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基于内置天线实现移动调频广播接收

FM收音机模块是大多数现代手机的标准功能。短程FM传输(Tx)最近已成为一种将音频从便携式MP3播放器传输到家用或车载收音机的流行方法。
此功能即将用于手机。莱尔德科技开发了用于手机FM广播接收的内置天线RadioAnt,它通过集成辐射设备和共同设计的前置放大器,提供与过时的有线耳机天线相似的性能。
与传统的被动解决方案相比,该方法具有多个优点。其中之一是有效消除对50欧姆天线阻抗的要求。
这是非常重要的FM频率,可以达到约1米的辐射阻抗。有源天线中固有的辐射放大器阻抗接口不在50欧姆左右,并且可以将输出调整为任何阻抗水平。
正确连接到接收器的输入包括50个单端或200个差分阻抗。前置放大器的增益可将FM接收器的噪声抑制约6dB。
这等效于使用具有6dB高增益的无源天线。由于标准接收机的自动增益控制的动态范围的限制,有源天线的高增益为FM接收机提供了更合适的信号电平。
但是,较高的增益(因为噪声和信号被均等地放大)不会改善RF频率处的信噪比(SNR),因此会大大改善下变频音频的SNR。但是,由于不需要阻抗负载,而阻抗负载会严重降低增益并增加天线噪声,因此放大器不需要无条件地保持稳定。
这种有源天线确实有缺点,但是可以解决。具体而言,设计和特性更加复杂,并且前置放大器消耗功率和PCB面积。
另外,必须保护有源器件以避免ESD,而不会降低灵敏度。最重要的是,即使天线的阻抗接近放大器输入端的开路或短路,也必须在没有电阻性负载的情况下实现稳定性和线性。
有源天线的特性有源天线的主要指标是通过总输出噪声温度G / T(称为G至T)归一化后的总增益(天线+放大器)。目前,如果增加放大器增益,则输出噪声将增加,并且G / T没有改善。
例如,室内温度下的G / T无损,完全匹配的短偶极天线或环形天线为-22.8 dB / K(1.8dBi方向性,1.8dBi-10log(290K))。此处提出的G / T降级和完美匹配的无损短偶极天线的概念与噪声系数(NF)的概念相似,因为在两个不同的节点上比较了SNR,但在290 K的噪声温度下进行了以下输入( (例如,定义为NF的指标)不需要匹配来源。
通常,由于大多数小型电天线的方向性为1.8dBi,因此增益G被认为是“平均增益”。在不同的角度,这与标准天线效率一致(因此,最大值为0dB或100%)。
在本文中,增益是效率的代名词,因此不包括方向性。例如,如果G / T下降10dB,则系统性能等效于无源天线-10dB效率(如果所有天线都连接到无噪声接收器)。
除了天线特性外,实际应用中G / T的下降值还受两个外部因素影响:环境噪声温度Ta将增加输出噪声,而天线输出噪声Tout也会增加(从而降低G / T T)接收机噪声系数NFre。已经表明,由于人为RF噪声,Ta的值比FM频率(例如290K或-174 dBm / Hz)下的室温T0高得多。
噪声水平的提高意味着有源器件和电阻器产生的噪声会降低。除非使用内置天线,否则辐射设备的增益是如此之低,以至于天线的物理温度决定了噪声温度。
另外,较高的背景噪声水平意味着可以降低辐射设备的效率要求,并且理想的低噪声情况不会像G / T那样大大降低。从质量上可以理解为,高效率的天线将接收比低效率的天线更大的信号电平,但是也会接收更多的噪声。
因此,天线输出端的SNR并没有显着提高。第二个效果是NFrec,它也为天线的输出贡献了噪声,但是可以通过选择一个非常高的增益放大器(Gamp> NFrec)使其变得微不足道,这可以改善NF性能。

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