(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に絶縁部が設けられると共に、該絶縁部の下部に約１／４波長の電気長とされたエレメント部を備えるホイップアンテナと、約１／２波長の電気長とされたヘリカルエレメントとを備え、
上記ホイップアンテナは、下端が給電部とされている上記ヘリカルアンテナ内を摺動することにより伸縮自在とされており、上記ホイップアンテナが伸張された時に、該ホイップアンテナの下端が、上記ヘリカルアンテナのほぼ中央に電気的に接続され、上記ホイップアンテナが収納された状態において、上記ホイップアンテナの上記絶縁部が上記ヘリカルエレメント内に位置するようにされており、
上記ヘリカルアンテナは、ほぼ中央がくびれたほぼ円筒状の絶縁筒上に巻回されて、該絶縁筒の中央のくびれた部分において上記ヘリカルアンテナの表面が内側に露出しており、上記ホイップアンテナが伸張された時に、上記露出したヘリカルアンテナに上記ホイップアンテナの下端が電気的に接続されることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
上記ホイップアンテナは伸張された時に動作状態となり、上記ヘリカルアンテナと共に動作することにより、等価的に約１／２波長の電気長のアンテナとして動作し、
上記ホイップアンテナが収納された時に、上記ヘリカルアンテナだけが動作することを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイップアンテナがヘリカルアンテナに対し摺動自在とされたアンテナに関するものであり、特に、携帯電話機に適用されて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のアンテナの概要を図４に示す。図４（ａ）（ｂ）に示すタイプＡのアンテナは、特開平６−２１６６３０号公報に記載されているように、エレメント部１０３の上部に絶縁部１０６が設けられたホイップアンテナと、ヘリカルアンテナ１０４とからなる。ホイップアンテナは、ヘリカルアンテナ１０４内を摺動して筺体１００内に収納することができ、収納したホイップアンテナを筺体１００から伸張することができる。また、ヘリカルアンテナ１０４は筺体１００の上部突出部内に固定して設けられている。
【０００３】
このようなタイプＡのアンテナのホイップアンテナを摺動させて伸張させた状態を図４（ａ）に示す。この場合は、筺体１００内の信号源１０２よりの信号は整合回路（ＭＣ）１０１を介して、給電部１０５に供給される。そして、給電部１０５からエレメント導体１０３の下端およびヘリカルアンテナ１０４の下端に信号が供給されて、エレメント導体１０３およびヘリカルアンテナ１０４が動作状態とされて送信される。また、ホイップアンテナで受信された信号は、上記送信経路と逆の経路で受信部に導かれる。
【０００４】
また、ホイップアンテナを摺動させて筺体１００内に収納した状態を同図（ｂ）に示す。この場合、筺体１００内の信号源１０２よりの信号は、整合回路（ＭＣ）１０１を介して給電部１０５に供給されるが、給電部１０５からはヘリカルアンテナ１０４だけに信号が供給されて、ヘリカルアンテナ１０４のみが動作状態とされる。
この場合、ホイップアンテナがヘリカルアンテナ１０４の動作に影響を与えないように、ホイップアンテナの上部に形成された絶縁部１０６がヘリカルアンテナ１０４内に位置するようになる。
【０００５】
また、上記したアンテナとは異なる構成の従来のンテナの概要を図４（ｃ）（ｄ）にタイプＢとして示す。このアンテナは、特開平２−２７１７０１号公報に記載されているように、コイル状のエレメント部１０３の上部および下部に絶縁部１０６が設けられたホイップアンテナと、ヘリカルアンテナ１０４とからなる。ホイップアンテナは、ヘリカルアンテナ１０４内を摺動して筺体１００内に収納することができ、収納したホイップアンテナを筺体１００から伸張することができる。
また、ヘリカルアンテナ１０４は筺体の上部突出部内に固定して設けられている。
【０００６】
このようなタイプＢのアンテナのホイップアンテナを摺動させて伸張させた状態を図４（ｃ）に示す。この場合は、筺体１００内の信号源１０２よりの信号は整合回路（ＭＣ）１０１を介して、給電部１０５に供給される。そして、給電部１０５がヘリカルアンテナ１０４の下端に設けられて、ヘリカルアンテナ１０４が励振される。このヘリカルアンテナ１０４とコイル状のエレメント部１０３とは誘電結合されているため、ヘリカルアンテナ１０４が励振されることにより、誘電結合されたエレメント部１０３も励振されるようになる。
したがって、ホイップアンテナおよびヘリカルアンテナ１０４とが動作状態とされる。なお、この時ホイップアンテナの下部に形成された絶縁部１０６がヘリカルアンテナ１０４内に位置するようにされている。
【０００７】
また、ホイップアンテナを摺動させて筺体１００内に収納した状態を同図（ｄ）に示す。この場合、筺体１００内の信号源１０２よりの信号は、整合回路（ＭＣ）１０１を介して給電部１０５に供給され、給電部１０５に接続されたヘリカルアンテナ１０４が動作状態とされる。この時、コイル状のエレメント導体１０３は筺体１００内に収納されて非動作状態とされる。
この場合、ホイップアンテナがヘリカルアンテナ１０４の動作に影響を与えないように、ホイップアンテナの上部に形成された絶縁部１０６がヘリカルアンテナ１０４内に位置するようにされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯電話機においては、その筐体の小型化の要請が高く、そのためアンテナの収納スペースも縮小させる必要がある。
しかしながら、図４に示すような従来のタイプの構造では、その性能を維持しつつアンテナを小型化することができないという問題点があった。
そこで、本発明は伸張時および収納時において、従来のアンテナの性能に影響を与えることなく、筐体内におけるアンテナの収納スペースを縮小することのできるアンテナを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のアンテナは、上部に絶縁部が設けられると共に、該絶縁部の下部に約１／４波長の電気長とされたエレメント部を備えるホイップアンテナと、約１／２波長の電気長とされたヘリカルエレメントとを備え、上記ホイップアンテナは、下端が給電部とされている上記ヘリカルアンテナ内を摺動することにより伸縮自在とされており、上記ホイップアンテナが伸張された時に、該ホイップアンテナの下端が、上記ヘリカルアンテナのほぼ中央に電気的に接続され、上記ホイップアンテナが収納された状態において、上記ホイップアンテナの上記絶縁部が上記ヘリカルエレメント内に位置するようにされており、上記ヘリカルアンテナは、ほぼ中央がくびれたほぼ円筒状の絶縁筒上に巻回されて、該絶縁筒の中央のくびれた部分において上記ヘリカルアンテナの表面が内側に露出しており、上記ホイップアンテナが伸張された時に、上記露出したヘリカルアンテナに上記ホイップアンテナの下端が電気的に接続されるようにしている。
【００１０】
また、上記アンテナにおいて、上記ホイップアンテナは伸張された時に動作状態となり、上記ヘリカルアンテナと共に動作することにより、等価的に約１／２波長の電気長のアンテナとして動作し、上記ホイップアンテナが収納された時に、上記ヘリカルアンテナだけが動作するものである。
【００１１】
このような本発明のアンテナによれば、ホイップアンテナが動作する時に、ヘリカルアンテナの一部を共有することができるので、ホイップアンテナの長さを使用周波数帯域の約１／４波長の電気長としても、その動作時に１／２波長アンテナとして動作させることができる。このため、ホイップアンテナの長さを短くすることができ、筐体内の収納スペースをその分縮小することができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のアンテナの実施の形態の概要の構成を図１に示す。
図１において、１は携帯電話機等の無線機筐体であり、２は絶縁部２−１およびエレメント部２−２からなるホイップアンテナであり、２−１はホイップアンテナ２の上部を構成する絶縁部であり、２−２は使用周波数帯域の約１／４波長の電気長を有するフレキシブルな導電体で構成されたエレメント部であり、３は使用周波数帯域の約１／２波長の電気長を有するヘリカルアンテナである。
【００１３】
また、４は信号源５とヘリカルアンテナ給電部６とのインピーダンス整合を行う整合部であり、５はアンテナから送信される時に送信信号源とされ、アンテナから受信される時に受信信号源とされる信号源であり、６はヘリカルアンテナの下端部に形成されているヘリカルアンテナ給電部であり、７はホイップアンテナ２のエレメント部２−２の下端に形成されているホイップアンテナ給電部である。
なお、ホイップアンテナ２はヘリカルアンテナ３内を摺動自在とされており、これによりホイップアンテナ２は筺体１に対して伸縮自在とされている。また、ヘリカルアンテナ３は無線機筺体１の突出部内に収納されるように、無線機筺体１にアンテナが取り付けられている。
【００１４】
このように構成されたアンテナの動作を説明すると、図１（ａ）はホイップアンテナ２を伸張した状態を示しており、同図（ｂ）はホイップアンテナ２を収納した状態を示している。
図１（ａ）に示すように、ホイップアンテナ２を伸張すると、ホイップアンテナ２の下端であるエレメント部２−２の下端が、ヘリカルアンテナ３の中途に接触するようになり、これにより両者が電気的に接続される。この場合、エレメント部２−２の下端が接続されるヘリカルアンテナ３の位置はヘリカルアンテナ給電部６から約１／４波長の位置である。したがって、約１／４波長の長さのエレメント部２−２に約１／４波長の長さのヘリカルアンテナ３が接続されることになる。したがって、ホイップアンテナ２を伸張させた時は、エレメント部２−２と、このエレメント部２−２に接続されているヘリカルアンテナ３とで等価的に１／２波長のアンテナが構成される。
【００１５】
この時、信号源５が送信信号源とすると、信号源５からは整合部４を介してヘリカルアンテナ給電部６に高周波信号が給電されるため、エレメント部２−２と、このエレメント部２−２に接続されているヘリカルアンテナ３とで構成された１／２波長のアンテナに高周波信号が給電されて放射されるようになる。
また、この時構成されている１／２波長の等価的アンテナにより受信された高周波信号は、ヘリカルアンテナ給電部６および整合部４を介して受信信号源となる。
【００１６】
次に、ホイップアンテナ２を筺体１内に収納した場合の動作を説明すると、図１（ｂ）に示すようにヘリカルアンテナ３内を摺動させてホイップアンテナ２を収納する。すると、ホイップアンテナ２の上部を構成する絶縁部２−１がヘリカルアンテナ内に位置するようになり、ヘリカルアンテナ３とホイップアンテナ２との電気的接続が絶たれるようになる。
したがって、信号源５が送信信号源の時は、信号源５からは整合回路４を介してヘリカルアンテナ給電部６に高周波信号が給電されて、約１／２波長の長さのヘリカルアンテナ３に高周波信号が給電されて放射されるようになる。
また、ヘリカルアンテナ３により受信された高周波信号は、ヘリカルアンテナ給電部６および整合部４を介して受信信号源となる。
【００１７】
このように、ホイップアンテナ２を伸張した時は、ホイップアンテナ２とヘリカルアンテナ３とによる１／２波長アンテナが構成され、ホイップアンテナ２を収納した時は、ヘリカルアンテナ３による１／２波長アンテナが構成されることになる。
この時、ホイップアンテナ２は約１／４波長の短い長さとすることができるので、ホイップアンテナ２の無線機筺体１内の収納スペースを縮小することができる。
また、アンテナは伸張および収納時において１／２波長アンテナとして動作するので、周囲の環境の影響を受けにくく、安定した指向性およびインピーダンス特性を得ることができる。
なお、ヘリカルアンテナ３のみが動作する場合は、ヘリカルアンテナ３内にホイップアンテナ２の絶縁部２−１が位置するようになるため、ホイップアンテナ２がヘリカルアンテナ３の動作に影響を与えることはない。
【００１８】
次に、図２に本発明のアンテナの実施の形態の詳細な構成例を示す。図２（ａ）はホイップアンテナ２を伸長した時の状態を示しており、同図（ｂ）はホイップアンテナ２を収納した時の状態を示している。また、同図（ｃ）はヘリカルアンテナ３の近傍を拡大して示す断面図である。
この図において、ホイップアンテナ２の先端には絶縁性のアンテナトップ２−３が形成されており、アンテナトップ２−３に連接して絶縁部２−１が一体に形成されている。また、エレメント部２−２はフレキシブルな導電性のエレメント２−５に絶縁チューブ２−４を嵌挿することにより形成されており、その先端は絶縁部２−１内に埋め込まれるように絶縁部２−１が成型されている。さらにエレメント部２−２の下端には導電性のストッパー１０が一体に設けられており、このストッパー１０とエレメント２−５とは電気的に接続されている。
【００１９】
