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마이크로웨이브 기술

마이크로웨이브 기술 - 액티브 안테나 설계에 적합한 증폭기 선택

마이크로웨이브 기술

마이크로웨이브 기술 - 액티브 안테나 설계에 적합한 증폭기 선택

액티브 안테나 설계에 적합한 증폭기 선택

2021-10-26
View:830
Author:Belle

자동차 업계는 통합 지상 및 위성 통신을 위해 장거리 및 상어 날개 안테나 모듈을 사용하는 것으로 대규모로 전환하고 있습니다.컴팩트한 안테나 구조와 무선 장치의 원격 위치 때문에 샥스핀 모듈은 안테나 성능을 최적화하기 위해 고성능, 고도의 통합 및 저소음 증폭기(LNA)가 필요합니다.상어 날개 안테나가 유행하기 전에 주류 기술은 유리 안테나 (창문 유리에 인쇄 된 평면 안테나 구조) 였다.유리 안테나는 여전히 널리 사용될 것이며 일반적으로 자동차의 뒷창이나 옆창에 있습니다.따라서 이러한 안테나는 샥스핀 안테나와 마찬가지로 무선 장치의 먼 곳에 위치하며 일반적으로 로컬 LNA를 사용하여 성능을 향상시킵니다.저소음증폭기가 상어 지느러미와 유리 안테나에 쓰이는 디자인 때문에 액티브 안테나는 이미 현대차에서 매우 유행하는 기술이 되었다.


원격 안테나 문제

안테나가 먼 곳에 있을 때 구체적인 응용에 따라 성능에 다른 영향을 미칠 수 있다.주파수 변조 대역에서 안테나는 일반적으로 전력 전송을 지원하기 위해 임피던스가 50 또는 75인 무선 주파수 케이블과 일치합니다.그러나 노이즈 계수는 안테나와 수신기 사이의 케이블 손실에 비례하여 증가합니다.긴 케이블의 경우 노이즈 계수의 부가가치가 1dB를 초과하여 동일한 수준의 감도가 저하될 수 있습니다.LNA를 안테나와 케이블 사이에 배치하면 이러한 영향을 크게 줄일 수 있습니다.

AM 대역에서 안테나의 원거리 위치가 성능에 미치는 영향은 다르지만 최종 결과는 감도를 낮춥니다.일반적인 AM 안테나는 소스 임피던스가 매우 높으며 일반적으로 직렬 용량으로 모델링됩니다.커패시터 값은 3pf와 100pF 사이입니다.콘덴서 값보다 구조와 관련이 있다.안테나와 수신기를 연결하는 케이블의 병렬 기생 용량과 소스 용량은 용량 분압기를 형성한다.긴 케이블의 병렬 기생 용량은 최대 100pF에 달할 수 있으며, 이는 신호를 크게 감소시킬 수 있습니다.안테나와 케이블 사이에 고임피던스 입력과 저임피던스 출력을 배치하는 LNA는 신호 전송 성능을 향상시킬 수 있다.AM과 FM 작업 주파수 대역에서 원격 LNA를 통해 안테나의 신호 레벨을 높이면 케이블이 픽업되는 환경 소음에 대한 민감성을 크게 낮추고 무선 시나리오를 더욱 신뢰할 수 있습니다.


자주 사용되는 소스 안테나 시나리오

액티브 안테나의 성능 및 기능 요구 사항은 애플리케이션에 따라 달라집니다.일부 유원 안테나 시나리오는 자동 이득 제어 (AGC) 가 필요하고 다른 시나리오는 고정 이득 LNA를 사용하여 비용을 얻습니다.일부 시나리오는 소스 안테나에 조정된 전원 전압을 제공하지만 대부분의 시나리오는 여전히 배터리를 사용합니다.일부 설계는 특히 높은 이득을 요구하지만 다른 설계는 AGC 임계값에 특히 민감할 수 있습니다.따라서 안테나 전원 공급 장치의 과제는 분할 시나리오를 재설계하거나 고가의 IC (여전히 외부 소스 및 소스 없는 구성 요소가 필요함) 를 사용하지 않고 다양한 산업 요구 사항을 충족하는 방법입니다.

일부 제조업체는 액티브 안테나에 통합 AM/FM 솔루션을 제공합니다.불행히도 일반적으로 AGC에 사용되는 외부 핀 다이오드와 조절 전원이 필요합니다.배터리를 사용하는 경우 외부 전송 트랜지스터가 필요합니다 (그림 1). 액티브 안테나 설계에 적합한 증폭기를 선택하십시오.

외부 구성 요소는 원가를 증가시키고 방안의 규모를 증가시켜 분할 설계보다 경쟁력이 약간 좋다.큰 물리적 크기 외에 또 다른 단점은 필요한 이득, 전원 전압 또는 전체 크기가 변경되면 회로 기판을 재설계해야 할 수 있다는 것입니다.이것은 이미 부족한 설계 자원을 더 필요로 한다.리소스와 공간이 제한된 상황에서 안테나 공급업체의 이상적인 솔루션은 고성능, 저비용 및 매우 유연한 IC여야 하며 재설계, BOM 변경 또는 보드 변경 없이 다양한 요구 사항을 쉽게 충족할 수 있어야 합니다.

이상적인 액티브 안테나 시나리오

Max2180a는 이러한 소스 안테나 설계 시나리오의 한 예입니다.AM/FM 저소음 증폭기이며 어플리케이션 구성 옵션이 있습니다.Max2180a는 am, FM, AGC 및 고압 안정기를 통합한 고유한 고압 CMOS 공정을 사용합니다.max2180a는 외부 핀 다이오드와 외부 전압기 또는 전송 트랜지스터를 제거하여 안테나 시나리오의 전체 크기를 줄입니다.Max2180a는 고도로 통합된 4mm x 4mm TQFP 패키지를 사용하여 안테나 모듈을 쉽게 설치할 수 있습니다.

AM 및 FM 신호 경로에는 유연성을 높이고 다운링크 튜너의 원활한 연결을 지원하기 위해 조정 가능한 이득 및 AGC 임계값이 포함됩니다.이러한 이득 및 AGC 트리거 포인트는 동일한 PC 보드에서 다른 구성을 빠르게 구현할 수 있도록 외부 핀을 통해 설정할 수 있습니다 (그림 2).

또한 max2180a는 6V까지 낮은 작동 전압 (그림 3) 을 지원하여 시동 및 정지 기술을 사용하는 차량에 적합합니다.이때 엔진이 시동을 걸면 비교적 큰 전압이 순식간에 하강한다.이전에 전압이 급강하하는 것은 보잘것없는 문제였다. 왜냐하면 일단 자동차가 시작되면 전기 시스템은 상대적으로 일정한 14V 전원 전압을 유지할 것이기 때문이다.새로운 스타트 스톱 기술을 사용하면 자동차가 움직이지 않을 때 엔진이 자동으로 꺼진다.엔진은 항상 재부팅해야 하며, 재부팅과 장비 전원 전압이 순간적으로 떨어지는 동안 무선 장치는 정상적으로 작동해야 한다.


본고는 면적이 끊임없이 축소되고 수요가 다양해지는 환경에서 유원 안테나가 자동차 응용에서의 신속한 배치가 직면하는 도전을 중점적으로 연구했다.이러한 과제를 해결하는 데 이상적인 솔루션: 모든 소스 및 다중 소스 구성 요소를 솔루션에 통합합니다.이 방안은 선택 핀을 사용하여 주요 내부 파라미터를 설정하여 유연성을 높였으며, 작업 전압은 새로운 정지 기술을 지원한다.