基于內置天線實現手機FM無線電接收（二）

實測性能

　　RadioAnt有源天線的設計如圖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包圍，并被連接到另一邊的放大器。通過短邊的短路天線以及另一短邊并聯(lián)電容（來獲得諧振）的AC短路天線，天線在GSM的E場最大處被短路，因此保證了低串擾。在放大器輸入端柵源節(jié)點之間是并聯(lián)電容，除了提高增益，還通過增加由放大器看過去的天線實部提供了更好的噪聲匹配（改善了穩(wěn)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性。通過dc反饋穩(wěn)定了偏置點，并通過設計將來自偏置網絡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提供的源阻抗處的穩(wěn)定性。輻射器的輸入阻抗僅對磁性材料敏感（因為其是一個短環(huán)），這是比較罕見的，所以天線并沒受到靠近物體的影響出現反調諧（de-tuned）。通過在靠近電話處放置參考偶極子天線（824MHz到960MHz，以及1710MHz到 2170MHz）并將其連接到高功率CW發(fā)射器來測量GSM串擾的敏感度。在824MHz（最差條件頻率）下檢測到信號惡化開始處大約為+36 dBm，其遠高于GSM的峰值輸出功率。

　　實測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，開放和關閉，具有不同的性能。通常，由于更長的屏蔽盒長度，開放位置要優(yōu)于關閉位置幾個dB，但預計關閉位置將主要用于收聽期間。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dB（尤其是，如果必須覆蓋整個76MHz到108MHz頻帶），并還將提高強大的帶內阻斷信號的容差。這是一個可選特性，并且對獲得良好性能而言并不必要。
實測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源天線并通過SPST（開/關）開關進行連接（圖3）。具有Rx模式前置放大器仍然連接（但是被關閉）并且來自50歐源輸入的未匹配半環(huán)天線實測增益如圖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。

具有Rx模式前置放大器仍然連接并且來自50歐源輸入的未匹配半環(huán)天線實測增益

　　小型天線FM無線電接收

　　現場測試表明RadioAnt實現了與基于有線耳機的FM無線電接收一樣的性能，雖然存在天線尺寸的區(qū)別。盡管有源天線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來自有限電導率）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。

　　大部分無線系統(tǒng)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(qū)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相比。如圖7所示，當所有天線連接到6 dB NF接收器時，在三種天線不同噪聲溫度下的不同增益（0dB、-20dB和-40dB）下對G/T退化進行比較。對具有-40dB增益天線的真實情況而言 （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，從接收器噪聲指數抑制中可以進一步增加6dB。因此，-40dB增益無源天線的SNR性能在完美的偶極子下只有27dB。

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