JP3892685B2 - ヘリカルアンテナ及び携帯端末装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話機や携帯情報端末等の携帯端末装置に使用されるヘリカルアンテナと、このヘリカルアンテナを備えた携帯端末装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話機や携帯情報端末等のアンテナとしては、ヘリカルアンテナが多く使用されている。図11は、従来使用されているヘリカルアンテナの構成の一例を示すものである。
【0003】
すなわち、ヘリカルアンテナはコイル状をなすアンテナエレメント22を金属からなるエレメントホルダ21に取着し、この状態で樹脂により形成されたキャップ23を被せたもので、アンテナホルダ11により携帯端末筐体1に一体的に固定される。なお、上記アンテナエレメント22と携帯端末筐体1内の無線回路との間の無線信号の授受は、上記エレメントホルダ21を介して行われる。ヘリカルアンテナは小型化が容易なため、軽薄短小化が最重要課題の一つとなっている携帯端末装置のアンテナとしてきわめて好適である。
【0004】
ところが、ヘリカルアンテナは携帯端末筐体1に固定された状態で使用されるため、通話に際して話者の耳がヘリカルアンテナに接触することがある。特に、最近では携帯端末装置の軽薄短小化が進んでいるため、ヘリカルアンテナが話者の耳に接触するケースは増えている。ヘリカルアンテナは話者の耳に接触すると特性の劣化を生じる。
【0005】
図12は、人体によるアンテナ特性の変化の一例を示したもので、(a)はヘリカルアンテナが話者の耳に接触していない状態の特性を、また(b)はヘリカルアンテナが話者の耳に接触した状態の特性をそれぞれ示している。同図(a)に示すように、ヘリカルアンテナが耳に接触していない状態では、使用が想定される無線周波数帯域中の周波数A,B,Cのいずれにおいても、電圧定在波比(VSWR)は良好な値に保持される。これに対し、ヘリカルアンテナが耳に接触した状態では、同図(b)に示すようにアンテナの中心周波数が変化するため、上記周波数A,B,CにおけるVSWRはいずれも大きな値になりアンテナ特性は劣化する。
【0006】
また、ヘリカルアンテナの特性は人体からの離間距離に応じて影響を受ける。図13は、ヘリカルアンテナのエレメントに人体と仮定した金属板を近づけた場合に、アンテナの中心周波数の変化に応じて不整合損失がどの程度発生するかをシミュレーションしたものである。同図から明らかなように、ヘリカルアンテナの不整合損失は、エレメントと金属板との間の距離が小さくなるに従い劣化する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このようなアンテナの人体からの影響を軽減するために、例えば特開平10−107526号公報に記載されるように、線状アンテナを人体から遠ざかるようにアンテナカバーの中心から偏心させて配置するアンテナ構造が提案されている。このような構造を採用すれば、アンテナエレメントを話者の耳からアンテナカバーの幅に相当する分だけ離間させることができ、人体からの影響を小さくできる。
【0008】
しかし、一般に携帯電話機ではロッドアンテナの先端部にヘリカルアンテナを取着した状態で使用されるため、ヘリカルアンテナは携帯電話機の筐体に対して回動自在となる。このため、ヘリカルアンテナが使用されている状態で、アンテナエレメントが必ずしも人体から最も遠い位置に設定されるとは限らず、場合によっては人体に最も接近した状態で使用されることがある。この場合には、アンテナエレメントが話者の耳にほとんど接触した状態で使用されることになるため、アンテナは所期の特性を発揮できなくなる。
【0009】
一方、別のアンテナ構造として、特開2001−127517号公報に記載されるように、ヘリカルアンテナの螺旋状エレメントの先端部を直線状に延在させ、これによりアンテナ指向特性の人体からの影響を低減した構造も提案されている。このような構造であれば、アンテナエレメントの先端部を話者の耳からアンテナカバーである放射部の半径に相当する距離だけ常に離間させることが可能となり、これにより人体からの影響を低減できる。
【0010】
しかしながら、この構造ではアンテナエレメントが放射部内で固定されておらず自由端となっている。このため、通話中に携帯端末の振動等により放射部内でアンテナエレメントの位置が変化し、この結果人体との距離が不安定となって良好な特性を維持できなくなる。また、アンテナエレメントに放射部を被せる際に、アンテナエレメントの先端が放射部の内壁に接触して直線状部が偏奇した状態で収容されることもあり、安定な状態が常に得られるとは限らなかった。
【0011】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、アンテナエレメントと人体との距離を安定的に保持できるようにし、これにより常に良好な特性を発揮するようにしたヘリカルアンテナ及び携帯端末装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明に係わるヘリカルアンテナは、アンテナエレメントを、その基端側をヘリカル部により構成すると共に先端側を直線部により構成し、かつこの直線部をヘリカル部の巻回軸の延長上に位置させた構成とし、さらに上記アンテナエレメントをその先端側から被せることで収容する樹脂製キャップの内部にエレメント位置保持部を設けている。このエレメント位置保持部は、上記キャップ内の上面部に最奥部がヘリカル部の巻回軸心上に位置するように形成された錐状をなす傾斜部を有し、当該傾斜部の斜面により上記アンテナエレメントの直線部の先端を前記最奥部に導き、この最奥部で上記アンテナエレメントの直線部の先端を保持するように構成される。
【0013】
したがってこの発明によれば、キャップ内において、アンテナエレメントの直線部の位置をヘリカル部の巻回軸の延長上に安定的に保持することが可能となり、これによりアンテナエレメントの先端部を話者の耳からキャップの半径に相当する距離だけ常に離間させることが可能となる。また、携帯端末装置の振動等によってキャップ内でアンテナエレメントの位置が変化する心配もなくなる。このため、アンテナエレメントに対する人体からの影響を低減してアンテナ特性を良好に保つことができる。さらに、上記傾斜部は、樹脂製キャップを製造する際に一体成形により設けることができ、これにより新たな部材を用意することなく安価に実現できる利点がある。
【0014】
またこの発明は、エレメント位置保持部の錐状をなす傾斜部を、最奥部がヘリカル部の巻回軸心上に位置するように形成された錐状をなす第1の傾斜部と、樹脂製キャップ内の側面部に形成され前記第1の傾斜部に前記アンテナエレメントの直線部を案内導入するための第2の傾斜部とを備えることを特徴とする。
【0015】
キャップ内面に第1の傾斜部と第2の傾斜部を設けた構成によれば、アンテナエレメントにキャップを被せる際に、アンテナエレメントの直線部を第2の傾斜部により確実に案内して第1の傾斜部に導き入れることができ、これによりアンテナエレメントが偏奇した状態でキャップ内に収容される不具合を防止できる。
【0016】
さらにこの発明は、アンテナエレメントの直線部の先端に折り返し部を備えることも特徴とする。このように構成することで、アンテナエレメントにキャップを被せる際に、アンテナエレメントの直線部の先端がキャップ内面に引っ掛かり難くすることができ、これによりアンテナエレメントの直線部を安定に傾斜部に導き入れることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1は、この発明に係わるヘリカルアンテナの第1の実施形態を示すもので、(a)はその縦断面図、(b)は(a)のH−H断面矢視図である。
この実施形態のヘリカルアンテナ2Aは、金属製のエレメントホルダ21と、このエレメントホルダ21に取着されるヘリカルアンテナエレメント(以後アンテナエレメントと称する)24と、このアンテナエレメント24に被せられる樹脂製のモールドキャップ(以後キャップと称する)25とから構成される。
【0018】
エレメントホルダ21は、携帯端末筐体1内に設けられた無線回路に対し図示しない給電端子を介して接続され、これにより無線回路とアンテナエレメント24との間を電気的に接続する。
【0019】
アンテナエレメント24は、螺旋状に形成されたヘリカル部24aと、このヘリカル部24aからその巻回軸心の延長上に延在する直線部24bと、この直線部24bの先端部を折り返して形成した折り返し部24cとから構成される。
【0020】
キャップ25は、上端部が閉塞されると共に下端部が開放された円筒体からなり、この円筒体の内部上面には傾斜部25aが一体成形により形成してある。この傾斜部25aは円錐状をなし、キャップ25をアンテナエレメント24に被せたときにアンテナエレメント24の直線部先端をキャップ25内上面の中央部に案内して保持する機能を有する。
【0021】
なお、図ではキャップ25の下端部が閉塞されているように示してあるが、実際にはキャップ25の内側面にネジ溝が形成され、このネジ溝がこのエレメントホルダ21の外周に設けられたネジ溝に螺合するように構成されている。
【0022】
このような構成であるから、キャップ25をアンテナエレメント24に被せる際に、アンテナエレメント24の直線部24bの先端が、キャップ25内部の上端面に形成された円錐状の傾斜部25aに沿ってその中央部に案内され、この中央部においてキャップ25により押圧保持される。
【0023】
したがって、キャップ25を装着した状態において、アンテナエレメント24の直線部24bは、キャップ25内の中央部に正確に位置決めされた状態で安定的に保持されることになる。このため、例えば図2に示すように、ヘリカルアンテナ2Aのキャップ25が話者の耳3に接触した状態で通話が行われても、アンテナエレメント24の直線部24bを、図4に示すように話者の耳3からキャップ25の半径に相当する距離W1だけ常に離間させることが可能となる。また、携帯端末筐体1の振動等によってキャップ25内でアンテナエレメント24の位置が変化する心配もない。このため、アンテナエレメント24に対する人体からの影響を低減して、アンテナ特性を良好に保つことができる。
【0024】
ちなみに、図11に示した従来のヘリカルアンテナ2では、通話時にキャップ23が話者の耳3に接触すると、図3に示すようにアンテナエレメント22と耳3との間の距離はキャップ23の壁厚に相当する距離W2しかないため、ヘリカルアンテナ2は人体から大きな影響を受け、アンテナ特性の劣化を招く。
【0025】
また、図5に示すようにキャップ25内部の上面部に傾斜部25aを備えていない場合には、アンテナエレメント24の直線部24bがキャップ25の側面側に偏奇した状態で固定されることがある。この場合には、通話時にキャップ23が話者の耳3に接触すると、図3に示した場合と同様にアンテナエレメント24の直線部24bと話者の耳3との間の距離がキャップ23の壁厚に相当する距離W2しかなく、この場合もヘリカルアンテナ2は人体から大きな影響を受けアンテナ特性は劣化する。
【0026】
さらにこの実施形態では、アンテナエレメント24の直線部24bの先端に折り返し部24cを設けているので、キャップ25をアンテナエレメント24に被せる際に、アンテナエレメント24の直線部24bをキャップ25内部の円錐状傾斜部25aに沿って円滑に中央部に案内することができ、これによりアンテナエレメント24の位置決めをより一層正確にかつ円滑に行うことができる。
【0027】
ちなみに、図6に示すようにアンテナエレメント24の直線部24bの先端に折り返し部24cを設けていない場合には、キャップ25をアンテナエレメント24に被せる際に、アンテナエレメント24の直線部24bの先端がキャップ25内部の円錐状傾斜部25aに引っ掛かったまま固定されるおそれがある。
【0028】
(第2の実施形態)
図7は、この発明に係わるヘリカルアンテナの第2の実施形態を示すもので、(a)はキャップの構造を、また(b)はアンテナエレメントの構造をそれぞれ示している。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
【0029】
エレメントホルダ21は、エレメント取着部21bと、外周面にネジ溝が刻設されたキャップ固定部21aとを備える。アンテナエレメント24は、螺旋状に形成されたヘリカル部24aと、このヘリカル部24aからその巻回軸心の延長上に延在する直線部24bと、この直線部24bの先端部を折り返して形成した折り返し部24cとから構成される。そして、ヘリカル部24の基端が、自身が持つバネ力により上記エレメントホルダ21のエレメント取着部21bに取着される。
【0030】
一方、キャップ26は、上端部が閉塞されると共に下端部が開放された円筒体からなり、この円筒体の内部上面には円錐状をなす第1の傾斜部26aが形成してある。また上記円筒体の内部側面には、下方から上方に向かって内径が小さくなるような第2の傾斜部26bが形成してある。
