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La industria automotriz está pasando a gran escala al uso de módulos de antena de aletas de tiburón y de largo alcance para lograr comunicaciones terrestres y satelitales unificadas. Debido a la estructura compacta de la antena y la ubicación remota de la unidad de radio, el módulo de aleta de tiburón requiere un alto rendimiento, una alta integración y un amplificador de bajo ruido (lna) para optimizar el rendimiento de la antena. Antes de la popularidad de las antenas de aleta de tiburón, la tecnología dominante era la antena de vidrio (estructura de antena plana impresa en el vidrio de la ventana). Las antenas de vidrio seguirán siendo ampliamente utilizadas, generalmente para las ventanas traseras o laterales de los automóviles. Por lo tanto, estas antenas, al igual que las antenas de aleta de tiburón, se encuentran en el extremo lejano de la unidad de radio y generalmente utilizan LNA local para mejorar el rendimiento. Debido al diseño de amplificadores de bajo ruido para aletas de tiburón y antenas de vidrio, las antenas activas se han convertido en una tecnología muy popular en los automóviles modernos.
Problemas de antena remota
Cuando la antena se encuentra en el extremo lejano, tendrá un impacto diferente en el rendimiento en función de la aplicación específica. En la banda fm, la antena suele coincidir con un cable de radiofrecuencia con una resistencia de 50 o 75 para soportar la transmisión de potencia. Sin embargo, el coeficiente de ruido aumenta proporcionalmente a la pérdida del cable entre la antena y el receptor. Para los cables más largos, el valor agregado del coeficiente de ruido puede superar los 1 db, lo que resulta en el mismo grado de reducción de sensibilidad. Colocar el LNA entre la antena y el cable puede reducir considerablemente este impacto.
En la banda am, la influencia de la posición lejana de la antena en el rendimiento es diferente, aunque el resultado final es una menor sensibilidad. La resistencia de la fuente de una antena am típica es muy alta y generalmente se modela como un capacitor en serie. El valor de la capacidad está entre 3pf y 100pf. El valor de la capacidad específica está relacionado con la estructura. Los condensadores parasitarios paralelos y los condensadores de fuente en los cables que conectan la antena y el receptor forman un divisor de voltaje capacitivo. Los condensadores parasitarios paralelos de los cables más largos pueden ser tan altos como 100 pf, lo que puede atenuar enormemente la señal. La colocación de un LNA con entrada de alta resistencia y salida de baja resistencia entre la antena y el cable puede mejorar el rendimiento de transmisión de la señal. En las bandas de trabajo am y fm, aumentar el nivel de señal de la antena a través del LNA remoto puede reducir considerablemente la sensibilidad al ruido ambiental recibido por el cable y hacer que el esquema de radio sea más confiable.
Esquema de antena activa común
Los requisitos de rendimiento y función de la antena activa dependen de la aplicación específica. Algunos esquemas de antena activa requieren control automático de ganancia (agc), mientras que otros utilizan LNA de ganancia fija para obtener costos; Algunos esquemas proporcionan un voltaje de alimentación ajustado para la antena activa, pero la mayoría de los esquemas todavía usan baterías; Algunos diseños requieren ganancias particularmente altas, mientras que otros pueden ser particularmente sensibles al umbral agc. Por lo tanto, el desafío de la fuente de alimentación de la antena es cómo cumplir con los diversos requisitos de la industria sin rediseñar el esquema de división o usar IC caros (que todavía requieren componentes activos y pasivos externos).
Unos pocos fabricantes ofrecen soluciones integradas AM / FM para antenas activas. Desafortunadamente, estos suelen requerir diodos de pin externos y una fuente de alimentación reguladora para agc. Si se utiliza una batería, se necesita un transistor de transmisión externa (figura 1). elija el amplificador adecuado para el diseño de la antena activa
Los componentes externos aumentan los costos y aumentan el tamaño del esquema, y su competitividad es ligeramente mejor que el diseño dividido. Además de las grandes dimensiones físicas, otra desventaja es que puede ser necesario rediseñar la placa de circuito si la ganancia requerida, el voltaje de la fuente de alimentación o el tamaño general cambian. Esto requiere más recursos de diseño que ya escasean. Con recursos y espacio limitados, la solución ideal para los proveedores de antenas debe ser un IC de alto rendimiento, bajo costo y muy flexible, y puede cumplir fácilmente varios requisitos sin necesidad de rediseñar, cambios de bom o cambios de placa de circuito.
Esquema ideal de antena activa
Max2180a es un ejemplo de este esquema de diseño de antena activa. Es un amplificador de bajo ruido AM / FM con configuración de aplicación opcional. El max2180a utiliza un proceso exclusivo CMOS de alta tensión, que integra am, fm, AGC y reguladores de alta tensión. El max2180a elimina los diodos de pin externos y los estabilizadores externos o los Transistor de transmisión, reduciendo así el tamaño general del esquema de antena. El max2180a está encapsulado en tqfps de 4 mm x 4 mm altamente integrado, lo que facilita la instalación de módulos de antena.
Las rutas de señal am y FM incluyen ganancias ajustables y umbrales AGC para mejorar la flexibilidad y soportar una conexión perfecta de los afinadores de enlace descendente. Estos valores de ganancia y puntos de activación AGC se pueden configurar a través de pines externos para soportar la rápida implementación de diferentes configuraciones en el mismo tablero de PC (figura 2).
Además, el max2180a admite un voltaje de trabajo tan bajo como 6v (figura 3) y es muy adecuado para vehículos con tecnología de arranque y parada. En este momento, cuando el motor arranca, se produce una mayor caída instantánea de voltaje. Anteriormente, la caída repentina del voltaje era un problema insignificante, ya que una vez que el automóvil arranca, el sistema eléctrico mantendrá un voltaje de alimentación relativamente constante de 14v. Si se utiliza la nueva tecnología de arranque y parada, el motor se apagará automáticamente cuando el automóvil no se mueva. El motor debe reiniciarse con frecuencia y la unidad de radio debe funcionar correctamente durante el arranque repetido y el descenso instantáneo de la tensión de alimentación del equipo.
Este trabajo se centra en los desafíos que enfrenta el rápido despliegue de antenas activas en aplicaciones automotrices en un entorno de reducción continua del área y diversificación de la demanda. Se presenta una solución ideal para hacer frente a este tipo de desafíos: integrar todos los componentes activos y múltiples pasivos en la solución. El esquema utiliza el pin de selección para establecer los principales parámetros internos, lo que mejora la flexibilidad y el voltaje de Trabajo admite una nueva tecnología de arranque y parada.
