Telebistek, bideo grabagailuek, deskodagailuek eta banda zabaleko kable hargailuek elementu komun bat dute: sintonizadorea. Gailu hauetako beste osagai elektroniko guztiak erdieroaleen teknologia txikitu ahala txikitzen diren arren, kontsumitzaileen aplikazioek "sintonizadore depositu" erraldoiak erabiltzen dituzte funtzio kritiko hori lortzeko. Sintonizadorearen diseinuaren murrizketa zailak dira teknologia honek irauteko arrazoia, baina merkatuaren indarrek silizio sintonizadoreak lehen planoetara bultzatzen dituzte.
Afinatzaile diseinatzaileak erronka ugari gainditu behar ditu. Telebistako eta kable bidezko aplikazioetako sarrerako seinalea 48 MHz eta 861 MHz arteko maiztasun bandan dago, eta seinalearen indarrak tarte dinamiko zabala izan dezake. Adibidez, telebistako aplikazioetan, hautatu beharreko seinaleak nahi ez dituzten kanal ondokoak izan ditzake, seinalearen indarra 100 aldiz gainditzen duena.
Sintonizadorearen diseinu tipikoak bihurketa hargailuen arkitektura bakarra erabiltzen du, nahiz eta beste arkitektura batzuk ere posible diren. Bihurketa sintonizatzaile bakar baten egiturak aurrez hautatutako iragazkia, zarata baxuko anplifikadorea (LNA), beheranzko bihurgailua eta tarteko maiztasuneko (IF) anplifikadorea ditu.
1. Silizio sintonizadorearen diseinuaren mugak
1) Aurrez hautatutako iragazkiaren jarraipena
Aurrehautaketa iragazkiak maiztasun seinalearen maiztasun banda osoa hartzen du eta intereseko kanala duen maiztasun banda txikiago batera murrizten du. Kanalaren maiztasun-tarte zabala ikusita, horrek esan nahi du aurrez hautapenaren iragazkiak banda-iragazkiaren jarraipen-iragazkia izan behar duela, zeinaren maiztasun zentrala seinale-espektroaren arabera alda daitekeen. RF irabazien kontrol automatikoaren funtzioak dituzten LNAek aurrez hautatutako iragazki bat jarraitzen dute normalean.
Downconverter etapa tradit danoizbait sistema heterodinoa. Beheranzko bihurgailua kanal hautaketarekin diseinatuta dago, osziladore lokala (LO) doitzea dakar, bere maiztasunaren eta intereseko seinalearen arteko aldea IF iragazkiaren banda pasaren barruan egon dadin. Etapa honek errendimendu handiko banda estuko frekuentzia finkozko iragazkiak erabiltzen ditu (normalean gainazaleko uhin akustikoak (SAW) gailuak), beste aukera guztiak hautatuz eta baztertuz. Jarraian, irabazien aldakorreko kontrolarekin IF anplifikadorea dago, sistemak hautatutako seinalearen indarra sintonizadoreak gidatzen duen demodulazio eta detekzio zirkuituaren beharretara egokitzeko.
Sarrerako seinalearen maiztasun eta seinale indarraren tarte zabala kontuan hartuta, arkitektura hau errendimendu oneko sintonizadorea sortzeko erabiltzeak erronka ugari ekarriko ditu. Bata aurrez hautatutako iragazkia da. Seinaleen banda zabalera osoa estaltzeko, telebistako sintonizatzaileen ohiko ezarpenek hiru maiztasun banda desberdinetan funtzionatzeko iragazkiak behar dituzte: VHF (frekuentzia oso altua), 48 eta 88 MHz; VHF ertaina, 174 eta 216 MHz; eta UHF (super High frekuentzia) 470 eta 861 MHz artean. Inplementazio arrunta iragazki bereiziak erabiltzea da, iragazki bakoitzeko bat.
