JP3226897B2 - 携帯無線機用アンテナ - Google Patents

携帯無線機用アンテナ

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯無線機用アン
テナに関し、特に離れた2つの通信帯域や広い通信帯域
を受信するような携帯無線機用アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の携帯無線機用アンテナにあって
は、線状アンテナを小型化するため、放射導体を螺旋状
に成形してヘリカルアンテナを構成する技術が広く用い
られている。また、携帯無線機の小型化に伴い、より小
型のヘリカルアンテナを実現する必要があるが、ヘリカ
ルアンテナは小型化すると帯域幅が狭くなり、携帯無線
機に要求される帯域幅をカバーすることが難しくなる。
【0003】特に、離れた2つ以上の通信帯域を持つ携
帯無線機では、それらの帯域をカバーするためにさらに
広い帯域幅を持つアンテナが必要となり、小型化の妨げ
になる。一方、アンテナ構造を工夫して2つの通信帯域
をもつようにする方法も考えられているが、アンテナ素
子を2つ並べたものと同等の体積が必要になるため、小
型化の要求に応えることはできない。
【0004】通信帯域の狭いアンテナを、2つの離れた
通信帯域で使用可能にしたアンテナとして、例えば実開
昭56−95107では、図8に示すようにフェライト
バーアンテナを用いたもので、バーに巻かれたコイルの
1部を短絡し、アンテナの共振周波数をかえることによ
り、2つの通信帯域を受信している。しかし、図8に示
すような回路構成をとると、共振周波数はコイル23の
巻き数と並列に接続されたキャパシタ27,28の容量
で決まるため、共振周波数を変化させるために、アンテ
ナの一部をグランドと短絡するスイッチ26と、キャパ
シタを切り替えるためのスイッチ26がそれぞれ必要に
なる。また、共振周波数を変化させることにより、給電
端子の位置が変わるため、給電端子も切り替える必要が
あり、そのためのスイッチ30が必要となり、全部で3
つのスイッチが必要で、通信帯域切替回路が複雑にな
り、実装面積が大きくなっていた。なお、こうして受信
した信号は、図示していない局部発振器34の信号と混
合して中間周波数を作り、図示していない中間周波増幅
回路に送られる。
【0005】一方、図9は実開平4−10412のアン
テナを示すものである。このアンテナでは図に示すよう
にヘリカルアンテナ内部に導体片56を挿入してヘリカ
ルアンテナの一部をショートすることにより、共振周波
数を変化させているが、この方法では生産過程で共振周
波数を変化させることができるのみであり、使用中に2
つの通信帯域をアンテナの周波数を切り替えて受信する
ような携帯無線機では、用いることができなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来技術
による方法では、アンテナの共振周波数を切り替えるス
イッチの数が多くなり、回路が複雑になってしまうた
め、アンテナの通信帯域を切り替えるための部品の実装
面積が大きくなり、アンテナとその周辺回路が大きくな
ってしまい、携帯無線機に適用することができないとい
う問題点があった。また、アンテナを2つの共振周波数
を持つようにすると、アンテナの体積が大きくなるとい
う問題点もあった。
【0007】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、通信帯域切替スイッチ1つで、離れた2つの通信
帯域、もしくは広い通信帯域を持つことを特徴とする携
帯無線機用アンテナを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
携帯無線機用アンテナにおいて、平面上に形成された放
射素子と、前記放射素子と接続された1つの給電端子と
アンテナの長さ方向に間隔を置いて設けられた複数の通
信帯域切替端子と、前記複数の通信帯域切替端子のうち
2つ以上の端子間を短絡または開放するスイッチと、前
記スイッチを駆動する駆動回路と、外部からの信号によ
って前記駆動回路を操作する制御部とからなり、前記ス
イッチは、待ち受け状態で開放され、通話状態で開放ま
たは短絡のうち何れか一方が選択されることにより共振
周波数を切り替えるように構成された携帯無線機用アン
テナを提供する。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の携
帯無線機用アンテナにおいて、通信帯域切替端子の1つ
を給電端子と共通にしたことを特徴とする。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の携帯無線機用アンテナにおいて、外部から
の信号印加により直接前記スイッチを短絡または開放す
ることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施形態に
よる携帯無線機用ヘリカルアンテナと周辺回路の構成を
示すブロック図である。この図において、符号1はヘリ
カルアンテナで、給電端子2と、通信帯域切替端子3,
4を持っている。5は通信帯域切替スイッチで、端子
3,4を短絡または開放する。6は受信回路で、給電端
子2に接続され、高周波増幅、周波数変換、受信波の復
調を行う。7は制御回路で、チャネルデータを受信回路
6に与えて受信周波数を決定するとともに、スイッチ駆
動回路8を制御する。
【0012】次に、本発明の第1の実施形態の動作につ
いて図1と図2を参照して詳細に説明する。図2は図1
のヘリカルアンテナの特性を表す図で、図2(A)は第
1の通信帯域と第2の通信帯域が離れている場合、図2
(B)は第1の通信帯域と第2の通信帯域が接近してい
て1つの広い通信帯域になる場合である。
【0013】まず、受信周波数が図2の第1の通信帯域
の時は、制御回路7から受信周波数を決めるチヤネルデ
ータaが受信回路6に加えられ、第1の通信帯域の受信
回路として動作する。また、制御回路7からチャネルデ
ータとリンクした、通信帯域切替信号(例えばLOWレ
ベル)が、スイッチ駆動回路8に加えられ、スイッチ駆
動回路8によりスイッチ5が開放されて、第1の通信帯
域のヘリカルアンテナとして動作する。このため、ヘリ
カルアンテナ1で受信された第1の通信帯域の受信波
は、給電端子2を通り、受信回路6で復調される。つぎ
に、受信周波数が第2の通信帯域の時は、制御回路7よ
り受信周波数のチャネルデータaが受信回路6に加えら
れ、第2の通信帯域の受信回路として動作する。同時に
チャネルデータとリンクした、第1の通信帯域とは逆の
帯域切替信号(例えばHIGHレベル)がスイッチ駆動
回路8に加えられ、スイッチ駆動回路8によりスイッチ
5が通信帯域切替端子3,4を短絡し、ヘリカルアンテ
ナの実効長が短くなることにより共振周波数が高くな
り、第2の通信帯域のヘリカルアンテナとして動作す
る。
【0014】ヘリカルアンテナ1で受信された第2の通
信帯域の受信波は、給電端子2を通り、受信回路6で復
調される。ここで、ヘリカルアンテナ1は全長を調整す
ることにより、第1の通信帯域の周波数を調整すること
ができ、第1の通信帯域と第2の通信帯域との間隔は通
信帯域切替端子3,4の位置を変えることにより、所望
の通信帯域間隔を得ることができる。この時、横軸に周
波数、縦軸にアンテナの反射損をとると、ヘリカルアン
テナの反射損特性は、図2(A)の様になり、2つの帯
域をカバーすることができるようになる。なお、第1の
通信帯域と第2の通信帯域を重ねることにより、図2
(B)のように、広帯域なヘリカルアンテナとして動作
させることも可能である。
【0015】図3は、図1の通信帯域切替スイッチ5
と、スイッチ駆動回路8部分の具体的な回路図を示して
いる。ここではヘリカルアンテナ1のスイッチ部5をダ
イオードを用いて構成している。この図において、キャ
パシタC2,C3は、受信周波数帯域でそれらのインピ
ーダンスが充分低くなる様に、またチョークコイルL
1,L2はそれらのインピーダンスが充分高くなるよう
に選ばれる。また、キャパシタC4についても同様に、
受信周波数帯域において充分インピーダンスが低くなる
ように選ばれる。
【0016】図3の動作は、まず制御回路7より出力さ
れた帯域切替信号が、HIGHレベルの時、半導体スイ
ッチSW1がONしてダイオードD1に電流が流れ、ダ
イオードD1がONする。この時、キャパシタC2,C
3は、受信周波数帯域で充分低いインピーダンスを示す
ように選ばれているので、通信帯域切替端子3,4は高
周波的にショートされ、アンテナの共振周波数は高くな
る。なお、L1,L2は、受信周波数帯域で充分高いイ
ンピーダンスを示しているので、電源供給側の回路のイ
ンピーダンスの影響は、ほとんど無視できる。
【0017】次に、帯域切替信号がLOWレベルの時
は、SW1がOFFし、電流が流れないため、ダイオー
ドD1は高いインピーダンスを呈し、通信帯域切替端子
3,4間は開放され、アンテナの共振周波数は低くな
る。なお、ダイオードD1は、流れる電流が大きいほど
ON時のインピーダンスが低くなる特性を有している。
このため、抵抗R1の値は、ダイオードD1のON時の
インピーダンスが、所望の値になるような電流が流れる
ように決定される。
【0018】図3の場合、待ち受け時には周波数が低い
第1の通信帯域で受信し、通話状態になったときのみ通
信帯域1,2の特定の周波数を使用する通信システムで
用いられる携帯無線機では、通話時に周波数の高い第2
の通信帯域を選択したときのみ通信帯域切替回路に電流
が流れるため、待ち受け時には消費電流が削減できると
いう大きな効果を生むことができる。
【0019】なお、キャパシタC1は、ヘリカルアンテ
ナマッチング用のキャパシタンスであり、数ピコファラ
ド程度である。また、キャパシタC2,C3、チョーク
コイルL1,L2それぞれの容量は使用する周波数帯に
よって適切なものに選定されるが、1800MHz程度
の周波数帯の通信では、これらの素子の値はキャパシタ
C2,C3は100ピコファラド程度、チョークコイル
L1,L2は100ナノヘンリー程度にすることが望ま
しい。この実施形態では、通信帯域切替スイッチにダイ
オードを用いているために、スイッチ駆動回路が必要で
あったが、制御回路により直接制御できるような素子、
例えばGaAs半導体スイッチなどを用いた場合には、
スイッチ駆動回路を省略することができる。
【0020】図4は、本発明の第2の実施形態である。
1800MHz程度の高周波ではヘリカルアンテナと通
信帯域切替回路の距離が充分にとれないと、ヘリカルア
ンテナからの電波の放射を妨げる原因となるが、通信帯
域切替端子の1つを給電端子と共通にすることにより、
通信帯域切替スイッチをヘリカルアンテナの給電端子側
付近に実装することができ、ヘリカルアンテナからの放
射を妨げることがない。この場合にも、ヘリカルアンテ
ナ1の全長を調整することにより、第1の通信帯域の周
波数を調整することができ、通信帯域1,2の間隔は通
信帯域切替端子3の位置を変えることにより、所望の通
信帯域間隔を得ることができる。
【0021】以上、本発明の2つの実施形態の動作を図
面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施
形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【0022】例えば、図5に示すように、アンテナ素子
の一部分をストレートにしたアンテナ9、図6に示すよ
うに、同一平面上に形成したアンテナ10、または図7
に示すように、アンテナ素子を鋸歯状に形成したアンテ
ナ11のどの場合でも上述の実施形態と同様に、アンテ
ナの共振周波数を切り替えることができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、受信周波数により通信帯域切替スイッチを切り替え
てアンテナの共振周波数を変えることにより、離れた複
数の通信帯域や広い通信帯域をカバーすることができ、
また切替のためのスイッチが1つであるため部品点数が
大幅に削減でき、アンテナの小型化を図ることができる
という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による携帯無線機用ヘ
リカルアンテナと周辺回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1のヘリカルアンテナの特性を表す図であ
る。
【図3】図1の通信帯域切替スイッチと、スイッチ駆動
回路部分の具体回路図である。
【図4】本発明の第2の実施形態による携帯無線機用ヘ
リカルアンテナと周辺回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図5】本発明の第3の実施形態によるアンテナ素子の
一部分をストレートにした携帯無線機用ヘリカルアンテ
ナの構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の第4の実施形態による同一平面上に形
成した携帯無線機用アンテナの構成を示すブロック図で
ある。
【図7】本発明の第4の実施形態によるアンテナ素子を
鋸歯状波に形成した携帯無線機用アンテナの構成を示す
ブロック図である。
【図8】従来技術による通信帯域切替型アンテナの回路
図である。
【図9】従来技術による共振周波数可変ヘリカルアンテ
ナの断面図である。
【符号の説明】
1,9,10 ヘリカルアンテナ 2 給電端子 3,4 通信帯域切替端子 5 スイッチ 6 受信回路 7 制御回路 8 スイッチ駆動回路 D1 ダイオード L1,L2 チョークコイル C1〜C4 キャパシタ R1 抵抗 SW1 スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−14040(JP,A) 特開 昭58−138102(JP,A) 特開 平4−196603(JP,A) 特開 平4−334201(JP,A) 実開 平4−8517(JP,U) 実開 平5−57912(JP,U) 実開 昭58−43009(JP,U) 実開 昭57−171304(JP,U) 実開 昭59−177207(JP,U) 実開 昭60−30646(JP,U) 実開 平4−8517(JP,U) 実開 昭56−95107(JP,U) 実開 昭62−44538(JP,U) 実開 平6−81118(JP,U) 実開 昭62−143307(JP,U) 特許3098430(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 1/24 - 1/38 H01Q 9/14 H01Q 11/08 H04B 1/38

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 携帯無線機用アンテナにおいて、 平面上に形成された放射素子と、 前記放射素子と接続された1つの給電端子とアンテナの
    長さ方向に間隔を置いて設けられた複数の通信帯域切替
    端子と、 前記複数の通信帯域切替端子のうち2つ以上の端子間を
    短絡または開放するスイッチと、 前記スイッチを駆動する駆動回路と、 外部からの信号によって前記駆動回路を操作する制御部
    とからなり、 前記スイッチは、待ち受け状態で開放され、通話状態で
    開放または短絡のうち何れか一方が選択される ことを特
    徴とする携帯無線機用アンテナ。
  2. 【請求項2】 前記通信帯域切替端子の1つを給電端子
    と共通にしたことを特徴とする請求項1記載の携帯無線
    機用アンテナ。
  3. 【請求項3】 前記スイッチは、制御部から直接供給さ
    れる信号により、開閉動作する半導体スイッチによっ
    て、前記複数の通信帯域切替端子のうち2つ以上の端子
    間を短絡または開放することを特徴とする請求項1また
    は請求項2記載の携帯無線機用アンテナ。
  4. 【請求項4】 アンテナ素子の一部分をストレートにし
    たことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の
    携帯無線機用アンテナ。
  5. 【請求項5】 前記スイッチは、待ち受け状態で開放さ
    れ、通話状態で開放または短絡のうち一方が選択される
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の携
    帯無線機用アンテナ。
  6. 【請求項6】 前記外部からの信号は、受信回路のチャ
    ネルデータにリンクして前記制御部に与えられることを
    特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の携帯無線
    機用アンテナ。
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