JP2000151245A - 携帯無線機およびアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アンテナ効率を改善したアンテナ装置を実現す
るとともに、該アンテナ装置により安定に動作機能する
携帯無線機を提供する。 【解決手段】先端部に、電気長がほぼλ／４のコイル状
のヘリカルアンテナ１を、電気的に絶縁を保って付加し
た電気長がほぼλ／２またはその奇数倍の棒状のアンテ
ナエレメント３を、筐体２３より出し入れ自在に取り付
けた携帯無線機において、前記アンテナエレメント３の
下端部には、導体筒と内部導体から成るインピーダンス
整合部５が設けられており、このアンテナエレメント３
を、筐体２３より引き出した場合には、該アンテナエレ
メント３の入出力インピーダンスと携帯無線機等のアン
テナ入出力インピーダンスとの整合を図り、且つ前記ア
ンテナエレメント３を収縮した場合には、前記ヘリカル
アンテナ１が、携帯無線機等のアンテナ入出力端部と電
気的に結合するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯無線機およびア
ンテナ装置に関し、特に使用時における動作機能が安定
化されたアンテナ装置を具備する携帯無線機およびその
アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に携帯無線機は携帯用として
便利なように小型軽量化されており、使用されるアンテ
ナ装置は、その使用状態に応じて携帯無線機筐体内から
出し入れ自在に装着されている。以前においては、携帯
無線機のアンテナ装置としては、専ら電気長がλ／４の
モノポールアンテナが一般的に用いられていたが、携帯
無線機本体の容積が小さくなるにつれて、特に該モノポ
ールアンテナに直交してアース面として作用する筐体面
積が縮小化されつつあり、これにより従来考えられてい
たアンテナ理論どうりには、アンテナ装置が機能しない
ということが認識されるようになった。この反省から、
近年は、電気長がλ／２のモノポールアンテナが使用さ
れるようになっている。しかしながら、上述したよう
に、携帯無線機は、待ち受け時等においてはアンテナエ
レメントを無線機本体に収納するように構成されている
ために、アンテナエレメント下部の給電端部にインピー
ダンス整合回路を取り付けることが困難となり、該イン
ピーダンス整合回路を無線機筐体内部に実装するように
なっている。図８は、従来の当該携帯無線機の構成概要
を示す模式図であり、電気長がλ／２のモノポール形式
によるアンテナエレメント３が、携帯無線機の筐体２３
の内部に実装されたインピーダンス整合回路３３を介し
て無線機回路２４に接続されている。図８において、筐
体２３は、通常プラスチック等の樹脂により造られるこ
とが多く非導電体であるために、その内壁には金属メッ
キまたは金属蒸着等により導電膜が形成されているのが
一般的である。これにより、内部送信回路からの不要電
波漏洩防止または内部受信回路に対する外部からの雑音
混入を防止するように構成されている。特に無線機回路
２４の内部の高周波回路ブロック（図示されない）に
は、更に金属ケース等のシールドが施されている。更
に、携帯無線機用またはＰＨＳ用のアンテナ装置におい
ては、着信待ち受け時等においても呼び出し信号の受
信、および自無線機がどのサービスゾーン内に位置する
かを常時交換機に報知することが必要となるために、間
欠的に電波を送信する必要があり、このためにアンテナ
装置を筐体内に収納した状態においても送受信が可能な
ように種々の工夫が為されている。

【０００３】例えば、特開平６−１０４６２５号公報に
示されている「アンテナ装置」においては、電気長がλ
／４のモノポールアンテナの上端に、絶縁体を介して電
気長がλ／４のヘリカルアンテナを接続するとともに、
アンテナ伸長時には前記モノポールアンテナが無線機に
接続され、アンテナ収納時には前記ヘリカルアンテナが
無線機に選択的に接続されるように構成したものが提案
され、使用されている。なお、前記ヘリカルアンテナ
は、導線をコイル状に巻回することにより全長を短縮し
たものである。更には、この公報には、モノポールアン
テナを筐体内に収納（収縮）したときに、収納したモノ
ポールアンテナエレメントをスリーブアンテナの一部と
して機能するように構成することによって、収納時にア
ンテナエレメントから電波を放射し、または受信信号が
漏洩してアンテナ効率の低下または無線回路に対する悪
影響を及ぼさないようにする手段が提案されている。

【０００４】また、特開平６−８５５１９号公報の「無
線通信用ホイップアンテナ」においては、筐体から出退
可能なモノポールアンテナと、該モノポールアンテナ本
体の遊端部にローディングコイルより成るヘリカルアン
テナが設けられており、前記モノポールアンテナを筐体
内に収納した時には、前記ヘリカルアンテナのみが携帯
無線機の送受信ブロックに接続され、モノポールアンテ
ナの伸長時には、前記ヘリカルアンテナがモノポールア
ンテナの一部として機能するように構成することによ
り、アンテナの効率を高めたものが提案されている。

