JPH08288730A - 弾力のあるアンテナ構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的に丈夫な弾力あるアンテナ構造及びそ
の製造方法を提供すること。 【解決手段】 本発明は、移動電話及びその他の無線装
置に使用するのに適する螺旋型アンテナの構造及び製造
方法に関する。該アンテナの螺旋部分はステンレスばね
鋼のワイヤなどの弾力のある材料から作られており、そ
の下側の部分は該螺旋の残りの部分より密に巻かれて支
持コイルとなっている。該アンテナはコネクタ部分を有
し、このコネクタ部分を通して該アンテナは無線装置に
電気的に且つ機械的に結合される。該コネクタ部分の上
端部は、該螺旋部分が該コネクタ部分に装着されるとき
に該支持コイルが変形してばね力を生じさせ、そのばね
力により該螺旋が該コネクタ部分に電気的に且つ機械的
に結合され続けることとなるように、形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型の無線周波数
螺旋型アンテナ及びその製造方法に関する。そのアンテ
ナ構造を、以下の記述においては螺旋型アンテナと称す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在の例えば移動電話等の無線周波数装
置においては、アンテナ構造は装置の外観、耐久性及び
使いやすさの観点から重要な要素である。製造コストも
無線装置の価格に寄与する。現代の移動電話は小型で軽
量であるから、アンテナも小型でなければならない。電
話をたとえ偶然落としたとしても電話が簡単に傷つくよ
うなことがあってはならない。反対に、撓みやすい素子
としてのアンテナは、電話自体が傷つくのを防止するこ
とがある。電話の大規模連続生産においては、アンテナ
は経済的で製造しやすくなければならないが、このこと
はアンテナが僅か数個の部品だけを有するということで
あると理解して良く、その部品の形は単純であるべきで
あり、機械的公差は余り厳しくてはいけない。

【０００３】螺旋型アンテナは、同じ性能を持った例え
ばロッドアンテナよりは小型であって、従って現代の移
動電話のアンテナとして普通に選択される周知のアンテ
ナ構造である。従来技術の螺旋型アンテナは、円筒状コ
イル即ち螺旋をなすように巻かれた導体から成ってい
て、中央部に及び下方に曲げられた短い脚部と、例えば
はんだ付けにより該螺旋の該脚部に結合されたコネクタ
とを有する。螺旋の内側に特別の支持部を形成して該ア
ンテナの内側部分を支持させることができる。螺旋部分
の外側は普通は柔軟なプロテクタで保護される。それ
は、例えば射出整形されたカバーや、螺旋部分及びコネ
クタの上部に接着されたゴム製のスリーブである。

【０００４】螺旋の寸法は次のようにして決定される。
即ち、螺旋ワイヤの長さは、電磁波の波長の一部分に相
当する長さ、例えばλ／４や５λ／８等である。アンテ
ナの所望の長さ及び太さは、前記の長さのワイヤから成
る円筒状のコイルをどれだけ密に巻けるかを決定する。
螺旋が取り付けられているコネクタは、アンテナを無線
装置に機械的に且つ電気的に結合するための手段を含ん
でいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１は、在来の螺旋型
アンテナの構造と、その製造方法とを示す。始めに、第
（１）段階においてコネクタ２ａと螺旋３ａが別々に作
られる。次に、第（２）段階において、コネクタと螺旋
とが例えばはんだ付けによって互いに結合される。次
に、第（３）段階において例えば支持体７ａを螺旋の内
側に置くことにより螺旋が支持され、第（４）段階にお
いて螺旋は外側カバー４に封入される。別の方法では、
結合段階２の後に、外側カバーとして機能する独立のゴ
ム製スリーブ４ａをコネクタの上側部分に接着し結合さ
せることができる（第（３）′段階）。この製造方法は
数個の段階から成っていて、段階ＩＩにおけるコネクタ
２ａ及び螺旋３ａのはんだ付けと段階（３）′における
ゴム製スリーブ４ａの接着は特に注意を要する。螺旋と
コネクタとの間のはんだは、曲げ、ショック、及びその
他の機械的歪みの影響を受けやすい。

【０００６】本発明の目的はアンテナ構造及びその製造
方法を提供することである。この方法においては、螺旋
部分がアンテナのコネクタ部分に簡単で且つ信頼できる
方法で取り付けられ、これらの部分で構成される構造の
全体が柔軟なカバーで保護されて、この方法で製造され
たアンテナは機械的に丈夫で移動電話に適している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】弾力のある伝導性の材料
で螺旋部分を作り、その弾力性を利用する結合器により
該螺旋部分をコネクタ部分に取り付けるように該コネク
タ部分の上端部を構成し、柔軟な保護部分を該螺旋部分
及びコネクタに溶融により取り付けることによって上記
の目的が達成される。

【０００８】本発明のアンテナ構造の特徴は次の通りで
ある、即ち、コネクタ部分は伝導性材料から成る固体部
材であり、螺旋のコネクタ部分側は該螺旋の残りの部分
より密に巻かれており、即ち支持コイルとなっており、
この支持コイルは、該コネクタ部分に結合されて該部分
にバネ力を作用させることにより該コネクタ部分が該螺
旋から脱落するのを防止すると共に無線周波数において
該螺旋及び該コネクタ部分の間の低インピーダンス電気
結合を形成する。

【０００９】本発明の方法の特徴は次の通りである、即
ち、コネクタ部分は伝導性材料の固体部材から製造さ
れ、螺旋のコネクタ部分側は該螺旋の残りの部分より密
な支持コイルとして巻かれており、該螺旋が該コネクタ
部分に結合されるときに該支持コイルが弾性変形し、こ
れにより該螺旋の材料に該コネクタ部分に作用するバネ
力を生じさせて該螺旋からの該コネクタ部分の脱落を防
止すると共に無線周波数において該螺旋及び該コネクタ
部分の間の低インピーダンス電気結合を形成する。

【００１０】本発明の利点は次の通りである、即ち、螺
旋部分及びコネクタ部分から成る複合体を誘電性保護カ
バーで覆えば、部材同士の接着は不要であり、該螺旋部
分及び該コネクタ部分を従来の方法の場合のようにプラ
スチックに射出成形する必要はなくなる。この構造の誘
電性カバーは独立に製造することのできるものであり、
金属部分即ち螺旋素子及びコネクタ部分を熱してから誘
電性カバーに挿入することによりアンテナを組み立てる
のが好ましく、該誘電性材料は融けて該コネクタ部分の
高温の金属表面に付着することになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
のアンテナ及びその製造方法について実施形態により詳
しく説明する。

【００１２】図面において、対応する部分には同じ参照
符が付されている。

【００１３】螺旋部分がアンテナとして作用し得るため
には、該螺旋部分は伝導性材料、好ましくは金属、でな
ければならない。アンテナの機能に関してはいろいろな
金属の間に大した差はないけれども、例えばステンレス
ばね鋼は、もっと電気伝導性の優れている銅や銀と殆ど
同じほどに良好なアンテナ材料である。鋼の利点は、そ
の弾力性と優れた機械的耐久性である。この事実は周知
されており、アンテナを曲げるなどの不適切な取り扱い
によって螺旋の永久変形が生じないように実際に鋼が螺
旋型アンテナに使用されている。伝導率を改善するため
に、鋼のワイヤに例えば銅や銀などのコーティングを付
けることができる。その他に、ＣｕＳｎ６及びＣｕＢｅ
のような種々のりん青銅合金などをワイヤの材料として
使用することができる。本発明では螺旋の材料の弾力性
を利用して螺旋部分とコネクタ部分との間の単純ではあ
るが頑丈で信頼の置ける接合部を作ることができるとい
う事実を認識している。

【００１４】本発明においては、螺旋部分の下端部に上
記したような中央部に及び下方に向けて曲がった脚部を
設けるのではなくて、図２及び３に示されているよう
に、螺旋コイルの下側部分を、螺旋コイルのその他の部
分より密に、且つより小さな直径を持つように、数回巻
いてある。この密に巻いてある部分を、以下の記述にお
いては支持コイル８と称する。コネクタ部分２は随意の
伝導性材料（黄銅、銅、又はアルミニウムが好ましい）
から作られており、その上端部９、１１は、該上端部と
螺旋部分とを結合させると支持コイル８が変形して螺旋
の材料の弾力性によりコネクタ部分に対してばね力が作
用する結果となるように、設計されている。そのばね力
によって生じる摩擦は大きいので、該ばね力により螺旋
部分はコネクタ部分にしっかりと保持されることにな
る。また、このばね力により螺旋部分とコネクタ部分と
の間に良好なガルバニック接触が確実に生じると共にア
ンテナ経由でＲＦ信号を送受信するための低損失信号経
路が確実に生じる。部分同士を結合させる前にコネクタ
部分の上端部に溝５を形成し、支持コイル又はその一部
分をその溝の中に固定することにより、又は、部分同士
を結合させた後にコネクタ部分の上端部の一部分を支持
コイルに特に強く圧着することにより、該ばね力の効果
を高めることができる。

【００１５】図２は、上記したように螺旋部分とコネク
タ部分とを結合させるための好ましい第１の実施形態を
示す。この実施形態では、コネクタ部分２の上端部は円
柱状のピン９であり、その直径は支持コイルの内径より
大きい。溝５が該ピンの足に形成されている。螺旋部分
がコネクタ部分に装着され、支持コイル８がピン９には
め付けられることになる。支持コイルは緊密に巻かれた
２〜４巻きを有し、その一番下の一巻きは溝５に固定さ
れる。ピン９の直径は支持コイル８の本来の内径より大
きいので、結合即ち装着によって支持コイルが伸びて接
合部において該ピンに作用するばね力が生じ、該ばね力
により生じる摩擦は、一番下の一巻きの溝５への固定に
より強まる。

【００１６】図３は、本発明の第２の実施形態を示す。
この実施形態では、コネクタ部分の上端部に円柱状の穴
１１が設けられていて、その内径は支持コイル８の外径
と同じか又はそれより小さく、その深さは支持コイル８
の高さと同じである。支持コイルが穴１１の中に押し込
まれることとなるように螺旋部分がコネクタ部分に装着
される。段階（１）′及び（２）′の場合のように穴の
内径が常温において支持コイルの外径より小さければ、
装着段階においてコネクタ部分を熱して穴の直径を一時
的に大きくしなければならない。コネクタ部分が冷える
とき、コネクタ部分は支持コイルの周りにきつく押しつ
けられることになる。別の方法では、穴１１の直径を支
持コイル８の直径と同一とするか又は僅かに大きくして
おき、装着後にコネクタ部分を穴の部分で圧着して圧着
結合部１２を作る。この方法は段階（１）、（２）、
（３）で示されている。当然に、段階（２）′で加熱に
より装着を確保するために圧着を利用することもでき
る。その両方の場合に、穴の壁から支持コイルに作用す
る押圧力によって、本発明に従って弾力のある螺旋の材
料に変形が生じる。その結果としてのばね力は穴の壁に
向けられて、第１の実施形態の場合と同様に取り付け状
態が確実に保持されると共に良好なＲＦ伝導率が得られ
る。

【００１７】本発明のアンテナでは、アンテナ構造に属
する保護部分４は非伝導性の柔軟な材料から作られる。
それは、好ましくは、射出成形等の有利な製造方法に適
していて金属面に融着させることのできるゴム又はプラ
スチック合金である。保護部分４は、図２及び３に示さ
れているように、螺旋部分の長さと対応する穴１０と、
場合によっては該穴の中心部に位置する円柱状の中央ピ
ン７とを有するものとして形成される。該保護部分は螺
旋及びコネクタ部分に装着され、螺旋３は保護部分の穴
１０の中に入り、中央ピン７は螺旋３に押し込まれる。
中央ピンは、構造をより頑丈なものとすると共に、例え
ばアンテナがドアに挟まれたときなどに強い横方向の力
が螺旋コイルに加わって螺旋コイルが横に圧縮されるの
を防止する。中央ピンはアンテナに対して電気的負荷と
なり、中央ピンが長くなるほどアンテナの動作周波数を
低下させる、即ち中央ピンが螺旋コイルの中に深く入る
ほど動作周波数が低くなる。アンテナが最適周波数で動
作するように中央ピンの長さを調整するという方法によ
り、この現象をアンテナの微調整に利用することができ
る。

