JP3463704B2

JP3463704B2 - 伸縮式アンテナ装置

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Publication number: JP3463704B2
Application number: JP23842794A
Authority: JP
Inventors: 勝巳広田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 2003-11-05
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JPH0878942A; CN1066859C; CN1129362A; US5594459A; KR100364648B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、携帯電話やＰＨＳな
どに使用して好適な伸縮式アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一部の携帯電話においては、伸縮式のア
ンテナ装置を使用している。図３は、そのような携帯電
話および伸縮式アンテナ装置の外観の一例を示すもの
で、１は携帯電話、２はその伸縮式アンテナ装置で、こ
のアンテナ装置２は、同軸コネクタ３を通じて携帯電話
１に取り付けられている。

【０００３】また、アンテナ装置２は、この例において
は、２段の伸縮式とされているもので、待機時には、図
３Ａに示すように、短縮した状態とされ、通話時には、
図３Ｂに示すように、伸張した状態とされる。なお、使
用周波数の波長をλとすると、アンテナ装置２は、短縮
したときの電気長がλ／４となり、伸張したときの電気
長がλ／２となるようにされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、携帯電話１
は、その大きさを、例えば80mm（高さ）×55mm（幅）程
度に小型化することができる。

【０００５】ところが、携帯電話においては、その送受
信に900ＭHz帯の周波数を使用しているので、その波長
λは約33cmとなり、この結果、アンテナ装置２を短縮し
たときの長さは約83mmとなり、コネクタ３の長さを含む
と、87mm程度となる。

【０００６】すると、待機時における、携帯電話１の高
さと、アンテナ装置２の長さとのバランスが悪くなって
しまう。あるいは、アンテナ装置２の短縮したときの長
さがλ／４となるので、携帯電話１のデザインに制約を
受けてしまう。また、アンテナ装置を伸張したときの
も、同様の問題を生じてしまう。

【０００７】この発明は、以上のような問題点を解決し
ようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、各部の参照符号を後述の実施例に対応させる
と、円筒状の外部導体１３と、内部導体１４と、給電点
１１１と、外部導体１３の給電側の端部との間に接続さ
れた第１のコイル１２と、第２のコイル１８と、給電点
１１１に設けられた接点１９とを有し、内部導体１４
は、外部導体１３の、給電側の端部とは反対側の端部に
おいて、外部導体１３に収納自在に設けられ、この収納
自在とされることにより、外部導体１３および内部導体
１４は伸縮自在とされ、第２のコイル１８は、内部導体
１４の、外部導体１３とは反対側の端部に接続され、短
縮時には、内部導体１４が外部導体１３の内部に収納さ
れるとともに、内部導体１４が接点１９に接触すること
により、第１のコイル１２がショートされ、かつ、第２
のコイル１８により電気長が補正されるようにしたもの
である。

【０００９】

【作用】短縮時には、コイル１２が内部導体１４により
ショートされるとともに、コイル１８がトップローディ
ングコイルとして作用し、伸張時には、外部導体１３お
よび内部導体１４がアンテナエレメントとして作用する
とともに、コイル１２がボトムローディングコイルとし
て作用する。したがって、短縮時および伸張時のアンテ
ナの物理的な長さが、本来の長さよりも短くなる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明を２段の伸縮式アンテナ装
置に適用した場合の一例を示し、図１Ａはそのアンテナ
装置を短縮した状態、図１Ｂは伸張した状態を示す。

【００１１】そして、図１において、１１は同軸コネク
タのコネクタプラグを示し、このプラグ１１の給電点、
すなわち、中心接点（ホット側導体）１１１には、コイ
ル１２が同軸状に設けられている。この場合、コイル１
２は、ピアノ線などの適度の弾性を有する導線が巻回さ
れて構成され、このコイル１２の図における下端が接点
１１１に電気的に接続されてプラグ１１に固定されてい
る。

【００１２】また、コイル１２の他端には、外側導体１
３が設けられている。この外側導体１３は、板ばねなど
の適度の弾性を有する帯状の導体を、各ターンが密接す
るように巻回することにより、円筒状に構成したもので
ある。そして、この外部導体１３が、コイル１２と同軸
状に設けられるとともに、図における下端が、コイル１
２の図における上端に電気的に接続されて取り付けられ
ている。

【００１３】さらに、外部導体１３の内部から外部に対
して、内部導体１４が摺動自在に設けられている。この
場合、この内部導体１４は、ピアノ線などの適度の弾性
を有する導線により構成されるとともに、図における下
端および上端は、外部導体１３の内径に近い太さの径大
部１４１、１４２とされている。また、下側の径大部１
４１の端部には、ほぼ球状の接点１５が設けられてい
る。

【００１４】そして、外部導体１３の図における上端内
周には、環状の接点１６が、外部導体１３と同軸状に設
けられている。さらに、外部導体１３の図における上端
には、弾性を有するプラスチック材などにより形成され
たリング１７が、内部導体１４の周囲を取り巻くように
同軸状に設けられている。

【００１５】また、内部導体１４の上側の径大部１４２
には、コイル１８が同軸状に設けられるとともに、その
図における下端が径大部１４２に電気的に接続されてい
る。

【００１６】さらに、給電点、すなわち、プラグ１１の
内部導体１１１のうちの接点１５との対向位置に、コイ
ルばねにより構成された接点１９が設けられている。ま
た、コイル１２の周囲には、環状ないし円筒状の導体２
１が、所定の間隙を有して同軸状に設けられるととも
に、図における下端がプラグ１１の外側導体（コールド
側導体）１１２に電気的に接続されて取り付けられてい
る。なお、１１３は、プラグ１１の導体１１１と導体１
１２との絶縁部である。

【００１７】以上のように、この発明によるアンテナ装
置が構成されているが、このアンテナ装置を使用すると
きには、プラグ１１が、携帯電話１の同軸コネクタ３の
コネクタジャックにねじ込まれて電話１に取り付けられ
る。

【００１８】このような構成によれば、内部導体１４を
プラグ１１の方向に押したときには、図１Ａに示すよう
に、内部導体１４が外部導体１３の内部に収納される。
そして、このとき、リング１７および接点１６の位置
に、径大部１４２が位置することにより、リング１７お
よび接点１６により、径大部１４２が摩擦保持され、例
えばアンテナ装置を図の状態から上下逆にした程度で、
内部導体１４が外部導体１３から抜け出ることがない。
つまり、図１Ａの状態に保持される。

【００１９】また、このとき、内部導体１４の下端に設
けられた接点１５が接点１９に接触するので、コイル１
２は内部導体１４によりショートされる。さらに、コイ
ル１２と、その周囲の導体２１との間の浮遊容量も、同
様にショートされる。したがって、高周波的には、短縮
した導体１３、１４と、コイル１２とを含む長さが、ア
ンテナエレメントの物理長となる。しかし、このとき、
内部導体１４の先端には、コイル１８が設けられ、この
コイル１８がトップローディングコイルとして作用する
ので、短縮時の導体１３、１４の電気長が、物理長より
も長くなる方向に補正される。

【００２０】したがって、コイル１８のインダクタンス
を設定しておくことにより、導体１３、１４の短縮時の
物理長がλ／４よりも短くても、その電気長をλ／４と
することができる。すなわち、アンテナ装置の短縮時の
物理長をλ／４よりも短くすることができる。また、コ
イル１８により、送受信回路とのマッチングをとること
ができる。

【００２１】一方、内部導体１４をプラグ１１の方向か
ら引いたときには、図１Ｂに示すように、内部導体１４
が外部導体１３の外部に引き出される。そして、このと
き、接点１６の位置に径大部１４１が位置し、接点１６
により径大部１４１が摩擦保持され、内部導体１４が自
重程度で図１Ｂの状態から外部導体１３の内部に落ちる
ことがない。つまり、図１Ｂの状態に保持される。ま
た、このとき、接点１５が接点１６に当たることによ
り、内部導体１４が外部導体１３から抜け出ることもな
い。

【００２２】そして、この図１Ｂの状態では、高周波的
には、外部導体１３に内部導体１４が直列接続されてい
るので、その直列の長さがアンテナエレメントの物理長
となる。しかし、このとき、コイル１２がマッチングコ
イルとして作用するとともに、ボトムローディングコイ
ルとして作用し、アンテナエレメントの電気長が、物理
長よりも長くなる方向に補正される。さらに、コイル１
２と、その周囲の導体２１との間の浮遊容量が、同様に
作用する。

【００２３】したがって、導体１３、１４の伸張時の物
理長がλ／２よりも短くても、コイル１２のインダクタ
ンス、導体２１による容量、導体１３、１４の直列の物
理長をあらかじめ設定しておくことことにより、伸張時
のアンテナ装置の電気長を、３λ／８〜５λ／８とする
ことができる。また、コイル１８および導体２１の容量
により、送受信回路とのマッチングをとることができ
る。

【００２４】こうして、この伸縮アンテナ装置において
は、トップローディングコイル１８およびボトムローデ
ィングコイル１２を設けるとともに、短縮時には、その
ボトムローディングコイル１２をショートするようにし
たので、短縮時のアンテナ装置の長さに自由度を持たせ
ることができるとともに、原理的にどのようなマッチン
グも可能となる。

【００２５】したがって、短縮時におけるアンテナ装置
のデザインの自由度が大きくなり、携帯電話１と組み合
わせたときのデザイン的なバランスを改善することがで
きる。あるいは、携帯電話１に対するデザインの制約を
少なくすることができる。

【００２６】また、トップローディングコイル１８によ
り容量を付加することができるので、導体２１による容
量を小さくすることができ、この結果、導体２１の高さ
（導体１４の伸縮方向の長さ）を小さくすることがで
き、この点からも、デザインの自由度が大きくなる。

