JP2004228665A

JP2004228665A - アンテナ、その製法および携帯無線機

Info

Publication number: JP2004228665A
Application number: JP2003011030A
Authority: JP
Inventors: Kazusuke Yanagisawa; 和介柳沢; Fusao Sekiguchi; 房雄関口; Kenichi Miki; 健一三木
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】セルラー用と周波数が低く広帯域のデジタルＴＶ用のアンテナなど、２周波に対応するアンテナで、携帯電話機などの小型無線機に搭載し得る構造にしたアンテナおよびそれを用いた携帯無線機を提供する。
【解決手段】筐体９内に、一端部が給電部６と接続される折返しエレメントからなる第１アンテナエレメント１と、筐体内に収納されたり外部に伸張し得ると共に外部に伸張されるときに第１アンテナエレメントの他端部１ｂに一端部２ａが電気的に接続されるホイップ状の第２アンテナエレメント２と、第２アンテナエレメントの他端部２ｂに電気的に接続され、筐体の外に露出する非直線形状の第３アンテナエレメント３とから構成されている。第２アンテナエレメントが筐体内に収納されるとき、セルラー用として、筐体から伸張されるときデジタルＴＶとセルラー用の両方で使用できるように各エレメントが調整されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば携帯電話機で、通話をしながらデジタルテレビジョンを鑑賞し得るように、携帯無線機に搭載し、２以上の異なる周波数帯の送受信を行なうことができるアンテナ、その製法および携帯無線機に関する。さらに詳しくは、送受信する周波数帯の１つが、デジタルテレビジョンの周波数帯域のように広帯域の場合でも携帯無線機で送受信することができるアンテナ、その製法および携帯無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばＡＭ帯とＦＭ帯とか、セルラー用でＰＤＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌｄｉｇｉｔａｌｃｅｌｌｕｌａｒ；８００ＭＨｚ帯／１５００ＭＨｚ帯）とＰＨＳ（ｐｅｒｓｏｎａｌｈａｎｄｙｈｏｎｅｓｙｓｔｅｍ；１９００ＭＨｚ帯）のように、複数の周波数帯に対応するアンテナは、トラップ回路を用いた線状アンテナや、折返しアンテナなどにより２周波対応アンテナとし用いられている。近年では、たとえば携帯電話機で、セルラー用とＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；衛星測位システム、１５００ＭＨｚ帯）やブルートゥース（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ；２４５０ＭＨｚ帯）など異なる分野の周波数帯を受信することにより、携帯無線機機の多様化が図られている。
【０００３】
このような、たとえばセルラー用とＧＰＳ用のアンテナを携帯電話機などの携帯無線機に搭載するアンテナとして、図８に示されるように、ＧＰＳ用のパッチアンテナ５３ｂとセルラー用の折返しアンテナ５３ａとが、１枚の誘電体基板５３ｃ上に形成されて複合化されたアンテナ５３が、回路基板組立体５１の接地導体５２のない部分に折返しアンテナ５３ａが位置するように搭載され、その回路基板組立体５１が携帯電話機などの筐体５４内に組み込まれる構造が知られている（たとえば特許文献１参照）。一方、近年デジタルテレビジョン放送が開始される方向にあり、携帯電話機によりその受信ができれば、さらにその携帯電話機の用途が広がる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２９５０２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、デジタルテレビジョンは、周波数帯が４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚであり、周波数が低く非常に広帯域（中心周波数６２０ＭＨｚに対して、±２４．２％）である。周波数が低くなると波長は大きくなるため、アンテナが大きくなり、小型化する携帯電話機などの携帯無線機に、通常のセルラー用アンテナとデジタルテレビジョン用アンテナをただそのまま併設するという訳にはいかない。しかも、４７０〜７７０ＭＨｚ帯と、非常に広帯域で送受信し得ることが必要となる。そのため、セルラー用とデジタルＴＶ用とを満足するアンテナを携帯電話機などの携帯無線機に搭載するには、両者を共用化し非常に小型で広帯域化することが必要となる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、セルラー用と周波数が低く広帯域のデジタルＴＶ用のアンテナなど、２周波に対応し、しかも一方が広帯域を必要とされるアンテナで、携帯電話機などの小型無線機に搭載し得る構造にしたアンテナおよびそれを用いた携帯無線機を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、携帯電話機などの携帯無線機に搭載できるような小型アンテナで、広帯域なアンテナを実現するための携帯無線機用アンテナの製法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるアンテナは、通信機器の筐体内に設けられ、一端部が給電部と接続される折返しエレメントからなる第１アンテナエレメントと、前記筐体内に収納されたり外部に伸張し得ると共に外部に伸張されるときに前記第１アンテナエレメントの他端部に一端部が電気的に接続されるホイップ状の第２アンテナエレメントと、前記筐体の外に露出するように設けられ、一端部が前記第２アンテナエレメントの他端部に電気的に接続される非直線形状の第３アンテナエレメントとからなり、前記第２アンテナエレメントが前記筐体内に収納されるとき、前記第３アンテナエレメントの一端部が前記第１アンテナエレメントの一端部または他端部と電気的に接続されることにより第１の周波数帯での送受信を可能とし、前記第２アンテナエレメントが前記筐体の外部に伸張されるとき該第２アンテナエレメントの一端部が前記第１アンテナエレメントの他端部と電気的に接続されることにより、広帯域な第２の周波数帯での送受信を可能とするように構成されている。
【０００９】
この構成にすることにより、第２アンテナエレメントを筐体内に収納した状態では、第３アンテナエレメントのみが筐体から露出する構造で、通常の携帯電話機と同様の構造で、第３アンテナエレメントを主体として、または第１および第３のアンテナエレメントを主体としてセルラー用の信号を送受信することができる。一方、第２アンテナエレメントを筐体から伸張した状態では、第１、第２および第３アンテナエレメントの全体が直列に接続される。しかし、各アンテナエレメントは異なるタイプのアンテナエレメントで、その繋ぎ目は、不連続になっているため、共振は各アンテナエレメントまたは接続される２もしくは３個のアンテナエレメントで共振をする。そのため、折返しエレメントの調整により、第３アンテナエレメントなどとはある程度独立して共振点を調整することができ、広い周波数帯域でも、その全体で送受信可能なＶＳＷＲとすることができる。
【００１０】
具体的には、前記第２アンテナエレメントが前記筐体内に収納されるとき、前記第３アンテナエレメント主体で第１の周波数帯に対してほぼ１／４波長で共振し、または第１および第３のアンテナエレメント主体で前記第１の周波数帯に対してほぼ１／２波長で共振し、前記第２アンテナエレメントが外部に伸張されるとき第１、第２および第３のアンテナエレメントにより前記広帯域な第２の周波数帯に少なくとも３つの共振点を有するように、前記第１、第２および第３のアンテナエレメントが形成されることにより、前記第２の周波数帯での送受信を可能とすることができる。さらに具体的には、前記第１の周波数帯がセルラー用の周波数帯であり、前記第２の周波数帯がデジタルテレビジョン用の周波数帯である。
【００１１】
ここに「主体」とは、共振に主として寄与することを意味し、他のアンテナエレメントが完全には電気的に分離されていないことを意味する。また、「共振点」とは、とくに周囲よりＶＳＷＲの小さい周波数のところを意味する。
【００１２】
前記第１アンテナエレメントが、該第１アンテナエレメントによる２つの共振周波数を近づけるように折返し部が調整されることにより、前記第１および第２のアンテナエレメントを主体として、前記デジタルテレビジョン用周波数帯の両端部の近傍にほぼ１／４波長で２つの共振点を有し、前記第１、第２および第３のアンテナエレメントにより、前記両端部近傍の２つの共振点間にほぼ１／４波長で別の共振点を有するように、前記第１、第２および第３のアンテナエレメントが形成されることにより、所望の周波数に対して±２０％以上の広帯域でも小型の携帯無線機用アンテナで送受信を可能とすることができる。
【００１３】
本発明による携帯無線機用アンテナの製法は、（ａ）折返しエレメントからなる第１アンテナエレメントの給電端と異なる他端部にホイップ状のアンテナエレメントからなる第２アンテナエレメントの一端部を電気的に接続した状態で所望の広帯域のほぼ両端部近傍に少なくとも共振点を有するように前記第１アンテナエレメントの折返し部および第１と第２のアンテナエレメントの長さを調整し、（ｂ）前記第２アンテナエレメントの他端部に前記第２アンテナエレメントと不連続となる非直線状の第３アンテナエレメントを電気的に接続し、前記所望の広帯域の間でＶＳＷＲの悪い周波数近傍で共振点を有するように前記第３アンテナエレメントを調整することにより、所望の周波数に対して±２０％以上の広帯域で送受信を可能とするものである。
【００１４】
本発明による携帯無線機は、送受信回路と、該送受信回路を覆う筐体と、該筐体の近傍に設けられ、前記送受信回路と電気的に接続される給電部と、前記筐体に取り付けられ、前記給電部と電気的に接続し得るアンテナとを有する携帯無線機であって、前記アンテナに請求項１ないし５のいずれか１項記載のアンテナが用いらている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明のアンテナおよびその製法について説明をする。本発明によるアンテナは、図１（ａ）〜（ｃ）にその一実施形態の構成説明図が示されるように、通信機器の筐体９内に、一端部が給電部６と接続される折返しエレメントからなる第１アンテナエレメント１が設けられ、筐体９内に収納されたり外部に伸張し得ると共に外部に伸張されるときに第１アンテナエレメント１の他端部１ｂに一端部２ａが電気的に接続されるホイップ状の第２アンテナエレメント２が設けられ、さらにその第２アンテナエレメント２の他端部２ｂに電気的に接続されると共に、筐体９の外に露出するように非直線形状の第３アンテナエレメント３が設けられることにより構成されている。
【００１６】
そして、この第２アンテナエレメント２が筐体９内に収納されるとき、図１（ｂ）に示されるように、第３アンテナエレメント３の一端部３ａが第１アンテナエレメントの一端部１ａまたは他端部１ｂ（図１の例では他端部１ｂ）と電気的に接続されることにより第１の周波数帯、たとえばセルラー用（たとえば１５００ＭＨｚ帯）での送受信を可能とし、第２アンテナエレメント２が筐体９の外部に伸張されるとき、図１（ｃ）に示されるように、第２アンテナエレメント２の一端部２ａが第１アンテナエレメントの他端部１ｂと電気的に接続されることにより、広帯域な第２の周波数帯、たとえばデジタルＴＶ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ帯）での送受信を可能とするように構成されている。
【００１７】
図１に示される例では、第１アンテナエレメント１の一端部１ａおよび他端部１ｂと他のアンテナエレメントとを接続するため、第１アンテナエレメント１の一端部１ａおよび他端部１ｂが、他のアンテナエレメントとＤＣ結合（直接接触）することができる第１の接続リング４および第２の接続リング５にそれぞれ接続され、第１の接続リング４には、給電部６が整合回路７を介して接続されている。この整合回路７は、図１（ｂ）、（ｃ）および図２以降の図面では省略してある。また、第１アンテナエレメント１と他のアンテナエレメントとの結合は、後述するように、ＤＣ結合ではなく、ＡＣ結合（容量的および／または誘導的結合）とすることもできる。以下、通常の携帯電話機などに搭載する、１５００ＭＨｚ帯のセルラー用とデジタルＴＶ（４７０〜７７０ＭＨｚ帯）用の２波対応アンテナとして説明をするが、これ以外の組合せの２波対応でもよいことは言うまでもない。
【００１８】
第１アンテナエレメント１は、図１に示される例では、線状アンテナで軸方向に沿って折返しが形成された折返しエレメントからなっている。このような折返しエレメントにすることにより、その折返しエレメント間の間隔や長さなどを調整すれば、その共振周波数を調整することができ、たとえばデジタルＴＶの４７０〜７７０ＭＨｚ帯のような広帯域の両端近傍に２つの共振周波数が来るように調整することができる。そのため、折返しエレメントにする必要があるが、線状アンテナでなくても、たとえばセラミック基板や誘電体フィルム、リング状絶縁体などに銅箔などの金属膜（ストリップライン）またはワイヤなどでアンテナエレメントを形成する場合でもよく、また、１回の折返しではなく、複数回の折返しエレメントにすることもできる。しかし後述するように、第２アンテナエレメント２とも結合するように、第２アンテナエレメント２と近接して配置する必要がある。
【００１９】
図１（ａ）に示される例では、通常の携帯電話機などで、アンテナを筐体内に収納したときに、収納したアンテナが筐体や回路基板などに触れて、アンテナ特性が変動しないように絶縁体などからなる収納パイプ８内に収納されるが、その収納パイプ８内に第１アンテナエレメント１も収納されている。その結果、従来の携帯電話機などの構造と全く同じ構造で、前述のデジタルＴＶなども受信することができる。なお、筐体９は、電波を透過し得る樹脂などにより形成されている。
【００２０】
第２アンテナエレメント２は、筐体９から伸張させることにより、他の第１および第３のアンテナエレメント１、２と共に、主としてデジタルＴＶ帯の受信用に用いられるもので、デジタルＴＶ用の周波数帯で共振するように、その長さが調整される。なお、第２アンテナエレメント２が携帯電話機などの筐体９内に収納されているときは、前述のように、第３アンテナエレメント３と若干結合してセルラー用の周波数帯に影響はするものの、非常に高インピーダンスで余り影響はない。この第２アンテナエレメント２は、前述のように、筐体９内に収納されたり、筐体９から引き出して使用されるため、ホイップ状に形成されるが、必ずしも直線状のアンテナでなくても、小さなコイル状に巻回したものが直線状に延びるアンテナでも構わない。
【００２１】
第３アンテナエレメント３は、図１に示される例ではコイル状エレメントからなっており、通常の携帯電話機などの着呼アンテナと同様の構造で、着呼用のみならず、通話用に用いられるアンテナで、セルラー用および後述するデジタルＴＶの共振特性の悪いところを補うアンテナとして用いられている。すなわち、後述するように、第２アンテナエレメント２を筐体内に収納したときは、主として第１アンテナエレメント１と共に（第２アンテナエレメントも若干関係する）セルラー用の１５００ＭＨｚ帯に対してほぼ１／２波長の電気長になるように形成されている。この第３アンテナエレメント３も、図１に示されるようなコイル状に限定されるものではなく、絶縁基板に形成された折返しエレメントでもよく、また、絶縁筒体の外周にエレメントをメアンダ状に形成したものなどでもよい。しかし、第２アンテナエレメント２などと分離した共振もし得るようにするため、前述のホイップ状の第２アンテナエレメントと不連続を形成する非直線状アンテナエレメントにする必要がある。
【００２２】
つぎに、この構造のアンテナで、１５００ＭＨｚ帯のセルラー用とデジタルＴＶ用のアンテナに調整する方法（アンテナの製法）について説明をする。まず、第２アンテナエレメント２を筐体９から引き出して伸張した状態（図２（ａ）参照）で、第１アンテナエレメント１と第２アンテナエレメント２とによる第１および第２の共振点が、図３（ａ）に示されるように、デジタルＴＶ帯内に少なくとも２つの共振点（ｆ_１、ｆ_２）をほぼλ／４（λはその周波数での波長）相当の電気長で、かつ、セルラー帯に第３の共振点ｆ_３をほぼ３λ／４相当の電気長で共振するように、第１アンテナエレメント１の長さＬ_１、折返し部および折返しエレメントの間隔ｄ_１ならびに第２アンテナエレメント２の長さＬ_２を調整する。なお、設計段階の初期においては、第３アンテナエレメント３を接続しないで第１および第２のアンテナエレメント２のみでその長さを調整してもよい。
【００２３】
このとき、図３（ａ）に示されるように、デジタルＴＶ帯の帯域幅が広いたため、第１および第２の共振点ｆ_１（たとえば４７０ＭＨｚ）、ｆ_２（たとえば７７０ＭＨｚ）の間にＶＳＷＲの悪い周波数が現れる。そこで第３のアンテナエレメント３を第２アンテナエレメント２の他端部２ｂに接続し、第３アンテナエレメント３を含めた全体の長さで、デジタルＴＶ帯のＶＳＷＲの悪い周波数ｆ_４（たとえば６２０ＭＨｚ）のところに第４の共振点がほぼλ／４の電気長で現れるように第３アンテナエレメント３の電気的長さＬ_３を調整する（図３（ｂ）参照）。
【００２４】
このとき、第１および第２の共振点ｆ_１、ｆ_２に関しては、第２アンテナエレメント２と第３アンテナエレメント３とが不連続になっているため、第３アンテナエレメント３を付けても、第１および第２のアンテナエレメント１、２による共振は維持される。また、デジタルＴＶ帯のＶＳＷＲが悪化する周波数帯は、１５００ＭＨｚ帯のほぼ１／３の周波数であるため、第３の共振点ｆ_３も殆ど影響を受けないで、ほぼセルラー帯の周波数帯に第３の共振点ｆ_３’を有している。その結果、図３（ｂ）に示されるように、デジタルＴＶ帯およびセルラー帯でＶＳＷＲの小さい広い共振帯域を得ることができる。なお、図３（ｂ）で、破線で示したのが、第３アンテナエレメント３により調整された共振周波数特性を示している。
【００２５】
つぎに、第２アンテナエレメント２を筐体９内に収納したとき、図２（ｂ）に等価回路図が示されるように、第１アンテナエレメント１の他端部１ｂが直接第３アンテナエレメント３の一端部３ａと接続される。この場合、第２アンテナエレメント２はハイインピーダンスになるため、殆ど影響を受けないが、第１および第３のアンテナエレメント１、３に接続されているため、とくに第１アンテナエレメント１との間隔ｄ_２により共振点を調整することができる。そして、第２アンテナエレメント２を収納したときに、セルラー用周波数帯１５００ＭＨｚ帯に対し、ほぼλ／２の電気長で共振するように第１および第２のアンテナエレメント１、２の間隔ｄ_２を調整する。
【００２６】
この際、ｄ_２だけで調整しきれない場合には、第３アンテナエレメント３の長さＬ_３も含めて調整することもできるが、その場合、前述の第２アンテナエレメント２を伸張したときのセルラー用周波数帯とデジタル用周波数帯でＶＳＷＲの悪い周波数帯を再度調整する必要がある。すなわち、第１アンテナエレメント１の間隔ｄ_１の調整をし直すことになるが、極端に第３アンテナエレメント３の長さＬ_３がずれていない限り、第１アンテナエレメント１と第２アンテナエレメント２との間隔ｄ_２で調整することができる。
【００２７】
具体例として、第１アンテナエレメント１に０．５ｍｍφの線状アンテナを用いてほぼ半分のところで１回折返したアンテナエレメントを用い、第２アンテナエレメント２として、１．０ｍｍφの直線状アンテナエレメントを用い、第２アンテナエレメント２を筐体９から引き出した状態で、デジタルＴＶの周波数帯の４７０〜７７０ＭＨｚ帯に２つの共振点（ｆ_１、ｆ_２）と、セルラー帯に第３の共振点（ｆ_３）が現れるように調整したときの第１アンテナエレメント１の長さＬ_１は３２．０ｍｍ、エレメント間隔ｄ_１が０．５ｍｍ、第２アンテナエレメント２の長さＬ_２が８２．０ｍｍであった。そして、０．５ｍｍφの線を巻径（外径）２．８ｍｍφで、ピッチｐが２．１ｍｍの第３アンテナエレメント３を接続して調整した結果、Ｌ_３＝８．０ｍｍで、セルラー用の１５００ＭＨｚ帯に第３の共振点（ｆ_３）は殆ど変らないで、デジタルＴＶ用の周波数帯でＶＳＷＲの悪い周波数（ｆ_４）での共振させることができた。
【００２８】
さらに、第２アンテナエレメント２を筐体９内に収納した状態で、１５００ＭＨｚ帯の共振を調整した結果、第３アンテナエレメント３の長さＬ_３は、８．０ｍｍのままで、第１アンテナエレメント１と第２アンテナエレメント２との間隔ｄ_２を１．０ｍｍにすることにより、第２アンテナエレメント２を筐体９内に収納したときにもセルラー用周波数帯で、共振を得ることができた。
