JP4655867B2 - ヘリカルアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、無線機等に使用されるヘリカルアンテナに関する。

ヘリカルアンテナの放射特性は、波長に対する導体１巻きの半径（ヘリカル半径）、線間ピッチ等によって定まる。
例えば、励振モードは導体１巻きの長さが波長より十分小さい場合はノーマルモードとなり、導体１巻きの長さが波長と同じ程度であれば螺旋状の軸方向に最大放射が得られる軸モードとなる。また、線間ピッチを変えると共振特性が変化する。ヘリカルアンテナは、ヘリカル半径、線間ピッチ、その他巻き数等の諸定数から、所望の特性を得られるように設計されている。

アンテナの特性を安定させるためには、これらの諸定数は固定されていなければならない。そのためアンテナ素子を保護するための様々な工夫が試みられている。

電話機や携帯型無線機などに使われるヘリカルアンテナは、図４（ａ）に示すヘリカルアンテナ４０のように、螺旋状に巻かれた導体４１に柔軟性のある合成樹脂等（例えばエストラマー）のカバー４２を被せてあるものがある。

カバー４２は給電コネクタ４３のカバー４４と接着剤等で固定されている。ヘリカルアンテナ４０は、カバー４２と導体４１の間に隙間（０．１〜０．３ｍｍ）があり、ヘリカルアンテナ４０が外部からの振動や衝撃を受けると、導体４１はカバー４２の内部で動いてしまう。

導体１が動いてしまうと、導体１のヘリカル半径や線間ピッチに変動が生じてしまう。ヘリカルアンテナ４０は、ヘリカル半径やピッチに変動が生じてしまうと電圧定在波比が変動してしまい、アンテナとしての特性が安定しなくなる。
また振動や衝撃でカバー４２と導体４１が衝突すると、耳障りな異音が発生してしまい、製品としての品位が落ちてしまう。

このため、このような、電話機や携帯型無線機などに使われるヘリカルアンテナでは、図４（ｂ）に示すように、接着剤を使用してカバー４２と導体４１とを固定している。

しかし、カバー４２と導体４１とを接着すると、導体４１の接着剤が付着した部分は、接着剤の凝固によって必要以上に動きを制約されてしまい、アンテナの屈曲性能が落ちてしまう。また、アンテナの弾性が落ちてしまう。更に、組立工程において、各種接着剤を不要な場所に付着させないように注意する必要があるため、作業性能が悪くなる。

更に、導体４１をカバー４２の内部に組み込むと、カバー４２の内部は密閉されてしまう。このため、溶剤が入っていないタイプの接着剤を使用する必要があり、一般には、２液性のエポキシ型接着剤が使用されている。例えば、しかし、２液の混合は、組立工程で行われるため混合比にバラツキがでてしまい、その結果、接着強度のバラツキがでる。また、混ぜ合わせた瞬間から効果が出始めるため接着剤自体の管理が困難である。

このように、接着剤を用いた固定方法では、螺旋状に巻かれた導体４１をカバー４２に固定する作業が困難である。また、固定されたアンテナの性能がばらつくおそれがあった。さらに、ヘリカルアンテナからカバーを取り外すことが困難であり、故障時等に対応が困難であった。

これらの問題に鑑みて、カバーの内側壁の形状をを凹凸にして、凸部で、螺旋状に巻かれた導体を抑えて固定しているヘリカルアンテナが知られている（例えば特許文献１）。
特実平５−３４７０９号公報

特許文献１に開示されるヘリカルアンテナは、カバーの加工、特に、裏面に備えられている凸部の厚みの調整が難しく、製造が困難である。さらに、凸部の高さや形状のばらつきにより、アンテナの性能がばらついたり、ガタが発生するおそれがあった。さらに、ヘリカルアンテナからカバーを取り外すことが難しく、故障時等に対応が困難であった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、螺旋状に巻かれた導体をカバー内部で容易に固定できる構造のヘリカルアンテナを提供することを目的とする。
また、本発明は、カバーが容易に脱着が可能な構造のヘリカルアンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るヘリカルアンテナは、
螺旋状に巻かれた導体と、
前記導体に被せられるカバーと、
前記導体と前記カバーとの隙間に配置され、前記導体の外周部における周方向の一部を覆うような形状の弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、前記導体の端部に固定された第１の部分と、前記導体には固定されず、前記導体の長手方向に伸びる第２の部分とを有する、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るヘリカルアンテナは、
螺旋状に巻かれた導体と、
前記導体に被せられるカバーと、
前記導体と前記カバーとの隙間に配置され、前記導体の外周部における周方向の一部を覆うような形状の弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は不織布からなる、
ことを特徴とする。

例えば、前記カバーは、一端が閉じ、他端が開放された筒状部材から構成され、
前記ヘリカルアンテナは、前記導体に接続され、前記カバーの他端と前記導体の基端を固定する給電コネクタを、さらに備える。

上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係るヘリカルアンテナは、
螺旋状に巻かれた導体と、
前記導体に接続された給電コネクタと、
前記導体に被せられるカバーと、
前記導体と前記カバーとの隙間に配置された弾性部材と、
を備え、
前記弾性部材は、前記螺旋状に巻かれた導体の内部に配置され、その一部分が前記螺旋状の導体の間からはみ出しており、
このはみ出し部分が前記導体と前記カバーの内壁とを押圧する、
ことを特徴とする。

このような構成を採用したことにより、弾性部材によりカバーと導体との間がうめられることにより、導体がカバー内部で容易に固定される。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態に係るヘリカルアンテナを図面を参照して説明する。

図１（ａ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るヘリカルアンテナ１０は、螺旋状に巻かれた導体１と、カバー２と、給電コネクタ３と、支持部４と、リボン状の不織布１５と、から構成されている。

螺旋状に巻かれた導体１の一端部には給電コネクタ３が接続されている。給電コネクタ３は導体１に電力を供給する。カバー２は導体１を保護するために導体１全体を覆うように被せられている。給電コネクタ３には支持部４が形成されている。支持部４は、カバー２を導体１に被せた際に、カバー２の基部内面と嵌合して、カバー２内部を密閉する。

不織布１５は、導体１の先端部とカバー２の内壁との間隙に配置されており、弾力性を有し、カバー２の内壁と導体１とを押圧することにより、摩擦力により、導体１の先端部をカバー２に固定する。不織布１５は、「カバー２の内径と螺旋状の導体１の外径の差」より厚く、導体１をカバー２の内壁に押しつけて導体１を固定する。

不織布１５の一端は、導体１の先端に両面テープなどの接着剤により固定されている。これは、導体１をカバー２内に押し込む際に、不織布１５がずれないようにするためである。不織布１５の長さは、カバー２内部で導体１の先端部分を押さえておくのに十分な長さであればよく、例えば、螺旋の５ピッチ分程度の長さがあればよい。

このような構成において、カバー２先端部の内部は図１（ａ）に示すように、不織布１５が導体１とカバー２の内側壁を押圧力により押さえつけている状態にあり、所謂ガタが防止されている。不織布１５には弾力性があるため導体１を変形させるほど押しつけるようなことはない。このため導体１が描く螺旋の半径や線間ピッチが設計で予定する値が大きくずれることがなく、アンテナの特性に影響はない。
また、不織布１５の押圧力により、カバー２と導体１との摩擦力、カバー２と不織布１５及び不織布１５と導体１との摩擦力により、カバー２は導体１から容易に抜けないようになっている。更に、不織布１５は柔らかい素材であるためアンテナ自身の屈曲性能にも影響を与えない。

ヘリカルアンテナ１０が、外部からの衝撃を受けると、不織布１５はクッションとして働き、導体１の螺旋の形状を確保したままカバー２内部で導体１を押さえつつ衝撃を緩和する。そのためアンテナの特性は安定している。更に、導体１がカバー２内壁に衝突することによる異音も発生しない。

