基於MAX2180 LNA的AM/FM有源天線LNA設計方案

2021-01-09 電子產品世界

本應用筆記介紹AM/FM汽車天線的一個參考設計（RD）。設計採用了適用於有源天線模塊的高度集成AM/FM低噪聲放大器（LNA） MAX2180。LNA在AM和FM信號通路上均集成了Maxim的自動增益控制技術，帶有用戶可選設置點。AM和FM信號通路的最大增益亦可變，以滿足各種各樣的用戶需求。RD詳盡展示了該集成式汽車解決方案的靈活性和性能。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/156456.htm

　　概述

　　汽車天線要求更小、集成度更高的解決方案，並同時保證現代AM/FM無線通信裝置所需的高性能。有些解決方案需要自動增益控制（AGC），而有些則採用固定增益LNA，以獲得最低成本。有些解決方案為有源天線提供一個穩壓電源電壓，但是大多數仍然採用電池供電。對天線方案提供商的挑戰是：如何在避免需要反覆設計的分立式解決方案或不使用昂貴IC （仍然需要外部PIN二極體和調節器）的情況下滿足各種各樣的行業要求。在資源和空間有限的情況下，天線供應商的理想解決方案必然是高性能、低成本且非常靈活的IC，並且無需重新設計、BOM變化及電路板變動，即可輕鬆滿足各種要求。

　　現在有少數廠商為有源天線提供集成式AM/FM解決方案。可惜的是他們需要外部PIN二極體提供AGC。這些解決方案在使用電池供電時，還需要一個穩壓電源，或者一個外部調整管。外部元件增加了成本，擴大了解決方案的佔位面積。如果不需要AGC，解決方案通常採用分立器件，以獲得最低成本。分立設計的問題是，增益、電源電壓或佔位面積的任何變化都將導致重新設計，從而佔用更多的設計資源，而設計資源在多數情況下非常匱乏。

　　最優天線解決方案和MAX2180

　　Maxim Integrated Products開發了一套AM/FM天線解決方案，其中集成了全部有源元件，滿足當今苛刻的汽車天線需求。天線採用MAX2180 LNA。MAX2180採用了內部高壓CMOS工藝，在一片小型4mm x 4mm TQFP封裝內集成了AM和FM AGC，以及高壓調節器。這種設計避免了所有PIN二極體和外部穩壓電路或傳輸電晶體，同時還可採用電池或穩壓電源工作。MAX2180可實現最大AM和FM增益，並且AGC設置點可變。它還包括天線監測功能，在故障條件下吸入15mA電流。

　　LNA的片上穩壓電路工作於7V至24V。為防止過熱損壞，集成溫度傳感器通過折返電流限制最高結溫。這樣可保證放大器在任何環境條件下都保持工作。

　　AM輸入為高阻、輸出為低阻，FM放大器提供50Ω輸入和輸出阻抗。最大AM增益可通過改變外部電阻在0dB至6dB範圍內設置。最大FM增益可在5.8dB至8.5dB （R1 = 0Ω）範圍內變化。為了改善噪聲係數，R1應為390Ω，從而將增益範圍提高至10.0dB至10.8dB。兩條信號通路均採用Maxim擁有專利的AGC電路，增益控制範圍為30dB。此外，AGC設置點可變，為主機提供希望的最大輸出水平。

　　採用MAX2180進行設計時，利用數據資料中的表格選擇所需的信號通路增益和AGC設置點，可簡化設計。這種自定義參數值範圍使得一款設計即可滿足多種需求，無需重新布置電路板。如圖1所示，與競爭方案相比，MAX2180提供了更高的集成度，同時又具有滿足各種需求的靈活性。圖2所示為單天線解決方案的應用原理圖。