【０００５】更に、特開平６−１９６９１２号公報の
「アンテナ」においては、電気長がλ／４のモノポール
アンテナの先端に、ヘリカルアンテナを電気的に接続し
たアンテナを使用し、アンテナを無線機筐体から引き出
した時には、モノポールアンテナとヘリカルアンテナの
全体が一つのアンテナとして機能し、またアンテナを筐
体内に収納した時には、先端の前記ヘリカルアンテナの
みがアンテナとして機能しており、前記モノポールアン
テナとしては、筐体内に備えられている電気長がλ／４
の伝送線路と平行になることによって、前記ヘリカルア
ンテナの給電点からモノポールアンテナ側を見込んだイ
ンピーダンスを高くすることを可能とし、収納部分のア
ンテナに対する影響を排除したアンテナが提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の携帯無
線機およびアンテナ装置において、図７に示されるよう
に、インピーダンス整合回路３３を筐体内に実装した場
合には、アンテナエレメント３とインピーダンス整合回
路３３との間に、携帯無線機の筐体２３の内面に形成さ
れる導電膜が存在しているために、アンテナエレメント
３に誘起する高周波電流に対するイメージ電流、即ちア
ンテナエレメント３に生じる定在波に対応して発生する
高周波電流分布が、筐体２３の内部導電膜において生じ
ることになる。一般に良く知られているように、モノポ
ールアンテナの特性は、そのイメージ電流が流れるアン
テナエレメントと、該アンテナエレメントに対して垂直
に対応する導体物の形状および面積の大きさ等によって
大きく左右される。特に、携帯無線機のように、通常人
間が手に保持して通話を行う無線機において、該無線機
を手に持っている状態または無線機に口を近づけた状態
等によって、筐体２３の内部導電膜に流れる高周波電流
の状態が刻々変化するような場合には、該高周波電流の
変化に応じてアンテナ特性が著しく変動し、アンテナ装
置として所期の特性を維持することができず、その利得
が著しく低下する。特に、アンテナエレメント３の電気
長がλ／２又はその整数倍の場合には、λ／４の場合と
は異なり、アンテナ基部（給電端部）のインピーダンス
が極めて大きくなり、且つ、その変動幅が大となって、
携帯無線機の筐体２３を手で保持した時のアンテナ特性
に対する影響は更に大となる。即ち、インピーダンス整
合回路３３を筐体２３の内部に実装することにより、筐
体２３内部の導電膜に流れる高周波電流の状態が手持ち
状態により刻々変化し、これにより、アンテナエレメン
ト３の特性が劣化して利得が著しく低下し、携帯無線機
の機能が阻害されるという欠点がある。

【０００７】また、特開平６−１０４６２５号公報に示
されている「アンテナ装置」、特開平６−８５５１９号
公報の「無線通信用ホイップアンテナ」および特開平６
−１９６９１２号公報の「アンテナ」等においては、ア
ンテナに対するインピーダンス整合、および筐体の導電
膜によるアンテナ効率低下等の問題点については触れて
おらず、携帯無線機およびそのアンテナ装置として、上
記の問題点を内在しているという欠点がある。尚、無線
機筐体２３内壁に導電膜が付加されない場合は内部回路
基板パターンに高周波電流が流れるが、その場合におい
ても上述した欠点は同様に生ずる。

【０００８】本発明の目的は、携帯無線機筐体内の無線
機回路に対するアンテナ・インピーダンスの整合を図
り、アンテナエレメントに誘起する高周波電流によっ
て、携帯無線機の筐体上に発生するイメージ電流に起因
するアンテナ特性変動障害を排除することにより、常時
安定して動作機能する携帯無線機およびそのアンテナ装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明の携帯無線機
は、先端部に電気長がほぼλ／４（λは使用周波数の波
長）のコイル状アンテナを電気的に絶縁を保って付加し
た、電気長がほぼλ／２またはその整数倍の棒状のアン
テナエレメントを、筐体より出し入れ自在に取り付けた
携帯無線機において、前記アンテナエレメントの下端部
には、導体筒と内部導体から成るインピーダンス整合部
を備え、該アンテナエレメントを前記携帯無線機の筐体
より引き出した際に、該アンテナエレメントの入出力イ
ンピーダンスと携帯無線機等のアンテナ入出力インピー
ダンスとの整合を図り、且つ前記アンテナエレメントを
収縮した際に、前記コイル状アンテナが、携帯無線機等
のアンテナ入出力端部と電気的に結合するように構成さ
れることを特徴としている。

【００１０】また、第２の発明の携帯無線機は、電気長
がほぼλ／２（λは使用周波数の波長）またはその整数
倍の棒状のアンテナエレメントを、筐体より出し入れ自
在に取り付けた携帯無線機において、該携帯無線機のア
ンテナ装置が、前記アンテナエレメントと、該アンテナ
エレメントの先端部に電気的に絶縁を保って付加された
コイル状アンテナと、前記筐体に固定されて前記アンテ
ナエレメントを昇降自在に貫通せしめる導体筒とを備え
て構成され、該導体筒が、前記アンテナエレメントを前
記筐体より引き出した際に、該アンテナエレメントの入
出力インピーダンスと携帯無線機のアンテナ入出力イン
ピーダンスとの整合を図り、且つ前記アンテナエレメン
トを前記筐体内に収納した際に、前記コイル状アンテナ
が、携帯無線機のアンテナ入出力端部と電気的に結合す
るように構成されるインピーダンス整合部を備えること
を特徴としている。

【００１１】また、第３の発明のアンテナ装置は、携帯
無線機に出し入れ自在に取り付けられるアンテナ装置に
おいて、先端部に電気長がほぼλ／４（λは使用周波数
の波長）のコイル状アンテナを電気的に絶縁を保って付
加した電気長がほぼλ／２またはその整数倍の棒状のア
ンテナエレメントと、該アンテナエレメントの下端部に
形成される導体筒と内部導体から成るインピーダンス整
合部とを備え、該アンテナエレメントを前記携帯無線機
の筐体より引き出した際に、該アンテナエレメントの入
出力インピーダンスと携帯無線機等のアンテナ入出力イ
ンピーダンスとの整合を図り、且つ前記アンテナエレメ
ントを収縮した際に、前記コイル状アンテナが、携帯無
線機等のアンテナ入出力端部と電気的に結合するように
構成されることを特徴としている。

