JPH0677846A

JPH0677846A - アンテナ及び小型携帯無線機

Info

Publication number: JPH0677846A
Application number: JP4224318A
Authority: JP
Inventors: Norio Hama; 範夫浜
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】人体装着時において無線機のとる姿勢にかかわ
らず、あるいは非装着時には、電波の偏波面が随時変化
するような場所において、安定した感度特性を持つアン
テナ及び小型携帯無線機を提供する。【構成】匡体内に、ループアンテナ素子と、無線送受信
回路部と、データデコーダと、CPU回路と、データ表示
部と、報知回路部から成る小型携帯無線機において、前
記小型携帯無線機を動作させる回路を実装する回路基板
２の長手方向に平行に第１ループアンテナ素子１、第２
ループアンテナ素子７、第１コンデンサ９、第２コンデ
ンサ８からなる１ターンのループアンテナを構成する。
ループアンテナの総延長は、送受信信号波長λは、λ/1
5からλ/5の間にある。第１ループアンテナ素子インダ
クタンスをL1、第２ループアンテナ素子インダクタンス
をL2、第１コンデンサ容量をC1、第２コンデンサ容量を
C2とすると、L1/L2≦C2/C1とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型携帯無線機の特にア
ンテナとアンテナ回路方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、小型携帯無線機のアンテナと
してループアンテナを用いることは、その効果が論文
「小型携帯無線機用ループアンテナ：National Technic
al Report Vol.19 No.2 APRIL 1973」にも明らかに
されているように、一般的に広く利用されている。ま
た、ループアンテナ素子の中間に固定のリアクタンス素
子を組み込んだ例も見られる。また、周波数が比較的高
い周波数を送受信するアンテナとしては、ループアンテ
ナに加え、逆Ｆアンテナも用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】小型携帯無線機は、常
に携帯して使用する関係から、その送受信特性は、人体
の影響を大きく受けている。小型携帯無線機の代表的な
ものとして選択呼び出し受信機がある。受信機の受信感
度を大きく左右する回路素子として、アンテナが挙げら
れるが、選択呼び出し受信機のアンテナとしては、ルー
プアンテナが一般的に用いられている。

【０００４】ループアンテナの、人体正面にある方向を
もって置かれたとき、磁界成分を効率よく検出して、利
得が６ｄＢ向上するという現象は、前記論文にもあるよ
うによく知られている事実であるが、それ以外の方向に
置かれた場合は、ループアンテナは動作せず利得が低下
してしまうという問題がある。また、人体非装着時にお
いても、ある方向の偏波面を持つ電波はよく受信される
が、それ以外の方向は、極端に受信特性が落ちてしまう
という問題がある。

【０００５】これは、無線機がどの姿勢で置かれるかに
よって送受信感度が変わることを意味し、使用者にとっ
ては非常に不都合なことである。

【０００６】また、前記論文には、無線機本体基板を利
用したアース面とループアンテナ素子の配置を直交関係
にすることで、磁界と電界双方の成分を検出し、無線機
の姿勢による指向性差を減少させることができるとされ
ている。しかし、アンテナ回路のマッチング状態や、ア
ンテナの波長に対する長さにより、特に電界成分の検出
感度が大きく異なることを発明者は発見した。さらに、
磁界、電界双方の成分を最大レベルで検出できるアンテ
ナ回路の条件を本発明は提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のアンテナはルー
プアンテナ素子と、無線送受信回路部と、データデコー
ダ回路と、ＣＰＵ回路と、データ表示部と、報知回路部
から成る小型携帯無線機において、前記ループアンテナ
素子は、第１ループアンテナと第２ループアンテナの２
本の電導体をもってループ形状を成し、前記第１ループ
アンテナの１端子は第１固定容量素子に接続され、他方
の１端子は第２固定容量素子の１端子に接続され、第２
ループアンテナの１端子は前記第２固定容量素子の他方
の１端子に接続され、他方の１端子は基板上の高周波接
地面に接続されていることを特徴とする。

【０００８】また、前記高周波接地面は、前記ループア
ンテナ素子の長辺に沿う辺よりも、それに直交する辺が
短い方形面を有することを特徴とする。

【０００９】また、前記ループアンテナ素子の総延長
は、送受信信号波長をλとして約λ／１５からλ／５の
間にあることを特徴とする。

【００１０】また、前記第１固定容量素子値に対す
る、第２固定容量素子値の容量比は、前記第２ループア
ンテナ素子のインダクタンス値に対する、第１ループア
ンテナ素子のインダクタンス値の比に比べ一致するか大
きくなるように決められることを特徴とする。

