JP3388156B2 - 線状アンテナの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話機などの携
帯無線機用アンテナなどに用いられる線状アンテナの製
法に関する。さらに詳しくは、着呼信号受信用の背の低
い第１のアンテナ部と交信用に長くする第２のアンテナ
部とが電気的に結合される携帯無線機用のアンテナにお
いて、その結合アンテナに用いるの好適な単体の線状ア
ンテナの製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話機などのような無線機器
のためのアンテナには、図８に示されるように、交信し
ないときは無線機器３１の筐体内に収納し、交信時に筐
体から外部に伸長させる線状（ロッド状）アンテナ３２
が用いられている。この線状アンテナ３２は、受信する
信号の約１／４波長、約３／８波長、または約１／２波
長の長さになるように形成されており、受信する周波数
帯が定まると、その線状アンテナ３２の長さは一義的に
定まる。そのため、線状アンテナの外形的寸法を短くす
るため、ピアノ線などのアンテナ線をコイル状に巻き、
その外周を絶縁被膜などにより被覆して短くする方法は
採られている。

【０００３】一方、このような携帯機器のアンテナは、
移動時には邪魔にならないように、携帯機器内に収納さ
れ、着呼信号を受信するための第１のアンテナ部が携帯
機器から外に露出するように取り付けられ、交信時には
前述の線状アンテナからなる第２のアンテナ部を筐体か
ら引き出して第１のアンテナ部と結合する構成のものが
知られている。このような着呼信号受信用の第１のアン
テナ部と、交信時の伸長された第２のアンテナ部との相
互関係は、交信時に相互に電気的に結合して全体でアン
テナにする場合と、着呼信号受信用の第１のアンテナ部
と交信用の第２のアンテナ部とが電気的に分離されてそ
れぞれ独立に動作する場合がある。

【０００４】これら第１および第２のアンテナ部１、２
は送受信する信号の波長により定まる電気長を外形的に
短くするため、共にコイル状に形成されることが多い。
そして両アンテナ部１、２を電気的に結合する場合、両
アンテナ部１、２を直接接続する場合もあるが、図７に
イメージ図で示されるように、コイル同士を近付けて容
量的および／または誘導的に結合する方法も採られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、本発明者らは、
長尺状の導体からなるアンテナエレメントを長尺方向に
沿って実質的に平行に折り曲げることにより、とくに第
１のアンテナ部に適した短くて、しかも２倍の周波数帯
など複数の周波数帯に対しても送受信することができる
折返しアンテナを開発し、特願平８−１６００１６号な
どにより開示している。この折返しアンテナからなる第
１のアンテナ部１と前述のコイルで形成される第２のア
ンテナ部２である線状アンテナを誘電体を介して結合さ
せると、図６にイメージ図で示されるようになり、その
間隔ｄにより周波数に対するＶＳＷＲが変化するが、一
般に図３の破線で示されるように、使用周波数帯の帯域
の範囲でＶＳＷＲが非常に悪化する周波数が生じる。第
１のアンテナ部１と第２のアンテナ部２との間隔ｄを大
きくして結合を弱くするとＶＳＷＲの改善は見られるも
のの、両アンテナ部１、２間の結合が弱くなるため、ア
ンテナの感度が低下するという問題がある。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部
との結合の周波数特性をよくするのに適した線状アンテ
ナの製法を提供することを目的とする。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】 本発明の線状アンテナの
製法は、（ａ）金属線によりコイルを巻回して両端部を
前記コイルの径方向に延伸させて直線部を有するアンテ
ナエレメントを形成し、（ｂ）前記コイルの外径に合わ
せた円筒状の空洞部および該空洞部の少なくとも一端側
に軸方向に沿った突起部を有する金型の該空洞部内に前
記アンテナエレメントのコイル部を挿入すると共に、前
記直線部を挟み付け、（ｃ）前記金型内へ樹脂を流し込
むことにより前記コイル内に樹脂が充填されるように樹
脂部を一体成形し、（ｄ）前記金型の突起により形成さ
れる樹脂部の溝内に前記アンテナエレメントの直線部を
折り曲げて挿入し、（ｅ）絶縁チューブをその外周に被
覆することを特徴とする。

【００１３】本発明の他の線状アンテナの製法は、（ａ
´）金属線を一定の長さの直線部を有するように両端部
で直角方向に折り曲げてコ字型のアンテナエレメントを
成形し、（ｂ´）前記一定の長さの円柱状の空洞部が形
成された金型の該空洞内の側壁に前記一定の長さの直線
部が当たるようにアンテナエレメントを挿入すると共に
前記折り曲げられた両端部を挟み付け、（ｃ´）前記金
型内へ樹脂を流し込むことにより前記直線部が円柱の側
壁に軸方向に延びるように樹脂部を一体成形し、（ｄ
´）前記直線部で所定の長さになるように切断すること
を特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の携帯無線機用アンテナに用いるのに好適な線状アン
テナの製法について説明をする。

【００１５】本発明の製法により得られる線状アンテナ
を用いる携帯無線機用アンテナは、図１に示されるよう
に、携帯無線機に装着され一端部が給電部に接続される
第１のアンテナ部１０と、金属線がコイル状に巻回され
る線状アンテナからなる第２のアンテナ部２０とからな
っている。第１のアンテナ部１０は絶縁筒体であるコア
１１の外周に帯状導体がその軸方向に沿って折り曲げら
れる第１のアンテナエレメント１２が設けられる折返し
アンテナからなっている。また、第２のアンテナ部２０
は、携帯無線機の筐体２内に収納されるときは、図１
（ｂ）に示されるように、第１のアンテナ部１０から電
気的に分離され、筐体２から外部に伸長されるときは、
図１（ａ）に示されるように、その一端部であるジョイ
ント部２６側が樹脂性のリングバネ１５により固定さ
れ、第１のアンテナ部１０の他端部と誘電体である樹脂
部２８を介して電気的に結合される構造になっている。
そして、第２のアンテナ部２０は、アンテナエレメント
２１の少なくとも一端部（ジョイント部２６）側に直線
部２１ａが形成される線状アンテナであり、直線部２１
ａが第１のアンテナ部１０と近接することにより容量結
合を主体とした電気的結合がなされる構造になってい
る。

【００１６】すなわち、本発明者らは、前述のように、
軸方向に沿ってアンテナエレメントが折り返される折返
しアンテナからなる第１のアンテナ部１０と線状アンテ
ナからなる第２のアンテナ部２０との誘電体を介する電
気的結合が、線状アンテナがコイルで形成され、コイル
の端部と第１のアンテナ部１０との結合であると、アン
テナ特性が低下するという知見に基づき鋭意検討をした
結果、線状アンテナ（第２のアンテナ部２０）の第１の
アンテナ部１０との結合部を直線状にすることにより周
波数特性が向上し、しかも受信信号を強く受信すること
ができることを見出したものである。

【００１７】第１のアンテナ部１０はポリエチレン、ポ
リオキシメチレン（以下、ＰＯＭという）、ポリアセタ
ールなどからなる円筒状のコア１１の外周表面にシート
状のアンテナエレメントが圧入されることにより構成さ
れている。アンテナエレメントは、図２（ａ）に展開し
た形状が示されるように、導体の長尺方向に沿った折返
し部が形成されて、全長が通常送受信をしようとする周
波数帯の約１／４波長の電気長となるように形成されて
いる。アンテナエレメント１２は、たとえばリン青銅ま
たはベリリウム銅などからなる板バネをプレスにより打
ち抜いた後に丸めることにより円筒状に形成される。ア
ンテナエレメント１２の一端部には舌片１２ａが設けら
れ、後述するホルダー１３に圧入される際にホルダー１
３と電気的に接触しやすくするようになっている。な
お、アンテナエレメント１２は、図２（ｂ）に示される
ように、（ａ）のエレメントの一部を連結した幅広のエ
レメント１２ｂを有する形状のアンテナエレメントにす
ることにより、電圧定在波比ＶＳＷＲの周波数特性が向
上する。このエレメントの一部の連結は、図２（ｂ）に
示されるように、隣接するエレメントの長さの全長に亘
って連結されていなくても、図で下端部のみまたは他の
一部のみが連結されても同様の効果が得られる。

