汽车无线电的昨天、今天和明天

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一、汽车无线电的发展概述
汽车无线电自1929年悄然问世以来，发生了显著的变化。最初的汽车无线电是一种电池驱动的便携式无线电，必须带入车内使用。Paul Galvin发明的早期汽车无线电需要单独购买，汽车制造商并不附随汽车提供无线电设备，这给消费者带来了极大的不便。到20世纪30年代末期，20％的汽车都配备了内置无线电。汽车无线电由此经历了重大的变革历史：从只有一个基本的单旋钮AM和FM模拟调台功能，逐渐发展到具有8轨磁带功能、盒式磁带录音机、CD机、多波段立体声设备，直至最新的数字地面及卫星无线传输功能。
在销售到全球各地的数以百万计的汽车中，汽车无线电成为为消费者提供信息的主要渠道，也是与外界沟通的一种方式。
大众往往忽略的一点是，鉴于汽车无线电的移动性，与家用固定无线电相比，汽车无线电的工程复杂性更高。汽车无线电中含有在汽车移动时适应变化环境的电子元件。高层建筑和高山会反射无线信号，从而减弱无线信号、造成相邻信道干扰及多频道干扰等技术障碍，这些电子元件则能够最大限度地减轻干扰信号的影响，确保车内用户的良好收听效果。
飞利浦公司不断致力于为汽车无线电市场开发创新的半导体技术，以提供高质量、具有成本效益的无线电解决方案。目前，在全球汽车无线电半导体市场上，飞利浦拥有超过30％的市场份额，为全球90％的汽车无线电制造商供应半导体产品。飞利浦公司可提供完整的组装低档及高档汽车无线电的半导体产品，包括调谐器、模拟信号处理器、数字信号处理器（DSP）、调节器及放大器。
显然，不断推陈出新的电子技术使得汽车无线电的变革成为可能。在深入讨论汽车无线电的变革历史前，让我们首先审视一下目前的无线电市场状况，以及该市场如何影响汽车无线电的发展进程。然后，我们将讨论组成汽车无线电的关键电子元件--调谐器、信号处理器及放大器，以及在过去的数年里这些电子元件的变化过程。
二、汽车无线电市场现状
广播标准
目前，主要有两类无线广播标准--模拟及数字标准。模拟AM及FM无线广播有60多年的发展历史，是全球最主要的广播标准。在未来十年左右，我们将看到模拟AM及FM无线传输技术将缓慢地向数字模式转换，逐渐迎合新兴的数字无线广播标准。
数字无线广播标准，如应用于欧洲、亚洲及加拿大的数字音频广播标准（DAB）；数字地面AM/FM或HD Radio（IBOC）及卫星无线传输标准，如美国的XM及Sirius标准，正处于各自的初期应用阶段。
正如模拟FM耗用了30多年的时间才逐渐渗透到AM无线传输市场，且只占有20％的听众市场份额，数字无线广播标准的大规模普及也将待以时日。
制造商需求集成方案
对大众消费类设备而言，成本至关重要。为了能够在成熟的市场中提供具有价格竞争优势的汽车无线电设备，制造商往往需求具有成本效益的半导体元件。因此，诸如飞利浦公司等半导体供应商致力于提供集成系统，将更多的功能集成在更少的芯片上，从而降低材料成本。
现实状况
以历史为鉴，模拟FM尽管比AM在技术上高级得多，真正的广泛应用却耗时不菲。因此，数字无线技术的普及也将历经磨难。所以，在未来几年内，汽车无线电及半导体制造商的重点应该放在开发更先进的噪音抑制技术、多声道功能，以及接收更清晰的无线信号上，以持续不断地改善模拟音频技术和接收质量。
汽车无线电的发展历程显然是马拉松式的，而非跳跃式的。在从模拟向数字无线技术过渡之前，首先要完成模拟向数字无线信号处理技术的转换。
模拟向数字信号处理的转换
汽车无线电的质量主要取决于设备有效处理无线电波或信号的能力。由于消费者不断需求更佳的音频质量，随着汽车无线电的更新换代，人们也目睹了无线电设备信号处理功能的显著改善。与汽车无线电中的其他所有电子元件相比，在过去的数年里，信号处理器经历了最明显的变革。
因此，可以这样讲，无线信号处理功能的显著改善支撑了汽车无线电的变革。模拟信号处理器首先被用于调谐、滤波、处理、编码及解码从模拟AM/FM广播信号传输来的连续模拟信号。因此，飞利浦公司等半导体制造商不断推出新的数字信号处理硬件，以改善音频及接收质量参数。数字信号处理器（DSP）以数字的形式转换、解调及过滤模拟AM/FM广播信号，以提供更少干扰的改善无线电质量。
目前，75％的汽车无线电采用模拟信号处理器。到2004年，预计40％的全部无线信号处理过程将采用数字信号处理器。飞利浦公司是首家提供专用汽车无线电数字信号处理器SAA7701的半导体公司。目前，飞利浦公司占有全球汽车无线电数字信号处理器市场超过65％的份额。飞利浦的数字信号处理器是专门为严格的汽车运行环境而设计的，可有效地抵御温度波动、电磁干扰，以及不断变化的外部环境对汽车无线电性能的影响。

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另一个体现汽车信号处理器日益重要地位的趋势是，无线信号在更早的信号转换阶段被转换成数字形式。模拟向数字形式的转换过程被提前到信号处理阶段来完成--从基带端到信号输出之前的阶段，离提供无线射频信号的天线更近。这进一步证实了数字信号处理器将在汽车无线电行业的发展过程中发挥更加重要的作用。

三、汽车无线电DSP引领无线电设备走向未来

汽车无线电行业正在从模拟信号处理向数字信号处理转变，因为数字信号处理技术可为无线电制造商提供改善的无线电性能、增强的音频质量、极大的灵活性、更短的设计周期、更快的产品面市速度以及成本效益。与10年前开发的第一台汽车数字信号处理器相比，现有的汽车数字信号处理器可在单一芯片内提供更高层次的功能。最新的发展趋势将是采用更多的软件集成功能，更少的硬件模块。事实上，飞利浦公司的SAF7730软件无线电数字信号处理器将5个数字信号处理器核心集成在单一芯片上，信号处理过程完全借助软件来完成。

飞利浦公司是第一家提供汽车数字信号处理器解决方案的半导体供应商，这些处理器针对汽车市场，在成本和性能方面均得到优化。目前，飞利浦公司基于数字信号处理器的汽车无线电解决方案可提供最高水平的集成功能，业内其他半导体供应商无人能望其项背。在集成技术方面，目前大多数半导体制造商提供两部分及三部分芯片组。而飞利浦公司早在3年前推出的第一代无线电解决方案（即SAA7701）中，已经能够提供针对汽车行业优化的两部分芯片组（调谐及数字信号处理混合功能）。飞利浦目前正在大批量推出第二代数字信号处理器无线电芯片组，而第三代SAF7730软件无线电数字信号处理器样品也已面市。与此同时，其他半导体供应商才开始提供通用形式的三部分芯片组无线电解决方案，若应用于更加昂贵的系统，还需要付出更多的努力。

软件无线电汽车数字信号处理器

基于软件的数字信号处理器是一种简单的解决方案，使汽车无线电制造商能方便地增添新性能和独特功能，而无需像传统方案那样重新设计整个基于硬件的无线电集成电路，大大节约时间和成本。

例如，现有的汽车无线电制造商迫切要求显著改善多径性能及天线的分集效应，他们以大量崭新的无线电性能和广播标准来抨击现有产品。若采用基于软件的体系结构或中频（IF）概念，上述问题则迎刃而解。制造商可借助新性能改善无线电功能，通过简单的软件升级引入产品的差异性，增强无线电设备性能。

以飞利浦的汽车软件无线电数字信号处理器SAF7730为例。SAF7730提供高度创新的集成功能，它将模拟及数字模块（混合信号）集成在一个汽车数字信号处理器中，包括将模拟中频输入、数字无线电接收及音频处理、样本速率转换器以及数字及模拟音频输出集成在单一的汽车数字信号处理器中。完全通过软件实现信号处理。这一高水平的集成功能在数字中频汽车数字信号处理器市场上是绝无仅有的，在一流的高密度CMOS18收缩处理工艺中，提供了一种具有成本效益的数字中频解决方案。

软件无线电数字信号处理器可提供软件解决方案所能提供的全部灵活性。因而，飞利浦为客户提供了一个先进音频及无线电处理性能的软件库，可嵌入到SAF7730中。此外，该软件无线电系统提供的灵活性可使客户集成自己的软件知识产权，以获得标新立异的产品。

飞利浦的SAF7730提供自适应超低频II、音乐级、多径相消及天线分集性能，因而能实现更高级的无线电接收及音频质量。软件无线电数字信号处理器大大改善了现有传统无线电广播的声音质量，为无线电制造商留下了自由发挥空间，以改进现有的无线电设计，适应未来的数字无线电功能。

遵循这一思路，飞利浦正与iBiquity Digital紧密合作，批量生产第一个具有成本效益的HD无线电ASIC半导体解决方案。iBiquity Digital是唯一的数字地面AM及FM无线电广播技术及HD无线电开发商和许可证发放商。飞利浦HD无线电解决方案的第一个硅片产品预计于2003年7月面市。

总而言之，数字信号处理器将不断提供具有更广泛收听范围的解决方案，让消费者在更大的区域内接收更多的电台节目，最大限度地减少不断调谐以获得更佳接收效果的需要。数字信号处理器通过提供带有较少静电干扰的改善声音质量，使传统的模拟AM及FM广播更加清晰。

数字信号处理器将武装汽车无线电进入未来。飞利浦的SAF7730已经适用于目前的数字无线电应用系统，若与协处理器配合使用，可提供有前途的车载多媒体系统解决方案。

汽车无线电调谐器

与信号处理器相似，目前市场上有两种类型的汽车无线电调谐器--传统的模拟AM/FM以及数字卫星及HD无线电调谐器。尽管现有的模拟AM/FM调谐器采用增强的数字技术及软件技术，可提供改善的音频质量，模拟调谐器还是不能提供类似CD机的音频质量。为了获得CD级声音质量，汽车无线电制造商只能采用数字调谐器，如卫星或HD无线电调谐器。

汽车无线电调谐器在改善接收质量方面举足轻重。目前，飞利浦的精确相邻信道抑制（Precision Adjacent Channel Suppression，PACS）调谐技术已经成为业界的事实标准。该技术通过维持微弱AM/FM信号的接收，大大改善了接收质量，并最大限度地降低了邻近无线电信号的干扰。对消费者来说，这意味着更少的音频静电及无线电干扰。

飞利浦是领先的精确相邻信道抑制无线电调谐器供应商，占有30％的全球调谐器市场份额。飞利浦持续不断地在调谐器技术上进行创新，以提供改善的音频质量。飞利浦的新一代调谐器TEF6860，将为汽车无线电制造商提供改善的性能、成本效益，以及更低的材料成本。

放大器及调节器

“传统”的元件，如无线电功率放大器、稳定器及调节器，也经历了变革，并将随着汽车无线电的更新换代而不断变化。这些元件尺寸不断变小，而集成的功能却不断增加，为无线电设备节约了宝贵的空间。飞利浦的IPAS（Integrated Power Amplifier and Stabilizer）是过去数年放大器变革的最好见证。它是一个单芯片半导体解决方案，将集成的功率放大器与多电压调节器组合在一起。

飞利浦的TDA8587J是集成功率放大器及稳定器单芯片，它将一个4信道18WBTL放大器、一个多输出电压调节器及一个功率开关集成在小巧的、节省空间的封装内。它提供了高功率放大及稳定电压调节功能。TDA8587J是一套完整的、具有成本效益的电源及音频放大器解决方案，适用于低至中等范围汽车无线电应用系统。

在飞利浦的集成功率放大器及稳定器芯片问世之前，功率放大器及调节器是无线电中的独立元件。两种元件的集成使得原设备制造商能够简化无线电设计，并减少汽车无线电的制造成本。

旅途中清晰、明快的无线电效果

随着汽车无线电向信息娱乐的逐步演变，消费者将能随时、随地享受到信息及娱乐带来的乐趣。不过，目前的汽车无线电行业致力于进一步改善模拟无线电功能，同时为未来的数字无线电时代的到来做好准备。

飞利浦公司在汽车无线电集成电路方面拥有的丰富经验，是该领域无庸置疑的领导厂商。随着飞利浦公司逐步从模拟向数字产品的转向，飞利浦也将继续引领汽车无线电的变革步伐。同时，消费者将更舒服、更方便体验车内娱乐享受。