JPH10173430A

JPH10173430A - ２周波数アンテナ

Info

Publication number: JPH10173430A
Application number: JP9226839A
Authority: JP
Inventors: Petteri Annamaa; アンナマーペッテリ
Original assignee: LK Products Oy
Current assignee: Pulse Finland Oy
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1998-06-26
Also published as: US6016130A; FI963275A0; FI963275A; EP0825672A3; FI102434B; FI102434B1; AU731335B2; AU3520297A; EP0825672A2

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナ構造に、２周波数範囲向けに、２つ
のアンテナ素子を有する改良されたアンテナを提供す
る。【解決手段】第１アンテナ素子は螺旋型アンテナを形
成する円筒状コイル導体２であり、第１部分２ａ及び第
２部分２ｂを有し、第２アンテナ素子３は、前記の第１
及び第２の部分の間にある接合部２ｃでの固定された結
合により該円筒状コイル導体に結合されている。第２ア
ンテナ素子は例えば絶縁板３の表面に形成された電導性
パターン５である。第１動作周波数は第１アンテナ素子
の部分同士の組み合わせ電気的長さに依存し、第２動作
周波数は第１アンテナ素子の下側部分と第２アンテナ素
子との組み合わせ電気的長さに依存する。動作周波数の
帯域幅は、第１アンテナ素子における接合部の位置に依
存する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの共振周波数
帯域を有する、即ち２周波数範囲で無線装置のアンテナ
として使用することのできる、アンテナ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】世界のいろいろな場所で、セルラー電話
システムが互いに相当に異なる動作周波数範囲で稼働し
ている。デジタルセルラー電話システムのうち、ＧＳＭ
（Global System for Mobile Telecommunications （移
動通信用広域システム））システムの動作周波数は８９
０−９６０ＭＨｚ帯域にあり、ＪＤＣ（Japanese Digit
al Cellular （日本デジタルセルラー）のは８００及び
１５００ＭＨｚ帯域にあり、ＰＣＮ（Personal Communi
cation Network（個人通信網））のは１７１０−１８８
０ＭＨｚ帯域にあり、ＰＣＳ（Personal Communication
System （個人通信システム））のは１８５０−１９９
０ＭＨｚ帯域にある。アメリカＡＭＰＳ移動電話システ
ム（the American AMPS mobile telephone system ）の
動作周波数は８２４−８９４ＭＨｚであり、ＤＥＣＴ
（Digital European Cordless Telephone （デジタル欧
州コードレス電話））システムの動作周波数は１８８０
−１９００ＭＨｚである。

【０００３】これらのシステムのために設計されている
移動電話では、製造コストが安くて性能が割合に良いた
めに、真っ直ぐな導体から形成される単純な円筒状コイ
ル又は螺旋型アンテナ又はホイップアンテナが一般に利
用されている。アンテナの共振周波数はその電気的長さ
によって決まり、それは使用される無線周波数の波長の
特定の一部分の長さであるべきである。移動電話周波数
で使用される螺旋型アンテナの電気的長さは好ましくは
例えば３λ／８、５λ／８又はλ／４であるべきであ
り、このλは使用される波長である。同様に、ホイップ
アンテナの電気的長さは好ましくは例えばλ／２、５λ
／８、３λ／８又はλ／４であるべきである。ホイップ
素子又は螺旋素子を順番に無線装置のアンテナポートに
接続することができたり、ホイップと螺旋との直列接続
を電話の中に部分的に押し込めるようになっている解決
策も知られている（例えば特許公報ＷＯ−９２／１６９
８０）。技術的解決策は一般に、しまっておいたり持ち
運んだりするときにはアンテナがなるべく小さくなるよ
うにしようと試みるが、良好なリンクを得るためにはア
ンテナをその外側位置へ引き出すことが必要となること
がある。

【０００４】従来技術のアンテナの共振周波数は、前記
の様に波長を介してアンテナの長さと関連しているの
で、単一の周波数範囲のセルラー電話システム向けに設
計されている移動電話には一定のアンテナを使用するこ
とのみが可能である。しかし、場合によっては、同じ電
話を２つ目の周波数範囲で使用したいと思うこともあろ
う。その場合、適当なＲＦコンポーネントの他に有効な
アンテナが必要である。

