电磁兼容(EMC)设计与整改
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一个AM/FM汽车天线参考设计概述

本应用笔记介绍了一个AM/FM汽车天线参考设计(RD)。设计采用高度集成的AM/FM低噪声放大器(LNA) MAX2180,非常适合有源天线模块。LNA在AM和FM信号通路均集成了Maxim的自动增益控制架构,用户可选择设置点。AM、FM信号通道的最大增益可以根据不同用户的需求进行调整。RD充分体现了这一集成汽车方案的灵活性。

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韩刚龙

2019-6-12 09:05:04
概述
汽车天线要求更小、集成度更高的解决方案,同时还要满足现代AM/FM无线通信装置的高性能需求。有些解决方案需要自动增益控制(AGC),有些则采用固定增益LNA,以获得最低成本。有些方案中为有源天线提供了一个稳压电源电压,但多数采用电池供电。天线方案供应商所面临的挑战是:如何避免分立方案的重复设计,避免使用昂贵的IC (仍需外部PIN二极管和稳压器),同时还要满足各种行业要求。在资源、空间有限的情况下,天线供应商的理想方案必然是高性能、低成本且设计灵活的IC;而且在不需重复设计、重复更改BOM及电路板的条件下,即可轻松满足各种要求。
目前,只有少数厂商为有源天线提供AM/FM集成方案。但这些方案需要外部PIN二极管提供AGC,这些方案在电池供电时还需要配备一个稳压电源,或者一个外部调整管。外部元件增加了成本,扩大了方案尺寸。如果不需要AGC,解决方案通常采用分立设计,以获得最低成本。分立设计的问题是:增益、电源电压或电路板尺寸的任何变化都将导致重新设计,从而占用更多的设计资源,而设计资源在多数情况下非常匮乏。
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林旭

2019-6-12 09:05:17
天线优化方案和MAX2180
Maxim开发的AM/FM天线解决方案集成了所有有源器件,满足当前汽车天线的苛刻需求。天线采用MAX2180 LNA,MAX2180采用内部高压CMOS工艺,在4mm x 4mm小尺寸TQFP封装内集成了AM和FM AGC,以及高压稳压器。这种设计避免了所有PIN二极管和外部稳压电路或调整管,能够工作在电池或稳压电源下。MAX2180为AM、FM通道提供最高增益,可调整AGC设置点。器件内置天线监测功能,在故障条件下吸入15mA电流。
LNA的片上稳压器可接受7V至24V供电,为防止过热损坏,集成温度传感器通过折返限流来限制最高结温。保证放大器在任何环境条件下正常工作。
AM输入为高阻、输出为低阻,FM放大器提供50Ω输入、输出阻抗。最大AM增益可通过改变外部电阻在0dB至6dB范围内调整;最大FM增益可在5.8dB至8.5dB (R1 = 0Ω)范围内变化。为了改善噪声系数,R1应为390Ω,从而将增益范围提高至10.0dB至10.8dB。两条信号通路均采用Maxim拥有专利的AGC架构,增益控制范围为30dB。此外,可调节AGC设置点,为主机提供所要求的最大输出水平。
采用MAX2180设计时,参考数据手册中的表格选择所需要的信号通路增益和AGC设置点,以简化设计。这种自定义参数范围使得一款设计即可满足多种需求,无需重新布置电路板。如图1所示,与竞争方案相比,MAX2180提供了更高的集成度,同时又可以灵活支持不同的应用需求,图2所示为单天线解决方案的应用原理图。

图1. MAX2180高集成度解决方案(A)与AM/FM有源天线竞争方案(B)的比较。

图2. 采用MAX2180的单天线解决方案应用原理图。
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王玉华

2019-6-12 09:05:19
设计实例
我们的测试实例为用于小型汽车的一款低增益天线。这种应用需要更大增益,但是小型汽车中的短电缆减小了从天线至主机的损耗,目标最大输入水平对AM来说为+80dBµV,FM为+95dBµV。
AM:引脚1电阻 = 0Ω,增益为6.5dB (表1);引脚2短路至地,AM输出AGC设置点为+79dBµV (表2)。
FM:引脚10短路至地,FM增益为8.5dB (表3);引脚12对地电阻 = 39kΩ,FM输出AGC保护点为+94dBµV (表4)。
表1. AM信号通路增益
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