JPH05206715A - ミニアチュア・アンテナ - Google Patents

ミニアチュア・アンテナ

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JPH05206715A
JPH05206715A JP4216217A JP21621792A JPH05206715A JP H05206715 A JPH05206715 A JP H05206715A JP 4216217 A JP4216217 A JP 4216217A JP 21621792 A JP21621792 A JP 21621792A JP H05206715 A JPH05206715 A JP H05206715A
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miniature antenna
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Erland Cassel
カッセル エルランド
Jan Cassel
カッセル ヤン
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Ericsson Inc
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ERICKSON G II MOBIL COMMUN Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/362Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32Vertical arrangement of element
    • H01Q9/36Vertical arrangement of element with top loading

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アンテナのベースにおける接続点とアンテナ
のトップとの間で本質的に矩形の電流分布が得られる直
線偏波のミニアチュア・アンテナを提供する。 【構成】 ミニアチュア・アンテナは細長いベース部分
(10)及びこれに垂直な本質的に円形のトップ・ルー
プ(12)を備えている。部分的にらせん状の中央部
(20)とトップ・ループ(12)との間にU字状負荷
(14)を接続し、その第1の脚(16)を細長いベー
ス部分(10)に本質的に垂直に接続し、またその第2
の脚(18)をトップ・ループ(12)に本質的に正接
に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、長軸を有するベース部
分と、前記長軸に対して本質的に垂直な本質的に円形の
トップ・ループを備えた、好ましくは、ポケット電話機
用のミニアチュア・アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】ポケット電話機用のアンテナは、通常、
半波長又は1/4波長の長さを有するアンテナ・ロッド
を備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】半波長アンテナは1/
2正弦波の形状をなす電流分布を有する。即ち、電流は
終端で0であり、中央で最大である。この型式のアンテ
ナは技術的な点からはうまく動作するが、かさばるとい
う欠点がある。これは、通常使用される900MHz の無
線周波数で約30cmの波長となることによる。これ
は、多くのユーザが実際的でないと考える約15cmの
アンテナ長を意味し、かつポケット電話機を使用する際
にこのアンテナを破損する危険を意味する。
【0004】1/4波長のアンテナは長さが半分、即ち
7〜8cmなので、より実用的である。しかし、この型
式のアンテナは、電流がアンテナのトップで0となり、
アンテナのベースで最大となる1/4正弦波状の好まし
くない電流分布を有する。
【0005】更に、細長いベース部分と、これに対して
垂直な本質的に円形のトップ・ループを有する円偏波ア
ンテナについては、マックグロー・ヒル出版、クラウス
(John D. Kraus)著の「アンテナ」により知られてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、短くさ
せると共に、更にアンテナのベースにおける接続点とア
ンテナのトップとの間で本質的に矩形の電流分布が得ら
れる直線偏波のミニアチュア・アンテナを提供すること
にある。
【0007】本発明によれば、前記ベース部分が前記長
軸の周りに巻き上げられたヘリックスを部分的に備え、
かつ前記トップ・ループに無反射適応手段を備え、導入
