满足便携式设备中FM天线的设计挑战
使谐振频率效率最大化
为了尽量提高天线的转换能量,我们使用了一个谐振网络来抵销天线的反作用阻抗,而这种阻抗可能使天线转换至内部LNA的电压值衰减。对于电感式回路天线来说,电容(Cres)可用以使天线在所需的频率时产生谐振:本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/166853.htm
谐振频率(fres)是指天线可使电磁波转换成电压的最高效率时所使用的频率。天线效率是Rrad的功率与天线总功率的比值,以Rrad/Zabt表示,其中Zant是具有天线谐振网络的天线阻抗。Zant可表示为:
当天线处于谐振状态时,效率η可以表示为:
其他频率时的效率为:
除了谐振频率以外的天线效率η低于最大效率ηres,因为此时的天线输入阻抗Zant如果不是电容式的,就是电感式的。
从上图可以看出,98 MHz时可实现最佳效率,但频率越接近频带边缘,效率就随之递减。对于耳机天线来说这不是什么大问题,因为这种天线尺寸已经大到能够在整个频带内收集到足够的电磁能量,并转换成较高的电压至RF接收器中。然而,相较于较长的耳机天线而言,短天线尺寸小,收集到的能量也少,因此当频率远离谐振点时效率也会快速地降低。这可能会在频段边缘使用固定谐振方案时,造成接收方面的问题,主要原因是短天线具有比耳机更高的Q值,使其效率在频带边缘骤低。
Q值代表质量因子,它与每单位时间内天线网络中储存的能量和损耗或辐射能量成正比。针对具有天线谐振网络的天线等效电路而言,Q值满足:
与短天线相比,耳机天线由于尺寸较大,天生就具有较高的辐射电阻Rrad,因此也使其Q值较低。由于嵌入式应用必须使用较高Q值的短天线,因而效率骤降的问题就格外明显。
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