JPH04120805A - 短縮形非接地式極超短波アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばセルラ一方式の無線電話システムに適
用されるハンディタイプの無線電話機用アンテナとして
好ましい短縮形非接地式極超短波アンテナに関する。

［従来の技術］ セルラ一方式の無線電話システムに適用されるハンディ
タイプの無線電話機は、従来にも増してセットの小型化
、軽量化、か要望されるに至っている。併せて性能の向
上、取扱いの容易さ１等かデザインの斬新さと共に強く
要請されている。

ハンディタイプの無線電話機用アンテナとしては、使用
時あるいは非使用時に関係なく、その性能を一定に保つ
ために、非接地式アンテナまたはそれに近いものが要求
される。また無線電話機は、双方向性通信手段であるか
故に、相手側からの呼び出しくＵ号を常時受信可能であ
ることか必要である。

このため初期のハンディタイプの無線電話機用アンテナ
としては、常に一定レベル以上の受信感度を維持するた
めに、アンテナ素子を無線電話機セット外へ常時突出し
た状態のまま固定化した形態のものが使用されていた。

しかしながら上記構成のものは、無線電話機セットと同
じ長さのアンテナ素子が常に固定化された状態で突出し
ているため、非使用時（格納時あるいは運搬時等）にお
いて甚た邪魔になる。たとえば女性使用者にとっては、
アンテナ素子か伸びきった状態になっているために、無
線電話機セットをハントバッグ内に収納できないことに
対しての不満が大きく、この点についての苦情か多い。

したかって、使用し終わったらアンテナ素子を無線電話
機セット内に収納できる型式のものが好ましいといえる
。この様な型式のアンテナによれば、前記したような問
題はなくなる。しかるに単にアンテナ素子を無線電話機
セット内に収納した状態にすると、当然のことながらア
ンテナの三大要素である利得、指向性、インピーダンス
、のすべてか大幅に低減してしまう。このため相手側か
らの呼び出し信号を受信できなくなる虞れが多分にある
。また使用に際してアンテナ素子の伸縮操作をその都度
性なわねばならないため、取扱い操作が煩雑となる。し
たがって無線電話機の使い勝手を悪くするという問題か
ある。

ところで歴史的には前記伸縮形のアンテナ素子よりも古
くから知られているか、上述した要求に応え得るものと
して、素子全長の短縮化を図ったλ／４接地式の短小外
付はアンテナ素子を、無線電話機ケースに対して伸縮不
能な状態に装着するようにしたアンテナが着目されてい
る。かかるアンテナによれば、アンテナ素子の伸縮操作
をする必要がないため、取扱い操作は簡単である。また
アンテナ素子のケース外突出量は、極く僅かであるめ、
非使用時においてそれほど邪魔にならず、女性のハント
バッグ内にも比較的容易に収納可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の接地式短小外付はアンテナは
接地式であるため周囲の影響を受は易く、そのため送受
信感度か変動し易いという本質的な欠点を有している。

したがって本格的な使用に際しては、種々不具合を生し
る欠点があった。またアンテナ素子を着脱自在に取り付
けるために、高価格な同軸型コネクタを必要とするとい
う問題かあった。

そこで本発明の目的は、非使用時においても、アンテナ
素子かほとんど邪魔にならす、しかも使用状態および非
使用状態のいずれにおいても、固定化した状態のままで
よく、無線電話機を使いやすいものとなし得る上、従前
の短縮化してない固定形アンテナと同等の広帯域で高感
度な安定したアンテナ特性を存する短縮形非接地式極超
短波アンテナを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じた。

］）無線電話機ケースのアンテナ素子装着部に対し装着
されるアンテナ素子であって、使用周波数帯の電波の波
長をλとしたとき、λ／２未満の電気長を有する誘導性
素子を例えばヘリカル方式で短縮化したアンテナ素子と
、 このアンテナ素子に静電結合する如く、前記アンテナ素
子装着部において、上記アンテナ素子基端部の結合導体
に近接して配設された静電結合子と、 この静電結合子と一端が接続され、他端が前記アンテナ
素子の軸心とは直交する方向へ延長された細長形状の第
１金属部材と、 この第１金属部材と所定の間隙をもって平行に配設され
、一端が上記第１金属部材と接続された、λ／４の電気
長を有する第２金属部材と、この第２金属部材と前記第
１金属部材との接続点近傍に一端を接続された給電線と
、 を具備し、前記第１．第２の金属部材間の静電容量と、
前記第１金属部材のインダクタンスとか、使用周波数帯
に対して並列共振するように設定した。

２）上記の１）の手段に次の手段を付加した。

前記アンテナ素子基端部の結合導体と前記静電結合子と
からなる静電結合部における静電容量と、前記アンテナ
素子の残留インダクタンスとが、使用周波数帯に対して
定に型帯域フィルタを形成するように構成した。

［作用コ 上記手段を講じた結果、次のような作用が生じる。

１）アンテナ素子を装着した状態において、第１、第２
の金属部材間の静電容量と第１金属部材のインダクタン
スとが、使用周波数帯に対して並列共振することになる
ので、アンテナ素子が高インピーダンスとなり、非接地
式アンテナが実現される。そして給電線は第１金属部材
と第２金属部材との接続点近傍に一端を接続されるので
、その接続点位置を所要位置に設定するすることにより
、アンテナ素子と給電線とのインピーダンスマツチング
が簡単に得られる。なお使用周波数の略λ／４の電気長
を有する第２金属部材を地線とするので、アンテナ基端
部の設置スペースはそれほど大きくなくてもよい。

２）静電結合部における静電容量と電気長でλ／２以下
の誘導性素子であるアンテナ素子の残留インダクタンス
とからなる直列共振部と、第１゜第２の金属部材間に存
在する並列共振部とが、使用周波数帯に対して定に型帯
域フィルタを形成する。したがって使用周波数帯の広帯
域化がはかられる。また短縮化アンテナ素子を用いるも
のでありながら、短縮化しないアンテナ素子を用いた場
合と同等の感度が得られる。

３）アンテナ素子は静電結合部を介して給電部側と結合
されるものとなっているため、高周波的には導通状態を
呈するが、直流的には絶縁（無接点）状態を呈する。こ
のため無線電話機ケースのアンテナ装着部に対するアン
テナ素子の取り付けは、単なるねじ止めで十分である。

つまりアンテナ素子取り付けに際し、従来の様に高価格
な同軸型コネクタなどを全く必要としない。しかもＬＣ
による定に型帯域フィルターのＣによる結合はブロード
な特性であるため、ユーザーがアンテナ装着作業を行な
った場合であっても、アンテナ特性を損なう事はなく、
アンテナ素子の交換等を容易に行なえる。

［実施例］ 第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例に係る短縮形非
接地式極超短波アンテナの主要部を分解して示す斜視図
および外観を示す斜視図である。

第２図は同実施例のアンテナ素子装着状態を示す要部断
面図、第３図は静電結合子の変形例を示す斜視図、第４
図は第２金属部材の変形例を示す斜視図である。

第１図（ａ）（ｂ）および第２図において、１０は短縮
化アンテナ素子であって、使用周波数帯の電波の波長を
λとしたとき、λ／２未満の電気長を有する誘導性素子
をヘリカル方式で短縮化したアンテナ素子である。この
アンテナ素子１０は、無線電話機の上部ケース５０ａに
設けたアンテナ素子装着部５１におけるねじ部５２に対
し、ねじ部１６を着脱自在に装着（螺着）される。なお
５０ｂは下部ケースである。

上部ケース５０ａは、アンテナ整合部および内臓アンテ
ナを収容するケースであり、外部への電波放射を行なう
必要があることから、プラスチック製となっている。ま
た下部ケース５０ｂは、電気回路を収容しているケース
であり、アンテナ素子１０からの放射電波か内部へ侵入
するのを防止するために、完全シールド構造の金属製と
なっている。

アンテナ素子１０は、有底円筒状ケース１１と、このケ
ース１１の内部に収容されたヘリカル巻き導線１２と、
このヘリカル巻き導線］２の一端に上記ケース］］の開
口部に嵌合されている頭部１４を接続された結合導体１
３とからなっている。

この結合導体１３は前記頭部］４と、これに連なる円柱
部］５と、この円柱部１５の付は根の部分に設けられ前
記アンテナ装着部５１のねじ部５２に対して螺合固定す
るためのねじ部１６とからなっている。

上記アンテナ素子１０は、電気長が例えば３λ／８の非
接地式アンテナ素子であり、全長しが３７ｍｍ（ケース
長Ｌ１か２５ｍｍ、結合導体部分の突出長Ｌ２が１．２
ｍｍ）、素子外径りが１０．２ｍｍである。したかって
アンテナ素子］０の重付空間は極く僅かである。

２０は細長形状の第１金属部材であって、その一端２１
の近傍には例えばリング状（平板状のもの等であっても
よい）をなす静電結合子２２が一体的に設けられている
。この静電結合子２２は、アンテナ素子１０の結合導体
１３に静電結合する如く、本実施例においては前記アン
テナ素子装着部５１において、上記結合導体１３を同軸
的に囲む如く配設されている。

