JP5338411B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
最近では、携帯型テレビジョン受像機も開発され、その音声をイヤホンで聴取するとともに、イヤホン用のケーブルをシールドケーブルで形成し、受信アンテナ等の高周波信号の伝送にも利用している。
この種のケーブルはオーディオ(Audio)信号(低い周波数帯)を伝送するために用いられており、たとえばVHF、UHFのアンテナの用途として用いた場合、高周波信号での損失が大きく適さない場合がある。
また、高周波信号用に3C-2V、5C-2Vといった、通常の同軸ケーブルの場合、高周波設計を最適化することで、高周波伝送特性は非常に良好であるが、太く、重く、柔軟性や引っ張り特性に弱く、可動部分での耐久性能が非常に劣る問題があった。
このシールドケーブルの主たる導体としては通常の軟銅線を用い、また、補強用の線条体としても汎用のものを用いることができ、安価に製造することができる。
また、シールドケーブルの補強用の線条体に、剛性は小さいが高い抗張力を有する材質のものを用いることにより、屈曲性、柔軟性を低下させることなく引張り強度を高めて断線発生を防止でき、所定の電気的特性も確保することが可能となる。
特に注目したいのがスリーブ(SLEEVE)と言われる、グランドGNDの折り返し構造である。
スリーブアンテナは、ケーブル外皮に乗った電流をスリーブの折り返し構造により、高周波的にインピーダンスを上げ遮断している。
したがって、このアンテナでは、接続するセットググランドGNDの長さにより共振周波数が変動することが問題となるおそれがある。
また、セットグランドGNDもアンテナの放射に寄与するため、移動体通信などの人体で持って使用するケースの場合、セットグランドGNDを握るためアンテナの利得に影響が出るおそれがある。
特に、特許文献2に開示されたスリーブアンテナにおいて、スリーブ部は板金を追加し、フレキシブル性、デザイン性に劣り、大型化、複雑化、高価格化するという不利益がある。
本発明によれば、安価で、デザイン性、フレキシブル性が良いアンテナシールドケーブルを実現でき、しかも高周波特性の向上を図ることができる。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(シールドケーブルの第1の構造例)
2.第2の実施形態(シールドケーブルの第2の構造例)
3.第3の実施形態(アンテナ装置の第1の構成例)
4.第4の実施形態(アンテナ装置の第2の構成例)
5.第5の実施形態(アンテナ装置の第3の構成例)
図1および図2の(A),(B)は、本発明の第1の実施形態に係るシールドケーブルの構造例を示す図である。
図1(A)は、第1の実施形態に係るシールドケーブルの各構成部材を露出させて示す斜視図である。図1(B)は、第1の実施形態に係るシールドケーブルの簡略断面図である。
図2(A)は、第1の実施形態に係るシールドケーブルの簡略断面図であり、図2(B)は、第1の実施形態に係るシールドケーブルの各構成部材を露出させて示す側面図である。
シールドケーブル10は、内部導体(中心導体という場合もある)11、第1絶縁体12、第1外部導体13、第2絶縁体14、および第2外部導体15が、内部側から順に同軸状に配置され、外周が絶縁シース16で覆われている。
すなわち、シールドケーブル10は、内部導体11が第1絶縁体12で絶縁され、第1絶縁体12の外周に第1外部導体13が同軸状に配置されている。シールドケーブル10は、さらに第1外部導体13が第2絶縁体14で絶縁され、第2絶縁体14の外周に第2外部導体15が配置されている。
そして、シールドケーブル10は、その外周全体が絶縁シース16で被覆されている。
内部導体11と第1外部導体13、並びに第1外部導体13と第2外部導体15は、高周波的にインピーダンスを有する。
図1および図2の例では、内部導体11は、3本の線11−1,11−2,11−3により構成される。
内部導体11は、たとえば、ポリウレタン線をコーティングした線が複数本配置され、各線の中央部に引っ張り対策・屈曲対策のために高い抗張力性を有する材質、たとえばアラミド繊維により形成される線条体112が配置される。
図4の例では、複数のポリウレタン線を束ねてコーティングされる。これにより、複数のポリウレタン線がバラけることが防止される。ポリウレタン線の中心部はたとえば銅線により形成される。
ポリウレタンコーディングは、たとえば線11−1が赤、線11−2が緑、線11−3が透明となるように行われる。
これらの線が複数本、たとえばオーディオ(Audio)信号伝送としてL、R、Gよって内部導体として配置されている。
また、複数の内部導体を螺旋状によじってまとめることで、高周波的に結合させることにより高周波では一本の導体としてみることができる。
なお、アラミド繊維は、たとえば、ケブラー(デュポン 登録商標)やトワロン(帝人 登録商標)等の市販のものを用いることができる。
第1絶縁体12は、塩化ビニル、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が用いられる。
第1絶縁体12は、電気的特性、耐熱性に優れた四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)や、誘電率や誘電損失の少ない架橋発泡ポリエチレンを用いるのが好ましい。
第1絶縁体12の外周に第1外部導体13を巻き付け、内部導体11と第1外部導体13の同軸構造による特性インピーダンスとしては、50Ωまたは75Ωとなるように、第1絶縁体12の誘電率が調整される。
第2絶縁体14は、第1絶縁体12と同様に、電気的特性、耐熱性に優れた四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)や、誘電率や誘電損失の少ない架橋発泡ポリエチレンを用いるのが好ましい。
第2絶縁体14の外周に第2外部導体15を巻き付け、第1外部導体13と第2外部導体15の同軸構造による特性インピーダンスとしては、50Ωまたは75Ωとなるように、第2絶縁体14の誘電率が調整される。
なお、編組シールドは、横巻シールドと比べて、屈曲時においてもシールドの隙間発生が少なく、適度な柔軟性、折り曲げ強さ、機械的強度を備えた静電シールド方法として知られているものである。
極細シールドケーブルの編組シールドでは、通常、持数は2〜10本とされ、打数は10〜30とされている。本実施形態においては、このような構成の編組シールドの素線21のうちの一部が、より高い抗張力特性をもつ材質の線条体22で形成される。
この場合、たとえば、持数が4なら、その内の1本の素線21が線条体22に置き換えられ、編組シールド20の全体の1/4が線条体22とされる。
なお、編組シールド20を構成する素線21より高い抗張力特性をもつ材質の線条体22であれば、金属線、非金属線の何れであってもよい。
また、線条体22に、高張力繊維のような非金属材を用いる場合は、たとえば、高張力繊維の表面に銅等をコーティングした金属化繊維、あるいは、高張力繊維糸に平角線状の銅箔テープをラップ巻きした銅箔糸として知られているような線条体を用いてもよい。
また、絶縁シース16を押出し機で成型により形成する場合は加熱を伴うので、線条体22には耐熱性のものを用いる。
シールドは上述したように、裸軟銅線を編組した構造である。編組とすることで、高周波的により導体間の結合が進み、編みこんでいるがあたかも一つの導体としてみることができ、高周波損失がより低減できる。
横巻きシールドの場合、どうしても巻きピッチによりシールド性能がばらつき、巻くほどに遮蔽性能は向上するが、その一方でフレキシブル性が劣化する。
編み込むことで、互いの隙間を補完しながらも、フレキシブルに影響が与えにくい構造となる。
図6(A)は、シールドケーブルの各構成部材の材質や外径等をテーブルとして示す図である。
図6(B)は、シールドケーブルの各構成部材の外径寸法を示す図である。
第1絶縁体12の外径φは、0.61mmに設定されている。
この場合、第1絶縁体12の厚さは、略0.36mmである。第1絶縁体12の標準肉厚は0.14mmとなっている。
第1外部導体13の外径φは、0.89mmに設定されている。
この場合、第1外部導体13の厚さは、略0.28mmである。
第2絶縁体14の外径φは、2.0mmに設定されている。
この場合、第2絶縁体14の厚さは、略1.11mmである。第2絶縁体14の標準肉厚は0.56mmとなっている。
第2外部導体15の外径φは、略2.27mmに設定されている。
この場合、第2外部導体15の厚さは、0.27mmである。
絶縁シース16の外径φは、略2.6mmに設定されている。
この場合、絶縁シース16の厚さは、0.33mmである。絶縁シース16の標準肉厚は0.17mmとなっている。
図7(A)は、通過損失測定対象を示す図である。
図7(B)は、内部導体と第1外部導体(編組シールド1)との通過損失測定系の等価回路を示す図である。
図7(C)は、第1外部導体(編組シールド1)と第2外部導体(編組シールド2)の通過損失測定系の等価回路を示す図である。
図8(A)〜(D)は、内部導体と第1外部導体の通過損失を示す図である。
図9(A)〜(D)は、第1外部導体と第2外部導体の通過損失を示す図である。
ここでは、図7(B)および図8(A)〜(D)に、内部(中心)導体11と第1外部導体(編組シールド1、同軸編組A)13間を50Ωに設計した例を示す。
内部(中心)導体11の直径をおよそΦ0.6mm、第1絶縁体12のポリエチレンの誘電率εrを2(εr=2)とした場合、第1外部導体(編組シールド1、同軸編組A)の直径をおよそ0.9mmとすることで高周波インピーダンスを50Ωにすることができる。
