JP3595519B2

JP3595519B2 - Antenna device

Info

Publication number: JP3595519B2
Application number: JP2001222136A
Authority: JP
Inventors: 浩藤川
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003037410A; KR20030010455A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
この発明は、携帯電話機等の携帯通信機器に備えられるアンテナ装置に関し、特に、ロッドアンテナが携帯通信機器の筺体内に出没自在に取り付けられるアンテナ装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
携帯電話機のように、持ち運びながら使用する携帯通信機器においては、移動中にできるだけコンパクトな形状とするように、ロッドアンテナを携帯通信機器の筺体内に収納させるようにしている。
【０００４】
しかしながら、ロッドアンテナを筺体内に収納した状態でも、呼び出し信号等を受信可能な状態として待機する必要があり、ロッドアンテナを筺体内に収納した状態であっても、送受信が可能なアンテナ装置が、例えば特許第２７６４３４９号の特許公報において開示されている。
【０００５】
この従来のアンテナ装置１００を、図７と図８で説明する。これらの図に示すように、携帯通信機器の筺体１０１の上面に、給電金具１０２が取り付けられ、給電金具１０２のサポート孔内に取り付けられた筒状の弾性接触片１０４を通して、ロッドアンテナ１０３が筺体１０１に対して出没できるようになっている。
【０００６】
ロッドアンテナ１０３は、携帯通信機器の使用帯域周波数ｆ_０で共振する１／４波長のロッドアンテナエレメントで構成される。ロッドアンテナエレメントの上方は、絶縁被覆により覆われ、絶縁被覆の上端は、収納ストッパーを兼ねる摘み１０３ａとなり、また、下方は、引き出しストッパーを兼ねる接続金具１０３ｂが固着され、周囲が覆われてる。
【０００７】
給電金具１０２の上方には、絶縁カバー１０７内に一体成形された螺旋状のヘリカルアンテナ１０８の基端巻線部が取り付けられている。ヘリカルアンテナ１０８も周波数ｆ_０で共振する１／４波長型のアンテナで、その基端巻線部が給電金具１０２に電気接続することにより、給電線１０５を介して回路基板１０６上の空中線結合回路（図示せず）に、常時接続している。
【０００８】
このように構成されたアンテナ装置１００において、ロッドアンテナ１０３を筺体１０１から引き出した図７（ａ）に示す伸張状態では、ロッドアンテナ１０３の接続金具１０３ｂが弾性接触片１０４に接触し、給電金具１０２には、同図（ｂ）に示すように、ロッドアンテナ１０３とヘリカルアンテナ１０８が並列状態で接続される。
【０００９】
また、ロッドアンテナ１０３を筺体１０１内に収納した収納状態では、図８（ａ）に示すように、ロッドアンテナ１０３の絶縁被覆された上方部分が弾性接触片１０４に接触するので、ロッドアンテナ１０３は、給電金具１０２から絶縁された状態となるが、ヘリカルアンテナ１０８は、給電金具１０２に常時接続しているので、同図（ｂ）に示すようにヘリカルアンテナ１０８が、空中線結合回路に接続するアンテナとして作用する。
【００１０】
従って、ロッドアンテナ１０３の収納状態においても、携帯通信機器の使用帯域周波数ｆ_０の無線信号を送受信することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のアンテナ装置１００によれば、ロッドアンテナ１０３の収納状態においても送受信が可能となるが、使用帯域周波数とする共振周波数ｆ_０において、ヘリカルアンテナ１０８とロッドアンテナ１０３のインピーダンスには大きな差があり、空中線結合回路で、いずれのアンテナともインピーダンスを整合させることは困難なものであった。
【００１２】
図５と図６は、共振周波数ｆ_０を９５０ＭＨｚで共振するロッドアンテナとヘリカルアンテナのＳＷＲ（定在波比）を、通常の送受信で使用するロッドアンテナのインピーダンスに整合させる整合回路を用いた場合で、比較して示すものである。
【００１３】
図６に示すように、ロッドアンテナのインピーダンスにマッチングさせると、ロッドアンテナでは、高い利得で送受信が可能であるのに対し、図５に示すヘリカルアンテナでは、共振周波数ｆ_０を９５０ＭＨｚにおけるＳＷＲを比較して明らかなように、損失が大きく、充分な利得が得られないという問題があった。
【００１４】
この発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、ロッドアンテナを収納状態であっても、アンテナでの損失が少なく良好な送受信が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の問題点を解決するため、請求項１のアンテナ装置は、ロッドアンテナエレメントと、ロッドアンテナエレメントの上方の絶縁ロッド部と、ロッドアンテナエレメントの下方に電気接続する接続金具とが、直線上に一体に連結されたロッドアンテナと、携帯通信機器の筺体に取り付けられ、中央に穿設されたサポート孔に、ロッドアンテナを挿通させて筺体に対して出没自在とするとともに、ロッドアンテナを筺体から引き出した伸張状態で、ロッドアンテナの接続金具に電気接続する給電金具と、中央に穿設された挿通孔が、ロッドアンテナを挿通自在とするように、挿通孔をサポート孔と同軸上に配置して、給電金具の上方に取り付けられる絶縁インシュレータと、絶縁インシュレータの外側面に配置されたヘリカルアンテナと、ロッドアンテナの絶縁ロッド部に取り付けられ、ロッドアンテナが筺体内に収納される収納状態で、給電金具に電気接続するとともに、絶縁インシュレータの肉厚部を介してヘリカルアンテナの基端巻線部と対向する電極板とを備え、
