Тюнер - это электронное устройство, функция ядра которого состоит в том, чтобы выборочно получать сигнал определенной частоты из сложного радиочастотного сигнала и преобразовать его в промежуточную частоту (если) или цифровой сигнал, который можно обрабатывать последующими цепями. Его сущность является ключевым компонентом для выбора частот и предварительной обработки сигнала.
Функция:
1. Паратный выбор:
Целевые частоты заблокированы настраиваемыми фильтрами или петлями с фазовыми петлями (PLL), такими как телевизионные тюнеры, которые покрывают полную полосу 54-860 МГц.
Поддержите многополосное переключение, такое как обработка автомобильного тюнера AM/FM/DAB, одновременно.
2. Предварительная обработка по подписанию:
Усиление с низким уровнем шума (LNA): усиливает слабые радиочастотные сигналы (например, ниже -90 дБм) с показателем шума менее 2 дБ.
Смешивание и понижение: преобразование высокочастотных сигналов (например, спутниковые сигналы 10 ГГц) в промежуточные частоты (например, 950-2150 МГц) для легкой последующей обработки.
Автоматическое управление усилением (AGC): динамически настраивает усиление, чтобы обеспечить стабильные выходные сигналы, а конструкция AGC с двумя петли улучшает сильные возможности противоположных сигналов.
3. Анти-интерференция и фильтрация:
Встроенные полосовые фильтры подавляют соседние помехи, такие как отказ от 60 дБК для тюнеров базовой станции 5G.
Цифровой тюнер обеспечивает точную спектральную форму с помощью фильтров FIR/IIR.
Учредительные элементы
1. Принципиальная схема: Отвечает за получение радиочастотных сигналов от антенн или других источников и передачи их в последующую схему обработки тюнера. Входная схема обычно включает в себя сеть сопоставления импеданса, чтобы обеспечить сопоставление импеданса между источником сигнала и тюнером для уменьшения отражения сигнала и потери мощности.
2. Подборщик фильтра: является одним из основных компонентов тюнера, который выбирает определенный частотный сигнал из входного радиочастотного сигнала. Настраиваемые фильтры могут использоваться для выбора сигналов на разных частотах, изменяя свои собственные параметры (такие как емкость, индуктивность и т. Д.), А общие настраиваемые фильтры включают фильтры LC, керамические фильтры, акустические поверхностные волновые фильтры (SAW) и объемные акустические волновые фильтры (BAW).
3. Локальный генератор (локальный генератор): создает частотно-стабильный локальный сигнал, который смешивается с входным радиочастотным сигналом, преобразуя радиочастотный сигнал в сигнал IF. Этот генератор обычно состоит из кристаллических осцилляторов, цепей с фазовой петлей (PLL) и т. Д., Для обеспечения высокой стабильности и точности генерируемой частоты.
4.Mixer: смешайте входной радиочастотный сигнал с локальным сигналом, генерируемым локальным осциллятором, и генерируйте промежуточный частотный сигнал в соответствии с принципом синтеза частоты. Миксеры обычно состоят из нелинейных компонентов, таких как диоды и транзисторы, и их производительность оказывает важное влияние на общую производительность тюнера.
5. Если усилитель: амплифицируйте выход сигнала IF с миксером, чтобы увеличить амплитуду сигнала и облегчить последующую обработку сигнала. Если усилители обычно имеют более высокий усиление и лучшие характеристики шума, чтобы обеспечить слабые, если сигналы могут быть усилены до достаточной амплитуды.
Автоматическое управление усилением (AGC) Схема: автоматически регулирует усиление тюнера на основе прочности входного сигнала, сохраняя амплитуду выходного сигнала в относительно стабильном диапазоне. Цепи AGC предотвращают сильные перегрузки сигналов при обеспечении достаточного усиления слабых сигналов.
6. Схема выхода: вывод обработанного промежуточного частотного сигнала или цифрового сигнала в последующую схему обработки сигнала, такую как демодулятор, цифровой процессор и т. Д.
Общие параметры
1. Диапазон частота: относится к частотному диапазону сигналов, которые тюнер может получать и обрабатывать, например, телевизионные тюнеры могут охватывать полосу частот 54-860 МГц, в то время как спутниковые тюнеры могут работать в более высоких частотных полосах, таких как KU-диапазон (10,7-12,75 ГГц) и т. Д.
2. Усильность: указывает минимальную силу сигнала, которую тюнер может обнаружить, обычно измеряемый в Decibel Milliwatts (DBM). Чем выше чувствительность, тем слабее тюнер способен получить более слабый сигнал, например, некоторые высококачественные радионтеры имеют чувствительность до 100 дБм или менее.
3. Неизвестный рисунок: это мера уровня шума внутри тюнера, которая представляет соотношение отношения сигнал / шум входного сигнала к отношению сигнал / шум выходного сигнала, обычно экспрессируемого в децибелах (дБ). Чем меньше рисунка шума, тем меньше шума добавляет тюнер к сигналу, тем лучше производительность, а показатель шума хорошего тюнера, как правило, может быть менее 2 дБ.
4.gain: относится к увеличению входного сигнала тюнером, обычно также в децибелах (дБ). Величина усиления определяет, насколько тюнер может усилить слабый сигнал, например, тюнер с усилением 30 дБ может усилить мощность входного сигнала в 1000.
5. Selectivity: измеряет способность тюнера выбирать целевой частотный сигнал из широкого диапазона частотных сигналов, часто выражаемых в децибелах (DB). Чем лучше селективность, тем сильнее способность тюнера подавлять соседние частотные сигналы, что позволяет ему более точно получать целевые сигналы и уменьшать помехи.
6. Стабильность частоты. Высокостабильный локальный генератор гарантирует, что тюнер может точно преобразовать входной сигнал в IF в различных условиях окружающей среды.
Как это работает:
1. Основной механизм аналогового тюнера
Резонансная схема LC: изменение резонансной частоты с помощью переменной емкости или индуктивности, таких как переключение полосы VHF/UHF для тюнеров.
Смешивание и локальный генератор:
Локальный генератор (LO) генерирует фиксированный частотный сигнал (например, 38 МГц) и смешивает с входным радиочастотным сигналом для получения промежуточной частоты.
Varactor регулирует емкость соединения посредством напряжения для достижения непрерывной частотной настройки.
2. Технический путь цифрового тюнера
Аналог в цифровой конверсию (ADC):
Скорость выборки необходима для удовлетворения теоремы Nyquist (в 2 раза максимальная частота больше или равного сигналу), а 12-битное разрешение обеспечивает минимальное напряжение разрешения 0,8 мВ.
Пример: тюнер базовой станции 5G использует 14-разрядную АЦП для обработки сигналов 28 ГГц MMWAVE.
Цифровая обработка сигналов (DSP):
Алгоритмы FFT включают анализ спектра и адаптивную фильтрацию оптимизируют качество сигнала.
Программные технологии радио (SDR) обеспечивают динамическую реконфигурацию, такую как тюнер Silicon Labs Si479x7, который поддерживает новые стандарты вещания с обновлениями прошивки.
3. Типичный процесс обработки
РЧ входы → Политическая фильтрация → Амплификация LNA → смешивание с IF → Если фильтрация → выборка ADC → демодуляция DSP → Цифровые выходы.