また、絶縁体のやわらかさが向上することでフレキシビリティ性が向上する。
続いて、第2絶縁体14の周りに第2外部導体(編組シールド2)15を配置する。
第2外部導体(編組シールド2、同軸編組B)については、第1外部導体(編組シールド1)と第2外部導体(編組シールド2)15の2つの導体を考えた場合、図7(C)に示すように、同軸構造と考えることができる。
第1外部導体(編組シールド1)13を中心導体と考えて、第2外部導体(編組シールド2)15をその中心導体に対するシールド線として構成することで、図7(C)に示すように、同軸伝送線路を構築できる。
この場合、中心導体(編組シールド1)を直径Φ0.9mmとした場合、誘電体(第2絶縁体14)を介してシールドをおよそΦ2.3mmとすることで、図9に示すように、約50Ωの特性インピーダンスを持った同軸ケーブルとして機能を持つことができる。
内部導体11は、複数の素線111と、複数の素線111の一部に、素線より高い抗張力性を有する材質が用いられた線条体112と、を含む。
第1外部導体13および第2外部導体15は、導電性を有する複数の素線を編組した編組シールドで形成されている。
したがって、以下の本実施形態のシールドケーブルによれば、以下の効果を得ることができる。
また、シールドケーブルは、デザイン性の向上、フレキシブル性の向上(ケーブルの屈曲・引っ張り、構造の簡略化)を図ることができる。
また、本実施形態のシールドケーブルは、安価で、デザイン性、フレキシブル性が良いアンテナシールドケーブルを実現でき、しかも高周波特性の向上を図ることができる。
図10および図11の(A),(B)は、本発明の第2の実施形態に係るシールドケーブルの構造例を示す図である。
図10(A)は、第2の実施形態に係るシールドケーブルの各構成部材を露出させて示す斜視図である。図10(B)は、第2の実施形態に係るシールドケーブルの簡略断面図である。
図11(A)は、第2の実施形態に係るシールドケーブルの簡略断面図である。図11(B)は、第2の実施形態に係るシールドケーブルの各構成部材を露出させて示す側面図である。
すなわち、本第2の実施形態に係るシールドケーブル10Aは、第2絶縁体14と第1外部導体13の結合状態が、第2絶縁体14と第2外部導体15の結合状態と同等または粗であるように構成されている。
図10および図11のシールドケーブル10Aにおいては、第2絶縁体14と第1外部導体13との間に、シール膜17が配置されている。
第2ステップST2は、第1絶縁体12の押し出し成型工程である。
第3ステップST3は、第1外部導体(編組シールド)13の編み込み工程である。
第4ステップST4は、第2絶縁体14の押し出し成型工程である。
第5ステップST5は、第2外部導体(編組シールド)15の編み込み工程である。
第6ステップST6は、絶縁シース16の押し出し成型工程である。
前述したように、第2絶縁体14がポリエチレンにより形成されている場合には以下の不具合が生じるおそれがある。
すなわち、ポリエチレン(PE)の融点が110°Cであることから、第1外部導体(編組シールド1)13の周りに第2絶縁体14を押し出し成型した場合、編組の編み込み部分に溶けた樹脂が染み込み、密着強度が上がりすぎる場合がある。
この状態が生じた場合、編組シールドの端末処理、たとえば半田付け処理をするための電線の引き出し加工が困難となる。
この工程の後に、第4ステップST4の第2絶縁体14の押し出し成型工程が行われる。
このように、編組への樹脂の染み込みを防止するために、第1外部導体(編組シールド1)13の上にシール膜17を巻くことで、編組シールドへの樹脂流れを防止する役割を果たすことができ、端末加工が容易となる。
ただし、このシール膜17は必ずしも必要ではない。
たとえば、第2絶縁体14として融点が264°CのPETを用いた場合には、第4ステップST4の第2絶縁体14の押し出し成型工程では、250°C程度まで上昇させても、第2絶縁体14が溶けることがなくなる。
また、第1絶縁体12としてポリエチレンを用いて樹脂が第1外部導体13に流れても、PETを用いて樹脂流れを防止したとても端末加工への影響は小さい。
この場合、シール膜17がなくても、第2絶縁体14と第1外部導体13の結合状態が、第2絶縁体14と第2外部導体15の結合状態と同等または粗であるように構成可能である。
まず、第1および第2の実施形態に係るシールドケーブル10,10Aを適用したアンテナ装置の3つの構成例について第3、第4、および第5の実施形態として説明する。
図13(A)〜(C)は、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。
図13(A)は、本第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成概念を示す図である。