【００１２】更に、第４の発明のアンテナ装置は、携帯
無線機に取り付けられるアンテナ装置において、電気長
がほぼλ／２（λは使用周波数の波長）またはその整数
倍の棒状のアンテナエレメントと、該アンテナエレメン
トの先端部に電気的に絶縁を保って付加されたコイル状
アンテナと、前記携帯無線機の筐体に固定されて前記ア
ンテナエレメントを昇降自在に貫通せしめる導体筒とを
備えて構成され、該導体筒が、前記アンテナエレメント
を前記筐体より引き出した際に、該アンテナエレメント
の入出力インピーダンスと携帯無線機のアンテナ入出力
インピーダンスとの整合を図り、且つ前記アンテナエレ
メントを前記筐体内に収納した際に、前記コイル状アン
テナが携帯無線機のアンテナ入出力端部と電気的に結合
するように構成されるインピーダンス整合部を備えるこ
とを特徴としている。

【００１３】なお、前記第１、第２、第３および第４の
発明において、前記アンテナエレメントと前記インピー
ダンス整合部との接続点における該アンテナエレメント
の給電端部のインピーダンスをＺ1 とし、携帯無線機の
アンテナ入出力端部のインピーダンスをＺ2 とすると
き、前記インピーダンス整合部に含まれるインピーダン
ス整合回路の等価回路が、ほぼλ／４長またはその奇数
倍長の同軸線路であって、且つ該同軸線路の特性インピ
ーダンスをＺ0 とするとき、｜Ｚ0 ｜＝（Ｚ1 ・Ｚ2 ）
1/2 の関係をほぼ満たす同軸線路の等価回路と等しいよ
うにしてもよい。

【００１４】また、前記インピーダンス整合部は、前記
導体筒中に挿入配置されてインピーダンス整合回路とし
て機能するコイルを含んで形成するようにしてもよく、
また前記アンテナエレメントに対応して、携帯無線機筐
体内にシュペルトップ部を付加して備えるようにしても
よい。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１６】第１の発明の携帯無線機の一実施形態にお
いては、該携帯無線機に装着されるアンテナ装置は、先
端部に電気長がほぼλ／４のコイル状アンテナを、電気
的に絶縁を保って付加した電気長がほぼλ／２またはそ
の整数倍の棒状のアンテナエレメントが、携帯無線機の
筐体に対して出し入れ自在となるように取り付けられて
おり、前記アンテナエレメントの下端部には、導体筒と
内部導体から成るインピーダンス整合部を備え、該アン
テナエレメントを携帯無線機筐体より引き出した際に
は、該アンテナエレメントの入出力インピーダンスと携
帯無線機等のアンテナ入出力インピーダンスとの整合を
図り、且つ前記アンテナエレメントを収縮した際には、
前記コイル状アンテナが、携帯無線機等のアンテナ入出
力端部と電気的に結合するように構成される。

【００１７】図１は、本実施形態の一実施例におけるア
ンテナ伸長状態を示す断面図であり、図２は、図１にお
けるインピーダンス整合部５と、アンテナエレメント３
および第２の接続子６との接合部分を拡大して示した部
分断面図である。また、図３は、アンテナが携帯無線機
の筐体内に収納された状態における絶縁接続部４の周辺
を示す部分断面図である。なお、図１および図３におい
ては、筐体２３の内面の導電膜の記載が省略されている
が、この導電膜の有無は本発明の構成上特に問題となら
ない。

【００１８】図１、図２および図３に示されるように、
本実施例におけるアンテナ装置は、携帯無線機の筐体に
対応して、該アンテナ装置の最上端に位置し、絶縁性の
円筒部内に内蔵された電気長がほぼλ／４のヘリカルア
ンテナ１と、該ヘリカルアンテナ１に対して電気的に絶
縁して連結される、電気長がほぼλ／２のモノポール形
式のアンテナエレメント３と、ヘリカルアンテナ１とア
ンテナエレメント３とを電気的に絶縁して連結する絶縁
接続部４と、ヘリカルアンテナ１の下端に付加される第
１の接続子２と、アンテナエレメント３の下端に設けら
れたインピーダンス整合部５と、その端部に付加される
第２の接続子６と、アンテナエレメント３を中心軸とし
て配設される中空円筒導体１５から成るシュペルトップ
部１２とを備えて構成される。なお、図１においては図
示されていないが、ヘリカルアンテナ１は、図３に示さ
れるように、ほぼ１／４波長の電気長を有するコイル状
のアンテナと、その下端に接続されて、絶縁性支持部１
４に嵌合して摺動する中空円筒導体２０とを備えてお
り、該コイル状のアンテナは絶縁性の中空円筒部に内蔵
されている。尚、該ヘリカルアンテナは中空円筒部に収
納する以外に、絶縁樹脂により一体にシールドしたもの
であってもよい。

【００１９】図１において、アンテナエレメント３は、
上述のように、絶縁接続部４を介して電気的に絶縁され
た状態でヘリカルアンテナ１に結合されている。またイ
ンピーダンス整合部５は、図２に示されるように、アン
テナエレメント３の下端に設けられており、アンテナエ
レメント３の下端部３ａを被覆するように設けられた絶
縁性部材７と、絶縁性部材７の内部に、前記アンテナエ
レメント３とは遊離して配置された、縦断面がＬ字状の
形態を有する中空円筒導体８と、中空円筒導体８の下端
に、絶縁スペーサ９を介して付加される第２の接続子６
と、アンテナエレメント３の下端部３ａの下端と第２の
接続子６の上端との間を電気的に接続するインピーダン
スの整合用コイル１０とを備えて構成される。なお、中
空円筒導体８の下部張出し部分は、図２を参照して明ら
かなように、絶縁性部材７の下部において露出してお
り、該インピーダンス整合部５が、図１に示されるよう
に、絶縁性支持部１４と接触して保持される際に、電線
１９を介して、給電用同軸ケーブル１８のアース側に接
続されるように構成されている。

