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來源：Digi-Key 我們可以將天線想象成麥克斯韋方程所定義的自由空間中的電磁能與限制在導(dǎo)體或波導(dǎo)中的射頻電壓和電流之間的雙向換能器。但工程師們總是在嘗試獲得某個單一路徑或互聯(lián)方式，以服務(wù)于另一種不相干的功能。典型例子如，將非屏蔽耳機(jī)導(dǎo)線重復(fù)用作 FM 天線。 最早的便攜式 AM/FM 收音機(jī)使用兩根天線：一根是纏繞在鐵氧體磁芯上的內(nèi)置長導(dǎo)線，用于較低頻率的 AM 波段（550-1600 千赫 (kHz)）；一根是長約一到兩米的“鞭狀”天線，用于 FM 波段（88 至 108 MHz）。隨著無線電變得越來越小、越便攜，有些廠家假定用戶使用耳機(jī)或有線耳塞，則完全取消了內(nèi)置揚(yáng)聲器。 這樣做也實(shí)現(xiàn)了一個簡單取消 FM 鞭狀天線的技術(shù)，即簡單地重復(fù)利用無線電上的耳機(jī)插孔來實(shí)現(xiàn)天線功能。當(dāng)時這種方法也擴(kuò)展到了 MP3 播放器上，因?yàn)?MP3 也帶 FM 無線電功能（圖 1）。這項(xiàng)技術(shù)目前仍為許多帶 FM 無線電功能的電子設(shè)備的設(shè)計(jì)師所采用。 
圖 1：SanDisk Clip Jam MP3 播放器的尺寸僅為 55 mm × 35 mm × 10 mm，一次充電可工作 20 小時；其內(nèi)置的 FM 無線電使用必備的耳機(jī)線作為天線。（圖片來源：Lifewire） 基本非屏蔽耳機(jī)電纜包含三根導(dǎo)線。左右聲道由耳機(jī)放大器驅(qū)動，將信號傳遞到左右音頻線上，而公用音頻線則用作音頻的返回路徑。同樣的導(dǎo)線也可以起到 FM 天線的作用，使用一根導(dǎo)線阻止射頻信號接地，同時仍讓音頻信號有一個接地回路。圖 2 中所示的電路是圍繞 Skyworks Solutions Si47xx AM/FM 接收器而構(gòu)建的。
圖 2：這一基本布置能夠讓耳機(jī)電線起到 FM 天線作用，只需少數(shù)幾個附加無源元件即可實(shí)現(xiàn)。（圖片來源：Skyworks Solutions, Inc.） 用一個小電容器就可以讓天線射頻傳遞到接收器前端，同時阻斷天線輸入的音頻信號。鐵氧體磁珠在耳機(jī)放大器和耳機(jī)之間提供一個低阻抗的音頻路徑和一個高阻抗的射頻路徑。 實(shí)際電路要復(fù)雜一些，需要一些額外的元件來進(jìn)行保護(hù)和放電，并確保信號只傳到其應(yīng)該去的地方。圖 3 中的設(shè)計(jì)使用了專門為這個功能配置的 Texas Instruments LM4910 耳機(jī)功率放大器，同時附帶任何需要的天線信號連接/隔離電路。
圖 3：這個 LM4910 耳機(jī)放大器通過配備一些外加無源元件，可將耳機(jī)引線用作 FM 天線。（圖片來源：Skyworks Solutions, Inc.） 三線、左/右音頻耳機(jī)插孔接收來自 LM4910 的放大音頻信號，而由耳機(jī)屏蔽層/地線拾取的分離 FM 信號則通過一個 100 皮法拉 (pF) 電容器輸送到接收器前端。只要任何靜電放電 (ESD) 超出耳機(jī)放大器和接收器的額定值，二極管 D1、D2 和 D3 就會提供保護(hù)。 這項(xiàng)技術(shù)看起來不應(yīng)該只限于 FM 波段的廣播信號（88 至 108 MHz），應(yīng)該對 AM 無線電（550 于 1550 kHz）也有效。理論上，只要耳機(jī)線長度合適，對 AM 波段也有用。它之所以適用于 FM 頻段，是因?yàn)殚L度在一米到一點(diǎn)五米之間的耳機(jī)線大約是廣播頻段 FM 信號波長的一半，因此可以在該頻段產(chǎn)生效果和作用。對于 AM 波段，耳機(jī)線需要長到 100 米才有用，顯然這是不切實(shí)際的。 結(jié)語 工程師們一直在尋求利用像電線這樣可作多用途使用的資源。將耳機(jī)線用作 FM 天線就是一個絕佳實(shí)例。綜上所述，只要配置一個合適的功率放大器、少數(shù)幾個控制信號路徑的無源元件和以及用于保護(hù)的二極管即可實(shí)現(xiàn)這種功能。 |
