新技術(shù)正不斷挑戰(zhàn)車用收音機方案供應(yīng)商，促使其改善收音機的接收能力，同時滿足不同的要求和成本目標。讓我們考慮一些上述的挑戰(zhàn)，以及新的IC組件如何協(xié)助收音機廠商解決這些挑戰(zhàn)。
車用收音機廠商面臨的挑戰(zhàn)
現(xiàn)代的車用收音機與十年前比較是截然不同的。天線、顯示器、車聯(lián)網(wǎng)和新的數(shù)字廣播標準的變化，使得車用收音機更加多樣化，但也為車用收音機供應(yīng)商帶來了一系列新的挑戰(zhàn)。以下是新一代車輛中最新收音機系統(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)是放在駕駛的中控臺處，專用走線從天線到收音機，再從收音機布線到揚聲器放大器。相較之下，許多現(xiàn)代的設(shè)計使用中控臺作為控制中心(如圖1所示)，并與放置在其他地方的收音機系統(tǒng)進行通訊，例如通常放在更接近車用天線位置的車輛后行李箱。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行車里程。
圖1：傳統(tǒng)收音機系統(tǒng)位于中控臺的位置 （來源：Silicon Labs）
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)，如媒體導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸(MOST)或以太網(wǎng)絡(luò)音頻/視頻橋接(Ethernet AVB)。影音網(wǎng)絡(luò)圍繞車艙內(nèi)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)，而且可以透過網(wǎng)絡(luò)其他音頻系統(tǒng)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
圖2：影音網(wǎng)絡(luò)運行在當(dāng)今車輛的整個車艙內(nèi) （來源：Silicon Labs）
嵌入式收音機天線
收音機天線從車里延伸而出的時代已經(jīng)過去了。如今大多數(shù)的汽車都將收音機天線嵌入車后玻璃、兩側(cè)的后視鏡或放置在車頂上的小鯊魚鰭結(jié)構(gòu)內(nèi)(如圖3所示)。現(xiàn)代化的嵌入式天線能讓車輛的外觀看起來更加簡約，但是對于良好的收音機接收質(zhì)量而言，這些天線具有較低的天線增益，因此也帶來了新的挑戰(zhàn)。
圖3：現(xiàn)代化汽車中的收音機天線通常嵌在車后玻璃、兩側(cè)的后視鏡或放置在車頂上的小鯊魚鰭結(jié)構(gòu)內(nèi) （來源：Silicon Labs ）
第二天線改善FM接收(天線分集接收)
為了改善FM接收，包括由嵌入式天線引起的接收挑戰(zhàn)，一些車型中配置了第二支收音機天線。第二支收音機天線通常放置在不同位置并且指向與主收音機天線不同的方向，即使當(dāng)主天線接收到的收音機信號受到動態(tài)行駛條件影響時，收音機系統(tǒng)也能持良好的接收。
部署數(shù)字廣播
除了傳統(tǒng)的模擬收音機(AM和FM)之外，數(shù)字廣播現(xiàn)已在許多國家推出了。不同的國家和地區(qū)采用了不同的數(shù)字廣播標準。例如，北美部署了HDRadio、歐洲采用DAB、印度使用DRM，中國則剛開始部署CDR。
數(shù)字廣播電臺以數(shù)字格式發(fā)送無線電波，提供了更好的音頻質(zhì)量，并且為駕駛?cè)颂峁└嗟男畔?例如歌曲名稱、歌手姓名等)。通常，音樂可同時在數(shù)字電臺與模擬電臺播放，因此，當(dāng)車子開始超出接收數(shù)字電臺信號的范圍時，收音機可以無縫地切換到模擬電臺上的相同內(nèi)容，以保持車內(nèi)不間斷的音頻。
數(shù)字音頻傳輸(DAB)和數(shù)字版權(quán)管理(DRM)傳送時所采用的頻率并不同于模擬AM/FM，因而需要額外的調(diào)諧器，以及針對數(shù)字電臺頻率范圍優(yōu)化的第二支天線。數(shù)字收音機可提供不同的功能，例如天線分集接收(如同改善模擬廣播接收一樣，也用于改善數(shù)字廣播的接收)或數(shù)字廣播頻段的持續(xù)掃瞄，以便為駕駛?cè)私⒑统尸F(xiàn)可用的電臺清單。
目前數(shù)字收音機裝置已經(jīng)部署于一部份(但非全部)的汽車中，使得收音機供應(yīng)商必須同時開發(fā)可支持和不支持數(shù)字廣播的收音機。隨著數(shù)字廣播的出現(xiàn)及其不同的功能需求，系統(tǒng)的變化使得收音機供應(yīng)商的產(chǎn)品開發(fā)和供應(yīng)更加復(fù)雜化。
改善/增強車艙內(nèi)的音響效果
新的和先進的數(shù)字信號處理技術(shù)可用于改善車載音頻體驗，豐富車子的音頻以及減少來自引擎或道路的噪音。
車用收音機分級和價格壓力
車輛中部署的收音機系統(tǒng)按價格可分為高級、中級和入門級。即使是相同的車型中，通常也會有多種級別的收音機產(chǎn)品。此外，收音機廠商必須支持不同的數(shù)字廣播標準，也進一步使收音機產(chǎn)品復(fù)雜化。這些市場趨勢使得收音機廠商面臨著開發(fā)不同收音機系統(tǒng)的挑戰(zhàn)性任務(wù)，以實現(xiàn)良好的信號接收，同時滿足汽車廠商的成本目標。
收音機供應(yīng)商的研發(fā)預(yù)算有限，必須妥善管理，才能開發(fā)出盡可能在最多車型中獲利的收音機系統(tǒng)。沒有一家收音機供應(yīng)商有足夠的資源來因應(yīng)汽車收音機系統(tǒng)的所有細分市場要求。因此，收音機廠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)投入以滿足最多的車型。軟件開發(fā)占用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
- 單個AM/FM接收器(入門級系統(tǒng))。如圖4所示，該收音機系統(tǒng)位于中央控制面板的音響主機(head unit)中，并由微控制器控制，將音頻發(fā)送到放大器。
圖4：入門級收音機系統(tǒng)位于中控臺的音響主機中 （來源：Silicon Labs）
- 具有FM相位分集接收和音頻后處理的兩個收音機接收器。如圖5所示，該收音機系統(tǒng)位于中央控制面板的音響主機中。音頻系統(tǒng)可以包括專用的音頻數(shù)字信號處理器(DSP)，用于先進的音頻后處理功能，例如車艙內(nèi)的音響等化和環(huán)繞音效。
圖5：具有兩個收音機接收器的系統(tǒng)位于中控臺的音響主機中 （來源：Silicon Labs）
- 遠程收音機系統(tǒng)擁有兩個帶有FM相位分集接收的模擬接收器，以及兩個DAB接收器(用于歐洲的數(shù)字廣播接收)。兩支天線接收模擬和數(shù)字電臺，并為模擬和數(shù)字接收提供天線分集接收。當(dāng)數(shù)字電臺信號變得太弱時，系統(tǒng)即無縫地連接數(shù)字電臺和模擬電臺。這種收音機系統(tǒng)包括用于先進音頻后處理功能的音頻DSP，例如車艙等化和環(huán)繞音效，同時還可減輕引擎的噪音。收音機系統(tǒng)可能位于后行李箱或中控臺外的另一位置，通常以汽車網(wǎng)絡(luò)(使用微控制器)或?qū)Ｓ美|線連接音頻。
圖6：多個接收器的遠程收音機系統(tǒng)位于汽車后行李箱或中控臺外的另一個位置 （來源：Silicon Labs）
現(xiàn)代收音機設(shè)計的新組件方案
新的收音機接收器IC可協(xié)助收音機供應(yīng)商實現(xiàn)優(yōu)化的信號接收，同時在多個產(chǎn)品在線重復(fù)使用其硬件和軟件開發(fā)。例如，芯科科技(Silicon Labs)接腳兼容的全新Global Eagle和Dual Eagle收音機接收器系列，有助于車用收音機廠商設(shè)計出一種以盡可能低的系統(tǒng)成本涵蓋許多不同收音機系統(tǒng)配置的收音機系統(tǒng)。收音機接收器產(chǎn)品包括支持一個或兩個收音機接收器的封裝和接腳兼容IC，使開發(fā)人員能夠在任何指定的配置中擴展具有不同選項的收音機系統(tǒng)。此外，Global Eagle和Dual Eagle系列中的所有IC都具有相同的應(yīng)用編程界面(API)，從而使收音機供應(yīng)商能夠在許多收音機系統(tǒng)中重復(fù)使用軟件。
這些組件還包括一款強大的音頻DSP，用于執(zhí)行音頻控制功能，例如音量控制、低重音控制、艙內(nèi)等化、環(huán)繞音效以及減輕噪音。同時提供整合型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，而無需使用外部編譯碼器(CODEC)。
總結(jié)
汽車的發(fā)展在許多方面正發(fā)生著巨大的技術(shù)革命，這種趨勢延伸到車艙內(nèi)的收音機接收和音頻/噪音處理。車用收音機廠商必須處理許多新技術(shù)和汽車原廠的不同需求，同時滿足更嚴苛的成本目標以及緊湊的開發(fā)時間表。新的IC解決方案使收音機供應(yīng)商能夠開發(fā)提供良好接收能力的收音機系統(tǒng)，并能以盡可能最低的成本從入門級系統(tǒng)擴展到高階系統(tǒng)�，F(xiàn)代汽車收音機系統(tǒng)遠遠超過了十年前使用在汽車上的任何收音機系統(tǒng)，并且有跡象顯示這一趨勢將持續(xù)至未來十年。 |
