高速車載應(yīng)用中需要更具魯棒性的電視調(diào)諧器
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車載電視需要專用電視調(diào)諧器
在設(shè)計(jì)車載電視娛樂(lè)系統(tǒng)時(shí)，汽車制造商和他們的一級(jí)供應(yīng)商發(fā)現(xiàn)，汽車電視調(diào)諧器不同于其他消費(fèi)電子設(shè)備中的調(diào)諧器，必須采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)技術(shù)。除了要符合嚴(yán)格的汽車質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外，這些系統(tǒng)中的調(diào)諧器和接收機(jī)還必須滿足汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)尺寸和性能的要求，因?yàn)槠嚠a(chǎn)業(yè)正在向更多電子器件和更小產(chǎn)品尺寸方向發(fā)展。另外，對(duì)部署更先進(jìn)的、高度集成的解決方案的需求也在不斷增加，目的是要降低成本，但不降低電視的性能和質(zhì)量。
可靠性方面的主要標(biāo)準(zhǔn)是AEC-Q100[1]，這是汽車電子協(xié)會(huì)(AEC)[2]開(kāi)發(fā)的一個(gè)認(rèn)證測(cè)試程序。AEC-Q100將對(duì)汽車集成電路(IC)進(jìn)行嚴(yán)格的應(yīng)力測(cè)試認(rèn)證，并且要求在非常高和非常低的環(huán)境溫度以及急劇變化的溫度和溫度條件下進(jìn)行測(cè)試。這種測(cè)試需要用到通常只有高端測(cè)試實(shí)驗(yàn)室才會(huì)用到的一些專用設(shè)備。
車載電視商機(jī)
自從液晶顯示器面世以來(lái)，電視接收機(jī)已成為遍布?xì)W洲和亞洲的豪華汽車制造商的一個(gè)重要選件。然而，電視調(diào)諧器已不再僅僅用于高端汽車。事實(shí)上，由于娛樂(lè)電子產(chǎn)品價(jià)格的不斷降低，制造商正在全球中低價(jià)格的汽車中配備后座多媒體娛樂(lè)系統(tǒng)，而配件產(chǎn)品的多媒體功能也在進(jìn)一步豐富。電子產(chǎn)品價(jià)格的下降也推動(dòng)了人們對(duì)創(chuàng)新功能的需求，如在多個(gè)屏幕上顯示不同的內(nèi)容(例如前座屏幕用于導(dǎo)航，后排座椅播放電視)。
射頻性能挑戰(zhàn)
所有這些新的系統(tǒng)不僅為制造商、特別是電視調(diào)諧器的設(shè)計(jì)者提供了獨(dú)特的商機(jī)，也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。這是因?yàn)槠噾?yīng)用中的射頻(RF)要求與家庭數(shù)字電視甚至使用手持無(wú)線設(shè)備的‘移動(dòng)電視’服務(wù)中的射頻要求有很大的區(qū)別。這些技術(shù)挑戰(zhàn)包括：
動(dòng)態(tài)范圍
汽車調(diào)諧器的接收條件范圍很寬，從極低電平信號(hào)(如穿過(guò)一座橋梁時(shí))到絕對(duì)最大峰值(如路過(guò)路邊的發(fā)射機(jī)時(shí))的各種情況都有。在第一種情況下，調(diào)諧器必須具有優(yōu)異的靈敏度，或有能力拾取小功率信號(hào)。為了確保良好的靈敏度，調(diào)諧器IC可以采用性能優(yōu)異的低噪聲放大器(LNA) ，以彌補(bǔ)可能的任何損失。而在另外一種極端情況下，調(diào)諧器需要一種機(jī)制來(lái)保護(hù)輸入級(jí)免于接受太強(qiáng)的信號(hào)，以防止發(fā)生所謂的“過(guò)載”。自動(dòng)增益控制(AGC)就是一種可行的保護(hù)機(jī)制。它實(shí)際上是一個(gè)閉環(huán)電路，主要功能是檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，并在必要時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行衰減。能夠處理非常低、中等或高功率電平傳輸信號(hào)的調(diào)諧器可以被認(rèn)為具有很好的動(dòng)態(tài)范圍。
出現(xiàn)很大的其它頻道信號(hào)(例如在許多市區(qū)可能經(jīng)歷到的)是車載電視音視頻質(zhì)量面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。為了避免過(guò)載和失真，這些信號(hào)可以被自動(dòng)增益控制電路所衰減。但是，這種措施下想要頻道的信號(hào)電平可能會(huì)低于總的噪聲水平(見(jiàn)圖1)，從而完全從車載顯示屏上消失。