【００１８】保護部分は溶融接合部１４を通して螺旋部
分及びコネクタ部分に取り付けられる。取り付け方法の
好ましい実施例でにおいては、保護部分は、該部分を支
持する外部鋳型の中にあり、螺旋部分及びコネクタ部分
から成る構造全体が保護部分の中に押し込まれてコネク
タ部分が熱せられ、これにより保護部分の下端部が融け
て螺旋・コネクタ接合部の下でコネクタの表面に付着す
る。螺旋部分及びコネクタ部分を保護部分に挿入する前
に螺旋部分及びコネクタ部分を加熱しても良い。この方
法の場合にも、挿入の際には保護部分を外側から支持し
なければならない。溶融により接合を行う目的で、特別
の接合面１３がコネクタ部分に形成される。加熱時に溶
融するゴム又はプラスチック材料を沸騰させては成らな
い。沸騰によりガスが生じると、丈夫な接合部が得られ
なくなるからである。コネクタ部分を電話に取り付ける
ためのネジ山等の装置は完成したアンテナの保護部分の
外側に残る。

【００１９】叙上において説明をし且つ図に二つの実施
形態を示したアンテナ構造は三つの部分だけから、即ち
コネクタ部分、螺旋部分、及び保護部分だけから成って
いる。全ての部分が簡単な形状で、容易に且つ迅速に製
造することができる。螺旋部分は鋼のワイヤを巻いて作
ることができ、コネクタ部分は円柱状の素材を旋削して
作ることができ、保護部分は射出成形により作ることが
できる。ばね結合、圧着結合、及び溶融結合で互いに取
り付けられる部分同士が結合の前に機械的に完全に調和
していなくても良いので、機械的公差は厳しくない。こ
こに記載したアンテナ構造における典型的な機械的公差
は０．１ｍｍである。機械的耐久性に関する限りはばね
力による接合の方が在来のはんだ付け接合より良く、そ
れを利用すれば製造段階での面倒なはんだ付け工程を無
くすることができる。また、はんだが壊れるのを心配せ
ずに保護部分をコネクタ部分に取り付けることができ
る。

【００２０】この構造の創作性の主要部は、ＲＦ周波数
用の結合器を螺旋型導体の真っ直ぐな部分にはんだ付け
したり圧着したりする必要はなく、螺旋部分が弾力のあ
る材料で作られているために利用することのできるばね
力により結合を行わせることができるという発見にあ
る。螺旋の下端部に従来技術の場合のように真っ直ぐな
部分を形成する必要は全くない。