【００２９】
この収納時および伸張時の周波数に対するＶＳＷＲを図４（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す。収納時の図４（ａ）において、矢印４が１５０２ＭＨｚで、ＶＳＷＲが１．２２７７、矢印３が１４２８．６ＭＨｚで、ＶＳＷＲが１．２５８１であった。なお、矢印１は４７０ＭＨｚで、ＶＳＷＲが２２．１７４、矢印２が７７０ＭＨｚで７．１９８７であった。また、伸張時の図４（ｂ）で、矢印１は４７０ＭＨｚで、ＶＳＷＲが１．３５６３、矢印２が７７０ＭＨｚで、ＶＳＷＲが２．１３０７、矢印３が１４２８ＭＨｚで、ＶＳＷＲが１．８１７６、矢印４が１５０２ＭＨｚで、ＶＳＷＲが１．８６４であった。なお、図４において横軸は０．０３ＭＨｚ（左端）から２０００ＭＨｚ（右端）で、一目盛が約２００ＭＨｚで、縦軸が１から始まり、一目盛が１である。図４から明らかなように、収納時にはセルラー用の１５００ＭＨｚ帯で非常に良好な共振特性が得られ、第２アンテナエレメント２を伸張したときには、セルラー帯と共に、デジタルＴＶ帯においても、４５０〜９００ＭＨｚ帯において、非常に良好な共振特性が得られていることが分る。
【００３０】
以上のように、本発明のアンテナによれば、第１〜第３のアンテナエレメントが電気的に接続される構造になっているが、それぞれが異なるタイプのアンテナで不連続が形成されているため、それぞれのアンテナエレメントおよび組合せによるアンテナエレメントの共振特性を得ることができ、デジタルＴＶのような非常に広帯域の周波数帯で良好な共振特性を得ながら、さらにセルラー用の周波数帯においても収納時および伸張時の両方で良好な共振特性を得ることができる。その結果、携帯電話機などで通話を行いながら、デジタルＴＶの鑑賞をすることもできる。
【００３１】
前述の例では、セルラー用として１５００ＭＨｚ帯の例であったが、たとえば８００ＭＨｚ帯の場合には、デジタルＴＶ帯と非常に周波数帯が接近するため、前述のデジタルＴＶ帯を満たす広帯域の両端部近傍に少なくとも２つの共振を形成するように第１アンテナエレメント１の折返し間隔などを調整する際に、セルラー用の周波数帯も含むように調整をし、その後でその範囲内のＶＳＷＲの悪い周波数で共振するように第３アンテナエレメントを調整すればよい。現に前述の図４に示される例でも、第２アンテナエレメント２の伸張時に９００ＭＨｚでも送受信し得る共振が得られており、第２アンテナエレメント２を筐体内に収納したときの共振特性を８００ＭＨｚで共振するように第１アンテナエレメント１と第２アンテナエレメント２との間隔ｄ_２を調整すれば、収納時にセルラー用の送受信を、伸張時にセルラー用とデジタルＴＶ用の送受信をすることができる。
【００３２】
前述の例では、第２アンテナエレメント２を筐体９内に収納したときに、第１アンテナエレメント１と第３アンテナエレメント３とを直列に接続して両者を主体とした状態で共振を得る構造であったが、収納した状態では、第３アンテナエレメント３のみを主体としてセルラー用のみの通信を行う構造にすることもできる。その例が図５に、図１（ｂ）〜（ｃ）および図２と同様の図で示されている。すなわち、図５（ａ）は第２アンテナエレメント２を筐体内に収納したときの概略構成を示した図で、接続リング４、５による接続構造は図１に示される構造と同じで、図５（ｂ）はその各エレメント長を示す等価回路図である。
【００３３】
この例では、第３アンテナエレメント３に、第１アンテナエレメント１および第２アンテナエレメント２がぶら下がった構造になってはいるが、第３アンテナエレメント３の一端部３ａが直接給電部６に接続されているため、第１および第２アンテナエレメント１、２はハイインピーダンスとなり、殆ど第３アンテナエレメント３のみで、Ｌ_３がセルラー帯１５００ＭＨｚのほぼλ／４の電気長で共振するように、その共振特性を調整することができる。そのため、共振特性を調整しやすい。
【００３４】
