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汽车无线电/音频系统融入更互联的世界

2019-03-11
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汽车无线电/音频系统于互联、移动世界的发展

作者:Alick Einav, Automotive Marketing Manager of Silicon Labs

 

新技术给汽车收音机供应商带来挑战,促使他们改善无线电接收功能以满足不同的要求和成本目标。让我们思考一下这些挑战以及新的集成电路(IC)如何帮助无线电供应商度过这一难关。

 

汽车无线电厂商面临的问题/挑战

现代汽车收音机与十年前车载收音机看起来截然不同。天线,显示器,车载网络和新的数字无线电标准不断变化升级,这使得汽车收音机朝着多功能方向发展,但也给汽车收音机供应商带来了一系列新的挑战。下面我们将为您展示新一代汽车现代无线电系统的一些技术趋势。

 

无线电系统的位置

传统设计中的整个无线电系统曾位于中控台,由驾驶员进行操控。专用电缆连接天线到收音机以及收音机到扬声器放大器(下方,右侧)。相比之下,许多现代设计使用中央控制台作为控制中心,该控制中心通常位于更靠近汽车天线的位置,与放置在其他地方的无线电系统(例如车辆行李箱)相连。这一位置降低了布线成本和车辆重量,有助于提高车辆的行驶里程。


车载音频 - 视频网络

越来越多的汽车模型部署了车载音频- 视频网络,如MOST1或以太网AVB2音频 - 视频网络在车厢运行循环,使每个音频系统都能处于在车辆的最佳位置(如图所示)。因此,专用电缆不应该在不同的音频系统之间运行,而是每个音频系统 - 例如无线电或音频放大器应该网络相连接,通过网络向其他音频系统发送数据或接收数据。

音频-视频网络贯穿车辆

 

嵌入式无线电天线

从前长无线电天线总是置于车辆的外部。而现在大多数现代汽车则是选择将无线电天线嵌入后玻璃,侧视镜或放置在汽车车顶上的小鲨鱼鳍(见图示例)。现代化的天线使车辆看起来更整洁,但由于这些天线具有低增益特质,因此这也给无线电实现良好接收带来了新的挑战。

无线电天线嵌入后玻璃,后视镜或车顶鲨鱼鳍

 

辅助天线——改善FM接收(天线分集)

为了改善FM接收,包括由嵌入式天线引起的接收问题,一些车型部署了辅助无线电天线。辅助天线通常放置在不同的位置并指向与主无线电天线不同的方向,即使在主天线接收无线电信号受到车辆行进影响时,也能使无线电系统保持良好的接收性能。

 

数字广播部署

除传统模拟无线电(AMFM)之外,现在数字无线电也适用于大多数国家。不同的国家和地区采用了不同的数字无线电标准。例如,北美部署HD Radio3,欧洲部署DAB4,印度部署DRM5,中国刚刚开始部署CDR6

 

数字广播电台用数位格式发送广播,为驾驶员提供更好的音频质量以及音频信息(例如歌曲名称,艺术家姓名等)。通常在数字无线电台上发送的音乐也在模拟无线电台上同时发送,因此当数字无线电台信号超出范围时,无线电可以无缝切换到模拟电台,以保持音频不间断发送。

 

因为DABDRM在与模拟AM / FM不同的频带上发送,所以需要额外的调谐器和辅助天线优化数字无线电频率。数字无线电有不同的特征集,例如天线分集(天线分集改善模拟无线电的接收性能的同时改善数字无线电的接收性能)或者数字无线电频带不间断搜寻,为司机建立和提供实时有效的车站列表。

 

数字无线电并不是部署在所有汽车中,这样的一个情况迫使无线电供应商开发有数字无线电的无线电广播设备以及无数字无线电的无线电广播设备。系统变化,无论有无数字无线电不同特征,都会使收音机供应商的开发和产品变得更加复杂。

 

改善/增强车内的音频声音

先进的数字信号处理技术用于改善车内音频体验,丰富汽车音频,减轻发动机或道路噪音。

 

汽车收音机细分和价格压力

部署在汽车中的收音机按价格分为优质,中等和入门级别。即使在同一车型中,通常也会有多层次的无线电产品。此外,收音机供应商需要支持不同的数字无线电标准,进一步使得无线电产品变得复杂。现阶段市场趋势使无线电厂商面临着开发不同无线电系统的挑战,能够实现良好的无线电接收,同时达成汽车供应商的价格目标。


收音机供应商的研发预算有限,因此不得不仔细管理以开发无线电广播系统,这些系统可以通过尽可能多的车型实现更大范围的销售目标。没有一家收音机供应商有足够的资源来应对汽车无线电系统的所有细分市场。因此,收音机供应商一直在寻找缩短开发周期的方法,并尽可能地利用他们对汽车收音机领域的研发投资。软件开发在收音机开发周期比例越来越高,因此重用硬件和软件开发至关重要。

 

不同无线电系统的例子

  • 单个AM / FM接收器(入门级系统)。该无线电系统如图所示,位于中央控制台的主机中,由微控制器控制,音频传送至放大器。

入门级无线电系统位于中央控制台主机单元

 

  • 两个具有FM相位分集和音频后处理的无线电接收器。如图所示,该无线电系统位于中央控制台的主机单元中。音频系统包括专用音频数字信号处理器(DSP),用于高级音频后处理功能,例如车辆均衡和环绕声。


带有两个无线电接收器的系统位于中央控制台主机单元中

 

  • 远程无线电系统,带有两个FM相位分集的模拟接收器和两个DAB接收器(用于欧洲的数字无线电接收)。两根天线接收模拟和数字电台信号,并为模拟和数字接收提供天线分集。当数字无线电信号变弱,系统就会做出反应——在数字无线电和模拟无线电之间无缝连接。无线电系统包括一个音频DSP,用于高级音频后处理功能,如车辆均衡和环绕声,同时还可以减轻发动机的噪音,位于中继线或中央控制台外的另一位置。音频可以使用汽车网络(微控制器)或专用电缆相连接。


多接收器远程无线电系统位于汽车后备箱或中央控制台外的其他位置

 

新组件解决方案

新无线电接收器IC可帮助收音机供应商实现最佳的无线电接收性能,同时重复使用多个产品线的硬件和软件开发。例如,Silicon Labs的新型引脚兼容Global EagleDual Eagle无线电接收器系列使汽车收音机设备制造商能够以尽可能低的系统成本设计一个能够覆盖许多不同无线电系统配置的无线电系统。无线电接收器产品包括支持一个或两个无线电接收器的封装和引脚兼容设备,使开发人员能够在任何给定配置中扩展具有不同填充选项的无线电系统。

 

此外,Global EagleDual Eagle系列中的所有设备具有相同的应用程序接口(API),让无线电供应商可以在大多数的无线电系统中重复使用软件。

 

这些设备还包括一个功能强大的音频DSP,用于运行音量控制功能,如音量控制,低音控制,车厢内音频均衡,环绕声和噪音缓解。并且集成的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)无需外部编解码器。

 

总结

汽车在许多方面正在面临着巨大的技术革命,这种趋势延伸到车辆的无线电接收和音频/噪音处理。汽车收音机供应商必须处理汽车供应商提出的许多新技术和不同的要求,同时满足强烈的成本目标和严格的开发时间表。新的IC解决方案使收音机供应商能够开发出提供良好无线电接收的无线电系统,并能够以最低的成本从入门级系统扩展到高级系现代汽车无线电系统,这一系统远远超过十年前在汽车中部署的任何无线电系统,并且有迹象表明这种趋势将延续到下一个十年。

 

参考文件

  1. MOST(面向媒体的系统传输):https//en.wikipedia.org/wiki/MOST_Bus

  2. 以太网AVB(音频视频桥接):https//en.wikipedia.org/wiki/Audio_Video_Bridging

  3. 高清电台:https//en.wikipedia.org/wiki/HD_Radio

  4. DAB(数字音频广播):https//en.wikipedia.org/wiki/Digital_audio_broadcasting

  5. DRMDigital     Radio Mondiale):https//en.wikipedia.org/wiki/Digital_Radio_Mondiale


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