JPWO2002027860A1 - 携帯無線機用アンテナ - Google Patents
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Abstract
内蔵された補助アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる携帯無線機用アンテナ。内蔵アンテナ６０は、逆Ｌ字形をしており、基板面に垂直な線状アンテナ素子を途中で無線基板３０の長手方向に平行に折り曲げて形成されている。つまり、内蔵アンテナ６０は、基板面に垂直な線状アンテナ素子垂直部６２と基板面に平行で無線基板３０の長手方向に延びる線状アンテナ素子水平部６４とで構成される。これらのうち線状アンテナ素子垂直部６２が、給電素子として切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続されている。
Description
技術分野
本発明は、携帯無線機用アンテナに関し、特にダイバーシチ送受信を行う携帯無線機に用いる携帯無線機用アンテナに関する。
背景技術
従来、携帯無線機では、フェージングによる受信感度の劣化を改善するために、例えば図１に示すようなダイバーシチ受信方式が採用されることがある。図１において、筐体内の無線基板１０の上端側には、送受信を行う主アンテナ１２と受信専用の内蔵アンテナ１４とが配置され、その下側には、無線回路１６が実装されている。図示例では、主アンテナ１２と内蔵アンテナ１４は、切換スイッチ１８を介して無線回路１６に接続されている。
主アンテナ１２は、無線基板１０の上端から筐体の長手方向（垂直方向ｚ）に沿って外部に引き出せるように設けられている。
内蔵アンテナ１４は、ユーザが筐体を持ったときの手の影響を少なくするため、無線基板１０の上端部に搭載されている。
以上の構成において、主アンテナ１２と内蔵アンテナ１４は、受信時のダイバーシチアンテナを構成している。即ち、受信時に主アンテナ１２と内蔵アンテナ１４の両方の受信電界を比較し、受信電界の高い方のアンテナを切換スイッチ１８によって選択する。
主アンテナ１２はその指向特性として、例えば図２に示すように、ｘ−ｙ面内では、９０°および２７０°の方向において高利得の垂直偏波成分Ｖを有し、０°および１８０°の方向において低利得の水平偏波成分Ｈを有している。また、内蔵アンテナ１４もほぼ同様の指向特性を有しているものとする。
基地局は、垂直偏波を用いて信号を送信しており、通常、ユーザは、携帯無線機を垂直方向に立てて持って通話等を行うので、９０°および２７０°の方向から到来する基地局から送信された信号は感度良く受信される。
しかしながら、携帯無線機は、垂直方向に立てて持たれるばかりでなく、待ち受け時や通話時において様々な向きや姿勢で使用されるので、例えば、図２に矢印で示す０°および１８０°の方向から垂直偏波が主偏波である到来波が到来する姿勢となることがあり得る。そうすると、主アンテナおよび内蔵アンテナはどちらも０°および１８０°の方向の利得が低く、かつ基地局からの到来波と偏波の向きが一致していないので感度が大きく劣化してしまうという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、内蔵された補助アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる携帯無線機用アンテナを提供することである。
本発明の骨子は、送受信を行う主アンテナと送受信用の内蔵アンテナとを備える携帯無線機用アンテナにおいて、２つのアンテナを切り換えて、または切り換えずに双方を同時に用いてダイバーシチ受信を行う際に、当該携帯無線機が垂直方向から傾いた姿勢で用いられたときに生ずる主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を、内蔵アンテナが補うように構成することにある。
本発明の一形態によれば、携帯無線機用アンテナは、無線基板と、送受信を行う主アンテナと、前記主アンテナと異なる指向特性を有する送受信用の内蔵された補助アンテナと、を有し、前記補助アンテナは、無線基板の板面に垂直な垂直部と、前記垂直部の一端から前記無線基板の板面に平行でかつ前記無線基板の長手方向に伸長する水平部と、を有する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。図３において、筐体内には、垂直方向（ｚ方向）の上側に主アンテナ２０が配置され、その下側に無線基板３０が配置されている。
無線基板３０は、垂直方向（ｚ方向）を長手方向とする矩形状の基板であり、上端側に切換スイッチ４０が設けられ、その下側に無線回路５０が実装されている。そして、無線基板３０の表面側または裏面側には、無線回路５０が配置される領域の短手方向の一端側に、逆Ｌ字形をした内蔵アンテナ（補助アンテナ）６０が配置されている。
切換スイッチ４０の一方の接点４０ａには、主アンテナ２０が接続され、他方の接点４０ｂには、内蔵アンテナ６０が接続される。また、共通の接点４０ｃには、無線基板３０が接続されている。
内蔵アンテナ６０は、上記のように逆Ｌ字形をしており、基板面に垂直な線状アンテナ素子を途中で無線基板３０の長手方向に平行に折り曲げて形成されている。つまり、内蔵アンテナ６０は、基板面に垂直な線状アンテナ素子垂直部６２と基板面に平行で無線基板３０の長手方向に延びる線状アンテナ素子水平部６４とで構成されている。これらのうち線状アンテナ素子垂直部６２が、給電素子として切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続されている。
次いで、上記のように構成された携帯無線機用の指向特性について説明する。
図４Ａは、主アンテナ２０の自由空間指向特性図である。図４Ａに示すように、主アンテナ２０は、その指向特性として、ｘ−ｙ面内では、９０°および２７０°の方向において高利得の垂直偏波成分Ｖを持ち、０°および１８０°の方向において低利得の水平偏波成分Ｈを持っている。
また、図４Ｂは、内蔵アンテナ６０の自由空間指向特性図である。図４Ｂに示すように、内蔵アンテナ６０は、その指向特性として、ｘ−ｙ面内では、９０°および２７０°の方向において高利得の垂直偏波成分Ｖを持つとともに、１８０°の方向に高利得の水平偏波成分Ｈを持っている。
したがって、携帯無線機が垂直方向から水平方向に傾けた姿勢で使用される場合、内蔵アンテナ６０は、基地局から送信された、垂直偏波を主偏波とする１８０°の方向からの到来波を感度良く受信することができる。携帯無線機は、ダイバーシチ受信を行うため、主アンテナ２０と内蔵アンテナ６０の受信電界を比較し、受信電界の高い方のアンテナを切換スイッチ４０によって選択することにより、携帯無線機の向きや姿勢の変化による主アンテナの感度劣化を内蔵アンテナが補うことができる。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。
なお、図示例では、切換スイッチ４０によって、主アンテナ２０と内蔵アンテナ６０とを切り換える場合を示すが、切り換えないで双方のアンテナを同時に使用する場合も同様である。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図５において、図３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図５に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ７０は、図３に示す実施の形態１の内蔵アンテナ６０において、線状アンテナ素子水平部６４に代えて、ジグザグ状アンテナ素子水平部７２としたものである。ジグザグ状の形成面は、基板面に垂直である。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、ジグザグ状アンテナ素子水平部７２を有するため、内蔵アンテナ７０を小型化することができる。
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図６において、図５と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図６に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ８０は、図５に示す実施の形態２の内蔵アンテナ７０におけるジグザグ状アンテナ素子水平部７２の先端にリアクタンス８２を装荷したものである。リアクタンス８２を装荷することにより、アンテナ素子の電気長は実際の素子長よりも長くなるため、素子長を短くすることができる。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、リアクタンス８２が装荷されているため、内蔵アンテナ８０をより一層小型化することができる。
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。
なお、図７において、図３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図７に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ９０は、一本の線状アンテナを基板面の長手方向の辺に平行でかつ基板面に垂直な面内で矩形状に折り曲げて形成し、両端の一方に形成される垂直端部９２を給電端として切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続するとともに、他方に形成される垂直端部９６を無線基板３０に短絡させて構成したものである。
つまり、内蔵アンテナ９０は、基板面の長手方向の辺に平行でかつ基板面に垂直な面内でｘ方向に適宜な間隔で平行に配置される２本の線状アンテナ素子９４、９８を有する。２本の平行な線状アンテナ素子９４、９８は、一端同士が短絡され、一方の線状アンテナ素子９４が給電素子としてその他端を垂直に折り曲げて切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続され、他方の線状アンテナ素子９８がその他端を垂直に折り曲げて無線基板３０に短絡されている。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、内蔵アンテナ９０を平行二線の線状アンテナ素子によって構成するため、インピーダンスが高くなり、整合が容易に行えるようになって、広帯域化を図ることができる。
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図８において、図７と同じ部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
図８に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１００は、図７に示す実施の形態４の内蔵アンテナ９０における２本の平行な線状アンテナ素子９４、９８をジグザグ状に折り曲げて形成したものに相当する、２本の平行なジグザグ状アンテナ素子１０２、１０４を有する。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、２本の平行なアンテナ素子をジグザグ状に形成したため、より小型の内蔵アンテナでインピーダンスが高くなり、整合が容易に行えるようになって、広帯域化を図ることができる。
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図９において、図８と同じ部分については同じ番号を付して、その説明を省略する。
図９に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１１０は、図８に示す実施の形態５の内蔵アンテナ１００を構成するジグザグ状の平行な２本のアンテナ素子１０２、１０４の先端を短絡ではなく開放し、その開放端にインピーダンス１１２を装荷したものである。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、インピーダンス１１２を装荷するため、より一層の広帯域化および小型化を図ることができる。
（実施の形態７）
図１０は、本発明の実施の形態７に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１０において、図３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１０に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１２０は、基板面の長手方向の辺に平行でかつ基板面に垂直な面内でｘ方向に適宜な間隔で平行に配置される３本の線状アンテナ素子１２２、１２４、１２６を有する。そのうち２本の平行な線状アンテナ素子１２２、１２４は、上記実施の形態４の内蔵アンテナ９０と同様に、一端同士が短絡され、一方の線状アンテナ素子１２２が給電素子としてその他端を垂直に折り曲げて切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続され、他方の線状アンテナ素子１２４がその他端を垂直に折り曲げて無線基板３０に短絡されている。
そして、残りの線状アンテナ素子１２６は、一端が開放で、他端が垂直に折り曲げて形成されて無線基板３０に短絡されており、無給電素子となっている。
無給電素子である線状アンテナ素子１２６を設けることにより、内蔵アンテナ１２０は、上記実施の形態４で示した内蔵アンテナ９０にリアクタンスを装荷したことになる。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、リアクタンスが装荷されるため、より一層の広帯域化を図ることができる。
（実施の形態８）
図１１は、本発明の実施の形態８に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１１において、図１０と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１１に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１３０は、図１０に示す実施の形態７の内蔵アンテナ１２０における３本の平行な線状アンテナ素子１２２、１２４、１２６をジグザグ状に折り曲げて形成したものに相当する、３本の平行なジグザグ状アンテナ素子１３２、１３４、１３６を有する。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、３本の平行な線状アンテナ素子をジグザグ状にしたため、小型の内蔵アンテナでより一層の広帯域化を図ることができる。
（実施の形態９）
図１２は、本発明の実施の形態９に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１２において、図１１と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１２に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１４０は、図１１に示す実施の形態８の内蔵アンテナ１３０における２本の平行なジグザグ状アンテナ素子１３２、１３４の先端を短絡ではなく開放し、その開放端にインピーダンス１４２を装荷したものである。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、インピーダンス１４２を装荷したため、より一層の小型化および広帯域化を図ることができる。
（実施の形態１０）
図１３は、本発明の実施の形態１０に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１３において、図３と同じ部分については同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１３に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、無線基板３０の一側部に設けられる板部材１６０の面上に形成され、直接無線基板３０に接続されている。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを板部材１６０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。また、板部材１６０を無線基板３０の表面側に設ける構成を示したが、裏面側に設けるようにしても良い。
なお、板部材１６０の面上に内蔵アンテナ１５０を形成するには、例えば、内蔵アンテナ１５０が印刷されたシートを板部材１６０に貼着しても良く、また、内蔵アンテナ１５０を板部材１６０の面上に直接印刷して形成しても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナを薄型化することができる。
（実施の形態１１）
図１４は、本発明の実施の形態１１に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１４において、図１３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１４に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、無線基板３０の一側部に在る筐体ケース１７０の面上に形成され、直接無線基板３０に接続されている。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを筐体ケース１７０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。また、無線基板３０の表面側に対応する筐体ケース１７０に内蔵アンテナ１５０を設ける構成を示したが、無線基板３０の裏面側に対応する筐体ケース１７０に設けるようにしても良い。
なお、筐体ケース１７０の面上に内蔵アンテナ１５０を形成するには、例えば、内蔵アンテナ１５０が印刷されたシートを筐体ケース１７０に貼着しても良く、また、内蔵アンテナ１５０を筐体ケース１７０の面上に直接印刷して形成しても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナをより薄型化・軽量化することができる。
（実施の形態１２）
図１５は、本発明の実施の形態１２に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１５において、図１４と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１５に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、例えば無線基板３０の一側部に在る筐体ケース１７０の面上に形成され、無線基板３０の一側部に設けた給電バネ１８０を介して無線基板３０に接続されている。給電バネ１８０は、板状のバネ、または、螺旋状のバネである。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを筐体ケース１７０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。また、本実施の形態では内蔵アンテナ１５０と無線基板３０を給電バネ１８０を介して接続する構成としたが、例えば、図１６に示すようにスプリングピン１９０を用いても良く、また、図１７に示すようにコネクタ２００を用いても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナをより薄型化・軽量化し、かつ、内蔵アンテナと無線基板の接続部の構造を強化することができる。
（実施の形態１３）
図１８は、本発明の実施の形態１３に係る携帯無線機用アンテナの構成を示す図である。図１８において、図１４と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１８に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、例えば無線基板３０の一側部に在る筐体ケース１７０の面上に形成され、無線基板３０の一側部に設けた間隙２１０を介在させた静電結合により無線基板３０に接続されている。間隙２１０は、所定の間隔を置いて配置した一対の電極片からなり、一方の電極片に内蔵アンテナ１５０が接続され、他方の電極片に切換スイッチ４０の接点４０ｂが接続されている。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを筐体ケース１７０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナをより薄型化・軽量化し、かつ、内蔵アンテナと無線基板の接続部の構造を簡単にすることができる。
上記実施の形態１２および１３においては、筐体ケース１７０に内蔵アンテナ１５０を設ける構成を示したが、板部材１６０に設ける場合も同様である。
以上説明したように、本発明によれば、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。
本明細書は、２０００年９月２６日出願の特願２０００−２９１４４６に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
産業上の利用可能性
本発明は、携帯無線機用アンテナに関し、特にダイバーシチ受信を行う携帯無線機に用いる携帯無線機用アンテナに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の携帯無線用アンテナの構成図、
図２は、図１中の主アンテナの自由空間指向特性図、
図３は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図４Ａは、図３中の主アンテナの自由空間指向特性図、
図４Ｂは、図３中の内蔵アンテナの自由空間指向特性図、
図５は、本発明の実施の形態２に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図６は、本発明の実施の形態３に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図７は、本発明の実施の形態４に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図８は、本発明の実施の形態５に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図９は、本発明の実施の形態６に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１０は、本発明の実施の形態７に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１１は、本発明の実施の形態８に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１２は、本発明の実施の形態９に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１３は、本発明の実施の形態１０に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１４は、本発明の実施の形態１１に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１５は、本発明の実施の形態１２に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１６は、本発明の実施の形態１３に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１７は、本発明の実施の形態１４に係る携帯無線機用アンテナの構成図、および
図１８は、本発明の実施の形態１５に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。
本発明は、携帯無線機用アンテナに関し、特にダイバーシチ送受信を行う携帯無線機に用いる携帯無線機用アンテナに関する。
背景技術
従来、携帯無線機では、フェージングによる受信感度の劣化を改善するために、例えば図１に示すようなダイバーシチ受信方式が採用されることがある。図１において、筐体内の無線基板１０の上端側には、送受信を行う主アンテナ１２と受信専用の内蔵アンテナ１４とが配置され、その下側には、無線回路１６が実装されている。図示例では、主アンテナ１２と内蔵アンテナ１４は、切換スイッチ１８を介して無線回路１６に接続されている。
主アンテナ１２は、無線基板１０の上端から筐体の長手方向（垂直方向ｚ）に沿って外部に引き出せるように設けられている。
内蔵アンテナ１４は、ユーザが筐体を持ったときの手の影響を少なくするため、無線基板１０の上端部に搭載されている。
以上の構成において、主アンテナ１２と内蔵アンテナ１４は、受信時のダイバーシチアンテナを構成している。即ち、受信時に主アンテナ１２と内蔵アンテナ１４の両方の受信電界を比較し、受信電界の高い方のアンテナを切換スイッチ１８によって選択する。
主アンテナ１２はその指向特性として、例えば図２に示すように、ｘ−ｙ面内では、９０°および２７０°の方向において高利得の垂直偏波成分Ｖを有し、０°および１８０°の方向において低利得の水平偏波成分Ｈを有している。また、内蔵アンテナ１４もほぼ同様の指向特性を有しているものとする。