第２アンテナエレメント２を筐体から伸張したときは、図５（ｃ）および（ｄ）にそれぞれ同様の図で示されるように、デジタルＴＶ帯に対しては、前述の図１に示される例と同様に、第１および第２のアンテナエレメント１、２の折返し間隔や長さを調整することにより、Ｌ_１＋Ｌ_２がほぼλ／４の電気長で、４７０〜７７０ＭＨｚ帯に対して、その両端部近傍に少なくとも２つの共振点が得られるように調整され、さらに第３アンテナエレメント３も含めたＬ_１＋Ｌ_２＋Ｌ_３で、デジタルＴＶ帯でＶＳＷＲの悪い周波数に対してλ／４で共振し、さらにセルラー帯に対して３λ／４で共振するように調整されている。
【００３５】
このアンテナの調整を行うには、前述の図１に示されるアンテナと同様に、まず第２アンテナエレメント２を伸張した状態で、第１および第２アンテナエレメント１、２により、デジタルＴＶの周波数帯の両端部近傍に少なくとも共振点を有するように第１アンテナエレメントの間隔および第１および第２アンテナエレメントのエレメント長を調整する。そして、第３アンテナエレメント３を接続した状態で、セルラー用周波数帯に対して３λ／４波長で共振し、かつ、デジタルＴＶ帯でＶＳＷＲの悪い周波数のところに共振点が来るように第３アンテナエレメントの長さＬ_３を調整する。そして、第２アンテナエレメント２を筐体内に収納した状態で、第３アンテナエレメント３を主体としてλ／４で共振するように、第１アンテナエレメント１と第２アンテナエレメント２との間隔を調整することにより、前述の動作をするアンテナが得られる。この場合は、第１アンテナエレメント１も第２アンテナエレメント２もハイインピーダンスになっているため、その間隔は殆ど影響を受けない。
【００３６】
前述の各例では、第１アンテナエレメント１と第２アンテナエレメント２などの接続を直接接続するＤＣ結合の例であったが、直接接続されなくても、容量や磁界などを介してＡＣ的に結合し電気的に接続される構造でもよい。その例が、図６に示されている。すなわち、図６（ａ）は、第１アンテナエレメント１の一端部１ａと第３アンテナエレメント３の一端部３ａとをＡＣ結合した例で、第３アンテナエレメント３の一端部３ａを第１アンテナエレメント１の一端部１ａと電気的結合し得るように近接した構造にしておき、第２アンテナエレメント２を筐体内に収納したとき、第１アンテナエレメント１の一端部１ａとは直接には接触はしない構造になっている。この際、第１アンテナエレメント１の他端部１ｂと第２アンテナエレメント２との間隔は大きいため、ＡＣ結合もせず、第１アンテナエレメント１と第３アンテナエレメント３のみが電気的に接続される。
【００３７】
同様に、図６（ｂ）に示されるように、第２アンテナエレメント２が筐体から伸張されたときは、第２アンテナエレメント２の一端部２ａが第１アンテナエレメント１の他端部１ｂと直接には接触しないが、電気的結合し得るように近接する構造になっているため、両者間でＡＣ結合をするが、他の部分では、近接する部分がなく、電気的結合をしない。このように、アンテナエレメント同士の結合は、直接ＤＣ結合する場合に限らず、ＡＣ結合でもよい。
【００３８】
また、前述の図５（ａ）に示されるように、第３アンテナエレメント３の一端部３ａを直接第１アンテナエレメント１の一端部１ａと接続する場合、第２アンテナエレメント２などはハイインピーダンスとなり、殆ど影響しないが、さらに収納状態で送信を行うときに、第２アンテナエレメント２からの不要輻射を減らすため、図７に示されるように、第２アンテナエレメント２の一端部２ａ側を、コイル、コンデンサなどからなる補正回路４０に接続し、アースＧＮＤに落すことにより、第２アンテナエレメント２からの不要輻射を完全になくすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、セルラー用周波数帯とデジタルＴＶのような広い周波数帯域を有する周波数帯との２周波を、従来の携帯電話機のような携帯無線機の構造を全く同じにして、送受信することができるため、無線通信と共に、デジタルＴＶの鑑賞をすることができるなど、携帯無線機の用途を大幅に拡張することができる。その結果、携帯電話機などのさらなる多様化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアンテナの一実施形態を説明する図である。
【図２】図１に示されるアンテナの動作を説明する図である。
