金属机身手机FM内置天线设计方案参考.doc

金属机身智能手机FM收音频段天线
设计方案（设计，安装，仿真）

金属机身智能手机中还能存在FM 广播功能吗？
调频FM广播属于地方性电台，音质好，有立体声功能，而且内容丰富，从新闻娱乐到民生教育等，应有尽有，与平常的生活息息相关，深受百姓喜爱，大多数人都有自己喜欢收听的电台和节目主持人，从mp3盛行的年代开始，FM收音功能已经成为便携式电子通讯产品的标准配置，到后来的手机、便携音箱等都无一例外的带调频收音功能，从这以后，通过手机等随时收听调频广播已经成为老百姓长期养成的生活习惯。但是随着智能手机的诞生，FM广播慢慢淡出了。为什么？

原因一：客户需要花费流量的前提下收听音乐、广播，增加客户的需求成本；二：操作的复杂，用户如果要用FM的广播，首先要打开菜单，点击收音机，还要带上耳塞；四：金属机身的有限的手机空间严重影响FM天线的设计，因为手机的内部空间日益紧张，原来的天线尺寸太大，无法容纳，显示屏、电池的不断增大，对FM信号产生严重的屏蔽作用； 六：智能手机MCU的主频不断提高，手机的电磁辐射对FM信号干扰，影响FM信号的接收效果；
微航在金属机身智能手机FM收音频段天线设计方案的优势

FM调频广播的载波频率是76~108Mhz，波长最长约3米，对应的接收天线尺寸大约70~100厘米，所以早期的手机都是采用耳机线做调频广播的接收天线，但是由于使用和携带不方便，逐步被内置天线所取代，微航磁电研发的磁性内置天线，采用自主研发的有机磁性材料，增益高，带宽宽，抗干扰能力强，成为手机内置收音天线的首选，在功能手机中被大量使用，国内不少的品牌手机上面都采用了微航的内置天线实现免耳机的FM收音外放功能。在智能手机上同样能够方便地接收传统的调频电台节目，依然是迫切需要解决的问题，基于此，芯片商一如既往的在芯片上集成收音芯片，不仅没有去掉FM收音功能，而且还陆续推出功能更强，集成度更高的芯片方案，如博通公司最新专为手机推出的BCM943341WCD1集NFC、WIFI、蓝牙、FM功能于一体的模组，仅8.7x1.35x1.35mm。

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针对当前流行的全金属机身的智能手机，采用内置FM收音天线接收传统的调频广播电台的节目这一功能，微航磁电给出了全新的天线解决方案：

设计方案要点：

1、 将金属手机外壳的一部分当做FM接收天线使用，从手机外面拾取信号，减少手机主板的辐射干扰。
2、 在FM天线和收音芯片的射频输入端串联微航的宽带匹配磁天线。
3、 为解决FM天线对其它频段天线（GSM，GPS,WIFI,蓝牙）的干扰，微航在FM天线与馈点之间外加匹配电路，使GSM，GPS,WIFI，蓝牙频段天线无信号吸收。
4、 线圈由微航磁电提供，专利产品，小尺寸为9x3x1.9mm（或定制尺寸）。
5、 为了获得更好的效果，方案中可增加有源放大电路，采用艾为电子的AW5017低噪声FM放大器，芯片内部带调谐功能，可以对FM信号放大20db，收音芯片和FM放大器都贴装在手机主板上。

图1 FM天线架构示意图

说明：
6、 金属手机外壳上取一段作为FM天线的一部分，通常不是手握的一段，这个部分也通常和手机的其他天线共用
7、 手机内再内置一个宽带匹配磁天线，一端连接外部金属体，一端匹配电路（滤波），再接主板的FM信号输入
8、 FM放大芯片采用AW5017，贴在手机主板上，将FM信号放大后输入收音芯片AW5017芯片及外围电路占用PCB面积仅3x3mm

安装：
图2 FM天线系统连接示意图

1，手机外壳一段金属 2，宽带匹配磁线圈(两端螺固定，无需焊接) 3.螺丝固定 4，匹配电路，增大FM增益，降低其它频段天线增益
FM天线驻波实测图：
图3 天线的驻波写谐振频率测量（中心频率93Mhz，驻波1.2）

图4 匹配电路的仿真（增益，损耗，频段）

匹配电路示意图

FM频段93Mhz，增益-0.1dB

800Mhz-900Mhz，增益-30dB

1575.42Ghz，增益-45dB

2.4Ghz，增益-60dB

结论：从实测和仿真可以看出此设计方案在FM频段增益高，其它频段GSM,GPS,WIFI增益低，FM在收音时不会影响到其它频段的信号收发。