JP3152351U

JP3152351U - デュアルバンド伸縮アンテナ装置

Info

Publication number: JP3152351U
Application number: JP2009003502U
Authority: JP
Inventors: 浩一内野; 巌清藤; 健一岩井
Original assignee: 三省電機株式会社
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2019-05-07

Abstract

【課題】携帯電話機等の携帯端末へ搭載する伸縮アンテナであって、アンテナの引き出し状態を従来品よりそれほど長くすること無く、ＵＨＦ帯とＶＨＦ帯の双方の帯域をカバーすることの出来るアンテナを構築する。【解決手段】基端部が無線機筐体に取り付けられる伸縮アンテナであって、基端側のアンテナ素子を線状アンテナ部とし、該線状アンテナ部の先端部が挿入され、長手方向に伸縮自在に且つ抜け止めされてなるヘリカルアンテナ部を設けてなり、該ヘリカルアンテナ部は長さ方向に、且つ、中心部に樹脂パイプを設け、該樹脂パイプの周囲に長さ方向に沿ってヘリカル素子を形成し、該ヘリカル素子の周囲に樹脂チューブを被服してなり、先端部にアンテナトップを形成したことを特徴とするデュアルバンド伸縮アンテナ装置とする。【選択図】図１

Description

本考案は、ＵＨＦ帯、及びＶＨＦ帯放送波受信用の携帯端末用デュアルバンド伸縮アンテナ装置に関する。

図６に示すように、従来基端部側に可撓性を有する単一線材を用いてロッドアンテナ部とし、その上方部に金属性パイプによる筒状アンテナ部を伸縮可能に抜け止めして設けてなる伸縮アンテナは、矢印ａ方向に引き伸ばしたり、ｂ方向に収縮させて伸縮自在に込みこまれている。

この伸縮アンテナは、携帯端末用アンテナの一実施例として知られており、市場において普及されているものであるが、下端部に可撓性を有する線材でロッドアンテナ部を形成しているため、横方向荷重を受けて湾曲しても折損を防ぐ効果があるアンテナである。
このアンテナの伸張時の長さは約１５０ｍｍ程度が知られている。

然しながら、地上アナログＴＶ放送が２０１１年７月をもって停波し完全なるデジタル放送時代に入っていくわけであるが、デジタル化によって空いたＶＨＦ周波数帯域を新たに携帯端末向けマルチメディア放送等に使用する計画がある。

そこで、これまでの携帯電話等で使われていたこの種のアンテナは、ＵＨＦ帯、若しくは準マイクロ波帯に対応するものであったが、更にＶＨＦの帯域もカバーするＵＨＦ，ＶＨＦデュアルバンドのアンテナが求められている。
なお、本発明に最も近い技術としては、特許文献１の欄に記載した特開平１０−１０７５２７号「伸縮アンテナ及び受信機」が公知であり、図１にはそのアンテナの要部断面図が掲載されている。

特開平−１０７５２７号公報

ところで、近年の携帯電話機の薄型、小型、軽量化の進歩は目を見張るものがある。２０１１年に新たにサービスが開始されるＶＨＦ帯使用の放送波受信端末にも、携帯電話等の小型の受信端末が使われることが期待されている。

然しながら、ＶＨＦ帯放送波の受信となれば、前記した１５０ｍｍ程度のアンテナ長では電気長が足りないこと明白であり、ほぼ現行のワンセグ放送受信用ホイップアンテナと同等でありながら、ＶＨＦ帯域にも対応できる電気長のアンテナが求められている。

上記課題を解決すべく請求項１に係るデュアルバンド伸縮アンテナ装置は、基端側に可撓性の単一線材であるロッドアンテナを用い、このロッドアンテナの先端部が摺動自在に抜け止めしてなるヘリカルアンテナ部を設けてなるので、引き伸ばした時にアンテナの全伸張が従来とそれほど変ることなく、それでいてアンテナ電気長が大きく取れるので、ＶＨＦ帯域をカバーするのに好適である。

請求項２に係るデュアルバンド伸縮アンテナ装置は、ヘリカルアンテナ部の内部に設けた樹脂パイプの下端部に金属スリーブを装着し、前記樹脂パイプの周囲に設けたヘリカル素子とは電気的に接続されており、前記ヘリカルアンテナ部を最大に引き伸ばした時に、前記ロッドアンテナの先端に固定した摺動ばねが前記金属スリーブ内で保持されるので、前記ロッドアンテナと、前記ヘリカルアンテナ部のヘリカル素子との電気導通性が良く、その上アンテナの伸張を十分に保持することが出来る。

