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(qū)動的便攜式無線電,必須帶入車內(nèi)使用。Paul Galvin發(fā)明的早期汽車無線電需要單獨(dú)購買,汽車制造商并不附隨汽車提供無線電設(shè)備,這給消費(fèi)者帶來了極大的不便。到20世紀(jì)30年代末期,20%的汽車都配備了內(nèi)置無線電。汽車無線電由此經(jīng)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(diào)臺功能,逐漸發(fā)展到具有8軌磁帶功能、盒式磁帶錄音機(jī)、CD機(jī)、多波段立體聲設(shè)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(jì)的汽車中,汽車無線電成為為消費(fèi)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(diǎn)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(fù)雜性更高。汽車無線電中含有在汽車移動時適應(yīng)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(shù)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(nèi)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(dǎo)體技術(shù),以提供高質(zhì)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(dǎo)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(yīng)半導(dǎo)體產(chǎn)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(dǎo)體產(chǎn)品,包括調(diào)諧器、模擬信號處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、調(diào)節(jié)器及放大器。 顯然,不斷推陳出新的電子技術(shù)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(jìn)程。然后,我們將討論組成汽車無線電的關(guān)鍵電子元件--調(diào)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(biāo)準(zhǔn) 目前,主要有兩類無線廣播標(biāo)準(zhǔn)--模擬及數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)。在未來十年左右,我們將看到模擬AM及FM無線傳輸技術(shù)將緩慢地向數(shù)字模式轉(zhuǎn)換,逐漸迎合新興的數(shù)字無線廣播標(biāo)準(zhǔn)。 數(shù)字無線廣播標(biāo)準(zhǔn),如應(yīng)用于歐洲、亞洲及加拿大的數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)(DAB);數(shù)字地面AM/FM或HD Radio(IBOC)及衛(wèi)星無線傳輸標(biāo)準(zhǔn),如美國的XM及Sirius標(biāo)準(zhǔn),正處于各自的初期應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(fèi)類設(shè)備而言,成本至關(guān)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(shè)備,制造商往往需求具有成本效益的半導(dǎo)體元件。因此,諸如飛利浦公司等半導(dǎo)體供應(yīng)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(shí)狀況 以歷史為鑒,模擬FM盡管比AM在技術(shù)上高級得多,真正的廣泛應(yīng)用卻耗時不菲。因此,數(shù)字無線技術(shù)的普及也將歷經(jīng)磨難。所以,在未來幾年內(nèi),汽車無線電及半導(dǎo)體制造商的重點(diǎn)應(yīng)該放在開發(fā)更先進(jìn)的噪音抑制技術(shù)、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(shù)和接收質(zhì)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(shù)過渡之前,首先要完成模擬向數(shù)字無線信號處理技術(shù)的轉(zhuǎn)換。 模擬向數(shù)字信號處理的轉(zhuǎn)換 汽車無線電的質(zhì)量主要取決于設(shè)備有效處理無線電波或信號的能力。由于消費(fèi)者不斷需求更佳的音頻質(zhì)量,隨著汽車無線電的更新?lián)Q代,人們也目睹了無線電設(shè)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(jīng)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(diào)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(dǎo)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(zhì)量參數(shù)。數(shù)字信號處理器(DSP)以數(shù)字的形式轉(zhuǎn)換、解調(diào)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(zhì)量。 目前,75%的汽車無線電采用模擬信號處理器。到2004年,預(yù)計(jì)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(dǎo)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(yán)格的汽車運(yùn)行環(huán)境而設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換階段被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。模擬向數(shù)字形式的轉(zhuǎn)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(jìn)一步證實(shí)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(lǐng)無線電設(shè)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(zhuǎn)變,因?yàn)閿?shù)字信號處理技術(shù)可為無線電制造商提供改善的無線電性能、增強(qiáng)的音頻質(zhì)量、極大的靈活性、更短的設(shè)計(jì)周期、更快的產(chǎn)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(nèi)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(shí)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(dǎo)體供應(yīng)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(nèi)其他半導(dǎo)體供應(yīng)商無人能望其項(xiàng)背。在集成技術(shù)方面,目前大多數(shù)半導(dǎo)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(jīng)能夠提供針對汽車行業(yè)優(yōu)化的兩部分芯片組(調(diào)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(dǎo)體供應(yīng)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(yīng)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(dú)特功能,而無需像傳統(tǒng)方案那樣重新設(shè)計(jì)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(yīng),他們以大量嶄新的無線電性能和廣播標(biāo)準(zhǔn)來抨擊現(xiàn)有產(chǎn)品。若采用基于軟件的體系結(jié)構(gòu)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(chǎn)品的差異性,增強(qiáng)無線電設(shè)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(zhuǎn)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(shí)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(jìn)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(chǎn)權(quán),以獲得標(biāo)新立異的產(chǎn)品。 飛利浦的SAF7730提供自適應(yīng)超低頻II、音樂級、多徑相消及天線分集性能,因而能實(shí)現(xiàn)更高級的無線電接收及音頻質(zhì)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(zhì)量,為無線電制造商留下了自由發(fā)揮空間,以改進(jìn)現(xiàn)有的無線電設(shè)計(jì),適應(yīng)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(chǎn)第一個具有成本效益的HD無線電ASIC半導(dǎo)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(shù)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(chǎn)品預(yù)計(jì)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(fèi)者在更大的區(qū)域內(nèi)接收更多的電臺節(jié)目,最大限度地減少不斷調(diào)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(zhì)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(jìn)入未來。飛利浦的SAF7730已經(jīng)適用于目前的數(shù)字無線電應(yīng)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(diào)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(diào)諧器--傳統(tǒng)的模擬AM/FM以及數(shù)字衛(wèi)星及HD無線電調(diào)諧器。盡管現(xiàn)有的模擬AM/FM調(diào)諧器采用增強(qiáng)的數(shù)字技術(shù)及軟件技術(shù),可提供改善的音頻質(zhì)量,模擬調(diào)諧器還是不能提供類似CD機(jī)的音頻質(zhì)量。為了獲得CD級聲音質(zhì)量,汽車無線電制造商只能采用數(shù)字調(diào)諧器,如衛(wèi)星或HD無線電調(diào)諧器。 汽車無線電調(diào)諧器在改善接收質(zhì)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(diào)諧技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)通過維持微弱AM/FM信號的接收,大大改善了接收質(zhì)量,并最大限度地降低了鄰近無線電信號的干擾。對消費(fèi)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(lǐng)先的精確相鄰信道抑制無線電調(diào)諧器供應(yīng)商,占有30%的全球調(diào)諧器市場份額。飛利浦持續(xù)不斷地在調(diào)諧器技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新,以提供改善的音頻質(zhì)量。飛利浦的新一代調(diào)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(diào)節(jié)器 “傳統(tǒng)”的元件,如無線電功率放大器、穩(wěn)定器及調(diào)節(jié)器,也經(jīng)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(shè)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(dǎo)體解決方案,將集成的功率放大器與多電壓調(diào)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(diào)節(jié)器及一個功率開關(guān)集成在小巧的、節(jié)省空間的封裝內(nèi)。它提供了高功率放大及穩(wěn)定電壓調(diào)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(yīng)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(diào)節(jié)器是無線電中的獨(dú)立元件。兩種元件的集成使得原設(shè)備制造商能夠簡化無線電設(shè)計(jì),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(fèi)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(jìn)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(zhǔn)備。 飛利浦公司在汽車無線電集成電路方面擁有的豐富經(jīng)驗(yàn),是該領(lǐng)域無庸置疑的領(lǐng)導(dǎo)廠商。隨著飛利浦公司逐步從模擬向數(shù)字產(chǎn)品的轉(zhuǎn)向,飛利浦也將繼續(xù)引領(lǐng)汽車無線電的變革步伐。同時,消費(fèi)者將更舒服、更方便體驗(yàn)車內(nèi)娛樂享受。 |