JPH0653720A - Whip antenna having broad band characteristic for radio communication - Google Patents

Whip antenna having broad band characteristic for radio communication

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JPH0653720A
JPH0653720A JP35402392A JP35402392A JPH0653720A JP H0653720 A JPH0653720 A JP H0653720A JP 35402392 A JP35402392 A JP 35402392A JP 35402392 A JP35402392 A JP 35402392A JP H0653720 A JPH0653720 A JP H0653720A
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JP
Japan
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antenna
antenna element
holder
matching circuit
whip
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Application number
JP35402392A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Seki
浩一 関
Teruya Makino
光弥 牧野
Yoshitaka Izumi
由隆 泉
Takayoshi Shinkai
崇嘉 新海
Katsuji Muroi
勝二 室井
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Nippon Antenna Co Ltd
Original Assignee
Nippon Antenna Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a whip antenna having a broad band VSWR characteristic. CONSTITUTION:An antenna element 1 has fixed size almost within a range of 1/4-1/2lambda. A capacitor C is inserted between an antenna element section 8 and a matching circuit section 7 and they are coupled through capacitive coupling rejecting a direct current. The matching circuit section 7 is short-circuited in terms of DC by an inductor L3 when viewing from an antenna feeding terminal 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は無線通信に用いられる広
帯域特性ホイップアンテナの改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of a wide band characteristic whip antenna used for wireless communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、移動体通信における携帯無線器は
小型化してきており、それに伴いアンテナ性能を維持、
或いは向上させ、また小型化も望まれてきているが、一
般的にアンテナの小型化はアンテナインピーダンスにお
ける抵抗成分の低下とリアクタンス成分の増加に繋が
り、アンテナと無線器の接続においては、無線器の高周
波信号入出力性能を充分に発揮させるため、無線器入出
力端の特性インピーダンスとアンテナ入出力端インピー
ダンスをマッチングさせることが必要であることから、
抵抗成分の増加や、逆リアクタンス成分付加によるリア
クタンス相殺を行なうマッチング回路を相互間のアンテ
ナ給電端へ付加する必要があり、このマッチング回路の
影響によって、アンテナ利得損失と周波数帯域の狭帯域
特性を余儀なくされていたことは知られていた。
2. Description of the Related Art In recent years, portable radios in mobile communication have been downsized, and along with this, antenna performance has been maintained.
Alternatively, it is desired to improve the size and reduce the size of the antenna. Generally, the size reduction of the antenna leads to the decrease of the resistance component and the increase of the reactance component in the antenna impedance. In order to fully demonstrate the high-frequency signal input / output performance, it is necessary to match the characteristic impedance of the radio device input / output end with the antenna input / output end impedance.
It is necessary to add a matching circuit that increases the resistance component and cancels the reactance by adding the reverse reactance component to the antenna feed end between each other, and the effect of this matching circuit inevitably results in antenna gain loss and narrow band characteristics of the frequency band. It was known that it was done.

【0003】近年の移動体通信利用者の増大による諸通
信システムの増加により、送受信兼用アンテナに要求さ
れる使用周波数帯域は比帯域で、従来の倍以上の広帯域
性能である。比帯域は、次の式にて定義する。 比帯域[%]={(VSWR(電圧定在波比)n 以下の周
波数帯域[MHz])/(使用周波数帯域の中心周波数
[MHz])}×100
Due to the increase in various communication systems due to the increase in mobile communication users in recent years, a frequency band required for a transmission / reception antenna is a ratio band, which is more than double the wide band performance of the conventional one. The specific band is defined by the following formula. Ratio band [%] = {(VSWR (voltage standing wave ratio) n or less frequency band [MHz]) / (center frequency of used frequency band [MHz])} x 100

【0004】また、陸上移動体通信における伝播特性を
考慮すれば、基地局より1[Km]以上で、且つ基地局ア
ンテナが見通せない範囲では、電波の到来は略水平方向
から、更に上方へ(以下、「仰角」と称す)20度ない
しは30度までの範囲に集中分布していることが知られ
ており、移動体無線局(車両、携帯無線器等)とアンテ
ナを組み合わせた状態(以下「アンテナ系」と称す)の
指向特性においても前記仰角性能と、且つ移動体無線局
と通信相手の不特定方向性から、水平面内無指向性能を
満たす必要がある(図5参照)。
Considering the propagation characteristics in land mobile communication, the arrival of radio waves is further upward from a substantially horizontal direction within a range of 1 [Km] or more from the base station and in which the base station antenna cannot be seen. Hereinafter, it is known that the distribution is concentrated in the range of 20 degrees to 30 degrees (hereinafter referred to as "elevation angle"), and a state in which a mobile wireless station (vehicle, portable wireless device, etc.) and an antenna are combined (hereinafter " In the directional characteristic of the antenna system) as well, it is necessary to satisfy the omnidirectional performance in the horizontal plane due to the elevation angle performance and the unspecified directivity between the mobile radio station and the communication partner (see FIG. 5).

【0005】図6(a)に示す1/4λ型ホイップアン
テナのインピーダンス特性は、図7に示すように一般的
高周波インターフェース部品のインピーダンスである5
0[Ω]に近く、且つ純抵抗成分に近いことから、マッ
チング回路が不要で、広帯域なインピーダンス性能を持
っているが、アンテナの動作上アースの依存度が高く、
無限大アース上に鉛直に設置されることを理想条件とし
ているのに対し、現実は微小面積アース上に設置されて
いることや、携帯無線器寸法からもアンテナエレメント
長(l)よりも無線器実効アース長(H)の方が大きい
(l<H)条件となることから所望の仰角性能を得るこ
ともできず、更に水平面指向特性もアース構造に左右さ
れると共に、エレメントが短いことからアンテナ系や周
囲環境の影響も受け易く、所望の無指向性を得ることが
一般的にできない欠点を持っている。これに対し、図6
(b),(c)に示す3/8λ型や5/8λ型のように
1/4λを超えるアンテナエレメント長を持つホイップ
アンテナでは、インピーダンスにおける抵抗成分の増加
と、リアクタンス成分の増加に伴い、アンテナエレメン
ト直下にマッチング回路を設けなければ成らなくなり、
このマッチング回路でアンテナエレメントとアース間に
容量を付加することにより、アースの依存度を軽減する
ことができ、アンテナ系として適応したアンテナと成
り、広く一般的に利用されているが、近年の利用形態に
おいて、周波数帯域性能と仰角性能の点で無理を生じて
きている。
The impedance characteristic of the 1/4 λ type whip antenna shown in FIG. 6 (a) is the impedance of a general high frequency interface component as shown in FIG.
Since it is close to 0 [Ω] and is close to a pure resistance component, it does not require a matching circuit and has wide-band impedance performance, but it is highly dependent on the ground for operation of the antenna.
The ideal condition is that it should be installed vertically on an infinite earth, whereas in reality it is installed on a small area ground, and from the size of the portable radio, the radio element is shorter than the antenna element length (l). Since the effective earth length (H) is larger (l <H), the desired elevation angle performance cannot be obtained. Further, the horizontal plane directional characteristics depend on the earth structure, and the antenna is short because the element is short. It is also susceptible to the system and the surrounding environment, and has the drawback that it is generally not possible to obtain the desired omnidirectionality. On the other hand, FIG.
In the whip antenna having the antenna element length exceeding 1 / 4λ such as the 3 / 8λ type and the 5 / 8λ type shown in (b) and (c), as the resistance component in impedance increases and the reactance component increases, It will not be possible unless a matching circuit is provided directly under the antenna element,
By adding capacitance between the antenna element and the ground with this matching circuit, it is possible to reduce the dependency of the ground, and it becomes an antenna adapted as an antenna system, and it is widely used in recent years. In the form, it has been unreasonable in terms of frequency band performance and elevation angle performance.

【0006】現在、900[MHz]近辺の周波数を利用
した陸上移動通信システムとして、MCA(マルチ・チ
ャンネル・アクセス)方式無線システムや自動車・携帯
公衆無線電話システム等が普及しており、利用者の利便
性から小型・軽量な携帯無線器が望まれ、携帯無線器長
手方向長145[mm](通話運用時)程度以下の形状製
品が主流となってきている。
At present, MCA (multi-channel access) type wireless systems, automobiles, portable public wireless telephone systems, etc. are widely used as land mobile communication systems using frequencies in the vicinity of 900 [MHz]. For convenience, a compact and lightweight portable wireless device is desired, and a product having a shape with a length in the longitudinal direction of the portable wireless device of about 145 [mm] (during call operation) or less is becoming mainstream.