請求項３に係るデュアルバンド伸縮アンテナ装置は、前記樹脂パイプの周囲に形成したヘリカル素子と前記金属スリーブとが電気的に絶縁されているいため、ロッドアンテナに対して、ヘリカルアンテナ部を最長まで引き伸ばした時に、前記金属スリーブを離れて取り巻くように位置するヘリカル素子の下端部との間で、静電容量結合されるので、静電容量結合により受信帯域を広げることが出来るばかりか、電気的接続が不要であるから、機構上製作が容易であり、安価に構成することが出来る。

請求項４におけるデュアルバンド伸縮アンテナ装置は、可撓性線材による単一ロッドアンテナとヘリカルアンテナ部の間に中間筒状アンテナ部を設けたので、全伸張時には前記ロッドアンテナと中間筒状アンテナ部との全長が線状アンテナ部として機能するため、ＵＨＦ帯域の電気長が十分にとれ、ＵＨＦ帯域の調整がしやすいなどの利点がある。
また、ヘリカルアンテナ部も先端部に装着したので、アンテナの全伸張が大きく取れやすく、ＶＨＦ帯域での共振を図るので有利である。

また、携帯端末の筺体のサイズがより小型かされてきているため、これに収納する場合、各アンテナのサイズが短い方が収納する場合に有利である。
その場合、中間筒状アンテナ部を１つ、２つと増やすことによって、各素子の長さを短く出来ることから、収納時はコンパクトであり、伸張時は比較的全長が長く取れるなどの利点がある。

請求項５におけるデュアルバンド伸縮アンテナ装置は、上部にヘリカルアンテナ部を有し、中央に樹脂パイプとこれの周囲にヘリカル素子を形成したものであり、樹脂パイプの内部を摺動ばねが摺動するので、該摺動ばねの伸縮を長期に多く繰り返しても、金属との磨耗が少なく耐久性の向上が図れ、収納時も樹脂チューブがホルダーの鼓状ばねを摺動して受信機筺体内に収納されるので、前記鼓状ばねの耐久性が向上する。

請求項６におけるデュアルバンド伸縮アンテナ装置は、アンテナの基部にＵＨＦ受信回路に接続されるＵＨＦ帯用マッチング回路を接続し、前記アンテナとＵＨＦ帯用マッチング回路の途中にダイオードによるスイッチ機構を介してＶＨＦ帯用マッチング回路と可変コンデンサとからなるチューナブル回路を設けたので、ＵＨＦ帯とＶＨＦ帯双方の帯域をカバーするための調整が可能である。

以上説明したように、これまで携帯端末用に使われていたアンテナは、基端部に可撓性単一ロッドアンテナを、上部に金属製の円筒パイプとして伸縮自在に構成されたアンテナであるが、本考案では、基端部を単一ロッドアンテナ、及び単一ロッドアンテナと中間筒状アンテナ部とで線状アンテナ部とし、上端部に太径の樹脂パイプを配し、その周囲にヘリカルアンテナを形成したので、これまでとほぼ同じ程度の機構的長さであっても、十分に電気長が得られ、ＵＨＦ及びＶＨＦの帯域をカバーすることが出来る。

また、前記線状アンテナ部とヘリカルアンテナ部において、前記ヘリカル素子を巻く樹脂パイプの内周面に金属スリーブを設けたので伸張時の電気的導通が確実である。

更に、単一線材のロッドアンテナと中間筒状アンテナ部を設けて線状アンテナ部とし、該中間筒状アンテナ部に前記ヘリカルアンテナ部が抜け止めされて摺動可能にしたので、全長を引き伸ばして使用する時に、線状アンテナ部の寸法が十分に取れること、及び、単一ロッドアンテナと中間筒状アンテナ部の長さを軽減することができるため、アンテナの収納時のサイズがコンパクトにできるので、小型の端末に対応可能である。

更には、線状アンテナ部とヘリカルアンテナ部を全伸張したときに、前記線状アンテナ部とヘリカルアンテナ部が静電容量結合とすることもできるので、帯域を広く出来るほか、伸張時の直接導通の構造が必要ないため、生産性が良く不具合が生じにくい。

また、線状アンテナ部とヘリカルアンテナ部との組み合わせの伸縮アンテナの基端部に、ＵＨＦ帯用のマッチング回路を接続し、更にＵＨＦ用のマッチング回路とスイッチングによって切り替わることができるＶＨＦ用のマッチング回路と可変コンデンサとからなるチューナブル回路を接続したので、ＶＨＦ帯の帯域をシビアに調整することができる。

「本考案に係るデュアルバンド伸縮アンテナ装置の１実施形態を示した断面図である。」「本考案に係る線状アンテナ部を多段伸縮タイプとした他の実施例を示す一部断面とした正面図である。」ａ「本考案に係るアンテナの等価回路であって、線状アンテナ部とヘリカルアンテナ部が電気的に接続している図である、」ｂ「本考案に係るアンテナの等価回路であって、線状アンテナ部とヘリカルアンテナ部が電気的に絶縁されていて静電容量結合を成している図である。」「本考案に係るアンテナの基部にＵＨＦマッチング回路とＶＨＦチューナブル回路をスイッチング可能に示した図である。」「本考案に係るアンテナにおいて、ＵＨＦ帯、及びＶＨＦ帯のＶＳＷＲデータを示す図である。」「従来例を示すアンテナの正面図である。」

図１は本考案に係るデュアルバンド伸縮アンテナ装置の１実施形態を示し、請求項１及び２に対応している。
携帯電話機等の無線機筐体１６に取付ける本件考案の伸縮アンテナ１は、単一の可撓性を有する単一ロッドアンテナ８を基端側に配し、上方部にヘリカルアンテナ部３を抜け止めして摺動出来るように構成されている。

前記単一ロッドアンテナ８は、ＮｉＴｉ（ニッケルチタン合金）等の可撓性に富み、先端部に摺動ばね部１０を取り付け、この摺動ばね１０の抜け止めと、後述するヘリカルアンテナ部３からの抜け止め用の径大部１１によって保持されている。

前記ヘリカルアンテナ部３は、長さ方向中心に樹脂パイプ６を配し、該樹脂パイプ６の周囲には螺旋状にヘリカル素子５が形成されており、更にその外周には樹脂チューブ４が被覆されており、その先端部にはアンテナトップ２が取付けられている。
また、前記樹脂パイプ６には、フランジ部７ａがあり、且つ長さ方向に設けた開口部を有する金属スリーブ７が前記樹脂パイプの内径部６ａの下端部に圧入、若しくは接着等で抜け止めして固定されている。

前記金属スリーブ７のフランジ部７ａには、前記ヘリカル素子５の下端部が当接し、これによってヘリカル素子５と金属スリーブ７とは接続されるので、ヘリカルアンテナ部３を最大伸張させた時に、単一ロッドアンテナ８に固定した摺動ばね部１０が前記金属スリーブの内径部に保持され、その結果単一ロッドアンテナ８による線状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部３は電気的に導通する。
また、前記ヘリカルアンテナ部３を収縮させると、前記摺動ばね部１０は金属スリーブ７との保持を解除されるので、導通は解除される。

なお、特に図示していないが前記金属スリーブ７のフランジ部７ａに当接するヘリカル素子５との間に、例えば絶縁性の樹脂ワッシャ−などを介在させることによって、ヘリカル素子５と金属スリーブ７とが電気的に非導通になり、この場合前記ヘリカルアンテナ部３を最大に引き伸ばした時、前記線状アンテナ部９と前記ヘリカルアンテナ部３とは金属スリーブ７とこれを囲むヘリカル素子５との間で静電容量結合され、その結果線状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部３との全長において電気的に作用するので、ＶＨＦ帯等の低い周波数帯域に対応できる。

線状アンテナ部９の下端部には、側面に開孔１４を有し板状部１３が形成された基台金具１２が固着されており、一方、前記板状部１３を受け入れる凹溝２３と該板状部１３を挟んで支軸１５で傾動自在に連結したベース部１６と、前記板状部１３の下端を押圧する押圧子１７とコイルばね１８とこれを抜け止めするストッパー１９からなり、伸縮アンテナ１を伸張させた時に前記ベース部１６の外周を保持する鼓状ばね２１を内蔵したホルダー部２０が無線機筺体に２５に取付けられている。

したがって本考案の伸縮アンテナ１は、基台金具１２の板状部１３と、該板状部１３を受け入れ支軸１５によって傾動自在に連結したヒンジ部２２と、前記ベース部１６がホルダー部２０の内部で回動自在に保持されるアンテナ取付部２４によって傾動、回動自在なアンテナ取付け構造が形成されることになる。

