JP3180034B2 - アンテナ - Google Patents

アンテナ

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JP3180034B2
JP3180034B2 JP21254096A JP21254096A JP3180034B2 JP 3180034 B2 JP3180034 B2 JP 3180034B2 JP 21254096 A JP21254096 A JP 21254096A JP 21254096 A JP21254096 A JP 21254096A JP 3180034 B2 JP3180034 B2 JP 3180034B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話機などの携
帯機器、AM、FMなどのラジオ、TVなどの無線機器
の送受信用アンテナに関する。さらに詳しくは、たとえ
ば偶数倍の関係にあるような2以上の周波数帯を送受信
することができる小形のアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、携帯電話機などのように、無線機
器のためのアンテナには、図8に示されるように、交信
しないときは無線機器31の筐体内に収納し、交信時に
筐体から外部に伸長させるロッド状アンテナ32が用い
られている。このロッド状アンテナ32は、受信する信
号の約1/4波長から約1/2波長の長さになるように
形成されている。そのため、受信する周波数帯が定まる
と、そのロッド状アンテナの長さは一義的に定まる。し
たがって、低い周波数帯の信号を送受信するアンテナは
必然的にその長さが長くなる。この長くなるロッド状ア
ンテナの外形的寸法を短くするため、ピアノ線などのア
ンテナ線をコイル状に巻き、その外周を樹脂などにより
被覆して短くする方法は採られている。
【0003】一方、このような携帯機器のアンテナは、
移動時には邪魔にならないように、携帯機器内に収納さ
れ、呼出し信号を受信するためアンテナの一部だけが携
帯機器から外に露出するように取り付けられたり、呼出
し信号を受信するアンテナが別に取り付けられ、交信時
にはアンテナ全体を携帯機器から外に伸長するように設
けられている。その結果、呼出し信号を受信できると共
に、交信時には感度を上げて交信できるようになってい
る。
【0004】したがって、呼出し信号受信用のアンテナ
は、それだけで受信信号の約1/4波長から約1/2波
長の長さを有する必要があり、一方において持ち運び時
には邪魔にならないように小さいことが好ましく、通常
はコイル状に巻回されて、アンテナとしての外形的長さ
を短くしている。また、交信時のアンテナでも、受信す
る信号の周波数帯が低いと長くなり過ぎ、取扱が不便
で、交信用のアンテナもコイル状にして短くしたものも
用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、アンテ
ナの外形としての長さを短くするためにコイル状にする
と、コイル間隔が大きいときは電気的には余り問題にな
らないが充分に短くならず、コイル間隔が狭くなる(コ
イルを密に巻く)と短くなるが、アンテナの放射抵抗が
下がり整合回路を付加して使用してもアンテナ性能が低
下するという問題がある。
【0006】さらに、前述のアンテナの長さが約1/4
波長の長さの場合、3倍の周波数帯に対しては約3/4
波長となり、約1/4波長アンテナと同様に機能する。
そのため、3倍、5倍などの奇数倍の周波数帯に対して
は同じアンテナで送受信をすることができる。しかし、
2倍の周波数帯に対しては、約1/2波長となり、1/
2波長用の特別の整合回路をアンテナの給電部側に取り
付けなければアンテナとして機能せず、2倍、4倍など
の偶数倍の関係にある周波数帯やその近傍の周波数帯の
信号に対しては同じアンテナでそのまま送受信をするこ
とができない。また、交信時にアンテナを筐体から引張
り出し、伸長させるアンテナにおいても、引張り出すア
ンテナは通常約1/2波長の長さになっており、2倍の
周波数に対しては1波長の長さになり、半波長ごとに位
相が逆転して打ち消し合うため、偶数倍の周波数帯に対
しては、そのままでは送受信をすることができない。し
かし、現実には、たとえば携帯用電話機においては、ヨ
ーロッパのシステムでGSM(グループ スペシャル
モバイル)(日本のシステムではPDC(パーソナル
デジタル セルラー)に対応)では900MHz帯の周
波数が用いられ、DCS(デジタル セルラー システ
ム)(日本のシステムではPHS(パーソナル ハンデ
ィフォン オン システム)に対応)では1800MH
z帯の周波数が用いられており、その両方を送受信でき
ることが好ましい。従来はこの両方を送受信するために
は、2つのアンテナを別々に設けるか、高い周波数帯用
のアンテナの先端にトラップを介してさらにアンテナ線
を接続して低い周波数帯の長さに合わせたアンテナとし
て用いなければならない。
【0007】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、携帯機器の送受信用のアンテナのよ
うに、小形化が必要とされるアンテナで、外形寸法を小
さくした第1のアンテナ部により呼出し信号を受信でき
ると共に、交信時には第2のアンテナ部を筐体から伸長
させて感度よく交信をすることができるアンテナを提供
することを目的とする。
【0008】本発明の他の目的は、たとえば低い周波数
帯とその2倍の周波数帯のように、低い周波数帯の奇数
倍以外の偶数倍などの周波数帯の信号に対しても、低い
周波数帯の信号と共に1つのアンテナで同時に送受信を
することができるアンテナを提供することにある。
【0009】本発明のさらに他の目的は、交信時に第2
のアンテナを伸長させる場合にもその全長を短くし、簡
単に第2のアンテナを出し入れすることができるアンテ
ナを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、携帯機器
などのアンテナで、移動のためアンテナの収納時に呼出
し信号を受信できるアンテナ部分を小形にしても、特別
の整合回路を付加しないで性能を低下させないアンテナ
を得るため、さらにその小形アンテナで奇数倍以外の2
以上の周波数帯の信号をも送受信することができるアン
テナを得るため鋭意検討を重ねた。その結果、アンテナ
エレメントをその長尺(軸)方向に沿ってほぼ平行にな
るように折り曲げることにより、折曲げ回数が1〜6回
程度であれば、たとえば900MHz程度の第1の周波
数帯に対してはアンテナエレメントの電気長は余り変化
せず、予め設定した1/4波長の長さのアンテナとして
作用し、2倍程度の高い第2の周波数帯に対しては電気
長が大きく変化し3/4波長のアンテナとして作用し、
折返しの回数やその間隔を調整することにより奇数倍の
周波数ではない所望の2以上の周波数帯の信号を送受信
することができることを見出し、特願平8−16001
6号により開示している。
【0011】しかし、このように構成される第1のアン
テナ部に交信時の感度を上げるために第2のアンテナ部
を筐体から外部に伸長させて接続すると、たとえば第2
の周波数帯を送受信する場合に第1のアンテナ部が約3
/4波長の電気長になっており、第2のアンテナ部が約
1/2波長の電気長になるように構成されていると第1
のアンテナ部の2/4波長の電気長部分と位相が逆転
し、感度が低下する。さらに第2のアンテナ部において
も、周波数の低い第1の周波数帯とその2倍程度の第2
の周波数帯の両方を送受信しようとすると、第1の周波
数帯に対しては1/2波長である場合、第2の周波数帯
に対しては1波長となり、やはり1/2波長ごとに位相
が逆転し、感度が低下する。
【0012】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、前述の軸方向に折り曲げられて外形
的寸法が短くされると共に、ある周波数帯とその2倍の
周波数帯などの偶数倍の周波数帯の両方を送受信するこ
とができる第1のアンテナ部と、交信時などに筐体から
伸長させ感度を向上させる第2のアンテナ部とからな
り、感度を低下させることなく第1および第2のアンテ
ナ部を結合する手段、または第2のアンテナ部で偶数倍
の関係にある2以上の周波数帯の信号を送受信すること
ができる手段が設けられていることに特徴がある。
【0013】本発明によるアンテナは、筐体に取り付け
られ、長尺状の導体からなるアンテナエレメントが長尺
方向に沿って実質的に平行になるように少なくとも1回
折り返されて折返し部が形成された第1のアンテナ部
と、前記筐体内に収納されるとき前記第1のアンテナ部
とは電気的に分離され、該筐体から外部に伸長されると
きにその一端部が前記第1のアンテナ部と電気的に接続
される第2のアンテナ部とからなり、前記第1のアンテ
ナ部は、前記アンテナエレメントの折返しにより隣接す
るエレメントの間隔および/または折返しの回数が調整
されることにより、第1の周波数帯に対して該第1のア
ンテナ部全体でその電気長が実質的に1/4波長にな
り、前記第1の周波数帯のほぼ2倍である第2の周波数
帯に対しては前記第1のアンテナ部全体でその電気長が
実質的に3/4波長になるように形成され、前記第2の
アンテナ部は前記第2の周波数帯に対してはその電気長
が実質的に1/2波長になる第1のアンテナエレメント
と、該第1のアンテナエレメントに電気的に接続され、
前記第2のアンテナ部全体で前記第1の周波数帯に対し
て実質的に1/2波長となるように形成された第2のア
ンテナエレメントとからなっている。
【0014】ここに実質的に平行とは、完全な平行を意
味するものではなく、隣接するアンテナエレメント間で
容量的および/または誘導的に結合し得るように折り返
されていることを意味する。また、長尺方向とは、電磁
波が導体に沿って主体的に伝搬する方向を意味する。ま
た、電気長が実質的に1/4波長とは、折曲げ部などが
形成された後に約1/4波長で共振し得る長さで、取り
付けられる筐体部や各種金具のR成分やL成分の影響に
よりカットアンドトライにより微調整された長さを意味
し、実際には1/4波長以下にすることにより、線間容
量などにより約1/4波長で共振し得る。実質的に3/
4波長および実質的に1/2波長も同じ意味である。さ
らに、電気的接続とは、導体の接触による接続のほか、
導体と導体とが容量的および/または誘導的に結合して
接続されるものも含む意味である。
【0015】前記第1のアンテナエレメントと第2のア
ンテナエレメントとは、第2の周波数帯に対して並列共
振をするトラップを介して接続されることにより、第2
の周波数帯に対しては、トラップの上部の第2のアンテ
ナエレメント部分は電気的に動作しないため、1/2波
長の長さで動作する。また、第1の周波数帯に対しては
トラップは何の影響もないため、両周波数帯の信号を感
度良く送受信することができる。
【0016】また、第1および第2のアンテナエレメン
トが、第2の周波数帯に対して180゜位相がずれる移
相器を介して接続されることにより、両エレメントは同
相となり、1/2波長のアンテナが2個直列に接続され
たことになり、感度が大幅に向上する。
【0017】前記第1のアンテナ部は給電部側の一端部
から第2の周波数帯の実質的に1/4波長の電気長部分
で結合用折返し部を有し、該結合用折返し部と前記第1
のアンテナ部の他端部との両方にそれぞれ容量的および
/または誘導的に結合するように前記第2のアンテナ部
が配設されても、第1および第2の周波数帯の両方に対
して第1および第2のアンテナ部の電気的接続を効率よ
く行うことができる。
【0018】本発明のアンテナの他の形態は1つの周波
数帯に対して全長が実質的に3/4波長の電気長に形成
され、筐体に取り付けられる第1のアンテナ部と、前記
周波数帯に対して全体で実質的に1/2波長の電気長と
して作用するように形成され、前記筐体内に収納される
とき前記第1のアンテナ部とは電気的に分離され、該筐
体から外部に伸長されるときにその一端部が前記第1の
アンテナ部の給電部側と反対側の端部に電気的に接触し
て接続される第2のアンテナ部とからなり、前記第1の
アンテナ部は前記第2のアンテナ部が接続される端部か
ら前記周波数帯の2/4波長の電気長に相当する部分
おいて、同じ大きさの電流部分が、電流の向きが逆向き
で対向するように、折返し部が形成され、前記2/4波
長の電気長に相当する部分の電界が相互に打ち消し合っ
て移相器の作用をするように形成されている。その結果
第1のアンテナ部と第2のアンテナ部とが直接電気的に
接触して接続されても2/4波長の電気長部分が移相器
となり、第1のアンテナ部の約1/4波長の電気長部分
と第2のアンテナ部の約1/2波長の電気長部分が同相
となり強め合った高感度のアンテナとなる。なお、「前
記周波数帯に対して全体で実質的に1/2波長の電気長
として作用する」とは、たとえばトラップなどによりそ
れより先端部側が切り離されてアンテナとしては動作し
ない部分を含む場合や、移相器を介して1/2波長とし
て動作する部分が2個接続されながら同位相で、全体と
して1/2波長のアンテナとして作用する場合を含む。
【0019】本発明のアンテナのさらに他の形態は、
体に取り付けられ、長尺状の導体からなるアンテナエレ
メントが長尺方向に沿って実質的に平行になるように少
なくとも1回折り返されて折返し部が形成された第1の
アンテナ部と、前記筐体内に収納されるとき前記第1の
アンテナ部とは電気的に分離され、該筐体から外部に伸
長されるときにその一端部が前記第1のアンテナ部と電
気的に接続される第2のアンテナ部とからなり、前記第
2のアンテナ部がインダクタ素子およびキャパシタ素子
を有する直列共振回路であり、前記第1のアンテナ部と
容量的および/または誘導的に結合されている。その結
果、第2のアンテナ部を非常に小形に形成することがで
き、第2のアンテナ部の伸長および収納を押しボタンで
簡単に行うこともできる。
【0020】前記第1のアンテナ部は第1の周波数帯お
よび第2の周波数帯の両方を送受信できるように前記折
返し部が形成され、前記第2のアンテナ部は前記第1の
周波数帯で直列共振する第1の直列共振回路および第2
の周波数帯で直列共振する第2の直列共振回路からな
り、該第1および第2の直列共振回路のそれぞれが前記
第1のアンテナ部と容量的および/または誘導的に結合
されることにより、短いアンテナで2以上の周波数帯を
送受信することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のアンテナについて説明をする。
【0022】図6は前述の特願平8−160016号で
開示しているアンテナの基本構造を説明する図である。
図6において、1はたとえばピアノ線、帯状で導電性の
板材もしくは薄膜などの長尺状の導体からなるアンテナ
エレメントで、その一端は携帯機器などの筐体2などを
介してコネクタ3の給電部3aに接続され、給電部3a
からコード4により図示しない送受信回路に接続され
る。このアンテナは、図6に示されるように、アンテナ
エレメント1の長尺方向に沿って実質的に平行になるよ
うに折り返され、折返し部1aが設けられている。
【0023】前述のように、本発明者らはアンテナエレ
メント1が図6に示される如く、その長尺方向に沿って
実質的に平行になるように折り曲げられることにより、
ある周波数帯の奇数倍以外の偶数倍などの周波数帯にお
いても共振させ得ることを見出した。すなわち、たとえ
ばある周波数帯fの約(前述の実質的の意味、以下同
じ)1/4波長の電気長に形成されたアンテナエレメン
ト1に、前述の折り返し部1aが形成されることによ
り、隣接するアンテナエレメント1間の容量結合や、ア
ンテナエレメント1を伝搬するモードの偶モード(ev
en)と奇モード(odd)との関係などにより、周波
数帯f1 に対しては電気長が余り変化しないのに対し
て、2倍などの偶数倍やその近傍の周波数帯に対して
は、その折返しの回数や折返しによるアンテナエレメン
トの間隔を調整することにより、その電気長を大幅に変
え得ることを見出した。
【0024】図6を参照しながらこのアンテナの基本構
造についてさらに詳細に説明をする。アンテナエレメン
ト1は、その長尺方向に延ばした全長A+B+C(a、
bは非常に小さく無視できる)が、送受信しようとする
信号の一番低い周波数帯である第1の周波数帯f1 の約
1/4波長の電気長になるように形成されている。この
アンテナエレメント1が図6に示される例では、折返し
部1aが2か所設けられ、3つ折りにされている。3つ
折りにされたそれぞれの長尺方向の長さA、B、Cは、
殆ど等しく、その間隔a、bは前述のごとく、たとえば
第1の周波数帯f1 の2倍の第2の周波数帯f2 (=2
1 )に対して共振するように調整される。その間隔
a、bも殆ど等しいが、長尺方向の長さA、B、Cに比
較して小さく、その長さを無視できる程度である。
【0025】間隔a、bおよび折返しの数を調整するこ
とにより、第1の周波数帯fに対しては電気長が余り
影響を受けないのに対して、第2の周波数帯f2 (=2
1)に対しては約3/4波長の電気長にすることがで
きる。これは、周波数帯f1(たとえば900MHz)
に対しては1/4波長のマッチング状態を維持するた
め、アンテナエレメント1の折曲げの影響を受けないの
に対して、f1 の偶数倍またはその近傍の周波数帯に対
しては、アンテナエレメント1間の容量および偶モード
と奇モードとの関係による電流方向の関係で電気長が変
わるためと考えられる。
【0026】前述のようにアンテナエレメント1が3つ
折にされているため、アンテナとしての高さの全長Lは
1/4波長の約1/3と短くなり、900MHzの周波
数に対しても約3cm程度と短くすることができる。折
返しの数をさらに増やすことにより、アンテナの全長を
さらに短くすることができる。
【0027】また、前述のアンテナエレメント1は、銅
線やピアノ線などの線状のワイヤでも良いし、金属板を
打ち抜いたり、蒸着などにより形成された薄膜をエッチ
ングなどにより図6に示されるような形状に形成され
た、帯状体(厚さが薄く、幅があるもの)が曲げられた
形状のもでもよい。
【0028】さらに、前述のアンテナエレメント1の折
曲げの方向は、図6に示されるように、同一平面上で同
一方向に折り曲げられてもよいが、たとえば図6におい
て3本目のエレメント片(C長のもの)が紙面の手前側
にきて他の2つのエレメント片にそれぞれ近接して平行
になるように立体的に折り曲げられてもよい。要はアン
テナエレメント1の折り曲げられる方向がその長尺方向
に沿って実質的に平行になるように折り曲げられればよ
い。
【0029】前述のように、このアンテナはその長尺方
向に沿って折り曲げられているため、電磁波の偏波面に
対するアンテナエレメントの長尺方向は常に一定で、電
気長が約1/4波長の奇数倍になるように調整されてお
れば、整合回路を付加しなくてもアンテナの性能を低下
させないで、アンテナ全体の外形としての長さLを短く
することができる。しかし、さらにアンテナ全体の外形
としての長さを短くするためには、アンテナ性能を劣化
させない程度の粗いジグザグ形状やコイルを形成するこ
とができる。その例を概略図で図7に示す。
【0030】図7(a)〜(b)は、アンテナエレメン
ト1に予めジグザグパターンが形成されたもの、または
粗いコイルが形成されたものを図6に示されるように長
尺方向に折返したもので、図7(c)は、図6に示され
るように折返し部が形成されたアンテナエレメント1を
粗くコイル状にしたものである。いずれの例もアンテナ
の放射特性に影響を及ぼさない程度の粗いジグザグ形状
やコイルが形成されることにより、アンテナ性能に影響
を受けることなくアンテナの外形としての全長を短くす
ることができる。
【0031】つぎに、前述の折返しアンテナを第1のア
ンテナ部として、交信時に筐体から伸長する第2のアン
テナ部を第1のアンテナ部に電気的に接続する、携帯電
話機などの携帯機器に適した本発明のアンテナについ
て、図1〜2を参照しながら詳細に説明をする。
【0032】図1(a)は本発明のアンテナの構造を説
明する概念図である。図1(a)において、10は第1
のアンテナ部で、図6で示されるように、長尺の導体
