マイクロ波技術 - アクティブアンテナ設計のための右増幅器の選択

自動車産業は，遠隔地と鮫のフィンアンテナモジュールを大規模に使用して，地上と衛星通信を統一した。小型アンテナ構造と無線ユニットの遠隔位置のために、サメフィンモジュールは、アンテナ性能を最適化するために高性能、高集積及び低雑音増幅器（LNA）を必要とする。シャークフィンアンテナの普及以前に，主流技術はガラスアンテナ（窓ガラスに印刷された平面アンテナ構造）であった。ガラスアンテナは、車の後部窓またはサイドウインドウで、通常広く使われます。したがって、これらのアンテナは、シャークフィンアンテナのように、無線ユニットの遠端に位置し、通常、性能を改善するためにローカルLNAを使用する。LNAはシャークフィンやガラスアンテナの設計で使用されているため、アクティブアンテナは現代の車両で非常に人気の技術となっている。

リモートアンテナ問題

アンテナが遠端に位置するとき、それは特定のアプリケーションに従ってパフォーマンスに異なる効果を有する。FM帯では、通常、50 GHzまたは75 KHzのインピーダンスRFケーブルで給電され、給電をサポートしている。しかし、アンテナと受信機の間のケーブルの損失に比例して雑音指数が増加する。長いケーブルの場合、雑音指数の付加価値は1 dBを超えるかもしれません。アンテナとケーブルの間にLNAを置くことは、この影響を大いに減らすことができます。

amバンドでは，アンテナの遠端位置の性能に対する影響は異なるが，最終結果は感度を低下させる。典型的なAMアンテナのソースインピーダンスは非常に高く、それはしばしば直列キャパシタンスとしてモデル化される。容量値は3 pFと100 pFの間である。特定の容量値は構造に関係する。アンテナと受信機を接続するケーブルにおける並列寄生容量は、ソースキャパシタンスを有する容量性分圧器を形成する。より長いケーブルの並列寄生容量は100 pFと同じくらい高いかもしれません。高いインピーダンス入力とアンテナとケーブルの間の低インピーダンス出力を持つlnaを配置することは，信号伝送性能を改善できる。AMおよびFM動作周波数帯では、遠隔LNAを通してアンテナで信号レベルを増加させることによって、ケーブルによってピックアップされた環境ノイズに対する感度を大幅に低減し、無線方式をより信頼性にすることができる。

共通アクティブアンテナ方式

アクティブアンテナの性能と機能要件は特定用途に依存する。いくつかの能動アンテナ方式は自動利得制御（AGC）を必要とするが、他のものは、コストを得るために固定利得LNAを使用するいくつかのスキームは、アクティブアンテナのために調整された電源電圧を提供するが、最も多くは依然として電池で動作するいくつかの設計は特に高い利得を必要とし、他はAGCしきい値に特に敏感である。したがって、アンテナ電源の課題は、スプリット方式を再設計することなく高価なICを使用することなく、様々な産業要件を満たす方法である（外部能動および受動部品は依然として必要である）。

少数のメーカーは、アクティブアンテナの統合AM / FMソリューションを提供します。残念ながら、これらはしばしば、外部ピンダイオードおよびAGCのための調整された電源を必要とする。電池を使用する場合、外部のトランスミッショントランジスタが必要となる（図1）。アクティブアンテナ設計のための右増幅器の選択

外部部品はコストを増加させ，スキームのサイズを増加させ，競争性は分割設計よりわずかに優れている。大きな物理的サイズに加えて、別の欠点は、必要な利得、供給電圧または全体的なサイズが変化する場合、回路基板を再設計する必要があることである。これは、すでに不足している多くのデザインリソースが必要です。限られた資源およびスペースの場合、アンテナ供給元のための理想的な解決は高性能で、低コストで、非常にフレキシブルなICでなければならなくて、再設計、BOM変化または回路基板変化なしで容易にいろいろな要件を満たすことができます。

理想アクティブアンテナ方式

max 2180 aはこの種の能動アンテナ設計スキームの一例である。それは、オプションのアプリケーション構成によるAM / FM低雑音増幅器です。MAX 2180 Aは、排他的な高電圧CMOSプロセスを採用し、AM、FM、AGCと高電圧レギュレータを統合します。MAX 2180 Aは、外部ピンダイオードと外部レギュレータまたはトランスミッショントランジスタを除去し、アンテナ方式の全体のサイズを減少させる。MAX 2180 Aは、高度に統合された、4 mmのx 4 mm、TQFPパッケージを採用します。

AMおよびFM信号経路は、柔軟性を改良して、ダウンリンクチューナの継ぎ目のない接続を支持するために可調利得およびAGC閾値を含む。これらの利得値およびAGCトリガポイントは、同じPCボード上の異なる構成の急速な実装をサポートするために外部ピンを介して設定することができる（図2）。

そのうえ、MAX 2180 Aは6 V（図3）と同じくらい低い動作電圧をサポートします。このとき、エンジン始動時には、大きな過渡電圧降下がある。以前は、電圧サグは重要な問題ではなかった。なぜなら、一旦車が始動されると、電気系統は比較的一定の14 Vの供給電圧を維持するからである。新しいスタートストップ技術を使用する場合は、エンジンが自動的にシャットダウンするときに、車が移動しません。エンジンは頻繁に再始動されなければならず、また、無線装置は、繰り返し起動およびデバイス電源電圧過渡降下の間に正常に動作しなければならない。

本論文では，自動車分野におけるアクティブアンテナの急速な展開に直面している。このような課題を満たすための理想解を紹介した。このスキームは選択ピンを使用して主な内部パラメータを設定し，柔軟性を改善し，作動電圧は新しい起動停止技術で車両をサポートする。