基地局は、垂直偏波を用いて信号を送信しており、通常、ユーザは、携帯無線機を垂直方向に立てて持って通話等を行うので、９０°および２７０°の方向から到来する基地局から送信された信号は感度良く受信される。
しかしながら、携帯無線機は、垂直方向に立てて持たれるばかりでなく、待ち受け時や通話時において様々な向きや姿勢で使用されるので、例えば、図２に矢印で示す０°および１８０°の方向から垂直偏波が主偏波である到来波が到来する姿勢となることがあり得る。そうすると、主アンテナおよび内蔵アンテナはどちらも０°および１８０°の方向の利得が低く、かつ基地局からの到来波と偏波の向きが一致していないので感度が大きく劣化してしまうという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、内蔵された補助アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる携帯無線機用アンテナを提供することである。
本発明の骨子は、送受信を行う主アンテナと送受信用の内蔵アンテナとを備える携帯無線機用アンテナにおいて、２つのアンテナを切り換えて、または切り換えずに双方を同時に用いてダイバーシチ受信を行う際に、当該携帯無線機が垂直方向から傾いた姿勢で用いられたときに生ずる主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を、内蔵アンテナが補うように構成することにある。
本発明の一形態によれば、携帯無線機用アンテナは、無線基板と、送受信を行う主アンテナと、前記主アンテナと異なる指向特性を有する送受信用の内蔵された補助アンテナと、を有し、前記補助アンテナは、無線基板の板面に垂直な垂直部と、前記垂直部の一端から前記無線基板の板面に平行でかつ前記無線基板の長手方向に伸長する水平部と、を有する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。図３において、筐体内には、垂直方向（ｚ方向）の上側に主アンテナ２０が配置され、その下側に無線基板３０が配置されている。
無線基板３０は、垂直方向（ｚ方向）を長手方向とする矩形状の基板であり、上端側に切換スイッチ４０が設けられ、その下側に無線回路５０が実装されている。そして、無線基板３０の表面側または裏面側には、無線回路５０が配置される領域の短手方向の一端側に、逆Ｌ字形をした内蔵アンテナ（補助アンテナ）６０が配置されている。
切換スイッチ４０の一方の接点４０ａには、主アンテナ２０が接続され、他方の接点４０ｂには、内蔵アンテナ６０が接続される。また、共通の接点４０ｃには、無線基板３０が接続されている。
内蔵アンテナ６０は、上記のように逆Ｌ字形をしており、基板面に垂直な線状アンテナ素子を途中で無線基板３０の長手方向に平行に折り曲げて形成されている。つまり、内蔵アンテナ６０は、基板面に垂直な線状アンテナ素子垂直部６２と基板面に平行で無線基板３０の長手方向に延びる線状アンテナ素子水平部６４とで構成されている。これらのうち線状アンテナ素子垂直部６２が、給電素子として切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続されている。
次いで、上記のように構成された携帯無線機用の指向特性について説明する。
図４Ａは、主アンテナ２０の自由空間指向特性図である。図４Ａに示すように、主アンテナ２０は、その指向特性として、ｘ−ｙ面内では、９０°および２７０°の方向において高利得の垂直偏波成分Ｖを持ち、０°および１８０°の方向において低利得の水平偏波成分Ｈを持っている。
また、図４Ｂは、内蔵アンテナ６０の自由空間指向特性図である。図４Ｂに示すように、内蔵アンテナ６０は、その指向特性として、ｘ−ｙ面内では、９０°および２７０°の方向において高利得の垂直偏波成分Ｖを持つとともに、１８０°の方向に高利得の水平偏波成分Ｈを持っている。
したがって、携帯無線機が垂直方向から水平方向に傾けた姿勢で使用される場合、内蔵アンテナ６０は、基地局から送信された、垂直偏波を主偏波とする１８０°の方向からの到来波を感度良く受信することができる。携帯無線機は、ダイバーシチ受信を行うため、主アンテナ２０と内蔵アンテナ６０の受信電界を比較し、受信電界の高い方のアンテナを切換スイッチ４０によって選択することにより、携帯無線機の向きや姿勢の変化による主アンテナの感度劣化を内蔵アンテナが補うことができる。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。
なお、図示例では、切換スイッチ４０によって、主アンテナ２０と内蔵アンテナ６０とを切り換える場合を示すが、切り換えないで双方のアンテナを同時に使用する場合も同様である。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図５において、図３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図５に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ７０は、図３に示す実施の形態１の内蔵アンテナ６０において、線状アンテナ素子水平部６４に代えて、ジグザグ状アンテナ素子水平部７２としたものである。ジグザグ状の形成面は、基板面に垂直である。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、ジグザグ状アンテナ素子水平部７２を有するため、内蔵アンテナ７０を小型化することができる。
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図６において、図５と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図６に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ８０は、図５に示す実施の形態２の内蔵アンテナ７０におけるジグザグ状アンテナ素子水平部７２の先端にリアクタンス８２を装荷したものである。リアクタンス８２を装荷することにより、アンテナ素子の電気長は実際の素子長よりも長くなるため、素子長を短くすることができる。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、リアクタンス８２が装荷されているため、内蔵アンテナ８０をより一層小型化することができる。
