基于內置天線(xiàn)實(shí)現手機FM無(wú)線(xiàn)電接收（二）

實(shí)測性能

　　RadioAnt有源天線(xiàn)的設計如圖3所示。輻射器件為單匝半環(huán)，其中在屏蔽盒短邊的輻射器被地線(xiàn)包圍，并被連接到另一邊的放大器。通過(guò)短邊的短路天線(xiàn)以及另一短邊并聯(lián)電容（來(lái)獲得諧振）的AC短路天線(xiàn)，天線(xiàn)在GSM的E場(chǎng)最大處被短路，因此保證了低串擾。在放大器輸入端柵源節點(diǎn)之間是并聯(lián)電容，除了提高增益，還通過(guò)增加由放大器看過(guò)去的天線(xiàn)實(shí)部提供了更好的噪聲匹配（改善了穩定性）。放大器中采用了共源拓撲的微波FET晶體管配置，使得噪聲貢獻最小化。整個(gè)放大器在3 V下消耗3 mA，其為應用提供了充足的增益與線(xiàn)性。通過(guò)dc反饋穩定了偏置點(diǎn)，并通過(guò)設計將來(lái)自偏置網(wǎng)絡(luò )的噪聲貢獻減小到接近零。由于微波晶體管在10GHz及以上頻率具有正增益，必須審慎考慮以確保由天線(xiàn)提供的源阻抗處的穩定性。輻射器的輸入阻抗僅對磁性材料敏感（因為其是一個(gè)短環(huán)），這是比較罕見(jiàn)的，所以天線(xiàn)并沒(méi)受到靠近物體的影響出現反調諧（de-tuned）。通過(guò)在靠近電話(huà)處放置參考偶極子天線(xiàn)（824MHz到960MHz，以及1710MHz到 2170MHz）并將其連接到高功率CW發(fā)射器來(lái)測量GSM串擾的敏感度。在824MHz（最差條件頻率）下檢測到信號惡化開(kāi)始處大約為+36 dBm，其遠高于GSM的峰值輸出功率。

　　實(shí)測G/T下降以及RadioAnt增益如圖4所示，對諾基亞6125手機的應用如圖5所示。該手機可以工作在兩種模式下，開(kāi)放和關(guān)閉，具有不同的性能。通常，由于更長(cháng)的屏蔽盒長(cháng)度，開(kāi)放位置要優(yōu)于關(guān)閉位置幾個(gè)dB，但預計關(guān)閉位置將主要用于收聽(tīng)期間。盡管增益具有大約20dB帶內差異、G/T退化的高度諧振，它是有益于接收和音頻質(zhì)量的重要指標，該增益幾乎是平坦的，具有大約5dB 的帶內差異。因此，就不要求可調協(xié)性。然而，RadioAnt模塊支持頻率可調協(xié)性（如果可以從FM接收器獲得控制信號），其將在頻帶邊沿將接收到的 SNR水平改善幾個(gè)dB（尤其是，如果必須覆蓋整個(gè)76MHz到108MHz頻帶），并還將提高強大的帶內阻斷信號的容差。這是一個(gè)可選特性，并且對獲得良好性能而言并不必要。
實(shí)測G/T下降以及RadioAnt增益

對諾基亞6125手機的應用

對發(fā)射而言，采用輻射器作為標準無(wú)源天線(xiàn)并通過(guò)SPST（開(kāi)/關(guān)）開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接（圖3）。具有Rx模式前置放大器仍然連接（但是被關(guān)閉）并且來(lái)自50歐源輸入的未匹配半環(huán)天線(xiàn)實(shí)測增益如圖6所示。獲得了-53dB到-49dB的寬帶平均增益（或效率），并且在歐洲的最大允許輸出功率為50nW或 -43dBm，因此，FM Tx功率放大器（PA）必須能夠提供大約+10dBm，并且容許輸出的感應電壓與電流擺動(dòng)。

具有Rx模式前置放大器仍然連接并且來(lái)自50歐源輸入的未匹配半環(huán)天線(xiàn)實(shí)測增益

　　小型天線(xiàn)FM無(wú)線(xiàn)電接收

　　現場(chǎng)測試表明RadioAnt實(shí)現了與基于有線(xiàn)耳機的FM無(wú)線(xiàn)電接收一樣的性能，雖然存在天線(xiàn)尺寸的區別。盡管有源天線(xiàn)幾乎是一種提供了小體積的最優(yōu)設計，但大約1m的輻射阻抗與至少1歐的寄生損耗電阻結合（例如在輻射金屬和互連線(xiàn)來(lái)自有限電導率）必然導致-30dBi至-50dBi的增益。對大部分RF工程師而言，相信如此低的增益對任何涉及長(cháng)距離通訊的應用是足夠的非常難，但高環(huán)境噪聲溫度計大放寬了對FM接收增益的要求。

　　大部分無(wú)線(xiàn)系統工作在1GHz以上，其中環(huán)境噪聲接近于室溫并且 -10dBi的增益會(huì )轉化為減少10dB的SNR。然而，由于人造噪聲，噪聲水平在大部分城市地區在FM頻率（以及甚至更高的AM）下大約為20dB。因此，極差效率的天線(xiàn)將收集與較小信號一樣的較小噪聲，例如與完善的偶極子天線(xiàn)相比。如圖7所示，當所有天線(xiàn)連接到6 dB NF接收器時(shí)，在三種天線(xiàn)不同噪聲溫度下的不同增益（0dB、-20dB和-40dB）下對G/T退化進(jìn)行比較。對具有-40dB增益天線(xiàn)的真實(shí)情況而言 （在室溫下G/T減小46dB），同樣配置在典型的23.000 K溫度下改善了19dB的性能。對有源天線(xiàn)，從接收器噪聲指數抑制中可以進(jìn)一步增加6dB。因此，-40dB增益無(wú)源天線(xiàn)的SNR性能在完美的偶極子下只有27dB。

　　通過(guò)輻射器件與低噪聲前置放大器的共同優(yōu)化，RadioAnt獲得了與有線(xiàn)耳機天線(xiàn)類(lèi)似的性能。這使得手機支持無(wú)線(xiàn)耳機，與發(fā)射和接收FM無(wú)線(xiàn)電信號一樣從而支持更多的用戶(hù)特性。