金屬機身智能手機FM收音頻段天線 設計方案（設計，安裝，仿真）

2017-02-26  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

金屬機身智能手機中還能存在FM 廣播功能嗎?

調頻FM廣播屬于地方性電臺,音質好,有立體聲功能,而且內容豐富,從新聞娛樂到民生教育等,應有盡有,與平常的生活息息相關,深受百姓喜愛,大多數人都有自己喜歡收聽的電臺和節目主持人,從mp3盛行的年代開始,FM收音功能已經成為便攜式電子通訊產品的標準配置,到后來的手機、便攜音箱等都無一例外的帶調頻收音功能,從這以后,通過手機等隨時收聽調頻廣播已經成為老百姓長期養成的生活習慣。但是隨著智能手機的誕生,FM廣播慢慢淡出了。為什么?

原因一:客戶需要花費流量的前提下收聽音樂、廣播,增加客戶的需求成本;二:操作的復雜,用戶如果要用FM的廣播,首先要打開菜單,點擊收音機,還要帶上耳塞;四:金屬機身的有限的手機空間嚴重影響FM天線的設計,因為手機的內部空間日益緊張,原來的天線尺寸太大,無法容納,顯示屏、電池的不斷增大,對FM信號產生嚴重的屏蔽作用; 六:智能手機MCU的主頻不斷提高,手機的電磁輻射對FM信號干擾,影響FM信號的接收效果;

微航在金屬機身智能手機FM收音頻段天線設計方案的優勢

FM調頻廣播的載波頻率是76~108Mhz,波長最長約3米,對應的接收天線尺寸大約70~100厘米,所以早期的手機都是采用耳機線做調頻廣播的接收天線,但是由于使用和攜帶不方便,逐步被內置天線所取代,微航磁電研發的磁性內置天線,采用自主研發的有機磁性材料,增益高,帶寬寬,抗干擾能力強,成為手機內置收音天線的首選,在功能手機中被大量使用,國內不少的品牌手機上面都采用了微航的內置天線實現免耳機的FM收音外放功能。在智能手機上同樣能夠方便地接收傳統的調頻電臺節目,依然是迫切需要解決的問題,基于此,芯片商一如既往的在芯片上集成收音芯片,不僅沒有去掉FM收音功能,而且還陸續推出功能更強,集成度更高的芯片方案,如博通公司最新專為手機推出的BCM943341WCD1集NFC、WIFI、藍牙、FM功能于一體的模組,僅8.7x1.35x1.35mm。

針對當前流行的全金屬機身的智能手機,采用內置FM收音天線接收傳統的調頻廣播電臺的節目這一功能,微航磁電給出了全新的天線解決方案:

設計方案要點:

1、將金屬手機外殼的一部分當做FM接收天線使用,從手機外面拾取信號,減少手機主板的輻射干擾。

2、在FM天線和收音芯片的射頻輸入端串聯微航的寬帶匹配磁天線。

3、為解決FM天線對其它頻段天線(GSM,GPS,WIFI,藍牙)的干擾,微航在FM天線與饋點之間外加匹配電路,使GSM,GPS,WIFI,藍牙頻段天線無信號吸收。

4、線圈由微航磁電提供,專利產品,小尺寸為9x3x1.9mm(或定制尺寸)。

5、為了獲得更好的效果,方案中可增加有源放大電路,采用艾為電子的AW5017低噪聲FM放大器,芯片內部帶調諧功能,可以對FM信號放大20db,收音芯片和FM放大器都貼裝在手機主板上。

圖1 FM 天線架構示意圖:

說明:

6、金屬手機外殼上取一段作為FM天線的一部分,通常不是手握的一段,這個部分也通常和手機的其他天線共用

7、手機內再內置一個寬帶匹配磁天線,一端連接外部金屬體,一端匹配電路(濾波),再接主板的FM信號輸入

8、 FM放大芯片采用AW5017,貼在手機主板上,將FM信號放大后輸入收音芯片AW5017芯片及外圍電路占用PCB面積僅3x3mm

安裝:

圖2 FM天線系統連接示意圖

1,手機外殼一段金屬

2,寬帶匹配磁線圈(兩端螺固定,無需焊接) 3.螺絲固定

4,匹配電路,增大FM接收信號,抑制其它頻段收發信號。

FM天線駐波實測圖:

圖3 天線的駐波寫諧振頻率測量(中心頻率93Mhz,駐波1.2)

圖4 匹配電路的仿真(S21,頻段)

匹配電路示意圖

FM頻段93Mhz,S21:-0.1dB

2.4Ghz,S21:-60dB

結論:從實測和仿真可以看出此設計方案在FM頻段增益高,其它頻段GSM,GPS,WIFI增益低,FM在收音時不會影響到其它頻段的信號收發。

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