无线数字电视的演进

时间:2007-04-29
在美国FCC(联邦通信委员会)规定制造厂商新设计的电视机必须便于接收数字节目时,很少有人意识到一场来自电视机内部的战争正在美国全国发生。
好消息是消费者将无需机顶盒就能够接收数字电视节目,甚至高清晰度电视 (HDTV)。
为符合这些新的 FCC 规则,制造厂商也将面临重大的设计挑战。特别是,目前的传统模拟电视中使用的调谐器设计必须进行彻底改装。

“即插即用”和“数字有线就绪”
FCC 的步是要求所有电视中都包含一个数字地面接收器。经过四年的逐步采用期,到 2007 年末,所有 13 英寸以上的电视都必须符合这一要求。该 FCC 规则还涵盖了可接收电视信号的其他电子设备,如 VCR、DVD 录像机和 PVR 等。
去年,该规则被扩展到用于满足“即插即用”(Plug and Play)或“数字有线就绪”(Digtal Cable Ready-DCR) DTV 的线缆调谐器。这意味着制造厂商设计的电视机必须含有可接收无线 ATSC(电视系统委员会)广播信号、数字有线节目和传统模拟电视信号的调谐器。
“即插即用”规则要求下的无线数字接收正在改变 DTV 的设计。卓联与 Thomson 近推出了款符合规范的调谐器模块。
然而,这些 FCC 规则并不一定会给消费者带来更好的电视性能,后面将对此进行论述。

无线数字电视
尽管 FCC 规则正在促进向数字电视的转移,但仍有一些障碍横亘在数字电视服务与所有消费者之间。极大程度上,消费者并不知道存在无线数字电视和 HDTV 服务。
问题之一是数字电视的本性。使用模拟广播时,尽管有“雪花”或“重影”,但微弱频道信号仍然可以显示出来。相比较而言,使用数字广播时,则存在“接收峭壁”——图像要么晶莹剔透,要么是空白无物。空屏时,无线数字观众可能会误以为频道信号没有了,或电视台出现故障,而实际上只是他们的电视调谐器(接收机)不能胜任而已。
随着电视台转向图像质量完美的数字传输,市场推出具有可接收数字信号的调谐器的电视机,是否还会有消费者会回过头来转向的无线电视呢,我们将拭目以待。 在Web上进行快速搜索,可找到大量关于DTV 和 HDTV 爱好者讨论在哪些地区有哪些无线数字频道的论坛。很少有人认识到目前美国大多数主要城市的电视台都在通过 ATSC 发送数字 HD 服务,80% 以上的电视家庭接收五个以上 ATSC 频道。有趣的是,卫星提供商并不总是向所有美国城市提供当地 HD 节目,但电视台却经常提供 HD。
由制造厂商和政府代表组成的 ATSC 委员会制订了性能准则,以确保数字地面频道能够像模拟频道那样可靠接收。目前,这些 ATSC 接收机性能规范被称为“建议实践”,允许制造厂商选择符合或不符合该准则。
这种强制要求和建议的组合使消费者感到困惑。进口到美国的 DTV 必须符合 FCC 规则且要包含 ATSC 数字调谐器。然而,该调谐器的实际性能却只有 ATSC (A/74) 建议作为指导准则。低性能 DTV 的拥有者可能会发现,尽管当地发射的频道有很多,他们却只能接收少量频道,甚至没有无线信号。
理想情况下,FCC 应强制要求制造厂商包含一个符合 ATSC 性能建议的数字调谐器。而目前,制造厂商制造的数字接收机即使勉强工作仍旧符合 FCC 规则。如果 FCC 要求新电视必须包含终用户将被强制付费的数字接收机,则会起到强制效果,使其工作正常。不幸的是,FCC 很少编写有关接收机性能的规则,它们的注意力通常是在发射特性上。
遵循 ATSC 性能建议通常会增加成本,很少会有制造厂商愿意这样做,除非存在增加的性能,能够通过市场手段来平衡增加的售价。如果消费者购买电视时愿意为支持无线数字服务多支付费用,制造厂商可能就会倾向于改进 DTV 接收机质量。当公众认识到只需在天线上进行少量投入就可以获得包含 HDTV 在内的数字服务时,这种情况可能就会发生。 数字接收所需的整个电路的成本大约在 25 美元左右(根据功能有可能更多)。使电路符合 ATSC 接收机规范会增加额外成本。在一个售价很重要而接收机性能并非强制要求的竞争市场中,制造厂商比较倾向于低成本、低质量的接收机。

