汽車無線電的發(fā)展概述
汽車無線電自1929年悄然問世以來,發(fā)生了顯著的變化。最初的汽車無線電是一種電池驅動的便攜式無線電,必須帶入車內使用。Paul Galvin發(fā)明的早期汽車無線電需要單獨購買,汽車制造商并不附隨汽車提供無線電設備,這給消費者帶來了極大的不便。到20世紀30年代末期,20%的汽車都配備了內置無線電。汽車無線電由此經歷了重大的變革歷史：從只有一個基本的單旋鈕AM和FM模擬調臺功能,逐漸發(fā)展到具有8軌磁帶功能、盒式磁帶錄音機、CD機、多波段立體聲設備,直至最新的數(shù)字地面及衛(wèi)星無線傳輸功能。
在銷售到全球各地的數(shù)以百萬計的汽車中,汽車無線電成為為消費者提供信息的主要渠道,也是與外界溝通的一種方式。
大眾往往忽略的一點是,鑒于汽車無線電的移動性,與家用固定無線電相比,汽車無線電的工程復雜性更高。汽車無線電中含有在汽車移動時適應變化環(huán)境的電子元件。高層建筑和高山會反射無線信號,從而減弱無線信號、造成相鄰信道干擾及多頻道干擾等技術障礙,這些電子元件則能夠最大限度地減輕干擾信號的影響,確保車內用戶的良好收聽效果。
飛利浦公司不斷致力于為汽車無線電市場開發(fā)創(chuàng)新的半導體技術,以提供高質量、具有成本效益的無線電解決方案。目前,在全球汽車無線電半導體市場上,飛利浦擁有超過30%的市場份額,為全球90%的汽車無線電制造商供應半導體產品。飛利浦公司可提供完整的組裝低檔及高檔汽車無線電的半導體產品,包括調諧器、模擬信號處理器、數(shù)字信號處理器（DSP）、調節(jié)器及放大器。
顯然,不斷推陳出新的電子技術使得汽車無線電的變革成為可能。在深入討論汽車無線電的變革歷史前,讓我們首先審視一下目前的無線電市場狀況,以及該市場如何影響汽車無線電的發(fā)展進程。然后,我們將討論組成汽車無線電的關鍵電子元件--調諧器、信號處理器及放大器,以及在過去的數(shù)年里這些電子元件的變化過程。 汽車無線電市場現(xiàn)狀
廣播標準
目前,主要有兩類無線廣播標準--模擬及數(shù)字標準。模擬AM及FM無線廣播有60多年的發(fā)展歷史,是全球最主要的廣播標準。在未來十年左右,我們將看到模擬AM及FM無線傳輸技術將緩慢地向數(shù)字模式轉換,逐漸迎合新興的數(shù)字無線廣播標準。
數(shù)字無線廣播標準,如應用于歐洲、亞洲及加拿大的數(shù)字音頻廣播標準(DAB);數(shù)字地面AM/FM或HD Radio(IBOC)及衛(wèi)星無線傳輸標準,如美國的XM及Sirius標準,正處于各自的初期應用階段。
正如模擬FM耗用了30多年的時間才逐漸滲透到AM無線傳輸市場,且只占有20%的聽眾市場份額,數(shù)字無線廣播標準的大規(guī)模普及也將待以時日。
制造商需求集成方案
對大眾消費類設備而言,成本至關重要。為了能夠在成熟的市場中提供具有價格競爭優(yōu)勢的汽車無線電設備,制造商往往需求具有成本效益的半導體元件。因此,諸如飛利浦公司等半導體供應商致力于提供集成系統(tǒng),將更多的功能集成在更少的芯片上,從而降低材料成本。 現(xiàn)實狀況
以歷史為鑒,模擬FM盡管比AM在技術上高級得多,真正的廣泛應用卻耗時不菲。因此,數(shù)字無線技術的普及也將歷經磨難。所以,在未來幾年內,汽車無線電及半導體制造商的重點應該放在開發(fā)更先進的噪音抑制技術、多聲道功能,以及接收更清晰的無線信號上,以持續(xù)不斷地改善模擬音頻技術和接收質量。
汽車無線電的發(fā)展歷程顯然是馬拉松式的,而非跳躍式的。在從模擬向數(shù)字無線技術過渡之前,首先要完成模擬向數(shù)字無線信號處理技術的轉換。 模擬向數(shù)字信號處理的轉換
汽車無線電的質量主要取決于設備有效處理無線電波或信號的能力。由于消費者不斷需求更佳的音頻質量,隨著汽車無線電的更新?lián)Q代,人們也目睹了無線電設備信號處理功能的顯著改善。與汽車無線電中的其他所有電子元件相比,在過去的數(shù)年里,信號處理器經歷了最明顯的變革。
因此,可以這樣講,無線信號處理功能的顯著改善支撐了汽車無線電的變革。模擬信號處理器首先被用于調諧、濾波、處理、編碼及解碼從模擬AM/FM廣播信號傳輸來的連續(xù)模擬信號。因此,飛利浦公司等半導體制造商不斷推出新的數(shù)字信號處理硬件,以改善音頻及接收質量參數(shù)。數(shù)字信號處理器（DSP）以數(shù)字的形式轉換、解調及過濾模擬AM/FM廣播信號,以提供更少干擾的改善無線電質量。
