JP3459852B2 - 容量性結合方式を利用した伸縮可能型アンテナ - Google Patents
容量性結合方式を利用した伸縮可能型アンテナInfo
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Description
話機に装着される伸縮可能型アンテナにおいて、携帯時
や保管時には、アンテナを電話機本体に挿入し、ヘリカ
ルアンテナ部が、コイル型の輻射素子(22)と容量性
結合された金属材スリーブを介して信号を受信すること
によって携帯を簡便なものとし、通話時には、アンテナ
を電話機本体から長く引出して、ホイップアンテナ部と
ヘリカルアンテナ部が容量性結合されて送信及び受信す
ることができるように構成した容量性結合方式を利用し
た伸縮可能型アンテナに関する。
用の携帯電話機等に使用される伸縮可能型アンテナは、
1/4波長のホイップアンテナ部と1/4波長のヘリカ
ルアンテナ部を一体型に接続した構造になっている。例
えば、電話機の携帯時や保管時に電話機本体へアンテナ
が挿入された受信状態では、ヘリカルアンテナ部だけが
動作し、通話時に電話機本体からアンテナが引き出され
た状態では、ホイップアンテナ部だけが送受信モードと
して動作する原理になっている。
テナの、アンテナ引出時及び挿入時の使用の形態図であ
る。図7において、従来の伸縮可能型の無線電話機用ア
ンテナは、ホイップアンテナ部とヘリカルアンテナ部が
一定の隔たりを置いて分離されていて、図7(A)に示
す引出時にはホイップアンテナ部71が、図7(B)に
示す挿入時にはヘリカルアンテナ部72がそれぞれ個別
に動作する構造である。このような構造は、比較的容易
に構成することが可能であるため、近年、広く使用され
ている。
従来の伸縮可能型アンテナは電話機本体へのアンテナ挿
入時に、アンテナは純粋なヘリカルアンテナ部だけで動
作するため帯域幅が狭く輻射の効率もよくない。また、
機械的強度に関して、ホイップアンテナ部とヘリカルア
ンテナ部が接続する部分が脆弱であるため、破損し易い
構造であるという問題点があった。
発明は、アンテナの引出時には、ヘリカルアンテナ部と
ホイップアンテナ部の間の容量性結合によって、アンテ
ナの性能を向上させ、アンテナの挿入時には、金属材ス
リーブとヘリカルアンテナ部の間の容量性結合によりヘ
リカルアンテナ部の不足の容量成分を増加させ、且つ、
ホイップアンテナ部とヘリカルアンテナ部の接続を強化
して、アンテナの機械的な信頼性を高めた容量性結合方
式を利用した伸縮可能型アンテナを提供することを目的
とする。
的に長さの伸縮が自由な伸縮可能型のアンテナにおい
て、一端に所定の大きさの金属材スリーブ(26)が形
成され、該金属材スリーブ(26)とコイル型の輻射素
子(22)を容量性結合させる第1絶縁手段(25)を
有するヘリカルアンテナ部(1)と、前記金属材スリー
ブ(26)とアンテナ素子(31)を容量性結合させる
第2絶縁手段(32)を有し、一端に前記金属スリーブ
(26)が固定され、他端に前記アンテナ素子(31)
と接続する導電性を有したストッパー(33)が固定さ
れたホイップアンテナ部(3)と、電話機本体に固定さ
れ、前記ホイップアンテナ部(3)を前記電話機本体に
対して摺動自由に支持し、アンテナを電話機本体に挿入
した状態で前記金属材スリーブ(26)が接触して前記
ヘリカルアンテナ部(1)に信号を印加し、アンテナを
前記電話機本体から引き出した状態で前記ストッパー
(33)が接触して前記ホイップアンテナ部(3)に信
号を印加する給電支持手段(2)とを備えて構成する。
前記第1絶縁手段(25)の一端に位置する金属板(2
4)と、前記第1絶縁手段(25)の他端に前記金属板
(24)と対向して位置する前記金属材スリーブ(2
6)と、前記金属板(24)に一端が結合された前記コ
イル型の輻射素子(22)と、前記コイル型の輻射素子
(22)のコイル間を一定の間隔に維持されるように支
持しながら絶縁させる第3絶縁手段(23)とを備えて
構成する。
は、前記アンテナ素子(31)と、該アンテナ素子(3
1)の一端が接続する前記ストッパー(33)と、前記
アンテナ素子(31)が貫通し、一端が前記ストッパー
(33)に接続され、他端が前記金属材スリーブ(2
6)内面に結合される絶縁体からなるチューブとを備
え、前記アンテナ素子(31)の他端が前記金属材スリ
ーブ(26)と重なる位置まで延設されるように構成す
る。
は、前記アンテナ素子(31)の材質が高弾性のニケル
−チタニュム合金を使用して構成する。その上、前記コ
イル型の輻射素子(22)及び前記アンテナ素子(3
1)は、長さが1/4波長になるよう構成し、アンテナ
を前記電話機本体から引き出した状態で、前記コイル型
の輻射素子(22)が前記第1絶縁手段(25)、前記
金属材スリーブ(26)及び前記第2絶縁手段(32)
を介して前記アンテナ素子(31)と容量性結合され
て、1/2波長のダイポールアンテナと等価的に動作す
る構成とする。
前記電話機本体に挿入される時に、前記アンテナ素子
(31)が、電気的位相が90°の地点で前記電話機本
体と短絡され、λ/4バラン(Balun )を形成する構成
とする。
ら引き出される時、電話機本体へ固定された給電支持手
段(2)はストッパー(33)と接触し、該接触部がス
トッパーと接続されたアンテナ素子(31)への給電点
となる。アンテナ素子(31)と金属材スリーブ(2
6)間の第2絶縁手段(32)を介した容量性結合及び
金属材スリーブ(26)とコイル型の輻射素子(22)
間の第1絶縁手段(25)を介した容量性結合によっ
て、ホイップアンテナ部(3)とヘリカルアンテナ部
(1)とが電気的に接続され動作する。一方、アンテナ
が電話機本体へ挿入される時は、給電支持手段(2)は
金属材スリーブ(26)に接触し、該接触部が第1絶縁
手段(25)を介してコイル型の輻射素子(22)への
給電点となる。金属材スリーブ(26)とコイル型の輻
射素子(22)間の第1絶縁手段(25)を介した容量
性結合によってヘリカルアンテナ部(1)がアンテナと
して動作する。このように、アンテナの引き出し時に
は、ホイップアンテナ部(3)とヘリカルアンテナ部
(1)は電気的に接続されてアンテナの有効長が長くな
り、ヘリカルアンテナ部(1)及びホイップアンテナ部
(3)の輻射効率が向上する。
ブ(26)と金属板(24)間を、第1絶縁手段(2
5)を介して容量性結合させることにより、ヘリカルア
ンテナ部(1)の一端に容量器を接続することと等価に
動作するようになるため、ヘリカルアンテナ部(1)の
帯域幅がより広くなる。さらに、ヘリカルアンテナ部
(1)側のアンテナ素子(31)端部が金属材スリーブ
(26)と重なる位置まで延設されることによって、ア
ンテナ素子(31)端部がヘリカルアンテナ部(1)と
ホイップアンテナ部(3)の接続部分まで到達するよう
になるため、接続部分の機械的強度が向上する。
弾性を有するニッケル−チタニュム合金を使用すると、
該高弾性の性質によってホイップアンテナ部(3)の復
元力が増加し、アンテナの機械的強度がより向上する。
その上、アンテナ引き出し時に、1/4波長になるよう
に構成されたコイル型の輻射素子(22)が、第1絶縁
手段(25)、金属材スリーブ(26)及び第2絶縁手
段(32)を介して1/4波長になるように構成された
アンテナ素子(31)に、容量性結合されることによっ
て、ヘリカルアンテナ部(1)及びホイップアンテナ部
