地面广播波接收用天线装置及其构成部件

申请号 CN201280012956.2 申请日 2012-01-30 公开(公告)号 CN103430449A 公开(公告)日 2013-12-04
申请人 株式会社友华; 发明人 柳泽和介; 水野浩年; 堀江凉;
摘要 提供一种地面广播波接收用天线装置,其在FM频段以下的 频率 波段中,即使将天线元件长度缩短到55[mm]左右为止,也具有与传统同等以上的性能。包含放大天线元件10的接收波中的该天线元件10的谐振点以下的频率的接收波的、相对接收频率等价噪声 电阻 为2Ω以下的化合物 半导体 HEMT而构成 放大器 12-A,噪音系数(NF)在FM频段以下的广频率波段范围内大致固定。
权利要求

1.一种地面广播波接收用放大器,其特征在于,具备:
馈电端子,用于与天线元件的馈电点连接,该天线元件接收采用了FM广播频段以下的频率的地面广播波;和
化合物半导体HEMT,放大通过上述馈电端子输入的上述天线元件的接收波中的该天线元件的谐振点以下的频率的接收波,对于接收频率等效噪声电阻为2Ω以下。
2.如权利要求1所述的地面广播波接收用放大器,其特征在于,
上述天线元件是具有FM广播频段的地面广播波为0.0125波长以下的长度的单极天线元件。
3.如权利要求2所述的地面广播波接收用放大器,其特征在于,
上述化合物半导体HEMT在史密斯图上形成与成为通过上述单极天线元件能够接收的频率波段内的复阻抗描绘的曲率圆的中心的阻抗一致的、至少一个相等噪声系数圆的中心。
4.如权利要求3所述的地面广播波接收用放大器,其特征在于,
上述化合物半导体HEMT被源极接地,对其栅极经由规定的阻抗的线路供给由上述单极天线元件接收的接收波,并且对其栅极经过直流阻止电路偏置电路供给偏置功率。
5.如权利要求3或4所述的地面广播波接收用放大器,其特征在于,
上述化合物半导体HEMT被源极接地,连接其栅极和上述馈电端子的线路是比上述单极天线元件的输出阻抗小的、200[Ω]以上阻抗的线路,向该栅极经过直流阻止电路及偏置电路供给偏置功率。
6.如权利要求5所述的地面广播波接收用放大器,其特征在于,
上述HEMT的漏极与用于使该HEMT放大AM频段的频率的接收波的第1电路和用于使该HEMT放大FM频段的频率的接收波的第2电路的至少一个电路连接。
7.一种地面广播波接收用天线装置,其特征在于,具备:
天线元件,接收采用了FM广播频段以下的频率的地面广播波;
放大器,放大该天线元件的接收波中的该天线元件的谐振点以下的频率的接收波;以及
接地端子,用于使上述放大器的接地线与外部的接地导体面导通,
上述放大器的初级配备有放大上述谐振点以下的频率的接收波的、等效噪声电阻为
2Ω以下的化合物半导体HEMT。
8.如权利要求7所述的地面广播波接收用天线装置,其特征在于,
上述放大器在史密斯图上形成与成为通过具有FM广播频段的地面广播波的0.0125波长以下的长度的天线元件能够接收的频率波段内的复阻抗描绘的曲率圆的中心的阻抗一致的、至少一个相等噪声系数圆的中心。
9.如权利要求7或8所述的地面广播波接收用天线装置,其特征在于,
上述放大器构成为在配线基板的单面搭载全部的电气部件,
在该配线基板的部件非搭载面配设上述接地板。

说明书全文

地面广播波接收用天线装置及其构成部件

技术领域

[0001] 本发明涉及例如车辆用中采用的AM频段及FM频段的地面广播波接收用天线装置及其构成部件。特别地,即使在采用非常短的天线元件的情况下也可以获得足够性能的结构。这里AM频段是指0.522~1.629[MHz],FM频段是指76~90[MHz]。

背景技术

