세계 여러 국가들은 방송 기반 비상통신의 가치를 매우 중시하고 있다. 인도는 2023년, 브라질은 2021년, 멕시코는 2017년 등 각국이 휴대전화에 FM 라디오 수신 기능을 기본 탑재하고 초기 상태에서 이를 활성화하도록 의무화했으며, 유럽연합은 2018년, 독일은 2019년에 이와 유사한 조치를 도입했다. 일부 국가는 신규 차량에 DAB 디지털 라디오 장착을 의무화하는 법령을 제정한 반면, 국제전기통신연합과 같은 기구들은 이동통신 단말기 제조사들에 FM 라디오 기능을 유지하고 개방할 것을 지속적으로 촉구하고 있습니다.이러한 배경 하에, 중국의 ‘차량용 무선 라디오 수신 시스템’에 관한 의무적 국가표준 GB는 2025년 4월 말에 정식으로 승인되었으며, 2027년 2월 말까지 공포될 예정이며, 2029년 2월 말부터 강제 시행될 계획으로, 다음과 같이 명확히 규정하고 있다:
2) 소프트웨어 인터페이스만 구성하는 것은 엄격히 금지됩니다. 차량에는 전용 방송 안테나, 저잡음 증폭기(LNA), 그리고 혼합과 복조를 포함한 완전한 RF 하드웨어 세트가 반드시 장착되어야 합니다.
1) 중국에서 판매되는 모든 신규 승용차 및 상용차, 그중에서도 신에너지 차량과 스마트 캐빈 모델을 포함하여, 반드시 AM/FM 라디오 시스템을 기본 사양으로 장착해야 하며, 라디오 모듈을 생략할 수 없다.
극심한 재난 상황에서는 이동통신 기지국이 고장에 매우 취약하다. 데이터 사용이 필요 없고 기지국에 의존하지 않는 FM 라디오와 DAB 라디오는 긴급 통신을 위한 핵심적인 대체 수단으로 기능한다. 기존의 휴대전화 FM 라디오는 주파수 대역 특성상 이어폰을 안테나로 사용해야 하므로 사용이 불편하고 사용자 경험을 제한한다는 큰 단점이 있다. 아위닉 Electronics 업계의 애로사항을 고려하여 2011 년 초 전략적 준비를 주도했습니다.독점 FM LNA 칩은 신호 게인을 향상시켜 내장 안테나를 공유하며 이어폰 부착 안테나에 의존하지 않습니다. 또한 네이티브 FM 라우드스피커 출력을 지원하고 기기의 내부 공간을 최적화하며, 기존 FM 라디오 사용의 단점을 종합적으로 개선하여 시장에서 폭넓은 호평을 받고 있습니다.
아이웨이 전자기술은 AM/FM/DAB 다중 표준 수신을 지원하는 새롭게 업그레이드된 차량용 브로드캐스트 LNA를 출시했으며, 일상적인 차량 내 라디오 방송과 비상 방송 모두에 고성능·고신뢰성을 갖춘 국산 하드웨어 솔루션을 제공합니다. 다음은 아이웨이 전자의 권장 LNA 선택표입니다:
표 1: 아이웨이 전자의 권장 LNA 선택 가이드
FM 기능을 구현하는 것은 복잡하지 않지만, 뛰어난 음질과 우수한 수신 품질을 달성하는 일은 상당히 어렵습니다. 내장 FM 라디오가 높은 품질의 성능을 제공하도록 하기 위해서는, 제품 정의 단계에서 이 기능에 최우선적인 관심을 기울여야 합니다.
EASY FM 모바일 앱 레퍼런스 설계는 다음과 같습니다:
그림 1: EASY FM 모바일 앱의 참조 이미지
01 FM 주요 설계 포인트
1. FM 수신 안테나의 우수한 성능을 보장하기 위해서는 다음과 같은 핵심 설계 요소들을 신중히 관리하는 것이 매우 중요합니다:
1) 안테나 길이: FM 신호 수신 효율을 결정합니다.
