以技术造就高性能汽车收音机调谐器

发布人：angelazhang 时间：2015-08-09

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市场调研机构Gartner预计：到2020年，在全球上路的汽车中，将会有超过25亿部联网汽车。作为车联网的重要推手，自动驾驶、信息娱乐以及移动服务等重要的功能将会爆炸式增长。根据市场研究机构ABI Research的预测数据显示，全球联网车载信息娱乐系统(infotainment system)在2017年将有望增长至5，090万台。而目前在车载信息娱乐系统中，导航仪和收音机最受青睐。由此可知，作为车载信息娱乐系统中必不可少的器件之一的汽车收音机调谐器将面临着极大的机遇，当然也将面临着极大的挑战。

高性能汽车收音机调谐器面临的挑战

汽车收音机调谐器是半导体应用中一个技术门槛颇高的领域。原因主要有：第一，高性能的收音机调谐技术必须克服复杂、不断变化的驾驶环境问题。汽车的移动状态、偏远山区的弱信号以及电力线和广播发射塔的干扰都有可能使接收到的无线电信号失真或者丢失。因此要求调谐器必须能够处理各种类型的信号衰减。第二，应付来自内部的干扰。车内的干扰比如较差的电机EMI防护、不恰当的天线配置、车载收音机电路板上的DC-DC转换器、LCD屏及其他高速数字电路。第三，高度集成且低成本的调谐器可使供应商在业界同行脱颖而出。在一些新兴经济体的国家地区，高速增长的汽车市场要求汽车零售价相对低廉，这就给汽车组件带来不小的成本压力，而同时在经济发达国家的汽车市场，对于成本敏感但性能要求高的解决方案需求亦在增加。这些情况都促使收音机模块制作商积极寻求成本低且满足大众化汽车性能要求的解决方案。

突破壁垒，整合型方案提升调谐器利用价值

由于汽车收音机调谐器有很高的市场准入壁垒，目前全球仅有少数半导体公司能为汽车娱乐系统市场提供高品质调谐器。作为业界优秀的汽车调谐器IC分销商，世强代理的Silicon Labs Si475x/6x汽车收音机调谐器可以很好地应对上述一系列挑战，具有符合高要求的核心性能参数和特性。Si475x/6x调谐器系列产品具有极佳的性价比，能为所有车载娱乐信息系统和AM/FM车载收音机产品提供最佳多波段接收器解决方案。

一捕获小到0.7uV弱信号的极佳灵敏度

灵敏度对于调谐器来说无疑是很重要的一个性能参数。所谓灵敏度是指调谐器接收电台弱信号的能力。在驾驶到远离无线电台的地方，灵敏度的作用就会凸显出来。Si475x/6x利用Silicon Labs专利的数字中低频技术，把传统的外置器件设计集成到芯片内部，提供高集成度、单芯片CMOS解决方案，并且具有非常好的灵活性，提供模块化的架构，支持可扩展的多调谐设计。Si475x/6x汽车收音机调谐器的灵敏度达到-3.5dBuV,能捕获小到0.7uV的信号。即使远离无线电台发射塔100英里，该调谐器都有可能收到信号。

二灵活的选择性和可控制的动态带宽

在FM频谱拥挤的城市环境中，调谐器的另一个重要性能参数--选择性就会派上用场。选择性是指在小频率偏移量处存在强信号电台时，调谐器接收弱信号电台的能力和在接收当前电台信号时对邻台干扰的拟制程度，如图一所示。邻道选择性是指信号对在FM广播频率±100kHz处邻道信号的拟制能力。Si475x/6x系列产品是接收器的理想选择，在±100kHz处存在干扰的情况下有至少65dB的选择性。此外，该系列产品可通过测量多个信号参数动态优化语音的信道带宽，并且在有强干扰下可收窄带宽。

图一：强信号阻塞冲击调谐振器接收预设频点信号

三 可优化两强信号三阶互调失真的优异IP3线性度

IP3线性度是一项品质因素。IP3线性度越高表示调谐器有越小的线性度和失真。调谐器最严峻的挑战来自于两个靠近的阻塞信号所产生的和预设信号同频的三阶互调产物IMD3。同样在城市拥挤的FM频谱中，预设信号太过接近则导致阻塞信号很容易丢失掉。为了最小化三阶失真产物，就必须提升IP3线性度。Si475x/6x提供117dBuV的IP3线性度，可使IMD动态范围达到79dB。这项性能指标已到业界最高值，在外部没有滤波器的情况下可极大地保护IMD3。

图二：两强阻塞信号产生的三阶互调失真

四快速地频道替换选择

频道替换选择是指当汽车远离原来电台正在使用的信号变弱时，收音机调谐到另一个电台频率上，通过无线电数据系统RDS技术实现。Si475x/6x汽车收音机调谐器能在8ms内完成替换频道检查并获取到信号强度RSSI、FM信号信噪比SNR、频偏和多径干扰等4个参数，并由此判断如何操作。

五集成了信道均衡器，最大限度降低多径失真

多径失真是指由于周围存在的不同物体对同一信号（比如正在使用的某一频率信号）进行反射，导致接收到两条或者多条信号，这些信号具有不同到达时延、不同相位和不同衰落强度，如图三所示。

FM信号在到达接收机之前，有两种不同的衰落方式即平坦衰落和频率选择衰落。平坦衰落将导致严重的POP音和音频跌落，频率选择衰落则是由于FM信号某些频谱分量发生衰减从而出现信道陷波导致音频失真。

改善多径失真的传统做法有：当多径失真引起POP音则将立体声调回单声道、多相低通滤波器、降低输出电平，直到使用软件静音。

而Si475x/6x不但能独立完成这些改善做法，还能根据不间断检测信号质量来激活数据。Si475x/6x内部集成了信道均衡器来减轻频率选择衰落，最大限度降低多径失真的影响，而信道均衡器的作用则是使汽车收音机在多径衰落条件下恢复原信号。

图三：信道均衡器恢复频率选择性多径衰落造成的信号损失

六突破性双天线相位分集接收系统设计

目前汽车厂商为了尽可能减少多径衰落引起的失真，采用双天线相位分集接收系统。Si476x内置两个信道均衡器组成的双天线相位分集接收系统能同时解决平坦衰落和频率选择衰落。通过使用一个创新的专利片间总线来连接两个Si476x组成两个接收器，可保证使用共同的时钟源确保工作在相同信道频率上。这种突破性设计的优势在于当信号传播路径在其中一个天线上衰落时而其他传播路径在另外的天线上并没有发生衰落。如图四所示。副接收器通过总线将IF中频信号及相关信号传递给主接收器。主接收器使用专利的相位分集算法将两个IF中频信号对齐与合成。合成后的IF中频信号经过信号均衡、FM解调、MPX信号解码以及信号条件处理。最终，处理好的信号传送到后端的音频处理单元。