JP2581834B2 - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JP2581834B2 JP2242050A JP24205090A JP2581834B2 JP 2581834 B2 JP2581834 B2 JP 2581834B2 JP 2242050 A JP2242050 A JP 2242050A JP 24205090 A JP24205090 A JP 24205090A JP 2581834 B2 JP2581834 B2 JP 2581834B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、自動車電話等の携帯無線機のアンテナ装
置に関するものである。
[従来の技術] 第9図は、例えば電子通信学会論文誌(1982)VOL.J6
5−B NO.9 p.1133−1139に示された従来より使用さ
れている携帯無線機の一例を示す。図において、(1)
は誘電体材料で構成された筐体、(2)はこの筐体
(1)の上部に設けたホイップアンテナ、(3)は上記
筐体(1)内に収納された無線機本体、(4)は同じく
上記筐体(1)内に収納されたホイップアンテナ(2)
の給電回路である。ホイップアンテナ(2)は、筐体
(1)の内部に収納可能な構造になっており、保守携行
時にはホイップアンテナ(2)を筐体(1)の内部に収
納し、通話時に筐体(1)より取り出して使用する。
収納時において、着信・発呼が必要な場合は、筐体
(1)が誘電体で構成されているので、ホイップアンテ
ナ(2)からの電波の放射を妨げないと共にホイップア
ンテナ(2)の電波の受信を妨げない。
[発明が解決しようとする課題] 従来の携帯無線機は以上のように構成されているの
で、収納時に着信・発呼を必要とする場合には、ホイッ
プアンテナ(2)が効率良く電波を受信・発信するため
に、ホイップアンテナ(2)と無線機本体(3)との空
間を比較的広く取る必要があり、容積が大きくなる問題
があった。
また、携帯無線機を小形化する場合、ホイップアンテ
ナをλ/2(λはこの携帯無線機の使用電波の波長)より
短くする必要がある。この場合には、筐体(1)に電流
がより多く流れるため、筐体(1)の寸法により放射パ
ターンが大きく変ったり、手に持ったときの人体の影響
が大きくなる等の、設計上あるいは特性上不都合となる
問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ほぼλ/4の長さでλ/2ホイップアンテナと
同等の電気特性を有するとともに、収納スペースが小さ
くでき、しかも収納時の着信・発呼できる地域が広い携
帯無線機を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 請求項1の発明に係わるアンテナ装置は、筺体内部に
無線機本体と給電回路とを有し、アンテナを備えたアン
テナ装置において、該電体基板の一方の面にストリップ
導体を、他方の面にグラウンド側導体を形成してなるマ
イクロストリップ線路、上記グラウンド側導体が上記マ
イクロストリップ線路の一方の端である第1端で上記グ
ラウンド側導体の両側に折り返され、電気的な長さを使
用電波の波長で概略1/4波長とする位置で開放終端され
たグラウンド側ストリップ導体、上記マイクロストリッ
プ線路の第1端に接続され、電気的な長さが使用電波の
波長で概略1/4波長に相当し、コイル状に形成されたコ
イル状導体を備え、上記アンテナは、上記コイル状導体
と上記グラウンド側ストリップ導体から構成される半波
長アンテナで、少なくとも上記コイル状導体以外の上記
グラウンド側ストリップ導体及び上記マイクロストリッ
プ線路部分を上記筺体に収納可能に上記筺体に保持さ
れ、上記半波長アンテナの収納時に、上記マイクロスト
リップ線路の上記第1端の他方の端である第2端及び上
記グラウンド側ストリップ導体の開放終端部を短絡する
短絡部を上記筺体内部に設け、上記半波長アンテナが上
記筺体から出されている時は上記マイクロストリップ線
路の上記第2端と上記給電回路が接地され、上記半波長
アンテナの上記コイル状導体部分のみが上記筺体から出
されている時は上記マイクロストリップ線路の第1端と
上記給電回路が接続されることを特徴とするものであ
る。
また、請求項2の発明に係わるアンテナ装置は、請求
項1記載のアンテナ装置において、上記コイル状導体に
代えて、電気的な長さが使用電波の波長で概略1/4波長
に相当し、該電体基板上にメアンダ状に形成された折り
曲げ導体としたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明に係わるアンテナ装置は、請求
項1又は請求項2記載のアンテナ装置において、上記グ
ラウンド側ストリップ導体を、蛇行又は折り曲げ形状と
したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明に係わるアンテナ装置は、請求
項1〜3のいずれか1項に記載のアンテナ装置におい
て、上記誘電体基板が、上記ストリップ導体を形成した
面を内側、上記グラウンド側導体を形成した面を外側と
し、上記ストリップ導体をその中心軸に概略平行とする
円筒状に成形されていることを特徴とするものである。
[作用] この発明におけるアンテナ装置は、マイクロストリッ
プ線路のグラウンド側導体の両側に折り返し、電気的な
長さを概略λ/4とする位置で開放終端することにより、
折り返したグラウンド側導体は共振器を構成する。
〔実施例〕
第1図は、この発明によるアンテナ装置の第一の実施
例を示す図であり、図中、(5)は筐体(1)の上面に
幅広面が、その上面と垂直になるよう設けられた誘電体
基板、(6)はこの誘電体基板(5)の両面に形成され
たマイクロストリップ線路で、(7)は上記誘電体基板
(5)の一方の面に形成されたマイクロストリップ線路
(6)のストリップ導体、(8)は上記誘電体基板
(5)の他の面に形成されたマイクロストリップ線路
(6)のグラウンド側導体、(9)はこのグラウンド側
導体(8)が両側に折り返し、電気的な長さをλ/4とす
る位置で開放終端するλ/4ストリップ導体である。(1
0)は電気長がλ/4のコイル状導体、(11)は筐体
(1)内に設けられた上記マイクロストリップ線路
(6)の給電回路である。上記コイル状導体(10)は概
略、上記グラウンド側導体(8)が両側に折り返す位置
で、上記ストリップ導体(7)と接続されている。
なお(3)は無線機本体である。
第2図は、この発明によるアンテナ装置の動作原理を
説明するためのλ/2スリーブアンテナの断面図を示した
ものである。図中、(12)は同軸線路、(13)は同軸線
路(12)の内導体、(14)は同軸線路(12)の外導体、
(15)はスリーブ状導体、(16)はλ/4の長さのアンテ
ナ素子である。スリーブ状導体(15)の長さはλ/4であ
り一端短絡、他端開放の共振器を構成するため、外導体
(14)には電流が流れず、アンテナ素子(16)とスリー
ブ状導体(15)とで図に示すような電流分布(17)を形
成し、λ/2ダイポールアンテナとしての特性を示す。
上記説明において、同軸線路(12)をマイクロストリ
ップ線路(6)、スリーブ状導体(15)をλ/4ストリッ
プ導体(9)、アンテナ素子(16)をコイル状導体(1
0)に置き換えれば、この発明によるアンテナ装置の第
一の実施例の動作原理を説明することになる。λ/4スト
リップ導体(9)の実際の長さは、誘電体基板(5)の
誘電率の効果によりλ/4より小さい。さらに、コイル状
導体(10)は電気波がλ/4であればよく、コイル状に形
成されているのでその高さも十分小さくできる。従っ
て、約λ/4の長さで、電流分布がλ/2ダイポールアンテ
ナにほぼ等しいλ/2ホイップアンテナと同等の電気特性
を有することになる。
次に、収納時の動作について説明する。第3図は、こ
の発明によるアンテナ装置の第一の実施例の収納時の構
成例を示す図であり、この図から明らかなようにコイル
状導体(10)は筐体(1)の外部に突出している。図
中、(18)はマイクロストリップ線路(6)の一端及び
λ/4ストリップ導体(9)の短絡する短絡部である。マ
イクロストリップ線路(6)の先端及びλ/4ストリップ
導体(9)を短絡することにより、給電側からマイクロ
ストリップ線路(6)を見たインピーダンスは無限大と
なるため、コイル状導体(10)とマイクロストリップ線
路(6)との並列接続特性で表される収納時の入力イン
ピーダンス特性は、マイクロストリップ線路(6)の影
響がなくなり、コイル状導体(10)のみの特性で表され
る。従って、無線機本体(3)とマイクロストリップ線
路(6)との空間を狭くでき、携帯無線機の小形化を図
ることができる。さらに、筐体(1)のすべての面は金
属で構成でき、無線機本体(3)と外部との電磁遮蔽が
容易にできるという利点もある。
第4図は、この発明によるアンテナ装置の第二の実施
例を示す図であり、λ/4ストリップ導体(9)は蛇行状
になっている構成である。この構成では上記第一の実施
例に較べ誘電体基板(5)の長さを短くでき、従って、
アンテナの長さを更に短くすることが可能である。また
λ/4ストリップ導体(9)は蛇行状でなく、コの字状の
連続して折り曲げてもよい。この場合にはアンテナの長
さを更に短くすることができる。
第5図は、この発明によるアンテナ装置の第三の実施
例を示す図であり、(19)は誘電体基板(5)の上部に
設けた誘電体板、(20)はこの誘電体板(19)上に形成
した折り曲げ導体である。折り曲げ導体(20)の電気的
な長さをλ/4にすれば、折り曲げ導体(20)はコイル状
導体(10)と同様な作用をし、上記第一の実施例と同様
の特性となる。また、収納時においては、折り曲げ導体
(20)が筐体(1)の上部に出る構成にし、マイクロス
トリップ線路(6)の先端を短絡する構成にすれば、上
記第一の実施例と同様の特性となる。本構成では折り曲
げ導体(20)はエッチング加工等の微細加工技術により
高い寸法精度で形成でき、また堅牢であるため、上記第
一の実施例に較べ安定な特性が得られる。
またこの誘電体板(19)は誘電体基板(5)の上部を
用いて兼用してもよい。
なお、誘電体板(19)の誘電率を大きくすると、折り
曲げ導体(20)の折り曲げた導体間隔を密にすることが
でき、この部分の形状をさらに小さくすることができ
る。
第6図は、この発明によるアンテナ装置の第四の実施
例を示す図、第7図は、この発明によるアンテナ装置の
第五の実施例を示す図であり、誘電体基板(5)は円形
に曲げられた構成である。誘電体基板(5)を円形に曲
げることにより、誘電体基板(5)を筐体(1)へ収
納、及び筐体(1)から取り出す場合に、取扱いしやす
いという利点がある。第8図は、円形に曲げられた誘電
体基板(5)の断面図を示すものである。円の半径は誘
電体基板(5)の厚さにくらべ十分大きいので、ストリ
ップ導体(7)とλ/4ストリップ導体(9)との間に電
界は形成せず、従ってλ/4ストリップ導体(9)はスリ
ーブを構成し、上記第一及び第三の実施例と同様の効果
を奏する。尚、上記第四及び第五の実施例では、第8図
に示すように、誘電体基板(5)の端部(21a)及び(2
1b)の間に隙間がある場合について説明したが、リング
状に成型された誘電体基板のように隙間がない場合につ
いても同様に実施できる。
また、ここでλ/4ストリップ導体(9)の長さは概略
λ/4でよく、両側の折り返されたそれぞれのストップ導
体の長さは異なってもよい。
また上記実施例は何れも筐体(1)の上面を設けた
が、どの面に設けてもよい。要はアンテナ装置のマイク
ロストリップ線路(6)の長手方向が、筐体(1)の設
置面と垂直になればよい。
さらにアンテナ装置は筐体(1)に収納する構造とし
たが、筐体(1)の外面に折り曲げる構造としてもよ
い。
[発明の効果] 以上のように、請求項1の発明によれば、半波長アン
テナがコイル状導体とグラウンド側ストリップ導体から
構成されており、少なくとも上記コイル状導体以外の上
記グラウンド側ストリップ導体及びマイクロストリップ
線路部分を筐体に収納可能に保持され、上記半波長アン
テナの収納時に、上記マイクロストリップ線路の第2端
及び上記グラウンド側ストリップ導体の開放終端部を短
絡する短絡部が上記筐体内部に設けられ、上記半波長ア
ンテナが筐体から出されている時は上記マイクロストリ
ップ線路の上記第2端と給電回路が接続され、上記半波
長アンテナの上記コイル状導体部分のみが筐体から出さ
れている時は上記マイクロストリップ線路の第1端と給
電回路が接続されるので、半波長アンテナが筐体から出
されている時は、グラウンド側ストリップ導体によりマ
イクロストリップ線路のグラウンド側導体には電流は流
れず、1/2波長ダイポールアンテナ相当の特性のアンテ
ナとして動作し、上記半波長アンテナの上記コイル状導
体部分のみが筐体から出されている収納時は、コイル状
導体が1/4波長モノボールアンテナ相当の特性のアンテ
ナとして動作し、収納時の着信・発呼できる地域が広い
携帯無線機を得ることができる。また、収納時に入力イ
ンピーダンス特性へのマイクロストリップ線路の影響が
無くなり、無線機本体の近傍にマイクロストリップ線路
を収納でき、収納スペースを狭くしてアンテナ装置を小
形化できる効果がある。
また、請求項2の発明によれば、コイル状導体に代
え、誘電体基板上にメアンダ状に形成された折り曲げ導
体としたので、メアンダ状の平行部分での電流方向で逆
で打ち消し合うため放射せず、メアンダ状の垂直部分か
らの放射になり、交差偏波成分発生量が低減される等の
放射特性改善の効果がある。
また、請求項3の発明によれば、グラウンド側ストリ
ップ導体を、蛇行又は折り曲げ形状としたので、グラウ
ンド側ストリップ導体の長手方向を短縮し、半波長アン
テナの長さを短くでき、アンテナ装置を小形化できる効
果がある。
また、請求項4の発明によれば、該電体基板を円筒状
に成形したので、薄い誘電体基板でも強度が得られ、半
波長アンテナの筺体への出し入れを容易な、小形・軽量
