【技术帖】对标新国标!艾为车规级广播 FM-LNA保障极端灾害场景下的车载应急通信

来源:艾为之家 #车规级广播#
2027

全球多国高度重视广播应急通讯价值:印度(2023年)、巴西(2021年)、墨西哥(2017年)等国强制手机标配并默认开启FM收音;欧盟(2018年)、德国(2019年)立法要求新车搭载DAB数字广播;国际电信联盟等机构也持续呼吁手机厂商保留开放FM功能。在此背景下,中国《车载无线广播接收系统》GB 强制性国家标准于2025年4月底正式立项,预计2027年2月底发布,计划2029年2月底起强制执行,明确标明:

1)国内全部乘用、商用新车(含新能源及智能座舱车型),须标配 AM+FM 广播系统,不得删减收音机模块。
2)严禁仅设置软件界面,车辆需配置独立广播天线与 LNA、混频解调等全套射频硬件。

在极端灾害场景中,移动通信基站极易瘫痪,免流量、不依赖基站的FM/DAB广播,是应急通信的重要兜底保障。传统手机FM存在明显短板,因频段特性需依靠耳机充当天线,使用不便、体验受限。针对行业痛点,艾为电子自2011年率先布局,自研FM LNA专用芯片,通过信号增益实现共享内置天线,摆脱耳机天线依赖,支持FM原生外放,优化机身空间设计,全面改善传统FM 使用弊端,获得市场广泛认可。

艾为电子全新迭代出车规级广播LNA产品,兼容AM/FM/DAB多制式接收,为车载日常收音与应急广播,提供高性能、高可靠的国产化硬件方案。以下是艾为电子主推的LNA选型表:

表1  艾为电子主推LNA选型表

实现FM功能并不复杂,但要做到音质与接收体验出众却颇具难度。若想让内置 FM 呈现优质表现,必须在产品定义阶段就高度重视该功能。

EASY FM 手机应用参考设计如下:

图1  EASY FM 手机应用参考图

01FM 核心设计要点

一、想要保障 FM 接收天线的优异性能,重点把控以下关键设计:

1)天线长度:决定 FM 信号接收效率。

2)天线宽度:关联天线辐射与接收能力,影响整体接收灵敏度。

3)净空高度:左右天线谐振带宽,制约信号接收范围。

4)天线平面:单平面和多平面布局:会改变信号接收方向性,影响全域接收效果。

5)工作环境:规避周边金属结构、高频器件等干扰源。  

案例类型(天线平面):

1)单个平面天线: 但是方向性差。

2)双平面天线: 方向性优于单平面。

3)三平面天线: 方向兼容性最好。

二、FM 同频干扰源多,需要远离所有干扰源,特别是LCD和音频PA的干扰。

1、 LCD 干扰源问题及优化方案

FM 信号线应与 LCD 保持直线距离 6mm 以上。当前手机多采用全面屏设计,导致 LCD 与天线的距离缩短,LCD(无论是 TFT 还是 OLED)在工作时会产生大量杂散干扰信号,容易对主射频和 FM 接收造成干扰,从而降低接收性能。为有效降低 LCD 对天线的干扰,在设计过程中应采取以下措施:

1)从干扰源入手

在 LCD 选型阶段要求供应商控制 LCD 工作时的杂散干扰,选择杂散小的 LCD 模块。

2)屏蔽措施

在 LCD 模块上增加电磁屏蔽膜或背部铁框等屏蔽结构,减少干扰信号的传播。

3)物理隔离

尽可能让天线远离干扰源,距离越远,受干扰越小。

4)软件优化

现很多LCD都支持通过修改软件设置降低干扰(如展频,修改时钟频率、LCD内部工作频率等),尽可能降低FM 频带内杂散干扰。

2、音频 PA 干扰问题及优化方案

手机通常采用 D/K 类音频PA,其输出信号为脉宽调制的方波,会产生大量谐波干扰。因此,建议 FM 天线与音频 PA 保持 15mm 以上的距离,并在干扰源处加入 EMI 滤波器件(如磁珠或LC电感/电容)来抑制干扰向外扩散。(如图2中FB位置)选择 EMI 器件时,需注意以下几点:

1)磁珠选择

优先选择对音频失真(THD)影响较小的磁珠,同时尽量选择100MHz频率阻抗较大的磁珠以增强滤波效果。

2)LC电感/电容选择

可以在图FB位置设计一个低通(音频)高阻(FM)的LC 滤波器,实际应用中较大的电容对干扰抑制效果更好,但会增加音频工作电流,需在效果与功耗之间权衡。 通常会尽可能选择电感感值大的器件设计该LC滤波电路,大感值电感成本会明显增加。所以需要综合考虑权衡利弊。

3)艾为解决方案

用AB类音频PA不会干扰FM。 AW8155 是同时支持 AB 类和 D/K 类音频PA。在日常使用中选择 D/K 类模式,而在 FM 工作时切换为 AB 类模式,从而完美解决音频数字信号干扰 FM 的问题。

图2  AW8155B原理框图

3、其它干扰:NFC等

NFC工作时其谐波很大一部分会落在FM的频带内,形成FM整个频带内的干扰,建议NFC天线远离FM天线。

02应用场景

三、典型应用场景:手机EASY FM和车载天线

1、EASY FM在手机应用

1)FM共享GSM天线应用中,LC滤波效果很重要。

如下图艾为电子推荐以下两种LC滤波电路

图3  两种LC滤波电路图

表2  两种LC滤波方案表

a) 优先推荐120nH+22pF并联 LC 方案

因120nH感值偏高,小封装电感DCR偏大,建议选用大封装、高Q值绕线电感;实际应用中,0402规格电感性能优于0201。该电路在手机主射频段插损仅为0.03~0.05dB,该损耗可忽略,同时对 FM 频段呈现高阻特性(隔离度:-11.5~-18dB),隔离效果优异。

b) 68nH+39pF备选方案

若受结构封装限制无法采用0402器件,且0201规格缺少低DCR的120nH电感,可替换68nH+39pF方案。通过降低电感感值、提升电容容值,有效减小电感DCR带来的影响。该电路在手机主射频段插仅 0.02~0.09dB。FM 隔离度: -7.8~-14.2dB,略有衰减,但可满足受限场景使用需求。

2)兼容耳机天线设计

有的客户想追求内置天线与耳机天线的性能都达到极致,为降低内置天线与耳机天线直接并接导致的信号衰减,使用艾为电子的AW13412H开关来切换两个天线与平台之间的连接。差分接法可以使用双刀双掷的开关(AW35742)来进行切换,如下图所示。

图4  差分接法示意图

以下是项目实测用/不用AW13412内置天线和耳机天线的差异:

图5  差异对比折线图

2、FM-LNA车载天线应用

自然灾害、地缘冲突等因素易引发网络中断,全球各地愈发重视应急广播建设,车载天线与接收系统的市场需求持续增长。目前车载天线设计普遍要求兼容 AM/FM/DAB 多制式接收。顺应行业发展趋势,艾为电子推出车规级芯片 AWR15007STR-Q1,全面支持 AM、FM、DAB 全制式广播接收,深度适配车载广播数字化转型需求。典型应用方案详见下图。

图6  AWR15007STR-Q1应用方案图

AM/FM/DAB 整体工作频率偏低、频段排布密集,系统设计需兼顾两大核心指标:既要高效抑制带外干扰、提升频段隔离度,又要严控带内插损,保障接收灵敏度,传统 LC 滤波电路调试难度大。艾为电子车规级高增益广播 LNA 芯片 AWR15007STR-Q1,可有效补偿 LC 滤波带来的信号损耗,优化接收性能。

综上,艾为电子广播接收类产品全面覆盖手机、车载两大主流场景,高集成度、优异射频性能、多场景适配能力与端侧 AI 技术,针对性化解行业设计痛点。从 LNA 器件选型、电磁干扰抑制,到滤波匹配、天线切换管理,可提供完整一站式射频解决方案。无论是终端设备内置 FM 小型化设计,还是车载 AM/FM/DAB 数字化广播升级需求,艾为电子凭借成熟技术沉淀与完备产品矩阵,保障广播信号稳定可靠接收,助力应急广播体系落地完善,筑牢极端场景下的公共信息传播链路,守护关键 “生命电波”。

责编: 爱集微
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