2) 안테나 폭: 이는 안테나의 방사 및 수신 성능과 관련이 있으며, 전체적인 수신 감도에 영향을 미친다.
3) 클리어런스 높이: 좌우 안테나의 공진 대역폭은 신호 수신 범위를 제한한다.
4) 안테나 평면: 단일 평면 및 다중 평면 구조로 구성되며, 이러한 구조는 신호의 방사 특성을 변화시켜 전체 수신 성능에 영향을 미친다.
5) 작동 환경: 인근의 금속 구조물 및 고주파 장치와 같은 간섭원을 피하십시오.
사례 유형(안테나 평면):
1) 단일 평면 안테나: 그러나 지향성이 떨어진다.
2) 이중 평면 안테나: 지향성은 단일 평면 안테나에 비해 우수하다.
3) 삼면 안테나: 최상의 방향성 특성을 제공합니다.
2. FM 방식은 다수의 동채널 간섭원으로 인해 영향을 받으므로, 특히 LCD와 오디오 전력 증폭기 등 모든 간섭원으로부터 충분한 분리를 유지하는 것이 필수적이다.
1. LCD 간섭 원인 및 최적화 방안
FM 신호 케이블은 LCD와의 직선 거리를 최소 6mm 이상 유지해야 합니다. 현재 대부분의 스마트폰은 풀스크린 디자인을 채택하고 있으며, 이로 인해 LCD와 안테나 간의 거리가 줄어들고 있습니다. 운영 중에는 LCD가—TFT이든 OLED이든—상당한 불필요한 간섭 신호를 발생시켜, 주 RF 트랜시버와 FM 수신기의 성능을 저하시킬 수 있습니다.그로 인해 수신 성능이 저하된다. LCD로 인한 안테나 간섭을 효과적으로 완화하기 위해 설계 단계에서 다음과 같은 조치를 시행해야 합니다:
1) 간섭의 원천부터 시작하라
LCD 선정 단계에서는 공급업체가 LCD 작동 중 발생하는 불필요한 간섭을 효과적으로 억제하고, 잡음 수준이 낮은 LCD 모듈을 선택해야 합니다.
2) 차폐 조치
LCD 모듈에 전자파 차폐 필름이나 후면 메탈 프레임을 추가하면 간섭 신호의 전파를 줄일 수 있습니다.
3) 물리적 격리
안테나를 간섭원으로부터 가능한 한 멀리 떨어뜨리십시오. 거리가 멀수록 간섭을 덜 받게 됩니다.
4) 소프트웨어 최적화
오늘날 많은 LCD는 소프트웨어 설정(예: 스프레드 스펙트럼, 클록 주파수, 내부 동작 주파수 등)을 조정하여 FM 대역 내의 불요 방사를 최대한 억제함으로써 간섭을 줄이는 기능을 지원합니다.
2. 오디오 PA 간섭 문제 및 최적화 방안
휴대전화에는 일반적으로 클래스 D/K 오디오 전력 증폭기가 사용되며, 이들의 출력 신호는 펄스 폭 변조된 구형파로써 상당한 고조파 간섭을 유발한다. 따라서 FM 안테나와 오디오 전력 증폭기 간에는 최소 15mm 이상의 이격 거리를 유지하고, 간섭원에는 페라이트 비드 또는 LC 인덕터/커패시터와 같은 EMI 필터 부품을 설치하여 간섭파의 전파를 억제하는 것이 권장됩니다.(그림 2의 FB 위치에 표시된 바와 같이) EMI 부품을 선정할 때는 다음과 같은 사항들을 고려해야 합니다:
1) 자성 비드 선별
전체 고조파 왜곡(THD)에 미치는 영향이 최소화되는 마그네틱 비즈를 우선적으로 선정하고, 가능하다면 100MHz에서 임피던스가 높은 제품을 선택하여 필터링 성능을 향상시키십시오.