【図面の簡単な説明】

【図１】螺旋型アンテナの従来の２種類の製造方法を示
す工程図である。

【図２】本発明の螺旋型アンテナの第１の実施形態を示
す説明図である。

【図３】本発明の螺旋型アンテナの第２の実施形態を示
す説明図である。

【符号の説明】

２…コネクタ部分 ３…螺旋 ８…支持コイル

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状コイルをなすように巻かれた弾力
   のある材料のワイヤから成る螺旋（３）と、これに電気
   的に且つ機械的に結合されたコネクタ部分（２）とから
   成る高周波通信装置用のアンテナにおいて、該コネクタ
   部分（２）は伝導性材料から成る固体部材であり、該螺
   旋のコネクタ部分側は該螺旋の残りの部分より密に巻か
   れて支持コイル（８）となっており、この支持コイル
   は、該コネクタ部分（２）に結合されて該部分にバネ力
   を作用させて該コネクタ部分が該螺旋から脱落するのを
   防止することを特徴とするアンテナ。
2. 【請求項２】 前記ばね力は無線周波数において前記螺
   旋（３）及び前記コネクタ部分（２）の間の低インピー
   ダンス電気結合を形成することを特徴とする請求項１に
   記載のアンテナ。
3. 【請求項３】 前記螺旋部分及び前記コネクタ部分の他
   に保護材料の層（４）も備えており、この保護材料層
   は、該螺旋（３）を覆う柔軟な非伝導性材料から成る固
   体部材であって溶融接合部（１４）を通して該ケーブル
   （２）に結合されることを特徴とする請求項１又は２に
   記載のアンテナ。
4. 【請求項４】 該コネクタ部分（２）は実質的に円柱状
   の接合面（１３）を持っていて、その面に前記保護材料
   （４）が溶融接合部（１４）を通して取り付けられるこ
   とを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
5. 【請求項５】 該コネクタ部分（２）の螺旋側端部に実
   質的に円柱状のピン（９）があり、そのピンの直径は該
   支持コイル（８）が自由であるときの該支持コイルの内
   径より大きく、該支持コイルは該ピンに装着されて前記
   ばね力で該ピンを押圧することを特徴とする請求項１か
   ら４のいずれか１項に記載のアンテナ。
6. 【請求項６】 前記ピン（９）は溝（５）を有し、この
   溝に該支持コイルの少なくとも一巻きが固定されること
   を特徴とする請求項５に記載のアンテナ。
7. 【請求項７】 該コネクタ部分の螺旋側端部に実質的に
   円柱状の穴（１１）があり、その中に該支持コイル
   （８）が装着され、圧着結合部（１２）が該円柱状の穴
   の壁と該支持コイルとの間に形成されるように該コネク
   タ部分は該支持コイルの周りに圧着されることを特徴と
   する請求項１から４のいずれか１項に記載のアンテナ。
8. 【請求項８】 該コネクタ部分の螺旋側端部に実質的に
   円柱状の穴（１１）があり、その直径は該支持コイル
   （８）が自由であるときの該支持コイルの外径より小さ
   く、その穴の中に該支持コイル（８）は装着され、その
   壁に対して該支持コイルは内側から前記バネ力により押
   しつけられることを特徴とする請求項１から４のいずれ
   か１項に記載のアンテナ。
9. 【請求項９】 該コネクタ部分は、該アンテナを無線通
   信装置に機械的に取り付けるための取り付け装置（１
   ５）を有することを特徴とする請求項１から８のいずれ
   か１項に記載のアンテナ。
10. 【請求項１０】 前記取り付け装置（１５）はネジ山で
    あることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
11. 【請求項１１】 該螺旋はステンレスばね鋼に基づくワ
    イヤから成ることを特徴とする請求項１から１０のいず
    れか１項に記載のアンテナ。
12. 【請求項１２】 該螺旋はりん青銅から成ることを特徴
    とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のアンテ
    ナ。
13. 【請求項１３】 該螺旋はベリリウム銅から成ることを
    特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のア
    ンテナ。
14. 【請求項１４】 無線周波数で動作する通信装置のため
    のアンテナを製造する方法において、前記アンテナは、
    円筒状コイルをなすように巻かれた弾力のある材料のワ
    イヤから成る螺旋（３）と、これに電気的に且つ機械的
    に結合されたコネクタ部分（２）とから成っており、該
    コネクタ部分（２）は伝導性材料から成る固体部材から
    製造され、該螺旋のコネクタ部分側は該螺旋の残りの部
    分より密に巻かれて支持コイル（８）となっており、該
    螺旋（３）が該コネクタ部分（２）に結合されるとき、
    該支持コイル（８）が弾性変形して、該コネクタ部分
    （２）に作用するばね力が該螺旋の材料に生じて、該コ
    ネクタ部分が該螺旋から脱落するのを防止すると共に無
    線周波数において該螺旋及び該コネクタ部分の間に低イ
    ンピーダンスの電気的結合を生じさせることを特徴とす
    る方法。
15. 【請求項１５】 前記螺旋及び前記コネクタ部分を保護
    する柔軟な非伝導性の材料の１部材として保護材料の層
    （４）が作られ、前記保護材料層は該螺旋（３）に装着
    されて溶融接合部（１４）を通して該コネクタ部分
    （２）に結合されることを特徴とする請求項１４に記載
    の方法。
16. 【請求項１６】 該コネクタ部分（２）の螺旋側端部
    に、該螺旋の結合の前に実質的に円柱状の穴（１１）が
    設けられ、その中に該支持コイル（８）が装着され、そ
    の穴の壁は該装着後に該支持コイルの周囲に圧着され、
    その円柱状の穴（１１）の壁と該支持コイル（８）との
    間に圧着結合部（１２）が形成されることを特徴とする
    請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 該コネクタ部分（２）の螺旋側端部
    に、該螺旋の結合の前に実質的に円柱状の穴（１１）が
    設けられ、その直径は、該支持コイルが自由であるとき
    の該支持コイル（８）の外径より小さく、該支持コイル
    をその円柱状の穴（１１）に装着するために該コネクタ
    部分が熱せられてその円柱状の穴の内径が実質的に大き
    くされることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の
    方法。