JP3667940B2

JP3667940B2 - Dual band antenna

Info

Publication number: JP3667940B2
Application number: JP14455797A
Authority: JP
Inventors: 正隆嶋原
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH10322122A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等の携帯機器に備えられて、２つの周波数帯域において送受信可能なデュアルバンドアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の通信機に備えられている従来のヘリカルアンテナの概要を図６（ａ）に示す。図６（ａ）は通信機の筐体から突出するように固定されるヘリカルアンテナとされており、単共振とされて送受信することのできる周波数帯域は１周波数帯域とされる。ヘリカルアンテナとするのは、筐体からの突出量を小さくして取り扱いを容易にするためである。この単共振ヘリカルアンテナの電気長は、使用周波数帯域の波長の１／２波長あるいは１／４波長の電気長とされる。なお、電気長が１／２波長とされている場合は、ヘリカルアンテナ１００は整合回路を介して送受信回路に接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話機の使用周波数帯域としては、現在のところ８００ＭＨｚ帯，１．５ＧＨｚ帯や１．９ＧＨｚ帯等が割り当てられている。そして、従来の携帯電話機においては割り当てられた周波数帯域のうちの１周波数帯域だけを使用するように、前記図６（ａ）に示すようなヘリカルアンテナ１００が設けられていた。したがって、割り当てられた周波数帯域のうちの２つ以上の周波数帯域で使用することができなかった。
【０００４】
これを解決する手段として、図６（ｂ）に示すように、例えば８００ＭＨｚ帯で動作可能なヘリカルアンテナ１００と、１．９ＧＨｚ帯で動作可能なヘリカルアンテナ１０１との２本を一体とした２重のヘリカルからなるヘリカルアンテナとすることが考えられている。しかしながら、図６（ｂ）に示す２周波数帯域において動作可能なヘリカルアンテナにおいては、ヘリカルが２重になることから、構造が複雑となり製造が困難になるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は２つの周波数帯域において送受信することができる構造の簡単なデュアルバンドアンテナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のデュアルバンドアンテナは、２つの周波数帯域のうちの高い方の周波数帯域に共振することができるようにピッチとターン数が決定されている第１のヘリカルと、該第１のヘリカルとの全体で、前記２つの周波数帯域のうちの低い方の周波数帯域に共振することができると共に、前記高い方の周波数帯域において整合手段として動作するようにピッチとターン数が決定されている第２のヘリカルとを備え、前記第２のヘリカルの上端に前記第１のヘリカルの下端が接続されるように前記第１のヘリカルと前記第２のヘリカルとが一体に形成されており、前記第１のヘリカルと前記第２のヘリカルとの全体により、前記低い方の周波数帯域において送受信することが可能とされ、前記第１のヘリカルにより前記高い方の周波数帯域において送受信可能とされると共に、前記高い方の周波数帯域において前記第２のヘリカルが整合手段として動作するようにされている。
【０００７】
また、上記のデュアルバンドアンテナにおいて、前記第１のヘリカルと前記第２のヘリカルとが、１本の線材により形成されているようにしてもよい。
【０００８】
このような本発明によれば、ヘリカルを２重とすることなく２つの周波数帯域において送受信可能なヘリカルアンテナとすることができる。従って、２つの周波数帯域で使用可能であっても構造が簡単になるため、その製造を容易に行うことができるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のデュアルバンドアンテナの原理を示す概略構成を図１（ａ）に、その動作等価回路を図１（ｂ）（ｃ）に示す。
図１（ａ）に示すように、本発明のデュアルバンドアンテナ１は、第１のピッチとターン数とにより形成された第１のヘリカル１１と、第２のピッチとターン数とにより形成された第２のヘリカル１２とから構成されている。この場合、第２のヘリカル１２と第１のヘリカル１１とは、一本の線材をヘリカル状に加工することにより一体に形成されている。従って、本発明のデュアルバンドアンテナ１は、第２のヘリカル１２の上端に第１のヘリカル１１の下端が等価的に接続された構造となる。
【００１０】
このような構成の本発明のデュアルバンドアンテナ１の動作等価回路を図１（ｂ）（ｃ）に示す。図１（ｂ）は、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２との全体で共振して動作する場合を示しており、この時にデュアルバンドアンテナ１が動作する第１の共振周波数は、例えば８００ＭＨｚ帯とされる。
