Televisheni, rekodi za video, masanduku ya kuweka-juu na vipokeaji vya kebo pana hupata kitu sawa: tuner. Ingawa vifaa vyote vya elektroniki kwenye vifaa hivi hupungua wakati teknolojia ya semiconductor inapungua, matumizi ya watumiaji mara nyingi hutumia "mizinga ya tuner" kufanikisha kazi hii muhimu. Vizuizi vyenye changamoto kwenye muundo wa tuner ndio sababu teknolojia hii inaendelea, lakini vikosi vya soko vinasukuma viboreshaji vya silicon mbele.
Mbuni wa tuner lazima ashinde changamoto nyingi. Ishara ya kuingiza katika utangazaji wa televisheni na matumizi ya kebo iko kwenye bendi ya masafa ya 48 MHz hadi 861 MHz, na nguvu ya ishara inaweza kuwa na nguvu anuwai. Kwa mfano, katika utangazaji wa programu za runinga, ishara itakayochaguliwa inaweza kuwa na njia zisizo karibu ambazo nguvu ya ishara huzidi mara 100.
Ubunifu wa kawaida wa tuner hutumia usanifu mmoja wa mpokeaji wa ubadilishaji, ingawa usanifu mwingine pia unawezekana. Muundo wa tuner moja ya ubadilishaji ni pamoja na kichungi cha utangulizi, kipaza sauti cha chini (LNA), kibadilishaji cha chini na kipaza sauti cha kati (IF).
1. Vikwazo vya muundo wa tuner ya silicon
1) Ufuatiliaji wa kichujio uliochaguliwa awali
Kichujio cha utangulizi huchukua bendi kamili ya masafa ya ishara na kuipunguza kwa bendi ndogo ya masafa yenye kituo cha kupendeza. Kwa mtazamo wa masafa anuwai ya kituo, hii inamaanisha kuwa kichungi cha upendeleo lazima kiwe kichujio cha bandwidth ya ufuatiliaji ambayo masafa ya kituo yanaweza kutofautiana katika wigo wa ishara. LNA zilizo na kazi za kudhibiti moja kwa moja za RF kawaida hufuata kichujio kilichochaguliwa awali.
Hatua ya chini ya kubadilisha ni biasharamfumo wa heterodyne. Kigeuzi-chini kimeundwa na uteuzi wa kituo, ambayo inajumuisha kurekebisha oscillator ya ndani (LO) ili tofauti kati ya masafa yake na ishara ya riba iingie ndani ya njia ya kichungi cha IF. Hatua hii hutumia vichungi vyenye utendaji wa hali ya juu, nyembamba-bendi, vichungi vya mzunguko-kawaida vifaa vya mawimbi ya sauti (SAW) -kwa kuchagua na kutengwa kwa chaguzi zingine zote. Hii inafuatiwa na kipaza sauti cha IF na udhibiti wa faida tofauti, ikiruhusu mfumo ulingane na nguvu ya ishara iliyochaguliwa na mahitaji ya mzunguko wa kugundua na kugundua tuner inayoendesha.
Kuzingatia masafa anuwai na nguvu ya ishara ya ishara ya kuingiza, kutumia usanifu huu kutengeneza tuner ya utendaji mzuri italeta changamoto nyingi. Moja ni kichujio cha kabla ya uteuzi. Ili kufunika bandwidth kamili ya ishara, utekelezaji wa tuner ya Runinga ya kawaida huhitaji vichungi kufanya kazi katika bendi tatu tofauti za masafa: VHF (masafa ya juu sana), 48 hadi 88 MHz; VHF ya kati, 174 hadi 216 MHz; na UHF (super High frequency) kwa 470 hadi 861 MHz. Utekelezaji wa kawaida ni kutumia vichungi tofauti, moja kwa kila kichungi.
2) Operesheni ya bendi nyingi
Kichujio cha utangulizi huchagua bendi ya masafa ya kufanya kazi, lakini bado inaweza kuwa muhimu kutekeleza kichujio cha ufuatiliaji ili kutoa uchaguzi unaohitajika. Kichujio cha ufuatiliaji lazima kiwe na kipimo-kipimo, ingawa masafa ya katikati yanaweza kubadilika juu ya octave nyingi. Utambuzi wa kichungi kama hicho kawaida huhitaji idadi kubwa ya vifaa vya kung'aa, kama vile inductors, ambayo lazima iwekwe kwa mikono kiwandani ili kupata utendaji mzuri. Hitaji hili la vifaa vya kupita na urekebishaji wa mwongozo huongeza sana saizi na gharama ya kinasaji. Tuner ya kawaida inaweza kupima inchi 2.5 x 2 x 0.75.
Walakini, kichungi cha upendeleo sio sehemu pekee iliyo na changamoto za muundo. LO katika kiboreshaji cha chini inapaswa pia kushughulikia masafa anuwai. Kichujio cha utangulizi hupunguza tu upelekaji wa ishara ya kuingiza. Ishara ya riba bado inaweza kuanguka popote katika anuwai ya 48 hadi 861 MHz, na LO lazima ifunike safu hii. Kwa kuongezea, LO lazima ionyeshe kelele ya chini ya kiwango cha karibu au mapokezi ya kituo cha DTV yataathiriwa. Mchanganyiko wa mzunguko uliofikiwa hufikia anuwai anuwai ambayo haiwezi kupangwa, na wakati huo huo inaonyesha kelele ya awamu ya chini kwa kutumia voltage ya kawaida ya usambazaji wa umeme wa 3-volt ya mifumo ya leo ya elektroniki. Ugavi wa umeme wa hadi 30 V unaweza kuhitajika.
Ili kukidhi mahitaji haya yote ya utendaji, wauzaji wengi huchagua kuhifadhi muundo wa kitamaduni wa TV na VCR, licha ya gharama na saizi yao. Lakini shinikizo za soko zinaanza kulazimisha mabadiliko. Moja ya mambo ni idhini ya Tume ya Mawasiliano ya Shirikisho, ambayo ni, Televisheni zote zinazouzwa Merika zimeanza kutumia vichungi vyenye uwezo wa kupokea matangazo ya Televisheni ya dijiti. Kazi hii inalazimisha wauzaji kubadilisha muundo wa kimsingi wa bidhaa zao, na kutengeneza fursa za uvumbuzi katika muundo wa tuner.
Ukuaji wa mahitaji ya soko linalobebeka la burudani pia imeendeleza mabadiliko katika muundo wa tuner. Kubebwa inamaanisha vifaa vinavyotumiwa na betri au vifaa vya mkono na inakataza matumizi ya viwango vya juu katika utekelezaji wa LO. Kwa kuongezea, vifaa vya kubebeka vinahitaji utekelezaji mdogo kuliko tuners za kawaida. Katika soko linalokua la kuonyesha gorofa / soko la Runinga, saizi ndogo pia ni muhimu. Katika muundo wa jopo la gorofa, saizi ya tuner inaweza kuwa sababu ya kupunguza bidhaa.
Mwelekeo mwingine unaoathiri mahitaji ya tuner ni kwamba watumiaji wanataka kupokea njia nyingi kwa wakati mmoja. Hii inamaanisha kuwa tuner zaidi ya moja inahitajika, ambayo inachukua nafasi zaidi, ambayo inaathiri saizi ya mfumo na inaongeza gharama ya tuner kwa bidhaa ya mwisho. Shinikizo la soko kupunguza saizi na mwenendo mwingine umekuza matumizi ya miundo ya tuner ya silicon.
3) Ondoa ufuatiliaji wa mikono
Kuna malengo mengi ya muundo wa tuner ya silicon. Moja ya malengo makuu ni kuondoa hitaji la kurekebisha vifaa vya nje kwenye kichungi cha ufuatiliaji. Kuna athari mbili katika silicon. Moja ni kwamba kuondoa vifaa vingi vya nje pia huondoa uwezo wao wa kunyonya na kuondoa nishati isiyofaa ya RF kutoka kwa bendi iliyotengwa ya masafa. Vipimo vya Silicon lazima zitumie muundo wa ubunifu wa mzunguko katika LNAs na vichanganyaji kudhibiti nishati zisizohitajika bila kuharibu transistors.
Athari ya pili ni hitaji la usanifu mpya wa RF. Miundo ya mapema ya tuner ya silicon ilijaribu kupitisha njia mbili ya ubadilishaji, ambayo ilitoa uteuzi bila kurekebisha vifaa vya nje kwa mikono. Uongofu wa kwanza hubadilisha mzunguko wa ishara ya kuingiza kwenda juu. Kichujio cha RF SAW kinapunguza kipimo data kabla ya kugeukia IF kwa mara ya pili. Kifaa cha kichujio kinawakilisha gharama kuu ya muundo huu.
Hivi karibuni, teknolojia ya kujipima inatumika kushinda mabadiliko katika utengenezaji wa mchakato wa semiconductor. Wengine pia huondoa hitaji la umeme wa hali ya juu kwa LO na hitaji la vifaa vya RF SAW. Badala yake, hutumia vichungi vya SAW tu katika hatua ya IF, ambayo ina masafa ya chini sana na ni vifaa vya bei ya chini kuliko vichungi vya RF SAW.
Utekelezaji wa miundo hii katika silicon inahitaji teknolojia ya juu ya mchakato wa semiconductor. Wauzaji wa Chip kawaida huonyesha tu mchakato wa utekelezaji wa dijiti ya VLSI. Ili kutekeleza tuner ya silicon, mchakato lazima uwe na sifa kulingana na utendaji wa RF. Kwa kuongeza, mchakato lazima uwe na njia ya kuunda inductor ya thamani sahihi na uwe na Q ya juu ya kutosha kwa utekelezaji wa kelele ya LO ya chini au muundo wa kichungi cha RF. Mchakato kama huo sasa unaweza kutumika.
Mbali na michakato ya semiconductor, tuners za silicon zinahitaji muundo mzuri wa chip. RF ina fursa nyingi za kuingiliwa na mionzi. Katika muundo wa tuner moja ya chip ya silicon, ukaribu wa mistari ya ishara ya-chip na ushiriki wa sehemu ndogo za mzunguko huzidisha hii. Kudhibiti usumbufu huu inahitaji mpangilio ambao hutenganisha nyaya muhimu na ni pamoja na mifumo ya kukinga. Ubunifu pia unahitaji uundaji makini na usimamizi wa nguvu ya-chip na mitandao ya usambazaji wa ardhi. Kwa kuongeza, muundo lazima ujumuishe vifaa vya kuchuja vya chip na mbali-chip ili kuvunja njia ya ishara ya kuingiliwa.
Shida hizi zote zimetatuliwa, na kwa kuja kwa vifaa vya tuner ya silicon, wabuni wa bidhaa wameanza kutengeneza njia za kujiondoa tuner-in-can-can ya zamani. Vipokezi vya setilaiti na kebo walikuwa wa kwanza kupitisha njia hii. Wanasindika ishara na nguvu sawa katika kila kituo. Utangamano wa kituo hiki hurahisisha muundo wa tuner, na kuwezesha vifaa vya kipaza sauti vya mapema kukidhi mahitaji.
Walakini, mapokezi ya matangazo ya ardhini lazima yatumie tuner ambayo inaweza kutoa uchaguzi juu ya anuwai ya viwango vya nguvu vya kituo. Uwezekano wa kuchanganya ishara kali katika njia zilizo karibu na njia dhaifu za riba huweka vizuizi vikali kwenye uchaguzi wa muundo wa tuner. Hadi hivi karibuni, usanifu wa ubunifu wa RF na usindikaji bora wa semiconductor ya RF imeruhusu viboreshaji vya silicon kufikia utendaji unaohitajika kwa gharama ya chini.
Kwa kuondoa hitaji la marekebisho ya mwongozo, tuners hizi za silicon zinaweza kuongeza mavuno ya utengenezaji na kutoa utendaji wa kuaminika zaidi kuliko muundo wa zamani. Zinakidhi mahitaji ya vifaa vinavyobebeka kwa kuondoa hitaji la vifaa vya umeme wa hali ya juu na kuruhusu utekelezaji thabiti. Kwa kuzingatia ushawishi wa soko kwenye sifa hizi, tuners za silicon zinatarajiwa kulinganisha muundo wa vipokeaji vya Runinga na sehemu zingine za tasnia ya elektroniki.
Ravi Shenoy ([barua pepe inalindwa]) ni mkurugenzi wa analog na teknolojia ya RF ya LSI Logic (Milpitas, California).
bidhaa zetu nyingine:
