JP2001036316A - アンテナからの不要電界放射低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイルアンテナとホイップアンテナからなる伸
縮式アンテナにおいて、ホイップアンテナを筐体に収納
した場合に、ホイップアンテナからの電界の放射を低減
して無線回路への影響を低下させると共に、コイルアン
テナからの送信電界の放射を強くし又コイルアンテナの
受信感度を向上させる装置を提供する。 【解決手段】コイル状のアンテナＡと棒状のアンテナＢ
で構成される移動通信無線機用伸縮式アンテナが、アン
テナを伸ばしたときにはアンテナＢに給電され、アンテ
ナを縮めたときにはアンテナＡに給電される構造を有
し、アンテナを縮めたときに、アンテナＢからの電界の
放射を低減させる目的で、アンテナＢと電磁結合するよ
うにアンテナＣが前記アンテナＢの近傍に配置され、更
にアンテナＣは前記移動通信用無線機のグランドに短絡
されて配置されたことを特徴とする構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯無線機の伸縮
式ホイップアンテナにおいて、無線回路に影響を及ぼす
アンテナからの不要電界放射を低減させる装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】移動通信システムには周波数帯域８００
ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯を用いる携帯電話や１．９Ｇ
Ｈｚ帯を用いるＰＨＳなどがあり、広く普及している。
これらのシステムにおいて携帯無線機のアンテナには、
構造が簡単で比較的感度がよいホイップアンテナが用い
られることが多い。ホイップアンテナは、導体板上（グ
ランド板）に一本の直線導線を突出させたアンテナであ
り、その長さは半波長（１／２波長）、あるいは１／４
波長のものが一般的である。

【０００３】このホイップアンテナは数ｃｍの長さを有
し、常時無線機の外部に突出させておくと邪魔になるの
で、通話時のみ伸ばし、普段は無線機内部に収納する伸
縮式のものもある。このときホイップアンテナ収納時の
感度の低下を避けるため、ホイップアンテナの上部にコ
イルアンテナを配置し、ホイップアンテナ収納時にはこ
のコイルアンテナに給電して電波の送受信を行ってい
る。ホイップアンテナを伸ばしたときには、無線回路か
らの給電がコイルアンテナからホイップアンテナに切り
替わり、感度を向上させる構造になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記伸縮式アンテナで
は、コイルアンテナとホイップアンテナは電気的に絶縁
されており、ホイップアンテナ収納時にはコイルアンテ
ナに給電され、ホイップアンテナには給電されない。し
かしながら、アンテナの長さの制約からコイルアンテナ
とホイップアンテナ間の距離をそれほど大きくとること
はできず、コイルアンテナとホイップアンテナは、電磁
的に結合してしまうことになる。そのためホイップアン
テナ収納時に、給電されているコイルアンテナからエネ
ルギが供給されホイップアンテナにも電流が流れるの
で、このアンテナからも電界が放射される。この電界の
電界強度は、コイルアンテナとホイップアンテナの電磁
結合量によってきまり、電磁結合量が大きいほどホイッ
プアンテナから放射される電界の電界強度も強い。

【０００５】ホイップアンテナ収納時に筐体内部のホイ
ップアンテナから電界が放射されると、その電界が携帯
無線機内部の無線回路に悪影響を与える。このとき、ホ
イップアンテナからの電界は実際には近傍電磁界となる
が、その影響は無線回路がホイップアンテナに近いほど
大きい。このとき、ホイップアンテナからの電波が無線
回路内の送信機に入り込んでしまい、送信機内部の送信
アンプに干渉波としてはいり込んで、送信波で伝送され
る情報データの位相歪を引き起こす場合もある。これは
送信アンプが小さい場合などには、特に顕著である。ま
た、ホイップアンテナ収納時に筐体内部のホイップアン
テナからの電界の放射は、無線回路に影響を与える他、
コイルアンテナから放射される電界の強度をその分低く
してしまうことになる。これはコイルアンテナの感度の
低下につながる。

【０００６】従来は、無線回路が、収納されたホイップ
アンテナからの電界の影響を受けるのを避けるため、無
線回路を金属板などでシールドし、無線回路の位置や向
きをその影響が受けにくいように工夫したり、無線回路
のグランドへの接地を強化したりしていた。