[0002] 作为地面广播波接收用的天线元件,过去往往采用高度1000[mm]左右的伸缩式棒状天线元件。伸缩式棒状天线元件在伸展时,在FM频段中,作为大约0.25λ(“λ”是使用频率波长。以下相同。)的谐振型单极天线而动作。另外,在AM频段中,作为输出阻抗为10[kΩ]左右的非谐振单极天线而动作。因此,可知对接收机实现低的反射系数,以接近100[%]的高效率动作。伸缩式棒状天线元件的AM频段及FM频段的性能长期以来事实上用作车辆中采用的地面广播波接收用天线的基准。
[0003] 在车辆中采用伸缩式棒状天线元件的情况下,由于物理高度,折损事故不断。因此,市场潜在地存在对天线元件的缩短化的需求。但是,如果使天线元件的高度变短,则与此相伴的天线元件的阻抗变化、由此引起的与线缆及接收装置的失配损耗增加。
[0004] 响应天线元件的缩短化的需求,1990年代中期,采用了高度200[mm]左右(FM波长λ的0.05)的棒状螺旋天线元件的棒状天线装置实用化。专利文献1提出了这样的棒状天线装置的一个例子。
[0005] 关于专利文献1的棒状天线装置,将具备AM/FM分波电路、FM匹配电路、FM用放大器、AM用放大器、AM/FM合成电路的放大部连接到单极天线元件。通过由该放大部来将天线元件中的阻抗的变化量有源地进行阻抗变换,降低天线元件和接收机之间的失配损耗,从而补偿天线元件缩短化导致的性能劣化。这样,通过由放大部补偿天线元件的缩短化导致的性能劣化,从而现在这种天线装置在世界范围广泛普及。
[0006] 进入2000年以后,不限于车辆,移动终端搭载的无线媒体用的天线元件种类和数目剧增。与之相伴,对于各个天线元件的缩短化的市场需求更加强烈。其结果,车辆用的天线市场中,强烈期望将天线元件的高度缩短到55[mm](例如FM频段波长λ的约0.0125倍)左右为止。
[0007] 但是,这样缩短天线元件长度时的天线元件的性能劣化显著,专利文献1的技术中,无法由放大部充分补偿性能劣化量。特别地,以往的技术中,产生FM频段中的S(信号)/N(噪声)的显著劣化。由此,目前未在世界范围普及天线元件的高度为55[mm]左右的天线装置。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开平10-215122号公报

发明内容

[0011] 对传统技术的问题点进行理论上分析,则如下所述。
[0012] 首先,阐明单极天线元件的长度和天线阻抗的关系。一般,高度H的单极天线元件的馈电点处的阻抗的实部R作为(天线)辐射电阻Rr和(天线)内部损耗电阻Ri之和(=Rr+Ri)而给出。其中,将单极天线元件的高度设为H时,辐射电阻Rr可以通过下式理论地求出。
[0013] [式1]
[0014]
[0015] 其中,λ是波长(内部损耗电阻可充分忽视的情况)。
[0016] 是将单极天线元件上的平均电流用馈电电流标准化后的平均电流,按照分布形态的差异,理论上成为0.5~1.0的范围内的值。 在非谐振天线中为0.5,在0.25λ谐振天线中≒0.64,在大多数的单极天线元件中为0.5~0.64的范围内,平均电流的差异导致的性能差是有限的。
[0017] 对于0.25λ、0.05λ、0.0125λ这三种高度的单极天线元件,根据上式计算FM频段的特性时,可知辐射电阻Rr分别成为40、1.6、0.1,随着缩短程度的提高而显著减少(计算为 ≒0.64)。
[0018] 内部损耗电阻Ri由单极天线元件的材质、构造、制作条件等决定。通过优化设计,可实现一定程度的小的值,但是,在现阶段,未知在常温下成为零的方法。因此,尤其是单极天线元件变短成为表示天线输入输出功率比的天线效率η(实质为Rr/(Rr+Ri)的降低的主要原因。假设将内部损耗电阻Ri设为约1.5[Ω],对于0.25λ、0.05λ、0.0125λ这三种高度的单极天线元件计算FM频段的天线效率η时,分别成为0、-3、-12[dB]的程度。
[0019] 另一方面,在将使用频率设为f、其波长设为λ时,在FM频段谐振的高度H的单极天线元件的阻抗Z(=R+jX)的、相对于期望的接收波段Δf的虚部的变化幅度ΔX近似用下式给出。
