世界上所有的其它数字电视标准, 如欧洲的DVB-T、美国的ATSC 及日本的ISDB。中国目前已有相当数量的数字电视解调芯片厂商。据不完全统计仅CMMB数字解调芯片公司就超过20多家。为了更好地和这些基带芯片厂商合作并为他们提供更为广泛的选择,齐凌微电子成为世界上首个采用1.2V供压的CMOS RF工艺设计多标准宽带射频调谐器芯片的公司。这就使得此款芯片的设计极具挑战性。1.2V射频调谐芯片可以直接和使用90nm CMOS LP技术的数字基带芯片集成在一起做成SOC芯片,从而大大提高中国数字电视芯片公司在国际上的竞争力。1.2V的供压极大地减小了各模块的电压摆幅。这就要求各射频和模拟模块必需具有极富想象力和创造性的设计结构以实现和1.8V或1.8V以上供压情况下同等的动态范围，以及使射频调谐器芯片在如此低的供压和从42MHz到878MHz如此宽的频段里始终保持良好的工作状态。
                     
凭借着扎实的射频和模拟芯片设计实力以及不断的创新，齐凌微电子突破性地解决了多模宽带射频调谐器芯片设计中包括如何抑制谐波频率的混频在内的所有技术瓶颈，并拥有了具有自主知识产权的独特设计。齐凌的宽带射频调谐器芯片不仅具有高集成度而且还有低功耗的优点,而且无需外部的低噪声放大器（LNA）和平衡/不平衡变压器。在观看移动数字电视模式下的典型功耗只为100mW 左右。用于收看地面标准数字电视时的功耗也小于140mW。由齐凌的通用宽带射频调谐器芯片所收看到的电视节目无论是CMMB还是DMB-TH都图像清晰、色彩鲜艳、音质优美。   
                                          
不同的数字电视标准具有不同的信号频带宽度。中国移动数字电视标准CMMB的信号带宽为8MHz。不同于6MHz频宽的美国的ATSC,中国地面数字电视标准DMB-TH的的信号频宽则也为8MHz.因此为满足多模多标准的要求，齐凌的射频调谐器芯片的信号处理的宽度有5种不同的选择而不是唯一固定的，这5种频宽分别是4MHz、5MHz、6MHz、7MHz和8MHz。由于本振谐波频率的混频现象的有效抑制是通过在芯片内部独特的一次变频结构来实现的, 所以该射频调谐器芯片不仅具有高集成度、低功耗的特点而且芯片尺寸显著减小。因而其同样具有很强的市场竞争力。在做好射频调谐器芯片系列化和产业化的同时, 齐凌不久将为现有的多模宽带射频调谐器芯片添加上S频段(1450MHz-1492MHz)和L频段(1450MHz-1492MHz, 1660MHz-1690MHz),从而使我们的多模多频段射频调谐器芯片适用于全球任何地方的地面和移动数字电视接收标准,以便最大限度地满足即将到来的全球及中国数字电视高速增长的需求。