JPH08503830A - 携帯装置用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はラジオ信号を送受信する回路（２３）、筐体（２５）及び接続点（２２）からなる小型携帯通信装置用アンテナ装置に関するものであり、前記接続点はアンテナを通信装置に電気的に接続する。本発明のアンテナは前記筐体の外部に取り付けられる中空のヘリカルアンテナ（６）、このヘリカルアンテナを介して摺動自在であり且つ棒状アンテナ（１）であるアンテナロッドからなる。へリカルアンテナ（６）は１／４波長型であり、接続点（２２）を介して回路（２３）に常時接続している。棒状アンテナ（１）は１／４波長アンテナであり、アンテナ装置には切り替え装置（２，１２，１３）が設けられており、この切り替え装置はアンテナロッドが延伸している場合、接続点（２２）を介して１／４波長アンテナをヘリカルアンテナ（６）と並列状態で回路（２３）に結合させ、アンテナロッドが後退している場合、前記切り替え装置は実質的に１／４波長アンテナを回路（２３）及び接続点（２２）から非結合状態にする。

Description

【発明の詳細な説明】 携帯装置用アンテナ 本発明は携帯通信装置用、特にラジオ波を送信及びまたは受信するための回路 、筐体及び通信装置にアンテナ装置を電気的に接続する接続点からなる携帯電話 機用アンテナ装置に関するものであり、該アンテナ装置は筺体の外部に固定され る中空のヘリカルアンテナ及びこのヘリカルアンテナを介して摺動可能なアンテ ナロッドからなり、このアンテナロッドは実質的に棒状のアンテナ（放射機）か らなる。 携帯電話機用アンテナは例外もあるが主に１／４波長及び半波長アンテナに分 けられる。 １／４波長アンテナの特性は １）放射に有効な長さは１波長の１／４である（放射部分の長さは９００ＭＨｚ で８ｃｍである）。 ２）入力インピーダンスが低いのでインピーダンスを変換せずに出力インピーダ ンス５０Ｏｈｍの電話に直接接続することが可能である。 ３）アンテナの長さが短いので９００ＭＨｚの電話機の使用者の妨げにならない 。 ４）アンテナの機能が接地板に依存する。 である。 半波長アンテナの特性は １）有効な放射部の長さが１波長の半分である（放射部長さは９００ＭＨｚで約 １６ｃｍである）。 ２）入力インピーダンスが高いので５０Ｏｈｍの電話機ではインピーダンスを変 換しなければならない。 ３）コネクターを含むアンテナの長さが１８乃至２０ｃｍと長いので小型の電話 機には適していない。 ４）アンテナの機能が接地板から独立している。 である。 本明細書及び特許請求の範囲において半波長アンテナ及び１／４波長アンテナ はそれぞれ上記の特性を実質的に有するアンテナを意味する。 携帯電話機の筺体の外側に取り付けられる棒状のアンテナは場所を取り且つ破 損しやすい。さらに通話を行なっていない時はアンテナは低感度でなければなら ない。このような理由により棒状アンテナは伸縮可能であり、低感度のヘリカル アンテナと組み合わせて且つ比較的かさばらないものが製せられている。 米国特許第４，８６８，５７６号には上述の種類のアンテナ装置が開示されて おり、この装置は伸縮可能に靜電容量的に接続された半波長アンテナを半波長型 のヘリカルアンテナと組み合わせたものからなる。この公知の装置によって大型 の電話機では上記の問題点は解決されるが、充分なアンテナ感度を提供するには 半波長アンテナを必要とする。しかしながら、現代の携帯電話は非常に小型であ るので複雑な望遠鏡のような伸縮性を有していなければ半波長アンテナを取り付 けるのは困難である。また小型の電話機に対して長さにおいて釣合がとれないの で美観的にもよくない。 さらに半波長アンテナは電話機の内部で場所を取るインピーダン ス変換器を必要とし、この余分な部品によってコストが高くなる。 ヨーロッパ特許出願第０４６７８２２Ａ２号には携帯電話機用の別のアンテナ 装置が開示されており、この装置は伸縮可能な１／４波長アンテナからなり、こ のアンテナの上方端部には１／４波長型のヘリカルアンテナが設けられており、 このヘリカルアンテナは実質的には１／４波長アンテナと接続していない。１／ ４波長アンテナは完全に延びた状態でのみ接続され、ヘリカルアンテナは完全に 後退した状態でのみ接続される。このように構成することによって小型の電話機 において上述の問題点は解決されたが、伸縮可能な１／４波長アンテナがその末 端部の内の１つに位置していないと電話機用アンテナとしての機能を全く果たさ なくなるという欠点を有する。その他に、１／４波長アンテナの上方端部にヘリ カルアンテナを設けることは美観的及び強度的にも劣る。 本発明による上述の種類のアンテナ装置はアンテナの小型化、アンテナの延伸 及び後退時のアンテナの機能さらに簡単且つ耐久性を有する設計という要求を満 たすものである。本発明はヘリカルアンテナは１／４波長型であり接続点を介し て回路に常時に接続され、棒状アンテナは１／４波長アンテナであり且つアンテ ナ装置には切り替え装置が設けられており、この切り替え装置はアンテナロッド が延伸している場合、接続点を介して１／４波長アンテナをヘリカルアンテナと 並列状態で回路に結合させ、アンテナロッドが後退している場合、切り替え装置 は実質的に１／４波長アンテナを回路及び接続点から非結合状態にすることを特 徴とする。 本発明の好ましい実施態様において、前記切り替え装置は１／４ 波長アンテナの下方部分、接続点に接続したスリーブ及びこのスリーブの内側に 配された弾性接触部からなり、この接触部はアンテナロッドが延伸した状態にあ る場合、１／４波長アンテナとスリーブを相互に連結する。さらに切り替え装置 を延伸位置における１／４波長アンテナの機械的係止手段として設けてもよい。 またいくつかの電話機は広帯域であるのでヘリカルアンテナでは充分な効果が 得られない。この問題を解決するために低インピーダンス伝送回路を接続点で並 列に接続し、この送電線は低損失型弾性板に配され且つこの回線の厚さは数百分 の１ミリである。 アンテナ機能を実質的に使用者が触れる電話機に影響されないように上述のア ンテナシステムは最適化された即ち１／４波長アンテナとで規定周波数に同調す る接地板と組み合わせてもよく、これによってアンテナの鏡像電流（ミラーカレ ント）は電話機の筺体ではなくこの接地板で流れる。この最適化された接地板は 例えば別個の弾性板に形成されるものあるいは電話機の筺体または回路板と一体 となったパターンとして形成されるものでもよい。 上述の特徴は例えば１／４波長アンテナとヘリカルアンテナ、伝送回線、回路 間及びまたはヘリカルアンテナ、１／４アンテナと伝送回線、回路間のＲＦ信号 の動電的あるいは靜電的低インピーダンス結合によって得られるものである（図 ５Ａ及び５Ｂ参照）。 本発明を添付の図面を参照し異なる実施態様において詳述する。 図１Ａは本発明のアンテナ装置を一部断面にて後退状態で示す。 図１Ｂは図１Ａのアンテナ装置を一部断面にて延伸状態で示す。 図２は図１Ａのアンテナ装置の展開図である。 図３は図１Ａのアンテナ装置とこれに接続される送電線を示す。 図４は図１Ａのアンテナ装置とこれに連結される基部平面導体を示す。 図５Ａ及び５Ｂは本発明によるアンテナ装置に含まれる送信及び受信用ヘリカ ルアンテナ、１／４波長アンテナと送電線、回路間の別の接続方法を示す。 図１Ａ、１Ｂ及び２に示すアンテナ装置は携帯電話の絶縁筺体（２５）の外部 に配され、２つの主要構成部材からなる。その内の１つは１／４波長アンテナ（ １）（ロッドアンテナ）であり、その下方端部は電気的結合を促進するために露 出しているか絶縁ケーシング（３）が設けられており、また上方端部は絶縁材か らなる上部（４）に取り付けられる。１／４波長アンテナと前記上部は共にアン テナロッドを形成し、このロッドの上方端部に頭部（５）を設けるのが好ましい 。第２の構成部材は１／４波長型ヘリカルアンテナ（６）であり、このアンテナ は保護絶縁材からなるケーシング（７）内に成型され、その下方端部に導電物質 からなる締結スリーブ（１２）を有する。スリーブ（１２）は１／４波長アンテ ナとヘリカル アンテナの接続点（２２）及び携帯電話機の回路（２３）のブリッジ（２４）と 接触し、機械的及び電気的にヘリカルアンテナ（６）の下方端部と接続し且つ弾 性接触部（１３）を含む。アンテナロッド（１）はヘリカルアンテナ（６）、ケ ーシング（７）、スリーブ（１２）及び接触部（１３）を介して可動に配される 。 上述の部品はアンテナロッドの中央長手方向軸に対して実質的に対照に配され ている。スリーブ（１２）は携帯電話機の筺体（２２）にアンテナ装置を締結す る手段でもある。保護絶縁管（図示せず）はスリーブ（１２）の下側に取り付け られるのが好ましく、アンテナロッドがスリーブ（１２）を介して後退する際、 ロッドが前記管内へ移動する。 図５Ａに示す実施例ではヘリカルアンテナと相互連結するスリーブ（１２）と 回路（２３）、伝送回線（１９）間は導電弾性リード（４５）によって接続され 、このリード線は回路（２３）／伝送回線（１９）に連結されスリーブ（１２） の下方部分に近接して接触し、前記下方部分には薄い絶縁層（４７）が設けられ ている。この場合の結合は靜電容量性であり、対応するキャパシタンスは絶縁層 （４７）の厚さに反比例し、この層の誘電率及びスリーブ（１２）の下方部分及 び弾性リードに隣接する領域の面積に正比例する。この結合によって得られる靜 電容量は上記の要件の適切な選択によって得られる。等価回路図では上記のこと によって製せられるコンデンサーは符号（４６）、スリーブ（１２）はブロック （４２）で、回路（２３）／送電線（１９）への接続はポイント（４３）で示す 。 携帯電話機では、通話していない時でも送信及び受信は行なわれ る。このような場合、アンテナロッドは通常、完全に収納されており、これによ りその上方の非導電部（４）はヘリカルアンテナ（６）の内側に位置する。１／ ４波長アンテナが電気的且つ実質的に且つ靜電容量的にヘリカルアンテナ（６） から離隔した際、ヘリカルアンテナが総合的なアンテナ機能を奏する。 通話中またはアンテナ機能を必要とする際、１／４波長アンテナ（１）を延ば し、下方部（２）は接続点（２２）を介してヘリカルアンテナと並列に位置する スリーブ（１２）と接触部（１３）とブリッジ（２４）を介して回路（２３）に 動電的または靜電的に結合する。この場合、アンテナ機能は１／４波長アンテナ （１）を単独で用いた場合と実質的に同じである。 従って１／４波長アンテナ（１）の結合及び非結合はそれぞれアンテナロッド （１）を延伸及び後退させることによって行なわれる。アンテナロッドの延伸は １／４波長アンテナの下方部分が接触部（１３）とスリーブ（１２）によって止 められることによって制限される。接触部（１３）はまた延伸位置でアンテナロ ッドの機械的係止機構としての役割を果たし、後退移動は例えば頭部（５）また は絶縁管によって制限される。 図５Ｂに示す実施例では延伸位置にある１／４波長アンテナ（１）とスリーブ （１２）間でこのアンテナの下方端部（２）に薄い絶縁層（４０）を設けること によって接続される。この場合１／４波長アンテナ（１）とスリーブ間の結合は 靜電容量的である。対応するキャパシタンスは絶縁層（４０）の厚さに反比例し 且つこの層の誘電率とスリーブ（１２）と下方部（２）の隣接する領域の面積に そ れぞれ正比例する。 図３には図１のアンテナ装置を弾性の層（１８）の形状の低インピーダンスの 回線と組み合わせたものを示し、前記層の一側部には２つの端部を有する導線（ １９）が設けられ、これら２つの端部の内の第１端部はブリッジ（１７）を介し て導電スリーブ（１２）に連結され、第２端部は貫通部を介して前記層の他側部 に配された接地板材に接続され、この接地板材は電話機の信号用接地板と接触す る。