移动电视模块的设计实现

        进入21世纪以来，移动电视设计技术是继数字音乐、数字家庭、数字通讯之后最令人鼓舞的设计技术。在中国移动电视传输标准百花齐放、国外移动电视标准尘埃落定之际。

         本文从移动电视模块的设计入手，就基于以色利Siano公司的SMS1010移动电视芯片为基础而完成的CN1010移动电视模块，讨论模块设计、应用方案和关键设计技术。

        以色利Siano公司的SMS1010为全球首款的SiP结构的移动电视芯片，SMS1010内部由两颗芯片组成，即模拟调谐芯片SMS1001和数字解调芯片SMS1002，其中RF部分采用90um工艺，数字部分采用130um工艺。

        SMS1010支持多种全球标准，现在支持DVB-T、DVB-T、T-DMB、DAB，后续产品将支持日本的ISDB-T和美国高通的MediaFLO。SMS1010支持多频段，现在支持VIII波段、UHF波段和L1、L2波段，后续产品将支持S波段。SMS1010支持多接口形式，包括USB接口、SDIO接口、SPI接口和CPU总线接口。此外，SMS1010的功耗很低，在DVB-H标准下功耗仅为20mW；尺寸很小，采用零中频技术，芯片大小为8X6mm。它采用BGA127封装，点间距为0.5mm。更详细的SMS1010技术参数可参考《SMS1010 Datasheet》。

        移动电视模块(CN1010)的设计方案

        图1为CN1010移动电视模块的原理，它由四部分电路组成，分别为模拟电路、数字电路、复位电路和电源管理电路。模拟电路解决了从天线到RF之间的接口，包括带通滤波器、均衡电路和天线引入电路，支持三个频段VHFIII、UHF和L1；数字电路主要是提供各种各样的接口，包括全速的USB接口、支持主/从方式的SPI接口和支持从方式的SDIO接口；电源管理电路看似简单，实际上是CN1010模块设计最困难、最复杂的部分。
 

        CN1010数字电视模块共有30个引脚，为SMD表面贴结构，尺寸大小为25X25mm。整个模块分为上、下两部分，上半部分为模拟电路，左边为L波段天线引入端子，右边为VHFIII/UHF波段天线引入端子；下半部分为数字电路部分，主要是提供各种接口方式USB、SDIO和SPI，具体选择什么样的接口则由配置脚(CFG0～CFG4)决定。

        CN1010数字电视内置复位电路，上电即自动复位，因此无需外部复位电路。CN1010的供电非常简单，只需外部供电3.3V，内部的电源管理电路将给各块电路供电。
 

        CN1010的使用十分简单，只要接上电源、联接上天线就行。图2为CN1010数字电视模块引脚图，图3为使用CN1010模块设计USB适配器的原理图。 

        移动电视模块(CN1010)的关键设计技术

         SMS1010是一个支持多标准、多波段、多接口和低功耗的移动电视芯片，因此在进行模块设计时就必须考虑要充分实现芯片的功能优势。就CN1010数字电视模块来讲，在具体设计时必须考虑一下几点关键技术：地线设计、电源设计、PCB设计。

        地线设计是所有SiP芯片设计中最具挑战的部分，因为SiP芯片在内部将RF部分和数字部分集成在一起，而在外部具有无处不在的地线引脚，这个要求工程师必须充分理解每根地线的作用，只有这样才能很好地对模拟地、数字地、屏蔽地进行有效地分割和最终的连接。在SMS1010数字电视芯片的127个引脚中，地线引脚就有32个，而且分布在BGA封装的各个方向，所以充分理解每个地线引脚的作用再分隔地线是十分必要的。每一个工程师都知道模拟地和数字地要分开设计、单点接地，但优秀的工程师则知道何地需要分割、如何分割地线。CN1010不仅有效地分割了模拟地、数字地和屏蔽地，而且为使SMS1010的多波段技术更加明显，在三个波段之间、RF和数字之间分别设计了隔离地，从而大大提高了CN1010的接收灵敏度和抗干扰性。

        电源设计是CN1010移动电视模块的一个难点，因为SiP芯片的电源引脚分散，而且SMS1010芯片还具有特有的低功耗技术，所以在设计电源管理电路时不仅要考虑给不同电压标准的RF供电、内核供电和接口供电，还需要考虑如何使SMS1010芯片低功耗特性得到最大发挥，使外部电路的功耗维持最小。SMS1010的另一个特性是支持多标准，这也要求在电源电路设计时必须考虑支持各种标准模式的供电电流。因此，我们在设计时采用DC/DC技术，充分提高了电源使用的有效性，并根据电源的走向选择不同的滤波电容，从而保证电源的稳定和可靠供电。

        PCB设计是数字电视模块的另一个难点。毫无疑问，采用多层PCB是必然的选择，但选择几层(4层/6层/8层)则和芯片本身的点间距、加工工艺、模块大小有着复杂的关联关系。就CN1010数字电视模块来讲，因为SMS1010的点间距为0.5mm，BGA127封装呈不规则分布，而且设计要求提供给客户多个接口，所以不得不在芯片引脚上打连接孔，从而使生产工艺非常复杂。为了在工艺复杂性和生产成本之间取得均衡，CN1010最终选择了4层板工艺，分别为元件/模拟信号层、地线层、电源/信号层、辅助信号/地线层，这样设计布线的难度增加了，但总的生产成本是合适的。

        随着2008年奥运会的来临，数字电视类产品必将迎来蓬勃发展的生机，我们希望数字电视模块CN1010的诞生能够为数字电视类产品特别是PMP产品的快速发展起动添砖加瓦的作用。诚然，一个数字电视类产品的形成不仅仅是一个数字电视模块所能够完成的，还需要有硬件平台和软件系统，本文只是描述了CN1010数字电视模块的具体设计技术，有兴趣的读者可以来信来函索取CN1010数字电视模块的具体指标，还可以共同探讨PMP产品特别是数字电视类产品的平台设计技术、软件设计技术，来函请寄：北京市复兴路甲65号，中国电子器件工业有限公司技术部收，Email: Jixuewei@cnedc.com，联系电话：010-68211166。

本文来源：电子系统设计    作者：中国电子器件工业有限公司 季雪伟

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