【0007】ここで、使用システムの使用周波数帯域の
中心周波数を900[MHz]とすると、自由空間波長λ
0は333.33[mm]となり、長手方向145[mm]
は自由空間波長換算にて0.435となる。しかし、携
帯無線器長手方向長は無線器外観寸法であり、一般的に
軽量化の目的から無線器外観は樹脂材料により構成され
ていることから、その導電性は期待できず、アンテナ動
作に不可欠なアースとしての効果は無く、アースは無線
器内部のシャーシ筺体や、銅張積層印刷基板上のアース
導体面等に依存しなければならず、アース長は一般的
に、外観寸法の80[%]程度またはそれ以下と見なけ
ればならず、前述の寸法の実効アース長は116[m
m]、自由空間波長概算にて0.348以下となる。
Here, assuming that the center frequency of the used frequency band of the used system is 900 [MHz], the free space wavelength λ
0 becomes 333.33 [mm], which is 145 [mm] in the longitudinal direction.
Is 0.435 in terms of free space wavelength. However, the length of the portable radio in the longitudinal direction is the external dimension of the radio, and since the external appearance of the radio is generally made of a resin material for the purpose of weight reduction, its conductivity cannot be expected and it is essential for antenna operation. The ground length must be dependent on the chassis housing inside the radio, the ground conductor surface on the copper clad laminated printed circuit board, etc. The ground length is generally 80% of the external dimensions. ] Or less, the effective ground length of the above dimensions is 116 [m
m] and the free space wavelength is estimated to be 0.348 or less.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来、900[MHz]
帯以上の周波数利用システムにおける携帯無線器には、
5/8λ型ホイップアンテナ(指向特性に関与する実効
放射部はアンテナエレメント先端より1/2λ長)が多
く利用されていたが、携帯無線器の小型化に伴い、図8
に示す仰角特性においてl>Hの関係となり、所望の仰
角性能を得ることができず、放射・受信効率を低下させ
ていた。これを改善するため、3/8λ型ホイップアン
テナを利用してlとHを同等程度にして仰角を水平方向
にし、放射・受信効率を略回復させることが実施されて
いたが、アンテナエレメント長が短い分アンテナ動作利
得は低下してしまう欠点を持っていた。また、これから
の更に小型化される携帯無線器の要求からl>Hの傾向
が強く、3/8λの固定寸法では仰角制御が困難な成り
つつある。
Conventionally, 900 [MHz]
The portable radio in the frequency utilization system above the band,
A 5/8 λ type whip antenna (the effective radiating part that is involved in the directional characteristics is a ½ λ length from the tip of the antenna element) was often used, but as the portable radio becomes smaller,
In the elevation angle characteristic shown in (1), the relation of 1> H is satisfied, and the desired elevation angle performance cannot be obtained, and the radiation / reception efficiency is reduced. In order to improve this, using a 3/8 λ type whip antenna to make l and H approximately equal and make the elevation angle in the horizontal direction to substantially recover the radiation / reception efficiency, the antenna element length was The shorter the antenna gain, the shorter the operating gain. Further, from the demand for portable wireless devices which are further miniaturized in the future, the tendency of l> H is strong, and it becomes difficult to control the elevation angle with a fixed size of 3 / 8λ.

【0009】これら、lとHの関係による垂直面内指向
仰角特性は、図8に示すダイポールアンテナ等価回路に
おけるアンバランス及びバランス・ダイポールアンテナ
を解析すれば理解でき、更に同位相給電バランスダイポ
ールと考えた時のホイップアンテナエレメント長lとア
ンテナ動作利得の関係は、l=H=1/2λの条件時に
水平方向にて最大値を得られることは一般的に知られて
いる(図9参照)。しかし、これら3/8λ型や5/8
λ型ホイップアンテナの比帯域性能はVSWR(電圧定
在波比)2.0において8[%]程度であり、旧システ
ムでは対応できていたが、最近の新システムでは更に倍
以上の比帯域性能を要求されることから使用が困難であ
る。
The vertical in-plane directional elevation angle characteristics due to the relationship between l and H can be understood by analyzing the unbalanced and balanced dipole antennas in the dipole antenna equivalent circuit shown in FIG. It is generally known that the relationship between the whip antenna element length 1 and the antenna operation gain when the maximum value is obtained in the horizontal direction under the condition of 1 = H = 1 / 2λ (see FIG. 9). However, these 3 / 8λ type and 5/8 type
The bandwidth performance of the λ-type whip antenna is about 8 [%] at VSWR (voltage standing wave ratio) 2.0, which could be supported by the old system, but more than double in the recent new system. It is difficult to use because it is required.

