Televizorët, regjistruesit e videove, kutitë e vendosura dhe marrësit e kabllove me brez të gjerë të gjithë kanë një element të përbashkët: akorduesin. Megjithëse të gjithë përbërësit e tjerë elektronikë në këto pajisje tkurren ndërsa teknologjia gjysmëpërçuese zvogëlohet, aplikacionet e konsumatorëve shpesh përdorin "tanke akordues" të mëdhenj për të arritur këtë funksion kritik. Kufizimet sfiduese në modelimin e akorduesve janë arsyeja pse kjo teknologji vazhdon, por forcat e tregut po i shtyjnë akorduesit e silikonit në plan të parë.
Projektuesi i akorduesit duhet të kapërcejë shumë sfida. Sinjali hyrës në transmetimet televizive dhe aplikacionet kabllore qëndron në brezin e frekuencës prej 48 MHz deri në 861 MHz, dhe fuqia e sinjalit mund të ketë një gamë të gjerë dinamike. Për shembull, në aplikacionet televizive transmetuese, sinjali që do të zgjidhet mund të ketë kanale ngjitur të padëshiruara, fuqia e sinjalit të të cilëve tejkalon 100 herë.
Një dizajn tipik akordues përdor një arkitekturë të vetme të marrësit të konvertimit, megjithëse arkitekturat e tjera janë gjithashtu të mundshme. Struktura e një akorduesi të vetëm konvertimi përfshin një filtër të parazgjedhjes, një përforcues me zhurmë të ulët (LNA), një konvertues poshtë dhe një përforcues të frekuencës së ndërmjetme (IF).
1. Kufizimet e dizajnit të akorduesit të silikonit
1) Ndjekja e para-zgjedhur e filtrit
Filtri i parazgjedhjes merr brezin e frekuencës së sinjalit të frekuencës së plotë dhe e zvogëlon atë në një brez frekuence më të vogël që përmban kanalin e interesit. Duke pasur parasysh gamën e gjerë të frekuencave të kanalit, kjo do të thotë që filtri i parazgjedhjes duhet të jetë një filtër i përcjelljes së brezit, frekuenca qendrore e të cilit mund të ndryshojë në të gjithë spektrin e sinjalit. LNA me funksione automatike të kontrollit të fitimit RF zakonisht ndjekin një filtër të paracaktuar.
Faza e konvertuesit të poshtëm është traditJonisht një sistem heterodin. Konvertuesi i poshtëm është projektuar me përzgjedhjen e kanalit, i cili përfshin rregullimin e oshilatorit lokal (LO) në mënyrë që ndryshimi midis frekuencës së tij dhe sinjalit të interesit të bjerë brenda brezit të brezit të filtrit IF. Kjo fazë përdor filtra me performancë të lartë, me brez të ngushtë, me frekuencë fikse-zakonisht pajisje me valë akustike sipërfaqësore (SAW)-duke zgjedhur dhe përjashtuar të gjitha opsionet e tjera. Kjo pasohet nga një përforcues IF me kontroll të ndryshueshëm të fitimit, duke lejuar që sistemi të përputhet me fuqinë e sinjalit të zgjedhur me nevojat e qarkut të demodulimit dhe zbulimit që sintonizuesi po drejton.
Duke marrë parasysh frekuencën e gjerë dhe gamën e fuqisë së sinjalit të sinjalit hyrës, përdorimi i kësaj arkitekture për të gjeneruar një akordues me performancë të mirë do të sjellë shumë sfida. Njëra është filtri i para-përzgjedhjes. Për të mbuluar gjerësinë e brezit të sinjalit të plotë, zbatimet tipike të akorduesit televiziv të transmetimit kërkojnë që filtrat të funksionojnë në tre breza të ndryshëm frekuencash: VHF (frekuencë shumë e lartë), 48 deri 88 MHz; VHF e mesme, 174 në 216 MHz; dhe UHF (frekuencë super e lartë) në 470 deri 861 MHz. Një zbatim i zakonshëm është përdorimi i filtrave të veçantë, një për secilin filtër.