【００２０】第２の接続子６は、上述したように、絶縁
スペーサ９を介して、アンテナエレメント３の下部に一
体化して形成されており、伸長した状態（図１の状態）
においては、給電端子１１に結合されて電気的に接続さ
れている。また、シュペルトップ部１２の中空円筒導体
１５には、第１の接続子２および第２の接続子６が、給
電端子１１に接触するための給電開口部１６が設けられ
ており、更に、その下端部には、アンテナエレメント３
を筐体２３内部に収納した際に、該アンテナエレメント
３の下端部を固定するするための絶縁ストッパ１７が設
けられている。

【００２１】なお、中空円筒導体１５の内径は、アンテ
ナ収納状態において、アンテナエレメント３とインピー
ダンス整合部５を含め非接触状態を保持するために、該
インピーダンス整合部５の外径より若干の余白を持った
大きさになっている。

【００２２】図３は、前述のように、アンテナが筐体２
３の内部に収納された状態における絶縁接続部４の周辺
を示す部分断面図である。図３に示されるように、該絶
縁接続部４の周辺の構成としては、筐体２３に対応し
て、ヘリカルアンテナ１と、該ヘリカルアンテナ１の下
端に延伸接続される中空円筒導体２０と、その下部に位
置する第１の接続子２と、中空円筒導体２０および第１
の接続子２を含む導体筒内部に、アンテナエレメント３
の上端部を挿入して固定する際に、これら両者間の電気
的絶縁状態を保持するための絶縁キャップ２２と、絶縁
性支持部１４と、給電用同軸ケーブル１８と、該給電用
同軸ケーブル１８の内部導体に連結されて、第１の接続
子２に結合接続される給電端子１１と、シュペルトップ
部１２の中空円筒導体１５とが示されている。

【００２３】次に、図１および図２を参照して、本実施
例の動作について説明する。

【００２４】まず、ヘリカルアンテナ１を引き上げて、
図１に示されるように、アンテナを伸長した状態におい
ては、給電端子１１が、第２の接続子６に係合して接続
される。このアンテナ装置は、電気長がλ／２に相当す
るアンテナエレメント長となり、アンテナエレメント３
の給電端におけるインピーダンスは高インピーダンスと
なるが、図２に示されるように、整合用コイル１０と、
この整合用コイル１０を取り囲む中空円筒導体８との動
作機能を介して、給電端子１１におけるインピーダンス
は５０Ωに変換され、これにより、図１に示されるよう
に、給電用同軸ケーブル１８を介して、送信時には、無
線機回路から供給される高周波信号は有効に送信出力さ
れるとともに、受信時においては、相手局からの高周波
信号が有効に受信されて、前記無線機回路に供給され
る。即ち、伸長時のアンテナ装置は、電気長がλ／２の
アンテナとして有効に機能する。

【００２５】次に、ヘリカルアンテナ１を下方に押し下
げると、図１より明らかなように、インピーダンス整合
部５は中空円筒導体（収納部材）１５の内部を下方に移
動してゆき、第１の接続子２以下のアンテナ部分は、シ
ュペルトップ部１２の導体筒の中に収納された状態とな
る。図３に示されるようにアンテナを短縮した状態にお
いては、給電端子１１が、第１の接続子２に係合して電
気的に接続されるとともに、第２の接続子６の下端部
は、絶縁ストッパ１７により設定位置が固定されるとと
もに、電気的には開放状態となる（図１を参照）。この
場合においては、シュペルトップ部１２と、内部に収納
された電気長がλ／２に相当するアンテナエレメント３
とが、先端が開放状態にある電気長がλ／２の線路と見
做すことができ、給電端子１１から見て、その下方端
は、λ／２分布定数線路の他方端が開放された状態とな
るので開放端、即ち給電端子１１から見ると、入力イン
ピーダンスが無限大または極めて高い状態となる、従っ
て、給電端子１１から供給される高周波信号は、シュペ
ルトップ部１２には流入することなく、絶縁接続部４を
介して、他方のヘリカルアンテナ１のコイル状のアンテ
ナに対してのみ供給されるようになる。なお、インピー
ダンス整合部５の存在により、アンテナの電気長が、必
ずしもλ／２にならない場合もあり得るが、その場合に
は、その部分をも含めて、上述したアンテナ機能が得ら
れるように、アンテナアエレメント３の長さを調整すれ
ばよい。

【００２６】即ち、携帯無線機に装着されるアンテナ装
置として、先端部に電気長がほぼλ／４のヘリカルアン
テナ１を、絶縁を保って付加した電気長がほぼλ／２ま
たはその整数倍の棒状のアンテナエレメント３の下端部
には、導体筒と内部導体から成るインピーダンス整合部
５を設け、該アンテナエレメント３を筐体２３より引き
出した際には、該アンテナエレメント３の入出力インピ
ーダンスと携帯無線機等のアンテナ入出力インピーダン
スとの整合を図り、且つ前記アンテナエレメント３を筐
体２３内部に収縮した際には、ヘリカルアンテナ１が、
携帯無線機等のアンテナ入出力端部と電気的に結合する
ように構成することにより、アンテナエレメント３の高
周波電流によって、携帯無線機の筐体２３上に発生する
イメージ電流に起因する、アンテナ特性変動による通信
機能障害が排除され、アンテナエレメント３の筐体２３
からの引き出し時における、該アンテナエレメント３の
アンテナ特性、および筐体２３に対する収納時における
ヘリカルアンテナ１のアンテナ特性は、それぞれ正常な
動作状態に保持される。これにより、送受信通話状態時
および受信待機状態時において、常時安定した通信動作
機能を保持することができる。なお、電気長がλ／２の
アンテナに対する、整合用コイル１０によるインピーダ
ンス整合の動作原理については、以下に記述する第２の
発明の項において説明するものとする。

【００２７】次に、第２の発明の携帯無線機の一実施形
態においては、該携帯無線機に装着されるアンテナ装置
は、電気長がほぼλ／２またはその整数倍の棒状のアン
テナエレメントと、該アンテナエレメントの先端部に電
気的に絶縁を保って付加されたコイル状アンテナと、前
記携帯無線機の筐体に固定されて、前記アンテナエレメ
ントを昇降自在に貫通させる導体筒とを備えて構成さ
れ、該導体筒は、前記アンテナエレメントを前記筐体よ
り引き出した際に、該アンテナエレメントの入出力イン
ピーダンスと携帯無線機のアンテナ入出力インピーダン
スとの整合を図り、且つ前記アンテナエレメントを前記
筐体内に収納した際に、前記コイル状アンテナが、携帯
無線機のアンテナ入出力端部と電気的に結合するように
機能するインピーダンス整合部を備えて構成される。

【００２８】図４は、この一実施形態の構成概要を示す
模式図であり、モノポール形式のアンテナエレメント３
と、アンテナエレメント３の先端部に電気的絶縁物を介
して接続されるコイル状のヘリカルアンテナ１と、無線
機回路２４を内蔵する携帯無線機の筐体２３と、筐体２
３に取り付けられている導体筒に含まれるインピーダン
ス整合部５とを備えて構成される。即ち、電気長がλ／
２のモノポール形式によるアンテナエレメント３が、携
帯無線機の筐体２３に一部突出して設けられている導体
筒内のインピーダンス整合部５を介して、無線機回路２
４の入出力端部およびアース端部に接続されている。な
お、図３においては、電気的な接続関係を主として示す
ために、前記導体筒の記載は省略されている。

【００２９】図４において、筐体２３は、通常プラスチ
ック等の樹脂により造られることが多く非導電体である
ために、通常の方法の場合と同様に、その内壁には金属
メッキまたは金属蒸着等により導電膜（図示されない）
が形成されており、これにより、内部の無線機回路２４
に含まれる送信回路からの不要電波漏洩防止、または内
部受信回路に対する外部からの雑音混入等が防止され
る。そして、特に無線機回路２４の内部の高周波回路ブ
ロック（図示されない）には、通常、更に金属ケース等
のシールドが施されている。なお、ヘリカルアンテナ１
とアンテナエレメント３との接続部分の構造について
は、前記第１の発明において、図１およ図３を参照して
説明した内容と同様であり、重複を避けるために、その
説明は省略するものとする。

【００３０】図５は、本実施形態における、インピーダ
ンス整合部５を含む導体筒の一実施例の縦断面図であ
り、特に、携帯無線機の筐体２３に実装されたアンテナ
エレメント３が、筐体２３より引き出された状態の導体
筒部分を抽出して示した部分断面図である。図５におい
て、当該導体筒は、金属筒２５と、整合用コイル２６
と、絶縁筒２７と、金属リング２８とを備えて構成され
る。絶縁筒２７には金属リング２８が嵌め込まれてお
り、インピーダンス整合回路として機能するコイル２６
が、絶縁筒２７に内蔵されて一体構造化されている。整
合用コイル２６の一端は金属リング２８に電気的に接続
され、他端は入出力端子３１に電気的に接続されてお
り、これらの絶縁筒２７、金属リング２８、整合用コイ
ル２６および入出力端子３１は、前述のインピーダンス
整合部５を形成している。更に絶縁筒２７は、ネジ止め
によって金属筒２５に固着されて一体構造化されてお
り、該金属筒２５は、同様にネジ止めによって、プラス
チック等の樹脂により形成された筐体２３に装着されて
いる。また、筐体２３の内面と、金属筒２５および絶縁
筒２７の筐体２３の該内面に接する部位には導電膜３０
が形成されており、前記入出力端子３１は、この導電膜
３０とは絶縁された状態で、突出した端子として形成さ
れている。またアース端子３２は、導電膜３０に対し電
気的に接続された金属筒２５の下部より突出して設けら
れている。なお、図４においては、端子間の接続状態を
示す記載が省略されているが、入出力端子３１は筐体２
３内部の無線機回路２４の入出力端部に連結され、アー
ス端子３２は無線機回路２４のアース端部に連結され
る。また、図示は省略されているが、入出力端子３１に
は、図１および図３に示されているものと同様に、給電
用同軸ケーブル１８の内部導体に接続されている接続端
子１１が併設されている。図５を参照して明らかなよう
に、本実施例においては、前記導体筒が携帯無線機の筐
体２３より突出する形で装着されている。

【００３１】図５に示されるように、アンテナエレメン
ト３が筐体２３より引き出されて設定されている通話使
用状態においては、アンテナエレメント３の給電端部２
９は金属リング２８に嵌合して電気的に接続されてお
り、金属リング２８と入出力端子３１との間には、イン
ピーダンス整合回路を形成する整合用コイル２６が挿入
接続されている。従って、入出力端子３１よりアンテナ
エレメント３を見た給電端部２９の入出力インピーダン
スは、この整合用コイル２６とそれを包囲する金属筒２
５との機能により変換されてインピーダンス整合がとら
れ、約５０オーム程度の低インピーダンスに低減され
て、アンテナエレメント３の放射効率が改善される。以
下、図５、図６および図７を参照して本実施例の動作内
容につき説明する。

【００３２】図６（ａ）は、インピーダンス整合部５に
含まれる前記インピーダンス整合回路の動作機能説明用
の模式図であり、図７は、電気長がλ／２のモノポール
形式によるアンテナエレメント３における、電圧および
電流の分布を示す定在波の状態と、アンテナエレメント
３の給電端部２９と入出力端子３１との間に接続され、
インピーダンス整合回路として機能する整合用コイル２
６とそれを包囲する金属筒２５とを示した模式図であ
る。

【００３３】図６（ａ）に示されるように、アンテナエ
レメント３を筐体２３より引き出した状態においては、
図５に示されるように、アンテナエレメント３の給電端
部２９は、金属リング２８に嵌合して電気的に接続され
た状態となり、金属リング２８と入出力端子３１との間
には、インピーダンス整合回路として機能する整合用コ
イル２６とそれを包囲する金属筒２５とが挿入接続され
る。図７に示される前記定在波における電圧／電流の分
布より明らかなように、アンテナエレメント３の給電端
部２９における入出力インピーダンスＺ1 はハイ・イン
ピーダンス状態を呈しているが、該インピーダンスＺ1
は整合用コイル２６と、それを取囲む金属筒２５による
インピーダンス変換作用を介して、入出力端子３１より
アンテナエレメント３を見た入出力インピーダンスは、
無線機回路２４の入出力端部に対して整合された入出力
インピーダンスＺ2 に変換される。図６（ｂ）は、整合
用コイル２６と、それを取囲む金属筒２５より成るイン
ピーダンス変換部の等価回路を示しており、コンデンサ
ＣとインダンクタンスＬによるラダー回路として表わす
ことができる。

【００３４】即ち、このインピーダンス整合回路は、図
６（ｃ）に示されるように、電気長がほぼλ／４の分布
定数回路が有するインピーダンス変換機能と同等に機能
するように、インダンクタンス値と金属筒２５の内径お
よび長さが設定されている。

【００３５】この場合、アンテナエレメント３の給電端
部２９と金属リング２８との接続点におけるアンテナエ
レメント３の入出力インピーダンスをＺ1 とし、無線機
回路２４の入出力端部に連結される入出力端子３１にお
ける入出力インピーダンスをＺ2 として、前記分布定数
回路の特性インピーダンスをＺ0 とするとき、｜Ｚ0 ｜
＝（Ｚ1 ・Ｚ2 ）1/2 の関係をほぼ満たす分布定数回路
と等価になるように、前記インピーダンス整合回路が構
成されている。なお、分布定数回路としては、同軸線路
においても同様に上記のことが成り立つ。

【００３６】図５および図６において、アンテナエレメ
ント３を筐体２３に収納する場合には、アンテナエレメ
ント３の給電端部２９は、整合用コイル２６の内部を貫
通して筐体２３の内部に引き込まれ、金属リング２８と
の電気的接続が解除されて電気的に開放状態となる。こ
の状態においては、ヘリカルアンテナ１が下降して絶縁
筒２７の上面に載置されるとともに、図示は省略されて
いるが、その下方に位置する第１の接続子２が、給電用
同軸ケーブル１８に接続される（図１および図３を参
照）。

【００３７】即ち、携帯無線機に装着されるアンテナ装
置として、電気長がほぼλ／２またはその奇数倍の棒状
のアンテナエレメント３と、アンテナエレメント３の先
端部に電気的に絶縁を保って付加されたヘリカルアンテ
ナ１と、携帯無線機の筐体２３に固定されて、アンテナ
エレメント３を昇降自在に貫通せしめる導体筒とを備
え、該導体筒に内蔵されるインピーダンス整合部によっ
て、アンテナエレメント３を筐体２３より引き出した際
には、アンテナエレメント３の入出力インピーダンスと
無線機回路２４のアンテナ入出力インピーダンスとの整
合を図り、且つアンテナエレメント３を筐体２３の内部
に収納した際には、ヘリカルアンテナ１と無線機回路２
４のアンテナ入出力端部とを、電気的に整合して結合さ
せることにより、アンテナエレメント３の高周波電流に
よって、携帯無線機の筐体２３上に発生するイメージ電
流に起因するアンテナ特性変動障害が排除され、アンテ
ナエレメント３の筐体２３からの引き出し時における、
該アンテナエレメント３のアンテナ特性、および筐体２
３に対する収納時におけるヘリカルアンテナ１のアンテ
ナ特性は、それぞれ正常な動作状態に保持される。これ
により、送信通話状態時および受信待機状態時におい
て、常時安定した通信動作機能を保持することができ
る。

【００３８】なお、前述した第１または第３の発明の実
施例において、アンテナエレメント３を筐体２３内部に
収納する際に、ヘリカルアンテナ１および周辺回路に対
する影響を軽減するために用いられているシュペルトッ
プ部１２は、必ずしも第２または第４の発明の必須構成
要件ではなく、或はまた、該シュペルトップ部１２が、
必ずしも前記第１または第３の発明の必須構成要件では
ないことは云うまでもない。

【００３９】また、上記の説明においては、インピーダ
ンス整合部５に含まれるインピーダンス整合回路の例と
して、コイルまたは同軸線路を含む分布定数回路を用い
る場合についての説明を行っているが、本発明は、この
ようなインピーダンス整合回路を含むインピーダンス整
合部の使用に限定されるものではなく、所要周波数帯に
適合する一般のインピーダンス変換回路を、本発明のイ
ンピーダンス整合回路として適用できることは云うまで
もない。また、携帯無線機の筐体については、該筐体
が、アルミニウム等の金属により構成される場合、また
はプラスチック等の樹脂により構成される場合、或はそ
の内面に導電膜が形成されている場合等を含む、何れの
場合についても有効に適用できることは云うまてもな
い。更に、上述したλ／２又はその整数倍の棒状アンテ
ナエレメント中にその電気長を保ったまま物理長（実際
の長さ）を短縮するためにコイルを結合する手段（短縮
コイル）を併用してもよいこと、あるいはλ／２の整数
倍長アンテナの途中に位相調整用コイルを挿入してもよ
いことは自明であろう。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、第１および第３の
発明は、先端部に電気長がほぼλ／４のコイル状のヘリ
カルアンテナを電気的に絶縁を保って付加した、電気長
がほぼλ／２またはその奇数倍の棒状のアンテナエレメ
ントの下端部に、導体筒と内部導体から成るインピーダ
ンス整合部を一体化して備え、前記アンテナエレメント
を、該導体筒を介して携帯無線機筐体より引き出した際
に、該アンテナエレメントの入出力インピーダンスと携
帯無線機等のアンテナ入出力インピーダンスとの整合を
図り、且つ前記アンテナエレメントを収縮した際に、前
記ヘリカルアンテナが、携帯無線機等のアンテナ入出力
端部と電気的に結合するように構成することにより、携
帯無線機の筐体上のイメージ電流による障害を受けるこ
となく、携帯無線機の通信機能を常時安定した動作状態
に維持できるという効果がある。

【００４１】また、第２および第４の発明は、電気長が
ほぼλ／２またはその整数倍であるアンテナエレメント
と、該アンテナエレメントの先端部に電気的に絶縁を保
って付加されたコイル状のヘリカルアンテナと、筐体に
対して実装され、前記アンテナエレメントを昇降自在に
貫通移動させる導体筒とを備え、当該導体筒に内蔵され
るインピーダンス整合部によって、前記アンテナエレメ
ントの引き出し時には、該アンテナエレメントの入出力
インピーダンスと無線機回路のアンテナ入出力インピー
ダンスとの整合を図り、前記アンテナエレメントの携帯
無線機筐体内収納時には、前記ヘリカルアンテナを無線
機回路のアンテナ入出力端に対し整合性を保持して連結
させることにより、携帯無線機の筐体上のイメージ電流
による障害を受けることなく、携帯無線機の通信機能を
常時安定した動作状態に維持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１および第３の発明の一実施例におけるアン
テナ伸長時における構成を示す断面図である。

