車載信息娛樂系統(tǒng)是時(shí)下汽車世界中的熱門話題。而處于復(fù)雜汽車信息娛樂平臺(tái)核心的是高性能汽車收音機(jī)調(diào)諧器，一個(gè)為駕駛者和乘客提供高級(jí)廣播收聽體驗(yàn)的必備組件。汽車收音機(jī)市場(chǎng)相當(dāng)大，并且還在隨著汽車生產(chǎn)量增加而持續(xù)增長(zhǎng)。在2012年，全球轎車和商用車的產(chǎn)量達(dá)8，410萬臺(tái)。2013年上半年，汽車產(chǎn)量就已達(dá)4，400萬臺(tái)1。汽車后裝市場(chǎng)的規(guī)模更大，估計(jì)全球超過十億多臺(tái)汽車在路上行駛2。假設(shè)每輛車至少有一個(gè)收音機(jī)，考慮到如此龐大的市場(chǎng)規(guī)模，為什么只有少數(shù)汽車收音機(jī)調(diào)諧器供應(yīng)商能夠在這個(gè)龐大且不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)？

　　汽車收音機(jī)調(diào)諧器市場(chǎng)的成功因素

　　汽車收音機(jī)調(diào)諧器領(lǐng)域是一個(gè)具有很高技術(shù)門檻的半導(dǎo)體市場(chǎng)，主要原因如下：

　　當(dāng)今復(fù)雜的、不斷變化的駕駛環(huán)境需要高性能收音機(jī)調(diào)諧技術(shù)

　　·汽車通常處于移動(dòng)狀態(tài)中。這種不斷移動(dòng)性要求汽車收音機(jī)調(diào)諧器能夠接收各種條件下的無線電信號(hào)。調(diào)諧器必須能夠處理各種類型的信號(hào)衰減，例如由于山脈和建筑物反射廣播信號(hào)而形成的多徑干擾。所接收到信號(hào)的振幅相位隨時(shí)都在改變，從而導(dǎo)致接收到的廣播信號(hào)失真或丟失。

　　·偏遠(yuǎn)地區(qū)的弱信號(hào)影響接收質(zhì)量。

　　·電力線和廣播發(fā)射塔可干擾廣播無線電信號(hào)或者使得接收性能進(jìn)一步惡化。

　　車內(nèi)電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾

　　·車內(nèi)較差的電機(jī)EMI防護(hù)，例如風(fēng)擋雨刷、車窗、天窗和其他車體/隔間部分，甚至發(fā)動(dòng)機(jī)和喇叭都能引起干擾。不恰當(dāng)?shù)奶炀€配置也會(huì)使得接收性能惡化。其他干擾也可能來自車載收音機(jī)電路板上面安置的DC-DC轉(zhuǎn)換器、LCD屏和其他高速數(shù)字電路。

　　競(jìng)爭(zhēng)壓力促使調(diào)諧器IC供應(yīng)商提供高集成度且性能毫不讓步的調(diào)諧器

　　·傳統(tǒng)調(diào)諧器采用上一代的BiCMOS工藝技術(shù)制造。隨著當(dāng)今成本壓力的上升，RF調(diào)諧器設(shè)計(jì)已經(jīng)在代工廠（如臺(tái)積電）中轉(zhuǎn)換到具有成本效益的CMOS技術(shù)，以在深亞微米節(jié)點(diǎn)制程實(shí)現(xiàn)更低的混合信號(hào)集成電路生產(chǎn)成本。世界上僅有少數(shù)幾家汽車收音機(jī)調(diào)諧器供應(yīng)商能夠提供基于數(shù)字低中頻架構(gòu)的低成本RFCMOS車載調(diào)諧器方案。

　　·為了滿足汽車OEM前裝客戶市場(chǎng)，調(diào)諧器IC供應(yīng)商通常必須是一家通過ISO/TS16949認(rèn)證的公司，可為市場(chǎng)提供符合AEC-Q100認(rèn)證的調(diào)諧器IC。

　　汽車收音機(jī)調(diào)諧器供應(yīng)商必須能夠覆蓋全球，在全球?yàn)樵O(shè)計(jì)和路測(cè)提供現(xiàn)場(chǎng)支持。RFPCB布局和汽車路測(cè)需要本地支持，以縮短設(shè)計(jì)周期，并幫助在路測(cè)過程中進(jìn)行適當(dāng)調(diào)諧。

