高速車載應(yīng)用中需要更具魯棒性的電視調(diào)諧器

在汽車內(nèi)享受娛樂信息的令人激動的時代已經(jīng)到來。從最初最基本的嵌入在儀表板里的收音機開始，車載功能是越來越豐富，包括消費者以往只有在家中才能享受到的流行音樂、錄像和電視系統(tǒng)服務(wù)。新款車輛目前都會配備數(shù)字廣播、汽車后座娛樂系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，并且司機和乘客用的系統(tǒng)是獨立的(當(dāng)前排乘客聽收音機時，后座乘客可以同時欣賞獨立的調(diào)頻廣播或DVD播放)。這要感謝數(shù)字電視服務(wù)在世界各地的普及，而且能讓乘客在車速高達200公里/小時(125英里/小時)的汽車內(nèi)觀看實時廣播電視的高速電視從技術(shù)上已經(jīng)可行，它能向移動中的乘客提供娛樂服務(wù)。

車載電視需要專用電視調(diào)諧器

在設(shè)計車載電視娛樂系統(tǒng)時，汽車制造商和他們的一級供應(yīng)商發(fā)現(xiàn)，汽車電視調(diào)諧器不同于其他消費電子設(shè)備中的調(diào)諧器，必須采用獨特的設(shè)計技術(shù)。除了要符合嚴格的汽車質(zhì)量標準外，這些系統(tǒng)中的調(diào)諧器和接收機還必須滿足汽車產(chǎn)業(yè)對尺寸和性能的要求，因為汽車產(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]，這是汽車電子協(xié)會(AEC)[2]開發(fā)的一個認證測試程序。AEC-Q100將對汽車集成電路(IC)進行嚴格的應(yīng)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行測試。這種測試需要用到通常只有高端測試實驗室才會用到的一些專用設(shè)備。

車載電視商機

自從液晶顯示器面世以來，電視接收機已成為遍布歐洲和亞洲的豪華汽車制造商的一個重要選件。然而，電視調(diào)諧器已不再僅僅用于高端汽車。事實上，由于娛樂電子產(chǎn)品價格的不斷降低，制造商正在全球中低價格的汽車中配備后座多媒體娛樂系統(tǒng)，而配件產(chǎn)品的多媒體功能也在進一步豐富。電子產(chǎn)品價格的下降也推動了人們對創(chuàng)新功能的需求，如在多個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)計者提供了獨特的商機，也帶來了挑戰(zhàn)。這是因為汽車應(yīng)用中的射頻(RF)要求與家庭數(shù)字電視甚至使用手持無線設(shè)備的‘移動電視’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(如穿過一座橋梁時)到絕對最大峰值(如路過路邊的發(fā)射機時)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。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)諧器需要一種機制來保護輸入級免于接受太強的信號，以防止發(fā)生所謂的“過載”。自動增益控制(AGC)就是一種可行的保護機制。它實際上是一個閉環(huán)電路，主要功能是檢測信號強度，并在必要時對輸入信號進行衰減。能夠處理非常低、中等或高功率電平傳輸信號的調(diào)諧器可以被認為具有很好的動態(tài)范圍。

出現(xiàn)很大的其它頻道信號(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)量面臨的一個重要問題。為了避免過載和失真，這些信號可以被自動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低于總的噪聲水平(見圖1)，從而完全從車載顯示屏上消失。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/261274.htm
圖1：未經(jīng)優(yōu)化的自動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，一個設(shè)計良好的接收機不應(yīng)過分依賴于它的AGC電路。理想情況下，接收機的輸入級設(shè)計應(yīng)當(dāng)能容忍和管理這些大信號，以盡量減少對AGC電路的依賴。

針對這個問題，一些硅調(diào)諧器制造商經(jīng)過努力開發(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)可以幫助汽車硅調(diào)諧器明顯改善信號的魯棒性。

多徑干擾

在無線環(huán)境中，無線電波會被障礙物(如大樓或山丘)反射，因此同樣的信號會以不同的強度、從不同的方向、經(jīng)過不同的時延到達天線。這些信號互相干擾，使得天線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，從而完全抵消這個頻率點的信號。由這種現(xiàn)象帶來的各種信號劣化被稱為多徑干擾，這是汽車應(yīng)用中需要重點關(guān)注的問題。

