JPH08237013A

JPH08237013A - 引込み式頂部負荷アンテナ

Info

Publication number: JPH08237013A
Application number: JP33446095A
Authority: JP
Inventors: Brian James Davidson; ジェームズディヴィッドソンブライアン; Stephen Goodwin; グッドウィンスティーヴン
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1996-09-13
Also published as: GB2296603B; DE69531442D1; GB9426229D0; GB2296603A; EP0718909B1; DE69531442T2; EP0718909A3; EP0718909A2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】アンテナ組立体は、支持体（５）に取り
付けられ且つ引込み位置と引出し位置との間で移動しう
る細長いアンテナ素子（１１）を備えている。細長いア
ンテナ素子と電気的に接触して螺旋状アンテナ素子（１
２）がその細長いアンテナ素子の一方の端部に支持され
る。引込み位置および引出し位置におけるアンテナと給
電点との間の結合により、引込み位置においても引出し
位置においても同じ整合回路を使用することができる。【効果】携帯セルラー無線電話に使用するのに特に適
したコンパクトで便利な二重アンテナ構成体を提供でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、細長いアンテナ素
子によって支持された螺旋状アンテナ素子からなる引込
み式アンテナを有するアンテナ組立体であって、例え
ば、携帯用ラジオや、特に、携帯無線電話に適用しうる
ようなアンテナ組立体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】引込み式アンテナは、携帯無線電話にお
いて特にその利点を発揮するものである。何故ならば、
引込み位置および引出し位置の両者において十分な動作
特性を与えつつ、アンテナを引込み位置とすれば、使用
者がその電話を携行し易くなるからである。

【０００３】米国特許第４８６８５７６号明細書には、
引込み式の細長い放射素子をベースとした螺旋状コイル
を備えた携帯用セルラー電話のためのアンテナが開示さ
れている。その引込み式の放射素子は、螺旋状コイルを
通して延長していて、その両端部には、非導電性部分が
設けられており、その細長い放射素子が螺旋状コイルに
対して容量的に結合されるようになっており、引込み位
置においては、その細長い放射素子が実質的に螺旋状コ
イルから結合を解かれるようになっている。螺旋状コイ
ルは、無線トランシーバのハウジングに取り付け固定さ
れている。

【０００４】螺旋状端部を有する引込み式アンテナ（Re
tractable Antenna with Helical End）と題する特許出
願第９１１５１３4.０明細書には、別の型の引込み式ア
ンテナが開示されている。この特許出願明細書に開示さ
れたアンテナにおいては、螺旋状素子が、細長い素子に
よって支持されている。この型のアンテナは、スタンバ
イ動作としてアンテナを引込み位置とした状態で満足な
性能を発揮し、アンテナを引き出した通常の使用中にお
いてより良い感度およびレンジ性能を発揮しうる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】適切な整合をとるため
に、細長い素子および螺旋状素子は、電気的に絶縁され
ている。こうすることにより、アンテナを引込み位置と
した時にも、また、引出し位置としたときも、給電点に
対する特性インピーダンスが同じとなるようにする整合
回路網が与えられる。この整合回路網は、引出し位置の
アンテナおよび引込み位置のアンテナの両者に給電する
同軸フィードを含み、細長いアンテナは、引込み位置に
あるときに、その同軸フィードの中心導体を与えてい
る。このような方法では、アンテナが引込み位置にある
ときに、携帯電話のケース内に電流が流れて、漂遊場が
形成されて、これが正しい回路動作に妨害を与えてしま
うかもしれない。