がその長尺(軸)方向に沿って折り曲げられ、折返し部
が形成されることにより、たとえば900MHz帯の第
1の周波数帯の実質的に1/4波長(λL /4)の電気
長になるようにその全長が形成され、約2倍の1800
MHz帯の第2の周波数帯に対しては実質的に3/4波
長(3λH /4)の電気長になるように形成されてい
る。その結果、約2倍の関係にある第1および第2の周
波数帯の両方の周波数帯およびそれぞれの奇数倍の周波
数帯を送受信することができる。なお、30は給電部で
ある。
【0033】20は第2のアンテナ部で、通常の携帯時
は図示しない筐体内に収納され、交信時に筐体から外部
に伸長されて第1のアンテナ部と電気的に接続されるこ
とにより、交信時の感度を向上させるものである。この
第2のアンテナ部20は第2の周波数帯に対して実質的
に1/2波長(λH /2)の電気長となる第1のアンテ
ナエレメント21と、第1のアンテナエレメント21に
接続されて全体で第1の周波数帯に対して実質的に1/
2波長(λL /2)の電気長となるようにする第2のア
ンテナエレメント22と、その両者を接続するインピー
ダンス素子23とからなっている。このような構成にす
ることにより、図1(a)に示されるように、第1のア
ンテナエレメント21により第2の周波数帯の約1/2
波長(λ H /2)のアンテナとして動作し、第1および
第2のアンテナエレメント21、22により第1の周波
数帯の約1/2波長(λL /2)のアンテナとして動作
する。
【0034】この第1のアンテナエレメント21と第2
のアンテナエレメント22とを直接接続すると、図1
(b)に示されるように、第1および第2のアンテナエ
レメント21、22の両方により第2の周波数帯に対し
て1波長(λH )の電気長になり、全体で位相が逆転す
るため打ち消し合って感度が低下する。したがって、本
発明では両アンテナエレメント21、22間にインピー
ダンス素子23が接続されている。
【0035】このインピーダンス素子23は、たとえば
図2(a)に示されるように、インダクタ素子のインダ
クタンスL1とキャパシタ素子のキャパシタンスC1と
を具備し、第2の周波数帯に対して並列共振する回路か
らなるトラップ23aとすることができる。そうするこ
とにより、第2の周波数帯に対しては、トラップ23a
はインピーダンスが無限大となるため、第2のアンテナ
エレメント22の部分は電気的に分離されて関係なくな
り、第1のアンテナエレメント21のみにより、通常の
1/2波長(λH /2)のアンテナとなる。また、第1
の周波数帯に対しては、トラップ23は並列共振にはな
らないため、分離作用はせず、第1および第2のアンテ
ナエレメント21、22の両方により、1/2波長(λ
L /2)のアンテナとして動作する。このトラップ23
aはたとえば図2(b)に示されるように、銅などから
なる導体231を被覆するポリエチレンなどの絶縁体2
32の周囲にコイル233を巻くことにより形成され
る。
【0036】図3(a)はインピーダンス素子23の他
の例を説明する図である。この例はインピーダンス素子
23として第2の周波数帯に対して位相を180゜変換
する移相器23bとしたものである。移相器23bは等
価回路で表すと図3(a)に示されるように、インダク
タンスL2のインダクタ素子とキャパシタンスC2のキ
ャパシタ素子とが並列に接続されて第2の周波数帯に対
して1/2波長に相当するインピーダンスになるように
L2とC2が設定され、トラップ23aとはその動作が
異なる。その結果、移相器23bの部分で位相が反転
し、第2の周波数帯に対して第1および第2のアンテナ
エレメント21、22の部分は図3(b)に電流分布が
示されるように、共に同じ位相となる。したがって、第
2の周波数帯に対しても両アンテナエレメント21、2
2が共にアンテナとして動作し、全体としてアンテナに
寄与し、感度が大幅に向上する。
【0037】第1のアンテナ部10と第2のアンテナ部
20との電気的接続は、第2のアンテナ部20を筐体か
ら伸長したときに第1のアンテナ部10の給電部30側
と異なる他端部側と直接接触させて接続したり、第1の
アンテナ部10と第2のアンテナ部20とを近接させる
ことにより、容量的および/または誘導的に結合させる
ことができる。容量的および/または誘導的に結合させ
る場合、その結合部で位相が180゜変換し、約1/4
波長の電気長の第1のアンテナ部10と約1/2波長の
電気長の第2のアンテナ部20とを結合すると両方の位
相が同相となり、強め合って放射特性の良いアンテナと
なる。一方、約1/4波長の電気長の第1のアンテナ部
10と約1/2波長の電気長の第2のアンテナ部20を
直接接触させて接続すると、接続点で位相が逆転せず、
両方のアンテナ部で位相が反転しているため、感度がや
や低下する。つぎに示す例はこれらの点に鑑み、結合効
率の高い両アンテナ部の結合構造を提供している。
【0038】まず、容量的および/または誘導的に結合
させる場合、図4(a)に示されるように、第1のアン
テナ部10の第2の周波数帯の約1/4波長(λH
4)の電気長部分に結合用折返し部12を設けておき、
第2の周波数帯に対しては結合用折返し部12と容量C
3を介して結合し、第1の周波数帯に対しては第1のア
ンテナ部10の全長(λL /4)の端部と容量C4を介
して結合するように第2のアンテナ部20を配設するこ
とにより、2つの周波数帯に対して共に同位相で強め合
って効率良く第1および第2のアンテナ部10、20を
電気的に接続(結合)することができる。
【0039】一方、図4(b)に示されるように、第1
および第2のアンテナ部10、20を直接電気的に接触
させて接続する場合には、第1のアンテナ部10が約1
/4波長の電気長であると、前述のように、位相が反転
しており感度が低下する。一方、第1のアンテナ部10
が約3/4波長の電気長であると、図4(c)に電流分
布の変化が示されるように、第2の周波数帯に対して第
1のアンテナ部10の2/4波長(2λH /4)の電気
長部分と第2のアンテナ部20の1/2波長(λH
2)の部分とで位相が逆転して完全に打ち消し合って、
結合アンテナとして機能しない。したがって、直接接触
させて接続する場合、両アンテナ部10、20をそのま
ま接続しても、2つの周波数帯には対応することができ
ず、1つの周波数帯に対しても感度が低下する。しか
し、第1のアンテナ部10を約3/4波長の電気長にな
るように形成し、その2/4波長の電気長部分が移相器
11として作用するように、第1のアンテナ部10の折
返し部を形成することにより、特性を向上させることが
できる。すなわち、図4(d)に電流分布I1、I2が
示されるように、第1のアンテナ部10の2/4波長部
分の線路の電流の大きさが同じ部分を対向させて電流の
向きが逆向き(図4(d)の斜線部参照)になるように
折曲げ部を形成することにより、2/4波長部分は電流
を打ち消し合って移相器のみとして作用する。その結
果、第1のアンテナ部10と第2のアンテナ部20とを
直接接触させて接続しても図4(e)に示されるよう
に、第1のアンテナ部10の約1/4波長の電気長部分
と第2のアンテナ部20の約1/2波長の電気長部分と
が同位相となり、結合効率の高い両アンテナ部10、2
0の結合が得られる。したがって、1つの周波数帯で送
受信するアンテナを第1および第2のアンテナ部10、
20の直接接続により結合する場合、第1のアンテナ部
10を約3/4波長の電気長とし、その2/4波長の電
気長部分が前述のように相互に打ち消し合うように折曲
げ部を形成すれば良い。なお、図4(c)および(e)
におけるR、S、Tは(b)の第1のアンテナ部10の
位置R、S、Tの場所を示す。
【0040】一方、両アンテナ部10、20を直接接続
により結合するアンテナで2つの周波数帯に対応する場
合、第1の周波数帯に対して全長が約1/4波長の電気
長となり、第2の周波数帯に対して約3/4波長の電気
長になると共に、その2/4波長の電気長部分が前述の
ように相互に打ち消し合うように折返し部を形成する。
そうすることにより、第2の周波数帯に対しては前述の
ように結合効率の高いアンテナとなり、第1の周波数帯
に対しては第1のアンテナ部10と第2のアンテナ部2
0とで位相が異なり感度が若干低下するが、完全な打ち
消しにはならず、使用することができる。この場合、第
1のアンテナ部10に第2の周波数帯に対して移相器と
なるように折返し部が形成されることにより、第2の周
波数帯の2/4波長の電気長部分の電流は、その電流の
大きい部分が逆向きになって打ち消されるため、その成
分が殆どなくなるが、第1の周波数帯に対しては、同じ
電流値で逆向きにはならず、しかもその給電部30側の
電流の大きい部分が打ち消されないため、折り返されて
もアンテナとして機能する。
【0041】図5は交信時に第2のアンテナ部を筐体か
ら伸長させたときもなおアンテナの全長を短くし、第2
のアンテナ部の引出しおよび収納をワンタッチでも行え
るようにするためのアンテナの説明図である。すなわ
ち、図5に示される例は、第2のアンテナ部20がイン
ダクタ素子25とキャパシタ素子26との閉ループの直
列共振回路により構成されている。図5(a)〜(b)
において、10は第1のアンテナ部で、前述の図6で説
明したアンテナと同じ折返しアンテナで、図5(a)は
第1の周波数帯およびその奇数倍の周波数帯のみを送受
信するためのアンテナの例で、図5(b)は、たとえば
2倍の関係にある第1および第2の周波数帯を送受信す
ることができるアンテナの例である。
【0042】図5(a)において、第1のアンテナ部1
0はその全体の電気長が第1の周波数帯の実質的に1/
4波長の電気長に形成され、第2のアンテナ部20は第
1の周波数帯に対して直列共振をするようにインダクタ
素子25のインダクタンスL5およびキャパシタ素子2
6のキャパシタンスC5の値が設定された閉ループの直
列共振回路29とすることにより、図5(c)にアンテ
ナに流れる電流の様子が示されるように、第1のアンテ
ナ部10は実質的に1/4波長(λ/4)の電気長で共
振するため、給電部30側で電流が最大になるように流
れる。一方、第2のアンテナ部20では、第1の周波数
帯で直列共振をするため、送受信信号の最大の電流が流
れる。したがって、第1のアンテナ部10と第2のアン
テナ部20とを容量的および/または誘導的に結合する
ことにより高感度の送受信をすることができる。
【0043】図5(b)において、第1のアンテナ部1
0は、たとえば900MHz帯の第1の周波数帯および
1800MHz帯の第2の周波数帯を同時に送受信する
ことができるように折返し部が形成されたアンテナであ
る。また、第2のアンテナ部20は、インダクタンスが
L6のインダクタ素子とキャパシタンスがC6のキャパ
シタ素子からなり、第1の周波数帯で直列共振をする閉
ループの第1の直列共振回路27、およびインダクタン
スがL7のインダクタ素子とキャパシタンスがC7のキ
ャパシタ素子とからなり、第2の周波数帯で直列共振を
する閉ループの第2の直列共振回路28からなってお
り、それぞれが第1のアンテナ部10と容量的および/
または誘導的に結合するように設けられている。この場
合、周波数の低い第1の周波数帯で直列共振をする直列
共振回路27を第1のアンテナ部10と近い方に設けら
れることが、キャパシタンスC6を大きくできるため、
第2の周波数帯に対してインピーダンスが小さく、第2
の直列共振回路28と第1のアンテナ部10との結合を
得やすく好ましい。
【0044】このような直列共振回路27〜29は、そ
れぞれたとえば図2(b)に示されたような銅線などの
導体を被覆するポリエチレンなどの絶縁体の周囲にコイ
ルを巻き付けたもので構成することができる。そのた
め、第2のアンテナ部の長さを全長が9mm程度と短く
形成することができ、図1〜4に示されるようなコイル
状にした第2のアンテナ部では50mm以上の長さを必
要とするのに対して、非常に短くすることができる。そ
の結果、図5(d)に示されるように、第1のアンテナ
部10を円筒状の絶縁体とその外周面に設けられた帯状
体のアンテナエレメント15とにより形成し、その中心
部を、閉ループの直列共振回路により形成され、周囲を
樹脂などにより保護された第2のアンテナ部20を摺動
できるようにすることにより、片手で簡単に押しボタン
などにより伸長および収納の操作をすることができる。
また、第2のアンテナ部20は非常に短いため、筐体内
に出し入れしないで、常に第1のアンテナ部と接続して
固定しておいても邪魔にはならない。そうすることによ
り、呼出し信号の受信感度も向上すると共に、交信時も
そのままで感度良く送受信をすることができる。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、折返しアンテナを第1
のアンテナ部に使用し、交信時には第2のアンテナ部を
電気的に接続しているため、小形の第1のアンテナ部で
呼出し信号を受信することができると共に、交信時には
第2のアンテナ部を利用することにより感度のよいアン
テナとすることができる。
【0046】さらに、第1のアンテナが2倍の関係にあ
る2つの周波数帯を送受信することができるように折返
し部を形成しながら、第2のアンテナ部との電気的接続
により打ち消し合わないように、移相器を介して結合し
たり、結合場所を工夫しているため、また、第2のアン
テナ部のエレメント結合を2倍の周波数帯に対して打ち
消し合わないようにトラップや移相器を介して接続して
いるため、2倍の関係にある周波数帯の信号のいずれを
も感度よく送受信することができる。
【0047】さらに、第2のアンテナ部に直列共振回路
を用いることにより、第2のアンテナ部を非常に小形に
することができ、第2のアンテナ部の伸長や収納を簡単
に行うことができ、押しボタンなどでワンタッチ化する
こともできると共に、非常に短くなるため、常に伸長し
た状態にしておいても邪魔にならない程度に小形のアン
テナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1および第2のアンテナ部の周波数
帯との関係の説明図である。
【図2】本発明の第2のアンテナ部のエレメントの結合
部の説明図である。
【図3】本発明の第2のアンテナ部のエレメントの結合
部の説明図である。
【図4】本発明の第1および第2のアンテナ部の結合部
の説明図である。
【図5】本発明の第2のアンテナ部を短くしたアンテナ
の説明図である。
【図6】本発明のアンテナの第1のアンテナ部の基本構
造を説明する図である。
【図7】図6のアンテナのバリエーションを示す図であ
る。
【図8】従来の携帯用無線機に取り付けられたアンテナ
の説明図である。
【符号の説明】
10 第1のアンテナ部 11 移相器 12 結合用折返し部 20 第2のアンテナ部 21 第1のアンテナエレメント 22 第2のアンテナエレメント 23 インピーダンス素子 23a トラップ 23b 移相器 27 第1の直列共振回路 28 第2の直列共振回路
フロントページの続き (72)発明者 川原 隆夫 東京都北区滝野川7丁目5番11号 株式 会社ヨコオ内 (56)参考文献 特開 平5−243834(JP,A) 特開 昭48−11948(JP,A) 特開 平5−121924(JP,A) 特開 平5−136623(JP,A) 実開 昭62−133409(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 1/12 - 1/26 H01Q 5/00 - 11/20

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筐体に取り付けられ、長尺状の導体から
    なるアンテナエレメントが長尺方向に沿って実質的に平
    行になるように少なくとも1回折り返されて折返し部が
    形成された第1のアンテナ部と、前記筐体内に収納され
    るとき前記第1のアンテナ部とは電気的に分離され、該
    筐体から外部に伸長されるときにその一端部が前記第1
    のアンテナ部と電気的に接続される第2のアンテナ部と
    からなり、前記第1のアンテナ部は、前記アンテナエレ
    メントの折返しにより隣接するエレメントの間隔および
    /または折返しの回数が調整されることにより、第1の
    周波数帯に対して該第1のアンテナ部全体でその電気長
    が実質的に1/4波長になり、前記第1の周波数帯のほ
    ぼ2倍である第2の周波数帯に対しては前記第1のアン
    テナ部全体でその電気長が実質的に3/4波長になるよ
    うに形成され、前記第2のアンテナ部は前記第2の周波
    数帯に対してはその電気長が実質的に1/2波長になる
    第1のアンテナエレメントと、該第1のアンテナエレメ
    ントに電気的に接続され、前記第2のアンテナ部全体で
    前記第1の周波数帯に対して実質的に1/2波長となる
    ように形成された第2のアンテナエレメントとからなる
    アンテナ。
  2. 【請求項2】 前記第1のアンテナエレメントと第2の
    アンテナエレメントとが第2の周波数帯に対して並列共
    振をするトラップを介して接続されてなる請求項1記載
    のアンテナ。
  3. 【請求項3】 前記第1のアンテナエレメントと第2の
    アンテナエレメントとが第2の周波数帯に対して180
    ゜位相をずらす移相器を介して接続されてなる請求項1
    記載のアンテナ。
  4. 【請求項4】 前記第1のアンテナ部は給電部側の一端
    部から第2の周波数帯の実質的に1/4波長の電気長部
    分で結合用折返し部を有し、該結合用折返し部と前記第
    1のアンテナ部の他端部との両方にそれぞれ容量的およ
    び/または誘導的に結合するように前記第2のアンテナ
    部が配設されてなる請求項1、2または3記載のアンテ
    ナ。
  5. 【請求項5】 1つの周波数帯に対して全長が実質的に
    3/4波長の電気長に形成され、筐体に取り付けられる
    第1のアンテナ部と、前記周波数帯に対して全体で実質
    的に1/2波長の電気長として作用するように形成さ
    れ、前記筐体内に収納されるとき前記第1のアンテナ部
    とは電気的に分離され、該筐体から外部に伸長されると
    きにその一端部が前記第1のアンテナ部の給電部側と反
    対側の端部に電気的に接触して接続される第2のアンテ
    ナ部とからなり、前記第1のアンテナ部は前記第2のア
    ンテナ部が接続される端部から前記周波数帯の2/4波
    長の電気長に相当する部分において、同じ大きさの電流
    部分が、電流の向きが逆向きで対向するように、折返し
    部が形成され、前記2/4波長の電気長に相当する部分
    の電界が相互に打ち消し合って移相器の作用をするよう
    に形成されてなるアンテナ。
  6. 【請求項6】 筐体に取り付けられ、長尺状の導体から
    なるアンテナエレメントが長尺方向に沿って実質的に平
    行になるように少なくとも1回折り返されて折返し部が
    形成された第1のアンテナ部と、前記筐体内に収納され
    るとき前記第1のアンテナ部とは電気的に分離され、該
    筐体から外部に伸長されるときにその一端部が前記第1
    のアンテナ部と電気的に接続される第2のアンテナ部と
    からなり、前記第2のアンテナ部がインダクタ素子およ
    びキャパシタ素子を有する直列共振回路であり、前記第
    1のアンテナ部と容量的および/または誘導的に結合さ
    れてなるアンテナ。
  7. 【請求項7】 前記第1のアンテナ部は第1の周波数帯
    および第2の周波数帯の両方を送受信できるように前記
    折返し部が形成され、前記第2のアンテナ部は前記第1
    の周波数帯で直列共振する第1の直列共振回路および第
    2の周波数帯で直列共振する第2の直列共振回路からな
    り、該第1および第2の直列共振回路のそれぞれが前記
    第1のアンテナ部と容量的および/または誘導的に結合
    され得る請求項6記載のアンテナ。
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