図２は、本考案によるデュアルバンド伸縮アンテナ装置の１実施形態を示し、請求項３に対応している。
単一ロッドアンテナ９に中間筒状アンテナ部２６を摺動自在に装着し、該中間筒状アンテナ部２６に摺動自在にヘリカルアンテナ部３を装着したので全体のアンテナ長を稼ぐことが出来ると共に、中間筒状アンテナ部２６を複数個設けることにより、アンテナの全長を更に長くすることも出来るほか、逆に収納時のサイズをコンパクトに形成することが出来る。

図３は、図１及び図２に示す実施例図を等価回路的に説明した図であって、（ａ）が線状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部３を電気的に接続して組合わせたときの状態を示す図である。
更にヘリカルアンテナ部３が線状アンテナ部９にチョークコイルとして作用するように設定したので、線状アンテナ部９がＵＨＦ対応部４２となり、線状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部３とを加えた長さがＶＨＦ対応部４１の長さとなる。

図３（ｂ）は、線状アンテナ部９の上端部分とヘリカルアンテナ部３の下端部分とが離間して絶縁されている実施例であり、この場合もアンテナを引き伸ばした時に、線状アンテナ部９がＵＨＦ帯域への対応部４２となり、線状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部３がＣ部で静電容量結合されており、全伸張の長さ４１でＶＨＦ帯域に対応することが出来るものである。
この場合、筒状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部３の電気的接続を不要とするので、組立て構造が容易であり、量産製造に最適である。

図４は本考案の他の実施例であり、伸縮アンテナ１の基端部にマッチング回路及びチューナブル回路等を接続したので受信周波数帯の帯域を調整することが出来る。
伸縮アンテナ１は、線状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部とが引き伸ばした時に電気的に接続されている図３（ａ）の例をもって示したが、図３（ｂ）の静電容量結合によるアンテナ方式を用いても良い。

伸縮アンテナ１の下端部にＵＨＦ帯用のマッチング回路（ＭＣ１）を接続し、これはＵＨＦ受信回路へと接続されている。
一方、伸縮アンテナ１の下端部にＶＨＦ帯用のマッチング回路（ＭＣ２）と可変コンデンサ（Ｃｏ）とを直列に接続したチューナブル回路（ｔ）を接続してＶＨＦ受信回路へと接続されている。
そして、これらＵＨＦ用マッチング回路（ＭＣ１）とチューナブル回路（ｔ）とはアンテナ本体との間でダイオードスイッチ等によるスイッチ（ＳＷ）が設けられており、ＵＨＦ，或いはＶＨＦ受信の制御回路をとうして適時スイッチングされる。

図５は本考案の伸縮アンテナを用いてＵＨＦ帯はマッチングを回路とおし、また、ＶＨＦ帯はチューナブル回路をとおして測定したＶＳＷＲ値である。
このようにアンテナは外観上は単一であるが、線状アンテナ部９でＵＨＦ帯を、線状アンテナ部９とヘリカルアンテナ部３の全伸張でＶＨＦ帯への共振が得られるなどデュアルバンドとしての伸縮アンテナが得られる。

なお、本考案では、ＵＨＦ帯域とＶＨＦ帯域とのデュアルバンド伸縮アンテナについて実施例を述べたが、ＶＨＦのＨｉｇｈＢａｎｄとＶＨＦのＬｏｗＢａｎｄとの組み合わせであったり、マイクロ波帯とＵＨＦ帯との組み合わせや、その他複数の周波数帯との組み合わせで実施しても良い。

本実施例では、ヘリカルアンテナ部のヘリカル素子を細い線材で形成しているが、樹脂パイプ６の表面に印刷で形成しても良いし、薄いシート状の樹脂基板に印刷したアンテナパターンを巻きつけてヘリカル素子を形成しても良い。

また、線状アンテナ部を単一ロッドアンテナ８で形成する場合と、単一ロッドアンテナ８と中間筒状アンテナ部を１つ、又は２つ以上の複数設けても良い。

また、アンテナ使用時はアンテナ取付部２４を無線機筺体に設けたホルダー部２０で保持し、収納する時は伸縮アンテナを前記ホルダー部の内径部を通過させて、無線機筺体の内部に収納させる構造としたが、伸縮アンテナを縮小してヒンジの部分で折り曲げて無線機筺体の一表面に沿って倒しておく構造でも良い。

本考案のデュアルバンド伸縮アンテナ装置は、近年、無線通信機器分野において、ますますマルチメディア化されて複数メディアを１つの端末で受信するばあいが増加しているが、これら複数メディアを単一の無線受信機で受信できるアンテナとして利用可能性の期待は大きいものがある。

