JP2004221854A

JP2004221854A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2004221854A
Application number: JP2003005768A
Authority: JP
Inventors: Kiyoo Heiko; 清雄平工; Ken Shibata; 建柴田
Original assignee: Anten Corp
Current assignee: Anten Corp
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】複数のヘリカル部を有するアンテナ装置において、アンテナ特性を改善する。
【解決手段】第１のヘリカル部（１１Ａ）と、前記第１のヘリカル部と径が異なる第２のヘリカル部（１１Ｂ）とで構成され、前記第１のヘリカル部が前記第２のヘリカル部の外側となるように、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが同軸状に配置され、前記ヘリカル部に給電する接続部（１３）とを有するアンテナ装置において、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部との間には、前記カバーの比誘電率より大きな比誘電率のスペーサが設けられていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、携帯無線機用のアンテナ装置に関し、特に複数の周波数において共振するアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線機は筐体の上部にアンテナを設け、アンテナにより電波を放射、捕捉して送受信動作をしている。また、携帯電話機では、上部にヘリカルアンテナと、下部にホイップアンテナ（棒状アンテナ）とを備えたアンテナを、筐体から伸縮可能に設け、アンテナの伸長時に利得を増大させ、アンテナ収納時に筐体からのアンテナの突出量を小さくするように構成されたものがある。また、近年の携帯無線機は複数の無線通信システムに対応しているものもあり、このような携帯電話機用のアンテナは複数の周波数帯域で共振する特性を有する。
【０００３】
このため、図９に示すように、巻ピッチの異なる巻線を同軸状に配置したヘリカルアンテナが提案されている。この従来のヘリカルアンテナは、巻き回された第１のヘリカルアンテナエレメントと第２のヘリカルアンテナエレメントとがカバー内に収容されており、第１のヘリカルアンテナエレメントと第２のヘリカルアンテナエレメントとが取付金具に接続されている。
【０００４】
この従来のアンテナの等価回路は、図９（ｂ）に示すように、第１のヘリカルアンテナエレメントと第２のヘリカルアンテナエレメントとが直接的に接続されて、両方のヘリカルアンテナエレメントに給電されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２２７３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のヘリカルアンテナでは、アンテナの特性を調整するために巻線ピッチと巻数とを変化させる。例えば、巻線ピッチを広くすると共振周波数での帯域幅が広くなる。このとき、アンテナの全長を変えないで巻線ピッチを変えると、巻数が変わってしまい、アンテナエレメントの電気長が変化することから、共振周波数も変わってしまう。
【０００７】
そして、図９に示すヘリカルアンテナでは、二つのヘリカルアンテナエレメントが直流的に接続されているので、一方のヘリカルアンテナエレメントの構成（巻ピッチ、巻数）を変えて、アンテナ特性を変化させると、他方のヘリカルアンテナエレメントの特性が変化して、両者を最適な特性に調整することが困難であった。
【０００８】
また、この従来のヘリカルアンテナは、給電部に常時接続されていることから、４分の１波長で共振するものであり、他の共振モードで共振させようとすると周波数毎に整合回路を設ける必要があった。すなわち、このヘリカルアンテナをロッド状アンテナの先端に配設した場合（例えば、特開平１０−２２７３０号公報の図３）、特定の関係にある周波数（１．５ＧＨｚに対してλ／４で、１．９ＧＨｚに対して３λ／８で共振する）しか、このアンテナを適用することはできなかった。特に、周波数が略２倍の関係にあるときは、いずれ周波数においても、アンテナエレメントは端部から給電されるので、λ／２の共振条件を実現することが困難であった。
【０００９】
なお、上記の問題点を改善すべく、本出願人は、給電された内径の小さいヘリカルアンテナと両端の開放された内径の大きいヘリカルアンテナとを組み合わせたアンテナ装置についての出願をしている（特願２００１−２１０１７９）。この出願によると、ヘリカルの自由長が長く必要な低周波側を内側のヘリカルとし、高周波側を外側のヘリカルとした。しかし、これを寸法制約の大きい小型のアンテナに応用すると必ずしもアンテナ特性が良好でなく、アンテナ周辺の電気的障害物に対する影響も大きかった。
【００１０】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、複数のヘリカル部を有するアンテナ装置において、アンテナ特性を改善し、小型のアンテナにも応用可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、第１のヘリカル部と、前記第１のヘリカル部と径が異なる第２のヘリカル部とで構成され、前記第１のヘリカル部が前記第２のヘリカル部の外側となるように、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが同軸状に配置され、前記第１のヘリカル部の外側には前記第１のヘリカル部を覆うカバーが設けられたアンテナ装置において、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部との間には、前記カバーの比誘電率より大きな比誘電率のスペーサが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記アンテナ装置に給電する接続部を有し、前記接続部は前記第１のヘリカル部のみに接続されることによって給電されると共に、前記第２のヘリカル部は、前記接続部に直接接続されることなく、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが容量結合することによって給電されることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１のヘリカル部はその一端から給電され、前記第２のヘリカル部はその両端が開放されていることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第１から第３の発明において、前記カバーの比誘電率と、前記スペーサの比誘電率との差が２以上であることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、少なくとも一部が筐体内に収納可能な棒状アンテナと、前記棒状アンテナの上方で前記棒状アンテナと絶縁されて配置されたヘリカルアンテナとを有し、前記棒状アンテナが筐体から引き出された状態では前記棒状アンテナの下部に設けられた第１の接続部に給電され、前記棒状アンテナが筐体内に収納された状態では前記ヘリカルアンテナの下部に設けられた第２の接続部に給電されるアンテナ装置において、前記ヘリカルアンテナは、第１のヘリカル部と、前記第１のヘリカル部と径が異なる第２のヘリカル部とで構成され、前記第１のヘリカル部が前記第２のヘリカル部の外側となるように、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが同軸状に配置されて成り、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部との間には、前記カバーの比誘電率より大きな比誘電率のスペーサが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、前記第２の接続部は前記第１のヘリカル部のみに接続されることによって給電されると共に、前記第２のヘリカル部は、前記接続部に直接接続されることなく、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが容量結合することによって給電されることを特徴とする。
【００１７】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記第１のヘリカル部はその一端から給電され、前記第２のヘリカル部はその両端が開放されていることを特徴とする。
【００１８】
第８の発明は、第５から第７の発明において、前記第１の比誘電率と、前記第２の比誘電率との差が２以上であることを特徴とする。
【００１９】
第９の発明は、第５から第８の発明において、前記棒状アンテナは、第１の共振周波数において略４分の１波長で共振することを特徴とする。
【００２０】
第１０の発明は、第５から第９の発明において、前記棒状アンテナは、第２の共振周波数において略２分の１波長で共振することを特徴とする。
【００２１】
第１１の発明は、第９又は第１０の発明において、前記棒状アンテナは、前記第２の共振周波数において、前記第１の共振周波数と異なる整合条件を提供する整合回路を介して給電されることを特徴とする。
【００２２】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、第１のヘリカル部と、前記第１のヘリカル部と径が異なる第２のヘリカル部とで構成され、前記第１のヘリカル部が前記第２のヘリカル部の外側となるように、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが同軸状に配置され、前記第１のヘリカル部の外側には前記第１のヘリカル部を覆うカバーが設けられたアンテナ装置において、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部との間には、前記カバーの比誘電率より大きな比誘電率のスペーサが設けられているので、アンテナ装置の周辺の電気的障害物に対する影響を軽減することができ、共振周波数帯域を広くすることができて、アンテナ特性を向上させることができる。
【００２３】
第２の発明によると、前記アンテナ装置に給電する接続部を有し、前記接続部は前記第１のヘリカル部のみに接続されることによって給電されると共に、前記第２のヘリカル部は、前記接続部に直接接続されることなく、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが容量結合することによって給電されるので、二つのヘリカルアンテナの特性の調整が容易になり、二つの周波数で良好に動作するアンテナ装置が得られる。
【００２４】
第３の発明によると、前記第１のヘリカル部はその一端から給電され、前記第２のヘリカル部はその両端が開放されているので、第１のヘリカル部は略４分の１波長で、第２のヘリカル部は略２分の１波長で共振させることができる。
【００２５】
第４の発明によると、前記カバーの比誘電率と、前記スペーサの比誘電率との差が２以上であるので、ヘリカル部を小型化しても第１のヘリカル部を第２のヘリカル部との双方において良好なアンテナ特性を得ることができる。
【００２６】