【００１１】また、本発明のアンテナを搭載したことを
特徴とする小型携帯無線機が構成される。

【００１２】

【作用】本発明のアンテナにおいては、前記論文のごと
く基板に構成されたアース面とループアンテナ素子によ
り電界、磁界成分を検出でき、形状的にはループアンテ
ナだけがアンテナのようにみえるが、ダイポールアンテ
ナとしても動作する。ループアンテナ素子の任意の点２
カ所に容量素子を設置して同調を取っている。２本のア
ンテナ素子のインダクタンス比と２個の固定容量素子の
容量比の比率を前述のようにすれば、ループアンテナが
図２のように取り付けられた場合の磁界、電界アンテナ
動作のための最適条件となる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により本発明の詳細を示す。

【００１４】図１は、本発明のアンテナを回路基板上に
実装し、真上から見た図である。

【００１５】回路基板２上に、第１ループアンテナ素子
１、無線送受信回路素子３ａ，ＬＣＤ表示パネル３ｂが
配置されている。ディジタル回路部は、図１には表記し
ていないが、ノイズが発生し、無線部あるいは、アンテ
ナに混入する可能性のあることから、両ブロックから遠
ざけたり、ＬＣＤ表示パネル３ｂの下に配置される。

【００１６】第１ループアンテナ素子１の配置は、回路
基板２のＸＹ軸４方向すなわち長手方向に対して平行す
る方向になっている。そして素子１の長さ６は、送受信
周波数波長λに対して、約λ／３０からλ／１０の間に
なっている。

【００１７】図２は、図１のＺ方向から見たときのアン
テナ部の断面図である。第１ループアンテナ素子１と、
第２ループアンテナ素子７とし、それぞれの端子１０，
１１の間に第２コンデンサ８を挿入して接続している。

【００１８】素子１、素子７は、図のように回路基板２
を取り巻き、ループアンテナを構成する。その長さは、
約λ／１５からλ／５の間にある。回路基板２と素子７
との接続点１２は、基板２上に実装されている各回路部
の共通電位、例えばグランド電位となるプリントパター
ンと同一のパターンに接続されている。また、接続点１
３は、第１コンデンサ９を介してアンテナの次段に位置
する、高周波増幅回路へ接続される。

【００１９】第１コンデンサ９の容量Ｃ１に対する第２
コンデンサ８の容量Ｃ２の比は、第２ループアンテナ素
子７のインダクタンス値Ｌ２に対する第１ループアンテ
ナ素子１のインダクタンス値Ｌ１の比に等しいかまたは
大きく選ぶ。式で表すと、Ｌ１／Ｌ２≦Ｃ２／Ｃ１とな
る。このような関係を構成すると、ループアンテナの持
つ磁界アンテナとしての特性の他に、図１のＺＵ軸５方
向に平行する電界成分を検出できる電界アンテナとして
の特性を得ることができる。

【００２０】図３は、本発明のアンテナの配置を示す斜
視図である。回路基板２の長辺に沿って素子１、７が配
置される。また、前記関係を満たすようにすると、ルー
プアンテナは磁界検出アンテナとして働き、回路基板２
の共通電位パターンとループアンテナとが電界検出アン
テナとして働く。もし、磁界成分５１、電界成分５２が
図のような関係をもつ電波が到来したとき、回路基板２
の短辺が電界成分５２にそって起立した姿勢（以降、横
置きと称す）をとると電界アンテナとして働き、回路基
板２の長辺が電界成分５２にそって起立しＺＵ軸５方向
が磁界成分５１に平行となる姿勢（以降、縦置きと称
す）をとると、磁界アンテナかつ電界アンテナとして働
く。また、本図のように置かれた場合にも、磁界アンテ
ナとして働く。図４は、本発明のアンテナの等価回路
図である。第２コンデンサ２８により、第１ループアン
テナ素子２１、第２ループアンテナ素子２７が接続され
更に第１コンデンサ２９とコンデンサ２２とで１ターン
のループアンテナが構成される。高周波増幅回路２３と
は、コンデンサ２２、２９の間で接続することにより、
整合状態を最適にする。高周波増幅回路２３の出力２４
は、図に示していないが、混合回路あるいは中間周波増
幅回路に接続される。第１コンデンサ２９は本図では固
定コンデンサとなっているが、可変コンデンサとするこ
とによりアンテナ回路部の同調をとるようにすることが
できる。その場合可変コンデンサＣ１の値の変化範囲は
前述のＬ１／Ｌ２≦Ｃ２／Ｃ１の関係を満たすように決
める。

