JP2007174131A - ヘリカルアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリカルアンテナの共振周波数を精度良く容易にかつ機械的加工を必要としないで調整可能なヘリカルアンテナを提供する。
【解決手段】長手方向に沿って中空部が貫通形成され、当該中空部の内壁面に所定の螺状溝が形成された誘電体支持体と、前記誘電体支持体の外周面に巻回して固定された金属材からなるヘリカルエレメントと、外表面に前記螺状溝に対応する螺状突起が形成され、前記誘電体支持体の前記中空部内を前記内壁面に当接しながら移動自在に取り付けられたチューニングエレメントとを備え、前記誘電体支持体の前記中空部内で前記チューニングエレメントの位置を外部操作に応じて変化させることにより、前記ヘリカルエレメントへの給電時に共振周波数を調整することを特徴とするヘリカルアンテナが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線機器に搭載されるヘリカルアンテナに関する。

ヘリカルアンテナは、放送中継用のＦＰＵ（Field Pick-up Unit）や衛星通信に多用されてきた。しかし、近年、携帯無線機器用途においてもアンテナを小型化するために広く用いられるようになってきている。ところがヘリカルアンテナを小型化すると帯域幅が狭くなり、携帯無線機器に要求される帯域をカバーすることが困難となる。

また、例えば、ノートパソコンなどにヘリカルアンテナを設置することによりＴＶ信号などを受信する用途がある。しかしながら、アンテナが設置される無線機器の寸法やアンテナ設置場所により共振周波数が変化する問題がある。

上記のような、携帯無線機器やノートパソコンのヘリカルアンテナを設置する場合、その共振周波数の簡単な調整方法があることが望ましい。これに対して、ヘリカルアンテナの共振周波数を変化させる技術開示例がある（技術文献１）。この技術開示例においては、ヘリカルエレメントの内部に中空部を設けた誘電体支持体が配置される。誘電体支持体の中空部へ誘電体からなる周波数調整用のチューニングエレメントが挿入される。このチューニングエレメント挿入容積を変化させることによって、共振周波数を調整する。

しかしながら、この技術開示例においてはチューニングエレメントの形状を加工することになる。加工後に、他の使用条件に合わせて再度他の共振周波数に調整することが容易ではない。従って、使用環境や使用条件によって共振周波数が変化する都度、容易に再調整が可能なヘリカルアンテナが好ましい。
ＰＣＴ ＷＯ９８／３１０６９号公報

本発明は、ヘリカルアンテナの共振周波数を精度良く容易にかつ機械的加工を必要としないで調整可能なヘリカルアンテナを提供する。

本発明の一態様によれば、長手方向に沿って中空部が貫通形成され、当該中空部の内壁面に所定の螺状溝が形成された誘電体支持体と、前記誘電体支持体の外周面に巻回して固定された金属材からなるヘリカルエレメントと、外表面に前記螺状溝に対応する螺状突起が形成され、前記誘電体支持体の前記中空部内を前記内壁面に当接しながら移動自在に取り付けられたチューニングエレメントとを備え、前記誘電体支持体の前記中空部内で前記チューニングエレメントの位置を外部操作に応じて変化させることにより、前記ヘリカルエレメントへの給電時に共振周波数を調整することを特徴とするヘリカルアンテナが提供される。

チューニングエレメントは例えば金属または誘電体などにより構成されており適正に決められる。例えば、所望の共振周波数がより高い側にあるときは金属からなるチューニングエレメントを挿入し、所望の共振周波数がより低い側にあるときは誘電体からなるチューニングエレメントを挿入する。また、チューニングエレメントの材質、長さ、太さおよび誘電体支持体の貫通中空部の大きさは共振周波数の調整量および精度に応じて適正に決められる。

このヘリカルアンテナはチューニングエレメントの形状を変更することなく、位置のみを変化させることができるのでアンテナの構造を再設計する必要が無く、調整方法も簡単であり細かい周波数調整が可能である。

携帯無線機器を小型化するには、アンテナの小型化が重要である。一般にヘリカルアンテナを小型化すると狭帯域となる。また、無線機器において、アンテナの設置場所や無線機器の寸法が変わると共振周波数が変化する。従って、アンテナ共振周波数の調整が必要となる。このような場合、本ヘリカルアンテナによれば、容易にかつ細かく周波数調整することが可能である。