【0031】
第1の傾斜部26aは、キャップ26をアンテナエレメント24に被せたときに、アンテナエレメント24の直線部24bをキャップ26内上面の中央部に位置決めする機能を有する。一方第2の傾斜部26bは、キャップ26をアンテナエレメント24に被せたときに、アンテナエレメント24の直線部24bを案内して上記第1の傾斜部26aに導き入れる機能を有する。
【0032】
また、円筒体の内側面基端部にはネジ溝26cが刻設してある。このネジ溝26cは、キャップ26をアンテナエレメント24に被せる際に、上記アンテナホルダ21のキャップ固定部21aのネジ溝に螺合する。
【0033】
このような構成であるから、キャップ26をアンテナエレメント24に被せる際に、アンテナエレメント24の直線部24bの先端は、先ずキャップ26内側面に設けられた第2の傾斜部26bにより案内されて第1の傾斜部26aに導入される。そして、この第1の傾斜部26aによりその中央部に案内され、この中央部においてキャップ26により押圧保持される。
【0034】
すなわち、アンテナエレメント24の直線部24bは、第1及び第2の傾斜部26b,26aにより二段階にわたってキャップ26の中央部に向かって案内され位置決めされる。したがって、より一層円滑かつ正確に位置決めすることができる。
【0035】
図8は、アンテナエレメント24にキャップ26を装着した状態を示す縦断面図である。したがって、この実施形態においても、キャップ26を装着した状態においてアンテナエレメント24の直線部24bは、キャップ26内の中央部に位置決めされた状態で安定的に保持されることになる。このため、ヘリカルアンテナ2Bのキャップ26が話者の耳に接触した状態で通話が行われても、アンテナエレメント24の直線部24bを、話者の耳からキャップ26の半径に相当する距離だけ常に離間させることが可能となる。また、携帯端末筐体1の振動等によってキャップ26内でアンテナエレメント24の位置が変化する心配もない。このため、アンテナエレメント24に対する人体からの影響を低減して、アンテナ特性を良好に保つことができる。
【0036】
(その他の実施形態)
前記第1の実施形態では、アンテナエレメント24の直線部24bの先端に折り返し部24cを設けた場合を例にとって説明した。しかし、例えば図9に示すように傾斜部25a′の傾斜角度を大きく設定すれば、折り返し部24cを不要にすることも可能である。
【0037】
また、図10に示すように、キャップ25内の上面部に筒状の案内突部25bを設け、この案内突部25bにアンテナエレメント24の直線部24bを挿入することで、アンテナエレメント24の直線部24bを位置決めするように構成してもよい。
【0038】
さらに、キャップ内の各傾斜部にコーティング加工を施して、キャップ内面の摩擦係数をさらに低減することも、アンテナエレメントを円滑にキャップ内に収容して位置決めする上できわめて有効である。
【0039】
その他、キャップの構造やその装着のための構造、エレメント位置保持部の形状や構造、アンテナエレメントの構造、携帯端末装置の種類や構成等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【0040】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明では、アンテナエレメントを、その基端側をヘリカル部により構成すると共に先端側を直線部により構成し、かつこの直線部をヘリカル部の巻回軸の延長上に位置させた構成とする。また、上記アンテナエレメントをその先端側から被せることで収容する樹脂製キャップの内部にエレメント位置保持部を設けている。このエレメント位置保持部は、上記キャップ内の上面部に最奥部がヘリカル部の巻回軸心上に位置するように形成された錐状をなす傾斜部を有し、当該傾斜部の斜面により上記アンテナエレメントの直線部の先端を前記最奥部に導き、この最奥部で上記アンテナエレメントの直線部の先端を保持するように構成される。
【0041】
したがってこの発明によれば、アンテナエレメントと人体との距離を安定的に保持することができ、これにより常に良好な特性を発揮することを可能にしたヘリカルアンテナと、このヘリカルアンテナを使用した携帯端末装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係わるヘリカルアンテナの第1の実施形態を示すもので、(a)はその縦断面図、(b)は(a)のH−H断面矢視図。
