JP2008263373A - アンテナケーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】人体の影響を低減して効率的なアンテナ特性を発揮しかつ広帯域化を図る。
【解決手段】 携帯端末機6に着脱自在に接続される多極プラグ部2とアンテナ素子7に着脱自在に接続される高周波ジャック部3と同軸ケーブル4と、高周波フィルタ5を備える。同軸ケーブル4のシールド外皮線22により第1RF信号の共振特性を有する第1アンテナ11を構成するとともに、同軸ケーブル4の信号線20とアンテナ素子7により第2RF信号の共振特性を有する第2アンテナ12を構成し、高周波フィルタ5により第1RF信号と第2RF信号の伝送を制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、携帯電話機等の携帯端末機と外付けアンテナに対して着脱自在に接続して用いるアンテナケーブルに関する。
例えば、携帯電話機は、通話機能とともにカメラ機能や各種の情報端末機能等が標準搭載されて単なる通話手段から総合携帯端末機器として位置付けられるようになっている。また、携帯電話機は、例えばデジタルラジオ放送やFM放送或いは地上波デジタルテレビジョン放送の受信端末機としての機能も搭載され、イヤホンコードを接続して受信した放送音楽番組等を楽しむといった態様でも使用される。
携帯端末機においては、イヤホンコードにアンテナ機能を持たせいわゆるイヤホンアンテナを用いることにより広帯域化特性による放送番組の受信特性の向上を図っている。しかしながら、かかるイヤホンアンテナにおいては、使用状態においてイヤホンコードの一部が人体に触れることにより高周波特性が著しく低下するといった問題があり、例えば特許文献1乃至特許文献3に開示されるように人体との接触部位に同軸ケーブルを用いることにより影響を防止する対応が図られている。
特許文献1は、本出願人によるものであり、携帯端末機から引き出される同軸ケーブルの内部導体を外部導体の末端より伸ばし、引き出された内部導体と外部導体とにより励振するスリーブアンテナ構造を構成してオーディオ信号と高周波信号(以下、RF信号と称する。)を重畳して伝送する。また、特許文献2には、携帯端末機のイヤホンコネクタ部に接続することにより少なくとも1本以上の信号線がオーディオ信号線を介して放送受信回路に接続され、信号線の途中(接続端から3/4λ位置)にRF信号を遮断する高周波切断回路が設けられて人体と接触することが多い先端部位をアンテナ線としてカットした構成とする。さらに、特許文献3にも、イヤホンコードと携帯端末機とをアンテナ線として構成されたリモートコントローラ(中間部:リモコン)を有する同軸ケーブルにより接続し、リモコンの内部に第1高周波減衰素子と第2高周波減衰素子を有して高周波切断回路を構成して先端部位をアンテナ線としてカットし、人体による影響を低減する。
特開2005−64742号公報 特開2006−25392号公報 特許第3851339号公報
従来のイヤホンアンテナにおいては、上述したようにケーブルの途中箇所にオーディオ信号線に高周波インピーダンスが高くなるインダクタ等の素子を直列に接続してRF成分を遮断或いは減衰する高周波切断回路を設けることにより、人体の影響を回避してRF特性の向上を図っている。しかしながら、従来のイヤホンアンテナにおいては、かかる高周波切断回路のインダクタ等の素子にDC抵抗があるために、オーディオ特性を低下させるといった問題があった。
すなわち、高周波切断回路は、伝送線路中においてRF成分を遮断するために所定の周波数帯域においてでき得るかぎりインピーダンスが高くなるようなインダクタが用いられる。高周波切断回路においては、直列インダクタンスのインピーダンスがZ=j2πfLで表され、Lの値が大きいほどインピーダンスが大きくなってRF成分を遮断することが可能でありRF信号の伝送効率を向上させる。一方、高周波切断回路においては、インダクタンスが高くなるにしたがって導体抵抗値が大きくなってDC抵抗が高くなることから、オーディオ信号線を伝送されるオーディオ信号の伝送効率を低下させてしまうといった問題があった。
また、従来のイヤホンアンテナにおいては、上述したようにケーブルの途中箇所に設ける高周波切断回路が例えば配線基板にインダクタを実装して構成され、この配線基板に同軸ケーブルやイヤホンコードが接続される。したがって、従来のイヤホンアンテナは、途中箇所に大型の中継部位が構成され、コードの引き回しが不自由となって使い勝手が低下するとともにコストもアップするといった問題があった。
特許文献2や特許文献3に開示されたイヤホンアンテナにおいては、同軸ケーブルの信号線にオーディオ信号を互いに独立して伝送する複数の平行リッツ線が用いられおり、これら各平行リッツ線がRF信号線としては結合して1本の信号線となる。したがって、イヤホンアンテナにおいては、RF信号の伝送線(例えばグランド線)以外のオーディオRチャンネル信号線やLチャンネル信号線に対しても高周波切断回路が設けられ、大型化や高コスト化の問題が大きくなる。
また、かかるイヤホンアンテナにおいては、人体との接触が多い部位を高周波切断回路によりカットすることで、充分な長さの全長をアンテナ素子として有効に利用し得ていない。イヤホンアンテナにおいては、所定帯域のRF信号が共振する長さ位置に高周波切断回路を設けるために、当該RF信号よりも低周波数帯域のRF信号についてはアンテナ特性が大幅に劣化するといった問題があった。イヤホンアンテナにおいては、例えばデジタルラジオ放送帯域(190MHz)用として構成した場合には低周波数帯域であるFMラジオ放送帯域(70MHz〜100MHz)の受信特性が低下し、FMラジオ放送帯域用として設定した場合に同軸ケーブル長が大きくなってしまう。すなわち、従来のイヤホンアンテナにおいては、オーディオ信号とRF信号とを重畳して伝送を行うようにするが、異なる周波数帯域のRF信号をそれぞれ効率よく受信することが可能なアンテナ特性までは備えられていない。
したがって、本発明は、人体の影響を低減して効率的なアンテナ特性を発揮する広帯域化を図った構造簡易で廉価なアンテナケーブルを提供することを目的とする。
上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナケーブルは、携帯端末機に対して着脱自在に接続される第1接続部と、アンテナ素子に対して着脱自在に接続される第2接続部と、第1接続部に設けられた高周波フィルタと、一端側を高周波フィルタを介して第1接続部と接続されるとともに他端側を第2接続部と接続された所定長の同軸ケーブルとから構成される。アンテナケーブルは、同軸ケーブルのグランド外皮により第1基準周波数に基づく第1高周波信号に対する共振特性を有する第1アンテナを構成するとともに、同軸ケーブルの信号線及びこの信号線と接続されるアンテナ素子とにより第2基準周波数に基づく第2高周波信号に対する共振特性を有する第2アンテナを構成する。
アンテナケーブルは、第1基準周波数λ1が例えば1/4λ1、1/2λ1の高周波信号とともに高調波信号(nλ1。n=1.2.・・)を含む第1高周波信号であり、第2基準周波数λ2が第1基準周波数よりも低帯域の例えば1/4λ2、1/2λ2の高周波信号とともに高調波信号(nλ2。n=1.2.・・)を含む第2高周波信号であり、これら第1高周波信号と第2高周波信号とに対して共振特性を有する。
アンテナケーブルは、第1接続部の高周波接続端に接続される同軸ケーブルの信号線とグランド外皮の接続部に設けたインダクタとコンデンサの並列共振回路により高周波フィルタを構成する。
また、アンテナケーブルは、第1接続部と同軸ケーブルの信号線に接続した第1高周波フィルタと、第1接続部と同軸ケーブルのグランド外皮に接続した第2高周波フィルタとの少なくとも2個の高周波フィルタを備える。アンテナケーブルは、2個の高周波フィルタとして、それぞれローパスフィルタと、ハイパスフィルタと、バンドパスフィルタと、帯域通過阻止フィルタのいずれか1のフィルタが選択して用いられる。
さらに、アンテナケーブルは、アンテナ素子が、左右一対のイヤホンと、これらイヤホンをそれぞれ一端部に設けた左右一対の信号線及びグランド線とからなる所定長のイヤホンコードと、このイヤホンコードの他端部に設けられた接続部とから構成したイヤホンアンテナにより構成する。
アンテナケーブルにおいては、人体の影響を回避する同軸ケーブルを用いて第1アンテナを構成することにより、人体の影響を大きく受ける高帯域の高周波信号である第1高周波信号を安定かつ効率的に受信する。アンテナケーブルにおいては、同軸ケーブルとイヤホンコードの全長分を有効に利用して充分なアンテナ長を確保した第2アンテナを構成することにより、高周波信号の広帯域化を図り、人体の影響が比較的小さい低帯域の高周波信号を効率よく送受信する。
アンテナケーブルにおいては、大きな全長を有して広帯域化を図った第2アンテナにおいても人体の影響を受けて特性が低減した高帯域の第1高周波信号も受信するが、この第1高周波信号成分を高周波フィルタによりカットして、第1アンテナで受信した所定周波数帯域の高周波信号のみが携帯端末機に伝送されるようにする。アンテナケーブルにおいては、人体の影響を低減し効率的なアンテナ特性を奏して広周波数帯域化が図られるようにする。アンテナケーブルにおいては、携帯端末機との接続部を構成する第1接続部に高周波フィルタを設けることにより、同軸ケーブル長とイヤホンコードの全長を手軽に引き回すことを可能として操作性の向上を図るとともに携帯端末機側の構造を簡易化することが可能でありかつ組立効率の向上が図られて低コストで製造される。
本発明によれば、同軸ケーブルに第1アンテナを構成するとともに同軸ケーブルとアンテナ素子とを接続して第2アンテナを構成し、第1アンテナに対して共振特性を有する第1高周波信号と第2アンテナに対して共振特性を有する第2高周波信号を選択する高周波フィルタを備えることにより、広帯域化と人体の影響を低減して特性向上を図ることが可能である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示すアンテナケーブル1は、図1及び図4に示すように、それぞれ詳細を後述する第1接続部を構成する多極プラグ部2と、第2接続部を構成する高周波ジャック部3と、相対する両端部にこれら多極プラグ部2と高周波ジャック部3を設けた同軸ケーブル4とから構成される。アンテナケーブル1には、多極プラグ部2の内部に高周波フィルタ5を設けることにより、第1RF信号と第2RF信号の振り分け、すなわちRF信号の伝送を規制する。
アンテナケーブル1は、図1及び図2に示すように、携帯電話機6とイヤホンアンテナ7を構成する左右一対のイヤホンコード8L、8R(以下、個別に説明する場合を除いてイヤホンコード8と総称する。)とを接続する。アンテナケーブル1は、図2に示すように使用状態において、人体Hから離れた部位において携帯電話機6とイヤホンアンテナ7とを接続して用いられる。アンテナケーブル1は、詳細を後述するように携帯電話機6とイヤホンアンテナ7に対して着脱自在であり、通話の使用形態のように特に必要としない場合にはイヤホンアンテナ7とともに携帯電話機6から取り外される。
アンテナケーブル1は、イヤホンアンテナ7と共同して使用者が移動中でも例えば190MHz帯域(第1RF信号)のデジタルラジオ放送番組や70MHz〜100MHz帯域(第2RF信号)のFMラジオ放送番組を高感度で受信して、携帯電話機6を介してイヤホンコード8に設けた左右のイヤホン9L、9R(以下、個別に説明する場合を除いてイヤホン9と総称する。)により高音質で聞くことを可能とする。
