JP2002504769A - 無線送受信器のための二重帯域アンテナ - Google Patents

無線送受信器のための二重帯域アンテナ

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JP2002504769A JP2000532881A JP2000532881A JP2002504769A JP 2002504769 A JP2002504769 A JP 2002504769A JP 2000532881 A JP2000532881 A JP 2000532881A JP 2000532881 A JP2000532881 A JP 2000532881A JP 2002504769 A JP2002504769 A JP 2002504769A
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ホ・ソー・セオ
セオン・ジョーン・キム
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Abstract

(57)【要約】 伸縮自在なホイップアンテナと相異なるピッチを有するヘリカルアンテナとからなる無線送受信器の二重帯域アンテナを提供する。ここで、前記ヘリカルアンテナ部は、第１ピッチを有する第１ヘリカル部分と第２ピッチを有する第２ヘリカル部分とからなり、前記第１及び第２ヘリカル部分は相異なる周波数帯域で独立的に動作する。ホイップアンテナ部は、導電性内部導体、前記内部導体の第１部分だけを取り囲んでチョークの機能を果たす外部導体、及び前記内部導体と外部導体との隙間を埋め込むと同時に、前記内部導体の上端から一定長さ延長された絶縁物からなり、第１周波数帯域では前記導電性内部導体の第１部分だけが動作し、第２周波数帯域では前記内部導体全体が動作する。前記固定部は、前記ヘリカルアンテナ部及びホイップアンテナ部を前記無線送受信器に固定させ、ヘリカルアンテナ部の下端に連結される上端と、無線送受信器内にホイップアンテナを挿入するための通り穴とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの相異なる周波数帯域で使用可能な無線送受信器のための二重
帯域アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、一つのアンテナを用いて二重帯域(dual band)アンテナを具現するた めには、各々の周波数に合うようアンテナの各部分を独立的に動作させるチョー
ク(choke)のような付加的な回路構成が要求されてきた。このように二つ以上の 周波数帯域で動作できるアンテナを具現するためにチョークを使用する例は、米
国特許番号第３,１３９,６２０号と第４,５０９,０５６号などに開示してある。
【０００３】 特に、前記米国特許番号第４,５０９,０５６号には同調スリーブチョークを用
いる多重周波数アンテナ部(Multi-Frequency Antenna Employing Tuned Sleeve
Chokes)が開示してある。図１は、前記米国特許番号第４,５０９,０５６号に開 示された同調スリーブチョークを用いる多重周波数アンテナの実施形態であって
、二重周波数で動作するモノポール(monopole)アンテナの断面図である。図１の
アンテナは、周波数がハーモニック(harmonic)で分離されず、周波数比が１.２ ５以上の無線送受信器で有効に動作する。図１に示すように、前記アンテナは、
一般のモノポールアンテナと、一端は開放されており他端は短絡された同軸伝送
線(coaxial transmission line)と、接地面とから構成される。
【０００４】 図１において、アンテナの中間部分に前記同軸伝送線形態のチョーク１２ｉが
構成されているが、これは二重帯域周波数のうち高い周波数でλ／４の電気的な
長さを有する。このλ／４スリーブチョーク１２ｉは、高い周波数帯域で、チョ
ークの開放端(open end)部分と同軸給電線(coaxial feed line)の延長部１００ との間に高いインピーダンスを形成させ、これら両部分のカップリングを防ぐ役
割を果たす。したがって、高い周波数帯域で、‘ｌ’で表示した部分だけがアン
テナとして動作するようになる。しかし、低い周波数では、前記スリーブチョー
ク１２ｉが絶縁要素(isolation element)として動作しないため、‘Ｐ’で表示 された部分全体がモノポールアンテナとして動作する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上から述べてきたように、従来のチョークを用いる二重帯域アンテナは、シ
ングルバンドアンテナ(single band antenna)に比べて複雑な構造を有し、大き さも増大する。また、前記従来のアンテナは、その大きさが増大するに伴って、
軽い衝撃にも損傷されてしまう恐れもあった。さらに、従来の固定形(即ち、伸 縮不可能な)アンテナを採用した無線送受信器は携帯するのが不便であった。 従って、本発明の目的は、相互独立的に動作する、相異なるピッチを有するヘ
リカルアンテナ(helicalantenna)と伸縮自在なホイップアンテナ(whip antenna)
とを有する無線送受信器のための二重帯域アンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、無線送受信器の二重帯域アンテナを
提供する。本発明の二重帯域アンテナは、第１ピッチを有する第１ヘリカル部分
と第２ピッチを有する第２ヘリカル部分とからなり、前記第１及び第２ヘリカル
部分が相異なる周波数帯域で独立的に動作するヘリカルアンテナ部と、導電性内