[0020] [式2]
[0021]
[0022] 对于0.25λ、0.05λ、0.0125λ这三种高度的单极天线元件,如果根据上式计算FM频段的特性,则可知ΔX分别成为24、38、142,随着缩短程度的提高而显著增加。
[0023] 另外,假定将阻抗选为Rr的情况(与波段中心完全匹配)而从ΔX与Rr之比看,可知分别成为0.6、24、1400,变化进一步增大,缩短时在期望的波段两端产生显著的失配损耗。
[0024] 而且,根据本发明人的实测,可知即使对于反射系数(VSWR),对0.25λ、0.05λ、0.0125λ这三种高度的单极天线元件也成为2以下、10以上、100以上,伴随单极天线元件的缩短,到达接收机的信号功率不能避免显著的失配损耗。这样,如果缩短单极天线元件,则存在天线效率的降低、窄波段化、无法避免失配损耗这样的问题。
[0025] 本发明鉴于上述的问题点,将以下内容作为主要课题,即提供一种地面广播波接收用天线装置及其构成部件,其在FM频段以下的频率波段中,即使将天线元件长度缩短到55[mm]左右为止,也具有与传统同等以上的性能。
[0026] 为了解决以上的课题,本发明提供地面广播波接收用放大器和地面广播波接收用天线装置。
[0027] 本发明的地面广播波接收用放大器构成为具备:馈电端子,用于与接收采用了FM广播频段以下的频率的地面广播波的天线元件的馈电点连接;化合物半导体HEMT,放大通过上述馈电端子输入的上述天线元件的接收波中的该天线元件的谐振点以下的频率的接收波,对接收频率,等效噪声电阻成为2Ω以下。
[0028] 这样构成的地面广播波接收用放大器,即使由于例如天线元件的高度(长度)缩短而其性能(信噪比、接收系统的增益等)劣化,其劣化量也可以由等效噪声电阻为2[Ω]以下的化合物半导体HEMT补偿,因此,例如,即使是采用具有FM广播频段的地面广播波为0.0125波长以下的长度的单极天线元件的情况下,也可以实现实用的性能。
[0029] 优选的是,上述化合物半导体HEMT构成为在史密斯图上形成与成为通过上述单极天线元件能够接收的频率波段内的复阻抗描绘的曲率圆的中心的阻抗一致的、至少一个相等噪声系数圆的中心。从而,可以在期望的频率波段整体的范围内维持相等噪声。
[0030] 在某实施方式中,上述化合物半导体HEMT源极接地,向其栅极经由规定的阻抗的线路供给通过上述单极天线元件接收的接收波,并且向其栅极经过直流阻止电路及偏置电路供给偏置功率。
[0031] 在其他实施方式中,上述化合物半导体HEMT源极接地,连接其栅极和上述馈电端子的线路是比上述单极天线元件的输出阻抗小的、200[Ω]以上阻抗的线路,经过直流阻止电路及偏置电路向该栅极供给偏置功率。
[0032] 在其他实施方式中,上述HEMT的漏极与用于使该HEMT放大AM频段的频率的接收波的第1电路和用于使该HEMT放大FM频段的频率的接收波的第2电路的至少一个电路连接。由此,可以通过一个放大器接收AM频段和FM频段的地面波广播。
[0033] 本发明的地面广播波接收用天线装置,具备:天线元件,接收采用了FM广播频段以下的频率的地面广播波;放大器,放大该天线元件的接收波中的该天线元件的谐振点以下的频率的接收波;以及接地端子,用于使上述放大器的接地线与外部的接地导体面导通,上述放大器的初级配备有放大上述谐振点以下的频率的接收波的、等效噪声电阻为2Ω以下的化合物半导体HEMT。
[0034] 上述放大器构成为在史密斯图上形成与成为通过具有FM广播频段的地面广播波的0.0125波长以下的长度的天线元件能够接收的频率波段内的复阻抗描绘的曲率圆的中心的阻抗一致的、至少一个相等噪声系数圆的中心。
[0035] 在某实施方式中,地面广播波接收用天线装置的放大器构成为在配线基板的单面搭载全部电气部件,在该配线基板的部件非搭载面配设上述接地板。由此,可以实现低姿态的天线装置,可期待促进向车辆等移动体的搭载。
