20世紀(jì)30年代，車載收音機(jī)radio開始應(yīng)用，車載收音機(jī)作為獲取實(shí)時(shí)新聞、音樂娛樂及路況信息的主要渠道，成為了汽車內(nèi)飾不可或缺的部分。

進(jìn)入21世紀(jì)后，導(dǎo)航系統(tǒng)、音樂播放、在線音樂、手機(jī)車機(jī)互聯(lián)的興起，使得駕駛者能夠隨時(shí)隨地獲取更為個(gè)性化、多元化的信息與娛樂內(nèi)容。相比之下，依賴無線電信號(hào)、節(jié)目選擇相對(duì)有限的傳統(tǒng)收音機(jī)顯得日漸落伍。

許多新款車型開始將傳統(tǒng)收音機(jī)功能整合進(jìn)多功能觸控屏幕，甚至在部分高端車型中，收音機(jī)被簡(jiǎn)化為應(yīng)用程序app之一（如在線電臺(tái)），app是通過數(shù)據(jù)流傳輸音頻內(nèi)容，使用的是車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量，這種形式并非車載無線廣播接收系統(tǒng)，傳統(tǒng)的收音機(jī)在汽車內(nèi)部的地位逐漸邊緣化。

傳統(tǒng)的車載收音機(jī)系統(tǒng)會(huì)不會(huì)被逐步取代，最后消亡呢？

1.無線廣播系統(tǒng)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的收音機(jī)使用的是無線廣播接收系統(tǒng)，也就是調(diào)幅AM和調(diào)頻FM的模擬信號(hào)接收系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）實(shí)時(shí)信息：無線廣播系統(tǒng)能夠提供電臺(tái)播報(bào)的實(shí)時(shí)的交通信息、天氣預(yù)報(bào)和其他緊急公告。

2）覆蓋范圍廣：與需要網(wǎng)絡(luò)連接的互聯(lián)網(wǎng)音頻服務(wù)不同，傳統(tǒng)的AM/FM廣播覆蓋范圍廣泛，即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)也能接收到信號(hào)，而無需依賴像移動(dòng)數(shù)據(jù)這種近距離的基站信號(hào)。

3）操作簡(jiǎn)便：對(duì)于一些不太熟悉現(xiàn)代科技的老年用戶或者偏好簡(jiǎn)單操作的人來說，傳統(tǒng)廣播的操作界面更為直觀和易于使用。

4）成本效益：對(duì)于那些沒有配備高級(jí)多媒體系統(tǒng)的汽車而言，安裝一個(gè)基本的無線廣播接收器成本相對(duì)較低，而且維護(hù)費(fèi)用也較少。

實(shí)時(shí)信息、操作簡(jiǎn)便和成本效益這幾個(gè)特點(diǎn)隨著車載新技術(shù)的應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)已不再明顯。但是它信號(hào)覆蓋范圍廣的特點(diǎn)在特定情境下卻展現(xiàn)出不可替代的價(jià)值。特別是在自然災(zāi)害、大規(guī)模突發(fā)事件等導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況下，由于調(diào)頻（FM）廣播發(fā)射臺(tái)的覆蓋半徑超過100公里，而中波（AM）電臺(tái)的覆蓋距離可達(dá)上千公里，通常發(fā)射臺(tái)與汽車駕乘者相距遙遠(yuǎn)，受到同一災(zāi)害影響的可能性較小，所以無線電信號(hào)往往能保持相對(duì)穩(wěn)定。

而2G/3G/4G/5G蜂窩接收終端到基站的無線傳輸距離為幾百米到上千米，汽車駕乘者與基站同時(shí)遭受災(zāi)害的可能性極大。這個(gè)特點(diǎn)使車載收音機(jī)成為獲取緊急信息、指導(dǎo)疏散行動(dòng)的關(guān)鍵工具！

出于公共安全考慮，歐盟在2017年就要求車輛必須具有車載廣播收音機(jī)系統(tǒng)。2024年9月18日，中美兩國不約而同的同時(shí)開始立法強(qiáng)制新車配備收音機(jī)，美國通過了《2024車載調(diào)幅廣播法案》，要求美國的車輛中必須保留AM收音機(jī)功能。中國的工業(yè)和信息化部對(duì)《車載無線廣播接收系統(tǒng)》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)修訂計(jì)劃進(jìn)行公示。兩國的目的都是確保在極端情況下駕駛者能接收到官方發(fā)布的緊急廣播。

也就是無論車載收音機(jī)在外觀形式上如何變化，無線廣播的信號(hào)系統(tǒng)必須保留，所以車載無線廣播收音機(jī)不但不會(huì)消亡，還會(huì)重新成為車輛的標(biāo)配，下面我們就來了解下無線廣播系統(tǒng)的基本原理。

2.車載無線廣播接收系統(tǒng)的基本原理

2.1無線廣播信號(hào)的發(fā)送

收音機(jī)所收到的聲音信號(hào)是來自廣播電臺(tái)發(fā)出的無線電波，收音機(jī)的作用是將接收到的無線電波轉(zhuǎn)化為人耳能聽到的聲音信號(hào)。