【０００６】ケース内にてこのような望ましくない電流
が流れてしまう他、螺旋状素子と細長い素子との間を電
気的絶縁しなければならないのでは、アンテナの螺旋状
部分が引出し位置において与えうるような付加的な利得
が利用されないままとなるので、資源の無駄である。こ
れら２つの素子の間の電気的絶縁は、通常は、空気間隙
によって行われる。これもまた、そのアンテナがそれら
構成素子間の接合部で弱体化することになり、アンテナ
の引出し状態での頑丈さが失われてしまうことになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるアンテナ組
立体は、支持体に取り付けられ且つ引込み位置と引出し
位置との間で移動しうる細長いアンテナ素子と、該細長
いアンテナ素子と電気的に接触し且つそれによって支持
された螺旋状アンテナ素子と、前記引出し位置にある前
記細長いアンテナ素子に前記螺旋状アンテナ素子から遠
い端部から給電するための手段と、前記引込み位置にあ
る前記螺旋状アンテナ素子を、前記細長いアンテナ素子
に隣接した接地点に接地接続して、該細長いアンテナ素
子に実質的に電流が流れないようにするための手段と、
前記引込み位置にある前記螺旋状アンテナ素子に給電す
るための手段とを備えることを特徴とする。

【０００８】前記細長いアンテナ素子に隣接した端部で
前記螺旋状アンテナ素子を接地接続することにより、引
込み位置にある前記細長いアンテナ素子に漂遊電流が流
れるようなことは実質的に避けられる。こうすることに
より、ケース内の場が減少させられ、したがって、電話
回路の適切な動作が妨害されるようなことは少なくな
る。

【０００９】螺旋状アンテナ素子を接地接続するための
手段は、この螺旋状アンテナ素子に隣接した細長いアン
テナ素子の端部に接近した位置で螺旋状アンテナ素子を
接地接続することができる。その接地点が細長いアンテ
ナ素子の頂部に近ければ近い程、ケース内で細長いアン
テナ素子にて電流が流れうる距離がそれだけ短くなる。
その結果、漂遊場がそれだけ減少させられることにな
る。

【００１０】細長いアンテナ素子は、引込み位置にて図
示した螺旋状アンテナ素子から遠い端部でも接地接続さ
れるのが好ましい。こうすることにより、この細長いア
ンテナ素子における漂遊電流を禁止し、漂遊場の生ずる
のを禁止するための付加的な接地接続が与えられる。

【００１１】螺旋状アンテナ素子は、引込み位置にてリ
アクタンス結合を介して給電されるのが好ましい。こう
することにより、引込み位置での給電点のインピーダン
スと引出し位置での給電点のインピーダンスとを実質的
に等しくすることができる。そのリアクタンス結合の厳
密な特性は、特定のアンテナに適合するように調整され
うる。引出し位置および引込み位置での給電点からアン
テナへの結合を種々異なるものとすることにより、引込
み位置および引出し位置の両者において整合インピーダ
ンスを同じに維持することができ、螺旋状アンテナ素子
を細長いアンテナ素子に電気的に結合させることができ
る。これにより、引出し位置でのアンテナの利得を、螺
旋状アンテナ素子と細長いアンテナ素子とが電気的に絶
縁されている同程度の寸法を有するアンテナより増大さ
せることができる。さらにまた、同じ整合回路網を使用
することにより、アンテナ組立体の構成部分の数を減少
させることができ、コストを低減でき、サイズの制約が
少なくなり、よりコンパクトな構造とすることができ
る。

【００１２】リアクタンス結合は、螺旋状アンテナ素子
の分岐点に結合されるタップでありうる。整合をとるた
めに、引込み位置にあるアンテナに対して給電点にリア
クタンス分路素子が必要とされるかもしれない。そのよ
うな実際の素子は、引込み位置と引出し位置との間のイ
ンピーダンスの差を整合させるために、特定のアンテナ
について選定されうる。

【００１３】リアクタンス結合は、引込み位置にあるア
ンテナに給電するのにのみ使用されるのが好ましい。し
かしながら、引込み位置と引出し位置との両方において
アンテナに給電するのに、同じ給電点を使用するのが好
ましい。

