JP5007806B2 - イヤホンアンテナ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、携帯用受信端末に接続されて使用されるイヤホンアンテナ装置、特に、異なる周波数帯域の受信を行うことが可能であると共に人体近接時の影響を軽減させることのできるイヤホンアンテナ装置に関する。
携帯電話をはじめとする携帯用受信端末においては、FMラジオの受信や、携帯電話・移動体端末向けの1セグメント部分受信サービスなど、UHF帯を利用した放送の受信を行い、視聴することを可能とする機能を有するものが流通するようになっている。同時に、これらの放送を受信するためのアンテナの機能と、イヤホンの機能を併せ持つイヤホンアンテナ装置が開発されており、これらイヤホンアンテナ装置を携帯用受信端末に接続して放送の受信と視聴が行われている。
最近では、FMラジオの受信と携帯電話・移動体端末向けの1セグメント部分受信サービスの受信とを同時に行うことのできるイヤホンアンテナ装置が知られている。これらのイヤホンアンテナ装置は、例えば、イヤホンプラグに一端が接続され、他端をスピーカに接続された音声信号線およびアンテナ兼グランド線より構成される。イヤホンプラグが携帯用受信端末に設けられたジャックに挿入されると、音声信号がイヤホンプラグから音声信号線およびスピーカを介してアンテナ兼グランド線に流れる。同時に、各種放送の電波は、アンテナ兼グランド線に高周波数電流として受信され、携帯用受信端末に入力され、必要な変換処理を施され、視聴が可能となる。
FMラジオの受信と、UHF帯を利用した放送の受信とを同時に行うことのできる既存のイヤホンアンテナ装置は、FM帯とUHF帯が1つの広帯域用のアンテナとして構成されているものであった。
ところで、これらのイヤホンアンテナ装置は、手で把持したり、衣服のポケットなどに収納したりする人体近接時に受信性能が大きく低下することから、人体近接時の影響を受け難くしたイヤホンアンテナ装置が開発されてきた。例えば、下記特許文献1(特開2006−25392号公報)は、人体近接時の影響を受けにくいイヤホンケーブルアンテナを備え、安定したアンテナ性能が得られるUHF帯のイヤホンケーブルアンテナ装置、接続ケーブル及び放送受信装置を開示している。
このイヤホンケーブルアンテナ装置は、運用周波数帯域の略4分の3波長の長さを有するイヤホンケーブルアンテナ素子と、イヤホンケーブルアンテナ素子よりも長く、イヤホンケーブルアンテナ素子と平行に配置された信号線と、信号線における放送受信装置側の接続端から運用周波数帯域の略4分の3波長隔てた位置で信号線に流れる高周波電流を切断する高周波切断回路とを備えるものである。
このイヤホンケーブルアンテナ装置によれば、イヤホンケーブルアンテナ素子に高周波切断回路を挿入したことによって、イヤホンケーブルアンテナ素子の全長部分ではなく、一部分、特に運用周波数帯域の略4分の3波長の長さの部分をアンテナとして利用することによって、高周波電流の多くが主にアンテナ素子に流れ、携帯受信端末本体に流れる電流は少なくて済む。このため、広帯域特性を有しながらも、携帯受信端末本体を手で持ったり使用者の体に近接したりした時のアンテナ性能の劣化を少なくすることができる。
特開2006−25392号公報(要約、段落[0042]、段落[0052])
しかしながら、従来のイヤホンアンテナ装置において、FMラジオの受信と、UHF帯を利用した放送の受信とを同時に行うためには、FM帯とUHF帯が1つの広帯域用のアンテナとして構成される必要があった。このため、特にUHF帯の放送を受信するためにはアンテナ素子が長すぎるため、受信性能が低下するという欠点があった。
さらに、上記特許文献1に記載されたイヤホンケーブルアンテナ装置は、人体近接時のアンテナ性能の劣化を防ぐ点では効果を発揮するものではあるが、異なる周波数帯の電波を受信するためのものではなかった。
したがって、本発明は上記の問題点を解消することを課題とし、異なる周波数帯のアンテナを一体に形成して構成することによりそれぞれの周波数帯域において受信性能を向上させることが可能なイヤホンアンテナ装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明の目的は、人体近接時のアンテナの性能低下を防止することのできるイヤホンアンテナ装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、イヤホンアンテナ装置の長さを短くして利便性を高めたイヤホンアンテナ装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1にかかるイヤホンアンテナ装置は、一端にスピーカを備え、他端に接続手段を備えた第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子と、前記イヤホンケーブルアンテナ素子の途中からグランドに容量性・誘導性結合する分岐手段と、を備え、前記接続手段から前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子に設けられた分岐手段、および前記容量性・誘導性結合を介してグランドに終端する経路が第2の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子を構成することを特徴とする。
また、請求項2にかかるイヤホンアンテナ装置の発明は、請求項1にかかり、前記分岐手段は、前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の途中に一端が接続され前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の周囲に所定のギャップを隔てて巻回された巻線部と、前記巻線部の他端をグランドに接続するグランド接続線と、を備えることを特徴とする。
また、請求項3にかかるイヤホンアンテナ装置の発明は、請求項2にかかり、前記巻線部と前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子との間には、外周囲に溝が形成された絶縁物が挿入され、前記巻線部は前記絶縁物の溝に巻回されることを特徴とする。
また、請求項4にかかるイヤホンアンテナ装置の発明は、請求項1〜3にかかり、前記第1の周波数帯はFMラジオ周波数帯であり、前記第2の周波数帯はUHF帯であることを特徴とする。
また、請求項5にかかるイヤホンアンテナ装置の発明は、請求項4にかかり、前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の長さは、FMラジオ帯の周波数の波長の1/2、好ましくは1300mmであることを特徴とする。
また、請求項6にかかるイヤホンアンテナ装置の発明は、請求項4にかかり、前記接続手段から前記分岐手段までの長さは、UHF帯の周波数の波長の1/2、好ましくは110mmであることを特徴とする。
また、請求項7にかかるイヤホンアンテナ装置の発明は、請求項4にかかり、前記巻線部のインダクタンス値が、700nHであることを特徴とする。
また、請求項8にかかるイヤホンアンテナ装置の発明は、請求項4にかかり、前記イヤホンアンテナ装置において、前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子と、前記巻線部および前記グランド接続線を介してグランドに接続される経路とが逆F型アンテナを構成することを特徴とする。
本発明のイヤホンアンテナ装置は、下記のような優れた効果を奏する。
即ち、請求項1に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、接続手段からスピーカに至る第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子が第1の周波数帯における第1の共振回路を構成し、接続手段から分岐手段、および前記容量性・誘導性結合を介してグランドに終端する第2の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子が第2の周波数帯における第2の共振回路を構成する。これにより、異なる周波数帯のアンテナを組合わせて一体形成してイヤホンに組込むことが可能となるとともに、それぞれの周波数帯域における受信性能を向上させることが可能となる。また、同じアンテナ方式の異なる周波数帯用のアンテナを併設した場合に生じるような干渉による特性低下を避けることが可能となり、高品質なイヤホンアンテナ装置を提供することができる。
また、請求項2に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、分岐手段を、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の周囲に所定のギャップを隔てて巻回した巻線部とし、その一端を第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の途中に接続し、他端はグランド線を介してグランド接続する。これによって第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子からグランドに容量性・誘導性結合することが可能となり、接続手段から第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の途中まで、および前記容量性・誘導性結合を介してグランドに終端する第2の共振回路を構成することができる。第2の共振回路は、誘導性結合によってグランドに接続されているため、人体近接時の影響が少ない。また、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の全長部分と、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の途中から誘導性結合によってグランドに接続される経路によって逆F型アンテナ構造が形成されるため、人体近接時にモノポールアンテナと比較した場合影響が少ない。
また、請求項3に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子と巻線間には絶縁物が介在されるとともに、溝を形成することによって第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子と巻線との間のギャップ幅が一定に維持され、ギャップの精度を高くすることが可能となり、イヤホンアンテナ装置の特性向上を図ることができる。
また、請求項4に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、FMラジオの受信と、UHF帯の電波の受信の両方に有効なイヤホンアンテナ装置を提供できる。特に、このイヤホンアンテナを携帯端末等に接続することによって、手軽にFMラジオやUHF帯の電波を利用するワンセグ地上波デジタルテレビジョン放送を視聴することが可能となる。
また、請求項5に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の長さをFMラジオ帯の周波数の波長の1/2とすることによって、FMラジオ帯の受信を行う際にアンテナとしての最大利得を得ることが可能となる。
また、請求項6に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、前記接続手段から前記分岐手段までの長さをUHF帯の周波数の波長の1/2とすることによってUHF帯の受信を行う際にアンテナとしての最大利得を得ることが可能となる。また、UHF帯の周波数は470〜770MHzであり、これに対する1/2波長の長さは、194mm〜312mmであるが、UHF帯のアンテナの先端が巻線となっているために110mmとすることができる。これによって、アンテナのケーブル長を短くすることが可能となる。
また、請求項7に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、巻線部のインダクタンス値を700nHにすることによって、前記接続手段から前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子に設けられた分岐手段までをUHF帯用のアンテナ素子として機能させ、分岐手段からスピーカにかけての部分はUHF帯用のアンテナ素子として機能させないようにすることが可能となる。さらに、700nHの巻線が接続されることによって、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子を逆F型アンテナとして機能させることが可能となる。
また、請求項8に記載のイヤホンアンテナ装置の発明によれば、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子と、巻線部およびグランド接続線を介してグランドに接続される経路とが逆F型アンテナを構成するため、第1の周波数帯の電波を受信時に、高周波電流が容量性結合を介してグランドに流れるようになり、モノポールアンテナと比した場合に人体近接時の影響を軽減することが可能となる。
以下、本発明の具体例を実施例及び添付の図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのイヤホンアンテナ装置を例示するものであって、本発明をこのイヤホンアンテナ装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のイヤホンアンテナ装置にも等しく適用し得るものである。
図1を参照して本発明の実施例におけるイヤホンアンテナ装置について説明する。図1は、本発明の実施例におけるイヤホンアンテナ装置と、それが接続される携帯用受信端末との概略図である。
イヤホンアンテナ装置10は、イヤホンアンテナケーブル130と、その一端に設けられたプラグ110と、イヤホンアンテナケーブル130の他端に設けられたスピーカ120より構成される。
プラグ110は、後述する携帯用受信端末20の携帯用受信端末本体200に設けられたジャック220に挿入されるのに適した形状のものであり、イヤホンアンテナ装置10を携帯用受信端末20に接続した際に、イヤホンアンテナ装置10をイヤホンとしてもアンテナ装置としても使用することができるようにするものである。
スピーカ120は、イヤホン用のスピーカであって、種々の形態の既存のものを使用することができる。
イヤホンアンテナケーブル130は、アンテナ兼グランド線131、音声信号線132を有する。アンテナ兼グランド線131と音声信号線132は、イヤホンアンテナケーブル130の携帯用受信端末20に接続される端部に設けられたプラグ110からもう一方の端部に設けられたスピーカ120間において平行に延在される。
また、アンテナ兼グランド線131の途中には分岐点133が設けられ、分岐点133にはアンテナ兼グランド線131および音声信号線132の周囲に所定のギャップを隔てて巻回された巻線部134の一端が接続される。巻線部134の他端はグランド接続線135に接続され、グランド接続線135はイヤホンアンテナケーブル130の携帯用受信端末20に接続される端部までアンテナ兼グランド線131および音声信号線132と平行に延在されてプラグ110に接続される。分岐点133における巻線部134の一端とアンテナ兼グランド線131との接続は機械的な接続、つまり工具等によってかしめることによって行われる。
次に、巻線部134の構造について詳細に説明する。巻線部134は絶縁物としての絶縁体(図示せず)の周囲に巻回される。この絶縁体の外表面には、例えばらせん状に形成されたらせん状溝が設けられており、このらせん状溝内に巻線部134を構成する導体が挿入され、絶縁体に巻付けられるようになされている。また、絶縁体の中心軸部分には挿通穴が設けられ、ここにアンテナ兼グランド線131および音声信号線132が挿通される。
