WO1998011625A1

WO1998011625A1 - Systeme d'antenne

Info

Publication number: WO1998011625A1
Application number: PCT/JP1997/003214
Authority: WO
Inventors: Masazumi Yamazaki; Kouichi Ogawa; Yoshio Koyanagi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1998-03-19
Also published as: US6147651A; KR19990067489A; JP3899429B2; CA2236548C; EP0860897A4; KR100468928B1; EP1353400A3; CN1426129A; CN1221061C; EP0860897A1; CA2236548A1; EP1353400A2; AU4219797A; EP0860897B1

Description

明細書アンテナ装置技術分野

本発明は、主として移動無線機で使用されるアンテナ装置に関し、特にアンテナ装置のエレメント長を短縮し、強度を増すことができるアンテナ装置に関する。背景技術

近年、携帯電話等の移動無線機に対する需要が急激に高まっている。従来の携帯電話用アンテナとしては、携帯機本体に収納可能なホイッブアンテナがよく用いられている。

その一例として、例えば特開平 1-204504号公報に開示されている従来のアンテナ装置の構成を図 3 3および図 3 4に示す。なお、図中の符号および名称は特開平 1-204504号公報に記載されているものを使用している。図 3 3に示すように、アンテナエレメント 14 を携帯電話機本体 10から引き出した状態では、接点部材 15が上部接片 21 aと接触し、これによりアンテナエレメント 14はマッチング回路組立体 12と接続されている。

また、図 3 4に示すように、アンテナエレメント 14 を携帯電話機本体 10に収納した状態では、接点部材 16が下部接片 21 bと接触し、これによりアンテナエレメン卜 14はマッチング回路組立体 12と接続されている。以上のように、アンテナエレメント 14が、携帯電話機本体 10 から引き出されている場合だけでなく、携帯電話機本体 10 に収納されている場合においても、マッチング回路組立体 12と接続されている。前記の構成において、アンテナエレメント 14を携帯電話機本体 10から引き出した状態で、マッチング回路組立体 12 からアンテナエレメント 14を見たときのインピーダンスを Z 1、アンテナエレメント 14を携帯電話機本体 10に収納した状態で、マツチング回路組立体 12からアンテナエレメント 14 を見たときのィンピ一ダンスを Z 2とし、 Z 1と Z 2が等しくなるようにアンテナエレメント 14のエレメント長、給電点位置および無線機の筐体寸法などを構成すれば、アンテナエレメント 14 を携帯電話機本体 10 から引き出している場合においても、携帯電話機本体 10に収納している場合においても、マツチング回路組立体 12により良好な整合状態を得ることができ、その結果、高品位で安定した移動通信が可能となる。

前記従来例では、アンテナエレメント 14を携帯電話機本体 10に収納したとき、放射エネルギーの一部が電話機本体や、それを保持している人体に吸収され、アンテナの特性が劣化するという問題点を有していた。この問題点の解決策の一つとして、アンテナを携帯電話機本体に収納したときに動作するへリカルアンテナと、アンテナを携帯電話機本体から引き出したときに動作するホイツブアンテナに分離した、分離型ヘリカル ·ホイッブアンテナがよく用いられる。その構成例を図 3 5 A〜3 5 Cに示す。図 3 5 Aは分離型ヘリカル ·ホイッブアンテナの全体構成を示す図であり、図 3 5 Bと図 3 5 Cは、それぞれアンテナ 30 を電話機本体 38に収納した状態と、アンテナ 30を電話機本体 38から引き出した状態を示している。

図 3 5 Bに示すように、アンテナ 30を電話機本体 38に収納した状態では、ヘリカルアンテナ 31が給電部 32、接続部材 35、整合回路 36を介して無線機回路への接続端子 37 に接続される。このとき、電話機本体内に収納されたホイップアンテナ 33 は無線機回路から切り離された状態にあり、ホイップアンテナ 33 の周囲の電話機本体、またはそれを保持している人体の影響を無線機回路に及ぼさない。

また、図 3 5 Cに示すように、アンテナ 30を電話機本体 38から引き出した状態では、ホイップアンテナ 33が給電部 34、接続部材 35、整合回路 36を介して無線機回路への接続端子 37に接続される。このような構成により、ァンテナを電話機本体に収納したときに動作するアンテナと、アンテナを電話機本体から引き出したときに動作するアンテナを分離することができ、前記のアンテナを電話機本体に収納したときの特性劣化を回避することができる。

しかし、ヘリカルアンテナ 31によりアンテナ 30のエレメント長が増大し、またへリカルアンテナ 31とホイヅプアンテナ 33の接続部の強度が弱くなるという問題点も有していた。また、従来のアンテナのインビ一ダンスは、主にアンテナエレメントのエレメント長や無線機の筐体寸法などの等価電気長により定まる。そのため、所望のインビ一ダンスと無線機の外観デザィンが、必ずしも両立しないという問題点を有していノ ο

さらに、移動体通信システムの多様化に伴い、使用する周波数帯域もたとえば 800 MH z帯、 1.5 G H z帯および 1.9 G H z帯といったように多様化してきており、このため、周波数帯域の異なるシステムを共用できる無線機が要望されている。これに対し、従来のアンテナは一つの周波数帯域にしか対応していないため、複数のシステムを共用できる無線機に用いると、特性が著しく劣化してしまう。発明の開示

本発明は、従来技術における前記問題点を解決するものであり、収納時の特性劣化を回避しつつ分離型ヘリカル ·ホイッブアンテナにくらべエレメント長を短縮し、強度を増し、また、ホイップアンテナのインピ —ダンスを二周波数帯域で独立に制御でき、その結果、無線機の外観デザィンによらず所望のインピーダンスを得、良好な整合状態を得ることができ、高品質で安定した移動通信を可能とするアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置においては、無線機器本体に収納したときに動作するへリカルアンテナと、無線機器本体から引き出したときに動作するホイヅブアンテナを電気的に絶縁させ、かつホイヅプアンテナがヘリカルアンテナを貫通するようにしたものである。

本発明によれば、アンテナ装置のエレメント長を短縮し、強度を増すことができる。

請求項 1に記載の発明は、第 1の周波数帯域を持つ無線回路に接続されたアンテナエレメントと、第 1の無給電エレメントからなり、前記第 1の無給電エレメントは、前記第 1の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で前記アンテナエレメントに近接して設置され、前記第 1の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2 波長、またはその整数倍と異なり、またリアクタンス素子からなる第 1の終端回路により終端されていることを特徴とするアンテナ装置としたものであり、アンテナエレメントのエレメント長を変えることなく、アンテナエレメン卜のインピーダンスを制御することができるという作用を有する。

請求項 2に記載の発明は、前記ァンテナエレメントは前記第 1の周波数帯域および第 2の周波数帯域を持つ無線回路に接続され、前記第 1の無給電工レメントは、前記第 1の周波数帯域および前記第 2の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で前記アンテナエレメントと近接して設置され、前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2波長、またはその整数倍であるようにされていることを特徴とする請求項 1記載のアンテナ装置としたものであり、アンテナエレメン卜の第 2の周波数帯域でのインピーダンスに影響を与えることなく、第 1の周波数帯域でのインピーダンスを独立して制御することができるという作用を有す

Ό

請求項 3に記載の発明は、第 2の無給電エレメントを持ち、前記第 2 の無給電工レメントは、前記第 1の周波数帯域および前記第 2の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で前記アンテナエレメントおよび前記第 1の無給電工レメントと近接して設置され、前記第 1の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2波長、またはその整数倍であり、前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2波長、またはその整数倍と異なり、またリアクタンス素子からなる第 2の終端回路により終端されていることを特徴とする請求項 2記載のアンテナ装置としたものであり、アンテナエレメントの第 1の周波数帯域でのィンビ一ダンスと、第 2の周波数帯域でのインビ一ダンスを、互いに影響を与えることなく、独立して制御することができるという作用を有する。

請求項 4に記載の発明は、前記第 1の終端回路は、そのインピーダンスを離散的あるいは連続的に制御する機能を備えていることを特徴とする請求項 1記載のアンテナ装置としたものであり、アンテナエレメントのインピーダンスを、より細かく制御することができるという作用を有する。

請求項 5に記載の発明は、前記第 1の終端回路は、そのインビーダンスを離散旳あるいは連続的に制御する機能を備えていることを特徴とする請求項 2記載のアンテナ装置としたものであり、アンテナエレメン卜の第 2の周波数帯域でのインビ一ダンスに影響を与えることなく、第 1 の周波数帯域でのインピーダンスをより細かく、独立して制御することができるという作用を有する。請求項 6に記載の発明は、前記第 1の終端回路および前記第 2の終端回路は、その少なくとも一方が、そのインピーダンスを離散的あるいは連続的に制御する機能を備えていることを特徴とする請求項 3記載のァンテナ装置としたものであり、アンテナエレメントの第 1の周波数帯域でのインピーダンスと、第 2の周波数帯域でのインビ一ダンスを、互いに影響を与えることなく、より細かく、独立して制御することができるという作用を有する。

請求項 7に記載のアンテナ装置は、無線機器本体に収納したときに動作するへリカルアンテナと、無線機器本体から引き出したときに動作するホイップアンテナからなり、前記へリカルアンテナと前記ホイヅブァンテナは電気的に絶縁されており、前記ホイヅブアンテナが前記へリカルアンテナを貫通するようにされる構成を有することを特徴とするアンテナ装置としたものであり、このようにすることにより、ヘリカルアンテナとホイヅブアンテナの絶縁を保ったまま、アンテナ装置のエレメント長を短縮し、また強度を増すことができるという作用を有する。

請求項 8に記載のアンテナ装置は、前記へリカルアンテナは、無線機器本体に収納したときに、無線機回路に接続される接続部を有し、前記ホイップアンテナは、前記接続部に近接して配置され、無線機器本体に収納したときに地板に接続される第 1の接続部および、無線機器本体から引き出されたときに、無線機回路に接続される第 2の接続部を有することを特徴とする請求項 7記載のアンテナ装置としたものであり、このようにすることにより、アンテナ装置を無線機器本体に収納したときの特性劣化をより小さくすることができるという作用を有する。

請求項 9に記載のアンテナ装置は、前記ホイップアンテナと、適用される周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で近接して配置された無給電エレメントを有し、前記無給電エレメントは、リアクタンス素子からなる回路網を介して、前記ホイッブアンテナが無線機器本体から引き出されたときに地板に接続される接続部を有することを特徴とする請求項 8記載のアンテナ装置としたものであり、ホイッブアンテナのエレメント長を変えることなく、ホイヅブアンテナのインビ一ダンスを制御することができるという作用を有する。

請求項 1 0に記載のアンテナ装置は、前記へリカルアンテナおよび前記ホイップアンテナは適用される第 1の周波数帯域および第 2の周波数帯域を持つ無線機回路に接続され、前記無給電エレメントは、前記ホイップアンテナと、前記第 1の周波数帯域および前記第 2の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で近接して配置され、前記第 1の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍と異なり、前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍であるようにされる構成を有することを特徴とする請求項 9記載のアンテナ装置としたものであり、ホイッブアンテナにおいては第 2の周波数帯域でのインピーダンスに影響を与えることなく、第 1の周波数帯域でのインピーダンスを独立して制御することができるという作用を有する。

請求項 1 1に記載のアンテナ装置は、さらに第 2の無給電エレメントを持ち、前記第 2の無給電エレメントは、前記第 1の周波数帯域および前記第 2の周波数帯域の波長に対レ十分小さい間隔で前記ホイッブアンテナおよび前記第 1の無給電工レメントと近接して設置され、前記第 1 の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍であり、前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍と異なり、リアクタンス素子からなる回路網を介して接続部に接続されることを特徴とする請求項 1 0記載のアンテナ装置としたものであり、このようにすることにより、ホイップアンテナにおいては第 1の周波数帯域でのィンビーダンスと第 2の周波数帯域でのィンビ一ダンスを互いに影響を与えることなく、独立して制御することができるという作用を有する。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置の構成を示すプロック図、

図 2は本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図、図 3は本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置のィンピ一ダンスをスミスチャートで示した図、

図 4は本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置の放射パ夕一ンを示す図、

図 5は本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示すプロック図、

図 6は本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の構成を示すプロック図、

図 7 A、 7 Bは本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図、

図 8は本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置のィンピ一ダンスをスミスチャートで示した図、

図 9は本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の放射パターンを示す図、

図 1 0は本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示すブロック図、

図 1 1は本発明の第 3の実施の形態のアンテナ装置の構成を示すプロヅク図、図 1 2は本発明の第 3の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示すブロック図、

図 1 3 A、 1 3 Bは本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置の構成を示すブロヅク図、

図 1 4 A、 1 4 Bは本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置で使用される終端回路の具体例を示す図、

図 1 5は本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示すブロック図、

図 1 6 A、 1 6 Bは本発明の第 5の実施の形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図、

図 1 7は本発明の第 5の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示すブロック図、

図 1 8は本発明の第 6の実施の形態のアンテナ装置の構成を示すプロヅク図、

図 1 9は本発明の第 6の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示すブロック図、

図 2 0 A〜2 0 Dは本発明の第 7の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す図、

図 2 1は本発明の第 7の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示す図、

図 2 2 A〜2 2 Cは本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す図、

図 2 3は本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図、

図 2 4は本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示す図、図 2 5 A〜2 5 Cは本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す図、

図 2 6は本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図、

図 2 7は本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示す図、

図 2 8 A〜2 8 Cは本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す図、

図 2 9 A、 2 9 Bは本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図、

図 3 0は本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示す図、

図 3 1 A〜3 1 Cは本発明の第 1 1の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す図、

図 3 2は本発明の第 1 1の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成を示す図、

図 3 3は従来例のアンテナ装置のアンテナエレメントが引き出されている時の構成を示す図、

図 3 4は従来例のアンテナ装置のアンテナエレメントが収納されている時の構成を示す図、

図 3 5 A〜3 5 Cは従来の分離型ヘリカル ·ホイヅブアンテナの構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の最良の実施の形態について図 1〜図 3 2に沿って説明する。 (第 1の実施の形態）

本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置について、図 1から図 5を用いて説明する。

図 1は、本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、ホイヅブアンテナに本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置を適用したものである。

ホイヅブアンテナ 40は、アンテナエレメント 41と、（第 1の）無給電エレメント 42により構成される。なお、アンテナエレメント 41と、無給電エレメント 42は、点線で示す合成樹脂製のケ一シング 40A内に保持されている。ケ一シング 40Aに代えてチューブ内やブリント基板上にこれらの素子を配置することもできる。ここで、アンテナエレメント 41は、整合回路 43を介して、（第 1の）周波数帯域 Aで動作する無線回路への接続端子 44に接続される。ここで、整合回路 43は、アンテナエレメント 41のインビ一ダンスを、周波数帯域 Aで、接続端子 44に接続された無線回路のインピーダンスに変換するインビーダンス変換特性を有する。なお、整合回路 43 はインダクタやキャパシ夕など集中定数素子、またはストリッブラインなど分布定数素子で構成できる。

また、無給電エレメント 42 は、周波数帯域 Aにおいて実質等価電気長が 1/2波長、またはその整数倍と異なり、またリアクタンス素子からなる（第 1の）終端回路 45 により終端されている。なお、終端回路 45はインダク夕やキャパシ夕など集中定数素子、またはストリッブラインなどの分布定数素子により構成できる。このように、終端回路 45が整合回路 43と同様な構成であるので、両者に同一符号 MNを付している。