目前,75%的汽車無線電采用模擬信號處理器。到2004年,預計40%的全部無線信號處理過程將采用數(shù)字信號處理器。飛利浦公司是首家提供專用汽車無線電數(shù)字信號處理器SAA7701的半導體公司。目前,飛利浦公司占有全球汽車無線電數(shù)字信號處理器市場超過65%的份額。飛利浦的數(shù)字信號處理器是專門為嚴格的汽車運行環(huán)境而設計的,可有效地抵御溫度波動、電磁干擾,以及不斷變化的外部環(huán)境對汽車無線電性能的影響。
另一個體現(xiàn)汽車信號處理器日益重要地位的趨勢是,無線信號在更早的信號轉換階段被轉換成數(shù)字形式。模擬向數(shù)字形式的轉換過程被提前到信號處理階段來完成--從基帶端到信號輸出之前的階段,離提供無線射頻信號的天線更近。這進一步證實了數(shù)字信號處理器將在汽車無線電行業(yè)的發(fā)展過程中發(fā)揮更加重要的作用。
汽車無線電DSP引領無線電設備走向未來
汽車無線電行業(yè)正在從模擬信號處理向數(shù)字信號處理轉變,因為數(shù)字信號處理技術可為無線電制造商提供改善的無線電性能、增強的音頻質量、極大的靈活性、更短的設計周期、更快的產品面市速度以及成本效益。與10年前開發(fā)的第一臺汽車數(shù)字信號處理器相比,現(xiàn)有的汽車數(shù)字信號處理器可在單一芯片內提供更高層次的功能。最新的發(fā)展趨勢將是采用更多的軟件集成功能,更少的硬件模塊。事實上,飛利浦公司的SAF7730軟件無線電數(shù)字信號處理器將5個數(shù)字信號處理器核心集成在單一芯片上,信號處理過程完全借助軟件來完成。
飛利浦公司是第一家提供汽車數(shù)字信號處理器解決方案的半導體供應商,這些處理器針對汽車市場,在成本和性能方面均得到優(yōu)化。目前,飛利浦公司基于數(shù)字信號處理器的汽車無線電解決方案可提供最高水平的集成功能,業(yè)內其他半導體供應商無人能望其項背。在集成技術方面,目前大多數(shù)半導體制造商提供兩部分及三部分芯片組。而飛利浦公司早在3年前推出的第一代無線電解決方案（即SAA7701）中,已經能夠提供針對汽車行業(yè)優(yōu)化的兩部分芯片組（調諧及數(shù)字信號處理混合功能）。飛利浦目前正在大批量推出第二代數(shù)字信號處理器無線電芯片組,而第三代SAF7730軟件無線電數(shù)字信號處理器樣品也已面市。與此同時,其他半導體供應商才開始提供通用形式的三部分芯片組無線電解決方案,若應用于更加昂貴的系統(tǒng),還需要付出更多的努力。 軟件無線電汽車數(shù)字信號處理器
基于軟件的數(shù)字信號處理器是一種簡單的解決方案,使汽車無線電制造商能方便地增添新性能和獨特功能,而無需像傳統(tǒng)方案那樣重新設計整個基于硬件的無線電集成電路,大大節(jié)約時間和成本。
例如,現(xiàn)有的汽車無線電制造商迫切要求顯著改善多徑性能及天線的分集效應,他們以大量嶄新的無線電性能和廣播標準來抨擊現(xiàn)有產品。若采用基于軟件的體系結構或中頻(IF)概念,上述問題則迎刃而解。制造商可借助新性能改善無線電功能,通過簡單的軟件升級引入產品的差異性,增強無線電設備性能。
以飛利浦的汽車軟件無線電數(shù)字信號處理器SAF7730為例。SAF7730提供高度創(chuàng)新的集成功能,它將模擬及數(shù)字模塊（混合信號）集成在一個汽車數(shù)字信號處理器中,包括將模擬中頻輸入、數(shù)字無線電接收及音頻處理、樣本速率轉換器以及數(shù)字及模擬音頻輸出集成在單一的汽車數(shù)字信號處理器中。完全通過軟件實現(xiàn)信號處理。這一高水平的集成功能在數(shù)字中頻汽車數(shù)字信號處理器市場上是絕無僅有的,在一流的高密度CMOS18收縮處理工藝中,提供了一種具有成本效益的數(shù)字中頻解決方案。
軟件無線電數(shù)字信號處理器可提供軟件解決方案所能提供的全部靈活性。因而,飛利浦為客戶提供了一個先進音頻及無線電處理性能的軟件庫,可嵌入到 SAF7730中。此外,該軟件無線電系統(tǒng)提供的靈活性可使客戶集成自己的軟件知識產權,以獲得標新立異的產品。