このような電話機の構成は広帯域で使用される電話機において１つのヘリカ ルアンテナだけでは適当ではないので、これを解消するために使用される。低イ ンピーダンス回線は接続点（２２）とスリーブ（１２）を介してヘリカルアンテ ナと並列に連結される。 図４には図１のアンテナ装置と弾性板形状の鏡像対照の接地板材（２０）を示 し、この接地板には導線が設けられており、その中央部は電話機の保護アースに 接続している。しかしながら、前記導線はスリーブ（１２）と直接電気的に接続 していない。前記最適化された基端部用の接地板材によりアンテナの機能は電話 機の筺体を使用者が触れても影響されない。このことはアンテナの鏡像電流が例 えば電話機の筺体ではなく前記基端部用の接地板材に流れることによる。この接 地板材は別個の弾性板によってまたは筺体と一体となった導電パターンまたは電 話機の回路板として形成することが可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．送信及びまたは受信用回路（２３）、筺体（２５）及び接続点（２２）から なる携帯通信装置用であって前記筺体の外部に取り付けられた中空のヘリカルア ンテナ（６）とこのヘリカルアンテナを介して摺動可能なアンテナロッドからな り、このアンテナロッドは棒状のアンテナを含み、前記接続点によって前記通信 装置に電気的に接続されるアンテナ装置において、前記ヘリカルアンテナ（６） は１／４波長型であり、接続点（２２）を介して回路（２３）に常時接続され、 棒状アンテナ（１）は１／４波長アンテナであり且つ前記アンテナ装置には切り 替え装置（２，１２，１３）が設けられており、これら切り替え装置はアンテナ ロッドが延伸している場合、接続点を介して前記棒状アンテナをヘリカルアンテ ナ（６）と並列状態で回路（２３）に結合し、アンテナロッドが後退している場 合、前記切り替え装置は前記棒状アンテナを前記回路及び接続点から実質的に非 結合状態にすることを特徴とするアンテナ装置。 ２．前記アンテナ装置には切り替え装置（２，１２，１３）が設けられており、 この切り替え装置は前記棒状アンテナ（１）を前記ヘリカルアンテナ（６）と並 列状態で前記回路に電気的に結合または非結合状態にすることを特徴とする請求 項１記載のアンテナ装置。３．前記アンテナ装置には切り替え装置（２，１２） が設けられており、この切り替え装置は前記棒状アンテナ（１）を前記ヘリカル アンテナ（６）と並列に前記回路に靜電容量的に結合 または非結合状態にすることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。 ４．前記切り替え装置（２，１２，１３）は前記棒状アンテナ（１）の下方部分 （２）、前記接続点に位置し接続したスリーブ（１２）及びこのスリーブに配さ れた弾性接触部（１３）からなり、この接触部はアンテナロッドが延伸している 場合、前記棒状アンテナ及びスリーブ（１２）を相互連結することを特徴とする 先行請求項いずれか１項記載のアンテナ装置。 ５．前記切り替え装置（２，１２，１３）は前記棒状アンテナが延伸位置にある 場合、この棒状アンテナ用機械的係止手段の役割を果たすことを特徴とする先行 請求項いずれか１項記載のアンテナ装置。 ６．伝送回線（１８，１９）は前記ヘリカルアンテナ（６）の帯域幅を増加させ るために接続点（２２）に接続されていることを特徴とする先行請求項いずれか １項記載のアンテナ装置。 ７．最適化された電子素子要素としての基端部用の接地板が接続点（２２）に直 接的に電気的に接触せずに隣接して配されており、前記接地板は電話機の保護ア ースに接続され且つ鏡像電流が流れるようにすることが可能であるということを 特徴とする先行請求項いずれか１項記載のアンテナ装置。