【００２１】図５、６は、本発明のアンテナを用いた小
型携帯無線機の送受信感度指向特性を示す。

【００２２】図５においては、電界偏波面を垂直とし、
図１のＸＹ軸４がこれに平行になるように置き、ＸＹ軸
４を中心に回転させた例である。これを縦置き状態と称
す。正面の方向とは、紙面の真上から垂直偏波電波が到
来したとき、図１のＸＹ軸４を垂直となるよう図面を置
き換えた場合の図１の方向である。グラフ３３、３４
は、共にアンテナ単体での利得であるが、前者は、本発
明のアンテナの条件関係Ｌ１／Ｌ２≦Ｃ２／Ｃ１を満た
す場合、後者は、前条件関係を満たさない場合である。
縦置き状態では、アンテナは主に磁界検出アンテナとし
て働き、ループアンテナとしての特性が得られる。グラ
フ３４は、９０°、２７０°方向では特性の落込みがは
っきりし、いわゆるヌル特性が現れているが、グラフ３
３ははっきり現れない。これは、アンテナが電界検出ア
ンテナとしても動作しているため、本図のように縦置き
状態でＸＹ軸４を中心に回転させた場合には、全方向に
対し一定のアンテナ利得が得られるためである。これ
は、本発明のアンテナの条件関係を採用することにより
得られる効果である。

【００２３】図６においては、電界偏波面を垂直とし、
図１のＸＹ軸４がこれに直交するように置き、ＺＵ軸５
を中心に回転させた例である。これを横置き状態と称
す。図６は本発明の効果を最も端的に示す図である。グ
ラフ４３、４４は、共にアンテナ単体での利得である
が、前者は、本発明のアンテナの条件関係Ｌ１／Ｌ２≦
Ｃ２／Ｃ１を満たす場合、後者は、前条件関係を満たさ
ない場合である。グラフ４３と４４の差は２０数ｄＢ以
上ある。

【００２４】このことから本発明のアンテナを図１のよ
うに配置した場合は、前述の関係を満たすようにするこ
とで、横置き状態の時もある程度送受信感度を確保する
ことができるという効果を有する。

【００２５】図７は本発明のアンテナを使用した腕装着
型無線機の回路ブロック図である。本実施例の無線機
は、先に説明したアンテナ１０１と、送受信無線部１０
２と、波形整形回路１０３が備えられている。また、上
記の無線部１０２と波形整形回路１０３への電源供給を
制御する電源制御回路１０４と、この回路１０４を制御
する制御部１０５が備えられている。本実施例の無線機
はさらに、この制御部１０５にて比較される固有呼出番
号が記載されているＰ−ＲＯＭ（プログラマブル、リー
ドオンリーメモリ）１０６と、固定呼出番号に付随する
伝達情報が記載されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）１０９と、情報が表示されるＬＣＤ（液晶表示器）
１１２を制御するＬＣＤ駆動回路１１０と、この駆動回
路１１０の制御に使用されるクロック信号が発振される
発振回路１１１とが設置されている。そして、電源制御
回路１０４、制御部１０５、ＲＡＭ１０９、ＬＣＤ駆動
回路１１０及び発振回路１１１により、メッセージ処理
部１１４が構成されている。このメッセージ処理部１１
４で処理されたメッセージを表示するＬＣＤ１１２と、
メッセージの記憶されていることを伝達するための警報
駆動回路１０７およびブザー、ＬＥＤ或はバイブレータ
ーなどの警報装置１０８が設置されている。そして、こ
の無線機を操作するための外部操作部１１３が設けられ
ている。

【００２６】このような構成において、所定の回線周波
数で送信されている信号は、アンテナ１０１を介し、無
線部１０２で復調される。そして、波形整形回路１０３
で矩形波に変換される。この無線部１０２と、波形整形
回路１０３に対しては、電源制御回路１０４により制御
部１０５の制御に基づき、信号を受信している時間に限
り電源が供給される。

【００２７】制御部１０５は、上記の電源供給を管理す
るためのバッテリーセイビングタイミング信号を発生
し、電源供給回路１０４を制御すると共に、受信信号と
のビット同期、フレーム同期を行う。さらに、Ｐ−ＲＯ
Ｍ１０６に記録されている固有呼出番号と、波形整形回
路１０３から供給される矩形波化された受信信号との比
較が誤り制御付きで行われ、記憶されている固有呼出番
号が、呼び出されたか否かの判定が行われる。また、水
晶などの基準信号源である発振回路１１１からの信号を
計測する計測機能も有している。

【００２８】そして、呼出が確認されると、固有呼出番
号に続きメッセージデータが受信され、ＲＡＭ１０９に
記憶される。そして、警報駆動回路１０７を介して、警
報装置１０８により、使用者に呼出があったことを知ら
せる。ＲＡＭ１０９に記憶されているメッセージは、ス
イッチ類から成る外部操作部１１３を操作することによ
り、制御部１０５を介してＬＣＤ駆動回路１１０に送ら
れ、ＬＣＤ１１２によって表示される。このＬＣＤ駆動
回路１１０には発振回路１１１からのクロック信号が送
られる。