【０００５】少なくとも２つの別々のアンテナを電話に
備え付け、その中から、何時でも、使用するシステムの
周波数範囲に対応するアンテナを自分の電話のために選
択できるようにするのが最も容易な解決策であろう。し
かし、必要な代わりのアンテナは一般には見つからない
と考えなければならない。アンテナを頻繁に交換すれば
アンテナ・コネクタに負担がかかって、時間がたつと接
触不良を引き起こすことがある。２つ目の方法は、電話
の別々の箇所に寸法の異なる少なくとも２つの固定アン
テナを作ることであり、この場合には、ユーザーは使用
するシステムの周波数範囲に対応するアンテナを作動状
態に転換させることによってアンテナを選択する。これ
は電話のコンポーネントの数を増やし、従って製造コス
トを高める。

【０００６】米国特許ＵＳ４４４２４３８は、２つの周
波数で共振するアンテナ構造を開示しており、それは、
図１に示されているように、本質的に２つの螺旋ＨＸ
１、ＨＸ２と１つのホイップ素子Ｐ１とから成ってい
る。螺旋ＨＸ１及びＨＸ２は、この構造の対称の軸に平
行に順に配置されていて、これらの素子の隣り合う端部
Ａ１及びＡ２は、この組み合わせ構造の給電点を形成す
る。ホイップ素子Ｐ１は部分的に上側の螺旋ＨＸ１の中
にあり、これを越えて或る程度突出していて、その給電
点Ａ３は下端部にある。ＲＦ信号は同軸の導体ＫＸを介
して問題の給電点Ａ３に送られ、この導体ＫＸは該構造
の対称軸に沿っていて下側の螺旋ＨＸ２を貫通してい
る。ホイップ素子の給電点Ａ３は上側の螺旋の下端部Ａ
１に結合され、下側の螺旋はその上端Ａ２で同軸導体Ｋ
Ｘの伝導性の接地されている外被に結合されている。こ
の構造の第１共振周波数は、螺旋ＨＸ１及びＨＸ２から
成る組み合わせ構造の共振周波数であり、それは、開示
されている実施例では例えば８２７ＭＨｚである。この
構造の第２共振周波数は上側螺旋ＨＸ１とホイップ素子
Ｐ１との共通共振周波数であり、それは実施例では例え
ば８５０ＭＨｚである。従って螺旋ＨＸ１とホイップ素
子Ｐ１とは、本質的に同じ共振周波数を有することとな
るように設計される。

【０００７】前記の米国特許に開示されている構造は割
合に複雑で、その対称軸の方向の物理的長さは下側の螺
旋ＨＸ２及びホイップ素子Ｐ１の物理的長さの合計であ
る。製造技術に関してこの構造の最大の欠点はアンテナ
の中点に給電点が配置されることであり、この場所でホ
イップ素子の下端Ａ３と上側の螺旋の下端Ａ１とは導電
接続（galvanic connection ）されなければならず、ホ
イップ素子へ給電する同軸導体の外被に下側の螺旋の上
端Ａ２が結合されなければならない。上側の螺旋Ｈ１と
ホイップ素子Ｐ１との寸法は、これらが本質的に同じ共
通の共振周波数を持つように決められるので、該特許に
開示されている材料によれば、この構造で得られるべき
２つの共振周波数の差は小さいので、このアンテナを例
えばＧＳＭ周波数及びＰＣＮ周波数で動作する電話に使
うことはできない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記の特許の説明の節
で、発明の目的は移動電話のアンテナの共振周波数範囲
を広げて１セルラー電話システムにおいて、なるべく全
ての周波数帯域をカバーすることであると述べられてい
る。本発明の目的は、製造が容易で、異なる２周波数範
囲に適するように寸法を決めることのできる新しい種類
の２周波数アンテナを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、円筒状
コイル導体を形成するように巻かれた螺旋型アンテナの
両端間の一定の個所に第２アンテナ素子の接続のための
接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）があるアンテナ構造で達成
される。

【００１０】本発明のアンテナは、第１アンテナ素子で
ある円筒状コイル導体がその縦軸の方向において第１部
分と第２部分とを有し、この第１部分及び第２部分の間
にある接合部で第２アンテナ素子が前記円筒状コイル導
体に固定的に接続されていることを特徴とする。

【００１１】本発明は、２つの放射アンテナ素子は、そ
の上では該アンテナ素子の電気的長さが互いに異なるこ
ととなる特定の分岐箇所まで、共通の下側部分を持つこ
とができるという原理に基づいている。ここで下側部分
及び上側部分という用語は、アンテナが一般に工業図面
に描かれる位置を指す用語であって、本発明のアンテナ
の製造に制約を課したり、その使用を特定の方向に限定
したりするものではない。この組み合わせアンテナ構造
の第１共振周波数はアンテナ素子の共通下側部分と第１
アンテナ素子の上側部分との組み合わせ電気的長さによ
り決まる。第２共振周波数は、同様に、アンテナ素子の
共通下側部分と第２アンテナ素子の上側部分との組み合
わせ電気的長さにより決まる。共振周波数は、アンテナ
素子同士の相互連結と、アンテナ素子同士が互いに近く
のフィールドに存在する電導性素子であるのでそれらが
互いにチャージし合うという事実とによっても影響を受
ける。

【００１２】本発明のアンテナ構造において螺旋型アン
テナが第１アンテナ素子として選ばれるに値する理由は
幾つもある。第１に、例えばフィンランド特許出願Ｎ
ｏ．９５１６７０、”可撓性アンテナ構造及びそれを製
造する方法”、に記載されている手順を使用することに
より、螺旋型アンテナの製造と、無線装置に取り付けら
れているコネクタ素子への固定とを割合に容易にするこ
とができる。第２に、螺旋型アンテナの物理的長さは、
その電気的長さと比べて、或いは同じ周波数で同様の性
能を有するホイップアンテナの電気的長さと比べて、か
なり小さく、このことは移動電話等の小型無線装置では
特に有利である。第３に、螺旋型アンテナは本来しなや
かであり、それ故に機械的耐久性がある。また、上記の
分岐点に対応していて、本発明の２周波数アンテナの第
２アンテナ素子を接続することのできる分岐点を螺旋型
アンテナのために作るのは簡単である。該分岐点は、螺
旋の内側に置かれる円筒状又は薄板状のコンポーネン
ト、又は、螺旋のその他の部分より密に巻かれている螺
旋状巻線の一部分であって良い。

【００１３】第２アンテナ素子は、螺旋型アンテナによ
り形成される接合部へのその接続が簡単となるように、
また該アンテナ構造の寸法及び機能の双方に適合するよ
うにそのデザインを選択し得るように、選択されなけれ
ばならない。有用な選択肢はホイップアンテナ又は真っ
直ぐな導体であり、それはかなり堅い糸状の導体片か、
或いは例えば絶縁板の表面に形成された電導性パターン
であって良い。このホイップアンテナは、文字通りに真
っ直ぐでなくても良くて、アンテナ構造の物理的長さを
短縮するために曲げられても良い。第２アンテナ素子の
ために小直径の螺旋型アンテナを利用しても良い。

【００１４】次に、例として呈示する有利な実施例と添
付図面とを参照して本発明をより詳しく説明する。

【００１５】

【発明の実施の形態】従来技術についての上の説明では
図１を参照したので、本発明とその有利な実施例につい
ての以下の説明では主として図２−図７を参照する。図
面では、互いに対応する部分については同じ参照番号が
使用されている。

【００１６】図２は分解図であり、部分１、２及び４は
アンテナ構造を縦方向に示しており、ここで１はコネク
タであり、２は螺旋素子、３は電導性パターンを備えた
絶縁板、４は絶縁材料から作られた保護シースである。
この構造は、螺旋素子２を公知の方法でコネクタ１に取
り付け、絶縁板３を螺旋素子の内側に押し込み、保護シ
ース４を構造全体へ押しつけることにより組み立てら
れ、この様にして図３に示されているアンテナが形成さ
れる。コネクタ１は金属又はその他の電導性の材料から
作られていて、スリーブ状の下側部分の外面には、該ア
ンテナを無線装置（図示せず）にしっかり取り付けるた
めにネジ山がある。図４は、組み合わされた螺旋素子と
絶縁板とを上から見た図であり、これから絶縁板３が螺
旋素子２の中にどの様に位置しているか分かる。

【００１７】絶縁板３の表面には電導性パターン５があ
り、これは板の下側部分では板の縁まで延びており、板
の上側部分では真っ直ぐな導体を形成しているので、こ
れをホイップ素子５ａと称することができる。この板が
図３に従って螺旋素子に取り付けられるとき、電導性パ
ターンの下側部分の縁は螺旋の中央部の比較的に密に巻
かれた部分に接触し、その部分には参照番号２ｃが付さ
れている。電導性を確保するために、電導性パターンの
縁を螺旋ワイヤのポイント（接合部）２ｃにしっかりと
はんだ付けしても良い。代わりの実施例では、電導性パ
ターン５と螺旋素子２との間に導電接触（galvanic con
tact）は不要であり、電導性パターンは絶縁板３の縁ま
で延びていなくても良い。その場合、ホイップ素子の下
側部分は螺旋素子の接合部に容量的に結合される。その
接合部の下に、参照番号２ａが付されている螺旋部分が
あり、該接合部の上には参照番号２ｂが付されている螺
旋部分がある。螺旋の、コネクタ１に結合された巻き部
分は、この電導性のコネクタがそれらの巻き部分同士を
短絡させるために、それらはアンテナの放射部分として
は作用しないので、部分２ａには含まれていない。絶縁
板３の上側部分は図示のようにその下側部分より広くな
っていても良く、その場合にはその縁は螺旋の上側部分
２ｂを支持し、或いは該上側部分は同じ幅でも良いし、
また他の何らかの形であっても良い。

【００１８】アンテナのデザイン及び機能のために非常
に重要なパラメータは、螺旋の下側部分２ａ及び上側部
分２ｂの巻き数と、特定の長さの電導性パターン５が結
合される接合部２ｃの位置とである。螺旋の寸法（螺旋
の直径、螺旋の下側部分２ａの巻き数、及び上側部分２
ｂの巻き数）は、アンテナの下側の動作周波数を決定す
る。螺旋２は、ホイップ素子５ａにより充電されるとア
ンテナの下側動作周波数（例えばＧＳＭ又はＡＭＰＳ周
波数）と同調するように設計される。接合部２ｃと比例
するホイップ素子５ａの寸法はアンテナの上側動作周波
数を決定し、それは螺旋の下側部分２ａの割合とホイッ
プ素子５ａの長さとにより決定される。上側動作周波数
では放射アンテナ素子は螺旋の下側部分２ａとホイップ
素子との直列接続である。

【００１９】動作周波数の帯域幅は、接合部２ｃの位置
により、或いは螺旋の下側部分２ａと上側部分２ｂとの
寸法比により決定される。接合部２ｃを螺旋内で下方に
ずらすか、或いは螺旋の下側部分２ａの巻き数を減らせ
ば、高い方の動作周波数の帯域幅は広がり、低い方の動
作周波数の帯域幅はそれに対応して狭まる。接合部２ｃ
を上方へずらすか或いは螺旋の下側部分２ａの巻き数を
螺旋の上側部分２ｂとの関係で増やせば、高い方の動作
周波数の帯域幅は狭まり、低い方の動作周波数の帯域幅
は広がる。接合部２ｃの位置により、螺旋の下側部分２
ａ及び上側部分２ｂの寸法を決めることにより、及びホ
イップ素子５ａの長さの選択により、アンテナの動作周
波数及び帯域幅を所望のシステムペア向けに調整するこ
とができる。試行錯誤による寸法の選択自体は当業者に
知られている手法である。

【００２０】図５は本発明の２番目の有利な実施例の部
分的縦断面を示しており、この実施例は、ホイップ素子
５が電導性パターンが上に形成されている絶縁板ではな
くて真っ直ぐな糸状導体片である点において、図２−４
に示されている実施例とは異なる。螺旋の接合部２ｃ
は、図２−４に示されている実施例の場合より小さな直
径で巻かれていて、ホイップ素子５ａを接合部２ｃの中
央へ押し込むことができる。ホイップ素子が充分に太く
て接合部２ｃの直径が充分に小さければ、ホイップ素子
を単にホイップ素子と螺旋ワイヤとの間の摩擦効果だけ
によって定位置に取り付けることができる。はんだ付
け、接着、或いはその他の適当な処置により、その結合
を確保しても良い。ホイップ素子５ａが絶縁材料で被覆
されているならば、摩擦取り付け又は接着が必要となろ
う。その場合には、螺旋とホイップ素子との電気的結合
は容量的となる。勿論、その絶縁被覆はホイップ素子の
下から取り付け前に除去されても良く、その場合には結
合は導電結合となる。

【００２１】図６は本発明の実施例を示しており、この
実施例では絶縁板３上に形成されているホイップ素子５
ａは真っ直ぐではなくて頂部がジグザグのパターンを形
成している。アンテナの所望の高い方の周波数がホイッ
プ素子の余りに大きな電気的長さを必要とするためにア
ンテナ構造の縦軸の方向においてホイップ素子が螺旋素
子より相当長く（図面では上方に）延びることとなるよ
うなときに、この様な解決策が必要となろう。ホイップ
素子を螺旋素子より長く延在させてはいけない理由は何
もないけれども、その長さをなるべく小さく保てばアン
テナ構造はよりコンパクトとなる。図６の実施例の螺旋
は、巻き直径が比較的に小さい接合部を持っていないけ
れども、絶縁板３は全体にわたって該螺旋の内径と同じ
幅を持っており、ホイップ素子は広がり５ｂを介して螺
旋の中央に容量的に結合されている。