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。
なお、図７において、図３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図７に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ９０は、一本の線状アンテナを基板面の長手方向の辺に平行でかつ基板面に垂直な面内で矩形状に折り曲げて形成し、両端の一方に形成される垂直端部９２を給電端として切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続するとともに、他方に形成される垂直端部９６を無線基板３０に短絡させて構成したものである。
つまり、内蔵アンテナ９０は、基板面の長手方向の辺に平行でかつ基板面に垂直な面内でｘ方向に適宜な間隔で平行に配置される２本の線状アンテナ素子９４、９８を有する。２本の平行な線状アンテナ素子９４、９８は、一端同士が短絡され、一方の線状アンテナ素子９４が給電素子としてその他端を垂直に折り曲げて切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続され、他方の線状アンテナ素子９８がその他端を垂直に折り曲げて無線基板３０に短絡されている。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、内蔵アンテナ９０を平行二線の線状アンテナ素子によって構成するため、インピーダンスが高くなり、整合が容易に行えるようになって、広帯域化を図ることができる。
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図８において、図７と同じ部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。
図８に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１００は、図７に示す実施の形態４の内蔵アンテナ９０における２本の平行な線状アンテナ素子９４、９８をジグザグ状に折り曲げて形成したものに相当する、２本の平行なジグザグ状アンテナ素子１０２、１０４を有する。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、２本の平行なアンテナ素子をジグザグ状に形成したため、より小型の内蔵アンテナでインピーダンスが高くなり、整合が容易に行えるようになって、広帯域化を図ることができる。
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図９において、図８と同じ部分については同じ番号を付して、その説明を省略する。
図９に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１１０は、図８に示す実施の形態５の内蔵アンテナ１００を構成するジグザグ状の平行な２本のアンテナ素子１０２、１０４の先端を短絡ではなく開放し、その開放端にインピーダンス１１２を装荷したものである。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、インピーダンス１１２を装荷するため、より一層の広帯域化および小型化を図ることができる。
（実施の形態７）
図１０は、本発明の実施の形態７に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１０において、図３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１０に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１２０は、基板面の長手方向の辺に平行でかつ基板面に垂直な面内でｘ方向に適宜な間隔で平行に配置される３本の線状アンテナ素子１２２、１２４、１２６を有する。そのうち２本の平行な線状アンテナ素子１２２、１２４は、上記実施の形態４の内蔵アンテナ９０と同様に、一端同士が短絡され、一方の線状アンテナ素子１２２が給電素子としてその他端を垂直に折り曲げて切換スイッチ４０の接点４０ｂに接続され、他方の線状アンテナ素子１２４がその他端を垂直に折り曲げて無線基板３０に短絡されている。
そして、残りの線状アンテナ素子１２６は、一端が開放で、他端が垂直に折り曲げて形成されて無線基板３０に短絡されており、無給電素子となっている。
無給電素子である線状アンテナ素子１２６を設けることにより、内蔵アンテナ１２０は、上記実施の形態４で示した内蔵アンテナ９０にリアクタンスを装荷したことになる。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、リアクタンスが装荷されるため、より一層の広帯域化を図ることができる。
（実施の形態８）
図１１は、本発明の実施の形態８に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１１において、図１０と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１１に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１３０は、図１０に示す実施の形態７の内蔵アンテナ１２０における３本の平行な線状アンテナ素子１２２、１２４、１２６をジグザグ状に折り曲げて形成したものに相当する、３本の平行なジグザグ状アンテナ素子１３２、１３４、１３６を有する。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、３本の平行な線状アンテナ素子をジグザグ状にしたため、小型の内蔵アンテナでより一層の広帯域化を図ることができる。
（実施の形態９）
図１２は、本発明の実施の形態９に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１２において、図１１と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１２に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１４０は、図１１に示す実施の形態８の内蔵アンテナ１３０における２本の平行なジグザグ状アンテナ素子１３２、１３４の先端を短絡ではなく開放し、その開放端にインピーダンス１４２を装荷したものである。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、実施の形態１と同様に、主アンテナの利得が低い方向からの到来波を内蔵アンテナが高利得で受信することができ、携帯無線機が様々な向きや姿勢で使用される場合でも、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。また、インピーダンス１４２を装荷したため、より一層の小型化および広帯域化を図ることができる。
（実施の形態１０）
図１３は、本発明の実施の形態１０に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１３において、図３と同じ部分については同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１３に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、無線基板３０の一側部に設けられる板部材１６０の面上に形成され、直接無線基板３０に接続されている。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを板部材１６０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。また、板部材１６０を無線基板３０の表面側に設ける構成を示したが、裏面側に設けるようにしても良い。
なお、板部材１６０の面上に内蔵アンテナ１５０を形成するには、例えば、内蔵アンテナ１５０が印刷されたシートを板部材１６０に貼着しても良く、また、内蔵アンテナ１５０を板部材１６０の面上に直接印刷して形成しても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナを薄型化することができる。
（実施の形態１１）
図１４は、本発明の実施の形態１１に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１４において、図１３と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１４に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、無線基板３０の一側部に在る筐体ケース１７０の面上に形成され、直接無線基板３０に接続されている。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを筐体ケース１７０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。また、無線基板３０の表面側に対応する筐体ケース１７０に内蔵アンテナ１５０を設ける構成を示したが、無線基板３０の裏面側に対応する筐体ケース１７０に設けるようにしても良い。
なお、筐体ケース１７０の面上に内蔵アンテナ１５０を形成するには、例えば、内蔵アンテナ１５０が印刷されたシートを筐体ケース１７０に貼着しても良く、また、内蔵アンテナ１５０を筐体ケース１７０の面上に直接印刷して形成しても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナをより薄型化・軽量化することができる。
（実施の形態１２）
図１５は、本発明の実施の形態１２に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。なお、図１５において、図１４と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１５に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、例えば無線基板３０の一側部に在る筐体ケース１７０の面上に形成され、無線基板３０の一側部に設けた給電バネ１８０を介して無線基板３０に接続されている。給電バネ１８０は、板状のバネ、または、螺旋状のバネである。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを筐体ケース１７０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。また、本実施の形態では内蔵アンテナ１５０と無線基板３０を給電バネ１８０を介して接続する構成としたが、例えば、図１６に示すようにスプリングピン１９０を用いても良く、また、図１７に示すようにコネクタ２００を用いても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナをより薄型化・軽量化し、かつ、内蔵アンテナと無線基板の接続部の構造を強化することができる。
（実施の形態１３）
図１８は、本発明の実施の形態１３に係る携帯無線機用アンテナの構成を示す図である。図１８において、図１４と同じ部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。
図１８に示すように、本実施の形態における内蔵アンテナ１５０は、例えば無線基板３０の一側部に在る筐体ケース１７０の面上に形成され、無線基板３０の一側部に設けた間隙２１０を介在させた静電結合により無線基板３０に接続されている。間隙２１０は、所定の間隔を置いて配置した一対の電極片からなり、一方の電極片に内蔵アンテナ１５０が接続され、他方の電極片に切換スイッチ４０の接点４０ｂが接続されている。
図示例では、平行に配置される３本の線状アンテナ素子からなる実施の形態７に記載の内蔵アンテナ１２０と同じ形状の内蔵アンテナを筐体ケース１７０に配置しているが、これに限定されず、上記実施の形態１から９のいずれのアンテナを内蔵アンテナ１５０としても良い。
このように、本実施の形態の携帯無線機用アンテナによれば、上記実施の形態１から９と同様の効果を得ることができるとともに、内蔵アンテナをより薄型化・軽量化し、かつ、内蔵アンテナと無線基板の接続部の構造を簡単にすることができる。
上記実施の形態１２および１３においては、筐体ケース１７０に内蔵アンテナ１５０を設ける構成を示したが、板部材１６０に設ける場合も同様である。
