基于內(nèi)置天線實現(xiàn)手機FM無線電接收設(shè)計方案介紹
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用戶接觸與沒有接觸天線時接收天線的輸出頻譜;RadioAnt有源天線的設(shè)計實測性能
RadioAnt有源天線的設(shè)計如圖3所示。輻射器件為單匝半環(huán)，其中在屏蔽盒短邊的輻射器被地線包圍，并被連接到另一邊的放大器。通過短邊的短路天線以及另一短邊并聯(lián)電容(來獲得諧振)的AC短路天線，天線在GSM的E場最大處被短路，因此保證了低串擾。在放大器輸入端柵源節(jié)點之間是并聯(lián)電容，除了提高增益，還通過增加由放大器看過去的天線實部提供了更好的噪聲匹配(改善了穩(wěn)定性)。放大器中采用了共源拓撲的微波FET晶體管配置，使得噪聲貢獻最小化。整個放大器在3V下消耗3mA，其為應用提供了充足的增益與線性。通過dc反饋穩(wěn)定了偏置點，并通過設(shè)計將來自偏置網(wǎng)絡(luò)的噪聲貢獻減小到接近零。由于微波晶體管在10 GHz及以上頻率具有正增益，必須審慎考慮以確保由天線提供的源阻抗處的穩(wěn)定性。輻射器的輸入阻抗僅對磁性材料敏感(因為其是一個短環(huán))，這是比較罕見的，所以天線并沒受到靠近物體的影響出現(xiàn)反調(diào)諧(de-tuned)。通過在靠近電話處放置參考偶極子天線(824MHz到960MHz，以及1710MHz到2170MHz)并將其連接到高功率CW發(fā)射器來測量GSM串擾的敏感度。在824MHz(最差條件頻率)下檢測到信號惡化開始處大約為+36dBm，其遠高于GSM的峰值輸出功率。
實測G/T下降以及RadioAnt增益如圖4所示，對諾基亞6125手機的應用如圖5所示。該手機可以工作在兩種模式下，開放和關(guān)閉，具有不同的性能。通常，由于更長的屏蔽盒長度，開放位置要優(yōu)于關(guān)閉位置幾個dB，但預計關(guān)閉位置將主要用于收聽期間。盡管增益具有大約20dB帶內(nèi)差異、G/T退化的高度諧振，它是有益于接收和音頻質(zhì)量的重要指標，該增益幾乎是平坦的，具有大約5dB的帶內(nèi)差異。因此，就不要求可調(diào)協(xié)性。然而，RadioAnt模塊支持頻率可調(diào)協(xié)性(如果可以從FM接收器獲得控制信號)，其將在頻帶邊沿將接收到的SNR水平改善幾個dB(尤其是，如果必須覆蓋整個76MHz到108MHz頻帶)，并還將提高強大的帶內(nèi)阻斷信號的容差。這是一個可選特性，并且對獲得良好性能而言并不必要。
實測G/T下降以及RadioAnt增益
具有Rx模式前置放大器仍然連接并且來自50歐源輸入的未匹配半環(huán)天線實測增益小型天線FM無線電接收
現(xiàn)場測試表明RadioAnt實現(xiàn)了與基于有線耳機的FM無線電接收一樣的性能，雖然存在天線尺寸的區(qū)別。盡管有源天線幾乎是一種提供了小體積的最優(yōu)設(shè)計，但大約1m的輻射阻抗與至少1歐的寄生損耗電阻結(jié)合(例如在輻射金屬和互連線來自有限電導率)必然導致-30 dBi至-50 dBi的增益。對大部分RF工程師而言，相信如此低的增益對任何涉及長距離通訊的應用是足夠的非常難，但高環(huán)境噪聲溫度計大放寬了對FM接收增益的要求。
大部分無線系統(tǒng)工作在1 GHz以上，其中環(huán)境噪聲接近于室溫并且-10dBi的增益會轉(zhuǎn)化為減少10dB的SNR。然而，由于人造噪聲，噪聲水平在大部分城市地區(qū)在FM頻率(以及甚至更高的AM)下大約為20 dB。因此，極差效率的天線將收集與較小信號一樣的較小噪聲，例如與完善的偶極子天線相比。如圖7所示，當所有天線連接到6 dB NF接收器時，在三種天線不
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