高速車(chē)載應用中需要更具魯棒性的電視調諧器
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車(chē)載電視需要專(zhuān)用電視調諧器
在設計車(chē)載電視娛樂(lè )系統時(shí)，汽車(chē)制造商和他們的一級供應商發(fā)現，汽車(chē)電視調諧器不同于其他消費電子設備中的調諧器，必須采用獨特的設計技術(shù)。除了要符合嚴格的汽車(chē)質(zhì)量標準外，這些系統中的調諧器和接收機還必須滿(mǎn)足汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對尺寸和性能的要求，因為汽車(chē)產(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準是AEC-Q100[1]，這是汽車(chē)電子協(xié)會(huì )(AEC)[2]開(kāi)發(fā)的一個(gè)認證測試程序。AEC-Q100將對汽車(chē)集成電路(IC)進(jìn)行嚴格的應力測試認證，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)行測試。這種測試需要用到通常只有高端測試實(shí)驗室才會(huì )用到的一些專(zhuān)用設備。
車(chē)載電視商機
自從液晶顯示器面世以來(lái)，電視接收機已成為遍布歐洲和亞洲的豪華汽車(chē)制造商的一個(gè)重要選件。然而，電視調諧器已不再僅僅用于高端汽車(chē)。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(chē)中配備后座多媒體娛樂(lè )系統，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)了人們對創(chuàng )新功能的需求，如在多個(gè)屏幕上顯示不同的內容(例如前座屏幕用于導航，后排座椅播放電視)。
射頻性能挑戰
所有這些新的系統不僅為制造商、特別是電視調諧器的設計者提供了獨特的商機，也帶來(lái)了挑戰。這是因為汽車(chē)應用中的射頻(RF)要求與家庭數字電視甚至使用手持無(wú)線(xiàn)設備的‘移動(dòng)電視’服務(wù)中的射頻要求有很大的區別。這些技術(shù)挑戰包括：
動(dòng)態(tài)范圍
汽車(chē)調諧器的接收條件范圍很寬，從極低電平信號(如穿過(guò)一座橋梁時(shí))到絕對最大峰值(如路過(guò)路邊的發(fā)射機時(shí))的各種情況都有。在第一種情況下，調諧器必須具有優(yōu)異的靈敏度，或有能力拾取小功率信號。為了確保良好的靈敏度，調諧器IC可以采用性能優(yōu)異的低噪聲放大器(LNA) ，以彌補可能的任何損失。而在另外一種極端情況下，調諧器需要一種機制來(lái)保護輸入級免于接受太強的信號，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機制。它實(shí)際上是一個(gè)閉環(huán)電路，主要功能是檢測信號強度，并在必要時(shí)對輸入信號進(jìn)行衰減。能夠處理非常低、中等或高功率電平傳輸信號的調諧器可以被認為具有很好的動(dòng)態(tài)范圍。
出現很大的其它頻道信號(例如在許多市區可能經(jīng)歷到的)是車(chē)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電平可能會(huì )低于總的噪聲水平(見(jiàn)圖1)，從而完全從車(chē)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消失。
為了避免這種缺陷，一個(gè)設計良好的接收機不應過(guò)分依賴(lài)于它的AGC電路。理想情況下，接收機的輸入級設計應當能容忍和管理這些大信號，以盡量減少對AGC電路的依賴(lài)。
針對這個(gè)問(wèn)題，一些硅調諧器制造商經(jīng)過(guò)努力開(kāi)發(fā)出了新的濾波技術(shù)，它能防止強大的其它頻道信號影響到想要的頻道。這一新興技術(shù)可以幫助汽車(chē)硅調諧器明顯改善信號的魯棒性。
多徑干擾
在無(wú)線(xiàn)環(huán)境中，無(wú)線(xiàn)電波會(huì )被障礙物(如大樓或山丘)反射，因此同樣的信號會(huì )以不同的強度、從不同的方向、經(jīng)過(guò)不同的時(shí)延到達天線(xiàn)。這些信號互相干擾，使得天線(xiàn)很難收到理想的信號。這些信號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。由這種現象帶來(lái)的各種信號劣化被稱(chēng)為多徑干擾，這是汽車(chē)應用中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
處理多徑干擾(也稱(chēng)為頻率選擇性衰落)的一種好辦法是為系統添加分集功能。在天線(xiàn)分集接收系統中，信號被多路天線(xiàn)系統所接收，這樣就增加了至少有一個(gè)天線(xiàn)收到準確信號的概率。
車(chē)輛高速移動(dòng)時(shí)的接收
由于多普勒效應，在高速移動(dòng)的汽車(chē)中接收信號可能會(huì )發(fā)生信號丟失現象。簡(jiǎn)言之，如果發(fā)射機是固定的，移動(dòng)的接收機將‘看到’取決于其速度的頻率偏移。(當一輛救護車(chē)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)