圖1. MAX2180高集成度解決方案（A）與AM/FM有源天線競爭方案（B）的比較


相關焦點

  • FSK/ASK/FM接收電路(圖)
    lna是一個高靈敏度的接收射頻信號的共發－共基放大器。混頻器1(mix1)將射頻信號下變頻到中頻1(if1)，混頻器2(mix2)將中頻信號1下變頻到中頻信號2(if2),中頻放大器(ifa)放大中頻信號2和限幅中頻信號並產生rssi信號。相位重合解調器和混頻器3解調中頻信號。運算放大器(oa)進行數據限幅、濾波和ask檢測。
  • GPS有源天線設計建議
    GPS天線的種類：從安裝方式上分為外置天線和內置天線；供電方式上分為有源天線和無源天線;從極化方式上分為垂直極化和圓極化.紅框內GPS有源天線組成部分為：陶瓷天線、聲表濾波器、低噪聲放大電路、射頻線纜、RF接頭。　其中低噪聲放大電路是將信號進行放大和濾波的部分。
  • 以有源電感為負載的CMOS寬帶LNA設計
    摘要：本文設計了一個基於數字CMOS工藝的以有源電感為負載的寬帶低噪聲放大器，其中包括了級聯型有源電感的優化設計。本文基於以上兩文的研究，對有源電感作了改進，設計了一個基於CMOS工藝的以有源電感為負載的寬帶低噪聲放大器，在滿足功耗及增益指標的情況下解決了S11與S21峰值重疊的問題並得到較好的噪聲指標（不超過5dB）。文章第二部分介紹有源電感的設計原理，第三部分介紹以有源電感為負載的寬帶低噪聲放大器的設計，最後給出所設計電路與已有的電路的性能參數比較。
  • 基於內置天線實現手機FM無線電接收(一)
    萊爾德科技公司開發了一款用於手機FM無線電接收的內置天線RadioAnt，其通過輻射器件與聯合設計前置放大器的集成提供了與已經過時的有線耳機天線類似的性能。　　這種方法與傳統的無源解決方案相比具有幾點優勢。其中一個是有效消除了對天線阻抗為50歐的要求。這是非常重要的調頻頻率，此處可以達到大約1米的輻射阻抗。
  • 低噪聲、高線性度的3.5GHz LNA設計
    發射機和接收機通過選頻雙工器，或者頻域雙工或時域雙工(TDD)的射頻開關，共用一根天線。另外，在LNA之前可能會插入一個帶通濾波器，用於防止被強大的帶外幹擾所阻塞或減敏。遺憾的是，雙工器和濾波器都是無源器件，都存在一定的射頻損耗。因為這些損耗發生在LNA之前，所以它們對總的靈敏度有很大的影響。
  • AM/FM收音機耳機環形天線
    而如果要用一根λ/4天線接收AM信號，那就意味著這根線要長達75米……，那樣真的不方便。如果接上一個高阻抗射頻功率放大器(有源天線)，那麼線的長度就可以大幅縮短。　　但問題在於，如果那樣做，這種天線就會接收電磁波中的其他電信號成分。對於FM收音機接收而言，這種解決方案可以令人滿意。但是，由於AM收音機信號的解調方式不同，因此AM收音機更易受到幹擾。
  • GPS有源天線OTA測試方法
    因此，對GPS無線接收系統的有源天線進行測量是十分必要的。本文藉助藍牙（Bluetooth）空口提出一種響應迅速、準確性高，且成本低的GPS有源天線測量（OTA）方案。整機輻射性能的測試在手機射頻性能測試中越來越受到重視，這種輻射性能測試反映了手機的最終發射和接收的能力。
  • 單片穩壓器簡化車載無線電裝置及有源天線設計
    用於汽車信息娛樂系統有源天線應用的TLF 4277低壓降（LDO）穩壓器，具備可調的輸出電壓，可支持多數標準有源天線，包括FM/AM、DAB（數字音頻廣播）、XM 和SIRIUS衛星無線波段。由於集成電流監控和可調電流限值功能，TLF 4277可使有源天線應用所需的分立式組件數量減少近50%。 　　目前，全球生產的95%以上的車輛採用有源天線進行無線電節目接收。
  • 基於IEEE802.11a標準的SiGe HBT LNA的設計
    LNA位於射頻接收的最前端，其主要功能是將從天線接收到的信號無失真地放大到下一級電路，同時保證較小的噪聲。它的增益、噪聲和穩定性等將對整個系統產生重要影響。因此，低噪聲放大器的基本設計要求是：噪聲係數低、足夠的功率增益、工作穩定可靠、足夠的帶寬和較大的動態範圍。　　SiGe材料安全性很好，器件具有功耗小、特徵頻率高的優點，與成熟的Si工藝兼容，其集成度也相當高。
  • 詳解5G基站大規模MIMO有源天線OTA測試方法
    有源天線OTA測試方法進行了研究。而大規模MIMO有源天線技術作為5G移動通信的關鍵技術之一，它可以通過空間復用大幅度提升頻譜利用效率，結合新型編碼技術可以大幅度提升通信系統容量和通信速率。因此，大規模MIMO有源天線技術是目前5G移動通信基站所普遍採用的技術，但隨之而來的便是5G基站天線如何進行測試的問題。
  • 無線設計中LNA和PA的基本原理
    此外,系統中僅採用一個或者兩個LNA(後者常用於Wi-Fi 和5G 等接口的多功能天線設計中),因此通過低功耗LNA 節能的意義不大。除工作頻率和帶寬外,各種LNA 相對來講在功能上非常相似。一些LNA 還具有增益控制功能,因此能夠應對輸入信號的寬動態範圍,而不會出現過載、飽和。
  • 波爾威基站天線結構及設計方案
    天線的工作帶寬、轉換效率以及滿足覆蓋要求的方向圖性能是設計方案的基本考慮要素。此外，一款優秀的產品還會綜合考慮製造工藝、生產成本等因素。　　目前市場上有眾多基站天線產品，其設計各不相同，但基站天線的主體結構均由外罩、反射板、饋電網絡以及振子組成。手動電調天線/遙控電調天線(MET/RET)還包括移相器。
  • 基於SiGe HBT的射頻有源電感設計
    1. 2　基於S iGe HB T 有源電感的設計將雙極型電晶體看作三埠器件，在進行級聯時，共有三種基本組態：共發射極、共基極和共集電極組態。每種組態的連接方式分別有兩種：輸入、輸出。因此，設計性能優良的有源電感，跨導gm1需要折中考慮。若減小電晶體Q2 的跨導gm2 ，電感值L隨之增大，但並不影響並聯電阻值的大小，從而增加有源電感的品質因數。此外，自諧振頻率與輸入阻抗中的並聯電容有關，即電晶體內部的基極與發射極之間的電容Cbe有關，若輸出埠外接大小不同的電容值C，則可以控制有源電感自諧振頻率，進而改變有源電感的工作頻率範圍。
  • 讀懂5G基站天線OTA測試方案
    讀懂5G基站天線OTA測試方案 肖冰 發表於 2019-09-25 07:59:00 【摘 要】5G基站天線OTA測試方法研究對5G基站大規模MIMO有源天線OTA
  • 9種RFID標籤天線的設計方案
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201706/347594.htm本文為大家介紹的是電子標籤的標籤天線的設計方案匯總。偶極子RFID標籤天線的優化設計與研究本文對無源RFID標籤半波偶極子天線總體的設計方法進行了討論，提出了一種應用於868～915MHz的RFID標籤天線的優化設計方案，並通過圖形分析了天線的阻抗特性及RFID標籤功率接收效率。
  • 在行動電話中的接收和發射FM信號的內置天線
    因此，任何單極型天線的長度都要大量地縮短，以便產生諧振，結果在帶寬和天線的接收效率方面有很大損失。第二個問題就是發射天線的隔離。發射電線和電話裡面的調頻天線是安置在一起的，尤其是在GSM850/900波段，發射器會產生嚴重的幹擾。有源天線的設計思想很多公司都提出了相應的設計方案。
  • IC設計中天線效應以及其抑制方案探討
    隨著技術的發展，晶片密度不斷增加，而閘級氧化層寬度不斷減少，超大規模積體電路（VLSI）中常見的多種效應變得原來越重要且難以控制，天線效應便是其中之一。在過去的二十年中，半導體技術得以迅速發展，催生出更小規格、更高封裝密度、更高速電路、更低功耗的產品。本文將討論天線效應以及減少天線效應的解決方案。