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在移动电话中的接收和发射FM信号的内置天线
2007年10月16日 14:49    今日电子/21IC    评论()    阅读:
作 者:莱尔德科技股份有限公司 Peter Lindber

偏置点是靠直流反馈来稳定的,通过设计把偏置电路产生的噪声减少到几乎为零。由于放大器的设计是配合天线进行的,放大器不需要无条件稳定(对于独立的放大器,要求是无条件稳定的)。这是有源天线设计思想的巨大优点,因为在大多数情况下只有加上电阻负载才能做到无条件稳定的。而电阻负载会严重地降低天线的增益,并且增大天线的噪声。人们一般担心的是,天线的阻抗不是固定的常数,而是随着近场环境变化而变化。不过在这种情况下,只有磁性材料(因为它是短路的环路)影响发射元件的输入阻抗,这是相当不寻常的。

图4 使用半个回路发射元件的ActivvTM有源天线原理图

这也表明,天线不会因为附近的物体的影响而失去调谐。天线在谐振频率的响应特性减少了GSM发射信号引起的串音,妥善设计发射元件也减少了这个串音。天线的一端是短路的,在另一端并联一个电容器(从而产生谐振),交流信号由于这个电容器而与地短路,因此天线在GSM天线的E场为最大时对地短路,从而确保串音很低。对GSM串音的灵敏度是这样测定的:把一个参照双极天线(824~960MHz和1710~2170MHz)放在电话附近,并把它接到一个大功率CW发射器上。测量信号的恶化情况,在824MHz(信号变差的最严重频率)时大约是+36dBm,远远高于GSM的最大输出功率。图5所示为Nokia 6125中的ActivvTM天线的G/T损失值和增益,是在闭路位置(最坏的情形)时的测量值相对增益而言,G/T是平坦的,这是因为放大器的噪声指数和失配程度的关系是非线性的。于是在设计放大器时可以自由一些,可以在设计上提高有源天线的G/T带宽,而这点是无源天线做不到的。ActivvTM有源天线可用于频率调谐(如果可以得到FM调频接收器的控制信号)。将接收器在频带两端的信噪比几个dB(尤其是在需要覆盖整个76~108MHz的情况下),也提高了容忍频带内信号堵塞的程度。不过这是属于选用的功能,不一定会得到很好的性能。

图5 Nokia 6125电话中的ActivvTM天线G/T损失和增益的测量结果

在发射时,发射元件起标准的无源天线作用,它用一个单刀单掷(SPST)通断控制进行连接(见图4)。前置放大器处在Rx状态,仍然与天线连接(但是切断电源)。用一个内阻为50Ω的信号源供给信号时,失配的半圈天线的增益测定值如图7所示。宽带范围的平均增益(或者效率)达到-53~-49dB。在开关和调频发射组件之间接入一个匹配网络,或者选择适当的功放输出阻抗,那么对输出功率的要求可以放宽很多。

图6 Nokia 6125电话中的ActivvTM有源天线的照片

图7 Nokia 6125电话半圈发射元件在发射(Tx)状态下的增益测定值

为什么可以用低增益的小型天线接收FM调频信号?

[1]  [2]  [3]  [4]  编 辑:徐亮
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