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新技术促进连网汽车收音机/音频功能再进化

时间:2017-10-24 作者:Alick Einav,Silicon Labs汽车市场经理 阅读:
天线、显示器、车联网和新数字广播标准的变化,使得汽车收音机的功能更加多元化,同时为汽车收音机供应商带来新的挑战。
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新技术正不断挑战车用收音机方案供应商,促使其改善收音机的接收能力,同时满足不同的要求和成本目标。让我们考虑一些上述的挑战,以及新的IC组件如何协助收音机厂商解决这些挑战。IAQEETC-电子工程专辑

车用收音机厂商面临的挑战

现代的车用收音机与十年前比较是截然不同的。天线、显示器、车联网和新的数字广播标准的变化,使得车用收音机更加多样化,但也为车用收音机供应商带来了一系列新的挑战。以下是新一代车辆中最新收音机系统的一些技术趋势。IAQEETC-电子工程专辑

收音机系统的位置IAQEETC-电子工程专辑

传统设计中的整个收音机系统是放在驾驶的中控台处,专用走线从天线到收音机,再从收音机布线到扬声器放大器。相较之下,许多现代的设计使用中控台作为控制中心(如图1所示),并与放置在其他地方的收音机系统进行通讯,例如通常放在更接近车用天线位置的车辆后行李箱。更靠近收音机天线的位置可以降低布线成本和车辆重量,从而有助于提高车辆的行车里程。
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图1:传统收音机系统位于中控台的位置 (来源:Silicon Labs)IAQEETC-电子工程专辑

车载影音网络IAQEETC-电子工程专辑

越来越多的车型部署了车载影音网络,如媒体导向系统传输(MOST)或以太网络音频/视频桥接(Ethernet AVB)。影音网络围绕车舱内运行,使得每个音频系统能够被放置在车辆中的最佳位置,如图2所示。因此,不同音频系统之间不会使用专用走线,而是让每个音频系统——例如收音机或音频放大器,连接到网络,而且可以透过网络其他音频系统发送或接收数据。
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图2:影音网络运行在当今车辆的整个车舱内 (来源:Silicon Labs)IAQEETC-电子工程专辑

嵌入式收音机天线IAQEETC-电子工程专辑

收音机天线从车里延伸而出的时代已经过去了。如今大多数的汽车都将收音机天线嵌入车后玻璃、两侧的后视镜或放置在车顶上的小鲨鱼鳍结构内(如图3所示)。现代化的嵌入式天线能让车辆的外观看起来更加简约,但是对于良好的收音机接收质量而言,这些天线具有较低的天线增益,因此也带来了新的挑战。
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图3:现代化汽车中的收音机天线通常嵌在车后玻璃、两侧的后视镜或放置在车顶上的小鲨鱼鳍结构内 (来源:Silicon Labs )IAQEETC-电子工程专辑

第二天线改善FM接收(天线分集接收)IAQEETC-电子工程专辑

为了改善FM接收,包括由嵌入式天线引起的接收挑战,一些车型中配置了第二支收音机天线。第二支收音机天线通常放置在不同位置并且指向与主收音机天线不同的方向,即使当主天线接收到的收音机信号受到动态行驶条件影响时,收音机系统也能持良好的接收。IAQEETC-电子工程专辑

部署数字广播IAQEETC-电子工程专辑

除了传统的模拟收音机(AM和FM)之外,数字广播现已在许多国家推出了。不同的国家和地区采用了不同的数字广播标准。例如,北美部署了HDRadio、欧洲采用DAB、印度使用DRM,中国则刚开始部署CDR。IAQEETC-电子工程专辑

数字广播电台以数字格式发送无线电波,提供了更好的音频质量,并且为驾驶人提供更多的信息(例如歌曲名称、歌手姓名等)。通常,音乐可同时在数字电台与模拟电台播放,因此,当车子开始超出接收数字电台信号的范围时,收音机可以无缝地切换到模拟电台上的相同内容,以保持车内不间断的音频。IAQEETC-电子工程专辑

数字音频传输(DAB)和数字版权管理(DRM)传送时所采用的频率并不同于模拟AM/FM,因而需要额外的调谐器,以及针对数字电台频率范围优化的第二支天线。数字收音机可提供不同的功能,例如天线分集接收(如同改善模拟广播接收一样,也用于改善数字广播的接收)或数字广播频段的持续扫瞄,以便为驾驶人建立和呈现可用的电台清单。IAQEETC-电子工程专辑

