FM天线设计指南

FM天线设计指南TableofContents1概要...................................................................................................................................................................31.1简介...........................................................................................................................................................31.2参考资料...................................................................................................................................................32外置天线...........................................................................................................................................................52.1拉杆天线………………………………………………………………………………………………...62.2耳机线…………………………………………………………………………………………………...62.2.1用音频地作天线………………………………………………………………………………….72.2.2用一根音频线作天线…………………………………………………………………………….82.2.3用两根音频线作天线…………………………………………………………………………….92.2.4单独一根线作天线……………………………………………………………………………...103内置天线.........................................................................................................................................................114内置天线和外置天线兼容设计……………………………………………………………………………...135ReviewInformation.........................................................................................................................................141概要1.1简介本文结合VIATelecom的CDMA终端方案的特定应用，介绍FM天线设计及应用注意事项。1.2参考资料Listthereferencedocuments2外置天线有两种形式：·拉杆天线·耳机线手机中多采用后者。2.1拉杆天线长度在15cm以上，可做成手写笔形式。优点：·收听效果不错；·与耳机线分开，有内置天线的特点。缺点：·占据空间较大，会影响主天线性能，尤其在小巧手机上不宜采用；·较传统，与时尚无关；·成本较高。电路设计上基本上同耳机线作天线的第四种连接方式，参见下文。但由于拉杆天线不可能做的很长，所以，还要串一个0603的电感，以便调整谐振频率。2.2耳机线用耳机线作FM天线是现在大多数手机采用的形式。优点：·收听效果良好·耳机线和FM天线在一起感觉很巧妙，无累赘，有技术美感·成本较低缺点：·不适合声音外放，外放时还插上一个耳机，用户会感觉很不爽；·如果手机还有蓝牙功能，则不能使用蓝牙免提耳机；·与即将兴起的短距离内传送音频信号的技术（把音频信号从手机或MP3播放器等传送到家用收音机或者汽车收音机上）不相容。未来的手机不仅可以接收FM，还要作为电台，发射FM信号，需要将天线的功能和耳机线分开。用耳机线作天线在电路上有四种连接方式：2.2.1用音频地作天线Figure1用音频地作天线的电路设计说明：用地作天线关键要做好FM信号与主板上地的隔离，可以用上图所示的并联LC电路，谐振时阻抗很大，可以较好的隔离；或用磁珠（600ohm@100MHz或更大）隔离。2.2.2用一根音频线作天线Figure2用一根音频线作天线的电路设计说明：1.FM信号要与AudioPA输出端隔离，可以用磁珠（600ohm@100MHz）来实现。2.L和C串联谐振在FM中心频率（≈0f98MHz）：LCfπ210=2.2.3用两根音频线作天线Figure3用两根音频线作天线的电路设计说明：1.由于用两根音频线，这种设计有分集的效果。也有用四根线甚至六根线的设计，电路繁复，效果不一定更好。2.同样要注意与AudioPA的隔离。3.L和C1、C2串联谐振在FM中心频率（≈0f98MHz）：)21(210CCLf+=π2.2.4单独一根线作天线Figure4单独一根线作天线的电路设计说明：隔离很好，比较干净，但要多占用一个接口。注：1.上述四种连接电路中没有考虑ESD，实际电路中可能要增加ESD设计。2.耳机线长度取λ/2或λ/4，一般可取1.3m或70cm，具体值可用网络分析仪调一下。3.FM芯片输入端根据具体芯片要求，一般可串一个100pF电容。4.从耳机接口到FM芯片的一段走线不需要控制阻抗，但要注意保护，不要引入干扰。3内置天线如前所述，外置天线虽然收听效果较好，但不适合声音外放，如果手机还有蓝牙功能，则不能使用蓝牙免提耳机，而且与即将兴起的短距离内传送音频信号的技术不相容。所以，需要把天线的功能和耳机的连接线分开，最好把天线放到手机内。由于手机的尺寸很小，空间非常有限，可以接收的波长会受到限制。内置天线在手机中，与地之间的高度在4～8mm的范围（相当于不到0.003λ）。因此，天线的长度要大量地缩短，以便产生谐振，结果在带宽和天线的效率方面都有很大损失。所以，从根本上说，一般的内置天线效果都不会好。但是，对于现在的FM收音机，只有接收，不需要发射，由于电台发射机的功率通常在几千瓦，所以，在城市内，FM天线接收性能一般就可以，FM天线驻波在10:1以下是可以接受的。因此，内置天线有时还是可以使用的。现在用在手机中的FM天线一般有陶瓷天线（25mm×5mm×0.8mm）和PCB天线（25mm×5mm×1.5mm）。两者性能差不多。FM陶瓷天线厂家典型的有INPAQ，PCB天线厂家或代理商有Yageo、安岗、斯凯威等。典型电路如下：Figure5内置天线的电路设计说明：1.天线可放在手机侧面，在外壳上开卡槽，或者在主天线支架上开槽，将FM天线放在槽内，通过电线（一般用外径0.8mm的，较细，易弯曲）连接上馈点。如下图：Figure6内置天线在手机上的位置也可以直接贴片在主板上。2.连接的电线长度在3~4cm，太长没必要，短了不易焊接。3.FM天线周围保持2~3mm的净空区。4.FM天线与主天线的辐射单元距离保持5mm以上，以免影响主天线性能。5.电路上，给天线留有一个π形电路，一般都是串一个大电感(820nH左右，具体值还要优化一下)。4内置天线和外置天线兼容设计因为内置天线接收效果不好，我们可以考虑作内置天线和外置天线兼容设计。在信号好的地方用内置天线，信号差的地方则用耳机线作天线。但世上事很难十全十美，这样的设计也是有代价的。典型的设计如下图：Figure7内置天线和外置天线的兼容设计这个设计没有在内外天线之间用开关切换，内置天线会对外置天线有影响，可使外置天线的接收灵敏度降低，最多可达6dB.如果加开关切换，外置天线的灵敏度会有提高，但对本来接收效果就很差的内置天线而言又多了一些损耗，而且会增加成本。