基于Melexis無線芯片的平衡環天線設計
發布時間：2015-1-12 10:43
發布者：eechina
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概述 本篇文章概述了MELEXIS無線接收芯片MLX71120和MLX71121的平衡環天線設計。提供了詳細的設計過程，包括完整的計算步驟。文章中所有的電路是基于內部集成中頻濾波器的MLX71121而設計的，對于MLX71120而言，需要考慮外置中頻濾波器。 應用場合 ? 沒有外置天線體積非常小的射頻接收機 ? 需要較高靈敏度但是又不采用SAW濾波器 工作原理 因為MLX71120/21接收機的內部有兩個相同的LNA和一個差分的混頻器輸入，故可采用一個帶有簡單電容加載的平衡環天線來實現匹配。這個LNA有一個公共的輸出調諧電路，每一個LNA可以驅動混頻器的一路。 圖1、433MHz應用電路 兩個LNA的輸入管腳Pin1和Pin8連接到環天線。C1和C2調諧環天線，兩者的比值將環天線匹配到LNA的輸入端。在433MHz，每一個LNA都可以等效為300歐姆的電阻加一個3pF的電容。因此，這相當于C1兩端的負載是600歐姆。 PCB板上的環可以測試到電感值66.76nH，在433MHz諧振電容是2.02pF。C1和C2一起調諧環天線。環天線的空載品質因數約為380，其電阻值可以計算得到182歐姆，因此空載阻抗為 接收機輸入端加載環后的品質因數QL一定小于380. 空載品質因數Q0，加載品質因數為QL 調諧電路的插損可以由下述公式給出： 在接收靈敏度和頻率選擇性有必要做一個平衡。因為選擇性越好，需要的品質因數越高，而這也意味著插損加大，靈敏度降低。 此處選擇加載品質因數為120，這意味著環的阻抗為 而這個值可以理解為空載環阻抗和接收端的轉換阻抗的并聯，因此這個接收端加到環的阻抗一定是31.8K歐姆。 這給出了接收端輸入部分的阻抗比值為 31.8K/600=53 因此 實際上，C2=15pF，C1=2pF時可以在Pin24測試得到最好的RSSI。 LNA的管腳LNAO1和LNAO2是集電極的開路輸出端，需要DC通過電感來供電。每一路都可以用一個電感加并聯電容的方式來實現，也可以在兩個電感間接一個電容。就是本例中的C4，其電容值的一半與每一個電感一起調諧電路。 接收端其他部分的電路與MLX71120或MLX71121的標準評估板是一致的。 接收靈敏度可以通過下式計算 這里： P_R 是接收功率， G_R 是接收天線的增益，本例中，G_R約為1.5倍的輻射因數，E= 天線的電場強度。一部分接收信號消耗在天線上，一部分進入到接收端的輸入口。進入到接收機輸入端的的有效功率是P_R的(Q_0-Q_L)/Q_0 倍。因此如果有效功率已知，就可以計算得到E其單位是μV?m。 這些可以從MELEXIS官網得到。下圖是應用433MHz同一環天線在315MHz的匹配電路。 圖2、315MHz應用電路 是圖1和圖2中的元件值 |
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