なお、アンテナケーブル1は、携帯電話機6とイヤホンアンテナ7とを接続する使用態様に限定されず、ラジオ放送やテレビジョン放送等の受信機能を備える各種携帯端末機器と接続構造を有するロッドアンテナ等の各種アンテナとを接続して用いることも可能であることは勿論である。アンテナケーブル1は、上述したように異なる帯域のRF信号の受信アンテナとして用いるが、送信用アンテナとしても用いられることは勿論である。
携帯電話機6は、詳細を省略するが通話機能やカメラ機能等の各種機能とともに、VHFハイバンドデジタルラジオチューナやVHF・ロウバンドFMラジオチューナ等を搭載し、アンテナケーブル1を接続することにより上述したデジタルラジオ放送番組やFMラジオ放送番組を高感度で受信することが可能である。携帯電話機6は、詳細を省略するが筐体に多ピン構成の外部接続コネクタ部10を有しており、この外部接続コネクタ部10にアンテナケーブル1の多極プラグ部2が着脱される。携帯電話機6は、外部接続コネクタ部10にアンテナケーブル1を接続すると、この接続を検出して例えば内部スピーカからイヤホンコード8への出力回路の切替や内蔵アンテナからイヤホンアンテナ7への入力回路の切替が行われる。なお、携帯電話機6は、イヤホンアンテナ7を外部スピーカとして接続することも可能である。
携帯電話機6は、アンテナケーブル1を介してイヤホンアンテナ7が接続されると、詳細を後述するように筐体をグランドとしかつ接続部位を給電点とする、アンテナケーブル1の同軸ケーブル4からなるf1帯域のRF信号に対して共振特性を有するモノポール型の第1アンテナ11と、同軸ケーブル4とイヤホンアンテナ7とを一体化してなるf2帯域のRF信号に対して共振特性を有するモノポール型の第2アンテナ12が構成されるようにする。携帯電話機6は、第1アンテナ11と第2アンテナ12で受信する2周波数帯域の放送番組のRF信号が高周波フィルタ5により選択されて入力されることによりイヤホン9によって高音質で聞くことを可能とする。
イヤホンアンテナ7は、図2及び図3に示すように、イヤホンコード8が、一端側にそれぞれイヤホン9L、9Rを設けた先端側の個別イヤホンコード8LA、8RAを結合部8Cで一体化して一体イヤホンコード8Dとし、この一体イヤホンコード8Dの他端側に多極プラグ体13が設けられる。イヤホンアンテナ7は、多極プラグ体13を多極ジャック部3に差し込むことによりアンテナケーブル1と接続される。なお、イヤホンアンテナ7は、アンテナケーブル1を使用しない態様では、多極プラグ体13をアンテナケーブル1から取り外して携帯電話機6や各種携帯端末機に設けた多極ジャック部に直接接続して用いることも可能である。
イヤホンアンテナ7は、同軸ケーブル4に接続して電気的に一体化されて全体として第2アンテナ12を構成することにより、もっぱら人体Hの影響が少ない低周波数帯域の第2RF信号を効率的に受信するFMラジオ放送用アンテナとして機能する。イヤホンアンテナ7は、同軸ケーブル4と共同してFMラジオ放送帯域の第2RF信号に対する共振特性を有して当該RF信号を効率よく受信するとともに使い勝手から、例えば個別イヤホンコード8LAの長さaを140mmとし、個別イヤホンコード8RAの長さbを450mmとし、一体イヤホンコード8Dの長さcを1050mmとする。
イヤホンコード8は、図1に示すようにそれぞれが2本の信号線14を有している。すなわち、Lチャンネル側のイヤホンコード8Lは、Lチャンネルオーディオ信号線14LとLチャンネルグランド線14LGとを有する。Rチャンネルのイヤホンコード8Rも、Rチャンネルオーディオ信号線14RとRチャンネルグランド線14RGの信号線を有している。イヤホンコード8は、各チャンネルオーディオ信号線14L、14Rが多極ジャック体13のLチャンネル端子13LとRチャンネル端子13Rに対してそれぞれ独立して接続されるとともに、グランド線14LG、14RGがグランド端子13Gに共通して接続される。
以上のように構成されたイヤホンアンテナ7は、後述するアンテナケーブル1を介して携帯電話機6側から出力されるLチャンネルオーディオ信号を、イヤホンコード8のLチャンネルオーディオ信号線14LとLチャンネルグランド線14LGとにより伝送してLチャンネルイヤホン9Lから出力する。イヤホンアンテナ7は、Rチャンネルオーディオ信号をRチャンネルオーディオ信号線14RとRチャンネルグランド線14RGとにより伝送してRチャンネルイヤホン9Rから出力する。
また、イヤホンアンテナ7は、詳細を後述するようにアンテナケーブル1の同軸ケーブル4と接続され、この同軸ケーブル4を介して携帯電話機6との接続部を給電点とするモノポール型の第2アンテナ12を構成する。イヤホンアンテナ7は、各信号線14が同軸ケーブル4と共同して大きな全長を有するRF信号線として機能し、70MHz〜100MHz帯域のFMラジオ放送番組の受信用アンテナを構成する。なお、イヤホンアンテナ7は、大きな全長を有していることから人体Hの影響を受ける高帯域のRF信号もその一部で受信するが、後述するようにアンテナケーブル1の高周波フィルタ5により携帯電話機1への伝送をカットされる。
アンテナケーブル1は、多極プラグ部2が、携帯電話機6側の外部接続コネクタ部10の仕様に合ったいわゆる10ピンプラグ仕様で構成される。多極プラグ部2は、図4に示すように絶縁ケース15を有し、この絶縁ケース15の内部に端子板を兼ねる配線基板16を収納する。配線基板16には、詳細を後述する高周波フィルタ5が搭載される。配線基板16には、詳細を後述するように同軸ケーブル4の相対する各信号線20がそれぞれ接続されるLチャンネル信号線パターン17L、Rチャンネル信号線パターン17R及びグランド線パターン17Gを有する適宜の配線パターン17が形成される。
配線基板16は、各配線パターン17を引き出して端子部を形成した一側部が、図4に示すように絶縁ケース15から露出されて携帯電話機6側の外部接続コネクタ部10との嵌合部を構成する。配線基板16には、上述した各配線パターン17とともに、後述する同軸ケーブル4のシールド外皮線22が接続されるシールド線パターン17Sが形成される。シールド線パターン17Sは、グランド線パターン17Gと接続される。なお、配線基板16には、図示を省略するが例えば接続検出用パターン等も形成される。
