车辆共享信息、相互协作以提高交通的安全性、环保性和乐趣性，这种想法非常有吸引力。与该概念相关的各种技术统称为协作式智能交通系统 (C-ITS)，有望缓解交通堵塞，减轻交通对环境的影响，并大幅减少致命交通事故的数量。

在本章中，我们将探讨互联汽车及汽车数据、机遇和使用案例、以及车联网中的 RF半导体。

互联汽车和数据

汽车正从主要用于交通的独立对象转变为先进的互联网连接端点，通常能够进行双向通信。现代互联汽车生成的新数据流驱动了创新业务模式，例如按里程的保险，实现了全新的车内体验，为自动驾驶和 V2V 通信等汽车技术的进步奠定了基础。
实现未来的互联自动驾驶汽车有两种主要方法。一种技术基于 IEEE 802.11p 标准，另一种技术则利用蜂窝基础设施的C-V2X。图 3-1 显示两种方法如何相互混合和连接。最终，它们都要连接到 LTE/5G 基础设施网络，只是采用的方式不同。

随着各种通信的引入，汽车内部的电子通信系统已经大幅增加。如图 3-4 所示，汽车内部有多个 RF 前端 (RFFE) 链和天线，例如 Wi-Fi、蜂窝、蓝牙等。此外，图 3-4 中标注的某些标准有一个或两个以上的信号路径。