(3)が1/2波長のダイポールアンテナと等価に動作
する。
(31)を電気的位相が90°の地点で電話機本体に短
絡させることにより、λ/4バランを形成する。このλ
/4バランによって、コイル型の輻射素子(22)が動
作するときに給電点での電流の不平衡状態を防止する。
詳しく説明する。図1は本発明の一実施例の外観を示し
ている。図1において、容量性結合方式を利用した伸縮
可能型アンテナは大別すると、一端にストッパー33が
固定されたホイップアンテナ部3と、該ホイップアンテ
ナ部3の他端に固定されたヘリカルアンテナ部1と、給
電支持手段としての固定用メタル2とを備えて構成され
る。
有した円筒型として形成され、ホイップアンテナ部3が
該筒孔に摺動自由に挿入される。また固定用メタル2の
外周縁部には雄ねじaが形成されていて、この雄ねじa
を介して図示されていない電話機本体としてのケースに
締結される。そして、固定用メタル2を介して本発明に
よる伸縮可能型アンテナがケ─スに装着される。
に、金属板としての銅板24と、銅板24に対向する面
が銅板24と平行である金属材スリーブ26と、銅板2
4と金属材スリーブ26の間に挿入された第1絶縁手段
としての絶縁体25と、一定間隔で巻かれ1/4波長に
なるよう構成されたコイル型の輻射素子としてのコイル
22と、第3絶縁手段である絶縁体23と、カバー21
とを備えている。コイル22は一端が銅板24に接続さ
れており、コイル22は絶縁体23を介してコイルの間
隔が一定間隔に絶縁保持され、さらに、カバー21で蓋
われる構造である。
すように、1/4波長になるよう構成されたアンテナ素
子31と、内部が貫通され絶縁体で形成された第2絶縁
手段であるチューブ32と、導電性を有するストッパー
33とを備えている。アンテナ素子31は、材質に高弾
性を有するニッケル−チタニュム合金を使用し、チュー
ブ32の内部に挿入され貫通し、アンテナ素子31の一
端はストッパー33に接続されている。チューブ32の
一端には、金属材スリーブ26が固定され、他端には、
固定用メタル2の抜けを防止しするストッパー33が固
定される。ただし、ヘリカルアンテナ部1側に位置する
アンテナ素子31他端は、チューブ32を介して金属材
スリーブ26に重なる位置まで延設されている。尚、ア
ンテナ素子31は、上記材質以外のアンテナ素子材料に
おいても応用可能である。
部3及びストッパー33の結合により、チューブ32の
端部を介してアンテナ素子31と金属材スリーブ26が
対向し、前記チューブ32が第2絶縁手段として機能す
る。次に本実施例の動作を説明する。本発明による容量
性結合方式を利用した伸縮可能型アンテナの1つの特徴
はアンテナ素子31と金属材スリーブ26の間に絶縁体
のチューブ32が挿され、金属材スリーブ26と銅板2
4の間には絶縁体25が挿入されていて、アンテナの引
出時に、アンテナ素子31と金属材スリーブ26、そし
て金属材スリーブ26と銅板24の間が容量性結合され
ることである。
テナをケースから引き出すときを考えると、図3(A)
に示すように固定用メタル2とストッパー33が接触
し、該接触部Aがアンテナへの給電点となる。このた
め、アンテナ素子31と金属材スリーブ26の間の容量
性結合と、金属材スリーブ26と銅板24の間の容量性
結合を介して、ホイップアンテナ部3のアンテナ素子3
1とヘリカルアンテナ部1のコイル22とが電気的に接
続され動作する構造となる。図5には、アンテナの引き
出し時の動作を電気的等価回路として示す。
前記給電点は、実際には給電点51であるが、1/4波
長のコイル22と1/4波長のアンテナ素子31の間の
容量性結合によって、等価的に1/2波長のダイポール
アンテナとして動作するようになり、コイル22とアン
テナ素子31の連結部に給電点52(破線)があること
と等価となる。
した伸縮可能型アンテナの他の特徴はアンテナの挿入時
に、金属材スリーブ26と銅板24が容量性結合されて
ヘリカルアンテナ部1が動作することである。図4
(B)に示すようなアンテナがケースに挿入されるとき
は、図3(B)に示すように固定用メタル2と金属材ス
リーブ26が接触し、該接触部Bが絶縁体25を介して
銅板24に接続するコイル22への給電点となる。この
とき、ストッパー33及びアンテナ素子31は電話機ケ
ースに短絡され、金属材スリーブ26と銅板24が容量
性結合されヘリカルアンテナ部1が動作する構造とな
る。図6には、アンテナの挿入時の動作を電気的等価回
路として示す。
挿入することによって、前記給電点は給電点61とな
り、アンテナ素子31は、電気的位相が90°の地点で
ケースに短絡され、λ/4バラン(Balun )を形成す
る。以上のような構成とすることにより、ヘリカルアン
テナ部1のコイル22及びホイップアンテナ部3のアン
テナ素子31の長さが、1/4波長になるように構成
し、コイル22とアンテナ素子31との間を、絶縁体、
金属材スリーブ26及びチューブ32を介して容量性結
合させることにより、1/2波長のダイポールアンテナ
と等価的に動作させるため、アンテナの性能が向上す
る。
ブ26と銅板24の容量性結合により、ヘリカルアンテ
ナ部1のコイル22の一端に容量器を接続することと等
価となり、ヘリカルアンテナ部1の不足した容量成分を
補うため、ヘリカルアンテナ部1の帯域幅をより広くす
ることが可能である。さらに、金属材スリーブ26に重
なる位置まで、ホイップアンテナ部3のアンテナ素子3
1端部が延設された状態で、チューブ32と金属材スリ
ーブ26を締結することにより、ヘリカルアンテナ部1
とホイップアンテナ部3の接続部分までアンテナ素子3
1端部が到達するようになるため、締結部位での機械的
強度を向上することができる。
を有するニッケル−チタニュム合金を利用するため、ア
ンテナの復元力が増し、機械的強度をより向上させるこ
とができる。その上、アンテナ挿入時に、アンテナ素子
31がケースに短絡してλ/4バランを形成することに
より、ヘリカルアンテナ部1の動作を安定化することが
できる。
時には、ヘリカルアンテナ部とホイップアンテナ部間が
容量性結合されるため、アンテナの有効長が長くなり、
ヘリカルアンテナ部及びホイップアンテナ部の輻射効率
を向上することができる。また、アンテナ挿入時には、
金属材スリーブとコイル型の輻射素子の容量性結合によ
り、アンテナはヘリカルアンテナ部の一端に容量器を接
続することと等価に動作するため、ヘリカルアンテナ部
の帯域幅をより広くすることが可能である。
アンテナ素子端部が、第2絶縁部を介して、金属材スリ
ーブに重なる位置まで延設されるため、ヘリカルアンテ
ナ部とホイップアンテナ部の接続部分での強度が向上す
るので、アンテナの機械的な信頼性を高めることが可能
である。加えて、アンテナ素子の材質に高弾性を有する
ニッケル−チタニュム合金を使用することにより、ホイ
ップアンテナ部の復元力が増し、アンテナの機械的強度
をより向上させることができる。
長になるように構成された、ヘリカルアンテナ部及びホ
イップアンテナ部が容量性結合され、1/2波長のダイ
ポールアンテナと等価に動作するため、ヘリカルアンテ
ナ部及びホイップアンテナ部の性能を一層向上すること
ができる。また、アンテナ挿入時に、アンテナ素子が電
話機本体に短絡してλ/4バランを形成することによ
り、ヘリカルアンテナ部の動作をより安定させることが
できる。
図
(B)は挿入状態
(A)は引き出し状態(B)は挿入状態
で、(A)は引き出し状態(B)は挿入状態
Claims (6)
- 【請求項1】実質的に長さの伸縮が自由な伸縮可能型の
アンテナにおいて、一端に所定の大きさの金属材スリー
ブ(26)が形成され、該金属材スリーブ(26)とコ
イル型の輻射素子(22)を容量性結合させる第1絶縁
手段(25)を有するヘリカルアンテナ部(1)と、前
記金属材スリーブ(26)とアンテナ素子(31)を容
量性結合させる第2絶縁手段(32)を有し、一端に前
記金属材スリーブ(26)が固定され、他端に前記アン
テナ素子(31)と接続する導電性を有したストッパー
(33)が固定されたホイップアンテナ部(3)と、電
話機本体に固定され、前記ホイップアンテナ部(3)を
前記電話機本体に対して摺動自由に支持し、アンテナを
電話機本体に挿入した状態で前記金属材スリーブ(2
6)が接触して前記ヘリカルアンテナ部(1)に信号を
印加し、アンテナを前記電話機本体から引き出した状態
で前記ストッパー(33)が接触して前記ホイップアン
テナ部(3)に信号を印加する給電支持手段(2)とを
備えて構成することを特徴とする容量性結合方式を利用
した伸縮可能型アンテナ。 - 【請求項2】前記ヘリカルアンテナ部(1)は、前記第
1絶縁手段(25)の一端に位置する金属板(24)
と、前記第1絶縁手段(25)の他端に前記金属板(2
4)と対向して位置する前記金属材スリーブ(26)
と、前記金属板(24)に一端が結合された前記コイル
型の輻射素子(22)と、前記コイル型の輻射素子(2
2)のコイル間を一定の間隔に維持されるように支持し
ながら絶縁させる第3絶縁手段(23)と、全体を盍う
カバー(21)とを備えて構成することを特徴とする請
求項1記載の容量性結合方式を利用した伸縮可能アンテ
ナ。 - 【請求項3】前記ホイップアンテナ部(3)は、前記ア
ンテナ素子(31)と、該アンテナ素子(31)の一端
が接続する前記ストッパー(33)と、前記アンテナ素
子(31)が貫通し、一端が前記ストッパー(33)に
接続され、他端が前記金属材スリーブ(26)内面に結
合される絶縁体からなるチューブとを備え、前記アンテ
ナ素子(31)の他端が前記金属材スリーブ(26)と
重なる位置まで延設されるように構成することを特徴と
する請求項1又は2記載の容量 性結合方式を利用した伸
縮可能型アンテナ。 - 【請求項4】前記ホイップアンテナ部(3)は、前記ア
ンテナ素子(31)の材質が高弾性のニケル−チタニュ
ム合金を使用して構成することを特徴とする請求項1〜
3のいずれか1つに記載の容量性結合方式を利用した伸
縮可能アンテナ。 - 【請求項5】前記コイル型の輻射素子(22)及び前記
アンテナ素子(31)は、長さが1/4波長になるよう
構成し、アンテナを前記電話機本体から引き出した状態
で、前記コイル型の輻射素子(22)が前記第1絶縁手
段(25)、前記金属材スリーブ(26)及び前記第2
絶縁手段(32)を介して前記アンテナ素子(31)と
容量性結合されて、1/2波長のダイポールアンテナと
等価的に動作する構成とすることを特徴とする請求項1
〜4のいずれか1つに記載の容量性結合方式を利用した
伸縮可能型アンテナ。 - 【請求項6】前記ホイップアンテナ部(3)は、前記電
話機本体に挿入される時に、前記アンテナ素子(31)
が、電気的位相が90°の地点で前記電話機本体と短絡
され、λ/4バラン(Balun )を形成する構成とするこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の容
量性結合方式を利用した伸縮可能型アンテナ。
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