図13(B)は、本第3の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路を示す図である。
図13(C)は、本第3の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。
したがって、図13のアンテナシールドケーブル10Bにおいて、シールドケーブル10,10Aと同一構成部分は同一符号をもって表している。
アンテナ装置30において、アンテナシールドケーブル10Bは、一端側に第1接続部40を有し、他端側に第2接続部50を有する。
そして、アンテナ装置30は、第2接続部50によりアンテナシールドケーブル10Bの他端側と接続されるアンテナ素子60を有する。
そして、前述したように、アンテナシールドケーブル10Bは、内部導体11、第1絶縁体12、第1外部導体13、第2絶縁体14、および第2外部導体15が、内部側から順に同軸状に配置され、外周が絶縁シース16で覆われている。
すなわち、シールドケーブル10は、内部導体11が第1絶縁体12で絶縁され、第1絶縁体12の外周に第1外部導体13が同軸状に配置されている。シールドケーブル10は、さらに第1外部導体13が第2絶縁体14で絶縁され、第2絶縁体14の外周に第2外部導体15が配置されている。
シールドケーブル10は、その外周全体が絶縁シース16で被覆されている。
そして、内部導体11と第1外部導体13、並びに第1外部導体13と第2外部導体15は、高周波的にインピーダンスを有する。
第1接続部40は、たとえば受信装置70の端子71に接続された際に、内部導体11に給電され、第1外部導体13が受信装置70のグランドGNDに接続されるように形成される。
すなわち、図13の例では、第1接続部40において、アンテナシールドケーブル10Bは、内部導体11が電子機器の受信装置70の給電回路に接続され、ケーブルの第1外部導体13は受信装置70のグランドGNDに接続され、不平衡伝送路として機能する。
第2接続部50において、アンテナシールドケーブル10Bは、第1外部導体13がアンテナ素子60に接続され、内部導体11が第2外部導体15に接続される。
また、2重シールドケーブル10Bの第1外部導体13と第2外部導体15の間で、同様に同軸構造が構築されている。
第1外部導体13と第2外部導体15の間で長さを調整することにより、容易に同軸ケーブルのインピーダンスをコントロールすることができる。
そして、本実施形態に係る同軸構造を用いることで、同軸ケーブルによる高周波トラップを構成できる。
また、ケーブルの端末処理をするだけで、スリーブ部を構成することができ、板金や、別部品としてスリーブ素子を用いることなく構成でき、非常にシンプルに安価に構成でき、ケーブルの太さおよびバランスペースのみでデザインすることができる。
また、ダイポールアンテナのようにT字にする必要が無いため、部品構成もシンプルになり、線状アンテナとして用いることができる。
図14(A)〜(C)は、本発明の第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。
図14(A)は、本第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成概念を示す図である。
図14(B)は、本第4の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路を示す図である。
図14(C)は、本第4の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。
バラン52の一方の端子がアンテナシールドケーブル10Bの第2外部導体15に接続され、バラン52の他方の端子がアンテナ素子60に接続される。
第1外部導体13は、バラン52を介してアンテナ素子60に接続され、内部導体11はバラン52を介して第2外部導体15に接続される。
なお、バラン素子は1:1に限らず、たとえば1:4のものであってもよい。
この場合、アンテナ素子60に接続されたバラン52の一方の端子がアンプ53の入力に接続され、アンプ53の出力が内部導体11に接続される。
また、第1外部導体13はグランドGNDに接続される。
バラン52の他方の端子は一端がグランドGNDに接続され、他端が第2外部導体15に接続される。
このように、アンプ53を配置することにより、受信感度の向上を図ることが可能となる。
図16(A)〜(C)は、本発明の第5の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。
図16(A)は、本第5の実施形態に係るアンテナ装置の構成概念を示す図である。
図16(B)は、本第5の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路を示す図である。
図16(C)は、本第5の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。
ここで、アンテナシールドケーブル10Cの長さ方向の一部とは、他端から波長をλとして(nλ)/2となる位置である。
図16の例では、アンテナ素子60が(1/4)λであり、バラン52の他端部から(1/4)λの位置に除去部80が形成されている。
具体的には、他端から160mmの位置に除去部80が形成されている。
以下に、通常のRODアンテナ、ダイポールアンテナ等との比較を含めて、本実施形態に係るシールドケーブルを適用したアンテナ装置の特性等について考察する。
図17の例では、130mmのRODアンテナ210を用いた例である。
図19(A)および(B)は、RODアンテナを適用した携帯電話機を開いた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図19(A)は自由空間における特性を示し、図19(B)は人体装着の場合の特性を示している。
図18および図19において、Aで示す曲線が水平偏波(Horizontal Polarization)の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波(Vertical Polarization)の特性を示している。
このアンテナはRODアンテナとセットグランドGNDを用いて共振させることで、アンテナとして機能するアンテナである。RODアンテナ210の場合、広帯域、利得は良く問題はない。
しかし、本例の場合、図18および図19に示すように、携帯電話機200を想定した場合でUHF帯の共振周波数にちょうど良い大きさである。このため、最適であるが、セットのグランドGNDをアンテナとして用いているため、セットのグランドGNDサイズにより特性に影響を与える問題もある。
また、セットのノイズが大きい場合、自ら放射したノイズを受信して感度を劣化させる問題がある。
図21(A)および(B)は、RODアンテナ方式の場合のノイズ測定結果を示す図である。図21(A)は電源オフ時、図21(B)は電源オン時のノイズ測定結果を示している。
ノイズ測定系300は、スペクトラムアナライザ310を有する。
図21に示すように、RODアンテナ方式の場合、セットが自ら放射したノイズをアンテナで受信する
スリーブアンテナの場合、同軸線で本体からアンテナの給電点Pを離すことにより、セットノイズ源からアンテナを遠ざける構造を実現でき、C/Nの改善により受信性能を向上させることができる。
図23(A)および(B)は、スリーブアンテナ方式の場合のノイズ測定結果を示す図である。図23(A)は電源オフ時、図23(B)は電源オン時のノイズ測定結果を示している。
図23から、通常のRODアンテナに比べてスリーブアンテナ230とすることで、ノイズが7dB改善されていることがわかる。
これは、ケーブル外皮に乗った電流をスリーブの折り返し構造により、高周波的にインピーダンスを上げ遮断している。このスリーブ構造は機構が複雑になり、コストアップの要因となっている。
図24の例では、150mmの折り返しのない3芯同軸のスリーブアンテナ230を用いた例である。
図26(A)および(B)は、折り返しのないスリーブアンテナを適用した携帯電話機を開いた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図26(A)は自由空間における特性を示し、図26(B)は人体装着の場合の特性を示している。
図25および図26において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
このスリーブアンテナ230の場合、折り返し構造がないため、セットグランドGNDおよび同軸ケーブルのグランドGNDをアンテナのグランドGNDとして機能させ、共振させている。
よって、接続するセットグランドGNDの長さにより共振周波数が変動することが問題となっている。また、セットグランドGNDもアンテナの放射に寄与するため、移動体通信などの人体で持って使用するケースの場合、セットGNDを握るためアンテナの利得に影響が出る問題がある。
セットからのノイズを低減させつつ、ケーブルおよびセットグランドGNDの影響を低減させるためには折り返しのグランドGNDが必要となってくる。
これは、スリーブの機能に関係している。
スリーブアンテナを構成する際には、同軸線とスリーブ部に一定の距離が必要である。 これは信号伝送路において、信号伝達の距離によって特性インピーダンスが関係している。
図27(A)および(B)に示すように、伝送線路240の先端をショートした場合、ポートPT1伝送距離の1/4λにおいてインピーダンスが無限大∞となり、電流を遮断するトラップとして機能するからである。
