高质量的卫星广播

当电视信号由模拟全面转变为数字传输技术时，广播信号也在发生着同样的变化。实际上，广播信号转向数字传输的步伐远远超过了电视信号。和任何新的汽车技术一样，要使这种新的广播信号在基于订单的汽车产业领域获得成功，不但需要保持和汽车技术发展相同的速度，而且还要具有消费者能够接受的价格。XM卫星广播公司以及Sirius卫星广播公司都提供基于用户的卫星数字音频广播服务(SDARS)，其中有免费的商业节目、高质量的数字音频，同时还可以大范围的覆盖到乡村。每个公司都提供100多个频道的数字音乐以及对话节目，可以实现大洋彼岸之间无中断的服务。各公司还提供60多个独特的音乐频道，主要是一些传统广播信号以外的内容。

性能分析对于大型的广播节目来说，为了确保持续的服务费，卫星广播必须具有许多高质量的性能。尤其对于汽车领域来说，更多的要求是具有高可靠性。例如，当一个2.4GHz的电波信号通过隧道以及人口密集的区域时，就需要高性能的RF集成电路来处理卫星的信号信息。XM和Sirius公司共同使用2320~2345MHz频带的广播信号(见图1)。这25MHz波段信号被Sirius和XM平分，同时在上下端点处和无线通讯服务(WCS)相连，所以两个提供商不但关心各自信号接收的可靠性，而且还关心相互间的干扰。为了确保各自信号的高质量服务，XM和Sirius都配置了坚固而且广泛的网络结构。网络信号从多个卫星传播，对于没有直线卫星信号存在的情况，XM和Sirius配置了一系列的陆地发射站来中继广播信号。在通常的情况下，接收器同时接收来自两个卫星和陆地发射站的信号，以从三个冗余信号中选择所需要的信息，这样可以保证在卫星不能直接监视的情况下，信号不会丢失。为了增加冗余度，两个系统中都混合了不同的时间序列，并在两个卫星信号的过渡期间以及卫星和陆地发射站信号的过渡之间引入时间延迟序列。这种方式可以保证接收器在接收到过渡信号时可以补偿任何丢失的信息(时限大约为4秒)。当需要在多个信号间考虑高频信号以及同步信号保持能力的要求时，卫星信号接收器的设计会变得困难一些。主要是由于在接收由陆地基站(可能产生高达2kW的功率)发出的微弱信号时，对电波信号线性度的要求(也就是输入IP3或者IIP3)远远高于目前的移动电话中所使用的线性度。对于使用约200kHz窄带的GSM蜂窝电话来说，卫星信号必须接收高达12.5MHz带宽的信号，这使高效接收器的设计成了一个主要的挑战，当还要考虑到低噪声指标要求时，高性能接收器的设计会变得更加困难。这些技术对于接收器IC的设计者来说是一个挑战，所以设计一个具有IIP3性能的低噪声高增益的接收器IC不是那么简单。为了满足噪声的指标要求，接收器IC在通过混频段时要求产生的噪声必须非常小，这就意味着产生本振(LO)混合信号的频率合成器在整个频域范围内不能引入任何相位噪声。因为任何错误的频率毛剌都会混入所设计的IF带宽内，从而会导致通道选择性问题。在过去，接收器的设计都采用压控振荡器(VCO)以及分立的环路滤波器来产生所需要的混合LO频率，以满足低噪声的要求。但是采用这种设计原理来设计接收器IC不能完全实现所需要的功能。目前SDARS已经发布并得到了用户的广泛好评，接下来所需要做的就是扩大其应用范围，以吸收更多的用户。卫星广播获得的初步成功主要归功于其强大的技术，特别是设备的成本因素。目前Delphi公司的SkyFi即插即用广播单元是XM卫星广播接收器中成本最佳的。这种单元主要由塑料底盘、LCD以及显示驱动器、电源和接收模块构成，最初的设计主要由一些RF IC及分立器件来实现。将来把多个功能集成到一片IC中并减少总的元器件数，可显著降低成本，通过把元件直接布置到PCB中还可以节省模块的成本。在汽车以及家庭应用中SkyFi可以具有便携式的优点。通过把包含音频输出或板上FM模块取消可以大大降低成本，同时便携式的设备可以吸引更多的使用者，但是成本和电源限制会增加此目标的实现难度。■ (红林译)

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