“控制”
至于起控制信號(hào)強(qiáng)度作用的放大器,主要有兩個(gè)功能:
1、將信號(hào)強(qiáng)度控制在一定程度內(nèi):正常情況下,天線所接收到的信號(hào)強(qiáng)度都無(wú)法滿足信息處理的需要,所以需要放大器將信號(hào)強(qiáng)度提升到一定的程度,信號(hào)強(qiáng)度的絕對(duì)單位是dBm,0 dBm相當(dāng)于1mW,10dBm相當(dāng)于10mW,為對(duì)數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系;相對(duì)強(qiáng)度單位為dB,信號(hào)強(qiáng)度增大3dB相當(dāng)于增大一倍。
顧名思義,放大器中的信號(hào)放大單元會(huì)將信號(hào)的強(qiáng)度放大,然后交由車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)處理,并保證導(dǎo)線中信號(hào)的衰減不會(huì)影響最后的信息讀取。但根據(jù)特殊需要,放大器中會(huì)配置閉環(huán)回路,也能保證在接收到的信號(hào)強(qiáng)度過(guò)大時(shí),將其削減到合理范圍。
2、匹配(compensation)天線和信息娛樂(lè)系統(tǒng)阻抗:簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是要將接收系統(tǒng)(天線和放大器)的阻抗調(diào)整到接近信息娛樂(lè)系統(tǒng)阻抗,這樣可以將信號(hào)傳輸時(shí)的功率損失降到最小。通過(guò)一個(gè)阻抗轉(zhuǎn)換單元,天線從高阻抗變?yōu)?0歐姆左右的低阻抗。
阻抗:是指電路中電阻、電感、電容等元件對(duì)交流電的阻礙作用,不僅描述電壓和電流之間的振幅關(guān)系,也描述它們的相位關(guān)系。電阻就是電路在直流電(相位=0)下的阻抗。
阻抗是天線領(lǐng)域內(nèi)非常重要的概念,因?yàn)樾枰邮?發(fā)送的信號(hào)頻率不同,接收系統(tǒng)電路的阻抗存在很大差異。如何在動(dòng)態(tài)情況下實(shí)現(xiàn)功率匹配,一直是天線系統(tǒng)電子工程師們關(guān)注的話題。
各個(gè)天線系統(tǒng)生產(chǎn)商所用的匹配方式也不盡相同,有無(wú)腦調(diào)試系統(tǒng),使之接近50?的,因?yàn)?0?是行業(yè)內(nèi)“約定俗成”的目標(biāo)阻抗;也有根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度適當(dāng)改變阻抗標(biāo)準(zhǔn)的。各有利弊,這里就不展開(kāi)了。
汽車(chē)天線系統(tǒng)變遷
之前看過(guò)了新型天線,我們?cè)賮?lái)看看汽車(chē)天線系統(tǒng)外觀的變遷。
傳統(tǒng)天線(1辮子天線、2短桿天線)與新型天線(3鯊魚(yú)鰭、4集成天線)
上圖1是筆者的老福特車(chē),傳統(tǒng)的車(chē)載天線大多就是這樣一根金屬桿,有的還可以伸縮,位于車(chē)前、車(chē)頂或者車(chē)后,一不小心就被熊孩子拔下來(lái)當(dāng)武器了。其功能也非常單一,無(wú)非是接收AM/FM廣播模擬信號(hào)。
之后出現(xiàn)了上圖2中的短桿天線,纏繞在天線桿上的金屬絲不僅能起到防止天線晃動(dòng)、減小噪音的作用,同時(shí)也增加了天線的有效長(zhǎng)度。兩者屬于所謂的傳統(tǒng)天線。
汽車(chē)天線系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在,各個(gè)不同的汽車(chē)制造公司都有他們自己的天線系統(tǒng)方案,比如寶馬傾向于使用鯊魚(yú)鰭天線(上圖3),簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單,低調(diào)而不低檔,但其外形大同小異。
更多的公司則兼容并包,比如捷豹路虎,在通過(guò)鯊魚(yú)鰭天線實(shí)現(xiàn)GPS、LTE、衛(wèi)星信號(hào)接收的同時(shí),他們也選擇集成天線(上圖4),來(lái)接收AM/FM以及數(shù)字廣播/電視信號(hào)。集成天線的位置不盡相同,玻璃、保險(xiǎn)杠、定風(fēng)翼等等,都可以是天線的載體;其外形也大相徑庭,有時(shí)是細(xì)長(zhǎng)的金屬絲,有時(shí)是扁平的金屬片。這哥倆屬于所謂的新型天線。
至于與天線相配套的放大器,也根據(jù)需要處理的信號(hào)不同,形成各自的結(jié)構(gòu),下圖所展示的,是FM信號(hào)放大器的一部分電路圖,以及TV/TS信號(hào)放大器的實(shí)物圖。
FM信號(hào)放大器電路圖,及TV/TS信號(hào)放大器實(shí)物圖
紅圈里是FM信號(hào)放大器的核心控制部分,其余的,則為匹配模塊、防靜電模塊、控制模塊等等。比如紅圈以下的閉合回路就是AGC(Automatic Gain Control ,信號(hào)強(qiáng)度自動(dòng)控制),當(dāng)輸入信號(hào)過(guò)高時(shí),能夠起到負(fù)反饋?zhàn)饔?,削減信號(hào)強(qiáng)度。
由于不是外觀件,所以放大器外觀的變化就不那么重要了。而放大器的個(gè)體大小和電子元件的大小密切相關(guān),隨著SMD(surface-mount device,表面粘貼元件)的出現(xiàn),最新一代的車(chē)載放大器實(shí)物大約15cm長(zhǎng)、5cm寬、5cm厚。但隨著摩爾定律的逐漸失效,放大器的“減肥”過(guò)程也在逐漸放緩。
天線和放大器,就組成了最簡(jiǎn)單的信號(hào)接收系統(tǒng)。
評(píng)論
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