Tuner เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีฟังก์ชั่นหลักคือการเลือกสัญญาณของความถี่เฉพาะจากสัญญาณ RF ที่ซับซ้อนและแปลงเป็นความถี่กลาง (ถ้า) หรือสัญญาณดิจิตอลที่สามารถประมวลผลได้โดยวงจรที่ตามมา สาระสำคัญของมันคือองค์ประกอบสำคัญสำหรับการเลือกความถี่และการประมวลผลสัญญาณล่วงหน้า
การทำงาน:
1. การเลือกความถี่:
ความถี่เป้าหมายถูกล็อคด้วยตัวกรองที่ปรับได้หรือลูปที่ล็อคเฟส (PLLs) เช่นจูนเนอร์ทีวีที่ครอบคลุมวงดนตรี 54-860MHz เต็มรูปแบบ
รองรับการสลับแบบหลายวงเช่นการประมวลผลจูนเนอร์รถยนต์ AM/FM/DAB ออกอากาศในเวลาเดียวกัน
2. การประมวลผลล่วงหน้าสัญญาณ:
การขยายเสียงรบกวนต่ำ (LNA): ขยายสัญญาณ RF ที่อ่อนแอ (เช่นด้านล่าง -90DBM) ด้วยตัวเลขเสียงรบกวนน้อยกว่า 2dB
การผสมและการลดลง: การแปลงสัญญาณความถี่สูง (เช่นสัญญาณดาวเทียม 10GHz) เป็นความถี่ระดับกลาง (เช่น 950-2150MHz) เพื่อการประมวลผลที่ตามมาง่าย
Automatic Gain Control (AGC): ปรับอัตราขยายแบบไดนามิกเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณเอาต์พุตที่เสถียรและการออกแบบ AGC แบบลูปแบบคู่ช่วยเพิ่มความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงสัญญาณที่แข็งแกร่ง
3.Anti-Interference และการกรอง:
ตัวกรอง bandpass ในตัวยับยั้งสัญญาณรบกวนที่อยู่ติดกันเช่นการปฏิเสธนอกวง 60dBc สำหรับจูนเนอร์สถานีฐาน 5G
จูนเนอร์ดิจิตอลเปิดใช้งานการสร้างสเปกตรัมที่แม่นยำด้วยตัวกรอง FIR/IIR
องค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบ
1. วงจร Input: รับผิดชอบในการรับสัญญาณ RF จากเสาอากาศหรือแหล่งข้อมูลอื่น ๆ และส่งไปยังวงจรประมวลผลที่ตามมาของจูนเนอร์ โดยทั่วไปแล้ววงจรอินพุตจะมีเครือข่ายการจับคู่อิมพีแดนซ์เพื่อให้แน่ใจว่าการจับคู่ความต้านทานระหว่างแหล่งสัญญาณและจูนเนอร์เพื่อลดการสะท้อนสัญญาณและการสูญเสียพลังงาน
2. ตัวกรองที่สามารถปรับได้: เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของเครื่องรับสัญญาณซึ่งเลือกสัญญาณความถี่เฉพาะจากสัญญาณอินพุต RF ตัวกรองที่ปรับได้สามารถใช้ในการเลือกสัญญาณที่ความถี่ที่แตกต่างกันโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ของตัวเอง (เช่นความจุการเหนี่ยวนำ ฯลฯ ) และตัวกรองที่ปรับได้ทั่วไป ได้แก่ ตัวกรอง LC, ตัวกรองเซรามิก, ตัวกรองคลื่นพื้นผิวอะคูสติก (SAW) และตัวกรองคลื่นอะคูสติก
3. Local Oscillator (Oscillator ในท้องถิ่น): สร้างสัญญาณท้องถิ่นที่มีความถี่ที่เสถียรซึ่งผสมกับสัญญาณ RF อินพุตแปลงสัญญาณ RF เป็นสัญญาณ IF ออสซิลเลเตอร์นี้มักจะประกอบด้วย oscillators คริสตัลวงจรวนล็อคเฟส (PLL) ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรและความแม่นยำสูงของความถี่ที่สร้างขึ้น
4.MIXER: ผสมสัญญาณ RF อินพุตกับสัญญาณท้องถิ่นที่สร้างโดยออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นและสร้างสัญญาณความถี่ระดับกลางตามหลักการของการสังเคราะห์ความถี่ เครื่องผสมมักจะประกอบด้วยส่วนประกอบที่ไม่เชิงเส้นเช่นไดโอดและทรานซิสเตอร์และประสิทธิภาพของพวกเขามีผลกระทบที่สำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมของจูนเนอร์
5. หากแอมพลิฟายเออร์: ขยายสัญญาณเอาต์พุต IF โดยมิกเซอร์เพื่อเพิ่มแอมพลิจูดของสัญญาณและอำนวยความสะดวกในการประมวลผลสัญญาณที่ตามมา หากแอมพลิฟายเออร์มักจะมีอัตราขยายที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพเสียงรบกวนที่ดีขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าอ่อนแอหากสัญญาณสามารถขยายได้เป็นแอมพลิจูดที่เพียงพอ
วงจรการควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ (AGC): จะปรับอัตราขยายของจูนเนอร์โดยอัตโนมัติตามความแรงของสัญญาณอินพุตทำให้แอมพลิจูดของสัญญาณเอาต์พุตอยู่ในช่วงที่ค่อนข้างเสถียร วงจร AGC ป้องกันไม่ให้สัญญาณที่แข็งแกร่งมากเกินไปในขณะที่มั่นใจว่าการขยายสัญญาณที่อ่อนแออย่างเพียงพอ
6. วงจรเอาท์พุท: เอาต์พุตสัญญาณความถี่กลางที่ประมวลผลหรือสัญญาณดิจิตอลไปยังวงจรการประมวลผลสัญญาณที่ตามมาเช่น demodulator, ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ฯลฯ วงจรเอาท์พุทมักจะรวมถึงแอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์เครือข่ายการจับคู่อิมพีแดนซ์ ฯลฯ
พารามิเตอร์ทั่วไป
1. ช่วงความถี่: หมายถึงช่วงความถี่ของสัญญาณที่จูนเนอร์สามารถรับและประมวลผลได้ตัวอย่างเช่นเครื่องรับสัญญาณทีวีอาจครอบคลุมแถบความถี่ของ 54-860MHz ในขณะที่จูนเนอร์ดาวเทียมอาจทำงานในแถบความถี่ที่สูงขึ้นเช่น Ku-band (10.7-12.75GHz)
2. ความไว: ระบุความแรงของสัญญาณต่ำสุดที่จูนเนอร์สามารถตรวจจับได้โดยทั่วไปจะวัดในเดซิเบลมิลลิวัตต์ (DBM) ยิ่งมีความไวสูงเท่าไหร่จูนเนอร์ก็จะได้รับสัญญาณที่อ่อนแอกว่าเช่นจูนเนอร์วิทยุคุณภาพสูงบางตัวมีความไวสูงถึง 100dBm หรือน้อยกว่า
3. รูปที่ไม่ได้: เป็นการวัดระดับเสียงรบกวนภายในจูนเนอร์ซึ่งแสดงถึงอัตราส่วนของอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนของสัญญาณอินพุตต่ออัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนของสัญญาณเอาท์พุทซึ่งมักจะแสดงในเดซิเบล (db) ยิ่งเสียงดังขึ้นเท่าไหร่เสียงรบกวนก็จะเพิ่มสัญญาณให้กับสัญญาณประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและรูปสัญญาณรบกวนของจูนเนอร์ที่ดีโดยทั่วไปจะน้อยกว่า 2dB
4. GAIN: หมายถึงการขยายสัญญาณอินพุตโดยจูนเนอร์มักจะอยู่ในเดซิเบล (dB) ขนาดของการได้รับจะกำหนดว่าจูนเนอร์สามารถขยายสัญญาณที่อ่อนแอได้มากน้อยเพียงใดตัวอย่างเช่นจูนเนอร์ที่มีอัตราขยาย 30dB สามารถขยายกำลังของสัญญาณอินพุตได้ด้วยปัจจัย 1,000
5. การเลือก: วัดความสามารถของจูนเนอร์ในการเลือกสัญญาณความถี่เป้าหมายจากสัญญาณความถี่ที่หลากหลายซึ่งมักจะแสดงในเดซิเบล (db) ยิ่งการเลือกที่ดีขึ้นความสามารถของจูนเนอร์ก็จะดีขึ้นในการยับยั้งสัญญาณความถี่ที่อยู่ติดกันทำให้สามารถรับสัญญาณเป้าหมายได้อย่างแม่นยำมากขึ้นและลดสัญญาณรบกวน
6. ความเสถียรของความถี่ออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่: ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องรับสัญญาณที่สร้างสัญญาณความถี่คงที่และความเสถียรของความถี่ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเครื่องรับสัญญาณ ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นที่มีความเสถียรสูงช่วยให้มั่นใจได้ว่าจูนเนอร์สามารถแปลงสัญญาณอินพุตให้เป็น IF ภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันได้อย่างถูกต้อง
มันทำงานอย่างไร:
1. กลไกหลักของจูนเนอร์อะนาล็อก
LC Resonant Circuitry: การเปลี่ยนความถี่เรโซแนนท์ผ่านความจุตัวแปรหรือการเหนี่ยวนำเช่นการสลับแถบ VHF/UHF สำหรับเครื่องรับสัญญาณทีวี
การผสมและออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น:
เครื่องออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น (LO) สร้างสัญญาณความถี่คงที่ (เช่น 38MHz) และผสมกับสัญญาณ RF อินพุตเพื่อสร้างความถี่กลาง
Varactor ควบคุมความจุทางแยกผ่านแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ได้การปรับความถี่อย่างต่อเนื่อง
2. เส้นทางทางเทคนิคของเครื่องรับสัญญาณดิจิตอล
การแปลงแบบอะนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC):
อัตราการสุ่มตัวอย่างจะต้องเป็นไปตามทฤษฎีบท Nyquist (2x ความถี่สูงสุดของค่าที่มากกว่าหรือเท่ากับสัญญาณ) และความละเอียด 12 บิตช่วยให้แรงดันไฟฟ้าความละเอียดขั้นต่ำ 0.8mv
ตัวอย่าง: จูนเนอร์สถานีฐาน 5G ใช้ ADC 14 บิตเพื่อจัดการสัญญาณ MMWAVE 28GHz
การประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP):
อัลกอริทึม FFT เปิดใช้งานการวิเคราะห์สเปกตรัมและการกรองแบบปรับตัวปรับคุณภาพของสัญญาณให้เหมาะสม
เทคโนโลยีวิทยุที่กำหนดไว้ (SDR) เปิดใช้งานการกำหนดค่าใหม่แบบไดนามิกเช่นเครื่องรับสัญญาณ SI479x7 ของ SILICON LABS ซึ่งรองรับมาตรฐานการออกอากาศใหม่ด้วยการอัพเกรดเฟิร์มแวร์
3. กระบวนการประมวลผลทั่วไป
อินพุต RF →การกรอง bandpass →การขยาย LNA →ผสมกับ IF →หากการกรอง→การสุ่มตัวอย่าง ADC → DSP demodulation →เอาต์พุตดิจิตอล
