JP2000353907A - 複合アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパイラルアンテナ部分使用時のインピーダ
ンスとロッドアンテナ部分使用時のインピーダンスとの
差を減らし、かつ、スパイラルアンテナ部分とロッドア
ンテナ部分との間のジョイントの機械的強度を向上させ
る。 【解決手段】 ロッドエレメント２０をスリーブ１４の
直下まで延ばし、ロッドエレメント２０、ジョイント１
８及びスリーブ１４からなる同軸キャパシタ構造を形成
する。スパイラルエレメント１２をアンテナエレメント
として使用する際、この同軸キャパシタによりアンテナ
の入力インピーダンスがずれるため、ロッドエレメント
２０をアンテナエレメントとして使用する際の入力イン
ピーダンスに近い入力インピーダンスとなる。ジョイン
ト１８がその全長に亘りロッドエレメント２０又はスリ
ーブ１４によって機械的に補強されているため、屈曲に
よる折れ等の故障が生じにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、ＰＨＳ
(Personal Handy phone System)をはじめ使用者により
携帯される各種の無線通信機に関し、特にこの種の携帯
型無線通信機にて使用される複合アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来における複合アンテナの一
例構成を示す。この図に示す複合アンテナは、携帯型無
線通信機器の筐体に形成されている開口部に取り付けた
状態で使用されるアンテナである。そのため、当該開口
部への固定用のねじ部１０ａを有する回路接続用端子１
０が設けられている。即ち、回路接続用端子１０は中空
ねじ構造を有しており、また、その内面に設けられてい
るばね性導体１０ｂは、図示しない筐体内の回路に電気
的に接続されている。

【０００３】更に、この図に示す複合アンテナは、スパ
イラルアンテナとして機能する部分と、ロッドアンテナ
として機能する部分とを有している。

【０００４】まず、図の上部に示されているスパイラル
エレメント１２は、金属或いはカーボンを含有する導体
から形成されており、その下部においてスリーブ１４に
固定及び電気接続されている。スリーブ１４は例えば黄
銅、リン青銅等の金属から形成されており、ＡＢＳ等の
樹脂、より一般には電気絶縁性の素材にて形成できる下
側トップ１６ｂとかみ合っている。下側トップ１６ｂ
は、キャップ状の上側トップ１６ａと共にスパイラルエ
レメント１２を使用者の指圧から保護する役割を有して
いる。これらの部分は、スパイラルアンテナとして機能
する部分である。なお、上側トップ１６ａと下側トップ
１６ｂとの固定は例えば接着剤にて行われる。また、下
側トップ１６ｂとスリーブ１４とを互いにかみ合った状
態とするには、インサート成形等の方法を用いればよ
い。後に述べるジョイント１８をスリーブ１４へ組み込
む際にも、同様の方法を用いることができる。

【０００５】次に、図中上下に延びているロッドエレメ
ント２０は、導体例えば金属にて形成されうる。より好
ましくは、カーボンを含有する素材等、導電性と共に柔
軟性を有する素材を用いる。ロッドエレメント２０は、
樹脂のチューブ２２により被覆されている。ロッドエレ
メント２０の上下両端には、他の部位よりその外径が大
きい部分、即ち図中の抜け止め球２０ａが設けられてい
る。ロッドエレメント２０の上側の端部にはナイロン等
の樹脂から形成されたジョイント１４が、下側の端部に
は根本導体２４が、それぞれ装着固定されている。これ
らの部分は、ロッドアンテナとして機能する部分であ
る。

【０００６】前述した回路接続用端子１０は、スリーブ
１４及びジョイント１８が配置されている側の端部から
根本導体２４が設けられている側の端部に亘り、ロッド
エレメント２０に対し相対移動させられる。まず、ロッ
ドエレメント２０を通信機器の筐体内にしまい込んだ状
態では、回路接続用端子１０は図中のＡに位置してお
り、ばね性導体１０ｂはスリーブ１４を介しスパイラル
エレメント１２に電気接続されている。他方で、ロッド
エレメント２０に対しては、ばね性導体１０ｂはジョイ
ント１８により電気絶縁されている。従って、この状態
では、スパイラルエレメント１２の電気長に応じた周波
数の無線信号を送受信できる。逆に、回路接続用端子１
０が図中図中Ｂの位置にある状態では、ばね性導体１０
ｂは根本導体２４を介しロッドエレメント２０に電気接
続されている。ロッドエレメント２０はジョイント１８
によってスパイラルエレメント１２から電気絶縁されて
いるため、この状態では、ロッドエレメント２０の電気
長に応じた周波数の無線信号を送受信できる。

【０００７】ここに、アンテナエレメントの電気長が互
いに等しければ、スパイラルアンテナよりもロッドアン
テナの方が感度その他の面で良好となる。反面、アンテ
ナエレメントの電気長が同一である場合、アンテナエレ
メントを巻いてある分だけ、スパイラルアンテナの方が
寸法が小さくなる。図３に示した複合アンテナは、この
点に鑑み構成されたものである。例えば、待機時はロッ
ドエレメント２０を含むロッドアンテナ部分を筐体内に
しまっておき、スパイラルエレメント１２を含むスパイ
ラルアンテナ部分で外部からの無線信号の到来を監視検
出する。スパイラルアンテナ部分で無線信号をとらえた
ときには、図示しない筐体内の回路が例えば呼出音を発
生させる。使用者は、この呼出音を聴取したとき、上側
トップ１６ａ等を摘んでロッドアンテナ部分を図中上側
に引き出す。すると、スパイラルアンテナ部分は筐体内
の回路から電気的に切り離され、ロッドアンテナ部分が
接続される。

【０００８】しかしながら、上述した従来技術には、機
械的な強度の面で問題がある。例えば、スパイラルアン
テナ部分とロッドアンテナ部分とを結合するためのジョ
イント１８は樹脂によって形成されている。ジョイント
１８の下部では、ロッドエレメント２０（及びチューブ
２２）がジョイント１８の補強心材として機能してお
り、また、上部では、スリーブ１４が補強外殻として機
能している。しかし、抜け止め球２０ａよりも上でスリ
ーブ１４よりも下にある部分は、ジョイント１８のみ、
即ち樹脂のみであり、従って、相対的に見て、この部位
にて屈曲によるジョイント折れ等の故障が発生しやす
い。

【０００９】更に、携帯電話等に用いる複合アンテナ
は、使用者が適宜上下に引き出したり収納したりして使
用するアンテナであるため、ロッドエレメント２０がジ
ョイント１８から抜けてしまわないよう抜け止め球２０
ａを設ける必要がある。しかし、抜け止め球２０ａを設
けた部位では、ジョイント１８の肉厚が相対的に薄くな
る。肉厚の薄い部位即ち強度上問題がある部位ができる
だけ生じないようにするには、抜け止め球２０ａをでき
るだけ小さくする等の工夫が必要であるが、そのように
するとロッドエレメント２０がジョイント１８から脱落
しやすくなる。

【００１０】これらの問題のない構造としては、図４に
示すように、ロッドエレメント２０の抜け止め球２０ａ
をスリーブ１４内に直に埋め込んだ構造がある。この構
造は、ジョイント１８を有していないため、ジョイント
１８の折れや抜け止め球２０ａの部分の機械的強度上の
問題は、生じ得ない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した構造は、
経緯に沿って言えば、図３に示した構造よりも早くから
用いられていたものである。より具体的には、図４に示
した構造にはインピーダンス整合上の問題があるため、
その改善として図３に示した構造が用いられ始めたとい
う経緯がある。ここでいうインピーダンス整合上の問題
は、図４に示した構造において、ロッドエレメント２０
が導電性のスリーブ１４を介しスパイラルエレメント１
２に接続されているために、生じたものである。

【００１２】まず、図４の構造では、スパイラルエレメ
ント１２をアンテナエレメントとして用いようとすると
き、アンテナエレメントの電気長がスパイラルエレメン
ト１２の電気長＝λ／４（λ：希望波の波長）となる。
これに対し、ロッドエレメント２０をアンテナエレメン
トとして用いようとするときは、アンテナエレメントの
電気長がスパイラルエレメント１２の電気長＋ロッドエ
レメント２０の電気長＝λ／２となる。図３に示した構
造では、ジョイント１８によりスパイラルエレメント１
２とロッドエレメント２０が電気絶縁されているため、
スパイラルアンテナ時でもロッドアンテナ時でもアンテ
ナエレメントの電気長はλ／４であり、電気長の差は生
じない。

【００１３】ここに、直線状アンテナの入力インピーダ
ンスＺ＝Ｒ＋ｊＸは、一般に、図５に示すように、λ／
４及びλ／２近傍でリアクタンス分Ｘがほぼ０になり、
また、０〜λ／２の範囲では抵抗分Ｒが単調増加する特
性である。そのため、図４に示した構造における電気長
の差は、スパイラルアンテナ時とロッドアンテナ時で入
力インピーダンスＺが大きく異なる、という状況をもた
らす。従って、図４に示した構造では、スパイラルアン
テナ時及びロッドアンテナ時の双方でインピーダンス整
合をとるのが難しい、という問題が生じる。図３に示し
た構造が用いられるようになったのは、それまで用いら
れていた図４の構造ではこのようなインピーダンス整合
上の問題があるからである。

【００１４】本発明は、これら、図３の構造及び図４の
構造にて生じる問題点を共に解決することを課題として
なされたものであり、スパイラルアンテナ部分とロッド
アンテナ部分とを結合するためのジョイントに機械的な
強度面での支障がなく、ロッドエレメントの脱落が生じ
にくく、そしてスパイラルアンテナとして使用するとき
とロッドアンテナとして使用するときとでアンテナの入
力インピーダンスに大きな差が生じない構造を、実現す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
べく、本発明は、（１）ロッド状の導体である第１エレ
メント、第１エレメントの第１の端に電気接続された根
本導体、及び第１エレメントの第２の端に設けられた電
気絶縁性のジョイントを有するロッド状の第１輻射部
と、（２）ジョイントに固定された導電性のスリーブ、
及びこのスリーブに固定かつ電気接続された導体である
第２エレメントを有する第２輻射部と、（３）第１エレ
メントの第１の端から第２の端に亘り相対移動可能で、
第１エレメントの第１の端に位置しているときには根本
導体を介して無線通信回路と第１エレメントとを電気接
続し、第２の端に位置しているときにはスリーブを介し
て無線通信回路と第２エレメントとを電気接続する回路
接続用端子と、を備える複合アンテナにおいて、（４）
第１エレメント、ジョイント及びスリーブがこの順で同
軸キャパシタ構造を形成するよう、第１エレメントの第
２の端がスリーブ直下まで挿入されていることを特徴と
する。

【００１６】このような構造とすることにより、本発明
においては、ジョイントの機械的強度を向上させてい
る。即ち、第１エレメントの第２の端近傍においては、
第１エレメント、ジョイント及びスリーブが同軸キャパ
シタ構造を形成しており、ジョイントは第１エレメント
やスリーブによって機械的に補強されている。従って、
仮に、ジョイントを機械的強度が低い素材から形成した
としても、ジョイント部分にて屈曲等による故障・破壊
が生じる恐れが小さくなる。更に、上述の同軸キャパシ
タによる波長短縮効果により、スパイラルアンテナとし
て使用しているときの入力インピーダンスとロッドアン
テナとして使用しているときの入力インピーダンスとの
差が小さくなる。そのため、同じ整合回路でどちらの使
用状況においてもインピーダンス整合をとることができ
る。

【００１７】また、本発明においては、より好ましく
は、第１エレメント、ジョイント及びスリーブが同軸キ
ャパシタ構造を形成している部位において、第１エレメ
ント及びジョイントがスリーブから脱落したり第１エレ
メントがジョイントから脱落したりすることを防ぐ抜け
止め構造を形成させる。即ち、まず、第１エレメントの
第２の端又はその近傍の部位の外径を、第１エレメント
の他の部位の外径より大きくしておく。更に、ジョイン
トの一部の外径を、第１エレメントの第２の端を収納す
べく、ジョイントの他の部位の外径より大きくする。こ
のようにすることで、第１エレメントがジョイントから
脱落することを好適に防止できる。更に、スリーブの内
面形状、ジョイントの表面に表れている外径段差の部位
と当接及び係合するような内面形状とする。このような
形状とすることにより、第１エレメント及びジョイント
がスリーブから脱落することを好適に防止できる。加え
て、第１エレメントの第２の端又はその近傍における第
１エレメントとスリーブとの間隔は、ジョイントの径及
び第１エレメントの径によって定まっている。本発明の
場合、第１エレメントの第２の端はスリーブ直下まで挿
入されておりそれによって機械的強度が確保されている
ため、第１エレメントの第２の端又はその近傍の部位に
おけるジョイントの肉厚を薄くしたとしても、機械的な
強度面での問題は生じない。即ち、前述の従来技術にお
いて、抜け止め球２０ａ近傍部分にて生じていたジョイ
ント１８の機械的な強度との低下といった問題は、本発
明では生じない。

【００１８】なお、本発明は、複合アンテナとしてだけ
でなく、この複合アンテナを用いた携帯型無線通信機と
しても構成することができる。即ち、本発明に係る携帯
型無線通信機は、第２エレメントとしてスパイラル状の
導体を用い更にこれを指圧から保護する電気絶縁性のト
ップを設けた本発明に係る複合アンテナと、この複合ア
ンテナが電気接続されるべき無線通信回路を収納する筐
体であって、その表面に設けられている開口部に上記回
路接続用端子が固定される筐体と、を備えることを特徴
とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。なお、図３及び図４に示し
た従来技術と同様の又は対応する部材には同一の符号を
付すこととする。ただし、これは、両部材が同一の形
状、構造乃至機能を有することを示唆するものではな
い。

【００２０】図１に、本発明の一実施形態に係る複合ア
ンテナの構造を示す。この図に示すように、本実施形態
においては、ジョイント１８がその上部において径拡張
部１８ａを有しており、ロッドエレメント２０はこの径
拡張部１８ａまで挿入されている。抜け止め球２０ａ
は、この径拡張部１８ａ内に位置している。その結果、
スリーブ１４、ジョイント１８及びロッドエレメント２
０により同軸構造が形成されている。

【００２１】従って、本実施形態においては、スパイラ
ルアンテナ１２をアンテナエレメントとして使用する際
の等価回路構成が、図２に示すような回路構成となる。
図中のＣは、スリーブ１４、ジョイント１８及びロッド
エレメント２０により形成される同軸キャパシタのキャ
パシタンスである。このキャパシタンスＣは波長短縮作
用を奏するから、スパイラルアンテナ１２をアンテナエ
レメントとして使用する際のアンテナ入力インピーダン
スは、図５上ではλ／４より少し右側にずれる。ロッド
エレメント２０をアンテナとして使用する場合、ジョイ
ント１８及びロッドエレメント２０により形成される同
軸キャパシタとスパイラルアンテナ１２により、トップ
ローディング作用が発生する。このとき、同軸キャパシ
タは微小であるため、ロッドエレメント２０に短縮作用
が発生するが、アンテナエレメント長でλ／４程度のイ
ンピーダンスとなる。従って、ロッドエレメント２０の
長さを補正することにより回路接続用端子１０が位置Ａ
にあるときのインピーダンスＺの値を、回路接続用端子
１０が位置Ｂにあるときの値に近づけられる。そのた
め、位置Ａにあるときも位置Ｂにあるときも、同じ整合
回路で好適にインピーダンス整合をとることができる。
また、本実施形態では、ジョイント１８がその全長に亘
りロッドエレメント２０又はスリーブ１４によって機械
的に補強されている。即ち、従来技術のようにジョイン
ト１８のみの部分がないため、仮にジョイント１８を機
械的強度が低い素材から形成したとしても、屈曲による
ジョイント等の故障は発生しにくくなる。更に、抜け止
め球２０ａが形成されている部位はスリーブ１４直下に
位置しており、従って、抜け止め球２０ａが設けられて
いる部位におけるジョイント１８の肉厚が薄い設計を採
ったとしても、それによって、ジョイント１８の機械的
強度が低下し故障が生ずるといった懸念はない。加え
て、スリーブ１４と係合するようジョイント１８に径拡
張部１８ａ即ち他の部位によりもその外径が大きな部位
を設け、その内部に更に抜け止め球２０ａを配置してい
るため、ジョイント１８及びロッドエレメント２０がス
リーブ１４から脱落したり或いはロッドエレメント２０
がジョイント１８から脱落したりする恐れは低くなる。
なお、下側トップ１６ｂとスリーブ１４とのかみ合わせ
やスリーブ１４とジョイント１８とのかみ合わせは、従
来と同様、インサート成形等により実現することができ
る。

【００２２】このように、本実施形態によれば、ロッド
エレメント２０の図中上側の端部において、ロッドエレ
メント２０、ジョイント１８及びスリーブ１４から構成
される同軸キャパシタ構造を設けるようにしたため、使
用状態によるインピーダンス差が生じにくい。また、従
来に比べジョイント部分における機械的強度が高い複合
アンテナを得ることができる。更に、ジョイント１８を
形成する樹脂等の素材を、より機械的強度が低いけれど
もより安価な素材とすることが出来、従来に比べ低コス
ト化できる。加えて、抜け止め球２０ａ近傍におけるジ
ョイント１８の肉厚を、ジョイント１８の機械的強度を
殆ど考慮することなく設計することができるため、従来
に比べ設計の自由度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る複合アンテナの構
成を示す断面図である。

【図２】 この実施形態におけるスパイラルアンテナ使
用時の等価回路構成を示す回路図である。

【図３】 一従来技術に係る複合アンテナの構成を示す
断面図である。

【図４】 他の従来技術に係る複合アンテナの要部構成
を示す断面図である。

【図５】 アンテナの入力インピーダンス特性を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 回路接続用端子、１２ スパイラルエレメント、
１４ スリーブ、１８ジョイント、１８ａ 径拡張部、
２０ ロッドエレメント、２０ａ 抜け止め球、２４
根本導体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J046 AA10 AA19 AB06 AB12 JA02 JA05 JA13 5J047 AA10 AA19 AB06 AB12 FA09 FD01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッド状の導体である第１エレメント、
   第１エレメントの第１の端に電気接続された根本導体、
   及び第１エレメントの第２の端に設けられた電気絶縁性
   のジョイントを有するロッド状の第１輻射部と、 ジョイントに固定された導電性のスリーブ、及びこのス
   リーブに固定かつ電気接続された導体である第２エレメ
   ントを有する第２輻射部と、 第１エレメントの第１の端から第２の端に亘り相対移動
   可能で、第１エレメントの第１の端に位置しているとき
   には根本導体を介して無線通信回路と第１エレメントと
   を電気接続し、第２の端に位置しているときにはスリー
   ブを介して無線通信回路と第２エレメントとを電気接続
   する回路接続用端子と、 を備える複合アンテナにおいて、 第１エレメント、ジョイント及びスリーブがこの順で同
   軸キャパシタ構造を形成するよう、第１エレメントの第
   ２の端がスリーブ直下まで挿入されていることを特徴と
   する複合アンテナ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の複合アンテナにおいて、 第１エレメントの第２の端又はその近傍の部位の外径が
   第１エレメントの他の部位の外径より大きく、 ジョイントの一部の外径が、第１エレメントの第２の端
   を収納すべくジョイントの他の部位の外径より大きく、 スリーブが、ジョイントの表面に現れている外径段差の
   部位と当接及び係合する内面形状を有することを特徴と
   する複合アンテナ。
3. 【請求項３】 第２エレメントとしてスパイラル状の導
   体を用い更にこれを指圧から保護する電気絶縁性のトッ
   プを設けた請求項１又は２記載の複合アンテナと、 この複合アンテナが電気接続されるべき無線通信回路を
   収納する筐体であって、その表面に設けられている開口
   部に上記回路接続用端子が固定される筐体と、 を備えることを特徴とする携帯型無線通信機。