2) Banda anitzeko eragiketa
Aurrehautaketa iragazkiak maiztasun banda eragilea hautatzen du, baina baliteke jarraipen iragazkia ezartzea beharrezkoa den selektibitatea emateko. Jarraipen iragazkiak banda zabalera nahiko finkoa mantendu behar du, nahiz eta maiztasun zentrala zortzidun askotan alda daitekeen. Iragazki hori gauzatzeko normalean osagai pasibo ugari behar dira, hala nola induktoreak, fabrikan eskuz sintonizatu behar direnak errendimendu egokia lortzeko. Osagai pasiboen eta eskuzko sintonizazio eskaera horrek sintonizadorearen tamaina eta kostua asko handitzen du. Sintonizadoreak 2.5 x 2 x 0.75 hazbeteko neurria izan dezake.
Hala ere, aurrez hautatutako iragazkia ez da diseinuaren erronkak dituen osagai bakarra. Beheranzko bihurgailuko LOak maiztasun gama zabala kudeatu behar du. Aurrez hautatutako iragazkiak sarrerako seinalearen banda zabalera murrizten du soilik. Intereseko seinalea 48 eta 861 MHz bitarteko edozein lekutan eror daiteke oraindik, eta LOak funtsean barruti hori estali behar du. Gainera, LOk hurbileko faseko zarata baxua erakutsi behar du edo DTV kanalaren harrera arriskuan egongo da. Zirkuitu osziladore integratuak sintonizatu ezin den maiztasun-tarte zabala lortzen du eta, aldi berean, fase-zarata baxua erakusten du gaur egungo sistema elektronikoen 3 volteko elikatze-tentsio tipikoa erabiliz. Baliteke 30 V arteko energia-iturria behar izatea.
Errendimendu-eskakizun horiek guztiak betetzeko, hornitzaile gehienek telebista eta magneta bideo sintonizatzaileen diseinu tradizionalak mantentzea aukeratzen dute, kostua eta tamaina izan arren. Baina merkatuaren presioak aldaketa behartzen hasiak dira. Elementuetako bat Komunikazio Batzorde Federalaren baimena da, hau da, Estatu Batuetan saltzen diren telebista guztiak telebista digitaleko emisioak jasotzeko gai diren sintonizadoreak erabiltzen hasi dira. Zeregin horrek hornitzaileek beren produktuen oinarrizko egitura aldatzera behartzen ditu, sintonizadorearen diseinuan berrikuntzarako aukerak sortuz.
Aisialdi eramangarrien merkatuaren eskariaren hazkundeak sintonizadorearen diseinuan ere aldaketak sustatu ditu. Eramangarriak bateriak edo eskuko gailuak esan nahi du eta LO inplementazioetan tentsio altuak erabiltzea debekatzen du. Gainera, gailu eramangarriek sintonizatzaile arruntek baino askoz ere inplementazio txikiagoak behar dituzte. Pantaila lauko pantaila / telebista merkatuan hazten ari den honetan, tamaina txikia ere garrantzitsua da. Panel lauen diseinuan, sintonizadorearen tamaina izan daiteke produktua argaltzeko faktore mugatzailea.
Sintonizadorearen eskakizunei eragiten dien beste joera bat da kontsumitzaileek hainbat kanal aldi berean jaso nahi dituztela. Horrek esan nahi du sintonizadore bat baino gehiago behar dela eta horrek leku gehiago hartzen duela, horrek sistemaren tamainan eragina duela eta azken produktuaren sintonizadorearen kostua handitzen duela. Tamaina murrizteko merkatuaren presioak eta beste joera batzuek silizio sintonizadoreen diseinuen erabilera sustatu dute.
3) Eskuzko afinazioa ezabatu
Helburu asko daude silizio sintonizadorearen diseinuan. Helburu nagusietako bat jarraipen iragazkian kanpoko osagaiak eskuz doitzeko beharra ezabatzea da. Silizioan bi efektu daude. Bata da kanpoko osagai gehienak ezabatzeak nahi gabeko RF energia xurgatzeko eta xahutzeko gaitasuna ezabatzen duela baztertutako maiztasun bandatik. Silizio sintonizatzaileek zirkuitu diseinu berritzaileak erabili behar dituzte LNAetan eta nahasgailuetan nahi gabeko energia kudeatzeko transistoreak kaltetu gabe.