しかし、折り返し部分を高周波的にアイソレーションが十分取れない状態で構成した場合、全く機能しないことを意味している。
図28に示すように、スリーブ部が同軸伝送ケーブルに近い場合、高周波的に結合し、折り返しとして機能しない。
よって、図29(A)および(B)に示すような折り返し構造を電線で形成した場合、折り返しケーブルについて十分に距離をとらない場合、伝送線路と結合し、十分な機能を果たさないと考えられる。
次に、本実施形態のシールドケーブル10,10A、10B,10Cは、折り返しの構造は第2外部導体(編組シールド2)15を用いて行う構造を有している。
既に提案されている折り返し構造を有するスリーブアンテナの場合、折り返し部分を構築する場合、板金を用いて折り返しの部分を構成する例や、通常の5C-2Vといった高周波同軸ケーブルのシールド部分を端末処理して、折り曲げて構築する場合がある。
しかし、いずれも構造やデザインに問題があった。
これに対して、本実施形態に係るシールドケーブル10,10A、10B,10Cを用いることで、折り返し構造を容易に実現できる。
これに対して、本実施形態に係るシールドケーブル10,10A、10B,10Cのように同軸構造を2重とすることで、初めて同軸ケーブルの高周波特性を利用した構造とすることができる。
スリーブの折り返し構造は同軸ケーブルが先端短絡の場合(1/4)λの長さにおいてインピーダンスが無限大となる特性を利用しているからである。
第1外部導体(編組シールド1)13と第2外部導体(編組シールド2)15をインピーダンスを考慮した同軸状の構造とすることで、この伝送線路における波長に依存した特性を実現できることを意味している。
図30の例では、210mmのバランのないアンテナ装置30を用いた例である。
図32(A)および(B)は、バランのない第3の実施形態に係るアンテナ装置を適用した携帯電話機を開いた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図32(A)は自由空間における特性を示し、図32(B)は人体装着の場合の特性を示している。
図31および図32において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
図33の例では、210mmのバランを有するアンテナ装置30Aを用いた例である。
図35(A)および(B)は、バランを有する第4の実施形態に係るアンテナ装置を適用した携帯電話機を開いた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図35(A)は自由空間における特性を示し、図35(B)は人体装着の場合の特性を示している。
図34および図35において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
この構造により、図34および図35に示すように、セットのグランドGNDに依存せず、また人体装着時の影響を低減したアンテナを実現できる。
すなわち、第4の実施形態に係るアンテナ装置30Aは、2重シールドを用いつつ、バランを用いることで、セットの影響をより受けないアンテナを構成することができる。
図37において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
図37に示すように、絶縁シース16および第2外部導体15を他端側から160mmのところで切断することにより、アンテナの周波数を調整できていることがわかる。
次に、バランの有無による特性について、ダイポール(Dipole)方式のアンテナに関連付けて考察する。
図39は、図38のアンテナ装置を適用した携帯電話機を閉じた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図39は自由空間における特性を示している。
図39において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
この場合、図39に示すように、ダイポールアンテナのみで受信できる偏波は水平偏波のみであるにもかかわらず、垂直偏波も一部受信している(MHz付近を参照)。
これは、同軸ケーブルに乗った電波を受信していることになる。
よって、バランを設けていない場合、ケーブルの長さ、セットの大きさに影響を受け、一部の周波数では特性が向上し、一部の周波数では逆に打ち消し利得を減衰させてしまうおそれがあることを意味している。
図41は、図40のアンテナ装置を適用した携帯電話機を閉じた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図41は自由空間における特性を示している。
図41において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
垂直偏波を受信しておらず、非常に帯域も広く利得も良好で理想的にアンテナを実現できる。