なお静電結合子２２としては、そのリング中に、第３図
に示すように絶縁リング２５を介挿するようにしてもよ
い。

第１金属部月２０の他端部位２３は、前記アンテナ素子
１０の軸心とは直交する方向へ延長され、その延長端が
次に述べる第２金属部月３０の一端と接続されている。

第１金属部材２０の他端部位２３の近傍には、この第１
金属部月２０に所要のインダクタンスＬ２を持たせるた
めのジグザグ状の切り込み２４が設けられている。

第２金属部材３０は、λ／４の電気長を有する金属部材
であって、ブラウンアンテナの地線に相当する部分であ
る。この第２金属部材３０は前記第１金属部材２０と所
定の間隙（数ｍｍ）をもって平行に配設されている。そ
して一端が上記第１金属部材２０の他端と接続され、か
つ後述するように給電線６０の外部導体等を介して接地
されている。第２金属部材３０の略中央には、第１金属
部月２０と同様に、アンテナ輻射効率向上のためのジグ
ザグ状の切り込み３１か、部材長手方向とは直交する方
向に沿って設けられている。このジグザグ状の切り込み
３］を設ける事によって、この第２金属部材３０にＬ３
なるインダクタンスを有するローディングコイルが得ら
れることになる。

なお第２金属部月３０の両側はＬ形に折曲されている。

これは第２金属部４；Ｉ３０の長さに対する幅を広くし
てＱを低くすることにより、使用周波数における帯域を
広くすることに寄与している。勿論、機械的強度の向上
にもつながる。同様の措置を第１金属部材２０にも講じ
るようにしても良い。

また第４図に示すように、上記同様の折曲部を部側の長
手方向端部にも施すようにしても良い。このようにする
と、広帯域化か計られるのみならず、短縮率も向」ニし
、効率か改善される。

６０は同軸ケーブルからなる給電線であって、第２金属
部＋Ａ’　３０と前記第］金属部月２０との接］　３ 読点近傍にその一端か接続されている。すなわち給電線
６０の芯線は第１金属部月２０のタップ位Ｍ　Ｐに接続
され、上記給電線６０の外部導体は第２金属部４４３０
の一部Ｑに接続されている。

アンテナ素子１０の側から信号源側をみたインピーダン
スＺＯを、アンテナ入力インピーダンス５０Ωに整合さ
せるには、第１金属部材２０の前記タップ位置Ｐの位置
を変えればよい。すなわち上記したように、給電線６０
の芯線が第１金属部材２０に接続されるタップ位置Ｐを
、所要位置に調整設定するすることにより、アンテナ素
子１０と給電線６０とのインピーダンス整合は比較的容
易に得られる。

第２金属部材３０の下面は適当な厚みを有する誘電体４
０を介して下部ケース５０ｂの上面５３上に固定される
。このとき第］金属部材２０と第２金属部材３０との間
には静電容ｆｆｉ　Ｃ２が存在しており、第２金属部材
３０の下面と下部ケース５０ｂの上面５３との間には）
ト１造」ニストレーキャパンティＣ３が発生する。この
ストレーキャパシテ］　４ ィＣ３は、地線の並列共振周波数を低くする作用がある
。したがって使用周波数で共振させるため第２金属部材
３０の電気長を短縮できる効果を有する。すなわち ｆ　ｒ　−１／　２　ｙｒ　ＪＬ　Ｃ において、ＪＬＣを一定とするなら、Ｃが大きくなると
、Ｌが小さくなる。この為、地線っまり第２金属部材３
０の長さを短縮できる。

かくして前記アンテナ素子１０を装着した状態で、前記
第１金属部材２０と第２の金属部材３０との間の静電容
量Ｃ２と、前記第１金属部材２０のインダクタンスＬ−
２とが、使用周波数帯に対して並列共振する如く設定さ
れている。したかって非接地式アンテナが構成される。

一方、前記アンテナ素子１０の結合導体１３および静７
ヒ結合子２２からなる静電結合部における静電容量　Ｃ
］　と、λ／２より若干短い電気長を有する前記アンテ
ナ素子１０の残留インダクタンスＬａとからなる「直列
共振部」と、第１．第２の金属部材２０．３０間に存在
する「並列共振部」］　５ とが、使用周波数帯に対して定に型帯域フィルタを形成
するように構成されている。したがって広帯域化が計ら
れると共に、ヘリカル式短縮化アンテナ素子を用いるも
のでありながら、短縮化しないアンテナ素子を用いた場
合とほぼ同等の感度（利得）（０±１ｄＢｄ）が得られ
る。因みに従来の接地式短小外付はアンテナの場合には
、（−３ｄ　Ｂ　ｄ）程度の利得しか得られなかった。

なおアンテナ素子１０は静電結合部を介して給電部側と
結合されているため、高周波的には導通状態を呈するが
、直流的には絶縁（無接点）状態を呈する。このため無
線電話機上部ケース５０ａのアンテナ装着部５１に対す
るアンテナ素子１０の取り付けは、単なるねじ止めで十
分である。つまりアンテナ素子１０の取り付けに際し、
従来の様に高価格な同軸型コネクタなとを全く必要とし
ない。しかもＬＣによる定に型帯域フィルターのＣによ
る結合はブロードな特性であるため、ユーザーがアンテ
ナ装着作業を行なった場合であっても、アンテナ特性を
損なう事はなく、アンテナ素子の交換等を容易に行なえ
る。

第５図〜第７図は上記した電気関係を明確に示す図であ
り、第５図は本アンテナの電気的構成を示す図、第６図
は第５図の等両回路を示す図、第７図は本アンテナの特
性を示す図である。

アンテナ素子１０の電気長は、第７図に示すように、λ
／４とλ／２との中間、すなわちλ／２αにしである。

これによりアンテナ素子１０を並列同調点よりも少し短
くして広帯域、高性能の特性を持たせている。

第８図（ａ）（ｂ）は上記実施例におけるアンテナのＳ
ＷＲ特性およびインピーダンス特性の実験データを示す
図である。ＳＷＲは全帯域において１．５以下であり、
広帯域特性を示している。

実施例での使用周波数帯は８２５〜９６０　Ｍ　Ｈｚで
ある。

第９図（ａ）（ｂ）は上記実施例におけるアンテナの電
波垂直面パターンを示す図で、その利得は使用周波数帯
域において標準ダイポールアンテナ比で、０±１．０ｄ
Ｂｄの範囲にある。図示の如く放射最大方向は全方向に
対し、はぼ水平方向に向いている。

上記の結果、本実施例のアンテナはインピーダンス特性
、利得においても十分実用に供し得ることが確認できた
。

上記実験に供したアンテナの第１金属部材２０、第２金
属部材３０、誘電体４０の概略の大きさは４５Ｌ×１４
ｗ×７１１である。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例
えばアンテナ素子の短縮手段としてはヘリカル方式以外
の短縮手段であってもよい。このほか本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、非使用時において
も、アンテナ素子かほとんど邪魔にならず、しかも使用
状態および非使用状態のいずれにおいても、固定化した
状態のままでよく、無線電話機を使い・品いものとなし
得る上、従前の短縮化してない固定形アンテナと同等の
広帯域で高感度］　８ な安定したアンテナ特性ををする短縮形非接地式極超短
波アンテナを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）〜第９図（ａ）（ｂ）は本発明の一
実施例を示す図であり、第１図（ａ）（ｂ）は本発明に
係る短縮形非接地式極超短波アンテナの主要部を分解し
て示す斜視図および外観を示す斜視図、第２図はアンテ
ナ素子の装着状態を示す要部断面図、第３図は静電結合
子の部分の変形例を示す斜視図、第４図は第２金属部材
の一部変形例を示す斜視図、第５図は本アンテナの電気
的構成を示す図、第６図は第５図の等価回路を示す図、
第７図は本アンテナの特性を示す図、第８図（ａ）（ｂ
）−第９図（８）（ｂ）は本実施例に係わるアンテナの
特性実験データを示す図である。 ］０　・アンテナ素子　１］・有底円筒状ケース１２・
・・ヘリカル巻き導線　１３・・・結合導体］４・・・
頭部　］５・・・円柱部　１６・ねじ部２０、第１金属
部材　２２・・・リング状の静電結金子 ２４゜ ・・ジグザグ状の切り込み ０・・・第２金属部材 ０ａ ０ｂ ・・上部 下部ケース ６０・・・給電線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）無線電話機ケースのアンテナ素子装着部に対し装
   着されるアンテナ素子であって、使用周波数帯の電波の
   波長をλとしたとき、λ／２未満の電気長を有する誘導
   性素子を短縮化したアンテナ素子と、 このアンテナ素子に静電結合する如く、前記アンテナ素
   子装着部において上記アンテナ素子基端部の結合導体に
   近接して配設された静電結合子と、この静電結合子と一
   端が接続され、他端が前記アンテナ素子の軸心とは直交
   する方向へ延長された細長形状の第１金属部材と、 この第１金属部材と所定の間隙をもって平行に配設され
   、一端が上記第１金属部材と接続された、λ／４の電気
   長を有する第２金属部材と、 この第２金属部材と前記第１金属部材との接続点近傍に
   一端を接続された給電線と、 を具備し、前記第１、第２の金属部材間の静電容量と前
   記第１金属部材のインダクタンスとが、使用周波数帯に
   対して並列共振する如く設定されたことを特徴とする短
   縮形非接地式極超短波アンテナ。
2. （２）前記アンテナ素子基端部の結合導体および前記静
   電結合子からなる静電結合部における静電容量と前記ア
   ンテナ素子の残留インダクタンスとからなる直列共振部
   と、前記第１、第２の金属部材間に存在する並列共振部
   とが、使用周波数帯に対して定Ｋ型帯域フィルタを形成
   するように構成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の短縮形非接地式極超短波アンテナ。