汽車行業(yè)正在大范圍向使用遠端,、鯊魚鰭式天線模塊過度,，以實現(xiàn)統(tǒng)一的地面和衛(wèi)星通信,。由于緊湊的天線結構以及位于無線電單元的遠端位置,，鯊魚鰭模塊要求高性能、高度集成,、低噪聲放大器(LNAs),，以優(yōu)化天線性能。在鯊魚鰭式天線普及之前,，主流技術為玻璃天線(印刷在車窗玻璃上的平面天線結構),。玻璃天線仍將被廣泛使用，通常位于汽車后窗或側(cè)窗,。所以,，這些天線也與鯊魚鰭式天線一樣，位于無線電單元的遠端,，并且通常使用本地 LNA,，以最大程度提高性能。由于鯊魚鰭和玻璃天線設計中都要使用 LNA,，使得有源天線成為現(xiàn)代化汽車中非常普及的一項技術,。

遠端天線問題

天線位于遠端時，根據(jù)具體應用的不同,，會對性能造成各種不同的影響,。在 FM 頻段，天線通常與 50Ω或 75Ω阻抗的 RF 電纜匹配,，支持最佳的功率傳輸,。然而，噪聲系數(shù)隨天線與接收器之間電纜的損耗成比例增大,。對于較長的電纜,，噪聲系數(shù)的增加值可能會超過 1dB，造成同等程度的靈敏度降低,。將 LNA 置于天線和電纜之間可大大減輕這種影響,。

在 AM 頻段時，天線的遠端位置對性能的影響與此不同,，盡管最終的結果也是降低靈敏度,。典型 AM 天線的源阻抗非常高，常常被模型化為串行電容,，電容值介于 3pF 至 100pF 之間,，具體的容值與結構有關。連接天線和接收器的電纜中的并聯(lián)寄生電容與源電容形成一個電容分壓器,。較長電纜的并聯(lián)寄生電容可能高達 100pF,，可能會大幅度衰減信號。將具有高阻抗輸入和低阻抗輸出的 LNA 置于天線和電纜之間,，能夠最大程度提高信號傳輸性能,。在 AM 和 FM 工作頻段，通過遠端 LNA 增大天線處的信號電平，可大幅降低針對電纜拾取的環(huán)境噪聲的靈敏度,，使無線電方案更加可靠,。

常見有源天線方案

有源天線的性能和功能要求取決于具體應用。有些有源天線方案需要自動增益控制(AGC),，而有些則采用固定增益 LNA,，獲得最低成本；有些方案為有源天線提供一個調(diào)節(jié)電源電壓,，但是大多數(shù)仍然采用電池工作,；有些設計要求特別高的增益，而有些設計可能對 AGC 門限特別敏感,。所以，天線方案電源面臨的挑戰(zhàn)是如何在不重新設計分立式方案或不使用昂貴 IC(仍然需要外部有源和無源器件)的情況下滿足各種各樣的行業(yè)要求,。

少數(shù)廠商為有源天線提供集成式 AM/FM 方案,。遺憾的是，這些往往要求用于 AGC 的外部 PIN 二極管,、穩(wěn)壓電源,，如果使用電池工作則需要外部傳輸晶體管(圖 1)。

為有源天線設計選擇正確的放大器

外部元件增加成本,、增大方案尺寸,，其競爭力勉強略勝于分立式設計。除了較大的物理尺寸外,，另一個缺點是如果要求的增益,、供電電壓或外形尺寸發(fā)生變化，可能需要重新設計電路板,。這樣就要求更多本來就短缺的設計資源,。在資源和空間有限的情況下，適用于天線供應商的理想方案必然是高性能,、低成本且非常靈活的 IC,，并且無需重新設計、BOM 變化或電路板變動,，即可輕松滿足各種要求,。

理想的有源天線方案

MAX2180A 就是此類有源天線設計方案的例子，這是一款帶有可選應用配置的 AM/FM 低噪聲放大器,。MAX2180A 采用專屬的高壓 CMOS 工藝,，集成 AM 和 FM AGC，以及高壓調(diào)節(jié)器,。MAX2180A 省去了外部 PIN 二極管和外部調(diào)節(jié)器或傳輸晶體管,，最大程度減小天線方案的總體尺寸。MAX2180A 采用高度集成、4mm x 4mm,、TQFP 封裝,，很容易適合最小的天線模塊。

AM 和 FM 信號通路包括可調(diào)節(jié)最大增益和 AGC 門限,，最大程度提高靈活性,，支持無縫連接下行調(diào)諧器。這些增益值和 AGC 觸發(fā)點可通過外部引腳設置,，支持在相同的 PC 板上快速實施不同的配置(圖 2),。

此外，MAX2180A 支持低至 6V 的工作電壓(圖 3),，使其可理想用于采用啟停技術的汽車,，此時引擎啟動時具有較大的電壓瞬降。之前,，電壓暫降是個無關緊要的問題,，因為汽車一旦啟動，電氣系統(tǒng)將維持在相對恒定的 14V 供電電壓,。而如果使用新型啟停技術,，當汽車不移動時，引擎會自動關閉,。引擎必須頻繁的重新啟動,，無線電單元在重復啟動期間及器件供電電壓瞬降期間必須正常工作。

總結

文章重點介紹了汽車應用中在不斷要求減小面積及多樣化需求環(huán)境下快速部署有源天線所面臨的挑戰(zhàn),。介紹了滿足此類挑戰(zhàn)的理想方案：在方案中集成全部有源和多種無源元件,。該方案采用選擇引腳設置主要的內(nèi)部參數(shù)，提高了靈活性,，并且工作電壓支持采用新型啟停技術的汽車,。