図 2は、本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、アンテナエレメント 41 に周波数帯域 Aの高周波電力を供給したときの、アンテナエレメント 41および無給電エレメント 42の電流分布を示したものである。なお、図 1に対応する部分には同一符号を付した。ここで、 48は無線機の筐体を模した金属板であり、縦 129 mm、横 32 mmの寸法である。また、アンテナエレメント 41はエレメント長 95 mm、無給電工レメント 42はエレメント長 79 mmであり、いずれも線径 0. 5 mmの金属線により構成し、 1 mm間隔で配置した。また、周波数帯域 Aの中心周波数 f Aを 948 MH zとした。また、斜線部の膨らみは、アンテナエレメント 41と無給電工レメント 42のエレメント上の電流の大きさを示す。

アンテナエレメント 41 に供給された周波数帯域 Aの高周波電力は、その一部が無給電エレメント 42 に誘起される。周波数帯域 Aに対して無給電エレメント 42の実質等価電気長はほぼ 1/4波長であるので、無給電工レメント 42と終端回路 45の接続点での電流分布は最大となり、終端回路 45を介して高周波電流 49が無線機筐体 48に流れる。

無線機筐体 48に流れる高周波電流 49は、アンテナエレメント 41のインピーダンスに影響を与える。ここで、高周波電流 49 の振幅および位相は終端回路 45 のインピーダンスにより制御できるので、終端回路 45のインピーダンスを制御することにより、間接的にアンテナエレメント 41のインピーダンスを制御することができる。

図 3は、同じく本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、図 2の構成において、終端回路 45 のインピーダンスに対するアンテナエレメント 41 のインピーダンスをスミスチャート上に示したものである。ここで、終端回路 45のインピーダンスは、 +j25 Ωから無限大を通り、づ25 Ωまで変化させた。黒丸で示したマーカは、周波数帯域 Aの中心周波数: f A = 948 MH zにおけるアンテナエレメント 41のインピーダンスである。終端回路 45のインピーダンスを変化させ、無給電エレメント 42から無線機筐体 48に流れる高周波電流の振幅および位相を変化させることにより、誘導性から容量性の広い範囲でィンビ一ダンスを制御できる。

図 4は、同じく本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、図 2の構成において、終端回路 45 のインピーダンスに対する周波数帯域 Aでの指向性特性を示した放射パ夕ーン図である。なお、放射パターン図とは、アンテナの重要な特性の一つである指向性を表す図であり、アンテナの位置を座標の原点とし、 Χ Υ、 Υ Ζ、 Ζ Xの各平面で、アンテナがどの方向にどれだけのエネルギーを放射するかを示すものである。ここで、終端回路 45 のインピーダンスは、 +j25 Ωから無限大を通り、づ25 Ωまで変化させた。

X Y平面の放射特性は、携帯無線機用のアンテナに望まれる無指向性特性を示している。一般に、アンテナエレメントに無給電エレメントを付加することにより、アンテナに指向性特性を持たせることができることは、宇田八木アンテナなどの例でよく知られているが、本発明においては、アンテナエレメント 41と、無給電エレメント 42の間隔は、周波数帯域 Aの波長に比べ十分短いので、無給電エレメント 42 を付加することによらず無指向性特性を実現している。

Y Zおよび Z X平面の放射特性は、終端回路 45のインピーダンスを変動させることにより、わずかに放射パターンが変動する。これは、無線機筐体 48に流れる高周波電流が、終端回路 45のインピーダンスにより変動するのが原因である。

しかし、無給電工レメント 42から終端回路 45を介して無線機筐体 48 に流れる高周波電流 49が放射特性に与える影響は小さく、終端回路 45 のインピーダンスを +i25 Ωから無限大を通り、 -j25 Qまで変化させ、ァンテナエレメント 41のインビーダンスを位相で +116度から- 138度まで制御しても、 Y Zおよび Z X平面の放射パターンはなお相似の特性を保つことができる。

図 5は、本発明の第 1の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成例を示すものである。なお、図 1に対応する部分には同一符号を付した。ここで、無線機回路 81は、スィッチ 82と、送信回路 83と、発振回路 84と、受信回路 85と、制御回路 86とから成る。このような構成において、与えられたホイッブアンテナ長および無線機筐体寸法において、ホイヅブアンテナのインビ一ダンスを制御することができ、その結果良好な整合状態を得、高品質で安定した移動通信を可能とすることができる。

(第 2の実施の形態）

以下、本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の構成について、図 6から図 1 0を用いて説明する。図 6ほ、本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、ホイッブアンテナに本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置を適用したものである。なお、以下の説明では、第 1の周波数帯域 Aの中心周波数を f A、第 2の周波数帯域 Bの中心周波数を f Bとして、 f Aく f Bとして説明しているが、 f A〉f Bとしても同様に適用することができる。

ホイップアンテナ 90は、アンテナエレメント 91と、（第 1の）無給電エレメント 92により構成される。ここで、アンテナエレメント 91は、整合回路 93を介して、無線回路への接続端子 94に接続される。一方、整合回路 93 は、第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bにおいて、アンテナエレメント 91 のインビ一ダンスを所望のインビーダンスに変換する双峰特性を有する。なお、整合回路 93はインダク夕とキャパシタなど集中定数素子、またはストリップラインなど分布定数素子で構成できる。また、無給電工レメント 92は、第 1の周波数帯域 Aにおいて実質等価電気長が 1/2波長、またはその整数倍とならず、第 2の周波数帯域 Bにおいて実質等価電気長が 1/2 波長、またはその整数倍となり、またリアクタンス素子からなる（第 1の）終端回路 95により終端されている。

なお、終端回路 95はインダク夕やキャパシタなど集中定数素子、またはストリッブラインなど分布定数素子により構成できる。図 7 Aおよび図 Ί Bは、本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bにおいて、アンテナエレメント 91および無給電エレメント 92の電流分布を示したものである。なお、図 6に対応する部分には同一符号を付した。

ここで、 101は無線機の筐体を模した金属板であり、縦 129 mm、横 32 mmの寸法である。また、アンテナエレメント 91はエレメント長 95 mm、無給電エレメント 92はエレメント長 79 mmであり、いずれも線径 0. 5 mmの金属線により構成し、 1 mm間隔で配置した。また、第 1の周波数帯域 Aの中心周波数 f Aを 948 M H z、第 2の周波数帯域 B の中心周波数: Bを 1907 M H zとした。

また、斜線部の膨らみは、アンテナエレメント 91 と無給電工レメント 92のエレメント上の電流の大きさを示す。アンテナエレメント 91に、第 1の周波数帯域 Aの高周波電力を供給したときのアンテナエレメント 91および無給電エレメント 92の電流分布を図 7 Aに示す。

アンテナエレメント 91 に供給された第 1の周波数帯域 Aの高周波電力は、その一部が無給電エレメント 92 に誘起される。第 1の周波数帯域 Aに対して無給電工レメント 92の実質等価電気長はほぽ 1/4波長であるので、無給電エレメント 92と終端回路 95の接続点での電流分布は最大となり、終端回路 95を介して高周波電流 102が無線機筐体 101に流れる。無線機筐体 101に流れる高周波電流 102はアンテナエレメント 91のインビ一ダンスに影響を与える。高周波電流 102の振幅および位相は終端回路 95のインビ一ダンスにより制御できるので、終端回路 95のインピーダンスを制御することにより、間接的にアンテナエレメント 91 のィンビーダンスを制御することができる。

次に、アンテナエレメント 91 に第 2の周波数帯域 Bの高周波電力を供給したときのアンテナエレメント 91および無給電工レメント 92の電流分布を図 7 Bに示す。図 7 Aの説明と同様に、アンテナエレメント 91 に供給された第 2の周波数帯域 Bの高周波電力は、その一部が無給電工レメント 92 に誘起される。ここで、第 2の周波数帯域 Bに対して無給電エレメント 92の実質等価電気長はほぼ 1/2波長であるので、無給電エレメント 92と終端回路 95の接続点は電流分布の節となり、終端回路 95のインビ一ダンスによらず、終端回路 95を介して無線機筐体 101に流れる高周波電流 103の値はきわめて小さくなる。このため、第 2の周波数帯域 Bにおける無給電エレメント 92 のインビ一ダンスは、アンテナエレメント 91 のエレメント長と筐体の物理寸法で決定される値を持ち、終端回路 95のインピーダンスにほとんど影響を受けない。

図 8は、同じく本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、図 7 A、 7 Bの構成において、終端回路 95のインピ一ダンスに対するアンテナエレメント 91 のインビ一ダンスをスミスチャート上に示したものである。ここで、終端回路 95 のインピーダンスは、 +j25 Ωから無限大を通り、 -j25 Ωまで変化させた。

黒丸で示したマーカは、第 1の周波数帯域 Aの中心周波数 f A = 948 MH zにおけるアンテナエレメント 91 のインビ一ダンスである。終端回路 95のインピーダンスを変化させ、無給電工レメント 92から無線機筐体 101に流れる高周波電流の振幅および位相を変化させることにより、誘導性から容量性の広い範囲でインピーダンスを制御できる。

Xで示したマーカは、第 2の周波数帯域 Bの中心周波数 f B = 1907 MH zにおけるアンテナエレメント 91 のインビ一ダンスである。第 2 の周波数帯域 Bでは、無給電工レメント 92から無線機筐体 101にほとんど高周波電流が流れないので、終端回路 95のインピーダンスによらず、アンテナエレメント 91のインビ一ダンスはほとんど変化しない。図 9 Aおよび図 9 Bは、同じく本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、図 7の構成において、終端回路 95 のインビーダンスに対する第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bでの指向性特性を示した放射パターン図である。また、図 9 Aは第 1 の周波数帯域 Aにおける特性、図 9 Bは第 2の周波数帯域 Bにおける特性である。

ここで、終端回路 95のインビーダンスは、 +j25 Ωから無限大を通り、 -j25 Ωまで変化させた。 X Y平面の放射特性は、いずれの帯域においても、携帯無線機用のアンテナに望まれる無指向性特性を示している。 Y Zおよび Z X平面の放射特性は、終端回路 95 のインピーダンスを変動させることにより、わずかに放射パターンが変動する。これは、無線機筐体 101に流れる高周波電流が、終端回路 95のインピーダンスにより変動するのが原因である。

しかし、無給電エレメント 92から終端回路 95 を介して無線機筐体 101に流れる高周波電流 102および 103が放射特性に与える影響は小さく、第 1の周波数帯域 Aにおいて、終端回路 95のインピーダンスを +j25 Ωから無限大を通り、 -j25 Qまで変化させ、アンテナエレメント 91のインピーダンスを位相で +116度から- 138度まで制御しても、 Y Zおよび Z X平面の放射パターンはなお相似の特性を保つことができる。第 2 の周波数帯域 Bにおいても同様である。

図 1 0は、本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成例を示すものである。なお、図 6に対応する部分には同一符号を付した。ここで、無線機回路 131は第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bを扱う無線機回路で、スィツチ 132と、送信回路 133と、発振回路 134と、受信回路 135と、制御回路 136とから成る。

このような構成により、第 2の周波数帯域 Bのインピーダンスとは独立して、第 1の周波数帯域 Aのィンビ一ダンスを制御することができ、その結果第 1の周波数帯域 A、第 2の周波数帯域 Bのレ、ずれの帯域でも良好な整合状態を得、高品質で安定した移動通信を可能とすることがでぎる。

(第 3の実施の形態）

以下、本発明の第 3の実施の形態のアンテナ装置について、図 1 1から図 1 2を用いて説明する。図 1 1は、本発明の第 3の実施の形態のァンテナ装置の構成を説明する図であって、ホイッブアンテナに本発明の第 3の実施の形態のアンテナ装置を適用したものである。なお、図 6に対応する部分には同一符号を付した。

また、以下の説明では、第 1の周波数帯域 Aの中心周波数を f A、第 2の周波数帯域 Bの中心周波数を f Bとして、 f A< f Bとして説明しているが、 f A > f Bとしても同様に適用することができる。

ホイヅプアンテナ 140は、アンテナエレメント 91 と、第 1の無給電エレメント 92と、第 2の無給電エレメント 141 とにより構成される。ここで、アンテナエレメント 91は、整合回路 142を介して、無線回路への接続端子 143に接続される。ここで、整合回路 142は、第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bにおいて、アンテナエレメント 91 のインピーダンスを所望ィンビ一ダンスに変換する双峰特性を有する。なお、整合回路 142はインダクタやキャパシタなど集中定数素子、またはストリップラインなど分布定数素子で構成できる。また、第 2の無給電エレメント 141は、第 1の周波数帯域 Aにおいて実質等価電気長が 1/2波長、またはその整数倍となり、第 2の周波数帯域 Bにおいて実質等価電気長が 1/2 波長、またはその整数倍とならず、またエレメントの一端が開放され、他端がリアクタンス素子からなる第 2の終端回路 144により終端されている。

なお、第 2の終端回路 144はィンダク夕やキャパシ夕など集中定数素子、またはストリップラインなどの分布定数素子により構成できる。前記の構成で、第 1の無給電エレメント 92から第 1の終端回路 95を介してグランドに流れる高周波電流を 145、第 2の無給電エレメント 141から第 2の終端回路 144を介してグランドに流れる高周波電流を 146とする。

アンテナエレメント 91 に供給された高周波電力は、その一部が第 1 の無給電エレメント 92および第 2の無給電エレメント 141に誘起される。第 1の周波数帯域 Aでは、第 1の無給電エレメント 92 の実質等価電気長は 1 / 2波長、またはその整数倍と異なるので、第 1の無給電工レメント 92と第 1の終端回路 95の接続点は電流分布の節ではなく、第 1の終端回路 95を介して高周波電.流 145がグランドに流れる。

—方、第 2の無給電工レメント 141の実質等価電気長は 1 / 2波長、またはその整数倍なので、第 2の無給電エレメント 141と第 2の終端回路 144の接続点は電流分布の節になり、第 2の終端回路 144のインビーダンスによらず高周波電流 146はほとんど流れない。グランドに流れる高周波電流によりアンテナエレメント 91 のインビ一ダンスは影響を受ける。高周波電流 145の振幅および位相は第 1の終端回路 95のインビ一ダンスにより制御できるので、第 1の終端回路 95 のインピーダンスを制御することにより、間接的にアンテナエレメント 91 の第 1の周波数帯域 Aのインピーダンスを制御することができる。

第 2の周波数帯域 Bでは、第 1の無給電エレメント 92 の実質等価電気長は 1 / 2波長、またはその整数倍となるので、第 1の無給電工レメント 92と第 1の終端回路 95の接続点は電流分布の節になり、第 1の終端回路 95のインピーダンスによらず高周波電流 145はほとんど流れない

—方、第 2の無給電工レメント 141の実質等価電気長は 1 / 2波長、またはその整数倍と異なるので、第 2の無給電エレメント 141と第 2の終端回路 144の接続点は電流分布の節ではなく、第 2の終端回路 144を介して高周波電流 146がグランドに流れる。高周波電流 146の振幅および位相は第 2の終端回路 144のインビ一ダンスにより制御できるので、第 2の終端回路 144のインビ一ダンスを制御することにより、間接的にアンテナエレメント 91 の第 2の周波数帯域 Bのインビ一ダンスを制御することができる。

