促進聯(lián)網(wǎng)汽車的收音機/音頻技術(shù)再進化

作者：Alick Einav，SiliconLabs 汽車產(chǎn)品營銷經(jīng)理

新的技術(shù)正在不斷挑戰(zhàn)汽車收音機供貨商，促使他們改善收音機接收能力，同時滿足不同的需求和成本目標(biāo)。天線、顯示器、車聯(lián)網(wǎng)和新的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)的變化，使得汽車收音機更加多樣化，同時也會給汽車收音機供貨商帶來新的挑戰(zhàn)。Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）特別撰寫了本篇技術(shù)文章，進一步討論這些挑戰(zhàn)，以及新的IC器件如何協(xié)助收音機供貨商解決這些問題。歡迎點擊“閱讀原文”至Silicon Labs中文論壇閱讀完整文章。

汽車收音機供貨商面臨的問題/挑戰(zhàn)

當(dāng)代的汽車收音機與十年前相比是截然不同的。天線、顯示器、車聯(lián)網(wǎng)和新的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)的變化使得汽車收音機更加多樣化，但也為汽車收音機供貨商帶來了一系列新的挑戰(zhàn)。以下是新一代汽車收音機系統(tǒng)的一些技術(shù)趨勢。

收音機系統(tǒng)的位置

傳統(tǒng)設(shè)計中的整個收音機系統(tǒng)通常是放在駕駛員的中控臺處，從天線到收音機以及收音機到功放都有專門的走線。相比之下，許多現(xiàn)代設(shè)計使用中控臺作為控制中心（如圖1所示），其與放置在其他地方（通常是更靠近汽車天線的位置，如后備箱）的收音機系統(tǒng)進行通信。更靠近收音機天線的位置可以降低布線成本和車輛重量，從而有助于提高車輛的里程。

車載影音網(wǎng)絡(luò)

越來越多的車型部署了車載影音網(wǎng)絡(luò)，如MOST或以太網(wǎng)AVB。影音網(wǎng)絡(luò)圍繞車艙運行，使得每個音頻系統(tǒng)能夠被放置在車輛中的最佳位置，如圖2所示。因此，不同音頻系統(tǒng)之間不會使用專用走線，而是讓每個音頻系統(tǒng)，例如收音機或音頻放大器連接到網(wǎng)絡(luò)，并可以通過網(wǎng)絡(luò)向其他音頻系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)或從其他音頻系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)。

圖1：影音網(wǎng)絡(luò)運行在當(dāng)今車輛的整個車艙內(nèi)

嵌入式收音機天線

長長的收音機天線從車?yán)锷斐鰜淼娜兆右呀?jīng)過去了。現(xiàn)在的大多數(shù)汽車已經(jīng)將收音機天線嵌入在后車窗、側(cè)視鏡或放置在車頂上的小鯊魚鰭中（見圖3示例）?，F(xiàn)代化的嵌入式天線能夠使汽車外觀看起來更加簡約，但這些天線具有較低的天線增益，對實現(xiàn)良好的收音機接收性能帶來了新的挑戰(zhàn)。

圖2：現(xiàn)在的汽車中，收音機天線通常嵌在后車窗、側(cè)視鏡或車頂?shù)孽忯~鰭結(jié)構(gòu)中。

二次天線改善FM接收（天線分集）

為了改善FM接收，包括由嵌入式天線引起的接收挑戰(zhàn)，一些車型部署了第二支收音機天線。第二支收音機天線通常放置在與主天線不同的位置，并且指向不同的方向，當(dāng)主天線接收到的收音機信號受動態(tài)駕駛條件的影響而減弱時，收音機系統(tǒng)也能維持良好的接收。

部署數(shù)字音頻廣播

除了傳統(tǒng)的模擬收音機（AM和FM）之外，數(shù)字收音機現(xiàn)在已在許多國家推出。不同的國家和地區(qū)采用了不同的數(shù)字收音機標(biāo)準(zhǔn)。例如，北美使用HDRadio，歐洲采用DAB，印度使用DRM，中國剛剛開始部署CDR。

數(shù)字音頻電臺以數(shù)字格式發(fā)送數(shù)字廣播信號，其提供更好的音頻質(zhì)量以及向駕駛員提供額外的信息（例如歌曲名稱、歌手姓名等）。通常，在數(shù)字電臺發(fā)送的音樂也會在模擬電臺上同時發(fā)送，這樣當(dāng)數(shù)字電臺信號超出接收范圍時，收音機可以無縫切換到模擬電臺上的相同內(nèi)容，以保持車內(nèi)的音頻播放不間斷。

DAB和DRM與模擬的AM / FM在不同的頻段上傳輸，從而需要額外的調(diào)諧器和針對數(shù)字收音機優(yōu)化的第二支天線。數(shù)字收音機可能會有不同的功能，例如天線分集（改善了數(shù)字收音機的接收）或數(shù)字收音機頻帶的不間斷掃描以為司機建立和呈現(xiàn)可用電臺的列表。目前，部分汽車（并非全部汽車）會部署數(shù)字收音機，迫使收音機供貨商要同時開發(fā)可支持和不支持數(shù)字收音機功能的收音機。隨著數(shù)字廣播不同功能需求的出現(xiàn)，系統(tǒng)的變化使收音機供貨商的開發(fā)和產(chǎn)品進一步復(fù)雜化。

改進/增強的車艙音頻表現(xiàn)

