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机顶盒概述
机顶盒大体可以分成两个功能部分：信道解码部分和信源解码部分。根据传输信道的不同，数字机顶盒可分为：
●卫星(DVB-S)
●有线(DVB-C)
●地面(DVB-T)
调谐器和信道解码模块一般称为系统前端，系统前端决定了机顶盒使用的场合，使用于地面、有线还是卫星都由此部分决定。
信源解码模块一般称为系统后端，通常是一个单芯片的信源解码器，它集成有一个MPEG-2解码器和一个CPU。这个部分对于各种应用场合的机顶盒来说基本上都是一样的，方案的选择决定了产品的档次和规格，如是高清类型的还是标清等等都由此部分决定。
1、机顶盒的整机结构（见图1）
2、DVB-S的系统前端
卫星信道的特点是可用频带宽，功率受限，多径时延和频率选择性衰落比较大，所以要求采用可靠性高的信号调制方式和具有强的信号纠错能力，对带宽要求不是特别高。因此在数字卫星视频广播(DVB-S)系统中，四相相移键控调制(QPSK)技术得到广泛的使用。
调谐解调器的作用是将传输过来的调制数字信号解调还原成传输流(TS流)。
一个完整的高频头的功能需要频率合成器、混频器、解调器等多块芯片来完成。
早期的QPSK解调过程的实现使用中频解调的方式，输入的射频信号先变换成第二中频，然后再变换成基带信号进行解调。随着技术的进步，逐渐采用数字零中频的解调方式，直接将输入信号变换为零中频的基带信号进行解调。
现在已经可以用CMOS工艺将高频头的所有功能在单芯片上实现，称为硅片高频头(Silicon Tuner)。
3、第二中频的调谐解调器
由低噪声放大器、跟踪滤波器、混频器、本机振荡器、频率合成器、声表面波滤波器、中频放大器和QPSK模拟解调器等电路组成。中频放大器的第二中频一般选择479.5MHz的中频频率，其输出端有一个90°移相器，将中频信号分成两个相位差90°的I、Q信号，并通过双A/D，将I、Q信号转换成两组6bit的数字信号，送到QPSK解调器进行解调。QPSK解调器输出端得到符合MPEG-2标准的码流输出，见图2。
参考TUNER型号： LGTDQB-S001F、SHARPBS2F7VZ0184。
4、零中频的调谐解调器
所谓零中频方案，就是在混频时，使本机振荡器的输出频率与输入信号的频率相同，从而使混频器输出的信号为零中频的基带信号。该基带信号可直接送到数字解调和解码电路进行处理。它的最大优点是节省了中频处理电路和声表面波滤波器等元器件，简化了电路，降低了成本，见图3。
参考TUNER型号： LGDSQ-3W2001、SHARPBS2F7VZ0194。
5、QPSK Silicon Tuner vs. Tuner Module见图4。
6、Silicon Tuner—STV0399简介
意法半导体公司的STV0399数字卫星前端方案是业界第一个在一片CMOS 芯片上实现的零中频调谐器、QPSK解调器以及前向纠错功能模块的器件。该器件的射频部分包括一个全范围的频率合成器、一个基带控制级以及全基带滤波器，见图5。
7、Silicon Tuner的应用见图6
8、DVB-S的系统后端
机顶盒芯片供应商推出了面向从低端到高端产品的信源解码器。在中国市场，各芯片供应商主推低成本芯片，代表性产品有ST的STi5518B、LSI的AViA-9700、CHEERTEK的CT212和富士通的SmartMPEG等。这类低成本解码器中集成的处理器时钟一般在150MHz以下，不带硬盘接口和USB接口。
ST是目前全球最大的MPEG2解码芯片和机顶盒芯片供应商，以下将介绍我国数字卫星机顶盒生产中占重要地位的意法公司的信源解码芯片。
9、STMicroelectronics的OMEGA
1997年，STMicroelectronics将MPEG器件、可编程传输器件以及CPU集成在单一的芯片中，制成了OMEGA 家族中第一片STi5500，为机顶盒以及数字电视的蓬勃发展铺平了道路。在此之后，ST使用了相同的芯片组架构进行DVD的开发。DVB和DVD芯片组中的MPEG解码和CPU部分的架构是相同的，只需要改变部分电路，就可以将其产品用于卫星、有线、DVD等不同产品中。
ST的OMEGA是一个系列的芯片组，包括：STi5512、STi5514、STi5516、STi5517、STi5518、STi5519、STi5528、STi5580、STi5588、STi5578、STi4629等。见图7
OMEGA家族
1、应用最多的STi5518
STi5518是ST OMWEGA芯片家族中应用最多的DVB信道解码芯片，是该公司机顶盒后端解码器STi5500(OMECA)的升级产品。
●工作于81MHz时钟的32位RISC CPU
●集成MPEG-2音频解码器，支持5.1通道的Dolby解码，并具有IEC60958与IEC61937数字音频输出
●有DTS输出与MP3解码、MPEG2视频解码等功能，支持可编程的zoom-in与zoom-out功能共享SDRAM接口
●一整套单片外设，包括2个通用异步收发器、2个智能卡接口、一个I2C控制器、3个脉宽调制通道、红外线发射器/接收器和1个调制解调器模拟前端接口
●支持PAL/NTSC/SECAM制式 ●通过EMI口可扩展USB、1394、IDE接口
2、OMEGA家族其它成员(SDTV)见图8。
3、OMEGA家族其它成员(PVR/Dual TV)见图9。
4、OMEGA家族其它成员(HD TV)见图10。
5、OMEGA家族芯片的应用———使用STi5518的部分机型：
●迪佳通双CI插卡机DT414S (DVB-S)
●同洲CDVBC2300T (DVB-C)
●同洲CDVBC5350 (DVB-C)
●九州DVS-2018T 、DVS-2018A (DVB-S)
使用STi5516的部分机型 ：
●杭州飞越DVB-C626 (DVB-C)
●同洲CDVBC5600ZM (DVB-C)
6、ST的现状
目前，STi5512、STi5518和STi7020已经停产，或趋于停产。
ST建议STB制造商：
使用STi5100代替STi5516和STi5517；
使用STi5105代替STi5518和STi5512；
高清机顶盒用STi7710代替STi7020。
ST新推出了一款STM5188卫星机顶盒解码器，除了解码功能外，该芯片还集成了QPSK解调器、音频数模转换器及压控晶振(VCXO)，降低了材料的总成本，而且该芯片采用了QFP小型封装，降低PCB板的面积，并可减少了EMI干扰。
今年，ST将推出STi7200的样片，该芯片支持MPEG2 SD/HD、H.264/VC1 SD/HD编码格式，为双路高清解码器，并支持HD DVD和蓝光DVD，并将采用65nm工艺制造，预计于2007年上半年量产。
在卫星、有线、地面分体机以及一体机市场的需求分析中，一体机市场在2006年及之后将有大幅度增长，并将超过目前最大的卫星机顶盒市场。为此， ST也推出了用于一体机的数字电视芯片。ST的iDTV STD2000已经在亚洲和欧洲开展了多项应用设计，今年将开始量产。目前，ST正在与国内一些电视公司合作开发数字电视一体机iDTV。
关于iDTV
所谓iDTV是指数字电视接收机。
随着广播电视网络由模拟向数字技术的升级，数字电视已成为消费电子领域中增长最迅速的一部分。
所谓分体机与一体机是指数字接收前端与数字显示部分是分成两部分还是合为一体。
中国数字电视一体机普及的最大麻烦是数字电视传输标准尚未完善，以及机卡分离等等障碍，现阶段机顶盒仍将与集成数字电视共存。
1、模拟/数字混合电视，见图11。
2、分体式数字电视，见图12。
3、一体式数字电视，见图13。
未来与展望
为了应对市场的变化，数字机顶盒必须具备提供产品开发的便利性及升级上的弹性，这包括设备开发层面及终端用户的使用层面。在开发层面，目前关键零组件的厂商会提供完善的设计参考平台，让设备商能够加速开发时程，而且能在既有的设计基础上，弹性地加入新的功能以推出差异化或升级的产品。在终端部分，机顶盒也需具有软件升级的功能，也就是只需通过远程网络的下载更新，即能升级其软件或硬体。
由于数字机顶盒是一个集合各种功能于一身的Hub，加上这一市场上的技术、标准与应用需求变化极快，要想推出满足各方需求且使用寿命长的通用型机顶盒，是一件很不容易的事。结合卫星STB使用的高清晰度电视(HDTV)平台要求配备能够接收和解调 8PSK 及以上调制信号的高性能前端设备。在后端，则要求具备通常与多通道 PVR 和媒体网关功能捆绑在一起的 MPEG-4/H.264 解码功能。IP-TV 也开始出现显著增长，很多情况下是整合在一种组合平台内，这种平台可通过一条宽带ADSL连接的DVB-T和Pay-TV(付费电视)提供公共电视服务。除了上述的视频转换处理及内容管理的设计关键外，在数字卫星、地面及有线电视的服务上，信号回传的互动性是整体系统上的重要瓶颈，也是很大的挑战。当然，还有更多的挑战及商机摆在眼前，例如数字电视与有线/移动电话的整合等，是值得我们不断去投入观察的。
随着半导体公司不断将更多STB功能集成在一片芯片上，卫星接收机的集成度不断提高，功能不断增加，生产成本的不断降低，接收机的技术也会不断的发展，必将在未来的数字视频广播中发挥重大作用。
机顶盒大体可以分成两个功能部分：信道解码部分和信源解码部分。根据传输信道的不同，数字机顶盒可分为：
●卫星(DVB-S)
●有线(DVB-C)
●地面(DVB-T)
调谐器和信道解码模块一般称为系统前端，系统前端决定了机顶盒使用的场合，使用于地面、有线还是卫星都由此部分决定。
信源解码模块一般称为系统后端，通常是一个单芯片的信源解码器，它集成有一个MPEG-2解码器和一个CPU。这个部分对于各种应用场合的机顶盒来说基本上都是一样的，方案的选择决定了产品的档次和规格，如是高清类型的还是标清等等都由此部分决定。
1、机顶盒的整机结构（见图1）
2、DVB-S的系统前端
卫星信道的特点是可用频带宽，功率受限，多径时延和频率选择性衰落比较大，所以要求采用可靠性高的信号调制方式和具有强的信号纠错能力，对带宽要求不是特别高。因此在数字卫星视频广播(DVB-S)系统中，四相相移键控调制(QPSK)技术得到广泛的使用。
调谐解调器的作用是将传输过来的调制数字信号解调还原成传输流(TS流)。
一个完整的高频头的功能需要频率合成器、混频器、解调器等多块芯片来完成。
早期的QPSK解调过程的实现使用中频解调的方式，输入的射频信号先变换成第二中频，然后再变换成基带信号进行解调。随着技术的进步，逐渐采用数字零中频的解调方式，直接将输入信号变换为零中频的基带信号进行解调。
现在已经可以用CMOS工艺将高频头的所有功能在单芯片上实现，称为硅片高频头(Silicon Tuner)。
3、第二中频的调谐解调器
由低噪声放大器、跟踪滤波器、混频器、本机振荡器、频率合成器、声表面波滤波器、中频放大器和QPSK模拟解调器等电路组成。中频放大器的第二中频一般选择479.5MHz的中频频率，其输出端有一个90°移相器，将中频信号分成两个相位差90°的I、Q信号，并通过双A/D，将I、Q信号转换成两组6bit的数字信号，送到QPSK解调器进行解调。QPSK解调器输出端得到符合MPEG-2标准的码流输出，见图2。
参考TUNER型号： LGTDQB-S001F、SHARPBS2F7VZ0184。
4、零中频的调谐解调器
所谓零中频方案，就是在混频时，使本机振荡器的输出频率与输入信号的频率相同，从而使混频器输出的信号为零中频的基带信号。该基带信号可直接送到数字解调和解码电路进行处理。它的最大优点是节省了中频处理电路和声表面波滤波器等元器件，简化了电路，降低了成本，见图3。
参考TUNER型号： LGDSQ-3W2001、SHARPBS2F7VZ0194。
5、QPSK Silicon Tuner vs. Tuner Module见图4。
6、Silicon Tuner—STV0399简介
意法半导体公司的STV0399数字卫星前端方案是业界第一个在一片CMOS 芯片上实现的零中频调谐器、QPSK解调器以及前向纠错功能模块的器件。该器件的射频部分包括一个全范围的频率合成器、一个基带控制级以及全基带滤波器，见图5。
7、Silicon Tuner的应用见图6
8、DVB-S的系统后端
机顶盒芯片供应商推出了面向从低端到高端产品的信源解码器。在中国市场，各芯片供应商主推低成本芯片，代表性产品有ST的STi5518B、LSI的AViA-9700、CHEERTEK的CT212和富士通的SmartMPEG等。这类低成本解码器中集成的处理器时钟一般在150MHz以下，不带硬盘接口和USB接口。
ST是目前全球最大的MPEG2解码芯片和机顶盒芯片供应商，以下将介绍我国数字卫星机顶盒生产中占重要地位的意法公司的信源解码芯片。
9、STMicroelectronics的OMEGA
1997年，STMicroelectronics将MPEG器件、可编程传输器件以及CPU集成在单一的芯片中，制成了OMEGA 家族中第一片STi5500，为机顶盒以及数字电视的蓬勃发展铺平了道路。在此之后，ST使用了相同的芯片组架构进行DVD的开发。DVB和DVD芯片组中的MPEG解码和CPU部分的架构是相同的，只需要改变部分电路，就可以将其产品用于卫星、有线、DVD等不同产品中。
ST的OMEGA是一个系列的芯片组，包括：STi5512、STi5514、STi5516、STi5517、STi5518、STi5519、STi5528、STi5580、STi5588、STi5578、STi4629等。见图7
OMEGA家族
1、应用最多的STi5518
STi5518是ST OMWEGA芯片家族中应用最多的DVB信道解码芯片，是该公司机顶盒后端解码器STi5500(OMECA)的升级产品。
