Technique RF - Choisir l'amplificateur approprié pour la conception d'antenne active

L'industrie automobile effectue une transition à grande échelle vers l'utilisation de modules d'antennes à longue portée et à nageoire de requin pour permettre des communications terrestres et par satellite unifiées. En raison de la structure compacte de l'antenne et de la position à distance de l'Unité radio, le module Shark Finn nécessite un amplificateur (LNA) haute performance, hautement intégré et à faible bruit pour optimiser les performances de l'antenne. Avant la popularité des antennes à ailerons de requin, la technologie dominante était l'antenne en verre (structure d'antenne plate imprimée sur le verre de la fenêtre). Les antennes en verre seront encore largement utilisées, généralement pour les vitres arrière ou latérales des voitures. Ces antennes, comme les antennes Shark fin, sont donc situées à l'extrémité distale de l'Unité radio et utilisent généralement un LNA local pour améliorer les performances. Grâce à la conception des amplificateurs à faible bruit pour les ailerons de requin et les antennes en verre, les antennes actives sont devenues une technologie très populaire dans les voitures modernes.

Problème d'antenne à distance

Lorsque l'antenne est située à l'extrémité distale, elle a un impact différent sur les performances en fonction de l'application spécifique. Dans la bande FM, les antennes sont généralement adaptées à un câble RF avec une impédance de 50 ou 75 pour soutenir la transmission de puissance. Cependant, le coefficient de bruit augmente proportionnellement aux pertes de câble entre l'antenne et le récepteur. Pour des câbles plus longs, la valeur ajoutée du facteur de bruit peut dépasser 1 DB, ce qui entraîne une diminution de la sensibilité au même degré. Placer le LNA entre l'antenne et le câble peut réduire considérablement cet effet.

Dans la bande AM, l'impact de la position distale de l'antenne sur les performances est différent, bien que le résultat final soit une sensibilité réduite. Une antenne am typique a une impédance de source très élevée et est généralement modélisée comme une capacité série. La valeur de la capacité est comprise entre 3pf et 100pf. La valeur de la capacité spécifique est liée à la structure. La capacité parasite parallèle dans le câble reliant l'antenne et le récepteur forme un diviseur capacitif avec la capacité de la source. La capacité parasite en parallèle d'un câble plus long peut atteindre 100 PF, ce qui peut atténuer considérablement le signal. Placer un LNA avec une entrée Haute impédance et une sortie basse impédance entre l'antenne et le câble peut améliorer les performances de transmission du signal. Dans les bandes de fonctionnement am et FM, l'augmentation du niveau du signal de l'antenne via un LNA distant peut réduire considérablement la sensibilité au bruit ambiant reçu par le câble et rendre le schéma Radio plus fiable.

Schéma d'antenne active couramment utilisé

Les performances et les exigences fonctionnelles d'une antenne active dépendent de l'application spécifique. Certains schémas d'antennes actives nécessitent un contrôle automatique de gain (AGC), tandis que d'autres utilisent un LNA à gain fixe pour obtenir le coût; Certains schémas fournissent une tension d'alimentation régulée à l'antenne active, mais la plupart utilisent encore des batteries; Certaines conceptions nécessitent un gain particulièrement élevé, tandis que d'autres peuvent être particulièrement sensibles aux seuils AGC. Le défi pour l'alimentation de l'antenne est donc de savoir comment répondre aux diverses exigences de l'industrie sans repenser le schéma de division ou utiliser des circuits intégrés coûteux (qui nécessitent encore des éléments actifs et passifs externes).

Un petit nombre de fabricants proposent des solutions AM / FM intégrées pour les antennes actives. Malheureusement, ceux - ci nécessitent généralement des diodes à broches externes et une alimentation régulée pour l'AGC. Si vous utilisez une batterie, vous aurez besoin d'un transistor de transmission externe (Figure 1). Choisissez un amplificateur approprié pour la conception active de l'antenne

Les composants externes augmentent les coûts, augmentent la taille du programme et sont légèrement plus compétitifs que les conceptions fractionnées. Outre les grandes dimensions physiques, un autre inconvénient est qu'il peut être nécessaire de redessiner la carte si le gain souhaité, la tension d'alimentation ou les dimensions globales changent. Cela nécessite plus de ressources de conception qui manquent déjà. Lorsque les ressources et l'espace sont limités, la solution idéale pour les fournisseurs d'antennes doit être un IC performant, peu coûteux et très flexible, qui peut facilement répondre à diverses exigences sans avoir à redessiner, changer de Bom ou changer de carte.

Schéma d'antenne active idéal

Le max2180a est un exemple de ce schéma de conception d'antenne active. Il s'agit d'un amplificateur AM / FM à faible bruit avec une configuration d'application optionnelle. Le max2180a utilise un procédé CMOS haute pression exclusif qui intègre des régulateurs am, FM, AGC et haute pression. Le max2180a élimine les diodes externes à broches et les régulateurs externes ou les transistors de transmission, réduisant ainsi la taille globale du schéma d'antenne. Le max2180a est livré dans un boîtier tqfp 4mm x 4mm hautement intégré qui facilite l'installation du module d'antenne.

Les voies des signaux am et FM comprennent un gain réglable et un seuil AGC pour plus de flexibilité et une connexion transparente des tuners de liaison descendante. Ces valeurs de gain et les points de déclenchement AGC peuvent être réglés via des broches externes pour prendre en charge la mise en œuvre rapide de différentes configurations sur la même carte PC (Figure 2).

En outre, le max2180a prend en charge des tensions de fonctionnement aussi basses que 6V (Figure 3), ce qui le rend idéal pour les véhicules dotés de la technologie start - stop. À ce stade, une chute transitoire de tension plus importante se produit lorsque le moteur démarre. Auparavant, les chutes de tension étaient un problème insignifiant, car une fois la voiture démarrée, le système électrique conserverait une tension d'alimentation de 14 V relativement constante. Si la nouvelle technologie start - stop est utilisée, le moteur s'éteint automatiquement lorsque la voiture ne bouge pas. Le moteur doit être redémarré fréquemment et l'unité Radio doit fonctionner normalement lors de démarrages répétés et de chutes transitoires de la tension d'alimentation de l'appareil.

Cet article se concentre sur les défis posés par le déploiement rapide des antennes actives dans les applications automobiles dans un environnement de superficie réduite et de demande diversifiée. Une solution idéale pour relever ce type de défi est présentée: intégrer tous les composants actifs et passifs multiples dans la solution. Le schéma utilise des broches de sélection pour définir les principaux paramètres internes, ce qui améliore la flexibilité et la tension de fonctionnement prend en charge la nouvelle technologie start - stop.