【０００７】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたの
であって、コイルアンテナとホイップアンテナからなる
上記伸縮式アンテナのうちのホイップアンテナを筐体に
収納した場合に、そのホイップアンテナからの電界の放
射を低減して無線回路への影響を低下させると共に、コ
イルアンテナからの送信電界の放射を強くし又コイルア
ンテナの受信感度を向上させる装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるアンテナか
らの不要電界放射低減装置は、例えばコイル状のアンテ
ナＡと例えば棒状のアンテナＢで構成される移動通信無
線機用伸縮式アンテナが、上記伸縮式アンテナを伸ばし
たときには前記アンテナＢに給電され、上記伸縮式アン
テナを縮めたときには前記アンテナＡに給電される構造
において、前記伸縮式アンテナを縮めたときに、前記ア
ンテナＢからの電界の放射を低減させる目的で、前記ア
ンテナＢと電磁結合するようにアンテナＣは前記アンテ
ナＢの近傍に配置され、更に該アンテナＣは前記移動通
信用無線機のグランドに短絡されて配置されていること
を特徴とする構成を有している。

【０００９】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１に本発明の第１
の実施例を示す。図１は携帯無線機であり、本発明に関
係のある部品のみを図示して他は省略している。また、
図１は伸縮式アンテナ及び携帯無線機の内部構造を示
す。１はコイルアンテナであり、ホイップアンテナ２を
筐体に収納したときにスイッチ７によって給電される。
２はホイップアンテナである。図には詳細に示されてい
ないがアンテナを伸ばしたときにスイッチ７によって給
電される。コイルアンテナ１とホイップアンテナ２をア
ンテナカバー９で覆って、携帯無線機の伸縮式アンテナ
を構成している。３は本発明を実施するための装置の一
例としてのコイル状の導体であり、携帯無線機のグラン
ドに電気的に接続されており、図１ではグランドへの短
絡記号で表現している。更にこのコイル状の導体３の長
さや配置位置はホイップアンテナ２との電磁結合が強く
なるように選ばれる。そのため一例として、このコイル
状の導体３の電気長は１／４波長に選ばれ、またコイル
状の導体３の配置位置としてはホイップアンテナ２の先
端付近が選ばれる。コイル状の導体３は固定されている
ので、伸縮式アンテナ２が引き伸ばされたときにホイッ
プアンテナ２とコイル状の導体３間の距離は大きくな
り、ホイップアンテナ２は、コイル状の導体３の影響を
受けない。４は無線回路であり、高周波信号をアンテナ
に供給している。５は整合回路であり、スイッチ７を介
したコイルアンテナ１あるいはホイップアンテナ２の使
用周波数におけるインピーダンスを、無線回路４のイン
ピーダンス（通常５０オーム）に変換する。６は特性イ
ンピーダンスが無線回路４のインピーダンスに等しい伝
送線路であり、同軸ケーブルやマイクロストリップライ
ンなどが用いられる。７は整合回路５をコイルアンテナ
１あるいはホイップアンテナ２に切り替えて電気的に接
続するスイッチであり、アンテナを伸ばしたときにホイ
ップアンテナ２に電気的に接続して給電し、アンテナを
縮めたときにコイルアンテナに電気的に接続して給電す
る。８は携帯無線機のプラスティック筐体である。９
は、コイルアンテナ１とホイップアンテナ２を覆ってい
るアンテナカバーである。

【００１０】第１の実施例においてホイップアンテナ２
を筐体内部に収納してコイルアンテナ１に給電したとき
に、コイル状の導体３がホイップアンテナ２からの不要
放射を低減させることを説明する。まず、コイル状の導
体３を付加しない場合の説明のための回路構成図を図２
（ａ）に示す。図２（ａ）において、１０は給電されて
いるアンテナＡである。１２はこのアンテナＡを給電す
るための高周波発信器である。１１はホイップアンテナ
２を示すアンテナＢであり、ここでは半波長導体棒であ
る。本発明はアンテナＢがほぼ半波長の導体棒やほぼ半
波長のコイル状導体の場合に効果がある。１０と１１で
伸縮式ホイップアンテナを構成している。半波長導体棒
１１には、アンテナ（Ａ）１０より電磁結合によるエネ
ルギが供給される。更に、半波長導体棒１１は両端が開
放されているので、共振をおこし強い電磁界を放射す
る。このときの様子を詳しく説明する。