●工作于81MHz时钟的32位RISC CPU
●集成MPEG-2音频解码器，支持5.1通道的Dolby解码，并具有IEC60958与IEC61937数字音频输出
●有DTS输出与MP3解码、MPEG2视频解码等功能，支持可编程的zoom-in与zoom-out功能共享SDRAM接口
●一整套单片外设，包括2个通用异步收发器、2个智能卡接口、一个I2C控制器、3个脉宽调制通道、红外线发射器/接收器和1个调制解调器模拟前端接口
●支持PAL/NTSC/SECAM制式 ●通过EMI口可扩展USB、1394、IDE接口
2、OMEGA家族其它成员(SDTV)见图8。
3、OMEGA家族其它成员(PVR/Dual TV)见图9。
4、OMEGA家族其它成员(HD TV)见图10。
5、OMEGA家族芯片的应用———使用STi5518的部分机型：
●迪佳通双CI插卡机DT414S (DVB-S)
●同洲CDVBC2300T (DVB-C)
●同洲CDVBC5350 (DVB-C)
●九州DVS-2018T 、DVS-2018A (DVB-S)
使用STi5516的部分机型 ：
●杭州飞越DVB-C626 (DVB-C)
●同洲CDVBC5600ZM (DVB-C)
6、ST的现状
目前，STi5512、STi5518和STi7020已经停产，或趋于停产。
ST建议STB制造商：
使用STi5100代替STi5516和STi5517；
使用STi5105代替STi5518和STi5512；
高清机顶盒用STi7710代替STi7020。
ST新推出了一款STM5188卫星机顶盒解码器，除了解码功能外，该芯片还集成了QPSK解调器、音频数模转换器及压控晶振(VCXO)，降低了材料的总成本，而且该芯片采用了QFP小型封装，降低PCB板的面积，并可减少了EMI干扰。
今年，ST将推出STi7200的样片，该芯片支持MPEG2 SD/HD、H.264/VC1 SD/HD编码格式，为双路高清解码器，并支持HD DVD和蓝光DVD，并将采用65nm工艺制造，预计于2007年上半年量产。
在卫星、有线、地面分体机以及一体机市场的需求分析中，一体机市场在2006年及之后将有大幅度增长，并将超过目前最大的卫星机顶盒市场。为此， ST也推出了用于一体机的数字电视芯片。ST的iDTV STD2000已经在亚洲和欧洲开展了多项应用设计，今年将开始量产。目前，ST正在与国内一些电视公司合作开发数字电视一体机iDTV。
关于iDTV
所谓iDTV是指数字电视接收机。
随着广播电视网络由模拟向数字技术的升级，数字电视已成为消费电子领域中增长最迅速的一部分。
所谓分体机与一体机是指数字接收前端与数字显示部分是分成两部分还是合为一体。
中国数字电视一体机普及的最大麻烦是数字电视传输标准尚未完善，以及机卡分离等等障碍，现阶段机顶盒仍将与集成数字电视共存。
1、模拟/数字混合电视，见图11。
2、分体式数字电视，见图12。
3、一体式数字电视，见图13。
未来与展望
为了应对市场的变化，数字机顶盒必须具备提供产品开发的便利性及升级上的弹性，这包括设备开发层面及终端用户的使用层面。在开发层面，目前关键零组件的厂商会提供完善的设计参考平台，让设备商能够加速开发时程，而且能在既有的设计基础上，弹性地加入新的功能以推出差异化或升级的产品。在终端部分，机顶盒也需具有软件升级的功能，也就是只需通过远程网络的下载更新，即能升级其软件或硬体。
由于数字机顶盒是一个集合各种功能于一身的Hub，加上这一市场上的技术、标准与应用需求变化极快，要想推出满足各方需求且使用寿命长的通用型机顶盒，是一件很不容易的事。结合卫星STB使用的高清晰度电视(HDTV)平台要求配备能够接收和解调 8PSK 及以上调制信号的高性能前端设备。在后端，则要求具备通常与多通道 PVR 和媒体网关功能捆绑在一起的 MPEG-4/H.264 解码功能。IP-TV 也开始出现显著增长，很多情况下是整合在一种组合平台内，这种平台可通过一条宽带ADSL连接的DVB-T和Pay-TV(付费电视)提供公共电视服务。除了上述的视频转换处理及内容管理的设计关键外，在数字卫星、地面及有线电视的服务上，信号回传的互动性是整体系统上的重要瓶颈，也是很大的挑战。当然，还有更多的挑战及商机摆在眼前，例如数字电视与有线/移动电话的整合等，是值得我们不断去投入观察的。
随着半导体公司不断将更多STB功能集成在一片芯片上，卫星接收机的集成度不断提高，功能不断增加，生产成本的不断降低，接收机的技术也会不断的发展，必将在未来的数字视频广播中发挥重大作用。