튜너는 핵심 기능이 복잡한 RF 신호로부터 특정 주파수 신호를 선택적으로 수신하고이를 후속 회로에 의해 처리 할 수있는 중간 주파수 (IF) 또는 디지털 신호로 변환하는 전자 장치입니다. 본질은 주파수 선택 및 신호 전처리의 핵심 구성 요소입니다.
기능:
1. 주파수 선택 :
대상 주파수는 전체 54-860MHz 대역을 덮는 TV 튜너와 같은 조정 가능한 필터 또는 PLL (Phase-Locked Loops)으로 잠겨 있습니다.
자동차 튜너 가공 AM/FM/DAB 방송과 같은 멀티 밴드 스위칭을 동시에 지원합니다.
2. 신호 전처리 :
저음 증폭 (LNA) : 2dB 미만의 노이즈 그림으로 약한 RF 신호 (예 : -90dBm 미만)를 증폭시킵니다.
혼합 및 다운 컨버전 : 고주파 신호 (예 : 10GHz 위성 신호)를 간편한 후속 처리를 위해 중간 주파수 (예 : 950-2150MHz)로 변환합니다.
AGC (Automatic Gain Control) : 안정적인 출력 신호를 보장하기 위해 게인을 동적으로 조정하고 듀얼 루프 AGC 설계는 강력한 신호 방지 기능을 향상시킵니다.
3. 안티 간 감소 및 필터링 :
내장형 대역 통과 필터는 5G 기지국 튜너에 대한 대역 외부 거부와 같은 인접한 간섭을 억제합니다.
디지털 튜너는 FIR/IIR 필터로 정확한 스펙트럼 쉐이핑을 가능하게합니다.
구성 요소
1. 유출 회로 : 안테나 또는 기타 소스로부터 RF 신호를 수신하고이를 튜너의 후속 처리 회로로 전송합니다. 입력 회로는 일반적으로 신호 소스와 튜너 간의 임피던스 일치를 보장하기 위해 임피던스 매칭 네트워크를 포함하여 신호 반사 및 전력 손실을 줄입니다.
2. tunable 필터 : 튜너의 핵심 구성 요소 중 하나이며 입력 RF 신호에서 특정 주파수 신호를 선택합니다. 조정 가능한 필터는 자체 매개 변수 (예 : 커패시턴스, 인덕턴스 등)를 변경하여 다른 주파수에서 신호를 선택하는 데 사용될 수 있으며, 일반적인 튜닝 가능한 필터에는 LC 필터, 세라믹 필터, 음향 표면파 필터 (SAW) 및 벌크 음향 파 필터 (BAW)가 포함됩니다.
3. Local Oscillator (로컬 발진기) : 입력 RF 신호와 혼합되어 RF 신호를 IF 신호로 변환하는 주파수 안정적인 로컬 신호를 생성합니다. 이 발진기는 일반적으로 생성 된 주파수의 높은 안정성과 정확도를 보장하기 위해 결정 발진기, PLL (Phase-Locked Loop) 회로 등으로 구성됩니다.
4.mixer : 로컬 발진기에 의해 생성 된 로컬 신호와 입력 RF 신호를 혼합하고 주파수 합성의 원리에 따라 중간 주파수 신호를 생성합니다. 믹서는 일반적으로 다이오드 및 트랜지스터와 같은 비선형 성분으로 구성되며 성능은 튜너의 전반적인 성능에 중요한 영향을 미칩니다.
5. 앰프 : 믹서에 의한 IF 신호 출력을 증폭시켜 신호의 진폭을 증가시키고 후속 신호 처리를 용이하게합니다. 증폭기가 일반적으로 더 높은 게인 및 더 나은 노이즈 성능을 갖는 경우 약한 경우 신호가 충분한 진폭으로 증폭 될 수 있도록합니다.
자동 게인 제어 (AGC) 회로 : 입력 신호의 강도에 따라 튜너의 게인을 자동으로 조정하여 출력 신호의 진폭을 비교적 안정적인 범위 내에서 유지합니다. AGC 회로는 강한 신호 과부하를 방지하면서 약한 신호의 충분한 증폭을 보장합니다.
