JPH1168449A - 無線機用内蔵アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】携帯電話システムの不感地域内に分散配置する
アンテナ内蔵中継増幅器のアンテナの利得を上げて中継
増幅器の不感地内配置数を減らして経済効果を上げる。 【解決手段】中継増幅器のユニットケース４に、接地導
体板１と放射導体板２からなる逆Ｆアンテナを載置し、
その上から覆うユニットカバー６の内側に線状無給電ア
ンテナ素子６を設ける。放射導体板２との水平間隔δと
垂直間隔αを選定することによりアンテナ利得を６〜７
dB向上させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無線機用内蔵アンテ
ナに関し、特に、携帯電話システムなどの不感地に配置
される屋内設置用中継増幅器（ブースタ）に装着され、
移動局との送受信を行うための移動局向け内蔵アンテナ
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯無線機装置は、セルラー電話
等のサービスエリアの拡大と、装置の低価格化，通話コ
ストの低減に伴い、急速に普及されるようになった。し
かし、基地局からの電波レベルが低いところでの使用状
態も多く、どの場所にいても常に通話品質が良いわけで
はない。このような状況に伴い、地下街，デパート，オ
フィスなどの広範囲な不感地エリアにおいて、通話品質
を良くするために屋内設置用中継増幅器（ブースタ）の
設置が進んでいる。

【０００３】従来の屋内設置用中継増幅器の移動局向け
アンテナとしては、半波長ダイポールアンテナ等の外部
接続の棒状あるいは線状アンテナを使用したものと、レ
ドーム（電磁的に透明な覆い）の役割をもった樹脂ケー
ス内にアンテナ素子を収容し、外部要因による損傷を受
けにくくした構造で、かつ、室内の美観を損なわないよ
うにした内蔵アンテナを使用するものとがある。

【０００４】上記の内蔵アンテナは、板状逆Ｆアンテナ
といわれる高さの低い低姿勢の平面アンテナが用いられ
ている。図１２は従来の板状逆Ｆアンテナといわれる平
面アンテナの構造の概要を示す斜視図である。図におい
て、１は接地導体板、２はその一辺が直角に折り曲げら
れて接地導体板１に固定された放射導体板、この折り曲
げた部分を短絡導体部という。３はインピーダンス整合
をとるために、放射導体板２の折り曲げた短絡導体部の
位置から任意の距離だけ離れた点に給電する給電線であ
る。側面からみると放射導体板２と給電線３で逆Ｆ字状
になっている。

【０００５】図１３は図１２に示した板状逆Ｆアンテナ
の特性例である。水平面内アンテナ指向特性は、放射導
体板２の正面方向（Ｙ方向）にピークをもつブロードな
特性を示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の中継増幅器の移動機向け内蔵アンテナでは、十分な
アンテナ利得が得られないため、電波の届かない広範囲
なエリアをカバーすることはむつかしく、エリアが広い
場合は複数の中継装置を配置する必要があり、高価な中
継システムになるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、従来技術の問題点である
１つの不感地に複数の中継装置を配置するという高価な
中継増幅システムの一要因となる対移動局送受信アンテ
ナの利得の不足を改善し、高利得を実現することのでき
る無線機用内蔵アンテナを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の無線機用内蔵アンテナは、無線機回路が収
容されたケースを樹脂製のカバーで覆った無線機の該カ
バーの内側に設けられ、前記ケースの開口部分に固定さ
れた接地導体板と、該接地導体板と並行し前記カバーと
の間に所定の間隔をおいて配置され一辺が直角に折り曲
げられて該接地導体板に固定された放射導体板と、該放
射導体板の側縁部に接続された給電線とからなる逆Ｆ形
の無線機用内蔵アンテナにおいて、前記無線機の送受信
電波の波長の１／２以下の長さの少なくとも１つの線状
無給電アンテナ素子が、前記カバーの内側の前記放射導
体板の近傍に並行して固定され、前記放射導体板との誘
導結合によりアンテナ利得を大きくしたことを特徴とす
るものである。

【０００９】さらに、前記線状無給電アンテナ素子と前
記放射導体板との間隔は、前記無線機の送受信電波の波
長の３／１００程度が好ましく、波長の１／１００〜５
／１００の範囲の間隔に設定されたことを特徴とし、前
記線状無給電アンテナ素子は、導電性の良い導体であ
り、前記樹脂製のカバーに一体化成形されたことを特徴
とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の無線機用内蔵アンテナ
は、逆Ｆ状平面アンテナの放射導体板２の近傍に無給電
の線状アンテナ素子５を所定の間隔をおいて配置したこ
とが特徴であり、放射導体板２と無給電の線状アンテナ
素子５との誘導結合によりアンテナ利得を高くしたもの
である。即ち、送信の場合は、平面アンテナ（放射導体
板２）の近傍電界により、線状無給電アンテナ素子５に
誘導電流が流れ、平面アンテナと線状無給電アンテナ素
子の両方から空間に放射される電波が位相合成され、全
体として高利得アンテナとして作用するものである。受
信の場合はその逆の作用で受信感度が高くなる。

【００１１】以下に本発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の第１の実施例を示す構造図であ
り、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）はその縦断面図、
（Ｃ）は分解斜視図である。図において、４は中継増幅
器のユニットケースであり、増幅器，フィルタ，電源，
制御部などの無線機回路モジュールが内部に実装されて
いる。１は接地導体板、２は放射導体板であり、図１２
に示した従来の平面アンテナである。

【００１２】本実施例では、放射導体板２の横幅Ｗ，長
さＬ，高さＨは、例えば、それぞれ６０mm，７０mm，１
５mmである。横幅Ｗと長さＬを加えた長さを１／４波長
にほぼ等しくすると共振する。５は本発明の要部となる
線状で長さがｍの無給電アンテナ素子であり、放射導体
板２と共にアンテナ素子として機能している。６はユニ
ット内部を保護する樹脂製のユニットカバー（レドー
ム）であり、線状無給電アンテナ素子５が取り付けられ
ている。

【００１３】線状無給電アンテナ素子５は、銅又はアル
ミニウムなど導電性のよい線状素子であり、その長さｍ
は、送受信電波の波長λの１／２より短い長さ、例え
ば、０．４８λ程度であり、０．４７λ〜０．４９λの
範囲（利得偏差が１dB以内）が好ましく、ユニットカバ
ー６の内側に接着固定、あるいは合成樹脂のインサート
成形技術によりユニットカバー６に一体化成形され、放
射導体板２の横に縁部からの水平間隔δで平行配置され
た無給電素子である。αは放射導体板２の高さＨの方向
の垂直間隔である。

【００１４】放射導体板２と線状無給電アンテナ素子５
との水平間隔δ及び垂直間隔αは、アンテナ利得を設定
する重要なパラメータである。図２は、図１（Ａ）のＡ
Ａ’横断面図であり、線状無給電アンテナ素子５の３つ
の態様の配置例５（１），５（２），５（３）を示す。
この配置例の中の５（３）は、垂直間隔αがマイナスの
場合、すなわち、放射導体板２の高さＨより低い場合で
ある。

【００１５】図３は水平間隔δ＝１０mmのときの垂直間
隔αに対するアンテナ利得の特性例図である。また、図
４は垂直間隔α＝０（放射導体板２の面と同一平面内）
のときの水平間隔δに対するアンテナ利得特性例図であ
る。図４（Ａ）は水平間隔δと水平面内（ＸＹ平面）で
の最大方向利得との関係を示し、（Ｂ）は水平間隔δと
水平面内の全方向平均利得との関係である。いずれも、
アンテナ利得が最大となる最適な水平間隔δは約１０mm
である。尚、レファレンスとして図１２に示した従来ア
ンテナの利得ｂを破線で表示している。

【００１６】図１に示した第１の実施例において、線状
無給電アンテナ素子５の取付位置が図２の５（２）の配
置の場合、即ち、α＝０の場合、周波数９００MHz にお
いて、放射導体板２と線状無給電アンテナ素子５との水
平間隔δを１０mm（約百分の３波長）、線状無給電アン
テナ素子５の長さｍを実験により決定した半波長よりも
若干短い１６０mm（百分の４８波長）のとき、アンテナ
利得が最も大きくなった。上記の第１の実施例のアンテ
ナ指向特性を図５に示す。実線の特性ｃは第１の実施例
のアンテナの特性を示し、破線の特性ｄは従来のアンテ
ナの特性である。図から明らかなように、本発明のアン
テナは、０度から１８０度までの正面方向（Ｙ方向）の
全てにおいて従来のアンテナよりも利得が大きく、最大
で７dB、平均で６．２dBの利得向上が認められる。

【００１７】図６は本発明の第２の実施例を示す斜視図
（Ａ）と分解斜視図（Ｂ）であり、線状無給電アンテナ
素子５を放射導体板２の幅Ｗのほぼ中心線上にα＝１０
mmの垂直間隔でＺ方向に平行配置したものである。この
実施例のアンテナ指向性は第１の実施例とは若干異な
り、図７に示すように、最大利得方向が正面（Ｙ方向）
を向いている。この例では、図示を省略したが、線状無
給電アンテナ素子５を、図６の配置方向と直交するよう
にＸ方向に平行配置したときも、最大方向利得及び平均
利得はほとんど同じであり、従来アンテナに比べてそれ
ぞれ７．１dB，６．６dBの利得向上が認められる。

【００１８】図８は本発明の第３の実施例を示す斜視図
であり、放射導体板２の両側にそれぞれ線状無給電アン
テナ素子５をＺ方向に平行配置した構成であり、その指
向特性は、図９に示すように最大利得方向が正面（Ｙ方
向）を向き、図７の特性と同様の効果が認められる。

【００１９】図１０は第３の実施例の水平間隔β＝１０
mmのときの垂直間隔αに対するアンテナ利得特性例図で
ある。

【００２０】図１１は図８に示した第３の実施例におい
て、放射導体板２の長さ方向の中心に対する線状アンテ
ナ素子５の中心の上（＋）下（−）の偏位を中心からの
距離Ａとして、その距離Ａに対するアンテナ利得特性例
である。距離Ａが−６０mm〜＋１５mmの範囲内、即ち、
−０．１８λ〜０．０４５λの範囲内では、最大利得か
ら−１dB以内の偏差に収まっている。

【００２１】以上の実施例では、放射導体板５に対する
線状無給電アンテナ素子５の水平間隔δ，βおよび垂直
間隔αは、いずれも約０．０３λが好ましく、従来と比
較して最大利得方向で７dB以上、水平面平均利得でも６
dB以上の利得向上が認められ、絶対利得で約７．５dBi
の極めて高い利得のアンテナを実現することができた。

【００２２】本発明のその他の実施例として、図１，図
６，図８に示した第１〜第３の実施例を任意に組み合わ
せて第４，第５の実施例を構成することもでき、同様の
効果を得ることができる。

【００２３】更に、前述の本発明の実施例における線状
アンテナ素子５は、無給電なのでユニットケース６に取
り付ける構成が経済的であるが、接地導体板１に、絶縁
支持具で取り付けてもよい。その場合は、ユニットケー
ス６の形状が線状アンテナ素子５の取り付け位置に関係
がなくなるという利点がある。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のア
ンテナを実施することにより、簡単な構造でアンテナ利
得を大幅に向上する効果があり、１つの中継装置でより
広域をカバーすることができるので不感地内の中継装置
の配置数を減らすことができるため、中継増幅システム
の経済化を推進できるという極めて大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図と断面図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施例の３つの態様を示す横断
面図である。

【図３】本発明の第１の実施例における水平間隔δ＝１
０mmのときの垂直間隔αとアンテナ利得の関係を示す特
性例図である。

【図４】本発明の第１の実施例における垂直間隔α＝０
mmのときの水平間隔δとアンテナ利得の関係を示す特性
例図である。

【図５】本発明の第１の実施例のアンテナ指向特性例図
である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す斜視図と分解斜視
図である。

【図７】本発明の第２の実施例のアンテナ指向特性例図
である。

【図８】本発明の第３の実施例を示す斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施例のアンテナ指向特性例図
である。

【図１０】本発明の第３の実施例におけるβ＝１０mmの
ときの垂直間隔αに対するアンテナ利得の特性例図であ
る。

【図１１】本発明の第３の実施例における線状無給電ア
ンテナ素子５の長さ方向の位置Ａに対するアンテナ利得
の特性例図である。

【図１２】従来の板状逆Ｆアンテナの斜視図である。

【図１３】従来の水平面内アンテナ指向特性例図であ
る。

【符号の説明】

１ 接地導体板 ２ 放射導体板 ３ 給電線 ４ ユニットケース ５ 線状無給電アンテナ素子 ６ ユニットカバー Ｗ 放射導体板の横幅 Ｌ 放射導体板の長さ Ｈ 放射導体板の高さ ｍ 線状無給電アンテナ素子の長さ δ，β 放射導体板と線状無給電アンテナ素子との水平
間隔 α 放射導体板と線状無給電アンテナ素子との垂直間隔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線機回路が収容されたケースを樹脂製
   のカバーで覆った無線機の該カバーの内側に設けられ、
   前記ケースの開口部分に固定された接地導体板と、該接
   地導体板と並行し前記カバーとの間に所定の間隔をおい
   て配置され一辺が直角に折り曲げられて該接地導体板に
   固定された放射導体板と、該放射導体板の側縁部に接続
   された給電線とからなる逆Ｆ形の無線機用内蔵アンテナ
   において、 前記無線機の送受信電波の波長の１／２以下の長さの少
   なくとも１つの線状無給電アンテナ素子が、前記カバー
   の内側の前記放射導体板の近傍に並行して固定され、前
   記放射導体板との誘導結合によりアンテナ利得を大きく
   したことを特徴とする無線機用内蔵アンテナ。
2. 【請求項２】 前記線状無給電アンテナ素子と前記放射
   導体板との間隔は、前記無線機の送受信電波の波長の３
   ／１００程度が好ましく、波長の１／１００〜５／１０
   ０の範囲の間隔に設定されたことを特徴とする請求項１
   記載の無線機用内蔵アンテナ。
3. 【請求項３】 前記線状無給電アンテナ素子は、導電性
   の良い導体であり、前記樹脂製のカバーに一体化成形さ
   れたことを特徴とする請求項１および請求項２記載の無
   線機用内蔵アンテナ。