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，信號被多路天線系統(tǒng)所接收，這樣就增加了至少有一個天線收到準確信號的概率。

車輛高速移動時的接收

由于多普勒效應(yīng)，在高速移動的汽車中接收信號可能會發(fā)生信號丟失現(xiàn)象。簡言之，如果發(fā)射機是固定的，移動的接收機將‘看到’取決于其速度的頻率偏移。(當(dāng)一輛救護車駛過一條街道時，可以從它的警笛聲變化中體會到多普勒效應(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)計方法。這種方法利用兩條或多條獨立的調(diào)諧器-天線路徑來接收相同的頻道，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立的信號來改善整體信號質(zhì)量，同時在無信號丟失的條件下提高車輛能達到的最高速度。MRC方法將對來自天線和調(diào)諧器的數(shù)據(jù)進行不斷地監(jiān)測，錯誤接收的數(shù)據(jù)將被另一條通路接收的數(shù)據(jù)塊所替換。

先進的汽車調(diào)諧器：MT2067

由于獨特的性能要求，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)的車用等級硅電視調(diào)諧器，它擁有卓越的動態(tài)范圍、靈敏度和大信號表現(xiàn)，支持移動速度高達200公里/小時(125英里/小時)時信號的穩(wěn)定接收。滿足全球地面數(shù)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(zhàn)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(diào)諧器的尺寸比模塊還小，因此可以直接放置在對機械應(yīng)力不太敏感的系統(tǒng)主板上。

為了提供極佳的動態(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的動態(tài)AGC允許系統(tǒng)設(shè)計師改變和調(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。

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。在實現(xiàn)車載娛樂系統(tǒng)時，汽車設(shè)計師除了要解決高速電視娛樂所特有的技術(shù)問題外，還必須考慮系統(tǒng)設(shè)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題，車載娛樂系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)趨勢是采用多接收路徑。業(yè)界專家估計，至少需要2至4個調(diào)諧器才能滿足將來OEM汽車客戶的需求。對這些多調(diào)諧器系統(tǒng)來說，器件尺寸變得至關(guān)重要。隨著越來越多的電子元件被添加到新的汽車設(shè)計中，多接收器部件可用的空間是越來越小，因此微型硅調(diào)諧器越來越有必要。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。

價格/性能

汽車調(diào)諧器設(shè)計的另一個制約因素是成本，因為OEM廠商往往施重壓于其一級供應(yīng)商來實現(xiàn)成本節(jié)約。通過一個日益擴大的市場產(chǎn)生的規(guī)模經(jīng)濟可以實現(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)來保持競爭力。通過部署在消費市場業(yè)已實用的硅IC調(diào)諧器，系統(tǒng)設(shè)計人員可以充分發(fā)揮硅片低廉的價格以及高度集成的優(yōu)勢。

作為汽車市場中始終保持領(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AEC-Q100標準認證的公司。硅調(diào)諧器MT2067為汽車市場提供了最高等級的性能和質(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)過嚴格的汽車等級測試，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)境和機械應(yīng)力，如變化的溫度、濕度和振動等

在中等功率消耗下提供高線性度

提供優(yōu)異的靈敏度、選擇性與大信號表現(xiàn)

符合嚴格的AEC-Q100質(zhì)量標準

與消費產(chǎn)品相比，汽車市場有更嚴格的性能和可靠性標準、特殊的認證過程以及溫度、震動以及更長產(chǎn)品壽命等挑戰(zhàn)。對于車載娛樂系統(tǒng)而言，還面臨著獨特的在快速移動的車輛中完成移動接收的挑戰(zhàn)。汽車制造商及供應(yīng)商們發(fā)現(xiàn)，消費級調(diào)諧器已無法滿足這些要求。而硅調(diào)諧器，如MicroTuner公司專門設(shè)計并經(jīng)認證適合汽車音頻/視頻/數(shù)據(jù)接收機使用的MT2067，正被迅速證明是車載娛樂系統(tǒng)的正確選擇。