【００２７】さらに、外部導体１３は、板ばねなどの帯
状の導体を巻回することにより構成するとともに、これ
をコイル１２に取り付けたので、外部導体１３が何かに
当たっても、外側導体１３あるいはコイル１２が、その
ときだけ曲がるだけで、外側導体１３が折れたり、変形
したままとなることがない。

【００２８】図２は、この発明を３段式のアンテナ装置
に適用した場合の一例を示す。そして、この例において
は、外部導体１３と内部導体１４との間に、中間導体３
４がが設けられる。この中間導体３４は、外側導体１３
と同様、板ばねなどの適度の弾性を有する帯状の導体
を、各ターンが密接するように巻回することにより、円
筒状に構成したものである。そして、この中間導体３４
が、外部導体１３に対して、その内部に収納自在に、同
軸状に設けられるとともに、この中間導体３４の内部に
対して部導体１４が収納自在に同軸状に設けられる。

【００２９】したがって、待機時には、図２Ａに示すよ
うに短縮し、通話時には、図２Ｂに示すように伸張して
使用することができる。

【００３０】そして、その場合も、図１の例と同様、短
縮時には、コイル１２および導体２１による容量が内部
導体１３によりショートされ、伸張時には、コイル１２
および導体２１による容量が有効に作用するので、デザ
イン的な自由度が大きい。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、伸縮アンテナ装置に
おいて、トップローディングコイル１８およびボトムロ
ーディングコイル１２を設けるとともに、短縮時には、
そのボトムローディングコイル１２をショートするよう
にしたので、短縮時のアンテナ装置の長さに自由度を持
たせることができるとともに、原理的にどのようなマッ
チングも可能となる。

【００３２】したがって、短縮時におけるアンテナ装置
のデザインの自由度が大きくなり、携帯電話１と組み合
わせたときのデザイン的なバランスを改善することがで
きる。あるいは、携帯電話１に対するデザインの制約を
少なくすることができる。

【００３３】また、トップローディングコイル１８によ
り容量を付加することができるので、導体２１による容
量を小さくすることができ、この結果、導体２１の高さ
（導体１４の伸縮方向の長さ）を小さくすることがで
き、この点からも、デザインの自由度が大きくなる。

【００３４】さらに、どのような多段式の伸縮アンテナ
装置においても、デザインの自由度が大きくなるととも
に、その短縮時と、伸張時とのマッチング回路を独立に
設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一例を示す断面図である。

【図２】この発明の他の例を示す断面図である。

【図３】携帯電話とアンテナ装置との関係を示す略線図
である。

【符号の説明】

１１コネクタプラグ１２第１のコイル（ボトムローディングコイル）１３外部導体１４内部導体１８第２のコイル（トップローディングコイル）１９接点２１導体１１１中心接点１１２外側導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 9/30 H01Q 1/10 H01Q 1/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の外部導体と、この外部導体の一方の端部と給電点との間に接続された
第１のコイルと、上記外部導体の他方の端部を通じて上記外部導体の内部
に対して収納自在に設けられた内部導体と、この内部導体の一方および他方の端部のうち、上記外部
導体の他方の端部とは同じ側の端部を他方の端部とする
とき、この他方の端部に接続された第２のコイルと、上記給電点に設けられた接点とを有し、伸張時には、上記内部導体の一方の端部が上記外部導体
の他方の端部に電気的に接続され、短縮時には、上記内部導体が上記外部導体の内部に電気
的に接続された状態で収納されるとともに、上記内部導
体の一方の端部が上記接点に電気的に接触することによ
り、上記第１のコイルがショートされ、かつ、上記第２
のコイルにより電気長が補正されるようにした伸縮式ア
ンテナ装置。
【請求項２】請求項１に記載の伸縮式アンテナ装置にお
いて、上記第１のコイルの周囲に、この第１のコイルとの間に
容量を形成する導体が設けられるとともに、この導体による上記容量と、上記第１のコイルとによ
り、伸張時の電気長が補正されるようにした伸縮式アン
テナ装置。
【請求項３】請求項１あるいは請求項２に記載の伸縮式
アンテナ装置において、同軸コネクタのプラグを有し、このプラグの中心接点が上記給電点とされるようにした
伸縮式アンテナ装置。
【請求項４】請求項１、請求項２あるいは請求項３に記
載の伸縮式アンテナ装置において、上記外部導体と上記内部導体との間に、１つ以上の円筒
状の中間導体が設けられ、上記外部導体と、上記中間導体と、上記内部導体とによ
り、３段以上の伸縮アンテナを構成するようにした伸縮
式アンテナ装置。
【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３あるいは請
求項４に記載の伸縮式アンテナ装置において、上記外部導体および上記内部導体の長さと、上記第１お
よび第２のコイルのインダクタンスを設定することによ
り、使用周波数の波長をλとするとき、上記短縮時の電
気長がλ／４となり、上記伸張時の電気長が３λ／８〜
５λ／８となるようにした伸縮式アンテナ装置。