JP2502426B2 - 広帯域極超短波用アンテナ - Google Patents

広帯域極超短波用アンテナ

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JP2502426B2
JP2502426B2 JP3292958A JP29295891A JP2502426B2 JP 2502426 B2 JP2502426 B2 JP 2502426B2 JP 3292958 A JP3292958 A JP 3292958A JP 29295891 A JP29295891 A JP 29295891A JP 2502426 B2 JP2502426 B2 JP 2502426B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

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  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば携帯用無線電話
機アンテナあるいは自動車用無線電話機アンテナ等とし
て用いられる広帯域極超短波用アンテナに関し、特に使
用周波数帯域のブロード化手段の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にこの種の無線電話機用の極超短波
用アンテナとしては、小型かつ軽量でしかも広帯域特性
を有するものが要求される。しかるにアンテナを小型化
すると一般には使用可能な周波数帯域幅は狭くなる傾向
を有する。ところが現在、無線電話システムをディジタ
ル化すべく研究開発が進められており、これに伴って使
用周波数帯域は従来の860〜940MHz(80MH
z)から810〜960MHz(150MHz)へと周
波数帯域が拡大される事になる。
【0003】アンテナの広帯域特性の改善をはかる手段
として、第1,第2の導電性基板を平行に対向配置して
1/4波長共振器を形成するとともに、第1の導電性基
板上に1/2波長のアンテナ素子を設けることにより、
アンテナ素子部の並列共振回路と1/4波長共振器の並
列共振回路とで二重同調回路を構成し、これによりアン
テナの広帯域化をはかる手段が提案されている。かかる
手段を講じたアンテナは従前のアンテナに比べて広帯域
特性がかなり改善される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記手段を講じた従来
の無線電話機用の極超短波用アンテナには次のような問
題があった。すなわち、第2の導電性基板の電気長が1
/4波長近くになる。従って使用周波数が900MHz
である場合には、全長が約80mm程度の長さとなる。
また第2の導電性基板の幅は「Q」を低くする目的か
ら、20〜25mm程度必要である。さらに1/4波長
共振器の厚みは8mm程度必要になる。かくしてローデ
ィングコイルを用いて小型化をはかっても、マッチング
部の大きさは長さ45〜50mm、幅12〜13mm、
厚み6〜8mm程度のものとなる。このようにアンテナ
に広帯域特性をもたせながら小型化をはかることは極め
て困難であった。本発明の目的は、十分な広帯域特性を
有するものでありながら、極めて小型に製作可能な広帯
域極超短波用アンテナを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明においては次のような手段を講
じた。
【0006】使用周波数帯域の高域周波数における波長
をλとしたとき、電気長をλ/2近傍に設定された極超
短波用アンテナ素子と、この極超短波用アンテナ素子の
基端部に任意な一端部位を接続された伝送路と、この伝
送路に容量結合が可能なように、第1部材と第2部材と
が相対向する如く中間部をU字状に折曲された電気長λ
/4の板状導電部材における第1部材が、その一端を上
記伝送路の他端部位側にして上記伝送路と平行に近接配
置されたグランドプレーンと、このグランドプレーンに
おける前記第1部材の一端にアースとの間の容量結合が
可能な如く設けられた容量結合片と、前記伝送路の他端
部位に中心導体を接続し前記グランドプレーンの第2部
材の端部に外部導体を接続した同軸ケーブルとを具備
し、
【0007】前記アンテナ素子が使用周波数帯域の高域
で共振し、前記容量結合片を含む前記グランドプレーン
第1部材とアースとの間に形成されるLC回路が使用周
波数帯域の中域で共振し、前記グランドプレーンの第1
部材と第2部材との間に形成されるLC回路が使用周波
数帯域の低域で共振し、三重同調が行なわれるように構
成した。なお伝送路とグランドプレーンの第1部材との
間、および前記グランドプレーンの第1部材と第2部材
との間には、誘電体を介在させることが好ましい。
【0008】
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。本発明は所謂三重同調方式を実現採用しているの
で、たとえアンテナを小型化しても、広い帯域幅に亘り
安定かつ良好なVSWRを確保できる。このため超広帯
域特性の超小型アンテナを実現可能である。なお誘電体
を介在させると、短縮率が有効に働き、アンテナの小型
化が一層容易となる。実施例に従えば極超短波用アンテ
ナに付随するマッチング部の大きさは、長さ30mm、
幅10mm、厚み6mm程度まで小さくできた。このよ
うに小さくしたことによる周波数帯域特性の狭小化は三
重同調により補償される。
【0009】最近ますます小型軽量化される無線電話機
セットの中で、アンテナ関連部品のみが小型軽量化から
取り残されがちであった。このためアンテナ関連部品の
小型軽量化をはかることが急務とされていた。この様な
状況,背景の下で、上記のような超広帯域特性の超小型
アンテナを実現可能となったことは、特筆すべき事柄で
あろう。
【0010】
【実施例】図1の(a)(b)は本発明の一実施例に係
る極超短波用アンテナを装着した無線電話機の外観斜視
図および一部破断して示す要部斜視図である。図1にお
いて、1は棒状の極超短波用アンテナ素子、2は無線電
話機ケース、3は送受話器、4は肩掛け用バンドであ
る。
【0011】極超短波用アンテナ素子1は、使用周波数
帯域の高域周波数における波長をλとしたとき、電気長
をλ/2近傍に設定されている。この極超短波用アンテ
ナ素子1の基端部は、軸支部5により無線電話機ケース
2に対して矢印で示す如く回動自在に取り付けられてい
る。無線電話機ケース2の内部にはアンテナ関連部品が
収容設置されている。
【0012】6はストリップラインからなるインピーダ
ンス整合を兼ねた伝送路であり、直線状のものに限らず
曲線状のものであってもよい。この伝送路6の一端は上
記アンテナ素子1の基端部に接続されている。この伝送
路6は矩形状をなす誘電体7の表面に設置されている。
この矩形状の誘電体7の背面には上記伝送路6に対して
容量結合が可能なように、グランドプレーン8の第1部
材8aがその一端を上記伝送路6の他端部位側(図中右
側)にして上記伝送路6と平行に近接配置されている。
グランドプレーン8は、第1部材8aと第2部材8bと
が相対向する如く、中間部8cでU字状に折曲されたも
のであり、電気長がλ/4の板状導電部材にて形成され
ている。このグランドプレーン8における前記第1部材
8aの一端部側方(図中上方)には、アース(不図示)
との間の容量結合をはかるべくL字型に延長形成された
容量結合片9が設けられている。この容量結合片9は絶
縁された取付けねじ10により、プラスチック製の外箱
11に固定されている。前記グランドプレーン8の第1
部材8aと第2部材8bとの間には、前記矩形状の誘電
体7と同様の矩形状をなす誘電体12が介在している。
13は給電用の同軸ケーブルであり、中心導体13aを
前記伝送路6の他端部位に接続され、外部導体13bを
前記グランドプレーン8の第2部材8bの端部に接続さ
れている。なお図2の(b)の14は金属でシールドさ
れた無線機部である。図2の(a)(b)は図1に示し
た前記アンテナの電気回路を示す図であり、図2の
(b)はその等価回路を示す図である。
【0013】図に示すように上記アンテナは、アンテナ
素子1を構成する放射抵抗RaとリアクタンスLa,C
aとからなるRLC回路(Ra+LaとCaとの並列回
路)Aが、使用周波数帯域の高域で周波数faに対して
共振する。また前記容量結合片9を含む前記グランドプ
レーン8の第1部材8aとアースとの間に形成されるL
C回路(Le,Ceの並列回路)Eが、使用周波数帯域
の中域で周波数feに対して共振する。さらに前記グラ
ンドプレーン8の第1部材8aと第2部材8bとの間に
形成されるLC回路(Lb,Cbの並列回路)Bが、使
用周波数帯域の低域で周波数fbに対して共振する。か
くして三重同調が行なわれる如く構成されている点に特
徴を有している。
【0014】なお伝送路6とグランドプレーン8の第1
部材8aとの間に存在するリアクタンスLc,Ccは、
伝送路の分布定数であり、集約すると図2の(b)に示
すようにLcとCcとの並列回路Cとなる。この並列回
路Cは、殆どの電流をCc側に流す容量結合線路であ
る。図3の(a)は、図2の(b)に示す等価回路に対
応するリターンロス特性を示す図であり、図3の(b)
はこのときのスミスチャートである。ここでアンテナ素
子1のRLC回路Aおよび各LC回路E,Bにおける共
振周波数fa,fe,fbに、下記のような広帯域の周
波数を当てはめてみる。 fa:1000MHz fe: 880MHz fb: 810MHz
【0015】図4の(a)(b)は上記のように周波数
を当てはめた場合のリアクタンス特性およびリターンロ
ス特性を示す図である。この図から分かるように、前記
リアクタンスLc,CcからなるLC並列回路の共振周
波数fcは、図4に示す帯域からは外れたところにあ
る。
【0016】このように、本実施例では三重同調方式を
実現採用しているので、超広帯域アンテナを実現でき
る。なお誘電体を介在させると、短縮率が有効に働き、
アンテナの小型化が一層容易となる。かくしてマッチン
グ部の大きさを従来のものに比べて下記の通り小さくす
ることができる。 [本実施例] [従来例] 「長さ」… 30mm 45〜50mm 「幅 」… 10mm 12〜13mm 「厚み」… 6mm 6〜 8mm 本実施例のアンテナは、小型かつ軽量で、しかも構造が
簡単であるから、従来のものに比べて安価に製作できる
利点もある。
【0017】図5の(a)(b)および図6は本実施例
に係る実験例の実測結果を示す図であり、図5の(a)
は図3の(a)および図4の(b)に対応するリターン
ロス特性を示す図、図5の(b)はVSWR特性を示す
図である。また図6は図3の(b)に対応するスミスチ
ャートである。これらの実測結果を示す図からも明らか
なように、本実施例のアンテナは所謂三重同調方式にな
っていることが確認できる。
【0018】なお放射特性は、アンテナ下部に存在する
送受信機部の大きさや長さにより支配されるため実測結
果としては示さなかった。ただし本実施例にあっては、
アンテナ素子1の電気長を帯域内の高域に当たる960
〜1000MHz付近に同調するように設定した為、低
域においてもλ/2以下の非接地形アンテナとなる。し
たがって水平方向に良好な放射特性を得ることができ
る。なお本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、所謂三重同調方式を実
現採用しているので、たとえアンテナを小型化しても、
広い帯域幅に亘り安定かつ良好なVSWRを確保でき
る。このため十分な広帯域特性を有するものでありなが
ら、極めて小型に製作可能な広帯域極超短波用アンテナ
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る極超短波用アンテナを
装着した無線電話機の外観斜視図および一部破断して示
す要部斜視図。
【図2】上記実施例に係る極超短波アンテナの電気回路
及びその等価回路を示す図。
【図3】上記した図2の(b)に示す等価回路に対応す
るリターンロス特性及びスミスチャートを示す図。
【図4】上記実施例に係る極超短波アンテナの三重同調
方式による利得特性およびリターンロス特性を示す図。
【図5】上記実施例に係る実験例の実測結果であるリタ
ーンロス特性及びVSWR特性を示す図。
【図6】上記実施例に係る実験例の実測結果であるスミ
スチャートを示す図である。
【符号の説明】
1…極超短波アンテナ素子、2…無線電話機ケース、3
…送受話器、4…肩掛け用バンド、5…軸支部、6…伝
送路、7,12…誘電体、8…グランドプレーン、8a
…第1部材、8b…第2部材、8c…中間部、9…容量
結合片、10…取付けねじ、11…プラスチック製外
箱、13…給電用の同軸ケーブル、13a…中心導体、
13b…外部導体、14…金属でシールドされた無線機
部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】使用周波数帯域の高域周波数における波長
    をλとしたとき、電気長をλ/2近傍に設定された極超
    短波用アンテナ素子と、 この極超短波用アンテナ素子の基端部に、一端部位を接
    続されたストリップラインからなる伝送路と、 この伝送路に容量結合が可能なように、第1部材と第2
    部材とが相対向する如く中間部をU字状に折曲された電
    気長がλ/4の板状導電部材における第1部材が、その
    一端を上記伝送路の他端部位側にして上記伝送路と平行
    に近接配置されたグランドプレーンと、 このグランドプレーンにおける前記第1部材の一端に、
    アースとの間の容量結合が可能な如く設けられた容量結
    合片と、 前記伝送路の他端部位に中心導体を接続し、前記グラン
    ドプレーンの第2部材の端部に外部導体を接続した同軸
    ケーブルと 前記伝送路と前記グランドプレーンの第1部材との間、
    および前記グランドプレーンの第1部材と第2部材との
    間に介在させた誘電体とを具備し、 前記アンテナ素子を構成する放射抵抗Raと
    リアクタンスLaおよびCaからなるRLC回路Aが使
    用周波数帯域の高域で共振し、前記容量結合片を含む前
    記グランドプレーン第1部材とアースとの間に形成さ
    れるLe,Ceの並列回路からなるLC回路Eが使用周
    波数帯域の中域で共振し、前記グランドプレーンの第1
    部材と第2部材との間に形成されるLb,Cbの並列回
    路からなるLC回路Bが使用周波数帯域の低域で共振
    し、三重同調が行なわれるように構成したことを特徴と
    する広帯域極超短波用アンテナ。
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