【００１８】図１（ａ）に示されるように、コア１１の
下端部は筐体２に取り付けるホルダー１３に圧入して固
着され、その上端の内周部には樹脂製のリングバネ１５
が円筒状のコア１１と同心状に配設され、キャップ１４
により外れないように保持されている。キャップ１４は
リングバネ１５を保持すると共に、コア１１の表面に設
けられたアンテナエレメント１２を保護する役目も有し
ており、ＡＢＳ（アクリル ブタジェン スチロー
ル）、エラストマなどからなり、その下端部でホルダー
１３に固定されている。図１に示される例では、円筒状
のコア１１の内周面は、その内径が第２のアンテナ部２
０の大径部であるトップ部２４ａやジョイント部２６と
滑合し、ジョイント部２６の先端部に設けられたストッ
パー部２７の外径より小さい径の滑合部と、ストッパー
部２７が自由に通過することができる大きな内径の貫通
部との２段構成になっている。

【００１９】第２のアンテナ部２０は、交信時に筐体か
ら外部に伸長させて使用するもので、たとえば送受信す
る周波数帯の約１／２波長の電気長のピアノ線、または
銅線などをコイル状にしたアンテナエレメント２１が樹
脂部２８により一体成形され、その周囲をＰＯＭ、エラ
ストマなどからなるチューブ２２により保護され、第１
のアンテナ部１０のコア１１内を移動できるように形成
されている。本発明のアンテナは、第２のアンテナ部２
０のアンテナエレメント２１において、少くともその下
端部側（第１のアンテナ部１０との結合部側）に直線部
２１ａが形成され、その直線部２１ａを介して第１のア
ンテナ部１０と第２のアンテナ部２０とが結合している
ことに特徴がある。第２のアンテナ部２０はその中間部
に図示しないトラップなどが設けられて２周波数帯など
に対応するようにすることもできる。第２のアンテナ部
２０の下端部には、コア１１内に第２のアンテナ部２０
を保持することができるように、ＰＯＭなどからなるジ
ョイント部２６およびストッパー部２７が型成形などに
より設けられている。また、上端部にはＡＢＳ、エラス
トマなどからなるトップ２４が同様に一体成形され、第
２のアンテナ部２０を筐体から外部に引張り出すときの
ツマミになっている。

【００２０】ジョイント部２６には、第２のアンテナ部
２０が筐体から引き出されて伸長したときに、第１のア
ンテナ部１０のリングバネ１５と嵌合するように、凹部
２６ａが外周に形成されている。その結果、第２のアン
テナ部２０が伸長したときは、ジョイント部２６の凹部
２６ａとリングバネ１５とが嵌合して固定され、第１の
アンテナ部１０の近傍に第２のアンテナ部２０のアンテ
ナエレメント２１の直線部２１ａが近接する。そして、
その直線部２１ａを経由して誘電体である樹脂部２８を
介して第２のアンテナ部２０と第１のアンテナ部１０と
が主として容量的に結合することにより電気的に結合
し、両方のアンテナ部により送受信信号の約（１／４＋
１／２）波長のアンテナとなり、共振して送受信をする
ことができる。

【００２１】さらに、第２のアンテナ部２０のトップ２
４の下端のジョイント部２４ａの外周にも凹部２４ｂが
設けられ、第２のアンテナ部２０が筐体内に収納された
ときにトップ２４の下のジョイント部２４ａがコア１１
の上部まで挿入され、ジョイント部２４ａの凹部２４ｂ
にリングバネ１５が嵌合し、固定される。トップ２４は
樹脂製で、しかもアンテナエレメント２１の他端部（先
端部）はトップ２４から離間しているため、筐体内に収
納された第２のアンテナ部２０は完全に電気的に分離さ
れてアンテナとしては機能しない。したがって、第１の
アンテナ部１０のみが着呼信号を受信するアンテナとし
て機能する。

【００２２】前述のように、第２のアンテナ部２０の下
端部側でアンテナエレメント２１に直線部２１ａが形成
されることにより、図３に示されるように、このアンテ
ナの電圧定在波比ＶＳＷＲが所望の周波数帯の全域（ｆ
_L が下限の周波数、ｆ_H が上限の周波数）において小さ
くなり、周波数特性が非常に向上した。図３において、
破線は従来の第２のアンテナ部にコイルのみのアンテナ
エレメントを使用し、通常の感度が得られる程度に結合
させた場合の周波数特性を示している。これは折返しア
ンテナからなる第１のアンテナ部１０との結合がコイル
による結合では誘導的結合が強くなるのに対して、本発
明では容量的結合が主流になるためと考えられる。

【００２３】また、筐体内に第２のアンテナ部２０を収
納したときに第１のアンテナ部１０と完全に電気的に分
離させるためにトップ２４側から離間させて第２のアン
テナエレメント２１を形成する必要があるが、この場合
も第２のアンテナエレメント２１のトップ２４側に直線
部を形成することにより、第１のアンテナ部１０との結
合が弱くなるため、その先端を比較的トップ２４側に近
付けることができる。その結果、トップ２４の先端まで
の同じ機械的（外形的）長さのアンテナに対して、受信
し得るアンテナ線の長さ（第２のアンテナエレメント２
１部分の外形的長さ）が長くなり、受信感度が向上す
る。

【００２４】本発明者らは、さらに前述の第２のアンテ
ナ部２０のように、少くとも一端部に直線部を有する線
状アンテナを、銅線などの安価で電気特性のよい０.３
ｍｍ程度の細い金属線を使用しながら得るために鋭意検
討を重ねた。すなわち、従来の銅線を用いて樹脂により
一体成形するコイルのみからなる安価な線状アンテナと
同様の方法で製造するため、コイルを成形して中心部に
直線部を延ばしたアンテナエレメントを金型内に配置し
て樹脂により一体成形しようとすると、直線部が樹脂の
流れにより押し流されて直線部分が一定の形状に形成さ
れず、アンテナ特性が一定しないという問題があった。
そして、直線部をコイルの中心部に形成せず、コイルの
外径の位置で、樹脂による一体成形の後に樹脂部に形成
した溝内に直線部を挿入してその上から絶縁チューブを
被覆することにより、アンテナ特性が一定した安価な線
状アンテナが得られた。つぎに、図４の製造工程の図を
参照しながら本発明の線状アンテナの製法について説明
をする。

【００２５】まず、図４（ａ）に示されるように、たと
えば０.３ｍｍ程度の太さの銅線などにより、必要な長
さのコイル２１１を形成し、その両端の直線部２１２を
コイル２１１の径方向に延ばして成形する。つぎに、そ
のコイル２１１をその外径に合せた空洞が形成された上
型と下型からなる金型内にセッティングする。この際、
直線部２１２は金型の上型と下型とで挟み付けるか、ま
たは上型もしくは下型に設けられる穴に直線部２１２を
通して固定される。そしてインジェクション成形などに
より樹脂を流し込み、樹脂部２８を芯としてその外周に
コイル２１１が巻回された構造の一体成形の組立体を形
成する。この型成形の際に、金型の空洞内に直線状の突
起を形成しておき、図４（ｂ）に示されるように、コイ
ルの端部から両側に延びる直線状の溝２８１を樹脂部２
８に形成する。この樹脂部２８の形成の際に、トップの
原形部２４１なども同時に成形することができる。

【００２６】その後、図４（ｃ）に示されるように、直
線部２１２を樹脂部２８に沿って軸方向に折り曲げ、直
線部２１２を樹脂部２８の溝２８１内に挿入する。そし
て、図示しない絶縁チューブを被覆することにより形成
する。その後、さらに樹脂による一体成形などが繰り返
されてトップなどが形成されて第２のアンテナ部が形成
される。

【００２７】また、コイル部分を有しないですべて直線
状のアンテナの場合でも、図５に示されるように、同様
に銅線などの金属線を一定の長さの直線部２１３の両端
部２１４を直角方向に折り曲げてコ字型とし、直線部２
１３を金型の空洞の側面に当てて折り曲げた両端部２２
４を上型と下型により挟み付けて樹脂を流し込むことに
より、直線部が動くことがなく、樹脂部２８の側壁に真
っ直ぐに埋め込まれた成形体が得られる。その後、必要
な長さの位置Ｃで樹脂部２８を切断することにより、細
い銅線などを用いた直線部２１３が樹脂部２８により固
着されたアンテナエレメントを有する線状アンテナを得
ることができる。

【００２８】このように直線部を線状アンテナの中心部
に形成しないで一体成形する樹脂部の側壁に折り曲げた
り、埋め込むことにより、樹脂成形の際のアンテナエレ
メントの変形がなく、少なくとも一端部に直線部を有す
る線状アンテナを細くて安い銅線などを使用しながら正
確に形成することができる。その結果、従来直線状のエ
レメント部を有するアンテナとしては、機械的強度を得
るためにＮｉ-Ｔｉなどの弾力性のある材料を使用する
か、金属パイプを使用しなければならず、高価になって
いたものが、銅線などの安価で取り扱いやすい線材を使
用した安価な線状アンテナが得られる。

【００２９】

【００３０】

【発明の効果】 さらに、本発明の線状アンテナの製法に
よれば、直線状または少なくとも一端部に直線部を有す
るアンテナを、銅線などの細い金属線を用いながら樹脂
により一体成形すると共に、直線部を樹脂部の側壁に折
り曲げたり埋め込んで形成しているため、非常に安価
で、特性の安定した線状アンテナが得られる。そして、
この製法により製造した線状アンテナを用いることによ
り、着呼信号受信用の第１のアンテナ部と、交信時に筐
体から引き伸ばして第１のアンテナ部と誘電体を介して
電気的に結合する第２のアンテナ部とを有する携帯無線
機用アンテナにおいて、第１のアンテナ部と第２のアン
テナ部との結合特性が向上し、広帯域で感度のよいアン
テナが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製法により得られる線状アンテナを用
いる携帯無線機用アンテナの第２のアンテナ部を伸張し
たときおよび筐体内に収納したときの説明図である。

【図２】図１の第１のアンテナ部のアンテナエレメント
の説明図である。

【図３】図１のアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す
図である。

【図４】本発明による線状アンテナの製法の一実施形態
の製造工程を示す図である。

【図５】本発明による線状アンテナの製法の他の実施形
態を説明する図である。

【図６】折返しアンテナ部とコイルからなる線状アンテ
ナ部との結合の説明図である。

【図７】従来のコイルからなるアンテナ同士の結合の説
明図である。

【図８】従来の無線機へのアンテナの収納と引出しの状
態の説明図である。

【符号の説明】

１０ 第１のアンテナ部 １１ コア（絶縁筒体） １２ アンテナエレメント ２０ 第２のアンテナ部 ２１ アンテナエレメント ２１ａ 直線部 ２８ 樹脂部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−186823（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−112218（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−13135（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−102707（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−64618（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−46259（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−18216（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−58366（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273685（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−29714（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−243834（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−41909（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−34309（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−76111（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 1/24 H01Q 1/10 H01Q 1/38 H01Q 1/40 H01Q 9/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）金属線によりコイルを巻回して両
   端部を前記コイルの径方向に延伸させて直線部を有する
   アンテナエレメントを形成し、 （ｂ）前記コイルの外径に合わせた円筒状の空洞部およ
   び該空洞部の少なくとも一端側に軸方向に沿った突起部
   を有する金型の該空洞部内に前記アンテナエレメントの
   コイル部を挿入すると共に、前記直線部を挟み付け、 （ｃ）前記金型内へ樹脂を流し込むことにより前記コイ
   ル内に樹脂が充填されるように樹脂部を一体成形し、 （ｄ）前記金型の突起により形成される樹脂部の溝内に
   前記アンテナエレメントの直線部を折り曲げて挿入し、 （ｅ）絶縁チューブをその外周に被覆することを特徴と
   する線状アンテナの製法。
2. 【請求項２】 （ａ´）金属線を一定の長さの直線部を
   有するように両端部で直角方向に折り曲げてコ字型のア
   ンテナエレメントを成形し、 （ｂ´）前記一定の長さの円柱状の空洞部が形成された
   金型の該空洞内の側壁に前記一定の長さの直線部が当た
   るようにアンテナエレメントを挿入すると共に前記折り
   曲げられた両端部を挟み付け、 （ｃ´）前記金型内へ樹脂を流し込むことにより前記直
   線部が円柱の側壁に軸方向に延びるように樹脂部を一体
   成形し、 （ｄ´）前記直線部で所定の長さになるように切断する
   ことを特徴とする線状アンテナの製法。