本発明により、ヘリカルアンテナの共振周波数を精度良く容易にかつ機械的加工を必要としないで調整可能なヘリカルアンテナが提供される。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき説明する。
図１は、本発明にかかるヘリカルアンテナ１０を表す模式図である。導体からなるらせん状のヘリカルエレメント２２が、誘電体支持体２０の表面に沿って設けられている。また本図は、チューニングエレメント２４が誘電体支持体２０の中空部内に挿入された状態を表している。このチューニングエレメント２４を誘電体支持体２０の中空部内において移動することにより、ヘリカルアンテナエレメント上の電流分布を変化させ、共振周波数を調整する事が出来る。なお、本明細書においてはヘリカルアンテナ１０とは、ヘリカルエレメント２２と、誘電体支持体２０とを少なくとも含むものとする。

図２は、誘電体支持体２０の模式断面図である。誘電体支持体２０の中心軸の周りには中空部がほぼ貫通するように形成されている。中空部の内表面に沿って雌ねじ３０が形成されている。

図３は、共振周波数を調整するためのチューニングエレメント２４を表す模式図である。チューニングエレメント２４は、例えば誘電体または金属の材料とすることができ、その表面には雄ねじ３２が設けられている。この雄ねじ３２は、誘電体支持体２０の中空部の内表面にもうけられた雌ねじ３０とかみ合う構造とされる。

次に、本発明にかかるヘリカルアンテナを用いてシミュレーションした結果について説明する。図４は、シミュレーション時の形状を示しており、本具体例のヘリカルアンテナ１０をノート型ＰＣの形状を模倣した地板の上部に設置してある。

図５は、（１）乃至（５）と５段階のチューニングエレメント２４の位置を表す模式図である。この場合、チューニングエレメント２４の材質をアルミニウムとした。図６は、このときのヘリカルアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比：Voltage Standing Wave Ratio）特性のシミュレーション結果を表すグラフ図である。チューニングエレメント２４が無い（1)の場合の共振周波数をｆとする。

チューニングエレメント２４の挿入位置を地板の方向へ向かって中央部近傍へ近づけるに従い、共振周波数は次第に高い方へずれる。図５の（５）の場合においては、共振周波数が１．０２ｆとなる。今回ヘリカルアンテナ１０の長さとしては共振周波数ｆの波長をλとすると約０．０７λである。

以上、本発明の実施の形態につき図面を参照しつつ説明した。しかし、本発明はこれら具体例に限定されない。ヘリカルアンテナを構成するヘリカルエレメント、誘電体支持体、チューニングエレメント、地板など構成要素の形状、サイズ、配置関係などに関して、また調整方法の各ステップに関して、当業者が各種の変更を行ったものであっても本発明の要旨を逸脱しない限り本発明に包含される。

本発明の具体例にかかるヘリカルアンテナの模式図である。 図１のヘリカルアンテナを構成する誘電体支持体の模式断面図である。 チューニングエレメントの模式図である。 本具体例のヘリカルアンテナを搭載したノートパソコンの模式図である。 本具体例におけるチューニングエレメントの位置を表す模式図である。 本具体例におけるＶＳＷＲの周波数依存性を表すグラフ図である。

符号の説明

１０ ヘリカルアンテナ
２０ 誘電体支持体
２２ ヘリカルエレメント
２４ チューニングエレメント
２６ 地板
３０ 雌ねじ
３２ 雄ねじ

Claims (3)

1. 長手方向に沿って中空部が貫通形成され、当該中空部の内壁面に所定の螺状溝が形成された誘電体支持体と、
   前記誘電体支持体の外周面に巻回して固定された金属材からなるヘリカルエレメントと、
   外表面に前記螺状溝に対応する螺状突起が形成され、前記誘電体支持体の前記中空部内を前記内壁面に当接しながら移動自在に取り付けられたチューニングエレメントとを備え、
   前記誘電体支持体の前記中空部内で前記チューニングエレメントの位置を外部操作に応じて変化させることにより、前記ヘリカルエレメントへの給電時に共振周波数を調整することを特徴とするヘリカルアンテナ。
2. より高い共振周波数に調整する場合には、前記チューニングエレメントの材質を金属とすることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルアンテナ。
3. より低い共振周波数に調整する場合には、前記チューニングエレメントの材質を誘電体とすることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルアンテナ。