JP2010239285A - アンテナ装置、変換アダプタ、および受信装置 - Google Patents

アンテナ装置、変換アダプタ、および受信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】部品点数や作業工程を削減でき、装置の小型化、低コスト化を図ることが可能で、電子機器と容易に着脱可能で、受信感度の劣化を抑止することが可能なアンテナ装置、変換アダプタ、および受信装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置10は、電子機器に配置される丸型ジャックに着脱可能で、一端部に回転機構部40を有する丸型プラグ部30と、伸縮可能なロッドアンテナ素子20と、を有し、ロッドアンテナ素子20は、一端部が丸型プラグ部30の回転機構部40に対して所定方向に回転可能に接続されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、携帯型のAV機器、携帯電話機等の携帯型電子機器に適用可能なアンテナ装置、変換アダプタ、および受信装置に関するものである。
アンテナ装置として、ロッド状のアンテナが広く知られている。
ロッド状のアンテナとしては、コイルスプリング状に巻き、丈を低くしたアンテナエレメントをフレキシブルチューブ内に収容し、外観をロッド状に形成したヘリカルアンテナが知られている。
また、小型携帯用のテレビ受像機およびラジオ受信機等にあっては、伸縮自在なロッドアンテナが使用されている。
また、ヒンジ等の回転機構を設けたロッドアンテナが種々提案されている(たとえば特許文献1,2,3参照)。
しかし、これらの特許文献に開示されたロッドアンテナにおいて回転機構を設けるには、複雑な構造が必要となってくる。
その解決策として、特許文献4には、丸型プラグを用いることで、回転機構を容易に構成できることが提案されている。
特開2007−67774号公報 特開2002−26622号公報 特開平11−355019号公報 特開2007−281832号公報
しかし、特許文献4に開示されたアンテナ装置は、プラグとアンテナを接続するためには、複雑な構造が必要となってくる。
また、特許文献4に開示されたアンテナ装置は、コネクタ部に半田付けをするなど電気的接続機構が必要で、それらを加工する部品が必要となってくる。
また、このアンテナ装置は、ロッドとプラグを接続するにはたくさんの部品が必要となってくる。
このように、先行技術文献に開示されたアンテナ装置は、ロッドアンテナに着脱可能なコネクタを接続するために、複雑な構造が必要である。
また、このアンテナ装置は、電気的に接続するために、半田付け作業が必要であり、また、電気的接続および機械的強度を確保するために、板金をカシメル必要があり、固定用のネジ止め作業も必要である。
また、接続部を保護するために、成型作業やケーシング作業も必要となってくる。
このように、このアンテナ装置では、部品点数や作業工程が増大し、装置の大型化、高コスト化を招くという不利益がある。
さらに、これらの煩雑な作業を行うと、回転機構部がPOMなどの樹脂によるロック機構の場合、熱を加えることができない。
また、特許文献1〜3に開示されたアンテナ装置は、携帯電話機等の電子機器と接続する方法として、ロッドアンテナにネジが形成されており、ネジによる螺着による方法が採用されている。
また、電子機器の内部にロッドアンテナの機構を設け、必要時に伸張して使用する場合が一般的であった。
しかし、ロッドアンテナを機器に組み込む場合、本体にスペースが必要となり、構造が複雑となるという問題がある。
昨今ワンセグなどの放送が開始され、移動体通信機器(携帯電話機やモバイル機器)で受信が可能となっているが、ロッドアンテナを用いた場合セットが大きくなり、複雑になるという問題がある。
その対策として内蔵アンテナなどの技術が進歩し、搭載される場合が増えてきたが、使用される状態によって特性が大きく劣化する場合がある。
たとえば、折り畳み式の携帯電話機を開いている場合は良好な特性であるが、閉じて使用した場合アンテナの特性が大幅に劣化する。たとえば10dB以上劣化する。
また、内蔵アンテナの場合、機器を手で持って使用した場合、手でアンテナ部を隠してしまい、受信感度が劣化する問題もある。
本発明は、部品点数や作業工程を削減でき、装置の小型化、低コスト化を図ることが可能で、電子機器と容易に着脱可能で、受信感度の劣化を抑止することが可能なアンテナ装置、変換アダプタ、および受信装置を提供することにある。
本発明の第1の観点のアンテナ装置は、電子機器に配置される丸型ジャックに着脱可能で、一端部に回転機構部を有する丸型プラグ部と、ロッドアンテナ素子と、を有し、上記ロッドアンテナ素子は、上記丸型プラグ部の回転機構部に対して所定方向に回転可能に接続されている。
本発明の第2の観点の変換アダプタは、アンテナ装置の丸型プラグ部が着脱可能な丸型ジャックと、上記丸型ジャックの各ピンと接続される複数のピンを含み、接続先の電子機器のジャックに接続されるプラグと、を有し、上記丸型ジャックのピン間にキャパシタが接続されている。
本発明の第3の観点の受信装置は、丸型プラグ部を有するアンテナ装置と、上記アンテナ装置の上記丸型プラグが着脱可能な丸型ジャックと、上記丸型ジャックの各ピンと接続される複数のピンを含む変換プラグと、を含む変換アダプタと、上記変換アダプタの上記変換プラグが着脱可能なジャックを含み、放送波の受信機能を有する電子機器と、を有し、上記アンテナ装置は、上記丸型プラグの一端部に配置された回転機構部と、ロッドアンテナ素子と、を含み、上記ロッドアンテナ素子は、上記丸型プラグ部の回転機構部に対して所定方向に回転可能に接続されている。
本発明の第4の観点の受信装置は、丸型プラグ部を有するアンテナ装置と、上記アンテナ装置の上記丸型プラグが着脱可能な丸型ジャックと、上記丸型ジャックの各ピンと接続される複数のピンを含む変換プラグと、を含む変換アダプタと、上記変換アダプタの上記変換プラグが着脱可能なジャックを含み、放送波の受信機能を有する電子機器と、を有し、上記アンテナ装置の伝送線路間、上記変換アダプタの上記丸型ジャックのピン間、および上記電子機器のジャックの接続先のピン間の少なくともいずれかにキャパシタが接続されている。
本発明によれば、部品点数や作業工程を削減でき、装置の小型化、低コスト化を図ることが可能で、電子機器と容易に着脱可能で、受信感度の劣化を抑止することができる。