のアンテナ装置を得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第一の実施例による携帯無線機を示
す図、第2図はこの発明の動作原理を説明するための半
波長スリーブアンテナの断面図、第3図はこの発明の第
一の実施例の収納時の構成図、第4図はこの発明の第二
の実施例を示す図、第5図はこの発明の第三の実施例を
示す図、第6図はこの発明の第四の実施例を示す図、第
7図はこの発明の第五の実施例を示す図、第8図はこの
発明の第四及び第五の実施例の動作原理を説明するため
の図、第9図は従来の携帯無線機の一例を示す図であ
る。 図において、(1)は筐体、(5)は誘電体基板、
(6)はマイクロストリップ線路、(7)はストリップ
導体、(8)はグラウンド側導体、(9)はλ/4ストリ
ップ導体、(10)はコイル状導体、(19)は誘電体板、
(20)は折り曲げ導体である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 幸広 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三 菱電機株式会社電子システム研究所内 (72)発明者 砂原 米彦 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三 菱電機株式会社電子システム研究所内 (72)発明者 松永 誠 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三 菱電機株式会社電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 平1−181305(JP,A) 実開 平1−67816(JP,U) 実開 昭57−56007(JP,U) 実公 昭62−11042(JP,Y2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筺体内部に無線機本体と給電回路とを有
    し、アンテナを備えたアンテナ装置において、 誘電体基板の一方の面にストリップ導体を、他方の面に
    グラウンド側導体を形成してなるマイクロストリップ線
    路、上記グラウンド側導体が上記マイクロストリップ線
    路の一方の端である第1端で上記グラウンド側導体の両
    側に折り返され、電気的な長さを使用電波の波長で概略
    1/4波長とする位置で開放終端されたグラウンド側スト
    リップ導体、上記マイクロストリップ線路の第1端に接
    続され、電気的な長さが使用電波の波長で概略1/4波長
    に相当し、コイル状に形成されたコイル状導体を備え、 上記アンテナは、上記コイル状導体と上記グラウンド側
    ストリップ導体から構成される半波長アンテナで、少な
    くとも上記コイル状導体以外の上記グラウンド側ストリ
    ップ導体及び上記マイクロストリップ線路部分を上記筺
    体に収納可能に上記筺体に保持され、 上記半波長アンテナの収納時に、上記マイクロストリッ
    プ線路の上記第1端の他方の端である第2端及び上記グ
    ラウンド側ストリップ導体の開放終端部を短絡する短絡
    部を上記筺体内部に設け、 上記半波長アンテナが上記筺体から出されている時は上
    記マイクロストリップ線路の上記第2端と上記給電回路
    が接地され、上記半波長アンテナの上記コイル状導体部
    分のみが上記筺体から出されている時は上記マイクロス
    トリップ線路の第1端と上記給電回路が接続されること
    を特徴とするアンテナ装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のアンテナ装置において、上
    記コイル状導体に代えて、電気的な長さが使用電波の波
    長で概略1/4波長に相当し、該電体基板上にメアンダ状
    に形成された折り曲げ導体としたことを特徴とするアン
    テナ装置。
  3. 【請求項3】請求項1又は請求項2記載のアンテナ装置
    において、上記グラウンド側ストリップ導体を、蛇行又
    は折り曲げ形状としたことを特徴とするアンテナ装置。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項に記載のアン
    テナ装置において、上記誘電体基板が、上記ストリップ
    導体を形成した面を内側、上記グラウンド側導体を形成
    した面を外側とし、上記ストリップ導体をその中心軸に
    概略平行とする円筒状に成形されていることを特徴とす
    るアンテナ装置。
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