JP4971212B2 - ヘリカルホイップアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、多周波で動作するヘリカルホイップアンテナに関するものである。

従来の多周波で動作するヘリカルホイップアンテナの一例の構成を図１６に示す。
図１６に示す従来のヘリカルホイップアンテナ１００は、直線状の第１ホイップエレメント１１０と、この第１ホイップエレメント１１０の上端に接続された第１ヘリカルエレメント１１１からなるエレメント部を有している。第１ホイップエレメント１１０の下端は、基部１１２に絶縁されて固着されており、基部１１２に一体に設けられているコネクタ１１３から給電されている。基部１１２は、基部金具１１２ｃと、基部金具１１２ｃに対してほぼ直交して設けられたコネクタ１１３からなる。基部金具１１２ｃは、上端面から突出する外導パイプ１１２ａを有し、外導パイプ１１ａ内に絶縁体１１２ｂにより絶縁されて、第１ホイップエレメント１１０の下部が嵌挿されることにより固着されている。第１ホイップエレメント１１０は、基部１１２内においてコネクタ１１３の中心導体に電気的に接続されて給電されている。

従来のヘリカルホイップアンテナ１００において、第１ホイップエレメント１１０の長さはＬ１２、第１ヘリカルエレメント１１１の長さはＬ１３とされ、エレメント全体の長さはＬ１１とされている。従来のヘリカルホイップアンテナ１００を、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯と１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯において動作させるようにする。ここで、第２の周波数帯の中心周波数２０７０ＭＨｚの波長をλ₂とすると共に、第１の周波数帯の中心周波数８７０ＭＨｚの波長をλ₁とする。この場合、波長λ₁は波長λ₂の約２倍の長さとなり、第１ホイップエレメント１１０と第１ヘリカルエレメント１１１との全体の長さＬ１１を約λ₁／４（≒λ₂／２）になるよう調整する。また、第１ホイップエレメント１１０の長さＬ１２を約λ₂／４になるよう調整する。なお、第１ヘリカルエレメント１１１を展開した際のエレメント全体の長さは約λ₁／２（≒λ₂）の長さとなる。

このような長さに調整したヘリカルホイップアンテナ１００における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図１７に示す。図１７における横軸の周波数はスタート周波数が７００ＭＨｚとされストップ周波数が２．３ＧＨｚとされている。図１７を参照すると、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯において約２．４以下のＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．６が得られている。また、１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯において約３．１以下のＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．８が得られている。次に、上記調整したヘリカルホイップアンテナ１００におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートを図１８に示す。図１８に示すスミスチャートを参照すると、第１の周波数帯においてインピーダンスが約２５．３Ωないし約５６．２Ωに変化している。また、第２の周波数帯においてインピーダンスが約２５Ωないし約１７．５Ωに変化しており、５０Ωからは離れていることが分かる。このように、従来のヘリカルホイップアンテナ１００は２周波で動作するものの、その周波数帯域が狭くなっていることが分かる。

次に、従来の多周波で動作するヘリカルホイップアンテナの他の例の構成を図１９に示す。
図１９に示す従来の他のヘリカルホイップアンテナ１０１は、直線状の第１ホイップエレメント１２０と、この第１ホイップエレメント１２０の上端に接続された第１ヘリカルエレメント１２１と、この第１ヘリカルエレメント１２１の上端に接続された直線状の第２ホイップエレメント１２２からなるエレメント部を有している。第１ホイップエレメント１２０の下端は、基部１１２に絶縁されて固着されており、基部１１２に一体に設けられているコネクタ１１３から給電されている。基部１１２は、基部金具１１２ｃと、基部金具１１２ｃに対してほぼ直交して設けられたコネクタ１１３からなる。基部金具１１２ｃは、上端面から突出する外導パイプ１１２ａを有し、外導パイプ１１ａ内に絶縁体１１２ｂにより絶縁されて、第１ホイップエレメント１２０の下部が嵌挿されることにより固着されている。第１ホイップエレメント１２０は、基部１１２内においてコネクタ１１３の中心導体に電気的に接続されて給電されている。