2) Funksionimi me shumë banda
Filtri i parazgjedhjes zgjedh brezin e frekuencës së funksionimit, por mund të jetë ende e nevojshme të zbatohet një filtër përcjellës për të siguruar selektivitetin e kërkuar. Filtri i përcjelljes duhet të mbajë një gjerësi brezi relativisht të fiksuar, megjithëse frekuenca qendrore mund të ndryshojë gjatë shumë oktavave. Realizimi i një filtri të tillë zakonisht kërkon një numër të madh të përbërësve pasivë, siç janë induktorët, të cilët duhet të akordohen manualisht në fabrikë për të marrë performancën e duhur. Kjo kërkesë për përbërës pasivë dhe akordim manual rrit shumë madhësinë dhe koston e akorduesit. Një sintonizues tipik mund të ketë përmasa 2.5 x 2 x 0.75 inç.
Sidoqoftë, filtri i parazgjedhjes nuk është komponenti i vetëm me sfida të projektimit. LO në konvertuesin poshtë duhet të trajtojë gjithashtu një gamë të gjerë frekuencash. Filtri i parazgjedhjes zvogëlon vetëm gjerësinë e brezit të sinjalit hyrës. Sinjali i interesit ende mund të bjerë kudo në rangun 48 deri 861 MHz, dhe LO në thelb duhet të mbulojë këtë diapazon. Për më tepër, LO duhet të shfaqë zhurmë të ulët fazore në distancë të afërt ose pritja e kanalit DTV do të komprometohet. Lëkundësi i qarkut të integruar arrin një gamë kaq të gjerë frekuencash që nuk mund të akordohet, dhe në të njëjtën kohë shfaq zhurmë të ulët fazore duke përdorur tensionin tipik të furnizimit me energji 3 volt të sistemeve elektronike të sotme. Mund të kërkohet një furnizim me energji elektrike deri në 30 V.
Për të përmbushur të gjitha këto kërkesa të performancës, shumica e furnizuesve zgjedhin të ruajnë modelet tradicionale të akorduesve të TV dhe VCR, pavarësisht kostos dhe madhësisë së tyre. Por presionet e tregut kanë filluar të detyrojnë ndryshimin. Një nga elementët është autorizimi i Komisionit Federal të Komunikimeve, domethënë, të gjithë televizorët e shitur në Shtetet e Bashkuara kanë filluar të përdorin akordues të aftë për të marrë transmetime televizive dixhitale. Kjo detyrë i detyron furnizuesit të ndryshojnë strukturën bazë të produkteve të tyre, duke krijuar mundësi për inovacion në hartimin e akorduesit.
Rritja e kërkesës për tregun argëtues portativ ka nxitur gjithashtu ndryshime në modelin e akorduesit. Portabël do të thotë pajisje me energji baterie ose të dorës dhe ndalon përdorimin e tensioneve të larta në zbatimet LO. Për më tepër, pajisjet portative kërkojnë zbatime shumë më të vogla sesa akorduesit tipikë. Në tregun në rritje të ekranit të sheshtë/tregut të TV, madhësia e vogël është gjithashtu e rëndësishme. Në një dizajn të panelit të sheshtë, madhësia e akorduesit mund të jetë faktori kufizues për rrallimin e produktit.
Një prirje tjetër që prek kërkesat e akorduesit është se konsumatorët duan të marrin kanale të shumta në të njëjtën kohë. Kjo do të thotë se kërkohen më shumë se një akordues, i cili merr më shumë hapësirë, gjë që ndikon në madhësinë e sistemit dhe rrit koston e sintonizuesit për produktin përfundimtar. Presioni i tregut për të zvogëluar madhësinë dhe tendencat e tjera kanë promovuar përdorimin e modeleve të akorduesve të silikonit.
3) Eliminoni akordimin manual
Ka shumë qëllime për dizajnin e akorduesit të silikonit. Një nga qëllimet kryesore është eliminimi i nevojës për të rregulluar manualisht përbërësit e jashtëm në filtrin e përcjelljes. Ka dy efekte në silikon. Njëra është se eliminimi i shumicës së përbërësve të jashtëm gjithashtu eliminon aftësinë e tyre për të thithur dhe shpërndarë energjinë RF të padëshiruar nga brezi i frekuencës së përjashtuar. Akorduesit e silikonit duhet të përdorin modele inovative të qarkut në LNA dhe miksera për të menaxhuar energjinë e padëshiruar pa dëmtuar transistorët.
Ndikimi i dytë është nevoja për një arkitekturë të re RF. Hartimet e hershme të akorduesve të silikonit u përpoqën të miratojnë një metodë të dyfishtë konvertimi, e cila siguroi selektivitet pa akorduar manualisht përbërësit e jashtëm. Konvertimi i parë e zhvendos frekuencën e sinjalit hyrës lart. Filtri RF SAW zvogëlon gjerësinë e brezit para se të konvertohet në IF për herë të dytë. Pajisja e filtrit përfaqëson koston kryesore të këtij dizajni.
Kohët e fundit, teknologjia e vetë-kalibrimit është duke u përdorur për të kapërcyer ndryshimet në prodhimin e proceseve gjysmëpërçuese. Disa gjithashtu eliminojnë nevojën për furnizim me energji të tensionit të lartë për LO dhe nevojën për pajisjet RF SAW. Në vend të kësaj, ata përdorin vetëm filtrat SAW në fazën IF, të cilët kanë një frekuencë shumë më të ulët dhe janë pajisje me kosto më të ulët sesa filtrat RW SAW.
Zbatimi i këtyre modeleve në silikon kërkon teknologji të përparuar të procesit gjysmëpërçues. Furnizuesit e çipave zakonisht karakterizojnë vetëm procesin e zbatimit të tyre dixhital VLSI. Për të zbatuar një akordues silikoni, procesi duhet të karakterizohet bazuar në performancën e RF. Për më tepër, procesi duhet të ketë një mënyrë për të krijuar një induktor me vlerën e duhur dhe të ketë një Q mjaftueshëm të lartë për zbatimin e LO të zhurmës në fazë të ulët ose modelimin e filtrit RF. Një proces i tillë tani mund të përdoret.
Përveç proceseve gjysmëpërçuese, akorduesit e silikonit kërkojnë dizajn të kujdesshëm të çipave. RF ka shumë mundësi për ndërhyrje të rrezatuar dhe të kryer. Në modelin e akorduesit të silikonit me një çip, afërsia e linjave të sinjalit në çip dhe ndarja e substrateve të qarkut e përkeqësojnë këtë. Kontrolli i kësaj ndërhyrjeje kërkon një plan urbanistik që ndan qarqet kritike dhe përfshin modele mbrojtëse. Dizajni gjithashtu kërkon krijimin dhe menaxhimin e kujdesshëm të rrjeteve të energjisë në çip dhe shpërndarjes tokësore. Përveç kësaj, dizajni duhet të përfshijë përbërës filtrues në çip dhe jashtë çipit për të thyer rrugën e sinjalit të ndërhyrjes.
Të gjitha këto probleme janë zgjidhur dhe me ardhjen e pajisjeve të akorduesit të silikonit, projektuesit e produkteve kanë filluar të bëjnë mënyra për të hequr qafe akorduesin e vjetër në kanaçe. Marrësit satelitorë dhe kabllorë ishin të parët që miratuan këtë metodë. Ata përpunojnë sinjale me përafërsisht të njëjtën fuqi në secilin kanal. Ky uniformitet i kanalit thjeshton pak modelin e akorduesit, duke bërë të mundur që pajisjet e hershme të akorduesit të silikonit të plotësojnë kërkesat.
Sidoqoftë, pritja e transmetimit tokësor duhet të përdorë një akordues që mund të sigurojë selektivitet në një gamë të gjerë të niveleve të fuqisë së kanalit. Mundësia e kombinimit të sinjaleve të forta në kanalet ngjitur me kanale të dobëta me interes imponon kufizime të rrepta në përzgjedhjen e modelit të akorduesit. Deri kohët e fundit, arkitekturat inovative RF dhe përpunimi i përmirësuar i gjysmëpërçuesve RF kanë lejuar akorduesit e silikonit të arrijnë performancën e kërkuar me kosto të ulët.
Duke eleminuar nevojën për rregullime manuale, këta akordues silikoni mund të rrisin rendimentet e prodhimit dhe të ofrojnë performancë më të besueshme sesa modelet e vjetra. Ato plotësojnë nevojat e pajisjeve portative duke eleminuar nevojën për furnizim me energji të tensionit të lartë dhe duke lejuar zbatime kompakte. Duke pasur parasysh ndikimin e tregut në këto atribute, akorduesit e silikonit pritet të përafrojnë modelet e marrësve të TV me pjesët e tjera të industrisë elektronike.
Ravi Shenoy ([email mbrojtur]) është drejtori analog dhe teknologjia RF e LSI Logic (Milpitas, California).
Produkti ynë të tjera:
