JPH07288413A - 無線通信用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水平線に対し上向き垂直面内放射パターンを有
し基地局アンテナが高層ビルの屋上等に設置されていて
も効率の良い送受信を行なえ、アンテナ素子が筐体内に
収納状態のまま着呼応答動作を行なえる無線通信用アン
テナ装置を提供。 【構成】本無線通信用アンテナ装置は、無線通信セット
用筐体10の頂部に立設され、基端部を給電ケーブル30に
接続された巻線体20と、この巻線体20の中空部内を通し
て前記筐体10内に挿脱自在に収容可能な如く設けられ、
前記筐体10外へ引き出されたとき基端部が前記巻線体30
の先端部に接続され、前記筐体10内へ収納されたとき前
記巻線体20から電気的に分離される如く設けられた使用
周波数帯域の電波の波長をλとしたとき電気長がλ／２
（強）に設定された棒状のアンテナ素子50とを具備して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＰＨＰ（パーソ
ナル・ハンディ・ホーン）と称される携帯電話機等の無
線通信セットが収容されている筐体に対し、挿脱自在に
取付けられる無線通信用アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種の無線通信用（携帯電話機
用）アンテナ装置は、無線通信セット用筐体のアンテナ
収納部に対し、棒状のアンテナ素子が挿脱自在に収納さ
れ得るものとなっている。そして上記アンテナ素子を筐
体の外部へ引き出した状態での垂直面内放射パターン
は、略水平方向を向くように設定されているのが普通で
ある。なお上記アンテナ素子に対して接触導通する如く
設けられた導電体からなる給電部は、インピーダンス整
合器を介して無線通信セットに接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
の無線通信用アンテナ装置には、次のような問題があっ
た。ＰＨＰ基地局アンテナが通行路線に沿って配設され
ているような場合には、上記の如く水平方向に指向性を
設定されたアンテナ装置で十分であり、良好な送受信が
可能である。しかるに、ＰＨＰ基地局アンテナが例えば
高層ビルディングの屋上等に設置されている場合には、
上記構成のアンテナ装置では指向性が不適合状態とな
り、良好な送受信が行なえない。このような場合、移動
局側のアンテナ装置におけるアンテナ素子の垂直面内放
射パターンは、水平方向より若干上向き（１５°〜２０
°程度）に設定されることが望ましい。

【０００４】アンテナ素子の垂直面内放射パターンを上
向きとするためには、無線通信セット用筐体の導電部の
電気長に対する筐体外へ引き出された状態のアンテナ素
子の電気長の比を大きくとればよい。すなわち垂直面内
放射パターンの最大点の水平線に対する傾き角度は、筐
体の内部に存在しているグランド部（金属部）の電気長
に対する棒状アンテナ素子の電気長の比率の大きさによ
って左右される。

【０００５】ここで筐体の構造上の長さは使用周波数帯
域に関係なく一定と考えられる。すなわち上記無線通信
セット（携帯電話機）用筐体の構造上の長さは、無線通
信セット使用時における耳と口との距離が基本となるた
め、主として人間工学的見地からの配慮に基づいて決定
される。上記耳と口との距離は平均的には１４０mm〜１
５０mmである。したがって筐体の全長は略１６５mm前後
に設定される。その結果、筐体の内部に存在しているグ
ランド部（金属部）の電気長も約１６０mm程度に設定さ
れる。

【０００６】したがってアンテナ素子の垂直面内放射パ
ターンを上向きとするためには、無線通信セット用筐体
のグランド部（金属部）の電気長約１６０mm程度に対
し、相対的に長いものとすれば良いことになる。

【０００７】因みに上記のようなサイズの筐体に取り付
けられるアンテナ素子として、アンテナ素子の電気長
を、λ／２以上に設定してみたところ、垂直面内放射パ
ターンは約１５°〜２０°程度上向きのものとなった。
しかも帯域も広く取れることが確認された。

【０００８】しかるに、このような電気長のアンテナ素
子を設けると、アンテナ特性は容量性のものとなってし
まう。このためマッチングが取れなくなり、このままで
は損失が大きく、効率の良い送受信が行なえなくなる。
したがってインピーダンス整合装置は不可欠であり、構
成が複雑で、小型，軽量，安価に製作し難いという問題
があった。

【０００９】本発明の目的は、下記の如き無線通信用ア
ンテナ装置を提供することにある。 (1)水平線に対し約１５°〜２０°程度上向きの垂直面
内放射パターンを有し、たとえ基地局アンテナが高層ビ
ルディングの屋上等に設置されている場合でも、効率の
良い送受信を行なえ、かつアンテナ素子が筐体内部へ収
納された状態のまま適切な着呼応答動作を行なえる無線
通信用アンテナ装置。 (2)上記した(1) の効果を奏する上、インピーダンス整
合装置が不要で、小型，軽量，安価に製作可能な無線通
信用アンテナ装置。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の無線通信用アンテナ装置は以
下の如く構成されている。 （１）本発明の無線通信用アンテナ装置は、無線通信セ
ット用筐体の頂部に立設され、基端部を給電ケーブルに
接続された巻線体と、この巻線体の中空部内を通して前
記筐体内に挿脱自在に収容可能な如く設けられ前記筐体
外へ引き出されたとき基端部が前記巻線体の先端部に接
続され、前記筐体内へ収納されたとき前記巻線体から電
気的に分離される如く設けられた使用周波数帯域の電波
の波長をλとしたとき電気長がλ／２（強）に設定され
た棒状のアンテナ素子と、を具備している。 （２）本発明の無線通信用アンテナ装置は、上記（１）
に記載の装置であって、巻線体は棒状アンテナ素子の容
量性リアクタンスを相殺する誘導性リアクタンスを有し
ている。

【００１１】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。 （１）本発明の無線通信用アンテナ装置においては、棒
状のアンテナ素子が筐体外へ引き出されると、電気長が
λ／２（強）に設定された上記棒状のアンテナ素子の基
端部が、筐体の頂部に立設されている巻線体の先端部と
接続された状態になる。このアンテナ素子の電気長は、
無線通信セット用筐体のグランド部（金属部）の電気長
約１６０mm程度に対し相対的に長いものであるうえ、巻
線体がベースローディングコイルとして働くため、素子
全体の電気長が比較的長いものとなり、垂直面内放射パ
ターンは最大点が水平線に対し約１５°〜２０°程度上
向きのものとなる。このため、たとえ基地局アンテナが
高層ビルディングの屋上等に設置されている場合でも、
効率の良い送受信を行なえるものとなる。

【００１２】また棒状のアンテナ素子が筐体内へ収納さ
れると、上記棒状のアンテナ素子が前記巻線体から電気
的に分離された状態となる。このため上記巻線体が着呼
用アンテナ素子として働くことになる。なおこの場合、
上記巻線体と棒状のアンテナ素子の先端部位とは容量結
合されることになるが、棒状のアンテナ素子はその電気
長が略λ／２に設定されていることから、給電部からみ
た棒状アンテナ素子両端のインピーダンスは開放端イン
ピータンス（無限大）に近い高インピーダンスを呈す
る。このため上記巻線体のインピーダンス特性に格別の
影響はない。 （２）本発明の無線通信用アンテナ装置においては、巻
線体が、棒状アンテナ素子の容量性リアクタンスを相殺
する誘導性リアクタンスを有している。このため従来の
ように格別のインピーダンス整合装置を筐体内に設けな
くとも所要のインピーダンス整合が得られると共に、使
用周波数帯域でのＳＷＲ特性の向上が図れることにな
る。したがって装置を小型，軽量，低価格に製作可能と
なる。

【００１３】

【実施例】図１および図２は携帯電話機に適用した本発
明の一実施例に係る無線通信用アンテナ装置の概略的構
成を示す側面図であって、図１はアンテナ素子が筐体か
ら引き出された状態を示す図であり、図２はアンテナ素
子が筐体の内部に収納された状態を示す図である。図３
の（ａ）（ｂ）は同実施例に係る無線通信用アンテナ装
置のアンテナ取付け部の構造を示す断面図であって、
（ａ）はアンテナ素子が筐体から引き出された状態を示
す図であり、（ｂ）はアンテナ素子が筐体の内部に収納
された状態を示す図である。

【００１４】図１〜図３において、１０は無線通信セッ
ト（携帯電話機）の筐体、２０は巻線体、３０は同軸給
電ケーブル、４０はアンテナ素子ホルダー、５０は棒状
なすアンテナ素子である。

