JP4372154B2 - 接続ケーブル一体型アンテナ装置及び無線機器 - Google Patents

Description

本発明は携帯無線機と周辺機器とを接続する接続ケーブルから構成されるアンテナ装置に関する。

携帯電話などの無線機器が広く普及するにつれて、無線機器に接続して使用されるイヤホン、マイクなどの周辺機器も多数開発されている。通常、周辺機器と無線機器とは接続ケーブルによって接続される。

無線機器にとって通信機能は基本的な機能であり、その性能は重要である。そこで、例えば、図１１に示すように、特許文献１には、接続ケーブル内の信号線３１をアンテナとして利用することで、無線機器の通信性能を補うことができるイヤホンワイヤが提案されている。また、図１２に示すように、特許文献２には、接続ケーブルの内の無線機器本体に近い部分にアンテナ素子３２が配置されているイヤホンケーブルが示されている。（特許文献１、特許文献２参照）
特開２００２−３１４４５０号公報 特開２０００−３４９８６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明は、イヤホンケーブルの全体をアンテナとして動作させているため、人間がそのケーブルを把持する場合など、人体近接の影響を受けやすく、その度にアンテナ性能が劣化してしまう。また、特許文献２に記載された発明も人体近接の影響を受けやすく、その度にアンテナ性能が劣化してしまう。

本発明のアンテナ装置は、無線機器に接続する第１接続手段と、周辺機器に接続する第２接続手段と、その間に配置され、前記無線機器から複数の信号を前記周辺機器に伝送する接続ケーブルとアンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、前記接続ケーブルの途中位置に前記複数の信号を中継する第１中継手段と、前記第２接続手段と前記第１中継手段との間に前記アンテナ素子と、前記第１接続手段と前記第１中継手段の間に、前記アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線とを備え、前記アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作する。

この構成により、無線機器の外部アンテナとして動作する接続ケーブルの一部分は、使用状態において、ユーザから一定距離離れた状態が保たれるので、人体の影響によるアンテナ性能の劣化を低減できる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１中継手段において、前記周辺機器に伝送される複数の信号線のうち少なくとも１本に直列に挿入される第１インダクタンス素子を備え、前記第２接続手段は、前記複数の信号線に直列に挿入される第２インダクタンス素子とを備え、前記第１インダクタンス素子および前記第２インダクタンス素子は、少なくとも音声信号を通過させるとともに前記アンテナ受信信号を遮断し、前記第１中継手段にて前記アンテナ受信信号を取り出すよう構成される。

この構成により、アンテナ素子に平行に配置された信号線とアンテナ素子とが高周波容量結合した場合に、信号線に高周波信号が漏洩することを防ぐことができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記同軸線を芯線とする同軸ケーブルの外導体は前記無線機器の接地電位に接続し、前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第１接続手段側にキャパシタンス素子を備え、前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記外導体との間に配置される。

この構成により、同軸ケーブル外導体と、信号線のうち同軸ケーブルと平行な部分とを高周波的に同電位となり、信号線のうち同軸ケーブルと平行な部分に高周波電流が漏洩することが防がれ、アンテナ性能が低下することを防ぐことができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第２接続手段側にキャパシタンス素子を備え、前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記同軸線との間に配置され、前記アンテナ素子の代わりに前記少なくとも１本の信号線がモノポールアンテナとして動作し、前記無線機器の外部アンテナとして動作する。

この構成により、信号線をアンテナ素子として動作させることができ、別途アンテナを構成する必要がないので、簡略化した構成で高いアンテナ性能を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第２接続手段に、前記無線機器を制御する制御手段を備え、前記接続ケーブルおよび前記同軸ケーブルを経由して前記無線機器を制御する。

この構成により、使用状態において、ユーザは、接続ケーブルの途中に設けられた制御手段により、無線機器を制御することができ、ユーザの利便性が向上する。

また、本発明のアンテナ装置は、無線機器に接続される第１接続手段と、前記無線機器から周辺機器に複数の信号を伝送する接続ケーブルと、アンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、前記接続ケーブルの途中位置に所定の間隔で配置される前記複数の信号を中継する第１中継手段および第２中継手段と、前記第１中継手段と前記第２中継手段との間に前記アンテナ素子と、前記第１接続手段と前記第１中継手段との間に、前記アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線と備え、前記アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作する。

また、本発明のアンテナ装置は、無線機器に接続される第１接続手段と、前記無線機器から周辺機器に複数の信号を伝送する接続ケーブルと、複数のアンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、前記接続ケーブルの途中位置に配置される前記複数の信号を中継する第１中継手段と、前記第１中継手段から分岐され、一方の接続ケーブルの途中位置に配置される前記複数の信号を中継する第２中継手段と、前記第１中継手段から分岐され、他方の接続ケーブルの途中位置に配置される前記複数の信号を中継する第３中継手段と、前記第１中継手段と前記第２中継手段との間に第１アンテナ素子と、前記第１中継手段と前記第３中継手段との間に第２アンテナ素子と、前記第１接続手段と前記第１中継手段の間に、前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線と備え、前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作する。

また、本発明のアンテナ装置は、無線機器に接続される第１接続手段と、前記無線機器から周辺機器に複数の信号を伝送する接続ケーブルと、アンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、前記接続ケーブルの途中位置に所定の間隔で配置される前記複数の信号を中継する第１中継手段および第２中継手段と前記第１中継手段と前記第２中継手段との間を接続する２つのケーブルにそれぞれ配置される第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、前記第１接続手段と前記第１中継手段の間に、前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線とを備え、前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作する。

この構成により、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とがアンテナとして動作するので、各々アンテナ素子に共振し広い周波数帯域において高いアンテナ性能を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１中継手段において、前記周辺機器に伝送される複数の信号線のうち少なくとも１本に直列に挿入される第１インダクタンス素子を備え、前記第２中継手段は、前記信号線の少なくとも１本に直列に挿入される第２インダクタンス素子とを備え、前記第１インダクタンス素子および前記第２インダクタンス素子は、少なくとも音声信号を通過させるとともに前記アンテナ受信信号を遮断し、前記第１中継手段にて前記アンテナ受信信号を取り出すよう構成する。

また、本発明のアンテナ装置は、前記同軸線を芯線とする同軸ケーブルの外導体は前記無線機器の接地電位に接続し、前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第１接続手段側にキャパシタンス素子を備え、前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記外導体との間に配置されることを特徴とする。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第２中継手段側にキャパシタンス素子を備え、前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記同軸線との間に配置され、前記第１アンテナ素子の代わりに前記少なくとも１本の信号線がモノポールアンテナとして動作し、前記無線機器の外部アンテナとして動作する。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第２中継手段に、前記無線機器を制御する制御手段を備え、前記接続ケーブルおよび前記同軸ケーブルを経由して前記無線機器を制御することを特徴とする。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との電気長が異なることを特徴とする。

この構成により、それぞれ異なる電気長を有する第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とがアンテナとして同時に動作するので、各々アンテナ素子に共振し広い周波数帯域において高いアンテナ性能を得ることができる。また、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とは一定の距離離れるので、互いの通信性能は影響を受けない。さらに、無線機器の外部アンテナとして動作する接続ケーブルは、使用状態において、ユーザから一定距離離れた状態が保たれるので、人体の影響によるアンテナ性能の劣化を低減できる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記周辺機器がイヤホンである。

また、本発明のアンテナ装置は、前記接続ケーブルが前記無線機器と接続して使用される状態において、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の両方またはいずれか一方が略水平状態になることを特徴とする。

この構成により、アンテナ素子は水平状態に保たれるので、主偏波を水平とする電波に対して通信性能が向上する。また、無線機器の外部アンテナとして動作する接続ケーブルの一部分は、使用状態において、ユーザから一定距離離れた状態が保たれるので、人体の影響によるアンテナ性能の劣化を低減できる。

本発明によれば、無線機器の外部アンテナとして動作する接続ケーブルの一部分は、使用状態において、ユーザから一定距離離れた状態に保たれるので、人体の影響によるアンテナ性能の劣化を低減することができる。

以下、本発明に係るアンテナ装置、無線機器（携帯電話端末、ＰＨＳ、ＰＤＡ等）の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態では、無線機器のアンテナは、主偏波が水平であるテレビジョン放送（周波数が４７０[ＭＨｚ]から７００[ＭＨｚ]程度）の受信に用いるものとして説明する。なお、テレビジョン放送の代わりに、ＦＭ放送など、前述した周波数帯域以外に対してでも、アンテナ素子の長さを変更するなどの手段を講じることにより、本発明は有効であり、同様の効果を奏する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置と無線機器の概略構成図である。図２は、実施の形態１の使用例を示す図である。

図１において、携帯無線機１は、接続ケーブル２の第１接続手段９と接続するコネクタ１６と、回路基板１４を有する。回路基板１４は、テレビチューナー部を備える無線回路部１２と演算機能や記憶機能を備える制御部１３とコネクタ１６が半田付け等により固定、実装されている。コネクタ１６の内部には複数の端子バネ１１が設置されている。端子バネ１１は、無線回路部１２と制御部１３と回路基板１４の接地電位となるグランドパターンとにそれぞれ回路基板１４上の印刷パターンを介して接続される。

アンテナ装置の接続ケーブル２は、第１接続手段９と周辺機器の一例であるイヤホン部５とを接続し、その途中位置に第１中継手段１９と第２中継手段２０と、その間にアンテナ素子７を配置し、第１接続手段９と第１中継手段１９との間は同軸ケーブル３を構成し、携帯無線機１から音声信号を含む複数の信号線４をイヤホンへ伝送するとともに、アンテナ素子７にて受信した信号は第１中継手段にて取り出され、同軸ケーブル３の内部導体である同軸線３ａから携帯無線機へ伝送される。

第１中継手段９は、接続ケーブル２の一端に設けられ、筐体１のコネクタ１６と嵌合接続するものである。第１中継手段９の内部には、回路基板１０が配設されている。回路基板１０には複数の接続ピン８が半田付けなどにより固定されている。

接続ケーブル２の第１中継手段９を、筐体１のコネクタ１６に接続すると、複数の接続ピン８と複数の端子バネ１１とがそれぞれ機械的に接続され、同時に、電気的に接続される。

回路基板１０には、同軸ケーブル３の同軸線３ａと外導体と、複数の信号線４とがそれぞれ半田付け等により固定され、接続ピン８に接続される。

同軸ケーブル３は、例えば７５Ωの高周波伝送路であり、屈曲自在な材質で構成される。コネクタ１６と第１接続手段９とが接続すると、その内部導体は無線回路部１２に接続され、その外導体は回路基板１４のグランドパターンに接続される。また導電性の外導体の外側は、非導電性の材料のもので覆われている。本実施の形態１では、同軸ケーブルの長さＬ１を３０[ｃｍ]としている。

複数の信号線４は、屈曲自在な線状導体であり、その外側は非導電性の材質のもので覆われており、制御部１３に接続される。

同軸ケーブル３と複数の信号線４とは、接続ケーブル２を構成する非導電性の材質のもので覆われ、束ねられている。接続ケーブル２内においては、同軸ケーブル３と複数の信号線４とは、それぞれの外側を覆っている非導電性の材質のものにより、それぞれの金属導体は接触しない。

同軸ケーブル３において、第１接続手段９を有する端と反対側の端は第１中継手段１９に接続されている。第１中継手段１９上には、整合回路部１５と複数のインダクタンス素子６（第１インダクタンス素子）とが半田付け等により固定される。

整合回路部１５は、一方の端が同軸ケーブル３の同軸線３ａに接続され、他方の端がアンテナ素子７（第１アンテナ素子）に接続されており、アンテナ素子７のインピーダンス整合を７５Ωに調整する機能を果たす。

複数のインダクタンス素子６は、複数の信号線４の少なくとも１本に直列に挿入されている。また、複数のインダクタンス素子６のうち少なくとも１つは、一方の端が回路基板１４の接地電位となるグランドパターンと同電位の金属に接続され、他方の端は信号線４に接続されており、図１では、同軸ケーブル３の外導体と信号線４とに接続されている。

インダクタンス素子６は、アンテナ素子７に平行に配置された信号線４とアンテナ素子７とが高周波容量結合した場合に、信号線４に高周波信号が漏洩することを防ぐ。つまり、複数のインダクタンス素子６は、本実施の形態１の受信周波数である４７０[ＭＨｚ]〜７００[ＭＨｚ]程度の周波数帯の信号に対してはインピーダンスが高く、５０[ＭＨｚ]以下から直流成分に対してはインピーダンスが低ければ機能し、ローパスフィルタやＬＣ並列共振回路などであっても良い。

また、実験により、インダクタンス素子６のインダクタンス値は、４７０[ＭＨｚ]〜７００[ＭＨｚ]の周波数帯においては、４００[ｎＭ]以上であれば十分であることが確認されている。さらに、インダクタンス値が４００[ｎＨ]以下であっても、自己共振周波数が４７０[ＭＨｚ]〜７００[ＭＨｚ]のインダクタンス素子６を用いても同様の効果を得ることができる。

また、複数のインダクタンス素子６は、Ａ−Ａ´の一直線上に配置することがアンテナ性能上望ましい。Ａ−Ａ´の一直線上にインダクタンス素子６が配置していない場合には、インダクタンス素子６の同軸ケーブル３側の信号線４とアンテナ素子７側の信号線４とがインダクタンス素子６を介さずに直接、高周波容量結合し、同軸ケーブル３側の信号線４に高周波電流が漏洩しアンテナ性能が低下するためである。また、第１中継手段１９の接地電位となるグランドパターンは、Ａ−Ａ´よりアンテナ素子７側に配置しないほうがアンテナ性能上好ましい。

アンテナ素子７は、屈曲可能な線状導体で構成され、一方の端は第１中継手段１９に接続され、他方の端は第２中継手段２０に接続されている。アンテナ素子７は、第２中継手段２０側において電気的に開放されており、その長さＬ２は１／２波長から３／２波長程度であり、本実施の形態１ではＬ２は４５[ｃｍ]である。

接続ケーブル２の第１中継手段１９と第２中継手段２０との間において、アンテナ素子７と複数の信号線４とは平行に配置され、接続ケーブル２を構成する非導電性の材質のものにより覆われ、束ねられている。アンテナ素子７と複数の信号線４とは、信号線４を被膜する非導電性の材質のものを介して接触しているので、それぞれの金属導体は接触しない。

第２中継手段２０上には、アンテナ素子７の一端と、インダクタンス素子２２（第２インダクタンス素子）と、プッシュ式スイッチ１８（制御手段）とが半田付け等により固定されている。

プッシュ式スイッチ１８にはプッシュボタン１７が搭載されており、ユーザがプッシュボタン１７を押すことにより複数の信号線４を介して、制御部１３に電気信号が伝達される。例えば、無線機器の通信開始及び終了を手元のプッシュボタンの押下により可能にし、ユーザにとっての利便性が向上する。

また、プッシュ式スイッチ１８は、ボリュームやチャンネル切替えなど、無線機器の外部スイッチとして機能するものであれば良く、数は複数個あっても良い。

インダクタンス素子２２は、インダクタンス素子６と同様の素子であり、複数の信号線４の少なくとも一本に直列に挿入され、アンテナ素子７と信号線４との容量結合によって、イヤホン部５と第２中継手段２０との間の信号線４に高周波信号が漏洩するのを防ぐ役割を果たす。

インダクタンス素子２２は、第２中継手段２０上のＢ−Ｂ´に一直線に配置されることがアンテナ性能上好ましい。また、アンテナ素子７の開放端とインダクタンス素子２２との距離Ｄ１は、小さいほうがアンテナ性能上好ましい。実験により、Ｄ１は３[ｃｍ]以下であれば高いアンテナ性能が確保できることが確認されている。

第２中継手段２０では、複数の信号線４が二又に分岐され、各々の先端にはイヤホン部５が接続されている。第２中継手段２０とイヤホン部５との間の距離Ｌ３とＬ４は５０[ｃｍ]程度である。本実施の形態１では、Ｌ３とＬ４とを同一の長さにしているが、これに限られるものではない。図２に示すように、使用状態において接続ケーブル２のうち、アンテナ素子７を有する部分が水平に近い状態で保たれるように、各部の長さがバランスをとっていれば良い。

本実施の形態１では、接続ケーブル２は、一方の端が第１接続手段９であり、他方の端がイヤホン部５であり、その全長（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）が１２５[ｃｍ]程度のイヤホンケーブルである。

図２に示すように、ユーザ２１がその手に無線機器を持ち、その画面を見る使用状態においては、アンテナ素子７はユーザ２１から一定の距離が隔たれ、水平に近い状態となる。なお、アンテナ素子７の全てが水平状態となる必要はなく、アンテナ素子７の長さの３０％程度が水平状態となれば、主偏波を水平とする電波を効率よく受信することができる。

ここで、第１中継手段１９にクリップを取り付けておき、使用状態において使用者の胸ポケットなどにクリップを挟み込むようにすれば、接続ケーブル２の長さやとりまわし状態によらず、常にアンテナ素子７の位置を安定させることができるため、より高いアンテナ性能が得られる。なお、クリップに限らず、第１中継手段１９を胸ポケット、衣服などに一時的に固定することで第１中継手段の位置を固定する手段を備えれば同様な効果が得られる。

本実施の形態１の無線機器とアンテナ装置の接続ケーブル２（イヤホンケーブル）とは、無線機器のコネクタ１６に接続ケーブル２の第１接続手段９が嵌合接続されると、アンテナ素子７が長さ４５[ｃｍ]程度のモノポールアンテナとして動作する。このモノポールアンテナのインピーダンスを無線回路１２の入力インピーダンス（一般的には７５Ω）に整合する機能を整合回路部１５が果たす。したがって整合回路部１５とアンテナ素子７との接続点がアンテナの給電点となる。また、複数の信号線４を介して、プッシュスイッチ１８およびイヤホン部５に電気信号が伝達される。

アンテナ素子７は第１中継手段１９と第２中継手段２０の間に配置され、接続ケーブル２全体のうち中間の位置に配置されている。よって、図２に示す使用状態ではユーザ２１とアンテナ素子７との間に、電波受信に関して人体の影響がない程度の距離が確保されるので、高いアンテナ性能が確保される。また、主偏波を水平とする電波を効率よく受信することができる。

なお、本実施の形態１では、接続ケーブル２の全長を１２５[ｃｍ]としたが、その長さはこれに限られるものではなく、同軸ケーブル３および第２中継手段２０からイヤホン部５までの長さを調整して、使用状態にアンテナ素子７が水平になる構成であれば、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態１では、アンテナ素子７の開放端に該当する方の端を第２中継手段２０に接続しているがこれに限られるものではなく、アンテナ素子７の開放端とインダクタンス素子との距離Ｄ１が３[ｃｍ]以下であれば、アンテナ素子７の開放端を第２中継手段２０に接続しなくても同様の効果が得られる。

なお、本実施の形態においては、第１中継手段１９、第２中継手段２０及びそれらに実装したインダクタンス素子を中継手段として機能させている。本発明における中継手段は、アンテナ素子の給電点及び開放端において、オーディオ信号などの信号線、又は電源ライン、又はグランドラインなどのようなアンテナ素子と並行して配設される導体線の高周波遮断機能を果たすものであればよい。

ここで、アンテナ素子と並行して配設される導体線の高周波遮断を行う位置、すなわち中継手段を設置する位置が、アンテナ素子の給電点又は開放端のいずれか一方のみの場合であっても一定のアンテナ性能が得られるが、アンテナ素子の給電点及び開放端の両方において二つの中継手段を設置した場合の方がより高いアンテナ性能が得られる。

また、本実施の形態においては、イヤホンと携帯無線機との間を接続するケーブルを例に説明を行ったが、これに限らず、例えば、スピーカ、マイク、リモコン操作部など様々な周辺機器と携帯無線機を接続するケーブルに同様な中継手段とアンテナ素子を備えても同様な効果を奏する。また、携帯無線機を使用者が首から下げるためのストラップに同様な中継手段とアンテナ素子を備えても同様な効果を奏する。

また、本実施の形態においては、本発明に係る接続ケーブルが接続される機器が携帯無線機であるとして説明を行ったが、これに限るものではなく、テレビジョン放送やラジオ放送を受信する携帯機器であっても同様な効果を奏する。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置と無線機器の概略構成図である。実施の形態２は、第１中継手段１９上にキャパシタンス素子２３が配置されている点以外は、実施の形態１と同様の構成である。

キャパシタンス素子２３は、第１中継手段１９上に半田付けなどにより固定されており、複数の信号線４と第１中継手段１９上のグランドパターンとの間に配置、接続される。キャパシタンス素子２３は、同軸ケーブル３外導体と、信号線４のうち同軸ケーブル３と平行な部分とを高周波的に同電位にする役割を果たす。よって、信号線４のうち同軸ケーブル３と平行な部分に高周波電流が漏洩することを防ぎ、アンテナ性能が低下することを防ぐことができる。

キャパシタンス素子２３は、実施の形態２の無線機器の受信周波数である４７０[ＭＨｚ]〜７００[ＭＨｚ]程度の周波数帯の信号に対して、インピーダンスが低く、５０[ＭＨｚ]以下から直流成分に対してはインピーダンスが高ければよく、実験によると、２００[ｐＦ]以上の容量であれば十分であることが確認されている。

この構成により、信号線４のうち同軸ケーブル３に平行な部分に高周波電流が漏洩することによるアンテナ性能の劣化を軽減でき、より安定して高いアンテナ性能を得ることができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置と無線機器の概略構成図である。実施の形態３は、接続ケーブル２において、第１中継手段１９上にキャパシタンス素子２４が配置されている点と、アンテナ素子７が削除されている点以外は、実施の形態２と同様の構成である。

キャパシタンス素子２４は、第１中継手段１９上に半田付け等により固定され、整合回路１５と複数の信号線４のうち少なくとも１本との間に配置され接続される。キャパシタンス素子２４は、インダクタンス素子６とインダクタンス素子２２とに挟まれた信号線４に接続される。また、キャパシタンス素子２４は、無線機器の受信周波数である４７０[ＭＨｚ]〜７００[ＭＨｚ]程度の周波数帯の信号に対してはインピーダンスが低く、５０[ＭＨｚ]以下から直流成分に対してはインピーダンスが高く設定される。実験により、キャパシタンス素子２４は、２００[ｐＦ]以上の容量値であれば十分に所望の性能が得られることが確認されている。

このように構成された実施の形態３では、無線機器に備えられるコネクタ１６に、接続ケーブル２の一端に備えられる第１接続手段９が嵌合接続される場合、インダクタンス素子６とインダクタンス素子２２とに挟まれた信号線４がモノポールアンテナとして動作する。整合回路部１５は、このモノポールアンテナのインピーダンスを無線回路１２の入力インピーダンス（一般的には７５Ω）に整合する。本実施の形態３は、この構成により、信号線４に高周波信号と低周波信号を重畳させるので、別途アンテナ素子を設けなくても信号線４がアンテナ素子の役割を果たす。

このように本実施の形態３は、信号線をアンテナ素子として動作させることができ、別途アンテナを構成する必要がないので、簡略化した構成で高いアンテナ性能を得ることができる。

なお、本実施の形態３では、２００[ｐＦ]以上の容量値であるキャパシタンス素子２４を用いて説明したが、これに限られるものではなく、ハイパスフィルターやＬＣ直列共振回路のように特定の高周波数帯のインピーダンスを低く、低周波数帯のインピーダンスを高くできるものであれば同様の効果が得られる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係るアンテン装置と無線機器の概略構成図である。図６は、実施の形態４の使用例を示す図である。

実施の形態１〜３までと同一の構成部分については説明を省略する。図５に示すように、実施の形態４では、第１中継手段１９上に、整合回路１５と整合回路２５とを有し、同軸ケーブル３の内部導体はそれぞれに接続される。接続ケーブル２は第１中継手段１９上で左耳用イヤホン３０と接続するケーブルと右耳用イヤホン２９と接続するケーブルとに分かれる。整合回路２５は、左耳用イヤホン３０と接続するケーブル内に配置されるアンテナ素子２８と接続する。

アンテナ素子２８は、屈曲可能な線状導体で構成され一方の端は第１中継手段１９に、他方の端は回路基板２６に接続され、回路基板２６側において電気的に開放されている。長さＬ５は１／２波長から３／２波長程度であり、アンテナ素子７とは電気的に異なる長さを有する。ここでは、本実施の形態４では、アンテナ素子２８の長さを３５［ｃｍ］とする。

アンテナ素子２８と複数の信号線４とは平行に配置され、接続ケーブル２を構成する非導電性の材質のものにより覆われ、束ねられている。ここで、アンテナ素子２８と複数の信号線４とは、信号線４を被膜している非導電性の材質のものを介して接触している。

回路基板２６上には、アンテナ素子２８の一端と、インダクタンス素子２７とが半田付け等により固定されている。

インダクタンス素子２７は、複数の信号線４の少なくとも１本に直列に挿入される。また、インダクタンス素子２７はインダクタンス素子６と同様の素子であり、アンテナ素子７と信号線４との容量結合によって、イヤホン部と回路基板２６との間の信号線４に高周波信号が漏洩するのを防止する役割を果たす。

アンテナ素子２８の開放端とインダクタンス素子２７との距離Ｄ２は、小さいほうがアンテナ性能上望ましい。実験により、Ｄ２は３［ｃｍ］以下であれば高いアンテナ性能を確保できることが確認されている。

回路基板２６には、複数の信号線４を介して左耳用のイヤホン３０が接続されている。また、第２中継手段２０には、複数の信号線４を介して右耳用のイヤホン２９が接続されている。

本実施の形態４では、回路基板２６とイヤホン３０との距離Ｌ６は６０[ｃｍ]程度である。接続ケーブル２は、一方の端が第１接続手段９であり、他方の端がイヤホン２９またはイヤホン３０であり、その全長（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ４＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ６）は１２５[ｃｍ]程度のイヤホンケーブルである。

図６に示すように、ユーザ２１が無線機器の画面を見る使用状態では、アンテナ素子７とアンテナ素子２８は、ユーザ２１の人体から距離を隔てて水平状態に保たれる。アンテナ素子７とアンテナ素子２１との間の距離もＧ１だけ離れる。実験により、Ｇ１は１[ｃｍ]以上であれば、高いアンテナ性能を得られることが確認されている。

本実施の形態４では、無線機器のコネクタ１６と接続ケーブル２の第１接続手段９とが嵌合接続すると、アンテナの電気長が異なるアンテナ素子７とアンテナ素子２８とが同時にモノポールアンテナとして動作する。整合回路部１５は、アンテナ素子７のインピーダンスを無線回路１２の入力インピーダンス（一般的には７５Ω）に整合する。また、整合回路部２５は、アンテナ素子２８のインピーダンスを無線回路１２の入力インピーダンス（一般的には７５Ω）に整合する。

この構成により、本実施の形態４では、それぞれ電気長の異なるアンテナ素子７とアンテナ素子２８とが同時にモノポールアンテナとして動作するので、各アンテナ素子に共振し広い周波数帯域（範囲）において高いアンテナ性能を得ることができる。また、アンテナ素子７とアンテナ素子２８は接続ケーブル２の中央部分に配置されるので、使用状態において２本のアンテナ素子とユーザ２１との距離を、アンテナ性能に人体の影響が及ばない程度に確保することができる。また、使用状態において、２本のアンテナ素子は水平状態に保たれるので、主偏波を水平とする電波を効率よく受信することができる。

なお、本実施の形態４では接続ケーブル２の全長（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ４＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ６）は１２５[ｃｍ]程度としたが、これに限られるものではなく、また、（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ４）と（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ６）の長さが異なっていても、使用状態においてアンテナ素子の一部が水平状態に保たれる長さであれば同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態４では、ここまで周辺機器（イヤホン）と無線機器とを接続する接続ケーブルについて説明してきたが、図９に示すように、第２中継手段２０と回路基板２６とを線状素子で接続し、接続ケーブル２をユーザ２１の首にかけるストラップ形状にしても同様の効果は得られる。この場合は、第２中継手段２０と回路基板２６とを接続する線状素子の材質は導電性であっても、非導電性であっても高いアンテナ性能を得ることができる。また、第２中継手段２０と回路基板２６とを接続する線状素子の材質が非導電性である場合には、インダクタンス素子２２とインダクタンス素子２７は削除しても同様に高いアンテナ性能を得ることができる。

(実施の形態５)
図７は、本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置と無線機器の概略構成図である。図８は、実施の形態５の使用例を示す図である。

ここでは、実施の形態１〜４までと同一の構成部分については説明を省略する。図７に示すように、アンテナ素子２８はアンテナ素子７とは別に、第１中継手段１９と第２中継手段２０とを接続する非導電性の管状チューブ内に配置される。管状チューブのうちアンテナ素子２８の開放端側は、第２中継手段２０を被膜している非導電性の材質のものと接続される。ここで、アンテナ素子２８の電気長Ｌ５はアンテナ素子７の電気長Ｌ２とは異なり、それぞれことなる周波数帯において共振する。

図７に示すように、第１中継手段１９と第２中継手段２０との経路は、アンテナ素子７を含む経路１（Ｌ２＋Ｄ１）と、アンテナ素子２８を含む経路２（Ｌ５＋Ｄ３）との二つがある。ここで、インダクタンス素子２２とアンテナ素子２８の開放端との距離Ｄ３を、経路１（Ｌ２＋Ｄ１）と、経路２（Ｌ５＋Ｄ３）が１０[ｃｍ]程度異なるように調整する。この構成によると、図８に示すように、使用状態において、アンテナ素子７とアンテナ素子２８との間に距離Ｇ２が生じる。本実施の形態５ではＧ２は５[ｃｍ]程度の間隔となる。図８に示すように通常、接続ケーブル２が重力方向にぶら下がる使用状態では、この距離Ｇ２は確保される。実験により、距離Ｇ２は１[ｃｍ]以上であれば高いアンテナ性能がえら得ることが確認されている。

本実施の形態５では、それぞれ電気長の異なるアンテナ素子７とアンテナ素子２８とが同時にモノポールアンテナとして動作するため、アンテナ素子が一本の場合と比較して、それぞれのアンテナ素子に共振し広い周波数範囲において高いアンテナ性能を得ることができる。

また、アンテナ素子７およびアンテナ２８は接続ケーブル２の中央部分に配置されるので、使用状態において、二本のアンテナ素子と人体（ユーザ２１）との距離を、アンテナ性能に人体の影響が及ばない程度まで、確保することができ、高いアンテナ性能を得ることができる。また、使用状態では二本のアンテナ素子は水平状態に保たれるので、主偏波を水平とする電波を効率よく受信することができる。さらに、使用状態において二本のアンテナ素子の間隔を固定でき、複数のアンテナの距離が近接して電磁的に結合することによるアンテナ性能の劣化を軽減することができる。

なお、本実施の形態５では、アンテナ素子の数を二本としたがこれに限られるものではなく、二本以上の複数本のアンテナ素子を設けてもよく、そうすることで更に広い周波数帯域に対応できる。

（実施の形態６）
図１０は、本発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の概略構成図である。

ここでは、実施の形態１〜５までと同一の構成部分については説明を省略する。図１０に示すように、アンテナ装置は、携帯無線機と接続する第１接続手段９の他端側に、第２中継手段の代わりに第２接続手段９ａを備えている。

第２接続手段９ａは、周辺機器を接続する周辺機器接続部８ａを有している。この構成により、イヤホン、スピーカ、マイク、リモコン操作部など様々な周辺機器を接続することができる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2005年2月2日出願の日本特許出願、出願番号2005-026725、及び2005年8月26日出願の日本特許出願、出願番号2005-246451に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明は、無線機器の外部アンテナとして動作するアンテナ装置であって、使用状態において、人体近接の影響によりそのアンテナ性能が劣化しない接続ケーブルとして有用である。

本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置と携帯無線機の概略構成図である。 実施の形態１の使用例（使用状態）を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置と携帯無線機の概略構成図である。 本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置と携帯無線機の概略構成図である。 本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置と携帯無線機の概略構成図である。 実施の形態４の使用例（使用状態）を示す図である。 本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置と携帯無線機の概略構成図である。 実施の形態５の使用例（使用状態）を示す図である。 ストラップ形状の接続ケーブルの一例を示す図である。 実施の形態６に係るアンテナ装置の概略構成図である。 特許文献１について使用状態を例示する図である。 特許文献２について使用状態を例示する図である。

符号の説明

１ 携帯無線機
２ 接続ケーブル
３ 同軸ケーブル
３ａ 同軸線
４ 信号線
５ イヤホン
６ インダクタンス素子
７ アンテナ素子
８ 接続ピン
８ａ 周辺機器接続部
９ 第１接続手段
９ａ 第２接続手段
１０ 回路基板
１１ 端子バネ
１２ 無線回路部
１３ 制御部
１４ 回路基板
１５ 整合回路
１６ コネクタ
１７ プッシュボタン
１８ プッシュ式スイッチ
１９ 第１中継手段
２０ 第２中継手段

Claims (15)

1. 無線機器に接続する第１接続手段と、周辺機器に接続する第２接続手段と、その間に配置され、前記無線機器から複数の信号を前記周辺機器に伝送する接続ケーブルとアンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、
   前記接続ケーブルの途中位置に前記複数の信号を中継する第１中継手段と、
   前記第２接続手段と前記第１中継手段との間に前記アンテナ素子と、
   前記第１接続手段と前記第１中継手段の間に、前記アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線と、を備え、
   前記アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１中継手段において、前記周辺機器に伝送される複数の信号線のうち少なくとも１本に直列に挿入される第１インダクタンス素子を備え、前記第２接続手段は、前記複数の信号線に直列に挿入される第２インダクタンス素子とを備え、
   前記第１インダクタンス素子および前記第２インダクタンス素子は、少なくとも音声信号を通過させるとともに前記アンテナ受信信号を遮断し、前記第１中継手段にて前記アンテナ受信信号を取り出すよう構成することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記同軸線を芯線とする同軸ケーブルの外導体は前記無線機器の接地電位に接続し、前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第１接続手段側にキャパシタンス素子を備え、
   前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記外導体との間に配置されることを特徴とする請求項１から２いずれか１項に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第２接続手段側にキャパシタンス素子を備え、前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記同軸線との間に配置され、
   前記アンテナ素子の代わりに前記少なくとも１本の信号線がモノポールアンテナとして動作し、前記無線機器の外部アンテナとして動作する請求項１から３いずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第２接続手段に、前記無線機器を制御する制御手段を備え、前記接続ケーブルおよび前記同軸ケーブルを経由して前記無線機器を制御することを特徴とすることを請求項１から４いずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 無線機器に接続される第１接続手段と、前記無線機器から周辺機器に複数の信号を伝送する接続ケーブルと、アンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、
   前記接続ケーブルの途中位置に所定の間隔で配置される前記複数の信号を中継する第１中継手段および第２中継手段と、
   前記第１中継手段と前記第２中継手段との間に前記アンテナ素子と、
   前記第１接続手段と前記第１中継手段との間に、前記アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線と、を備え、
   前記アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作することを特徴とするアンテナ装置。
7. 無線機器に接続される第１接続手段と、前記無線機器から周辺機器に複数の信号を伝送する接続ケーブルと、複数のアンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、
   前記接続ケーブルの途中位置に配置される前記複数の信号を中継する第１中継手段と、
   前記第１中継手段から分岐され、一方の接続ケーブルの途中位置に配置される前記複数の信号を中継する第２中継手段と、
   前記第１中継手段から分岐され、他方の接続ケーブルの途中位置に配置される前記複数の信号を中継する第３中継手段と、
   前記第１中継手段と前記第２中継手段との間に第１アンテナ素子と、
   前記第１中継手段と前記第３中継手段との間に第２アンテナ素子と、
   前記第１接続手段と前記第１中継手段の間に、前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線と、を備え、
   前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作することを特徴とするアンテナ装置。
8. 無線機器に接続される第１接続手段と、前記無線機器から周辺機器に複数の信号を伝送する接続ケーブルと、アンテナ素子とを一体的に構成するアンテナ装置であって、
   前記接続ケーブルの途中位置に所定の間隔で配置される前記複数の信号を中継する第１中継手段および第２中継手段と
   前記第１中継手段と前記第２中継手段との間を接続する２つのケーブルにそれぞれ配置される第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、
   前記第１接続手段と前記第１中継手段の間に、前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子で受信し、前記第１中継手段にて取り出されたアンテナ受信信号を前記無線機器に伝送する同軸線と、を備え、
   前記第１アンテナ素子および／または第２アンテナ素子が前記無線機器の外部アンテナとして動作することを特徴とするアンテナ装置。
9. 前記第１中継手段において、前記周辺機器に伝送される複数の信号線のうち少なくとも１本に直列に挿入される第１インダクタンス素子を備え、
   前記第２中継手段は、前記信号線の少なくとも１本に直列に挿入される第２インダクタンス素子とを備え、
   前記第１インダクタンス素子および前記第２インダクタンス素子は、少なくとも音声信号を通過させるとともに前記アンテナ受信信号を遮断し、前記第１中継手段にて前記アンテナ受信信号を取り出すよう構成することを特徴とする請求項６ないし８に記載のアンテナ装置。
10. 前記同軸線を芯線とする同軸ケーブルの外導体は前記無線機器の接地電位に接続し、前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第１接続手段側にキャパシタンス素子を備え、
    前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記外導体との間に配置されることを特徴とする請求項６ないし９に記載のアンテナ装置。
11. 前記第１中継手段において、前記第１インダクタンス素子に対し前記第２中継手段側にキャパシタンス素子を備え、前記キャパシタンス素子は前記複数の信号線と前記同軸線との間に配置され、
    前記第１アンテナ素子の代わりに前記少なくとも１本の信号線がモノポールアンテナとして動作し、前記無線機器の外部アンテナとして動作する請求項６ないし１０に記載のアンテナ装置。
12. 前記第２中継手段に、前記無線機器を制御する制御手段を備え、前記接続ケーブルおよび前記同軸ケーブルを経由して前記無線機器を制御することを特徴とすることを請求項６ないし１１に記載のアンテナ装置。
13. 前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との電気長が異なることを特徴とする、請求項７または８に記載のアンテナ装置。
14. 前記周辺機器がイヤホンである請求項１ないし１３に記載のアンテナ装置。
15. 前記接続ケーブルが前記無線機器と接続して使用される状態において、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子の両方またはいずれか一方が略水平状態になることを特徴とする請求項１ないし１４に記載のアンテナ装置。

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