第一个模拟混频器可由简单的整数N频率合成器利用较大的频率步进(例如20MHz)驱动,这个合成器可以采用环状振荡器(ringoscillator),而不是LC振荡器。虽然环状振荡器的相位噪声较大,但由于其参考频率高达20MHz,电路可以使用带宽很大的锁相环(1MHz),这不仅降低了回路带宽内的相位噪声,还能将环路滤波器集成至芯片,避免噪声与混叠信号耦合至敏感的压控振荡器控制线路。
信号降至低中频后,就由一个可变增益放大器进行放大,这个可变增益放大器可与射频前端衰减器搭配,提供卫星电视应用所需的宽增益范围(90dB)。电路接着对信号进行低通滤波(迭频消除滤波器)和A/D转换。由于信号中心频率在40MHz附近,最大通道带宽约为60MHz,ADC必须提供高达200MSPS的取样速率,这不仅超过了零中频调谐器的取样速率,也使得数字解调器的初级电路必须在较高的频率下才能工作。除此之外,低中频调谐器的功耗也高于零中频调谐器,这是因为它的中频信号路径需要更大的带宽,ADC和解调器也使用更高的频率。但在机顶盒应用里,功耗并不是最重要的参数,调谐器的低噪声和杂散特性(spuriousperformance)才是确保接收机在微弱的射频卫星输入信号下,仍能提供高接收灵敏度的关键。
数字解调器需要另一个锁相环提供数字频率,但设计师必须谨慎规划频率,避免芯片内建的两个锁相环发生混附信号耦合(spurinjection),或是因为输出负载变化而造成频率变动(pulling)等问题。第一个是环状振荡器,它不需要任何电感,还能避免数字电路与射频合成器之间的信号耦合。另外,只要把环路滤波器集成到芯片里,就能将敏感的压控振荡器控制线路所耦合的混附信号减至最少。在低中频调谐器架构里,只有数字电路与低噪声放大器的输入接线之间可能出现严重的射频耦合,但设计师可通过适当的频率规划避免这类耦合所造成的影响,例如,在A/D转换之前略微移动中频的中心位置,并为数字解调器的频率移动提供适当补偿。
由于所有调谐器和解调器都很容易采用CMOS工艺实现,因此,厂商不仅能开发出真正的单芯片调谐器与解调器,还可利用该IP整合MPEG主机处理器。
性能对比
受到低转角频率直流偏移消除回路的影响,零中频调谐器的实现损耗(implementationloss)在符码率较低时比较大;但是,当符码率很高时,它的实现损耗就变得较小。高中频调谐器正好相反,它在符码率很高时会出现比较大的实现损耗,这是因为芯片外接SAW滤波器的有限带宽会造成群延迟失真。另外,当数据速率较低时,过多的相位噪声也会导致高中频架构的实现损耗增加。相比之下,低中频调谐器并没有直流偏移消除回路或芯片外接SAW滤波器,所以,不仅实现损耗很小,还能在整个符码率范围内保持定值。
直接转换架构的镜像信道就是接收信道,故在阻隔要求较严(高镜像拒斥比)的通信系统中具有优势。但在卫星电视接收机里,所有接收信道的功率分布模式(powerprofile)都很类似,因此,镜像拒斥比只要达到40dB~45dB就能符合要求。这表示就DBS应用而言,零中频调谐器实际上并没有赢过低中频调谐器。除此之外,直接转换调谐器与数字解调器之间还有许多的寄生参数耦合效应,因此,很难把调谐器与解调器集成至单芯片。