部導体、前記内部導体の第１部分だけを取り囲んでチョークの機能を果たす外部
導体、及び前記内部導体と外部導体との隙間を埋め込むと同時に、前記内部導体
の上端から一定長さ延長された絶縁物からなり、第１周波数帯域では前記導電性
内部導体の第１部分だけが動作し、第２周波数帯域では前記内部導体全体が動作
するホイップアンテナ部と、前記ヘリカルアンテナ部及びホイップアンテナ部を
前記無線送受信器に固定させ、前記ヘリカルアンテナ部の下端に連結される上端
と、無線送受信器内にホイップアンテナを挿入するための通り穴とを有する固定
部と、からなる。ここで、前記第１ヘリカル部分の第１ピッチが前記第２ヘリカ
ル部分の第２ピッチに比べて狭い。
【０００７】 本発明の特徴によれば、前記ホイップアンテナが無線送受信器内に引込んだ場
合、前記ヘリカルアンテナだけが動作し、前記ホイップアンテナの絶縁物が固定
部の通り穴に位置して前記ヘリカルアンテナからホイップアンテナをデカップリ
ングさせる。 前記第１周波数帯域対第２周波数帯域の比を、前記第１及び第２ヘリカル部分
からなるコイルの回転数を調整することによって変化させ、前記第１及び第２ヘ
リカル部分の第１及び第２ピッチは一定な値に固定される。 さらに、前記固定部の外壁の下部には、無線送受信器の本体に固定部を結合す
るためのねじ山が形成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、従来の技術による、二重周波数で動作できるモノポールアンテナの断
面図。 図２は、本発明の一実施形態による、無線送受信器の外まで伸びでいるホイッ
プアンテナとヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテナの断面図。 図３は、本発明の一実施形態による、無線送受信器内に引込んだホイップアン
テナとヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテナの断面図。 図４Ａは、共振周波数の周期的特性を説明できる最も簡単な形態のホイップア
ンテナの構成図。 図４Ｂは、前記図４Ａのホイップアンテナのインピーダンス特性を周波数軸か
ら示す図。 図５Ａは、従来の技術による、同一のピッチを有する通常のヘリカルアンテナ
の構成図。 図５Ｂは、図５Ａのようなヘリカルアンテナの二つの共振周波数帯域で表れる
インピーダンスを示したスミスチャート。 図６Ａは、本発明の一実施形態による、相異なるピッチを有するヘリカルアン
テナの構成図。 図６Ｂは、前記図６Ａのようなヘリカルアンテナの二つの共振周波数帯域で表
れるインピーダンスを示したスミスチャート。 図７は、第１ピッチを有する第１ヘリカル部分ｌ６でコイル３５の回転数の変
化によるヘリカルアンテナのインピーダンス特性を示す図。 図８は、第２ピッチを有する第２ヘリカル部分ｌ５でコイルの回転数の変化に
よるヘリカルアンテナのインピーダンス特性を示す図。 図９は、ホイップアンテナとヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテナの
インピーダンス特性を示す図。 図１０は、本発明の一実施形態によるＡＭＰＳ(Advanced Mobile Phone Servi
ce)帯域での二重帯域アンテナの放射特性を示す図。 図１１は、本発明の一実施形態によるＵＳ−ＰＣＳ(Personal Communication
Service)帯域での二重帯域アンテナの放射特性を示す図。 図１２は、本発明の他の実施形態による、伸縮自在なホイップアンテナとヘリ
カルアンテナとからなる二重帯域アンテナの断面図であって、前記ホイップアン
テナは無線送受信器の外まで伸びている。 図１３は、本発明の他の実施形態による、伸長状態で二重帯域アンテナがマ ッチングされなかった場合、ホイップアンテナのＶＳＷＲ(Voltage Standing Wa
ve Ratio)を示す図。 図１４は、本発明の他の実施形態による、二重帯域アンテナが伸長状態でマッ
チングされなかった場合、ホイップアンテナの反射係数を示すスミスチャート。 図１５は、二重帯域アンテナが伸長状態でマッチングされた場合、ホイップア
ンテナのＶＳＷＲを示す図。 図１６は、二重帯域アンテナが伸長状態でマッチングされた場合、ホイップア
ンテナの反射係数を示すスミスチャート。 図１７は、本発明の他の実施形態による、伸縮自在なホイップアンテナとヘリ
カルアンテナとからなる二重帯域アンテナを示す図であって、ホイップアンテナ
が無線送受信器内に引込んだ状態を示す。
【０００９】 以下、本発明に従う好適な実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を
共通使用するものとする。 そして、以下の説明では、具体的な特定事項が示しているが、これに限られる
ことなく本発明を実施できることは、当技術分野で通常の知識を有する者には自
明である。また、関連する周知技術については適宜説明を省略するものとする。 引込み状態(図３及び図１７参照)において、ホイップアンテナは無線送受信器
内に完全に挿入され、相対的に短いヘリカルアンテナだけが無線送受信器の外に
突出されるため、ヘリカルアンテナだけが動作する。従って、前記引込み状態(r
etracted state)では無線送受信器の全体の長さが短くなり、従って、無線送受 信器の全体外観が良好になり、ホイップアンテナも外部の衝撃から容易に保護さ
れる。本発明に使用される前記ホイップアンテナは二つの実施形態で具現される
。
【００１０】 まず、第１実施形態では、ホイップアンテナが二重帯域アンテナに広く使用さ
れるチョーク構造を採用する。このホイップアンテナのチョーク構造は導電性内
部導体(conductive core line)を取り囲む外部導体から構成される(図２参照)。
また、第２実施形態では、前記ホイップアンテナが前記チョークの代わりに簡単
なマッチング回路を使用して二重帯域アンテナを具現する(図１２参照)。 前記アンテナの引込み状態では二重帯域アンテナのヘリカルアンテナ部分だけ
が動作する。即ち、ホイップアンテナは引込み状態では動作しない。前記ヘリカ
ルアンテナは、既存の二重帯域アンテナとは違って、別途の分離素子を使用せず
、ただヘリカルコイル自体のピッチだけを調整して二つの相異なる周波数で独立
的に動作できる。従って、本発明の二重帯域アンテナは簡単な構造を有し、その
大きさも縮められる。
【００１１】 図２は、無線送受信器(移動電話)に取り付けられた二重帯域アンテナを示すも
のであって、伸縮自在なホイップアンテナ１０が無線送受信器の外まで伸びてア
ンテナの有効長さが増加されるため、アンテナの放射特性が向上される。前記ホ
イップアンテナ１０は、導電性内部導体１２と、この導電性内部導体１２の第１
部分を取り囲んでチョークとして機能する外部導体１３と、前記導電性内部導体
１２と前記外部導体１３との間を埋める絶縁物１１とから構成される。ここで、
前記絶縁物１１は前記導電性内部導体１２の上端から一定距離延長される。この
ような構成を有するホイップアンテナ１０は、一つの周波数帯域では前記内部導
体１２の第１部分だけが動作し、他の周波数帯域では前記内部導体１２の全体が
動作する。
【００１２】 ヘリカルアンテナ３０は、相異なるピッチを有するようコイル３５を巻いた第
１及び第２ヘリカル部分ｌ４，ｌ５と、前記第１及び第２ヘリカル部分ｌ４，ｌ
５を全体的に取り囲む絶縁性チューブ２０とから構成される。この構成で、前記
ヘリカルアンテナ３０は、既存の二重帯域アンテナとは違って、付加的な周波数
分離素子を使用せず、ただコイル３５自体のピッチを調整するだけで二つの相異
なる周波数で独立的に動作できる。従って、本発明の二重帯域アンテナは、構造
が簡単になり、その大きさも縮められる。金属固定部４０は、前記ヘリカルアン
テナ部３０及びホイップアンテナ部１０を無線送受信器の本体(chassis)６０に 支持させる。前記ヘリカルアンテナ部３０を構成するコイルの下端は金属固定部
４０の上端に接続される。前記固定部４０は通り穴(through hole)を有し、この
通り穴を通して前記ホイップアンテナ部１０が送受信器内に挿入される。また、
前記固定部４０の下端はプリント回路基板(Print Circuit Board：ＰＣＢ)７０ に連結された給電点(feed point)８０に接続される。この時、前記給電点８０は
アンテナと信号源(signal source)とを連結する。また、前記固定部４０の下部 外壁にはねじ山(screwed teeth)があり、このねじ山によってヘリカルアンテナ 部３０と無線送受信器の本体が連結される。
【００１３】 図２において、参照符号ｌ１は全体絶縁物１１のうち内部導体ｌ２のない絶縁
物部分だけの長さを示し、ｌ３は固定部４０を含むヘリカルアンテナ部３０の物
理的長さを示す。ｌ７はホイップアンテナ１０の長さを示すものであって、二重
周波数帯域のうち高い周波数帯域で有効アンテナとして機能する。ｌ２はホイッ
プアンテナ１０の導電性内部導体１２の長さを示す。ｌ５，ｌ４は、相異なるピ
ッチを有するヘリカルアンテナ部３０の第２及び第１ヘリカル部分の物理的長さ
であって、前記第１ヘリカル部分ｌ４が第２ヘリカル部分ｌ５に比べて狭いピッ
チを有する。また、ｌ６は外部導体１３で取り囲まれていない部分の導電性内部
導体１２の長さを示す。ｌ８は、導電性内部導体１２の第１部分の長さであって
、ホイップアンテナ１０にチョークを形成するために外部導体１３で取り囲まれ
ており、高い周波数で長さλ／４を有する。
【００１４】 図３は、無線送受信器に取り付けられた二重帯域アンテナを示すものであって
、ホイップアンテナ１０が前記無線送受信器内に引込んだ状態を示す。即ち、ホ
イップアンテナ１０が送受信器の本体６０内に完全に挿入されており、ヘリカル
アンテナ３０だけが前記本体の外に突き出ている。本体６０に固定されたヘリカ
ルアンテナ３０は、前記ホイップアンテナ１０に比べて遥かに短い。この状態で
はヘリカルアンテナ部３０だけが動作する。 図４Ａは共振周波数の周期的な特性を説明できる最も簡単な形態のホイップア
ンテナであり、図４Ｂは前記図４Ａのホイップアンテナのインピーダンス特性を
周波数軸から示す図である。
【００１５】 前記図４Ｂで、最も低い共振周波数を有するＡとＢ地点の周波数比ｆA／ｆBは
ちょうど３：１である。仮に、ちょうど３：１の周波数比で無線送受信器が動作
すると仮定すれば、前記図４Ｂの特性を用いて容易に二重帯域アンテナが具現で
きる。しかし、通常の二重帯域アンテナにおいて二つの帯域の周波数比が正確に
３：１の関係にある場合は希である。従って、このような特性を任意の周波数比
特性を有する二重帯域アンテナを設計する時に実際に応用するということはほぼ
不可能なことと言える。従って、図１に示した従来の実施形態では、望む任意の
周波数比を有する共振特性を表すアンテナを具現するためにチョークをアンテナ
の特定位置に形成した。即ち、前記図１に示すように、アンテナの中間部分に形
成されたチョークを用いて二重帯域アンテナの二つの共振周波数比を任意に調整
することによって、放射効率の低下を招かない二重帯域アンテナを設計した。し
かし、本発明は、前記図１の従来の実施形態とは違って、前記付加回路を使用せ
ず、ヘリカルアンテナ部３０を構成するコイル３５のピッチと回転数を調整する
だけで望む任意の周波数比が得られる。
【００１６】 図２及び図３に示した二重帯域アンテナにおいて、ホイップアンテナ１０は伸
縮自在に形成され、ヘリカルアンテナ３０について独立的に動作する。以下、ホ
イップアンテナ１０だけが動作する伸長状態(extended state)と、ヘリカルアン
テナ３０だけか動作する引込み状態について各々説明する。
【００１７】 １．ホイップアンテナの伸長状態 図２を再参照すれば、ホイップアンテナ１０が無線送受信器の本体６０の外に
完全に突き出ている。この場合、固定部４０は前記ホイップアンテナ１０とヘリ
カルアンテナ３０の両方に連結される。しかし、前記ヘリカルアンテナ部３０の
物理的長さが前記ホイップアンテナ部１０のそれに比べて遥かに短く、前記ヘリ
カルアンテナ部３０が前記ホイップアンテナ部１０と接触されているため、実際
上前記ホイップアンテナだけが動作する。これについては米国特許番号第５,４ ７９,１７８号に詳述されている。従って、ホイップアンテナが伸長状態にある 時、二重帯域アンテナは前記ホイップアンテナ１０と略同一であることが判る。
【００１８】 この状態ではヘリカルアンテナ部３０が無視されるため、伸長状態で考慮すべ
きアンテナの構造は、ホイップアンテナ部１０とアンテナを固定するための固定
部４０になる。ここで、前記ホイップアンテナ部１０は放射体として機能する内
部導体１２、チョークとして機能する外部導体１３及び絶縁物１１に区分される
。 本実施形態ではλ／４スリーブを用いて高い周波数帯域のチョークを具現する
。本実施形態のチョークは図２で外部導体１３が内部導体１２を取り囲んでいる
ｌ８部分であって、このチョークの機能によって、高い周波数でホイップアンテ
ナ１０のｌ６は動作せず、ｌ７部分だけがアンテナとして機能する。図２のｌ６
とｌ７との接点１４でアンテナ給電点８０に向いて見たインピーダンスは次の式
（１）で定義できる。
【００１９】
【数１】 ここで、Ｚchokeはチョークインピーダンス、λHは二重帯域の中、高い周波数
帯域に該当する波長、Ｚ0は同軸線の特性インピーダンス、ｌ８はチョークとし て機能する外部導体１３の長さ、εγは同軸線に使用された誘電体の誘電率、ａ
は内部導体１２の直径、ｂは外部導体１３の直径を各々示す。 前記式（１）から判るように、チョークインピーダンスＺchokeは高い周波数 帯域で略無限大になる(即ち、長さｌ８が約λ／４の時)。この場合、ホイップア
ンテナ１０のｌ６部分がｌ８からデカップリング(decoupling)されるため、高い
周波数帯域ではｌ７部分だけがアンテナとして動作する。これに対し、低い周波
数帯域ではチョークインピーダンスＺchokeが絶縁要素として動作できるほど十 分に大きくないため、ホイップアンテナ部１０の全体部分ｌ２がアンテナとして
動作する。
【００２０】 ２.ホイップアンテナの引込み状態 図３を参照すれば、ホイップアンテナ部１０が無線送受信器の本体６０内に完
全に挿入されると、前記ホイップアンテナ部１０の絶縁物１１がヘリカルアンテ
ナ部３０に位置し、内部導体１２の上端が固定部４０の下端に位置するため、ア
ンテナ固定部４０がホイップアンテナ１０の内部導体１２からデカップリングさ
れる。この結果、ヘリカルアンテナ部３０だけが単独に有効アンテナとして動作
する。この場合、無線送受信器のアンテナはヘリカルアンテナ部３０と前記ヘリ
カルアンテナ部３０を固定する固定部４０とから構成されると見なせる。
【００２１】 図５Ａは同一のピッチを有するコイル３５から構成された通常のヘリカルアン
テナを示し、図５Ｂは、図５Ａのようなヘリカルアンテナの二つの共振周波数帯
域で表れるインピーダンスを表示したスミスチャート(Smith Chart)である。こ の時に表れる共振周波数の比が約３：１になり、二つの共振周波数でインピーダ
ンスは相異なる値を有する。 図６Ａは相異なるピッチを有するコイル３５から構成された本発明の実施形態
によるヘリカルアンテナ部３０を示し、図６Ｂは、前記図６Ａのようなヘリカル
アンテナの二つの共振周波数帯域で表れるインピーダンスを示したスミスチャー
トである。ここで、前記共振周波数比は約２.２：１であり、二つの共振周波数 でのインピーダンスは略同一である。
【００２２】 前記コイルのインダクタンスはピッチに反比例するものと知られている。図６
Ａに示すように、前記ヘリカルアンテナ部３０を構成するコイル３５は、第１ヘ
リカル部分ｌ４と第２ヘリカル部分ｌ５を有し、前記第１ヘリカル部分ｌ４のピ
ッチは第２ヘリカル部分ｌ５のそれに比べて狭く、従って、第１ヘリカル部分ｌ
４でインダクタンスは第２ヘリカル部分ｌ５のそれに比べて高い。ここで、前記
コイルの全体インダクタンスはｊ２πｆＬによって得られる。前記ｆとＬが高く
なると、前記コイル３５の全体インダクタンスが増加し、このようなインダクタ
ンスの増加によって、コイルに流れる電流が減少する。従って、高い周波数帯域
で、第１ヘリカル部分Ｌ４のインダクタンスは第２ヘリカル部分Ｌ５のインダク
タンスに比べて高く、第１ヘリカル部分Ｌ４に流れる電流は第２ヘリカル部分Ｌ
５に流れる電流に比べて小さい。従って、高い周波数帯域では第 ２ヘリカル部 分Ｌ５だけが実際上アンテナとして機能する。
【００２３】 図６Ｂを参照すれば、アンテナの共振周波数は各々１９７２MHz及び９０４MHz
であり、従って、共振周波数の比は約２.２：１になる。前にも説明したように 、アンテナの共振周波数比は第１及び第２ヘリカル部分Ｌ４，Ｌ５のピッチを調
整することによって変化させられる。次の表１は二つの共振周波数ｆH，ｆLとそ
れらの比ｆH／ｆLを示す。この時、第２ヘリカル部分ｌ５は４.７mmのピッチ及 び３.８mmの内径を有し、コイル３５は０.４mmの直径を有すると仮定する。
【表１】 図７は、第１ピッチを有する第１ヘリカル部分ｌ４でコイル３５の回転数の変
化によるヘリカルアンテナ３０のインピーダンス特性を示す。 次の表２は、二つの共振周波数ｆH，ｆLとそれらの比ｆH／ｆLを示す。この時
、第１ヘリカル部分ｌ４は０.６mmのピッチ及び３.８mmの内径を有し、コイル３
５は０.４ｍｍの直径を有すると仮定する。
【００２４】
【表２】 図８は、第２ピッチを有する第２ヘリカル部分ｌ５でコイルの回転数の変化に
よるヘリカルアンテナ３０のインピーダンス特性を示す。 アンテナの共振周波数は、表３に示すように、ピッチを特定値に固定させた状
態でコイル３５の巻線数を変化させることによって調整することもできる。 次の表３は、二つの共振周波数ｆH，ｆLと第２ヘリカル部分ｌ５でコイル３５
の巻線数によるそれらの比ｆH／ｆLを示す。この時、第１及び第２ヘリカル部分
ｌ４、ｌ５は、各々1.３mmと５.５mmのピッチを有し、内径は３.８mmであり、コ
イル３５は０.４mmの直径を有すると仮定する。
【００２５】
【表３】 次の表４は、二つの共振周波数ｆH，ｆLと第１ヘリカル部分ｌ４でコイル３５
の巻線数によるそれらの比ｆH／ｆLを示す。この時、第１及び第２ヘリカル部分
ｌ４、ｌ５は、各々1.３mmと５.５mmのピッチを有し、内径は４.６mmであり、コ
イル３５は０.４mmの直径を有すると仮定する。
【００２６】
【表４】 前出の表３及び表４によれば、第２ヘリカル部分ｌ５のコイル回転数が増加す
ると、二つの共振周波数比は減少し(即ち、１に近づく)、第１ヘリカル部分ｌ４
のコイル回転数が増加すると、二つの共振周波数の比が増加する。 前出の図６Ｂでは、二つの共振周波数帯域で表れるインピーダンスサイクルが
殆ど一致している。従って、本発明の実施形態によるヘリカルアンテナ３０は、
二つの使用周波数帯域の比が正確に３：１でなくても、二つの使用周波数帯域の
インピーダンスを別途のマッチング回路無しに略同一な値に調整できる。この結
果、ピッチ及びコイル３５の回転数を調整することによって望む二重帯域アンテ
ナが得られる。
【００２７】 本実施形態において、ヘリカルアンテナ３０はホイップアンテナ１０のインピ
ーダンス特性と同一なインピーダンス特性を有する。即ち、ホイップアンテナ１
０が図７に示したインピーダンス特性を有すると、ヘリカルアンテナ３０もピッ
チ及びコイル３５の回転数を調整することによって同一なインピーダンスを有す
るべきである。この場合、前記ヘリカルアンテナ３０も前記ホイップアンテナ１
０で使用されるマッチング回路にマッチングされる。 一方、単一ピッチを有するヘリカルアンテナは周期的な共振特性を有する。し
かし、このヘリカルアンテナは、各周波数で相異なるインピーダンスを有し、従
って、ホイップアンテナのインピーダンスと同一なインピーダンスを有すること
ができない。
【００２８】 図９は、伸長状態及び引込み状態の両状態で、無線送受信器に装着される二重
帯域アンテナのインピーダンス特性を示す。この二重帯域アンテナはＡＭＰＳ( ８２４〜８９４MHz)とＵＳ−ＰＣＳ(１８５０〜１９９０MHz)の二つの帯域で良 好なマッチング特性を表す。 図１０は、ＡＭＰＳ帯域での二重帯域アンテナの放射特性を示し、図１１は本
発明の一実施形態によるＵＳ−ＰＣＳ帯域での二重帯域アンテナの放射特性を示
す。 図１２は本発明の他の実施形態による伸縮自在なホイップアンテナ１０とヘリ
カルアンテナ３０とからなる二重帯域アンテナを示す図であって、前記ホイップ
アンテナは無線送受信器の外まで伸びでいる。図１２に示すように、ホイップア
ンテナ１０はワイヤの形態を有する。本実施形態において、二重帯域アンテナは
、チョークを用いず、ホイップアンテナ１０の周期的な共振特性を用いて具現さ
れる。即ち、チョークを使用しない本実施形態のホイップアンテナは、図２のホ
イップアンテナとは違って、その全体部分が高い周波数帯域と低い周波数帯域の
両方で動作できる。
【００２９】 前記ホイップアンテナ１０は導電性内部導体１２、及びこの導電性内部導体１
２の上端から伸びている絶縁物１１で構成される。また、ヘリカルアンテナ３０
は図２のそれと同一な構成を有する。 図１２において、参照符号ｌ１は全体絶縁物１１のうち内部導体１２のない絶
縁物部分だけの長さを示し、ｌ２はホイップアンテナ１０の導電性内部導体１２
の長さを示す。ｌ３は固定部４０を含むヘリカルアンテナ部３０の物理的長さを
示す。ｌ５，ｌ４は、相異なるピッチを有するヘリカルアンテナ部３０の第２及
び第１ヘリカル部分の物理的長さであって、前記第１ヘリカル部分ｌ４が第２ヘ
リカル部分ｌ５に比べて狭いピッチを有する。
【００３０】 チョークを使用しないホイップアンテナを具現するためには共振周波数及びホ
イップアンテナの長さを考慮すべきである。図４Ａを再び参照すれば、ホイップ
アンテナ１０が３：１の周波数比で周期的な共振周波数特性を有し、従って、ホ
イップアンテナ１０の長さは、共振周波数のうち一つが二重帯域周波数のうち一
つと同一になるよう決定される。これにより、前記アンテナは、選択された周波
数の３倍より高い周波数帯域でも、また低い周波数帯域でも共振できる。この場
合、アンテナのプリステージ(prestage)でマッチング回路(図示せず)を使用して
周期的な共振周波数を望む周波数に遷移することができる。また、選択された第
１共振周波数のＶＳＷＲは殆ど影響しない。上述の如く、二重帯域周波数の周波
数比が正確に３：１でない場合にも、マッチング回路を使用してホイップアンテ
ナを二重帯域アンテナとして使用することができる。また、前記ヘリカルアンテ
ナ３０もホイップアンテナ１０に備えられたマッチング回路を用いて二重帯域ア
ンテナ特性を具現できる。
【００３１】 図１３は二重帯域アンテナが伸長状態でマッチングされない場合のホイップア
ンテナ１０のＶＳＷＲであって、ホイップアンテナ１０の長さがＡＭＰＳ／ＰＣ
Ｓ二重帯域のうちＰＣＳ周波数帯域の約３λ／４と設定された場合のＶＳＷＲパ
ターンを示している。 図１４は二重帯域アンテナが伸長状態でマッチングされなかった場合ホイップ
アンテナ１０の反射係数を示すスミスチャートである。図１５は二重帯域アンテ
ナが伸長状態でマッチングされた場合ホイップアンテナ１０のＶＳＷＲを示す。
図１６は、二重帯域アンテナが伸長状態でマッチングされた場合ホイップアンテ
ナ１０の反射係数を示すスミスチャートである。ここで、前記ホイップアンテナ
１０は、共振周波数がＡＭＰＳ周波数帯域より低い周波数で発生されるだけの長
さを有するため、マッチング要素を使用せずにも拘わらずＰＣＳ周波数帯域で望
む共振周波数特性を表す。本実施形態では、図１５及び図１６に示すように、高
域(highpass)マッチング回路を提供することによって、低い共振周波数だけがＰ
ＣＳ周波数帯域でアンテナインピーダンスに影響せずＡＭＰＳ周波数帯域に遷移
される。図１３及び図１５において、マーカー１及び２はＡＭＰＳ周波数帯域を
示し、３及び４はＰＣＳ周波数帯域を示す。また、本発明によれば、ヘリカルア
ンテナが装着され、ホイップアンテナが伸長された状態でアンテナインピーダン
スが表れる場合、本体及びヘリカルアンテナの寄生素子(parasitic element)が 発生される。しかし、これは本発明のテーマにおいて大した問題ではない。
【００３２】 図１７は、本発明の他の実施形態による、ホイップアンテナとヘリカルアンテ
ナとからなる二重帯域アンテナを示すものであって、ホイップアンテナが無線送
受信器内に引込んだ状態を示している。 以上から述べてきたように、本発明の二重帯域アンテナは、ホイップアンテナ
とヘリカルアンテナとから構成されており、前記ホイップアンテナは、使用しな
い場合には送受信器内に引っ込められるため、携帯が容易で、外部の衝撃にも殆
ど損傷されない。また、別途のマッチング回路やチョークを用いず、ヘリカルア
ンテナのコイル回転数又はピッチを調整するだけで二重帯域アンテナを具現でき
る。 一方、前記本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に上げて説明してきたが
、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは勿論である。従って、
本発明の範囲は前記実施形態によって限られてはいけなく、特許請求の範囲とそ
れに均等なものによって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による、二重周波数で動作できるモノポールアンテナ
の断面図である。
【図２】 本発明の一実施形態による、無線送受信器の外まで伸びでいるホ
イップアンテナとヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテナの断面図である
。
【図３】 本発明の一実施形態による、無線送受信器内に引込んだホイップ
アンテナとヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテナの断面図である。
【図４】 図４Ａは、共振周波数の周期的特性を説明できる最も簡単な形態
のホイップアンテナの構成図であり、図４Ｂは、前記図４Ａのホイップアンテナ
のインピーダンス特性を周波数軸から示す図である。
【図５】 図５Ａは、従来の技術による、同一のピッチを有する通常のヘリ
カルアンテナの構成図であり、図５Ｂは、図５Ａのようなヘリカルアンテナの二
つの共振周波数帯域で表れるインピーダンスを示したスミスチャートである。
【図６】 図６Ａは、本発明の一実施形態による、相異なるピッチを有する
ヘリカルアンテナの構成図であり、図６Ｂは、前記図６Ａのようなヘリカルアン
テナの二つの共振周波数帯域で表れるインピーダンスを示したスミスチャートで
ある。
【図７】 第１ピッチを有する第１ヘリカル部分ｌ６でコイル３５の回転数
の変化によるヘリカルアンテナのインピーダンス特性を示す図である。
【図８】 第２ピッチを有する第２ヘリカル部分ｌ５でコイルの回転数の変
化によるヘリカルアンテナのインピーダンス特性を示す図である。
【図９】 ホイップアンテナとヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテ
ナのインピーダンス特性を示す図である。
【図１０】 本発明の一実施形態によるＡＭＰＳ(Advanced Mobile Phone S
ervice)帯域での二重帯域アンテナの放射特性を示す図である。
【図１１】 本発明の一実施形態によるＵＳ−ＰＣＳ(Personal Communicat
ion Service)帯域での二重帯域アンテナの放射特性を示す図である。
【図１２】 本発明の他の実施形態による、伸縮自在なホイップアンテナと
ヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテナの断面図であって、前記ホイップ
アンテナは無線送受信器の外まで伸びている。
【図１３】 本発明の他の実施形態による、伸長状態で二重帯域アンテナが
マッチングされなかった場合、ホイップアンテナのＶＳＷＲ(Voltage Standing
Wave Ratio)を示す図である。
【図１４】 本発明の他の実施形態による、二重帯域アンテナが伸長状態で
マッチングされなかった場合、ホイップアンテナの反射係数を示すスミスチャー
トである。
【図１５】 二重帯域アンテナが伸長状態でマッチングされた場合、ホイッ
プアンテナのＶＳＷＲを示す図である。
【図１６】 二重帯域アンテナが伸長状態でマッチングされた場合、ホイッ
プアンテナの反射係数を示すスミスチャートである。
【図１７】 本発明の他の実施形態による、伸縮自在なホイップアンテナと
ヘリカルアンテナとからなる二重帯域アンテナを示す図であって、ホイップアン
テナが無線送受信器内に引込んだ状態を示す。
【符号の説明】
１０…ホイップアンテナ １１…全体絶縁物 １２…導電性内部導体 １３…外部導体 １４…第１ヘリカル部分 １５…第２ヘリカル部分 ２０…絶縁性チューブ ３０…ヘリカルアンテナ ３５…コイル ４０…固定部 ６０…本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セオン・ジョーン・キム 大韓民国・キュンキ−ド・472−100・ナム ヤンジュ−シ・トノン−ドン・298−１ (72)発明者 アレクサンドレ・ゴウデレフ 大韓民国・キュンキ−ド・442−370・スウ ォン−シ・パルタル−グ・マエタン−ド ン・（番地なし）・サムソン・１−チャ・ エーピーティ・＃５−1112 (72)発明者 コンスタンティン・クリロフ 大韓民国・キュンキ−ド・442−370・スウ ォン−シ・パルタル−グ・マエタン−ド ン・（番地なし）・サムソン・１−チャ・ エーピーティ・＃６−801 Ｆターム(参考） 5J046 AA03 AA07 AB06 AB12 DA03 PA02 PA06 5J047 AA03 AA07 AB06 AB12 FA02 FA04 FA05 FA09

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線送受信器の二重帯域アンテナにおいて、 第１ピッチを有する第１ヘリカル部分と第２ピッチを有する第２ヘリカル部分
    とからなり、前記第１及び第２ヘリカル部分が相異なる周波数帯域で独立的に動
    作するヘリカルアンテナ部と、 導電性内部導体、前記内部導体の第１部分だけを取り囲んでチョークの機能を
    果たす外部導体、及び前記内部導体と外部導体との隙間を埋め込むと同時に、前
    記内部導体の上端から一定長さ延長された絶縁物からなり、第１周波数帯域では
    前記導電性内部導体の第１部分だけが動作し、第２周波数帯域では前記内部導体
    全体が動作するホイップアンテナ部と、 前記ヘリカルアンテナ部及びホイップアンテナ部を前記無線送受信器に固定さ
    せる固定部と、から構成されることを特徴とする無線送受信器の二重帯域アンテ
    ナ。
  2. 【請求項２】 前記固定部はヘリカルアンテナ部の下端に連結される上端と
    、無線送受信器内にホイップアンテナを挿入するための通り穴とを有することを
    特徴とする請求項１記載の二重帯域アンテナ。
  3. 【請求項３】 前記ホイップアンテナは無線送受信器について伸縮自在に形
    成されるため、前記ホイップアンテナが前記無線送受信器内に引込んだ状態では
    前記ヘリカルアンテナだけが動作することを特徴とする請求項１記載の二重帯域
    アンテナ。
  4. 【請求項４】 前記第１ヘリカル部分の第１ピッチが前記第２ヘリカル部分
    の第２ピッチに比べて狭いことを特徴とする請求項１記載の二重帯域アンテナ。
  5. 【請求項５】 前記ホイップアンテナが無線送受信器内に引込んだ場合、前
    記ホイップアンテナの絶縁物が固定部の通り穴に位置し、前記ヘリカルアンテナ
    からホイップアンテナをデカップリングさせることを特徴とする請求項１記載の
    二重帯域アンテナ。
  6. 【請求項６】 前記第１周波数帯域対第２周波数帯域の比を、前記第１及び
    第２ヘリカル部分からなるコイルの回転数を調整することによって変化させるこ
    とを特徴とする請求項１記載の二重帯域アンテナ。
  7. 【請求項７】 第１周波数帯域対第２周波数帯域の比を、前記第１及び第２
    ヘリカル部分の第１及び第２ピッチを調整することによって変化させることを特
    徴とする請求項６記載の二重帯域アンテナ。
  8. 【請求項８】 前記第１及び第２ヘリカル部分の第１及び第２ピッチが一定
    な値に固定されることを特徴とする請求項１記載の二重帯域アンテナ。
  9. 【請求項９】 前記第１周波数帯域が１８５０〜１９９０MHzの範囲を有し 、前記第２周波数帯域が８２４〜８９４MHzの範囲を有することを特徴とする請 求項２記載の二重帯域アンテナ。
  10. 【請求項１０】 前記固定部の外壁の下部に、無線送受信器の本体に固定部
    を結合するためのねじ山を有することを特徴とする請求項１記載の二重帯域アン
    テナ。
  11. 【請求項１１】 無線送受信器でヘリカルアンテナを含む二重帯域アンテナ
    において、 導電性内部導体、前記内部導体の第１部分だけを取り囲んでチョークの機能を
    果たす外部導体、及び前記内部導体と外部導体との隙間を埋め込むと同時に、前
    記内部導体の上端から一定長さ延長された絶縁物からなり、第１周波数帯域では
    前記導電性内部導体の第１部分だけが動作し、第２周波数帯域では前記内部導体
    全体が動作するホイップアンテナ部と、 前記ヘリカルアンテナ部及びホイップアンテナ部を前記無線送受信器に固定さ
    せ、前記ヘリカルアンテナ部の下端に連結される上端と、無線送受信器内にホイ
    ップアンテナを挿入するための通り穴とを有する固定部と、から構成されること
    を特徴とする無線送受信器の二重帯域アンテナ。
  12. 【請求項１２】 前記ホイップアンテナが無線送受信器内に引込んだ場合、
    前記ホイップアンテナの絶縁物が固定部の通り穴に位置し、ヘリカルアンテナか
    らホイップアンテナをデカップリングさせることを特徴とする請求項１１記載の
    二重帯域アンテナ。
  13. 【請求項１３】 前記第１周波数帯域は１８５０〜１９９０MHzの範囲を有 し、前記第２周波数帯域は８２４〜８９４MHzの範囲を有することを特徴とする 請求項１１記載の二重帯域アンテナ。
  14. 【請求項１４】 外部導体で取り囲まれたホイップアンテナの第１部分の長
    さが第１周波数帯域でλ／４波長と同一であることを特徴とする請求項１１記載
    の二重帯域アンテナ。
  15. 【請求項１５】 前記固定部の外壁の下部に、無線送受信器の本体に前記固
    定部を結合するためのねじ山を有することを特徴とする請求項１１記載の二重帯
    域アンテナ。
  16. 【請求項１６】 無線送受信器の二重帯域アンテナにおいて、 第１ピッチを有する第１ヘリカル部分と第２ピッチを有する第２ヘリカル部分
    とからなり、前記第１及び第２ヘリカル部分が相異なる周波数帯域で独立的に動
    作するヘリカルアンテナ部と、 前記ヘリカルアンテナ部を前記無線送受信器に固定させる固定部と、から構成
    されることを特徴とする無線送受信器の二重帯域アンテナ。
  17. 【請求項１７】 前記第１ピッチが前記第２ピッチに比べて狭いことを特徴
    とする請求項１６記載の二重帯域アンテナ。
  18. 【請求項１８】 前記第１ヘリカル部分は１８５０〜１９９０MHzの範囲を 有する第１周波数帯域で動作し、第２ヘリカル部分は８２４〜８９４MHzの範囲 を有する第２周波数帯域で動作することを特徴とする請求項１６記載の二重帯域
    アンテナ。
  19. 【請求項１９】 前記第１周波数帯域対第２周波数帯域の比を、ヘリカルア
    ンテナを構成するコイルの回転数を調整することによって変化させることを特徴
    とする請求項１８記載の二重帯域アンテナ。
  20. 【請求項２０】 第１周波数帯域対第２周波数帯域の比を、前記第１及び第
    ２ヘリカル部分の第１及び第２ピッチを調整することによって変化させることを
    特徴とする請求項１９記載の二重帯域アンテナ。
  21. 【請求項２１】 前記第１及び第２ヘリカル部分の第１及び第２ピッチは一
    定な値に固定されることを特徴とする請求項１６記載の二重帯域アンテナ。
  22. 【請求項２２】 前記ヘリカルアンテナを保護するための絶縁チューブをさ
    らに備えることを特徴とする請求項１６記載の二重帯域アンテナ。
  23. 【請求項２３】 前記固定部の外壁の下部に、無線送受信器の本体に前記固
    定部を結合するためのねじ山を有することを特徴とする請求項１６記載の二重帯
    域アンテナ。
  24. 【請求項２４】 無線送受信器の二重帯域アンテナにおいて、 第１ピッチを有する第１ヘリカル部分と第２ピッチを有する第２ヘリカル部分
    とからなり、前記第１及び第２ヘリカル部分が相異なる周波数帯域で独立的に動
    作するヘリカルアンテナ部と、 導電性内部導体、及び前記内部導体の上端から一定長さ延長された絶縁物から
    なり、周期的な共振周波数を用いて相異なる二つの周波数帯域で動作するホイッ
    プアンテナ部と、 前記ヘリカルアンテナ部及びホイップアンテナ部を前記無線送受信器に固定さ
    せ、前記ヘリカルアンテナ部の下端に連結される上端と、無線送受信器内にホイ
    ップアンテナを挿入するための通り穴を有する固定部と、から構成されることを
    特徴とする無線送受信器の二重帯域アンテナ。
  25. 【請求項２５】 前記ホイップアンテナは、前記ホイップアンテナの周期的
    な共振特性によって検出された共振周波数のうち一つが二つの周波数帯域のうち
    一つと同一になるよう決定される長さを有することを特徴とする請求項２４記載
    の二重帯域アンテナ。
  26. 【請求項２６】 前記ホイップアンテナの共振周波数を調整するためのマッ
    チング回路をさらに備えることを特徴とする請求項２４記載の二重帯域アンテナ
    。
  27. 【請求項２７】 前記ホイップアンテナが無線送受信器について伸縮自在に
    形成されるため、ホイップアンテナが前記無線送受信器に引込んだ状態では前記
    ヘリカルアンテナだけが動作することを特徴とする請求項２４記載の二重帯域ア
    ンテナ。
  28. 【請求項２８】 前記第１ヘリカル部分の第１ピッチが前記第２ヘリカル部
    分の第２ピッチに比べて狭いことを特徴とする請求項２４記載の二重帯域アンテ
    ナ。
  29. 【請求項２９】 前記ホイップアンテナが無線送受信器内に引込んだ場合、
    前記ホイップアンテナの絶縁物が固定部の通り穴に位置し、ヘリカルアンテナか
    らホイップアンテナをデカップリングさせることを特徴とする請求項２４記載の
    二重帯域アンテナ。
  30. 【請求項３０】 前記第１周波数帯域対第２周波数帯域の比を、前記ヘリカ
    ルアンテナを構成するコイルの回転数を調整し、前記第１及び第２ヘリカル部分
    の第１及び第２ピッチを調整することによって変化させることを特徴とする請求
    項２４記載の二重帯域アンテナ。
  31. 【請求項３１】 前記ヘリカルアンテナのインピーダンス特性は前記ホイッ
    プアンテナのインピーダンス特性と同一なため、前記ホイップアンテナは前記ヘ
    リカルアンテナとマッチング回路を共用できることを特徴とする請求項２４記載
    の二重帯域アンテナ。
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