為了避免汽車(chē)高速行駛中接收的圖像由于多普勒效應而消失，有必要采用多調諧器設計方法。這種方法利用兩條或多條獨立的調諧器-天線(xiàn)路徑來(lái)接收相同的頻道，然后在后端使用一種被稱(chēng)為最大比合并(MRC)分集的方法合并這些獨立的信號來(lái)改善整體信號質(zhì)量，同時(shí)在無(wú)信號丟失的條件下提高車(chē)輛能達到的最高速度。MRC方法將對來(lái)自天線(xiàn)和調諧器的數據進(jìn)行不斷地監測，錯誤接收的數據將被另一條通路接收的數據塊所替換。
先進(jìn)的汽車(chē)調諧器：MT2067
由于獨特的性能要求，原始設備制造商發(fā)現，高性能的硅調諧器是汽車(chē)應用的最佳解決方案。MicroTuner公司的MT2067就是一款專(zhuān)業(yè)的車(chē)用等級硅電視調諧器，它擁有卓越的動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度和大信號表現，支持移動(dòng)速度高達200公里/小時(shí)(125英里/小時(shí))時(shí)信號的穩定接收。滿(mǎn)足全球地面數字電視標準要求的MT2067能提供強大的性能，即使是在富有挑戰性的接收條件下，如高密度的城市信號環(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，由于硅調諧器的尺寸比模塊還小，因此可以直接放置在對機械應力不太敏感的系統主板上。
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。不同于傳統的固定電路，MT2067的動(dòng)態(tài)AGC允許系統設計師改變和調整參數，以滿(mǎn)足不同的接收條件。MT2067還得益于MicroTune公司的ClearTune專(zhuān)利技術(shù)，這種專(zhuān)門(mén)的濾波技術(shù)能使調諧器抑制不想要的相鄰頻道信號。
性能固然重要，但并不是汽車(chē)電視調諧器唯一的考慮因素。在實(shí)現車(chē)載娛樂(lè )系統時(shí)，汽車(chē)設計師除了要解決高速電視娛樂(lè )所特有的技術(shù)問(wèn)題外，還必須考慮系統設計約束，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(chē)載娛樂(lè )系統的產(chǎn)業(yè)趨勢是采用多接收路徑。業(yè)界專(zhuān)家估計，至少需要2至4個(gè)調諧器才能滿(mǎn)足將來(lái)OEM汽車(chē)客戶(hù)的需求。對這些多調諧器系統來(lái)說(shuō)，器件尺寸變得至關(guān)重要。隨著(zhù)越來(lái)越多的電子元件被添加到新的汽車(chē)設計中，多接收器部件可用的空間是越來(lái)越小，因此微型硅調諧器越來(lái)越有必要。例如MT2067，它的尺寸僅為7x7mm，非常方便在多調諧器應用中的使用。
價(jià)格/性能
汽車(chē)調諧器設計的另一個(gè)制約因素是成本，因為OEM廠(chǎng)商往往施重壓于其一級供應商來(lái)實(shí)現成本節約。通過(guò)一個(gè)日益擴大的市場(chǎng)產(chǎn)生的規模經(jīng)濟可以實(shí)現一些成本降低。然而，這不太可能使成本有顯著(zhù)下降，因此制造商需要考慮新的技術(shù)來(lái)保持競爭力。通過(guò)部署在消費市場(chǎng)業(yè)已實(shí)用的硅IC調諧器，系統設計人員可以充分發(fā)揮硅片低廉的價(jià)格以及高度集成的優(yōu)勢。
作為汽車(chē)市場(chǎng)中始終保持領(lǐng)先的企業(yè)，MicroTune是第一家滿(mǎn)足所有上述規格、并且其汽車(chē)硅調諧器經(jīng)過(guò)AEC-Q100標準認證的公司。硅調諧器MT2067為汽車(chē)市場(chǎng)提供了最高等級的性能和質(zhì)量。
汽車(chē)電視調諧器需求小結
硅調諧器要想取得成功，必須經(jīng)過(guò)嚴格的汽車(chē)等級測試，并符合以下條件：
在-40°至+85°C溫度范圍內要保證性能
能容忍極端環(huán)境和機械應力，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(xiàn)性度
提供優(yōu)異的靈敏度、選擇性與大信號表現
符合嚴格的AEC-Q100質(zhì)量標準
與消費產(chǎn)品相比，汽車(chē)市場(chǎng)有更嚴格的性能和可靠性標準、特殊的認證過(guò)程以及溫度、震動(dòng)以及更長(cháng)產(chǎn)品壽命等挑戰。對于車(chē)載娛樂(lè )系統而言，還面臨著(zhù)獨特的在快速移動(dòng)的車(chē)輛中完成移動(dòng)接收的挑戰。汽車(chē)制造商及供應商們發(fā)現，消費級調諧器已無(wú)法滿(mǎn)足這些要求。而硅調諧器，如MicroTuner公司專(zhuān)門(mén)設計并經(jīng)認證適合汽車(chē)音頻/視頻/數據接收機使用的MT2067，正被迅速證明是車(chē)載娛樂(lè )系統的正確選擇。
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