アンテナケーブル1は、高周波ジャック部3が、図4に示すように詳細を省略するが一方側にイヤホンアンテナ7の多極プラグ体13が差し込まれる差込み口を開口した筒状絶縁スリーブ18を有し、この絶縁スリーブ18の内部に接続端子19が設けられる。接続端子19は、図1に示すようにLチャンネル接続端子19Lと、Rチャンネル接続端子19R及びグランド接続端子19Gからなり、それぞれの先端部が差込み口に突出されるようにして絶縁スリーブ18内に設けられる。高周波ジャック部3は、差込み口から多極プラグ体13が差し込まれることにより、これら各接続端子19L、19R、19Gが相対する端子13L、13R、13Gとそれぞれ接続してイヤホンアンテナ7を接続する。
アンテナケーブル1は、同軸ケーブル4が、図1及び図4(B)に示すように、芯線がLチャンネル信号線20LとRチャンネル信号線20Rとグランド信号線20Gの3本の信号線20からなり、これら信号線20を被覆する絶縁被覆21と、シールド外皮線22と、絶縁外皮23とから構成される。同軸ケーブル4は、多極プラグ部2を給電点として190MHz帯域(f1帯域)のデジタルラジオ放送番組の第1RF信号を効率的に受信する第1アンテナ11を構成する。同軸ケーブル4は、このf1帯域の第1RF信号に共振して効率的に受信するために、長さがf1帯域のRF信号の1/4波長分である約430mmに設定される。
同軸ケーブル4は、Lチャンネル信号線20Lが、多極プラグ部2側において配線基板16のLチャンネル信号線パターン17Lと接続されるとともに高周波ジャック部3側においてLチャンネル接続端子19Lと接続される。同軸ケーブル4は、Rチャンネル信号線20Rが、多極プラグ部2側において配線基板16のRチャンネル信号線パターン17Rと接続されるとともに高周波ジャック部3側においてRチャンネル接続端子19Rと接続される。
同軸ケーブル4は、グランド信号線20Gが、多極プラグ部2側においてグランド線パターン17Gと接続されるとともに高周波ジャック部3側においてグランド接続端子19Gと接続される。同軸ケーブル4は、多極プラグ部2側において絶縁外皮23が剥かれてシールド外皮線22が露出され、このシールド外皮線22を配線基板16のグランド線パターン17Gに接続するシールド線パターン17Sと接続する。
以上のように構成された同軸ケーブル4は、多極プラグ部2と高周波ジャック部3を介して携帯電話機6とイヤホンアンテナ7とに接続され、携帯電話機6側から出力されるLチャンネルオーディオ信号とRチャンネルオーディオ信号を、各信号線20を介してイヤホンコード8に伝送してイヤホン9から出力されるようにする。
同軸ケーブル4は、シールド外皮線22が高周波ジャック部3側において電気的に開放されており、上述したように多極プラグ部2を給電点とするモノポール型の第1アンテナ11を構成して、190MHz帯域のRF信号に共振してデジタルラジオ放送番組を受信する。また、同軸ケーブル4は、上述したように各信号線20をアンテナケーブル7に接続して大きな全長を有する第2アンテナ12の一部を構成する。
アンテナケーブル1は、高周波フィルタ5が、図1に示すように多極プラグ部2の配線基板16に形成したグランド線パターン17Gに設けたインダクタ24とコンデンサ25の並列共振回路により構成される。高周波フィルタ5は、携帯電話機6側から出力されるオーディオ信号を通過させ、同軸ケーブル4を介してイヤホンコード8に伝送してイヤホン9から出力されるようにする。高周波フィルタ5は、インダクタ24とコンデンサ25に後述する特性仕様を有するものが用いられ、上述したオーディオ信号の通過機能とともに同軸ケーブル4とイヤホンアンテナ7とにより構成した第2アンテナ12で受信したRF信号の所定周波数帯域成分を選択して携帯電話機6側へと伝送する機能を奏する。
ところで、上述したインダクタ24とコンデンサ25の並列共振回路は、インダクタ24のインピーダンスZLがZL=j2πL、コンデンサ25のインピーダンスZCがZC=j2πCであることから、インピーダンスZが、インダクタ24のインピーダンスZLとコンデンサ25のインピーダンスZCの並列インピーダンスとしてZ=1/(1/ZL+1/ZC)で表される。したがって、並列共振回路は、インピーダンスZが無限大となる共振周波数fが、f=1/(2π(√LC))で表される。
高周波フィルタ5は、所定の特性仕様のインダクタ24とコンデンサ25を適宜組み合わせた並列共振回路により構成することで、第2アンテナ12により受信したRF信号からf1帯域のRF信号成分をカットする帯域通過阻止フィルタ(BEF)を構成する。高周波フィルタ5は、上述したように人体Hの影響が比較的少ない低帯域の70MHz〜100MHz帯域のRF信号を通過させて携帯電話機6側へと伝送させるとともに、人体Hの影響を受けやすい高帯域の第1RF信号をカットして携帯電話機6側への伝送を禁止する作用を奏する。
なお、高周波フィルタ5は、グランド線パターン17Gに対してインダクタ24とコンデンサ25を並列に接続した並列共振回路により構成したが、かかる実装部品に限定されないことは勿論である。高周波フィルタ5は、インダクタ24とコンデンサ25の機能を1チップ化したチップ部品であってもよい。高周波フィルタ5は、配線基板16を積層基板とすることにより、インダクタ24とコンデンサ25の機能を層内に形成することも可能である。