【0010】また、3/8λ型や5/8λ型ホイップア
ンテナは、給電点中心導体よりマッチング部を構成する
コイル部を通り、アンテナエレメントへ繋がっており、
給電点から見て中心導体と外部導体間は絶縁状態である
ことから、アンテナエレメントに対する不可抗力なサー
ジ電圧等が印加されると、無線器内部回路へ直接伝達す
ることになり、無線器障害或いは破損を発生する可能性
があった。
Further, the 3 / 8λ type and 5 / 8λ type whip antennas are connected to the antenna element through the coil portion constituting the matching portion from the feeding point center conductor.
Since the center conductor and the outer conductor are insulated from the feeding point, if an unavoidable surge voltage or the like is applied to the antenna element, it will be directly transmitted to the internal circuit of the wireless device, causing a failure or damage to the wireless device. Could occur.

【0011】本発明の目的は上述した従来のホイップア
ンテナの欠点を解決した広帯域特性のホイップアンテナ
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a whip antenna having wide band characteristics, which solves the above-mentioned drawbacks of the conventional whip antenna.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のホイップアンテナは、略1/4波長乃至1
/2波長の範囲内の固定寸法を有するアンテナエレメン
トの給電方向端とマッチング回路とが直流的に非接続な
容量結合手段をもって接続され、かつ上記マッチング回
路は無線器接続方向端から見て直流的に短絡状態である
ように構成されたことを要旨とする。
In order to achieve the above object, the whip antenna of the present invention has a wavelength of about 1/4 wavelength to 1 wavelength.
The feeding direction end of the antenna element having a fixed dimension within the range of / 2 wavelength and the matching circuit are connected by a capacitive coupling means that is not DC-connected, and the matching circuit is DC-like when viewed from the wireless device connection direction end. The gist is that it is configured to be in a short-circuited state.

【0013】[0013]

【作用】アンテナエレメントが実効アース長と略同等の
長さ、またはイメージ等価長となるので、垂直面内指向
仰角特性を水平方向に持っている。前記容量結合の容量
性のリアクタンスによりアンテナエレメントの誘導性リ
アクタンスが近似的に相殺され、かつ前記マッチング回
路によりインピーダンス性能が広帯域化され、比帯域を
増加させている。
Since the antenna element has a length substantially equal to the effective earth length or an image equivalent length, it has vertical in-plane directional elevation angle characteristics in the horizontal direction. The capacitive reactance of the capacitive coupling approximately cancels the inductive reactance of the antenna element, and the matching circuit widens the impedance performance to increase the specific bandwidth.

【0014】[0014]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明によるトランシーバTに用いられるホ
イップアンテナの一実施例を示す。同図において、1は
伸縮可能なアンテナエレメント、2は該アンテナエレメ
ントに対する金属製給電端子、3は絶縁体、4はマッチ
ングボックス、5はマッチング基板、6は給電ケーブル
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a whip antenna used in a transceiver T according to the present invention. In the figure, 1 is a retractable antenna element, 2 is a metal power supply terminal for the antenna element, 3 is an insulator, 4 is a matching box, 5 is a matching substrate, and 6 is a power supply cable.

【0015】図2(a),(b)は上記ホイップアンテ
ナの等価構造図及び等価回路図である。同図において、
マッチング回路部7はマッチング基板5上に形成された
コンデンサC3、インダクタンスL3等から成り、アンテ
ナエレメント部8はアンテナエレメント1の等価抵抗R
a及び等価インダクタンスLから成るマッチング回路部
7とアンテナエレメント部8との間にマッチング基板上
5に設けられたコンデンサCが挿入されている。
2A and 2B are an equivalent structure diagram and an equivalent circuit diagram of the whip antenna. In the figure,
The matching circuit section 7 is composed of a capacitor C 3 , an inductance L 3 and the like formed on the matching substrate 5, and the antenna element section 8 is an equivalent resistance R of the antenna element 1.
The capacitor C provided on the matching substrate 5 is inserted between the matching circuit section 7 including a and the equivalent inductance L and the antenna element section 8.

【0016】アンテナエレメント1の固定寸法は、約1
/4λ〜約1/2λで、λ=λ0×△である。△はアン
テナエレメント1の太さ、材質、表面処理等により決定
される1以下の定数で、λ0は自由空間波長である。な
お、ZはトランシーバTの入出力端の特性インピーダン
ス、ACは発信部である。
The fixed size of the antenna element 1 is about 1.
From / 4λ to about 1 / 2λ, λ = λ 0 × Δ. Δ is a constant of 1 or less determined by the thickness, material, surface treatment, etc. of the antenna element 1, and λ 0 is a free space wavelength. Incidentally, Z is a characteristic impedance at the input / output end of the transceiver T, and AC is a transmitter.