部分で述べた型式のミニアチュア・アンテナにより解決
される。
【0008】本発明は、他の目的及びその効果と共に、
本発明によるミニアチュア・アンテナの好ましい実施例
を示す添付の図面と共に以下の説明を参照することによ
り最もよく理解される。
【0009】
【実施例】本発明によるミニアチュア・アンテナは、ベ
ース部分10と、ベース部分10に本質的に垂直な本質
的に円形のトップ・ループ12とを備えている。トップ
・ループ12は少なくとも1ターン、好ましくは1ター
ンより少し多いターンを有する。ベース部分10とトッ
プ・ループ12との間にはU字状の負荷14が備えられ
ている。
【0010】負荷14の第1の脚16はベース部分10
に対して本質的に垂直に接続されており、一方その第2
の脚18はトップ・ループ12に対して本質的に正接に
接続されている。U字状負荷14はトップ・ループ12
に対する電流を増加させる。これによって所望の矩形の
電流分布が得られる。
【0011】図面に示す本発明の好ましい実施例におい
て、U字状負荷14が存在する面はトップ・ループ12
に垂直である。しかし、ベース部分10に対して垂直な
面にU字状負荷14を設けることもできる。
【0012】ベース部分10は、例えば約10ターンか
らなり、らせん状に巻き上げた中央部20を有する。図
においてヘリックスは均一な直径を有する。
【0013】他の実施例において、ヘリックスの直径は
トップ・ループ12に向かって増加する。トップ・ルー
プ12の近傍では、ヘリックスの直径が、好ましくはト
ップ・ループ12の直径より小さい。例えば、ヘリック
スが5ターンからなるものでよく、平均直径が第1ター
ンにおける5mmから第5ターンにおける6.5mmに
増加し、またトップ・ループ12は9mmの平均直径を
有する。この実施例では、ヘリックスの直径増大により
トップ・ループ12に対してベース部分10が無反射適
応を行なうために、U字状負荷14を省略することがで
きる。
【0014】好ましい実施例において、アンテナの全体
は、ベース部分10からU字状負荷14に伸延し、次い
でトップ・ループ12に伸延する一本の線により形成さ
れる。
【0015】ミニアチュア・アンテナは、概要的に示す
トランスミッタ/レシーバ22に直接、又は例えば直列
のコンデンサ24及び並列のインダクタ30を備えた整
合回路を介して適当に接続される。
【0016】更に、拡大するアンテナ開口と、金属接地
面を絶縁するシャーシとを形成するU字状金属バンド2
6を、コンデンサ24とトランスミッタ/レシーバ22
との間のアンテナの給電点に設けてもよい。このような
バンドは、装置のケースが金属のフレームを備えている
ときに、特に適している。接地面の目的はアンテナをフ
レームとの結合から遮断すること、及びアンテナ開口を
増大させることにある。これは短いアンテナにとって特
に重要である。半波長の総合的な電気長を有する共振バ
ンド状の金属接地面を1又は数ミリメートルの距離でフ
レーム構造に従わせ、このバンドがフレームと同一又は
フレームより数ミリメートル大きな幅を持たせることに
より、かつアンテナの接続点でのみフレームにバンドを
接続することにより、フレームにおける電流の誘導を防
止することができる。バンドを短くするために、これを
図の左側部分に示すように、1又はいくつかのポケット
を形成するように折り重ねてもよい。このようなポケッ
トは一連の短絡インダクタの機能を有する。バンドは給
電点を除き、フレーム上に直接置かれていないので、同
じようなポケットがフレームとバンドの縁との間にも形
成される。これらのポケットは、アンテナの動作領域の
中心周波数と呼ばれる1/4波長に対応した電気的な長
さを有する必要がある。即ち、これらのポケットは、電
流がフレームに流れるのを防止するために高い入力イン
ピーダンスを有する必要がある。これは、バンドを短く
したときに、誘電体によってポケットを充填することに
より、ポケットを電気的に伸延させて短絡を保障させる
ことのみが可能となる。
【0017】図のようにアンテナが非対称に構成されて
いるときは、アンテナの放射は装置のフレームの最も近
い隅に向かう方向で減少する。この場合には、放射の減
少を補償するために、バンドを最も近いフレーム側面に
沿って更に伸延することができる。
【0018】本発明によるミニアチュア・アンテナの好
ましい実施例において、アンテナは好ましくは、誘電率
が約3の誘電体物質、例えばシリコン内に埋め込まれ
る。誘電体物質は、例えば円錐台28の形状をなすもの
でよく、その厚みのある部分は細長いベース部分10を
取り囲み、その薄い部分はU字状負荷14及びトップ・
ループ12を取り囲む。アンテナをこのように誘電体物
質に埋め込むことにより更に短くし、パンチに対して更
に良く補償することができる。