従来の他のヘリカルホイップアンテナ１０１において、第１ホイップエレメント１２０の長さはＬ１５、第１ヘリカルエレメント１２１の長さはＬ１６、第２ホイップエレメント１２２の長さはＬ１７とされ、エレメント全体の長さはＬ１４とされている。ヘリカルホイップアンテナ１０１では、第１ホイップエレメント１２０と第１ヘリカルエレメント１２１と第２ホイップエレメント１２２との全体の長さＬ１４を約λ₁／４（≒λ₂／２）になるよう調整する。また、第１ホイップエレメント１２０の長さＬ１５および第１ヘリカルエレメント１２１の長さＬ１６を約λ₂／８（≒λ₁／１６）となるよう調整する。さらに、第２ホイップエレメント１２２の長さＬ１７を約λ₂／１６（≒λ₁／３２）となるよう調整する。なお、第１ヘリカルエレメント１２１を展開した際のエレメント全体の長さは約λ₁／２（≒λ₂）の長さとなる。

このような長さに調整したヘリカルホイップアンテナ１００における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図２０に示す。図２０における横軸の周波数はスタート周波数が７００ＭＨｚとされストップ周波数が２．３ＧＨｚとされている。図２０を参照すると、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯において約２．３以下のＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．６が得られている。また、１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯においては低域におけるＶＳＷＲが６以上となっているが、高域においては２．１以下が得られており、最良のＶＳＷＲとしては約２．０が得られている。次に、上記調整したヘリカルホイップアンテナ１０１におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートを図２１に示す。図２１に示すスミスチャートを参照すると、第１の周波数帯においてインピーダンスが約２６．３Ωないし約５５．８Ωに変化している。また、第２の周波数帯においてインピーダンスが約９．８Ωないし約２６．０Ωに変化しており、５０Ωからは離れていることが分かる。このように、従来の他のヘリカルホイップアンテナ１０１においても２周波で動作するものの、その周波数帯域が狭くなっていることが分かる。

近年の携帯通信網の再編成、多様化における動きの中で、それらの周波数に対応するアンテナが必要とされており、ヘリカルホイップアンテナとしても３周波以上で動作するアンテナが求められている。この場合、従来のヘリカルホイップアンテナのヘリカルピッチ、ストレート部寸法、全長等のパラメータを調整することにより、所望の２周波で動作するようになる。しかしながら、所望の周波数においてインピーダンス調整を行う際には、動作させる２つの周波数帯における両方の波長が影響されることから、２つの周波数帯において良好な電気的特性になるよう調整することが困難であった。また、従来のヘリカルホイップアンテナでは２つの周波数帯以上の周波数帯においては動作させることができず、３周波以上で動作させることができないという問題点があった。

そこで、本発明は、３周波以上の周波帯において動作することのできるヘリカルホイップアンテナを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のヘリカルホイップアンテナは、第１ヘリカルエレメントと、第１ヘリカルエレメントの下端に接続され下端から給電されるホイップエレメントと、ホイップエレメントの周囲に巻回されて、下端がグランドに接続されている第２ヘリカルエレメントとを備えていることを最も主要な特徴としている。

本発明のヘリカルホイップアンテナでは、第１ヘリカルエレメントとホイップエレメントとが協働して第１の周波数帯で動作し、ホイップエレメントは第１の周波数帯より高い第２の周波数帯で動作し、第２のヘリカルエレメントが第１の周波数帯と第２の周波数帯との間の第３の周波数帯で動作するようになる。このように、本発明のヘリカルホイップアンテナは、３周波の周波数帯において動作するようになる。

本発明の第１実施例にかかる３周波の周波数帯において動作するヘリカルホイップアンテナの構成を図１に示す。
図１に示す本発明の第１実施例にかかるヘリカルホイップアンテナ１は、直線状のホイップエレメント１０と、このホイップエレメント１０の上端に接続された第１ヘリカルエレメント１１からなるエレメント部と、ホイップエレメント１０の周囲に巻回されているヘリカル部を有する第２ヘリカルエレメント１２を有している。ホイップエレメント１０の下端は、金属製の基部１３に絶縁されて固着されており、基部１３に一体に設けられているコネクタ１４から給電されている。基部１３は、基部金具１３ｃと、基部金具１３ｃに対してほぼ直交して設けられた同軸接栓とされているコネクタ１４からなる。基部金具１３ｃは、上端面から突出する外導パイプ１３ａを有し、外導パイプ１３ａ内に絶縁体１３ｂにより絶縁されて、ホイップエレメント１０の下部が嵌挿されることにより固着されている。ホイップエレメント１０は、基部１３内においてコネクタ１４の中心導体に電気的に接続されて下端から給電されている。また、第２ヘリカルエレメント１２の下端は、外導パイプ１３ａの下端を抱持するように一周だけ巻回されて、外導パイプ１３ａに固着されている。この場合、基部１３はグランドして機能することから第２ヘリカルエレメント１２はグランドに電気的に接続されるようになる。なお、コネクタ１４は、受信機能や送信機能を有する電子機器にヘリカルホイップアンテナ１を着脱自在に接続するためのコネクタである。

第１実施例のヘリカルホイップアンテナ１において、ホイップエレメント１０の長さはＬ２とされ、第１ヘリカルエレメント１１の長さはＬ３とされ、エレメント全体の長さはＬ１とされ、第２ヘリカルエレメント１２の長さはＬ４とされている。第１実施例のヘリカルホイップアンテナ１を、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯と１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯と、ＧＰＳ（Global Positioning System）の第３の周波数帯において動作させるようにする。ここで、第１の周波数帯の中心周波数８７０ＭＨｚの波長をλ₁とし、第２の周波数帯の中心周波数２０７０ＭＨｚの波長をλ₂とすると共に、第３の周波数帯（ＧＰＳ）の周波数１５７５．４２ＭＨｚの波長をλ₃とする。この場合、波長λ₁は波長λ₂の約２倍の長さとなり、ホイップエレメント１０と第１ヘリカルエレメント１１との全体の長さＬ１を約λ₁／４（≒λ₂／２）になるよう調整する。また、ホイップエレメント１０の長さＬ２を約λ₂／４になるよう調整する。さらに、第２ヘリカルエレメント１２の長さＬ４を約λ₃／１６になるよう調整する。なお、第１ヘリカルエレメント１１を展開した際のホイップエレメント１０を合わせたエレメント全体の長さは約λ₁／２（≒λ₂）の長さとなり、第２ヘリカルエレメント１２を展開した長さは約λ₃／４になる。

このような長さに調整した第１実施例のヘリカルホイップアンテナ１における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図２に示す。図２における横軸の周波数はスタート周波数が７００ＭＨｚとされストップ周波数が２．３ＧＨｚとされている。図２を参照すると、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯において約２．３以下の良好なＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．４が得られている。また、１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯において約２．８以下の改善されたＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．３が得られている。さらに、周波数１５７５．４２ＭＨｚの第３の周波数帯（ＧＰＳ）において約１．４７の良好なＶＳＷＲが得られている。次に、上記調整した第１実施例のヘリカルホイップアンテナ１におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートを図３に示す。図３に示すスミスチャートを参照すると、第１の周波数帯においてインピーダンスが約２６．６Ωないし約５５．８Ωに変化するよう改善されている。また、第２の周波数帯においてインピーダンスが約２３Ωないし約１７．５Ωに変化しているものの、変化曲線はスミスチャートの中心に近づいており改善されている。さらに、ＧＰＳの第３周波数帯においてインピーダンスが約４１．６Ωと良好なインピーダンスが得られている。なお、整合させる側のインピーダンスは５０Ωとされている。このように、第１実施例のヘリカルホイップアンテナ１は３周波において良好な電気的特性で動作するようになる。これは、第２ヘリカルエレメント１２がチョークコイルとしても動作して、ホイップエレメント１０および第１ヘリカルエレメント１１の動作に悪影響を与えないからと考えられる。

