手机内置天线：有源FM收发器的优势与挑战

利用内置天线实现手机FM收发器是一项革新性的技术，它将FM无线电接收器模块这一标准移动电话功能提升到了新的高度。短距FM发射（Tx）作为一种新兴应用，允许用户将便携式MP3播放器的音频无缝传输到家庭或汽车内的传统收音机，这一趋势预计会扩展到移动电话领域。 相较于传统的无源解决方案，内置有源天线具备多项优势。首先，它消除了对天线阻抗为50欧姆的传统要求，这对于调频频率而言是一个突破，因为有源天线的辐射阻抗可调整，适应接收器输入的不同阻抗，包括单端50欧姆或差分200欧姆。这使得连接更为灵活。 其次，内置的前置放大器能够显著抑制FM接收器的噪声，相当于提升了6dB的增益，虽然这可能在一定程度上增加整体的噪声，但它有助于保持信号的稳定性和接收质量，特别是在高频段的信噪比(SNR)提升上。然而，有源天线的增益受限于其稳定性要求，必须在没有电阻负载的情况下工作，这可能导致在放大器输入端出现开路或短路时的性能挑战。 尽管有源天线带来了一些复杂性和额外的能耗（如功率消耗和PCB面积占用），以及对电磁兼容性（ESD防护）的需求，设计者们需要确保这些因素得到妥善处理，以维持天线的性能。一个关键指标是总输出噪声温度G/T（即归一化总增益与噪声温度之比），这个值反映了放大器与天线的整体性能。目前，通过提高放大器增益，输出噪声可能会增加，但G/T的改善并不明显。 举例来说，一个完全匹配、无损耗的短偶极子或环路天线在室温下，G/T约为-22.8 dB/K，具有1.8 dBi的方向性。在评估系统性能时，G/T的下降反映了系统相对于无源天线的相对性能，尽管它不考虑方向性增益。因此，设计者需要综合考虑各种参数，以优化有源天线的整体效能。 总结来说，内置有源天线在移动电话中的FM收发功能是一个技术密集型的领域，它涉及噪声管理、阻抗匹配、功耗控制和电磁兼容性等多个方面的平衡，旨在提供更好的音频传输质量和用户体验。随着技术的进步，这种创新有望进一步推动无线通信设备的性能提升。