【0019】約895MHz の搬送周波数において、アン
テナは、通常の大きさのポケット電話機と組合わせる
と、好ましくは、以下のデータを有する。 アンテナ長 31.5
mm 線長(インダクタ30を含む) 130m
m 線径 0.75
mm ベース部分のターン数 11 外径 3.5m
m 巻き上げ部の長さ 15.5m
m トップ・ループにおけるターン数 1.5 外径 8.5m
m U字状負荷の脚の長さ 7mm 負荷+トップ・ループの高さ 3mm 負荷と巻き上げ部との間の長さ 3mm 巻き上げ部とポケット電話機との間の長さ 10mm 線材 銀メッキ銅 円錐における誘電体物質 米国ダウ・
コーニング社製のシルガード(Sylgard) トップにおける円錐の直径 12mm ベースにおける円錐の直径 13mm コンデンサ 47pf、
セラミック インダクタ 9ターン、
外径2.5mm 線径0.75mm
【0020】当該技術分野に習熟する者は、請求の範囲
により定められる本発明の精神及び範囲から逸脱するこ
となく、本発明に対して種々の変形及び変更を行なうこ
とができることを理解すべきである。他の周波数、例え
ば450MHz 又は1700MHz 帯の周波数に適合させる
ために、アンテナの大きさを変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるミニアチュア・アンテナの好まし
い実施例を示す図である。
【符号の説明】
10 べーす部分 12 トップ・ループ 14 U字状負荷 16 第1の脚 18 第2の脚 20 中央部 24 コンデンサ 26 金属バンド 28 円錐台 30 インダクタ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長軸を有するベース部分と、前記長軸に
    本質的に垂直に接続された本質的に円形のトップ・ルー
    プとを備えたミニアチュア・アンテナにおいて、前記ベ
    ース部分(10)は前記長軸周りに巻き上げられたヘリ
    ックス(20)を部分的に備え、かつ前記トップ・ルー
    プ(12)に無反射適応手段(14)を備えたことを特
    徴とするミニアチュア・アンテナ。
  2. 【請求項2】 前記無反射適応手段(14)は前記ベー
    ス部分(10)と前記トップ・ループ(12)との間に
    設けられたU字状負荷を備え、前記U字状負荷の第1の
    脚は前記ベース部分の前記長軸に対して本質的に垂直で
    あり、かつ前記U字状負荷の第2の脚は前記トップ・ル
    ープに対して本質的に正接であることを特徴とする請求
    項1記載のミニアチュア・アンテナ。
  3. 【請求項3】 前記無反射適応手段(14)は前記トッ
    プ・ループに向かって前記ヘリックスの直径を増加させ
    ることにより形成されていることを特徴とする請求項1
    記載のミニアチュア・アンテナ。
  4. 【請求項4】 前記トップ・ループ(12)は少なくと
    も1フル・ターン、好ましくは1.5ターンを有するこ
    とを特徴とする請求項1記載のミニアチュア・アンテ
    ナ。
  5. 【請求項5】 前記ヘリックス(20)は約10ターン
    を有することを特徴とする請求項1又は4記載のミニア
    チュア・アンテナ。
  6. 【請求項6】 前記アンテナは誘電体物質に埋め込まれ
    ていることを特徴とする請求項1記載のミニアチュア・
    アンテナ。
  7. 【請求項7】 前記誘電体物質は約3の誘電率を有する
    ことを特徴とする請求項6記載のミニアチュア・アンテ
    ナ。
  8. 【請求項8】 前記誘電体物質は円錐台(28)の形状
    を有し、その厚い部分は前記ベース部分(10)を取り
    囲み、その薄い部分は前記トップ・ループ(12)を取
    り囲むことを特徴とする請求項7記載のミニアチュア・
    アンテナ。
  9. 【請求項9】 前記アンテナは1/10波長又はそれ以
    下の程度の長さを有することを特徴とする請求項8記載
    のミニアチュア・アンテナ。
  10. 【請求項10】 前記アンテナは周波数範囲825〜8
    96MHz において約30mm、好ましくは31.5mm
    の長さを有することを特徴とする請求項1記載のミニア
    チュア・アンテナ。
  11. 【請求項11】 前記ベース部分(10)は直接又は整
    合回路(24,30)を介して拡大するアンテナ開口
    と、前記アンテナの給電点で金属接地面を絶縁するシャ
    ーシとに接続されていることを特徴とする請求項1記載
    のミニアチュア・アンテナ。
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