次に、本発明の第２実施例にかかる３周波の周波数帯において動作するヘリカルホイップアンテナの構成を図４に示す。
図４に示す本発明の第２実施例にかかるヘリカルホイップアンテナ２は、直線状の第１ホイップエレメント２０と、この第１ホイップエレメント２０の上端に接続された第１ヘリカルエレメント２１と、この第１ヘリカルエレメント２１の上端に接続された直線状の第２ホイップエレメント２２からなるエレメント部を有している。また、第１ホイップエレメント２０の周囲に巻回されているヘリカル部を有する第２ヘリカルエレメント２３を有している。第１ホイップエレメント２０の下端は、金属製の基部１３に絶縁されて固着されており、基部１３に一体に設けられているコネクタ１４から給電されている。基部１３は、基部金具１３ｃと、基部金具１３ｃに対してほぼ直交して設けられた同軸接栓とされているコネクタ１４からなる。基部金具１３ｃは、上端面から突出する外導パイプ１３ａを有し、外導パイプ１３ａ内に絶縁体１３ｂにより絶縁されて、ホイップエレメント１０の下部が嵌挿されることにより固着されている。第１ホイップエレメント２０は、基部１３内においてコネクタ１４の中心導体に電気的に接続されて下端から給電されている。また、第２ヘリカルエレメント２３の下端は、外導パイプ１３ａの下端を抱持するように一周だけ巻回されて、外導パイプ１３ａに固着されている。この場合、基部１３はグランドして機能することから第２ヘリカルエレメント２３はグランドに電気的に接続されるようになる。なお、コネクタ１４は、受信機能や送信機能を有する電子機器にヘリカルホイップアンテナ２を着脱自在に接続するためのコネクタである。

第２実施例のヘリカルホイップアンテナ２において、第１ホイップエレメント２０の長さはＬ６とされ、第１ヘリカルエレメント２１の長さはＬ７とされ、第２ホイップエレメント２２の長さはＬ８とされ、エレメント全体の長さはＬ５とされ、第２ヘリカルエレメント２３の長さはＬ９とされている。第２実施例のヘリカルホイップアンテナ２を、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯と１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯と、ＧＰＳ（Global Positioning System）の第３の周波数帯において動作させるようにする。ここで、波長λ₁、波長λ₂および波長λ₃は上記の通りとする。この場合、第１ホイップエレメント２０と第１ヘリカルエレメント２１と第２ホイップエレメント２２との全体の長さＬ５を約λ₁／４（≒λ₂／２）になるよう調整する。また、第１ホイップエレメント２０の長さＬ６および第１ヘリカルエレメント２１の長さＬ７を共に約λ₂／８（≒λ₁／１６）となるよう調整する。さらに、第２ホイップエレメント２２の長さＬ８を約λ₂／１６（≒λ₁／３２）となるよう調整する。さらに、第２ヘリカルエレメント２３の長さＬ９を約λ₃／１６になるよう調整する。なお、第１ヘリカルエレメント２１を展開した際の第１ホイップエレメント２０および第２ホイップエレメント２２を合わせたエレメント全体の長さは約λ₁／２（≒λ₂）の長さとなり、第２ヘリカルエレメント２３を展開した長さは約λ₃／４になる。

このような長さに調整した第２実施例のヘリカルホイップアンテナ２における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図５に示す。図５における横軸の周波数はスタート周波数が７００ＭＨｚとされストップ周波数が２．３ＧＨｚとされている。図５を参照すると、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯において約２．４以下の良好なＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．２５が得られている。また、１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯において約２．５以下の改善されたＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．３が得られている。さらに、周波数１５７５．４２ＭＨｚの第３の周波数帯（ＧＰＳ）において約１．１９の良好なＶＳＷＲが得られている。次に、上記調整した第２実施例のヘリカルホイップアンテナ２におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートを図６に示す。図６に示すスミスチャートを参照すると、第１の周波数帯においてインピーダンスが約２２．３Ωないし約５２．８Ωに変化するよう改善されている。また、第２の周波数帯においてインピーダンスが約１８．９Ωないし約１９．８Ωに変化しているものの、変化曲線はスミスチャートの中心に近づいており改善されている。さらに、ＧＰＳの第３周波数帯においてインピーダンスが約５０．８Ωと良好なインピーダンスが得られている。なお、整合させる側のインピーダンスは５０Ωとされている。このように、第２実施例のヘリカルホイップアンテナ２は３周波において良好な電気的特性で動作するようになる。これは、第２ヘリカルエレメント２３がチョークコイルとしても動作して、第１ホイップエレメント２０および第１ヘリカルエレメント２１および第２ホイップエレメント２２の動作に悪影響を与えないからと考えられる。

次に、本発明の第３実施例にかかる４周波の周波数帯において動作するヘリカルホイップアンテナの構成を図７に示す。
図７に示す本発明の第３実施例にかかるヘリカルホイップアンテナ３は、直線状の第１ホイップエレメント２０と、この第１ホイップエレメント２０の上端に接続された第１ヘリカルエレメント２１と、この第１ヘリカルエレメント２１の上端に接続された直線状の第２ホイップエレメント２２からなるエレメント部を有している。また、第１ホイップエレメント２０の周囲に巻回されているヘリカル部を有する第２ヘリカルエレメント２３と、同じく第１ホイップエレメント２０の周囲であって第２ヘリカルエレメント２３より上に巻回されているヘリカル部を有する第３ヘリカルエレメント３０とを有している。第１ホイップエレメント２０の下端は、金属製の基部１３に絶縁されて固着されており、基部１３に一体に設けられているコネクタ１４から給電されている。基部１３は、基部金具１３ｃと、基部金具１３ｃに対してほぼ直交して設けられた同軸接栓とされているコネクタ１４からなる。基部金具１３ｃは、上端面から突出する外導パイプ１３ａを有し、外導パイプ１３ａ内に絶縁体１３ｂにより絶縁されて、ホイップエレメント１０の下部が嵌挿されることにより固着されている。第１ホイップエレメント２０は、基部１３内においてコネクタ１４の中心導体に電気的に接続されて下端から給電されている。また、第２ヘリカルエレメント２３の下端は、外導パイプ１３ａの下端を抱持するように一周だけ巻回されて、外導パイプ１３ａに固着されている。さらに、第３ヘリカルエレメント３０の直線状の部分は第２ヘリカルエレメント２３内を通り、その下端は外導パイプ１３ａに固着されている。この場合、基部１３はグランドして機能することから第２ヘリカルエレメント２３および第３ヘリカルエレメント３０はグランドに電気的に接続されるようになる。なお、コネクタ１４は、受信機能や送信機能を有する電子機器にヘリカルホイップアンテナ３を着脱自在に接続するためのコネクタである。

第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３において、第１ホイップエレメント２０の長さはＬ６とされ、第１ヘリカルエレメント２１の長さはＬ７とされ、第２ホイップエレメント２２の長さはＬ８とされ、エレメント全体の長さはＬ５とされ、第２ヘリカルエレメント２３の長さはＬ９とされ、第３ヘリカルエレメント３０の長さはＬ１０とされている。第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３を、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯および１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯と、ＧＰＳ（Global Positioning System）の第３の周波数帯および１３８０ＭＨｚの第４の周波数帯において動作させるようにする。ここで、波長λ₁、波長λ₂および波長λ₃は上記の通りとし、第４の周波数帯の周波数１３８０ＭＨｚの波長をλ₄とする。この場合、第１ホイップエレメント２０と第１ヘリカルエレメント２１と第２ホイップエレメント２２との全体の長さＬ５を約λ₁／４（≒λ₂／２）になるよう調整する。また、第１ホイップエレメント２０の長さＬ６および第１ヘリカルエレメント２１の長さＬ７を約λ₂／８（≒λ₁／１６）となるよう調整する。さらに、第２ホイップエレメント２２の長さＬ８を約λ₂／１６（≒λ₁／３２）となるよう調整する。さらに、第２ヘリカルエレメント２３の長さＬ９を約λ₃／１６になるよう調整すると共に、第３ヘリカルエレメント３０の長さＬ１０を約λ₄／１６になるよう調整する。なお、第１ヘリカルエレメント２１を展開した際の第１ホイップエレメント２０および第２ホイップエレメント２２を合わせたエレメント全体の長さは約λ₁／２（≒λ₂）の長さとなる。また、第２ヘリカルエレメント２３を展開した長さは約λ₃／４になり、第３ヘリカルエレメント３０を展開した長さは約λ₄／４になる。

