基于内置天线实现手机FM无线电接收(二)

2013-09-30 15:24:10来源: 互联网

实测性能

  RadioAnt有源天线的设计如图3所示。辐射器件为单匝半环,其中在屏蔽盒短边的辐射器被地线包围,并被连接到另一边的放大器。通过短边的短路天线以及另一短边并联电容(来获得谐振)的AC短路天线,天线在GSM的E场最大处被短路,因此保证了低串扰。在放大器输入端源节点之间是并联电容,除了提高增益,还通过增加由放大器看过去的天线实部提供了更好的噪声匹配(改善了稳定性)。放大器中采用了共源拓扑的微波FET晶体管配置,使得噪声贡献最小化。整个放大器在3 V下消耗3 mA,其为应用提供了充足的增益与线性。通过dc反馈稳定了偏置点,并通过设计将来自偏置网络的噪声贡献减小到接近零。由于微波晶体管在10GHz及以上频率具有正增益,必须审慎考虑以确保由天线提供的源阻抗处的稳定性。辐射器的输入阻抗仅对磁性材料敏感(因为其是一个短环),这是比较罕见的,所以天线并没受到靠近物体的影响出现反调谐(de-tuned)。通过在靠近电话处放置参考偶极子天线(824MHz到960MHz,以及1710MHz到 2170MHz)并将其连接到高功率CW发射器来测量GSM串扰的敏感度。在824MHz(最差条件频率)下检测到信号恶化开始处大约为+36 dBm,其远高于GSM的峰值输出功率。

  实测G/T下降以及RadioAnt增益如图4所示,对诺基亚6125手机的应用如图5所示。该手机可以工作在两种模式下,开放和关闭,具有不同的性能。通常,由于更长的屏蔽盒长度,开放位置要优于关闭位置几个dB,但预计关闭位置将主要用于收听期间。尽管增益具有大约20dB带内差异、G/T退化的高度谐振,它是有益于接收和音频质量的重要指标,该增益几乎是平坦的,具有大约5dB 的带内差异。因此,就不要求可调协性。然而,RadioAnt模块支持频率可调协性(如果可以从FM接收器获得控制信号),其将在频带边沿将接收到的 SNR水平改善几个dB(尤其是,如果必须覆盖整个76MHz到108MHz频带),并还将提高强大的带内阻断信号的容差。这是一个可选特性,并且对获得良好性能而言并不必要。
       实测G/T下降以及RadioAnt增益



对诺基亚6125手机的应用
对诺基亚6125手机的应用

对发射而言,采用辐射器作为标准无源天线并通过SPST(开/关)开关进行连接(图3)。具有Rx模式前置放大器仍然连接(但是被关闭)并且来自50欧源输入的未匹配半环天线实测增益如图6所示。获得了-53dB到-49dB的宽带平均增益(或效率),并且在欧洲的最大允许输出功率为50nW或 -43dBm,因此,FM Tx功率放大器(PA)必须能够提供大约+10dBm,并且容许输出的感应电压与电流摆动。

具有Rx模式前置放大器仍然连接并且来自50欧源输入的未匹配半环天线实测增益
具有Rx模式前置放大器仍然连接并且来自50欧源输入的未匹配半环天线实测增益

  小型天线FM无线电接收

  现场测试表明RadioAnt实现了与基于有线耳机的FM无线电接收一样的性能,虽然存在天线尺寸的区别。尽管有源天线几乎是一种提供了小体积的最优设计,但大约1m的辐射阻抗与至少1欧的寄生损耗电阻结合(例如在辐射金属和互连线来自有限电导率)必然导致-30dBi至-50dBi的增益。对大部分RF工程师而言,相信如此低的增益对任何涉及长距离通讯的应用是足够的非常难,但高环境噪声温度计大放宽了对FM接收增益的要求。

  大部分无线系统工作在1GHz以上,其中环境噪声接近于室温并且 -10dBi的增益会转化为减少10dB的SNR。然而,由于人造噪声,噪声水平在大部分城市地区在FM频率(以及甚至更高的AM)下大约为20dB。因此,极差效率的天线将收集与较小信号一样的较小噪声,例如与完善的偶极子天线相比。如图7所示,当所有天线连接到6 dB NF接收器时,在三种天线不同噪声温度下的不同增益(0dB、-20dB和-40dB)下对G/T退化进行比较。对具有-40dB增益天线的真实情况而言 (在室温下G/T减小46dB),同样配置在典型的23.000 K温度下改善了19dB的性能。对有源天线,从接收器噪声指数抑制中可以进一步增加6dB。因此,-40dB增益无源天线的SNR性能在完美的偶极子下只有27dB。

  通过辐射器件与低噪声前置放大器的共同优化,RadioAnt获得了与有线耳机天线类似的性能。这使得手机支持无线耳机,与发射和接收FM无线电信号一样从而支持更多的用户特性。

关键字:天线  手机FM  无线电接收

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0930/article_19681.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
天线
手机FM
无线电接收

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved