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。