金属机身智能手机FM收音频段天线 设计方案（设计，安装，仿真）

2017-02-26  by:CAE仿真在线  来源:互联网

金属机身智能手机中还能存在FM 广播功能吗?

调频FM广播属于地方性电台,音质好,有立体声功能,而且内容丰富,从新闻娱乐到民生教育等,应有尽有,与平常的生活息息相关,深受百姓喜爱,大多数人都有自己喜欢收听的电台和节目主持人,从mp3盛行的年代开始,FM收音功能已经成为便携式电子通讯产品的标准配置,到后来的手机、便携音箱等都无一例外的带调频收音功能,从这以后,通过手机等随时收听调频广播已经成为老百姓长期养成的生活习惯。但是随着智能手机的诞生,FM广播慢慢淡出了。为什么?

原因一:客户需要花费流量的前提下收听音乐、广播,增加客户的需求成本;二:操作的复杂,用户如果要用FM的广播,首先要打开菜单,点击收音机,还要带上耳塞;四:金属机身的有限的手机空间严重影响FM天线的设计,因为手机的内部空间日益紧张,原来的天线尺寸太大,无法容纳,显示屏、电池的不断增大,对FM信号产生严重的屏蔽作用; 六:智能手机MCU的主频不断提高,手机的电磁辐射对FM信号干扰,影响FM信号的接收效果;

微航在金属机身智能手机FM收音频段天线设计方案的优势

FM调频广播的载波频率是76~108Mhz,波长最长约3米,对应的接收天线尺寸大约70~100厘米,所以早期的手机都是采用耳机线做调频广播的接收天线,但是由于使用和携带不方便,逐步被内置天线所取代,微航磁电研发的磁性内置天线,采用自主研发的有机磁性材料,增益高,带宽宽,抗干扰能力强,成为手机内置收音天线的首选,在功能手机中被大量使用,国内不少的品牌手机上面都采用了微航的内置天线实现免耳机的FM收音外放功能。在智能手机上同样能够方便地接收传统的调频电台节目,依然是迫切需要解决的问题,基于此,芯片商一如既往的在芯片上集成收音芯片,不仅没有去掉FM收音功能,而且还陆续推出功能更强,集成度更高的芯片方案,如博通公司最新专为手机推出的BCM943341WCD1集NFC、WIFI、蓝牙、FM功能于一体的模组,仅8.7x1.35x1.35mm。

针对当前流行的全金属机身的智能手机,采用内置FM收音天线接收传统的调频广播电台的节目这一功能,微航磁电给出了全新的天线解决方案:

设计方案要点:

1、将金属手机外壳的一部分当做FM接收天线使用,从手机外面拾取信号,减少手机主板的辐射干扰。

2、在FM天线和收音芯片的射频输入端串联微航的宽带匹配磁天线。

3、为解决FM天线对其它频段天线(GSM,GPS,WIFI,蓝牙)的干扰,微航在FM天线与馈点之间外加匹配电路,使GSM,GPS,WIFI,蓝牙频段天线无信号吸收。

4、线圈由微航磁电提供,专利产品,小尺寸为9x3x1.9mm(或定制尺寸)。

5、为了获得更好的效果,方案中可增加有源放大电路,采用艾为电子的AW5017低噪声FM放大器,芯片内部带调谐功能,可以对FM信号放大20db,收音芯片和FM放大器都贴装在手机主板上。

图1 FM 天线架构示意图:

说明:

6、金属手机外壳上取一段作为FM天线的一部分,通常不是手握的一段,这个部分也通常和手机的其他天线共用

7、手机内再内置一个宽带匹配磁天线,一端连接外部金属体,一端匹配电路(滤波),再接主板的FM信号输入

8、 FM放大芯片采用AW5017,贴在手机主板上,将FM信号放大后输入收音芯片AW5017芯片及外围电路占用PCB面积仅3x3mm

安装:

图2 FM天线系统连接示意图

1,手机外壳一段金属

2,宽带匹配磁线圈(两端螺固定,无需焊接) 3.螺丝固定

4,匹配电路,增大FM接收信号,抑制其它频段收发信号。

FM天线驻波实测图:

图3 天线的驻波写谐振频率测量(中心频率93Mhz,驻波1.2)

图4 匹配电路的仿真(S21,频段)

匹配电路示意图

FM频段93Mhz,S21:-0.1dB

2.4Ghz,S21:-60dB

结论:从实测和仿真可以看出此设计方案在FM频段增益高,其它频段GSM,GPS,WIFI增益低,FM在收音时不会影响到其它频段的信号收发。

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