第５の発明によると、少なくとも一部が筐体内に収納可能な棒状アンテナと、前記棒状アンテナの上方で前記棒状アンテナと絶縁されて配置されたヘリカルアンテナとを有し、前記棒状アンテナが筐体から引き出された状態では前記棒状アンテナの下部に設けられた第１の接続部に給電され、前記棒状アンテナが筐体内に収納された状態では前記ヘリカルアンテナの下部に設けられた第２の接続部に給電されるアンテナ装置において、前記ヘリカルアンテナは、第１のヘリカル部と、前記第１のヘリカル部と径が異なる第２のヘリカル部とで構成され、前記第１のヘリカル部が前記第２のヘリカル部の外側となるように、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが同軸状に配置されて成り、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部との間には、前記カバーの比誘電率より大きな比誘電率のスペーサが設けられているので、アンテナ装置の周辺の電気的障害物に対する影響を軽減することができ、アンテナ特性を向上させることができる。
【００２７】
第６の発明によると、前記第２の接続部は前記第１のヘリカル部のみに接続されることによって給電されると共に、前記第２のヘリカル部は、前記接続部に直接接続されることなく、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが容量結合することによって給電されるので、二つのヘリカルアンテナの特性の調整が容易になり、二つの周波数で良好に動作するアンテナ装置が得られる。
【００２８】
第７の発明によると、前記第１のヘリカル部はその一端から給電され、前記第２のヘリカル部はその両端が開放されているので、第１のヘリカル部は。略４分の１波長で、第２のヘリカル部は略２分の１波長で共振させることができる。
【００２９】
第８の発明によると、前記第１の比誘電率と、前記第２の比誘電率との差が２以上であるので、ヘリカル部を小型化しても第１のヘリカル部を第２のヘリカル部との双方において良好なアンテナ特性を得ることができる。
【００３０】
第９の発明によると、前記棒状アンテナは、第１の共振周波数において略４分の１波長で共振するように構成したので、棒状アンテナを小型にすることができる。
【００３１】
第１０の発明によると、前記棒状アンテナは、第２の共振周波数において略２分の１波長で共振するように構成したので、第１の共振周波数と第２の共振周波数とが略整数倍の関係にある場合にも、棒状アンテナが双方の周波数で良好に動作させることができる。
【００３２】
第１１の発明によると、前記棒状アンテナは、前記第２の共振周波数において、前記第１の共振周波数と異なる整合条件を提供する整合回路を介して給電されるので、第２の共振周波数における棒状アンテナのインピーダンスが完全に整合していない場合でも、良好な整合条件で動作するアンテナ装置を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施の形態のヘリカルアンテナの部分断面図である。本図の中心の一点鎖線より右側に断面を示す。
【００３５】
本実施の形態のヘリカルアンテナには、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂが設けられており、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａの内側に、第１コイルエレメント１１Ａと同軸状に設けられている。また、外側の第１コイルエレメント１１Ａの巻ピッチは、内側の第２コイルエレメント１１Ｂより大きくなっているが、両者の巻ピッチの関係はこれに限るものではなく、第１コイルエレメント１１Ａの巻ピッチの方を小さくしても、両者の巻ピッチを等しくしてもよい。コイルエレメント１１Ａ、１１Ｂの外側には合成樹脂製のカバー１２が設けられている。また、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとの間に、第２コイルエレメント１１Ｂを覆うように合成樹脂製のスペーサ１００が設けられている。第２コイルエレメント１１Ｂは、スペーサ１１０の成型時にインジェクションモールド成型等の方法によって一体的に成型されている。
【００３６】
また、第２コイルエレメント１１Ａの内側には合成樹脂製の芯部１１０が設けられている。第１コイルエレメント１１Ａは、芯部１００の成型時にインジェクションモールド成型等の方法によって一体的に成型されている。
【００３７】
このスペーサ１００は比誘電率が５になるような合成樹脂材等で構成され、カバー１２及び芯部１１０は比誘電率が３になるような合成樹脂材で構成されている。すなわち、スペーサ１００の比誘電率がカバー１２又は芯部１１０の比誘電率と比較すると高い比誘電率の材料で構成されている。金具１３は、カバー１２の下部に設けられている。また、金具１３は、第１コイルエレメント１１Ａと直流的に接続されており、携帯無線機の無線部に接続されて、コイルエレメント１１Ａ、Ｂに高周波信号を供給する給電金具として機能している。
【００３８】
次に、第１の実施の形態のヘリカルアンテナの動作について説明する。前述したように、第１コイルエレメント１１Ａは金具１３に接続されて給電される。また、第２コイルエレメント１１Ｂは金具１３に直接接続されていないが、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａの内側に設けられているので、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとは容量結合している。よって、第２コイルエレメント１１Ｂに対しては、金具１３、第１コイルエレメント１１Ａを介して給電がされる。
【００３９】
外側に配置された第１コイルエレメント１１Ａは、第１共振周波数（ｆＬ）で共振する電気長で構成されており、一端に接続された金具から給電されることから、第１共振周波数（ｆＬ）で約１／４波長で動作する。
【００４０】
また、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａの内側に設けられているが、第２コイルエレメント１１Ｂは第２共振周波数（ｆＨ）で共振するように構成されているので、第１共振周波数（ｆＬ）ではインピーダンスが大きくなる。よって、第１共振周波数（ｆＬ）では、第２コイルエレメント１１Ｂが放射導体として動作するほどの高周波電流は流れず、第２コイルエレメント１１Ｂは動作していない。
【００４１】
一方、内側に配置された第２コイルエレメント１１Ｂは、第２共振周波数（ｆＨ）で共振する電気長で構成されている。そして、第２コイルエレメント１１Ｂは両端が開放されることから、第２共振周波数（ｆＨ）で約１／２波長で共振して動作する。
【００４２】
このとき、第２コイルエレメント１１Ｂと金具１３とは直接接続されていないが、金具１３と接続している第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとは容量結合しているので、金具１３に供給された高周波電流は、第１コイルエレメント１１Ａを介して第２コイルエレメント１１Ｂに供給される。
【００４３】
本実施の形態では、金具１３に接続されている第１コイルエレメント１１Ａを外側に配置するとともに、金具１３に接続されていない第２コイルエレメント１１Ｂを内側に配置したが、金具１３に接続されている第１コイルエレメント１１Ａを内側に配置し、金具１３に接続されていない第２コイルエレメント１１Ｂを外側に配置してもよい。
【００４４】
このように、第１の実施の形態のヘリカルアンテナは、第１コイルエレメント１１Ａと、第１コイルエレメント１１Ａと異径の第２コイルエレメント１１Ｂとで構成され、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａの内側に同軸状に、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとが容量結合する位置に配置され、第１コイルエレメント１１Ａの外側には第１コイルエレメント１１Ａを覆うカバー１２が設けられ、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとの間には、カバー１２に用いられている材質の比誘電率より大きな比誘電率の材質で形成されたスペーサ１００が設けられているので、アンテナ装置の周辺の電気的障害物に対する影響を軽減することができ、アンテナ特性を向上させることができる。また、アンテナ装置を小型化しコイルエレメントの自由長が制約された場合にも、特性の劣化を抑えることができ、共振周波数帯域を広くすることができて、良好なアンテナ特性のアンテナを得ることができる。
【００４５】
さらに、第１コイルエレメント１１Ａは第２コイルエレメント１１Ｂの外側に配置されているので、アンテナ装置を小型化しても一周波アンテナと同等のコイルの自由長を確保することができ、一周波アンテナと同等のアンテナ特性を保つことができる。
【００４６】
さらに、第１コイルエレメント１１Ａをスペーサ１００に一体成型し、第２コイルエレメント１１Ｂを芯部１１０に一体成型して形成することができ、アンテナの組み立て時にコイルエレメントがずれることがないので、アンテナの電気的性能を安定させることができる。
【００４７】
また、給電端子として機能する金具１３を有し、金具１３は第１コイルエレメント１１Ａのみに直接（直流的に）接続されることによって給電されると共に、第２コイルエレメント１１Ｂは金具１３に直接接続されることなく、前記容量結合によって、第１コイルエレメントを経由して給電されるので、一方のコイルエレメントの構成（巻ピッチ、巻数）を変えても、他方のコイルエレメントの特性への影響が少ないので、コイルエレメントの構成を変更することで、二つのコイルエレメントの特性の調整が容易になり、二つの周波数で良好に動作するアンテナ装置が得られる。
【００４８】
また、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａとの相互作用によって共振するので、第２共振周波数における第２のヘリカルアンテナの電気長を長くして、両者の共振条件を近づけることができる。
【００４９】
また、第１コイルエレメント１１Ａは一端から給電されており、第２コイルエレメント１１Ｂは両端が開放されていることから、第１コイルエレメント１１Ａは第１共振周波数において略４分の１波長で共振し、第２コイルエレメント１１Ｂは第２共振周波数において略２分の１波長で共振するので、第１共振周波数と第２の共振周波数とが略整数倍の関係にある場合にも、双方の周波数で適切な整合をとることができ、二つの周波数で良好に動作するアンテナ装置が得られる。
【００５０】
なお、第１の実施の形態では、第２コイルエレメント１１Ｂのみを高い比誘電率のスペーサ１００にて覆っているが、第１コイルエレメント１１Ａも高い比誘電率の材料で覆ってもよい。この場合、第１コイルエレメント１１Ａも広帯域のアンテナ特性を得ることができる。
【００５１】
図２は、本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの伸長時の側面図である。本実施の形態のホイップアンテナは、第１の実施の形態のヘリカルアンテナの下部に棒状アンテナを設けた伸縮式のホイップアンテナである。
【００５２】