2) LC 인덕터/커패시터 선정
FB 핀에는 저역통과(오디오)‑고임피던스(FM) LC 필터를 구현할 수 있습니다. 실용적인 응용에서는 큰 정전용량이 더 우수한 간섭 억제 성능을 제공하지만 오디오 공급 전류를 증가시키므로, 성능과 전력 소모 사이의 적절한 균형을 도모해야 한다. 일반적으로 이 LC 필터 회로를 설계할 때는 가능한 한 인덕턴스 값이 가장 큰 부품을 선택합니다.인덕터 비용이 크게 상승할 것이라는 견해가 널리 퍼져 있습니다. 따라서 장단점을 종합적으로 고려하고 신중히 저울질할 필요가 있다.
3) 아이웨이 솔루션즈
AB급 오디오 전력 증폭기를 사용해도 FM 수신에 간섭이 발생하지 않습니다. AW8155는 클래스 AB 및 클래스 D/K 오디오 전력 증폭기를 모두 지원합니다. 일상적인 사용에서는 D/K 클래스 동작이 선택되며, FM 모드로 작동할 때에는 AB 클래스로 전환되어 디지털 오디오 신호가 FM에 미치는 간섭 문제를 효과적으로 해결합니다.
그림 2: AW8155B의 블록 다이어그램
3. 기타 간섭: NFC 등
NFC가 작동할 때, 그 고조파 성분의 상당 부분이 FM 주파수 대역에 걸쳐 발생하여 FM 전 대역에 걸쳐 간섭을 유발합니다. NFC 안테나는 FM 안테나로부터 가능한 한 멀리 배치하는 것이 권장됩니다.
02 적용 시나리오
III. 대표적인 적용 사례: 모바일 EASY FM 및 차량용 안테나
1. 이지 FM은 모바일 앱으로 이용할 수 있습니다.
1) FM과 GSM을 공유하는 안테나 응용에서는 LC 필터링의 성능이 매우 중요하다.
아래 그림과 같이, 아이웨이 전자는 다음 두 가지 LC 필터 회로를 권장합니다.
그림 3 두 가지 LC 필터 회로의 개략도
표 2 두 가지 LC 필터링 방식의 비교
a) 120 nH와 22 pF의 병렬 LC 구성이 권장됩니다.
120 nH의 비교적 높은 인덕턴스와 소형 패키지 인덕터의 상대적으로 큰 DCR로 인해, 보다 큰 패키지의 고 Q 권선형 인덕터를 사용하는 것이 권장됩니다. 실용적인 응용에서는 0402 규격 인덕터가 0201 규격 인덕터보다 성능이 우수하다. 이 회로는 휴대 전화의 주 RF 대역에서 0.03 ~ 0.05dB 의 삽입 손실을 나타내며 이는 무시할 만하지만 FM 대역에서 높은 임피던스를 나타냅니다 (절연: -11.5 dB에서 −18 dB까지, 뛰어난 차단 성능을 갖추고 있습니다.
b) 68nH +39pF 대체 옵션
구조적 실장 상의 제약으로 인해 0402 규격 부품의 사용이 불가능하고, 0201 패키지의 저 DCR 120 nH 인덕터를 구할 수 없는 경우, 68 nH + 39 pF 구성으로 대체할 수 있습니다. 인덕턴스를 줄이고 커패시턴스를 증가시키면 인덕터의 DCR가 미치는 영향을 효과적으로 최소화할 수 있습니다. 이 회로는 휴대 전화의 주 RF 대역에서 삽입 손실이 0 에 불과합니다.0.02 ~ 0.09 dB. FM 차단: -7.8~–14.2 dB로, 약간의 감쇄가 있으나 제약이 있는 응용 환경의 요구 사항을 충족하기에 충분합니다.
