JPH07221531A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 携帯用無線機に用いられ、高利得、広帯域、
小形のダイバーシチアンテナを提供する。 【構成】 １／２波長の線状アンテナ素子２１の下端
に、同軸形インピーダンス変換器２２の内導体２３が接
続され、変換器２２の他端に給電線２４が接続される。
変換器２２の外導体２５にスロットアンテナ２７が形成
され、そのスロットアンテナ２７に給電線２８が接続さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば携帯用無線電話
機に設けられ、小形に構成可能なアンテナ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１に従来のアンテナ装置を示す。こ
のアンテナ装置は小形無線機に設置されるダイバーシチ
アンテナの場合である。無線機筐体１１の上面より線状
アンテナ素子１２が突出して取付けられ、線状アンテナ
素子１２は筐体１１内で整合回路１３に接続され、整合
回路１３は給電線１４を通じて受信部１５に接続され
る。筐体１１内に内蔵アンテナ素子１６が設けられ、内
蔵アンテナ素子１６は給電線１７を通じて受信部１８に
接続される。受信部１５と１８の両出力は図に示してい
ないがダイバーシチ合成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のアン
テナ装置は１／４波長以外のアンテナ素子１２を使用す
る場合は整合回路１３を必要とする。このため、整合回
路１３の損失があり、アンテナの利得が低下していた。
また、整合回路１３は帯域が狭い、整合回路１３を多段
化して広帯域特性を得ることが出来るが、そのように広
帯域化するとさらに損失が増加した。

【０００４】線状アンテナ素子１２と無線機筐体１１は
非常に近接しており、電流を遮断する機構もないため、
筐体１１の影響を受けて線状アンテナ素子１２の指向パ
ターン特性が劣化していた。さらに、線状アンテナ素子
１２を筐体１１内に収納した状態においては、線状アン
テナ素子１２が不整合状態となってほとんど放射しない
状態になっていた。

【０００５】図１１のようにダイバーシチアンテナを構
成する場合には、通常、アンテナ素子として２素子が必
要であり、アンテナ容積が大きいという欠点をもってい
た。以上のように従来のアンテナ装置は損失が大きく利
得が低い狭帯域であり、設置する物の影響を受けて指向
パターン特性が劣化し、アンテナ収納状態ではほとんど
放射しない、さらにダイバーシチ構成とする場合にはア
ンテナ素子が２つ必要でありアンテナ容積が多大となる
という欠点があった。

【０００６】この発明の目的は高い利得を有し、広帯域
特性を容易に得ることができ、設置物の影響が少ないア
ンテナ装置を提供することにある。この発明の他の目的
は前記目的の他に、アンテナ素子収納時においても高い
利得を有するアンテナ装置を提供することにある。この
発明のさらに他の目的はダイバーシチ構成としても非常
に小型なアンテナ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によれば線状ア
ンテナ素子の一端が同軸形インピーダンス変換器の内導
体の一端に接続され、その同軸形インピーダンス変換器
の他端に第１給電線が接続され、またこの同軸形インピ
ーダンス変換器の外導体にその延長方向に沿って溝が形
成されてスロットアンテナが構成され、そのスロットア
ンテナに第２給電線の一端が接続される。

【０００８】更に線状アンテナ素子のインピーダンス変
換器側の端部に、これをほぼ軸心とし、その外側にコイ
ルアンテナが線状アンテナ素子及びインピーダンス変換
器と絶縁して設けられ、線状アンテナ素子はその延長方
向に沿ってインピーダンス変換器内に出入自在とされ、
線状アンテナ素子をインピーダンス変換器内に収納した
状態でコイルアンテナの一端と線状アンテナ素子とが接
続される。

【０００９】更にインピーダンス変換器のほぼ軸心位置
に線状アンテナ素子を案内する誘電体の筒状収納ガイド
が設けられ、その収納ガイドの線状アンテナ素子の反対
側の面は内導体の一部が位置して、線状アンテナ素子を
インピーダンス変換器内に収納すると、線状アンテナ素
子の内端が内導体の上記一部と接触し、その位置から内
導体が収納ガイドに沿って取付けられ、またインピーダ
ンス変換器の線状アンテナ素子側に管状保持部が設けら
れ、その管状保持部に内導体が接続され、かつ管状保持
部内に線状アンテナ素子が摺動自在に挿通保持されてい
る。

【００１０】あるいは線状アンテナ素子はその延長方向
に沿ってインピーダンス変換器内に出入自在とされ、線
状アンテナ素子の突出端部に、線状アンテナ素子をイン
ピーダンス変換器内に収納するとその外導体と接触する
短絡部が設けられ、第２給電線の他端が、第１給電線の
インピーダンス変換器との接続点に接続され、その接続
点から第２給電線側を見たインピーダンスが、線状アン
テナ素子を引き出した状態で著しく高く、収納した状態
で低インピーダンスになるように第２給電線の長が選定
され、また前記接続点からインピーダンス変換器を見た
インピーダンスが、線状アンテナ素子を引き出した状態
で低インピーダンスになり、収納した状態で著しく高く
なるようにインピーダンス変換器が選定されている。

【００１１】更に上記の各構成において、内導体の太さ
が一様でない構成とされる。上記の各構成において、外
導体にスロットアンテナを接近して第２のスロットアン
テナが形成されている。上記の各構成において、外導体
の外側及びスロットアンテナとそれぞれ接近して、これ
に沿って延長された金属線が設けられている。

【００１２】

【実施例】

・実施例１ 図１に請求項１の発明の実施例を示す。線状アンテナ素
子２１の一端（図では下端）に、そのほぼ延長線上にお
いて同軸形インピーダンス変換器２２が設けられ、その
同軸形インピーダンス変換器２２の内導体２３は線状ア
ンテナ素子２１に接続され、同軸形インピーダンス変換
器２２の他端に給電線２４の一端が接続される。給電線
２４は同軸ケーブルであって、その中心導体が内導体２
３と接続され、外部導体が同軸形インピーダンス変換器
２２の外導体２５に接続される。つまり同軸形インピー
ダンス変換器２２の給電線２４側は端板で塞がれ、その
端板の中心孔の内周縁に給電線２４の外部導体の周縁が
挿入接続される。外導体２５は金属円筒で構成された場
合である。

【００１３】外導体２５にその延長方向に沿ってスリッ
ト２６が形成されてスロットアンテナ２７が構成され、
そのスロットアンテナ２７に給電線２８の一端が接続さ
れる。つまり給電線２８は同軸ケーブルで構成された場
合で、スロットアンテナ２７の中間部で給電線２８の中
心導体及び外部導体の各一端がスリット２６の両縁にそ
れぞれ接続される。更にこの例ではスロットアンテナ２
７が使用波長で共振するようにコンデンサ２９がスリッ
ト２６の両縁間に接続される。線状アンテナ素子２１の
長さは使用波長の２分の１程度が好ましい。スロットア
ンテナ２７のスリット２６の幅は通常のスロットアンテ
ナと同様に、使用波長の１０分の１以下が好ましい。線
状アンテナ２１と給電線２４とのインピーダンス整合の
点から同軸形インピーダンス変換器２２の長さが決り、
この長さとスロットアンテナ２７の長さとが等しくな
る。

【００１４】同軸形インピーダンス変換器２２の内部に
流れる電流と直交する方向にスリット２６が切られてい
るため、同軸形インピーダンス変換器２２の内部空間を
スロットアンテナ２７が共有しているが、インピーダン
ス変換器２２とスロットアンテナ２７とは独立に動作す
る。線状アンテナ素子を１／２波長とした場合について
更に説明する。この場合、給電線２４のインピーダンス
５０Ωと、１／２波長アンテナ素子２１を下端から給電
した時のインピーダンス数百Ωとを整合させる必要があ
る。ここではその間に同軸形インピーダンス変換器２２
が設けられ、この同軸形インピーダンス変換器２２の特
性インピーダンスを、前記５０Ωと前記数百Ωの相乗平
均値に近い値に設定し、その長さを約１／４波長とす
る。同軸の特性インピーダンスを例えば約２００Ωに設
定するには、内導体２３と外導体２５の直径の比が約６
であればよい。すなわち例えば内導体２３の直径が１ｍ
ｍであれば、外導体２５の直径は６ｍｍとなる。この構
成によればインピーダンス変換器２２によってインピー
ダンス変換が行われて給電線２４と線状アンテナ素子２
１とのインピーダンス整合がとれる。ただしこの場合、
インピーダンスのイマジナリー部分は完全整合がとれな
い場合がある。この場合は例えば、給電線２４と同軸形
インピーダンス変換器２２の接続点にコンデンサを並列
に装荷し、このキャパシタンスを適当に調整することに
より完全に整合がとれるようにすることができる。この
整合は後述する他の実施例にも適用できる。

【００１５】一方スリット２６の長さは任意でよいが、
アンテナとして効率的に動作するように、つまり使用波
長で共振するようにコンデンサ２９を接続する。このよ
うにしてこのアンテナ装置は外導体２５が線状アンテナ
素子２１に対するインピーダンス変換器として動作する
と共に、その上に切ったスリット２６がスロットアンテ
ナ２７として動作し、空間の共有が出来る。この場合、
外導体２５に対して長手方向にスリット２６を切る必要
があり、これにより両者が独立に動作する。これは、同
軸形インピーダンス変換器２２の動作は外導体２５の長
手方向の電流を用いているのに対し、スロットアンテナ
２７では外導体２５の周方向の電流を用いており、これ
らの電流が直交しているからである。また、同軸形イン
ピーダンス変換器２２は本来帯域が広く、集中定数を用
いた整合回路でないため損失も少ない。さらに同軸がス
タブの効果をもつので、設置物の影響も少ない。つまり
同軸形インピーダンス変換器２２と線状アンテナ素子２
１との接続点からインピーダンス変換器２２側を見たイ
ンピーダンスが著しく高く、この部分での電流が小さ
く、外部へ流れる電流も著しく小さいものとなる。

【００１６】したがって、このような構成とすることに
より、高い利得を有し、広帯域特性を容易に得ることが
でき、設置物の影響が少なく、さらにダイバーシチ構成
としても非常に小型なアンテナ装置を実現できる。 ・実施例２ 図２Ａはこの発明の第２の実施例を示し、図１と対応す
る部分に同一符号を付けてある（以下の図も同様であ
る）。この例ではスリット２６と接近して、これと平行
にスリット３１が外導体２５に形成されて第２のスロッ
トアンテナ３２が構成される。この第２のスロットアン
テナ３２にも第２のコンデンサ３３が接続される。この
構成は、スリット２６，３１を２本とも外導体２５の長
手方向に切ってあるので、２本とも外導体２５の内側に
長手方向に流れる同軸モードの電流を乱すことなく動作
する。これにより、２本のスロットアンテナ２７，３２
を構成することが出来るので、一方を無給電素子とし、
両スロットアンテナ２７，３２の共振周波数を比較的接
近させて広帯域化を図ったり、両共振周波数を比較的離
して２帯域特性（２共振化）とすることが出来る。ま
た、その他の効果は実施例１と全く同じである。

【００１７】スリット２６と３１との間隔は例えば０．
１波長以下がよいが、スロットアンテナ２７，３２の各
共振周波数や外導体２５の太さに応じて好ましい値が決
められる。 ・実施例３ 図２Ｂはこの発明の第３の実施例であり、内導体２３の
太さを途中で変えたものであり、図３では内導体２３の
給電線２４側の部分２３ａを他部分２３ｂに対して太い
部分とした。このような構成では内導体２３の細い部分
２３ａと太い部分２３ｂとで同軸の特性インピーダンス
が違うので、２段整合回路を構成することが出来る。し
たがって、広帯域特性を得ることや、２共振特性を実現
出来る。また、内導体２３の給電線２４側の太い部分２
３ｂを５０Ωの特性インピーダンスに合わせておけば、
実質的に内導体２３の細い部分２３ａのみが整合回路と
して動作するので、外見の外導体２５の長さにかかわら
ず、任意の長さの同軸形整合回路が実現出来る。また、
その他の効果は実施例１と全く同じである。 ・実施例４ 図３、４はこの発明の第４の実施例であり、線状アンテ
ナ素子２１を収納自在とし、かつ収納時に高い利得が得
られる携帯無線機用小型ダイバーシチアンテナの例であ
る。図３Ａ、図４Ａは線状アンテナ素子２１を引き出し
た状態、図３Ｂ、図４Ｂは線状アンテナ素子２１を収納
した状態である。

【００１８】無線機筐体１１内に同軸形インピーダンス
変換器２２がその長手方向が上下方向となるように収容
され、筐体１１の上面１１ａから線状アンテナ素子２１
が外部へ突出されている。筐体１１は合成樹脂材のよう
な誘電体で構成された場合である。線状アンテナ素子２
１の同軸形インピーダンス変換器２２側の端部の外側に
その線状アンテナ素子２１をほぼ軸心としたコイルアン
テナ３４が設けられ、コイルアンテナ３４は、線状アン
テナ素子２１を引き出した状態では線状アンテナ素子２
１及びインピーダンス変換器２２と絶縁されている。コ
イルアンテナ３４は例えば比較的厚い誘電体層３５を介
して線状アンテナ素子２１上に巻き付けられて、これに
取付けられる。

【００１９】線状アンテナ素子２１はその延長方向に沿
って同軸形インピーダンス変換器２２内に出入自在とさ
れる。例えば外導体２５の軸心と軸心をほぼ一致させて
誘電体からなる筒状収納ガイド３６が設けられ、収納ガ
イド３６内に線状アンテナ素子２１が出入自在に保持さ
れる。更にこの例では内導体２３の給電線２４側の部分
２３ｂが太い部分とされ、この太い部分２３ｂは一端が
閉塞され、その他端の開放面側の内周面が収納ガイド３
６の内周面と円滑に連続するように同一径とされ、線状
アンテナ素子２１は太い部分２３ｂ内にも入ることがで
きるようにされている。内導体２３の細い部分２３ａは
収納ガイド３６の外面に沿って線状アンテナ素子２１側
に延長され、この線状アンテナ素子２１に接続される。

【００２０】例えばインピーダンス変換器２２の線状ア
ンテナ素子２１側に金属材の管状保持部３７が、外導体
２５の軸心の延長線とほぼ軸心を一致させて設けられ、
管状保持部３７内に線状アンテナ素子２１が摺動自在に
挿通保持される。線状アンテナ素子２１の内端に抜け止
め用のつば３８が形成されている。内導体２３の細い部
分２３ａは管状保持部３７に接続され、管状保持部３７
を介して線状アンテナ素子２１と電気的に接続される。
なお、コイルアンテナ３４は管状保持部３７上に誘電体
層３５を介して巻かれることになる。コイルアンテナ３
４はそのコイル線に沿う長さがほぼ１／４波長とされて
いる。

【００２１】線状アンテナ素子２１をインピーダンス変
換器２２内に収納した状態で線状アンテナ素子２１がコ
イルアンテナ３４に接続されるようになされている。例
えば線状アンテナ素子２１の突出端上に円形金属板３９
がその中心で取付けられ、線状アンテナ素子２１を収納
すると、金属板３９がコイルアンテナ３４の上端３４ａ
と接触して電気的に接続される。この時、良好接触が得
られるように金属板３９がコイルアンテナ３４と、その
コイルの形状を利用して弾性的に接触するようにすると
よい。また、コイルアンテナ３４と金属板３９は電気的
に接続すればよいので、必ずしも機械的に接触する必要
は無く、わずかな空間をあけて、コイルアンテナ３４と
金属板３９の近接容量を用いてコイルアンテナ３４を給
電するようにしてもよい。

【００２２】この接触状態では金属板３９は管状保持部
３７とは接触しないようにされ、かつ線状アンテナ素子
２１の内端が内導体２３の太い部分２３ｂ内に入って、
太い部分２３ｂを介して線状アンテナ素子２１が給電線
２４と電気的に接続され、線状アンテナ素子２１を介し
てコイルアンテナ３４が励振される。またこの例では線
状アンテナ素子２１の内端が太い部分２３ｂの閉塞端板
と接して、これより線状アンテナ素子２１が引き込まな
いようにされ、その状態で金属板３９と管状保持部３７
との間に間隔が生じるようにされる。

【００２３】更にこの例では線状アンテナ素子２１を伸
縮自在とした場合で線状アンテナ素子２１のインピーダ
ンス変換器２２側一半部２１ａをチューブ状とし、その
チューブ状部２１ａよりも他半部２１ｂを細くしてチュ
ーブ状部２１ａ内に摺動しながら出入自在とされる。こ
のため手段は通常の伸縮自在の線状アンテナと同様に構
成すればよい。

【００２４】なお図示例では筐体１１の上面から内部と
連通した筒状突部４１が一体に突出形成され、この筒状
突部４１内にコイルアンテナ３４が位置されている。同
軸形インピーダンス変換器２２が筐体１１内で固定され
てアンテナ装置が保持される。給電線２４、２８はそれ
ぞれ筐体１１内の受信部１５、１８に接続され、受信部
１５、１８の受信出力は図に示していないが合成部でダ
イバーシチ合成される。

【００２５】ここで線状アンテナ素子２１はインピーダ
ンス変換器２２内に２段式に収納され、その引き伸ばし
た状態の長さは１／２波長に近い。図３Ａ、図４Ａのよ
うな引き出した状態においては、線状アンテナ素子２１
は実施例１と同様に同軸形インピーダンス変換器２２に
より整合が取れる。また、この場合のコイルアンテナ３
４はどこにも接続されていなく、かつ共振波長ではない
ので線状アンテナ素子２１の動作には全く影響を与えな
い。

【００２６】一方、図３Ｂ、図４Ｂのように線状アンテ
ナ素子２１がインピーダンス変換器２２内に収納された
場合には、給電線２４の中心導体が内導体２３の太い部
分２３ｂを介して、収納されている線状アンテナ素子２
１の内端に接続され、さらに線状アンテナ素子２１の先
端は金属板３９によってコイルアンテナ３４の一端３４
ａに接続される。ここで、コイルアンテナ３４は予め低
いインピーダンスで使用周波数に共振するように設計さ
れている。この場合は、収納された線状アンテナ素子２
１が、同軸形インピーダンス変換器２２の内導体として
動作する。線状アンテナ素子２１は内導体２３の細い部
分２３ａに比較して太く、この場合のインピーダンス変
換器２２における同軸の特性インピーダンスは線状アン
テナ素子２１を引き抜いた状態よりも低い値に変化す
る。例として線状アンテナ素子２１の直径が３ｍｍであ
り、外導体２５の直径が６ｍｍであるとすると、線状ア
ンテナ素子２１を収納状態での同軸の特性インピーダン
スは約５０Ωになる。すなわち、この場合は外導体２５
と収納された線状アンテナ素子２１とで構成された同軸
はインピーダンス変換器ではなく、単なる５０Ω伝送線
路として動作し、コイルアンテナ３４との接続端３４ａ
においても低いインピーダンスとなる。これにより、低
いインピーダンスで動作するコイルアンテナ３４とに整
合することになり、コイルアンテナ３４が動作して十分
な放射を行う。この場合線状アンテナ素子２１は伝送線
路として働き、コイルアンテナ３４の動作に全く影響は
無い。

【００２７】したがって、このような構成とすることに
より、線状アンテナ素子２１の引き出し状態と、収納状
態との何れでも高い利得をもったアンテナが構成され
る。また、上記動作においてスロットアンテナ２７は全
く独立に動作する。それはスロットアンテナ２７では外
導体２５の周方向の電流を用いて動作しているので、同
軸モードの電流と直交しているからである。ただし、線
状アンテナ素子２１の引き出し状態と収納状態とでは、
外導体２５の内部の金属の位置が変わるので、スロット
アンテナ２７の共振周波数が若干ずれることがある。

【００２８】上記各説明では線状アンテナ素子２１が１
／２波長程度、外導体２５を１／４波長としたが、線状
アンテナ素子２１の長さは任意でもよく、その場合はそ
の長さに応じて同軸形インピーダンス変換器２２の長
さ、特性インピーダンスを適切に設定すればよい。例え
ば線状アンテナ素子２１の長さを０．７波長として、線
状アンテナ素子２１を含む垂直面内での最大指向方向を
３０°程度上向きとしたり、線状アンテナ素子２１の長
さを０．３波長として、最下指向方向を３０°程度下向
きとすることもできる。なお０．５波長の線状アンテナ
素子２１の垂直面内での最大指向方向は水平方向（横方
向）である。

【００２９】図３、４において、線状アンテナ素子２１
を引き出した状態においては、外導体２５がスタブとし
て動作するために、筐体１１内の各部の部品の影響を受
け難い。筐体１１を金属製とする場合はスロットアンテ
ナ２７のスリットが筐体１１の外面に位置させる。この
場合も外導体２５がスタブとして動作して筐体１１に電
流が流れるのが阻止される。

【００３０】図３、図４に示したアンテナ装置について
実験により確認した結果を図５乃至図７に示す。これ
は、外導体２５の長さを５ｃｍ、直径を１ｃｍ、線状ア
ンテナ素子２１の長さを１０ｃｍ、コイルアンテナ３４
は直径１ｃｍで約２．５回巻き、スリット２６は長さ５
ｃｍ、幅３ｍｍ、コンデンサ２９は約１ｐＦとし、これ
を約２００ｃｃの誘電体筐体１１に設置した場合のイン
ピーダンス特性である。図５Ａは線状アンテナ素子２１
を引き出した状態の線状アンテナ素子２１の特性、図５
Ｂはその引き出し状態でのスロットアンテナ２７の特
性、図６Ａはその引き出し状態での線状アンテナ素子２
１とスロットアンテナ２７との結合特性、図６Ｂは線状
アンテナ素子２１を収納した状態での線状アンテナ素子
２１の特性である。アンテナ引き出し状態において、線
状アンテナ素子２１は約１．４４ＧＨｚ、スロットアン
テナ２７は約１．５９ＧＨｚに共振し、これらの結合は
最大約９ｄＢであり、アンテナ収納状態においては約
１．４６ＧＨｚで共振している。すなわち、アンテナ引
き出し状態において、同じ容積を共有していながら、線
状アンテナ素子２１とスロットアンテナ２７は独立に共
振させることができ、これらの結合は９ｄＢであること
がわかり、さらに、アンテナ収納状態においても任意の
周波数で共振させられることが実証された。

【００３１】図７はアンテナ引き出し状態における放射
パターン測定結果である。筐体１１と線状アンテナ素子
２１と座標軸ＸＹＺと原点Ｏを中心とする球面に沿うＺ
軸Ｚから放射する電界Ｅθと、原点Ｏを中心とするＸＹ
面内の円に沿う左回り方向の電界Ｅφとの関係を図７Ａ
に示し、Ｂは線状アンテナ素子２１の水平面（Ｘ−Ｙ）
パターン、Ｃは線状アンテナ素子２１の垂直面（Ｙ−
Ｚ）パターン、Ｄはスロットアンテナ２７の水平面（Ｘ
−Ｙ）パターン、Ｅはスロットアンテナ２７の垂直面
（Ｙ−Ｚ）パターンである。このように線状アンテナ素
子２１の水平面パターンはほぼ真円であり、垂直面は８
の字に近いパターンが得られ、さらにそのレベルもダイ
ポールアンテナ程度である。このことは、線状アンテナ
素子２１が１／２波長形式のアンテナとして動作してい
て、また損失もほとんど無いことがわかる。また、スロ
ットアンテナ２７は水平面において、比較的単一指向性
のパターンをもち、そのレベルも３ｄＢ程度ダイポール
アンテナより低い程度である。さらに、屋外において相
関係数を測定したところ、両アンテナが空間を共有して
いるにもかかわらず、０．６以下となった。これらの放
射パターンおよび相関係数の実測結果からもダイバーシ
チ効果も十分に得られることがわかる。

【００３２】したがって、このアンテナ構成とすること
により、高い利得を有し、広帯域特性を容易に得ること
ができ、設置物の影響が少なく、ダイバーシチ構成とし
ても非常に小型であり、さらにアンテナ素子収納時にお
いても高い利得を有するアンテナ装置を提供することが
できる。 ・実施例５ 図８にこの発明の第５の実施例を示す。この例はアンテ
ナ引き出し状態では線状アンテナ素子のみアンテナとし
て動作され、アンテナ収納状態ではスロットアンテナの
みをアンテナとして動作させるようにした場合である。
この実施例では図３の場合と同様に線状アンテナ素子２
１はその延長方向において同軸形インピーダンス変換器
２２内に出入自在とされる。このため同様に収納ガイド
３６を用いることができる。ただしこの場合は収納ガイ
ド３６は外導体２３のほぼ全長にわたって設けられてい
る。また管状保持部３７も同様に設けられて、これに線
状アンテナ素子２１が摺動自在に保持される。

【００３３】更にこの例ではスロットアンテナ２７の給
電線２８の他端は、インピーダンス変換器２２と給電線
２４との接続点で給電線２８と並列に接続される。イン
ピーダンス変換器２２の長さは約１／４波長とされる。
また線状アンテナ素子２１を収納した状態で線状アンテ
ナ素子２１の突出端を外導体２５に接続する短絡部４３
が設けられる。図示例では線状アンテナ素子２１の先端
部がほぼ直角に折曲げられて短絡部４３とされている。
短絡部４３が外導体２５と良好に接触するように、外導
体２５の線状アンテナ素子２１側の端縁から内導体２３
側に小接片４４が一体に延長され、線状アンテナ素子２
１を収納すると短絡部４３が小接片４４上に接触するよ
うにされる。線状アンテナ素子２１がその軸心まわりの
回転が生じないように、例えば抜け止めのつば３８（図
４参照）の一部を切欠き直線部を設け、収納ガイド３６
の内面形状をつば３８の周面形状と一致させればよい。

【００３４】線状アンテナ素子２１を収納した状態でス
ロットアンテナ２７が所望周波数で共振するようにコン
デンサ２９の容量を選定し、給電線２４，２８の接続点
から給電線２８側を見たインピーダンスが、同軸ケーブ
ルの特性インピーダンス５０Ωとなるようにする。また
線状アンテナ素子２１を引き出した状態でスロットアン
テナ２７の共振周波数が低くなり、周波数帯域が狭いた
め、給電線２４，２８の接続点から給電線２８側を見た
インピーダンスが著しく高くなるようにされる。

【００３５】従ってアンテナ引き出し状態では給電線２
４，２８の接続点から見た場合、給電線２８を通してス
ロットアンテナ２７を見たインピーダンスが著しく大き
く同軸形インピーダンス変換器２２で５０Ωに変換され
た線状アンテナ素子２１のインピーダンスだけが見える
ことになり、線状アンテナ素子２１から放射する。一
方、アンテナ収納状態では、給電線２４，２８の接続点
から同軸形インピーダンス変換器２２を見た場合、その
先端が短絡部４３によって短絡されているので、１／４
波長短絡線路となって無限大のインピーダンスとなる。
しかし、スロットアンテナ２７側は５０Ωに整合がとれ
ているので、給電線２８を通してスロットアンテナ２７
が給電されて、スロットアンテナ２７から放射される。

【００３６】この構成の場合においてダイバーシチアン
テナとするには、実施例２に示したように、スリットを
２本切って一方をダイバーシチアンテナ専用のスロット
アンテナとすればよい。したがって、このアンテナ構成
とすることにより、高い利得を有し、広帯域特性を容易
に得ることができ、設置物の影響が少なく、ダイバーシ
チ構成とすることもでき、その場合も非常に小型であ
り、さらにアンテナ収納状態においても高い利得を有す
るアンテナ装置を提供することができる。 ・実施例６ 図９はこの発明の第６の実施例を示す。外導体２５の外
面及びスロットアンテナ２７の両者に接近し、かつスロ
ットアンテナ２７に沿って金属線４５が設けられる。金
属線４５と外導体２５との間に誘電体スペーサ４６が介
在される。金属線４５と外導体２５との間に調整用コン
デンサ４７が接続される。金属線４５は丸線、板状線の
何れでもよい。このような構成とすることにより、金属
線４５がスロットアンテナ２７に非常に近接しておかれ
ているため、これが無給電素子として動作し、その共振
周波数をコンデンサ４７によって調整してスロットアン
テナ２７の共振周波数に近づけることによりスロットア
ンテナ２７の帯域を拡大できる。この場合、金属線４５
は外導体２５の外側に設置されているため、線状アンテ
ナ素子２１の動作には全く影響しない。

【００３７】この場合のインピーダンス特性の実験結果
を図１０に示す。アンテナ構造は実施例４と同一であ
り、これに長さ５ｃｍ、幅２ｍｍの板状金属線４５を無
給電素子としてスロットアンテナ２７から約５ｍｍ離し
て設置し、約１ｐＦのコンデンサ４７を両端部に接続し
たものである。図１０Ａはスミスチャート図、図１０Ｂ
はリターンロス図である。図１０Ｂを、無給電素子を設
置していない場合の図５Ｂと比較すると、明らかに帯域
が広がっていることがわかる。また図１０Ａでは、共振
点付近で小さな円を描く（キンク）特性となり、これは
広帯域特性をもつアンテナに現われる現象が見られてい
る。

【００３８】したがって、この構成により、前記の実施
例と同様な効果を有し、さらにスロットアンテナ２７を
広帯域化することが出来る。図３に示した実施例におい
て、内導体２３の太さを一様としてもよい、つまり、内
導体２３のすべてを細い線として収納ガイド３６に沿わ
せて設けてもよく、あるいは内導体２３のすべてを太い
パイプ状として収納ガイド３６を兼ねさせてもよい。図
８に示した実施例において、内導体２３の一部を図３の
実施例と同様に太い部分２３ｂとしてもよい。図２Ｂ、
図３、図８に示した各実施例において、図２に示したよ
うにスロットアンテナを２つ設けてもよい、また図９に
示したように無給電素子（金属線４５）をそれぞれスロ
ットアンテナ２７の近くに設けてもよい。図２Ａ、図９
に示した各実施例において、図２Ｂに示したように内部
導体２３の太さを一様としなくてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば同軸
形インピーダンス変換器を用い、かつこれにスロットア
ンテナを形成することにより、高く利得を有し、広帯域
特性を容易に得ることができ、また設置物の影響が少な
い小形のアンテナ装置を提供できる。

【００４０】また線状アンテナ素子と、スロットアンテ
ナとによりダイバーシチアンテナを小形に構成できる。
更に、線状アンテナ素子を同軸形インピーダンス変換器
に収納自在とすることができ、アンテナ引き出し状態で
線状アンテナ素子のみを動作させ、収納状態でスロット
アンテナのみを動作させることができる。

【００４１】また無給電スロットアンテナや無給電金属
線を設けることにより、スロットアンテナを広帯域化し
たり、２帯域共振とさせることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示す斜視図。

【図２】Ａは同軸形インピーダンス変換器２２に長手方
向にスリットを２本切ったこの発明の実施例を示す斜視
図、Ｂは内導体２３の太さを途中で変えたこの発明の実
施例を示す斜視図である。

【図３】携帯無線機用小型ダイバーシチアンテナにこの
発明を適用した実施例を示し、Ａはアンテナ引き出し状
態、Ｂはアンテナ収納の各斜視図である。

【図４】図３に示した実施例の縦断を示し、Ａはアンテ
ナ引き出し状態、Ｂはアンテナ収納状態である。

【図５】図３に示したアンテナ状態について実験したイ
ンピーダンス特性を示し、Ａはアンテナ引き出し状態の
線状アンテナ素子の特性図、Ｂはアンテナ引き出し状態
のスロットアンテナの特性図である。

【図６】Ａはアンテナ引き出し状態の線状アンテナ素子
とスロットアンテナとの結合特性図、Ｂはアンテナ収納
状態での線状アンテナ素子の特性図である。

【図７】図３に示した実施例についての実験した放射パ
ターン特性を示すもので、Ａはその線状アンテナ素子、
筐体、測定電界、座標との関係を示す図、Ｂは線状アン
テナ素子の水平面（Ｘ−Ｙ）パターン、Ｃは線状アンテ
ナ素子の垂直面（Ｙ−Ｚ）パターン、Ｄはスロットアン
テナの水平面（Ｘ−Ｙ）パターン、Ｅはスロットアンテ
ナの垂直面（Ｙ−Ｚ）パターンである。

【図８】スロットアンテナを線状アンテナ素子収納状態
の専用アンテナとして動作させる実施例を示し、Ａはア
ンテナ引き出し状態を示し、Ｂはアンテナ収納状態を示
す図。

【図９】無給電素子を設けて広帯域化したこの発明の実
施例を示す斜視図。

【図１０】図９の実施例のインピーダンス特性の実験結
果で、Ａはスミスチャート図、Ｂはリターンロスを示す
図である。

【図１１】従来のアンテナ装置を小型無線機に設置され
ているダイバーシチアンテナを示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｑ 21/28

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状アンテナ素子と、 外導体及びそのほぼ軸心に配された内導体よりなり、そ
   の内導体の一端が上記線状アンテナ素子の一端に接続さ
   れた同軸形インピーダンス変換器と、 そのインピーダンス変換器の他端に接続された第１給電
   線と、 上記外導体にその延長方向に沿って溝が形成されてなる
   スロットアンテナと、 そのスロットアンテナに一端が接続された第２給電線
   と、 よりなるアンテナ装置。
2. 【請求項２】 上記線状アンテナ素子の上記インピーダ
   ンス変換器の端部にこれをほぼ軸心とし、その外側にコ
   イルアンテナが、上記線状アンテナ素子及び上記インピ
   ーダンス変換器と絶縁されて設けられ、 上記線状アンテナ素子はその延長方向に沿って上記イン
   ピーダンス変換器内に出入自在とされ、 上記線状アンテナ素子を上記インピーダンス変換器内に
   収納した状態で上記コイルアンテナの一端と上記線状ア
   ンテナ素子とを電気的に接続する手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 上記インピーダンス変換器のほぼ軸心位
   置に上記線状アンテナ素子を案内する誘電体の筒状収納
   ガイドが設けられ、その収納ガイドの上記線状アンテナ
   素子の反対側の面に上記内導体の一部が位置し、その位
   置から上記内導体は上記収納ガイドに沿って取付けら
   れ、 上記インピーダンス変換器の上記線状アンテナ素子側に
   管状保持部が設けられ、その管状保持部内に上記線状ア
   ンテナ素子が摺動自在に挿通保持され、 上記管状保持部に上記内導体が接続されていることを特
   徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 上記線状アンテナ素子はその延長方向に
   沿って上記インピーダンス変換器内に出入自在とされ、 上記線状アンテナ素子の突出端部に、上記線状アンテナ
   素子を上記インピーダンス変換器内に収納するとその外
   導体と接触する短絡部が設けられ、 上記第２給電線の他端が上記第１給電線と並列に接続さ
   れ、その接続点から上記第２給電線側を見たインピーダ
   ンスが、上記線状アンテナ素子を引き出した状態で著し
   く高く、収納した状態で低インピーダンスになるように
   第２給電線の長さが選定されていることを特徴とする請
   求項１記載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 上記外導体にその延長方向に沿って溝が
   形成されて第２スロットアンテナが構成され、その第２
   スロットアンテナに第３給電線の一端が接続されている
   ことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
6. 【請求項６】 上記内導体の太さが一様でないことを特
   徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のアンテナ装
   置。
7. 【請求項７】 上記外導体にその延長方向に沿って溝が
   形成されて第２のスロットアンテナが構成されているこ
   とを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のアンテ
   ナ装置。
8. 【請求項８】 上記外導体の外側及び上記スロットアン
   テナとそれぞれ接近し、かつこれに沿って延長した金属
   線が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の
   何れかに記載のアンテナ装置。
9. 【請求項９】 上記内導体の太さが一様でないことを特
   徴とする請求項７又は８記載のアンテナ装置。
10. 【請求項１０】 上記第１給電線と上記同軸形インピー
    ダンス変換器との接続点にコンデンサが並列接続されて
    いることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の
    アンテナ装置。