JP3637507B2 - 携帯無線機用アンテナ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術的分野】
本発明は、携帯無線機用アンテナアとして好適なように改良したアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯式無線機用のアンテナは、携帯時において無線機筐体から突出していないこと、ないしは突出量が僅かであることが望まれる。
【０００３】
図４は従来例のアンテナを備えた携帯無線機を示し、（Ａ）は収納式線条アンテナの使用状態を模式的に描いた正面図、（Ｂ）は固定式ヘリカルアンテナを模式的に描いた正面図である。
収納式線条アンテナ２は無線機筺体１から引き出して（Ａ）図のように伸長させて使用し、使用後は無線機筺体１の中に押し込んで収納できるようになっている。
図示を省略するが、引き出し伸長・押し込み収納の代りに、回動伸長・傾倒収納できるようになった起伏式のアンテナも公知である。
固定式ヘリカルアンテナ３は、ヘリカルアンテナ素子を利用することによってその電気的長さに比して機械的な長さ寸法を短くし、無線機筺体１から突出させた状態のままで使用し、携行し、保管するようになっている。上記の固定式ヘリカルアンテナ３は一般に、
柔軟で電気絶縁性のアンテナカバーで覆われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例の収納式線条アンテナと固定式ヘリカルアンテナとにはそれぞれ長短が有り、
（ａ）収納式アンテナは使用の前，後に手動操作で引き出し（もしくは引き起こし）て伸長させたり、押し込んで（もしくは傾倒させて）収納したりしなければならないので操作が煩わしく、特に緊急を要する場合には伸長操作に費やす時間的な損失がユーザーの不満を買う虞れ無しとしない。
また、取付部の防水構造に格別の工夫を施さないと、雨水などが無線機筐体の中に浸入する虞れが有る。
（ｂ）固定式のアンテナは、使用前，後におけるアンテナの伸長，収納操作を必要としないので便利であり、アンテナ取付部の防水構造についても有利であるが、携行時にも無線機筐体１から寸法Ｌの突出部が有るため取扱いにくい。実際の産業上の問題としては、上記突出部に因って機能的な不具合を生じるのみでなく、突出部の存在は意匠的にも好ましくない。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて為されたものであって、
（イ）使用の前，後に、手動で伸長，収納の操作をする必要が無く、
（ロ）無線機の筺体から柱状に突出している構成部分が無く、
（ハ）アンテナ取り付け部の防水性に優れ、
（ニ）優れたアンテナ特性を有し、
（ホ）性能に比して製造コストが割安の、
携帯無線機用のアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来形式に係る携帯無線機用アンテナの改良に関して種々研究を続けるうちに、先に説明した起伏式のアンテナ（回動伸長・傾倒収納式のアンテナ）について、その構成部材の組み合わせについて特定の条件（詳細後述）を満たしたとき、アンテナを引き起こさずに傾倒させた状態でも比較的優れたアンテナ性能を発揮することを発見した。
そこで、上記特定の構成部材の組み合わせにおける更に詳細な構成要件、すなわち、各構成部材の配置（相対的な位置関係）、各構成部材の形状，寸法、各構成部材相互における電気的影響、原理的に等価な構成部材による部分的代替などについて鋭意研究の結果、前記イ〜ニの目的を達成し得る新規な技術を創作するに至った。
【０００７】
そこで本発明者は更に、産業上利用性を高めるための適応（例えば市場流通形態として好適なアッセンブリの構成や、無線機基板との接続構造、および、性能を低下させない製造コスト低減など）を目的とする発明を完成させた。
【０００８】
上記の目的を達成するための具体的構成として、請求項１の発明は
平行な２枚のプリント基板（５，６）から成り、
片方のプリント基板上に、電気的長さλ／２のセミループアンテナ素子（９）が形成されるとともに、
他方のプリント基板上に、電気的長さλ／４の励振器（８）と、アースパターン（７）とが形成されており、
かつ、前記セミループアンテナ素子（９）の片方の片方の端と、前記励振器（８）の開放端とが対向して両者の間に静電容量（１０）が形成されるとともに、
同軸ケーブル（１１）の心線が前記励振器（８）の入力端に、外部導体が前記アースパターン（７）にそれぞれ接続導通されていて、
更に、前記２枚のプリント基板（５，６）がアンテナカバーで覆われて、「長辺Ｌが無線機筺体（１）の幅寸法Ｗとほぼ等しい長方形厚板状のブロック」を成し、このブロックと前記同軸ケーブル（１１）とが１個のアンテナアッセンブリ（４）を構成していることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、
前記２枚のプリント基板（５，６）が、同形同寸に形成されるとともに、該２枚のプリント基板が電気絶縁性のスペーサを介して相互に平行に固定されており、
上記双２枚のプリント基板の間隔寸法が、λ／１００ないしλ／１５に設定されていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る携帯無線機用アンテナ装置の１実施形態を示し、各構成部材が組み立てられてアンテナアッセンブリを形成している状態を模式的に描いた斜視図である。
２枚の基板、すなわち第１基板５と第２基板６とが相互に平行をなすよう、スペーサ（図示せず）を介して固定されている。これらの基板の縦，横の寸法は、図２を参照して後述するとおり、当該アンテナアッセンブリを装着すべき無線機筐体の寸法に適応せしめるように設定される。
上記第１基板５と第２基板との間隔寸法は、実験的に最良の寸法を選べば良いが、本発明者の研究結果によれば、使用電波の波長をλとして、λ／１００〜λ／１５の範囲内に設定すると、アンテナアッセンブリ４の小型化と良好なアンテナ特性とを両立せしめることができて好適である。
【００２３】
第１基板５の上に、アースパターン７とジグザグ形のλ／４励振器８とが配置される。本実施においては上記のアースパターンと励振器とを導通パターンによって構成した。
本発明を実施する場合、励振器およびアース板を金属板のプレス加工によって構成することもできるが、本実施形態のようにプリント基板技術を応用して導通パターンによって構成すると、高精度かつ安価に大量生産することができる。
前記のλ／４励振器８は、使用電波のλ／４に共振するように構成するが、本実施形態のようにジグザグ形に形成すると、その機械的な輪郭形状，寸法を小型に構成できるので好ましい。
【００２４】
前記第２基板６の上に、導通パターンによってλ／２で電気的に共振するセミループアンテナ素子９が形成されている。本実施形態のセミループアンテナ素子９は、第２基板６の周囲を取り囲む枠形部分を想定するとともに、その一部分を切り欠いた形になっている。このように構成すると、アンテナ素子の機械的な輪郭寸法をλ／２よりも短くすることができ、当該アンテナアッセンブリ４を装着すべき無線機筐体（詳細は図２を参照して後述）の寸法に適応せしめることができる。
以上のように構成することにより、λ／４励振器８の開放端とλ／２セミループアンテナの片方の端との間に静電容量が形成されて、両者が容量結合１０される。
上記静電容量の値は、λ／４励振器８の共振とλ／２セミループアンテナ素子９の共振との間をほぼ臨界結合するように設定されている。
【００２５】
図示の１１は、このアンテナアッセンブリを図外の高周波回路に接続するための同軸ケーブルである。その心線１１ａは前記λ／４励振器８の入力端にハンダ付けにより接続，導通され、その外部導体１１ｂは前記アースパターン７に接続導通される。この種のアンテナ装置において同軸ケーブルを用いる場合、該同軸ケーブルの外部導体が良好にアースされていなければ充分なエネルギー伝達が行なわれないので、上述したように同軸ケーブル１１の外部導体を確実にアースすることは重要な構成要素である。
また、一方では前記λ／２セミループアンテナ素子９についてみれば、その共振状態がアースパターン７の影響を受ける。従って、予めアースの影響を考慮に置いた上で前記λ／２セミループアンテナ素子が電気的にλ／２で共振するように補正して、その形状，寸法を設定しておく。
【００２６】
図２は、前掲の図１に示した実施形態のアンテナアッセンブリを無線機筐体に取り付けるとともに、該無線機筐体に収納されている無線機基板に接続した状態を描いた部分的断面図である。
先に述べたごとく、図１において第１基板５と第２基板６とはスペーサ（図示を省略）を介して相互に固定されいる。さらに、図示を省略するが上記の第１基板５と第２基板６とが合成ゴム製のアンテナカバーで覆われて、１個のブロック状をなしている。詳しくは、アンテナカバーで覆われた長方形厚板状のブロックに同軸ケーブル１１が繋ぎ付けられた形の（比喩的に言えば尻尾が付いた形の）アンテナアッセンブリ４が形成されている。
【００２７】
図２に表されているように、前記アンテナアッセンブリ４のブロック状部分が無線機筐体１の頂面に取り付けられる。そして、同軸ケーブル１１は無線機基板１２に実装された無線機出力コネクタ１３に接続される。
【００２８】
図２から容易に理解されるように、長方形板状のブロックの長さ寸法Ｌは、予め無線機筐体１の幅寸法Ｗと適合させておく。図１，図２に示されたようにしてアンテナアッセンブリ４を構成する方式をとれば、アンテナメーカーは同軸ケーブル付きブロックよりなるアンテナ装置を専門工場で、専門設備を用いて、専門技術員により、安価で高品質のアンテナアッセンブリを供給し、無線機メーカーは市場に流通しているアンテナアッセンブリの供給を受けて、これを無線機筐体へ迅速，容易に装着することができる。従って、図１，図２に示した実施形態は分業化を促進してアンテナ装置産業の発展に貢献するところ多大である。
図３は、前掲の図１，図２の実施形態におけるアンテナ装置のＳＷＲ特性を示すグラフである。優れた感度（アンテナ利得）と、実用上充分な広帯域性とを有していることが本図３から読み取られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上に本発明の実施形態を挙げてその構成・機能を明らかならしめたように、請求項１の発明によると、アンテナ装置全体が「長辺Ｌが無線機筺体（１）の幅寸法Ｗとほぼ等しい長方形厚板状のブロック」を成しているので、これを無線機筺体の外周壁に沿わせて固定的に設置することにより、該アンテナ装置が無線機筺体から柱状に突出することなく、携帯の邪魔にならず、意匠を損ねて商品価値を下げる虞れも無い。
そして、該アンテナ装置が固定的に設置されているので、使用の前，後に伸長，収縮の手動操作を必要とせず、緊急の使用に際してアンテナ操作に因る時間的ロスを生じる虞れも無い。
さらに、アンテナ素子が励振器に対して静電容量結合されるので無線機筺体の防水構造を妨げる虞れが無い上に、アンテナ装置が固定的に設置されていて、無線機筺体に対して摺動したり回動したりしないので、アンテナを機械的に支持している箇所から無線機筺体内へ浸水する虞れも無い。しかも、従来例に優るとも劣らないアンテナ特性が得られる。
【００３５】
請求項２の発明によると、２枚のプリント基板が同形同寸であって相互に平行に固定されているから、アンテナ装置全体が長方形厚板状になり、無線機筺体との取り合わせが良い。
その上、基板間隔寸法がλ／１００ないしλ／１５であるから、当該アンテナ装置の形状寸法を過大ならしめることなく、良好なアンテナ特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る携帯無線機用アンテナ装置の１実施形態を示し、各構成部材が組み立てられてアンテナアッセンブリを形成している状態を模式的に描いた斜視図である。
【図２】前掲の図１に示した実施形態のアンテナアッセンブリを無線機筐体に取り付けるとともに、該無線機筐体に収納されている無線機基板に接続した状態を描いた部分的断面図である。
【図３】前掲の図１，図２の実施形態におけるアンテナ装置のＳＷＲ特性を示すグラフである。
【図４】 従来例のアンテナを備えた無線機を示し、（Ａ）は収納式線状アンテナの使用状態を模式的に描いた正面図、（Ｂ）は固定ヘリカルアンテナを模式的に描いた正面図である。
【符号の説明】
１…無線機筐体、２…収納式線条アンテナ、３…固定式ヘリカルアンテナ、４…アンテナアッセンブリ、５…第１基板、６…第２基板、７…アースパターン、８…λ／４励振器、９…λ／２セミループアンテナ、１０…静電容量結合、１１…同軸ケーブル、１１ａ…心線、１１ｂ…外部導体、１２…無線機基板、１３…無線機出力コネクタ、１４…高周波回路、１５…アースパターン、１６…マイクロストリップ線路、１７…λ／２変形コの字形アンテナ素子、１８…ハンダ接続、１９…λ／２平板アンテナ素子。

Claims (2)

1. 平行な２枚のプリント基板（５，６）から成り、
   片方のプリント基板上に、電気的長さλ／２のセミループアンテナ素子（９）が形成されるとともに、
   他方のプリント基板上に、電気的長さλ／４の励振器（８）と、アースパターン（７）とが形成されており、
   かつ、前記セミループアンテナ素子（９）の片方の片方の端と、前記励振器（８）の開放端とが対向して両者の間に静電容量（１０）が形成されるとともに、
   同軸ケーブル（１１）の心線が前記励振器（８）の入力端に、外部導体が前記アースパターン（７）にそれぞれ接続導通されていて、
   更に、前記２枚のプリント基板（５，６）がアンテナカバーで覆われて、「長辺Ｌが無線機筺体（１）の幅寸法Ｗとほぼ等しい長方形厚板状のブロック」を成し、このブロックと前記同軸ケーブル（１１）とが１個のアンテナアッセンブリ（４）を構成していることを特徴とする、携帯無線機用アンテナ装置。
2. 前記２枚のプリント基板（５，６）が同形同寸に形成されるとともに、該２枚のプリント基板が電気絶縁性のスペーサを介して相互に平行に固定されており、
   上記双２枚のプリント基板の間隔寸法が、λ／１００ないしλ／１５に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載した携帯無線機用アンテナ装置。

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