【００１５】無線通信セット用筐体１０は、例えば硬質
合成樹脂にて成形されており、その本体ケース部１１の
内部には無線通信セットである携帯電話機（不図示）が
収容されている。筐体１０の頂部には中空膨出部からな
るアンテナ取付け部１２が局部的に突設されている。

【００１６】巻線体２０は、導電コイル２１を円筒状の
絶縁ボビン２２に巻装したものであり、その円筒状の絶
縁ボビン２２をアンテナ取付け部１２の中空部内に収容
されている。導電コイル２１の基端部２１ａは、前記筐
体２０の本体ケース１１内に敷設されている同軸給電ケ
ーブル３０に接続されている。上記導電コイル２１は使
用周波数帯域の電波の波長をλとしたとき、電気長がλ
／４（弱）たとえば（０．１５〜０．２）λに設定され
ている。

【００１７】アンテナ素子ホルダー４０は、巻線体２０
の導電コイル２１の先端部２１ｂと接続された導電パイ
プ４１と、この導電パイプ４１の内部に挿着された接触
ばね４２とからなっている。

【００１８】棒状のアンテナ素子５０は、筐体１０にお
けるアンテナ取付け部１２の開口部１２ａ、およびアン
テナ素子ホルダー４０および巻線体２０の中空部内を通
して前記筐体１０の内部へ挿脱自在に収容可能な如く設
けられている。このアンテナ素子５０は、外周を絶縁部
材で覆われた棒状をなす導体５１を主体として形成され
ている。そして棒状をなす導体５１の基端部には、円柱
状の導電接触体５２が連結されている。この導電接触体
５２の先端部には抜け止め用フランジ５３が設けられて
いる。また棒状をなす導体５１の頂点部には、樹脂製の
ジョイント５４を介して樹脂製のつまみ部５５が連結さ
れている。かくして上記つまみ部５５は図２に示すよう
に、アンテナ素子５０が筐体１０の内部に収納された状
態において、上記筐体１０の外部へ露出した状態を呈す
るものとなる。

【００１９】かくして上記アンテナ素子５０は、筐体１
０の外部へ引き出された状態においては、図３の（ａ）
に示すように、基端部に連結されている導電接触体５２
が前記アンテナ素子ホルダー４０の接触ばね４２と接触
するため、このアンテナ素子ホルダー４０を介して、前
記巻線体２０における導電コイル２１の先端部２１ｂに
接続される。また上記アンテナ素子５０は、筐体１０の
内部へ収納された状態においては、図３の（ｂ）に示す
ように、先端部に取り付けられている樹脂製ジョイント
５４が前記アンテナ素子ホルダー４０の接触ばね４２と
接触するため、アンテナ素子ホルダー４０とは絶縁さ
れ、前記巻線体２０から電気的に分離される。この棒状
のアンテナ素子５０は電気長がλ／４（弱）たとえば
（０．５５〜０．６）λに設定されている。

【００２０】なお前記巻線体２０は、前記棒状のアンテ
ナ素子５０が筐体１０の外部へ引き出されたときは、上
記棒状アンテナ素子５０の容量性リアクタンスを相殺可
能な誘導性リアクタンスを有する整合コイルとして働
き、上記棒状アンテナ素子５０が筐体１０の内部に収納
されたときは、上記棒状アンテナ素子５０とは切り離さ
れた単独の着呼用アンテナ素子として働くように設けら
れている。

【００２１】上述した実施例の構成および作用効果をま
とめると次の通りである。 （１）本実施例の無線通信用アンテナ装置は、無線通信
セット用筐体１０の頂部に立設され、基端部を給電ケー
ブル３０に接続された巻線体２０と、この巻線体２０の
中空部内を通して前記筐体１０内に挿脱自在に収容可能
な如く設けられ前記筐体１０外へ引き出されたとき基端
部が前記巻線体２０の先端部２１ｂに接続され、前記筐
体１０内へ収納されたとき前記巻線体２０から電気的に
分離される如く設けられた、使用周波数帯域の電波の波
長をλとしたとき電気長がλ／２（強）に設定された棒
状のアンテナ素子５０と、を具備している。

【００２２】したがって本実施例の無線通信用アンテナ
装置においては、棒状のアンテナ素子５０が筐体１０外
へ引き出されると、電気長がλ／２（強）に設定された
上記棒状のアンテナ素子５０の基端部が、筐体１０の頂
部に立設されている巻線体２０の先端部２１ｂと接続さ
れた状態になる。このアンテナ素子５０の電気長は、無
線通信セット用筐体１０のグランド部（金属部）の電気
長約１６０mm程度に対し相対的に長いものであるうえ、
巻線体２０がベースローディングコイルとして働くた
め、素子全体の電気長が比較的長いものとなり、垂直面
内放射パターンは最大点が図６に示すように水平線Ｈに
対し約１５°〜２０°程度上向きのものとなる。このた
め、たとえ基地局アンテナが高層ビルディングの屋上等
に設置されている場合でも、効率の良い送受信を行なえ
るものとなる。

【００２３】また棒状のアンテナ素子５０が筐体１０内
へ収納されると、上記棒状のアンテナ素子５０が前記巻
線体２０から電気的に分離された状態となる。このため
上記巻線体２０が着呼用アンテナ素子として働くことに
なる。なおこの場合、上記巻線体２０と棒状アンテナ素
子５０の先端部位とは容量結合されることになるが、棒
状アンテナ素子５０はその電気長が略λ／２に設定され
ていることから、給電部からみた棒状アンテナ素子両端
のインピーダンスは開放端インピーダンス（無限大）に
近い高インピーダンスを呈するため、上記巻線体２０の
インピーダンス特性に格別の影響はない。 （２）本実施例の無線通信用アンテナ装置は、上記
（１）に記載の装置であって巻線体２０は棒状アンテナ
素子５０の容量性リアクタンスを相殺する誘導性リアク
タンスを有している。

【００２４】図４の（ａ）（ｂ）は、本実施例に係る無
線通信用アンテナ装置の作用を確認する為の実験例を示
す図で、（ａ）は棒状アンテナ素子５０が単独の状態で
実測したスミスチャート、（ｂ）は巻線体２０が単独の
状態で実測したスミスチャートである。また図５の
（ａ）（ｂ）は、本実施例に係る無線通信用アンテナ装
置の作用を説明する為の図で、（ａ）は棒状アンテナ素
子５０の基端部に巻線体２０を接続した状態において実
測したスミスチャート、（ｂ）は同じ状態で実測したＳ
ＷＲ特性曲線図である。

【００２５】上記実験例の結果からも明らかなように、
本実施例の無線通信用アンテナ装置においては、棒状ア
ンテナ素子５０が引き出された状態において上記アンテ
ナ素子５０の基端部に接続される巻線体２０が、棒状ア
ンテナ素子５０の容量性リアクタンスを相殺する誘導性
リアクタンスを有している。このため、従来のように格
別のインピーダンス整合装置を筐体１０内に設けなくと
も、所要のインピーダンス整合が得られると共に、図５
の（ｂ）から明らかなように、使用周波数帯域でのＳＷ
Ｒ特性の向上が図れることになる。したがってインピー
ダンス整合装置を省くことができ、装置を小型，軽量，
低価格に製作可能となる。 （３）本実施例の無線通信用アンテナ装置は、図１〜図
３に示すように、無線通信セット用筐体１０の頂部に局
部的に突設された中空膨出部からなるアンテナ取付け部
１２と、このアンテナ取付け部１２の中空部内に基端部
が給電ケーブル３０に接続された状態で収容され、使用
周波数帯域の電波の波長をλとしたとき、電気長が
（０．１５〜０．２）λに設定された巻線体２０と、こ
の巻線体２０の先端部位に結合された導電パイプ４１内
に接触ばね４２を挿着してなるアンテナ素子ホルダー４
０と、このアンテナ素子ホルダー４０および前記巻線体
２０の中空部を通して前記筐体１０内に挿脱自在に収容
可能な如く設けられ、前記筐体１０外へ引き出されたと
き、基端部が前記アンテナ素子ホルダー４０を介して前
記巻線体２０の先端部に接続され、前記筐体１０内へ収
納されたとき、先端部が前記アンテナ素子ホルダー４０
とは絶縁され、前記巻線体２０から電気的に分離される
如く設けられた、電気長が（０．５５〜０．６）λに設
定された棒状のアンテナ素子５０とを具備し、前記巻線
体２０は、前記棒状のアンテナ素子５０が筐体１０外へ
引き出されたときは上記棒状アンテナ素子５０の容量性
リアクタンスを相殺可能な誘導性リアクタンスを有する
整合コイルとして働き、上記棒状アンテナ素子５０が筐
体１０内に収納されたときは、上記棒状アンテナ素子５
０とは切り離された単独の着呼用アンテナ素子として働
くように設けられている。

【００２６】このように本実施例の無線通信用アンテナ
装置においては、無線通信セット用筐体１０の頂部に局
部的に突設された中空膨出部からなるアンテナ取付け部
１２に、巻線体２０及びアンテナ素子ホルダー４０が内
挿され、この巻線体２０及びアンテナ素子ホルダー４０
の中空部内を通して棒状アンテナ素子５０が筐体１０に
対して挿脱操作されるものとなっている。このため上記
の（１）および（２）に記載された作用効果を奏する装
置を、安定かつ確実に実現することが可能となる。 （４）本実施例の無線通信用アンテナ装置は下記変形例
を含んでいる。 ・薄膜からなる導電コイル２１を、筐体１０のアンテナ
取付け部１２の内面に直接被着する事により巻線体２０
を形成したもの。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば下記のような無線通信用
アンテナ装置を提供できる。 (1)水平線に対し約１５°〜２０°程度上向きの垂直面
内放射パターンを有し、たとえ基地局アンテナが高層ビ
ルディングの屋上等に設置されている場合でも、効率の
良い送受信を行なえ、かつアンテナ素子が筐体内部へ収
納された状態のまま適切な着呼応答動作を行なえる無線
通信用アンテナ装置。 (2)上記した(1) の効果を奏する上、インピーダンス整
合装置が不要で、小型，軽量，安価に製作可能な無線通
信用アンテナ装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る無線通信用アンテナ
装置の概略的構成を示す側面図であって、棒状アンテナ
素子が筐体から引き出された状態を示す図。

【図２】上記実施例に係る無線通信用アンテナ装置の概
略的構成を示す側面図であって棒状アンテナ素子が筐体
の内部に収納された状態を示す図。

【図３】上記実施例に係る無線通信用アンテナ装置のア
ンテナ取付け部の構造を示す断面図であって、（ａ）は
棒状アンテナ素子が筐体から引き出された状態を示す図
で、（ｂ）は棒状アンテナ素子が筐体の内部に収納され
た状態を示す図。

【図４】上記実施例に係る無線通信用アンテナ装置の作
用を確認する為の実験例を示す図で、（ａ）は棒状アン
テナ素子単独の状態で実測したスミスチャート、（ｂ）
は巻線体単独の状態で実測したスミスチャート。

【図５】上記実施例に係る無線通信用アンテナ装置の作
用を説明する為の図で、（ａ）は棒状アンテナ素子の基
端部に巻線体を接続した状態において実測したスミスチ
ャート、（ｂ）は同じ状態で実測したＳＷＲ特性曲線
図。

【図６】上記実施例に係る無線通信用アンテナ装置の作
用を説明する為の図で、垂直面内放射パターンを示す
図。

【符号の説明】

１０…無線通信セット用筐体 １１…本体ケース部 １２…アンテナ取付け部 ２０…巻線体 ２１…導電コイル ２２…絶縁ボビン ３０…同軸給電ケーブル ４０…アンテナ素子ホ
ルダー ４１…導電パイプ ４２…接触ばね ５０…棒状アンテナ素子 ５１…棒状の導体 ５２…導電接触体 ５３…抜け止め用フラ
ンジ ５４…樹脂製のジョイント ５５…つまみ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無線通信セット用筐体の頂部に立設され、
   基端部を給電ケーブルに接続された巻線体と、 この巻線体の中空部内を通して前記筐体内に挿脱自在に
   収容可能な如く設けられ、前記筐体外へ引き出されたと
   き、基端部が前記巻線体の先端部に接続され、前記筐体
   内へ収納されたとき、前記巻線体から電気的に分離され
   る如く設けられた、使用周波数帯域の電波の波長をλと
   したとき、電気長がλ／２（強）に設定された棒状のア
   ンテナ素子と、 を具備したことを特徴とする無線通信用アンテナ装置。
2. 【請求項２】巻線体は棒状アンテナ素子の容量性リアク
   タンスを相殺する誘導性リアクタンスを有していること
   を特徴とする請求項１に記載の無線通信用アンテナ装
   置。