【００２２】図７は本発明の実施例のコンポーネントの
縦断面分解図であり、この実施例では高い方の動作周波
数向けに設計されているアンテナ素子６はホイップ素子
ではなくて螺旋素子であり、その直径が小さいので該螺
旋素子はより大きな螺旋の上側部分２ｂの中にはまりこ
む。しかし、該アンテナが曲がるときにはその螺旋同士
がぶつかり合う可能性があり、その場合には該アンテナ
の機能が妨害される。それを防止するには、小さい螺旋
６の周りに絶縁材料から成るスリーブ７を配置すれば良
く、その内径は小さい螺旋６の外径と同じであり、その
外径は大きい螺旋の上側部分２ｂの内径と同じである。

【００２３】上記の実施例は単なる例に過ぎず、本発明
の実施例の詳細は変化しても良く、従って本発明は特許
請求の範囲の欄の請求項の範囲内で認識される。本発明
は、特定のアプリケーションには限定されず、種々のア
プリケーション用の種々の周波数（好ましくはＵＨＦ及
びＶＨＦ等の無線周波数）のアンテナに採用し得るもの
である。該構造は移動電話用に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のアンテナ構造を示す。

【図２】本発明の有利な実施例を示す分解図である。

【図３】組み立てられた図２の実施例を示す。

【図４】別の方向から見た図２及び図３のアンテナ素子
を示す。

【図５】本発明の２番目の有利な実施例を示す。

【図６】本発明の３番目の有利な実施例を示す。

【図７】本発明の４番目の有利な実施例を示す。

【符号の説明】

２…円筒状コイル導体２ａ…コイル導体２の第１部分２ｂ…コイル導体２の第２部分２ｃ…接合部３…絶縁板５…電導性パターン５ａ…真っ直ぐな糸状の導体６…螺旋型アンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２周波数範囲の無線周波数振動を送受信
するためのアンテナにおいて、該アンテナは第１アンテ
ナ素子（２）及び第２アンテナ素子（３，６）を有し、
その第１アンテナ素子は螺旋型アンテナを形成する円筒
状コイル導体であり、該円筒状コイル導体はその縦軸の
方向において第１部分（２ａ）及び第２部分（２ｂ）を
有し、該第２アンテナ素子（３，６）は、前記の第１及
び第２の部分の間にある接合部（２ｃ）での固定された
結合により該円筒状コイル導体に結合されていることを
特徴とするアンテナ。
【請求項２】該第２アンテナ素子（３，６）は、前記
接合部から該円筒状コイル導体の該第２部分（２ｂ）と
同じ方向に向けられており、前記方向におけるその物理
的長さは前記第２部分の前記方向における物理的長さと
本質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載の
アンテナ。
【請求項３】該第２アンテナ素子（３，６）は、前記
接合部から該円筒状コイル導体の該第２部分（２ｂ）と
同じ方向に向けられており、前記方向におけるのその物
理的長さは前記第２部分の前記方向における物理的長さ
より大きいことを特徴とする請求項１に記載のアンテ
ナ。
【請求項４】該円筒状コイル導体の該第１部分（２
ａ）は第１端部と、前記接合部（２ｃ）に面する端部で
ある第２端部とを有し、該アンテナの給電点は前記第１
端部にあることを特徴とする請求項１に記載のアンテ
ナ。
【請求項５】該第２アンテナ素子は真っ直ぐな糸状の
導体（５ａ）であることを特徴とする請求項１に記載の
アンテナ。
【請求項６】前記の真っ直ぐな糸状の導体を覆う絶縁
層を有することを特徴とする請求項５に記載のアンテ
ナ。
【請求項７】該第２アンテナ素子は、絶縁板（３）
と、その表面に形成された電導性パターン（５）とを有
することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】前記電導性パターンは前記接合部で前記
電導性パターン（５）と該円筒状コイル導体（２）とを
電気的に結合させるための広がり（５ｂ）を有すること
を特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】前記電導性パターンは、放射アンテナ素
子として真っ直ぐな導体部分（５ａ）を有することを特
徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項１０】前記電導性パターンは、放射アンテナ
素子として、少なくとも１つの屈曲部のある導体部分を
有することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項１１】前記接合部（２ｃ）において、前記円
筒状コイル導体の円筒状コイルの直径は前記第１部分
（２ａ）及び前記第２部分（２ｂ）の直径より小さいこ
とを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１２】前記接合部（２ｃ）において、前記円
筒状コイル導体の円筒状コイルの直径は前記第１部分
（２ａ）及び前記第２部分（２ｂ）の直径と同じである
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１３】該第２アンテナ素子は螺旋型アンテナ
を形成する円筒状コイル導体（６）であることを特徴と
する請求項１に記載のアンテナ。