[0036] 根据本发明,放大器的HEMT补偿由于缩短天线元件所导致的性能劣化、尤其是噪声相关的劣化量,因此,即使是缩短为从前未考虑过的高度(长度)的天线元件,也可以获得以下特有效果,即在期望的频率波段整体中获得固定的信号对噪声特性。附图说明
[0037] 图1是应用了本发明的天线装置的整体构成图。
[0038] 图2是示出了上述天线装置所包含的放大器的构成例的图。
[0039] 图3是示出了上述天线装置所包含的放大器的其他构成例的图。
[0040] 图4示出了是上述天线装置所包含的放大器的其他构成例的图。
[0041] 图5是史密斯图中的FM频段的辐射阻抗曲率圆的说明图。
[0042] 图6(a)是史密斯图中的放大器的相等NF(噪声系数)圆和相等NF圆的中心轨迹的说明图,(b)是示出天线元件的辐射阻抗和放大器的相等NF圆的关系的图。
[0043] 图7是示出史密斯图中的天线元件和放大器的增益的关系的图。
[0044] 图8是示出了本实施方式的天线装置的评价例的实测图。
[0045] (符号的说明)
[0046] 10...天线元件,11...馈电端子,12、12-A,12-B、12-C...放大器,13...输出端子,14...接地端子,15...接地板,30...车辆导体面,120...HEMT,Pi...电源端子,Ri...放大器输入端子,Ro...放大器输出端子,Gr...放大器接地端子,121...偏置电路,122...直流阻止电路,123...FM并联谐振电路,124...AM并联谐振电路,125...输出匹配电路,21...分波电路,22...AM匹配电路,23...AM频段放大器,24...合成电路。

具体实施方式

[0047] 以下,说明将本发明应用于接收并放大AM频段(0.522~1.629[MHz])、FM频段(76~90[MHz])的地面波广播的地面广播波接收用天线装置、尤其是可安装到车辆的天线装置的情况下的实施方式。
[0048] [构成]
[0049] 图1是本实施方式中的天线装置的整体构成图。
[0050] 该天线装置构成为具备:天线元件10;用于与该天线元件10连接的馈电端子11;放大器12;用于将该放大器12的输出向外部的接收机等传送的输出端子13;用于将放大器12的接地线与接地板15连接的接地端子14。接地板15被贴附于车辆导体面30,相对于天线元件10,接地板15及车辆导体面30成为接地导板面
[0051] 天线元件10例如是将线径0.4[mm]的线以卷径6[mm]卷绕大约100的棒状螺旋线圈。天线元件10的前端设计为距车辆导体面30起55[mm]左右、即相对于FM频段(75[MHz])的使用频率为0.0125λ的高度。但是,天线元件10不限于上述的例子。例如,也可以如下构造,即、将由厚度为0.1[mm]、宽度为10[mm]、长度为55[mm]的铜箔组成的高度为0.0125λ(55[mm]左右)的板状电极相对于车辆导体面30近似平行配设,在该板状电极和馈电端子11之间装载例如将线径0.3~0.8[mm]的铜线以适宜的卷径卷绕10~20匝的线圈。
[0052] 这样构成的天线元件10接收例如AM频段、FM频段的地面波广播,以固定的天线效率向馈电端子11输出接收波,但是该馈电端子11与放大器12连接时,构成为在比期望的接收波段高若干的频率、例如比FM频段波段的上端高0~1[%]的频率产生谐振点。由此,放大器12变成放大通过馈电端子11输入的天线元件10的接收波中的该天线元件10的谐振点以下的频率的接收波。
[0053] 放大器12例如可以如图2~图4那样构成。各图中共同的是,作为初级的放大元件,采用由GaAs系、InP系、GaN系、SiGe系等化合物半导体制作的HEMT(High Electron Mobility Transistor:高电子迁移率晶体管),即以由半导体异质结所诱发的高迁移率的二维电子气体为通道的FET(Field Effect Transistor:场效应晶体管)。HEMT的等效噪声电阻成为2[Ω]以下。