図 1 2は、本発明の第 3の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成例を示すものである。なお、図 1 0および図 1 1に対応する部分には同一符号を付した。このような構成により、第 1の周波数帯域 A および第 2の周波数帯域 Bのインピーダンスを互いに独立して制御することができ、その結果第 1の周波数帯域 A、第 2の周波数帯域 Bのいずれの帯域でも良好な整合状態を得、高品質で安定した移動通信を可能とすることができる。

(第 4の実施の形態）

以下、本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置について、図 1 3 A から図 1 5を用いて説明する。図 1 3 Aおよび図 1 3 Bは、本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、ホイップアンテナに本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置を適用したものである。なお、図 1に対応する部分には同一符号を付した。

図 1 3 Aは、インピーダンス成分を離散的に制御する構成例を示す。ここで、スィッチ 161は、制御端子 164に加えられる信号により、異なるインビ一ダンスを持つ終端回路 162および終端回路 163を切り替える c 図 1 3 Bは、インビ一ダンス成分を連続的に制御する構成例を示す。ここで、終端回路 165はインピーダンスを連続的に可変できる終端回路であり、制御端子 166に印可される制御電圧により制御できる。

図 1 4 Aおよび図 1 4 Bは、本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置の構成および動作を説明する図であって、図 1 3 Aの（第 1の）終端回路 160および図 1 3 Bの（第 1の）終端回路 165の具体的な構成例を示すものである。なお、図 1 3 Aおよび Bに対応する部分には同一符号を付した。

図 1 4 Aは、インピーダンスの離散的制御機能を有した（第 1の）終端回路 160の具体例である。（第 1の）終端回路 160は、 P I Nダイォ —ド 171、インダクタ 172および R F C 173からなり、制御端子 164に流す電流の有無により、誘導性インピーダンス/開放の二種類のインビ —ダンスを持たせることができる。

図 1 4 Bは、インピーダンスの連続的制御機能を有した（第 1の）終端回路 165の具体例である。（第 1の）終端回路 165は、可変容量ダイオード 174および R F C 173からなり、制御端子 166に印加する電圧により、連続的に制御可能な容量性ィンピーダンスを持たせることができる。

図 1 5は本発明の第 4の実施の形態のアンテナ装置のうち図 1 3 Aに示したアンテナ装置を適用した無線機の構成例を示すものである。なお、図 5および図 1 3 Aに対応する部分には同一符号を付した。ここで、無線機回路 181は、スィッチ 182と、送信回路 183と、発振回路 184と、受信回路 185と、制御回路 186とから成る。このような構成において、無線機回路 181の制御部 186よりの制御信号で（第 1の）終端回路 160 のインビ一ダンスを離散的に制御できる。その結果、アンテナエレメント 41 のインピーダンスをより細かく制御することができ、高品質で安定した移動通信を可能とすることができる。 (第 5の実施の形態）

以下、本発明の第 5の実施の形態のアンテナ装置について、図 1 6 A から図 1 7を用いて説明する。図 1 6 Aおよび図 1 6 Bは、本発明の第 5の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明 Tる図であって、ホイッブアンテナに本発明の第 5の実施の形態のアンテナ装置を適用したものである。なお、図 6に対応する部分には同一符号を付した。

図 1 6 Aは、インビーダンス成分を離散的に制御する構成例を示す。ここで、スィッチ 191は、制御端子 194に加えられる信号により、異なるインビーダンスを持つ終端回路 192および終端回路 193を切り替える。図 1 6 Bは、インビーダンス成分を連続的に制御する構成例を示す。ここで、終端回路 195はインビ一ダンスを連続的に可変できる終端回路であり、制御端子 196に印可される制御電圧により制御できる。なお、

(第 1の）終端回路 190および（第 1の）終端回路 195には、前記した図 1 4に示す終端回路の具体例を適用できる。

図 1 7は本発明の第 5の実施の形態のアンテナ装置のうち図 1 6 Bのアンテナ装置を適用した無線機の構成例を示すものである。なお、図 1 0および図 1 6 Bに対応する部分には同一符号を付した。ここで、無線機回路 201は、スイッチ 202と、送信回路 203と、発振回路 204と、受信回路 205と、制御回路 206とから成る。このような構成において、無線機回路 201の制御部 206よりの制御信号で（第 1の）終端回路 195 のインビ一ダンスを連続的に制御できる。

その結果、第 2の周波数帯域 Bのインピーダンスとは独立して、第 1 の周波数帯域 Aのインビ一ダンスをより細かく制御することができ、その結果第 1の周波数帯域 A、第 2の周波数帯域 Bのいずれの帯域でも良好な整合状態を得、高品質で安定した移動通信を可能とすることができる。

(第 6の実施の形態）

以下、本発明の第 6の実施の形態のアンテナ装置について、図 1 8から図 1 9を用いて説明する。図 1 8は、本発明の第 6の実施の形態のァンテナ装置の構成を説明する図であって、ホイッブアンテナに本発明の第 6の実施の形態のアンテナ装置を適用したものである。なお、図 1 1 に対応する部分には同一符号を付した。

図 1 8は、インピーダンス成分を離散的に制御可能な機能を有する第 1の終端回路 210および第 2の終端回路 215による構成例を示す。なお、 214および 219は制御端子であり、この端子に離散信号を加えることにより、第 1の終端回路 210および第 2の終端回路 215のィンビーダンスを制御する。なお、第 1の終端回路 210および第 2の終端回路 215には、図 1 4の終端回路の具体例を適用できる。また、第 1の終端回路 210および第 2の終端回路 215のいずれか一方、あるいは両方がインビ一ダンス成分を連続的に制御できる構成であってもよい。

図 1 9は本発明の第 6の実施の形態のアンテナ装置を適用した無線機の構成例を示すものである。なお、図 1 2および図 1 8に対応する部分には同一符号を付した。ここで、無線機回路 221は、スィッチ 222と、送信回路 223と、発振回路 224と、受信回路 225と、制御回路 226とから成る。このような構成において、無線機回路 221の制御部 226よりの制御信号で第 1の終端回路 210および第 2の終端回路 215のインビーダンスを離散的に制御できる。その結果、第 1の周波数帯域 A、第 2の周波数帯域 Bのいずれの帯域でもアンテナエレメント 91 のインビーダンスをより細かく制御することができ、高品質で安定した移動通信を可能とすることができる。

(第 7の実施の形態）

図 2 0 A〜2 0 Dは、本発明の第 7の実施の形態のアンテナ装置の構成および動作を説明する図である。この実施の形態は電話機本体に収納可能、また電話機本体から引き出し可能なアンテナに本発明のアンテナ装置を適用したものである。図 2 O Aは本発明の第 7の実施の形態のァンテナ装置の構成を示し、図 2 0 Bは、アンテナを電話機本体に収納した状態を、図 2 0 Cは、アンテナを電話機本体から引き出した状態を示している。また、図 2 0 Dは図 2 0 A中の D— D，線での断面図である。なお、第 7の実施の形態以降のへリカルアンテナとホイヅブアンテナを有するものは、ホイヅプアンテナがヘリカルアンテナおよびその給電部に接触しないよう、両者の関係は実質的に図 2 0 Dに示すような構造となっている。

アンテナ 440は、リング状給電部 442 を持つヘリカルアンテナ 441 と（図 2 0 D参照）、給電部 444を持つホイヅプアンテナ 443により構成される。アンテナ 440は図 2 0 A中、ヘリカルアンテナ 441とホイッブアンテナ 443を囲むよう実線で示されるケ一シングを有している。このケーシングは、図 1中の点線で示したケーシング 40Aに対応しており、合成樹脂製の容器あるいは、チューブ等で構成することができる。ホイッブアンテナ 443はへリカルアンテナ 441の内部空間を貫通しており、また、ヘリカルアンテナ 441とホイヅブアンテナ 443は電気的に絶縁されている。ここで、アンテナ 440を電話機本体 448に収納した状態では、図 2 0 Bに示すように、ヘリカルアンテナ 441が給電部 442、接続部材 (端子） 445、整合回路 446を介して、無線機回路への接続端子 447に接続される。また、アンテナ 440を電話機本体 448から引き出した状態では、図 2 0 Cに示すように、ホイップアンテナ 443が給電部 444、接続部材 445、整合回路 446を介して無線機回路への接続端子 447に接続される。

図 2 1は、本発明の第 7の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、図 2 O Aのアンテナ装置を搭載した無線機の構成例を示すものである。なお、図 2 O Aに対応する部分には同一符号を付した。ここで、無線機回路 50は、スィッチ 51 と、送信回路 52と、発振回路 53と、受信回路 54と、制御回路 55から構成されている。このような構成を採ることによって、ヘリカルアンテナ 441によるアンテナ 440 のエレメント長の増大を回避し、また、ヘリカルアンテナ 441とホイヅブアンテナ 443の接続部の強度を確保することができる。

(第 8の実施の形態）

以下、本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置の構成について、図 2 2 Aから図 2 4を用いて説明する。図2 2 〜2 2〇は、本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置の構成および動作を説明する図である。この実施の形態は、電話機本体に収納可能、また電話機本体から引き出し可能なアンテナに本発明のアンテナ装置を適用したものである。図 2 2 Aは本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置の構成を示し、図 2 2 Bは、アンテナを電話機本体に収納した状態を、図 2 2 Cは、アンテナを電話機本体から引き出した状態を示している。

アンテナ 60は、給電部 62を持つヘリカルアンテナ 61と、給電部 64 および給電部 62に近接して配置された接続部 67を持つホイップアンテナ 63により構成されている。ホイヅブアンテナ 63はへリカルアンテナ

61を貫通しており、また、ヘリカルアンテナ 61とホイップアンテナ 63 は電気的に絶縁されている。

図 2 2 Bに示すように、アンテナ 60を電話機本体 610に収納した状態では、ヘリカルアンテナ 61が給電部 62、接続部材 65、整合回路 68 を介して無線機回路への接続端子 69に接続され、ホイップアンテナ 63 が接続部 67、接続部材 66を介して地板（グランドプレーン）に短絡される。また、図 2 2 Cに示すように、アンテナ 60を電話機本体 610から引き出した状態では、ホイップアンテナ 63が給電部 64、接続部材 65、整合回路 68を介して無線機回路への接続端子 69に接続される。

図 2 3は、本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、アンテナ 60を電話機本体 610に収納した状態での動作を説明する図である。

なお、図 2 2 Aに対応する部分には同一符号を付した。接続端子 69 からヘリカルアンテナ 61 に供給される高周波電力は、その一部がヘリ力ルアンテナ 61を貫通しているホイヅプアンテナ 63に誘起される。

ホイヅプアンテナ 63に誘起された高周波電流は、接続部 67において、接続部 67から接続部材 66を介して地板へ流れる電流経路 71と、ホイッブアンテナ 63上を給電部 64へ流れる電流経路 72に分岐する。ここで、接続部材 66は地板に短絡されているため、ホイップアンテナ 63に誘起された高周波電流は電流経路 71を通って地板に流れ、電流経路 72 にはほとんど電流は流れない。そのため、接続部 67から給電部 64までの範囲は、周囲の電話機本体 610、またはそれを保持している人体の影響を接続端子 69に接続されている無線機回路に及ぼさない。

図 2 4は、本発明の第 8の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、図 2 2 Aのアンテナ装置を搭載した無線機の構成例である。なお、図 2 1および図 2 2 Aに対応する部分には同一符号を付した。このような構成を採ることによって、前記した第 7の実施の形態のアンテナ装置の効果に加え、アンテナを電話機本体に収納した際の特性劣化をより小さくすることができるという効果を有する。

(第 9の実施の形態）

以下、本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置について、図 2 5 A から図 2 7を用いて説明する。図 2 5 A〜2 5 Cは、本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置の構成および動作を説明する図である。この実施の形態は、電話機本体に収納可能、また電話機本体から引き出し可能なアンテナに本発明のアンテナ装置を適用したものである。図 2 5 Aは本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置の構成を示し、図 2 5 Bは、アンテナを電話機本体に収納した状態を、図 2 5 Cは、アンテナを電話機本体から引き出した状態を示している。アンテナ 70は、給電部 72を持つヘリカルアンテナ 71 と、給電部 74、給電部 72に近接して配置された接続部 77、および給電部 74に近接して配置された接続部 714を持つホイヅブアンテナ 73により構成されている。ホイヅプアンテナ 73はヘリカルアンテナ 71を貫通しており、また、ヘリカルアンテナ 71とホィヅブアンテナ 73は電気的に絶縁されている。

ホイヅプアンテナ 73は、放射エレメン卜 711 と、無給電工レメント 712、終端回路 713により構成される。ここで、放射エレメント 711は給電部 74および接続部 77に電気的に接続されている。また、無給電工レメント 712は終端回路 713を介して接続部 714に電気的に接続されている。

図 2 5 Bに示すように、アンテナ 70を電話機本体 710に収納した状態では、ヘリカルアンテナ 71が給電部 72、接続部材 75、整合回路 78 を介して無線機回路への接続端子 79に接続され、放射エレメント 711 が接続部 77、接続部材 76を介して地板に短絡される。

図 2 5 Cに示すように、アンテナ 70を電話機本体 710から引き出した状態では、放射エレメント 711が給電部 74、接続部材 75、整合回路 78を介して無線機回路への接続端子 79に接続され、無給電工レメント 712が終端回路 713、接続部 714、接続部材 76を介して地板に短絡される。

図 2 6は、本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、アンテナ 70を電話機本体 710から引き出した状態で、ホイヅブアンテナ 73に高周波電力を供給した時の、放射エレメント 711 および無給電エレメント 712の電流分布を示したものである。ここで、斜線部の膨らみが放射エレメント 711および無給電工レメント 712のェレメント上の電流の大きさを示す。なお、図 2 5 Aに対応する部分には同一符号を付した。

放射エレメン卜 711に供給された高周波電力は、その一部が無給電工レメント 712に誘起される。ここで、無給電エレメント 712の実質等価電気長が、放射エレメント 711に供給される高周波電力の波長の 1 / 2、またはその整数倍でないなら、無給電工レメント 712と終端回路 713の接続点は電流分布の節にあたらない。そのため、終端回路 713を介して高周波電流 111が地板に流れる。

地板に流れる高周波電流 111は、放射エレメント 711のインピーダンスに影響を与える。ここで、高周波電流 111の振幅および位相は終端回路 713のインピーダンスにより制御できるので、終端回路 713のインピ —ダンスを制御することにより、間接的に放射エレメント 711のインビ —ダンスを制御することができる。

図 2 7は、本発明の第 9の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、図 2 5 Aのアンテナ装置を搭載した無線機の構成例である。なお、図 2 1および図 2 2 Aに対応する部分には同一符号を付した。このような構成を採ることによって、前記した第 8の実施の形態のァンテナ装置の効果に加え、与えられたアンテナのエレメント長および無線機筐体寸法において、放射エレメントのィンピ一ダンスを制御することができ、その結果良好な整合状態を得、高品質で安定した移動通信を可能とすることができるという効果を有する。

(第 1 0の実施の形態）

以下、本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置について、図 2 8 Aから図 3 0を用いて説明する。

図 2 8 Aは、本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置の構成およ

匕匕び動作を説明する図である。この実施の形態は、電話機本体に収納可倉また電話機本体から引き出し可能なアンテナに本発明のアンテナ装置を適用したものである。図 2 8 Aは本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置の構成を示し、図 2 8 Bは、アンテナを電話機本体に収納した状態を、図 2 8 Cは、アンテナを電話機本体から引き出した状態を示している。

