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1 5 基于 Melexis 无线芯片的平衡环天线设计 概述概述 本篇文章概述了 MELEXIS 无线接收芯片 MLX71120 和 MLX71121 的平衡环天线设计 提供了详细的 设计过程 包括完整的计算步骤 文章中所有的电路是基于内部集成中频滤波器的 MLX71121 而设计 的 对于 MLX71120 而言 需要考虑外置中频滤波器 应用场合应用场合 没有外置天线体积非常小的射频接收机 需要较高灵敏度但是又不采用 SAW 滤波器 工作原理工作原理 因为 MLX71120 21 接收机的内部有两个相同的 LNA 和一个差分的混频器输入 故可采用一个带有简 单电容加载的平衡环天线来实现匹配 这个 LNA 有一个公共的输出调谐电路 每一个 LNA 可以驱动 混频器的一路 图 1 433MHz 应用电路 2 5 两个 LNA 的输入管脚 Pin1 和 Pin8 连接到环天线 C1 和 C2 调谐环天线 两者的比值将环天线匹配 到 LNA 的输入端 在 433MHz 每一个 LNA 都可以等效为 300 欧姆的电阻加一个 3pF 的电容 因此 这相当于 C1 两端的负载是 600 欧姆 PCB 板上的环可以测试到电感值 66 76nH 在 433MHz 谐振电容是 2 02pF C1 和 C2 一起调谐环天 线 环天线的空载品质因数约为 380 其电阻值可以计算得到 182 欧姆 因此空载阻抗为 接收机输入端加载环后的品质因数 QL 一定小于 380 空载品质因数 Q0 加载品质因数为 QL 调谐电路的插损可以由下述公式给出 在接收灵敏度和频率选择性有必要做一个平衡 因为选择性越好 需要的品质因数越高 而这也意味 着插损加大 灵敏度降低 此处选择加载品质因数为 120 这意味着环的阻抗为 而这个值可以理解为空载环阻抗和接收端的转换阻抗的并联 因此这个接收端加到环的阻抗一定是 31 8K 欧姆 这给出了接收端输入部分的阻抗比值为 31 8K 600 53 因此 3 5 实际上 C2 15pF C1 2pF 时可以在 Pin24 测试得到最好的 RSSI LNA 的管脚 LNAO1 和 LNAO2 是集电极的开路输出端 需要 DC 通过电感来供电 每一路都可以用 一个电感加并联电容的方式来实现 也可以在两个电感间接一个电容 就是本例中的 C4 其电容值的 一半与每一个电感一起调谐电路 接收端其他部分的电路与 MLX71120 或 MLX71121 的标准评估板是一致的 接收灵敏度可以通过下式计算 这里 P R 是接收功率 G R 是接收天线的增益 本例中 G R 约为 1 5 倍的辐射因数 E 天 线的电场强度 一部分接收信号消耗在天线上 一部分进入到接收端的输入口 进入到接收机输入端 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 就可以计算得到 E 其单位是 V m 这些可以从 MELEXIS 官网得到 下图是应用 4
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