このような長さに調整した第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図８に示す。図８における横軸の周波数はスタート周波数が７００ＭＨｚとされストップ周波数が２．３ＧＨｚとされている。図８を参照すると、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの第１の周波数帯において約２．２４以下の良好なＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．２が得られている。また、１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの第２の周波数帯において約２．５６以下の改善されたＶＳＷＲが得られており、最良のＶＳＷＲとしては約１．６が得られている。さらに、周波数１５７５．４２ＭＨｚの第３の周波数帯（ＧＰＳ）において約１．２３の良好なＶＳＷＲが得られており、第４の周波数帯の周波数１３７５．３６ＭＨｚにおいて約１．８７の良好なＶＳＷＲが得られている。次に、上記調整した第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートを図９に示す。図９に示すスミスチャートを参照すると、第１の周波数帯においてインピーダンスが約２５Ωないし約５１．２Ωに変化するよう改善されている。また、第２の周波数帯においてインピーダンスが約２５Ωないし約１９．７Ωに変化しているものの、変化曲線はスミスチャートの中心に近づいており改善されている。さらに、ＧＰＳの第３周波数帯においてインピーダンスが約４２．４Ωと良好なインピーダンスが得られており、第４周波数帯の周波数１３９３ＭＨｚにおいてインピーダンスが約６０．６Ωと良好なインピーダンスが得られている。なお、整合させる側のインピーダンスは５０Ωとされている。このように、第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３は４周波において良好な電気的特性で動作するようになる。これは、第２ヘリカルエレメント２３および第３ヘリカルエレメント３０がチョークコイルとしても動作して、第１ホイップエレメント２０および第１ヘリカルエレメント２１および第２ホイップエレメント２２の動作に悪影響を与えないからと考えられる。

次に、本発明にかかる第４実施例のヘリカルホイップアンテナ４の構成を図１０に示す。
図１０に示す本発明にかかる第４実施例のヘリカルホイップアンテナ４では、第１実施例のヘリカルホイップアンテナ１ないし第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３のいずれかのヘリカルアンテナにおいて、電波透過性のカバー４ｂを備えたエレメント部４ａの構成とされている。カバー４ｂは絶縁性のパイプ状とされており、頭部を閉塞するキャップが設けられている。このカバー４ｂの下部は、エレメント部４ａにおける金属製の基部１３に嵌合されて固着されており、基部１３にはほぼ直交してコネクタ１４が設けられている。このコネクタ１４により、受信機能や送信機能を有する電子機器にヘリカルホイップアンテナ４を接続すると共に固着することができる。

そこで、ヘリカルホイップアンテナ４を電子機器筐体５０に取り付けた状態を図１１に示す。電子機器筐体５０を備える電子機器は、例えば携帯通信端末とされ、ヘリカルホイップアンテナ４は、８００ＭＨｚ帯および２ＧＨｚ帯の携帯電話の周波数帯、ＧＰＳの周波数帯において少なくとも動作可能とさせることができる。ヘリカルホイップアンテナ４は、電子機器筐体５０に設けられている受け座に螺着されて着脱自在に固着されるようになる。これにより、ヘリカルホイップアンテナ４が電子機器筐体５０に内蔵されている回路に接続されて、電子機器はヘリカルホイップアンテナ４を利用して上記周波数帯において送受信あるいは受信することができるようになる。また、必要に応じて第４周波数帯においても送受信可能とすることができる。

次に、ヘリカルホイップアンテナ４の変形例とされるヘリカルホイップアンテナ５を電子機器筐体５０に取り付けた状態を図１２に示す。変形例のヘリカルホイップアンテナ５は、傾動自在とされて電子機器筐体５０に取り付けた際に、図示するように約１８０度の回転範囲において傾動することができるようになる。この場合、ヘリカルホイップアンテナ５は回転支持基部３３を備えており、カバー４ｂを備えるエレメント部４ａは回転支持基部３３に対して回動可能に支持されている。ヘリカルホイップアンテナ５は、８００ＭＨｚ帯および２ＧＨｚ帯の携帯電話の周波数帯、ＧＰＳの周波数帯において少なくとも動作可能とされ、さらに、第４周波数帯においても動作可能とすることができる。

さらに、ヘリカルホイップアンテナ４の他の変形例とされるヘリカルホイップアンテナ６を電子機器筐体５０に取り付けた状態を図１３および図１４に示す。他の変形例のヘリカルホイップアンテナ６は、電子機器筐体５０に収納可能とされている。すなわち、図１３はヘリカルホイップアンテナ６のエレメント部４ａを電子機器筐体５０から引き出して、アンテナとして機能させている状態を示しており、図１４はヘリカルホイップアンテナ６を電子機器筐体５０に収納した状態を示している。収納した際には、カバー４ｂの頭部だけが電子機器筐体５０から突出するだけとなる。この場合、ヘリカルホイップアンテナ６が備える基部４３にはコネクタは設けられていない。
さらにまた、第１実施例のヘリカルホイップアンテナ１ないし第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３のいずれかのヘリカルアンテナを、電子機器筐体５０内に内蔵させることができる。第３実施例のヘリカルホイップアンテナ３を、電子機器筐体５０内に内蔵させた構成を図１５に示す。図１５において、電子機器筐体５０は電波透過性の樹脂製とされており、内蔵されたグランド５１ｂを備える回路基板５１にヘリカルホイップアンテナ３が接続されている。この場合、回路基板５１上の信号源５１ａが第１ホイップエレメント２０の下端に接続され、第２ヘリカルエレメント２３および第３ヘリカルエレメント３０はグランド５１ｂに接続される。

以上説明した本発明にかかるヘリカルホイップアンテナにおいては、グランドとして機能する基部に第２ヘリカルエレメントや第３ヘリカルエレメントを接続して、その長さと展開長を調整することより、所望の周波数帯を追加して動作させることができるようになる。これにより、将来必要となった周波数帯においても、第２ヘリカルエレメントや第３ヘリカルエレメントの長さと展開長を調整することより、当該周波数帯においてヘリカルホイップアンテナを使用することができるようになる。このように、下端を基部に接続するヘリカルエレメントにより動作する周波数帯を追加することができることから、下端を基部に接続するヘリカルエレメントをさらに追加することにより、さらに多くの周波数帯において動作するヘリカルホイップアンテナを提供することができるようになる。
また、本発明にかかるヘリカルホイップアンテナにおいて、ホイップエレメント１０と第１ヘリカルエレメント１１は一体に形成することができると共に、第１ホイップエレメント２０と第１ヘリカルエレメント２１と第２ホイップエレメント２２は一体に形成することができる。

本発明の第１実施例にかかる３周波の周波数帯において動作するヘリカルホイップアンテナの構成を示す図である。 本発明にかかる第１実施例のヘリカルホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第１実施例のヘリカルホイップアンテナのインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 本発明の第２実施例にかかる３周波の周波数帯において動作するヘリカルホイップアンテナの構成を示す図である。 本発明にかかる第２実施例のヘリカルホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第２実施例のヘリカルホイップアンテナのインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 本発明の第３実施例にかかる４周波の周波数帯において動作するヘリカルホイップアンテナの構成を示す図である。 本発明にかかる第３実施例のヘリカルホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第３実施例のヘリカルホイップアンテナのインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 本発明にかかる第４実施例のヘリカルホイップアンテナの構成を示す図である。 本発明にかかる第４実施例のヘリカルホイップアンテナを電子機器筐体に取り付けた状態を示す図である。 本発明にかかる第４実施例のヘリカルホイップアンテナの変形例を電子機器筐体に取り付けた状態を示す図である。 本発明にかかる第４実施例のヘリカルホイップアンテナの他の変形例を電子機器筐体に取り付けた状態を示す図である。 本発明にかかる第４実施例のヘリカルホイップアンテナの他の変形例を電子機器筐体に取り付けた他の状態を示す図である。 本発明にかかる第３実施例のヘリカルホイップアンテナを電子機器筐体内に内蔵させた構成を示す図である。 従来の多周波で動作するヘリカルホイップアンテナの一例の構成を示す図である。 従来のヘリカルホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 従来のヘリカルホイップアンテナのインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 従来の多周波で動作するヘリカルホイップアンテナの他の例の構成を示す図である。 従来の他のヘリカルホイップアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 従来の他のヘリカルホイップアンテナのインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。

符号の説明

１ ヘリカルホイップアンテナ、２ ヘリカルホイップアンテナ、３ ヘリカルホイップアンテナ、４ ヘリカルホイップアンテナ、４ａ エレメント部、４ｂ カバー、５ ヘリカルホイップアンテナ、６ ヘリカルホイップアンテナ、１０ ホイップエレメント、１１ 第１ヘリカルエレメント、１１ａ 外導パイプ、１２ 第２ヘリカルエレメント、１３ 基部、１３ａ 外導パイプ、１３ｂ 絶縁体、１３ｃ 基部金具、１４ コネクタ、２０ 第１ホイップエレメント、２１ 第１ヘリカルエレメント、２２ 第２ホイップエレメント、２３ 第２ヘリカルエレメント、３０ 第３ヘリカルエレメント、３３ 回転支持基部、４３ 基部、５０ 電子機器筐体、５１ 回路基板、５１ａ 信号源、５１ｂ グランド、１００ ヘリカルホイップアンテナ、１０１ ヘリカルホイップアンテナ、１１０ 第１ホイップエレメント、１１１ 第１ヘリカルエレメント、１１２ 基部、１１２ａ 外導パイプ、１１２ｂ 絶縁体、１１２ｃ 基部金具、１１３ コネクタ、１２０ 第１ホイップエレメント、１２１ 第１ヘリカルエレメント、１２２ 第２ホイップエレメント