[0054] 一般地说,HEMT在地面波数字广播(470[MHz]~710[MHz])的接收机、放大微波波带的信号的高频设备用放大器中使用,因此,迄今为止未在AM频段、FM频段中使用。其理由认为是在AM频段、FM频段中采用HEMT的性能对效益低及在这样低的频率波段中难以处理HEMT。
[0055] 即,在本来热噪声与信号功率的重叠就是自然的AM频段、FM频段的接收波中,即使采用HEMT,不会导致显著的性能改善,因此,对于在AM频段、FM频段使用HEMT,100倍左右的放大能变得过剩,考虑100倍的宽频率范围的电路/部件的动作、辐射器的指向性等的设计/制造技术成为多余的负担。另外,与双极性晶体管相比,化合物半导体材料昂贵,在基板形成时的构图规则变得微细,因此,不仅制造成本相对高,而且主要的动作频率如AM频段、FM频段那样,与被设计为以比微波低的频率动作而的元件相比较,构图规则变得过于微细,对于电气应力变得脆弱。
[0056] 图2所示放大器12-A中,在源极接地的增强型的HEMT120的栅极G,重叠输入由天线元件10接收并通过馈电端子11、放大器输入端子Ri输入的接收波和从电源端子Pi经直流阻止电路122及偏置电路121供给的正的偏置功率。
[0057] 由于天线元件10的阻抗非常高,因此,从馈电端子11及放大器输入端子Ri连接到HEMT120的栅极G的配线线路的线路幅度限制为200[Ω]以上(优选1[kΩ]以上)的高阻抗。
[0058] 另外,可以构成为在接地板15设置间隙,以使得从HEMT120的栅极G到放大器输入端子Ri可以与接地板15隔开,或者也可以构成为通过不同于HEMT120等电子部件的基板构成而配设为与接地板15近似垂直。
[0059] HEMT120的源极S与放大器侧接地端子Gr连接,该放大器侧接地端子Gr与接地端子14导通。HEMT120的漏极(负载侧)D与FM并联谐振电路123的一端和输出匹配电路125连接。FM并联谐振电路123的另一端与电源端子Pi连接。输出匹配电路125用于在通过放大器输出端子Ro与输出端子13连接的外部的接收机等之间取得输出匹配。
[0060] 图3所示放大器12-B在图2所示的放大器12-A中,在HEMT120的漏极(负载侧)D,除了FM并联谐振电路123外还附加了AM并联谐振电路124。由此,放大器12-B可同时进行AM频段及FM频段的接收波的放大。
[0061] 图4所示放大器12-C用于分离放大AM频段和FM频段。即,将从馈电端子11取入的接收波用分波电路21分支为二路,在一方的分支路插入图2所示的放大器12-A,在另一方的分支路插入AM匹配电路22和AM频段放大器23,将两放大器12-A、23的输出用合成电路24合成,向输出端子13输出。
[0062] 与图2及图3所示同样,在AM频段放大器23的初级,将源极接地的增强型的HEMT设为初级的放大元件,向其栅极输入AM频段的接收波。
[0063] 构成放大器12-A、12-B、12-C的全部电子部件被搭载在规定尺寸的基板的单面(天线元件10的高度方向的面),基板的部件非搭载面与接地板15紧贴而低姿态地配设。
[0064] 这样构成的放大器12-A、12-B、12-C并不是着眼于追求与天线元件10的增益匹配,而是以连接到天线元件10时的噪声系数(NoiseFigure:以下称为“NF”)在AM频段及FM频段的期望的频率波段整体大致成为固定的方式来进行动作。以下,说明其理由。
[0065] 这里,说明连接约55[mm]的高度的天线元件10和放大器12-A而接收FM频段的广播波的情况。另外,为了方便,用50[Ω]规格的史密斯图(Smith chart)进行说明。史密斯图的平轴是复数反射系数的实部,垂直轴是虚部。最外周与全反射对应。