【図２】前記実施例におけるインピーダンス整合部周辺
の部分構成を示す断面図である。

【図３】前記実施例のアンテナ短縮時における部分構成
を示す図である。

【図４】第２および第４の発明の一実施形態の構成概要
を示す模式図である。

【図５】第２および第４の発明におけるインピーダンス
整合部を含む導体筒の一実施例の構成を示す断面図であ
る。

【図６】前記導体筒の一実施例の内部を示す動作説明用
の模式図、およびインピーダンス整合回路の動作原理説
明図である。

【図７】前記インピーダンス整合部の動作説明用の模式
図である。

【図８】従来例の構成概要を示す模式図である。

【符号の説明】

１ ヘリカルアンテナ ２ 第１の接続子 ３ アンテナエレメント ３ａ 下端部 ４ 絶縁接続部 ５ インピーダンス整合部 ６ 第２の接続子 ７ 絶縁性部材 ８、１５、２０ 中空円筒導体 ９ 絶縁スペーサ １０、２６ 整合用コイル １１ 給電端子 １２ シュペルトップ部 １４ 絶縁性支持部 １６ 給電開口部 １７ 絶縁ストッパ １８ 給電用同軸ケーブル １９ 電線 ２２ 絶縁キャップ ２３ 筐体 ２４ 無線機回路 ２５ 金属筒 ２７ 絶縁筒 ２８ 金属リング ２９ 給電端部 ３０ 導電膜 ３１ 入出力端子 ３２ アース端子 ３３ インピーダンス整合回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中林 進 埼玉県大宮市宮ケ塔４丁目72番地 アンテ ナ技研株 式会社内 (72)発明者 大場 徳喜 埼玉県大宮市宮ケ塔４丁目72番地 アンテ ナ技研株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J047 AA02 AA03 AB06 AB12 FA09 FA12 FD01 5K011 AA06 JA01 KA00 KA13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に電気長がほぼλ／４（λは使用
   周波数の波長）のコイル状アンテナを電気的に絶縁を保
   って付加した、電気長がほぼλ／２またはその整数倍の
   棒状のアンテナエレメントを、筐体より出し入れ自在に
   取り付けた携帯無線機において、前記アンテナエレメン
   トの下端部には、導体筒と内部導体から成るインピーダ
   ンス整合部を備え、該アンテナエレメントを前記携帯無
   線機の筐体より引き出した際に、該アンテナエレメント
   の入出力インピーダンスと携帯無線機等のアンテナ入出
   力インピーダンスとの整合を図り、且つ前記アンテナエ
   レメントを収縮した際に、前記コイル状アンテナが、携
   帯無線機等のアンテナ入出力端部と電気的に結合するよ
   うに構成されることを特徴とする携帯無線機。
2. 【請求項２】 電気長がほぼλ／２（λは使用周波数の
   波長）またはその整数倍の棒状のアンテナエレメント
   を、筐体より出し入れ自在に取り付けた携帯無線機にお
   いて、該携帯無線機のアンテナ装置が、前記アンテナエ
   レメントと、該アンテナエレメントの先端部に電気的に
   絶縁を保って付加されたコイル状アンテナと、前記筐体
   に固定されて前記アンテナエレメントを昇降自在に貫通
   せしめる導体筒とを備えて構成され、該導体筒が、前記
   アンテナエレメントを前記筐体より引き出した際に、該
   アンテナエレメントの入出力インピーダンスと携帯無線
   機のアンテナ入出力インピーダンスとの整合を図り、且
   つ前記アンテナエレメントを前記筐体内に収納した際
   に、前記コイル状アンテナが、携帯無線機のアンテナ入
   出力端部と電気的に結合するように構成されるインピー
   ダンス整合部を備えることを特徴とする携帯無線機。
3. 【請求項３】 前記アンテナエレメントと前記インピー
   ダンス整合部との接続点における該アンテナエレメント
   の給電端部のインピーダンスをＺ1 とし、携帯無線機の
   アンテナ入出力端部のインピーダンスをＺ2 とすると
   き、前記インピーダンス整合部に含まれるインピーダン
   ス整合回路の等価回路が、ほぼλ／４長またはその奇数
   倍長の同軸線路であって、且つ該同軸線路の特性インピ
   ーダンスをＺ0 とするとき、｜Ｚ0 ｜＝（Ｚ1 ・Ｚ2 ）
   1/2 の関係をほぼ満たす同軸線路の等価回路と等しいこ
   とを特徴とする請求項１または２の何れか一つに記載の
   携帯無線機。
4. 【請求項４】 前記インピーダンス整合部が、前記導体
   筒中に挿入配置されてインピーダンス整合回路として機
   能するコイルを含んで形成されることを特徴とする請求
   項１，２または３の何れか一つに記載の携帯無線機。
5. 【請求項５】 前記アンテナエレメントに対応して、携
   帯無線機筐体内にシュペルトップ部を付加して備えるこ
   とを特徴とする請求項１，２，３または４の何れか一つ
   に記載の携帯無線機。
6. 【請求項６】 携帯無線機に出し入れ自在に取り付けら
   れるアンテナ装置において、先端部に電気長がほぼλ／
   ４（λは使用周波数の波長）のコイル状アンテナを電気
   的に絶縁を保って付加した電気長がほぼλ／２またはそ
   の整数倍の棒状のアンテナエレメントと、該アンテナエ
   レメントの下端部に形成される導体筒と内部導体から成
   るインピーダンス整合部とを備え、該アンテナエレメン
   トを前記携帯無線機の筐体より引き出した際に、該アン
   テナエレメントの入出力インピーダンスと携帯無線機等
   のアンテナ入出力インピーダンスとの整合を図り、且つ
   前記アンテナエレメントを収縮した際に、前記コイル状
   アンテナが、携帯無線機等のアンテナ入出力端部と電気
   的に結合するように構成されることを特徴とするアンテ
   ナ装置。
7. 【請求項７】 携帯無線機に取り付けられるアンテナ装
   置において、電気長がほぼλ／２（λは使用周波数の波
   長）またはその整数倍の棒状のアンテナエレメントと、
   該アンテナエレメントの先端部に電気的に絶縁を保って
   付加されたコイル状アンテナと、前記携帯無線機の筐体
   に固定されて前記アンテナエレメントを昇降自在に貫通
   せしめる導体筒とを備えて構成され、該導体筒が、前記
   アンテナエレメントを前記筐体より引き出した際に、該
   アンテナエレメントの入出力インピーダンスと携帯無線
   機のアンテナ入出力インピーダンスとの整合を図り、且
   つ前記アンテナエレメントを前記筐体内に収納した際
   に、前記コイル状アンテナが携帯無線機のアンテナ入出
   力端部と電気的に結合するように構成されるインピーダ
   ンス整合部を備えることを特徴とするアンテナ装置
8. 【請求項８】 前記アンテナエレメントと前記インピー
   ダンス整合部との接続点における該アンテナエレメント
   の給電端部のインピーダンスをＺ1 とし、携帯無線機の
   アンテナ入出力端部のインピーダンスをＺ2 とすると
   き、前記インピーダンス整合部に含まれるインピーダン
   ス整合回路の等価回路が、ほぼλ／４長またはその奇数
   倍長の同軸線路であって、且つ該同軸線路の特性インピ
   ーダンスをＺ0 とするとき、｜Ｚ0 ｜＝（Ｚ1 ・Ｚ2 ）
   1/2 の関係をほぼ満たす同軸線路の等価回路と等しいこ
   とを特徴とする請求項６または７の何れか一つに記載の
   アンテナ装置。
9. 【請求項９】 前記インピーダンス整合部が、前記導体
   筒中に挿入配置されてインピーダンス整合回路として機
   能するコイルを含んで形成されることを特徴とする請求
   項６，７または８の何れか一つに記載のアンテナ装置。
10. 【請求項１０】 前記アンテナエレメントに対応して、
    携帯無線機筐体内にシュペルトップ部を付加して備える
    ことを特徴とする請求項６，７，８または９の何れか一
    つに記載のアンテナ装置。