天線放大器造就出色卓越的天線設計

　　汽車無線電天線正在成為汽車設計中的標配要素。愛特梅爾的天線放大器芯片專門應對這一富挑戰性的小型和微型天線設計趨勢，同時保持汽車無線電的接收效果。

　　現代汽車天線的發展前景向人們提出了一些更難應對的技術要求和約束條件。其中，最重要也是最富挑戰性的要求是縮小天線的尺寸；其次是連接電纜長 (尤其是在SUV (Sport Utility Vehicle) 運動型休旅車型中)。其它的要求還包括多天線設計，以及面向不同天線類型 (安裝在檔風玻璃、車頂或前保險杠上的天線) 的多樣化設計問題。

天線的物理知識

　　傳統的AM/FM頻率范圍已擴展，AM廣播目前已延展到30 MHz，以使汽車無線電能夠接收DRM (世界數字廣播) 信號。而FM廣播的頻率范圍則起始于78 MHz的日本頻帶，終止于最大頻率為240 MHz 的band III，使用該頻帶可在歐洲接收DAB信號。

　　由于AM廣播采用垂直極化的電波來發送信號，因此汽車天線也應按垂直方向極化。在FM廣播中，發射信號大多數按水平方向極化；這與AM的接收要求似乎有沖突。

　　好在汽車的金屬車體能改變電磁場，因而對FM廣播也可使用AM廣播所要求的垂直天線。圖1所示為車體對電磁場的影響；可以看出車體水平面處(例如：車頂或后備箱)只存在垂直方向的電磁場分量。水平分量向垂直方向彎曲了。

　　此外，車窗形成的開口導致車體金屬表面不連續，使場強增大。而這種不連續的表面結構決定了汽車天線最合適的安裝位置。車頂中間通常不是安裝天線的最佳位置。

　　由于車體物理構造對電磁場有加強效應，采用小型偶極天線 (天線形式中的一種) 對接收AM和FM廣播是可行的。

　　出于設計方面的考慮，現在的車頂天線長度都比信號波長短很多。這樣，天線阻抗就非常小，并有較大的容抗分量。如果將這樣的天線接到電纜上，那么，即使采用的是專用的低容抗 (如20 – 30 pF/米) 電纜，最終的電纜容抗也會輕易達到150 pF。在這種情況下，電纜容抗就扮演了電容分壓器的角色，從而降低汽車無線電調諧器輸入端處的有效信號強度。

　　在這種情況下，最好加一個天線放大器，尤其是在天線和電纜間加一個針對AM信號的隔離放大器。愛特梅爾的單片集成天線放大器ATR4251在AM頻帶下有很低的輸入容抗 (2.45 pF)，其AM隔離放大器輸出端的阻抗也非常低 (5歐姆)，因而有利于驅動電纜容抗。較之于直接與電纜連接的無源天線，帶AM隔離放大器的方案可使增益提高35 dB。當然，具體提升量取決于天線和電纜阻抗。

　　由于距發射站的距離不同，以及多路徑干擾引起的屏蔽效應，接收環境的差異可能會很大。天線LNA (低噪聲放大器) 必須調配到能接收完整的AM或FM廣播，必須具有優良的大信號表現，二階交調截取點 (IP2) 和三階交調截取點 (IP3) 非常高。

　　此外，對非常大的信號，必須要有自動增益控制 (AGC) 來抑制信號峰值，并在汽車無線電調諧器輸入端維持恒定的最大電平。另一方面，天線放大器還必須具有很好的小信號性能參數，尤其噪聲指數和穩定性因子 (k)。

ATR4251的基本原理

　　ATR4251是單片集成的AM/FM天線匹配放大器電路。由于工作頻率以及頻帶要求不同，對AM和FM頻帶可以分別使用兩個獨立的放大器。這樣，可以分別使用獨立的天線，但是兩個放大器也可以連接到單個天線上 (如車頂天線)。