JP2005142738A - 伸長収納アンテナ及びその構成方法、並びに携帯無線通信機 - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯無線通信機用の伸長収納スライド形アンテナを改良し、その外形寸法を格段に短縮させることによって、このアンテナを装着すべき通信機ケースの小型化を可能ならしめる。
【解決手段】 電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子２と棒状アンテナ素子１とを一直線上に配列するとともに、両者の間にキャパシター５を介装する。このアンテナ装置は伸長状態（図示の状態）で棒状アンテナ素子１の下端部に給電されて３λ／８アンテナとして動作する。収納状態では、棒状アンテナ素子１の影響を受けることなくヘリカルアンテナ素子２が単独で動作する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯無線通信機用の伸長収納可能な構造のアンテナに係り、特に、携帯無線通信としては波長の長い４００〜５００ＭＨｚ用として好適で、小型軽量に構成し得るアンテナに関するものである。

携帯無線通信機用のアンテナとしては、例えば特開平８−８４０１７号公報に記載された「アンテナ組立て体及びそれを含む電気装置」、および、米国特許５２０４６８７号が公知である。
図３（Ａ）は上記公知例（米国特許５２０４６８７号）のアンテナを示す。
電気的長さ（３／８）λのヘリカルアンテナ素子２１と、電気的長さ（３／８）の棒状アンテナ素子２２とが一直線上に配列され、電気絶縁継手２３によって機械的に連結されている。
前記ヘリカルアンテナ素子２１の下端付近にはヘリカルアンテナ接点２４が設けられ、棒状アンテナ素子２２の下端付近には棒状アンテナ接点２５が設けられていて、高周波回路８の出力端が上記ヘリカルアンテナ接点２４を介してヘリカルアンテナ素子２１に給電されたり、また、棒状アンテナ接点２５を介して棒状アンテナ素子２２に給電されたりして、上記二つのアンテナ素子の何れか片方を選択して使用できるようになっている。
特開平８−８４０１７号公報 米国特許５２０４６８７号

前記の公知発明においては、電気的長さ（３／８）λのヘリカルアンテナ素子２１と、電気的長さ（３／８）λの棒状アンテナ素子２２とが、直流的にも高周波的にも完全に絶縁されて一直線状に配列された構造であるから、その全長寸法は（３／８）λよりも格段に長い。
周波数が比較的高くてＧＨｚ帯であれば波長λが短いので、この公知技術に係るアンテナも実用に供し得た。
しかし、周波数が比較的低くて数百ＭＨｚの場合は数十センチメートルとなり、携帯無線用としては余りにも長く、実用に供し得ない。
また、形状寸法が大きいことは製造コストの増加要因になっている。
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とする処は、数百ＭＨｚの電波を送受信するに好適な小型軽量で、構成が簡単な、伸縮スライド可能なアンテナを提供しようとするものである。

請求項１に係る発明方法の構成は、（図１参照）メガヘルツ帯の波長λの電波を送受信するアンテナを構成する方法において、
電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子（１）と電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子（２）とを、直流的に絶縁するとともに高周波的に連結してアンテナ装置を構成し、
前記棒状アンテナ素子の非連結側の端を高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続し、３λ／８アンテナとして非接地形に近い状態で動作させることを特徴とする。

以上に説明した請求項１の発明方法によれば、電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子と電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子とが高周波的に結合されて３λ／８アンテナとして機能するので、従来例に比べて優れたアンテナ特性が得られ、
かつ、その機械的長さが非常に短く構成される。
その上、この３λ／８アンテナは非接地形に近い状態で動作するので人体の影響によるインピーダンス変化が少ない。このため、自由な態様で使用することができ、このアンテナが設けられた無線通信機を手で持ったり頭に近づけたりしてもアンテナ性能が安定している。

請求項２に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明方法の構成要件に加えて、前記ヘリカルアンテナ素子（２）の連結側の端を、高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続し、λ／４ヘリカルアンテナとして動作させることを特徴とする。

以上に説明した請求項２の発明方法によると、電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子を作動させて波長λの電波を送受信することができる。
上記電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子の機械的長さはλ／４よりも著しく短いので「無線通信機のケースからアンテナが突出する寸法」は非常に小さく、実用上はアンテナを収納状態のままで使用することができる。これを実用状態について考察すれば、無線通信機に設置されたアンテナを収縮収縮して携行状態にしたままで送受信できるということになる。この収納状態におけるアンテナ性能は着呼待ち受信に充分であり、電波状態が良ければ送受通話も可能である。
ヘリカルアンテナ素子を単独で使用する場合、電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子は無線通信機のケース内に収納した状態になるが、その電気的長さが非常に短い（λ／８）ので、該棒状アンテナがヘリカルアンテナの作動に干渉しない。
また、該棒状アンテナの機械的長さは約λ／８であるから、これを無線通信機のケース内に収納しておくことが容易である。すなわち、通信電波の周波数が数百ＭＨｚの場合、通常の小型ケースの中に無理なく収納できる。

請求項３に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明方法の構成要件に加えて、（図１参照）前記棒状アンテナ素子とヘリカルアンテナ素子との連結部を、３λ／８アンテナ整合のための装荷キャパシター（５）として構成することを特徴とする。

以上に説明した請求項３の発明方法を適用して、装荷キャパシターのリアクタンスが、棒状アンテナのリアクタンスを打ち消すように設定することによってインピーダンス整合を成立させることができる。

請求項４に係る発明方法の構成は、前記請求項４の発明方法の構成要件に加えて、（図１参照）前記ヘリカルアンテナ素子（２）に対して上部接続子（３）を直流的に接続導通するとともに、該上部接続子によってヘリカルアンテナ素子を機械的に支持し、
かつ、上記の上部接続子（３）に管状部（３ａ）を一体的に連設し、この管状部の中に誘電体（４）を介して棒状アンテナ素子（１）の一端を挿入して、前記キャパシター（５）を形成せしめ、
要すれば挿入深さ寸法を調節してキャパシター（５）の静電容量値を制御することを特徴とする。

以上に説明した請求項４の発明方法によると、キャパシターが二重管状に形成されるので、一般的な構造（例えば平板を重ね合わせた構造）に比して機械的強度が大きい上に、誘電体と導電部材とを接着しなくても圧入によって機械的に結合することができる。
生産技術について考察すると、接着作業は長時間を要し、かつ作業員の健康管理や公害防止などに多大の間接コストが掛かるので、接着作業が不要であることの実用的効果は大きい。
さらに、二重管状のキャパシターは、抜き差し操作によってその嵌合深さを加減して静電容量値を調節することができるので便利である。適度な嵌合深さになった処で加締めるなどして容易に調節状態を固定することができる。

請求項５に係る発明方法の構成は、前記請求項２の発明方法の構成要件に加えて、（図２参照）前記ヘリカルアンテナ素子（２）の連結側の端を高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続して、λ／４ヘリカルアンテナとして動作させる場合、
前記棒状アンテナ素子（１）の非接続側の端を接地せしめて前記高周波的連結部のインピーダンスを増加させることにより、
ヘリカルアンテナ素子単独での送受信に対する棒状アンテナ素子の影響を防止することを特徴とする。

以上に説明した請求項５の発明方法によると、ヘリカルアンテナ素子をλ／４ヘリカルアンテナとして動作させる場合、ヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子との連結部に形成されているキャパシターのインダクタンスが高くなり、棒状アンテナ素子の干渉を防止できる。すなわち電気的な機能に関して、棒状アンテナ素子がヘリカルアンテナ素子から完全に切り離される。

請求項６の発明に係る伸長収縮アンテナの構成は、（図１参照）メガヘルツ帯の波長λの電波を送受信するアンテナにおいて、
電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子（１）と電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子（２）とが一直線上に配列されていて、
上記の棒状アンテナ素子とヘリカルアンテナ素子とが、直流的に絶縁されるとともに、高周波的に連結されてアンテナ装置が構成されており、
高周波回路（８）の出力端（８ａ）を、前記棒状アンテナ素子の非連結側の端に接続したとき、当該アンテナ装置が（３／８）λアンテナとして非接地形に近い状態で動作するようになっていることを特徴とする。

以上に説明した請求項６の発明によると、電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子と電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子とが高周波的に結合されているので、この複合アンテナ素子がλ／８アンテナとして機能する。
これにより従来例に比べて優れたアンテナ特性が得られ、かつ、その機械的長さが非常に短く構成される。
その上、この３λ／８アンテナは非接地形に近い状態で動作するので人体の影響によるインピーダンス変化が少ない。このため、自由な態様で使用することができ、このアンテナが設けられた無線通信機を手で持ったり顔に近づけたりしてもアンテナ性能が変化せず、安定した無線通信が可能である。

請求項７の発明に係る伸長収縮アンテナの構成は、前記請求項６の発明の構成要件に加えて、（図２参照）前記棒状アンテナ素子（１）を携帯無線通信機のケース（７）内に収納すると、高周波回路（８）の出力端（８ａ）が自動的に前記ヘリカルアンテナ素子（２）の連結側の端に接続され、該ヘリカルアンテナ素子が単独でλ／４アンテナとして動作するようになっていることを特徴とする。

以上に説明した請求項７の発明によると、当該伸長収納アンテナを収縮させて棒状アンテナ素子を無線通信機のケース内に収納した状態で、ヘリカルアンテナ素子をケース外に突出させて電波の送受信を行なうことができる。
しかも、上記ヘリカルアンテナ素子は電気的長さがλ／４であるから、その機械的長さ寸法は極めて短い。このため、このヘリカルアンテナ素子をケース外に突出させた状態で無線通信機を携行することに別段の不具合を生じない。
このようにヘリカルアンテナ素子単独で送受信するときは、棒状アンテナ素子と協働して送受信するときよりもアンテナ感度は劣るが、着呼待ち受信には充分なアンテナ性能を有しており、電波状態が良ければ送受通話も可能である。

請求項８の発明に係る伸長収納アンテナの構成は、前記請求項６または請求項７の発明の構成要件に加えて、（図１参照）棒状アンテナ素子（１）の外径寸法よりも大きい内径寸法を有する管状部（３ａ）と、ヘリカルアンテナ素子（２）の内径寸法とほぼ等しい外径寸法を有する円柱状部（３ｂ）とを一体的に連設されて成る上部接続子（３）を具備しており、
上記円柱状部（３ｂ）がヘリカルアンテナ素子（２）の連結側に嵌着されており、
かつ、上記管状部（３ａ）の中に棒状アンテナ素子（１）の連結側端部が挿入されるとともに、両者の間の空隙を埋めて誘電体（４）が充填されてキャパシター（５）が形成されていることを特徴とする

以上に説明した請求項８の発明によると、上部接続子がヘリカルアンテナ素子に対して直流的に導通されるとともに機械的に結合され、かつ、該上部接続子が棒状アンテナ素子に対して直流的に絶縁されるとともに高周波的に連結され、しかも両者の機械的結合強度が大きい。
すなわち、上部接続子の円柱状部がヘリカルアンテナ素子の内径に嵌合して接触導通するとともに機械的に支承し、
かつ、上部接続子の管状部と棒状アンテナ素子とが、筒状の誘電体を介して嵌合することにより静電容量結合され、しかも、二重管状構造であるため平凡な静電容量結合（例えば平板を重ね合わせた構造）に比して、接着を用いずに結合され、機械的強度が大である上に、「アンテナの長さ方向に直角な方向の寸法」が著しく小さく、伸縮スライド形アンテナとして好適である。

請求項９の発明に係る伸長収納アンテナの構成は、前記請求項８の構成要件に加えて、（図１参照）前記棒状アンテナ素子（１）の上端部に前記キャパシターの管状部（３ａ）が配置されるとともに、該棒状アンテナ素子の下端部に「上記管状部の外径寸法と等しい外径寸法を有する下部接続子（６）」が、直流的に接続導通されて機械的に固着されており、かつ、携帯無線通信機のケース（７）の壁を貫通して端子筒（１３）が設置されるとともに、この端子筒が高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続導通され、前記棒状アンテナ素子が該端子筒に挿通されていて、
この棒状アンテナ素子をケースから引き出すと下部接続子が端子筒に嵌合し、ケース内に押し込むと管状部が端子筒（１３）に嵌合するようになっていることを特徴とする。

以上に説明した請求項９の発明によると、互いに外径寸法の等しい管状部と下部接続子とが棒状アンテナ素子の上下に配設されているので、該棒状アンテナ素子をケースから引き出したりケース内へ押し入れたりすると、上記等径の管状部と下部接続子とが交互に端子筒に嵌合・脱出して、自動的にヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子とが高周波回路の出力端に対して切り換え導通される。

請求項１０に係る発明の構成は、前記請求項９の発明の構成要件に加えて（図２参照）前記棒状アンテナ素子（１）をケース（７）内に押し込んで収納したとき、前記下部接続子（６）に接触導通してこれを接地する接地接触子（１２）が設けられていることを特徴とする。

以上に説明した請求項１０の発明によると、ヘリカルアンテナ素子をλ／４ヘリカルアンテナとして単独で動作させる場合、ヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子との連結部に形成されているキャパシターのインダクタンスが高くなり、棒状アンテナ素子の干渉を防止できる。すなわち電気的な機能に関して、棒状アンテナ素子がヘリカルアンテナ素子から完全に切り離される。
このため、ヘリカルアンテナ素子を単独で用いて送受信する場合、棒状アンテナ素子の干渉を受けず、良好なアンテナ性能を発揮することができる。

請求項１１の発明に係る携帯無線通信機の構成は、（図１参照）通信機ケース（７）の中に前記高周波回路（８）が設置されるとともに、該ケースの壁を貫通して端子筒（１３）が設置されていて、前記棒状アンテナ素子（１）がこの端子筒に挿通されてスライド伸縮可能に支承されていることを特徴とする

以上に説明した請求項１１の発明に係る携帯無線通信機によると、本発明の伸長収納アンテナ（請求項６）を有効に利用して、その効果を充分に発揮せしめることができる。
すなわち、携帯無線通信用としては波長の長い（例えば中心周波数４６０ＭＨｚ）電波を送受信する場合であっても、通信機ケースの長辺の寸法を短く（例えば約７０ｍｍ）構成することができ、しかも収納状態におけるヘリカルアンテナ素子部分の突出寸法を非常に短く（例えば３０ｍｍ弱）することができる。
その上、アンテナ収納状態で着呼待ち受信に充分なアンテナ利得を有し、電波状態が良ければ収納状態で送受信通話が可能である。

請求項１の発明方法によれば、電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子と電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子とが高周波的に結合されて３λ／８アンテナとして機能するので、従来例に比べて優れたアンテナ特性が得られ、
かつ、その機械的長さが非常に短く構成される。
その上、この３λ／８アンテナは非接地形に近い状態で動作するので人体の影響によるインピーダンス変化が少ない。このため、自由な態様で使用することができ、このアンテナが設けられた無線通信機を手で持ったり顔に近づけたりしてもアンテナ性能が変化せず安定している。

請求項２の発明方法によると、電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子を作動させて波長λの電波を送受信することができる。
上記電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子の機械的長さはλ／４よりも著しく短いので「無線通信機のケースからアンテナが突出する寸法」は非常に小さく、実用上はアンテナを収納状態のままで使用することができる。これを実用状態について考察すれば、無線通信機に設置されたアンテナを収縮収縮して携行状態にしたままで送受信できるということになる。この収納状態におけるアンテナ性能は着呼待ち受信に充分であり、電波状態が良ければ送受通話も可能である。

請求項３の発明方法を適用して、装荷キャパシターのリアクタンスが、棒状アンテナのリアクタンスを打ち消すように設定することによってインピーダンス整合を成立させることができる。

請求項４の発明方法によると、キャパシターが二重管状に形成されるので、一般的な構造（例えば平板を重ね合わせた構造）に比して機械的強度が大きい上に、誘電体と導電部材とを接着しなくても圧入によって機械的に結合することができる。
生産技術について考察すると、接着作業は長時間を要し、かつ作業員の健康管理や公害防止などに多大の間接コストが掛かるので、接着作業員が不要であることの実用的効果は大きい。
さらに、二重管状のキャパシターは、抜き差し操作によってその嵌合深さを加減して静電容量値を調節することができるので便利である。適度な嵌合深さになった処で加締めるなどして容易に調節状態を固定することができる。

請求項５の発明方法によると、ヘリカルアンテナ素子をλ／４ヘリカルアンテナとして動作させる場合、ヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子との連結部に形成されているキャパシターのインダクタンスが高くなり、棒状アンテナ素子の干渉を防止できる。すなわち電気的な機能に関して、棒状アンテナ素子がヘリカルアンテナ素子から完全に切り離される。

請求項６の発明によると、電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子と電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子とが高周波的に結合されているので、この複合アンテナ素子がλ／８アンテナとして機能する。
これにより従来例に比べて優れたアンテナ特性が得られ、かつ、その機械的長さが非常に短く構成される。
その上、この３λ／８アンテナは非接地形に近い状態で動作するので人体の影響によるインピーダンス変化が少ない。このため、自由な態様で使用することができ、このアンテナが設けられた無線通信機を手で持ったり顔に近づけたりしてもアンテナ性能が変化せず、安定した無線通信が可能である。

請求項７の発明によると、当該伸長収納アンテナを収縮させて棒状アンテナ素子を無線通信機のケース内に収納した状態で、ヘリカルアンテナ素子をケース外に突出させて電波の送受信を行なうことができる。
しかも、上記ヘリカルアンテナ素子は電気的長さがλ／４であるから、その機械的長さ寸法は極めて短い。このため、このヘリカルアンテナ素子をケース外に突出させた状態で無線通信機を携行することに別段の不具合を生じない。
このようにヘリカルアンテナ素子単独で送受信するときは、棒状アンテナ素子と協働して送受信するときよりもアンテナ感度は劣るが、着呼待ち受信には充分なアンテナ性能を有しており、電波状態が良ければ送受通話も可能である。

請求項８の発明によると、上部接続子がヘリカルアンテナ素子に対して直流的に導通されるとともに機械的に結合され、かつ、該上部接続子が棒状アンテナ素子に対して直流的に絶縁されるとともに高周波的に連結され、しかも両者の機械的結合強度が大きい。
すなわち、上部接続子の円柱状部がヘリカルアンテナ素子の内径に嵌合して接触導通するとともに機械的に支承し、
かつ、上部接続子の管状部と棒状アンテナ素子とが、筒状の誘電体を介して嵌合することにより静電容量結合され、しかも、二重管状構造であるため平凡な静電容量結合（例えば平板を重ね合わせた構造）に比して、接着を用いずに結合され、機械的強度が大である上に、「アンテナの長さ方向に直角な方向の寸法」が著しく小さく、伸縮スライド形アンテナとして好適である。

請求項９の発明によると、互いに外径寸法の等しい管状部と下部接続子とが棒状アンテナ素子の上下に配設されているので、該棒状アンテナ素子をケースから引き出したりケース内へ押し入れたりすると、上記等径の管状部と下部接続子とが交互に端子筒に嵌合・脱出して、自動的にヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子とが高周波回路の出力端に対して切り換え導通される。

請求項１０の発明によると、ヘリカルアンテナ素子をλ／４ヘリカルアンテナとして単独で動作させる場合、ヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子との連結部に形成されているキャパシターのインダクタンスが高くなり、棒状アンテナ素子の干渉を防止できる。すなわち電気的な機能に関して、棒状アンテナ素子がヘリカルアンテナ素子から完全に切り離される。
このため、ヘリカルアンテナ素子を単独で用いて送受信する場合、棒状アンテナ素子の干渉を受けず、良好なアンテナ性能を発揮することができる。

請求項１１の発明に係る携帯無線通信機によると、本発明の伸長収納アンテナ（請求項６）を有効に利用して、その効果を充分に発揮せしめることができる。
すなわち、携帯無線通信用としては波長の長い（例えば中心周波数４６０ＭＨｚ）電波を送受信する場合であっても、通信機ケースの長辺の寸法を短く（例えば約１０ｃｍ）構成することができ、しかも収納状態におけるヘリカルアンテナ素子部分の突出寸法を非常に短く（例えば約３ｃｍ）することができる。
その上、アンテナ収納状態で着呼待ち受信に充分なアンテナ利得を有し、電波状態が良ければ収納状態で送受信通話が可能である。

図３は本発明の伸長収納アンテナと従来例の伸長収納アンテナとを対比して示した等価回路図であって、（Ａ）は本発明の１実施形態を、（Ｂ）は従来例としてのアメリカ特許第５２０４６８７号を、それぞれ描いてある。
（図３（Ｂ）参照）この種の従来例は、電気的長さ３λ／８のヘリカルアンテナ素子２１と電気的長さ３λ／８の棒状アンテナ素子２２とを１直線上に配列し、電気絶縁継手２３で機械的に連結してある。
上記ヘリカルアンテナ素子２１の下端部には、ヘリカルアンテナ接点２４が設けられ、棒状アンテナ素子２２の下端部には棒状アンテナ接点２５が設けられている。
高周波回路８は、上記のヘリカルアンテナ接点２４を介してヘリカルアンテナ素子２１に接続導通されたり、棒状アンテナ接点２５を介して棒状アンテナ素子２２に接続導通されたりする。

上記の構成から明らかなように、この従来例のアンテナ装置においては、高周波回路８に対してヘリカルアンテナ素子２１または棒状アンテナ素子２２の何れか一方が選択的に接続導通され、接続導通された方のアンテナ素子が単独で機能する。選択されなかった方のアンテナ素子は機能することなく休止している。
このようにして３λ／８のアンテナ素子を単独で動作せしめるため、アンテナ給電部に整合回路を設けなければならない。アメリカ特許第５２０４６８７号においては（Ｂ）図に示したように、８．２ｎＨのインダクタンス及び１．４ｐＦのキャパシタンスとを設けて整合を図っている。

これに比して本発明は図３（Ａ）のように電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子２と、電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子１とを一直線上に配列して、両者をキャパシター５で高周波的に連結している。
図３の（Ａ）と（Ｂ）とを比べると、ヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子とが一直線上に配列されていることは類似であるが、次の点で本質的な相違が有る。
イ．従来例のヘリカルアンテナ素子は電気的長さが３λ／８であり、本発明のヘリカルアンテナ素子の電気的長さはλ／４である。
ロ．従来例の棒状アンテナ素子は電気的長さが３λ／８であり、本発明の棒状アンテナ素子の電気的長さはλ／８である。
ハ．従来例のヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子とは電気絶縁継手（２３）によって直流的にも高周波的にも絶縁されているが、本発明のヘリカルアンテナ素子と棒状アンテナ素子とはキャパシター（５）によって高周波的に連結されている。

このような構成により、本発明（図３（Ａ））は、従来技術では予想し得なかった作用効果が得られる。すなわち、
ｉ）高周波回路８の出力端に、下部接続子６を介して棒状アンテナ素子１の下端を接続導通させると、「キャパシター５によって高周波的に連結されたヘリカルアンテナ素子２と棒状アンテナ素子１」が、電気的長さ３λ／８のアンテナとして動作し、該アンテナの給電部に別段の整合回路を必要としない。
ii）高周波回路の出力端に、上部接続子３を介してヘリカルアンテナ素子２を接続導通させると、キャパシター５による高周波的連結が自動的に切り離され、ヘリカルアンテナ素子２が単独で、整合回路を必要とせずに高利得で（整合回路による損失無く）動作する。なお、本発明に係る棒状アンテナ素子１の電気的長さ（λ／８）が従来例に係る棒状アンテナ素子２２の電気的長さ（３λ／８）の１／３であるということは、機械的長さも約１／３であることを意味し、その寸法短縮効果は絶大である。
次に、本発明の実施形態の具体的な例を説明する。

図１は、本発明の１実施例を示す。本例は４５０〜４７０ＭＨｚの電波を送受信することができ、かつ、長辺寸法９０ｍｍのケースに装着するに適した伸長・収縮収納可能なアンテナ装置として構成した実施例である。
符号１を付して示した棒状アンテナ素子は、電気的長さλ／８に構成されている。送受信電波の中心周波数は４６０ＭＨｚであるから、その波長λは６５ｍｍであり、単純計算でλ／８は約８０ｍｍである。
棒状アンテナ素子の機械的長さ寸法は、その電気的長さにほぼ等しい。本例の棒状アンテナ素子１の長さ寸法は７０ｍｍである。
符号２を付して示したヘリカルアンテナ素子は、電気的長さλ／４に構成されている。その機械的な長さ寸法は電気的長さ（λ／４≒１６ｍｍ）よりも格段に短く、本例のヘリカルアンテナ素子２の機械的長さ寸法は２６ｍｍである。

前記の棒状アンテナ素子１とヘリカルアンテナ素子２とを直流的に絶縁するとともに高周波的に連結し、かつ機械的に一体連設するための具体的な構成として、上部接続子３が設けられている。
この上部接続子３の下半部に管状部３ａが形成されていて、その内径寸法は前記棒状アンテナ素子１の外径寸法よりも格段に大きく設定されている。
上記管状部３ａの中に、棒状アンテナ素子１の上端部が同心に挿入され、両者の間隙を誘電体４が満たしている。
本例においては「管状部３ａに内嵌し棒状アンテナ素子１に外嵌する筒状の誘電体４」を作成し、該誘電体４を管状部３ａ内に挿入するとともに、該管状部３ａ内に棒状アンテナ素子１の上端部を圧入してある。

上記の圧入深さ寸法を変えるとキャパシター５の静電容量値が変化する。最適の静電容量値になったところで加締めるなどしてスライドを固定しておく。
上記の最適値は、アンテナ性能を実測しながら最良の状態を把握すると良い。理論的に考察すると次のとおりである。
棒状アンテナ素子１の下端部（給電点）から見たインピーダンス＝Ｒ＋ｊＸのリアクタンス成分（＋ｊＸ）に対して、キャパシター５のリアクタンス成分がーｊＸとなって打ち消すように該キャパシター５のキャパシタンスを設定する。
前記のインピーダンス＝Ｒ＋ｊＸが、５０＋ｊＸとなるように構成しておくと、
Ｒ＋ｊＸ−ｊＸ＝５０（Ω）となり、インピーダンス整合が成立する。

前記上部接続子３の上半部は、ヘリカルアンテナ素子２の内径に嵌合する外径を有する円柱状部３ｂになっている。この円柱状部３ｂにヘリカルアンテナ素子２を嵌合して直流的に接続導通するとともに、機械的に固着してこれを支持する。
アンテナカバー１０をヘリカルアンテナ素子２に被せて、上部接続子３の大径部に外嵌固着されている。
棒状アンテナ素子１の下端部には筒状の下部接続子６が接続導通されている。
上記下部接続子６の外径寸法は、前記上部接続子３の管状部３ａの外径寸法に等しく設定されていて、その下端に抜け止め大径部が形成されている。

ケース７の壁を貫通して、フランジ付きオネジ管状の端子筒１３が装着され、ナット１４を螺着，緊定してあり、この端子筒に対して高周波回路８の出力端８ａが給電線９を介して接続導通されている。この部分に別段の整合回路を設ける必要は無い。
棒状アンテナ素子１はアンテナカバー１１を被せられて、前記端子筒１３に挿通されている。
これにより、アンテナカバー１０を指先で摘まんで上方へ引き出すと図示のように下部接続子６が端子筒１３に嵌合して導通し、
下方へ圧し下げると図２のように上部接続子３が端子筒１３に嵌合して導通する。

図１のように棒状アンテナ素子１の下端部に給電すると、ヘリカルアンテナ素子２を静電容量結合された棒状アンテナ素子１が、電気的長さ３λ／８のアンテナ装置として機能する。
この場合のＶＳＷＲ図表を図４（Ａ）に示す。本実施例のように簡単な構造で、小型，軽量なアンテナ装置が、良好なアンテナ性能を有していることが分かる。特に、従来例のアンテナ装置（図３（Ｂ））に比して棒状アンテナ素子の電気的長さ及び機械的長さが格段に短縮されている。その結果（図２参照）ケース７の長辺（本例において縦辺）寸法を短く構成することができる。
アンテナ装置部分を簡単・小型・軽量に構成することによって、当該アンテナ装置の製造コストが低減されることは明らかであるが、携帯型無線通信機のケースが小型化されることによる間接的なコスト低減も重要である。
さらに、給電部に整合回路を必要としないことによっても一層コスト低減され、かつ、ケース小型化が助長される。携帯型無線通信機においてケースが小型化されることは、その商品価値を決定する重要な項目である。

さきに段落番号００４２においてキャパシター５の静電容量値の調節方法について述べた。本実施例におけるキャパシター５の静電容量値は、アンテナ特性を計測しつつ所望の特性が得られたところで固定しておくことが望ましい。

（図２参照）アンテナカバー１０を指先で摘まんで圧し下げると上部接続子３が端子筒１３に嵌合して導通し、ヘリカルアンテナ素子２の下端部に給電される。
先に述べたようにヘリカルアンテナ素子２の電気的長さはλ／４であり、棒状アンテナ素子１の電気的長さはλ／８である。双方のアンテナ素子の電気的長さが著しく異なっているので、本図に示した収納状態でヘリカルアンテナ素子を単独で作動させる場合に、棒状アンテナ素子１の干渉を受ける虞れが無い。
図のように接地接触子１２を設けておいて、収納状態における棒状アンテナ素子１の下端を自動的に接地すると、棒状アンテナ素子の影響を防止する作用が一層確実となり、ヘリカルアンテナ素子２が良好なアンテナ性能を発揮する。

図４（Ｂ）は収納状態で計測したＶＳＷＲ図表である。
中心周波数（４６０ＭＨｚ）におけるアンテナ利得は伸長状態（同図（Ａ））に比してやや劣るが、その前後１０ＭＨｚの周波数帯域において優れたアンテナ特性を有していることが分かる。
本発明者の実験によると、この実施例のアンテナ装置を備えた携帯型の無線通信機は、
アンテナ収納状態で「着呼待ち受信」に充分な性能を有しており、電波状態が良ければ送受信通話も可能である。

図２に示した収納状態において、比較試験のために棒状アンテナ素子１を取り除いてＶＳＷＲを測定してみたところ、図４に表されているレベルの精度では図４（Ｂ）と同じであった。
この比較試験により、『棒状アンテナ素子１が収納状態において、ヘリカルアンテナ素子２から高周波的に切り離されて、該ヘリカルアンテナ素子２のアンテナ性能に影響を及ぼさないこと』が明らかになった。

本発明に係る伸長，収納可能なアンテナは、数百ＭＨｚ帯の電波を用いる携帯式無線通信機に好適であって、その実用的価値を向上させるので、無線通信機工業の発展に貢献するところ多大である。

本発明に係る伸長収納アンテナの１実施例を示し、携帯無線通信機に装着して伸長させた状態を描いた断面図である。 前掲の図１に示した実施例の伸長収納アンテナを収縮させて収納した状態を描いた断面図である。 数百ＭＨｚ帯の電波を用いる携帯無線通信機の伸長収縮スライド可能な構造のアンテナを模式的に描いた回路図であって、（Ａ）は本発明の１実施例を、（Ｂ）は実施例を、それぞれ表している。 本発明に係る伸長収納アンテナの１実施例におけるＶＳＷＲ図表であって、（Ａ）は前掲の図１に示した伸長状態を、（Ｂ）は前掲の図２に示した収縮収納状態を、それぞれ表している。

符号の説明

１…棒状アンテナ素子
２…ヘリカルアンテナ素子
３…上部接続子
３ａ…管状部
４…誘電体
５…キャパシター
６…下部接続子
７…ケース
８…高周波回路
８ａ…出力端
９…給電線
１０…アンテナカバー
１２…接地接触子
１３…端子筒
１４…ナット
２１…ヘリカルアンテナ素子
２２…棒状アンテナ素子
２３…電気絶縁継手
２４…ヘリカルアンテナ接点
２５…棒状アンテナ接点

Claims (11)

1. メガヘルツ帯の波長λの電波を送受信するアンテナを構成する方法において、
   電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子（１）と電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子（２）とを、直流的に絶縁するとともに高周波的に連結してアンテナ装置を構成し、
   前記棒状アンテナ素子の非連結側の端を高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続し、３λ／８アンテナとして非接地形に近い状態で動作させることを特徴とする、伸長収納アンテナの構成方法。
2. 前記ヘリカルアンテナ素子（２）の連結側の端を、高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続し、λ／４ヘリカルアンテナとして動作させることを特徴とする、請求項１に記載した伸長収納アンテナの構成方法。
3. 前記棒状アンテナ素子とヘリカルアンテナ素子との連結部を、３λ／８アンテナ整合のための装荷キャパシター（５）として構成することを特徴とする、請求項１に記載した伸長収納アンテナの構成方法。
4. 前記ヘリカルアンテナ素子（２）に対して上部接続子（３）を直流的に接続導通するとともに、該上部接続子によってヘリカルアンテナ素子を機械的に支持し、
   かつ、上記の上部接続子（３）に管状部（３ａ）を一体的に連設し、この管状部の中に誘電体（４）を介して棒状アンテナ素子（１）の一端を挿入して、前記キャパシター（５）を形成せしめ、
   要すれば挿入深さ寸法を調節してキャパシター（５）の静電容量値を制御することを特徴とする、請求項４に記載した伸長収納アンテナの構成方法。
5. 前記ヘリカルアンテナ素子（２）の連結側の端を高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続して、λ／４ヘリカルアンテナとして動作させる場合、
   前記棒状アンテナ素子（１）の非接続側の端を接地せしめて前記高周波的連結部のインピーダンスを増加させることにより、
   ヘリカルアンテナ素子単独での送受信に対する棒状アンテナ素子の影響を防止することを特徴とする、請求項２に記載した伸長収納アンテナの構成方法。
6. メガヘルツ帯の波長λの電波を送受信するアンテナにおいて、
   電気的長さλ／８の棒状アンテナ素子（１）と電気的長さλ／４のヘリカルアンテナ素子（２）とが一直線上に配列されていて、
   上記の棒状アンテナ素子とヘリカルアンテナ素子とが、直流的に絶縁されるとともに、高周波的に連結されてアンテナ装置が構成されており、
   高周波回路（８）の出力端（８ａ）を、前記棒状アンテナ素子の非連結側の端に接続したとき、当該アンテナ装置が（３／８）λアンテナとして非接地形に近い状態で動作するようになっていることを特徴とする、伸長収納アンテナ。
7. 前記棒状アンテナ素子（１）を携帯無線通信機のケース（７）内に収納すると、高周波回路（８）の出力端（８ａ）が自動的に前記ヘリカルアンテナ素子（２）の連結側の端に接続され、該ヘリカルアンテナ素子が単独でλ／４アンテナとして動作するようになっていることを特徴とする、請求項６に記載した伸長収納アンテナ。
8. 棒状アンテナ素子（１）の外径寸法よりも大きい内径寸法を有する管状部（３ａ）と、ヘリカルアンテナ素子（２）の内径寸法とほぼ等しい外径寸法を有する円柱状部（３ｂ）とを一体的に連設されて成る上部接続子（３）を具備しており、
   上記円柱状部（３ｂ）がヘリカルアンテナ素子（２）の連結側に嵌着されており、
   かつ、上記管状部（３ａ）の中に棒状アンテナ素子（１）の連結側端部が挿入されるとともに、両者の間の空隙を埋めて誘電体（４）が充填されてキャパシター（５）が形成されていることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載した伸長収納アンテナ。
9. 前記棒状アンテナ素子（１）の上端部に前記キャパシターの管状部（３ａ）が配置されるとともに、該棒状アンテナ素子の下端部に「上記管状部の外径寸法と等しい外径寸法を有する下部接続子（６）」が、直流的に接続導通されて機械的に固着されており、
   かつ、携帯無線通信機のケース（７）の壁を貫通して端子筒（１３）が設置されるとともに、この端子筒が高周波回路（８）の出力端（８ａ）に接続導通され、前記棒状アンテナ素子が該端子筒に挿通されていて、
   この棒状アンテナ素子をケースから引き出すと下部接続子が端子筒に嵌合し、ケース内に押し込むと管状部が端子筒（１３）に嵌合するようになっていることを特徴とする、請求項８に記載した伸長収納アンテナ。
10. 前記棒状アンテナ素子（１）をケース（７）内に押し込んで収納したとき、前記下部接続子（６）に接触導通してこれを接地する接地接触子（１２）が設けられていることを特徴とする、請求項９に記載した伸長収納アンテナ。
11. ケース（７）の中に前記高周波回路（８）が設置されるとともに、該ケースの壁を貫通して端子筒（１３）が設置されていて、前記棒状アンテナ素子（１）がこの端子筒に挿通されてスライド伸縮可能に支承されていることを特徴とする、請求項９に記載した伸長収納アンテナを備えた携帯無線通信機。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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