Claims (5)

1. 第１ヘリカルエレメントと、
   該第１ヘリカルエレメントの下端に上端が接続されており、下端から給電されると共に、第２の周波数帯の中心周波数の波長をλ _２ とした時に約λ _２ ／４の長さとされているホイップエレメントと、
   該ホイップエレメントの周囲に巻回されており、下端がグランドとして機能する導電性の基部に接続されており、展開した際の長さが第３の周波数帯の中心周波数の波長をλ _３ とした時に約λ _３ ／４の長さとされている第２ヘリカルエレメントとを備え、
   前記基部に絶縁されて上端面から前記ホイップエレメントが延伸されており、前記第１ヘリカルエレメントと前記ホイップエレメントとの全体の長さが、第１の周波数帯の中心周波数の波長をλ _１ とした時に約λ _１ ／４の長さとされると共に、前記第１ヘリカルエレメントを展開した時の前記全体の長さが約λ _１ ／２の長さとされ、前記ホイップエレメントは前記第１の周波数帯の波長λ _１ の約１／２の波長λ _２ とされている前記第２の周波数帯で動作し、前記第２のヘリカルエレメントが前記第１の周波数帯と前記第２の周波数帯との間の前記第３の周波数帯で動作可能とされており、前記第２ヘリカルエレメントがチョークコイルとしても動作していることを特徴とするヘリカルホイップアンテナ。
2. 下端から給電されると共に、第２の周波数帯の中心周波数の波長をλ _２ とした時に約λ _２ ／８の長さとされている第１ホイップエレメントと、
   該第１ホイップエレメントの上端に下端が接続されている第１ヘリカルエレメントと、
   該第１ヘリカルエレメントの上端に下端が接続されている第２ホイップエレメントと、
   前記第１ホイップエレメントの周囲に巻回されており、下端がグランドとして機能する導電性の基部に接続されており、展開した際の長さが第３の周波数帯の中心周波数の波長をλ _３ とした時に約λ _３ ／４の長さとされている第２ヘリカルエレメントとを備え、
   前記基部に絶縁されて上端面から前記第１ホイップエレメントが延伸されており、前記第１ホイップエレメントと前記第１ヘリカルエレメントと前記２ホイップエレメントとの全体の長さが、第１の周波数帯の中心周波数の波長をλ _１ とした時に約λ _１ ／４の長さとされると共に、前記第１ヘリカルエレメントを展開した時の前記全体の長さが約λ _１ ／２の長さとされ、前記第１ホイップエレメントは前記第１の周波数帯の波長λ _１ の約１／２の波長λ _２ とされている前記第２の周波数帯で動作し、前記第２のヘリカルエレメントが前記第１の周波数帯と前記第２の周波数帯との間の第３の周波数帯で動作可能とされており、前記第２ヘリカルエレメントがチョークコイルとしても動作していることを特徴とするヘリカルホイップアンテナ。
3. さらに、前記第２ヘリカルエレメントより上の前記第１ホイップエレメントの周囲に巻回されており、下端が前記基部に接続されている第３ヘリカルエレメントを備え、該第３のヘリカルエレメントが前記第１の周波数帯と前記第２の周波数帯との間の第３の周波数帯とは異なる第４の周波数帯で動作可能とされていることを特徴とする請求項１または２記載のヘリカルホイップアンテナ。
4. 絶縁性の上端が閉じたパイプ状とされて、前記各エレメントを内部に収納すると共に、下部が前記基部に固着されているカバーを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘリカルホイップアンテナ。
5. 前記基部には、電気機器筐体の受け部に着脱自在に装着可能なコネクタが備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のヘリカルホイップアンテナ。

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