摘要：JS-6B1/111是一款全I2C控制的頻率合成多制式視頻電子調諧器，介紹了該芯片的特點、功能。并利用JS-6B1/111設計了電視信號前端處理系統，給出了其硬件結構以及軟件流程。
關鍵字：高頻頭；調臺；單片機；I2C總線；電視

1 概述

常用的電視接收機大多采用電子調諧器（高頻頭）選擇接收電視信號，高頻頭的好壞是決定收視質量的重要因素之一，其作用是從天線感應的電信號中選擇出欲接收頻道的高頻電視信號，并將選出的微弱的高頻電視信號進行放大，以提高接收機的靈敏度，最后變頻，將接收機的任何一個頻道的高載頻電視信號，經過混頻級產生一個固定的圖像中頻電視信號和伴音第一中頻信號輸出。調諧器一般還要和中頻放大電路進行連接，將調諧器輸出的圖像和伴音信號送入到圖像中放通道中進行放大，最后通過后端的一些其他處理在各種顯示器上顯示。

本電視信號前端處理系統采用的是成都旭光的多制式視頻電子調諧器，它集分立式調諧器和中放電路于一體，性能穩定，可直接從射頻信號中解調出視頻信號和音頻信號，目前在視頻接收等方面應用廣泛，并取得了良好的效果。

2 電視信號前端處理系統的硬件電路組成

圖1給出了該電視信號前端處理系統的結構框圖。如圖中所示，該系統主要由圖像處理部分、LED顯示部分、存儲部分、音頻處理部分以及單片機控制等幾部分組成。

圖像處理部分由高頻調諧器JS-6B1/111組成，它把從天線接收到的PAL、NTSC制式的高頻電視信號進行處理，搜索出相應頻道的電視節目，最后輸出復合視頻信號（CVBS）給后端的電路處理，拿液晶電視為例，此CVBS信號會輸入到數字視頻解碼器進行亮度/色度分離并在圖像處理器（scaler）中還原成RGB信號,最終進行圖像的顯示；系統中的E²PROM采用AT24C02,用于存儲高頻頭搜索到的電視節目；LED顯示部分，就用于顯示電視頻道的頻道號；該視頻前端處理系統另外一部分為音頻部分，在高頻調諧器中輸出的聲音信號會輸入到此部分電路，其中音效控制器選用杭州仕蘭公司生產的SC7313，音頻功率放大器選用TI公司生產的TPA1517。SC7313含有輸入多路選擇器可以輸入三路立體聲，可對其平衡度和響度進行每級1.25dB衰減和提升，獨立的靜音控制，具有音量、高低音控制功能。TPA1517NE是6 W的音響功率放大器，完成對SC7313輸出的信號進行功率放大，最終推動揚聲器發聲。

圖1 電視信號前端處理系統

整個系統采用單片機C8051FO23進行控制。C8051F023是選用美國Silabs公司推出的一款與51單片機內核兼容的單片機，具有高速、高性能、高集成度的特點。系統的程序存儲在內部64KB的FLASH程序存儲器中。其作用是通過內部帶有的I²C總線對系統中的JS-6B1/111、SC7313以及TPA1517NE的內部寄存器進行設置，完成指定的功能，協調整個系統的工作。

3高頻調諧器JS-6B1/111的功能和特點簡介

JS-6B1/111采用+5V電壓供電，全增補電視頻道，多制式接收，包括PAL B/G、I、D/K；NTSC M/N電視制式，調諧和中放一體化，全I²C控制調諧，地址譯碼，AFC狀態信息等。可直接解調，圖像輸出峰-峰值為1V0.2V(p-p)和音頻輸出500150mV(rms)。

JS-6B1/111內部電路集成在一個全金屬長方形屏蔽罩內，能夠有效的抵抗電磁雜波。內部功能主要由射頻鎖相環部分（采用飛利浦的TDA6500TT）及中頻鎖相環（采用飛利浦的TDA9885TS）兩部分實現。JS-6B1/111的主要工作原理為：首先將天線接收的射頻電視信號輸入到三個不同頻段的濾波器中進行放大和濾波，將頻率劃分為高中低三個頻段VL、VH、VUF，并且同對應的三個頻段的晶體振蕩器進行混頻，混頻器產生一個圖像中頻信號，送入到中頻放大器中進行放大。該中頻信號經過SIF SAW(圖像中頻聲表面波濾波器)后輸入到鎖相環控制中頻解調模塊中，該模塊最后輸出復合視頻信號和聲音信號。

JS-6B1/111內部具有I²C接口，可與微處理器進行通信。對JS-6B1/111操作主要有讀和寫兩種工作模式。頻道的選擇和頻道的切換主要是通過單片機使用I²C接口對調諧器鎖相環部分寫入進行控制實現的，內部寄存器如表1所示。

表1 JS-6B1/111 I²C寫控制方式邏輯

在表1中，A為調諧器被成功寫入一個字節后的應答信號。地址字節中MA1,MA0用于I²C地址選擇，由高頻頭JS-6B1/111的第9腳的輸入電壓決定，地址可以有四個包括0XC0、0XC2、0XC4、0XC6，一般該引腳直接接地，對應MA1、MA0 值為 0、0 ，I²C地址則為0XC0。另外 R/W表示讀寫位，當此位為0時表示對芯片進行寫操作，為1時表示對芯片進行讀操作；分頻比是用來設定接收的電視頻道的射頻信號頻率的，其設置使用分頻編程字節1和分頻編程字節2，如下面公式所示：

N=20（Frf.pc(MHz)+Fif.pc(MHz)）=20Fosc(MHz)

=8192n13+4096n12+2048n11+1024n10+512n9+256n8+128n7+64n6 + 32n5+16n4+8n3+4n2+2n1+1n0

其中：Frf.pc(MHz)對應所要選擇的頻道的圖像載頻，Fif.pc(MHz)為圖像中頻（PAL制式為38.0MHz）, Fosc(MHz)對應頻道的本振；控制命令字1中的CP位為充電泵設置位，可以設置為0或者1，分別對應電流60uA和280uA，同時分別對應著中速和快速調諧；OS位為表示PLL鎖相環的工作狀態；RSA,RSB位用于設置調諧步長，調整精度為KHz；控制信息字用于選擇欲接收頻道的波段控制，包括VL、VH、UHF頻段。表中的五個控制字均以標準的I²C時序方式寫入，可以單個寄存器寫入，也可以連續寫入。

調諧器的中頻部分鎖相環寄存器的設置應按照典型設置。以PAL D/K制式為例，如表3所示，此部分的器件寫入地址為0X85。表中的調整功能寄存器用于AGC控制，可根據各個頻道的情況通過總線隨時進行改變，以達到各個頻道的最佳設置。

表3 中頻鎖相環寄存器

通過I²C總線的讀模式可將JS-6B1/111的內部鎖定狀態讀出，相應的信息如表4、表5所示。

表4

表5

表4狀態信息字的讀出地址是0XC1。POR是電源標志，當POR=1時表示電源開狀態；FL為內部鎖定標志，當FL=1表示鎖定狀態。A2～A0為AFC電壓的數字輸出。AFC(自動頻率控制)的數字信息可以通過中頻部分總線讀出。AFC電路主要用于對接收信號頻率和相位的跟蹤和鎖定。寄存器設置如表5所示。AFCWIN用于檢測VCO(壓控振蕩器)是否在1.6MHz的AFC window內；VIFLEV用于表示目前的圖像中頻信號的輸入電平狀況；PONR用于指示目前寄存器的狀態是剛剛復位還是處于成功讀取信息的狀態。AFC[4:1]具有16種狀態，讀取相應的值就可以監視到目前偏離理想圖像中頻信號的程度。

4電視信號前端處理的軟件實現

4.1 自動搜臺

下面就以搜索PAL D/K制式電視信號為例給出自動搜臺的軟件設計流程。自動搜臺程序實現對目前天線接收到的所有頻道進行搜索，并將搜索到的頻道的分頻系數（對應頻道的載頻）和頻段信息按照搜索順序寫入到E²PROM中，以便頻道切換時調出相應的數據，寫入到相應的寄存器中。自動搜臺的方法如圖2所示。本系統采用的單片機C8051F023內部

帶有I²C總線接口，無需使用普通IO口進行模擬，系統上電應對此功能進行配置。然后是

對音效控制芯片進行初始化以便搜索到相應頻道時揚聲器發聲。

圖2 自動搜臺軟件流程

頻道搜索采用從低頻率向高頻率搜索的方法，圖像載頻覆蓋范圍為49.75MHz到865MHz，調諧步長選擇62.5KHz，在每個圖像載頻處以每步62.5KHz微調0.5MHz。首先從49.75MHz開始搜索，將其對應的分頻系數寫入調諧器進行調諧，延時20ms系統穩定后讀取ADC的電壓值，當微調時前后兩次讀出的電壓值不同且滿足第一次讀出的為(0.45～0.60)Vcc,第二次讀出的為(0.15～0.10)Vcc或者第一次讀出的不是(0.15～0.30)Vcc,第二次讀出的為(0.15～0.30)Vcc時，讀取調諧器的AFC[4:1]狀態字，否則繼續微調直到滿足要求。當讀取AFC值時,只有間隔7ms的兩次讀取均在37.5KHz時，表示該頻率處有電視頻道，將其對應的分頻系數以及頻段信息寫入E²PROM中。然后根據頻率表跳到一個頻點處重復上述過程繼續搜臺、存臺，當無臺時跳轉不存臺，一直搜到最高頻率865MHz。

4.2 頻道轉換

頻道轉換目前采用按鍵控制，當有按鍵按下時單片機進入相應的中斷處理程序，判斷是向下或者向上轉換，并在LED上顯示出相應的頻道號，并將相應頻道的分頻系數和頻段信息從E²PROM中取出送入調諧器實現頻道的切換。

5 創新觀點

目前該電視信號前端處理系統用于液晶電視的驅動卡中，并已經實現電視圖像清晰穩定的顯示以及聲音的完美再現。在自動搜臺過程中，對漏臺現象進行了研究，是我們的創新點。針對本項目，當采用外接解碼器的同步信號進行輔助判斷，并且搜臺的調諧步長適當減小一些時，可以避免漏臺現象的發生。當挑選出電視頻道時，就可以將其記錄在E²PROM中完成存臺功能了。

參考文獻

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