【００１１】図２（ａ）の１１は両端が開放されている
半波長の導体棒である。この半波長導体棒１１の端部ａ
側がコイルアンテナ（Ａ）１０と電磁結合をしていて、
その結果生じた開放電圧の波は端部ｂへ向かって進む。
端部ｂまで到達した電圧の波はそこで反射して再び端部
ａへ向かって進む。このように端部ａと端部ｂで反射が
繰り返され定在波が発生する。半波長導体棒の端部ａと
端部ｂの定在波周波数でのインピーダンスは開放端のた
め非常に大きい。このとき反射する電圧の位相は変化し
ない。これは開放端の反射係数が１に近いことを意味す
る。このような両端開放の導体棒は半波長のときに共振
する。これは半波長ダイポールアンテナが共振するのと
同じ原理で考えられる。

【００１２】次に、伸縮式ホイップアンテナに接地した
コイル状の導体３を付加した場合の回路構成を説明する
ための図を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）において１
０，１１，１２は図２（ａ）について説明したようにそ
れぞれアンテナＡ，半波長導体棒，高周波発信器であ
る。１３は導体３に相当するアンテナＣであり、ここで
は接地されたアンテナである。半波長導体棒１１はアン
テナ（Ａ）１０より電磁結合によるエネルギを供給され
る。ここで半波長導体棒１１の端部ｂ側は接地されたア
ンテナ（Ｃ）１３と電磁結合されているので、共振が弱
くなり、図２（ａ）の場合と比べて放射電磁界が弱くな
る。このときの様子を詳しく説明する。

【００１３】図２（ｂ）において半波長導体棒１１の端
部ａ側がコイルアンテナと電磁結合をしていて、その結
果生じた開放電圧の波は端部ｂへ向かって進む。端部ｂ
側は接地されたアンテナ（Ｃ）１３と電磁結合をしてい
るので、アンテナＢの端部ｂまで進んできた電圧の波は
アンテナ（Ｃ）１３へ伝搬してグランドに流れてしま
う。その結果、導体棒１１の端部ｂの反射係数が１に近
い値から変化してその絶対値は小さくなる。端部ｂでの
反射係数が小さくなると、図２（ａ）について説明した
定在波が小さくなり、共振が弱まるので導体棒からの放
射が弱くなる。

【００１４】この結果、図１におけるコイル状の導体３
がホイップアンテナ２からの不要放射を低減させること
ができる。コイル状の導体３の効果的な構成法として
は、ホイップアンテナ２と電磁結合しやすいようにそれ
単体で共振する構成にし、その入力端子をグランドに短
絡する。これはホイップアンテナ２との電磁結合を大き
くすれば効果が大きいためである。また、不要放射の低
減は図１のようにコイル状の導体だけでなくホイップア
ンテナ２と電磁結合するような他の種類のアンテナを接
地しても全く同様な効果が得られることは、前記の原理
の説明からも明らかである。ここでコイル状の導体のよ
うにホイップアンテナ２の放射電界を低減させる目的で
電磁結合させ、接地されたアンテナを結合導体と呼ぶこ
とにする。

【００１５】図３は伸縮式ホイップアンテナに接地した
コイル状の導体を付加した場合と付加しない場合の指向
性を実測した特性図である。指向性は携帯無線機に収納
した伸縮式ホイップアンテナを地面に対して垂直に配置
してそこから電波を送信し、垂直に配置したダイポール
アンテナで受信して得られた。周波数は１．９ＧＨｚで
ある。電界強度はダイポール比で表している。また、測
定される伸縮式ホイップアンテナは、回転テーブルの上
に載せて回転し３６０度の角度範囲で測定した。図３に
おいて、１４は伸縮式ホイップアンテナに接地したコイ
ル状の導体３を付加した本発明による構成の指向性測定
例であり、１５は接地したコイル状の導体を付加しない
場合の従来の通常の伸縮式ホイップアンテナの指向性実
測定例である。この測定は伸縮式アンテナを構成するコ
イルアンテナ１とホイップアンテナ２の電磁結合が特に
大きい場合である。測定結果１４より、接地したコイル
状の導体３の効果は顕著であることが理解される。この
場合、接地したコイル状の導体３を付加することにより
付加しない場合よりも電界強度が３６０°の角度範囲で
増加している。このことにより、接地したコイル状の導
体３は、給電されているコイルアンテナからの放射され
る電磁界を増加させる働きを有していることがわかる。

【００１６】図４は第１の実施例においてホイップアン
テナ２とコイル状の導体３の電磁結合を強くした場合の
状態を示す図であり、アンテナの内部構造のみを図示し
ている。コイル状の導体３は無線携帯機のグランドに短
絡している。図１ではホイップアンテナ２は筐体の中に
収納したときに、コイル状の導体３の真上に配置される
ように構成されていたが、図４のようにホイップアンテ
ナ２をコイル状の導体３の中に入れ、ホイップアンテナ
２とコイル状の導体３の電磁結合を強めると効果は更に
顕著になる。

【００１７】（実施例２）図５は本発明の第２の実施例
である。ここでは結合導体としてプリント基板上にメア
ンダラインのパターンの導体１６を構成して、それを無
線携帯機のグランドに短絡している。図５ではアンテナ
の内部構造のみを図示している。このときにも第１の実
施例で説明した原理によりホイップアンテナ２からの電
界の放射を低減させることができる。また、第１の実施
例で説明したようにメアンダラインのパターンの導体１
６をそれ単体で共振する構成にして、その後グランドに
短絡する。また、ホイップアンテナ２とメアンダライン
のパターンの導体１６との電磁結合が強くなるようにホ
イップアンテナ２とジグザグパターンの導体１６間の距
離を小さくすると効果は顕著である。

【００１８】以上の実施例において、アンテナ２は棒状
アンテナであるとして説明したが、アンテナ２をもコイ
ル状に形成し、その径をコイル状アンテナ１の径よりも
小とし、アンテナ２をアンテナ１の中に抜き挿し自在に
する構造としてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の装
置によれば、伸縮式アンテナのホイップアンテナ筐体収
納時に筐体内部のホイップアンテナと電磁結合させた導
体（結合導体）をアンテナとして共振させ、更にグラン
ドに接地することにより、筐体内部のホイップアンテナ
からの電界の放射を低減させ、筐体内部の送信回路内の
送信アンプへのまわり込みによる伝送データの位相歪を
低減させると共に筐体外部のコイルアンテナからの電界
の放射を強くしてコイルアンテナの感度を向上させる効
果がある。また結合導体は、コイル状の導体やプリント
基板状のメアンダラインのパターンであり、ホイップア
ンテナと接触しないので導通不良などが起こらず、信頼
性が高い。また伸縮式アンテナが伸ばされたときに結合
導体はホイップアンテナとの距離が離れるため、ホイッ
プアンテナには影響を与えず、ホイップアンテナはその
性能が劣化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例において伸縮式アンテナ
とコイル状の導体及び携帯無線機の内部構造を示す図で
ある。

【図２】図１に示す実施例におけるアンテナの回路構成
を説明するための図である。

【図３】本発明の第１の実施例においてホイップアンテ
ナ２とコイル状の導体３の電磁結合を強くした場合の指
向特性図である。

【図４】本発明の第１の実施例において結合導体として
メアンダラインのパターンを用いた場合の図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ コイルアンテナ ２ ホイップアンテナ ３ コイル状の導体 ４ 無線回路 ５ 整合回路 ６ 伝送線路 ７ スイッチ ８ 携帯無線機の筐体 ９ アンテナカバー １０ アンテナＡ １１ アンテナＢ １２ 高周波発信器 １３ アンテナＣ １４ 伸縮式ホイップアンテナに接地したコイル状の導
体を付加した場合の指向特性 １５ 伸縮式ホイップアンテナに接地したコイル状の導
体を付加しない場合の指向特性 １６ 接地されたメアンダラインのパターンの導体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナＡとアンテナＢで構成される移
   動通信無線機用伸縮式アンテナが、前記伸縮式アンテナ
   を伸ばしたときには前記アンテナＢに給電され、前記伸
   縮式アンテナを縮めたときには前記アンテナＡに給電さ
   れる構造において、前記伸縮式アンテナを縮めたとき
   に、前記アンテナＢからの電界の放射を低減させる目的
   で、前記アンテナＢと電磁結合するようにアンテナＣは
   前記アンテナＢの近傍に配置され、更に該アンテナＣは
   前記移動通信用無線機のグランドに短絡されて配置され
   ていることを特徴とするアンテナからの不要電界放射低
   減装置。
2. 【請求項２】 前記アンテナＣは１／４波長の電気長の
   コイルアンテナで構成されていることを特徴とする請求
   項１記載のアンテナからの不要電界放射低減装置。
3. 【請求項３】 前記アンテナＣは１／４波長の電気長の
   プリント基板上のメアンダライン状の導体パターンで構
   成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ
   からの不要電界放射低減装置。
4. 【請求項４】 前記アンテナＡがコイル状アンテナであ
   り、前記アンテナＢが棒状アンテナであることを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナからの
   不要電界放射低減装置。