JP2000501261A - アンテナデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ８００〜３０００ＭＨｚの周波数領域で作動する高周波通信機器用のアンテナデバイスであって、受信器（１）にそれそれ接続可能なロッドアンテナ（４）とヘリカルアンテナ（３）を有する。ヘリカルアンテナは、電磁気的エネルギを受信及び発信する活性化状態と、非活性化状態をとる。軸方向圧縮によって、ヘリカルアンテナ（３）は、活性化状態から非活性化状態へ遷移する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 アンテナデバイス 技術分野 本発明は、受信器に接続可能なロッドアンテナと、ヘリカルアンテナとを備え 、このヘリカルアンテナが電磁力を受信及び伝送（発信）する活性化状態と、非 活性化状態をとる、８００〜３０００ＭＨｚの範囲で動作する高周波（ｒａｄｉ ｏ）通信装置に関する。 背景技術 上述した形式の高周波通信装置として、一般に知られているものは、移動電話 である。移動電話は大抵、２つの異なるアンテナ要素を持ち、一方はスタンバイ 機能用であり、他方は通話中すなわち活性化状態用である。スタンバイ機能時に 作動するアンテナは大抵、ヘリカルアンテナと称される、寸法が小さくコンパク トなものである。このヘリカルアンテナは、１／４波長アンテナ又は１／２波長 アンテナとして設計される。一方、通話モードで作動するアンテナ要素は、より 大型である。なぜなら、スタンバイ期間では、通話モードで動作するアンテナ要 素は大抵、例えば、装置の長軸方向に沿って押しつぶされないし折り畳まれる等 により、装置内に退避可能に設けられる。 装置のスタンバイ期間に作動するアンテナ要素は、通話モードで作動するアン テナ要素と、同等の性能を有する必要はない。２つのアンテナ要素を装置の受信 器に選択的に接続する手段が設けられる。接続状態に拘わらず、２つのアンテナ 間に、無視できないある種の相互作用が生じる。これは、寸法調整をきわめて複 雑化するたげでなく、効率の低下を招く。 発明が解決しようとする課題 本発明は、上述した形式であって、ヘリカルアンテナが非活性化された状態で 、ロッドアンテナに対して僅かに又は影響を及ぼさないように構成されたアンテ ナデバイスを提供することを目的とする。本発明は、さらに、簡素で、性能がよ いにも拘わらず経済的に生産されるアンテナデバイスを提供することを目的とす る。 本発明の基本的目的は、活性化状態と軸方向に圧縮された非活性化状態とを遷 移するヘリカルアンテナを特徴とする上述の形式のアンテナデバイス装置によっ て達成される。 請求項２〜１３に示す要素の一又はそれらの複数の組み合わせを、本発明の基 本的要素に付加することによって、さらなる利益を得ることができる。 添付図面の簡単な説明 以下、添付図面に示した種々の実施例を参照して、本発明をより詳細に説明す る。添付図面は以下のとおりである。 図１は、本発明の第１の実施例に係るアンテナデバイスを示す図であり、ヘリ カルアンテナが活性化された状態を示す。 図２は、ヘリカルアンテナが非活性された状態の図１に示した装置を示す。 図３は、図１の上部拡大図である。 図４は、本発明の第２の実施例に係るアンテナデバイスを示す図であり、ヘリ カルアンテナが活性化された状態を示す。 図５は、ヘリカルアンテナが非活性された状態の図４に示した装置を示す。 図６は、図４に示したヘリカルアンテナの下部領域を拡大して示す図である。 図７〜９は、図４〜６に示したアンテナデバイスに含まれる詳細部を示す図で ある。 図１０は、本発明の第３の実施例に係るアンテナデバイスを示す図であり、ヘ リカルアンテナが非活性化された状態を示す。 図１１は、図１〜９に示したアンテナデバイスの機能を説明する結合線図であ る。 図１２は、図１０に示したアンテナデバイスの機能を説明する結合線図である 。 好ましい実施の形態 本発明は一般的に次のように実施される。すなわち、本条件下の形式によるへ リカルアンテナを、受信器１が動作する周波数に適合する、ヘリカル−スパイラ ル形状であって弾性を有する金属ワイヤとする。ヘリカルアンテナは１／２波長 アンテナとしてもよいが、通常１／４波長アンテナとする。１／４波長アンテナ の一端は、約５０オームの接続インピーダンスで受信器１に接続される。このた め、通常、ヘリカルアンテナと受信器との間に整合回路を設ける必要がない。 ヘリカルアンテナを、また、弦巻の一端直径が他端直径より大きいある種の円 錐形に形成してもよい。 上述したヘリカルアンテナは、活性化状態において、受信器と接続し、エネル ギを放射し、或いは受信アンテナとして機能する。 上述した形式のヘリカルアンテナは、非活性化状態に遷移したとき、もはやア ンテナとしては機能しない。本発明の最も一般的な形態によれば、ヘリカルアン テナは簡素な形状に変形され、例えば軸方向に短縮される。これは、その設定周 波数が増加し、圧縮が進行するにつれて、受信器との不整合度が増加することを 意味する。好ましくは、弦巻は、非活性化状態において、軸方向に共に圧縮され 乃至押しつぶされ、もはやへリカルアンテナ形状が保たない。極言すれば、ヘリ カルアンテナの存在が消滅したと言ってもよい。 圧縮された状態ないし退避状態におけるへリカルアンテナの軸方向長さは、活 性化状態のときの長さよりもかなり短縮される。圧縮ないし退避したへリカルア ンテナは、例えば、リング、短いスリーブ、又は非常に細かいピッチのスパイラ ルのようになる。ヘリカルアンテナを円錐状とした実施形態によれば、圧縮状態 で、それは実質的に平面ディスク状又は平面スパイラル状となる。或いは、また 、鈍角のコーン状となってもよい。好ましくは、軸方向の変形を、弦巻を構成す る個々のワイヤコイルが互いに当接するほど大きくする。しかしながら、強調す べきことは、ヘリカルアンテナの圧縮が僅かであっても、このときに、大きな不 整合が生じることによって、アンテナとしての機能がもはや発揮されなければ十 分である。 ヘリカルアンテナが非絶縁ワイヤからなる場合、非活性化状態において、ヘリ カルアンテナの圧縮は、ヘリカルアンテナがコイル状となって、完全にないし部 分的に互いに電気的に接触するまで行ってもよい。 被覆又は絶縁ワイヤからヘリカルアンテナを構成してもよい。この場合、その アンテナの非活性化状態において、圧縮度合いに拘わらず、個々のコイル間の電 気的接触はない。 ヘリカルアンテナは、非活性化状態にある場合、いわばアンテナとして存在し ておらず、多くの実施形態において、電気的に他に接続しているか、受信器から 独立しているかに拘わらず、実体を喪失していると言える。 ヘリカルアンテナが１／２波長アンテナとして設計されたような場合、部分的 圧縮によって、誤った不整合が生じ、ヘリカルアンテナが１／４波長アンテナと して機能する場合があるかもしれない。それゆえ、安全を期すためには、（この 場合）、不活性化状態において、ヘリカルアンテナを完全に圧縮する。 図１及び図１１において、参照符号１は受信器を示し、参照符号２は整合回路 を示し、そして参照符号３はヘリカルアンテナ、参照符号４はロッドアンテナを 示す。 ロッドアンテナ４は、支持部材５を通って軸方向に変位することができる。支 持部材５は、電気的絶縁材料から作製され、機器ケーシング６に固定されている 。支持部材５は、ロッドアンテナ４が軸方向に変位するときの軸受けとなり、ブ ッシュ又はニップル形状とされている。 ロッドアンテナ４は、下部に比較的厚い肉厚部７と、肉厚部７の下端部に環状 溝８を有する。溝８の底部は、ロッドアンテナ４において長軸方向に延在するコ ンダクタ９と電気的に接触する。ロッドアンテナ４の上部１０において、コンダ クタ９の外部は絶縁層１１によって被覆されている。コンダクタ９の上端には、 電気的絶縁かつ非磁性材料からなるボタン１２が設けられている。ボタン１２の 目的は、図１に示した位置から図２に示した位置へ、又はその逆方向に、アンテ ナを引き出し又は退避させるためのグリップ部としての機能を持たせることにあ る。ボタン１２は、ロッドアンテナ４の残部と同軸に設けられた延在部１３を有 する。延在部１３は、電気的絶縁材料且つ非磁性材料から製造され、その長さは 、少なくともヘリカルアンテナ３が活性化状態にあるときの長さと同等である。 この状態で、延在部１３は、ヘリカルアンテナ３内に同心に位置する。 ヘリカルアンテナ３は、フード１４内部に設けられ、フード１４は、電気的絶 縁材料且つ非磁性材料から製造されている。フード１４は、その上端部に孔１５ を有し、孔１５を通じて、ロッドアンテナ４は引き出し位置に延伸する。 さらに、延在部１３は、孔１５を通じてロッドアンテナ４の退避位置に進出し ている。ヘリカルアンテナ３は、へリカル−スパイラル形状をしており、その上 端部は、フード１４の上端面に当接している。ヘリカルアンテナ３は、弾性を有 する金属製ワイヤから作製されている。ヘリカルアンテナ３の下端は、金属製の コンタクトワッシャ１６に当接し、このコンタクトワッシャ１６は、ヘリカルア ンテナ３と電気的に接触している。コンタクトワッシャ１６は、中心部に孔を有 し、この孔を通じてロッドアンテナ４は、部分的に滑動可能である。 ロッドアンテナ４の上部１０がコンタクトワッシャ１６の孔を自由に通過でき るように、コンタクトワッシャ１６の孔の寸法が定められる。一方、ロッドアン テナ４の下方肉厚部７はコンタクトワッシャ１６の孔を通過できない。ロッドア ンテナ４の引き出し位置において、ロッドアンテナ４の下部領域と上部領域との 遷移領域にある当接部１７は、それ故、コンタクトワッシャ１６の下側に当接す ることとなる。その結果、ロッドアンテナ４がさらに引き出されると、当接部１ ７によってコンタクトワッシャ１６が引き揚げられることにより、ヘリカルアン テナ３は、軸方向に圧縮される。図２に示すヘリカルアンテナ３の圧縮状態にお いて、作用する圧縮力は強力であって、ヘリカルアンテナ３を構成する個々のコ イルは互いに当接する。この状態において、ヘリカルアンテナ３は、いわばアン テナとして機能しない。 ヘリカルアンテナ３は、必ずしも個々のコイルが互いに当接するほど圧縮され なくてもよく、受信器との関係にミスマッチが生じ、もはや、受信器が作動する 周波数領域において機能しないほど短縮されれば十分である。この場合もまた、 ヘリカルアンテナ３は、いわば、アンテナとして機能しないといえる。いずれに しても、ヘリカルアンテナ３は、圧縮された状態において非活性（passive）で あり、もはや電磁気的エネルギーを受信したり、発信（radiating）したりする 機能を有さない。 支持部材５の下側には、金属製ワッシャ状の第１コンタクトデバイス１８が設 けられ、第１コンタクトデバイス１８は、フード１４の外側に延在する接続部１ ９を有する。 接続部１９は、受信器１に電気的に直接接続する。ヘリカルアンテナ３の活性 化状態において、コンタクトワッシャ１６が、コンタクトデバイス１８に当接す ることにより、ヘリカルアンテナ３と接続部１９との電気的接続が得られ、これ によってまた、受信器とも接続する。 コンタクトワッシヤ１６がロッドアンテナ４の引き出しによって引き揚げられ たときに、ロッドアンテナ４の当接部１７が、ロッドアンテナ４とコンタクトワ ッシャ１６間を電気的に接触しないような形態に設けられた場合、ヘリカルアン テナ３は受信器から電気的に分離され、非活性化状態に遷移する。このことは、 図１１から明らかである。 一方、コンタクトワッシャ１６とその引き出された当接部１７間に電気的接触 が形成されるように、当接部１７が、コンタクトワッシャ１６と引き揚げられた ロッドアンテナ４の当接部１７間に電気的接続が形成されるような形態に設けら れた場合、ヘリカルアンテナ３は、非活性化状態において、整合回路２を介して 受信器１に電気的に接続することとなる。この接続が選択された様子は不図示で ある。 支持部材５の下側には金属製スリーブが設けられ、金属製スリーブは下方に延 在するコンタクト指部（fingers）２０を有する。コンタクト指部２０を有する スリーブは、整合回路２に電気的に接続し、この回路を介して、さらに受信器１ に接続している。ロッドアンテナ４の引き出し位置において、コンタクト指部２ ０は、溝に嵌合してロッドアンテナ４との電気的接触を形成するために、少なく ともロッドアンテナ４の肉厚部７に対して移動する。 以上説明した実施例によれば、ヘリカルアンテナ３を１／４波長アンテナ、ロ ッドアンテナ４を１／２波長アンテナとして設計し、それそれ下記の寸法のもの を用いてもよい：ヘリカルアンテナ コイルの巻き数 ７ ピッチ ２．５５ｍ／コイル ワイヤの直径 ０．４ｍｍ 外径 ５．６ｍｍロッドアンテナ ボタン１２を含む総長 １３３．６ｍｍ 下方肉厚部７の長さ ２５．８ｍｍ 下方肉厚部７の直径 ２．８ｍｍ 上方肉薄部１０の長さ ７４．２ｍｍ 上方肉薄部１０の直径 １．２ｍｍ ボタンの延伸部１３の長さ １９．０ｍｍ 本発明の第２の実施例を、図４〜図９に示す。この実施例が、図１〜図３に示 した前記実施例と相違する点は、特に整合回路をアンテナ内に集積したことであ る。それゆえ、両実施例に共通する部分はあらためて説明しない。 整合回路は、絶縁材料製のワッシャ上に設けられている。このワッシャは小型 の回路基板として設計され、上側にコイル２１を備え（図９参照）、下側に接地 プレート２２を備える（図６参照）。整合回路を備えた回路基板２３は支持部材 ５の上側に配置され、中心部にロッドアンテナ４の通過を許容するための孔を備 える。これによって、ロッドアンテナ４は、図１〜図３を参照して説明した前記 実施例と同様に、軸方向に往復運動できる。同様に、ロッドアンテナ４の引き出 し位置において、ロッドアンテナ４の当接部１７によってコンタクトワッシャ１ ６が引き上げられることにより、ヘリカルアンテナ３は軸方向に圧縮される。本 実施例によれば、コンタクトワッシャ１６の形状が僅かに変更されている。 図５及び図６から明らかなように、コンタクトワッシャ１６は、その外周に沿 って下方に延在する環状部２４を有し、環状部２４は、回路基板２３の外側エッ ジに沿った、半径方向に狭い外周帯部を備える。 回路基板２３の上側にはコンタクト部２５が設けられ（図７及び図８参照）、 コンタクト部２５は接続部１９と電気的に接続する金属製リング２６を有する。 さらに、回路基板２３はその外側に環状コンタクト２７を有し、環状コンタクト ２７上には、コンタクト部２５のリング２６が載置されて、電気的に接触が形成 される。コイル２０の外端部は、環状コンタクト２７に接続する。接続部１９は 、受信器１と電気的に接続し、よって、コイル２１の外端は受信器１に接続する 。さらに、コンタクトワッシャ１６の下方延在部２４はリング２６に当接すると き、電気的接触が形成される。これによって、ヘリカルアンテナ３は、コンタク トワッシャ１６とその下方延在部２４、リング２６、及び接続部１９を介して、 受信器１に接続する。ヘリカルアンテナ３が圧縮された状態にて、コンタクトワ ッシャ１６の下方延在部２４とリング２６との電気的接触が解除されることによ り、 この状態でヘリカルアンテナ３は受信器から電気的に独立する（分離する）。 コイル２１の内側は金属製スリーブ２８に接続し、金属製スリーブ２８はその 下端にコンタクト指部２０を有する。コンタクト指部２０を設ける目的は、ロッ ドアンテナ４の溝８に嵌合して、ロッドアンテナ４の引き出し位置における電気 的接触を確保するためである。以上の説明から明らかなように、ロッドアンテナ ４は、指部２０、スリーブ２８を介して、コイル２１の内端に接続可能である。 以上説明したように、回路基板２３の下側には、電気的伝導プレート２２が設 けられている。このプレートは、電気的導電材料製スリーブ２９を介して、接地 されている。スリーブ２９とスリーブ２８の間には、絶縁スリーブ３０が設けら れることにより、プレート２２とコンタクト指部２０は電気的に接触しない。 図４〜図９に示したアンテナデバイスにおける電気的結合図を図１１に示す。 図１０は、本発明の第３の実施例を示す図である。この実施例に係る電気的結 合図を図１２に示す。 図１０に示した実施例において、支持部材は、電気的導電材料製のコンタクト 部３１とされている。コンタクト部３１はその下端に指部２０を有する。指部２ ０は、ロッドアンテナ４の引き出し位置において、ロッドアンテナ４の溝８に嵌 合し、ロッドアンテナ４との電気的接触が形成される。コンタクト部３１ないし その指部２０は整合回路２に接続し、続いて、整合回路２は受信器１に接続する 。 支持部材５がコンタクト部として設計され、電気的導電材料から作製された場 合、支持部材５はその上側にコンタクト面３２を有する。コンタクト面３２は、 図３に示したコンタクトデバイス１８と同様の形態で、コンタクトワッシャ１６ と協同するように設けられている。ヘリカルアンテナ３の活性化状態において、 コンタクトワッシャ１６はコンタクト面３２当接し、両者の間に電気的接触が形 成され、これによって、ヘリカルアンテナ３は、整合回路２を介してさらに受信 器１に電気的に接続する。 ヘリカルアンテナ３を１／４波長アンテナとした場台、整合回路２との接続に 関して、ヘリカルアンテナの３の不整合が生じるかもしれない。しかしながら、 ヘリカルアンテナ３は、スタンバイ期間において、十分な性能を有すれば十分で ある。 添付した請求の範囲の原理を外れることなく、本発明にさらなる種々の改良を 加えることが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＤＥ，ＦＩ，ＪＰ，Ｕ Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ８００〜３０００ＭＨｚの周波数領域で作動する高周波通信機器用のアン テナデバイスであって、 受信器（１）に接続可能なロッドアンテナ（４）とヘリカルアンテナ（３）を 有し、前記ヘリカルアンテナは、電磁気的エネルギを受信及び発信する活性化状 態と、非活性化状態とをとり、 前記ヘリカルアンテナ（３）は、軸方向に圧縮されることによって、前記活性 化状態から非活性化状態へ遷移することを特徴とするアンテナデバイス。 ２． 前記ロッドアンテナ（４）は、電磁気的エネルギを受信する及び放射する 活性化位置と非活性化位置との間を双方向に変位することによって遷移可能とさ れ、 前記ロッドアンテナ（４）及び前記ヘリカルアンテナ（３）は、互いに係合す る手段（１６，１７）を有することにより、前記へリカルアンテナ（３）が、活 性化状態へ遷移する前記ロッドアンテナ（４）の移動に応じて、非活性化状態へ 遷移する、又はその逆になることを特徴とする請求項１記載のアンテナデバイス 。 ３． ロッドアンテナ（４）はヘリカルアンテナ（３）と実質的に同軸に設けら れ、該ロッドアンテナは軸方向に変位することによって、活性化状態と非活性化 状態の間を遷移することを特徴とする請求項２記載のアンテナデバイス。 ４． 前記係合手段は導電性材料製のコンタクトワッシャ（１６）を含み、該コ ンタクトワッシャは前記へリカルアンテナ（３）の一端に当接して、互いに電気 的に接続され、 前記コンタクトワッシャ（１６）は、中心部に孔を有し、該孔を通じて前記ロ ッドアンテナ（４）が延在し、さらに、前記ロッドアンテナ（４）の当接部（１ ７）が延在し、 前記孔及び前記当接部（１７）は、前記ロッドアンテナの引き出し位置におい て、該当接部が前記コンタクトワッシャに当接するような大きさに形成され、こ れによって、さらなる引き出しにより、前記ヘリカルアンテナは軸方向に圧縮さ れることを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナデバイス。 ５． 前記ヘリカルアンテナ（３）は、電気的絶縁かつ非磁性材料製のフード（ １ ４）内部に配され、 前記フードは、前記コンタクトワッシャ（１６）に対向して離間した前記ヘリ カルアンテナ（３）の端部に当接する端面を有し、該端面は、前記ロッドアンテ ナ（４）が挿通する孔（１５）を備えることを特徴とする請求項４記載のアンテ ナデバイス。 ６． ロッドアンテナ４は頂部に電気的絶縁かつ非磁性材料製のボタン（１２） を有し、該ボタンは、少なくとも、活性化状態の前記ヘリカルアンテナ（４）の 長さと同等の長さを有する延在部（１３）を備え、該延在部は活性化状態の該へ リカルアンテナの内腔に位置することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一に 記載のアンテナデバイス。 ７． 支持部材（１５）を有し、前記ロッドアンテナ（４）は該支持部材を通過 して軸方向に変位可能であり、前記へリカルアンテナ（３）に指向する該支持部 材の一側に対向して、前記ヘリカルアンテナの活性化状態において前記コンタク トワッシャに電気的に接続すると共に、前記受信器（１）に電気的に接続する第 １コンタクトデバイス（１８，２６）か設けられたことを特徴とする請求項４〜 ６のいずれか一に記載のアンテナデバイス。 ８． 絶縁材料製のワッシャに整合回路（２２）が設けられ、該整合回路の一方 は前記第１コンタクトデバイス（２６）に電気的に接続し、他方は第２コンタク トデバイス（２０）に電気的に接続し、前記ロッドアンテナ（４）が引き出され たときに、前記第２コンタクトデバイスは該ロッドアンテナを前記整合回路に接 続することを特徴とする請求項７記載のアンテナデバイス。 ９． 絶縁材料製の前記ワッシャ（２３）は、前記支持部材（５）と前記第１コ ンタクトデバイス（２６）の間に配され、該ワッシャは中心部に前記ロッドアン テナ（４）が通過する孔を有することを特徴とする請求項８記載のアンテナデバ イス。 １０． 電気的導電材料製のコンタクト部（３１）を有し、該コンタクト部は、 整合回路（２）を介して又は介さずに、前記受信器（１）に電気的に接続し、 前記コンタクト部は、前記ロッドアンテナ（４）が軸方向に通過する孔、及び、 該ヘリカルアンテナの活性化状態において、前記ヘリカルアンテナ（３）の前記 コンタクトワッシャ（１６）が当接して、電気的接触を形成するコンタクト面３ ２を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一に記載のアンテナデバイ ス。 １１． 前記ヘリカルアンテナ（３）の非活性化状態において、その複数のコイ ルは互いに僅かな間隔をおいて離間し、但し、該ヘリカルアンテナは、この状態 において、僅かなピッチを有するスパイラル形状であることを特徴とする請求項 １〜１０のいずれか一に記載のアンテナデバイス。 １２． 前記ヘリカルアンテナ（３）は、常時、前記受信器（１）に電気的に接 続していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一に記載のアンテナデバ イス。 １３． 前記ヘリカルアンテナ（３）は、非活性化状態において、電気的に前記 受信器（１）から独立していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一に 記載のアンテナデバイス。