本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す第1図である。 本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す第2図である。 内蔵アンテナを有する電子機器の一例である一般的な携帯電話機を示す図である。 内蔵アンテナを有する電子機器の一例である携帯電話機を含む本実施形態に係る受信システム(受信装置)を示す図である。 本第1の実施形態に係るアンテナ装置の丸型プラグ部の構造および形成方法を説明するための図である。 本実施形態に係るロッドアンテナ素子の接続部と丸型プラグ部の接続およびロック機構の一例を示す図である。 本実施形態に係る丸型プラグ部と丸型ジャックを用いた回転機構を模式的に示す図である。 本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。 本第2の実施形態に係るアンテナ装置の丸型プラグ部におけるスリーブ部の構造および形成方法を説明するための図である。 本第2の実施形態に係る丸型多極プラグ部の組み立て工程を示す第1図である。 本第2の実施形態に係る丸型多極プラグ部の組み立て工程を示す第2図である。 本第2の実施形態に係る丸型多極プラグ部の組み立て工程を示す第3図である。 本第2の実施形態に係るロッドアンテナ素子の接続部と丸型プラグ部の接続およびロック機構の一例を示す図である。 本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。 本発明の第4の実施形態に係るアンテナ装置を適用した電子機器の一例である携帯電話機を含む受信システム(受信装置)を示す図である。 第4の実施形態に係るアンテナ装置を変換アダプタを用いて適用した携帯電話機を示す図である。 第4の実施形態に係るアンテナ装置を変換アダプタを用いて適用した携帯電話機を閉じた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。 本発明の第5の実施形態に係るアンテナ装置を適用した電子機器の一例である携帯電話機を含む受信システム(受信装置)を示す図である。 シールド部付同軸ケーブルの構造例を示す図である。 アンテナケーブルおよびシールド部付同軸ケーブルの等価回路を示す図である。 本発明の第6の実施形態に係るアンテナ装置を適用した電子機器の一例である携帯電話機を含む受信システム(受信装置)を示す図である。 本発明の第7の実施形態に係る変換アダプタの構成例を分解して模式的に示す斜視図である。 第4〜第6の実施形態のようにテレビジョン受像機能を有する電子機器としての携帯電話機に変換アダプタが適用された場合の配線例を示す図である。 1極ロッドアンテナ装置の場合で、テレビジョン受像機能を有する電子機器としての携帯電話機に変換アダプタが適用された場合の配線例を示す図である。 本第5の実施形態に係る受信システムの周波数に対するピークゲイン特性を示す図であって、変換アダプタにキャパシタを設けていない場合の特性を示す図である。 本第5の実施形態に係る受信システムの周波数に対するピークゲイン特性を示す図であって、変換アダプタにキャパシタを設けた場合の特性を示す図である。 本第6の実施形態に係る受信システムの周波数に対するピークゲイン特性を示す図であって、変換アダプタにキャパシタを設けていない場合の特性を示す図である。 本第6の実施形態に係る受信システムの周波数に対するピークゲイン特性を示す図であって、変換アダプタにキャパシタを設けた場合の特性を示す図である。 ダイポールアンテナでの受信電力の測定ポイントを示す図である。 ダイポールアンテナでの受信電力の測定結果を示す図である。 シミュレータによる電界強度マップを示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(アンテナ装置の第1の構成例)
2.第2の実施形態(アンテナ装置の第2の構成例)
3.第3の実施形態(アンテナ装置の第3の構成例)
4.第4の実施形態(受信システム(受信装置)の第1の構成例)
5.第5の実施形態(受信システム(受信装置)の第2の構成例)
6.第6の実施形態(受信システム(受信装置)の第3の構成例)
7.第7の実施形態(プラグ変換アダプタの構成例)
<1.第1の実施形態>
図1(A)および(B)は、本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す第1図である。
図1(A)はアンテナ装置が最大に伸長された状態を、図1(B)はアンテナ装置が収納(縮退)された状態を示している。
図2(A)〜(C)は、本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。
図2(A)はアンテナ装置が最大に伸長された状態を、図2(B)はアンテナ装置が伸縮し回転可能であることを、図2(C)はアンテナ装置が収納されて回転可能であることをそれぞれ示している。
第1の実施形態に係るアンテナ装置10は、伸縮可能なロッドアンテナ素子20、および移動体通信機器等の電子機器に配置される丸型ジャック(JACK)に着脱可能な円柱状の丸型プラグ部30を有する。
なお、丸型ジャックについては後で説明する。
アンテナ装置10は、たとえば地上デジタル放送のUHF帯(470MHz〜890MHz)を受信するために設計された、伸長時UHF帯の(1/4)λのロッドアンテナとして形成されている。
これに対応して、アンテナ装置10は、全長が110mm前後、たとえば113.5mm、ロッドアンテナ素子20の最大に伸長された長さが97mm、丸型プラグ部30の長さが16.5mmに設定される。
[アンテナ装置の構成]
ロッドアンテナ素子20は、たとえば径φが異なる金属パイプにより形成される。
ロッドアンテナ素子20は、たとえば3段に伸縮可能で、径φが異なる第1ロッド21、第2ロッド22、第3ロッド23、および丸型プラグ部30の回転機構部40と接続される第3ロッド23の一端部に延長するように形成された接続部24を有する。
たとえば、第1ロッド21の径φが2.7mmに設定され、第2ロッド22の径φが2.1mmに設定され、第3ロッド23の径φが1.15mmに設定される。
この伸縮自在なロッドアンテナ素子20は、第1ロッド21は、第2ロッド22単体、あるいは、図1(B)に示すように、第3ロッド23を収納した第2ロッド22を収納することが可能である。
図1(B)の収納状態で、ロッドアンテナ素子20の長さは41mmとなる。
ロッドアンテナ素子20の接続部24の構成は、丸型プラグ部30の回転機構部40の構成と合わせて後述する。
丸型プラグ部30は、標準規格の径φ=3.5mmの標準プラグとして形成される。
丸型プラグ部30の一端側にロッドアンテナ素子20の接続部24が回転可能に接続される回転機構部40が配置されている。
本実施形態のアンテナ装置10は、ロッドアンテナ素子20が伸縮可能なうえに、回転機構部40により、たとえば0,30,60,90,120,150,180度ごとにロックがかかる折り曲げ機構が実現される。
本実施形態においては、着脱式のロッドアンテナをアンテナ装置10として形成することにより、以下に示すような受信性能の劣化が起こる場合に、理想的なアンテナ装置として容易に実現することが可能である。
図3(A)および(B)は、内蔵アンテナを有する電子機器の一例である一般的な携帯電話機を示す図である。
図4(A)および(B)は、内蔵アンテナを有する電子機器の一例である携帯電話機を含む本実施形態に係る受信システム(受信装置)を示す図である。
図3および図4の(A)は開状態を、図3および図4の(B)は閉状態をそれぞれ示している。
図3(A)および(B)に示すように、携帯電話機50は、第1筐体51および第2筐体52を図示しないヒンジ機構により折り畳み可能に構成される。
第1筐体51は、その表面部に液晶表示装置等の表示部511が配置され、内部に内蔵アンテナ512が配置されている。
第2筐体52は、その表面部にキー操作部521が配置され、内部にスピーカ522が配置されている。
このような携帯電話機50に対して、ロッドアンテナを機器に組み込む場合、本体にスペースが必要となり、構造が複雑となるという問題がある。
昨今ワンセグなどの放送が開始され、移動体通信機器(携帯電話機やモバイル機器)で受信が可能となっているが、ロッドアンテナを用いた場合セットが大きくなり、複雑になるという問題がある。
その対策として内蔵アンテナなどの技術が進歩し、搭載される場合が増えてきたが、使用される状態によって特性が大きく劣化する場合がある。
たとえば、図3(A)に示すように、折り畳み式の携帯電話機50を開いている場合は良好な特性である。
しかし、図3(B)に示すように、閉じて使用した場合、内蔵アンテナ512にセットグランドGNDが近接し、グランドサイズが小さくなることで特性(利得)が大幅に劣化する。たとえば10dB以上劣化する
また、内蔵アンテナの場合、機器を手で持って使用した場合、手でアンテナ部を隠してしまい、受信感度が劣化する問題もある。
そこで、本実施形態においては、変換アダプタ60に標準の丸型プラグ部30を有する図1、図2、および図4に示すような着脱自在なロッド状のアンテナ装置10を用意することで、このような性能劣化が起こる場合に理想的なアンテナ装置を容易に実現できる。
このように、本実施形態に係る着脱可能なロッド状のアンテナ装置10を採用することにより、良好な受信状態を確保することができる。
図4(A)および(B)に示す携帯電話機50Aは、第1筐体51Aおよび第2筐体52Aを図示しないヒンジ機構により折り畳み可能に構成される。
第1筐体51Aは、その表面部に液晶表示装置等の表示部511が配置され、内部に内蔵アンテナ512が配置されている。
第2筐体52Aは、その表面部にキー操作部521が配置され、内部にスピーカ522が配置されている。さらに、第2筐体52Aは、その一側部に変換アダプタ60が装着さされる平型ジャック523が形成されている。
変換アダプタ60は、アンテナ装置10の丸型プラグ部30が装着される丸型ジャック61と、携帯電話機50Aの平型ジャック523に装着される平型プラグ62を含んで形成されている。
本第1の実施形態に係るアンテナ装置10の丸型プラグ部30は、通常セットである電子機器に接続固定される部分を丸型ジャックに接続される形状に削り出すことで、容易に構成することが可能である。
図5(A)〜(D)は、本第1の実施形態に係るアンテナ装置の丸型プラグ部の構造および形成方法を説明するための図である。
丸型プラグ部30を形成する場合、まず、図5(A)に示すように、円筒状の金属パイプ301を用意する。
円筒状の金属パイプ301の中心軸部には、軸方向に貫通孔302が形成されている。
次に、図5(B)に示すように、金属パイプ301の外形を、たとえばφ3.5mm丸型プラグ(JIS C6560)に則した形状に削り出す。
すなわち、たとえば擬似的に、根元側にスリーブ部303が形成され、先端側にチップ部304が形成され、スリーブ部303とチップ部304間にリング部305が形成される。
スリーブ部303の一端側には、ロッドアンテナ素子20の接続部24と接続される回転機構部40の一部が形成される。
具体的には、スリーブ部303の一端側の中央部が切削されて、接続部24のロック用溝が形成されるロック用先端部を収容し、回転可能に保持するための、溝状の収容部401が形成される。
この場合、貫通孔302は、チップ部304の先端部と収容部401の底面部間に存在することとなる。
そして、収容部401は、対向する2つの縁部に形成される、ロック用先端部を回転可能に保持し、軸支するための板状の鍔部402,403によって形成される。
この回転機構部40は、収容部401の鍔部402,403が無い互いに対向する2方向に、収容部401に収容され軸支される接続部24のロック用先端部が、ある規制範囲をもって回転可能となるように形成される。
各鍔部402,403は、接続部24のロック用先端部をワッシャーピンで軸支するための軸支孔402a,403aが形成される。
また、各鍔部402,403は、その外縁部が弧をなすように形成される。
次に、図5(C)に示すように、チップ部304側から貫通孔302内にボール306とコイル状のスプリング307を挿入し、貫通孔302にこの孔と略同径のスプリング固定用ピン308を入れて埋め込む。
なお、ボール306、スプリング307の挿入、ピン308による孔埋めを行ってから切削をしても良い。
ボール306、スプリング307は、回転機構部40の一構成要素としても機能する。
続いて、伸縮可能なロッドアンテナ素子20の接続部24と回転機構部40は、ワッシャーピンを用いて接続することで、完成する。
図6(A)〜(E)は、本第1の実施形態に係るロッドアンテナ素子の接続部と丸型プラグ部の接続およびロック機構の一例を示す図である。
ロッドアンテナ素子20の接続部24は、図6(C)〜(E)に示すように、丸型プラグ部30の一端側に形成された回転機構部40の収容部401に収容可能なロック用先端部241が形成されている。ロック用先端部241は、円弧状をなす先端部分に、ボール306がはまりロックする溝242が回転角度に合わせて複数形成されている。
ロック用先端部241には、回転機構部40の鍔部402,403に形成された軸支孔402a,403aと一体的に軸支するための軸支孔241aが形成されている。