収納状態で、ヘリカルアンテナの基端巻線部と給電金具の間に、ヘリカルアンテナの基端巻線部と肉厚部と電極板で構成されるコンデンサを形成する。
【００１６】
絶縁インシュレータの肉厚部は、電極板とヘリカルアンテナの基端巻線部に挟まれた誘電体となり、ヘリカルアンテナの基端側と給電金具間に直列に接続されるコンデンサが形成される。
【００１７】
これにより、ロッドアンテナが筺体内に収納される収納状態において、リアクタンスが不足するヘリカルアンテナのインピーダンスに、コンデンサによるリアクタンスが加わり、ロッドアンテナのインピーダンスに近づく。その結果、ロッドアンテナのインピーダンスに整合させる整合回路を用いて、ヘリカルアンテナについても整合させることができ、アンテナでの損失が少なく良好な送受信が可能となる。
【００１８】
筺体から突出したヘリカルアンテナは、螺旋状に巻回されているので、筺体から大きく突出することなく、携帯通信機器として持ち運ぶ際の障害とならない。
【００１９】
ロッドアンテナが筺体から引き出された伸張状態では、ロッドアンテナの基端部に固着された接続金具が給電金具に電気接続し、ロッドアンテナが、アンテナとして作用する。
【００２０】
請求項２のアンテナ装置は、ロッドアンテナの伸張状態で、接続金具が、サポート孔から挿通孔にかけて挿通する長さに形成され、ヘリカルアンテナの少なくとも一部が、絶縁インシュレータを介して、接続金具に対向し、静電的インピーダンス結合で、ロッドアンテナの接続金具と並列に電気接続することを特徴とする。
【００２１】
ロッドアンテナが筺体から引き出された伸張状態で、ロッドアンテナの接続金具と、ヘリカルアンテナの少なくとも一部が、絶縁インシュレータを介して対向するので、絶縁インシュレータの肉厚部を誘電体とするコンデンサが形成され、静電的インピーダンス結合によって、対向する両者が電気接続する。
【００２２】
一部を給電金具に電気接続させた接続金具の長さを変化させることにより、静電的インピーダンス結合で、接続金具に並列に接続されるヘリカルアンテナの長さも変化し、これにより、ロッドアンテナのインピーダンスを調整できる。
【００２３】
請求項３のアンテナ装置は、給電金具のサポート孔内に、ロッドアンテナの外側面に弾性接触する導電性接触バネを収容し、ロッドアンテナを起立支持したことを特徴とする。
【００２４】
給電金具は、接触バネが伸張状態でロッドアンテナの接続金具と、収納状態で電極板と弾性接触するので、確実に電気接続し、また、ロッドアンテナは、接触バネがその周囲に弾性接触するので、いずれの状態でもがたつきなく起立支持される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４により説明する。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、携帯通信機器を移動させる際に、ロッドアンテナ２を、その上端部に固定した摘み３を残して携帯通信機器の筺体４内に収納した状態（以下単に収納状態という）としている。
【００２７】
この収納状態から通常の通信を行うときには、図２に示すように、摘み３を引き上げ、ロッドアンテナ２を筺体４から引き出した状態（以下単に伸張状態という）とするものである。
【００２８】
図１（ａ）、図２（ａ）において、５は、携帯通信機器の送信回路、受信回路、整合回路を含む空中線結合回路等を構成する高周波回路部品（図示せず）が実装された回路基板であり、回路基板５の空中線結合回路は、給電線６を介して筺体４の上面に取り付けられた取付リング７に電気接続している。尚、本実施の形態において、特に、静電的インピーダンス結合と記載しない限り、電気接続は、直流でも電流が流れる動電的結合を意味する。
【００２９】
取付リング７の内側面には、雌ねじが螺刻され、給電金具８を螺着するようにしている。給電金具８は、その外側面に設けられたフランジ部８ａが筺体４に当接するまで取付リング７にねじ込まれ、筺体４へ取り付けられる。
【００３０】
給電金具８は、中心にサポート孔１０が穿設された略円筒状の金具であり、サポート孔１０に、絶縁インシュレータ９の基端筒部９ａと、ロッドアンテナ２を挿通させ、ロッドアンテナ２を筺体４に対して出没自在としている。サポート孔１０の下方は、縮径され、伸張状態で、後述する接続金具１５の引き出しストッパー１５ａを給電金具８の下端面に当接させるようにしている。
【００３１】
また、拡径されたサポート孔１０の上方には、接触バネ１３は、ベリリウム銅等の弾性金属板で円筒状に形成された接触バネ１３が嵌着される。
【００３２】
接触バネ１３の円筒の側面には、等角度間隔で複数のバネ片が中心軸方向に向けて切り起こされ、この複数のバネ片が、サポート孔１０を挿通するロッドアンテナ２の外側面に、等角度間隔の異なる位置から弾性接触するようになっている。これにより、筺体４から引き出されたロッドアンテナ２は、自重で筺体４内に落下することなく、起立支持される。
【００３３】
絶縁インシュレータ９は、絶縁性合成樹脂で全体がほぼ円筒形に形成されたもので、その中心軸に沿って挿通孔９ｂが形成され、ロッドアンテナ２を挿通自在としている。図示するように、絶縁インシュレータ９は、挿通孔９ｂが、サポート孔１０と同軸線上に配置されるように、基端筒部９ａをサポート孔１０の上方から嵌挿させて、給電金具８上に取り付けられる。
【００３４】
収納状態で、アンテナとして作用するヘリカルアンテナ１１は、使用帯域周波数ｆ_０の無線信号を送受信する１／４波長のアンテナとなるように、隣青銅の線材を螺旋状に巻回してなるものである。
【００３５】
ヘリカルアンテナ１１は、基端巻線部１１ａが、絶縁インシュレータ９の基端に外側に張り出された鍔部９ｃ上に配置されるように、円筒形の絶縁インシュレータ９の外側面全体に沿って取り付けられる。基端巻線部１１ａは、鍔部９ｃ上に配置されることにより、給電金具８と絶縁されている。
【００３６】
ヘリカルアンテナ１１が周囲に取り付けられた絶縁インシュレータ９は、全体が截頭円錐形の絶縁カバー１４で覆われる。絶縁カバー１４は、ヘリカルアンテナ１１等の部品を外力から保護するために合成ゴムなどの絶縁性エラストマーで成形され、その基端側の内側面を給電金具８の周囲に螺合させ、給電金具８のフランジ部８ａ上に取り付けられる。絶縁カバー１４の上面には、ロッドアンテナ２の中間より大径で、摘み３より小径の貫通孔１４ａが形成されている。
【００３７】
ロッドアンテナ２は、図３に示すように、チタンニッケル合金のワイヤーで形成されたロッドアンテナエレメント２ａと、その上端に固着される摘み３付き絶縁ロッド１６と、ロッドアンテナエレメント２ａの外側面を覆う絶縁パイプ１７と、ロッドアンテナエレメント２ａの基端の周囲を覆い固着される接続金具１５とで構成されている。
【００３８】
ロッドアンテナエレメント２ａは、基端に固着される接続金具１５とともに、携帯通信機器の使用帯域周波数ｆ_０の無線信号について、１／４波長のアンテナとして作用するように、そのワイヤーの太さと長さが定められている。
【００３９】
絶縁ロッド１６は、円柱状に形成され、その外径と長さは、収納状態で、絶縁インシュレータ９の挿通孔９ｂを挿通し、その下端が、給電金具８のサポート孔１０より突出するように設定されている。絶縁ロッド１６の上端には、絶縁ロッド１６より大径の収納ストッパーを兼ねる摘み３が一体に形成され、貫通孔１４ａの周縁に当接することにより、収納状態でのロッドアンテナ２を位置決めし、また、ロッドアンテナ２の筺体４内への落下を防止している。
【００４０】
絶縁ロッド１６の下方には、電極板１２が貼り付けられている。電極板１２は、黄銅等の金属で、円柱状の絶縁ロッド１６の外側面に沿って取り付けられるように円筒状に形成されている。
【００４１】
図１に示すように、収納状態で、電極板１２は、接触バネ１３が弾性接触するサポート孔１０から挿通孔９ｂの下方で、ヘリカルアンテナ１１の基端巻線部１１ａと対向する位置に跨って、ロッドアンテナ２の側面に露出している。
【００４２】
これにより、電極板１２は、接触バネ１３を介して給電金具８に電気接続するとともに、ヘリカルアンテナ１１の基端巻線部１１ａとの間で挟まれた絶縁インシュレータ９の肉厚部９ｄが、誘電体となり、電極板１２と基端巻線部１１ａ及びその間の肉厚部９ｄで、図１（ｂ）に示す所定容量ｃ_１のコンデンサＣ_１が形成される。従って、ヘリカルアンテナ２は、コンデンサＣ_１を介して給電金具８に、静電的インピーダンス結合で電気接続する。
【００４３】
絶縁パイプ１７は、その内方に、ロッドアンテナエレメント２ａを挿通させるもので、ワイヤーで可撓性のロッドアンテナエレメント２ａを直線上に支持するとともに、その周囲を保護し接触バネ１３等から絶縁するものである。
【００４４】
接続金具１５は、その上端で、図２に示すように、絶縁パイプ１７から下方に突き出たロッドアンテナエレメント２ａの基端を絶縁パイプ１７とともに加締めて固着するもので、これにより、ロッドアンテナエレメント２ａと電気接続している。
【００４５】
接続金具１５の形状も、絶縁ロッド１６とほぼ等しい外径の円柱状で、その下端は、拡径された引き出しストッパー１５ａとなっている。引き出しストッパー１５ａの外径は、給電金具８のサポート孔１０の内径より大きく、筺体４より引き出されるロッドアンテナ２は、図２に示す伸張状態で、引き出しストッパー１５ａが給電金具８の下端面に当接し、位置決めされる。
【００４６】
同図に示す伸張状態において、接続金具１５は、サポート孔１０から挿通孔９ｂに達する長さに形成され、下部が接触バネ１３と弾性接触し、給電金具８に電気接続するとともに、接続金具１５の上方は、挿通孔９ｂ内で、絶縁インシュレータ９の肉厚部９ｅを介してヘリカルアンテナ１１の基端巻線部１１ａに対向する。
【００４７】
このように構成されたアンテナ装置の収納状態と伸張状態における作用について説明する。
【００４８】
図１（ａ）に示すように、収納状態において、ロッドアンテナ２の摘み３は、絶縁カバー１４に当接し、ロッドアンテナ２は、筺体４内に収納される。
【００４９】
このとき、ロッドアンテナエレメント２ａも、筺体４内に収納され、絶縁ロッド１６の基端を介して、給電金具８と絶縁されているので、図１（ｂ）に示すように、ロッドアンテナ２は、アンテナとして作用しない。
【００５０】
一方、ロッドアンテナ２の側面に露出する電極板１２は、挿通孔９ｂの下方で、ヘリカルアンテナ１１の基端巻線部１１ａと対向するので、基端巻線部１１ａとの間に、容量ｃ_１のコンデンサＣ_１が形成され、また、サポート孔１０内で、接触バネ１３が弾性接触する。
【００５１】
従って、図１（ｂ）に示すように、ヘリカルアンテナ１１の基端は、コンデンサＣ_１を介して給電金具８に、静電的インピーダンス結合で電気接続し、収納状態であっても、周波数ｆ_０で共振する１／４波長型のアンテナとして作用する。リアクタンスが加わることによって、ヘリカルアンテナ１１によるアンテナ全体のインピーダンスは、ロッドアンテナ２のインピーダンスに近づき、ロッドアンテナ２に整合するように整合回路を調整したヘリカルアンテナ１１であっても、ロッドアンテナ２と同程度の高い利得が得られる。
【００５２】
図４は、図５に示す従来のヘリカルアンテナと比較し、同条件でロッドアンテナ２に整合するように整合回路を調整した本実施の形態に係るヘリカルアンテナ１１の周波数特性を示すもので、使用帯域周波数ｆ_０である９５０ＭＨｚにおけるＳＷＲを比較して明らかなように、従来に比べて低損失で、高利得のアンテナとして作用する。従って、ロッドアンテナ２を筺体４内に収納した状態であっても、良好な送受信感度が得られる。
【００５３】
図２（ａ）に示すように、収納状態から、摘み３を掴み、接続金具１５の引き出しストッパー１５ａが給電金具８に当接するまで、ロッドアンテナ２を引き出すと、接続金具１５の下部が接触バネ１３と弾性接触する。これにより、ロッドアンテナ２は、接触バネ１３を介して給電金具８に電気接続するので、周波数ｆ_０で共振する１／４波長型のアンテナとして作用する。
【００５４】
また、接続金具１５の上方は、絶縁インシュレータ９の肉厚部９ｅを介して基端巻線部１１ａと対向し、図２（ｂ）に示すように、接続金具１５とヘリカルアンテナ１１との間に、肉厚部９ｅを誘電体とするコンデンサＣ_２が形成される。従って、接続金具１５の長さを変えることにより、コンデンサＣ_２の容量ｃ_２と、静電的インピーダンス結合により電気接続するヘリカルアンテナ１１の長さを変化させることができ、ロッドアンテナ２に並列に接続されるインダクタンスとリアクタンスを調整できる。
【００５５】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、伸張状態で、接続金具１５をサポート孔１０から絶縁インシュレータ９の挿通孔９ｂまでの長さとせずに、ヘリカルアンテナ１１を給電金具８から静電的にも絶縁させるものであってもよい。
【００５６】
また、電極板１２は、絶縁ロッド１６の側面に露出するもので説明したが、絶縁ロッド１６の内方にインサート成形などで埋め込まれるものであってもよい。
【００５７】
また、絶縁ロッド１６と摘み３は、一体に成形しているが、別々に成形し、ネジ止め等で一体化してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ロッドアンテナ２を携帯通信機器の筺体４内に収納した収納状態で、アンテナとして作用するヘリカルアンテナ１１は、絶縁ロッド１６に電極板１２を取り付けるだけで、給電金具との間にコンデンサＣ_１を形成できる。従って、ヘリカルアンテナのインピーダンスに、リアクタンスが加わり、ロッドアンテナのインピーダンスに近づき、整合回路をロッドアンテナのインピーダンスに調整した整合回路を用いても、低損失で接続されるヘリカルアンテナ１１となり、良好な送受信が可能となる。
【００５９】
収納状態で、ヘリカルアンテナ１１は、筺体４から大きく突出することなく、携帯通信機器を収容し、持ち運ぶ際の障害とならない。
【００６０】
請求項２の発明によれば、伸張状態で、接続金具１５の長さを変えるだけで、静電的インピーダンス結合により電気接続するヘリカルアンテナ１１の長さと、結合容量ｃ_２を変化させることができ、ロッドアンテナ２に並列に接続されるインダクタンスとリアクタンスを調整できる。
【００６１】
請求項３の発明によれば、ロッドアンテナ２の外側面に、接触バネ１３が弾性接触するので、引き出したロッドアンテナ２が筺体４内に落下することなく、起立支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置１の収納状態を示し、
（ａ）は、一部省略縦断面図、
（ｂ）は、その等価回路図である。
【図２】アンテナ装置１の伸張状態を示し、
（ａ）は、一部省略縦断面図、
（ｂ）は、その等価回路図である。
【図３】アンテナ装置１の各構成部品を示す部分分解断面図である。
【図４】横軸に周波数（ＭＨｚ）を、縦軸に電圧定在波比（ＶＳＷＲ）をとり、収納状態での本実施の形態に係るヘリカルアンテナ１１のアンテナ特性を示す周波数特性図である。
【図５】従来のアンテナ装置にかかるヘリカルアンテナのアンテナ特性を示す周波数特性図である。
【図６】ロッドアンテナのアンテナ特性を示す周波数特性図である。
【図７】従来のアンテナ装置１００の伸張状態を示し、
（ａ）は、一部省略縦断面図、
（ｂ）は、その等価回路図である。
【図８】従来のアンテナ装置１００の収納状態を示し、
（ａ）は、一部省略縦断面図、
（ｂ）は、その等価回路図である。
【符号の説明】
１アンテナ装置
２ロッドアンテナ
２ａロッドアンテナエレメント
４筺体
８給電金具
９絶縁インシュレータ
９ｂ挿通孔
９ｄ肉厚部
１０サポート孔
１１ヘリカルアンテナ
１１ａ基端巻線部
１２電極板
１３接触バネ
１５接続金具
１６絶縁ロッド部
Ｃ_１コンデンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[0002]
The present invention relates to an antenna device provided in a mobile communication device such as a mobile phone, and more particularly to an antenna device in which a rod antenna is attached to and retracted from a housing of the mobile communication device.
[0003]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a portable communication device such as a portable telephone which is used while being carried, a rod antenna is housed in a housing of the portable communication device so as to be as compact as possible while moving.
[0004]
However, even in a state where the rod antenna is housed in the housing, it is necessary to wait in a state in which a call signal or the like can be received, and even in a state where the rod antenna is housed in the housing, an antenna device capable of transmitting and receiving is required. For example, it is disclosed in Japanese Patent No. 2764349.
[0005]
This conventional antenna device 100 will be described with reference to FIGS. As shown in these figures, a power supply fitting 102 is attached to the upper surface of a housing 101 of a portable communication device, and a rod antenna 103 is attached to the housing through a cylindrical elastic contact piece 104 attached to a support hole of the power supply fitting 102. It can come and go with respect to 101.
[0006]
Rod antenna 103 is composed of a rod antenna element of quarter wavelength resonant at use band frequency f ₀ of the portable communication device. The upper portion of the rod antenna element is covered with an insulating coating, and the upper end of the insulating coating is a knob 103a also serving as a storage stopper, and the lower portion is fixed with a connection fitting 103b also serving as a pull-out stopper, and the periphery is covered.
[0007]
Above the power supply fitting 102, a base winding portion of a spiral helical antenna 108 integrally formed in an insulating cover 107 is attached. The helical antenna 108 is also a 波長 wavelength type antenna that resonates at the frequency f ₀ , and the base wire of the helical antenna is electrically connected to the power supply fitting 102 so that the antenna coupling circuit on the circuit board 106 via the power supply line 105. (Not shown).
[0008]
In the antenna device 100 configured as described above, in the extended state shown in FIG. 7A in which the rod antenna 103 is pulled out of the housing 101, the connection fitting 103 b of the rod antenna 103 contacts the elastic contact piece 104, and the power supply fitting 102. The rod antenna 103 and the helical antenna 108 are connected in parallel as shown in FIG.
[0009]
Further, in the housed state where the rod antenna 103 is housed in the housing 101, as shown in FIG. 8A, the upper portion of the rod antenna 103, which is insulated and covered, comes into contact with the elastic contact piece 104. Helical antenna 108 is always connected to the power supply fitting 102, so that the helical antenna 108 is connected to the antenna coupling circuit as shown in FIG. Act as
[0010]
Accordingly, even in the retracted state of the rod antenna 103 can transmit and receive radio signals using band frequency f ₀ of the portable communication device.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
According to the conventional antenna device 100, it becomes possible to transmit and receive even in the housed state of the rod antenna 103, the resonance frequency f ₀ to the used bandwidth frequency, large in impedance of the helical antenna 108 and the rod antenna 103 There was a difference, and it was difficult to match the impedance with any antenna in the antenna coupling circuit.
[0012]
5 and 6, when the rod antenna and helical antenna SWR which resonates the resonant frequency f ₀ at 950 MHz (standing wave ratio), was used a matching circuit for matching the impedance of the rod antenna to be used in the normal transmission and reception And are shown in comparison.
[0013]
As shown in FIG. 6, when the matching impedance of the rod antenna, the rod antenna, while it is possible to transmit and receive a high gain, a helical antenna shown in FIG. 5, compares the SWR in 950MHz resonance frequency f ₀ As apparent from the above, there is a problem that the loss is large and a sufficient gain cannot be obtained.
[0014]
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an antenna device capable of performing good transmission and reception with a small loss in an antenna even when a rod antenna is housed. .
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the antenna device according to claim 1 includes a rod antenna element, an insulating rod portion above the rod antenna element, and a connection metal that is electrically connected below the rod antenna element. A rod antenna that is integrally connected to a housing of a portable communication device, and a rod antenna is inserted through a support hole drilled in the center so that the rod antenna can freely move in and out of the housing, and the rod antenna is pulled out of the housing In the extended state, the power supply fitting electrically connected to the connection fitting of the rod antenna and the insertion hole formed in the center are arranged coaxially with the support hole so that the rod antenna can be inserted freely. An insulating insulator mounted above the power supply fitting, a helical antenna disposed on an outer surface of the insulating insulator, Attached to the insulated rod of the antenna and electrically connected to the power supply while the rod antenna is housed in the housing, facing the base winding of the helical antenna via the thick part of the insulating insulator And an electrode plate for
In the housed state, a capacitor composed of the base winding part of the helical antenna, the thick part, and the electrode plate is formed between the base winding part of the helical antenna and the power supply fitting.
[0016]
The thick part of the insulating insulator becomes a dielectric material sandwiched between the electrode plate and the base winding part of the helical antenna, and a capacitor connected in series between the base end of the helical antenna and the power supply fitting is formed.
[0017]
Thus, in the housed state where the rod antenna is housed in the housing, the reactance due to the capacitor is added to the impedance of the helical antenna whose reactance is insufficient, and approaches the impedance of the rod antenna. As a result, the helical antenna can also be matched using a matching circuit that matches the impedance of the rod antenna, and good transmission and reception can be performed with less loss at the antenna.
[0018]
Since the helical antenna protruding from the housing is spirally wound, it does not protrude greatly from the housing and does not become an obstacle when being carried as a portable communication device.
[0019]
In the extended state in which the rod antenna is pulled out of the housing, the connection fitting fixed to the base end of the rod antenna is electrically connected to the power supply fitting, and the rod antenna functions as an antenna.