[0066] (1)对天线元件10的考察
[0067] 天线元件10的阻抗在使用频率波段中在广范围扩散分布。因此,使天线元件10的阻抗在期望的全波段与放大器12-A的大致确定的NF最小点的阻抗匹配事实上是不可能的,例如,采用在波段中央取得匹配等的一般方法时,波段两端的不匹配急剧增加,无法避免NF的显著劣化。
[0068] 本发明人在图5所示史密斯图(示意图)上,假定某状态下的复阻抗为Zp、距该点Zp起的阻抗距离的半径为q的曲率圆(为了方便,称为“阻抗圆”)时,发现通过Zp和q的组合,与作为辐射器进行动作的天线元件10的阻抗(为了方便,称为“辐射阻抗”)重叠的阻抗圆唯一存在,将该情况作为本发明的出发点。当然,该复阻抗Zp具有距辐射阻抗上的到达的点起的相等的阻抗距离。本说明书中,将满足这样的条件的阻抗圆为了方便称为“辐射阻抗曲率圆”,其中心表现为“辐射阻抗曲率圆中心”而进行说明。
[0069] 另外,阻抗距离也可以认为与阻抗的匹配度同义。
[0070] 例如阻抗Za(=Ra+jXa)的A点和阻抗Zb(=Rb+jXb)的B点的阻抗距离成为|Za-Zb|。该距离越大,史密斯图上B点越远离A点,B点对A点越不匹配。这里假定从A点起的阻抗
2 2
距离成为q(=|Ra+jXa-Rb-jXb|=√((Ra-Rb)+(Xa-Xb)))的点的集合时,该集合成为以A点为中心的半径q的圆。该圆可以称为对A点具有相等的不匹配度(反射系数)的点的集合。
[0071] (2)放大器中的阻抗和其关联量
[0072] 这里,作为放大器的属性,将具有特别意义的阻抗和其关联量定义如下。
[0073] Zo:测定系统的基准阻抗(本例中为50[Ω])
[0074] Gopt:放大器输入阻抗的复共轭点,也是增益最优点
[0075] Γopt:NF最优点
[0076] Fmin:Γopt中的NF
[0077] ΓN:相等NF圆
[0078] ΩN:ΓN的中心
[0079] RN:ΓN的半径
[0080] FN:ΓN中的NF
[0081] N:指定ΓN的参数
[0082] Rn:放大器的输入等效噪声电阻
[0083] rn:标准化的放大器的输入等效噪声电阻
[0084] 上述关联量间,理论上存在以下的关系。
[0085] 将放大器12-A的输入侧的S(信号)对N(噪声)之比设为(S/N)in,放大器12-A的输出侧的信号对噪声比设为(S/N)out时,放大器12-A的NF成为(S/N)in/(S/N)out。
[0086] 作为放大器的特性值,若提供了Gopt、Γopt、Γmin、Rn(由其制造厂商),则ΩN、RN、FN、rn分别如下算出。
[0087] ΩN=Γopt/(1+N)
[0088]
[0089] FN=Fmin十4rn
[0090] N/(|1+Γopt|2)
[0091] rn=Rn/Zo
[0092] 根据这些算出结果,可以在史密斯图上描绘相等NF圆ΓN。参数N是指定史密斯图上的所谓等高线的正的实数,为0时成为Fmin,为无限大时成为NF最大圆(全反射圆)。N可以如下求出。ΩN=Γopt/(1+N)=ZpN=(Γopt/Zp)-1
[0093] 另外,N=0时的相等NF圆的中心是NF最优点Γopt,其半径RN也成为0。
[0094] (3)辐射阻抗和等NF圆的关系
[0095] 如图6(a)所示,放大器12-A中的相等NF圆的中心按照参数N的变化,在连结NF最优点Γopt和NF最大圆(史密斯图最外周)中心的直线上移动。图6(b)表示了该相等NF圆的中心的轨迹。
