如何改造汽车AM／FM天线

在汽车上安装我们大多数人都知道（或喜欢或鄙视）的高天线杆的日子早已过去。这些旧的天线样式很适合标准的AM和FM模拟无线电接收。但今天的车辆接收更多的无线内容，如Sirius XM卫星广播、GPS定位服务、数字音频频段、电视等等。所有这些都在现代车载无线电的构成中发挥着重要作用。

有些人可能不知道，紧急广播仍需要AM/FM，许多汽车制造商认为这是个安全功能--更不用说AM/FM还提供非订阅内容。基于GPS定位和LTE/5G手机功能现在是车辆紧急呼叫、卫星广播和自动驾驶系统的一部分。在电气上，这些服务都有自己的频段，从用于AM无线电的高kHz区域到分别用于GPS和SXM的1.5 GHz和2.3 GHz。每个驱动电路都是不同的，过去常被设计成独立的电子控制单元。智能天线中，几乎所有这些驱动电路都浓缩在一个外壳中，可采用多种外形，如鲨鱼鳍、微型或玻璃天线。

图 1. 鲨鱼鳍、微型和玻璃天线

在当今集成分立半导体的世界里，各种应用仍需要只有分立器件才能提供的低噪声、高增益和隔离性能。这些优点使车载无线电不仅能保持其信号强度，而且能在众多具有挑战性的天气和位置条件下提供清晰的音频。智能天线是个完美的例子，展示了射频（RF）分立器件的组合。

图 2. AM/FM RF 前端电路框图

一个典型的AM/FM RF前端电路（图2）含多个分立半导体，用于低噪声放大器（LNA）、自动增益控制（AGC）、稳压和静电放电（ESD）保护功能。安森美(onsemi)的符合车规的宽广产品组合提供了整个块中所需要的所有器件。NSVJ3557SA3和NSVJ3910SB3高压结场效应晶体管（JFET）提供强固的AM LNA方案，使5 V驱动器实现9.5 dB的功率增益。

同样，对于FM LNA，NSVF6001SB6和NSVF6003SB6是高增益（22 dB）、低噪声系数（低于2.0 dB）的RF双极结晶体管（BJT）方案，可提高接收器的灵敏度，直接关系到更好的FM音质。

AGC或补偿器电路在低电压范围内工作，需要只有分立器件才能提供的低寄生方案。NSVR351SDSA3双肖特基势垒二极管具有小于1 pF的电容和低正向电压（VF），提高了零偏置电平检测的灵敏度。一旦检测到信号，运算放大器（OP Amp）就可以调整电压，低静态电流的NCV2904就符合这一要求。NSVP249SDSF3双PIN二极管提供低串行电阻（2.5 Ω），作为RF开关，用于电平调整/补偿信号的出口，以完成AGC块。

这些产品结合在一起，提供完整的AM/FM前端方案，具备同类最佳的增益和噪声性能。与集成电路方案相比，电路设计人员使用上述分立器件实现更广泛的调谐器能力。这使得在设计上有更大的灵活性，以满足当今车辆的挑战性环境。

ESD保护二极管独立于无线电元件，通常直接置于天线连接器上，以保护敏感的前端块。安森美的产品，如SZESD7551和SZESD7410，具有目前市场上最高等级（30 kV）的ESD，并具有所需的极低寄生电容和互调失真（IMD）性能以防干扰音频信号。图3显示了这全套领先市场的RF分立元件用于鲨鱼鳍天线应用中。

图 3. AM/FM 前端实施示例