また、セットから同軸ケーブルで引き出しているため、機器ノイズを受けることもなくノイズに対しても良好なアンテナといえる。
よって、バラン260を用いることはケーブルに依存することの無いアンテナを構築する場合必要となってくる。
図43は、図42のアンテナ装置を適用した携帯電話機を閉じた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図43は自由空間における特性を示している。
図43において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
この場合のも利得的には良好で、ダイポールとして機能している。
図45は、図44のアンテナ装置を適用した携帯電話機を閉じた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図45は自由空間における特性を示している。
図45において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
この場合、図45に示すように、明らかに特性が変動しており、500MHz帯の利得が変動していることがわかる。
アンテナ素子の長さが、同軸ケーブル230およびセット基板の長さと結合し延長してしまったからである。
図47は、図46のアンテナ装置を適用した携帯電話機を閉じた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図47は自由空間における特性を示している。
図47において、Aで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Bで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
図47に示すように、基板の長さが変わることで、アンテナの利得が大きく変動しており、基板とアンテナの一部が結合し、アンテナの特性が変わっていることがいえる。
すなわち、十分にケーブルを離さなければ、特性を維持することは困難であるといえる。
また、図13〜図16に示すように、ケーブルの端末処理をするだけで、スリーブ部を構成することができ、板金や、別部品としてスリーブ素子を用いることなく構成できる。その結果、非常にシンプルに安価に構成でき、ケーブルの太さ+、バランスペースのみでデザインすることができる。
また、ダイポールアンテナのようにT字にする必要がないため、部品構成もシンプルになり、線状アンテナとして用いることができる。
Claims (8)
- 一端側に第1接続部を有し、他端側に第2接続部を有するシールドケーブルと、
上記シールドケーブルの第2接続部に接続されるアンテナ素子と、
を有し、
上記シールドケーブルは、
内部導体、第1絶縁体、第1外部導体、第2絶縁体、および第2外部導体が、内部側から順に同軸状に配置され、
外周が絶縁シースで覆われており、
上記シールドケーブルの第1接続部は、
上記内部導体に給電され、
上記第1外部導体がグランドに接続されるように形成され、
上記シールドケーブルの第2接続部において、
上記第1外部導体は上記アンテナ素子に接続され、
上記内部導体が上記第2外部導体に接続される
アンテナ装置。 - 上記シールドケーブルの他端側は、
平衡不平衡変換器を介して上記アンテナ素子に接続され、
上記シールドケーブルの上記内部導体および上記第1外部導体が上記平衡不平衡変換器に接続され、
上記平衡不平衡変換器の一方の端子が上記シールドケーブルの上記第2外部導体に接続され、上記平衡不平衡変換器の他方の端子がアンテナ素子に接続される
請求項1記載のアンテナ装置。 - 上記シールドケーブルは、
長さ方向の一部において、絶縁シースおよび上記第2外部導体が除去されている
請求項1または2記載のアンテナ装置。 - 上記内部導体は、
複数の素線と、
上記複数の素線の一部に、当該素線より高い抗張力性を有する材質が用いられた線条体と、を含む
請求項1から3のいずれか一に記載のアンテナ装置。 - 上記第1外部導体および上記第2外部導体の少なくとも一方は、
導電性を有する複数の素線を編組した編組シールドにより形成されている
請求項1から4のいずれか一に記載のアンテナ装置。 - 上記内部導体と上記第1外部導体、並びに上記第1外部導体と上記第2外部導体は、高周波的にインピーダンスを有する
請求項1から5のいずれか一に記載にアンテナ装置。 - 上記第2絶縁体と上記第1外部導体の結合状態は、上記第2絶縁体と上記第2外部導体の結合状態より粗である
請求項1から6のいずれか一に記載のアンテナ装置。 - 上記第2絶縁体と上記第1外部導体との間に、シール膜が配置されている
請求項7記載のアンテナ装置。
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