以上説明したように、本発明によれば、内蔵アンテナが主アンテナの偏波不一致及び指向特性による感度劣化を補うことができる。
本明細書は、２０００年９月２６日出願の特願２０００−２９１４４６に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
産業上の利用可能性
本発明は、携帯無線機用アンテナに関し、特にダイバーシチ受信を行う携帯無線機に用いる携帯無線機用アンテナに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の携帯無線用アンテナの構成図、
図２は、図１中の主アンテナの自由空間指向特性図、
図３は、本発明の実施の形態１に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図４Ａは、図３中の主アンテナの自由空間指向特性図、
図４Ｂは、図３中の内蔵アンテナの自由空間指向特性図、
図５は、本発明の実施の形態２に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図６は、本発明の実施の形態３に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図７は、本発明の実施の形態４に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図８は、本発明の実施の形態５に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図９は、本発明の実施の形態６に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１０は、本発明の実施の形態７に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１１は、本発明の実施の形態８に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１２は、本発明の実施の形態９に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１３は、本発明の実施の形態１０に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１４は、本発明の実施の形態１１に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１５は、本発明の実施の形態１２に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１６は、本発明の実施の形態１３に係る携帯無線機用アンテナの構成図、
図１７は、本発明の実施の形態１４に係る携帯無線機用アンテナの構成図、および
図１８は、本発明の実施の形態１５に係る携帯無線機用アンテナの構成図である。
Claims (12)
- 無線基板と、
送受信を行う主アンテナと、
前記主アンテナと異なる指向特性を有する送受信用の内蔵された補助アンテナと、を有し、
前記補助アンテナは、
前記無線基板の板面に垂直な垂直部と、
前記垂直部の一端から前記無線基板の板面に平行でかつ前記無線基板の長手方向に伸長する水平部と、
を有する携帯無線機用アンテナ。 - 前記水平部は、前記無線基板の板面に垂直な面内でジグザグ状に形成されている請求の範囲第１項に記載の携帯無線機用アンテナ。
- 前記水平部に、リアクタンスが装荷されている請求の範囲第１項に記載の携帯無線機用アンテナ。
- 無線基板と、
送受信を行う主アンテナと、
前記主アンテナと異なる指向特性を有する送受信用の内蔵された補助アンテナと、を有し、
前記補助アンテナは、
前記無線基板の板面に垂直な垂直部と、
前記垂直部の一端から前記無線基板の板面に平行でかつ前記無線基板の長手方向に伸長する第１水平部と、
前記第１水平部に平行で、一端が前記第１水平部に短絡され他端が前記無線基板に短絡される第２水平部と、
を有する携帯無線機用アンテナ。 - 前記第１水平部および前記第２水平部は、前記無線基板の板面に垂直な面内でジグザグ状に形成されている請求の範囲第４項に記載の携帯無線機用アンテナ。
- 前記第１水平部と前記第２水平部の中間にインピーダンスが装荷されている請求の範囲第４項に記載の携帯無線機用アンテナ。
- 無線基板と、
送受信を行う主アンテナと、
前記主アンテナと異なる指向特性を有し、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子からなる送受信用の内蔵された補助アンテナと、を有し、
前記第１アンテナ素子は、
無線基板の板面に垂直な垂直部と、
前記垂直部の一端から前記無線基板の板面に平行でかつ前記無線基板の長手方向に伸長する第１水平部と、
前記第１水平部に平行で、一端が前記第１水平部に短絡され他端が前記無線基板に短絡される第２水平部と、を有し、
前記第２アンテナ素子は、
前記第１水平部および前記第２水平部に平行で、一端が開放され他端が前記無線基板に短絡される無給電の第３アンテナ素子水平部と、
を有する携帯無線機用アンテナ。 - 前記第１水平部、前記第２水平部、および前記第３水平部は、前記無線基板の板面に垂直な面内でジグザグ状に形成されている請求の範囲第７項に記載の携帯無線機用アンテナ。
- 前記第１水平部と前記第２水平部の中間にインピーダンスが装荷されている請求の範囲第７項に記載の携帯無線機用アンテナ。
- 前記内蔵アンテナは、板状部材の面上、または、筐体ケースの面上に形成され、前記垂直部は、前記無線基板に直接接続されている請求の範囲第１項、請求の範囲第４項、および請求の範囲第７項のいずれかに記載の携帯無線機用アンテナ。
- 前記補助アンテナは、板状部材の面上、または、筐体ケースの面上に形成され、結合用部材を介して前記無線基板に接続されている請求の範囲第１項、請求の範囲第４項、および請求の範囲第７項のいずれかに記載の携帯無線機用アンテナ。
- 前記補助アンテナは、板状部材の面上、または、筐体ケースの面上に形成され、間隙を介在させた静電結合により前記無線基板に接続されている請求の範囲第１項、請求の範囲第４項、および請求の範囲第７項のいずれかに記載の携帯無線機用アンテナ。
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