【図2】 図1に示したヘリカルアンテナを備えた携帯端末装置による通話状態の一例を示す図。
【図3】 従来のヘリカルアンテナを使用した場合の人体とアンテナエレメントとの間の距離を示す図。
【図4】 図1に示したヘリカルアンテナを使用した場合の人体とアンテナエレメントとの間の距離を示す図。
【図5】 従来のヘリカルアンテナの不具合を説明するための図。
【図6】 ヘリカルアンテナに折り返し部が設けられていない場合に生じる可能性がある不具合を説明するための図。
【図7】 この発明に係わるヘリカルアンテナの第2の実施形態を示すもので、(a)はキャップの構造を、(b)はアンテナエレメントの構造をそれぞれ示す図。
【図8】 図7に示したヘリカルアンテナにおいてキャップをアンテナエレメントに装着した状態を示す図。
【図9】 この発明に係わるヘリカルアンテナの他の実施形態を示す図。
【図10】 この発明に係わるヘリカルアンテナのその他の実施形態を示す図。
【図11】 従来のヘリカルアンテナの構造の一例を示す図。
【図12】 ヘリカルアンテナが話者の耳に接触していない状態のVSWR特性と、ヘリカルアンテナが話者の耳に接触した状態のVSWR特性をそれぞれ示す図。
【図13】 ヘリカルアンテナのエレメントに金属板を近づけた場合に、アンテナの中心周波数の変化に応じて不整合損失がどの程度発生するかをシミュレーションした図。
【符号の説明】
1…携帯端末筐体
2A,2B…ヘリカルアンテナ
3…話者の耳
11…アンテナホルダ
21…エレメントホルダ
21a…キャップ固定部
21b…エレメント取着部
24…アンテナエレメント
24a…ヘリカル部
24b…直線部
24c…折り返し部
25,26…キャップ
25a…傾斜部
25b…案内突状部
26a…第1の傾斜部
26b…第2の傾斜部
26c…キャップのネジ溝
Claims (4)
- 無線部を有する携帯端末装置に設けられるヘリカルアンテナにおいて、
前記無線部に接続可能であり、基端側をヘリカル部により構成すると共に先端側を直線部により構成し、この直線部をヘリカル部の巻回軸の延長上に位置させたアンテナエレメントと、
このアンテナエレメントをその先端側から被せることで内部に収容するための樹脂製のキャップと、
このキャップの前記内部に設けられたエレメント位置保持部と
を具備し、
前記エレメント位置保持部は、前記キャップ内の上面部に最奥部がヘリカル部の巻回軸心上に位置するように形成された錐状をなす傾斜部を有し、当該傾斜部の斜面により前記アンテナエレメントの直線部の先端を前記最奥部に導き、この最奥部で前記アンテナエレメントの直線部の先端を保持するように構成されることを特徴とするヘリカルアンテナ。 - 前記エレメント位置保持部の錐状をなす傾斜部は、最奥部がヘリカル部の巻回軸心上に位置するように形成された錐状をなす第1の傾斜部と、前記キャップ内の側面部に形成され前記第1の傾斜部に前記アンテナエレメントの直線部を案内導入するための第2の傾斜部とを備えることを特徴とする請求項1記載のヘリカルアンテナ。
- 前記アンテナエレメントの直線部は、その先端部に折り返し部を備えたことを特徴とする請求項1記載のヘリカルアンテナ。
- 無線送受信回路を収容する携帯端末装置筐体と、
この携帯端末装置筐体の上端部に取着され、前記無線送受信回路に接続されて当該無線送受信回路と協働して無線信号の送受信を行うヘリカルアンテナとを具備し、
前記ヘリカルアンテナは、
基端側をヘリカル部により構成すると共に先端側を直線部により構成し、この直線部をヘリカル部の巻回軸の延長上に位置させたアンテナエレメントと、
このアンテナエレメントをその先端側から被せることで内部に収容するための樹脂製のキャップと、
このキャップの前記内部に設けられたエレメント位置保持部と
を具備し、
前記エレメント位置保持部は、前記キャップ内の上面部に最奥部がヘリカル部の巻回軸心上に位置するように形成された錐状をなす傾斜部を有し、当該傾斜部の斜面により前記アンテナエレメントの直線部の先端を前記最奥部に導き、この最奥部で前記アンテナエレメントの直線部の先端を保持するように構成されることを特徴とする携帯端末装置。
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