上記の巻線部134の構造によって、アンテナ兼グランド線131と巻線部134は、誘導性結合されるとともに、巻線とアンテナ兼グランド線131とが所定のギャップを隔てているために容量性結合される。さらに、巻線部134を絶縁体に形成されたらせん状溝に巻回させることによって巻線部134とアンテナ兼グランド線131との間のギャップが一定に維持されることから、ギャップの精度が向上し、誘導性・容量性接続の特性を安定させることができ、イヤホンアンテナ装置10の特性向上を図ることができる。
イヤホンアンテナ装置10を、上記の構造とすることによって、二つの周波数帯域に適合する構造とすることができる。先ず、プラグ110からアンテナ兼グランド線131を介してスピーカ120に至る経路によって第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子が構成される。
また、プラグ110からアンテナ兼グランド線131の分岐点133、そして巻線部134とグランド接続線135を介してプラグ110に至る経路によって第2の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子が構成される。なお、プラグ110がジャック220に差込まれると、グランド接続線135は携帯用受信端末本体200に設けられた回路基板210のグランド回路260に接続され、グランド接続される。
なお、プラグ110からスピーカ120に至るアンテナ兼グランド線131の長さL1は、第1の周波数帯の周波数の波長λの1/2である。また、プラグ110からアンテナ兼グランド線131に設けられる分岐点133までの長さL2は、第2の周波数帯の周波数の波長λの1/2である。この長さとすることによって、アンテナとして最大の利得を得ることができるようになる。
ここで、例えば、第1の周波数帯はFMラジオ周波数帯(76MHz〜108MHz)であり、第2の周波数帯はUHF帯(470MHz〜770MHz)である。この場合、プラグ110からスピーカ120に至るアンテナ兼グランド線131の長さL1は、1300mmとすることが好ましい。さらに、プラグ110からアンテナ兼グランド線131に設けられる分岐点133までの長さL2は、UHF帯の周波数の波長の1/2である194mm〜312mmとすることができるが、第2の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の先端が巻線となっているために、110mmとすることが好ましい。
さらに、この場合、巻線部134のインダクタンス値は、700nHとすることが好ましい。このようにすると、FM周波数帯の周波数信号においては抵抗値の小さい導体みなすことができるため、アンテナ兼グランド線131の全長部分をFM周波数帯用のアンテナ素子として機能させることができる一方、UHF帯の周波数信号においては、この巻線はグランド接続線135にこの誘導性結合と容量性結合を行うUHF帯用のアンテナ素子として機能させることができる。
また、巻線部134のインダクタンス値が700nHであることによって、このインダクタンスと、アンテナ兼グランド線131のプラグ110から分岐点133までのアンテナ素子によって、600Hzを中心とした広帯域UHF帯アンテナを構成することができる。
次に、上述したイヤホンアンテナ装置10が接続されて使用される携帯用受信端末20について説明する。
携帯用受信端末20は、携帯用受信端末本体200、携帯用受信端末本体200の内部に収容された回路基板210、回路基板210に設置され、携帯用受信端末本体200の筐体外面に挿入口が露出したジャック220、回路基板210上において一端をジャック220に接続され他端をグランドに接続されたコイル230、整合回路240、入力側が整合回路240に接続され、出力側がジャック220に接続された放送受信回路250、ジャック220に接続されたグランド回路260より構成される。
携帯用受信端末20は、例えば携帯電話機、携帯情報端末(PDA:Personal Disital Assistant)などであって、特に、FMラジオの受信と携帯電話・移動体端末向けの1セグメント部分受信サービスの受信とを行い、それぞれ視聴することが可能な携帯端末装置であるものとする。ジャック220は、上述したイヤホンアンテナ装置10のプラグ110が挿入・接続されるものである。
プラグ110がジャック220に差込まれると、イヤホンアンテナ装置10のアンテナ兼グランド線131がコイル230および整合回路240に接続され、放送受信回路250の出力側が音声信号線132に接続され、グランド接続線135がグランド回路260に接続される。
イヤホンアンテナ装置10のアンテナ兼グランド線131を流れる信号は、プラグ110およびジャック220を介して携帯用受信端末本体200の回路基板210に入力され、コイル230によって低周波数の信号が除去され、他の信号成分がキャパシタを介して整合回路240に入力される。整合回路240からの出力信号は放送受信回路250に入力され、入力信号を復調・増幅して音声信号に変換し、その出力を、ジャック220およびプラグ110を介して音声信号線132に出力してスピーカ120から発音させる。
次に、図2を参照して、上記のイヤホンアンテナ装置10がFMラジオの電波を受信する第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子として動作している場合と、UHFの電波を受信する第2の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子として動作している場合について説明する。なお、図2(a)は、図1に示したイヤホンアンテナ装置の等価回路図であり、図2(b)は、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子として動作している場合の説明図である。
先ず、図2(a)を参照すると、図1におけるプラグ110の先端部分が給電点136となり、給電点136からスピーカ120までのアンテナ兼グランド線131上に、FM周波数帯の高周波電流が、その周波数の波長の1/2の波長で第1の共振状態137で流れており、FM周波数帯用のアンテナ素子として機能している。
また、給電点136からアンテナ兼グランド線131の分岐点133までと、巻線部134によって形成された誘導性・容量性結合を介してグランドに至る経路に、UHF周波数帯の高周波電流が、その周波数の波長の1/2の波長で第2の共振状態138にあり、UHF周波数帯用のアンテナ素子として機能している。
さらに、FM周波数帯用のアンテナ素子は、FM周波数帯の電波の受信中において、図2(b)の等価回路に示されるように、給電点136からアンテナ兼グランド線131のスピーカ120に至る経路の途中の分岐点133から誘導性素子を介してグランドが接続された逆F型アンテナ構造となっている。この構造によって、FM周波数帯の高周波電流は誘導性素子を介してグランドにも流れるようになり、モノポールアンテナと比した場合に、人体近接時の影響が少なくなる。
以上、説明したように、上記のイヤホンアンテナ装置は、異なる周波数帯域のアンテナ素子をイヤホンケーブルに組込むことができ、このイヤホンアンテナ装置が接続される携帯用受信端末では、FMラジオ放送を受信して視聴できるとともに、UHF周波数帯を利用した携帯電話・移動体端末向けの1セグメント部分受信サービスの受信を行い視聴することができるようになる。
本発明の実施例におけるイヤホンアンテナ装置と、それが接続される携帯用受信端末との概略図である。 図2(a)は、図1に示したイヤホンアンテナ装置の等価回路図であり、図2(b)は、第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子として動作している場合の説明図である。
符号の説明
10 イヤホンアンテナ装置
20 携帯用受信端末
110 プラグ
120 スピーカ
130 イヤホンアンテナケーブル
131 アンテナ兼グランド線
132 音声信号線
133 分岐点
134 巻線部
135 グランド接続線

Claims (8)

  1. 一端にスピーカを備え、他端に接続手段を備えた第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子と、前記イヤホンケーブルアンテナ素子の途中からグランドに容量性・誘導性結合する分岐手段と、を備え、
    前記接続手段から前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子に設けられた分岐手段、および前記容量性・誘導性結合を介してグランドに終端する経路が第2の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子を構成することを特徴とするイヤホンアンテナ装置。
  2. 前記分岐手段は、前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の途中に一端が接続され前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の周囲に所定のギャップを隔てて巻回された巻線部と、前記巻線部の他端をグランドに接続するグランド接続線と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のイヤホンアンテナ装置。
  3. 前記巻線部と前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子との間には、外周囲に溝が形成された絶縁物が挿入され、前記巻線部は前記絶縁物の溝に巻回されることを特徴とする請求項2に記載のイヤホンアンテナ装置。
  4. 前記第1の周波数帯はFMラジオ周波数帯であり、前記第2の周波数帯はUHF帯であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のイヤホンアンテナ装置。
  5. 前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子の長さは、FMラジオ帯の周波数の波長の1/2、好ましくは1300mmであることを特徴とする請求項4に記載のイヤホンアンテナ装置。
  6. 前記接続手段から前記分岐手段までの長さは、UHF帯の周波数の波長の1/2、好ましくは110mmであることを特徴とする請求項4に記載のイヤホンアンテナ装置。
  7. 前記巻線部のインダクタンス値が、700nHであることを特徴とする請求項4に記載のイヤホンアンテナ装置。
  8. 前記イヤホンアンテナ装置において、前記第1の周波数帯用のイヤホンケーブルアンテナ素子と、前記巻線部および前記グランド接続線を介してグランドに接続される経路とが逆F型アンテナを構成することを特徴とする請求項4に記載のイヤホンアンテナ装置。
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