車載收音機弱信號及多路徑干擾的處理方法

陳向陽

摘 要：為了改進車載收音機在復雜環境下的收聽效果，本文系統地論述了車載收音機弱信號及多路徑信號處理的原理，以及如何通過參數設置來改善收聽效果。

關鍵詞：車載 收音機 弱信號 多路徑干擾 軟靜音 立體聲混合 高頻削減

中圖分類號：U4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0002-02

車載收音機與家用收音機一個很大的差別就是，家用收音機處于一個信號比較穩定的環境中，而車載收音機所處的環境相對惡劣得多：高樓大廈，高山，路邊大樹等對信號的阻擋以及信號反射干擾；汽車在行進中接收信號強度的不斷的快速變化以及多普勒頻移效應都對車載收音機的接收效果造成不可忽視的影響。針對車載收音機的特點，當接收信號遭遇到信號強度的變化或遭遇到多路徑干擾的時候，收音機信號處理基帶進行信號動態處理，減輕信號強度的變化或多路徑干擾對收音質量的影響。

1 軟靜音處理方法

當接收信號環境由于場強信號變弱或有鄰近通道信號出現而變差時或有多路徑干擾時，軟靜音模塊將逐漸地衰減MPX信號（立體聲復合信號）。從而減輕人耳對噪聲的感受，但是程度不宜過大，否則造成明顯的聲音忽大忽小的現象，圖1顯示了用來驅動軟靜音的檢測器。

軟靜音檢測器（弱場強信號和鄰近通道信號條件下）弱場強信號取自Smeter的直流電平，鄰近通道信號取自MPX（立體聲復合信號）的高頻部分，（當沒有鄰近通道信號時，MPX信號沒有高頻部分出現）。弱場強信號條件下的軟靜音通過濾波后的 Smeter 與可編程的門限 （Startpoint Mute at attenuator level）比較后來操作。當 Smeter 值低于這個門限時，PIN腳MUTETC的直流電壓會線性增加。設置參數Startpoint Mute at attenuator level越高，軟靜音根據場強信號的起控點越高。鄰近通道檢測器感應MPX信號的高頻調制部分并且驅動軟靜音當一個高電平的鄰近通道干擾信號出現時，軟靜音起作用。高頻調制部分的檢測通過一個高通濾波器作用于MPX信號，然后檢波后得到。當接收條件變差時，軟靜音檢測器在管腳MUTETC上產生的電壓將會增加。一個可變衰減器作用于MPX信號，實際衰減量由MUTETC腳電壓決定。當MUTETC腳電壓在一定的電壓范圍內呈線性變化；最大衰減量可由“靜音深度”控制。該參數通常決定弱信號時最大的軟靜音深度。在有鄰近通道信號的條件下，最大衰減量由“靜音深度”和“鄰近通道靜音深度”聯合控制。

2 立體聲混合控制方法

當接收條件變差時它可以由最大分離度逐漸地變成單聲道，為的是對應的減小噪聲帶寬。立體聲解調和立體聲混合在同一功能塊中完成，它根據濾波后的smeter電平與全立體聲和全單聲道門限比較的情況來線性混合基帶信號L+R和L-R。該功能塊同樣有roll-off補償電路來獲得最大的立體聲分離度。為什么要補償呢？因為收音機信號在38 kHz內的頻譜不是平的，因此L-R信號與L+R信號的幅度是不同的。

關于立體聲混合電路中的線性混合因子α：當立體聲混合控制高于或等于全立體聲門限（5 V）時，α等于1。

當立體聲混合控制小于或等于全單聲道門限（通過寄存器 Stereo Blend設置）時，α等于0；α在兩者之間呈線性變化。因子β被叫作“滾降補償”并被通過寄存器Roll Off Compensation編程。當α等于1時因子β必須通過選擇來使立體聲分離度最大（也就是當場強高于全立體聲門限時）。寄生干擾限制了最大分離度，具體情況取決于通道匹配條件，即使有“Roll Off Compensation”立體聲分離度也很少超過45 dB。（圖2）

根據場強的立體聲混合曲線可以通過參數“Level Gain”和“Stereo Blend”和“Smeter slider”來調整。

內部電平產生立體聲混合控制電壓取自通過“內部電平電路”處理后的Smeter信號。Smeter信號經濾波后，再經“滑動偏移”、“斜率選擇”和“增益選擇”后產生內部電平信號。立體聲混合曲線經根據場強信號設置的“全立體聲”和“全單聲道”點來確定。全立體聲點指的是立體聲混合控制電壓（內部電平）等于5 V，它通過偏移和放大Smeter曲線來實現。全單聲道點可以通過調節參數“Stereo Blend”來設置。

怎樣設置混合曲線，讓我們考慮場強信號高于全立體聲點的情況（這時濾波后的Smeter信號等于5 V）。立體聲點可以通過增加“Level Gain”直到全立體聲點出現來設置。實踐中，當參數“roll-off compensation”在強射頻信號（如60 dBuV）時被優化后，設置信號發生器的電平（立體聲信號）對應于所期望的全立體聲分離點并調節“Level Gain”直到立體聲分離度開始下降是可能的。為設置全單聲道點將調節參數“Stereo Blend”。設置立體聲信號發生器輸出電平對應于所期望的全單聲道點，調節參數“Stereo Blend”直到沒有分離度出現。

3 高頻削減處理方法

當車載音響遭遇弱信號或多路徑干擾，信號失真造成的噪聲是惱人的，此時如果衰減噪聲，將大大改善收聽效果，如果能根據信號的質量來進行動態的信號帶寬控制，是一個非常有效的方法。（圖3）

去加重濾波器具有第二重功能，在低場強信號下用來減小音頻信號帶寬（高頻削減）。高頻削減功能可被激活或關閉通過設置參數“High Cut ON”。如果設置成OFF，則只有去加重濾波器起作用；如果設置成ON，去加重和高頻削減共同起作用。去加重時間常數可被設置為50 us或75 us。當高頻削減功能被激活時，低通濾波器時間常數從去加重值逐漸減小，音頻帶寬從10 kHz逐漸地減小到2 kHz（當選擇50 us的去加重時間常數時）；而當選擇75 us的去加重時間常數時因此音頻帶寬從10 kHz逐漸地減小到700 Hz。濾波器的濾波頻率通過把內部電平轉換成5位的數字信號來直接改變低通濾波器的電容值來實現。

轉換器范圍由參數“高頻削減開始電平”和“高頻削減停止電平”決定，它產生的門限電壓值對應于內部電平值，高端使音頻帶寬最大，低端使音頻帶寬最小。“高頻削減開始電平”（“高頻削減停止電平”）的值越高，達到最大音頻帶寬所需的射頻信號越大。

4 結論

通過以上系統原理的分析以及處理方法的實施，可以通過調節參數的方法實現車載收音機在惡劣的環境中維持相對良好的收音質量。

參考文獻

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[2]Integrated car radio of TDA7540 Datasheet，Author（s）：STM Semiconductors.

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