【００２９】図８は、本発明のアンテナを組み込んだ小
型携帯無線機の例である。ＬＣＤ表示パネル７１は横向
きに配置され、表示を確認するときは、図のように横置
き状態で各操作を行なう。ボタン７２、７３は、操作を
行なうための入力スイッチである。本体７０は、通常は
図のような横置きの方向で装着される。例えば、図９
（ａ）のように人体６１の腰付近にホルダー６２を取り
付け、ホルダー６２に本体７０を取り付ける。この場
合、本体７０は水平に装着される。ホルダー６２が必要
時に傾斜できるようにすれば、ホルダー６２に取り付け
たままで表示を確認でき、また、取り出すときも都合が
よい。ホルダー６２は、ベルト６０と一体になってお
り、人体６１の腰付近にベルト６０を巻くことで容易に
装着できる。

【００３０】また、本体７０を人体６１の胸付近のポケ
ット６３に入れる場合には、図９（ｂ）のように本体７
０は縦置き状態となりポケット６３に入れられる。この
場合には、本体は垂直に装着される。

【００３１】本発明のアンテナを使用する小型携帯無線
機は、以上のように様々な姿勢で使用された場合に最良
感度を保つことができ、姿勢の変化のみならず、都市部
など電波の偏波面が常に変動するような場所で使用して
も、常に一定の感度特性を保つことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明のアンテナを用
いることにより、人体装着時において無線機のとる姿
勢、あるいは携帯方向に関係なく、電波の偏波面にかか
わらず、すなわちマルチパス歪やフェージング下での偏
波面が随時変化するような場所においても安定した感度
特性を持つ無線機を構成できるという効果を有する。ま
た、これらの特性を達成するアンテナ回路は、新たなマ
ッチングのための素子を必要とせず、無線機の小型化に
大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナを回路基板上に実装し、真上
からみた図である。

【図２】図１のＺ方向からみたときのアンテナ部の断面
図である。

【図３】本発明のループアンテナの配置を示す斜視図で
ある。

【図４】図２のアンテナの等価回路を説明する図であ
る。

【図５】本発明のアンテナの指向特性図である。

【図６】本発明のアンテナの指向特性図である。

【図７】本発明のアンテナを使用した腕装着型無線機の
回路ブロック図である。

【図８】本発明のアンテナを組み込んだ、小型携帯無線
機の外観図である。

【図９】本発明の小型携帯無線機の人体装着例図であ
る。

【符号の説明】

１第１ループアンテナ２回路基板３ａ回路素子３ｂＬＣＤ表示パネル４ＸＹ軸５ＺＵ軸６第１ループアンテナ素子長７第２ループアンテナ８、９コンデンサ１０、１１接続点１２、１３接続点２１第１ループアンテナ素子Ｌ１２２コンデンサ２３高周波増幅回路２４端子２５グランド２７第２ループアンテナ素子Ｌ２２８第２コンデンサＣ２２９第１コンデンサＣ１３０、４０指向特性円３１、４１レベル円３２、４２方位線３３、３４グラフ４３、４４グラフ５１磁界成分５２電界成分６０ベルト６１人体６２ホルダー６３ポケット７０無線機本体７１ＬＣＤ表示パネル７２，７３ボタン１０１アンテナ１０２送受信無線部１０３波形整形回路１０４電源制御回路１０５制御部１０６Ｐ−ＲＯＭ１０７警報駆動回路１０８警報装置１０９ＲＡＭ１１０駆動回路１１１発振回路１１２ＬＣＤ１１３外部操作部１１４メッセージ処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ループアンテナ素子と、無線送受信回路
部と、データデコーダ回路と、ＣＰＵ回路と、データ表
示部と、報知回路部から成る小型携帯無線機において、前記ループアンテナ素子は、第１ループアンテナと第２
ループアンテナの２本の電導体をもってループ形状を成
し、前記第１ループアンテナの１端子は第１固定容量素
子に接続され、他方の１端子は第２固定容量素子の１端
子に接続され、第２ループアンテナの１端子は前記第２
固定容量素子の他方の１端子に接続され、他方の１端子
は基板上の高周波接地面に接続されていることを特徴と
するアンテナ。
【請求項２】前記高周波接地面は、前記ループアンテ
ナ素子の長辺に沿う辺よりも、それに直交する辺が短い
方形面を有することを特徴とする、請求項１記載のアン
テナ。
【請求項３】前記ループアンテナ素子の総延長は、送
受信信号波長をλとして約λ／１５からλ／５の間にあ
ることを特徴とする、請求項１記載のアンテナ。
【請求項４】前記第１固定容量素子値に対する、第２
固定容量素子値の容量比は、前記第２ループアンテナ素
子のインダクタンス値に対する、第１ループアンテナ素
子のインダクタンス値の比に比べ一致するか大きくなる
ように決められることを特徴とする、請求項１記載のア
ンテナ。
【請求項５】請求項１記載のアンテナを搭載したこと
を特徴とする小型携帯無線機。