基于MAX2180 LNA的AM/FM有源天線LNA設計方案

本應用筆記介紹AM/FM汽車天線的一個參考設計（RD）。設計采用了適用于有源天線模塊的高度集成AM/FM低噪聲放大器（LNA） MAX2180。LNA在AM和FM信號通路上均集成了Maxim的自動增益控制技術，帶有用戶可選設置點。AM和FM信號通路的最大增益亦可變，以滿足各種各樣的用戶需求。RD詳盡展示了該集成式汽車解決方案的靈活性和性能。

　　概述

　　汽車天線要求更小、集成度更高的解決方案，并同時保證現代AM/FM無線通信裝置所需的高性能。有些解決方案需要自動增益控制（AGC），而有些則采用固定增益LNA，以獲得最低成本。有些解決方案為有源天線提供一個穩壓電源電壓，但是大多數仍然采用電池供電。對天線方案提供商的挑戰是：如何在避免需要反復設計的分立式解決方案或不使用昂貴IC （仍然需要外部PIN二極管和調節器）的情況下滿足各種各樣的行業要求。在資源和空間有限的情況下，天線供應商的理想解決方案必然是高性能、低成本且非常靈活的IC，并且無需重新設計、BOM變化及電路板變動，即可輕松滿足各種要求。

　　現在有少數廠商為有源天線提供集成式AM/FM解決方案。可惜的是他們需要外部PIN二極管提供AGC。這些解決方案在使用電池供電時，還需要一個穩壓電源，或者一個外部調整管。外部元件增加了成本，擴大了解決方案的占位面積。如果不需要AGC，解決方案通常采用分立器件，以獲得最低成本。分立設計的問題是，增益、電源電壓或占位面積的任何變化都將導致重新設計，從而占用更多的設計資源，而設計資源在多數情況下非常匱乏。

　　最優天線解決方案和MAX2180

　　Maxim Integrated Products開發了一套AM/FM天線解決方案，其中集成了全部有源元件，滿足當今苛刻的汽車天線需求。天線采用MAX2180 LNA。MAX2180采用了內部高壓CMOS工藝，在一片小型4mm x 4mm TQFP封裝內集成了AM和FM AGC，以及高壓調節器。這種設計避免了所有PIN二極管和外部穩壓電路或傳輸晶體管，同時還可采用電池或穩壓電源工作。MAX2180可實現最大AM和FM增益，并且AGC設置點可變。它還包括天線監測功能，在故障條件下吸入15mA電流。

　　LNA的片上穩壓電路工作于7V至24V。為防止過熱損壞，集成溫度傳感器通過折返電流限制最高結溫。這樣可保證放大器在任何環境條件下都保持工作。

　　AM輸入為高阻、輸出為低阻，FM放大器提供50Ω輸入和輸出阻抗。最大AM增益可通過改變外部電阻在0dB至6dB范圍內設置。最大FM增益可在5.8dB至8.5dB （R1 = 0Ω）范圍內變化。為了改善噪聲系數，R1應為390Ω，從而將增益范圍提高至10.0dB至10.8dB。兩條信號通路均采用Maxim擁有專利的AGC電路，增益控制范圍為30dB。此外，AGC設置點可變，為主機提供希望的最大輸出水平。

　　采用MAX2180進行設計時，利用數據資料中的表格選擇所需的信號通路增益和AGC設置點，可簡化設計。這種自定義參數值范圍使得一款設計即可滿足多種需求，無需重新布置電路板。如圖1所示，與競爭方案相比，MAX2180提供了更高的集成度，同時又具有滿足各種需求的靈活性。圖2所示為單天線解決方案的應用原理圖。

圖1. MAX2180高集成度解決方案（A）與AM/FM有源天線競爭方案（B）的比較