2) 호환형 헤드폰 안테나 설계
일부 고객은 내장 안테나와 헤드폰 연결형 안테나의 성능을 동시에 최대화하려 합니다. 이 두 안테나를 직접 병렬로 연결할 때 발생하는 신호 감쇄를 완화하기 위해, 이들은 아이웨이 전자의 AW13412H 스위치를 사용하여 두 안테나와 호스트 플랫폼 간의 접속을 전환합니다. 차동 전환은 이중 극 이중 던지기 스위치 (AW35742) 를 사용하여 구현할 수 있습니다.아래 그림과 같이.
그림 4 차동 접속 방식의 개략도
다음은 AW13412의 내장 안테나와 이어폰 안테나를 사용할 때와 그렇지 않을 때의 프로젝트 시험 결과 차이입니다:
그림 5 차이의 선 그래프
2. FM-LNA 자동차 안테나 응용
자연재해와 지정학적 갈등 등 다양한 요인은 네트워크 연결성을 쉽게 단절시킬 수 있어, 긴급 방송 시스템의 발전에 대한 전 세계적인 관심이 더욱 높아지고 있으며, 이는 차량용 안테나 및 수신 시스템에 대한 시장 수요의 지속적인 성장을 견인하고 있습니다. 현재 자동차용 안테나 설계는 일반적으로 AM, FM 및 DAB 다중 표준 수신과의 호환성을 요구한다. 업계 동향에 발맞춰 아이웨이 전자는 자동차 등급 칩 AWR15007STR-Q1을 출시했습니다.모든 규격의 AM, FM 및 DAB 라디오 수신을 완벽히 지원하며, 차량 내 방송 디지털화에 대한 요구를 충족하기 위해 깊이 통합되어 있습니다. 대표적인 응용 솔루션은 아래 그림과 같다.
그림 6: AWR15007STR-Q1의 응용 다이어그램
AM/FM/DAB 시스템에서는 운용 주파수가 상대적으로 낮고 주파수 대역들이 서로 밀접하게 인접해 있어, 설계 시 두 가지 핵심 성능 지표 간의 균형을 맞추는 것이 요구된다. 즉, 대역 외 간섭을 효과적으로 억제하고 대역 간 분리를 강화하는 동시에, 수신 감도를 유지하기 위해 대역 내 삽입 손실을 엄밀히 제어해야 한다. 그러나 전통적인 LC 필터 회로는 상당한 튜닝 과제를 안고 있다. 아위닉 전자의 자동차 등급 고 이득 방송 LNA 칩 AWR15007STR-Q1,LC 필터에 의해 도입 된 신호 손실을 효과적으로 보상하여 수신 성능을 최적화 할 수 있습니다.
요약하면, 아이웨이 전자의 방송 수신 제품은 고집적 설계, 뛰어난 RF 성능, 다중 시나리오 적응성 및 온디바이스 AI 기술을 바탕으로 스마트폰과 차량용 인포테인먼트 시스템이라는 두 가지 주요 응용 분야를 포괄적으로 지원하며, 업계의 핵심 설계 과제들을 효과적으로 해결합니다. LNA 장치 선택 및 전자기 간섭 억제에서 필터링 및 매칭 및 안테나 스위칭 관리에 이르기까지,완벽한 원스톱 RF 솔루션을 제공할 수 있습니다. 휴대기기용 소형·통합형 FM 설계이든, 자동차 애플리케이션에서의 AM/FM/DAB 디지털 라디오 업그레이드 수요이든, 아이웨이 전자는 성숙한 기술 역량과 포괄적인 제품 포트폴리오를 바탕으로 방송 신호의 안정적이고 신뢰성 높은 수신을 보장함으로써 비상 방송 시스템의 구현과 고도화를 지원하고 있습니다.극단적인 상황에서 공공 정보 보급 네트워크를 강화하고 중요한 "라이프라인 커뮤니케이션" 을 보호하십시오.
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