符号説明

１・・・伸縮アンテナ
２・・・アンテナトップ
３・・・ヘリカルアンテナ部
４・・・樹脂チューブ
５・・・ヘリカル素子
６・・・樹脂パイプ
６ａ・・内径部
７・・・金属スリーブ
７ａ・・フランジ部
８・・・単一ロッドアンテナ
９・・・線状アンテナ部
１０、１０ａ、１０ｂ・・・摺動ばね部
１１・・・径大部
１２・・・基台金具
１３・・・板状部
１４・・・開口
１５・・・支軸
１６・・・ベース部
１７・・・押圧子
１８・・・コイルばね
１９・・・ストッパー
２０・・・ホルダー部
２１・・・鼓状ばね
２２・・・ヒンジ部
２３・・・凹溝
２４・・・アンテナ取付部
２５・・・無線機筺体
２６・・・中間筒状アンテナ部
２７・・・高周波回路部
４１・・・ＶＨＦ対応部
４２・・・ＵＨＦ対応部
ＳＷ・・・スイッチ
ＭＣ１・・・ＵＨＦ用マッチング回路
ＭＣ２・・・ＶＨＦ用マッチング回路
Ｃｏ・・・可変コンデンサ
ｔ・・・ＶＨＦ用チューナブル回路
Ｃ・・・静電容量結合部

Claims

基端部が無線機筐体に取り付けられる伸縮アンテナであって、基端側のアンテナ素子を線状アンテナ部とし、該線状アンテナ部の先端部が挿入され、長手方向に伸縮自在に且つ抜け止めされてなるヘリカルアンテナ部を設けてなり、該ヘリカルアンテナ部は長さ方向に、且つ中心部に樹脂パイプを設け、該樹脂パイプの周囲に長さ方向に沿ってヘリカル素子を形成し、該ヘリカル素子の周囲に樹脂チューブを被服してなり、先端部にアンテナトップを形成したことを特徴とするデュアルバンド伸縮アンテナ装置。
前記樹脂パイプの下端内部に金属スリーブを装着し、該金属スリーブは前記ヘリカルアンテナと電気的に接続されており、前記ヘリカルアンテナ部を最大に引き伸ばした時に、前記線状アンテナ部の先端部に固定した摺動ばね部が前記金属スリーブ内で保持されることによってアンテナの伸張を確保すると共に、前記ヘリカルアンテナ部と前記線状アンテナ部が電気的に導通することを特徴とする請求項１記載のデュアルバンド伸縮アンテナ装置。
前記樹脂パイプの下端内部に金属スリーブを装着し、該金属スリーブは前記ヘリカルアンテナと電気的に絶縁されており、前記ヘリカルアンテナ部を最大に引き伸ばした時に、前記線状アンテナ部の先端部に固定した摺動ばね部が前記金属スリーブ内で保持されることによってアンテナの伸張を確保すると共に、前記金属スリーブと離間して覆うように位置するヘリカルアンテナ部の下部との間で静電容量結合することを特徴とする請求項１記載のデュアルバンド伸縮アンテナ装置。
前記線状アンテナ部は可撓性を有する単一線材のロッドアンテナと、該ロッドアンテナと抜け止めされて摺動することができる中間筒状アンテナ部とからなる請求項１から３のいづれか１記載のデュアルバンド伸縮アンテナ装置。
線状アンテナ部の下端部に基台金具を固定し、該基台金具とベース部とによって傾斜角度自在のヒンジ部を構成し、前記伸縮アンテナを伸張させた時に前記ベース部が保持されるホルダー部が無線機筐体に取り付けてなり、該ホルダー部によって前記伸縮アンテナが回動自在に保持されており、前記伸縮アンテナを収納するとき、前記線状アンテナ部が前記ヘリカルアンテナ部の樹脂チューブ内部に収納され、該ヘリカルアンテナ部がホルダー部の孔を摺動して無線機筺体内へ収納されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１記載のデュアルバンド伸縮アンテナ装置。
前記線状アンテナ部に前記ヘリカルアンテナ部が抜け止めされて伸縮可能に組み合わされた伸縮アンテナであって、前記伸縮アンテナの基端取付け部にＵＨＦ用マッチング回路とＶＨＦ用マッチング回路を接続し、前記ＶＨＦ用マッチング回路には直列的にチューナブル回路を接続し、前記ＵＨＦ用マッチング回路と前記ＶＨＦ用マッチング回路とは一つのスイッチング機能によって切換えることが出来るように構成した請求項１から５のいずれか１記載のデュアルバンド伸縮アンテナ装置。