圖2給出了固定諧振頻率在頻段中心（98MHz）時(shí)兩種天線（耳機(jī)天線和短天線）的效率曲線。

圖2：調(diào)頻頻段內(nèi)的典型固定諧振天線性能。

從上圖可以看出，98MHz點(diǎn)可以取得最佳效率，但頻率越接近頻帶邊緣效率下降越多。對(duì)耳機(jī)天線來說這不是什么大問題，因?yàn)檫@種天線尺寸能夠在整個(gè)頻率內(nèi)收集到足夠的電磁能量，并轉(zhuǎn)換成較高的電壓給射頻接收器。然而，與較長的耳機(jī)天線相比，短天線尺寸小，收集到的能量也少，因此當(dāng)頻率遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)時(shí)效率將迅速降低，也就是說使用固定諧振方案時(shí)頻帶邊緣處的接收會(huì)產(chǎn)生問題，主要原因是短天線具有比耳機(jī)更高的“Q”值，從而在頻帶邊緣時(shí)使效率發(fā)生陡峭下降。

Q是指品質(zhì)因數(shù)，正比于單位時(shí)間內(nèi)天線網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)的能量與損耗或幅射能量的比值。針對(duì)帶天線諧振網(wǎng)絡(luò)的上述天線等效電路而言，Q值滿足：

     （5）

與短天線相比，耳機(jī)天線尺寸較大，因此本身就具有較高的幅射電阻Rrad，從而導(dǎo)致Q值較低。由于嵌入式應(yīng)用要求使用高Q值的短天線，效率陡降問題非常突出。

天線的Q值還與天線帶寬有關(guān)，其關(guān)系可以表示為：

     （6）

其中f_c是諧振頻率f_c，BW是天線的3dB帶寬。與較長的耳機(jī)天線相比，高Q值的短天線具有較小的帶寬，因此在頻帶邊緣的損耗較大。

為了克服高Q值固定諧振天線的帶寬限制問題，可以用自調(diào)諧諧振電路將“固定諧振”改為“可調(diào)諧振”，使電路永遠(yuǎn)處于諧振頻率點(diǎn)，從而最大化接收靈敏度。采用自調(diào)諧諧振天線可以獲得較高的信噪比，因?yàn)閬碜灾C振天線的增益可降低接收機(jī)的系統(tǒng)噪聲系數(shù)，而嵌入式天線固有的高Q值又有助于濾除可能與本振諧波混合在一起的干擾。

可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)

圖3給出了支持嵌入式短天線的增強(qiáng)型調(diào)頻接收機(jī)架構(gòu)的概念性框圖。“可調(diào)諧振”采用片上可調(diào)的變?nèi)荻O管和調(diào)諧算法實(shí)現(xiàn)。

圖3：Si4704/05的概念性框圖。

上述設(shè)計(jì)使用了帶數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的混合信號(hào)數(shù)字低中頻架構(gòu)，從而可實(shí)現(xiàn)包括嵌入式短天線的自調(diào)諧在內(nèi)的先進(jìn)的信號(hào)處理算法。天線算法自動(dòng)根據(jù)設(shè)備的每個(gè)頻率調(diào)諧點(diǎn)調(diào)整變?nèi)荻O管的電容值，從而獲取最佳性能。

舉例來說，如果用戶調(diào)諧到101.1MHz（圖4中的電臺(tái)1），天線算法將把天線電路諧振點(diǎn)調(diào)諧到101.1MHz，從而優(yōu)化了101.1MHz點(diǎn)的天線效率和接收性能。當(dāng)用戶調(diào)諧到84.1MHz（圖4中的電臺(tái)2）時(shí)，天線算法隨之重新調(diào)諧天線電路諧振點(diǎn)，從而使84.1MHz點(diǎn)的接收性能最優(yōu)。

圖4：可調(diào)諧振的好處。

利用調(diào)整后的頻率調(diào)諧天線諧振點(diǎn)可在每個(gè)給定頻率點(diǎn)提供最大效率，從而最大化整個(gè)調(diào)頻頻段上的接收信號(hào)強(qiáng)度。在采用可調(diào)諧振電路后，使用嵌入式天線的系統(tǒng)性能在整個(gè)頻帶上都有所提高。在指定頻率點(diǎn)諧振天線還能衰減其他頻率點(diǎn)的干擾，從而顯著提高接收機(jī)的選擇性，因此，使用這種帶嵌入式天線的接收機(jī)用戶還能更好地免受其他意外干擾源的干擾。這點(diǎn)在調(diào)頻頻帶擁擠的市區(qū)尤其重要。

本文小結(jié)

隨著無線使用模型在便攜式設(shè)備中越來越普及，更多的用戶希望使用帶嵌入式天線的無線調(diào)頻收音機(jī)，同時(shí)用無線耳機(jī)或揚(yáng)聲器聆聽節(jié)目。本文討論了通過最大化靈敏度來改善使用嵌入式天線的調(diào)頻接收效果的原理，并進(jìn)一步討論了實(shí)現(xiàn)方法。由于使用嵌入式天線的便攜式設(shè)備上的可用空間非常有限，可以考慮采用自調(diào)諧諧振網(wǎng)絡(luò)來最大化整個(gè)調(diào)頻頻帶上接收機(jī)的靈敏度，從而保持短天線在每個(gè)頻率點(diǎn)都有最大的效率。