新的和高級的數(shù)字信號處理技術(shù)可用于改善車載音頻體驗，豐富汽車音頻以及減小來自引擎或道路的噪音。

汽車收音機分級和價格壓力

汽車收音機系統(tǒng)按價格分為高級、中級和入門級。即使在同一車型中，通常也會有多個級別的收音機產(chǎn)品。此外，收音機供貨商需要支持不同的數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)，進一步使收音機產(chǎn)品復(fù)雜化。這些市場趨勢使收音機供貨商面臨著開發(fā)不同高性能收音機接收系統(tǒng)的挑戰(zhàn)性任務(wù)，同時還要滿足汽車廠商的成本目標(biāo)。

收音機供貨商的研發(fā)預(yù)算有限，必須認真管理，以開發(fā)可以在盡可能多的車型中獲利的收音機系統(tǒng)。沒有一家收音機供貨商有足夠的資源來解決汽車收音機系統(tǒng)的所有細分市場。因此，收音機供貨商一直在尋找縮短收音機開發(fā)周期的方法，以及盡可能重復(fù)利用其研發(fā)投入來覆蓋更多細分市場。軟件開發(fā)占用了越來越多的收音機開發(fā)周期，因此硬件和軟件開發(fā)的重復(fù)使用至關(guān)重要。

不同的收音機系統(tǒng)范例

• 單AM/ FM接收器（入門級系統(tǒng)）。如圖4所示，該收音機系統(tǒng)位于中控臺的音響主機中，由微控制器控制，將音頻發(fā)送到放大器。

圖3：入門級收音機系統(tǒng)位于中控臺的音響主機中。AM/FM天線；音響主機；微控制器；AM/FM接收器；揚聲器/放大器

• 具有FM相位分集和音頻后處理的雙收音機接收器。如圖5所示，該收音機系統(tǒng)位于中控臺的音響主機中。該音頻系統(tǒng)可能包括專用音頻數(shù)字信號處理器（DSP），用于高級音頻后處理功能，例如艙內(nèi)均衡和環(huán)繞聲。

圖4：具有雙收音機接收器的系統(tǒng)位于中控臺的音響主機中。FM天線(分集接收)；AM/FM天線(主天線)；音響主機；微控制器；AM/FM接收器；FM接收器；音頻DSP 音量、重低音、環(huán)繞音效等；揚聲器/放大器

擁有兩個具備FM相位分集的模擬接收器和兩個DAB接收器（用于歐洲的數(shù)字廣播接收）的收音機系統(tǒng)。兩個天線接收模擬和數(shù)字電臺，并為模擬和數(shù)字接收提供天線分集。當(dāng)數(shù)字收音機信號變得太弱時，系統(tǒng)在數(shù)字收音機和模擬收音機之間無縫地連接。該收音機系統(tǒng)包括音頻DSP，用于高級音頻后處理功能，例如艙內(nèi)均衡和環(huán)繞聲，同時還可減輕引擎的噪音。該收音機系統(tǒng)可能位于后備箱或中控臺外的另一個位置。音頻可以通過汽車網(wǎng)絡(luò)（使用微控制器）或?qū)Ｓ镁€纜來聯(lián)網(wǎng)。

圖5：多接收器遠程收音機系統(tǒng)位于汽車后備箱或中控臺外的另一個位置。天線1；天線2；遠程調(diào)諧器系統(tǒng)；AM/FM接收器；DAB接收器；音頻DSP；音量、重低音、環(huán)繞音效等；微控制器；音頻DSP；降低引擎噪音

現(xiàn)代收音機設(shè)計的新組件解決方案

新的收音機接收器IC幫助收音機供貨商實現(xiàn)最佳接收性能的同時，可以在多個產(chǎn)品上復(fù)用其硬件和軟件開發(fā)。例如，芯科科技（Silicon Labs）新一代引腳兼容的Global Eagle和Dual Eagle收音機接收器產(chǎn)品系列，使汽車收音機供貨商能夠設(shè)計出一個以盡可能低的系統(tǒng)成本覆蓋多種不同收音機系統(tǒng)配置的系統(tǒng)。該收音機接收器產(chǎn)品系列包括支持單或雙收音機接收器的封裝和引腳兼容，使開發(fā)人員能夠在任何給定的配置中擴展具有不同總體選項的收音機系統(tǒng)。此外，Global Eagle和DualEagle系列中的所有IC都具有相同的API命令，從而使收音機供貨商能夠在眾多收音機系統(tǒng)中重用軟件。

這些器件還包括一個強大的音頻DSP，用于運行音頻控制功能，如音量控制、低音控制、艙內(nèi)均衡、環(huán)繞聲和降噪。集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）則消除了對外部編解碼器的需求。

總結(jié)

汽車在許多方面正發(fā)生巨大的技術(shù)變革，這種趨勢已延伸至車艙內(nèi)的收音機接收和音頻/噪音處理。汽車收音機供貨商必須處理許多新技術(shù)和車廠的不同要求，同時滿足更嚴(yán)苛的成本目標(biāo)和緊湊的開發(fā)時間表。新的IC解決方案使收音機供貨商能夠開發(fā)可提供良好接收性能的收音機系統(tǒng)，并可以盡可能低的成本從入門級系統(tǒng)擴展到高級系統(tǒng)?，F(xiàn)在的汽車收音機系統(tǒng)遠遠超過了十年前在汽車上使用的任何收音機系統(tǒng)，并且有跡象表明這種趨勢將持續(xù)到未來十年。