[0020]
According to the antenna device of the second aspect, when the rod antenna is in the extended state, the connection fitting is formed to have a length to be inserted from the support hole to the insertion hole, and at least a part of the helical antenna is connected to the connection fitting via the insulating insulator. It is characterized in that it is electrically connected in parallel with the connecting member of the rod antenna by opposing electrostatic impedance coupling.
[0021]
In the extended state where the rod antenna is pulled out of the housing, at least a part of the helical antenna and the connection fitting of the rod antenna face each other via the insulating insulator, so that a capacitor having a thick portion of the insulating insulator as a dielectric is formed. Then, the opposing two members are electrically connected by the electrostatic impedance coupling.
[0022]
By changing the length of the connection metal part of which is electrically connected to the power supply metal part, the length of the helical antenna connected in parallel to the connection metal part also changes due to electrostatic impedance coupling. The impedance can be adjusted.
[0023]
An antenna device according to a third aspect is characterized in that a conductive contact spring elastically contacting the outer surface of the rod antenna is accommodated in the support hole of the power supply fitting, and the rod antenna is supported upright.
[0024]
Since the power supply metal is elastically contacted with the connection plate of the rod antenna when the contact spring is in the extended state and the electrode plate in the housed state, it is securely connected electrically, and in the rod antenna, the contact spring is elastically contacted with its surroundings. In any state, it is supported upright without backlash.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0026]
As shown in FIG. 1, when moving a mobile communication device, an antenna device 1 according to the present embodiment has a rod antenna 2 inside a housing 4 of the mobile communication device except a knob 3 fixed to an upper end thereof. (Hereinafter simply referred to as a stored state).
[0027]
When performing normal communication from the stored state, as shown in FIG. 2, the knob 3 is pulled up, and the rod antenna 2 is pulled out of the housing 4 (hereinafter simply referred to as an extended state).
[0028]
In FIGS. 1A and 2A, reference numeral 5 denotes a circuit on which a high-frequency circuit component (not shown) constituting an antenna coupling circuit including a transmission circuit, a reception circuit, a matching circuit, and the like of a portable communication device is mounted. The antenna coupling circuit of the circuit board 5 is electrically connected to a mounting ring 7 mounted on the upper surface of the housing 4 via a feeder line 6. In the present embodiment, the electrical connection means an electrokinetic coupling through which a current flows even with a direct current unless otherwise described as an electrostatic impedance coupling.
[0029]
A female screw is threaded on the inner surface of the mounting ring 7 so that the power supply fitting 8 is screwed. The power supply fitting 8 is screwed into the mounting ring 7 until the flange portion 8 a provided on the outer surface thereof comes into contact with the housing 4, and is attached to the housing 4.
[0030]
The power supply fitting 8 is a substantially cylindrical metal fitting having a support hole 10 formed at the center. The power supply fitting 8 allows the base cylindrical portion 9a of the insulating insulator 9 and the rod antenna 2 to pass through the support hole 10 so that the rod antenna 2 is inserted. The housing 4 can be freely moved in and out. The lower portion of the support hole 10 is reduced in diameter and in an expanded state, a drawer stopper 15 a of the connection fitting 15 described below is brought into contact with the lower end surface of the power supply fitting 8.
[0031]
Further, a contact spring 13 formed in a cylindrical shape with an elastic metal plate such as beryllium copper is fitted above the support hole 10 whose diameter has been increased.
[0032]
On the side surface of the cylinder of the contact spring 13, a plurality of spring pieces are cut and raised at equal angular intervals in the direction of the central axis, and the plurality of spring pieces are formed on the outer surface of the rod antenna 2 passing through the support hole 10. Elastic contact is made from different positions at equal angular intervals. Thus, the rod antenna 2 pulled out of the housing 4 is supported upright without falling into the housing 4 by its own weight.
[0033]
The insulating insulator 9 is made of an insulating synthetic resin and has a substantially cylindrical shape as a whole. An insertion hole 9b is formed along the center axis of the insulating insulator 9 so that the rod antenna 2 can be inserted therethrough. As shown in the figure, the insulating insulator 9 has the base end tubular portion 9a fitted from above the support hole 10 so that the insertion hole 9b is arranged coaxially with the support hole 10, and is placed on the power supply fitting 8. It is attached.
[0034]
In the stored state, the helical antenna 11 acting as an antenna, so that the antenna of 1/4 wavelength to transmit and receive radio signals using band frequency f _0, is made by winding a wire of phosphor bronze spirally .
[0035]
The helical antenna 11 extends along the entire outer surface of the cylindrical insulating insulator 9 so that the base winding portion 11a is disposed on a flange portion 9c protruding outward from the base end of the insulating insulator 9. It is attached. The base winding part 11a is insulated from the power supply fitting 8 by being arranged on the flange part 9c.
[0036]
The insulating insulator 9 around which the helical antenna 11 is mounted is covered with an insulating cover 14 having a truncated cone shape as a whole. The insulating cover 14 is formed of an insulating elastomer such as synthetic rubber in order to protect components such as the helical antenna 11 from an external force. On the flange portion 8a. On the upper surface of the insulating cover 14, a through hole 14a having a diameter larger than the middle of the rod antenna 2 and smaller than the knob 3 is formed.
[0037]
As shown in FIG. 3, the rod antenna 2 covers a rod antenna element 2a formed of a titanium-nickel alloy wire, an insulating rod 16 with a knob 3 fixed to an upper end thereof, and an outer surface of the rod antenna element 2a. It is composed of an insulating pipe 17 and a connection fitting 15 that covers and is fixed around the base end of the rod antenna element 2a.
[0038]
Rod antenna element 2a, together with the connection fitting 15 which is secured to the proximal end, a radio signal using band frequency f ₀ of the portable communication device, so as to act as an antenna 1/4 wavelength, thickness and length of the wire Is stipulated.
[0039]
The insulating rod 16 is formed in a cylindrical shape, and its outer diameter and length are inserted into the insertion hole 9b of the insulating insulator 9 in the housed state so that the lower end protrudes from the support hole 10 of the power supply fitting 8. Is set. At the upper end of the insulating rod 16, a knob 3 serving also as a storage stopper having a diameter larger than that of the insulating rod 16 is integrally formed, and by abutting the peripheral edge of the through hole 14a, the rod antenna 2 in the stored state is positioned. The rod antenna 2 is prevented from falling into the housing 4.
[0040]
The electrode plate 12 is attached below the insulating rod 16. The electrode plate 12 is formed of a metal such as brass and is formed in a cylindrical shape so as to be attached along the outer surface of the cylindrical insulating rod 16.
[0041]
As shown in FIG. 1, in the housed state, the electrode plate 12 straddles from the support hole 10 with which the contact spring 13 elastically contacts and below the insertion hole 9 b to a position facing the base winding portion 11 a of the helical antenna 11. And is exposed on the side surface of the rod antenna 2.
[0042]
Thus, the electrode plate 12 is electrically connected to the power supply fitting 8 via the contact spring 13, and the thick portion 9 d of the insulating insulator 9 sandwiched between the electrode plate 12 and the base winding portion 11 a of the helical antenna 11 is becomes the dielectric, the electrode plate 12 and the base winding portion 11a and between the thick portion 9d, the capacitor C ₁ of the predetermined capacity c ₁ shown in FIG. 1 (b) is formed. Thus, the helical antenna 2, the feeding hardware 8 through the capacitor C _1, and electrically connected by electrostatic impedance coupling.
[0043]
The insulating pipe 17 allows the rod antenna element 2a to pass through the inside thereof, supports the flexible rod antenna element 2a in a straight line with a wire, protects the periphery thereof, and insulates it from the contact spring 13 and the like. Things.
[0044]
As shown in FIG. 2, the connection metal fitting 15 fixes the base end of the rod antenna element 2a projecting downward from the insulating pipe 17 together with the insulating pipe 17 by caulking. 2a.
[0045]
The shape of the connection fitting 15 is also a columnar shape having an outer diameter substantially equal to that of the insulating rod 16, and the lower end thereof serves as a drawn-out stopper 15 a whose diameter has been increased. The outer diameter of the pull-out stopper 15a is larger than the inner diameter of the support hole 10 of the power supply fitting 8, and the rod antenna 2 pulled out of the housing 4 is in the extended state shown in FIG. Touch and be positioned.
[0046]
In the extended state shown in the drawing, the connection fitting 15 is formed to have a length reaching the insertion hole 9 b from the support hole 10, and the lower part makes elastic contact with the contact spring 13, and is electrically connected to the power supply fitting 8, and the connection fitting 15 is formed. Is opposed to the base winding portion 11a of the helical antenna 11 through the thick portion 9e of the insulating insulator 9 in the insertion hole 9b.
[0047]
The operation of the antenna device configured as described above in the housed state and the extended state will be described.
[0048]
As shown in FIG. 1A, in the stored state, the knob 3 of the rod antenna 2 contacts the insulating cover 14, and the rod antenna 2 is stored in the housing 4.
[0049]
At this time, since the rod antenna element 2a is also housed in the housing 4 and is insulated from the power supply fitting 8 via the base end of the insulating rod 16, as shown in FIG. Does not act as an antenna.
[0050]
On the other hand, the electrode plate 12 exposed on the side surface of the rod antenna 2 is opposed to the base winding 11a of the helical antenna 11 below the insertion hole 9b. _One capacitor C ₁ is formed, and the contact spring 13 elastically contacts the support hole 10.
[0051]
Accordingly, as shown in FIG. 1 (b), the proximal end of the helical antenna 11, the feeding hardware 8 through the capacitor C _1, and electrically connected by electrostatic impedance coupling, even in the stored state, the frequency f _It acts as a quarter-wave antenna resonating at _zero . With the addition of the reactance, the impedance of the entire antenna by the helical antenna 11 approaches the impedance of the rod antenna 2, and the impedance of the helical antenna 11 whose matching circuit is adjusted to match the rod antenna 2 is the same as that of the rod antenna 2. A high degree of gain is obtained.
[0052]
FIG. 4 shows frequency characteristics of the helical antenna 11 according to the present embodiment in which a matching circuit is adjusted to match the rod antenna 2 under the same conditions as compared with the conventional helical antenna shown in FIG. as is clear from comparison SWR in the band is a frequency f ₀ 950 MHz, with a low loss as compared with the conventional, it acts as a high gain antenna. Therefore, even when the rod antenna 2 is housed in the housing 4, good transmission / reception sensitivity can be obtained.
[0053]
As shown in FIG. 2 (a), when the rod antenna 2 is pulled out from the stored state until the knob 3 is gripped and the pull-out stopper 15a of the connection fitting 15 comes into contact with the power supply fitting 8, the lower part of the connection fitting 15 becomes a contact spring. 13 and makes elastic contact. As a result, the rod antenna 2 is electrically connected to the power supply fitting 8 via the contact spring 13, and thus acts as a 波長 wavelength type antenna that resonates at the frequency f ₀ .
[0054]
In addition, the upper part of the connection fitting 15 faces the base winding part 11a via the thick part 9e of the insulating insulator 9, and as shown in FIG. , the capacitor C ₂ to the thick portion 9e and the dielectric is formed. Therefore, by changing the length of the connecting metal fitting 15, a capacitor c ₂ of the capacitor C _2, it is possible to vary the length of the helical antenna 11 electrically connected by electrostatic impedance coupling, in parallel to the rod antenna 2 The connected inductance and reactance can be adjusted.
[0055]
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the extended state, the helical antenna 11 may be electrostatically insulated from the power supply fitting 8 without the connecting fitting 15 having a length from the support hole 10 to the insertion hole 9b of the insulating insulator 9. .
[0056]
Although the electrode plate 12 has been described as being exposed on the side surface of the insulating rod 16, the electrode plate 12 may be embedded inside the insulating rod 16 by insert molding or the like.
[0057]
Although the insulating rod 16 and the knob 3 are formed integrally, they may be formed separately and integrated by screwing or the like.
[0058]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the rod antenna 2 is housed in the housing 4 of the portable communication device, the helical antenna 11 acting as an antenna can be provided only by attaching the electrode plate 12 to the insulating rod 16. It can form a capacitor C ₁ between. Therefore, reactance is added to the impedance of the helical antenna, approaches the impedance of the rod antenna, and even if a matching circuit in which the matching circuit is adjusted to the impedance of the rod antenna is used, the helical antenna 11 can be connected with low loss, resulting in good transmission and reception Becomes possible.
[0059]
In the stored state, the helical antenna 11 does not protrude significantly from the housing 4 and does not become an obstacle when housing and carrying the portable communication device.
[0060]
According to the invention of claim 2, in a stretched condition, by simply changing the length of the fitting 15, you can vary the length of the helical antenna 11 electrically connected by electrostatic impedance coupling, the coupling capacitor c ₂ , The inductance and the reactance connected in parallel to the rod antenna 2 can be adjusted.
[0061]
According to the third aspect of the present invention, since the contact spring 13 elastically contacts the outer surface of the rod antenna 2, the pulled-out rod antenna 2 can be supported upright without falling into the housing 4.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a stored state of an antenna device 1 according to an embodiment of the present invention,
(A) is a partially omitted longitudinal sectional view,
(B) is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 2 shows an extended state of the antenna device 1,
(A) is a partially omitted longitudinal sectional view,
(B) is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 3 is a partially exploded sectional view showing each component of the antenna device 1.
FIG. 4 is a frequency characteristic diagram showing the antenna characteristics of the helical antenna 11 according to the present embodiment in a housed state, with the horizontal axis representing the frequency (MHz) and the vertical axis representing the voltage standing wave ratio (VSWR). .
FIG. 5 is a frequency characteristic diagram showing antenna characteristics of a helical antenna according to a conventional antenna device.
FIG. 6 is a frequency characteristic diagram showing antenna characteristics of a rod antenna.
FIG. 7 shows an extended state of the conventional antenna device 100;
(A) is a partially omitted longitudinal sectional view,
(B) is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 8 shows a stored state of the conventional antenna device 100,
(A) is a partially omitted longitudinal sectional view,
(B) is an equivalent circuit diagram thereof.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 antenna device 2 rod antenna 2 a rod antenna element 4 housing 8 power supply fitting 9 insulating insulator 9 b insertion hole 9 d thick part 10 support hole 11 helical antenna 11 a base end winding part 12 electrode plate 13 contact spring 15 connection fitting 16 insulating rod part C ₁ capacitor

Claims

The rod antenna element (2a), the insulating rod part (16) above the rod antenna element (2a), and the connection fitting (15) electrically connected below the rod antenna element (2a) are integrally formed in a straight line. A connected rod antenna (2);
A rod antenna (2) is inserted through a support hole (10) attached to the housing (4) of the portable communication device and drilled at the center so that the rod antenna (2) can freely move in and out of the housing (4). A power supply fitting (8) that is electrically connected to the connection fitting (15) of the rod antenna (2) in an extended state where 2) is pulled out of the housing (4);
The insertion hole (9b) is arranged coaxially with the support hole (10) so that the insertion hole (9b) formed in the center allows the rod antenna (2) to be inserted therethrough. An insulating insulator (9) mounted above the
A helical antenna (11) disposed on the outer surface of the insulating insulator (9);
When the rod antenna (2) is attached to the insulating rod portion (16) of the rod antenna (2) and is housed in the housing (4), the rod antenna (2) is electrically connected to the power supply fitting (8), and is electrically connected to the insulating insulator (9). ), And an electrode plate (12) opposed to the base winding portion (11a) of the helical antenna (11) via the thick portion (9d);
In the stored state, between the base winding part (11a) of the helical antenna (11) and the power supply fitting (8), the base winding part (11a) and the thick part (9d) of the helical antenna (11) are provided. An antenna device characterized by forming a capacitor (C ₁ ) composed of an electrode plate (12).

When the rod antenna (2) is in the extended state, the connection fitting (15) is formed to have a length to be inserted from the support hole (10) to the insertion hole (9b),
At least a part of the helical antenna (11) faces the connection fitting (15) via the insulating insulator (9), and is connected in parallel with the connection fitting (15) of the rod antenna (2) by electrostatic impedance coupling. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is electrically connected.

A conductive contact spring (13) that elastically contacts the outer surface of the rod antenna (2) is accommodated in a support hole (10) of the power supply fitting (8), and the rod antenna (2) is erected and supported. The antenna device according to any one of claims 1 and 2.