JP3502528B2 - 無線機用アンテナ - Google Patents

無線機用アンテナ

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JP3502528B2 JP12229197A JP12229197A JP3502528B2 JP 3502528 B2 JP3502528 B2 JP 3502528B2 JP 12229197 A JP12229197 A JP 12229197A JP 12229197 A JP12229197 A JP 12229197A JP 3502528 B2 JP3502528 B2 JP 3502528B2
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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、移動
無線機等に使用する無線機用アンテナに関するものであ
り、特にアンテナ収納時の利得劣化防止技術に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】携帯電話の市場開放に伴い、携帯電話の
需要が急激に高まっている。以下、従来の携帯電話用ア
ンテナについて説明する。
【0003】図7は従来の携帯電話で使用されているホ
イップアンテナを示しており、先端ヘリカルアンテナ付
き収納時切り離しタイプのホイップアンテナである。図
7(a)において、1はヘリカルアンテナであり、台座
2に接続されている。3はスリーブであり、上端部を台
座2に接続され、下端部を絶縁体4を介してモノポール
アンテナ5に一体化されている。6は取付金具であり、
モノポールアンテナ5の基部5aを接片7を介して無線
回路入力端8に接続している。9はヘリカルアンテナ1
と台座2を一体化する樹脂モールドである。
【0004】ヘリカルアンテナ1は、台座2とスリーブ
3に電気的に接続されており、スリーブ3とモノポール
アンテナ5は絶縁体4によって電気的には切断されてい
る。これにより、図7(a)のホイップアンテナ伸長時
には、無線回路入力端8から接片7、取付金具6を通
じ、アンテナ基部5aによってモノポールアンテナ5に
のみ給電され、実質等価電気長が3/8波長程度のモノ
ポールアンテナとして動作する。一方、図7(b)のホ
イップアンテナ収納時には、無線回路入力端8から接片
7、取付金具6を通じ、スリーブ3によってヘリカルア
ンテナ1にのみ給電され、実質等価電気長が3/8波長
程度のヘリカルアンテナとして動作する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】現在の日本のディジタ
ル式セルラーシステムの送受信帯域の比帯域はそれぞれ
2%であり、どちらか一方の帯域であれば単一のヘリカ
ルアンテナでカバーできる。しかしながら、現在のシス
テムは送受信帯域の間隔が112MHz離れており、シ
ステム全体の帯域として148MHzの広い帯域を必要
としている。このような送受信帯域が分離されたシステ
ム内でのヘリカルアンテナの使用を可能にするために、
特開平6−204726号公報では、図8に示すような
構造でヘリカルアンテナの広帯域化を行っている。すな
わち、ヘリカルアンテナを、第1周波数を含むように同
調された第1ヘリカルアンテナ1aと、この第1周波数
とは異なる第2周波数を含むように同調された第2ヘリ
カルアンテナ1bとを共通の樹脂モールド9内に包囲さ
せることにより、従来のシステムの送受信両帯域をカバ
ーしている。
【0006】しかしながら、今後展開されるであろう2
GHz帯においては、送受信の周波数間隔が130MH
z離れており、システム全体の帯域は250MHz、ま
た送受信帯域の比帯域はそれぞれ3%を必要としている
ので、このような広い送受信間隔、かつ比帯域が広いシ
ステムにおいては、従来のような単一のヘリカルアンテ
ナではその帯域が制限されてしまうため、送受信どちら
か一方の帯域でさえ通信品質が著しく劣化し、二本のヘ
リカルアンテナの構成では、構造が複雑で高価になると
いう課題を有していた。
【0007】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、構造が簡単で安価なかつ広帯域で高利得
な無線機用アンテナを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、先端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離
しタイプのホイップアンテナにおいて、ヘリカルアンテ
ナの給電点に極く微小の静電容量または空間を挿入した
ものであり、これにより、ヘリカルアンテナのインピー
ダンスが変化し、モノポールアンテナのインピーダンス
とほぼ等価となり、ホイップアンテナの伸縮に問わず、
広帯域かつ高利得な無線機用アンテナを実現することが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の無線機
用アンテナは、先端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離
しホイップアンテナ型無線機用アンテナにおいて、ヘリ
カルアンテナのインピーダンスを、スミスチャート上で
モノポールアンテナと軸対称になるように径とピッチと
ターン数を決め、ヘリカルアンテナ部と給電点との間
に、極く微少の容量を挿入したことを特徴とする無線機
用アンテナであり、ヘリカルアンテナと給電点との間に
極く微少な静電容量を挿入して直列共振回路を形成する
ことにより、ヘリカルアンテナのインピーダンスはモノ
ポールアンテナのインピーダンスと等価になり、モノポ
ールアンテナのインピーダンスを基に広帯域に整合され
た整合回路端から通して見たヘリカルアンテナのインピ
ーダンス特性は、モノポールアンテナのインピーダンス
特性と同様な広帯域特性を持つことになり、上記従来例
で示したアンテナと比較して構造が簡単で安価なかつ広
帯域で高利得な特性が得られるという作用を有する。
【0010】本発明の請求項2に記載の無線機用アンテ
ナは、先端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離しホイッ
プアンテナ型無線機用アンテナにおいて、ヘリカルアン
テナのインピーダンスを、スミスチャート上でモノポー
ルアンテナと軸対称になるように径とピッチとターン数
を決め、ヘリカルアンテナ部と給電点との間に、極く微
少の空間を設けたことを特徴とする無線機用アンテナで
あり、ヘリカルアンテナと給電点との間に微少な空間を
挿入することにより、この空間は微少な静電容量を装荷
したことと等価になり直列共振回路を形成する。これに
より、ヘリカルアンテナのインピーダンスはモノポール
アンテナのインピーダンスと等価になり、モノポールア
ンテナのインピーダンスを基に広帯域に整合された整合
回路端から通して見たヘリカルアンテナのインピーダン
ス特性は、モノポールアンテナのインピーダンス特性と
同様な広帯域特性を持つことになり、請求項1に記載の
アンテナよりさらに安価でかつ強度のあるアンテナが実
現できるという作用を有する。
【0011】請求項3に記載の無線機用アンテナは、先
端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離しホイップアンテ
ナ型無線機用アンテナにおいて、ヘリカルアンテナのイ
ンピーダンスを、スミスチャート上でモノポールアンテ
ナのインピーダンスと等価になるように、ヘリカルアン
テナと給電点との間に挿入した極く微少な容量の大きさ
および/または位置を設定したことを特徴とする無線機
用アンテナであり、ヘリカルアンテナと給電点との間に
装荷された極く微少な静電容量の大きさおよびまたは位
置を変えることにより、インピーダンス変換の自由度が
増すので、ヘリカルアンテナのインピーダンスをモノポ
ールアンテナのインピーダンスと等価にすることが可能
となり、モノポールアンテナのインピーダンスを基に広
帯域に整合された整合回路端から通して見たヘリカルア
ンテナのインピーダンス特性は、モノポールアンテナの
インピーダンス特性と同様な広帯域特性を持つことにな
り、上記従来例で示したアンテナと比較して構造が簡単
で安価なかつ広帯域で高利得な特性が得られるという作
用を有する。
【0012】請求項4に記載の無線機用アンテナは、先
端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離しホイップアンテ
ナ型無線機用アンテナにおいて、前記ヘリカルアンテナ
のインピーダンスを、スミスチャート上でモノポールア
ンテナのインピーダンスと等価になるように、前記ヘリ
カルアンテナと給電点との間に挿入した極く微少な空間
の大きさおよび/または位置を設定したことを特徴とす
る無線機用アンテナであり、ヘリカルアンテナと給電点
との間の極く微少な空間の大きさおよびまたは位置を変
えることにより、この空間は微少な静電容量を装荷した
ことと等価になり、インピーダンス変換の自由度が増す
ので、ヘリカルアンテナのインピーダンスをモノポール
アンテナのインピーダンスと等価にすることが可能とな
り、モノポールアンテナのインピーダンスを基に広帯域
に整合された整合回路端から通して見たヘリカルアンテ
ナのインピーダンス特性は、モノポールアンテナのイン
ピーダンス特性と同様な広帯域特性を持つことになり、
請求項3に記載のアンテナよりさらに安価でかつ強度の
あるアンテナが実現できるという作用を有する。
【0013】(実施の形態1)以下、添付図面を参照し
て本発明の実施の形態について説明する。図1は請求項
1に対応する実施の形態1の構成を示すものである。図
1において、11はヘリカルアンテナであり、給電端2
3および極く微小の静電容量20を介して、台座12に
支持されている。給電端23は、上端部を静電容量20
を介してヘリカルアンテナ11に接続され、下端部を絶
縁体14を介してモノポールアンテナ15に一体化され
ている。16は取付金具であり、モノポールアンテナ1
5の基部15aを接片17を介して無線回路入力端18
に接続している。19はヘリカルアンテナ11と静電容
量20および給電端23を一体化する樹脂モールドであ
る。
【0014】ヘリカルアンテナ11と給電端23は、静
電容量20によって電気的に切断されており、給電端2
3とモノポールアンテナ15は絶縁体14によって電気
的には切断されている。これにより、ホイップアンテナ
伸長時には、無線回路入力端18から接片17、取付金
具16を通じ、アンテナ基部15aによってモノポール
アンテナ15にのみ給電され、実質等価電気長が1/2
波長±α程度のモノポールアンテナとして動作する。一
方、ホイップアンテナ収納時には、無線回路入力端18
から接片17、取付金具16を通じ、給電端23および
静電容量20を介し、ヘリカルアンテナ11にのみ給電
され、実質等価電気長が3/8波長程度のヘリカルアン
テナとして動作する。
【0015】図2(a)は中心周波数1920MHzに
おいて、実質等価電気長が1/2波長±α程度のモノポ
ールアンテナ15単体のインピーダンス特性と、実質等
価電気長が上記モノポールアンテナ15に共役なヘリカ
ルアンテナ11単体のインピーダンス特性を示してい
る。このようにヘリカルアンテナ11は、そのインピー
ダンスをスミスチャート上でモノポールアンテナ15と
軸対称となるように、径とピッチとターン数が決められ
ている。このヘリカルアンテナ11と給電点である給電
端23の間に極く微少な静電容量20を装荷することに
より、ヘリカルアンテナ11のインピーダンス特性は図
2(b)に示すように、モノポールアンテナ15のイン
ピーダンスに近くなる。そして図2(c)に示すよう
に、モノポールアンテナ15に合わせて整合した整合回
路端から見たインピーダンスと同様に、微少容量が装荷
されたヘリカルアンテナ11のインピーダンスも広帯域
特性を持ち、伸長時、収納時共に広帯域なホイップアン
テナが実現できる。ここで、整合回路端から見た微少容
量が装荷されたヘリカルアンテナ1のインピーダンス特
性を図2(d)に示す。
【0016】(実施の形態2)図3は請求項2に対応す
る実施の形態2の構成を示したものである。図3におい
て、11はヘリカルアンテナであり、給電端23および
極く薄い空間22を介して、スリーブ13から台座12
に接続されている。給電端23は上端部を空間22に接
続され、下端部を絶縁体14を介してモノポールアンテ
ナ15に一体化されている。16は取付金具であり、モ
ノポールアンテナ15の基部15aを接片17を介して
無線回路入力端18に接続している。19はヘリカルア
ンテナ11と台座12とを一体化する樹脂モールドであ
る。図1に示した実施の形態1では、ヘリカルアンテナ
11と給電端23の間に静電容量20を挿入したが、本
実施の形態2では、極く薄いテフロン(商品名)のよう
なスペーサーをスリーブ13と給電端23の間に空間2
2として設けることにより、図1の静電容量20と同等
な容量が高周波的に構成され、実施の形態1と同様な作
用効果を有する。
【0017】(実施の形態3)図4は請求項3に対応す
る形態3の構成を示すものであり、極く微少な空間22
を極く微小な容量20にし、かつ設けた容量の位置の違
いを除いては、上記実施の形態2と同じであり、符号に
ついての重複した説明は省略する。図2に示した実施の
形態2では、スリーブ13と給電端23の間に空間22
を挿入したが、本実施の形態3では、ヘリカルアンテナ
11と台座12の間に静電容量20を装荷し、この静電
容量20の大きさおよびまたは装荷位置を変更すること
により、図5に示すように、上記実施の形態1で用いた
ヘリカルアンテナ11よりインピーダンス変換の自由度
が増すため、ヘリカルアンテナ11のターン数、ピッ
チ、微小容量の装荷位置を決めることにより、さまざま
なエレメント長のモノポールアンテナ15のインピーダ
ンスと等価にすることができ、モノポールアンテナ15
に合わせて整合した整合回路端から見たインピーダンス
と同様に、微少容量が装荷されたヘリカルアンテナ11
のインピーダンスも広帯域特性を持ち、伸長時、収納時
共に広帯域なホイップアンテナが実現できる。
【0018】(実施の形態4)図6は請求項4に対応す
る形態4の構成を示すものであり、極く微小な空間22
を設けた位置の違いを除いては、上記実施の形態2と同
じであり、符号についての重複した説明は省略する。図
2に示した実施の形態2では、スリーブ13と給電端2
3の間に極く微小な空間22を設けたが、本実施の形態
4では、ヘリカルアンテナ11と台座12の間に極く微
小な空間22を設け、この空間22の大きさおよびまた
は位置を変更することにより、実施の形態3と同様、上
記実施の形態1で用いたヘリカルアンテナ11よりイン
ピーダンス変換の自由度が増すため、ヘリカルアンテナ
11のターン数、ピッチ、微小容量の装荷位置を決める
ことにより、さまざまなエレメント長のモノポールアン
テナ15のインピーダンスと等価にすることができ、モ
ノポールアンテナ15に合わせて整合した整合回路端か
ら見たインピーダンスと同様に、微少容量が装荷された
ヘリカルアンテナ11のインピーダンスも広帯域特性を
持ち、伸長時、収納時共に広帯域なホイップアンテナが
実現できる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、携帯電
話等の移動通信端末の先端ヘリカルアンテナ付き収納時
切り離し式ホイップアンテナと給電点との間に極く微少
な静電容量または空間を挿入して直列共振回路を構成す
ることにより、モノポールアンテナと同等なインピーダ
ンスを得ることができ、伸長収納時共、広帯域かつ高利
得なアンテナを形成することができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるアンテナ装
置の構成図
【図2】(a)実質等価電気長が1/2波長+αの時の
モノポールアンテナおよびモノポールアンテナと共役な
ヘリカルアンテナのインピーダンス特性図 (b)極く微少な容量を装荷したモノポールアンテナと
共役なヘリカルアンテナのインピーダンス特性図 (c)整合回路端から見た実質等価電気長が1/2波長
±αの時のモノポールアンテナのインピーダンス特性図 (d)整合回路端から見た極く微少な容量を装荷したモ
ノポールアンテナと共役なヘリカルアンテナのインピー
ダンス特性図
【図3】本発明の第2の実施の形態におけるアンテナ装
置の構成図
【図4】本発明の第3の実施の形態におけるアンテナ装
置の構成図
【図5】(a)図2(b)とは異なる容量を装荷したヘ
リカルアンテナのインピーダンス特性図 (b)図2(b)とは異なる位置に極微少な容量を装荷
したヘリカルアンテナのインピーダンス特性図
【図6】本発明の第4の実施の形態におけるアンテナ装
置の構成図
【図7】従来例におけるホイップアンテナの一例を示す
構成図
【図8】従来例におけるホイップアンテナの他の例を示
す構成図
【符号の説明】
11 ヘリカルアンテナ 12 台座 13 スリーブ 14 絶縁体 15 モノポールアンテナ 15a アンテナ基部 16 取付金具 17 接片 18 無線回路入力端 19 樹脂モールド 20 静電容量 21 台座 22 空間 23 給電端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−316724(JP,A) 特開 平7−336122(JP,A) 特開 平7−235820(JP,A) 特開 平6−310924(JP,A) 特開 平6−53729(JP,A) 特開 平5−343907(JP,A) 特開 平4−120805(JP,A) 特開 平10−308016(JP,A) 特表 平7−508868(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 1/00 - 1/52 H01Q 5/00 - 5/02 H01Q 7/00 - 7/08 H01Q 9/00 - 9/46 H01Q 11/00 - 11/20

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離
    しホイップアンテナ型無線機用アンテナにおいて、前記
    ヘリカルアンテナのインピーダンスを、スミスチャート
    上でモノポールアンテナと軸対称になるように径とピッ
    チとターン数を決め、前記ヘリカルアンテナ部と給電点
    との間に、極く微少の容量を挿入したことを特徴とする
    無線機用アンテナ。
  2. 【請求項2】 先端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離
    しホイップアンテナ型無線機用アンテナにおいて、前記
    ヘリカルアンテナのインピーダンスを、スミスチャート
    上でモノポールアンテナと軸対称になるように径とピッ
    チとターン数を決め、前記ヘリカルアンテナ部と給電点
    との間に、極く微少の空間を設けたことを特徴とする無
    線機用アンテナ。
  3. 【請求項3】 先端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離
    しホイップアンテナ型無線機用アンテナにおいて、前記
    ヘリカルアンテナのインピーダンスを、スミスチャート
    上でモノポールアンテナのインピーダンスと等価になる
    ように、前記ヘリカルアンテナと給電点との間に挿入し
    た極く微少な容量の大きさおよびまたは位置を設定した
    ことを特徴とする無線機用アンテナ。
  4. 【請求項4】 先端ヘリカルアンテナ付き収納時切り離
    しホイップアンテナ型無線機用アンテナにおいて、前記
    ヘリカルアンテナのインピーダンスを、スミスチャート
    上でモノポールアンテナのインピーダンスと等価になる
    ように、前記ヘリカルアンテナと給電点との間に挿入し
    た極く微少な空間の大きさおよびまたは位置を設定した
    ことを特徴とする無線機用アンテナ。
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