【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

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 AMFM 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。2LC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1FM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120nH22pF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) 68nH39pF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68nH39pF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”。