用基于CMOS技術(shù)的接收器芯片設計高性?xún)r(jià)比的汽車(chē)收

高增長(cháng)的經(jīng)濟體如巴西、印度尼西亞、印度和中國已出現新興中產(chǎn)階級和快速增長(cháng)的汽車(chē)市場(chǎng)。這些市場(chǎng)要求汽車(chē)零售價(jià)相對較低，因此給汽車(chē)組件帶來(lái)很大的成本壓力。此外，在發(fā)達經(jīng)濟體如美國、歐洲國家和日本的汽車(chē)市場(chǎng)，自2008年全球金融危機發(fā)生后，對于成本敏感的解決方案需求也在不斷增加，而且由于幾乎所有轎車(chē)、卡車(chē)和貨車(chē)都裝有AM/FM收音機，收音機模塊制造商正積極尋求降低成本且滿(mǎn)足傳統汽車(chē)級性能要求的解決方案。

使用在汽車(chē)上的AM/FM調諧器傳統技術(shù)主要是10.7MHz中頻調諧器架構的BiCMOS調諧器。這項技術(shù)/架構可實(shí)現收音機接收性能，但是成本卻極其高昂：該技術(shù)將前端RF電路與后端的數字處理引擎（例如DSP和MCU）結合，在單芯片電路中完成音頻處理、輸出，其工藝和架構成本高的讓人望而卻步。

數字低中頻CMOS AM/FM接收器由于具有非常低的CMOS制造成本并使用數字低中頻架構從而更加滿(mǎn)足成本和性能的要求。數字低中頻AM/FM接收器在手機和便攜式媒體播放器市場(chǎng)已經(jīng)使用數年。功耗和成本是這類(lèi)市場(chǎng)非常關(guān)鍵的因素，而在汽車(chē)市場(chǎng)，移動(dòng)接收和更高的性能期望使調諧器要滿(mǎn)足更高性能要求。

下面讓我們來(lái)討論一下為汽車(chē)應用而優(yōu)化的AM/FM廣播接收器幾個(gè)關(guān)鍵需求。

RF動(dòng)態(tài)范圍

在城市中擁擠的FM頻譜是很常見(jiàn)的，大量的廣播電臺能覆蓋收音機所接收的較弱電臺信號，如在圖1所示，強干擾信號導致的最嚴重和最常見(jiàn)的非線(xiàn)性失真是三階互調失真（IMD3），他由兩個(gè)臨近的強干擾信號疊加在弱信號頻道上導致。

在許多應用中，外部跟蹤過(guò)濾器用在接收器前端，衰減干擾信號。然而，就器件和PCB成本而言這種技術(shù)是非常昂貴的。在擁擠的FM頻譜中，干擾信號過(guò)于靠近預期電臺弱信號而難以過(guò)濾。為了盡量減少I(mǎi)MD3失真產(chǎn)品，必須有適合的接收機前端動(dòng)態(tài)范圍。低動(dòng)態(tài)范圍調諧器需要昂貴的高Q值跟蹤濾波器來(lái)避免IMD3（他會(huì )給聽(tīng)眾造成很差的收聽(tīng)體驗）。通常超過(guò)75dB動(dòng)態(tài)范圍的高線(xiàn)性接收器適用于大多數接收環(huán)境條件，但是考慮到成本的限制，具有內置動(dòng)態(tài)范圍、無(wú)需外部跟蹤濾波器的接收器更值得考慮，因為他們既能維持性能，又能降低系統成本。

圖1 RF動(dòng)態(tài)范圍保護

選擇性和動(dòng)態(tài)帶寬控制

選擇性是指調諧器能極小偏差接收存在強電臺信號干擾的弱電臺信號的接收能力（見(jiàn)圖2）。這對城市環(huán)境中擁擠的FM頻譜來(lái)說(shuō)非常重要。鄰道選擇性是一個(gè)重要的性能要求（尤其對于FM廣播信道間隔為100kHz的歐洲市場(chǎng)），他是指對調諧頻率±100kHz頻率范圍外信號的壓制能力，在許多低成本類(lèi)型的調諧器中，這通常不超過(guò)30dB。

雖然30dB的選擇性能可滿(mǎn)足多數收聽(tīng)環(huán)境，但實(shí)際上有許多情況是收聽(tīng)者在本地存在多個(gè)電臺的情況下收聽(tīng)一個(gè)來(lái)自遙遠發(fā)射塔的電臺信號，而這類(lèi)場(chǎng)景就需要有較高的選擇性。許多收音機接收器的解決方案是通過(guò)高動(dòng)態(tài)范圍和可以抑制臨近信道的靈活動(dòng)態(tài)信道帶寬控制引擎實(shí)現。采用數字低中頻集成的接收器，動(dòng)態(tài)信道帶寬控制采用功能強大的先進(jìn)無(wú)線(xiàn)電DSP邏輯實(shí)現，他通過(guò)測量鄰道和備用頻道環(huán)境，優(yōu)化存在強干擾信號的信道帶寬。

圖2 FM動(dòng)態(tài)信道選擇性

靈敏度

靈敏度是指一個(gè)調諧器接收弱電臺信號的能力。如果你住在農村地區，遠離大多數電臺的發(fā)射器，調諧器的靈敏度就十分重要了。當今汽車(chē)收音機通常達到微伏（microvolt）級別的靈敏度，允許汽車(chē)收音機接收特別弱的電臺信號，并且可調諧出幾十英里遠的電臺信號。成本壓力需要可以支持此靈敏度級別且無(wú)需低噪聲放大器（LNA）的接收器，這為集成CMOS的接收器設定了非常高的標準，其需要借助集成在同一晶圓IC上的RF前端和高速數字處理引擎來(lái)實(shí)現。
備用頻率（AF）檢查

在歐洲，備用頻率（AF）技術(shù)（如圖3所示）是一個(gè)最佳的選擇，他允許汽車(chē)收音機調諧器在首選信號太弱并超出接收范圍時(shí)調諧到一個(gè)提供相同電臺內容的不同頻率上。這種技術(shù)通常用于歐洲汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電系統，利用收音機數據系統（RDS）技術(shù)通過(guò)RDS數據發(fā)射AF列表來(lái)實(shí)現。

在高檔車(chē)中，專(zhuān)用的伴隨調諧器用來(lái)掃描AF列表，提供AF電臺參數給收音機，使主電臺接收性能下降時(shí)決定何時(shí)跳轉到AF電臺。在成本敏感的收音機中使用兩個(gè)調諧器太貴了，主音頻調諧器可先調諧到AF電臺進(jìn)行信號測量，然后在不引起音頻中斷情況下返回到首選電臺。執行AF檢查的最長(cháng)時(shí)間為不超過(guò)10ms，超過(guò)這個(gè)時(shí)間將導致可覺(jué)察到音頻中斷。

AF切換策略取決于幾個(gè)信號質(zhì)量指標，包括接收信號強度指示（RSSI）和信噪比（SNR）。使用集成式數字接收器的好處在于可利用高速數字信號處理引擎進(jìn)行兩個(gè)操作：1）RDS解調和解碼，從而提供AF電臺列表；2）迅速完成信號質(zhì)量指標評估計算，滿(mǎn)足快速AF檢查時(shí)間要求。

圖3 備用電臺評估檢查

綜上所述，全球汽車(chē)市場(chǎng)持續的成本壓力正在推動(dòng)高集成度和創(chuàng )新的CMOS收音機IC解決方案的開(kāi)發(fā)和部署，其將顯著(zhù)降低成本，從而替代汽車(chē)收音機調諧器中以傳統架構和模擬為中心的半導體處理工藝解決方案。