目前数字收音机装置已经部署于一部份(但非全部)的汽车中,使得收音机供应商必须同时开发可支持和不支持数字广播的收音机。随着数字广播的出现及其不同的功能需求,系统的变化使得收音机供应商的产品开发和供应更加复杂化。IAQEETC-电子工程专辑

改善/增强车舱内的音响效果IAQEETC-电子工程专辑

新的和先进的数字信号处理技术可用于改善车载音频体验,丰富车子的音频以及减少来自引擎或道路的噪音。IAQEETC-电子工程专辑

车用收音机分级和价格压力

车辆中部署的收音机系统按价格可分为高级、中级和入门级。即使是相同的车型中,通常也会有多种级别的收音机产品。此外,收音机厂商必须支持不同的数字广播标准,也进一步使收音机产品复杂化。这些市场趋势使得收音机厂商面临着开发不同收音机系统的挑战性任务,以实现良好的信号接收,同时满足汽车厂商的成本目标。IAQEETC-电子工程专辑

收音机供应商的研发预算有限,必须妥善管理,才能开发出尽可能在最多车型中获利的收音机系统。没有一家收音机供应商有足够的资源来因应汽车收音机系统的所有细分市场要求。因此,收音机厂商一直在寻找缩短收音机开发周期的方法,以及尽可能重复利用其研发投入以满足最多的车型。软件开发占用越来越多的收音机开发周期,因此硬件和软件开发的重复使用至关重要。IAQEETC-电子工程专辑

不同的收音机系统范例

  • 单个AM/FM接收器(入门级系统)。如图4所示,该收音机系统位于中央控制面板的音响主机(head unit)中,并由微控制器控制,将音频发送到放大器。

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图4:入门级收音机系统位于中控台的音响主机中 (来源:Silicon Labs)IAQEETC-电子工程专辑

  • 具有FM相位分集接收和音频后处理的两个收音机接收器。如图5所示,该收音机系统位于中央控制面板的音响主机中。音频系统可以包括专用的音频数字信号处理器(DSP),用于先进的音频后处理功能,例如车舱内的音响等化和环绕音效。

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图5:具有两个收音机接收器的系统位于中控台的音响主机中 (来源:Silicon Labs)IAQEETC-电子工程专辑

  • 远程收音机系统拥有两个带有FM相位分集接收的模拟接收器,以及两个DAB接收器(用于欧洲的数字广播接收)。两支天线接收模拟和数字电台,并为模拟和数字接收提供天线分集接收。当数字电台信号变得太弱时,系统即无缝地连接数字电台和模拟电台。这种收音机系统包括用于先进音频后处理功能的音频DSP,例如车舱等化和环绕音效,同时还可减轻引擎的噪音。收音机系统可能位于后行李箱或中控台外的另一位置,通常以汽车网络(使用微控制器)或专用缆线连接音频。

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图6:多个接收器的远程收音机系统位于汽车后行李箱或中控台外的另一个位置 (来源:Silicon Labs)IAQEETC-电子工程专辑

现代收音机设计的新组件方案

新的收音机接收器IC可协助收音机供应商实现优化的信号接收,同时在多个产品在线重复使用其硬件和软件开发。例如,芯科科技(Silicon Labs)接脚兼容的全新Global Eagle和Dual Eagle收音机接收器系列,有助于车用收音机厂商设计出一种以尽可能低的系统成本涵盖许多不同收音机系统配置的收音机系统。收音机接收器产品包括支持一个或两个收音机接收器的封装和接脚兼容IC,使开发人员能够在任何指定的配置中扩展具有不同选项的收音机系统。此外,Global Eagle和Dual Eagle系列中的所有IC都具有相同的应用编程界面(API),从而使收音机供应商能够在许多收音机系统中重复使用软件。IAQEETC-电子工程专辑

这些组件还包括一款强大的音频DSP,用于执行音频控制功能,例如音量控制、低重音控制、舱内等化、环绕音效以及减轻噪音。同时提供整合型模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器(DAC),而无需使用外部编译码器(CODEC)。IAQEETC-电子工程专辑

总结

汽车的发展在许多方面正发生着巨大的技术革命,这种趋势延伸到车舱内的收音机接收和音频/噪音处理。车用收音机厂商必须处理许多新技术和汽车原厂的不同需求,同时满足更严苛的成本目标以及紧凑的开发时间表。新的IC解决方案使收音机供应商能够开发提供良好接收能力的收音机系统,并能以尽可能最低的成本从入门级系统扩展到高阶系统。现代汽车收音机系统远远超过了十年前使用在汽车上的任何收音机系统,并且有迹象显示这一趋势将持续至未来十年。IAQEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载IAQEETC-电子工程专辑

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