傳統的無線電架構中,將四個天線連接到音響系統需要長達20公尺(60英尺)的銅纜。新型架構將調諧器從音響系統分離出來,安裝在靠近天線的位置,並且將輸出序列化。
這樣就將配線的長度縮短為大約四分之一。總體效果是極大地降低了重量和成本、提高了抗擾性、減少發熱,以及降低音響系統內部的複雜度(圖1)。
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圖1 典型的車載音響系統 |
傳統音響系統架構
音響系統是汽車無線電系統的指揮中心,使駕駛者能夠選擇音訊源、設置音量、選擇歌曲或選擇電台。傳統上,除了音訊訊號處理和放大器之外,還採用音訊調諧器、基頻處理IC和應用處理器,如圖2所示。
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圖2 傳統音響系統架構 |
傳統音響系統的複雜度帶來了許多設計挑戰。密集電子元件產生的熱量可能要求使用散熱器並降低可靠性。傳統音響系統的整體式架構也意味著如果無線電特性發生任何變化,都需要至少對極其複雜的音響系統的局部進行重新設計。
作為汽車資訊娛樂系統的主要使用者介面,音響系統幾乎普遍位於中控台。該位置非常靠近駕駛者,便於駕駛者與音響系統之間的互動。然而,同時也造成了音響系統遠離天線,後者一般位於車頂或後窗/側窗上。這些天線往往需要非常長且密集的配線來連接到音響系統,所以成本較高、抗噪性較差。
圖3所示為傳統架構的一個例子,其中有兩根天線位於後窗上,並連接到中控台音響系統。注意,在從天線模組到音響系統的整個長度範圍內,有多根電纜並行布置。
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圖3 傳統無線電架構 |
遠程調諧器架構
目前已有廠商Maxim開發了創新性的「遠端調諧器架構」,將調諧器從音響系統中分離出來。圖4所示的遠端調諧器架構中,汽車的每個C柱中安裝有一對調諧器。遠端調諧器模組用RTB1和RTB2表示。
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圖4 遠程調諧器架構 |
利用一根較短的同軸串列鏈路將兩個遠端調諧器模組連接在一起,然後將四個調諧器組成的總成,通過單根同軸串列鏈路連接到音響系統。這根同軸電纜既負責將調諧器輸出連接到音響系統,又為調諧器提供I2C通信和電源,無需附加電纜。該架構使得音響系統體積較小、發熱量較少,並大大減少電纜數量(圖5)。
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圖5 遠程調諧器架構布線 |
數位串列連接對環境雜訊的抗擾性較好,大大降低布線的難度並提高弱訊號的接收性能。
遠端單元架構的另一項優勢是擴展性——很容易增加更多的調諧器,可用於背景掃描和相位分集,無需更改音響系統的設計。
遠端調諧器展示系統
可使用一對遠端調諧器模組展示新架構。第一個遠端調諧器模組(圖4和圖6中的RTB1)包括一對調幅(AM)/調頻(FM)/數字無線電調諧器、一個串列器和電源管理IC(PMIC)。該模組既支援單模組系統,也支援在多模組系統中與第二個模組(圖4中的RTB2)配合使用。
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圖6 遠端單元模組RTB1 |
第二個模組(圖4和圖7中的RTB2)支援多模組系統,其中包括一對調諧器、電源管理以及串列器/解串器晶片組,支援多個模組以菊鏈方式連接。
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圖7 遠端單元模組RTB2 |
基頻/音響系統配接器(圖8)包括解串器和連接器,能夠方便地連接到基頻處理器或邏輯分析儀,以進行評估。
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圖8 音響系統配接器 |
此外,調諧器模組可直接連接到任意帶有相應多媒體串列鏈路(GMSL)解串器和FAKRA連接器的音響系統。
本文討論了傳統音響系統架構的缺點,例如複雜的音響系統需要支援多種調階器、控制散熱,並接收來自天線的多路線纜的訊號。此外,本文也說明採用遠端調諧器架構的優勢,像是將調諧器從音響系統移到了靠近天線的位置。Maxim提出的這種新式布局方法能夠大大降低布線複雜度、減輕重量、降低成本,並減少雜訊耦合。遠端調諧器架構使音響系統體積更小、散熱更少、擴展性更好,很容易根據當前以及將來無線電特性和頻段的變化增加更多的調諧器。
(本文作者皆任職於Maxim)