このヘリカルアンテナ１０の組立方法を図を参照して説明する。
図１（ｂ）に示すように、不織布１５の一端部を導体１の先端部に両面テープのような粘着剤で装着する。不織布１５の一端部以外の部分は接着剤等を使用せず、導体１の螺旋の外側に沿うような状態にしておく。そして、図１（ｃ）に示すように、この状態を保ったままで螺旋状に巻かれた導体１をカバー２に挿入する。不織布１５は粘着剤により導体１の先端部に引っ張られる状態でカバー２の内部に収まる。

すると、図１（ａ）に示すように、カバー２と螺旋状に巻かれた導体１との間に、不織布１５が挟まれた状態となる。不織布１５は、カバー２と導体１に挟まれて、不織布１５とカバー２と導体１とはそれぞれ互いに抑え合う状態になり、導体１はカバー２の内部で固定され、カバー２は、容易に外れないようになる。また、支持部４は、カバー２の基部内面と嵌合し、カバー２の内部を密閉すると共に導体１の基部を固定する。
なお、カバー２は、接着剤などを使用せずに、押圧力により導体１に装着されているため、支持部４（導体１の基部）をおさえた状態でカバー２を引き抜くことにより、カバー２の取り外しは可能である。

このようにして、カバー２を螺旋状に巻かれた導体１に、不織布１５によって固定することできる。不織布１５の押圧による固定であるため、導体１の線間ピッチの変動等を避けることができ、電圧定在波比は安定し、その結果アンテナとしての性能が安定する。

また、外部からの振動や衝撃により螺旋状に巻かれた導体１がカバー２の壁面に衝突することによる異音も無くなる。
更に、粘着剤は導体１の先端部の一部分で使っているのみであり、また、導体１と不織布１５とは、お互いの動きを抑制することはない。このためヘリカルアンテナ１０自体の屈曲性には殆ど影響が出ない。

さらに、故障などにより、カバー２を導体１から取り外す必要が生じた場合、支持部４（導体１の基部）をおさえてカバー２を引き抜き抜くことができ、簡単に修正することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、螺旋状に巻かれた導体１をカバー２内部で容易に固定して、動作特性の安定した、更に品質の高いヘリカルアンテナを実現できる。

尚、本発明を実施するにあたっては、上記実施の形態に限られるものではない。

不織布１５は一枚に限らず、複数枚使用してもかまわないし、筒状にするなど形状を変えてもかまわない。また、同様の効果を得られる素材であればそれを代用してもかまわない。例えば樹脂シート、ゴムシートなどの弾性を有する素材でも同様の効果を得られる。さらに、不織布１５の一端部を含む複数箇所を導体１に固定してもよい。

（第２の実施の形態）
図２（ａ）に示すように、不織布１５の代わりに熱収縮チューブ２５を使用することも可能である。

図２（ａ）に示すヘリカルアンテナ２０は、螺旋状に巻かれた導体１と、カバー２と、給電コネクタ３と、熱収縮チューブ２５と、支持部４とで構成されている。

熱収縮チューブ２５のサイズは、収縮する前の状態で、その内径が、螺旋状に巻かれた導体１の外径よりやや大きめのサイズを有する。また、熱収縮チューブ２５の厚みは、収縮した状態で、カバー２と導体１の隙間を埋めるのに適した厚さ、ほぼ［｛熱収縮チューブ２５の厚さ＝（カバー２の内径−螺旋状に巻かれた導体１の外径）／２｝±α２］となるように調整されている。

アンテナを組み立てる際には、熱収縮チューブ２５を、図２（ｂ）に示すように、導体１の先端部に装着する。続いて、熱収縮チューブ２５を熱により収縮させる。続いて、図２（ｃ）に示すように、熱収縮チューブ２５を装着した導体１にカバー２を被せる。

すると、図２（ａ）に示すように、熱収縮チューブ２５は、導体１とカバー２の隙間を埋め、導体１をカバー２内部でガタを防止して固定する。

このように、熱収縮チューブ２５を使用することによっても、製造が容易で動作特性が安定し、更に、品質の高いヘリカルアンテナを実現できる。

（第３の実施形態）
図３（ａ）に示すヘリカルアンテナ３０は、螺旋状に巻かれた導体１と、カバー２と、給電コネクタ３と、クッション材３５と、支持部４とで構成されている。

クッション材３５は図３（ｂ）に示すように、導体１が形成する螺旋の内部に埋め込まれている。
クッション材３５は、導体１のヘリカル半径や線間ピッチに影響を与えない程度の柔らかさの素材である。
クッション材３５のサイズと柔軟度は、図３（ｃ）のように導体１に組み込んだ状態でクッション材３５のはみ出している部分がカバー２と導体１の隙間を埋め、カバー２の内壁を押圧する程度［｛（カバー２の内径−導体１が描く螺旋の外径）／２｝＋α３］に調整しておく。
ヘリカルアンテナ３０は、図３（ａ）に示すように、このクッション材３５の導体１からはみ出した部分でカバー２と導体１の隙間を埋められていて、ガタを防止して、導体１の位置を固定する等、前述の不織布１５や熱収縮チューブ２５を使用した場合と同様の効果を得られる。

以上の実施の形態では、螺旋状に巻かれた導体１の先端部に弾性部材を配置した。これにより、カバー２の先端部は導体１の先端部に固定される。一方、カバー２の基部は、支持部４により導体１の基部に固定される。従って、弾性部材を一部にのみ配置しているにもかかわらず、カバー２全体を導体１に固定することができる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、上記実施の形態では、導体１が描く螺旋の直径が一定の例を示したが、導体１が描く螺旋の直径は変化させてもよい。例えば、螺旋の直径を先細のテーパー状としてもよい。
また、弾性部材はカバー２の内面を押圧する必要はなく、カバー２内の空隙をうめて、導体１の位置を固定することにより、そのがたつきや振動を押さえる程度でもよい。

以上のように本発明によって、螺旋状に巻かれた導体をカバー内部で容易に固定でき、動作特性が安定していて、且つ、品質のよいヘリカルアンテナを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るヘリカルアンテナを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るヘリカルアンテナを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るヘリカルアンテナを示す図である。 従来のヘリカルアンテナを示す図である。

符号の説明

１ 導体
２ カバー
３ 給電コネクタ
４ 支持部
１５ 不織布
２５ 熱収縮チューブ
３５ クッション材

Claims (4)

1. 螺旋状に巻かれた導体と、
   前記導体に被せられるカバーと、
   前記導体と前記カバーとの隙間に配置され、前記導体の外周部における周方向の一部を覆うような形状の弾性部材と、を備え、
   前記弾性部材は、前記導体の端部に固定された第１の部分と、前記導体には固定されず、前記導体の長手方向に伸びる第２の部分とを有する、
   ことを特徴とするヘリカルアンテナ。
2. 螺旋状に巻かれた導体と、
   前記導体に被せられるカバーと、
   前記導体と前記カバーとの隙間に配置され、前記導体の外周部における周方向の一部を覆うような形状の弾性部材と、を備え、
   前記弾性部材は不織布からなる、
   ことを特徴とするヘリカルアンテナ。
3. 前記カバーは、一端が閉じ、他端が開放された筒状部材から構成され、
   前記ヘリカルアンテナは、前記導体に接続され、前記カバーの他端と前記導体の基端を固定する給電コネクタを、さらに備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘリカルアンテナ。
4. 螺旋状に巻かれた導体と、
   前記導体に接続された給電コネクタと、
   前記導体に被せられるカバーと、
   前記導体と前記カバーとの隙間に配置された弾性部材と、
   を備え、
   前記弾性部材は、前記螺旋状に巻かれた導体の内部に配置され、その一部分が前記螺旋状の導体の間からはみ出しており、
   このはみ出し部分が前記導体と前記カバーの内壁とを押圧する、
   ことを特徴とするヘリカルアンテナ。

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