飛利浦的SAF7730提供自適應超低頻II、音樂級、多徑相消及天線分集性能,因而能實現(xiàn)更高級的無線電接收及音頻質量。軟件無線電數(shù)字信號處理器大大改善了現(xiàn)有傳統(tǒng)無線電廣播的聲音質量,為無線電制造商留下了自由發(fā)揮空間,以改進現(xiàn)有的無線電設計,適應未來的數(shù)字無線電功能。
遵循這一思路,飛利浦正與iBiquity Digital緊密合作,批量生產第一個具有成本效益的HD無線電ASIC半導體解決方案。iBiquity Digital是唯一的數(shù)字地面AM及FM無線電廣播技術及HD無線電開發(fā)商和許可證發(fā)放商。飛利浦HD無線電解決方案的第一個硅片產品預計于2003年7月面市。
總而言之,數(shù)字信號處理器將不斷提供具有更廣泛收聽范圍的解決方案,讓消費者在更大的區(qū)域內接收更多的電臺節(jié)目,最大限度地減少不斷調諧以獲得更佳接收效果的需要。數(shù)字信號處理器通過提供帶有較少靜電干擾的改善聲音質量,使傳統(tǒng)的模擬AM及FM廣播更加清晰。
數(shù)字信號處理器將武裝汽車無線電進入未來。飛利浦的SAF7730已經適用于目前的數(shù)字無線電應用系統(tǒng),若與協(xié)處理器配合使用,可提供有前途的車載多媒體系統(tǒng)解決方案。 汽車無線電調諧器
與信號處理器相似,目前市場上有兩種類型的汽車無線電調諧器--傳統(tǒng)的模擬AM/FM以及數(shù)字衛(wèi)星及HD無線電調諧器。盡管現(xiàn)有的模擬AM/FM調諧器采用增強的數(shù)字技術及軟件技術,可提供改善的音頻質量,模擬調諧器還是不能提供類似CD機的音頻質量。為了獲得CD級聲音質量,汽車無線電制造商只能采用數(shù)字調諧器,如衛(wèi)星或HD無線電調諧器。
汽車無線電調諧器在改善接收質量方面舉足輕重。目前,飛利浦的精確相鄰信道抑制(Precision Adjacent Channel Suppression, PACS)調諧技術已經成為業(yè)界的事實標準。該技術通過維持微弱AM/FM信號的接收,大大改善了接收質量,并最大限度地降低了鄰近無線電信號的干擾。對消費者來說,這意味著更少的音頻靜電及無線電干擾。
飛利浦是領先的精確相鄰信道抑制無線電調諧器供應商,占有30%的全球調諧器市場份額。飛利浦持續(xù)不斷地在調諧器技術上進行創(chuàng)新,以提供改善的音頻質量。飛利浦的新一代調諧器TEF6860,將為汽車無線電制造商提供改善的性能、成本效益,以及更低的材料成本。 放大器及調節(jié)器
“傳統(tǒng)”的元件,如無線電功率放大器、穩(wěn)定器及調節(jié)器,也經歷了變革,并將隨著汽車無線電的更新?lián)Q代而不斷變化。這些元件尺寸不斷變小,而集成的功能卻不斷增加,為無線電設備節(jié)約了寶貴的空間。飛利浦的 IPAS ( Integrated Power Amplifier and Stabilizer)是過去數(shù)年放大器變革的最好見證。它是一個單芯片半導體解決方案,將集成的功率放大器與多電壓調節(jié)器組合在一起。
飛利浦的TDA8587J是集成功率放大器及穩(wěn)定器單芯片,它將一個4信道18W BTL放大器、一個多輸出電壓調節(jié)器及一個功率開關集成在小巧的、節(jié)省空間的封裝內。它提供了高功率放大及穩(wěn)定電壓調節(jié)功能。TDA8587J是一套完整的、具有成本效益的電源及音頻放大器解決方案,適用于低至中等范圍汽車無線電應用系統(tǒng)。
在飛利浦的集成功率放大器及穩(wěn)定器芯片問世之前,功率放大器及調節(jié)器是無線電中的獨立元件。兩種元件的集成使得原設備制造商能夠簡化無線電設計,并減少汽車無線電的制造成本。 旅途中清晰、明快的無線電效果
隨著汽車無線電向信息娛樂的逐步演變,消費者將能隨時、隨地享受到信息及娛樂帶來的樂趣。不過,目前的汽車無線電行業(yè)致力于進一步改善模擬無線電功能,同時為未來的數(shù)字無線電時代的到來做好準備。
飛利浦公司在汽車無線電集成電路方面擁有的豐富經驗,是該領域無庸置疑的領導廠商。隨著飛利浦公司逐步從模擬向數(shù)字產品的轉向,飛利浦也將繼續(xù)引領汽車無線電的變革步伐。同時,消費者將更舒服、更方便體驗車內娛樂享受。 |
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