手機(jī)中內(nèi)置天線(xiàn)FM收音機(jī)所用的小型低噪聲放大器

　　FM收音機(jī)模塊已經(jīng)成為很多時(shí)下手機(jī)及帶耳機(jī)設(shè)備的標(biāo)配，它們基本都是用耳機(jī)線(xiàn)作為FM的天線(xiàn)。因?yàn)槎鷻C(jī)線(xiàn)作為天線(xiàn)的接收裕量不大，不太方便并且在用耳機(jī)線(xiàn)時(shí)藍(lán)牙耳機(jī)就不能用了，所以耳機(jī)線(xiàn)作為收音機(jī)天線(xiàn)并不是一個(gè)非常理想的方案。相對(duì)于用耳機(jī)線(xiàn)作天線(xiàn)，另外一種方案就是把一個(gè)無(wú)源天線(xiàn)集成到手機(jī)內(nèi)部。但是由于FM頻段的波長(zhǎng)在一米量級(jí)，而且手機(jī)設(shè)備要求的小尺寸大大的限制了這種內(nèi)置天線(xiàn)的電尺寸，從而減小了天線(xiàn)的增益，導(dǎo)致FM接收機(jī)接收靈敏度的大幅度降低。
　　但是，利用所謂的有源天線(xiàn)技術(shù)可以大大提高FM接收機(jī)的靈敏度。有源天線(xiàn)技術(shù)是指用一個(gè)合適的低噪聲放大器直接連接FM的內(nèi)置天線(xiàn)。所謂的有源天線(xiàn)模塊包含一個(gè)單獨(dú)的特定制作的無(wú)源結(jié)構(gòu)，它直接與相應(yīng)的放大器電路相連。這種技術(shù)在新移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用中快速贏(yíng)得了認(rèn)可。高增益，小封裝及高抗靜電能力的低噪聲放大器是有源天線(xiàn)設(shè)計(jì)的重要因素。英飛凌科技的新一代BGB719N7ESD可以滿(mǎn)足這種有源天線(xiàn)的所有要求。

圖1? BGB719N7ESD相較于前幾代的產(chǎn)品（BGB707L7）所需外圍器件更少，從而更節(jié)省PCB板的空間

內(nèi)置天線(xiàn)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
　　在提供上述幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，在設(shè)計(jì)有源天線(xiàn)時(shí)也會(huì)遇到一些挑戰(zhàn)。當(dāng)把天線(xiàn)集成到手機(jī)內(nèi)部時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題。一是，電小尺寸及位置比較低的天線(xiàn)具有高的輸入電抗，低的輸入阻抗及低的輻射效率，使得很難得到其與其他電路的良好匹配。第二個(gè)問(wèn)題涉及到手機(jī)內(nèi)部與FM天線(xiàn)位置靠近的其他天線(xiàn)的發(fā)射信號(hào)的隔離。這影響到與大多數(shù)輻射都有關(guān)系的手機(jī)底盤(pán)中的射頻電流。其他的與手機(jī)底盤(pán)相連的天線(xiàn)或者類(lèi)似用底盤(pán)作為主要輻射子的天線(xiàn)，都將遭受?chē)?yán)重的信號(hào)泄露。
　　電小尺寸的內(nèi)置天線(xiàn)將會(huì)嚴(yán)重的降低天線(xiàn)增益，從而導(dǎo)致比用耳機(jī)作為外置天線(xiàn)的低的接收靈敏度。為了補(bǔ)償接收靈敏度，必須使用有源天線(xiàn)技術(shù)。除了低噪聲放大器這個(gè)主要的器件外，外置ESD保護(hù)器件及用于分集天線(xiàn)的單刀雙擲開(kāi)關(guān)在有源天線(xiàn)系統(tǒng)里也是十分必要的。單刀雙擲開(kāi)關(guān)可以用于外置耳機(jī)天線(xiàn)和內(nèi)置天線(xiàn)的切換。
　　利用一個(gè)高性能的低噪放可以提高接收機(jī)的靈敏度。但是，在上述內(nèi)置天線(xiàn)系統(tǒng)低噪放設(shè)計(jì)中會(huì)有一些困難。在手機(jī)應(yīng)用中，為了延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，低電流是十分必要的。但是低電流又會(huì)影響到低噪放的線(xiàn)性度。其他的需求包括關(guān)斷功能，射頻管腳強(qiáng)的抗靜電能力，小尺寸及外圍器件少等。

方案-有源天線(xiàn)
　　減小內(nèi)置天線(xiàn)的尺寸將導(dǎo)致較高的損耗從而降低了接收機(jī)的靈敏度。應(yīng)用低噪聲放大器及與其相連的天線(xiàn)輻射子可以解決這個(gè)問(wèn)題。由于非常小的尺寸，天線(xiàn)的阻抗非常高，所以除了低的噪聲系數(shù)，低噪放還必須和天線(xiàn)的高阻抗相匹配。在手機(jī)中的有源天線(xiàn)方案，還要低的電流消耗，關(guān)斷功能及高線(xiàn)性度（因?yàn)槭謾C(jī)中會(huì)有較多的頻段干擾）。同時(shí)低噪放還需要支持全世界的FM頻段（76~108MHz），高的抗靜電能力以支持系統(tǒng)級(jí)的靜電防護(hù)需求。

表1? 電小尺寸天線(xiàn)設(shè)計(jì)需要低噪放


小封裝，高增益及低電流
　　英飛凌科技最新一代的低噪放可以解決內(nèi)置有源FM天線(xiàn)的主要問(wèn)題。可以提高接收機(jī)靈敏度，消耗較小的功率計(jì)節(jié)省板的面積。BGB719N7ESD是一個(gè)專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于FM天線(xiàn)系統(tǒng)的MMIC低噪放。其可以提供較高的增益，低的噪聲系數(shù)，高的抗靜電能力，低的功率損耗及低的失真。其是應(yīng)用英飛凌科技的低成本的硅鍺碳技術(shù)研制的產(chǎn)品，具有較高的性?xún)r(jià)比。

圖2? 英飛凌科技最新一代應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備的FM低噪聲放大器BGB719N7ESD以極小的封裝可以提供高增益，低電流消耗

BGB719N7ESD的主要性能包括：
-支持全世界的FM頻段（76~108MHz）
-少的外圍器件（只需3個(gè)外圍電容）
-小封裝無(wú)引腳TSNP-7-6
-在2.8mA時(shí)可以提供較高的增益
-內(nèi)置動(dòng)態(tài)偏置電路，可以使其在溫度變化和供電變化時(shí)保持比較穩(wěn)定的工作點(diǎn)
-所有管腳集成ESD防護(hù)功能（1.5kV HBM）
-較高的輸入端的壓縮點(diǎn)（IP1dB=-6dBm typical）
-高輸入阻抗
-采用最新的SiGe：C工藝獲得了極佳的噪聲系數(shù)（1.2dB）
-較寬的供電范圍：1.5V到4.0V
-關(guān)斷功能
-無(wú)鉛（符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)），無(wú)鹵素（符合WEEE標(biāo)準(zhǔn)）產(chǎn)品

　　BGB719N7ESD具有非常小的無(wú)引腳TSNP-7-6（1.26mm x 1.4mm x 0.31mm）封裝，可以實(shí)現(xiàn)上述全部的功能。集成的動(dòng)態(tài)偏置電路可以保證在溫度及環(huán)境變化時(shí)較為穩(wěn)定的DC工作點(diǎn)。其可以應(yīng)用于所有的移動(dòng)設(shè)備例如，手機(jī)，PDA，便攜FM收音機(jī)，MP3等。
　　相比于前幾代的器件（BGB707N7ESD），新一代的BGB719N7ESD有以下幾點(diǎn)改進(jìn)：較小的PCB面積（6mm2 Vs 20mm2），高增益（23dB VS 21dB），降低了供電電流（2.8mA Vs 3.0mA），高的穩(wěn)定性及較少的外圍器件（3 Vs 7）。

圖3? BGB719N7ESD相較于前幾代的產(chǎn)品（BGB707L7）在FM應(yīng)用上有幾個(gè)方面的增強(qiáng)，例如高增益等

　　BGB719N7ESD內(nèi)部集成高達(dá)2kV（HBM）的靜電防護(hù)功能。如果在其前端外加英飛凌科技的靜電防護(hù)二極管ESD0P8RFL可以提高系統(tǒng)的靜電防護(hù)功能到8KV接觸式放電（根據(jù)IEC61000-4-2）。ESD0P8RFL的封裝為T(mén)SLP-4-7（1.2mm x 0.8mm x 0.39mm） ，其電容僅為0.8pF。
　　英飛凌科技可以提供應(yīng)用于內(nèi)置FM天線(xiàn)的高靜電防護(hù)的低噪放解決方案。由于應(yīng)用較小的TSLP封裝，該設(shè)計(jì)適用于小的手機(jī)應(yīng)用。當(dāng)應(yīng)用0402的電容時(shí)，整個(gè)低噪放電路只占約8mm x 8mm PCB面積。由于BGB719N7內(nèi)部集成動(dòng)態(tài)偏置電路，所以該應(yīng)用電路只需很少的外圍器件。這樣不僅減少了PCB的面積而且降低了物料成本。
　　BGB719N7ESD可以很簡(jiǎn)單的匹配于短的半環(huán)形天線(xiàn)和單極子天線(xiàn)。只需要一個(gè)輸入端的無(wú)源器件即可。如果是半環(huán)形天線(xiàn)，一個(gè)大概為30pF的電容并聯(lián)于低噪放輸入端即可。如果是單極子天線(xiàn)，在低噪放輸入端并聯(lián)一個(gè)大概300nH的電感就可以實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)與低噪放的匹配。

?