このような構成を有する接続部24のロック用先端部241が、その軸支孔241aが、回転機構部40の鍔部402,403に形成された軸支孔402a,403aと対向するように、収容部401内に配置される。
そして、ワッシャーピン404を、軸支孔402a,241a,403aに挿入し、固定することで、ロッドアンテナ素子20は、ロック用先端部241を中心にして回転可能に丸型プラグ部30に取り付けられる。
このとき、丸型プラグ部30の貫通孔302に挿入されているボール306は、スプリング307の弾性圧により収容部401のロック用先端部241側に押し出され、その溝242に押し当てられている。
これにより、溝242の部分でロックがかかり、複数のロック部を有したロッドアンテナ装置となる。
なお、ボール306と溝242によるロック力に抗する力をロッドアンテナ素子20に加えると、ロック状態を解除し、ボール306が他の溝とロックされるような位置に自在に回転させることができる。
図7は、本実施形態に係る丸型プラグ部と丸型ジャックを用いた回転機構を模式的に示す図である。
本実施形態においては、丸型プラグ部30と丸型ジャック61を用いることで、回転機構に大きな利点を得ることができる。
すなわち、通常は回転機構を図7中に設定した直交座標系のXY方向は、本実施形態に係る丸型プラグ部30の回転機構部40を用いることで実現でき、YZ方向は丸型ジャック61の方向性が無いことを用いることで容易に回転させることができる。
換言すれば、一方向の回転機構(XY面)をアンテナ装置10に設ける必要があるが、他方の回転機構(YZ面)は接続される丸型ジャック61との接続で確保できるために、アンテナ装置10自体の回転機構が複雑化することを低減できる。
前述したように、標準の丸型ジャックを有する変換アダプタ60に、図1、図2、および図4に示すような着脱自在なロッド状のアンテナ装置10を用意することで、このような性能劣化が起こる場合に理想的なアンテナ装置を容易に実現できる。
<2.第2の実施形態>
図8は、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。
本第2の実施形態に係るアンテナ装置10Aが第1の実施形態に係るアンテナ装置10と異なる点は、丸型プラグ部30Aが多極プラグとして形成されていることにある。
丸型多極プラグ部30Aは、基本的に根元側にたとえば接地用のスリーブ部311が形成され、先端側に信号あるいは左チャンネル用のチップ部312が形成され、スリーブ部311とチップ部312間に絶縁された右チャンネル用のリング部313が形成される。
そして、スリーブ部311の一端側には、ロッドアンテナ素子20の接続部24と接続される回転機構部40Aの一部が形成される。
本第2の実施形態に係るアンテナ装置10Aの丸型多極プラグ部30Aは、通常セットである電子機器に接続固定される部分を丸型多極ジャックに接続される形状に削り出し、組み立て等することで、容易に構成することが可能である。
図9(A)〜(C)は、本第2の実施形態に係るアンテナ装置の丸型プラグ部におけるスリーブ部の構造および形成方法を説明するための図である。
丸型プラグ部30Aのスリーブ部311を形成する場合、まず、図9(A)に示すように、円筒状の金属パイプ321を用意する。
円筒状の金属パイプ321の中心軸部には、軸方向に貫通孔322が形成されている。
次に、図9(B)に示すように、金属パイプ321の外形を、たとえば標準のφ3.5mm丸型多極(3極)プラグに則した形状に削り出す。
スリーブ部311の一端側には、ロッドアンテナ素子20の接続部24と接続される回転機構部40Aの一部が形成される。
また、スリーブ部311の貫通孔322は、中央部から他端側にかけて樹脂注入用に径が大きくなるように樹脂注入用孔322aとして形成されている。
回転機構部40Aは、スリーブ部311の一端側の中央部が切削されて、接続部24のロック用溝が形成されるロック用先端部241を回転可能に保持するための、溝状の収容部411が形成される。
この場合、貫通孔322および322aは、スリーブ部311の他端部と収容部411の底面部間に存在することとなる。
そして、収容部411は、対向する2つの縁部に形成される、ロック用先端部241を回転可能に保持し、軸支するための板状の鍔部412,413によって形成される。
この回転機構部40Aは、収容部411の鍔部412,413が無い互いに対向する2方向に、収容部411に収容され軸支される接続部24のロック用先端部241が、ある規制範囲をもって回転可能となるように形成される。
各鍔部412,413は、図10に示すように、接続部24のロック用先端部をワッシャーピンで軸支するための軸支孔412a,413aが形成される。
また、各鍔部412,413は、その外縁部が弧をなすように形成される。
次に、図9(B)および(C)に示すように、貫通孔322内にボール323とコイル状のスプリング324を挿入し、貫通孔322にこの孔と略同径のスプリング固定用ピン325を入れて埋め込む。
なお、ボール323、スプリング324の挿入、ピン325による孔埋めを行ってから切削をしても良い。
ボール323、スプリング324は、回転機構部40Aの一構成要素としても機能する。
図10(A)および(B)は、本第2の実施形態に係る丸型多極プラグ部の組み立て工程を示す第1図である。
図11(A)〜(D)は、第2の実施形態に係る丸型多極プラグ部の組み立て工程を示す第2図である。この図11(A)〜(D)は、丸型多極プラグ部の組み立て工程を斜視図として示している。
図12(A)および(B)は、本第2の実施形態に係る丸型多極プラグ部の組み立て工程を示す第3図である。
図に示すように、リング部313は筒状をなす主体3131と、主体3131の底部に貫通孔が連通する、主体3131より径が小さい挿入子3132を有する。
また、チップ部312は、主体3121、主体3121の底部に貫通孔が連通する、主体3121より径が小さい挿入子3122を有する。
たとえば、チップ部312の挿入子3122がリング部313に対してその主体3131側から挿入され、チップ部312の挿入子3122とリング部313の挿入子3132がスリーブ部311の他端側から樹脂注入用孔312aに挿入される。
このとき、図10(B)および図12(A)に示すような状態として組み立てられる。
そして、図12(B)に示すように、樹脂注入用孔312a等により樹脂330、たとえばPOMを注入することより、図11(D)に示すような丸型多極プラグ部30Aが形成される。