要想了解這些聲音信號(hào)是如何接收和轉(zhuǎn)化的，首先要知道這些聲音信號(hào)是如何產(chǎn)生和發(fā)送的。

人耳能聽到的聲音頻率范圍是20Hz-20KHz之間。電臺(tái)的聲音信號(hào)是通過基站中的天線發(fā)出來的，根據(jù)波導(dǎo)理論，天線的最佳長度一般是波長的1/2或1/4，而波長λ=波速V/頻率f

比如我們想要傳輸1000Hz的聲音信號(hào)，C為光速，可以求出此頻率的波長為300000米:

波長計(jì)算公式

進(jìn)而求出天線的長度L至少是1/4波長，也就是75000米

天線長度計(jì)算公式

顯然做這么長的天線是無法實(shí)現(xiàn)的。

太長的天線是無法實(shí)現(xiàn)的

根據(jù)波長的計(jì)算公式可知，頻率越低，波長越長，進(jìn)而導(dǎo)致需要的天線也越長，所以低頻的聲音信號(hào)是無法直接傳輸?shù)?，必須想辦法改為高頻信號(hào)才能傳輸。

將低頻的聲音信號(hào)疊加1個(gè)高頻信號(hào)后，可以生成1個(gè)新的高頻信號(hào)。如果將聲音信號(hào)稱為原始信號(hào)，則與原始信號(hào)疊加的高頻信號(hào)相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)載工具，稱為載波信號(hào)，疊加的過程稱為調(diào)制。

信號(hào)調(diào)制

如果載波信號(hào)的頻率是1MHz，則合成之后就是1個(gè)新的1MHz的信號(hào)。

合成后的頻率與載波信號(hào)相同

根據(jù)波長公式可知，1MHz頻率信號(hào)的波長為300米，這樣發(fā)射天線的長度L只需要300/4=75米就可以了。

2.2無線廣播信號(hào)的接收

接下來在收音機(jī)的接收端就要先通過天線把無線廣播信號(hào)接收到，收到后把載波信號(hào)濾掉，把原始的聲音信號(hào)篩選出來使用。

信號(hào)接收電路圖

由于不同電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)頻率是不同的， 所以在空氣中存在著各種不同頻率的電磁波。

不同頻率的電磁波

這些不同頻率的信號(hào)會(huì)通過收音機(jī)天線的電磁感應(yīng)進(jìn)入信號(hào)接收電路。

如果不對(duì)頻率進(jìn)行篩選，這些不同頻率的信號(hào)都會(huì)通過接收電路進(jìn)入采樣端口或者直接進(jìn)入聲音驅(qū)動(dòng)電路。

LC并聯(lián)諧振電路

上圖中左邊的LC并聯(lián)諧振電路就是用來篩選頻率的，LC并聯(lián)諧振電路有個(gè)固有頻率，它的計(jì)算公式是：

當(dāng)從天線上收到的頻率信號(hào)和LC電路的固有頻率一樣時(shí)，會(huì)發(fā)生并聯(lián)諧振，所以這個(gè)頻率也叫諧振頻率。

發(fā)生諧振時(shí)，LC電路對(duì)外表現(xiàn)出很大的阻性，相當(dāng)于是1個(gè)很大的電阻，也就相當(dāng)于斷路。此時(shí)，天線上收到的頻率信號(hào)無法通過LC并聯(lián)電路，就會(huì)進(jìn)入后面的采樣或驅(qū)動(dòng)電路。

LC頻率特性曲線

通過LC電路的頻率特性曲線可知，當(dāng)通過LC電路的頻率信號(hào)等于諧振頻率時(shí)，它的阻抗是最大的（無窮大）。

而其它頻率信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生諧振，就會(huì)通過LC電路流向大地，不會(huì)流入后邊的電路，也就是被屏蔽掉了，這樣就完成了頻率篩選的功能。

如果LC的值是固定的，則LC電路只能篩選出1個(gè)頻率，但是由于收音機(jī)需要選擇多個(gè)不同的電臺(tái)頻率，所以這里的電容C1是個(gè)可變電容。

C1為可變電容

通過外部按鍵調(diào)節(jié)電容C1的值，就可以改變需要篩選的頻率值。這就是收音機(jī)通過旋鈕選擇頻道的原理，這個(gè)過程叫做調(diào)諧，調(diào)諧實(shí)際上就是調(diào)整電路的諧振頻率。

解調(diào)電路濾掉高頻信號(hào)

特定的頻率信號(hào)經(jīng)過篩選后才會(huì)進(jìn)入后面的解調(diào)電路，信號(hào)首先會(huì)經(jīng)過二極管，由于二極管的單向性，具有整流作用，去除負(fù)向成分會(huì)使信號(hào)變得更加平穩(wěn)，更有利于后續(xù)的信號(hào)處理和分析。整流后的信號(hào)再經(jīng)過電容C2和L2的濾波后，高頻信號(hào)會(huì)被濾除，只留下原始的低頻聲音信號(hào)。