【図３】図１に示されるアンテナの共振特性を調整する方法を説明する図である。
【図４】図１に示されるアンテナの周波数に対する共振特性の一例を示す図である。
【図５】本発明によるアンテナの他の実施形態を説明する図である。
【図６】アンテナエレメントの結合方法の他の例を説明する図である。
【図７】不要輻射を低減させるために第２アンテナエレメントの一端部を接地する例の説明図である。
【図８】従来の携帯電話機用にセルラーアンテナとＧＰＳ用アンテナを複合化したアンテナの例を説明する図である。
【符号の説明】
１第１アンテナエレメント
２第２アンテナエレメント
３第３アンテナエレメント
６給電部
８収納パイプ
９筐体

Claims

通信機器の筐体内に設けられ、一端部が給電部と接続される折返しエレメントからなる第１アンテナエレメントと、前記筐体内に収納されたり外部に伸張し得ると共に外部に伸張されるときに前記第１アンテナエレメントの他端部に一端部が電気的に接続されるホイップ状の第２アンテナエレメントと、前記筐体の外に露出するように設けられ、一端部が前記第２アンテナエレメントの他端部に電気的に接続される非直線形状の第３アンテナエレメントとからなり、前記第２アンテナエレメントが前記筐体内に収納されるとき、前記第３アンテナエレメントの一端部が前記第１アンテナエレメントの一端部または他端部と電気的に接続されることにより第１の周波数帯での送受信を可能とし、前記第２アンテナエレメントが前記筐体の外部に伸張されるとき該第２アンテナエレメントの一端部が前記第１アンテナエレメントの他端部と電気的に接続されることにより、広帯域な第２の周波数帯での送受信を可能とする構造のアンテナ。
前記第２アンテナエレメントが前記筐体内に収納されるとき、前記第３アンテナエレメント主体で第１の周波数帯に対してほぼ１／４波長で共振し、または第１および第３のアンテナエレメント主体で前記第１の周波数帯に対してほぼ１／２波長で共振し、前記第２アンテナエレメントが外部に伸張されるとき第１、第２および第３のアンテナエレメントにより前記広帯域な第２の周波数帯に少なくとも３つの共振点を有するように、前記第１、第２および第３のアンテナエレメントが形成されることにより、前記第２の周波数帯での送受信を可能とする請求項１記載のアンテナ。
前記第１の周波数帯がセルラー用の周波数帯であり、前記第２の周波数帯がデジタルテレビジョン用の周波数帯である請求項１または２記載のアンテナ。
前記第１アンテナエレメントが、該第１アンテナエレメントによる２つの共振周波数を近づけるように折返し部が調整されることにより、前記第１および第２のアンテナエレメントを主体として、前記デジタルテレビジョン用周波数帯の両端部の近傍にほぼ１／４波長で２つの共振点を有し、前記第１、第２および第３のアンテナエレメントにより、前記両端部近傍の２つの共振点間にほぼ１／４波長で別の共振点を有するように、前記第１、第２および第３のアンテナエレメントが形成されてなる請求項３記載の複合アンテナ。
前記第１アンテナエレメントが、前記第２アンテナエレメントを前記筐体内に収納する際の収納パイプ内に収納されてなる請求項１ないし４のいずれか１項記載の複合アンテナ。
（ａ）折返しエレメントからなる第１アンテナエレメントの給電端と異なる他端部にホイップ状のアンテナエレメントからなる第２アンテナエレメントの一端部を電気的に接続した状態で所望の広帯域のほぼ両端部近傍に少なくとも共振点を有するように前記第１アンテナエレメントの折返し部および第１と第２のアンテナエレメントの長さを調整し、
（ｂ）前記第２アンテナエレメントの他端部に前記第２アンテナエレメントと不連続となる非直線状の第３アンテナエレメントを電気的に接続し、前記所望の広帯域の間でＶＳＷＲの悪い周波数近傍で共振点を有するように前記第３アンテナエレメントを調整する
ことにより、所望の周波数に対して±２０％以上の広帯域で送受信を可能とする携帯無線機用アンテナの製法。
送受信回路と、該送受信回路を覆う筐体と、該筐体の近傍に設けられ、前記送受信回路と電気的に接続される給電部と、前記筐体に取り付けられ、前記給電部と電気的に接続し得るアンテナとを有する携帯無線機であって、前記アンテナに請求項１ないし５のいずれか１項記載のアンテナが用いられてなる携帯無線機。