WO1999028989A1

WO1999028989A1 - Dispositif antenne combine

Info

Publication number: WO1999028989A1
Application number: PCT/JP1997/004427
Authority: WO
Inventors: Tsutomu Endo; Isamu Chiba; Masataka Ohtsuka; Yoshihiko Konishi; Shuji Urasaki
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 1999-06-10
Also published as: US6222505B1; EP0957533A1; JP3439772B2; EP0957533B1; EP0957533A4

Description

明細書複合アンテナ装置技術分野

この発明は、異なる周波数の送受信を行うための複合アンテナ装置に関し、周波数帯域の異なる複数の移動体通信サービスを、 1つの携帯端末によつて享受することを可能にするための複合アンテナ装置に関するものである。背景技術

近年、様々な周波数帯域を用いた移動体通信サービスが実用化されており、 1つの端末装置でそれら複数の移動体通信サービスを享受できるようにするための複合型のアンテナ装置は従来より種々のものが知られている。

第 1図は、そのような従来の携帯端末用のアンテナ装置の一例としての、例えば 1 9 9 4年電子情報通信学会秋季大会予稿集 B - 7 3 に開示された、携帯機用 2周波共用ダブルホイップアンテナという複合アンテナ装置の概略構造を示す斜視図である。図において、 1 は携帯端末の筐体であり、 2はこの筐体 1 に取り付けられた第 1のアンテナ、 3は同じく第 2のアンテナである。

この第 1図に示された、携帯機用 2周波共用ダブルホイップアンテナという携帯端末用の複合アンテナ装置では、第 1のアンテナ 2は低い周波数の約半波長の長さ h , を、第 2のアンテナ 3は高い周波数 f ₂ の約半波長の長さをそれそれ有している。このような複合アンテナ装置においては、低い周波数：の通信では第 1のアンテナ 2 を、高い周波数 f ；の通信では第 2のアンテナ 3 をそれそれ給電するように切り替えている。

ここで、第 2図は第 2のアンテナ 3 を給電し、第 1のアンテナ 2 を短絡した場合、第 3図は第 1 のアンテナ 2 を給電し、第 2のアンテナ 3を短絡した場合について、モーメント法を用いて計算した結果による垂直面内の放射パターンを示した説明図である。第 2図のように、第 2のァンテナ 3を給電して第 1のアンテナ 2 を短絡した場合にはさほど影響はないが、第 3図からもわかるように、第 1のアンテナ 2 を給電して第 2 のアンテナ 3を短絡した場合には、第 2のアンテナ 3の影響で、放射パターンが通常のダイポールアンテナの放射パターンから大きく変形してしまラ。

このように、従来の複合アンテナ装置によれば、一方のアンテナ（第 1のアンテナ 2 ) を給電しているときに、他方のアンテナ（第 2のアンテナ 3 ) の影響で、放射パターンが通常のダイポールアンテナの放射パターンから大きく変形することがあるため、水平方向の利得が低下してしまい、通信相手が水平面内全方向にランダムな環境で使用される携帯端末用のアンテナとしては不向きであるという課題があった。

また、 2つのアンテナ 2、 3 を並列に設ける構造のため、占有体積が大きくなり、携帯端末の携帯性が低下するという課題もあった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、 2つの異なる移動体通信サービスにそれそれ対応するアンテナを同軸上に構成することで、それそれのアンテナが水平面内で均一の利得が得られるとともに、占有体積も小さな複合アンテナ装置を実現することを目的とする。

また、それそれのアンテナを同軸上に構成して可動化することで、不使用時に無線機筐体内に収納して、携帯端末の携帯性を向上させることができる複合アンテナ装置を実現することを目的とする。発明の開示

請求の範囲第 1項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、同軸線路の一方の端部にその内導体に接続されたバランを配し、対をなす線状導体よりなるヘリカル状素子の一端をそのバランに接続するとともに、他端を同軸線路を中心として対称となるように、その周囲を旋回しながらバランと相対する方向に向かい、同軸線路の他方の端部でその外導体に接続し、同軸線路の他方の端部においてその内導体と接続された内導体接続端子、およびその外導体と接続された外導体接続端子を設けたものである。このことによって、同軸線路給電のへリカルアンテナと、その中心を通る同軸線路の外導体によるモノポールアンテナを複合したアンテナ装置とが同一の軸上に形成され、水平面内で均一な利得を得ることができ、占有体積を小さくすることが可能となる。

請求の範囲第 2項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、 1本の同軸線路と 1対のヘリカル状素子にて構成された、同軸線路より給電される 2線巻きのヘリカルアンテナと、当該同軸線路の外導体によるモノポ一ルアンテナとを同一の軸上に形成したものである。このことによって、水平面内で均一な利得を得ることができ、占有体積を小さくすることが可能な複合アンテナ装置を、簡単な構成で実現することができる。

請求の範囲第 3項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、 1本の同軸線路の一方の端部にバランとともに位相遅延素子を設けて、第 1のヘリカル状素子の一端をバランに直接接続し、第 2のヘリカル状素子の一端を位相遅延素子を介してバランに接続することで、同軸線路より給電される 4線巻きのへリカルアンテナを形成することにより、このヘリカルアンテナと、同軸線路の外導体によるモノポールアンテナとを同一の軸上で複合したものである。このことによって、放射パターンの対称性が改善され、水平面内でより均一な利得を得ることができる。

請求の範囲第 4項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、複数本の同軸線路を外導体が互いに接触するように束ね、各同軸線路の一方の端部にそれそれバランを配して、それそれのバランにヘリカル状素子の一端を接続し、それらヘリカル状素子の他端を同軸線路の他方の端部にてその外導体に接続することで複数のへリカルアンテナを形成することにより、これらのへリカルアンテナと、同軸線路の外導体によるモノポールアンテナとを同一の軸上で複合したものである。このことによって、複数種類の異なるサービスにそれそれ対応するアンテナを同軸上に構成することが可能となり、その水平面内における利得も均一なものとすることができ、占有体積も小さくすることができる。

請求の範囲第 5項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、第 1 の同軸線路の一方の端部に第 1のバランおよび第 1の位相遅延素子を、第 2の同軸線路の一方の端部に第 2のバランおよび第 2の位相遅延素子をそれそれ設け、第 1のへリカルアンテナを形成する 2対のヘリカル状素子の一端を、直接もしくは第 1の位相遅延素子を介して第 1のバランに接続するとともに、第 2のへリカルアンテナを形成する 2対のヘリカル状素子の一端を、直接もしくは第 2の位相遅延素子を介して第 2のバランに接続することで 4線巻きの 2つのヘリカルアンテナを形成することによつて、これらのへリカルアンテナと、当該同軸線路の外導体によるモノポ一ルアンテナとを同一の軸上で複合したものである。このことによつて、 3種類の異なるサービスにそれそれ対応するアンテナを同軸上に構成することが可能となり、その水平面内における利得も、放射パターンの対称性が改善されるため、均一なものとすることができる。

請求の範囲第 6項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、同軸線路の軸方向と直交する回転軸を中心に回転する、互いに絶縁された摺動接触体を同軸線路の一方の端部に配して、それらを同軸線路の内導体に接続された内導体接続端子と、外導体に接続されてた外導体接続端子としたものである。このことによって、不使用時には複合アンテナ装置を回転させて、無線機筐体と重なる位置に移動させることが可能となり、携帯性を向上させることができる。

請求の範囲第 7項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、ヘリカルァンテナとモノポールアンテナとを複合したアンテナ装置を収納/引き出し可能に配置し、その上端部に同軸線路とは電気的に絶縁してサブアンテナ素子を直列に配置し、収納時には、サブアンテナ素子の接続端子に無線回路の 1つを接続し、引き出し時には、収納時にサブアンテナ素子の接続端子に接続された無線回路を外導体接続端子に、他の無線回路を外導体接続端子と内導体接続端子との間に接続するようにしたものである。このことによって、不使用時には複合アンテナ装置を無線機筐体の内部に収納することが可能となつて携帯性を向上させることができ、収納時にはサブアンテナ素子に給電することで、利得を確保することも可能となる。

請求の範囲第 8項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、線状導体をヘリカル状に巻回したヘリカル状導体を、サブアンテナ素子として用いたものである。このことによって、サブアンテナ素子がヘリカルモノポ —ルアンテナとして動作し、収納時の利得を確保することができる。請求の範囲第 9項記載の発明に係る複合アンテナ装置は、線状導体をジグザグ状に蛇行させた折り曲げ導体を、サブアンテナ素子として用いたものである。図面の簡単な説明第 1 図は従来の複合アンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。第 2図は従来の複合アンテナ装置における、第 2のアンテナを給電して第 1のアンテナを短絡した場合の垂直面内の放射パターンを示す説明図である。

第 3図は従来の複合アンテナ装置における、第 1のアンテナを給電して第 2のアンテナを短絡した場合の垂直面内の放射パターンを示す説明図である。

第 4図はこの発明の実施の形態 1 による複合アンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。

第 5図はこの発明の実施の形態 2 による複合アンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。

第 6図は上記実施の形態 2 におけるへリカル状素子と同軸線路の中心導体との接続を模式的に示した平面図である。

第 7図はこの発明の実施の形態 3による複合アンテナ装置の概略構成を示す正面図である。

第 8図はこの発明の実施の形態 4による複合アンテナ装置が用いられた携帯端末の概略構成を示す斜視図である。

第 9図は上記実施の形態 4におけるアンテナ装置の可動取り付け部の概略構成を示す斜視図である。

第 1 0図はこの発明の実施の形態 5 による複合アンテナ装置が用いられた携帯端末の、アンテナ引き出し状態における概略構成を示す斜視図である。

第 1 1 図は上記実施の形態 5 におけるアンテナ収納状態の概略構成を示す斜視図である。

第 1 2図はこの発明の実施の形態 6 による複合アンテナ装置が用いられた携帯端末の、アンテナ引き出し状態における概略構成を示す斜視図である。

第 1 3図は上記実施の形態 6 におけるアンテナ収納状態の概略構成を示す斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面にしたがつてこれを説明する。実施の形態 1 .

第 4図は、この発明の実施の形態 1 による複合アンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、この第 4図には同軸線路の外導体によるモノポ —ルアンテナと、当該同軸線路により給電されるへリカルアンテナとを同一の軸上に複合した、携帯端末用の複合アンテナ装置が模式的に示されている。図において、 1 1 はその同軸線路であり、 1 2は当該同軸線路 1 1 の内導体、 1 3は同じく外導体である。 1 4は同軸線路 1 1の一端において、その内導体 1 2 と接続されている内導体接続端子であり、 1 5は同軸線路 1 1の内導体接続端子 1 4 と同一の端部において、その外導体 1 3 と接続されている外導体接続端子である。

1 6は同軸線路 1 1 の内導体接続端子 1 4および外導体接続端子 1 5 とは逆側の端部に配置され、当該同軸線路 1 1の内導体 1 2 に接続されたバランである。 1 7は 1対の線状導体よりなるヘリカル状素子で、このヘリカル状素子 1 7はその一端がバラン 1 6 に接続され、他端が、同軸線路 1 1 を中心として対称となるようにこの同軸線路 1 1の周囲を旋回しながら、バラン 1 6 と相対する方向に向かい、当該同軸線路 1 1の内導体接続端子 1 4および外導体接続端子 1 5が接続されている端部において、この同軸線路 1 1の外導体 1 3に接続されている。 1 8は外導体接続端子 1 5 を介して同軸線路 1 1の外導体 1 3 と接続される第 1の無線回路である。 1 9は内導体接続端子 1 4 を介して同軸線路 1 1 の内導体 1 2 と、外導体接続端子 1 5 を介して同軸線路 1 1の外導体 1 3 とそれそれ接続される第 2の無線回路である。なお、これら第 1の無線回路 1 8 と第 2の無線回路 1 9 とは異なった周波数帯域で通信を行うものであり、図示の例では、第 1 の無線回路 1 8の周波数帯域の方が、第 2の無線回路 1 9のそれよりも低くなつている。

次に動作について説明する。

へリカル状素子 1 7は、内導体接続端子 1 4 と外導体接続端子 1 5 を介して第 2の無線回路 1 9が接続されている同軸線路 1 1 によって給電されるヘリカルアンテナを形成する。このへリカルアンテナにおける同軸線路 1 1 と 1対のへリカル状素子 1 7 との間のモードの変換は、同軸線路 1 1の内導体 1 2 とヘリカル状素子 1 7の間に配されたバラン 1 6 によって行われる。このへリカルアンテナは同軸線路 1 1の軸方向にコ二カルビームを発生させるため、同一の水平面内においては、均一な利得を得ることができる。

一方、外導体接続端子 1 5 を介して第 1 の無線回路 1 8が接続された同軸線路 1 1の外導体 1 3はモノポールアンテナ素子となり、水平面内無指向性のアンテナを実現する。

このように、ヘリカルアンテナはヘリカル状素子 1 7が同軸線路 1 1 の周囲を、その同軸線路 1 1 に対して対称となるように周回しており、またモノポールアンテナは同軸線路 1 1の外導体 1 3 をアンテナ素子としているので、アンテナ構成が同軸線路に対して線対称となる。したがつて、放射パターンに対する軸が一致してそれそれ水平面内無指向性のアンテナが実現される。

また、このモノポールアンテナはヘリカル状素子 1 7の形状を変更せずに、へリカル状素子 1 7の導体長やへリカルピツチなどとは独立に実現することができるので、ヘリカル状素子 1 7の生成する放射パ夕一ンを変形させることはない。

以上のように、この実施の形態 1 によれば、同軸線路 1 1 にて給電される 1対のヘリカル状素子 1 7 によるへリカルアンテナと、その中心を通る同軸線路 1 1の外導体 1 3をアンテナ素子とするモノポ一ルアンテナとを同一の軸上で複合することによって複合アンテナ装置を構成しているので、水平面内において均一な利得を得ることができ、占有体積を小さくすることが可能な複合アンテナ装置が得られる効果がある。実施の形態 2 .

なお、上記実施の形態 1では、 1対のヘリカル状素子を用いた 2線卷きのへリカルアンテナと、同軸線路の外導体によるモノポールアンテナとによる携帯端末用の複合アンテナ装置について説明したが、ヘリカル状素子を 2対用いた 4線巻きのヘリカルアンテナと、同軸線路の外導体によるモノポールアンテナとを、同一の軸上にて複合するようにしてもよい。

第 5図はそのようなこの発明の実施の形態 2 による複合アンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、第 6図はそのヘリカル状素子と同軸線路の中心導体との接続を模式的に示した平面図である。図において、 1

1は同軸線路、 1 2はその内導体、 1 3は同じく外導体、 1 4は内導体接続端子、 1 5は外導体接続端子、 1 6はバラン、 1 8は第 1の無線回路、 1 9は第 2の無線回路であり、これらは、第 4図に同一符号を付して示した実施の形態 1 におけるそれらと同等の部分であるため、詳細な説明は省略する。

2 0は同軸線路 1 1 の内導体接続端子 1 4および外導体接続端子 1 5 とは逆側の端部に配置されて、当該同軸線路 1 1 の内導体に接続されたバラン 1 6 と接続している位相遅延素子である。 2 1 は 1対の線状導体よりなり、実施の形態 1 におけるヘリカル状素子 1 7 と同様に、その一端がバラン 1 6 に直接接続されている第 1のヘリカル状素子であり、 2 2は 1対の線状導体よりなり、その一端が位相遅延素子 2 0 を介してバラン 1 6 に接続されている第 2のヘリカル状素子である。なお、これら第 1のヘリカル状素子 2 1および第 2のヘリカル状素子 2 2の他端は、同軸線路 1 1 を中心として対称となるようにこの同軸線路 1 1 の周囲を旋回しながら、バラン 1 6および位相遅延素子 2 0 と相対する方向に向かい、当該同軸線路 1 1の内導体接続端子 1 4および外導体接続端子 1 5が接続されている端部において、この同軸線路 1 1の外導体 1 3にその他端が接続されている。

次に動作について説明する。

第 1のヘリカル状素子 2 1 は、第 2の無線回路 1 9が内導体接続端子 1 4 と外導体接続端子 1 5 との間に接続されている同軸線路 1 1 よりバラン 1 6のみを介して給電され、また第 2のヘリカル状素子 2 2は、第 2の無線回路 1 9が内導体接続端子 1 4 と外導体接続端子 1 5 との間に接続されている同軸線路 1 1 より、バラン 1 6および位相遅延素子 2 0 を介して給電されており、これによつて、 4線巻きのへリカルアンテナを形成している。このへリカルアンテナにおける同軸線路 1 1 と第 1のヘリカル状素子 2 1および第 2のヘリカル状素子 2 2 との間のモードの変換はバラン 1 6 によって行われ、第 2のヘリカル状素子 2 2はさらに位相遅延素子 2 0による所定の位相遅延が与えちれ、第 1のヘリカル状素子 2 1 より遅れた位相で給電される。したがって、このへリカルアンテナは、実施の形態 1 における 2線巻きのへリカルアンテナに比べ、より同軸線路 1 1 に対して対称なコニカルビームを発生させる。一方、外導体接続端子 1 5 を介して第 1の無線回路 1 8が接続された同軸線路 1 1 の外導体 1 3は、実施の形態 1の場合と同様にモノポールアンテナ素子となって水平面内無指向性のアンテナを実現する。

このように、ヘリカルアンテナは第 1のヘリカル状素子 2 1 と第 2のヘリカル状素子 2 2が同軸線路 1 1の周囲を、その同軸線路 1 1 に対して対称となるように周回しており、またモノポールアンテナは同軸線路 1 1の外導体 1 3 をアンテナ素子としているので、アンテナ構成が同軸線路に対して線対称となり、放射パターンに対する軸が一致してそれそれ水平面内無指向性のアンテナが実現される。

また、このモノポールアンテナは第 1ヘリカル状素子 2 1および第 2 のヘリカル状素子 2 2の形状を変更せずに、その導体長やヘリカルピッチなどとは独立に実現することができるので、第 1ヘリカル状素子 2 1 および第 2のヘリカル状素子 2 2の生成する放射パターンを変形させることはない。

以上のように、この実施の形態 2 によれば、同軸線路 1 1 にて給電される第 1のヘリカル状素子 2 1および第 2のヘリカル状素子 2 2 による 4線巻きのへリカルアンテナと、その中心を通る同軸線路 1 1の外導体 1 3をアンテナ素子とするモノポールアンテナとを同一の軸上に複合することによって複合アンテナ装置を形成しているので、水平面内においてより均一な利得を得ることができ、占有体積を小さくすることが可能な複合アンテナ装置が得られる効果がある。実施の形態 3 .

なお、上記各実施の形態では、同軸線路にて給電されるヘリカル状素子を用いた 1つのへリカルアンテナと、当該同軸線路の外導体によるモノポールアンテナとを同一の軸上に複合した携帯端末用の複合アンテナ装置について説明したが、複数のへリカルアンテナと 1 つのモノポールアンテナを複合するようにしてもよい。

第 7図はそのようなこの発明の実施の形態 3による複合アンテナ装置の概略構成を示す正面図であり、この第 7図では、それそれが 2対のへリカル状素子による 2つの 4線卷きへリカルアンテナと、束ねられた 2 本の同軸線路の外導体による 1つのモノポールアンテナとを同一の軸上に複合して形成した携帯端末用の複合アンテナ装置が模式的に示されている。なお、図中の相当部分には、第 5図と同一の符号を付してその説明を省略する。

図において、 2 3は束ねられてその外導体 1 3が電気的に接続されるように互いに接している、上記 2本の同軸線路の内の 1本である第 1の同軸線路であり、 2 4は同じく上記 2本の同軸線路の内のもう 1本である第 2の同軸線路である。 2 5は第 1の同軸線路 2 3の一端において、その内導体 1 2 と接続されている第 1の内導体接続端子、 2 6は第 2の同軸線路 2 4の一端において、その内導体 1 2 と接続されている第 2の内導体接続端子であり、 2 7は第 1の同軸線路 2 3および第 2の同軸線路 2 4の一端において、それらの外導体 1 3 と接続されている外導体接続端子である。

2 8は第 1の同軸線路 2 3の第 1の内導体接続端子 2 5および外導体接続端子 2 7 とは逆側の端部において、当該第 1の同軸線路 2 3の内導体 1 2 に接続された第 1のバランであり、 2 9はこの第 1のバラン 2 8 を介して第 1の同軸線路 2 3の内導体 1 2 に接続された第 1の位相遅延素子である。 3 0は第 2の同軸線路 2 4の第 2の内導体接続端子 2 6および外導体接続端子 2 7 とは逆側の端部において、当該第 2の同軸線路 2 4の内導体 1 2 に接続された第 2のバランであり、 3 1 はこの第 2のバラン 3 0を介して第 2の同軸線路 2 4の内導体 1 2 に接続された第 2 の位相遅延素子である。

3 2は第 1のヘリカルアンテナを構成する 2対の線状導体よりなるへリカル状素子であり、 3 3は第 2のへリカルアンテナを構成する 2対の線状導体よりなるヘリカル状素子である。この第 1のへリカルアンテナを構成するヘリカル状素子 3 2の 1対はその一端が第 1のバラン 2 8 に直接接続され、他の 1対はその一端が第 1 の位相遅延素子 2 9 を介して第 1 のバラン 2 8に接続されている。第 2のへリカルアンテナを構成するヘリカル状素子 3 3 も同様に、その 1対は一端が第 2のバラン 3 0に直接接続され、他の 1対は一端が第 2の位相遅延素子 3 1 を介して第 2 のバラン 3 0に接続されている。

なお、これら第 1のヘリカルアンテナを構成しているへリカル状素子 3 2、および第 2のへリカルアンテナを構成しているヘリカル状素子 3 3の他端は、束ねられた第 1の同軸線路 2 3 と第 2の同軸線路 2 4を中心として対称となるように、これら第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の周囲を旋回しながら、第 1および第 2バラン 2 8、 3 0 と第 1ぉょび第 2の位相遅延素子 2 9、 3 1 に相対する方向に向かい、当該第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の、第 1 の内導体接続端子 2 5、第 2の内導体接続端子 2 6および外導体接続端子 2 7が接続されている端部において、これら第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の外導体 1 3に接続されている。

3 4は第 2の内導体接続端子 2 6 を介して第 2の同軸線路 2 4の内導体 1 2 と接続され、外導体接続端子 2 7 を介して第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の外導体 1 3 と接続されている第 3の無線回路である。なお、第 1の無線回路 1 8は外導体接続端子 2 7を介して第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の外導体 1 3 と接続され、第 2の無線回路 1 9 は第 1 の内導体接続端子 2 5 を介して第 1の同軸線路 2 3の内導体 1 2 と、外導体接続端子 2 7を介して第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4 の外導体 1 3 とそれそれ接続されている。この第 2の無線回路 1 9 と第 3の無線回路 3 4 とは異なった周波数帯域で通信を行うものであり、図示の例では、第 2の無線回路 1 9の周波数帯域の方が、第 3の無線回路 3 4のそれよりも若干高くなつている。

このようにして、ヘリカル状素子 3 2により第 1の同軸線路 2 3 より給電される 4線卷きの第 1のへリカルアンテナが、ヘリカル状素子 3 3 により第 2の同軸線路 2 4 より給電される 4線巻きの第 2のへリカルァンテナがそれそれ構成され、また、束ねられた第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の外導体をアンテナ素子としてモノポールアンテナが構成される。

次に動作について説明する。

へリカル状素子 3 2 にて形成される第 1のへリカルアンテナは第 1の同軸線路 2 3 によって給電され、実施の形態 2 における 4線巻きのヘリカルアンテナと同様に、該当する周波数帯域でコニカルビ一ムを発生する。また、ヘリカル状素子 3 3 にて形成される第 2のへリカルアンテナも同様に、第 2の同軸線路 2 4によって給電され、該当する周波数帯域でコニカルビームを発生する。このように、この実施の形態 3 による複合アンテナ装置は、それそれの周波数帯域でコニカルビ一ムを発生する 2周波共用構成である。なお、ここでは第 1および第 2のへリカルアンテナはそれそれ 4線卷きの構造をとっているため、放射パターンの対称性は良好なものとなる。

—方、外導体接続端子 2 7 を介して第 1の無線回路 1 8が接続された第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の外導体 1 3は、互いに接触して電気的に接続されているため、実施の形態 1および実施の形態 2の場合と同様のモノポールアンテナ素子となって水平面内無指向性のアンテナを実現する。

なお、この実施の形態 3 においても、第 1および第 2のへリカルアンテナのヘリカル状素子 3 2、 3 3は第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の周囲を対称となるように周回しており、またモノポールアンテナは外導体 1 3が電気的に接続されるように束ねられた第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の外導体 1 3 をアンテナ素子としているので、アンテナ構成が同軸線路に対して線対称となり、放射パターンに対する軸が一致してそれそれ水平面内無指向性のアンテナが実現される。

また、このモノポールアンテナはヘリカル状素子 3 2および 3 3の形状を変更せずに、その導体長やヘリカルピツチなどとは独立に実現することができるので、第 1および第 2のへリカルアンテナの生成する放射パターンを変形させることはない。

以上のように、この実施の形態 3によれば、ヘリカル状素子 3 2 による 4線巻きの、第 1の同軸線路 2 3にて給電される第 1のへリカルアンテナ、およびヘリカル状素子 3 3による 4線巻きの、第 2の同軸線路 2 4にて給電される第 2のへリカルアンテナと、その中心を通る第 1および第 2の同軸線路 2 3、 2 4の外導体 1 3をアンテナ素子とするモノポ —ルアンテナとを同一の軸上に複合することによって複合アンテナ装置を形成しているの.で、 3種の異なるサ一ビスにそれそれ対応するアンテナを同軸上に構成することができ、またその水平面内における利得もより均一なものとすることが可能となり、占有体積の小形化も可能な複合アンテナ装置が得られる効果がある。

なお、上記説明では、それそれが 4線巻きの 2つのへリカルアンテナを用いた場合について説明したが、 3つもしくはそれ以上のヘリカルァンテナを用いた複合アンテナ装置も実現可能であり、さらに、ヘリカルアンテナは 4線卷きのもののみに限定されるものではなく、 2線巻きのヘリカルアンテナを用いるようにしてもよい。実施の形態 4 .

第 8図はこの発明の実施の形態 4による複合アンテナ装置が用いられた携帯端末の概略構成を示す斜視図であり、第 9図はそのアンテナ装置の可動取り付け部の概略構成を示す斜視図である。なお、この第 8図および第 9図においては、相当部分には第 1 図と同一の符号を付してその説明を省略する。

図において、 3 5は第 1の無線回路 1 8および第 2の無線回路 1 9 を内蔵し、それらに接続される複合アンテナ装置が回転可能に取り付けられる無線機筐体である。 3 6はこの無線機筐体 3 5 に複合アンテナを回転可能に取り付けるための回転軸で、その軸方向は複合アンテナ装置の同軸線路 1 1の軸方向と直交するように配置されている。 3 7はこの回転軸 3 6 を中心に回転する第 1の摺動接触体であり、 3 8はこの第 1の摺動接触体 3 7 とは電気的に絶縁されて、回転軸 3 6 を中心に回転する第 2の摺動接触体である。なお、第 1の摺動接触体 3 7は同軸線路 1 1 の内導体 1 2 と電気的に接続されて内導体接続端子として機能し、第 2 の摺動接触体は同軸線路 1 1の外導体 1 3 と電気的に接続されて外導体接続端子として機能する。

次に動作について説明する。

複合アンテナ装置の動作原理は実施の形態 1〜実施の形態 3の場合と同様であり、第 2の無線回路 1 9 より同軸線路 1 1 を介して給電されたときは、コニカルビ一ムを発生するへリカルアンテナとして動作し、第 1の無線回路 1 8で給電されたときはそのへリカルアンテナに給電するための同軸線路 1 1の外導体 1 3がモノポールアンテナ素子として動作する。ここで、第 1 の無線回路 1 8は外導体接続端子として機能する第 2の摺動接続体 3 8 を介して、同軸線路 1 1の外導体 1 3 に常時接続されている。また、第 2の無線回路 1 9は内導体接続端子として機能する第 1 の摺動接続体 3 7 を介して同軸線路 1 1 の内導体 1 2 と、前記第 2の摺動接続体 3 8 を介して同軸線路 1 1の外導体 1 3 との間に常時接続されている。すなわち、同軸線路 1 1 にて給電されるへリカルアンテナと同軸線路 1 1 の外導体 1 3によるモノポールアンテナとを複合したアンテナ装置を回転軸 3 6 を中心として回転させても、第 1の摺動接続体 3 7 と第 2の摺動接続体 3 8の作用によって、これら第 1の無線回路 1 8および第 2の無線回路 1 9 と、同軸線路 1 1の内導体 1 2および外導体 1 3 との接続が断たれることはない。

したがって、携帯端末を使用しない場合には複合アンテナ装置を無線機筐体 3 5 と重なる位置に固定しておき、使用する場合に複合アンテナ装置を回転させて、第 8図に示すように無線機筐体 3 5 と重ならない位置に固定すれば、水平面内で均一な利得を得ることができる複合アンテナ装置として使用できる。

このように、この実施の形態 4によれば、回転軸 3 6 を中心として回転自在な複合アンテナ装置を実現でき、未使用時には複合アンテナ装置を無線機筐体 3 5 と重なる位置に固定しておくことができるため、携帯端末の携帯性を向上させることができる効果がある。実施の形態 5 .

なお、上記実施の形態 4においては、複合アンテナ装置を無線機筐体と重なる位置まで回転させて固定することにより、携帯端末の携帯性の向上をはかるものについて説明したが、複合アンテナ装置を無線機筐体の内部に収納することにより、携帯端末の携帯性を向上させることも可能である。

第 1 0図および第 1 1 図は、そのようなこの発明の実施の形態 5 による複合アンテナ装置を示す概略構成図であり、第 1 0図には無線機筐体から複合アンテナ装置を引き出した状態について、また、第 1 1図には無線機筐体に複合アンテナ装置を収納した状態について、それそれ模式的に示されている。なお、この第 1 0図および第 1 1 図においては、相当部分には第 8図および第 9図と同一の符号を付してその説明を省略す o

図において、 3 9は無線機筐体 3 5 に内蔵された第 1の無線回路 1 8 および第 2の無線回路 1 9 に接続されて、同軸線路 1 1で給電されるへリカルアンテナと同軸線路 1 1の外導体 1 3によるモノポールアンテナとの複合アンテナ装置が収納されるアンテナ収納室である。 4 0はこのアンテナ収納室 3 9 に収納される複合アンテナ装置の上端部に、その同軸線路 1 1 とは電気的に接続しないように直列に配置されたサブアンテナ素子であり、 4 1 はこのサブアンテナ素子 4 0の接続端子である。なお、この実施の形態 5 においては、サブアンテナ素子 4 0 として、接続端子 4 1 に接続された線状導体をへリカル状に卷回したヘリカル状導体が用いられている。

また、 4 2は第 1の無線回路 1 9 を、複合アンテナ装置を無線機筐体 3 5のアンテナ収納室 3 9 に収納した時には、サブアンテナ素子 4 0の接続端子 4 1 に接続し、アンテナ収納室 3 9から引き出した時には、同軸線路 1 1の下端部に備えられた外導体接続端子 1 5 に接続する、切替手段としての第 1のパネ状接点である。 4 3は複合アンテナ装置を無線機筐体 3 5のアンテナ収納室 3 9 より引き出した時にのみ、第 2の無線回路 1 9を同軸線路 1 1の下端部に備えられた内導体接続端子 1 4 と外導体接続端子 1 5 との間に接続する、切替手段としての第 2のパネ状接点である。

次に動作について説明する。

複合アンテナ装置の動作原理は、この場合も実施の形態 1〜実施の形態 3の場合と同様であり、第 2の無線回路 1 9 より同軸線路 1 1 を介して給電されたときは、コニカルビ一ムを発生するヘリカルアンテナとして動作し、第 1の無線回路 1 8で給電されたときはそのへリカルアンテナに給電するための同軸線路 1 1の外導体 1 3がモノポールアンテナ素子として動作する。

携帯端末を使用しないときには、第 1 1図に示すように、複合アンテナ装置を無線機筐体 3 5のアンテナ収納室 3 9内に収納しておき、使用する場合に、第 1 0図に示すように、複合アンテナ装置を無線機筐体 3 5のアンテナ収納室 3 9内から引き出す。第 1 0図に示すように、使用時にアンテナ収納室 3 9より複合アンテナ装置を引き出した場合、第 1 の無線回路 1 8は第 1 のパネ状接点 4 2を介して、同軸線路 1 1の下端部に配置された外導体接続端子 1 5に接続され、第 2の無線回路 1 9は第 2のパネ状接点 4 3を介して、同軸線路 1 1の下端部に配置された内導体接続端子 1 4と外導体接続端子 1 5 との間に接続される。そして、この同軸線路 1 1を介して給電されたへリカルアンテナはコニカルビ一ムを発生し、同軸線路 1 1の外導体 1 3がモノポールアンテナ素子となり、水平面内無指向性のアンテナを実現する。

携帯端末の使用が済むと、複合アンテナ装置は第 1 1図に示すように無線機筐体 3 5のアンテナ収納室 3 9内に収納される。これにより、第 1の無線回路 1 8は第 1のパネ状接点 4 2を介して、同軸線路 1 1の上端部に電気的に絶縁されて直列に配置された、へリカル状導体によるサブアンテナ素子 4 0の接続端子 4 1 に接続される。一方、第 2の無線回路 1 9は第 2のパネ状接点 4 3が、同軸線路 1 1の下端部の内導体接続端子 1 4および外導体接続端子 1 5 との接触が断たれるため、無接続の状態となる。この時、第 1 の無線回路 1 8 よりヘリカル状導体によるサブアンテナ素子 4 0 に給電し、当該ヘリカル状導体をリカルモノポールアンテナとして動作させることによって、複合アンテナ装置収納時においても利得を確保することができる。

このように、この実施の形態 5 によれば、切替手段としてのパネ状接点 4 2、 4 3 を設けたことで、同軸線路 1 1 から給電されるへリカルァンテナとその同軸線路 1 1の外導体 1 3 をアンテナ素子とするモノポ一ルアンテナを複合した複合アンテナ装置が軸方向に可動となり、無線機筐体 3 5 に設けられたアンテナ収納室 3 9 に収納することが可能となるため、携帯端末の携帯性が向上し、さらに複合アンテナ装置の収納時にはヘリカル状導体によるサブアンテナ素子 4 0に給電することでヘリ力ルモノポールアンテナとして動作させ、利得を確保することができるなどの効果がある。実施の形態 6 .

また、上記実施の形態 5 においては、サブアンテナ素子としてへリカル状導体を用いた場合について説明したが、このサブアンテナ素子はこれにのみ限られるものではない。

第 1 2図および第 1 3図は、サブアンテナ素子として折り曲げ導体を用いた場合の、この発明の実施の形態 6 による複合アンテナ装置を示す概略構成図であり、第 1 2図には無線機筐体から複合アンテナ装置を引き出した状態、第 1 3図には無線機筐体に複合アンテナ装置を収納した状態がそれそれ模式的に示されている。なお、この第 1 2図および第 1 3図においては、相当部分には第 1 0図および第 1 1図と同一の符号を付してその説明を省略する。図において、 4 4は接続端子 4 1 に接続されている線状導体をジグザグ状に蛇行させた折り曲げ導体よりなるサブアンテナ素子であり、アンテナ収納室 3 9 に収納される複合アンテナ装置の上端部に、その同軸線路 1 1 とは電気的に接続しないように直列に配置されている。

次に動作について説明する。

このように構成された複合アンテナ装置の動作原理は、基本的には上記実施の形態 5の場合と同様であり、複合アンテナ装置をアンテナ収容室 3 9 より引き出した場合には同軸線路 1 1 より給電されるへリカルァンテナ、および同軸線路 1 1の外導体 1 3によるモノポールアンテナとして動作する。また複合アンテナ装置をアンテナ収納室 3 9 に収納した場合には、第 1の無線回路 1 8 より折り曲げ導体によるサブアンテナ素子 4 4 に給電することによって、収納時においても利得を確保することができる。

このように、この実施の形態 6 によっても、携帯端末の携帯性が向上し、収納時にも利得を確保することが可能となる効果がある。産業上の利用可能性

以上のように、この発明の複合アンテナ装置によれば、同軸線路給電のヘリカルアンテナとその中心を通る同軸線路の外導体をアンテナ素子としたモノポールアンテナを同一の軸上に複合したことにより、水平面内で均一な利得を得ることができ、占有体積を小さくすることが可能となるため、周波数帯域の異なる複数の移動体通信サービスを享受する無線機のアンテナ装置として有用であり、さらに、当該アンテナ装置を可動にすることにより、不使用時には無線機筐体内に収納しておくことが可能となって携帯性が向上するため、特に、携帯端末用のアンテナ装置として用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 同軸線路と、

前記同軸線路の一方の端部において、その内導体に接続されたバランと、

対をなす線状導体よりなり、前記バランにその一端が接続され、他端が、前記同軸線路を中心として対称となるように、その周囲を旋回しながら前記バランと相対する方向に向かい、前記同軸線路の他方の端部においてその外導体に接続されるヘリカル状素子と、

前記同軸線路の他方の端部において、その内導体と接続された内導体接続端子と、

前記同軸線路の他方の端部において、その外導体と接続された外導体接続端子とを備えた複合アンテナ装置。

2 . 同軸線路を 1本用意してその一方の端部に備えられたバランに、 1 対の線状導体よりなるヘリカル状素子の一端を接続し、

その他端を前記バランと相対する方向に向かって、前記同軸線路を中心として対称となるようにその周囲を旋回させ、前記同軸線路の他方の端部においてその外導体に接続し、

前記同軸線路の他方の端部に備えられた外導体接続端子に第 1の無線回路を、

前記外導体接続端子と内導体接続端子との間に第 2の無線回路をそれそれ接続するようにしたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の複合アンテナ装置。

3 . 1本の同軸線路の、バランが備えられた側の端部に位相遅延素子を設け、

1対の線状導体よりなる第 1のヘリカル状素子の一端を前記バランに直接接続するとともに、

1対の線状導体よりなる第 2のヘリカル状素子の一端を前記位相遅延素子を介して前記バランに接続し、

前記第 1および第 2のヘリカル状素子の他端を、前記バランおよび位相遅延素子と相対する方向に向かって、前記同軸線路を中心として対称となるようにその周囲を旋回させ、前記同軸線路の他方の端部においてその外導体に接続し、

前記同軸線路の他方の端部に備えられた外導体接続端子に第 1 の無線回路を、

4 . 複数本の同軸線路を用意してそれらの外導体が互いに接触するように束ね、

前記各同軸線路の一方の端部のそれそれに備えられた複数のバラン毎に、複数組用意された、それそれが対をなす線状導体よりなるヘリカル状素子の一端を接続し、

それら各ヘリカル状素子の他端を、前記バランと相対する方向に向かつて、前記各同軸線路を中心として対称となるようにその周囲を旋回させ、前記各同軸線路の他方の端部においてそれらの外導体に接続し、前記各同軸線路の他方の端部において、それそれの内導体と接続された複数の内導体接続端子と、

前記各同軸線路の他方の端部において、それらの外導体と接続された外導体接続端子とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の複合アンテナ装置。

5 . 第 1の同軸線路の第 1のバランが備えられた側の端部に第 1の位相遅延素子を、第 2の同軸線路の第 2のバランが備えられた側の端部に第 2の位相遅延素子をそれそれ設け、

第 1のヘリカルアンテナを形成する 2対のヘリカル状素子の一方の対の一端を前記第 1の位相遅延素子を介して、また他方の対の一端を直接前記第 1のバランに接続するとともに、

第 2のへリカルアンテナを形成する 2対のヘリカル状素子の一方の対の一端を前記第 2の位相遅延素子を介して、また他方の対の一端を直接前記第 2のバランに接続し、

前記各ヘリカル状素子の他端を、前記各バランおよび位相遅延素子と相対する方向に向かって、前記各同軸線路を中心として対称となるようにその周囲を旋回させ、前記各同軸線路の他方の端部においてそれらの外導体に接続し、

前記第 1および第 2の同軸線路の他方の端部にてそれらの外導体と接続されている外導体接続端子に第 1の無線回路を、

前記第 1の同軸線路の他方の端部にてその内導体と接続されている第 1の内導体接続端子と前記外導体接続端子との間に第 2の無線回路を、前記第 2の同軸線路の他方の端部にてその内導体と接続されている第 2の内導体接続端子と前記外導体接続端子との間に第 3の無線回路をそれそれ接続するようにしたことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の複合アンテナ装置。

6 . 同軸線路のバランに相対する側の端部に、当該同軸線路の軸方向と直交する回転軸を中心にして回転する、互いに絶縁された複数の摺動接触体を配し、

前記各摺動接触体を前記同軸線路の内導体あるいは外導体のそれそれに接続し、

前記同軸線路の内導体に接続された摺動接触体を内導体接続端子、外導体に接続された摺動接触体を外導体接続端子としたことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 5項のうちのいずれか 1項記載の複合アンテナ装置。

7 . 無線機筐体に収納および引き出し可能に配置された同軸線路の上端部にバランを備え、

ヘリカル状素子の一端を前記バランに接続し、他端を前記バランと相対する方向に向かって、前記同軸線路を中心として対称となるようにその周囲を旋回させ、前記同軸線路の下端部においてその外導体に接続するとともに、

接続端子を有するサブアンテナ素子を、前記同軸線路の上端部に当該同軸線路とは電気的に絶縁して直列に配置し、

前記同軸線路の収納時には、前記サブアンテナ素子の接続端子に 1つの無線回路を接続し、前記同軸線路の引き出し時には、当該同軸線路の下端部に備えられた外導体接続端子に、前記同軸線路の収納時に前記サブアンテナ素子の接続端子に接続された無線回路を、前記同軸線路の下端部に備えられた内導体接続端子と前記外導体接続端子の間に他の無線回路を接続するための切替手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 5項のうちのいずれか 1項記載の複合アンテナ装置。

8 . サブアンテナ素子が、接続端子に接続された線状導体を、ヘリカル状に巻回したヘリカル状導体よりなることを特徴とする請求の範囲第 7 項記載の複合アンテナ装置。

9 . サブアンテナ素子が、接続端子に接続された線状導体を、ジグザグ状に蛇行させた折り曲げ導体よりなることを特徴とする請求の範囲第 7 項記載の複合アンテナ装置。