圖1：未經(jīng)優(yōu)化的自動(dòng)增益控制有可能使想要的頻道信號(hào)消失。
為了避免這種缺陷，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的接收機(jī)不應(yīng)過(guò)分依賴于它的AGC電路。理想情況下，接收機(jī)的輸入級(jí)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能容忍和管理這些大信號(hào)，以盡量減少對(duì)AGC電路的依賴。
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，一些硅調(diào)諧器制造商經(jīng)過(guò)努力開(kāi)發(fā)出了新的濾波技術(shù)，它能防止強(qiáng)大的其它頻道信號(hào)影響到想要的頻道。這一新興技術(shù)可以幫助汽車硅調(diào)諧器明顯改善信號(hào)的魯棒性。
多徑干擾
在無(wú)線環(huán)境中，無(wú)線電波會(huì)被障礙物(如大樓或山丘)反射，因此同樣的信號(hào)會(huì)以不同的強(qiáng)度、從不同的方向、經(jīng)過(guò)不同的時(shí)延到達(dá)天線。這些信號(hào)互相干擾，使得天線很難收到理想的信號(hào)。這些信號(hào)甚至可能在相反相位上發(fā)生重疊，從而完全抵消這個(gè)頻率點(diǎn)的信號(hào)。由這種現(xiàn)象帶來(lái)的各種信號(hào)劣化被稱為多徑干擾，這是汽車應(yīng)用中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
處理多徑干擾(也稱為頻率選擇性衰落)的一種好辦法是為系統(tǒng)添加分集功能。在天線分集接收系統(tǒng)中，信號(hào)被多路天線系統(tǒng)所接收，這樣就增加了至少有一個(gè)天線收到準(zhǔn)確信號(hào)的概率。
車輛高速移動(dòng)時(shí)的接收
由于多普勒效應(yīng)，在高速移動(dòng)的汽車中接收信號(hào)可能會(huì)發(fā)生信號(hào)丟失現(xiàn)象。簡(jiǎn)言之，如果發(fā)射機(jī)是固定的，移動(dòng)的接收機(jī)將‘看到’取決于其速度的頻率偏移。(當(dāng)一輛救護(hù)車駛過(guò)一條街道時(shí)，可以從它的警笛聲變化中體會(huì)到多普勒效應(yīng))
為了避免汽車高速行駛中接收的圖像由于多普勒效應(yīng)而消失，有必要采用多調(diào)諧器設(shè)計(jì)方法。這種方法利用兩條或多條獨(dú)立的調(diào)諧器-天線路徑來(lái)接收相同的頻道，然后在后端使用一種被稱為最大比合并(MRC)分集的方法合并這些獨(dú)立的信號(hào)來(lái)改善整體信號(hào)質(zhì)量，同時(shí)在無(wú)信號(hào)丟失的條件下提高車輛能達(dá)到的最高速度。MRC方法將對(duì)來(lái)自天線和調(diào)諧器的數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷地監(jiān)測(cè)，錯(cuò)誤接收的數(shù)據(jù)將被另一條通路接收的數(shù)據(jù)塊所替換。
先進(jìn)的汽車調(diào)諧器：MT2067
由于獨(dú)特的性能要求，原始設(shè)備制造商發(fā)現(xiàn)，高性能的硅調(diào)諧器是汽車應(yīng)用的最佳解決方案。MicroTuner公司的MT2067就是一款專業(yè)的車用等級(jí)硅電視調(diào)諧器，它擁有卓越的動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度和大信號(hào)表現(xiàn)，支持移動(dòng)速度高達(dá)200公里/小時(shí)(125英里/小時(shí))時(shí)信號(hào)的穩(wěn)定接收。滿足全球地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)要求的MT2067能提供強(qiáng)大的性能，即使是在富有挑戰(zhàn)性的接收條件下，如高密度的城市信號(hào)環(huán)境。
由于集成度很高，MT2067芯片可以比模塊使用更少的外部器件，從而提高了使用壽命期間的可靠性。此外，由于硅調(diào)諧器的尺寸比模塊還小，因此可以直接放置在對(duì)機(jī)械應(yīng)力不太敏感的系統(tǒng)主板上。
為了提供極佳的動(dòng)態(tài)范圍，MT2067采用了業(yè)界領(lǐng)先的AGC電路。不同于傳統(tǒng)的固定電路，MT2067的動(dòng)態(tài)AGC允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)師改變和調(diào)整參數(shù)，以滿足不同的接收條件。MT2067還得益于MicroTune公司的ClearTune專利技術(shù)，這種專門的濾波技術(shù)能使調(diào)諧器抑制不想要的相鄰頻道信號(hào)。
性能固然重要，但并不是汽車電視調(diào)諧器唯一的考慮因素。在實(shí)現(xiàn)車載娛樂(lè)系統(tǒng)時(shí)，汽車設(shè)計(jì)師除了要解決高速電視娛樂(lè)所特有的技術(shù)問(wèn)題外，還必須考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)約束，包括體積、功耗和成本等。
為了增加可靠的電視功能并解決高速接收等性能問(wèn)題，車載娛樂(lè)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)是采用多接收路徑。業(yè)界專家估計(jì)，至少需要2至4個(gè)調(diào)諧器才能滿足將來(lái)OEM汽車客戶的需求。對(duì)這些多調(diào)諧器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，器件尺寸變得至關(guān)重要。隨著越來(lái)越多的電子元件被添加到新的汽車設(shè)計(jì)中，多接收器部件可用的空間是越來(lái)越小，因此微型硅調(diào)諧器越來(lái)越有必要。例如MT2067，它的尺寸僅為7x7mm，非常方便在多調(diào)諧器應(yīng)用中的使用。
價(jià)格/性能
汽車調(diào)諧器設(shè)計(jì)的另一個(gè)制約因素是成本，因?yàn)镺EM廠商往往施重壓于其一級(jí)供應(yīng)商來(lái)實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。通過(guò)一個(gè)日益擴(kuò)大的市場(chǎng)產(chǎn)生的規(guī)模經(jīng)濟(jì)可以實(shí)現(xiàn)一些成本降低。然而，這不太可能使成本有顯著下降，因此制造商需要考慮新的技術(shù)來(lái)保持競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)部署在消費(fèi)市場(chǎng)業(yè)已實(shí)用的硅IC調(diào)諧器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以充分發(fā)揮硅片低廉的價(jià)格以及高度集成的優(yōu)勢(shì)。
作為汽車市場(chǎng)中始終保持領(lǐng)先的企業(yè)，MicroTune是第一家滿足所有上述規(guī)格、并且其汽車硅調(diào)諧器經(jīng)過(guò)AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的公司。硅調(diào)諧器MT2067為汽車市場(chǎng)提供了最高等級(jí)的性能和質(zhì)量。
汽車電視調(diào)諧器需求小結(jié)
硅調(diào)諧器要想取得成功，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的汽車等級(jí)測(cè)試，并符合以下條件：
在-40°至+85°C溫度范圍內(nèi)要保證性能
能容忍極端環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力，如變化的溫度、濕度和振動(dòng)等
在中等功率消耗下提供高線性度
提供優(yōu)異的靈敏度、選擇性與大信號(hào)表現(xiàn)
符合嚴(yán)格的AEC-Q100質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
與消費(fèi)產(chǎn)品相比，汽車市場(chǎng)有更嚴(yán)格的性能和可靠性標(biāo)準(zhǔn)、特殊的認(rèn)證過(guò)程以及溫度、震動(dòng)以及更長(zhǎng)產(chǎn)品壽命等挑戰(zhàn)。對(duì)于車載娛樂(lè)系統(tǒng)而言，還面臨著獨(dú)特的在快速移動(dòng)的車輛中完成移動(dòng)接收的挑戰(zhàn)。汽車制造商及供應(yīng)商們發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)級(jí)調(diào)諧器已無(wú)法滿足這些要求。而硅調(diào)諧器，如MicroTuner公司專門設(shè)計(jì)并經(jīng)認(rèn)證適合汽車音頻/視頻/數(shù)據(jù)接收機(jī)使用的MT2067，正被迅速證明是車載娛樂(lè)系統(tǒng)的正確選擇。
評(píng)論