また、図１（ｃ）は第１のヘリカル１１のみがアンテナとして動作する場合を示しており、このときのデュアルバンドアンテナ１が動作する第２の共振周波数は、第１の共振周波数より高い１．９ＧＨｚ帯とされる。なお、この際に第２のヘリカル１２は整合回路として動作するようになる。
【００１１】
従って、本発明のデュアルバンドアンテナ１を設計する際には、まず、送受信したい２つの周波数帯域のうちの周波数帯域の高い方の第２の周波数帯域に共振することができるように、第１のヘリカル１１のピッチとターン数とを決定する。次いで、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２との全体により共振する周波数帯域が、低い方の第１の周波数帯域となるように第２のヘリカル１２のピッチとターン数とを決定するようにすればよい。なお、第２のヘリカル１２のピッチとターン数とは、第２の周波数帯域において整合回路として動作することも考慮して決定する。
【００１２】
なお、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２との全体が共振する第１の周波数帯域において、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２との全体の電気長が略１／４波長とされる場合には、図２（ａ）に示すように送受信の信号源２０を直接デュアルバンドアンテナ１の下端に接続して給電することができる（１／４λモード給電）。
また、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２との全体が共振する第１の周波数帯域において、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２との全体の電気長が略１／２波長とされる場合には、図２（ｂ）に示すように送受信の信号源２０を整合回路２１を介してデュアルバンドアンテナ１の下端に接続して給電するようにする（１／２λモード給電）。
【００１３】
このような本発明のデュアルバンドアンテナ１の実施の形態の詳細構成を図３に示す。
図３において、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２とは、所定のピッチのターン数となるよう一本の線材をヘリカル状に加工して形成されており、第２のヘリカル１２の下端が金属製の基部金具１３に固着されている。この基部金具１３の上部は径がやや大きいカバー取り付け部１３−１とされており、基部金具１３の下部は径がやや細くされたアンテナ取り付け部１３−２とされている。
【００１４】
そして、カバー取り付け部１３−１には、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２を覆うように形成されている合成樹脂等の絶縁材からなる一端が閉じた円筒状のアンテナカバー１４の下端内面が螺合されて固着されている。また、アンテナ取り付け部１３−２の外周面にはネジが切られており、アンテナ取り付け部１３−２を携帯電話機等の筐体に螺合することにより、デュアルバンドアンテナ１を筐体に固着することができるようにされている。この取り付けの際に、筐体に設けられた給電点にデュアルバンドアンテナ１が接続されるようになる。
このように、本発明のデュアルバンドアンテナ１は、携帯電話機等の筐体から基部金具１３のカバー取り付け部１３−１より上部の部分だけが突出するだけであるので、筐体からわずかに突出するだけで２周波数帯域において使用可能なアンテナとすることができる。
【００１５】
次に、本発明のデュアルバンドアンテナ１の動作特性図を図５に示す。ただし、図５は、第１のヘリカル１１および第２のヘリカル１２におけるヘリカルの直径が７ｍｍ、第１のヘリカル１１のピッチが２ｍｍ、そのターン数が３．５ターンとされ、第２のヘリカル１２のピッチが６ｍｍ、そのターン数が３ターンとされた場合のデュアルバンドアンテナ１の周波数対電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示している。図５を観察すると、本発明のデュアルバンドアンテナ１は、８００ＭＨｚ帯と１．９ＧＨｚ帯とにおいていずれもＶＳＷＲ「２」以下という良好な特性を示していることがわかる。
【００１６】
以上の説明では、本発明のデュアルバンドアンテナ１が動作する２周波数帯域として、８００ＭＨｚ帯と１．９ＧＨｚ帯としたが、本発明はこの周波数帯域に限られるものではなく、割り当てられている周波数帯域のうちのいずれの２つの周波数帯域であってもよい。さらに、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２とを同径に形成することなく、異径としてそれぞれ形成するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明のデュアルバンドアンテナの原理を応用して３つ以上の周波数帯域において使用可能なマルチバンドアンテナとすることも可能である。このマルチバンドアンテナの概略を図４に示す。