性能優(yōu)異的CMMB終端設計

　目前，CMMB移動(dòng)電視應用的終端產(chǎn)品主要是手機、PMP、GPS、車(chē)載電視以及PCTV等，這些系統共有的特點(diǎn)是尺寸小，內部干擾比較強。較強的干擾易對CMMB移動(dòng)接收的性能產(chǎn)生嚴重影響。一個(gè)系統性能的穩定性不僅由芯片性能、天線(xiàn)性能以及PCB Layout決定，還涉及到空間的各種干擾等等。如果在設計中不注意干擾的抑制，往往性能會(huì )有非常大的損失。設計一個(gè)性能優(yōu)異的CMMB移動(dòng)數字電視終端，需要綜合考慮很多因素，本文將作詳細討論。

　　CMMB接收芯片

　　卓勝微電子的 CMMB接收芯片MXD0251內部集成自主研發(fā)的硅調諧器和解調器，內含1.2V LDO，外部?jì)H需要3.3V供電，降低了系統成本和PCB面積。MXD0251在整個(gè)UHF波段，噪聲系數小于3.5dB；QPSK 0.5模式的載噪比達到1.4dB；抗數字模擬鄰頻干擾性能優(yōu)于-50dB；抗模擬同頻指標達到-14dB；對多徑的處理和抗同頻干擾采用了先進(jìn)的算法，具有非常好的實(shí)驗室指標，從芯片級保證了良好的接收靈敏度和抗干擾能力。目前在各個(gè)城市，發(fā)射的信號頻點(diǎn)比較多，有些地方，模擬同頻和模擬鄰頻干擾很強，MXD0251突出的抗鄰頻干擾性能以及抗同頻干擾性能使其在這些復雜條件下的都能做到穩定接收。

　　圖1：基于MXD0251的CMMB移動(dòng)數字電視終端系統架構。

　　天線(xiàn)

　　信號鏈始于天線(xiàn)，目前主流的手持移動(dòng)終端的CMMB接收天線(xiàn)是拉桿天線(xiàn)，其它陶瓷內置天線(xiàn)，有源內置天線(xiàn)在市場(chǎng)上也有出現。以拉桿天線(xiàn)為例，首先要保證合適的天線(xiàn)長(cháng)度，通常要求長(cháng)度大于120mm，小于200mm，理想的長(cháng)度是180mm。

　　在結構上確定好天線(xiàn)后，需要做天線(xiàn)的匹配調試。天線(xiàn)匹配的目的是減少信號反射，提高信號傳輸效率。對于UHF接收頻段，建議天線(xiàn)匹配電路預留一個(gè)Π型的網(wǎng)絡(luò )。良好的天線(xiàn)匹配應使得在工作頻段內，回波損耗小于-6dB， 天線(xiàn)整體的平均增益大于-4dBi，平均輻射效率大于40。再根據有源測試的結果做數據分析，以確定是否需要再修改天線(xiàn)匹配，以真正實(shí)現匹配的共軛，或有目的地優(yōu)化某個(gè)頻段的性能。

　　總之，天線(xiàn)匹配能實(shí)現整個(gè)工作頻帶內的性能均衡，提升天線(xiàn)的整體接收性能，或有針對性的優(yōu)化某個(gè)頻段的性能。圖2是一個(gè)實(shí)際的案例，從500MHz和700MHz對比來(lái)看，500MHz的匹配較好，諧振較強，增益比700MHz時(shí)提高5dB。

　　圖2、 天線(xiàn)無(wú)源性能。

　　天線(xiàn)選好，匹配做好之后，需要考慮RF接收前端。在PCB上，保證RF走線(xiàn)盡量短，不要有多余的支點(diǎn)，走線(xiàn)周?chē)鷽](méi)有數字信號，沒(méi)有其它非地的過(guò)孔，RF接地充分，這是基本要求。即使做到這些，仍可能有各種干擾耦合到RF部分。卓勝微電子與主流CMMB天線(xiàn)廠(chǎng)家都有深入的合作，能夠幫助客戶(hù)選擇最合適的天線(xiàn)方案，設計良好的匹配電路，并配合天線(xiàn)廠(chǎng)家進(jìn)行天線(xiàn)匹配調試。
板級干擾

　　電源和地的影響主要表現為對系統底噪的惡化，所以需要保證小的電源紋波。 CMMB屬于分時(shí)隙系統，在接收信號的時(shí)隙，電流會(huì )比較大，其余時(shí)隙則電流很小，在這種情況下，還需要考慮電壓變化。如果是DC-DC供電，布局走線(xiàn)上要保證電源回路沒(méi)有干擾產(chǎn)生。另外，地回路應該保證RF部分的回路最短而且干凈。如果有比較強的數字干擾部分，可以在地回路上做分割，以減少數字部分回路對 RF部分的影響。

　　圖 3 單個(gè)單音干擾（Span:20MHz）

　　系統時(shí)鐘，ADC，DAC，DDR 時(shí)鐘，一些信號線(xiàn)的干擾影響表現為，在某些倍頻點(diǎn)上產(chǎn)生強的毛刺噪聲（spur）（通過(guò)頻譜分析儀在RF輸入口測得），如圖3所示。700MHz上的干擾達到-89dBm，這將會(huì )使698MHz上的接收靈敏度下降。有時(shí)，CMMB工作頻帶內會(huì )存在多處spur，這意味著(zhù)會(huì )有多個(gè)頻點(diǎn)受到影響，如圖4所示。

　　圖 4 多個(gè)單音干擾 （Span:500MHz）

　　MXD0251內部算法對上述情況有特殊的處理，會(huì )自動(dòng)檢測spur存在的位置，進(jìn)行濾除。通常上，這些問(wèn)題也可以在Layout中得到避免。干擾源遠離RF部分，在地回路處理方面，盡量使干擾源和RF部分在RF走線(xiàn)層無(wú)直接的地回路，干擾部分的走線(xiàn)盡可能短。當然，各個(gè)系統遇到的現象可能不太一樣，具體的現象需要具體分析。圖5是一個(gè)spur性能優(yōu)秀的系統：頻帶內的各個(gè)頻點(diǎn)沒(méi)有spur，因而使得靈敏度曲線(xiàn)比較平坦。

　　圖 5 無(wú)干擾的頻譜 （Span:500MHz）
耦合干擾

　　常見(jiàn)的耦合干擾包括：LCD的FPC的輻射干擾；鍵盤(pán)的背光干擾；DC-DC等。其中LCD通常是主要的干擾源，噪聲經(jīng)天線(xiàn)耦合至芯片內部，惡化接收性能，而且屏的干擾往往影響的頻帶比較寬。通常要求在信號線(xiàn)上加EMI器件，做好屏蔽和接地處理。從眾多的案例來(lái)看，在600MHz以下，屏的FPC會(huì )產(chǎn)生3dB到7dB的影響，頻率越低，受影響越大。此外，在射頻前端需要注意抑制空間其它無(wú)線(xiàn)通信信號的干擾，增加一個(gè)SAW濾波器是有效的方案。

　　在耦合接收靈敏度方面，好的系統和差的系統有時(shí)會(huì )相差數十dB，這樣的差距將直接影響到一個(gè)移動(dòng)電視產(chǎn)品設計的成敗。卓勝微電子可為客戶(hù)的整機樣機提供閉環(huán)性能測試以及開(kāi)環(huán)性能測試，這樣就可以發(fā)現整機中潛在的耦合干擾。我們可為客戶(hù)確定干擾源，分析干擾因素，提出干擾抑制方案，調試出性能優(yōu)異的整機。