JP2008289022A

JP2008289022A - 複数周波数帯用アンテナ

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Publication number: JP2008289022A
Application number: JP2007133595A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Tashiro; 貴敬田代; Takashi Nozaki; 高志野崎
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-05-21
Also published as: JP4688221B2

Abstract

【課題】ヘリカルアンテナ１０の軸位置にモノポールアンテナ１４を配設し、それぞれに分布する電流・電圧が互いに結合しないようにした複数周波数帯用アンテナを提供する。
【解決手段】第１の周波数帯で動作するヘリカルアンテナ１０の基端を給電金具１２に電気的接続し、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作しヘリカルアンテナ１０の軸方向寸法よりも短いモノポールアンテナ１４をヘリカルアンテナ１０の軸位置で基端を給電金具１２に電気的接続して配設し、ヘリカルアンテナ１０に分布する第２の周波数帯の電流分布の最大点がモノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるようにヘリカルアンテナ１０の巻ピッチを設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＭ放送周波数帯と携帯電話用の通信周波数帯等の複数の周波数帯で動作するようにした複数周波数帯用アンテナに関するものである。

携帯電話用の２つの周波数帯で動作するアンテナの一例が、特開平１１−２９８２４０号公報（特許文献１）に示されている。この特許文献１に記載された従来のアンテナは、ヘリカルアンテナの基端が給電金具に電気的接続されてＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯で動作するようにされ、モノポールアンテナを、ヘリカルアンテナの軸位置で基端が給電金具に電気的接続されてＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯で動作するようにされて構成されたものである。そして、ヘリカルアンテナの軸方向寸法がモノポールアンテナの寸法よりも少しだけ短く設定されたものが示されている。
特開平１１−２９８２４０号公報

上記特許文献１記載の従来例において、モノポールアンテナに分布するＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯の電流・電圧は、その先端で電圧が最大点となる。また、ヘリカルアンテナにも同様に、ＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯の電流・電圧が分布し、その先端で電圧が最大点となる。そこで、モノポールアンテナに分布するＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯の電流・電圧の電圧の最大点と、ヘリカルアンテナに分布するＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯の電流・電圧の電圧の最大点とが、互いに近くにあるために結合し、モノポールアンテナに分布するＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯の電流・電圧に歪みを生ずる虞がある。そこで、モノポールアンテナで受信されたＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯の信号に歪みを生ずる虞がある。

また、特許文献１記載の技術を応用して、ヘリカルアンテナをＦＭ放送周波数帯で動作させるとともに、モノポールアンテナで携帯電話用の通信周波数帯で動作させるように、モノポールアンテナをヘリカルアンテナの軸位置に配設して複数周波数帯用アンテナを形成した場合には、特許文献１記載の技術の不具合と同様に、携帯電話用の通信周波数帯で以下のごとき不具合が生ずる虞がある。すわなち、かかる構成の複数周波数帯用アンテナにあっては、まずＦＭ放送周波数帯が携帯電話用の通信周波数帯に比べて周波数がかなり低く、ヘリカルアンテナの軸方向寸法がモノポールアンテナよりもかなり長いものとなる。そして、モノポールアンテナに携帯電話用の通信周波数帯の電流・電圧が分布するのと同様に、軸方向に長いヘリカルアンテナにも携帯電話用の通信周波数帯の電流・電圧が分布する。そこで、モノポールアンテナとヘリカルアンテナにそれぞれ分布する携帯電話用の通信周波数帯の電圧の最大点が、互いに近くにある状態が生ずる虞がある。この状態が生ずると、モノポールアンテナとヘリカルアンテナにそれぞれ分布する携帯電話用の通信周波数帯の電流・電圧が結合を生じて、モノポールアンテナに分布する携帯電話用の通信周波数帯の電流・電圧に歪みを生ずる。その結果、モノポールアンテナで受信した携帯電話用の通信周波数帯の信号に歪みを生ずる。

本発明は、上述したごとき事情に鑑みてなされたもので、モノポールアンテナとヘリカルアンテナのそれぞれに分布する電流・電圧が互いに結合しないようにした複数周波数帯用アンテナを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の複数周波数帯用アンテナは、第１の周波数帯で動作するヘリカルアンテナの基端を給電金具に電気的接続し、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作し前記ヘリカルアンテナの軸方向寸法よりも短いモノポールアンテナを前記ヘリカルアンテナの軸位置で基端を前記給電金具に電気的接続して配設し、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布の最大点が前記モノポールアンテナの先端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成されている。

また、本発明の複数周波数帯用アンテナは、第１の周波数帯で動作するヘリカルアンテナの基端を給電金具に電気的接続し、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作するとともに基端側または先端側にコイルを装荷し前記ヘリカルアンテナの軸方向寸法よりも全長が短いコイル装荷モノポールアンテナを前記ヘリカルアンテナの軸位置で基端を前記給電金具に電気的接続して配設し、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布の最大点が前記コイル装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成しても良い。

そして、本発明の複数周波数帯用アンテナは、第１の周波数帯で動作するヘリカルアンテナの基端を給電金具に電気的接続し、中間部にトラップコイルを装荷して前記ヘリカルアンテナの軸方向寸法よりも全長が短いトラップ装荷モノポールアンテナを前記ヘリカルアンテナの軸位置で基端を前記給電金具に電気的接続して配設し、前記トラップ装荷モノポールアンテナを基端側から先端までで前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作しかつ前記トラップコイルが前記第２の周波数帯より高い第３の周波数帯の通過を阻止して前記基端側から前記トラップコイルの基端までで前記第３の周波数帯が動作するようになし、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布の最大点が前記トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置になるとともに前記ヘリカルアンテナに分布する前記第３の周波数帯の電流分布の最大点が前記トラップ装荷モノポールアンテナの前記トラップコイルの基端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成することも可能である。

請求項１および２記載のいずれの複数周波数帯用アンテナにあっても、ヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流分布の最大点が、モノポールアンテナまたはコイル装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置となるように、ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定しているので、ヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流の最大点、すなわち電圧の最小点（ゼロの点）が、モノポールアンテナまたはコイル装荷モノポールアンテナに分布する第２の周波数帯の電圧の最大点となるモノポールアンテナまたはコイル装荷モノポールアンテナの先端に臨むこととなり、モノポールアンテナまたはコイル装荷モノポールアンテナに分布する第２の周波数帯の電流・電圧とヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流・電圧が結合するようなことがない。もって、モノポールアンテナまたはコイル装荷モノポールアンテナに分布する第２の周波数帯の電流・電圧に歪みを生ずることがない。

請求項３記載の複数周波数帯用アンテナにあっては、ヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流分布の最大点が、トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置になるとともに、ヘリカルアンテナに分布する第３の周波数帯の電流の最大点が、トラップコイルの基端に臨む位置となるように、ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定しているので、ヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電圧の最小点（ゼロの点）が、トラップ装荷モノポールアンテナに分布する第２の周波数帯の電圧の最大点となるトラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨むこととなり、トラップ装荷モノポールアンテナに分布する第２の周波数帯の電流・電圧とヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流・電圧が結合するようなことがない。また、ヘリカルアンテナに分布する第３の周波数帯の電圧の最小点（ゼロの点）が、トラップ装荷モノポールアンテナに分布する第３の周波数帯の電圧の最大点となるトラップコイルの基端に臨むこととなり、トラップ装荷モノポールアンテナに分布する第３の周波数帯の電流・電圧とヘリカルアンテナに分布する第３の周波数帯の電流・電圧が結合するようなことがない。もって、トラップ装荷モノポールアンテナに分布する第２および第３の周波数帯の電流・電圧のいずれにも歪みを生ずることがない。

以下、本発明の第１実施例を図１ないし図６を参照して説明する。図１は、本発明の複数周波数帯用アンテナの第１実施例の全体の構成図である。図２は、図１の要部の拡大図である。図３は、巻ピッチを調整していないヘリカルアンテナに第２の周波数帯の電流が分布する一例を示す図である。図４は、巻ピッチを調整した第１例のヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流を示す図である。図５は、巻ピッチを調整した第２例のヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流を示す図である。図６は、巻ピッチを調整した第３例のヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流を示す図である。

図１および図２において、本発明の複数周波数帯用アンテナの第１実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０の基端が導電性の給電金具１２に電気的接続されて配設固定され、このヘリカルアンテナ１０の軸位置で、モノポールアンテナ１４がその基端を給電金具１２に電気的接続されて配設固定される。第１実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０は、第１の周波数帯としてのＦＭ放送周波数帯で動作するように、先端から給電金具１２等を含めた回路基板までの電気長がＦＭ放送周波数帯の中心周波数の１／４波長に設定される。また、モノポールアンテナ１４は、第２の周波数帯としての携帯電話用のＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯で動作するように、その先端から給電金具１２等を含めた回路基板までの電気長がＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの１／４波長となるように設定される。しかも、ヘリカルアンテナ１０の巻ピッチは、後述するごとくして、ヘリカルアンテナ１０に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の電流分布の最大点が、モノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるように設定される。

ヘリカルアンテナ１０は、ＦＭ放送周波数帯で垂直モードで動作させるために、例えば以下のごとくして設定される。まず、ヘリカルアンテナ１０として巻ピッチを調整していない等間隔巻ピッチのものを想定し、巻径６．２ｍｍで、巻数９８で、巻ピッチ１．５４ｍｍであり、ヘリカルアンテナ１０自体の軸方向寸法は約１５１ｍｍである。そして、モノポールアンテナ１４自体の長さは、５４ｍｍであり、給電金具１２等の回路基板までの長さ２７．３ｍｍを含めてＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの１／４波長である。なお、ヘリカルアンテナ１０とモノポールアンテナ１４の間を絶縁するための樹脂等による波長短縮も配慮してその長さが設定される。さらに、ヘリカルアンテナ１０自体に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流分布は、図３に示すごとく、全部で５．４９波長であり、ヘリカルアンテナ１０の先端からモノポールアンテナ１４の先端までで３．５３波長である。よって、電流・電圧分布で電流のほぼ最小点（すなわち、電圧のほぼ最大点）がモノポールアンテナ１４の先端に臨むこととなる。かかる状態では、モノポールアンテナ１４の先端で、これに分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流・電圧分布で電圧の最大点と、ヘリカルアンテナ１０に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流・電圧分布で電圧のほぼ最大点が、接近した位置にあり、互いに結合を生じて、モノポールアンテナ１４に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流・電圧分布に歪みを与え、ＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の信号に歪みを生じさせることとなる。

そこで、かかる結合が生じないようにするためには、ヘリカルアンテナ１０に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流分布で、先端から０．２５波長、０．７５波長、１．２５波長、１．７５波長、２．２５波長、２．７５波長、３．２５波長、３．７５波長、４．２５波長、４．７５波長、５．２５波長のいずれかの電流の最大点が、モノポールアンテナ１４の先端に臨むようにすれば良い。それには、具体的には、図３において、モノポールアンテナ１４の先端に最も近い電流の最大点であるヘリカルアンテナ１０の先端から例えば３．７５波長の点を、図４の第１例に示すごとく、モノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるようにすれば良い。それには、先端から３．７５波長までの６７ターンは図３と同じ第２の巻ピッチとして巻ピッチ１．５４ｍｍの等間隔ピッチの密巻部のままとし、３．７５波長から基端側までの３１ターンは第１の巻ピッチとしての巻ピッチを１．７４ｍｍの等間隔ピッチの疎巻部とすれば良い。ヘリカルアンテナ１０の軸方向寸法は、少し長くなって、１５７ｍｍとなるが、モノポールアンテナ１４に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の信号に歪みを生じさせることがない。

また、結合が生じないようにするためには、図３において、ヘリカルアンテナ１０の先端から４．２５波長、４．７５波長、５．２５波長のいずれかの点を、モノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるようにしても良いことは上述した。そこで、まずヘリカルアンテナ１０の先端から４．２５波長の点をモノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるようにするためには、先端から４．２５波長までの７６ターンは図３と同じ巻ピッチの密巻部のままとし、４．２５波長から基端側までの２２ターンの巻ピッチを２．４５ｍｍの疎巻部とすれば良い。ヘリカルアンテナ１０の軸方向寸法は、更に少し長くなって、１７１ｍｍとなる。また、ヘリカルアンテナ１０の先端から４．７５波長の点をモノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるようにするためには、先端から４．７５波長までの８５ターンは図３と同じ巻ピッチの密巻部のままとし、４．７５波長から基端側までの１３ターンの巻ピッチを４．１５ｍｍの疎巻部とすれば良い。ヘリカルアンテナ１０の軸方向寸法は、更に少し長くなって、１８５ｍｍとなる。さらに、図５に示す第２例のごとく、ヘリカルアンテナ１０の先端から５．２５波長の最も基端側にある電流の最大点をモノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるようにするためには、先端から５．２５波長までの９４ターンは図３と同じ巻ピッチの密巻部のままとし、５．２５波長から基端側までの４ターンの巻ピッチを１３．５ｍｍの疎巻部とすれば良い。ヘリカルアンテナ１０の軸方向寸法は、更に長くなって、１９９ｍｍとなる。この最も基端側に近い電流の最大点をモノポールアンテナ１４の先端に臨む位置とすることで、図４の第１例に比較して、ヘリカルアンテナ１０とモノポールアンテナ１４にそれぞれ分布する電流・電圧の結合が最も少なくなり、モノポールアンテナ１４に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の信号に対して歪みを最も生じさせることがない。

さらに、図４に示す第１例において、ヘリカルアンテナ１０の軸方向寸法を、図３のものと同じとするためには、図６に示す第３例のごとく、先端から３．７５波長までの６７ターンの巻ピッチを１．４５ｍｍとしてより密に巻いた密巻部とし、３．７５波長から基端側までの３１ターンの巻ピッチを１．７４ｍｍの疎巻部とすれば良い。

なお、ヘリカルアンテナ１０に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の電流分布の先端から０．２５波長、０．７５波長、１．２５波長、１．７５波長、２．２５波長、２．７５波長、３．２５波長のいずれかの電流分布の最大点が、モノポールアンテナ１４の先端に臨むようにしても良いことは上述した。そこで、例えば、モノポールアンテナ１４の先端に近い電流分布の最大点であるヘリカルアンテナ１０の先端から３．２５波長の点を、モノポールアンテナ１４の先端に臨む位置となるようにするには、先端から３．２５波長までの５８ターンは図３と同じ巻ピッチ１．５４ｍｍのそのままとし、３．２５波長から基端側までの４０ターンの巻ピッチを１．３５ｍｍの密巻部としても良い。ヘリカルアンテナ１０の軸方向寸法は、少し短くなる。

次に、本発明の第２実施例を図７および図８を参照して説明する。図７は、本発明の複数周波数帯用アンテナの第２実施例の全体の構成図である。図８は、巻ピッチを調整していないヘリカルアンテナに第２の周波数帯の電流が分布する一例を示す図である。図７および図８において、図１ないし図６と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図７において、本発明の複数周波数帯用アンテナの第２実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０の基端が導電性の給電金具１２に電気的接続されて配設固定され、このヘリカルアンテナ１０の軸位置で、モノポールアンテナ１６がその基端を給電金具１２に電気的接続されて配設固定される。この第２実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０は、第１の周波数帯としてのＦＭ放送周波数帯で動作するように設定されて、第１実施例の巻ピッチを調整していないものと同じである。そして、モノポールアンテナ１６は、第２の周波数帯として携帯電話用に韓国で使用されているＫＰＣＳ１．８ＧＨｚ帯で動作するように、先端から給電金具１２等を含めた回路基板までの電気長がＫＰＣＳ１．８ＧＨｚ帯の中心周波数の１８１０ＭＨｚの１／４波長となるように設定される。そこで、このモノポールアンテナ１６自体の長さは１８ｍｍである。そして、図８に示すごとく、ヘリカルアンテナ１０自体に分布するＫＰＣＳ１．８ＧＨｚ帯の中心周波数の１８１０ＭＨｚの電流分布は１１．５５波長であり、ヘリカルアンテナ１０の先端からモノポールアンテナ１６の先端までで１０．２０波長である。

ここで、結合が生じないようにするためには、モノポールアンテナ１６の先端に臨む位置に、ヘリカルアンテナ１０に分布するＫＰＣＳ１．８ＧＨｚ帯の中心周波数の１８１０ＭＨｚの電流分布の最大点があれば良い。ここで、ヘリカルアンテナ１０の先端からモノポールアンテナ１６の先端までで１０．２０波長であり、幸いにして先端から１０．２５波長の電流分布の最大点が、モノポールアンテナ１６の先端に接近した位置にある。そこで、結合を生じさせないために、ヘリカルアンテナ１０の巻ピッチを特別に変更調整する必要がない。

さらに、本発明の第３実施例を図９を参照して説明する。図９は、本発明の複数周波数帯用アンテナの第３実施例の要部の拡大図である。図９において、図１ないし図８と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図９において、本発明の複数周波数帯用アンテナの第３実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０の軸位置で、先端側にコイル１８ａを装荷したコイル装荷モノポールアンテナ１８がその基端を給電金具１２に電気的接続されて配設固定される。第３実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０は第１の周波数帯としてのＦＭ放送周波数帯で動作するように設定され、コイル装荷モノポールアンテナ１８は、第２の周波数帯としての携帯電話用のＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯で動作するように、コイル１８ａの先端から給電金具１２等を含めた回路基板までの電気長がＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの１／４波長となるように設定される。そして、ヘリカルアンテナ１０自体に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流分布の最大点が、コイル装荷モノポールアンテナ１８の先端に臨む位置となるように、第１実施例または第２実施例と同様に、ヘリカルアンテナ１０の巻ピッチを適宜に設定すれば、結合を生じることがない。

さらにまた、本発明の第４実施例を図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の複数周波数帯用アンテナの第４実施例の要部の拡大図である。図１０において、図１ないし図９と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図１０において、本発明の複数周波数帯用アンテナの第４実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０の軸位置で、基端側にコイル２０ａを装荷したコイル装荷モノポールアンテナ２０がその基端を給電金具１２に電気的接続されて配設固定される。第４実施例にあっても、ヘリカルアンテナ１０は第１の周波数帯としてのＦＭ放送周波数帯で動作するように設定され、コイル装荷モノポールアンテナ２０は、第２の周波数帯としての携帯電話用のＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯で動作するように、先端から給電金具１２等を含めた回路基板までの電気長がＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの１／４波長となるように設定される。そして、第３実施例と同様に、ヘリカルアンテナ１０自体に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流分布の最大点が、コイル装荷モノポールアンテナ１８の先端に臨む位置となるよう、ヘリカルアンテナ１０の巻ピッチを設定すれば、結合を生じることがない。

そしてさらに、本発明の第５実施例を図１１ないし図１４を参照して説明する。図１１は、本発明の複数周波数帯用アンテナの第５実施例の全体の構成図である。図１２は、図１１の要部の拡大図である。図１３は、第５実施例のＶＳＷＲ特性を示し、（ａ）はＦＭ帯に対するＶＳＷＲ特性図であり、（ｂ）はＡＭＰＳ帯／ＰＣＳ帯に対するＶＳＷＲ特性図である。図１４は、第５実施例の水平面内の指向性を示し、（ａ）はＡＭＰＳ帯の水平面指向特性図であり、（ｂ）はＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の水平面指向特性図である。図１１および図１２において、図１ないし図１０と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図１１および図１２において、本発明の複数周波数帯用アンテナの第５実施例にあっては、ヘリカルアンテナ１０の軸位置で、中間部にトラップコイル２２ａを装荷したトラップ装荷モノポールアンテナ２２がその基端を給電金具１２に電気的接続されて配設固定される。第５実施例にあっても、ヘリカルアンテナ１０は第１の周波数帯としてのＦＭ放送周波数帯で動作するように設定され、トラップ装荷モノポールアンテナ２２はトラップコイル２２ａを含んで基端側から先端までの電気長で第２の周波数帯としての携帯電話用のＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数８６０ＭＨｚで動作するように給電金具１４等も含んで中心周波数８６０ＭＨｚの１／４波長に設定され、トラップコイル２２ａは、第３の周波数帯としての携帯電話用のＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の中心周波数１９２０ＭＨｚの通過を阻止するように設定され、このトラップコイル２２ａの基端からトラップ装荷モノポールアンテナ２２の基端側までの電気長でＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の中心周波数１９２０ＭＨｚで動作するように給電金具１４等も含んで中心周波数１９２０ＭＨｚの１／４波長に設定される。なお、トラップコイル２２ａの位置は、第３の周波数帯に応じて適宜に設定され、トラップ装荷モノポールアンテナ２２の中央部に限られず、先端側または基端側にずれて配設される場合もあることは容易に理解されるであろう。

ここで、巻ピッチの調整されていないヘリカルアンテナ１０は、第１実施例と同じものであり、トラップ装荷モノポールアンテナ２２自体の長さは例えば３８ｍｍであり、トラップコイル２２ａの基端から基端側の長さは１２．５５ｍｍである。トラップコイル２２ａのインダクタンス成分により、トラップ装荷モノポールアンテナ２２自体の長さが、第１実施例のものと比較してだいぶ短くなっている。

かかる構成のトラップ装荷モノポールアンテナ２２を用いた構造において、ヘリカルアンテナ１０に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流分布の最大点が、トラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端に臨むとともに、ヘリカルアンテナ１０に分布するＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の中心周波数の１９２０ＭＨｚの電流分布の最大点が、トラップコイル２２ａの基端に臨むようにすれば、ヘリカルアンテナ１０に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯およびＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の電流・電圧と、トラップ装荷モノポールアンテナ２２に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯およびＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の電流・電圧とが結合を生ずることがない。

そこで、まずヘリカルアンテナ１０の巻ピッチを調整する第１例を説明する。ヘリカルアンテナ１０全長に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の中心周波数の８６０ＭＨｚの電流分布は５．４９波長であり、ヘリカルアンテナ１０の先端からトラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端までで４．１１波長である。そこで、ヘリカルアンテナ１０の先端からトラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端までで４．２５波長となるようにまず調整する。この４．２５波長は先端から８５ターンである。そこで、先端側の８５ターンは巻ピッチ１．５４ｍｍの密巻部とし、基端側の残りの１３ターンでトラップ装荷モノポールアンテナ２２の長さ３８ｍｍとなるように、その巻きピッチを２．９２ｍｍの疎巻部とする。この巻ピッチが調整された疎巻部で、トラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端からトラップコイル２２ａの基端までの巻数は８．１７ターンである。そこで、この調整後におけるヘリカルアンテナ１０の先端からトラップ装荷モノポールアンテナ２２のトラップコイル２２ａの基端までは９３．１７ターンである。かかるヘリカルアンテナ１０に分布するＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の中心周波数の１９２０ＭＨｚの電流分布は、１２．２６波長であり、ヘリカルアンテナ１０の先端からトラップ装荷モノポールアンテナ２２のトラップコイル２２ａの基端までの９３．１７ターンで１１．７２波長となる。すると、トラップコイル２２ａの基端に、ＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の電流分布の最大点の１１．７５波長が近接した位置にあり、巻ピッチの調整を必要としない。よって、ヘリカルコイル１０は、先端から８５ターンを第２の巻ピッチとしての巻ピッチが１．５４ｍｍの密巻部とし、８６ターン目から９８ターン目までの基端側の１３ターンを第１の巻ピッチとしての巻ピッチ２．９２ｍｍに調整して疎巻部とすれば良い。なお、この第１例では、トラップコイル２２ａの基端にＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の電流分布の最大点が近接した位置にあるので基端側の１３ターンの巻ピッチを更に調整する必要がないが、必要であれば基端側の１３ターン内で巻ピッチの更なる調整をすれば良い。

かかる構成で、図１３に示すように、ＦＭ帯およびＡＭＰＳ帯／ＰＣＳ帯のいずれであっても良好なＶＳＷＲ特性が得れている。よって、ヘリカルアンテナ１０でＡＭ帯をも受信するならば、ＡＭ帯、ＦＭ帯、ＡＭＰＳ帯、ＰＣＳ帯の４つの周波数帯でアンテナとして動作し得る。そして、図１４に示すように、ＡＭＰＳ帯とＰＣＳ帯でいずれ得も優れた水平面指向特性が得られている。

さらに、第５実施例における、ヘリカルコイル１０の巻ピッチの調整の第２例を説明する。ヘリカルアンテナ１０全長に分布するＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の中心周波数の１９２０ＭＨｚの電流分布は１２．２６波長であり、ヘリカルアンテナ１０の先端からトラップ装荷モノポールアンテナ２２のトラップコイル２２ａの基端までで１１．２４波長である。よって、ヘリカルアンテナ１０に分布するＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の電流分布の最大点が、トラップコイル２２ａの基端に近接した位置にあり、ＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯に対して、ヘリカルアンテナ１０の巻ピッチを変更する必要がない。そこで、ヘリカルアンテナ１０の先端から１１．２４波長は、先端からトラップコイル２２ａの基端までで９０ターンであり、基端側の８ターンは、巻ピッチ１．５４ｍｍのままで良い。さらに、巻ピッチ１．５４ｍｍのヘリカルアンテナ１０に分布するＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯の電流分布で、トラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端まででは４．１１波長であり、ヘリカルアンテナ１０の先端からトラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端までで４．２５波長となるようにすれば良い。この４．２５波長は先端から８５ターンである。そして、先端から９０ターンの位置は、ＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯のためにすでに設定されているので、８６ターン目から８９ターンに到る４ターンで、トラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端からトラップコイル２２ａの基端までの長さとなるように巻ピッチが調整され、巻ピッチが５．１４ｍｍとされる。よって、ヘリカルアンテナ１０の先端から８５ターンを第３の巻ピッチとしての巻ピッチ１．５４ｍｍの密巻部とし、８６ターン目から８９ターン目までを第２の巻ピッチとしての巻ピッチ５．１４ｍｍの疎巻部とし、さらに９０ターン目から９８ターン目までの９ターンを第１の巻ピッチとしての巻ピッチ１．５４ｍｍの密巻部としても良い。

なお、上記実施例では、密巻部および疎巻部で、それぞれに巻ピッチが等間隔ピッチで一定であるが、これに限られず、モノポールアンテナ１４、１６の先端やコイル装荷モノポールアンテナ１８、２０の先端やトラップ装荷モノポールアンテナ２２の先端およびトラップコイル２２ａの基端に、ヘリカルアンテナ１０に分布する電流の最大点が臨むように構成されていれば良く、その間は巻ピッチが一定である必要がない。また、上記第２実施例のごとく、モノポールアンテナ１４、１６の先端やコイル装荷モノポールアンテナ１８、２０の先端にヘリカルアンテナ１０に分布する電流の最大点が臨むように基端側の巻ピッチを調整し、それよりも先端側を基端側と同じ巻ピッチで形成しても良い。

本発明の複数周波数帯用アンテナの第１実施例の全体の構成図である。図１の要部の拡大図である。巻ピッチを調整していないヘリカルアンテナに第２の周波数帯の電流が分布する一例を示す図である。巻ピッチを調整した第１例のヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流を示す図である。巻ピッチを調整した第２例のヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流を示す図である。巻ピッチを調整した第３例のヘリカルアンテナに分布する第２の周波数帯の電流を示す図である。本発明の複数周波数帯用アンテナの第２実施例の全体の構成図である。巻ピッチを調整していないヘリカルアンテナに第２の周波数帯の電流が分布する一例を示す図である。本発明の複数周波数帯用アンテナの第３実施例の要部の拡大図である。本発明の複数周波数帯用アンテナの第４実施例の要部の拡大図である。本発明の複数周波数帯用アンテナの第５実施例の全体の構成図である。図１１の要部の拡大図である。第５実施例のＶＳＷＲ特性を示し、（ａ）はＦＭ帯に対するＶＳＷＲ特性図であり、（ｂ）はＡＭＰＳ帯／ＰＣＳ帯に対するＶＳＷＲ特性図である。第５実施例の水平面内の指向性を示し、（ａ）はＡＭＰＳ帯の水平面指向特性図であり、（ｂ）はＰＣＳ２．０ＧＨｚ帯の水平面指向特性図である。

符号の説明

１０ヘリカルアンテナ
１２給電金具
１４、１６モノポールアンテナ
１８、２０コイル装荷モノポールアンテナ
１８ａ、２０ａコイル
２２トラップ装荷モノポールアンテナ
２２ａトラップコイル

Claims

第１の周波数帯で動作するヘリカルアンテナの基端を給電金具に電気的接続し、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作し前記ヘリカルアンテナの軸方向寸法よりも短いモノポールアンテナを前記ヘリカルアンテナの軸位置で基端を前記給電金具に電気的接続して配設し、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布の最大点が前記モノポールアンテナの先端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
第１の周波数帯で動作するヘリカルアンテナの基端を給電金具に電気的接続し、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作するとともに基端側または先端側にコイルを装荷し前記ヘリカルアンテナの軸方向寸法よりも全長が短いコイル装荷モノポールアンテナを前記ヘリカルアンテナの軸位置で基端を前記給電金具に電気的接続して配設し、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布の最大点が前記コイル装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
第１の周波数帯で動作するヘリカルアンテナの基端を給電金具に電気的接続し、中間部にトラップコイルを装荷して前記ヘリカルアンテナの軸方向寸法よりも全長が短いトラップ装荷モノポールアンテナを前記ヘリカルアンテナの軸位置で基端を前記給電金具に電気的接続して配設し、前記トラップ装荷モノポールアンテナを基端側から先端までで前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作しかつ前記トラップコイルが前記第２の周波数帯より高い第３の周波数帯の通過を阻止して前記基端側から前記トラップコイルの基端までで前記第３の周波数帯が動作するようになし、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布の最大点が前記トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置になるとともに前記ヘリカルアンテナに分布する前記第３の周波数帯の電流分布の最大点が前記トラップ装荷モノポールアンテナの前記トラップコイルの基端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記ヘリカルアンテナを、基端から前記モノポールアンテナの先端に臨む位置までを第１の巻ピッチで、前記モノポールアンテナの先端に臨む位置から先端までを第２の巻ピッチで、それぞれに等間隔ピッチで巻回して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項２記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記ヘリカルアンテナを、基端から前記コイル装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置までを第１の巻ピッチで、前記コイル装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置から先端までを第２の巻ピッチで、それぞれに等間隔ピッチで巻回して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項３記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記ヘリカルアンテナを、基端から前記トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置までを第１の巻ピッチで、前記トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置から先端までを第２の巻ピッチで、それぞれに等間隔ピッチで巻回して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項３記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記ヘリカルアンテナを、基端から前記トラップ装荷モノポールアンテナの前記トラップコイルの基端に臨む位置までを第１の巻ピッチで、前記トラップコイルの基端に臨む位置から前記トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置までを第２の巻ピッチで、前記トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置から先端までを第３の巻ピッチで、それぞれに等間隔ピッチで巻回して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項４ないし６記載のいずれかの複数周波数帯用アンテナにおいて、前記第１の巻ピッチを前記第２の巻ピッチよりも疎に巻回して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１ないし３記載のいずれかの複数周波数帯用アンテナにおいて、前記ヘリカルアンテナを、基端から先端まで等間隔の巻ピッチで巻回して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記モノポールアンテナを前記第２の周波数帯の１／４波長に設定し、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布で最も基端側に近い電流の最大点が前記モノポールアンテナの先端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項２記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記コイル装荷モノポールアンテナを前記第２の周波数帯の１／４波長に設定し、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布で最も基端側に近い電流の最大点が前記コイル装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項３記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記トラップ装荷モノポールアンテナを前記基端側から先端までで前記第２の周波数帯の１／４波長に設定するとともに前記基端側から前記トラップコイルの基端までで前記第３の周波数帯の１／４波長に設定し、前記ヘリカルアンテナに分布する前記第２の周波数帯の電流分布で前記基端側に最も近い最大点が前記トラップ装荷モノポールアンテナの先端に臨む位置になるとともに前記ヘリカルアンテナに分布する前記第３の周波数帯の電流分布で前記基端側に最も近い最大点が前記トラップ装荷モノポールアンテナの前記トラップコイルの基端に臨む位置となるように前記ヘリカルアンテナの巻ピッチを設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１または２記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記第１の周波数帯をＦＭ放送周波数帯に設定し、前記第２の周波数帯を携帯電話用の通信周波数帯に設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項３記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記第１の周波数帯をＦＭ放送周波数帯に設定し、前記第２の周波数帯を携帯電話用の低い通信周波数帯に設定し、前記第３の周波数帯を携帯電話用の高い通信周波数帯に設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項３記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記第１の周波数帯をＦＭ放送周波数帯に設定し、前記第２の周波数帯を携帯電話用の低い通信周波数帯に設定し、前記第３の周波数帯を携帯電話用で前記第２の周波数帯の約２倍の高い通信周波数帯に設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１３ないし１５記載のいずれかの複数周波数帯用アンテナにおいて、前記ヘリカルアンテナで前記ＦＭ放送周波数帯を受信するとともにＡＭ放送周波数帯も受信するように構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１４記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記第２の周波数帯を携帯電話用のＡＭＰＳ８００ＭＨｚ帯に設定し、前記第３の周波数帯を携帯電話用のＰＣＳ１．９ＧＨｚ帯に設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１４記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記第２の周波数帯を携帯電話用のＰＤＣ８００ＭＨｚ帯に設定し、前記第３の周波数帯を携帯電話用のＰＤＣ１．５ＧＨｚ帯に設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。
請求項１４記載の複数周波数帯用アンテナにおいて、前記第２の周波数帯を携帯電話用のＧＳＭ９００ＭＨｚ帯に設定し、前記第３の周波数帯を携帯電話用のＧＳＭ１．８ＧＨｚ帯に設定して構成したことを特徴とする複数周波数帯用アンテナ。