符合 ATSC 接收机的建议
如果制造厂商能够将无线接收作为的卖点,那么在不增加成本的情况下,大多数厂商将愿意满足 ATSC 接收机性能建议。目前几乎所有的模拟电视都采用“单变换”接收机技术,该术语描述了射频信号在显示到电视屏幕之前所经过的转换方式。单变换架构的采用缘于其较低的成本和良好的性能。
为符合苛刻的 FCC DTV 规范,电视机必须能够接收广播、有线和模拟信号,为此设计者一直采用双变换架构。虽然双变换对设计者来说一般更容易,并可提供符合 DTV 调谐器规范的性能,但其比单变换方式却要贵很多。
单变换技术的进步可以使接收机符合所有 STV 调谐器规范,成本只增加几美分而不是几美元。卓联半导体公司近开发了一种具有突破性的单变换集成电路 (IC),该芯片可用在同时符合苛刻的 ATSC 接收机规范建议和 FCC 即插即用 (DCR) 强制要求的混合接收机(图1)中。 卓联的 SL2610 芯片可以使低成本、小巧的单变换调谐器设计达到和较大、较贵的双变换调谐器相同的高性能。SL2610目的是要在苛刻的接收条件下实现高质量的 RF 调谐器性能。
截至目前,大部分 STB 设计人员一直是使用双变换调谐器来实现 DTTV 信道的高质量接收,这种调谐器采用两个步骤将进入的 RF 信号转换成低频的单信道输出。卓联的 SL2610 可以让 STB 设计人员通过变频步骤就实现高性能的可靠的模拟和数字电视接收。
SL2610 器件还包含片上镜像信道抑制电路,以消除有害的“镜像信道”。该镜像抑制功能,与 SL2610 对高幅度输入信号的复杂处理相配合,消除了许多应用中对昂贵、复杂、需要专门调准的前端滤波器的需求。终,客户可以将其调谐器设计直接集成在 STB 母板上,而不必再放置在专门的 RF 电路板上。
SL2610 单变换调谐器 IC 以低于竞争设计的成本提供较高的性能,允许制造厂商同时符合 FCC 强制要求和 ATSC 建议。
该芯片采用了镜像抑制技术,消除了调谐器芯片固有的有害失真。以前的单变换 IC 设计(称为 MOPLL)会发射出这些信号,给设计者带来很大问题,并限制了满足苛刻接收机规范的能力。卓联的 ZL10063 调谐器 IC 可以以与传统模拟调谐器设计几乎相同的成本实现新的调谐器。

图1 数字有线就绪(Digital Cable Ready)电视系统框图

ATSC 如何吸引电视观众
量度数字广播电视的潜力仍很困难。美国政府非常坚定地计划关闭现有的模拟电视发射机而转向更高效的 ATSC 数字服务。与之类似,其他国家也已宣布了类似的计划,要向全数字广播系统转移。
很大程度上取决于消费者对无线数字电视服务的需求。近来“平板”和“HDTV”已成为推动电视市场发展的热门字眼。“无线”和“天线”会不会在未来成为时髦用语,以及数字发射会不会促进地面广播的需求,我们将拭目以待。可以确定的一件事是,电视观众将不久就会看到真正的数字电视。■

  

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