【0017】図1のホイップアンテナはアンテナエレメ
ント1に対し上述したように、概ね1/4λを超え、1
/2λ以下の範囲内の携帯無線器T等のアンテナ系構造
から定まる実効アース長と略同等長または、イメージ
(影像)等価長な一固定アンテナエレメント長を持たせ
ることにより垂直面内指向仰角特性を水平方向に持たせ
ると共に、図2におけるアンテナエレメント部8とマッ
チング回路部7間に挿入されたコンデンサCによる容量
性リアクタンス(−jXc)によりアンテナエレメント
1のインダクタンスLによる誘導性リアクタンス(+j
L)を近似相殺させ、且つマッチング部変成コイルL3
によりインピーダンス抵抗成分Raを無線器入出力端の
特性インピーダンスZとマッチングさせることにより、
インピーダンス性能の広帯域化として比帯域を増加させ
ている。更に、上記挿入容量リアクタンス(−jXc
がアンテナエレメントの短縮コンデンサとしても働き、
アンテナエレメント径を等価的に増加させることにな
り、アンテナ特性インピーダンス(Z0a)を低下させ、
アンテナエレメント長対インピーダンス特性変化を緩や
かにすることになり、前述効果と相乗し、更にインピー
ダンス特性の広帯域化として比帯域を増加させ、VSW
R2.0において17[%]以上の結果を実験からも
得、容量性リアクタンス挿入によるホイップアンテナの
広帯域特性効果を確認している。即ち、挿入容量性リア
クタンス−jXcは、マッチング回路部7と、アンテナ
エレメント部8との両者の効果を持ち備えていることに
なる。
The whip antenna shown in FIG. 1 exceeds the antenna element 1 by about 1 / 4λ, as described above.
Vertical in-plane directional elevation angle characteristics by providing a fixed antenna element length that is approximately equal to the effective earth length determined by the antenna system structure of the portable radio T or the like within a range of / 2λ or less, or an image (image) equivalent length. 2 in the horizontal direction, and the inductive reactance (+ j) due to the inductance L of the antenna element 1 due to the capacitive reactance (−jX c ) due to the capacitor C inserted between the antenna element portion 8 and the matching circuit portion 7 in FIG.
X L ), and the matching portion transformation coil L 3
By matching the impedance resistance component Ra with the characteristic impedance Z at the input / output terminal of the wireless device,
The ratio band is increased to broaden the impedance performance band. Furthermore, the insertion capacitance reactance (−jX c )
Also acts as a shortening capacitor for the antenna element,
The antenna element diameter is equivalently increased, and the antenna characteristic impedance (Z 0a ) is lowered,
The change in the antenna element length vs. impedance characteristic will be made gradual, synergistic with the above-mentioned effect, and the ratio bandwidth will be increased as the impedance characteristic is widened to a wider range.
At R2.0, a result of 17% or more was also obtained from the experiment, and the wide band characteristic effect of the whip antenna by the capacitive reactance insertion was confirmed. That is, the inserted capacitive reactance −jX c has the effects of both the matching circuit section 7 and the antenna element section 8.

【0018】本発明のアンテナにおけるマッチング回路
部7は、インダクタンス(L3)を用いた変成回路を構
成しており、アンテナ給電点2側から見た、中心導体と
外部導体間は直流的に短絡状態である。
The matching circuit section 7 in the antenna of the present invention constitutes a transformer circuit using an inductance (L 3 ), and the center conductor and the outer conductor are short-circuited in direct current as seen from the antenna feeding point 2 side. It is in a state.

【0019】挿入容量性リアクタンス−jXcは、マッ
チング回路部7と、アンテナエレメント部8との両者の
効果を持ち備えていることから、物理的エレメント長
と、電気的エレメント長が或る程度任意に調整すること
が可能であり、携帯無線器実効アース長とアンテナエレ
メント長の仰角性能を考慮した、両者の長さのバランス
を得ることが容易になる。
Since the inserted capacitive reactance -jX c has the effects of both the matching circuit section 7 and the antenna element section 8, the physical element length and the electrical element length are arbitrary to some extent. Therefore, it becomes easy to obtain a balance between the effective ground length of the portable radio and the antenna element length in consideration of the elevation angle performance.

