CN1269060A - 携带式电话机用天线装置 - Google Patents

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千叶勇
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Abstract

备有:第1圆筒4,以竖直的形式设置在携带式电话机的壳体1的上部;4元件偶极阵列天线4a～4d,通过供电线路与装在壳体内部的收发信机电路连接,以相对于上述第1圆筒的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置在第1圆筒的表面上,元件长度具有大约半波长的长度;第2圆筒5,具有比第1圆筒的内径小的直径,可以收放在第1圆筒内,并当从第1圆筒拉出时,以同轴的形式竖直地靠近设置在第1圆筒的上方;及4元件线状导体5a～5d,以相对于第2圆筒的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置在第2圆筒的表面上;可以在大范围覆盖区域上获得良好的增益及圆偏振波特性,并能提供因具有可拉出和收放的结构因而在携带性上优异的携带式电话机用天线装置。

Description

携带式电话机用天线装置
                   技术领域
本发明涉及能够在大范围覆盖区域上获得良好的增益和圆偏振波特性、且在携带性上优异的携带式电话机用天线装置。
                   背景技术
作为这种天线，以往已有在1997年电子信息通信学会通信协会大会预征稿集B-1-51中公开的一种形式。
图13是上述文献中公开的带移动通信终端壳体的螺旋形天线的结构图。
在图13中示出的螺旋型线11，按规定间隔d以竖直的形式设置在金属壳体10上，同时使2个线状元件相互交叉，并将各元件弯曲成螺旋状，在第1线状元件与第2线状元件的顶部保持90度的相位差并进行供电，从而如图14～图17所示在大范围上获得良好的增益和圆偏振波特性。
即，图14～图17是表示将螺旋型天线11用作移动通信终端用天线时对金属壳体10的辐射特性的影响的研究结果的特性图。从图14和图15所示的由间隔d引起的垂直面方向性的变化可以清楚看出，金属壳体10，在天顶方向上对方向性几乎没有影响。此外，从图16和图17所示的轴比特性可以清楚看出，金属壳体10的影响相当小。其结果是，可以看出，金属壳体10对各种特性的影响很小，因而螺旋型天线11适于用作所要安装的天线。
但是，图13所示金属壳体1的长度为150mm，螺旋型天线2的长度为80mm，如将两者间的间隔d包括在内，则总长将超过230mm，所以，如采用这种结构则将损害其携带性。
因此，可以考虑能够将天线本体收放在移动通信终端用壳体内的结构，但假如将螺旋型天线本体收放在移动通信终端用壳体内，则存在着很难使供电电路成为可动的问题。
即，图18示出在IEEE AP-S 1997 Digest 664“A New GCPWResonant Quadrifiler Helix Antena for GPS Land MobileApplications”的图1中示出的供电电路部，供电部12从圆筒内的1根供电电缆通过平衡-不平衡转换器短路部13分成2对供电电缆，以便对螺旋型天线的各辐射元件17进行供电，这里，由于不能将对各辐射元件17进行供电的圆筒内的4根供电电缆构成挠性结构而只能是固定的电路结构，所以，存在着很难使供电电路成为可动的问题。
本发明，是为解决如上所述的课题而开发的，其目的是提供一种在结构上将可动的螺旋型天线的辐射元件靠近固定的激励用天线设置并使其以同轴的形式与该固定的激励用天线叠置但在电气上互不连通，从而能够在大范围上获得良好的圆偏振波特性及优异的携带性的携带式电话机用天线装置。
                       发明的公开
本发明的携带式电话机用天线装置，备有：第1圆筒，以竖直的形式设置在携带式电话机的壳体上部；4元件偶极阵列天线，通过供电线路与装在上述壳体内部的收发信机电路连接，以相对于上述第1圆筒的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置在上述第1圆筒面上，元件长度具有大约半波长的长度；第2圆筒，具有比上述第1圆筒的内径小的直径，可以收放在第1圆筒内，并当从第1圆筒拉出时，以同轴的形式竖直地靠近设置在第1圆筒的上方；及4元件线状导体，以相对于上述第2圆筒的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置在上述第2圆筒面上。
另外，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约半波长的长度。
另外，其特征在于：上述4元件线状导体，将4元件线状导体中相对于第2圆筒的中心轴彼此位置相对的2组元件分别在上端和下端短路。
另外，其特征在于：还备有一对圆板状导体，设置在上述第2圆筒的上端和下端，用于将所有的上述4元件线状导体分别在上述第2圆筒的上端和下端短路。
另外，其特征在于：还备有一对圆环状导体，设置在上述第2圆筒的上端和下端，用于将所有的上述4元件线状导体分别在上述第2圆筒的上端和下端短路。
另外，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约1/4波长的奇数倍的长度，同时将4元件线状导体中相对于第2圆筒的中心轴彼此位置相对的2组线状导体分别在上端短路。
另外，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约1/4波长的奇数倍的长度，同时还备有圆板状导体，设置在上述第2圆筒的上端，用于将所有的上述4元件线状导体在第2圆筒上端短路。
另外，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约1/4波长的奇数倍的长度，同时还备有圆环状导体，设置在上述第2圆筒的上端，用于将所有的上述4元件线状导体在第2圆筒的上端短路。
                  附图的简单说明
图1是表示本发明实施形态1的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图2是表示本发明实施形态1的设置在第1圆筒面上的偶极阵列天线的供电相位的说明图。
图3是表示本发明实施形态1的设置在第1圆筒面上的偶极阵列天线的垂直面内辐射模式的辐射特性图。
图4是将本发明实施形态1的携带式电话机用天线装置整体与只有偶极阵列天线的各垂直面内辐射模式进行比较后示出的辐射特性图。
图5是表示将本发明实施形态1的天线从壳体拉出时的说明图。
图6是表示将本发明实施形态1的天线收放在壳体内时的说明图。
图7是表示本发明实施形态2的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图8是表示本发明实施形态3的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图9是表示本发明实施形态4的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图10是表示本发明实施形态5的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图11是表示本发明实施形态6的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图12是表示本发明实施形态7的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图13是现有的携带式电话机用天线装置的简略结构图。
图14是表示现有的携带式电话机用天线装置的垂直面方向性的辐射特性图。
图15是表示现有的携带式电话机用天线装置的垂直面方向性的辐射特性图。
图16是表示现有的携带式电话机用天线装置的轴比特性的特性图。
图17是表示现有的携带式电话机用天线装置的轴比特性的特性图。
图18是表示在IEEE AP-S 1997 Digest 664“A New GCPWResonant Quadrifiler Helix Antena for GPS Land MobileApplications”的图1中示出的供电电路部的结构图。
                实施发明的最佳形态
实施形态1
图1是表示本发明实施形态1的简略结构图。
在图1中，1是携带式电话机的壳体，2是装在上述壳体1内部的收发信机电路，3是将上述收发信机电路2内的供电电路(图中未示出)与后文所述的偶极阵列天线连接的供电线路，4是以竖直的形式固定在携带式电话机的壳体1上部的第1圆筒，在该第1圆筒4的表面上，设置着以相对于第1圆筒4的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置的其元件长度约为半波长长度的4元件偶极阵列天线4a～4d。
另外，5是第2圆筒，具有比上述第1圆筒4的内径小的直径，可以收放在第1圆筒4内，并当从第1圆筒4拉出时，以同轴的形式竖直地靠近设置在第1圆筒4的上方，在该第2圆筒5的表面上，设置着以相对于第2圆筒5的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置的，其元件长度为半波长长度的4元件线状导体5a～5d。
以下，说明动作原理。
图2示出从上方观察包含图1所示A-A′的水平面的第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线的断面的图。
如图2所示，当通过从供电线路3的供电对第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线进行供电以使相位沿左旋方向超前时，如果是图1的结构，则产生左旋圆偏振波。因此，如图3所示，垂直面内辐射模式变为在天顶方向上具有大的增益的形状。而水平面内的辐射模式，如公开了图13中示出的结构的文献所示，由于壳体造成的影响很小，所以与单体天线的特性一样，基本上为无方向性的辐射模式形状。
因此，当将在圆筒面上设有以相对于圆筒中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置的元件长度约为半波长长度的4元件线状导体5a～5d的第2圆筒5以在电气上不连通的方式靠近第1圆筒4的上方设置并适当地选择两圆筒的间隔时，第1圆筒4表面上的4元件偶极阵列天线4a～4d与第2圆筒5表面上的4元件线状导体5a～5d分别进行电容耦合，并将第2圆筒5表面上的4元件线状导体5a～5d作为4元件偶极阵列天线而以与第1圆筒4表面上的偶极阵列天线的各元件相同的相位关系供电，所以，具有图4实线所示的垂直面内辐射模式，与第1圆筒4表面上的偶极阵列天线相比，可以构成在大范围上具有良好增益的圆偏振波天线。
进一步，由于第2圆筒5不固定，所以，当如图5所示从第1圆筒4拉出时，具有如图4实线所示的辐射特性，当如图6所示收放在第1圆筒4内时，具有图3所示的辐射特性，并可以使整个携带式电话机为携带性优异的小型结构。
按照上述实施形态1，在结构上，将设在以与第1圆筒4同轴的方式伸缩的第2圆筒5上的4元件线状导体5a～5d与设在以竖直的形式固定在壳体1上部的第1圆筒4表面上的作为激励用天线的4元件偶极阵列天线4a～4d靠近设置，使其与该4元件偶极阵列天线4a～4d叠置但在电气上互不连通，从而可以在大范围上具有良好的圆偏振波特性及优异的携带性。
实施形态2
图7是表示本发明实施形态2的简略结构图。
在图7中，对与图1所示实施形态1相同的部分标以相同的符号而将其说明省略。作为新的符号，6a～6d是在第2圆筒5的表面上以相对于第2圆筒5的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置的其元件长度约为1/4波长的奇数倍长度的4元件线状导体，该4元件线状导体6a～6d，在第2圆筒5的上端5e将各相对的元件短路在一起，从而构成使2个元件的元件长度约为半波长的整数倍的线状导体对。
以下，说明动作原理。
与实施形态1一样，当通过从供电线路3对第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线4a～4d供电以使相位沿左旋方向超前、并将具有4元件线状导体6a～6d的第2圆筒5以在电气上不连通的方式靠近第1圆筒4的上方设置并适当地选择两圆筒的间隔时，第1圆筒4表面上的元件4a～4d与第2圆筒6表面上的元件6a～6d分别进行电容耦合，并如上所述，4元件6a～6d，由于在第2圆筒5的上端6e由各相对的元件短路在一起，所以，可以作为2元件的元件长度约为半波长的整数倍的线状导体对的阵列天线供电。
但是，将相对的元件短路在一起而构成的上述2元件偶极阵列，由于以与第1圆筒4表面上的偶极阵列天线的各元件相同的相位关系供电，所以，可以得到与实施形态1相同的特性。另外，由于2元件偶极阵列在第2圆筒5的上端5e的表面上交叉的点位于轴对称的位置，所以即使将元件短路在一起，也能获得同样的特性。
实施形态3
图8是表示本发明实施形态3的简略结构图。
在图8中，对与图1所示实施形态1相同的部分标以相同的符号而将其说明省略。作为新的符号，5e和5f表示第2圆筒5的上端和下端，在本实施形态3中，与实施形态1的不同点在于，元件长度约为半波长长度的线状导体5a～5d，通过在第2圆筒5的上端5e和下端5f将各相对的元件短路在一起，构成2元件的元件长度约为1个波长的整数倍的线状环形天线。
以下，说明动作原理。
与实施形态1一样，当通过从供电线路3对第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线4a～4d的供电以使相位沿左旋方向超前、并将具有4元件线状导体7a～7d的第2圆筒5以在电气上不连通的方式靠近第1圆筒4的上方设置并适当地选择两圆筒的间隔时，第1圆筒4表面上的4元件偶极阵列天线4a～4d与第2圆筒5表面上的4元件线状导体7a～7d分别进行电容耦合，并如上所述，4元件线状导体7a～7d，由于在第2圆筒5的上端5e和下端5f由各相对的元件短路在一起，所以，可以作为2元件的元件长度约为1个波长的整数倍的线状环形天线供电。
但是，上述的2元件线状环形天线，由于以与第1圆筒4表面上的偶极阵列天线的各元件相同的相位关系供电，所以，可以得到与实施形态1相同的特性。另外，由于2元件线状环形天线在上端5e和下端5f的表面上交叉的点位于轴对称的位置，所以即使将元件短路在一起，也能获得同样的特性。
实施形态4
图9是表示本发明实施形态4的简略结构图。
在图9中，对与图7所示实施形态2相同的部分标以相同的符号而将其说明省略。作为新的符号，8表示设置在第2圆筒5的上端并用于将设在第2圆筒5表面上的4元件线状导体6a～6d短路的圆板状导体，作为元件长度具有大约1/4波长的奇数倍长度的线状导体6a～6d，由于由圆板状导体8短路，所以构成元件长度约为半波长整数倍的彼此交叉的线状导体对。
以下，说明动作原理。
与实施形态2一样，当通过从供电线路3对第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线4a～4d供电以使相位沿左旋方向超前、并将具有4元件线状导体6a～6d的第2圆筒5以在电气上不连通的方式靠近第1圆筒4的上方设置并适当地选择两圆筒的间隔时，第1圆筒4表面上的元件4a～4d与第2圆筒5表面上的元件6a～6d分别进行电容耦合，并按照与实施形态2相同的原理进行动作。
但是，上述的第2圆筒5表面上的元件6a～6d，虽然在第2圆筒5的上端由圆板状导体8短路，但当第2圆筒5的直径与波长相比足够小时，由于在圆板状导体8的表面上电位基本上相同，所以按照与实施形态2相同的原理进行动作。
实施形态5
图10是表示本发明实施形态5的简略结构图。
在图10中，对与图1所示实施形态1相同的部分标以相同的符号而将其说明省略。作为新的符号，9表示设置在第2圆筒5的上端和下端并用于将设在第2圆筒5表面上的4元件线状导体5a～5d短路的一对圆板状导体，元件长度约为半波长长度的线状导体5a～5d，由于在第2圆筒5的上端和下端由一对圆板状导体9将各相对的元件短路在一起，所以构成2元件长度约为1个波长的整数倍的线状环形天线。
以下，说明动作原理。
与实施形态1一样，当通过从供电线路3对第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线4a～4d供电以使相位沿左旋方向超前、并将具有4元件线状导体5a～5d的第2圆筒5以在电气上不连通的方式靠近第1圆筒4的上方设置并适当地选择两圆筒的间隔时，第1圆筒4表面上的元件4a～4d与第2圆筒5表面上的元件5a～5d分别进行电容耦合，并按照与实施形态3相同的原理进行动作。
但是，上述的第2圆筒5表面上的元件5a～5d，虽然由一对圆板状导体9短路，但当第2圆筒5的直径与波长相比足够小时，由于在一对圆板状导体9的表面上电位基本上相同，所以按照与实施形态3相同的原理进行动作。
实施形态6
图11是表示本发明实施形态6的简略结构图。
在图11中，对与图9所示实施形态4相同的部分标以相同的符号而将其说明省略。作为新的符号，10表示设置在第2圆筒5的上端并用于将设在第2圆筒5表面上的4元件线状导体6a～6d短路的圆环状导体，元件长度约为1/4波长的奇数倍长度的线状导体6a～6d，由于在第2圆筒5的上端由圆环状导体10将各相对的元件短路在一起，所以构成2元件长度约为半波长整数倍的彼此交叉的线状导体对。
以下，说明动作原理。
与实施形态1一样，当通过从供电线路3对第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线4a～4d供电以使相位沿左旋方向超前、并将具有4元件线状导体6a～6d的第2圆筒5以在电气上不连通的方式靠近第1圆筒4的上方设置并适当地选择两圆筒的间隔时，第1圆筒4表面上的元件4a～4d与第2圆筒5表面上的元件6a～6d分别进行电容耦合，并按照与实施形态2相同的原理进行动作。
但是，上述的第2圆筒5表面上的元件6a～6d，虽然在第2圆筒5的上端面上由圆环状导体10短路，但当第2圆筒5的直径与波长相比足够小时，由于在圆环状导体10的表面上电位基本上相同，所以按照与实施形态2相同的原理进行动作。
实施形态7
图12是表示本发明实施形态7的简略结构图。
在图12中，对与图10所示实施形态5相同的部分标以相同的符号而将其说明省略。作为新的符号，11表示设置在第2圆筒5的上端和下端并用于将设在第2圆筒5表面上的4元件线状导体5a～5d短路的圆环状导体，元件长度约为半波长长度的线状导体5a～5d，由于在第2圆筒5的上端和下端由圆环状导体11将各相对的元件短路在一起，所以构成2元件长度约为1个波长的整数倍的线状环形天线。
以下，说明动作原理。
与实施形态1一样，当通过从供电线路3对第1圆筒4上的4元件偶极阵列天线4a～4d供电以使相位沿左旋方向超前、并将具有4元件线状导体5a～5d的第2圆筒5以在电气上不连通的方式靠近第1圆筒4的上方设置并适当地选择两圆筒的间隔时，第1圆筒4表面上的元件4a～4d与第2圆筒5表面上的元件5a～5d分别进行电容耦合，并按照与实施形态3相同的原理进行动作。
但是，上述的第2圆筒5表面上的元件5a～5d，虽然在上端和下端面上由一对圆环状导体11短路，但当第2圆筒5的直径与波长相比足够小时，由于在一对圆环状导体11的表面上电位基本上相同，所以按照与实施形态3相同的原理进行动作。
                  产业上的可应用性
如上所述，按照本发明的携带式电话机用天线装置，在结构上，将可动的辐射元件靠近固定的激励用天线设置，使其以同轴的形式与该固定天线叠置但在电气上不连通，从而能够在大范围上获得良好的圆偏振波特性及优异的携带性。

Claims (8)

1.一种携带式电话机用天线装置，备有：第1圆筒，以竖直的形式设置在携带式电话机的壳体上部；4元件偶极阵列天线，通过供电线路与装在上述壳体内部的收发信机电路连接，以相对于上述第1圆筒的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置在上述第1圆筒面上，元件长度具有大约半波长的长度；第2圆筒，具有比上述第1圆筒的内径小的直径，可以收放在第1圆筒内，并当从第1圆筒拉出时，以同轴的形式竖直地靠近设置在第1圆筒的上方；及4元件线状导体，以相对于上述第2圆筒的中心轴具有倾斜角的形式等间隔地配置在上述第2圆筒面上。
2.根据权利要求1所述的携带式电话机用天线装置，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约半波长的长度。
3.根据权利要求2所述的携带式电话机用天线装置，其特征在于：上述4元件线状导体，将4元件线状导体中相对于第2圆筒的中心轴彼此位置相对的2组元件分别在上端和下端短路。
4.根据权利要求2所述的携带式电话机用天线装置，其特征在于：还备有一对圆板状导体，设置在上述第2圆筒的上端和下端，用于将所有的上述4元件线状导体分别在上述第2圆筒的上端和下端短路。
5.根据权利要求2所述的携带式电话机用天线装置，其特征在于：还备有一对圆环状导体，设置在上述第2圆筒的上端和下端，用于将所有的上述4元件线状导体分别在上述第2圆筒的上端和下端短路。
6.根据权利要求1所述的携带式电话机用天线装置，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约1/4波长的奇数倍的长度，同时将4元件线状导体中相对于第2圆筒的中心轴彼此位置相对的2组线状导体分别在上端短路。
7.根据权利要求1所述的携带式电话机用天线装置，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约1/4波长的奇数倍的长度，同时还备有圆板状导体，设置在上述第2圆筒的上端，用于将所有的上述4元件线状导体在第2圆筒上端短路。
8.根据权利要求1所述的携带式电话机用天线装置，其特征在于：上述4元件线状导体，各元件长度具有大约1/4波长的奇数倍的长度，同时还备有圆环状导体，设置在上述第2圆筒的上端，用于将所有的上述4元件线状导体在第2圆筒的上端短路。
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