本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナは、上部にヘリカルアンテナ（コイルエレメント１１）を有する上部エレメント１０と、上部エレメントの下部に配置される下部エレメント３０とで構成されている、いわゆる２段伸縮式ホイップアンテナである。上部エレメント１０と下部エレメント３０とは、下部エレメント３０の先端に固定されたジョイント金具３１で接続され、上部エレメント１０が下部エレメント３０内に収納可能に構成されている。
【００５３】
上部エレメント１０は棒状導体１５を中心に構成されており、この棒状導体１５は望ましくは超弾性合金で形成すると曲げ応力に対して変形しにくいエレメントが得られる。棒状導体１５は、絶縁性を有する合成樹脂製のチューブ１６により周囲を覆われて、導電性の金属製エレメントを構成する棒状導体１５が露出しないように構成されている。
【００５４】
上部エレメント１０の上端には、合成樹脂製のカバー１２の内部に第１コイルエレメント１１Ａ及び第２コイルエレメント１１Ｂからなるコイルエレメント１１が設けられている。この第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとは同軸状に設けられている。
【００５５】
カバー１２の下部には、上部エレメント１０より太径な金具１３が設けられている。この金具１３はコイルエレメント１１と接続されており、アンテナ収納時に携帯無線機の筐体１に取り付けられたサポート５０と接触して、コイルエレメント１１に高周波信号を供給する給電金具として機能している。
【００５６】
金具１３の内側には合成樹脂製のジョイント１４が設けられており、棒状導体１５と金具１３とを絶縁して固定している。すなわち、ジョイント１４によって、コイルエレメント１１Ｂと棒状導体１５（棒状アンテナ）とが絶縁されて接続されている。
【００５７】
下部エレメント３０は金属製の線材を螺旋状に巻き回して中空の筒状のエレメントが構成されている。そして、上部エレメント１０の下端が下部エレメント３０の内壁と接触しながら、上部エレメント１０が下部エレメント３０内を摺動して出し入れ可能なように構成されている。このように上部エレメント１０の棒状導体１５と下部エレメント３０とが電気的に接触することで棒状アンテナを構成している。
【００５８】
下部エレメント３０を構成する線材は、ホイップアンテナの伸縮方向が長径（エレメントの径方向が短径）となる小判状の断面形状をしており、線材の断面積を小さくしないでホイップアンテナの強度を確保しつつ、下部エレメント３０の外径を細く内径を大きくするように構成されている。下部エレメント３０の周囲は絶縁性を有する合成樹脂製のチューブ３３により、導電性を有する線材が露出しないように覆われている。
【００５９】
下部エレメント３０の上端にはジョイント金具３１が固着されており、上部エレメント１０の下部に取り付けられているワッシャと当接することにより、上部エレメント１０の上方向への摺動を制限して、上部エレメント１０が下部エレメント３０から抜けて脱落しないように構成されている。
【００６０】
下部エレメント３０の下端には、下部エレメント３０より太径の金具３４が設けられており、アンテナ伸長時に筐体１に取り付けられたサポート５０と金具３４とが接触することによって、下部エレメント３０に高周波信号を供給する給電金具として機能している。
【００６１】
サポート５０は携帯無線機の筐体１（筐体表面を破線で示す）に取り付けられており、携帯無線機の送受信部に電気的に接続されており、ホイップアンテナに対して給電する給電用接点として機能する。このサポート５０はアンテナ伸長時には下部エレメント３０の下部に位置し、金具３４と接触して下部エレメント３０に給電している。また、アンテナ収納時には、サポート５０はコイルエレメント１１の下部に位置し、金具１３と接触してコイルエレメント１１に給電している。
【００６２】
図３は、本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナ先端部のヘリカルアンテナの部分断面図である。本図の中心の一点鎖線より右側に断面を示す。
【００６３】
コイルエレメント１１は、第１コイルエレメント１１Ａ、第２コイルエレメント１１Ｂ、合成樹脂製カバー１２、金具１３によって構成されている。また、コイルエレメント１１は合成樹脂製ジョイント１４によって、棒状アンテナ（棒状導体１５によって構成されるからなる上部エレメント）と絶縁状態で接続されている。
【００６４】
前述したように、第１コイルエレメント１１Ａは、第２コイルエレメント１１Ｂの外側に、第２コイルエレメント１１Ｂと同軸状に設けられている。そして、本実施の形態では、外側の第１コイルエレメント１１Ａの巻ピッチは、内側の第２コイルエレメント１１Ｂより大きくなっているが、両者の巻ピッチの関係はこれに限るものではなく、第１コイルエレメント１１Ａの巻ピッチの方を小さくしても、両者の巻ピッチを等しくしてもよい。
【００６５】
コイルエレメント１１Ａ、１１Ｂの外側には合成樹脂製のカバー１２が設けられている。また、第１のコイルエレメントと第２のコイルエレメントとの間に、第２のコイルエレメントを覆うように合成樹脂製のスペーサ１００が設けられている。また、第２のコイルエレメントの内側には合成樹脂製の芯部１１０が設けられている。このスペーサ１００は比誘電率が５になるような合成樹脂材等で構成され、カバー１２及び芯部１１０は比誘電率が３になるような合成樹脂材で構成されている。すなわち、スペーサ１００の比誘電率がカバー１２又は芯部１１０の比誘電率と比較すると高い比誘電率の材料で構成されている。
【００６６】
第１コイルエレメント１１Ａは、その下端が金具１３に直流的に接続されている。そして、アンテナ収納時に、第１コイルエレメント１１Ａは金具１３を介して給電されている。また、第２コイルエレメント１１Ｂは、金具１３に接続されていないが、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａの内側に設けられているので、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとは容量結合している。よって、第２コイルエレメント１１Ｂに対しては、金具１３、第１コイルエレメント１１Ａを介して給電がされる。
【００６７】
金具１３の内側には合成樹脂製のジョイント１４が設けられており、ジョイント１４によってコイルエレメント１１Ｂと棒状導体１５とが絶縁されて接続されている。
【００６８】
ジョイント１４の下方には、棒状導体１５が設けられている。この棒状導体１５の周囲は、絶縁性を有する合成樹脂製のチューブ１６により、導電性の金属製エレメントを構成する棒状導体１５が露出しないように覆われている。
【００６９】
本実施の形態では、金具１３に接続されている第１コイルエレメント１１Ａを外側に配置するとともに、金具１３に接続されていない第２コイルエレメント１１Ｂを内側に配置したが、金具１３に接続されている第１コイルエレメント１１Ａを内側に配置し、金具１３に接続されていない第２コイルエレメント１１Ｂを外側に配置してもよい。
【００７０】
図４は、本発明の第２の実施の形態のアンテナの等価回路図であり、アンテナの伸長状態で第１共振周波数（ｆＬ）において共振している様子を示す。
【００７１】
図４に示す状態では、アンテナは伸長状態にあるため、アンテナ下部の金具３４が携帯電話機の無線部（ＴＲＸ）と接続している。そして、棒状導体１５と下部エレメント３０とで構成される棒状アンテナの下部から給電され、棒状アンテナは第１共振周波数（ｆＬ）の約１／４波長で共振する。
【００７２】
一方、ヘリカルアンテナ（コイルエレメント１１）は棒状アンテナ１５、３０の上部に設けられているが、ヘリカルアンテナ１１と棒状アンテナ１５、３０とはジョイント１４によって絶縁され、電気的に隔離されて設けられているので、無線部から供給された高周波電流はコイルエレメント１１に流れることがなく、アンテナ伸長時にはコイルエレメント１１は動作していない。
【００７３】
図５は、本発明の第２の実施の形態のアンテナの等価回路図であり、アンテナの収納状態で第１共振周波数（ｆＬ）において共振している様子を示す。
【００７４】
図５に示す状態では、アンテナは収納状態にあるため、ヘリカルアンテナ（コイルエレメント１１）下部の金具１３が、携帯電話機の無線部（ＴＲＸ）と接続している。そして、コイルエレメント１１に給電され、コイルエレメント１１のうち、外側に配置された第１コイルエレメント１１Ａが下端から給電され、第１共振周波数（ｆＬ）の約１／４波長で共振している。
【００７５】
一方、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａの内側に設けられているが、第２コイルエレメント１１Ｂは第２共振周波数（ｆＨ）で共振するように構成されているので、第１共振周波数（ｆＬ）ではインピーダンスが大きくなる。よって、第１共振周波数（ｆＬ）では、第２コイルエレメント１１Ｂが放射導体として動作するほどの高周波電流は流れず、第２コイルエレメント１１Ｂは動作していない。
【００７６】
また、棒状アンテナ１５、３０はヘリカルアンテナ（コイルエレメント１１）の下部に設けられているが、ヘリカルアンテナ１１と棒状アンテナ１５、３０とはジョイント１４によって絶縁され、電気的に隔離されているので、無線部から供給された高周波電流は棒状アンテナ１５、３０に流れることがなく、アンテナ収納時には棒状アンテナ１５、３０は動作していない。
【００７７】
図６は、本発明の第２の実施の形態のアンテナの等価回路図であり、アンテナの伸長状態で第２共振周波数（ｆＨ）において共振している様子を示す。
【００７８】
図６に示す状態では、アンテナは伸長状態にあるため、アンテナ下部の金具３４が携帯電話機の無線部（ＴＲＸ）と接続している。そして、棒状導体１５と下部エレメント３０とで構成される棒状アンテナの下部から給電され、棒状アンテナは第２共振周波数（ｆＨ）の約１／２波長で共振する。すなわち、本発明の第２の実施の形態では、第１共振周波数（ｆＬ）と第２共振周波数（ｆＨ）とは約２倍（ｆＨ＝２×ｆＬ）の関係にある。
【００７９】
一方、ヘリカルアンテナ（コイルエレメント１１）は棒状アンテナ１５、３０の上部に設けられているが、ヘリカルアンテナ１１と棒状アンテナ１５、３０とはジョイント１４によって絶縁され、電気的に隔離されて設けられているので、無線部から供給された高周波電流はコイルエレメント１１に流れることがなく、図４にて説明した、第１共振周波数（ｆＬ）における共振状態と同様に、アンテナ伸長時にはコイルエレメント１１は動作していない。
【００８０】
図７は、本発明の第２の実施の形態のアンテナの等価回路図であり、アンテナの収納状態で第２共振周波数（ｆＨ）において共振している様子を示す。
【００８１】
図７に示す状態では、アンテナは収納状態にあるため、ヘリカルアンテナ（コイルエレメント１１）下部の金具１３が、携帯電話機の無線部（ＴＲＸ）と接続している。そして、コイルエレメント１１に給電され、コイルエレメント１１のうち、内側に配置された第２コイルエレメント１１Ｂが第２共振周波数（ｆＨ）の約１／２波長で共振している。このとき、第２コイルエレメント１１Ｂは金具１３と直接接続されていないが、金具１３と接続している第１コイルエレメント１１Ａ（点線で示す）と、第２コイルエレメント１１Ｂとは容量結合しているので、金具１３に供給された高周波電流は、第１コイルエレメント１１Ａを介して第２コイルエレメント１１Ｂに供給され、動作している。
【００８２】
また、棒状アンテナ１５、３０はヘリカルアンテナ（コイルエレメント１１）の下部に設けられているが、ヘリカルアンテナ１１と棒状アンテナ１５、３０とはジョイント１４によって絶縁され、電気的に隔離されているので、無線部から供給された高周波電流は棒状アンテナ１５、３０に流れることがなく、アンテナ収納時には棒状アンテナ１５、３０は動作していない。
【００８３】
図８は、第２の実施の形態のホイップアンテナを携帯無線機に適用した場合の整合回路の応用例を示すブロック図である。
【００８４】
以上説明した第２の実施の形態のホイップアンテナでは、第１共振周波数において１／４波長で共振しており、第２共振周波数において１／２波長で共振しているので、第１共振周波数と第２共振周波数とでは、整合条件が異なる。よって、本実施の形態では、周波数毎に整合条件を変えるために、アンテナと無線部との間に、第２の共振周波数において機能する整合回路を設けている。
【００８５】
すなわち、無線部と整合回路の間に設けられている切替スイッチは、第１の共振周波数では整合回路を介さないように接続され、第２の共振周波数では整合回路を介するように接続されている。よって、第２共振周波数において、第２の実施の形態に係るアンテナは、第１共振周波数と異なる整合条件を提供する整合回路を介して給電されるので、共振周波数毎に適切な整合条件でアンテナを動作させることができる。
【００８６】
また、第２の実施の形態のホイップアンテナでは、アンテナ収納時に動作するコイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａとの相互作用において共振しているので、アンテナの構成によっては、１／２波長アンテナのインピーダンスからズレて、１／４波長アンテナのインピーダンスに近い特性を有する。
この場合は、無線部と整合回路の間に設けられている切替スイッチを、第２共振周波数の伸張時のみに整合回路を介するように切り替えて、整合回路を介して給電する。そして、それ以外の（第１共振周波数、第２共振周波数の収納時）場合は、無線部は、直接アンテナに接続される。よって、第２の共振周波数における棒状アンテナのインピーダンスが完全に整合していない場合でも、共振周波数毎に適切な整合条件でアンテナを動作させることができる。
【００８７】
このように、本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナでは、少なくとも一部が筐体内に収納可能な棒状アンテナ（棒状導体１５及び下部エレメント３０）と、棒状アンテナの上方で棒状アンテナと絶縁されて配置されたヘリカルアンテナ１１とを有し、棒状アンテナが筐体から引き出された状態では金具３４に給電され、棒状アンテナが筐体内に収納された状態では金具１３に給電されるように構成され、ヘリカルアンテナ１１は、第１コイルエレメント１１Ａと、第１コイルエレメント１１Ａと異径の第２コイルエレメント１１Ｂとで構成され、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａの内側に同軸状に、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとが容量結合する位置に配置され、第１コイルエレメント１１Ａの外側には第１コイルエレメント１１Ａを覆うカバー１２が設けられ、第１コイルエレメント１１Ａと第２コイルエレメント１１Ｂとの間には、カバー１２に用いられている材質の比誘電率より大きな比誘電率の材質で形成されたスペーサ１００が設けられているので、アンテナ装置の周辺の電気的障害物に対する影響を軽減することができ、アンテナ特性を向上させることができる。また、アンテナ装置を小型化しコイルエレメントの自由長が制約された場合にも、特性の劣化を抑えることができ、共振周波数帯域を広くすることができて、良好なアンテナ特性のアンテナを得ることができる。
【００８８】
さらに、第１コイルエレメント１１Ａは第２コイルエレメント１１Ｂの外側に配置されているので、アンテナ装置を小型化しても一周波アンテナと同等のコイルの自由長を確保することができ、一周波アンテナと同等のアンテナ特性を保つことができる。
【００８９】
さらに、第１コイルエレメント１１Ａをスペーサ１００に一体成型し、第２コイルエレメント１１Ｂを芯部１１０に一体成型して形成することができ、アンテナの組み立て時にコイルエレメントがずれることがないので、アンテナの電気的性能を安定させることができる。
【００９０】
また、給電端子として機能する金具１３を有し、金具１３は第１コイルエレメント１１Ａのみに直接（直流的に）接続されることによって給電されると共に、第２コイルエレメント１１Ｂは金具１３に直接接続されることなく、前記容量結合によって、第１コイルエレメントを経由して給電されるので、一方のコイルエレメントの構成（巻ピッチ、巻数）を変えても、他方のコイルエレメントの特性への影響が少ないので、コイルエレメントの構成を変更することで、二つのコイルエレメントの特性の調整が容易になり、二つの周波数で良好に動作するアンテナ装置が得られる。
【００９１】
また、第２コイルエレメント１１Ｂは第１コイルエレメント１１Ａとの相互作用によって共振するので、第２共振周波数における第２のヘリカルアンテナの電気長を長くして、両者の共振条件を近づけることができる。
【００９２】
また、第１コイルエレメント１１Ａは一端から給電されており、第２コイルエレメント１１Ｂは両端が開放されていることから、第１コイルエレメント１１Ａは第１共振周波数において略４分の１波長で共振し、第２コイルエレメント１１Ｂは第２共振周波数において略２分の１波長で共振するので、第１共振周波数と第２の共振周波数とが略整数倍の関係にある場合にも、双方の周波数で適切な整合をとることができ、二つの周波数で良好に動作するアンテナ装置が得られる。
【００９３】
なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に第２コイルエレメント１１Ｂのみを高い比誘電率のスペーサ１００にて覆っているが、第１コイルエレメント１１Ａも高い比誘電率の材料で覆ってもよい。この場合も第１の実施の形態と同様に、第１コイルエレメント１１Ａも広帯域のアンテナ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のヘリカルアンテナの部分断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの等価回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの等価回路図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの等価回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの等価回路図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態のホイップアンテナの応用例の周辺のブロック図である。
【図９】従来のアンテナの断面図である。
【符号の説明】
１携帯無線機（筐体）
１０上部エレメント
１１コイルエレメント
１１Ａ第１コイルエレメント
１１Ｂ第２コイルエレメント
１２カバー
１３金具
１４ジョイント
１５棒状導体
１６チューブ
３０下部エレメント
３１ジョイント金具
３３チューブ
３４金具
５０サポート
１００スペーサ
１１０芯部

Claims

第１のヘリカル部と、前記第１のヘリカル部と径が異なる第２のヘリカル部とで構成され、前記第１のヘリカル部が前記第２のヘリカル部の外側となるように、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが同軸状に配置され、前記第１のヘリカル部の外側には前記第１のヘリカル部を覆うカバーが設けられたアンテナ装置において、
前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部との間には、前記カバーの比誘電率より大きな比誘電率のスペーサが設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
前記アンテナ装置に給電する接続部を有し、
前記接続部は前記第１のヘリカル部のみに接続されることによって給電されると共に、
前記第２のヘリカル部は、前記接続部に直接接続されることなく、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが容量結合することによって給電されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第１のヘリカル部はその一端から給電され、前記第２のヘリカル部はその両端が開放されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
前記カバーの比誘電率と、前記スペーサの比誘電率との差が２以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
少なくとも一部が筐体内に収納可能な棒状アンテナと、前記棒状アンテナの上方で前記棒状アンテナと絶縁されて配置されたヘリカルアンテナとを有し、前記棒状アンテナが筐体から引き出された状態では前記棒状アンテナの下部に設けられた第１の接続部に給電され、前記棒状アンテナが筐体内に収納された状態では前記ヘリカルアンテナの下部に設けられた第２の接続部に給電されるアンテナ装置において、
前記ヘリカルアンテナは、第１のヘリカル部と、前記第１のヘリカル部と径が異なる第２のヘリカル部とで構成され、前記第１のヘリカル部が前記第２のヘリカル部の外側となるように、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが同軸状に配置されて成り、
前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部との間には、前記カバーの比誘電率より大きな比誘電率のスペーサが設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
前記第２の接続部は前記第１のヘリカル部のみに接続されることによって給電されると共に、
前記第２のヘリカル部は、前記接続部に直接接続されることなく、前記第１のヘリカル部と前記第２のヘリカル部とが容量結合することによって給電されることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
前記第１のヘリカル部はその一端から給電され、前記第２のヘリカル部はその両端が開放されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のアンテナ装置。
前記カバーの比誘電率と、前記スペーサの比誘電率との差が２以上であることを特徴とする請求項５から７のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
前記棒状アンテナは、第１の共振周波数において略４分の１波長で共振することを特徴とする請求項５から８のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
前記棒状アンテナは、第２の共振周波数において略２分の１波長で共振することを特徴とする請求項５から９のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
前記棒状アンテナは、前記第２の共振周波数において、前記第１の共振周波数と異なる整合条件を提供する整合回路を介して給電されることを特徴とする請求項９または１０に記載のアンテナ装置。