マルチバンドアンテナは、図４に示すように第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２に加えて、さらに第３のヘリカルを縦続接続するように一体に形成する。これにより、第１のヘリカル１１のみで動作する第２の周波数帯域、第１のヘリカル１１と第２のヘリカルで動作する第１の周波数帯域、および、第１のヘリカル１１と第２のヘリカル１２と第３のヘリカル１５で動作する第３の周波数帯域において動作可能なマルチバンドアンテナとすることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、ヘリカルを２重とすることなく２つの周波数帯域において送受信可能なヘリカルアンテナとすることができる。従って、２つの周波数帯域で使用可能であっても構造が簡単になるため、その製造を容易に行うことができるようになる。
また、携帯電話機の使用可能周波数帯域が、デュアルバンドアンテナが動作可能となる２つの周波数帯域のうちの１つの周波数帯域とされていれば、その周波数帯域によらず本発明のデュアルバンドアンテナを設けることにより、いずれの周波数帯域とされていてもその周波数帯域において使用可能なアンテナとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデュアルバンドアンテナの原理を示す概略図、および、その動作等価回路を示す図である。
【図２】本発明のデュアルバンドアンテナの給電モードを示す図である。
【図３】本発明のデュアルバンドアンテナの実施の形態の詳細な構成を示す断面図である。
【図４】本発明のデュアルバンドアンテナをマルチバンドアンテナに適用した際のアンテナの概略を示す図である。
【図５】本発明のデュアルバンドアンテナにおける動作特性図を示す図である。
【図６】従来の通信機用のヘリカルアンテナを示す図である。
【符号の説明】
１デュアルバンドアンテナ
１１第１のヘリカル
１２第２のヘリカル
１３基部金具
１４アンテナカバー
１５第３のヘリカル
２０信号源
２１整合回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dual-band antenna that is provided in a portable device such as a cellular phone and can transmit and receive in two frequency bands.
[0002]
[Prior art]
An outline of a conventional helical antenna provided in a communication device such as a cellular phone is shown in FIG. FIG. 6A shows a helical antenna that is fixed so as to protrude from the housing of the communication device. The frequency band that can be transmitted and received with a single resonance is one frequency band. The helical antenna is used to facilitate handling by reducing the amount of protrusion from the housing. The electrical length of the single resonance helical antenna is set to an electrical length of ½ wavelength or ¼ wavelength of the wavelength in the use frequency band. When the electrical length is ½ wavelength, the helical antenna 100 is connected to the transmission / reception circuit via the matching circuit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Currently, 800 MHz band, 1.5 GHz band, 1.9 GHz band, and the like are allocated as frequency bands used for mobile phones. In the conventional mobile phone, the helical antenna 100 as shown in FIG. 6A is provided so as to use only one of the allocated frequency bands. Therefore, it could not be used in two or more of the allocated frequency bands.
[0004]
As a means for solving this, as shown in FIG. 6 (b), for example, a double antenna in which a helical antenna 100 operable in an 800 MHz band and a helical antenna 101 operable in a 1.9 GHz band are integrated. It is considered to be a helical antenna composed of the above-mentioned helical. However, the helical antenna operable in the two frequency bands shown in FIG. 6B has a problem that the structure becomes complicated and difficult to manufacture because the helical is doubled.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a simple dual-band antenna having a structure capable of transmitting and receiving in two frequency bands.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the dual-band antenna of the present invention includes a first helical whose pitch and number of turns are determined so that it can resonate in a higher frequency band of two frequency bands. The pitch and the number of turns so that the entire first helical can resonate with the lower one of the two frequency bands and operate as a matching means in the higher frequency band. There a second helical being determined, formed on the first helical and said second helical is integral to the first helical lower end to the upper end of the second helical is connected It is possible to transmit and receive in the lower frequency band by the whole of the first helical and the second helical, and the first helical The higher while being capable transceiver in the frequency band of the second helical is to act as alignment means in the higher frequency band.
[0007]
In the dual band antenna described above, the first helical and the second helical may be formed of a single wire.
[0008]
According to the present invention as described above, a helical antenna capable of transmitting and receiving in two frequency bands without duplexing the helical can be obtained. Therefore, the structure can be simplified even if it can be used in two frequency bands, and the manufacturing can be easily performed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A schematic configuration showing the principle of the dual band antenna of the present invention is shown in FIG. 1 (a), and its operation equivalent circuit is shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c).
As shown in FIG. 1A, the dual-band antenna 1 of the present invention is formed by a first helical 11 formed by a first pitch and the number of turns, and a second pitch and the number of turns. The second helical 12 is constituted. In this case, the second helical 12 and the first helical 11 are integrally formed by processing one wire into a helical shape. Therefore, the dual band antenna 1 of the present invention has a structure in which the lower end of the first helical 11 is equivalently connected to the upper end of the second helical 12.
[0010]
The operation equivalent circuit of the dual band antenna 1 of the present invention having such a configuration shown in FIG. 1 (b) (c). 1 (b) is a first helical 11 shows the case of operation at resonance throughout the second helical 12, a first resonance frequency which operates dual band antenna 1 at this time, for example, The 800 MHz band.
Further, FIG. 1 (c) shows a case where only the first helical 11 operates as an antenna, a second resonance frequency dual band antenna 1 at this time to work, higher than the first resonant frequency 1 .9 GHz band. At this time, the second helical 12 operates as a matching circuit.
[0011]
Therefore, when designing the dual-band antenna 1 of the present invention, first, the first frequency band is resonated so that it can resonate with the higher one of the two frequency bands to be transmitted and received. The pitch of the helical 11 and the number of turns are determined. Next, the pitch and the number of turns of the second helical 12 are determined so that the frequency band that resonates with the entirety of the first helical 11 and the second helical 12 becomes the lower first frequency band. You can do it. Note that the pitch and the number of turns of the second helical 12 are determined in consideration of operating as a matching circuit in the second frequency band.
[0012]
In the first frequency band in which the entire first helical 11 and the second helical 12 resonate, the entire electrical length of the first helical 11 and the second helical 12 is approximately ¼ wavelength. In this case, as shown in FIG. 2A, the transmission / reception signal source 20 can be directly connected to the lower end of the dual-band antenna 1 to supply power (1 / 4λ mode power supply).
In the first frequency band in which the entire first helical 11 and the second helical 12 resonate, the entire electrical length of the first helical 11 and the second helical 12 is approximately ½ wavelength. In this case, as shown in FIG. 2B, the transmission / reception signal source 20 is connected to the lower end of the dual-band antenna 1 via the matching circuit 21 to supply power (1 / 2λ mode power supply).
[0013]
FIG. 3 shows a detailed configuration of the embodiment of the dual band antenna 1 of the present invention.
In FIG. 3, the first helical 11 and the second helical 12 are formed by processing a single wire in a helical shape so as to have a predetermined number of turns, and the lower end of the second helical 12. Is fixed to the metal base metal fitting 13. The upper part of the base metal fitting 13 is a cover attaching part 13-1 having a slightly larger diameter, and the lower part of the base metal fitting 13 is an antenna attaching part 13-2 having a slightly thinner diameter.
[0014]
The cover attaching portion 13-1 has a lower end of a cylindrical antenna cover 14 with one end made of an insulating material such as synthetic resin formed so as to cover the first helical 11 and the second helical 12 closed. The inner surface is screwed and fixed. Moreover, the outer peripheral surface of the antenna attachment portion 13-2 is threaded, and the dual-band antenna 1 is fixed to the case by screwing the antenna attachment portion 13-2 into the case such as a mobile phone. Have been able to. At the time of attachment, the dual band antenna 1 is connected to a feeding point provided in the housing.
As described above, the dual band antenna 1 of the present invention protrudes slightly from the casing because only the portion above the cover mounting portion 13-1 of the base metal fitting 13 protrudes from the casing of the mobile phone or the like. The antenna can be used only in two frequency bands.
[0015]
Next, FIG. 5 shows an operating characteristic diagram of the dual-band antenna 1 of the present invention. However, in FIG. 5, the helical diameter of the first helical 11 and the second helical 12 is 7 mm, the pitch of the first helical 11 is 2 mm, the number of turns is 3.5 turns, and the second helical 12 The frequency-to-voltage standing wave ratio (VSWR) of the dual-band antenna 1 is shown when the pitch is 6 mm and the number of turns is 3 turns. Observing FIG. 5, it can be seen that the dual-band antenna 1 of the present invention exhibits good characteristics of VSWR “2” or less in both the 800 MHz band and the 1.9 GHz band.
[0016]
In the above description, the two frequency bands in which the dual-band antenna 1 of the present invention operates are the 800 MHz band and the 1.9 GHz band. However, the present invention is not limited to this frequency band, and the assigned frequency band. Any two frequency bands may be used. Further, the first helical 11 and the second helical 12 may be formed as different diameters without forming the same diameter.
[0017]
In addition, a multiband antenna that can be used in three or more frequency bands can be obtained by applying the principle of the dual band antenna of the present invention. An outline of this multiband antenna is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the multiband antenna is integrally formed so as to cascade the third helical in addition to the first helical 11 and the second helical 12. Accordingly, the second frequency band that operates only by the first helical 11, the first frequency band that operates by the first helical 11 and the second helical, and the first helical 11 and the second helical 12. And a multiband antenna operable in the third frequency band operating with the third helical 15.
[0018]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, it can be set as the helical antenna which can be transmitted / received in two frequency bands, without making a helical double. Accordingly, the structure can be simplified even if it can be used in two frequency bands, and the manufacture thereof can be easily performed.
Further, if the usable frequency band of the cellular phone is one of two frequency bands in which the dual-band antenna can operate, the dual-band antenna of the present invention is provided regardless of the frequency band. As a result, the antenna can be used in any frequency band regardless of the frequency band.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of a dual-band antenna of the present invention, and an operation equivalent circuit thereof.
FIG. 2 is a diagram showing a feeding mode of the dual-band antenna of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of an embodiment of a dual-band antenna of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an outline of an antenna when the dual-band antenna of the present invention is applied to a multi-band antenna.
FIG. 5 is a diagram showing operating characteristics of the dual-band antenna of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional helical antenna for a communication device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dual band antenna 11 1st helical 12 2nd helical 13 Base metal fitting 14 Antenna cover 15 3rd helical 20 Signal source 21 Matching circuit

Claims

A first helical pitch and number of turns determined to be able to resonate in the higher frequency band of the two frequency bands ;
The first helical as a whole can resonate in the lower frequency band of the two frequency bands, and the pitch and the number of turns so as to operate as matching means in the higher frequency band. A second helical being determined ,
Wherein the second so that the the upper end of the helical first helical lower end is connected to the first helical second helical and is integrally formed,
The whole of the first helical and the second helical can be transmitted and received in the lower frequency band,
Dual-band antenna, characterized in that while being capable transmitted and received in the first of the higher frequency band by a helical, said second helical in the higher frequency band operates as a matching unit.

2. The dual band antenna according to claim 1, wherein the first helical and the second helical are formed by a single wire.