|
СХЕМЫ---->
СХЕМЫ ТЕЛЕВИЗОРОВ СТАТЬЯ №1-50
Цифровые демодуляторы фирмы THOMSON для входного блока цифроаналогового телевизора.
Демодулятор STV0297 для кабельного канала.
Б. ХОХЛОВ, доктор техн. наук, г. Москва
Помещаемым здесь материалом редакция заканчивает публикацию статей о цифровых демодуляторах телевизионных сигналов системы DVB (см. статьи в "Радио", 2006, № 7—11), которые могут быть применены во входном блоке цифроаналоговых телевизоров, рассмотренном в "Радио", 2006, № 3—5.
Демодуляторы DVB-C (кабельного канала) выпускают фирмы PHILIPS и THOMSON. Такие микросхемы обеспечивают демодуляцию всех видов сигналов QAM и соответствуют стандарту ETS 300 429. Рассмотрим их работу на примере цифрового демодулятора STV0297 фирмы THOMSON.
Микросхема STV0297 (процессор) предназначена для применения в кабельных приставках, кабельных модемах и кабельных селекторах каналов.
Демодулятор STV0297 декодирует цифровые сигналы системы DVB-C, соответствующие положениям ITU J83A и ITU J83C (Япония). Высококачественный АЦП процессора обеспечивает полностью цифровую демодуляцию и обработку сигналов модуляции QAM с созвездиями из 16,32,64, 128 и 256 точек.
Процессор выполнен по технологии КМОП. Он питается от источника напря
жением 3,3 В. Микросхема потребляет малую мощность (400 мВт при приеме 6,9 Мсимволов/с). Она имеет малые габариты (10x10 мм).
Структурная схема демодулятора представлена на рис. 5.
Сигнал, снимаемый с выхода фильтра ПАВ, поступает на вход АЦП (выводы 41, 42). Цифровой сигнал с выхода АЦП используется для формирования напряжений управления в устройстве двойной задержанной АРУ. В блоке обработки цифровой сигнал обрабатывается в демодуляторе и временном восстановителе символов, подвергается фильтрации в фильтре Найквиста и проходит звенья цифрового АРУ, восстановления несущих и адаптивный эквалайзер. В блоке коррекции ошибок (FEC) сигнал подвергается обратному перемежению байтов, проходит декодер Рида — Соломона и дескремблер. Транспортный поток формируется в выходном формирователе и выводится через параллельный или последовательный выходной интерфейс. Микросхема содержит также тактовый генератор, интерфейсы основной шины I2C и вспомогательной SCLT/SDAT, а также тестер ошибок (ВЕR).
Дополнительная шина ("шинный повторитель"), свободная от помех, служит для управления селектором каналов. Возможно также управление через трехпроводную дополнительную шину.
Расскажем более подробно об узлах демодулятора. Процессор преобразует аналоговый сигнал ПЧ в транспортный поток сигналов QAM, пригодный для цифровой передачи информации в виде уплотненных телевизионного и звукового сигналов, а также потока данных. Для демодулятора не нужно использовать внешний понижающий преобразователь частоты ПЧ, поскольку его функцию выполняет АЦП. Он обеспечивает обработку сигнала ПЧ, снимаемого с кабельного селектора, с центральной частотой 36 МГц (она также может быть равна 44 или 7,2 МГц). Вход АЦП — псевдодифференциальный. Номинальный размах входного сигнала — 1 В с уровнем по постоянному току 1 В.
К выходу АЦП подключено устройство двойной АРУ Микросхема имеет два выхода для управления исполнительными устройствами АРУ: один — для каскадов усилителя ВЧ в селекторе (АРУ1), а второй — для регулировки по каналу ПЧ (АРУ2). Сигналы управления должны проходить через ФНЧ, Предусмотрен дополнительный (вывод 35) третий выход (AGC 12B), позволяющий получить дифференциальные выходы для сигналов управления АРУ.
При малой амплитуде радиосигнала напряжение АРУ1 установлено на значение, обеспечивающее режим максимального усиления, что снижает уровень помех. При увеличении амплитуды радиосигнала в первую очередь начинает работать цепь АРУ2, а по достижении заданного порогового значения — цепь АРУ 1.
В блоке обработки сигнал ПЧ подвергается преобразованию по частоте способом субдискретизации в АЦП демодулятора. Центральная частота дискретизированного сигнала ПЧ f1 = fпч - fтакт = 36 - 28,8 = 7,2 МГц.
Преобразованный комплексный поток проходит фильтр Найквиста. Точное значение символов получается методом интерполяции. Управление обеспечивается через цифровые регистры.
Цепь (петля) восстановления несущих (CRL) подавляет центральную несущую частоту и фазовый офсет после инициальной демодуляции. Это — замкнутая цепь второго порядка. Дополнительно в ней происходит свипирование, для того чтобы обеспечить поиск в широкой полосе для точной деротации частоты. При использовании функции свипирования начальная частота, частота свипирования и его направление программируются. Возможно применение ряда режимов: от простого линейного свипирования до более сложного алгоритма, наподобие "зигзагообразного" поиска (под контролем программы).
Канальный эквалайзер может адаптироваться к широкому диапазону эхо-и линейных искажений.
Микросхема STV0297 декодирует поток символов способом дифференциального декодирования в соответствии с уже указанными положениями DVB-C/ITU J83A и ITU J83C. Поток символов (4 разряда для QAM-16 и 8 разрядов для QAM-256) проходит коррекцию ошибок, обеспечивается контроль качества сигналов.
Для исключения импульсных помех при декодировании транспортного потока в приемнике на передающей стороне после кодера Рида — Соломона (R/S) происходит внешнее перемежение байтов. Поэтому в приемнике перед декодером Рида — Соломона необходимо обеспечить обратное внешнее перемежение байтов. В микросхеме STV0297 использован блок обратного перемежения Forney.
Микросхема формирует выходные сигналы в параллельном или последовательном формате. Для интерфейса использованы выходы M_CKOUT, M_DATA7 — M_DATA0, M_VAL, M_SYNC и M_ERR. На выходе M_CKOUT формируется тактовый сигнал данных с программируемой полярностью. В соответствии с выбранным форматом он может быть непрерывным или прерывистым. Выход M_VAL служит для передачи стробирующего сигнала, который определяет, может ли байт (в последовательном режиме — разряд) тактироваться в активной части M_CKOUT как один из 188 байтов пакета MPEG. Сигнал на выходе M_SYNC представляет собой так называемый флажок первого основного байта (разряда — в последовательном режиме) транспортного пакета MPEG. Сигнал M_ERR имеет высокий уровень, если принимаемый пакет информации содержит ошибки, которые не могут быть исправлены декодером Рида — Соломона. Выходной формат контролируется регистрами от СО до СF. Выходы M.DATA7 — M_DATA0 передают данные MPEG в параллельном формате.
На выходы микросхемы поступает транспортный поток MPEG-2 с исправленными ошибками, совместимый с общим форматом интерфейса DVB. Транспортный поток с выхода демодулятора может обрабатываться микросхемами ST20-TP* или Sti55** и микросхемой обратного канала STV0191.
Структурная схема кабельного входного блока с использованием цифрового демодулятора STV0297 показана на рис. 6.
Выход кабельного селектора каналов соединен со входом демодулятора через так называемый "цифровой" фильтр ПАВ и усилитель ПЧ с регулируемым коэффициентом передачи. На этот же вход демодулятора подан сигнал управления (цепь АРУ2) с его вывода 33. Сигнал управления для АРУ ВЧ (АРУ 1) снят с вывода 32. Оба управляющих сигнала проходят через ФНЧ. Шинные сигналы I2С с процессора управления приходят на выводы 27 и 28 демодулятора. Внутри микросхемы формируются сигналы SDAT и SCLT, которые через выводы 29 и 30 управляют кабельным селектором каналов. Сигналы транспортного потока с выходов микросхемы поступают на демультиплексор и декодер MPEG-2.
На примере рассмотренных микросхем STV0360 и STV0297 фирмы THOMSON можно оценить возможность объединения кабельного и эфирного демодуляторов в едином входном блоке.
На выходах демодуляторов выделяются однотипные сигналы транспортного потока (8 выводов данных D7—DO), тактовый сигнал (выход CLK_OUT - в STV0360 и M_CKOUT— в STV0297), синхроимпульсы, передаваемые в начале пакетов (STR_OUT - в STV0360 и M_SYNC — в STV0297), сигнал ошибки с декодера Рида — Соломона (ERROR — в STV0360 и М_ERR — в STV0297) и стробирующий сигнал, показывающий, какие байты проходят: информационные или проверочные (D/P— в STV0360 и M_VAL — в STV0297). Выходы транспортного потока в обеих микросхемах могут переводиться в высокоимпедансное состояние, поэтому их можно соединять без коммутаторов.
Для управления демодуляторами используется быстродействующая двухпроводная шина I2С. В первом байте программы управления передаются адрес процессора и разряд R/W для выбора режима записи или чтения.Следовательно, шинные входы управления эфирного и кабельного демодуляторов можно соединить вместе соответственно назначению, обеспечив для них подачу разных адресов.
Эфирный и кабельный цифровые демодуляторы фирмы THOMSON имеют также выводы SCLT и SDAT дополнительной шины, которая используется для управления селектором. При переходе от эфирного к кабельному режиму изменяется ведущий этой шины, т. е. микросхемы STV0360 или STV0297, и имеется один общий ведомый — селектор каналов. Поэтому выводы дополнительной шины можно также включать параллельно.
По-иному обстоит дело с выводами, с которых снимают напряжения, управляющие цепями АРУ (по каналу ПЧ и по каскадам усилителя ВЧ), если управление происходит с демодуляторов. Сигналы с этих выводов нужно переключать для каждого демодулятора отдельно. В рекомендованных фирмой THOMSON схемах подключения демодуляторов к селекторам для эфирного и кабельного сигналов применены разные режимы АРУ по ВЧ и использованы разные соединения по сигналу ПЧ. Это дополнительно усложняет коммутацию.
Следовательно, даже при использовании микросхем одной фирмы объединение кабельного и эфирного демодуляторов требует довольно сложной коммутации цепей АРУ и сигнала ПЧ. Именно поэтому более предпочтительно использование раздельных входных блоков для эфирного и кабельного сигналов.
Журнал "Радио" 2006 №12
|