Bigarren eragina RF arkitektura berri baten beharra da. Silizio sintonizadorearen diseinu goiztiarrak bihurketa metodo bikoitza hartzen saiatu ziren, eta horrek hautakortasuna ematen zuen kanpoko osagaiak eskuz sintonizatu gabe. Lehenengo bihurketak sarrerako seinalearen maiztasuna gorantz aldatzen du. RF SAW iragazkiak banda zabalera murrizten du IF bigarren aldiz bihurtu aurretik. Iragazki gailuak diseinu honen kostu nagusia adierazten du.
Berriki, autokalibratzeko teknologia erabiltzen ari da prozesuen erdieroaleen fabrikazioan izandako aldaketak gainditzeko. Batzuek LOrako goi tentsioko elikatze iturrien beharra eta RF SAW gailuen beharra ere ezabatzen dute. Horren ordez, SAW iragazkiak IF fasean soilik erabiltzen dituzte, maiztasun askoz txikiagoa dutenak eta RF SAW iragazkiak baino kostu txikiagoko gailuak direnak.
Diseinu horiek silizioan ezartzeko prozesuen erdieroaleen teknologia aurreratua behar da. Txip hornitzaileek normalean VLSI inplementazio digitalaren prozesua soilik ezaugarritzen dute. Silizio sintonizadorea ezartzeko, prozesua RF errendimenduan oinarrituta karakterizatu behar da. Gainera, prozesuak balio zuzena duen induktorea sortzeko modua izan behar du eta Q nahikoa altua izan behar du fase baxuko zarata LO ezartzeko edo RF iragazkien diseinurako. Orain horrelako prozesua erabil daiteke.
Erdieroaleen prozesuez gain, silizio sintonizadoreak txipa diseinatu behar da. RF-k aukera ugari ditu irradiatutako eta burututako interferentziak lortzeko. Txip bakarreko silizio sintonizadorearen diseinuan, txipean dauden seinale lerroen hurbiltasunak eta zirkuitu substratuak partekatzeak hori areagotzen dute. Interferentzia hori kontrolatzeko zirkuitu kritikoak bereizten dituen eta blindatze ereduak biltzen dituen diseinua behar da. Diseinuak txipeko energia eta lurreko banaketa sareak kontu handiz sortzea eta kudeatzea ere eskatzen du. Gainera, diseinuak txipean eta txipean iragazteko osagaiak izan behar ditu interferentzia seinalearen bidea hausteko.
Arazo horiek guztiak konpondu dira, eta silizio sintonizadore gailuak agertu zirenean, produktuen diseinatzaileek sintonizadorea zaharra kentzeko moduak egiten hasi dira. Satelite eta kable hargailuak izan ziren metodo hau hartu zuten lehenak. Kanal bakoitzean gutxi gorabehera potentzia bera duten seinaleak prozesatzen dituzte. Kanalen uniformetasun honek sintonizadorearen diseinua apur bat sinplifikatzen du, silizio sintonizadore goiztiarreko ekipoek baldintzak betetzea ahalbidetuz.
Hala ere, lurreko emisioen harrerak kanaleko potentzia maila ugaritan selektibitatea eman dezakeen sintonizadorea erabili behar du. Ondoko kanaletan seinale indartsuak intereseko kanal ahulekin konbinatzeko aukerak murrizketa zorrotzak ezartzen ditu sintonizadorearen diseinuaren selektibitatean. Orain dela gutxi arte, RF arkitektura berritzaileek eta RF erdieroaleen prozesamendu hobetuak ahalbidetu dute silizio sintonizadoreak kostu txikian eskatutako errendimendua lortzea.
Eskuzko doikuntzen beharra ezabatuz, silizio sintonizadore hauek fabrikazio errendimenduak handitu eta diseinu zaharrek baino errendimendu fidagarriagoa eskain dezakete. Gailu eramangarrien beharrak asetzen dituzte goi tentsioko iturri elektrikoen beharra ezabatuz eta inplementazio trinkoak ahalbidetuz. Merkatuak atributu horietan duen eragina ikusita, silizio sintonizatzaileek telebista hartzaileen diseinuak elektronikaren industriako beste atal batzuekin bateratuko dituztela espero da.
Ravi Shenoy ([posta elektroniko bidez babestua]) LSI Logic-eko (Milpitas, Kalifornia) zuzendari analogikoa eta RF teknologia da.
Gure beste produktu:
