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基于CMOS技術(shù)的AM/FM車載收音機(jī)設(shè)計(jì)
車載信息娛樂系統(tǒng)是時(shí)下汽車世界中的熱門話題。而處于復(fù)雜汽車信息娛樂平臺(tái)核心的是高性能汽車收音機(jī)調(diào)楷器,一個(gè)為駕駛者和乘客提供高 級(jí)廣播收聽體驗(yàn)的必備組件。汽車收音機(jī)市場相當(dāng)大,并且還在隨著汽車生產(chǎn)量增加而持續(xù)增長。
汽車收音機(jī)調(diào)諧器運(yùn)行中所面臨的挑戰(zhàn)性環(huán)境需要一系列高要求的核心性能參數(shù)和特性。這些參數(shù)包括:
1)極 佳的靈敏度:幫助接收弱信號(hào)
靈敏度是指調(diào)諧器接收電臺(tái)弱信號(hào)的能力。如果你居住在遠(yuǎn)離大多數(shù)無線電臺(tái)發(fā)射器的農(nóng)村地區(qū),調(diào)諧器的靈敏度是十分重要的。我司研發(fā)的PS4754B收音模塊,所用到的是SKYWORKS SI475X汽車收音機(jī)調(diào)諧器,具有-3.5dBuV靈敏度的調(diào)諧器能夠捕獲小到0.7uV的信號(hào),這樣即使調(diào)諧器遠(yuǎn)離發(fā)射塔100英里它都有可能收到該發(fā)射塔發(fā)出的信號(hào)。
2)卓 越的選擇性和動(dòng)態(tài)帶寬控制:有利接收強(qiáng)電臺(tái)之間的弱信號(hào)
選擇性是指在小頻率偏移量處存在強(qiáng)信號(hào)電臺(tái)時(shí)調(diào)諧器接收弱信號(hào)電臺(tái)的能力和對(duì)接收當(dāng)前電臺(tái)時(shí)對(duì)左右鄰臺(tái)干擾的抑制程度,如圖1所示。在FM頻譜擁擠的城市環(huán)境中,這特性對(duì)于接收器尤其重要。鄰道選擇性是指信號(hào)對(duì)在FM廣播頻率±100kHz處鄰道信號(hào)的抑制能力,這在歐洲市場特別重要,因?yàn)樵谶吔绲貐^(qū)FM廣播的鄰道干擾接近±100kHz處。SKYWORKS Si475x汽車收音機(jī)調(diào)諧器在±100kHz處干擾下應(yīng)該至少有65dB的選擇性。一些調(diào)諧器能夠通過強(qiáng)大的先進(jìn)無線電DSP算法獲得這種選擇性,可以通過測量多個(gè)信號(hào)參數(shù)(包括相鄰和相間信道條件)動(dòng)態(tài)優(yōu)化預(yù)期的信道帶寬,在強(qiáng)干擾存在下收窄帶寬。
3)優(yōu)異的IP3性能:優(yōu)化兩強(qiáng)信號(hào)三階互調(diào)失真
IP3性度的一項(xiàng)重要的品質(zhì)因素。更高的IP3意味著調(diào)諧器有更好線性度和更小失真。*嚴(yán)竣的挑戰(zhàn)來自于兩個(gè)靠近的阻塞信號(hào)產(chǎn)生的和預(yù)設(shè)接收信號(hào)同頻的三階互調(diào)產(chǎn)物IMD3。在常見的城市環(huán)境擁擠的FM頻譜中,預(yù)設(shè)信號(hào)太過于接近阻塞信號(hào)從而很容易丟失掉。為了*小化三階失真產(chǎn)物,必須提高提升IP3性能。低IP3性能的調(diào)諧器需要昂貴的高Q值跟蹤濾波器來避免IMD3介入,導(dǎo)致非常令人討厭的聽覺體驗(yàn)。如圖2所示,低性度導(dǎo)致兩個(gè)大功率電臺(tái)信號(hào)干擾了預(yù)設(shè)的信號(hào)。
SKYWORKS Si475x汽車收音機(jī)調(diào)諧器在*大增益時(shí)保證-3.5dBuV靈敏度的同時(shí)提供了117dBuV的IP3性能。這樣的靈敏度和IP3性能使Si475x IMD動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到79dB。這是業(yè)界*好的性能,它在沒有外部濾波器的條件下對(duì)IMD3提供了極大地保護(hù)。
如圖3所示,替換頻道檢查是一個(gè)選項(xiàng)當(dāng)汽車遠(yuǎn)離原來電臺(tái)使用信號(hào)變?nèi)鯐r(shí)調(diào)諧到另外一個(gè)相同節(jié)目的電臺(tái)頻率上。這個(gè)功能通過無線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)RDS技術(shù)功能實(shí)現(xiàn),在歐洲的汽車上收音機(jī)上使用十分的廣泛(替換頻道列表通過RDS發(fā)送到收音機(jī))。高 端汽車上采用一個(gè)專用的協(xié)調(diào)諧器來負(fù)責(zé)AF電臺(tái)列表的掃描,提供相關(guān)的信號(hào)質(zhì)量數(shù)據(jù)給主控芯片來決定什么時(shí)候切換頻道在主調(diào)諧妥協(xié)之后。但是在成本敏感的收音機(jī)里采用一個(gè)調(diào)諧器來替代兩個(gè)調(diào)諧器,在不產(chǎn)生明顯的聲音變化情況下,快速調(diào)諧到替換頻道獲取它的信號(hào)質(zhì)量并返原來頻道。替換頻道檢查AF Check的*大可接受時(shí)間小于10ms?,F(xiàn)在大多數(shù)的調(diào)諧器只能獲取替換頻道的信號(hào)強(qiáng)度RSSI信息。SKYWORKS Si475x汽車收音機(jī)調(diào)諧器能在8ms內(nèi)完成替換頻道檢查并獲取到信號(hào)強(qiáng)度RSSI、FM信號(hào)信噪比SNR、頻偏和多徑干擾等4個(gè)參數(shù)來決定如何操作。
4)FM多徑處理與信道均衡
一直以來困擾著移動(dòng)環(huán)境中FM信號(hào)的接收,特別是在高速條件下。多徑失真是由于周圍各種不同物體對(duì)同一個(gè)信號(hào)的反射導(dǎo)致2條或者多條具有不同到達(dá)時(shí)延、不同相位和不同衰落強(qiáng)度的信號(hào)接收造成的(如圖4所示)。在到達(dá)接收機(jī)之前,由兩種不同衰落方式造成了信號(hào)在幅度和相位上變化:平坦性衰落和頻率選擇性衰落。在城市環(huán)境中,來自鄰近的大樓等物體的反射造成了低延時(shí)型多徑衰落,導(dǎo)致一種寬頻的深度衰落。這種情形下,信號(hào)中所有頻譜分量同時(shí)發(fā)生衰落(平坦型衰落)將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重地POP音和音頻跌落。另外一種情形,由幾公里之外的山丘或者大樓等物體的反射則導(dǎo)致了長延時(shí)多徑衰落(頻率選擇性衰落)。在這種情形下,某些頻譜分量會(huì)發(fā)生衰減,造成信道出現(xiàn)陷波導(dǎo)致音頻失真。
傳統(tǒng)的多徑失真改善方法有:在由嚴(yán)重的多徑引發(fā)刺耳的POP音時(shí)將立體聲調(diào)回單聲道、多相低通濾波器(Hi-Cut,Hi-Blnd)、降低輸出電平,直到使用軟件靜音。所有的這些改善機(jī)制在Si475x中獨(dú)立的運(yùn)行著,它們將根據(jù)不間斷監(jiān)測信號(hào)質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)來激活。
Si475x內(nèi)部集成了信道均衡器來減輕頻率選擇性衰落,從而把失真影響*大限度的降低。信道均衡器將不停地嘗試恢復(fù)由頻率選擇性衰落帶來的頻譜分量,從而達(dá)到汽車在多徑衰落條件下信號(hào)恢復(fù)。這將減小音頻失真并降低在聲音妥協(xié)措施—立體聲/單聲道混合、Hi-Cut、Hi-Blend的水平。
今天的消費(fèi)者希望從他們汽車上體檢到CD級(jí)音質(zhì)。而汽車廠商以及他們的一 級(jí)供應(yīng)商也理解這樣一個(gè)趨勢(shì),并且也正在設(shè)計(jì)復(fù)雜的信息娛樂系統(tǒng)來滿足消費(fèi)者期望。這些系統(tǒng)將支持多天線相位分集接收、RDS交通信號(hào)接收等。如今具有挑戰(zhàn)性的廣播性能需求要求我們采用新一代汽車級(jí)接收器來滿足卓 越的車載音頻體驗(yàn)。