　　這些諸多因素導(dǎo)致汽車收音機(jī)調(diào)諧器具有較高的市場(chǎng)進(jìn)入壁壘，以至于僅有少數(shù)半導(dǎo)體公司能夠?yàn)槿蚱囆畔蕵肥袌?chǎng)提供高品質(zhì)調(diào)諧器。

　　汽車收音機(jī)調(diào)諧器要求

　　汽車收音機(jī)調(diào)諧器運(yùn)行中所面臨的挑戰(zhàn)性環(huán)境需要一系列高要求的核心性能參數(shù)和特性。這些參數(shù)包括：

　　極佳的靈敏度：幫助接收弱信號(hào)

　　靈敏度是指調(diào)諧器接收電臺(tái)弱信號(hào)的能力。如果你居住在遠(yuǎn)離大多數(shù)無線電臺(tái)發(fā)射器的農(nóng)村地區(qū)，調(diào)諧器的靈敏度是十分重要的。一個(gè)具有-3.5dBuV靈敏度的調(diào)諧器能夠捕獲小到0.5uV的信號(hào)，這樣即使調(diào)諧器遠(yuǎn)離發(fā)射塔100英里它都有可能收到該發(fā)射塔發(fā)出的信號(hào)。

　　卓越的選擇性和動(dòng)態(tài)帶寬控制：有利接收強(qiáng)電臺(tái)之間的弱信號(hào)

　　選擇性是指在小頻率偏移量處存在強(qiáng)信號(hào)電臺(tái)時(shí)調(diào)諧器接收弱信號(hào)電臺(tái)的能力和對(duì)接收當(dāng)前電臺(tái)時(shí)對(duì)左右鄰臺(tái)干擾的抑制程度，如圖1所示。在FM頻譜擁擠的城市環(huán)境中，這特性對(duì)于接收器尤其重要。鄰道選擇性是指信號(hào)對(duì)在FM廣播頻率±100kHz處鄰道信號(hào)的抑制能力，這在歐洲市場(chǎng)特別重要，因?yàn)樵谶吔绲貐^(qū)FM廣播的鄰道干擾接近±100kHz處。高性能的汽車收音機(jī)調(diào)諧器在±100kHz處干擾下應(yīng)該至少有65dB的選擇性。一些調(diào)諧器能夠通過強(qiáng)大的先進(jìn)無線電DSP算法獲得這種選擇性，可以通過測(cè)量多個(gè)信號(hào)參數(shù)（包括相鄰和相間信道條件）動(dòng)態(tài)優(yōu)化預(yù)期的信道帶寬，在強(qiáng)干擾存在下收窄帶寬。

圖1：在接收強(qiáng)電臺(tái)之間的弱信號(hào)時(shí)，卓越的選擇性和動(dòng)態(tài)帶寬控制是非常重要的

　　優(yōu)良的IP3：對(duì)互調(diào)失真提供最佳防護(hù)

　　IP3是對(duì)調(diào)諧器線性度的品質(zhì)參數(shù)度量。更高的IP3意味著更好的線性度和更少的失真度。最嚴(yán)重的失真是三階互調(diào)失真（IMD3），它是由兩個(gè)近距離干擾信號(hào)的三次諧波失真產(chǎn)生的干擾信號(hào)，進(jìn)入有用信道引起串?dāng)_。（如圖2所示。）擁擠的FM頻譜在城市中非常普遍，太接近于有用頻道的干擾是不容易過濾掉的。為了減少三階失真的干擾結(jié)果，必須增加IP3性能。具有較低IP3的調(diào)諧器需要非常昂貴的高Q值跟蹤濾波器，來避免IMD3干擾和較差的收聽體驗(yàn)。一個(gè)優(yōu)秀汽車收音機(jī)調(diào)諧器的IP3指標(biāo)可以高達(dá)117dBuV，并且在全RF增益下具有-3.5dBμV的靈敏度。它也應(yīng)該提供很寬的IMD動(dòng)態(tài)范圍，在沒有外部濾波模塊時(shí)提供IMD3干擾保護(hù)。

　　圖2：好的IP3提供強(qiáng)有力的互調(diào)失真保護(hù)

　　快速AF（備用電臺(tái)頻率）檢查：允許快速響應(yīng)時(shí)間在6ms或以下

　　在歐洲，當(dāng)信號(hào)太弱時(shí)或者當(dāng)超出電臺(tái)信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，AF可允許汽車收音機(jī)調(diào)諧器調(diào)諧到一個(gè)提供相同電臺(tái)內(nèi)容的不同頻率。這常見于歐洲汽車收音機(jī)中，它通過在RDS數(shù)據(jù)中發(fā)送AF列表來啟動(dòng)。在高端汽車中，常備兩個(gè)調(diào)諧器，其中一個(gè)專用后臺(tái)從調(diào)諧器用于掃描AF列表，提供AF電臺(tái)參數(shù)給主機(jī)，以便當(dāng)主電臺(tái)信號(hào)變得不可接受時(shí)，跳轉(zhuǎn)到AF電臺(tái)。在成本敏感的收音機(jī)（前面提及的雙調(diào)諧器太貴了）中，單調(diào)諧器檢測(cè)AF電臺(tái)，然后重新調(diào)諧到主電臺(tái)，但不會(huì)引起可覺察到的音頻中斷。執(zhí)行AF檢查操作所能夠接受的最大時(shí)間為10ms。市場(chǎng)上大多數(shù)調(diào)諧器僅能夠監(jiān)測(cè)AF電臺(tái)的接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）。表現(xiàn)優(yōu)異的汽車收音機(jī)調(diào)諧器能夠在6ms內(nèi)完成AF檢查操作，并且監(jiān)測(cè)多達(dá)四個(gè)參數(shù)，包括RSSI、SNR、頻率偏移和多徑干擾。

　　FM多徑干擾處理：信道均衡器減少多徑干擾

　　多徑干擾是FM廣播在移動(dòng)環(huán)境下（特別是在高速時(shí)）接收性能衰減的主要根源。多徑失真是由于來自同一發(fā)射源的兩個(gè)或多個(gè)無線電廣播信號(hào)以不同的時(shí)間和相位到達(dá)接收器而造成的，衰減水平依賴于不同物體的信號(hào)反射。射頻信號(hào)在到達(dá)接收器之前，由于兩類多徑衰落：平坦和頻率選擇性，導(dǎo)致振幅和相位發(fā)生變化。在城市環(huán)境中，從近距離物體（例如建筑物）反射的結(jié)果導(dǎo)致短暫延遲多徑衰落，引起寬帶深度衰落。在這種情況下所有頻譜分量信號(hào)同時(shí)遭受振幅衰減（平坦衰落），導(dǎo)致刺耳的音頻啪啪聲和斷音。反過來，較長(zhǎng)的多徑時(shí)延（頻率選擇性衰落）來自幾公里遠(yuǎn)處物體的反射（例如山丘和高大建筑物）。在這種情況下某些頻率分量被衰減，引起信道信號(hào)較大失真，從而引起音頻失真。

　　傳統(tǒng)的做法是同時(shí)采用多種技術(shù)減輕多徑干擾的影響，例如從立體聲音頻退回到單聲道音頻，安裝低通音頻濾波器（hi-cut和hi-blend），可削減高頻分量來減少由于嚴(yán)重多徑干擾而導(dǎo)致極刺耳的音頻，以及在不得已時(shí)采取軟靜音方式。汽車收音機(jī)調(diào)諧器應(yīng)具備上述基本的緩解措施，能夠通過連續(xù)檢測(cè)信號(hào)質(zhì)量參數(shù)自動(dòng)的運(yùn)行、啟動(dòng)和監(jiān)視。

　　好的汽車收音機(jī)調(diào)諧器應(yīng)當(dāng)具有FM信道均衡器以便消除頻率選擇性多徑衰落，產(chǎn)生最小失真的音頻。均衡器的適應(yīng)算法不斷尋求恢復(fù)由于頻率選擇性衰落而影響的頻率分量，即使車輛行駛在多徑干擾環(huán)境中也不斷恢復(fù)信號(hào)。其結(jié)果是減少音頻失真，降低多徑干擾緩解措施對(duì)音頻的影響（例如立體聲單聲道調(diào)節(jié)和hi-cut/hi-blend）。

　　FM雙天線相位分集實(shí)現(xiàn)更高清晰度

　　近年來，歐洲的汽車OEM廠，例如寶馬、奧迪、大眾和戴姆勒都采用玻璃/貼片有源天線系統(tǒng)，放棄被動(dòng)鞭桿天線。然而，采用小型玻璃天線將導(dǎo)致FM收音性能受損。在雙天線/相位分集調(diào)諧器系統(tǒng)中，OEM廠通過采用雙天線去提供更大信號(hào)強(qiáng)度，明顯改善多徑衰落的影響，從而規(guī)避這個(gè)問題。

　　領(lǐng)先的汽車收音機(jī)調(diào)諧器使具有信道均衡器的雙調(diào)諧器相位分集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，克服平坦和頻率選擇性衰落。雙調(diào)諧器輸出被組合起來去減輕信號(hào)衰落，提升音頻質(zhì)量。在天線相位分集系統(tǒng)中，RF信號(hào)由兩個(gè)空間不相干天線接收，它們彼此具有優(yōu)化的間距，連接到兩個(gè)調(diào)諧到相同頻率的調(diào)諧器。信號(hào)衰落路徑在一個(gè)天線位置上可能產(chǎn)生深度衰落，然而另一信號(hào)衰落路徑在另一天線位置上就可能獲得很好的收聽體驗(yàn)。

　　雙調(diào)諧器天線相位分集解決方案可以結(jié)合多天線輸出令由于平坦衰落而對(duì)接收信號(hào)的影響減至最小。兩個(gè)接收器使用共同的參考時(shí)鐘，確保它們被調(diào)諧到相同的信道頻率，輪流從副接收器和主接收器上獲得IF信號(hào)和相關(guān)信號(hào)品質(zhì)參數(shù)。兩個(gè)中頻信號(hào)在主接收器采用專有相位分集邏輯進(jìn)行相位對(duì)齊和組合。組合后的IF信號(hào)隨后在主接收器中進(jìn)行信道均衡、FM解調(diào)、MPX解碼和信號(hào)調(diào)節(jié)。最后，輸出的立體聲音頻被傳送到系統(tǒng)中的音頻信號(hào)處理單元。

　　AM/FMHD收音機(jī)的崛起

　　在美國，HDRadio數(shù)字無線電廣播正在引領(lǐng)汽車收音機(jī)的發(fā)展。為滿足市場(chǎng)需求，之前僅存在于高端汽車上的HDRadio現(xiàn)在已經(jīng)逐漸向中級(jí)平臺(tái)遷移。已經(jīng)采用HDRadio的汽車OEM廠包括福特、沃爾沃和寶馬（在此僅舉幾例）。在不久的將來，更多的OEM廠將加入這個(gè)列表。據(jù)估計(jì)，到2015年在美國將有超過50％的汽車配備HDRadio接收。HDRadio調(diào)諧器必須經(jīng)過iBiquity公司認(rèn)證，該公司是HDRadio技術(shù)的開發(fā)者和認(rèn)證授權(quán)者，可為汽車OEM廠商評(píng)定AM/FM調(diào)諧器性能等級(jí)。

　　展望未來

　　車載信息娛樂系統(tǒng)開發(fā)者正在被要求在更低系統(tǒng)成本下實(shí)現(xiàn)更高的汽車性能品質(zhì)。當(dāng)今的消費(fèi)者也期望從他們的汽車收音機(jī)上獲得CD質(zhì)量的收聽體驗(yàn)。汽車OEM廠和一級(jí)供應(yīng)商了解這一趨勢(shì)并且通過設(shè)計(jì)先進(jìn)的信息娛樂系統(tǒng)順應(yīng)消費(fèi)者需求，這包含最先進(jìn)的汽車收音機(jī)調(diào)諧器、擁有出色的靈敏度和選擇性、優(yōu)秀的IP3性能和FM相位分集接收，同時(shí)支持?jǐn)?shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)如iBiquity的HDRadio技術(shù)。具有優(yōu)異性能和成本優(yōu)勢(shì)的汽車收音機(jī)調(diào)諧器，例如SiliconLabs的Si475x和Si476x調(diào)諧器系列產(chǎn)品，現(xiàn)在正在被汽車OEM廠和一級(jí)信息娛樂系統(tǒng)供應(yīng)商大規(guī)模應(yīng)用在生產(chǎn)項(xiàng)目中。這些先進(jìn)的汽車收音機(jī)調(diào)諧器已經(jīng)在性價(jià)比上為汽車客戶樹立了新的標(biāo)桿，同時(shí)也為消費(fèi)者實(shí)現(xiàn)了卓越的車內(nèi)音頻收聽體驗(yàn)。