【0020】3/8λ型ホイップアンテナは、比帯域を
除く仰角性能だけに着目すれば、近年の900[MHz]
帯携帯無線器用アンテナとしては略適していたが、エレ
メント長の自由度が無く、これからの更に高い周波数、
1.5[GHz]帯、2[GHz]帯等の準マイクロ波周波
数帯では、l<Hとなり、仰角性能をも維持することが
できないのに対し、本発明のアンテナでは、エレメント
長に自由度があるとから、これからの準マイクロ波周波
数帯利用無線通信システム用携帯無線器にも充分に適応
する。
The 3 / 8λ type whip antenna is 900 [MHz] in recent years if only focusing on the elevation angle performance excluding the ratio band.
Although it was almost suitable as an antenna for portable radio devices, there was no freedom in the element length, and higher frequencies,
In the quasi-microwave frequency band such as 1.5 [GHz] band and 2 [GHz] band, l <H, and the elevation angle performance cannot be maintained. On the other hand, in the antenna of the present invention, the element length can be freely set. Since it has a certain degree, it is sufficiently applicable to a portable radio for a quasi-microwave frequency band wireless communication system in the future.

【0021】マッチング回路部7には、インダクタンス
3を用いた変成回路を構成していることから、アンテ
ナ給電点側から見た、中心導体と外部導体間は直流的に
短絡状態であり、このことからアンテナエレメント等に
不可抗力により印加された静電気等のサージ電圧による
サージ電流をアースへ回避させることができ、無線器内
部回路を保護することができる。また、同様の動作によ
り外界雑音や内部雑音に対しても抑圧の効果を持つ。
Since the matching circuit section 7 constitutes a transformer circuit using the inductance L 3 , the center conductor and the outer conductor are in a DC short-circuited state when viewed from the antenna feeding point side. Therefore, a surge current due to a surge voltage such as static electricity applied to the antenna element or the like due to force majeure can be avoided to the ground, and the internal circuit of the wireless device can be protected. Further, the similar operation also has an effect of suppressing external noise and internal noise.

【0022】本発明のアンテナは、例えば、車両等の取
付け、動作に際しては、900[MHz]帯や準マイクロ
波周波数帯以上の使用周波数に対する自由空間波長に対
して充分に大きな面積のアース効果を持つ移動体上に設
置されることから、広域アースによるエレメント・イメ
ージ効果が期待でき、携帯無線器設置条件よりも緩和さ
れた条件で、所望の仰角性能を得ることができ、且つ前
述同等以上の比帯域性能を得ることができる。
The antenna of the present invention, for example, when mounting and operating a vehicle or the like, has an earth effect of a sufficiently large area for a free space wavelength with respect to a used frequency of 900 [MHz] band or quasi-microwave frequency band or more. Since it is installed on the mobile object that has it, the element image effect due to the wide area ground can be expected, and the desired elevation angle performance can be obtained under conditions relaxed from the mobile wireless device installation conditions. Bandwidth performance can be obtained.

【0023】900[MHz]帯程度以上の高周波では、
インダクタンス変成回路L3は銅張積層印刷基板上にマ
イクロストリップラインとして形成することができ、ア
ンテナ構造のコンパクト性と、量産製造上の性能安定化
を図ることができる。これら効果を無視すれば、もちろ
ん立体的コイルにより構成することも可能である。
At high frequencies above 900 [MHz],
The inductance transformation circuit L 3 can be formed as a microstrip line on the copper clad laminated printed board, and the antenna structure can be made compact and the performance can be stabilized in mass production. If these effects are neglected, it is of course possible to form a three-dimensional coil.

【0024】図3は本発明の他の実施例で、図1と同一
符号は同一または類似の部材で、9は絶縁体、10は給
電コネクタである。図4は従来のホイップアンテナ5/
8λ型、3/8λ型及び本発明のホイップアンテナの周
波数対VSWR特性(比帯域特性)を示す。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, in which the same symbols as in FIG. 1 are the same or similar members, 9 is an insulator, and 10 is a power feeding connector. Figure 4 shows a conventional whip antenna 5 /
The frequency vs. VSWR characteristic (ratio band characteristic) of the 8λ type, the 3 / 8λ type and the whip antenna of the present invention are shown.

【0025】図10は特にセルラーアンテナのような携
帯電話用ホイップアンテナとして好適なように改良され
た本発明の更に他の実施例としてアンテナエレメントの
ホルダー部形状を示す。図11は上記実施例の等価回路
を示す。
FIG. 10 shows a shape of a holder portion of an antenna element as still another embodiment of the present invention which is improved to be suitable as a whip antenna for a mobile phone such as a cellular antenna. FIG. 11 shows an equivalent circuit of the above embodiment.

【0026】セルラーアンテナのアンテナエレメント長
lは約3λ/8のため、アンテナエレメント部8のリア
クタンス成分jXLは50〜500Ωに分布している。
アンテナ特性を良くするにはjXLを極力小さくするこ
とが望ましいため、上記リアクタンス成分を相殺するべ
く図10の実施例では−jXLの補償用リアクタンス成
分を付加できるホルダー部形状を提案している。図10
において、11は樹脂製ホルダー、12はロックナッ
ト、13はリングバネ、14はトランシーバー筺体壁
で、アンテナエレメント1はホルダー11を貫通して上
下動可能に保持され、ホルダー11に螺合するロックナ
ット12の設置位置によりアンテナエレメント長lを微
調整してバンドの調節を行うことができる。リングバネ
13はホルダー11の下部に圧着していてマッチング回
路部7に接続されている。
[0026] For the antenna element length l of the cellular antenna about 3 [lambda] / 8, the reactance component jX L of the antenna element portion 8 are distributed 50~500Omu.
Since it is desirable to minimize the jX L to improve the antenna characteristics, in the embodiment of FIG. 10 in order to cancel the reactance component proposes holder portion shape that can be added to compensate for the reactance component of -jX L . Figure 10
In FIG. 11, 11 is a resin holder, 12 is a lock nut, 13 is a ring spring, 14 is a transceiver housing wall, and the antenna element 1 is pierced through the holder 11 and is held so as to be movable up and down. The band can be adjusted by finely adjusting the antenna element length 1 depending on the installation position. The ring spring 13 is pressure-bonded to the lower part of the holder 11 and is connected to the matching circuit section 7.

【0027】図11において、容量C2はリングバネ1
3とホルダー11の下部との構造部により得られるもの
で、これはマッチング回路7へ直列に接続されるため、
容量性リアクタンスがアンテナエレメント部8へ付加さ
れることになって前記アンテナエレメント1のリアクタ
ンス成分jXLを相殺する作用を有する。また容量C1
ロックナット12とホルダー11の上部との構造部より
得られるもので、これはアナテナエレメント部8に並列
に付加されるため、アンテナインピーダンスZrとC2
との整合を計る補助作用を有する。上記C12の容量値
は下式により算出できる。
In FIG. 11, the capacitance C 2 is the ring spring 1
3 and the lower part of the holder 11, which is connected in series to the matching circuit 7,
It has the effect of canceling the reactance component jX L of the antenna element 1 so that the capacitive reactance is added to the antenna element portion 8. Further, the capacitance C 1 is obtained from the structure portion of the lock nut 12 and the upper portion of the holder 11. Since this is added in parallel to the anthena element element 8, the antenna impedances Zr and C 2
It has an auxiliary function of measuring the matching with. The capacitance values of C 1 and 2 can be calculated by the following formula.

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】ここで、εsはホルダー11の比誘電率、
1/D2は前記ホルダー11の上部及び下部とロックナ
ット12、リングバネ13との寸法比で、D1=2d1
2=2d2である。従って上記容量値はεs,D1
2,l1,l2で調整できる。
Where ε s is the relative dielectric constant of the holder 11,
D 1 / D 2 is the dimensional ratio of the upper and lower parts of the holder 11, the lock nut 12, and the ring spring 13, and D 1 = 2d 1 ,
D 2 = 2d 2 . Therefore, the above capacitance values are ε s , D 1 ,
It can be adjusted with D 2 , l 1 and l 2 .

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、比
較的簡単な構成で従来より比帯域性能が大幅に改善され
たホイップアンテナを得ることができる。特にセルラー
アンテナのような携帯電話用ホイップアンテナに本発明
を摘要して前記ホルダー部を有するように構成すれば、
補償用リアクタンス成分を付加して更にインピーダンス
整合の最適化を図ることができる。また前記ホルダー部
において、ロックナットの設置位置に応じてバンドの調
整が可能となるばかりでなく、前記ホルダーを樹脂製と
すれば一体成型が可能で、しかも摩擦が少ないのでアン
テナエレメントの長さ調整を円滑に行うことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a whip antenna having a comparatively simple structure and having a significantly improved bandwidth performance as compared with the conventional one. In particular, if the present invention is applied to a whip antenna for a mobile phone such as a cellular antenna and the holder portion is configured,
The impedance matching can be further optimized by adding a reactance component for compensation. Also, in the holder part, not only can the band be adjusted according to the installation position of the lock nut, but if the holder is made of resin, it can be integrally molded, and since there is less friction, the length of the antenna element can be adjusted. Can be done smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例の等価構成図及び等価回路図であ
る。
FIG. 2 is an equivalent configuration diagram and an equivalent circuit diagram of the above embodiment.