其中很多 RF 链为新汽车系统智能做出了贡献。
首先，这种系统智能收集来自传感器、摄像头、车载连接的数据，从而提供重要数据和服务。RF 元器件，例如放大器、开关、滤波器和高度集成模块，为汽车处理和通信系统添加了重要功能。随着我们升级到自动化程度更高的汽车，这些系统及其功能也将变得更为复杂。
此外，新的 RF 链，例如毫米波 (mmWave)，将迁移到汽车上，提供的精度和数据传输速率是当前系统的三倍。这使设计人员能够实现更智能的车载通信和感测，帮助汽车检测和避让其他汽车、行人、物体和设备。
正如蜂窝技术市场的发展过程跌宕起伏一样，汽车未来的转变市场也不会一帆风顺。客户将影响汽车设计，监管机构将控制和影响技术成形，汽车周围的 LTE/5G 互联世界将不断进步。RF 设计工程师必须在应用中实现性能和机遇的平衡，才能满足市场需求。 探索互联汽车的RF挑战和解决方案 今的智能手机拥有强大的计算能力，甚至超过了 NASA 1969 年将两名宇航员送上月球时拥有的全部计算能力。我们掌握的所有这些原始计算能力用来做什么呢?当然要用于网络通信！
现代汽车拥有比智能手机更高的计算能力和技术复杂性。因此，现代汽车中不同技术和 RF 信号之间的干扰是设计工程师始终都要面对的挑战。 为了确保所有这些技术能够共存，RFFE 模块需要兼具精确滤波功能、PA 性能和 PA 效率，这样才能让它们协同工作。此外，这些元件必须能够在恶劣的环境条件下运行，以遵守严格的汽车质量标准。最后，CA 和 DSDA 技术的系统要求带来了更多挑战。
这就要求我们要先了解RF相关的关键性能参数。据了解，与 RF 相关的关键性能参数挑战包括接收器灵敏度、线性度、选择性和发热和稳定性。
1、接收器灵敏度 接收器灵敏度表示接收器能够成功接收的最微弱的输入信号程度。接收器能够接收的功率级别越低，接收器的灵敏度就越高。接收器灵敏度通常定义为:在接收器的输出端口上产生指定信噪比 (SNR) 所需的最小输入信号。
接收器 (RX) 灵敏度是无线通信中的任何无线电接收器的关键规范之一。接收器的灵敏度代表它拾取低电平信号的能力。由于信号电平与传输距离成反比，因此低灵敏度的系统意味着接收范围最佳。换而言之，更高的接收器灵敏度等于更长的距离。
接收器灵敏度定义为:产生具有所需信噪比 (SNR) 的指定输出信号所需的最小输入信号。它的计算方法是:热噪声基底乘以 RX 噪声系数 (NF) 和所需的最小 SNR。更低的噪声系数意味着更出色的性能。
在汽车中，多种因素可能导致噪声系数高于其他应用，或者带来更多的 SNR 挑战。这些挑战包括:
在某些汽车应用中，很长的 RF 同轴电缆可能导致噪声系数和信号损耗增大。 RF 电缆和元件中的极端温度或温度漂移可能导致噪声系数增大，影响 RFFE 器件的性能。
为了减小长电缆中的损耗导致的噪声系数，设计人员使用低噪声放大器 (LNA)，并试图将 RFFE 放置得更靠近天线。这样可以减小电缆长度，从而提高系统 NF，并减少电缆插入损耗。
高 Q 值、低损耗的 RF 滤波器有助于减少温度漂移的影响。它们还有助于减少链路预算插入损耗和相邻频段干扰。
高 Q 值(即品质因数)表示谐振器的能量损耗相对于存储能量的比率较低。高 Q 值 RF 滤波器的阻带裙边更狭窄、更陡峭。
另一个设计考虑因素是频率范围。在较高的频率下，获得低噪声系数更加困难。随着汽车继续向更高频率范围迁移，例如蜂窝网络和 Wi-Fi，达到噪声系数规范变得更加困难。这种趋势不太可能改变，我们的预期是频率范围将逐渐扩展到 mmWave 范围，例如 28GHz 或 34GHz。因此，噪声系数仍将是车载系统面临的一大挑战。
2、线性度 PA 线性度描述了 PA 在不产生失真的情况下放大信号的能力。这个术语指的是 RF 放大器的主要工作，即提高输入信号的功率水平，而不改变信号的内容。
对于使用任何频率调制机制来对信号幅度变化中的信息进行编码的系统而言，线性度至关重要。在电信和信号处理中，频率调制是通过改变波的瞬时频率，对载波中的信息进行编码。这些调制机制各不相同，从幅度调制 (AM) 到用于 Wi-Fi 的复杂正交幅度调制 (QAM)。调制机制取决于接收器识别信号幅度和相位的差异的能力。要保留信号中的幅度和相位变化，必须使用线性 PA。如果传输的信号失真，则接收器很难恢复在调制的幅度部分中编码的信息。信号衰减会对系统的范围和数据速率产生负面影响。
接收的信号可能包括不需要的大幅度带外信号。这些不需要的信号可能导致接收器中的失真，降低所需信号的信噪比，影响范围和数据吞吐量。可以使用滤波器来抑制这些信号，并降低线性度要求。因此，使用带通滤波器可降低针对带外干扰信号的线性度要求。
非线性前端 PA 系统会产生频谱再生，从而对相邻通道产生干扰。频谱再生是非线性器件(例如无线应用中的 PA)中的重要失真机制。功率水平要求、温度和链路预算增加都可能导致线性度问题。使用带缘滤波器有助于减小由于相邻信道用户干扰导致的非线性失真。此外，RFFE 接收端上的共存滤波器也可以减少信号干扰，帮助改进接收器频段信噪比。
3、选择性 选择性是无线电接收器仅响应经过调谐的信号、而拒绝频率相近的其他信号(例如相邻信道上的另一个广播)的性能的衡量指标。
汽车无线通信系统可能受到多种干扰影响。汽车 RF 设计工程师必须同时考虑到无线电接收器周围的内部和外部 RF 信号。
滤波器可以衰减不需要的信号，同时让需要的信号通过，而只产生最小的损耗，从而提高接收器选择性。它们还有助于减少相邻频段干扰。随着汽车中的频段和无线电的平均数量增加，以及标准的数量增加，利用低漂移体声波滤波器等高级滤波器技术可帮助工程师解决干扰难题。
在汽车系统的无线 RFFE 设计中，减少发热量也是另一个考虑因素。使用高 Q 值 RF 滤波技术可减少热量对插入损耗的影响。如图 4-1 所示，使用高 Q 值低漂移滤波技术有助于减少热漂移过程中的干扰。低漂移滤波器的频率温度系数 (TCF) 较低，有助于减少插入损耗，降低相邻信道干扰，并减少链路预算限制。

4、发热和稳定性 汽车中的温度漂移可能会非常大。汽车应力条件在 –40°C 至 150°C 之间变化。因此，汽车设计工程师和供应商必须针对这些极端条件来验证和测试元件和系统(请参见图 4-2)。

在系统设计中，工程师经常要在线性度、功率输出和效率之间进行权衡。热量会降低整个系统的性能，如吞吐量、信号范围和干扰抑制。因此，使用可减少热量的 RFFE 组件来设计系统非常重要。使用优化的高线性度功率放大器或前端模块可减少整体发热量。