アンテナケーブル1においては、上述したように人体Hの影響を受けやすい高周波数帯域の第1RF信号(f1)を、人体Hの影響を低減する同軸ケーブル4からなる第1アンテナ11により受信するとともに人体Hに触れることによりアンテナ特性の低下が生じる同軸ケーブル4とイヤホンアンテナ7からなる全長が大きな第2アンテナ12でも受信することになる。アンテナケーブル1においては、上述した機能に設定された高周波フィルタ5により第2アンテナ12側で受信した第1RF信号をカットする。アンテナケーブル1においては、これにより第1アンテナ11で受信した第1RF信号との相互干渉による特性劣化を防止する。
アンテナケーブル1においては、上述したようにインダクタ24とコンデンサ25の並列共振回路により構成した高周波フィルタ5を備え、第2アンテナ12により受信したRF信号から所定周波数帯域f1の第1RF信号成分をカットする。アンテナケーブル1においては、小さなインダクタンス値のインダクタ24と高容量のコンデンサ25とにより並列共振回路を構成することにより、所定周波数帯域の高周波成分をカットするに足るインピーダンスを確保することが可能である。
アンテナケーブル1においては、高周波フィルタ5を各アンテナの給電点を構成する多極プラグ部2内に設けたことにより、アンテナの線路長が有効に活用される。また、アンテナケーブル1においては、インダクタ24やコンデンサ25の部品実装が容易に行われて組立工程の簡易化や部品削減によるコストの低減が図られるとともに、途中箇所の小型化(重量や体積負荷の軽減)が図られることによりイヤホンアンテナ7を含む引き回しが容易となって使い勝手を向上させる。
アンテナケーブル1においては、上述したように高周波フィルタ5が第2アンテナ12で受信したRF信号の通過を制御(選択)して携帯電話機6へと伝送することにより、第1アンテナ11で受信したRF信号との干渉を抑制してアンテナ特性の向上が図られるようにする。また、アンテナケーブル1においては、高周波フィルタ5を備えることによりオーディオ信号線としてのインダクタンスを小さくして直流抵抗成分を低下させることが可能となり、オーディオ特性(音圧レベルやLチャンネル信号とRチャンネル信号のセパレーション特性)の劣化を防止して高音質特性や低消費電力が図られるようにする。
従来のイヤホンコードにおいては、上述したようにリッツ線等を用いた一対の信号線を平行状態で外皮内に収納して構成することから、各信号線が高周波的に結合する。したがって、イヤホンコードにおいては、RF信号を遮断する場合に全ての信号線に対して高周波遮断回路を設けなければならない。一方、アンテナケーブル1においては、アンテナ信号線として同軸ケーブル4のシールド外皮線22とオーディオ信号線を構成する信号線20とを用いて第1アンテナ11を構成する。アンテナケーブル1においては、シールド外皮線22と信号線20との間の絶縁が充分に保持されており高周波として結合しにくい同軸ケーブル4の特性により、各信号線20にそれぞれ高周波遮断回路を設ける必要は無く簡易に構成される。アンテナケーブル1においては、同軸ケーブル4のシールド外皮線22が物理的に開放されてRF信号がイヤホンケーブル8に流れにくい構造となっており、所定周波数帯域f1のRF信号の伝送をカットする。
アンテナケーブル1においては、上述したように網線からなる同軸ケーブル4のシールド外皮線22をアンテナ線として用いることにより充分な導体面積を確保することが可能となり、高周波信号線路の導体抵抗値が低減されてアンテナの放射効率の向上或いは損失の低減が図られる。アンテナケーブル1においては、上述したようにシールドされた信号線20がオーディオ信号の信号線を構成することにより、外部ノイズの混入を低減する。アンテナケーブル1においては、同軸ケーブル4を用いることにより、電線製造時に高周波インピーダンスを管理することが可能となり特性バラツキが低減される。
携帯電話機6においては、第1RF信号用アンテナと第2RF信号用アンテナをそれぞれ使い分ける場合に、各アンテナを接続するための接続端子(給電端子)が必要となるとともにマッチング回路も複雑となる。アンテナケーブル1においては、上述したように同軸ケーブル4とイヤホンケーブル8を一体化して外部接続コネクタ部10に着脱されることにより、携帯電話機6側にいてマッチング回路の簡易化や部品数の削減によるコスト低減が図られるようにする。アンテナケーブル1においては、最も電流が流れるアンテナ給電端子を構成する多極プラグ部2に高周波フィルタ5を内蔵した構造であることから、フィルタ機能が最大限に発揮される。
アンテナケーブル1は、携帯電話機6とイヤホンアンテナ7に接続して用いることにより、図5(A)及び同図(B)に示すように携帯電話機6の筐体をグランドとし、多極プラグ部2を給電点とした異なる帯域のRF信号に共振特性を有する第1アンテナ11と第2アンテナ12を有する複合アンテナを構成する。アンテナケーブル1は、具体的には同図(C)で示すように周波数帯域f1の第1RF信号を受信(送信)する第1アンテナ11と、同図(D)で示す周波数帯域f1以外の第2RF信号を受信(送信)する第2アンテナ12を構成する。
アンテナケーブル1は、上述したように高周波フィルタ5が、第2アンテナ12の給電点側に設けられて帯域通過阻止フィルタを構成する。高周波フィルタ5は、f≠f1の場合に高周波遮断回路として機能せず、f<f1の場合にインダクタLとして機能し、さらにf>f1の場合にコンデンサCとして機能する。高周波フィルタ5は、例えばインダクタンス68nHのインダクタ24と容量10pFのコンデンサ25を用いて構成する。高周波フィルタ5は、図6に示すS11特性図及び図7に示すS21特性図から明らかなように共振周波数f1=192MHzにおいてインピーダンスが無限大となり、当該f1帯域の第1RF信号をカットする。
アンテナケーブル1は、携帯電話機6とイヤホンアンテナ7を接続し、高周波フィルタ5によりRF信号の伝送を制御される第1アンテナ11と第2アンテナ12を構成することにより、図8及び図9に示す特性を示す。これに対して、一般的なリッツ線で構成したイヤホンアンテナの特性を図10に示す。アンテナケーブル1は、図8及び図9において同軸ケーブル4により構成する第1アンテナ11がf1で示す特性を有するとともに、同軸ケーブル4とイヤホンアンテナ7により構成する第2アンテナ12がf2で示す特性を有する。したがって、アンテナケーブル1は、従来のイヤホンアンテナと比較してf1帯域においてアンテナゲインに約10dBの向上が図られる。
上述した実施の形態においては、携帯電話機6とイヤホンアンテナ7を接続して190MHz帯域のデジタルラジオ放送番組と70MHz〜100MHz帯域のFMラジオ放送番組を高感度で受信することを可能とするアンテナケーブル1を示したが、本発明はかかるアンテナケーブル1に限定されないことは勿論である。アンテナケーブル1は、上述したように携帯電話機6に変えて各種携帯端末機に接続して用いることが可能であり、またロッドアンテナ等の適宜のアンテナと接続して第2アンテナを構成して用いるようにしてもよい。
アンテナケーブル1においては、各種アンテナと接続して用いる場合でも、同軸ケーブル4の全長で共振する第1アンテナ11により第1RF信号を効率よく受信するとともに、同軸ケーブル4と接続アンテナとで第2アンテナを構成して広帯域化を図って第2のRF信号を効率よく受信する。アンテナケーブル1においては、いずれのアンテナと接続して用いる場合でも、人体Hの影響が回避される第1アンテナ11により第1RF信号を受信するとともに第2アンテナ12により第1RF信号よりも低周波数帯域の第2RF信号を受信するようにして用いられる。
アンテナケーブル1においては、同軸ケーブル4を所定の長さに設定して第1アンテナ11の共振周波数f1を変更するとともに、高周波フィルタ5を構成するインダクタ24とコンデンサ25によるLC定数を適宜設定して変更された帯域f1のRF信号をカットすることも簡単に対応可能である。アンテナケーブル1においては、例えば第1アンテナ11の共振周波数f1を、190MHz帯域のデジタルラジオ放送対応アンテナからさらに高帯域の470MHz〜870MHz帯域のUHFテレビジョン放送対応アンテナに変更することが容易に対応可能である。
アンテナケーブル1においては、上述したようにインダクタ24とコンデンサ25によるLC定数の設定により、高周波フィルタ5が、同軸ケーブル4の長さにより設定する共振周波数f1に対して、第2アンテナ12に共振周波数f1へのRF信号の伝送をカットする帯域通過阻止フィルタ(BEF)として機能する。したがって、アンテナケーブル1においては、上述したように共振周波数f1の高帯域の第1RF信号を同軸ケーブル4のシールド外皮線22からなる第1アンテナ11で共振して受信するとともに、共振周波数f1の帯域外の第2RF信号を同軸ケーブル4とイヤホンアンテナ7とにより構成する第2アンテナ12により受信する。
図11に示したアンテナケーブル1Aは、高周波フィルタ5が、インダクタ24とコンデンサ25によるLC定数を適宜設定することにより基準周波数をf1としたローパスフィルタ(LPF)として構成される。アンテナケーブル1Aにおいては、高周波フィルタ5が、同図矢印で示すように基準周波数に対して低帯域のRF信号を通過(カット)させて第2アンテナ12で共振して発信(受信)させるようにする。アンテナケーブル1Aにおいては、高周波フィルタ5が基準周波数よりも高帯域のRF信号を高周波フィルタ5によりカット(通過)して第1アンテナ11で共振して発信(受信)させるようにする。
図12に示したアンテナケーブル1Bは、高周波フィルタ5が、インダクタ24とコンデンサ25によるLC定数を適宜設定することにより基準周波数をf1としたハイパスフィルタ(HPF)として構成される。アンテナケーブル1Bにおいては、高周波フィルタ5が、同図矢印で示すように基準周波数に対して高帯域のRF信号を通過(カット)させて第2アンテナ12で共振して発信(受信)させるようにする。アンテナケーブル1Aにおいては、高周波フィルタ5が基準周波数に対して低帯域のRF信号をカット(通過)して第1アンテナ11で共振して発信(受信)させるようにする。
ところで、携帯電話機6等の携帯端末機とイヤホンアンテナ7等のアンテナとを接続して異なる周波数帯域のRF信号を受信可能とするアンテナケーブルにおいては、人体Hの影響を低減するために、同軸ケーブル4のシールド外皮線22にRF信号を流すことが理想である。しかしながら、アンテナケーブルにおいては、1/4波長の長さを有する同軸ケーブル4よりも短波長のRF信号を受信する場合に、シールド外皮線22よりも信号線20に流すほうが効率がよい場合もある。
上述した実施の形態においては、同軸ケーブル4とイヤホンアンテナ7により構成する第2アンテナ12により受信した第2RF信号の所定周波数成分を選択して携帯電話機6へと伝送する高周波フィルタ5を設けたが、本発明は例えば図13及び図14に第2の実施の形態として示したアンテナケーブル30にも展開される。なお、アンテナケーブル30は、基本的な構成を上述したアンテナケーブルと同等とすることから対応する部位には同一符号を付してその説明を省略する。
アンテナケーブル30は、図14に示すように同軸ケーブル4の信号線20に接続した第1高周波フィルタ31とシールド外皮線22に接続する第2高周波フィルタ32を備えることを基本構成とする。アンテナケーブル30も、図13に示す実施の形態では高周波フィルタ31、32をそれぞれインダクタとコンデンサとによる並列回路により構成するが、かかる高周波フィルタに限定されないことは勿論である。また、アンテナケーブル30は、第1高周波フィルタ31と第2高周波フィルタ32として、それぞれローパスフィルタと、ハイパスフィルタと、バンドパスフィルタと、帯域通過阻止フィルタが選択され、異なる帯域のRF信号に対する共振特性を有する第1アンテナ11と第2アンテナ12との組み合わせにより多様なアンテナを構成することが可能である。
