使用高度集成的AM FM低噪聲放大器設(shè)計(jì)汽車有源天線的資料說明

　　本應(yīng)用筆記介紹了一個(gè)AM/FM汽車天線參考設(shè)計(jì)（RD）。設(shè)計(jì)采用高度集成的AM/FM低噪聲放大器（LNA） MAX2180，非常適合有源天線模塊。LNA在AM和FM信號通路均集成了Maxim的自動增益控制架構(gòu)，用戶可選擇設(shè)置點(diǎn)。AM、FM信號通道的最大增益可以根據(jù)不同用戶的需求進(jìn)行調(diào)整。RD充分體現(xiàn)了這一集成汽車方案的靈活性。

　　概述

　　汽車天線要求更小、集成度更高的解決方案，同時(shí)還要滿足現(xiàn)代AM/FM無線通信裝置的高性能需求。有些解決方案需要自動增益控制（AGC），有些則采用固定增益LNA，以獲得最低成本。有些方案中為有源天線提供了一個(gè)穩(wěn)壓電源電壓，但多數(shù)采用電池供電。天線方案供應(yīng)商所面臨的挑戰(zhàn)是：如何避免分立方案的重復(fù)設(shè)計(jì)，避免使用昂貴的IC （仍需外部PIN二極管和穩(wěn)壓器），同時(shí)還要滿足各種行業(yè)要求。在資源、空間有限的情況下，天線供應(yīng)商的理想方案必然是高性能、低成本且設(shè)計(jì)靈活的 IC；而且在不需重復(fù)設(shè)計(jì)、重復(fù)更改BOM及電路板的條件下，即可輕松滿足各種要求。目前，只有少數(shù)廠商為有源天線提供AM/FM集成方案。但這些方案需要外部PIN二極管提供AGC，這些方案在電池供電時(shí)還需要配備一個(gè)穩(wěn)壓電源，或者一個(gè)外部調(diào)整管。外部元件增加了成本，擴(kuò)大了方案尺寸。如果不需要AGC，解決方案通常采用分立設(shè)計(jì)，以獲得最低成本。分立設(shè)計(jì)的問題是：增益、電源電壓或電路板尺寸的任何變化都將導(dǎo)致重新設(shè)計(jì)，從而占用更多的設(shè)計(jì)資源，而設(shè)計(jì)資源在多數(shù)情況下非常匱乏。天線優(yōu)化方案和MAX2180 Maxim開發(fā)的AM/FM天線解決方案集成了所有有源器件，滿足當(dāng)前汽車天線的苛刻需求。天線采用MAX2180 LNA，MAX2180采用內(nèi)部高壓CMOS工藝，在4mm x 4mm小尺寸TQFP封裝內(nèi)集成了AM和FM AGC，以及高壓穩(wěn)壓器。這種設(shè)計(jì)避免了所有PIN二極管和外部穩(wěn)壓電路或調(diào)整管，能夠工作在電池或穩(wěn)壓電源下。MAX2180為AM、FM通道提供最高增益，可調(diào)整AGC設(shè)置點(diǎn)。器件內(nèi)置天線監(jiān)測功能，在故障條件下吸入15mA電流。 LNA的片上穩(wěn)壓器可接受7V至24V供電，為防止過熱損壞，集成溫度傳感器通過折返限流來限制最高結(jié)溫。保證放大器在任何環(huán)境條件下正常工作。 AM輸入為高阻、輸出為低阻，F(xiàn)M放大器提供50Ω輸入、輸出阻抗。最大AM增益可通過改變外部電阻在0dB至6dB范圍內(nèi)調(diào)整；最大FM增益可在5.8dB至8.5dB （R1 = 0Ω）范圍內(nèi)變化。為了改善噪聲系數(shù)，R1應(yīng)為390Ω，從而將增益范圍提高至 10.0dB至10.8dB。兩條信號通路均采用Maxim擁有專利的AGC架構(gòu)，增益控制范圍為30dB。此外，可調(diào)節(jié)AGC設(shè)置點(diǎn)，為主機(jī)提供所要求的最大輸出水平。采用MAX2180設(shè)計(jì)時(shí)，參考數(shù)據(jù)手冊中的表格選擇所需要的信號通路增益和AGC設(shè)置點(diǎn)，以簡化設(shè)計(jì)。這種自定義參數(shù)范圍使得一款設(shè)計(jì)即可滿足多種需求，無需重新布置電路板。如圖1所示，與競爭方案相比，MAX2180提供了更高的集成度，同時(shí)又可以靈活支持不同的應(yīng)用需求，圖2所示為單天線解決方案的應(yīng)用原理圖。