[0096] 如图6(b),通过设为辐射阻抗曲率圆的中心成为NF最大圆中心的度和与相等NF圆的中心的直线状轨迹的角度在期望的频率波段中一致的放大器12-A,或者,设为在期望的频率波段中相等NF圆中心描绘的轨迹具有包含天线元件10的辐射阻抗曲率圆中心的阻抗Zo的NF最优点Γopt的放大器12-A,必定存在与天线元件10的辐射阻抗曲率圆重叠的相等NF圆,此时,放大器12-A在期望的频率波段的各处成为相等NF。
[0097] 与辐射阻抗曲率圆重叠的相等NF圆的NF由放大器12-A中的放大元件即HEMT120的输入中的等效噪声电阻Rn确定。
[0098] 例如,使用等效噪声电阻为2[Ω]、基准阻抗Zo=50[Ω]、Rn=2[Ω]、Fmin=0.08[dB]、Γopt=0.68-0.16j的HEMT120,参数N选为5时,相等NF圆的NF成为约1.1[dB](参照图6(a))。根据该情况可知,实用上,HEMT120的输入中的等效噪声电阻Rn优选在2[Ω]以下。
[0099] (4)HEMT的效用
[0100] 应当注意的是,如图7所示,放大器12-A的输入阻抗及增益匹配点与天线元件10的辐射阻抗显著地隔开,动作状态中的增益失配损耗最大达到-25[dB]。即,如本实施方式那样,其高度缩短至55[mm]的天线元件10成为损失了天线有效高度的配置,基本上在使放大器12-A的增益劣化的方向起作用。另外,放大器12-A放大天线元件10的谐振点以下的频率的接收波,因此,与谐振点接近频率波段的中心的情况比,增益劣化。
[0101] 但是,即使是这样的状态,本实施方式的天线装置10中,也可以在FM频段的整体范围内维持实用的NF。其理由之一是,放弃从前通常进行的阻抗和增益匹配的追求,将天线元件10和放大器12-A连接时,在FM频段整体获得固定的噪声特性,并且对于通过缩短天线元件10所产生的增益等的劣化量,由放大器12-A的HEMT120补偿(为低噪声)。
[0102] (5)验证
[0103] 本实施方式的天线装置通过与在相同频率区域使用的从前的天线装置的关系来验证获得了怎样程度的特性。
[0104] 验证在电波暗室中将设定为成为适当的接收范围的固定的发送功率供给到评价对象天线装置。评价对象天线装置是包含200[mm]的天线元件和不含HEMT120的传统型放大器的第1天线装置、仅将天线元件缩短为55[mm]的第2天线装置及本实施方式的天线装置(第3天线装置)。
[0105] 将由这些装置接收并放大的接收波输入频谱分析仪,分别计测信号功率(S)和噪声功率(N)。噪声功率在停止发送的状态下测定。然后,将信号功率(S)除以噪声功率(N)功率,求出S/N。其结果如图8所示。
[0106] 图8中,第1数据表示第1天线装置中的典型的性能例。该数值是性能达成水准的目标值(业界标准性能),多数天线装置制造商以赶超该性能为目标进行开发。
[0107] 第2数据是第2天线装置的数据。第3数据是本实施方式的天线装置的数据。第3数据与第2数据相比,波段的两端被显著地改善,接近第1数据。
[0108] 即,证明用传统技术无法实现的0.0125λ左右的天线元件10作为FM频段的地面波广播用的天线装置,可以实现接近业界标准性能的S/N。
[0109] 另外,以上的说明是采用图2的放大器12-A的天线装置的例子,但是采用图3及图4的放大器12-B、12-C的天线装置也可以应用于本发明。特别地,采用图3的放大器12-B的情况下,具有可由一个天线装置接收AM频段及FM频段的地面广播波的优点,图4的放大器12-C具有仅仅将从前的天线装置的一部分置换为放大器12-A就可实现的优点。
[0110] 另外,本实施方式中,说明了接收FM频段的广播波时的例子,但是,通过本发明人的验证证明了在AM频段中也可以发挥充分实用的性能。
[0111] 另外,以上的说明考虑了对车辆的搭载,但是本发明的天线装置可以广泛应用于二轮车、路、航空器、船舶等其他移动体、便携终端等要求天线元件的缩短的全部领域。
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