アンテナケーブル30においては、配線基板33に第1高周波フィルタ31と並列に第2高周波フィルタ32を搭載し、第1高周波フィルタ31による上述した第2アンテナ12で受信(送信)する第2RF信号の制御を行うとともに、第2高周波フィルタ32により第1アンテナ11で受信(送信)する第1RF信号の制御を行うことにより、さらに効率的なアンテナ特性が得られるようにする。なお、第1高周波フィルタ31も、上述した高周波フィルタ5と同様にグランド線パターン17Gに設けた第1インダクタ34と第1コンデンサ35による並列共振回路から構成される。
アンテナケーブル30は、上述したように多極プラグ部2の配線基板33に同軸ケーブル4のシールド外皮線22を接続するシールド線パターン17Sが形成されており、図13に示すようにシールド線パターン17Sに第2インダクタ36と第2コンデンサ37の並列共振回路からなる第2高周波フィルタ32を設ける。すなわち、アンテナケーブル30には、同軸ケーブル4のグランド信号線20Gと接続されたグランド線パターン17Gに設けた第1高周波フィルタ31に並列に接続した、同軸ケーブル4のシールド外皮線22と接続されたシールド線パターン17Sに設けた第2高周波フィル32を備える。なお、第2高周波フィル32については、オーディオ信号の伝送路を構成しないことから、上述したインダクタとコンデンサの並列共振回路により構成したものに限定されない。
アンテナケーブル30においては、第1高周波フィルタ31を構成する第1インダクタ34と第1コンデンサ35によるLC定数と、第2高周波フィルタ32を構成する第2インダクタ36と第2コンデンサ37によるLC定数が適宜設定される。アンテナケーブル30においては、第1高周波フィルタ31のLC定数と第2高周波フィルタ32のLC定数により、必要な周波数帯域のRF信号を同軸ケーブル4のシールド外皮線22に流すか信号線20に流すかを選択した複合機能のアンテナを構成する。
アンテナケーブル30においては、第1高周波フィルタ31を、同軸ケーブル4の長さにより設定する共振周波数f1に対して、低帯域信号を通過させるローパスフィルタ(LPF)、高帯域信号を通過させるハイパスフィルタ(HPF)、所定帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ(BPF)或いは所定帯域の信号をカットする帯域通過阻止フィルタ(BEF)として機能させる。アンテナケーブル30においては、第2高周波フィルタ32も、同様にしてLPF、HPF、BPF或いはBEFとして機能させる。
図15に示したアンテナケーブル30Aは、第1高周波フィルタ31として第2アンテナ12側への共振周波数f1の第1RF信号をカットするBEFを用いるとともに、第2高周波フィルタ32として共振周波数f1の第1RF信号を通過させるBPFを用いて構成する。アンテナケーブル30Aにおいては、共振周波数f1の帯域を有する第1RF信号を第1アンテナ11で共振して受信するとともに、共振周波数f1外の第2RF信号を第2アンテナ12で共振して受信する。
図16に示したアンテナケーブル30Bは、第1高周波フィルタ31として第2アンテナ12側への共振周波数f1よりも低帯域のRF信号を通過させるLPFを用いるとともに、第2高周波フィルタ32を共振周波数f1よりも高帯域のRF信号を通過させるHPFを用いて構成する。アンテナケーブル30Bにおいては、共振周波数f1の帯域よりも高帯域の第1のRF信号を第1アンテナ11で共振して受信するとともに、共振周波数f1の帯域よりも低帯域の第2のRF信号を第2アンテナ11で共振して受信する。
図17に示したアンテナケーブル30Cは、第1高周波フィルタ31として第2アンテナ12側への共振周波数f1よりも高帯域のRF信号を通過させるHPFを用いるとともに、第2高周波フィルタ32として共振周波数f1よりも低帯域のRF信号を通過させるHPFを用いて構成する。アンテナケーブル30Bにおいては、共振周波数f1の帯域よりも低帯域の第1のRF信号を第1アンテナ11で共振して受信するとともに、共振周波数f1の帯域よりも高帯域の第2のRF信号を第2アンテナ11で共振して受信する。
第3の実施の形態として図18に示したアンテナケーブル40は、第2アンテナ12により受信した第2のRF信号の所定周波数成分を選択して携帯電話機6へと伝送する高周波フィルタ41を備える構成について上述したアンテナケーブル1と同様とするが、この高周波フィルタ41を複数個の高周波フィルタ41(41A、41B)により構成したことを特徴とする。アンテナケーブル40は、これら高周波フィルタ41を上述した各機能のフィルタを適宜組み合わせて構成し、第2アンテナ12により受信した第2RF信号を第1の高周波フィルタ41Aと第2の高周波フィルタ41Bにより多段に制御する。
アンテナケーブル40は、例えば第1の高周波フィルタ41Aとして第2アンテナ12側への共振周波数f1のRF信号をカットするBEFを用いるとともに、第2の高周波フィルタ41Bとして第2アンテナ12側への共振周波数f2のRF信号をカットするBEFを用いて構成する。アンテナケーブル40においては、共振周波数f1の帯域と共振周波数f2の帯域を有する第1RF信号を第1アンテナ11で共振して受信するとともに、共振周波数f1、f2外の第2RF信号を第2アンテナ12で共振して受信する。
なお、上述した各実施の形態として示したアンテナケーブルは、携帯電話機6とイヤホンコード8に接続して190MHz帯域のデジタルラジオ放送番組と70MHz〜100MHz帯域のFMラジオ放送番組を受信して左右のイヤホン9L、9Rにより高音質で聞くようにしたが、かかる2周波数帯域のRF信号に限定されないことは勿論である。アンテナケーブルにおいては、同軸ケーブル4とイヤホンアンテナ7を適宜選択することにより、異なる帯域の第1RF信号と第2RF信号を効率よく送受信する。
アンテナケーブルは、第1RF信号(f1)として、対象とするλ1の基準RF信号に対して1/4λ1、1/2λ1のRF信号とともに、高調波信号についても適用可能である。また、アンテナケーブルは、第2RF信号(f2)として、対象とするλ2の基準RF信号に対して1/4λ1、1/2λ1のRF信号とともに、高調波信号についても適用可能である。アンテナケーブルは、第1RF信号に対して共振特性を有する第1アンテナ11と第2RF信号に対して共振特性を有する第2アンテナ12を構成して、広帯域化を図るとともにアンテナ特性の向上が図られるようにする。
なお、本発明は、第1アンテナ11と第2アンテナ12にそれぞれ高周波フィルタを接続した上述した第2の実施の形態と、多段の高周波フィルタを設けた第3の実施の形態とを組み合わせてアンテナケーブルを構成するようにしてもよいことは勿論である。
本発明の第1の実施の形態として示すアンテナケーブルを用いて携帯電話機とイヤホンアンテナとを接続した適用例の構成図である。 アンテナケーブルの使用状態の説明図である。 アンテナケーブルと接続するイヤホンアンテナの説明図である。 アンテナケーブルの要部平面図である。 アンテナケーブルを用いて携帯電話機とイヤホンアンテナとを接続して構成されるアンテナの説明図であり、同図(A)は各部の接続図、同図(B)はアンテナ構成図、同図(C)は第1アンテナ図、同図(D)は第2アンテナ図である。 高周波フィルタの機能を説明するためのアンテナのS11特性図である。 同アンテナのS21特性図である。 アンテナケーブルを用いて携帯電話機とイヤホンアンテナとを接続して構成されるアンテナのS11特性図である。 同アンテナの使用状態における対周波数帯域ゲイン測定図である。 従来のイヤホンアンテナの使用状態における特性図である。 アンテナケーブルの高周波フィルタをローパスフィルタ機能に設定したアンテナの説明図である。 アンテナケーブルの高周波フィルタをハイパスフィルタ機能に設定したアンテナの説明図である。 本発明の第2の実施の形態として示すアンテナケーブルを用いて携帯電話機とイヤホンアンテナとを接続した適用例の構成図である。 同アンテナケーブルの説明図である。 アンテナケーブルの第2アンテナ側に設ける第1の高周波フィルタを帯域通過阻止フィルタ機能に設定するとともに、第1アンテナ側に設ける第2の高周波フィルタを帯域通過フィルタ機能に設定したアンテナの説明図である。 アンテナケーブルの第2アンテナ側に設ける第1の高周波フィルタをローパスフィルタ機能に設定するとともに、第1アンテナ側に設ける第2の高周波フィルタをハイパスフィルタ機能に設定したアンテナの説明図である。 アンテナケーブルの第2アンテナ側に設ける第1の高周波フィルタをハイパスフィルタ機能に設定するとともに、第1アンテナ側に設ける第2の高周波フィルタをローパスフィルタ機能に設定したアンテナの説明図である。 本発明の第3の実施の形態として示す高周波フィルタを多段に接続したアンテナケーブルを用いて携帯電話機とイヤホンアンテナとを接続した適用例の説明図である。
符号の説明
1 アンテナケーブル、2 多極プラグ部、3 高周波ジャック部、4 同軸ケーブル、5 高周波フィルタ、6 携帯電話機、7 イヤホンアンテナ、8 イヤホンコード、9 イヤホン、10 外部接続コネクタ部、11 第1アンテナ、12 第2アンテナ、13 多極プラグ体、14 オーディオ信号線、16 配線基板、17 配線パターン、20 信号線、21 絶縁被膜、22 シールド外皮線、23 絶縁外皮、24 インダクタ、25 コンデンサ、30 アンテナケーブル、31 第1高周波フィルタ、32 第2高周波フィルタ、33 配線基板、34 第1インダクタ、35 第1コンデンサ、36 第2インダクタ、37 第2コンデンサ、40 アンテナケーブル

Claims (5)

  1. 携帯端末機に対して着脱自在に接続される第1接続部と、
    アンテナ素子に対して着脱自在に接続される第2接続部と、
    上記第1接続部に設けられた高周波フィルタと、
    一端側を上記高周波フィルタを介して上記第1接続部と接続されるとともに、他端側を上記第2接続部と接続された所定長の同軸ケーブルとから構成され、
    上記同軸ケーブルのグランド外皮により第1基準周波数に基づく第1高周波信号に対する共振特性を有する第1アンテナを構成するとともに、上記同軸ケーブルの信号線及びこの信号線と接続される上記アンテナ素子とにより上記第1基準周波数よりも低帯域の第2基準周波数に基づく第2高周波信号に対する共振特性を有する第2アンテナを構成することを特徴とするアンテナケーブル。
  2. 上記高周波フィルタが、上記第1接続部の高周波接続端に接続される上記同軸ケーブルの信号線とグランド外皮の接続部に設けたインダクタとコンデンサの並列共振回路により構成されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナケーブル。
  3. 上記高周波フィルタが、上記第1接続部と上記同軸ケーブルの信号線に接続した第1高周波フィルタと、上記第1接続部と上記同軸ケーブルのグランド外皮に接続した第2高周波フィルタとにより構成されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナケーブル。
  4. 上記第1高周波フィルタと上記第2高周波フィルタに、ローパスフィルタと、ハイパスフィルタと、バンドパスフィルタと、帯域通過阻止フィルタのいずれか1のフィルタが用いられることを特徴とする請求項3に記載のアンテナケーブル。
  5. 上記アンテナ素子が、左右一対のイヤホンと、これらイヤホンをそれぞれ一端部に設けた左右一対の信号線及びグランド線とからなる所定長のイヤホンコードと、このイヤホンコードの他端部に設けられた接続部とから構成したイヤホンアンテナであり、
    上記接続部において、上記第2接続部に対して着脱自在とされることを特徴とする請求項1に記載のアンテナケーブル。
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