【００１４】引込み位置と引出し位置との各々において
アンテナのインピーダンスを整合させる一つの方法は、
容量性分路を使用することによるものである。この方法
は、同軸システムを構成するように支持体に対して絶縁
性部材を固定することによって行われうる。細長いアン
テナ素子である内側導体を接地接続し、したがって、キ
ャパシタンスがアースに対して形成される。螺旋状アン
テナ素子に結合され且つそれによって支持された導電性
部材を、引込み位置にて同軸システムの外側導体に結合
させる。引出し位置においては、同軸システムの外側導
体と導電性部材との間の結合はなく、したがって、螺旋
状アンテナ素子は、分岐点を通して給電されない。この
ような構成をとると、引出し位置と引込み位置との間で
アンテナを移動させる結果として給電配置が変えられる
という効果がある。

【００１５】導電性部材は、螺旋状アンテナ素子から懸
架したコレットを構成するような形状とされうる。別の
一つの実施例としては、その導電性部材は、引込み位置
にあるときに、同軸システムの外側導体と接触するよう
に偏倚されたばね荷重ピンであってよい。

【００１６】リアクタンス結合は、第１の螺旋状アンテ
ナ素子から絶縁され且つそれとは反対向きに巻回された
第２の螺旋状アンテナ素子を含みうる。こうすることに
より、その螺旋状アンテナ素子に給電する電流と分岐点
より下の螺旋状アンテナ素子に流れる電流との向きが反
対となることから生じてしまうような引込み位置での放
射量の減少を、ある程度抑えることができるという付加
的な効果が得られる。

【００１７】分岐点より下での場の相殺に関連した問題
を減少させる別の方法としては、タップより下では螺旋
状アンテナ素子をより密に巻回して、引込み位置での螺
旋状アンテナ素子の給電点から生ずる螺旋状アンテナ素
子の非放射部分の長さを減少させるようにすることがあ
る。

【００１８】本明細書において使用する用語「細長いア
ンテナ素子」は、例えば、ロッド型アンテナ、または、
全体として細長い形状を有するコイル型アンテナを包含
するものである。また、用語「螺旋状」は、一様な直径
を有した螺旋に限定されず、直径が段々と大きくなるよ
うなコイル、すなわち、スパイラル状のコイルをも包含
しようとするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明の実施例について、本発明をより詳細に説明する。

【００２０】これら図に示された無線電話は、ハウジン
グ１を備えており、このハウジング１内には、通常の送
信機２および受信機３が収納されており、これら送信機
２および受信機３は、送受切換器４を介してそれぞれア
ンテナ組立体に結合されている。

【００２１】ハウジング１は、また、携帯セルラー電話
に通常設けられているようなその他の構成部分のすべて
を収納している。それらの構成部分については、本発明
には直接には関係ないので、ここでは、これ以上詳述し
ない。

【００２２】アンテナ組立体は、無線ハウジング１の頂
面に隣接して設けられ、管状の支持体５を備えている。
この支持体５は、アンテナの引込みおよび引出しの際の
ガイドとなる。

【００２３】アンテナ組立体は、２つの別々のアンテナ
素子、すなわち、細長いアンテナ素子１１と螺旋状アン
テナ素子１２とを備える。細長いアンテナ素子１１は、
中心導体７を備える。この中心導体７は、内実なロッド
アンテナであってもよく、また、緊密に巻回されたコイ
ルの形をとるものであってもよい。緊密に巻回されたコ
イルとすると、その細長いアンテナ素子の可撓性を高め
て破損の危険を少なくすることができるだけでなく、ア
ンテナの物理的な長さを減少させることもできる。この
コイルは、銀メッキしたベリリウム銅のワイヤで形成さ
れうる。細長いアンテナ素子１１は、等価電気長、例え
ば、４分の１波長の長さを有するように選定される。こ
の細長いアンテナ素子１１の導電性部分７は、例えば、
可撓性プラスチック材料で形成された絶縁スリーブ８内
に納められる。導電性スリーブ７ａが設けられていて、
この導電性スリーブ７ａにより、導電性部分７は、引込
み位置において接地接続されうるようにされている。

【００２４】支持体５から遠い方の細長いアンテナ素子
１１の端部は、螺旋状アンテナ素子１２を支持してい
る。この螺旋状アンテナ素子１２は、非常にコンパクト
で物理的長さが短いが、その直径は、細長いアンテナ素
子１１よりも大きい。この螺旋状アンテナ素子１２の実
効電気長は、例えば、４分の１波長である。螺旋状コイ
ル１２は、ドーム状の誘電体カプセル１４内に埋設され
ている。

【００２５】螺旋状アンテナ素子１２は、細長いアンテ
ナ素子１１の導電性部分７に恒久的に電気的に接続され
ていて、アンテナが引出し位置にあるときに、付加的な
利得を与える。細長いアンテナ素子１１は、例えば、４
分の１波長の長さであって、３／８−５／８アンテナを
与えるようになっている。螺旋状コイル１２の下方端部
は、カプセル１４の下側から突出したコレット１５の形
の接触部材に電気的に接続される。支持体５には、相補
的形状を有する導電性コレット１６が設けられている。
引込み位置においては、細長いアンテナ素子は、電話の
ケース内に実質的に完全に収納される。この細長いアン
テナ素子は、支持体５内で滑動して、電話内の適当な位
置に維持される。これは、接地プレートまたはその他の
適当な接続体の形をとりうる。

【００２６】引込み位置においては、螺旋状アンテナ素
子１２から懸架しているコレット１５は、相補的形状の
コレット１６に係合する。コレット１６と導電性部分７
との間に設けられた絶縁スリーブ８は、導電性コレット
１６と一緒になって、引込み位置でその螺旋状素子に給
電するための伝送ラインを与える。絶縁スリーブの材料
および厚さは、アースに対するキャパシタンスが所望値
となるように選定される。相補的形状のコレットと螺旋
状素子とを、その螺旋状素子のベースから遠い方の位置
で結合させるためにタップ１７が設けられている。細長
いアンテナ素子の導電性スリーブ７ａに対する接地接点
１８が設けられ、この接地接点１８により、引込み位置
において細長いアンテナ素子が放射素子としては作動し
ないものとされうる。

【００２７】アンテナが引き出されたとき、接地接点１
８は、浮いた状態にあり、細長いアンテナ素子の導電性
部分７は、コレット１６を通して給電される。螺旋状ア
ンテナ素子１２は、細長いアンテナ素子の導電性部分７
と電気的に接触しているので、この螺旋状アンテナ素子
もまた、この引出し位置にてコレット１６および導電性
部分７を通して給電される。

【００２８】引込み位置におけるアンテナの螺旋状アン
テナ素子に給電する伝送ラインに対して大地に対するキ
ャパシタンスおよびタップの位置を選択することによ
り、引出し状態と引込み状態とで同じインピーダンスパ
ラメータとすることが可能である。

【００２９】コレット１５が内部導体７から比較的に広
く離れている場合には、引き出し状態においてコレット
１５と内部導体７との間のキャパシタンスに関連した問
題が軽減される。

【００３０】このようなキャパシタンスの問題をさらに
軽減するためには、相補的形状のコレット１６との接続
を行うコレット１５を、図３に示すようなばね荷重ピン
２０に代えるとよい。ばね荷重ピン２０は、アンテナが
引込み位置にあるときに、相補的形状のコレット１６に
接触して、螺旋状アンテナ素子のタップ１７に給電す
る。

【００３１】アンテナの入力インピーダンスＺ_iは、細
長いアンテナ素子がそれぞれ引き出されときと、細長い
アンテナ素子が引き込まされたときとで、アンテナの特
性が異なるにもかかわらず、実質的に同じである。この
アンテナは、引き出されているか、引き込まされている
かに関係なく、同じ給電点２１を通して給電される。螺
旋状アンテナ素子１２は細長いアンテナ素子１１の導電
性素子７に接続されているので、これら両素子は、引出
し位置にて利得を与える複合アンテナとして機能的に作
動する。

【００３２】図４および図５は、引出し位置および引込
み位置での整合回路網に対してなされる電気的接続を例
示している。引出し位置（図４参照）においては、アン
テナは、螺旋状アンテナ素子から遠い端部でＲＦ回路２
２の給電点２１に接続されている。引込み位置（図５参
照）においては、給電点２１は、タップ１７を介して螺
旋状アンテナ素子へＲＦ信号を給電したり、螺旋状アン
テナ素子からＲＦ信号を受信したりする。細長いアンテ
ナ素子は、接地プレート２３によってその頂部近くにて
接地されている。この細長いアンテナ素子は、また、螺
旋状アンテナ素子から遠い端部においても、参照番号２
４で示すように、接地されている。

【００３３】引込み位置にある場合には、螺旋状アンテ
ナ素子は、タップがある状態においては、タップがない
状態の場合程は、放射を行わない。何故ならば、タップ
１７より下の細長いアンテナ素子の方向に流れる螺旋状
アンテナ素子の電流成分とそのタップ自身に流れる電流
とは極性において反対であり、互いにある程度打ち消し
合うからである。非放射長、すなわち、破壊的干渉を生
ずる部分を減ずるために、タップ１７より下の螺旋状ア
ンテナ素子の巻回部分２６は、タップ１７より上の巻回
部分２５よりも密に巻かれている。これは、図６に示さ
れている。

【００３４】図７は、本発明の別の実施例を示してい
る。引込み位置における給電点２１と螺旋状アンテナ素
子１２との間に、第２の螺旋状アンテナ素子２７が設け
られている。この第２の螺旋状アンテナ素子２７は、細
長いアンテナ素子１１の導電性素子７に接続された螺旋
状アンテナ素子１２から絶縁されており、且つそれとは
反対向きに巻回されている。細長いアンテナ素子の方向
(A) において第２の螺旋状アンテナ素子２７に流れる電
流は、螺旋状アンテナ素子１２にそれと同じ方向(B) に
おける電流を誘起せしめる。したがって、細長いアンテ
ナ素子の方向における電流の成分は同相で加え合わされ
る。通常のモードにおいて主たる放射抵抗を与えるの
は、この成分であるので、これにより、引込み位置での
螺旋状アンテナ素子１２からの放射が改善される。

【００３５】本発明は、特許請求の範囲の記載された発
明と関係しているか否か、または、解決すべき課題のあ
るもの、またはそれらのすべてを解消するものであるか
否かに関係なしに、ここに明示的または暗示的に記載さ
れた諸特徴のうちの任意の新規な特徴またはそれらの組
み合わせを含むものである。

【００３６】前述したことから明らかなように、当業者
には、本発明の範囲内にて種々な変形がなされうるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】携帯電話に用いた本発明による一実施例のアン
テナ構成体を、アンテナが引出し位置にある状態で示す
概略図である。

【図２】図１の実施例を、アンテナが引込み位置にある
状態で示す概略図である。

【図３】本発明の別の実施例を、アンテナが引出し位置
にある状態で示す概略図である。

【図４】アンテナが引出し位置にある状態の図１の実施
例を、図式的に示す図である。

【図５】アンテナが引込み位置にある状態の図１の実施
例を、図式的に示す図である。

【図６】本発明の実施例の螺旋状アンテナ素子を示す図
である。

【図７】本発明の実施例を、アンテナが引込み位置にあ
る状態で、図式的に示す図である。

【符号の説明】

１ハウジング１２送信機３受信機４送受切換器５支持体７中心導体７ａ導電性スリーブ８絶縁スリーブ１１細長いアンテナ素子１２螺旋状アンテナ素子１４誘電体カプセル１５コレット１６相補的形状のコレット１７タップ１８接地接点２０ばね荷重ピン２１給電点２２ＲＦ回路２３接地プレート２４接地２５巻回部分２６巻回部分２７第２の螺旋状アンテナ素子

