消费类影音传输方法的标准化已产生几项影响，其中之一是全球广播业者只需选择一种直播卫星 (Direct Broadcast Satellite，DBS) 电视标准。世界各地的模拟和数字地面广播或有线电视传输标准各不相同，卫星广播则与它们完全不同，DVB-S标准获得全球采用后，带动了数字卫星机顶盒市场的发展，其 接收器 销售量增长超过6,000万个，其中大多数是符合DVB-S标准的产品。
图1 载波噪声比与输入功率的关系 (22.5 MBaud，编码率3/4)
现在，OEM厂商只要选择套装射频模块就可以忽略卫星射频 前端 的设计细节。接收器碟型天线内的低噪声转换器 (LNB Converter) 会先将C或Ku频带的接收信号下变频为950-2150MHz的L频带信号，再由射频模块将这些中频信号转换为MPEG-2传输流 (transport stream)。
机顶盒制造商始终都要面对降低系统成本的压力，功能整合度更高的硅晶调谐器已在市场上出现，这些因素使得OEM厂商不再需要套装射频模块，他们可以通过主电路板直接提供这项功能。多种因素使射频前端设计相当困难，如射频输入的频率很高、卫星转频器的信号带宽很大 (通常为27MHz或36MHz)、复合输入功率的范围很广 (-80dBm~0dBm) 以及低噪声下变频转换器和多路开关(multi-switch) 等其它卫星外围设备都需要直流电源和交流控制信号反馈，这些电源和控制信号必须通过同轴线缆与接收信号一起上传。
除此之外，处于竞争激烈的市场当中，OEM厂商必须将设计资源集中于个人录像 (PVR)、互动性和家用网络等具有较高附加值功能的产品。因此，需要元器件供应商提供射频前端解决方案，以便将研发投资减至最少，同时确认其产品达到所需的接收器性能标准或付费电视运营商的认证要求。
本文将探讨卫星射频前端的性能和功能要求，OEM厂商可利用文中列出的检查项目比较不同厂商的卫星射频前端解决方案。
单芯片射频前端的目标
符合DVB标准的卫星、有线电视、地面广播和新出现的便携式应用环境现都采用比特流格式相同的MPEG-2传输流，因此，考虑到规模经济效应，OEM厂商通常会采用单一平台。这表示不同的媒体接收器会使用相同的MPEG译码器和主机IC，然后由有线电视、地面广播、卫星或IP等媒体的前端电路将传输流提供给主机。
射频电路前端包含调谐器和解调器功能，两者会通过从解调器到调谐器的专用模拟控制信号进行各种互动，如自动增益控制、射频调谐和滤波器带宽选择等，这使得想要取代套装射频模块的OEM厂商必须解决电路板层的信号完整性问题，以保持系统操作的一致性，同时将电路板布局和元器件误差等外部因素对接收器性能的影响减至最少。就此角度而言，将调谐器和解调器集成至同一个芯片当中具有极大优点，因为设计人员不必在电路板上费心安排这些反馈信号。
灵敏度、选择性、互调和本地振荡信号的泄漏现象
除了解调器实现损耗外，调谐器噪声指数也会影响接收器的灵敏度。此外，总
输入功率的变动范围也可能超过80 dB，这是因为许多设备都使用L频带通道 (可能包括UHF)，另外，还有雨衰和线缆损耗等效应，它们对射频输入范围的高频部分影响特别严重 (集肤效应)。
另一方面，卫星广播对信道选择性的要求也比较宽松，这是因为同一位置的所有卫星转频器都会在接收器输入端产生大致相同的相邻信道输入功率，这与地面传输有很大不同。另外，接收器还须提供具备带宽设定能力的匹配滤波器，以满足不同通道的符码率 (1~45 MBaud) 和信号带宽要求，这与地面广播或有线电视传输也有极大区别。低噪声放大器和混频器也要具备良好的线性操作能力 (IP2, IP3) 才能应付可能出现的高复合功率输入。
为了满足这些要求，卫星调谐器已开始采用零中频直接转换架构。尤其是在目标信号很弱而相邻信道信号又很强的系统中，零中频接收器更能提供所要求的选择性和镜像抑制，这是因为镜像信道实际上就是目标信道，而不是信号可能更强的相邻信道。然而，这些优势在卫星广播系统中就没有那么明显，因为各个信道在接收器输入端的功率都非常相近。
零中频架构的本振频率就是所要接收的射频通道，所以本振信号有可能混入接收信号。这种本振信号泄漏现象是零中频架构的主要缺点之一，它会导致下变频/混频后出现直流偏移，所以，调谐器和解调器之间必须使用大电容作为零中频模拟I/Q信号的交流耦合电容。
除此之外，由于本振频率等于目标射频信道的中心频率，零中频接收器架构特别容易受到振荡器的近载波相位噪声 (close-in phase noise) 影响。CMOS的1/f噪声特性使其近载波相位噪声会高于采用BiCMOS或硅锗工艺的振荡器，所以，CMOS工艺很难用来实现直接转换卫星调谐器。
这两种效应都可通过本振频率与目标频带相差约一个通道的低中频架构来避免。这种架构把射频信号转换成中频信号后进行数字化处理，然后用第二个数字混频器将它转换为基带信号。SILICon Laboratories已将低中频架构用于宽带卫星调谐器，把调谐器和解调器集成到同一个CMOS IC中，而不是使用成本较高的SIP技术把BiCMOS调谐器以及CMOS解调器整合至单一封装中。
LNB电源与控制
DVB-S系统接收器天线的低噪声 (LNB) 下变频器需要射频前端提供13V/18V可切换式直流电源和重迭于直流电源上的22kHz交流音频脉冲 (tone burst) 控制信号。有些传统的分立式解决方案仅提供接收器到LNB外设的单向通信，但OEM厂商仍希望LNB解决方案支持最新的DiSEqC 2.x双向通信协议。另外，考虑到与旧外设的兼容，除了DiSEqC兼容信息外，这些解决方案还应支持早期产品所需的音频／脉冲以及音频／电压等信号传送方式。
除了解调器应同时支持单向和双向LNB控制信号外，LNB电源稳压器也需要一个专用IC。LNB电源稳压器不但要提供普通稳压器功能，还要包含可靠的故障保护机制，以应付接收器启动或为增加交流LNB控制信号而安装额外电路时可能出现的电流过载或短路现象。
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电源效率的重要性不断增加，这在包含多组LNB和多组调谐器(如PVR)等机顶盒产品中尤其明显。OEM厂商倾向于使用由升压转换器构成的高效率、交换式电源解决方案，而不是传统的线性稳压架构。
解调器供货商通常不会提供采用高电压工艺的LNB电源IC，但它们却又需要与电源器件互动，这使得OEM厂商必须承受更大的系统整合风险，尤其是LNB电源电路和射频输入信号会使用同样的线路，因此可能造成 接收器 性能下降。
面对这些问题，最理想的解决方法是由一家厂商提供包含LNB电源稳压器和信号控制器在内的完整功能的射频 前端 解决方案。
环境因素
接收器应将外
部因素的影响减至最小。卫星接收器特别容易受到GSM或无线DECT电话的电磁信号干扰，因为这些装置使用的频带与卫星接收器非常接近；另外，麦克风等装置产生的机械振动也可能造成影响。OEM厂商评估不同解决方案时，应注意压控振荡器储能电路和锁相环滤波器是否集成至调谐器中，若解决方案仍需在设计中增加LC (压控振荡器储能器件) 或RC (回路滤波器) 电路，就表示这些解决方案仅集成了压控振荡器，而不是完整的锁相环。器件若未集成这些外围电路，则比较容易受到外界影响，电磁干扰测试通常也表现不佳。
