車載信息娛樂系統是時下汽車世界中的熱門話題而處于復雜汽車信息娛樂平臺核心的是高性能汽車收音機調諧器一個為駕駛者和乘客提供高級廣播收聽體驗的必備組件汽車收音機市場相當大并且還在隨著汽車生產量增加而持續增長在2012年全球轎車和商用車的產量達8410萬臺2013年上半年汽車產量就已達4400萬臺1汽車后裝市場的規模更大估計全球超過十億多臺汽車在路上行駛2假設每輛車至少有一個收音機考慮到如此龐大的市場規模為什么只有少數汽車收音機調諧器供應商能夠在這個龐大且不斷增長的市場中競爭?

汽車收音機調諧器市場的成功因素

汽車收音機調諧器領域是一個具有很高技術門檻的半導體市場主要原因如下

當今復雜的不斷變化的駕駛環境需要高性能收音機調諧技術

 汽車通常處于移動狀態中這種不斷移動性要求汽車收音機調諧器能夠接收各種條件下的無線電信號調諧器必須能夠處理各種類型的信號衰減例如由于山脈和建筑物反射廣播信號而形成的多徑干擾所接收到信號的振幅相位隨時都在改變從而導致接收到的廣播信號失真或丟失

 偏遠地區的弱信號影響接收質量

 電力線和廣播發射塔可干擾廣播無線電信號或者使得接收性能進一步惡化

車內電子產品產生干擾

 車內較差的電機EMI防護例如風擋雨刷車窗天窗和其他車體/隔間部分甚至發動機和喇叭都能引起干擾不恰當的天線配置也會使得接收性能惡化其他干擾也可能來自車載收音機電路板上面安置的DC-DC轉換器LCD屏和其他高速數字電路

競爭壓力促使調諧器IC供應商提供高集成度且性能毫不讓步的調諧器

 傳統調諧器采用上一代的BiCMOS工藝技術制造隨著當今成本壓力的上升RF調諧器設計已經在代工廠如臺積電中轉換到具有成本效益的CMOS技術以在深亞微米節點制程實現更低的混合信號集成電路生產成本世界上僅有少數幾家汽車收音機調諧器供應商能夠提供基于數字低中頻架構的低成本RFCMOS車載調諧器方案

 為了滿足汽車OEM前裝客戶市場調諧器IC供應商通常必須是一家通過ISO/TS16949認證的公司可為市場提供符合AEC-Q100認證的調諧器IC

汽車收音機調諧器供應商必須能夠覆蓋全球在全球為設計和路測提供現場支持RF PCB布局和汽車路測需要本地支持以縮短設計周期并幫助在路測過程中進行適當調諧

這些諸多因素導致汽車收音機調諧器具有較高的市場進入壁壘以至于僅有少數半導體公司能夠為全球汽車信息娛樂市場提供高品質調諧器

汽車收音機調諧器要求

汽車收音機調諧器運行中所面臨的挑戰性環境需要一系列高要求的核心性能參數和特性這些參數包括

極佳的靈敏度幫助接收弱信號

靈敏度是指調諧器接收電臺弱信號的能力如果你居住在遠離大多數無線電臺發射器的農村地區調諧器的靈敏度是十分重要的一個具有-3.5dBuV靈敏度的調諧器能夠捕獲小到0.5uV的信號這樣即使調諧器遠離發射塔100英里它都有可能收到該發射塔發出的信號

卓越的選擇性和動態帶寬控制有利接收強電臺之間的弱信號

選擇性是指在小頻率偏移量處存在強信號電臺時調諧器接收弱信號電臺的能力和對接收當前電臺時對左右鄰臺干擾的抑制程度如圖1所示在FM頻譜擁擠的城市環境中這特性對于接收器尤其重要鄰道選擇性是指信號對在FM廣播頻率±100kHz處鄰道信號的抑制能力這在歐洲市場特別重要因為在邊界地區FM廣播的鄰道干擾接近±100kHz處高性能的汽車收音機調諧器在±100kHz處干擾下應該至少有65dB的選擇性一些調諧器能夠通過強大的先進無線電DSP算法獲得這種選擇性可以通過測量多個信號參數包括相鄰和相間信道條件動態優化預期的信道帶寬在強干擾存在下收窄帶寬

圖1在接收強電臺之間的弱信號時卓越的選擇性和動態帶寬控制是非常重要的優良的IP3對互調失真提供最佳防護

IP3是對調諧器線性度的品質參數度量更高的IP3意味著更好的線性度和更少的失真度最嚴重的失真是三階互調失真IMD3它是由兩個近距離干擾信號的三次諧波失真產生的干擾信號進入有用信道引起串擾如圖2所示擁擠的FM頻譜在城市中非常普遍太接近于有用頻道的干擾是不容易過濾掉的為了減少三階失真的干擾結果必須增加IP3性能具有較低IP3的調諧器需要非常昂貴的高Q值跟蹤濾波器來避免IMD3干擾和較差的收聽體驗一個優秀汽車收音機調諧器的IP3指標可以高達117dBuV并且在全RF增益下具有-3.5dBμV的靈敏度它也應該提供很寬的IMD動態范圍在沒有外部濾波模塊時提供IMD3干擾保護

圖2好的IP3提供強有力的互調失真保護

快速AF備用電臺頻率檢查允許快速響應時間在6ms或以下

在歐洲當信號太弱時或者當超出電臺信號覆蓋范圍時AF可允許汽車收音機調諧器調諧到一個提供相同電臺內容的不同頻率這常見于歐洲汽車收音機中它通過在RDS數據中發送AF列表來啟動在高端汽車中常備兩個調諧器 其中一個專用后臺從調諧器用于掃描AF列表提供AF電臺參數給主機以便當主電臺信號變得不可接受時跳轉到AF電臺在成本敏感的收音機前面提及的雙調諧器太貴了中單調諧器檢測AF電臺然后重新調諧到主電臺但不會引起可覺察到的音頻中斷執行AF檢查操作所能夠接受的最大時間為10ms市場上大多數調諧器僅能夠監測AF電臺的接收信號強度指示RSSI表現優異的汽車收音機調諧器能夠在6ms內完成AF檢查操作并且監測多達四個參數包括RSSISNR頻率偏移和多徑干擾

FM多徑干擾處理信道均衡器減少多徑干擾