なお、以下の説明では、第 1の周波数帯域 Aの中心周波数を f A、第 2の周波数帯域 Bの中心周波数を f Bとして、 f A < f Bとして説明しているが、 f A〉f Bとしても同様に適用することができる。

アンテナ 120は、給電部 122を持つヘリカルアンテナ 121と、給電部 124、給電部 122に近接して配置された接続部 127、および給電部 124 に近接して配置された接続部 1214を持つホイッブアンテナ 123により構成されている。ホイップアンテナ 123はへリカルアンテナ 121を貫通しており、また、ヘリカルアンテナ 121とホイッブアンテナ 123は電気的に絶縁されている。

ホイッブアンテナ 123は、放射エレメント 1211と、無給電工レメン卜 1212、終端回路 1213により構成される。ここで、放射エレメント 1211 は給電部 124および接続部 127に電気的に接続されている。また、無給電エレメント 1212は終端回路 1213を介して接続部 1214に電気的に接続されている。

なお、無給電エレメント 1212は第 1の周波数帯域 Aにおいて実質等価電気長が 1 / 2波長またはその整数倍ではなく、第 2の周波数帯域 B において実質等価電気長が 1 / 2波長またはその整数倍である。図 2 8 Bに示すように、アンテナ 120を電話機本体 1210に収納した状態では、ヘリカルアンテナ 121が給電部 122、接続部材 125、整合回路 128を介して無線機回路への接続端子 129に接続され、放射エレメント 1211が接続部 127、接続部材 126を介して地板に短絡される。

図 2 8 Cに示すように、アンテナ 120を電話機本体 1210から引き出した状態では、放射エレメント 1211が給電部 124、接続部材 125、整合回路 128を介して無線機回路への接続端子 129に接続され、無給電エレメント 1212が終端回路 1213、接続部 1214、接続部材 126を介して地板に短絡される。ここで、整合回路 128は、第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bにおいて、ヘリカルアンテナ 121 とホイッブアンテナ 123のインピーダンスを所望インピーダンスに変換する双峰特性を有する。

図 2 9 A、 2 9 Bは、本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置の動作を説明する図であって、アンテナ 120を電話機本体 1210から引き出した状態で、ホイップアンテナ 123に高周波電力を供給した時の、放射エレメント 1211および無給電エレメント 1212の電流分布を示したものである。ここで、斜線部の膨らみが放射エレメント 1211および無給電エレメント 1212のエレメント上の電流の大きさを示す。なお、図 2 8 Aに対応する部分には同一符号を付した。

図 2 9 Aは、ホイップアンテナ 123に第 1の周波数帯域 Aの高周波電力を供給した時の放射エレメント 1211および無給電工レメント 1212の電流分布を示したものである。放射エレメント 1211 に供給された第 1 の周波数帯域 Aの高周波電力は、その一部が無給電エレメント 1212 に誘起される。ここで、無給電エレメント 1212 の実質等価電気長は、第 1の周波数帯域 Aの波長の 1 / 2、またはその整数倍ではない。そのため、無給電工レメント 1212と終端回路 1213の接続点は電流分布の節にあたらないので、終端回路 1213を介して高周波電流 137が地板に流れる。

地板に流れる高周波電流 137は、放射エレメント 1211のインピーダンスに影響を与える。ここで、高周波電流 137の振幅および位相は終端回路 1213のインピーダンスにより制御できるので、終端回路 1213のィンピ一ダンスを制御することにより、間接的に放射エレメント 1211 のインビ一ダンスを制御することができる。

図 2 9 Bは、ホイヅプアンテナ 123に第 2の周波数帯域 Bの高周波電力を供給した時の放射エレメント 1211および無給電工レメント 1212の電流分を示したものである。

図 2 9 Aの説明と同様に、放射エレメント 1211 に供給された第 2の周波数帯域 Bの高周波電力は、その一部が無給電エレメント 1212 に誘起される。ここで、第 2の周波数帯域 Bに対して無給電エレメント 1212 の実質等価電気長は、第 2の周波数帯域 Bの波長の 1 / 2、またはその整数倍なので、無給電工レメント 1212と終端回路 1213の接続点は電流分布の節となる。このため、終端回路 1213のインピーダンスによらず、終端回路 1213を介して地板に流れる高周波電流 138は極めて小さい値を持つ。このため、第 2の周波数帯域 Bにおける放射エレメント 1211 のインビ一ダンスは、放射エレメント 1211 のエレメント長と無線機筐体の物理寸法で決定される値を持ち、終端回路 1213のインピーダンスにはほとんど影響を受けない。

図 3 0は、本発明の第 1 0の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、図 2 8 Aのアンテナ装置を搭載した無線機の構成例である。なお、図 2 8 Aに対応する部分には同一符号を付した。ここで、無線機回路 340は第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bを扱う無線機回路で、スィツチ 341と、送信回路 342と、発振回路 343と、受信回路 344と、制御回路 345から構成されている。

このような構成を採ることによって、第 2の周波数帯域 Bのインピーダンスとは独立して、第 1の周波数帯域 Aのインピーダンスを制御することができ、その結果第 1の周波数帯域 A、第 2の周波数帯域 Bのいずれの帯域でも良好な整合状態を得、高品質で安定した移動通信を可能とすることができるという効果を有する。

(第 1 1の実施の形態）

以下、本発明の第 1 1の実施の形態のアンテナ装置について、図 3 1 A〜3 1 Cおよび図 3 2を用いて説明する。図 3 1 A〜3 1 Cは、本発明の第 1 1の実施の形態のアンテナ装置の構成および動作を説明する図である。この実施の形態は電話機本体に収納可能、また電話機本体から引き出し可能なアンテナに本発明のアンテナ装置を適用したものである ₍ 図 3 1 Aは本発明の第 1 1の実施の形態のアンテナ装置の構成を示し、図 3 1 Bは、アンテナを電話機本体に収納した状態を、図 3 1 Cは、ァンテナを電話機本体から引き出した状態を示している。

なお、以下の説明では、第 1の周波数帯域 Aの中心周波数を f A、第 2の周波数帯域 Bの中心周波数を f Bとして、 f Aく f Bとして説明しているが、 f A > f Bとしても同様に適用することができる。アンテナ 150は、給電部 152を持つヘリカルアンテナ 151と、給電部 154、給電部 152に近接して配置された接続部 157、および給電部 154に近接して配置された接続部 1514を持つホイップアンテナ 153により構成されている。ホイヅブアンテナ 153はへリカルアンテナ 151を貫通しており、また、ヘリカルアンテナ 151とホイヅブアンテナ 153は電気的に絶縁されている。

ホイッブアンテナ 153は、放射エレメント 1511 と、第 1の無給電工レメント 1512、第 1の終端回路 1513、第 2の無給電工レメント 1515、第 2の終端回路 1516により構成される。ここで、放射エレメント 1511 は給電部 154および接続部 157に電気的に接続されている。また、第 1 の無給電工レメント 1512は第 1の終端回路 1513を介して、また第 2の無給電工レメント 1515は第 2の終端回路 1516を介して接続部 1514に電気的に接続されている。

なお、第 1の無給電工レメント 1512は第 1の周波数帯域 Aにおいて実質等価電気長が 1ノ2波長またはその整数倍ではなく、第 2の周波数帯域 Bにおいて実質等価電気長が 1 / 2波長またはその整数倍である。また、第 2の無給電エレメント 1515は第 1の周波数帯域 Aにおいて実質等価電気長が 1 / 2波長またはその整数倍であり、第 2の周波数帯域 Bにおいて実質等価電気長が 1 / 2波長またはその整数倍ではない。図 3 1 Bに示すように、アンテナ 150を電話機本体 1510に収納した状態では、ヘリカルアンテナ 151が給電部 152、接続部材 155、整合回路 158を介して無線機回路への接続端子 159に接続され、放射エレメント 1511が接続部 157、接続部材 156を介して地板に短絡される。

図 3 1 Cに示すように、アンテナ 150を電話機本体 1510から引き出した状態では、放射ェレメント 1511が給電部 154、接続部材 155、整合回路 158を介して無線機回路への接続端子 159に接続され、第 1の無給電エレメント 1512が第 1の終端回路 1513、接続部 1514、接続部材 156 を介して、また第 2の無給電エレメント 1515が第 2の終端回路 1516、接続部 1514、接続部材 156を介して、地板に短絡される。

ここで、整合回路 158は、第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bにおいて、ヘリカルアンテナ 151とホイッブアンテナ 153のインビ —ダンスを所望インビ一ダンスに変換する双峰特性を有する。前記の構成において、放射エレメント 1511 に供給された高周波電力は、その一部が第 1の無給電エレメント 1512および第 2の無給電工レメント 1515 に誘起される。

第 1の周波数帯域 Aにおいて、第 1の無給電エレメント 1512 と第 1 の終端回路 1513 の接続点は電流分布の節ではなく、第 1の終端回路 1513、接続部 1514、接続部材 156を介して高周波電流が地板に流れる。地板に流れる高周波電流により放射エレメント 1511 のインビ一ダンスは影響を受ける。高周波電流の振幅および位相は第 1の終端回路 1513 のィンビ一ダンスにより制御できるので、第 1の終端回路 1513のィンビ一ダンスを制御することにより、間接的に放射エレメント 1511 の第 1の周波数帯域 Aのインピーダンスを制御することができる。

また、第 1の周波数帯域 Aにおいて、第 2の無給電エレメント 1515 と第 2の終端回路 1516の接続点は電流分布の節であるので、第 2の終端回路 1516のインビーダンスによらず、第 2の終端回路 1516、接続部 1514、接続部材 156を介して地板に流れる高周波電流はきわめて小さく、放射エレメント 1511のインピーダンスに与える影響はきわめて小さい。第 2の周波数帯域 Bにおいて、第 1の無給電エレメント 1512 と第 1 の終端回路 1513の接続点は電流分布の節であるので、第 1の終端回路 1513、接続部 1514、接続部材 156を介して地板に流れる高周波電流はきわめて小さく、放射エレメント 1511のインピーダンスに与える影響はきわめて小さい。また、第 2の周波数帯域 Bにおいて、第 2の無給電エレメント 1515と第 2の終端回路 1516の接続点は電流分布の節ではなく、第 2の終端回路 1516、接続部 1514、接続部材 156を介して地板に流れる高周波電流が地板に流れる。

地板に流れる高周波電流により放射エレメント 1511 のインビーダンスは影響を受ける。高周波電流の振幅および位相は第 2の終端回路 1516 のインビ一ダンスにより制御できるので、第 2の終端回路 1516のィンピ一ダンスを制御することにより、間接的に放射エレメント 1511 の第 2の周波数帯域 Bのィンピ一ダンスを制御することができる。

図 3 2は、本発明の第 1 1の実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する図であって、図 3 1 Aのアンテナ装置を搭載した無線機の構成例である。なお、図 3 0および図 3 1 Aに対応する部分には同一符号を付した。このような構成を採ることによって、第 1の周波数帯域 Aおよび第 2の周波数帯域 Bのインピーダンスを互いに独立して制御することができ、その結果第 1の周波数帯域 A、および第 2の周波数帯域 Bのいずれの帯域でも良好な整合状態を得、高品質で安定した移動通信を可能とすることができるという効果を有する。産業上の利用可能性

以上のように、本発明によれば、移動無線機に用いられる電話機本体に収納、また電話機本体から引き出し可能なアンテナにおいて、アンテナを電話機本体に収納した時の特性劣化を回避しつつエレメント長を短縮し、また強度を増し、さらにホイップアンテナのインピーダンス制御機能を付加することができることにより、良好な整合が実現でき、高品位で安定した移動通信を可能とする効果が得られる。

また、前記インピーダンス制御機能は、二周波帯域で独立に制御でき、二周波数を扱う無線システムに用いても両帯域で良好な整合が実現でき、高品位で安定した移動通信を可能とする効果が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1の周波数帯域を持つ無線回路に接続されたアンテナエレメントと、第 1の無給電エレメントからなり、

前記第 1の無給電工レメントは、前記第 1の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で前記アンテナエレメントと近接して設置され、

前記第 1の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2 波長、またはその整数倍と異なり、またリアクタンス素子からなる第 1の終端回路により終端されていることを特徴とするアンテナ装置。

2 . 前記ァンテナエレメントは前記第 1の周波数帯域および第 2の周波数帯域を持つ無線回路に接続され、

前記第 1の無給電工レメントは、前記第 1の周波数帯域および前記第

2の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で前記アンテナエレメントと近接して設置され、

前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2 波長、またはその整数倍であるようにされていることを特徴とする請求項 1記載のァンテナ装置。

3 . 第 2の無給電エレメントを持ち、前記第 2の無給電エレメントは、前記第 1の周波数帯域および前記第 2の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で前記アンテナエレメントおよび前記第 1の無給電工レメントと近接して設置され、

前記第 1の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2 波長、またはその整数倍であり、

前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1/2 波長、またはその整数倍と異なり、またリアクタンス素子からなる第 2の終端回路により終端されていることを特徴とする請求項 2記載のアンテナ装置。

4 . 前記第 1の終端回路は、そのインピーダンスを離散的あるいは連続的に制御する機能を備えていることを特徴とする請求項 1記載のァンテナ装置。

5 . 前記第 1の終端回路は、そのインピーダンスを離散的あるいは連続的に制御する機能を備えていることを特徴とする請求項 2記載のァンテナ装置。

6 . 前記第 1の終端回路および前記第 2の終端回路は、その少なくとも一方が、そのインピーダンスを離散的あるいは連続的に制御する機能を備えていることを特徴とする請求項 3記載のアンテナ装置。

7 . 無線機器本体に収納したときに動作するへリカルアンテナと、無線機器本体から引き出したときに動作するホイッブアンテナからなり、前記へリカルアンテナと前記ホイヅプアンテナは電気的に絶縁されており、前記ホイヅブアンテナが前記へリカルアンテナを貫通するようにされる構成を有することを特徴とするアンテナ装置。

8 . 前記へリカルアンテナは、無線機器本体に収納したときに、無線機回路に接続される接続部を有し、前記ホイップアンテナは、前記接続部に近接して配置され、無線機器本体に収納したときに地板に接続される第 1の接続部および、無線機器本体から引き出されたときに、無線機回路に接続される第 2の接続部を有することを特徴とする請求項 7記載のアンテナ装置。

9 . 前記ホイップアンテナと、適用される周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で近接して配置された無給電エレメントを有し、前記無給電エレメントは、リアクタンス素子からなる回路網を介して、前記ホイッブアンテナが無線機器本体から引き出されたときに地板に接続される接続部を有することを特徴とする請求項 8記載のアンテナ装置。

1 0 . 前記へリカルアンテナおよび前記ホイップアンテナは適用される第 1の周波数帯域および第 2の周波数帯域を持つ無線機回路に接続され、前記無給電エレメントは、前記ホイップアンテナと、前記第 1の周波数帯域および前記第 2の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で近接して配置され、前記第 1の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍と異なり、前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍であるようにされる構成を有する請求項 9記載のアンテナ装置。

1 1 . さらに第 2の無給電工レメントを持ち、前記第 2の無給電工レメントは、前記第 1の周波数帯域および前記第 2の周波数帯域の波長に対し十分小さい間隔で前記ホイップアンテナおよび前記第 1の無給電工レメントと近接して設置され、前記第 1の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍であり、前記第 2の周波数帯域において実質等価電気長が 1 / 2波長、またはその整数倍と異なり、リァク夕ンス素子からなる回路網を介して接続部に接続される構成を有する請求項 1 0記載のアンテナ装置。