フロントページの続き (72)発明者スティーヴングッドウィンイギリスサリージーユー16 ６エイチエイチフリムリーグリーンベッドフォードクレッセントホワイトロージズ（番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持体に取り付けられ且つ引込み位置と
引出し位置との間に移動しうる細長いアンテナ素子と、
該細長いアンテナ素子と電気的に接触し且つ該細長いア
ンテナ素子によって支持された螺旋状アンテナ素子と、
前記引出し位置において前記螺旋状アンテナ素子から遠
い端部から前記細長いアンテナ素子に給電するための手
段と、前記引込み位置にある前記螺旋状アンテナ素子
を、前記細長いアンテナ素子に隣接した接地点に接地接
続し、前記引込み位置において前記細長いアンテナ素子
における電流が実質的に禁止されるようにするための手
段と、前記引込み位置における前記螺旋状アンテナ素子
に給電するための手段とを備えることを特徴とするアン
テナ組立体。
【請求項２】前記螺旋状アンテナ素子に給電するため
の手段は、前記引込み位置および引出し位置における給
電点でのインピーダンスが実質的に等しくなるようにす
るリアクタンス結合を備える請求項１記載のアンテナ組
立体。
【請求項３】前記引込み位置および引出し位置の両者
において、前記給電点で信号の給電および受信がなされ
る請求項２記載のアンテナ組立体。
【請求項４】前記リアンクタンス結合は、誘導結合で
ある請求項２または３記載のアンテナ組立体。
【請求項５】前記リアクタンス結合は、前記螺旋状ア
ンテナ素子の分岐点に結合されたタップを備える請求項
２または３または４記載のアンテナ組立体。
【請求項６】前記螺旋状アンテナ素子は、前記分岐点
より下の部分でより密に巻回されている請求項５記載の
アンテナ組立体。
【請求項７】前記リアクタンス結合は、前記第１の螺
旋状アンテナ素子とは反対向きに巻回された第２の螺旋
状アンテナ素子を備える請求項２または３または４記載
のアンテナ組立体。
【請求項８】前記リアクタンス結合は、前記螺旋状ア
ンテナ素子によって支持された導電性部材を備えてお
り、前記支持体に支持された協動導電性部材が、前記引
込み位置において前記螺旋状アンテナ素子によって支持
された前記導電性部材に結合するようにして配置されて
いる請求項２から７のうちのいずれかに記載のアンテナ
組立体。
【請求項９】前記導電性部材は、前記螺旋状アンテナ
素子から懸架したコレットを形成する形状とされている
請求項８記載のアンテナ組立体。
【請求項１０】前記導電性部材は、ばね荷重ピンであ
る請求項８記載のアンテナ組立体。
【請求項１１】前記リアクタンス結合と並列にアース
に対するキャパシタンスが与えられている請求項２から
１０のうちのいずれかに記載のアンテナ組立体。
【請求項１２】前記大地に対するキャパシタンスは、
中心導体が接地接続され外側導体が前記リアクタンス結
合に結合された状態の同軸伝送ラインによって与えられ
ている請求項１１記載のアンテナ組立体。
【請求項１３】送信および受信回路を収納したハウジ
ングと、請求項１から１２のうちのいずれかに記載した
アンテナ組立体とを備え、該アンテナ組立体は、前記送
信および受信回路に結合されていることを特徴とする携
帯用無線トランシーバ。
【請求項１４】前記螺旋状アンテナ素子を接地するた
めの手段は、前記螺旋状アンテナ素子に隣接した前記細
長いアンテナ素子の端部に近い位置でアースに対して前
記細長いアンテナ素子を結合させるための手段を備える
請求項１から１２のうちのいずれかに記載のアンテナ組
立体。
【請求項１５】前記細長いアンテナ素子は、引込み位
置において前記螺旋状アンテナ素子から遠い端部にても
接地接続されている請求項２記載のアンテナ組立体。