【図3】本発明の他の実施例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.

【図4】従来の各種ホイップアンテナと本発明のホイッ
プアンテナの周波数対VSWR特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing frequency-VSWR characteristics of various conventional whip antennas and the whip antenna of the present invention.

【図5】陸上移動体通信におけるホイップアンテナ系の
理想指向特性図である。
FIG. 5 is an ideal directional characteristic diagram of a whip antenna system in land mobile communication.

【図6】従来の各種ホイップアンテナの概略構成図及び
等価回路図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram and an equivalent circuit diagram of various conventional whip antennas.

【図7】ホイップアンテナのエレメント長と太さによる
インピーダンスの変化特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram of impedance change according to element length and thickness of a whip antenna.

【図8】金属製擬似筺体無線器とホイップアンテナエレ
メント長を変化させた時の垂直面内指向仰角特性の一例
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of vertical in-plane directional elevation angle characteristics when the length of the whip antenna element and the pseudo housing radio made of metal are changed.

【図9】バランスダイポールアンテナ長と利得変化の特
性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram of balance dipole antenna length and gain change.

【図10】本発明の他の実施例の主要部を示す概略図で
ある。
FIG. 10 is a schematic view showing a main part of another embodiment of the present invention.

【図11】図10の実施例の等価回路図である。11 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アンテナエレメント 2 アンテナ給電端子 3 絶縁体 4 マッチングボックス 5 マッチング基板 6 給電ケーブル 7 マッチング回路部 8 アンテナエレメント部 9 絶縁体 10 給電コネクタ T トランシーバ C 挿入コンデンサ 1 Antenna Element 2 Antenna Feeding Terminal 3 Insulator 4 Matching Box 5 Matching Board 6 Feeding Cable 7 Matching Circuit Section 8 Antenna Element Section 9 Insulator 10 Feeding Connector T Transceiver C Insertion Capacitor

フロントページの続き (72)発明者 新海 崇嘉 埼玉県蕨市北町4丁目7番4号 日本アン テナ株式会社蕨工場内 (72)発明者 室井 勝二 埼玉県蕨市北町4丁目7番4号 日本アン テナ株式会社蕨工場内Front page continuation (72) Inventor, Suika Shinagawa, 4-7 Kitamachi, Warabi-shi, Saitama Prefecture, Japan Atena Co., Ltd. Warabi factory (72) Inventor, Katsuji Muroi, 4-7 Kitamachi, Warabi-shi, Saitama Japan Antena Co., Ltd. Warabi factory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 略1/4波長乃至1/2波長の範囲内の
固定寸法を有するアンテナエレメントの給電方向端とマ
ッチング回路とが直流的に非接続な容量結合手段をもっ
て接続され、かつ上記マッチング回路は無線器接続方向
端から見て直流的に短絡状態であるように構成されたこ
とを特徴とする無線通信用広帯域特性ホイップアンテ
ナ。
1. An antenna element having a fixed dimension within a range of approximately ¼ wavelength to ½ wavelength and a matching circuit are connected to a matching circuit by a DC coupling non-coupling means, and the matching is performed. Wideband characteristic whip antenna for wireless communication, characterized in that the circuit is configured to be in a DC short circuit state when viewed from the end of the wireless device connection direction.
【請求項2】 前記アンテナエレメントを上下動可能に
保持するホルダー部を備え、該ホルダー部は前記マッチ
ング回路に接続され、かつ前記アンテナエレメントのリ
アクタンス成分を相殺する補償用リアクタンス成分を有
することを特徴とする請求項1に記載の無線通信用広帯
域特性ホイップアンテナ。
2. A holder part for holding the antenna element so as to be vertically movable, the holder part being connected to the matching circuit and having a compensating reactance component for canceling the reactance component of the antenna element. The broadband characteristic whip antenna for wireless communication according to claim 1.
【請求項3】 前記ホルダー部が、前記アンテナエレメ
ントを保持する樹脂製ホルダーと、該ホルダーの上部に
螺合するロックナットと、上記ホルダーの下部に圧着す
るリンクバネと、を有することを特徴とする請求項2に
記載の無線通信用広帯域特性ホイップアンテナ。
3. The holder part includes a resin holder for holding the antenna element, a lock nut screwed onto an upper part of the holder, and a link spring pressed onto the lower part of the holder. The wideband characteristic whip antenna for wireless communication according to claim 2.
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