車載收音機的好朋友:ST STAR 雙調諧器TDA7707

關鍵字 :TDA7707收音機FM/AM車載st5g開發工具觸摸屏單晶片mcu
 楊士傳 STM Automotive 2020-07-23 21:00

20年前,能坐在車裡能聽個收音機絕對有范;10年前,車裡有若干音樂CD/DVD碟片必被視為潮人;到了今天,大屏才是王道。
 
從最初的手動旋鈕式到現今流行的全面觸摸屏多媒體系統,一路走來,車載收音機已經歷多次疊代。可不管時代怎麼變,車載收音機功能依然經久不衰。隨著5G技術及智能化的普及,它的應用將更為拓展。
 
提到車載收音機的調諧,大家自然想到的是傳統的單調諧器方案,其實現在一些車廠已經使用雙調諧器方案了,如一些大眾高端車和BBA(奔馳、寶馬、奧迪)等。
 
雙調諧器通常是指一顆晶片有兩個通道同時工作,其主要應用場景有兩種,一種是相位反轉(Phase Diversity,PD) ,另一種是後台掃描(Background scanning)。雙調諧器方案結合一個外部協處理器解碼晶片可以實現DAB、HD、DRM 和CDR等數字調諧器應用。

FM 相位反轉

城市裡收聽FM廣播時,高樓大廈會帶來多徑干擾。如下圖所示,人耳聽到該干擾噪聲表現為“嚓嚓”聲,非常影響聽感體驗。所以能否有效抑制多徑干擾是衡量現代收音機的動態接收水平的主要指標。現今的數字單收音機雖然增加了很多算法,在一定程度上對多徑干擾有很好的抑制,但很難減小到聽不到噪聲或消除噪聲。
▲ 多徑干擾原理示意圖
 
▲ 多徑干擾原理示意圖
 
為了滿足消費者的更高收聽要求, ST配合車廠推出了雙天線雙調諧器解決方案。到目前為止,雙天線雙調諧器是抑制多徑干擾的終極武器。ST的TDA7707是一顆單晶片雙通道的數字處理調諧器,內部集成了5個DSP, 已固化了用於信號處理及降噪的多個算法。
 
由於FM信號才會產生多徑干擾,所以PD僅僅工作在FM模式下。TDA7707里的兩個通道工作在同一個頻率,實現PD功能的VPA(Virtual Phase Array)算法是默認打開的,該PD算法機制已經集成到調諧器內部,不用另外收費。
 
雙天線的設計、安裝需要注意它們的間距,在車上兩根天線之間的距離要大於1米,以儘量確保兩根天線接收的信號強度和相位不同。另外需要指出的是,雙天線雙調諧器不同於雙天線單調諧器(Antenna switch)的應用。雙天線單調諧器的工作原理是當調諧器檢測哪根天線接收信號強就切換到哪根天線,對調諧器來講,始終只有一根天線有效。
▲  雙天線雙調諧器接收及處理 VS 單天線單調諧器接收及處理
 
雙天線的算法和處理是在TDA7707的整個信號處理的前端,在中頻智能帶寬控制算法(DISS)之後,如圖所示。
▲  TDA7707集成的算法

FM/AM後台掃描


後台掃描可以在單根天線下工作。雖然TDA7707是獨立的雙通道,但其內部有開關,能讓雙通道都可以接收到信號,所以兩個通道可以同時處理不同的信號,一個通道正常接收FM/AM,同時另一個通道進行掃描收台。
 
後台掃描的應用場景是什麼呢?當開車收聽廣播時,從一個城市開到另一個城市,當前頻點的電台可能在另一個城市就沒有了,用戶不得不停車手動搜索一圈,才能繼續收聽到當地電台,而有雙調諧器時就不用手動搜台了,因為第二個調諧器會每隔一段時間自動掃台,配合RDS 功能就可以自動切換到當地有效電台。
▲  後台掃描應用

針對市場這些需求,ST 推出的TDA7707 IC是具有很高性價比的方案,具備最優的BOM 成本。TDA7707的主要優勢包括:
  • 晶片的自身封裝較小:QFN 9x9mm
  • 外圍器件少
  • 噪限靈敏度很好,FM可以達到-10dBuV
  • 信噪比較高,FM可以達到87dB
  • 內置5個信號處理的DSP,固化了抑制環境噪聲的多個算法
  • I2C或SPI控制
  • 外部單一的3V3電源設計
  • 4層PCB 設計,設計簡單,不用分割地 
為方便客戶快速上手和縮短開發周期,ST同時提供TDA7707的GUI開發工具和評估板以及適用SoC控制或MCU控制的Demo軟體:
  • 提供客戶化的參考代碼
  • 提供原理圖、PCB源文件和BOM
  • 提供強大的技術支持
  • 可以進行聯合路試
  • 提供方便快捷的調試工具
▲   調試工具和晶片框圖

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