3.調(diào)幅AM與調(diào)頻FM

在高頻載波的發(fā)送基礎(chǔ)上，無線電信號(hào)的傳輸還可分為AM（調(diào)幅）廣播和FM（調(diào)頻）廣播兩種不同的傳輸方式。

AM的調(diào)制方式是通過改變無線電波的振幅來傳輸信息，也就是說高頻信號(hào)的幅度會(huì)隨低頻聲音的強(qiáng)弱而變化。

調(diào)幅AM波形

而FM則是通過改變無線電波的頻率來傳輸信息，信號(hào)頻率會(huì)隨著聲音的強(qiáng)弱而改變。

調(diào)頻FM波形

在抗干擾能力方面，因?yàn)?/span>FM的信號(hào)變化基于頻率，不易受噪聲和干擾影響，抗擾性強(qiáng)；

AM變化基于幅度，容易受雷電、電器設(shè)備等干擾，其抗擾性弱，聲音質(zhì)量會(huì)低一些。但AM的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離較遠(yuǎn)，可以覆蓋較大的范圍，適合全國范圍內(nèi)的廣播；FM信號(hào)的抗干擾能力強(qiáng)，還能支持立體聲，適合播放音樂類的內(nèi)容，但FM的傳輸距離相對(duì)比較短，更適合在城市等局部地區(qū)進(jìn)行廣播。

4.長波LW、中波MW與短波SW

無線電信號(hào)在空氣中的傳播方式有2種，地波和天波。

地波貼著地平線發(fā)射，通過衍射，可以沿著地球表面的弧度傳輸。地波的傳播距離取決于地表介質(zhì)特性，由于陸地上的表面介質(zhì)對(duì)電波衰減較大，所以地波在陸地上難以傳送太遠(yuǎn)的距離，在無障礙物的海洋上可以傳送更遠(yuǎn)的距離。

地波

天波的衍射能力比較差，不能貼著地平線傳輸，但是它可以通過大氣中的電離層反射，通過多次反射來傳輸，由于天波不受陸地上的表面介質(zhì)阻礙，信號(hào)衰減小，所以天波可以傳送很遠(yuǎn)的距離，可以達(dá)到幾千公里。

天波

無線廣播信號(hào)分為長波LW、中波MW和短波SW。

長波的頻率范圍為30～300kHz。長波能夠用天波或地波的形式傳播。長波波段的發(fā)射能力最強(qiáng)，在所有波段中，它最適于以圍繞地球曲面的地波的形式而傳播，但地波傳播的最大距離也不超過3～4千公里。所以，—般長波的傳播方式仍以天波為主。長波適合于海洋傳輸,其次是陸地傳輸。

中波的頻率范圍為525～1605KHz,中波廣播通常采用調(diào)幅AM的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，因此中波電臺(tái)也可以被稱為調(diào)幅電臺(tái)。

由于AM的傳輸容易受到干擾，遇到山丘和高樓，信號(hào)會(huì)衰減，產(chǎn)生噪音，所以一般都是新聞?lì)惞?jié)目或者緊急播報(bào)，不太適合音樂等對(duì)音質(zhì)要求較高的內(nèi)容。

中波也能夠用天波或地波的形式傳播。白天，主要靠沿地球表面?zhèn)鞑サ牡夭▊鬟f。由于受地面影響，電波衰減較大、傳遞距離較近，但傳播穩(wěn)定、接收效果較好。晚間，高空電離層較低，部分電波被電離層反射傳遞，傳播距離較遠(yuǎn)。所以，中波廣播晚上的服務(wù)范圍比白天大。中波廣播主要用于國內(nèi)或省內(nèi)的廣播。

短波SW的頻率范圍為3～30MHz，主要使用調(diào)頻FM的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。

短波可以用天波或地波的形式傳播，由于短波的波長短，沿地球表面?zhèn)鞑サ牡夭ɡ@射能力差，傳播的有效距離短。

短波以天波形式傳播時(shí)，在電離層中所受到的吸收作用小，有利于電離層的反射。經(jīng)過一次反射可以得到100～4000km的跳躍距離。經(jīng)過電離層和大地的幾次連續(xù)反射，傳播的距離更遠(yuǎn)。是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信最經(jīng)濟(jì)的選擇，可用于國際間的通信。

5.小結(jié)

傳統(tǒng)的車載收音機(jī)（無線廣播系統(tǒng)）雖然在信息的獲取方面不如新興的在線電臺(tái)更加多元和個(gè)性化。但是其利用無線電信號(hào)的AM和FM的調(diào)制收發(fā)原理具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在一些特定情境下，尤其是在自然災(zāi)害、大規(guī)模突發(fā)事件等導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況下，仍展現(xiàn)出不可替代的價(jià)值。

隨著《車載無線廣播接收系統(tǒng)》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)制的推進(jìn)，車載收音機(jī)成為獲取緊急信息、指導(dǎo)疏散行動(dòng)的關(guān)鍵工具，會(huì)重新成為汽車的標(biāo)配！