これにより、根元側にスリーブ部311が形成され、先端側にチップ部312が形成され、スリーブ部311とチップ部312間に絶縁されたリング部313が形成される。
図13(A)〜(E)は、本第2の実施形態に係るロッドアンテナ素子の接続部と丸型プラグ部の接続およびロック機構の一例を示す図である。
この場合、接続部24の構成は、図6(A)〜(E)と同様であることから、同一構成部分は図6と同じ符号をもって表す。
ロッドアンテナ素子20の接続部24は、図13(C)〜(E)に示すように、丸型プラグ部30Aの一端側に形成された回転機構部40Aの収容部411に収容可能なロック用先端部241が形成されている。ロック用先端部241は、円弧状をなす先端部分に、ボール323はまりロックする溝242が回転角度に合わせて複数形成されている。
ロック用先端部241には、回転機構部40Aの鍔部412,413に形成された軸支孔412a,413aと一体的に軸支するための軸支孔241aが形成されている。
このような構成を有する接続部24のロック用先端部241が、その軸支孔241aが、回転機構部40Aの鍔部412,413に形成された軸支孔412a,413aと対向するように、収容部411内に配置される。
そして、ワッシャーピン414を、軸支孔412a,241a,413aに挿入し、固定することで、ロッドアンテナ素子20は、ロック用先端部241を中心にして回転可能に丸型プラグ部30Aに取り付けられる。
このとき、丸型プラグ部30Aの貫通孔322に挿入されているボール323は、スプリング324の弾性圧により収容部411のロック用先端部241側に押し出され、その溝242に押し当てられている。
これにより、溝242の部分でロックがかかり、複数のロック部を有したロッドアンテナ装置となる。
なお、ボール323と溝242によるロック力に抗する力をロッドアンテナ素子20に加えると、ロック状態を解除し、ボール323が他の溝とロックされるような位置に自在に回転させることができる。
本第2の実施形態においても、図7の場合と同様に、丸型プラグ部30Aと丸型ジャック61を用いることで、回転機構に大きな利点を得ることができる。
すなわち、通常は回転機構を図7中に設定した直交座標系のXY方向は、本実施形態に係る丸型プラグ部30Aの回転機構部40Aを用いることで実現でき、YZ方向は丸型ジャック61の方向性が無いことを用いることで容易に回転させることができる。
換言すれば、一方向の回転機構(XY面)をアンテナ装置10Aに設ける必要があるが、他方の回転機構(YZ面)は接続される丸型ジャック61との接続で確保できるために、アンテナ装置10A自体の回転機構が複雑化することを低減できる。
<3.第3の実施形態>
図14(A)および(B)は、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。
本第3の実施形態に係るアンテナ装置10Bが第1の実施形態に係るアンテナ装置10と異なる点は、ロッドアンテナ素子20bの先端部に、ストラップSTRPの取り付け孔25が形成されていることにある。
本アンテナ装置10Bは、図14(B)に示すように、たとえば変換アダプタ60に装着した状態で、ストラップSTRPにより電子機器としての携帯電話機50に取り付けて、携帯することが可能である。
<4.第4の実施形態>
図15(A)および(B)は、本発明の第4の実施形態に係るアンテナ装置を適用した電子機器の一例である携帯電話機を含む受信システム(受信装置)を示す図である。
本第4の実施形態のアンテナ装置10Cが図4のアンテナ装置10と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、アンテナ装置10Cは、丸型プラグ部30Cを、現在一般的に用いられている径φ3.5mmなどに代表されるオーディオ(Audio)プラグを用いることで、音声回路のプラグをアンテナの端子として併用することができるように構成されている。
この場合、変換アダプタ60Cは、たとえばイヤホンコネクタを丸型ジャック61Cとして形成される。
このように、本第4の実施形態においては、イヤホンジャックをアンテナ端子として機能させ、イヤホンジャックを形成する丸型ジャック61Cにアンテナ装置10Cのオーディオ用の丸型プラグ部30Cを装着し、接続する例を示している。
また、この例は、ワンセグなどの放送を複数の人で見る場合、携帯電話機50Cのスピーカ522から音声を出力し、ロッド状のアンテナ装置10Cで高感度受信を行う例である。
図16(A)および(B)は、第4の実施形態に係るアンテナ装置を変換アダプタを用いて適用した携帯電話機を示す図である。図16(A)は携帯電話機の本体を閉じた場合を示す図16(B)は等価回路を示している。
ここでは、セットグランドGNDとして、90×50mmを想定している。また、使用する帯域でハイインピーダンスとなるように設定する。
図17は、第4の実施形態に係るアンテナ装置を変換アダプタを用いて適用した携帯電話機を閉じた場合の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。
図17において、Hで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Vで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
図17においては、特性図にあわせて測定結果を詳細に示す図表を図示している。
第1の実施形態に係るアンテナ装置を変換アダプタ用いて適用した場合、ヌル(NULL)が一部発生しているが、図17に示すように、520MHz付近の利得はほとんど影響を受けていないことがわかる。
前述したように、標準の丸型ジャックを有する変換アダプタ60Cに着脱自在なロッド状のアンテナ装置10を用意することで、このような性能劣化が起こる場合に理想的なアンテナ装置を容易に実現できる。
<5.第5の実施形態>
図18は、本発明の第5の実施形態に係るアンテナ装置を適用した電子機器の一例である携帯電話機を含む受信システム(受信装置)を示す図である。
本第5の実施形態が第4の実施形態と異なる点は、ロッドアンテナ素子20および丸型プラグ部30Cを有するアンテナ装置10の代わりに、アンテナケーブル70およびイヤホンケーブル80を有するアンテナ装置10Dを用いていることにある。
アンテナケーブル70は、シールド部付同軸ケーブル71の一端部にφ3.5mmの3極プラグ72が形成され、他端にφ3.5mmの3極ジャック73が形成されている。
3極プラグ72および3極ジャック73の部分には、キャップ74,75が配置されている。
図19は、シールド部付同軸ケーブルの構造例を示す図である。
同軸ケーブル71は、3芯同軸ケーブルにより形成され、オーディオのL線およびR線を形成する複数の芯線711、および芯線711を絶縁するための内部絶縁体712を有する。
同軸ケーブル71は、絶縁体712の外周に配置されたシールド部713、および外周全体を被覆するエラストマー等の外部絶縁体(外皮、ジャケット)714を有する。
芯線711は、たとえばアラミド繊維入りポリウレタン線により形成される。
絶縁体712は、たとえばX線照射架橋PEにより形成される。
また、シールド部713は、たとえば軟銅線により形成される。
また、シールド部713は、導電性を有する複数の素線、たとえば裸軟銅線を編組した編組シールドにより形成されている。
なお、編組シールドは、横巻シールドと比べて、屈曲時においてもシールドの隙間発生が少なく、適度な柔軟性、折り曲げ強さ、機械的強度を備えた静電シールド方法として知られているものである。
芯線711とシールド部713は、高周波的にインピーダンスを有する。
図20(A)および(B)は、アンテナケーブルおよびシールド部付同軸ケーブルの等価回路を示す図である。
アンテナケーブル70は、プラグおよびジャックを含めて全長が、たとえば130mmに設定されている。
芯線711により形成されるL線およびR線は、3極プラグ72の信号ラインに接続され、シールド部713が3極プラグ72のたとえばグランド端子(基準端子)に接続される。
このような構成を有するアンテナケーブル70およびイヤホンケーブル80すべて、または、一部が、ラジオまたは、テレビジョン放送を受信するためのアンテナ装置10Dとして機能する。
このように、本例は、イヤホンをアンテナとして機能させた例である。
たとえば電車など周りの人への配慮をし、イヤホンにて音声を聞きながら、テレビジョン番組を視聴する場合である。
この場合、イヤホンをアンテナ装置10Dとして機能させ、音声を聞きながらアンテナとして機能させる例である。
特に、満員電車など人が密集している場所においてはロッドアンテナのような突起物は邪魔になることもあるため、フレキシブル性の高いイヤホンケーブル80およびアンテナケーブル70をアンテナ装置10Dとするとよい。
<6.第6の実施形態>
図21は、本発明の第6の実施形態に係るアンテナ装置を適用した電子機器の一例である携帯電話機を含む受信システム(受信装置)を示す図である。
本第6の実施形態が第5の実施形態と異なる点は、アンテナ装置10Eが、イヤホンやケーブルを用いずに、アンテナケーブル70のみでほぼロッドアンテナのように構成されていることにある。
この場合、フレキシブル性の高いアンテナケーブル70をアンテナ装置10Eとして用いることから、ロッドアンテナに比べて満員電車など人が密集している場所において、比較的邪魔にならない。
<7.第7の実施形態>
次に、本発明の第7の実施形態として、変換アダプタの構成例について説明する。
図22は、本発明の第7の実施形態に係る変換アダプタの構成例を分解して模式的に示す斜視図である。
図22の変換アダプタ60Dは、第4〜第6の実施形態のオーディオプラグを有するアンテナ装置10C〜10Eが適用可能なシステムの変換アダプタとして構成されている。
変換アダプタ60Dは、丸型4極ジャック601、18pin平型プラグ602、4極ジャック基板603、18pin基板604、基板間に配置されるルミラー605、および18pin平型プラグ602を除く各部を収納するケース605A,605Bを有する。
4極ジャック基板603および18pin基板604は、両面基板として形成され、4極ジャック603の4端子に対応して、4本のワイヤーLN1,LN2,LN3,LN4により対応する端子間で接続されている。
図23は、第4〜第6の実施形態のようにテレビジョン受像機能を有する電子機器としての携帯電話機に変換アダプタが適用された場合の配線例を示す図である。
図24は、1極ロッドアンテナ装置の場合で、テレビジョン受像機能を有する電子機器としての携帯電話機に変換アダプタが適用された場合の配線例を示す図である。
図23および図24ともに同様の配線構成となっている。
4極ジャック601は、第1〜第4ピン(端子)601−1〜601−4を有する。
第1ピン601−1は、グランドGの検知用ピンとしての機能を有する。
第2ピン601−2は、グランドGとしての機能を有する。
第3ピン601−3は、Rチャンネル(Rch)としての機能を有する。
第4ピン601−4は、Lチャンネル(Lch)としての機能を有する。
18pin平型プラグ602は、第1〜第18ピン602−1〜602−18を有する。ただし、18pin平型プラグ602においては、第1ピン602−1、第6ピン602−6、第7ピン602−7、第11ピン602−11、第13ピン602−13、および第18ピン602−18が使用される。
第1ピン602−1は、ANT(アンテナ)/GND(グランド)ピンとして機能する。
第6ピン602−6は、STEREOピンとして機能する。
第7ピン602−7は、RMDETピンとして機能する。
第11ピン602−11は、オーディオのRchピンとして機能する。
第12ピン602−12は、オーディオのLchピンとして機能する。
第18ピン602−18は、D.GND(グランド)ピンとして機能する、
なお、携帯電話機50C側の平型ジャック523は、18pin平型プラグ602と対応してピンが割り当てられている。
セットとして携帯電話機50C側では、ANT/GNDピンがキャパシタC50を解してワンセグ用テレビジョンチューナー510に接続され、また、フェライトビーズFB51,FB52を介してセットグランドGNDに接続されている。
次に、丸型4極ジャック601と18pin平型プラグ602との接続形態について説明する。
4極ジャック601の第1ピン601−1と平型プラグ602の第6および第7ピン602−6,602−7とがワイヤーLN1により接続されている。
そして、ワイヤーLN1には、そのプラグ側にフェライトビーズFB61が配置されている。
4極ジャック601の第2ピン601−2と平型プラグ602の第1および第18ピン602−1,602−18とがワイヤーLN2により接続されている。
そして、ワイヤーLN2には、プラグの第18ピン602−18側にフェライトビーズFB64が配置されている。
4極ジャック601の第3ピン601−3と平型プラグ602の第11ピン602−11とがワイヤーLN3により接続されている。
そして、ワイヤーLN3には、プラグの第11ピン602−11側にフェライトビーズFB63が配置されている。
4極ジャック601の第4ピン601−4と平型プラグ602の第13ピン602−13とがワイヤーLN4により接続されている。
そして、ワイヤーLN4には、プラグの第13ピン602−13側にフェライトビーズFB64が配置されている。
図23の構成において、Rch、Lch、GNDピン(端子)に挿入されているフェライトビーズFB61〜FB64は、平型プラグ602特有の端子間結合によるGND端子への高周波電流の漏れを防止するために非常に有効な手段である。
セット本体での対策も必要だが、プラグ602側に設けることが特に重要である。
図24の1極ロッドアンテナの場合、4極ジャック601において、L,R,Gが同一端子となるため、高周波信号がグランドGNDへ流れ込む。
フェライトビーズFB61〜FB64はその高周波信号を遮断する役割を果たしている。
さらに、本実施形態では、4極ジャック601の第1ピン601−と第2ピン601−2との間、第2ピン602−2と第3ピン602−3との間、並びに第3ピン601−3と第4ピン601−4との間にキャパシタC61,C62,C63が接続されている。
すなわち、本実施形態においては、特徴的な構成として、線間容量による容量結合にさらに加えて各ピン間にキャパシタC61,C62、C63を積極的に接続して、ゲイン特性を、通常使用されるUHF帯の所定の周波数帯で改善するように構成されている。
本第7の実施形態では、ワイヤーLN1とワイヤーLN2との間にキャパシタC61が接続され、ワイヤーLN2とワイヤーLN3との間にキャパシタC62が接続され、ワイヤーLN3とワイヤーLN4との間にキャパシタC63が接続されている。
これらのキャパシタC61、C62、C63は、たとえば図22に示すように、4極ジャック基板603に実装される。
以上のように、オーディオ端子とアンテナ端子を併用させることにより、アンテナ専用コネクタを用いる必要が無くなり、セットの部品点数削減、省スペース、小型化、低価格に貢献できる。
また、オーディオ性能とアンテナ性能を両立させるために、フェライトビーズ等からなる高周波遮断部を用いることで、オーディオ信号回路からグランドGNDへの高周波信号の漏れを防止できる。
また、ロッドアンテナは丸型のジャックに着脱可能なアンテナを構成しているが、本ジャックでイヤホンなどのオーディオ信号の伝送を兼ねることで、オーディオとアンテナを一つの接続端子で実現できる。
本実施形態においては、図22に示すように外付けの変換アダプタに高周波遮断部を設けることで、セットの影響を受けずに理想的なアンテナを実現できている。
また、第1の実施形態等のプラグは削り出しによる1端子構造であるため、通常のオーディオGND端子のほかにLch、Rchがロッドアンテナに接続された場合、同一端子として接続されてしまう。
この場合、オーディオのL,R端子が高周波的に高周波GNDと結合が大きい場合特性が劣化してしまうことから、図24に示すように、その対策のために変換プラグ部に高周波遮断部を設けることで特性劣化を防いでいる。
また、前述したように、この高周波遮断部は移動体通信機器内部に設けるより、プラグ部に設けたほうがより効果的である。
また、本第7の実施形態では、ワイヤーLN1とワイヤーLN2との間にキャパシタC61が接続され、ワイヤーLN2とワイヤーLN3との間にキャパシタC62が接続され、ワイヤーLN3とワイヤーN4との間にキャパシタC63が接続されている。
以下に、第5および第6の実施形態の受信システムおいて線間にキャパシタC61〜C63を設けていない場合と設けた場合のゲイン特性について考察する。
図25および図26は、本第5の実施形態に係る受信システムの周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図25は変換アダプタにキャパシタC61〜C63を設けていない場合の特性を示し図26は変換アダプタにキャパシタC61〜C63を設けた場合の特性を示している。
図25および図26において、Hで示す曲線が水平偏波(Horizontal Polarization)の特性を示し、Vで示す曲線が垂直偏波(Vertical Polarization)の特性を示している。
図25および図26においては、特性図にあわせて測定結果を詳細に示す図表を図示している。
図25および図26に示すように、本第5の実施形態の受信システムにおいては、良好なアンテナ利得を確保でき、広い周波数帯域で十分な利得により放送波を受信できることがわかる。
ただし、両図を比較してわかるように、変換アダプタにキャパシタC61〜C63を設け図26の場合のアンテナ利得の方が、低い周波数帯470MHz帯で2〜3dB改善され、高い周波数帯870MHz帯で8dB程度改善される。
図27および図28は、本第6の実施形態に係る受信システムの周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図27は変換アダプタにキャパシタC61〜C63を設けていない場合の特性を示し図28は変換アダプタにキャパシタC61〜C63を設けた場合の特性を示している。
図27および図28において、Hで示す曲線が水平偏波の特性を示し、Vで示す曲線が垂直偏波の特性を示している。
図27および図28においては、特性図にあわせて測定結果を詳細に示す図表を図示している。
図27および図28に示すように、本第6の実施形態の受信システムにおいては、良好なアンテナ利得を確保でき、広い周波数帯域で十分な利得により放送波を受信できることがわかる。
ただし、両図を比較してわかるように、変換アダプタにキャパシタC61〜C63を設け図28の場合のアンテナ利得の方が、低い周波数帯470MHz帯で2〜3dB改善され、高い周波数帯870MHz帯で8dB程度改善される。
次に、このようにキャパシタを線間に接続した場合に、アンテナ利得が2〜8dB程度改善されるが、この改善効果について考察する。
図29は、ダイポールアンテナでの受信電力の測定ポイントを示す図である。
図30は、ダイポールアンテナでの受信電力の測定結果を示す図である。
この測定では、首都圏において、電力送信ポイントに対して測定ポイントとして次の複数のポイントを選定した。
すなわち、図29に示すように、3.9km(品川)、5.7km(戸越)、9.5km(池上)、15km(川崎)17km(三つ池公園)、18km(横浜鶴見)、25km(横浜西区中央)、28km(東戸塚)、および35km(戸塚)とした。
キャパシタを線間に接続した場合に、アンテナ利得が2〜8dB程度改善され、また、図30において、Aで示す曲線は512MHzの受信電力特性を、Bで示す曲線は554MHzの受電電力測定をそれぞれ示している。
図30中、矢印Cで示すように、ダイポール(Dipole)に対して5dB劣化すると、およそ10kmほど受信距離が狭まる。
これから考察すると、本第7の実施形態のように、キャパシタを線間に接続した場合に、アンテナ利得が5dB程度改善されると、受信距離が10Kmほど広がることになり、受信感度改善の効果は大きい。
ただし、地形や地上高、建物など様々な変化があり一定ではない。また、周波数により伝播損失が変わるため、一定ではない。
図31は、シミュレータによる電界強度マップを示す図である。
この例では、送信出力が10kW、27ch、557MHzで、地形、地上高などにより受信エリアに対してシミュレーションを行った。
チューナー受信感度がー87dBmの場合、電界強度は40dBμV/mに相当する。
図31において、Aで示すエリアが電界強度40dBμV/m、Bで示すエリアが電界強度45dBμV/m、Cで示すエリアが電界強度50dBμV/mに相当する。
この図31からもわかるように、キャパシタを線間に接続した場合に、アンテナ利得が5dB程度改善されると、受信エリアが大きく広がる。
なお、第7の実施形態においては、キャパシタC61〜C63を、4極ジャック部分に配置した例を説明したが、これはアンテナケーブル側あるいはセットである電子機器側に配置するように構成することも可能である。
この場合も、第7の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、アンテナ装置の構造が非常にシンプルであり、小型化、低価格化、信頼性の向上を図ることができる。
また、本実施形態においては、丸型プラグ部と丸型ジャックを用いることで、回転機構に大きな利点を得ることができる。
すなわち、一方向の回転機構(XY面)をアンテナ装置に設ける必要があるが、他方の回転機構(YZ面)は接続される丸型ジャックとの接続で確保できるために、アンテナ装置自体の回転機構が複雑化することを低減できる。
そして、部品点数の削減による低コスト化、小型化を実現することができる。
また、本実施形態においては、オーディオ用のジャックと兼用することができ、アンテナ専用のコネクタを設ける必要が無く、部品点数の削減、部品スペースの削減により、小型化、低コスト化を実現することができる。
10,10A〜10E・・・アンテナ装置、20,20B・・・ロッドアンテナ素子、30,30A〜30C・・・丸型プラグ部、40・・・回転機構部、50,50A,50C・・・携帯電話機(電子機器)、60,60C,60D・・・変換アダプタ、70・・・アンテナケーブル、80・・・イヤホンケーブル。

Claims (15)

  1. 電子機器に配置される丸型ジャックに着脱可能で、一端部に回転機構部を有する丸型プラグ部と、
    ロッドアンテナ素子と、を有し、
    上記ロッドアンテナ素子は、上記丸型プラグ部の回転機構部に対して所定方向に回転可能に接続されている
    アンテナ装置。
  2. 上記丸型プラグは、1極プラグとして形成される
    請求項1記載のアンテナ装置。
  3. 上記丸型プラグは、多極プラグとして形成される
    請求項1記載のアンテナ装置。
  4. 上記ロッドアンテナ素子は、伸縮可能である
    請求項1から3のいずれか一に記載のアンテナ装置。
  5. アンテナ装置の丸型プラグ部が着脱可能な丸型ジャックと、
    上記丸型ジャックの各ピンと接続される複数のピンを含み、接続先の電子機器のジャックに接続されるプラグと、を有し、
    上記丸型ジャックのピン間にキャパシタが接続されている
    変換アダプタ。
  6. 上記丸型ジャックの各ピンと上記プラグの対応するピンを接続する配線に、高周波遮断部が配置されている
    請求項5記載の変換アダプタ。
  7. 上記高周波遮断部は、上記プラグ側に配置されている
    請求項6記載の変換アダプタ。
  8. 上記丸型ジャックは、信号または電力を伝送することが可能である
    請求項5から7のいずれか一に記載の変換アダプタ。
  9. 上記丸型ジャックに着脱される上記丸型多極プラグ部は、オーディオプラグにより形成される
    請求項5から8のいずれか一に記載の変換アダプタ。
  10. 丸型プラグ部を有するアンテナ装置と、
    上記アンテナ装置の上記丸型プラグが着脱可能な丸型ジャックと、上記丸型ジャックの各ピンと接続される複数のピンを含む変換プラグと、を含む変換アダプタと、
    上記変換アダプタの上記変換プラグが着脱可能なジャックを含み、放送波の受信機能を有する電子機器と、を有し、
    上記アンテナ装置は、
    上記丸型プラグの一端部に配置された回転機構部と、
    ロッドアンテナ素子と、を含み、
    上記ロッドアンテナ素子は、上記丸型プラグ部の回転機構部に対して所定方向に回転可能に接続されている
    受信装置。
  11. 丸型プラグ部を有するアンテナ装置と、
    上記アンテナ装置の上記丸型プラグが着脱可能な丸型ジャックと、上記丸型ジャックの各ピンと接続される複数のピンを含む変換プラグと、を含む変換アダプタと、
    上記変換アダプタの上記変換プラグが着脱可能なジャックを含み、放送波の受信機能を有する電子機器と、を有し、
    上記アンテナ装置の伝送線路間、上記変換アダプタの上記丸型ジャックのピン間、および上記電子機器のジャックの接続先のピン間の少なくともいずれかにキャパシタが接続されている
    受信装置。
  12. 上記アンテナ装置は、
    上記丸型プラグの一端部に配置された回転機構部と、
    ロッドアンテナ素子と、を含み、
    上記ロッドアンテナ素子は、上記丸型プラグ部の回転機構部に対して所定方向に回転可能に接続されている
    請求項11記載の受信装置。
  13. 上記アンテナ装置は、
    一端部に上記変換アダプタの上記丸型プラグに着脱可能な丸型プラグを有するシールド部付同軸ケーブルを有する
    請求項11記載の受信装置。
  14. 上記シールド部付同軸ケーブルは、
    複数の芯線とシールド部が同心状に形成された同軸ケーブルにより形成され、
    上記芯線が上記丸型プラグの信号端子に接続され、上記シールド部が上記丸型プラグの基準端子に接続されている
    請求項13記載の受信装置。
  15. 上記シールド部付同軸ケーブルは、
    他端部側にイヤホンケーブルのプラグが接続可能なジャックを有する
    請求項13または14記載の受信装置。
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