6. 아웃 PUT 회로 : 처리 된 중간 주파수 신호 또는 디지털 신호를 복조기, 디지털 신호 프로세서 등과 같은 후속 신호 처리 회로에 출력합니다. 출력 회로에는 일반적으로 출력 신호의 품질 및 안정성을 보장하기 위해 버퍼 증폭기, 임피던스 매칭 네트워크 등이 포함됩니다.
일반적인 매개 변수
1. 주파수 범위 : 튜너가 수신하고 처리 할 수있는 신호의 주파수 범위를 나타냅니다. 예를 들어, TV 튜너는 54-860MHz의 주파수 대역을 덮을 수 있지만 위성 튜너는 KU- 밴드 (10.7-12.75GHz) 등과 같은 더 높은 주파수 대역에서 작동 할 수 있습니다.
2. 민감성 : 튜너가 감지 할 수있는 최소 신호 강도를 나타냅니다. 감도가 높을수록 튜너가 약한 신호를 약화시킬 수 있습니다. 예를 들어 일부 고품질 라디오 튜너의 감도는 최대 100dBm 이하입니다.
3. NOISE 그림 : 튜너 내부의 노이즈 레벨의 척도로, 입력 신호의 신호 대 잡음비의 비율과 일반적으로 데시벨 (db)으로 표현 된 출력 신호의 신호 대 잡음비의 비율을 나타냅니다. 노이즈 그림이 낮을수록 튜너가 신호에 추가 할수록 성능이 향상되고 좋은 튜너의 노이즈 그림은 일반적으로 2dB 미만일 수 있습니다.
4. Gain : 튜너에 의한 입력 신호의 배율, 일반적으로 데시벨 (DB)에서도 입력 신호의 배율을 나타냅니다. 게인의 크기는 튜너가 약한 신호를 증폭시킬 수있는 양을 결정합니다. 예를 들어, 30dB 게인을 갖는 튜너는 입력 신호의 전력을 1000 배로 증폭시킬 수 있습니다.
5. 선택성 : 종종 데시벨 (DB)으로 표현되는 광범위한 주파수 신호에서 대상 주파수 신호를 선택하는 튜너의 능력을 측정합니다. 선택성이 높을수록 인접한 주파수 신호를 억제하는 튜너의 능력이 강해서 대상 신호를보다 정확하게 수신하고 간섭을 줄일 수 있습니다.
6. 로컬 발진기 주파수 안정성 : 로컬 발진기는 고정 주파수 신호를 생성하는 튜너의 일부이며 로컬 발진기 주파수의 안정성은 튜너의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 매우 안정적인 로컬 발진기는 튜너가 다른 환경 조건 하에서 입력 신호를 IF로 정확하게 변환 할 수 있도록합니다.
작동 방식 :
1. 아날로그 튜너의 핵심 메커니즘
LC 공진 회로 : TV 튜너의 VHF/UHF 대역 스위칭과 같은 가변 커패시턴스 또는 인덕턴스를 통해 공진 주파수를 변경합니다.
믹싱 및 로컬 발진기 :
로컬 발진기 (LO)는 고정 주파수 신호 (예 : 38MHz)를 생성하고 입력 RF 신호와 혼합하여 중간 주파수를 생성합니다.
Varactor는 연속 주파수 튜닝을 달성하기 위해 전압을 통한 접합 커패시턴스를 조절합니다.
2. 디지털 튜너의 기술 경로
아날로그-디지털 변환 (ADC) :
샘플링 속도는 Nyquist 정리 (신호보다 큰 최대 주파수의 2 배)를 충족시키고 12 비트 해상도는 0.8MV의 최소 해상도 전압을 가능하게합니다.
예 : 5G 기지국 튜너는 14 비트 ADC를 사용하여 28GHz MMWAVE 신호를 처리합니다.
디지털 신호 처리 (DSP) :
FFT 알고리즘을 사용하면 스펙트럼 분석 및 적응 형 필터링이 신호 품질을 최적화합니다.
소프트웨어 정의 라디오 (SDR) 기술은 펌웨어 업그레이드를 통해 새로운 방송 표준을 지원하는 실리콘 랩의 SI479X7 튜너와 같은 동적 재구성을 가능하게합니다.
3. 일반적인 처리 프로세스
RF 입력 → 대역 통과 필터링 → LNA 증폭 → IF → IF 필터링 → ADC 샘플링 → DSP 복조 → 디지털 출력.