さらに、ヘリカルアンテナ３は中央がくびれたほぼ円筒状の絶縁筒上に巻回されて構成されており、この絶縁筒の中央のくびれた部分において、ヘリカルアンテナ３の表面が内側に露出している。また、絶縁性のコイルカバー８がヘリカルアンテナ３の全面を覆うように設けられている。このコイルカバー８の下端には導電性のホルダー９が螺着されており、このホルダー９にヘリカルアンテナ３が電気的に接続されている。このホルダー９は無線器筺体に取り付けられる部分であり、アンテナにはホルダー９を介して無線器筺体から給電される。
このようなヘリカルアンテナ３内、およびホルダー９内をホイップアンテナ２は摺動可能とされている。
【００２０】
ここで、ヘリカルアンテナ３に対しホイップアンテナ２を伸長した時は、図２（ａ）に示すようにエレメント部２−２の下端に設けられた導電性のストッパー１０がヘリカルアンテナ３の内部に挿入されるようになる。そして、このストッパー１０の鍔部がヘリカルアンテナ３のほぼ中央部の露出部に接触して、電気的に接続されるようになる。
この詳細構造を図２（ｃ）の断面図に示すが、中央がくびれたほぼ円筒状の絶縁筒に巻回されたヘリカルアンテナ３の、絶縁筒の中央のくびれた部分においてヘリカルアンテナ３の表面が内側に露出した部分に、ストッパー１０の鍔部が接触している。この時、ストッパー１０の鍔部はヘリカルアンテナ３が巻回されている絶縁筒の内側に形成された段部に係合する。これにより、ホイップアンテナ２とヘリカルアンテナ３の一部とで約１／２波長のアンテナが構成されることになる。
【００２１】
そして、ヘリカルアンテナ３に対しホイップアンテナ２を収納した時は、図２（ｂ）に示すようにエレメント部２−２の上部に設けられた絶縁部２−１がヘリカルアンテナ３の内部に挿入されるようになる。従って、ホイップアンテナ２とヘリカルアンテナ３との接続は断たれて、ヘリカルアンテナ３のみがホルダー９に接続されることになる。これにより、約１／２波長のヘリカルアンテナ３のみが動作状態となる。
なお、この場合ホイップアンテナ２の絶縁部２−１がヘリカルアンテナ３内に位置しているため、ホイップアンテナ２はヘリカルアンテナ３の動作に影響を与えない。
【００２２】
次に、図３に本発明の他の実施の形態の構成例を示す。
図３に示すように、ホイップアンテナ２は絶縁部２−１とエレメント部２−２により構成されるが、ホイップアンテナ２の上部を形成している絶縁部２−１は、絶縁性の合成樹脂を成型することにより形成されており、その上端に絶縁性のアンテナトップ２−３が形成されている。また、エレメント部２−２はフレキシブルな導電線により形成されており、このエレメント部２−２の外周に絶縁チューブを嵌挿するようにしてもよい。なお、絶縁部２−１とエレメント部２−２との外径はほぼ同径に形成されている。
【００２３】
また、ヘリカルアンテナ３は携帯電話機等の無線機筺体１の突出部内に収納されるよう取り付けられており、このヘリカルアンテナ３内をホイップアンテナ２が摺動可能に組み付けられている。
このエレメント部２−２の下端部にはホイップアンテナ給電部７が形成されており、このホイップアンテナ給電部７はホイップアンテナ２が図２（ａ）に示すように伸張された時に、ヘリカルアンテナ３の中途に接触するようにされている。これにより、前述したようにホイップアンテナ２とヘリカルアンテナ３とで１／２波長アンテナを等価的に構成することができる。
この時、信号源５よりの高周波信号は整合部４を介してヘリカルアンテナ３の下端に供給される。すなわち、ヘリカルアンテナ給電部は整合部４とヘリカルアンテナ３の接続部となる。
【００２４】
このようなアンテナを無線機筺体１内に収納した状態を図３（ｂ）に示すが、この時は絶縁部２−１がヘリカルアンテナ３内に位置するようになる。したがって、エレメント部２−２とヘリカルアンテナ３との接触は絶たれ、信号源５からの高周波信号は整合部４を介してヘリカルアンテナ３だけに供給されるようになる。
さらに、ヘリカルアンテナ３内には高周波に影響を与えない絶縁部２−３だけが挿入されることになるため、ヘリカルアンテナ３の動作に影響を与えることがない。
【００２５】
以上説明したように、ホイップアンテナ２を無線機筺体１内に収納した時に、ヘリカルアンテナ３から下に突出する長さは、従来では１／２波長以上の長さとされるが、本発明のアンテナにおいては、約１／４波長の長さとされたエレメント部２−２の長さだけとすることができるため、無線機筺体１内に必要とされるアンテナ収納スペースの大きさを縮小することができる。
また、本発明のアンテナはアンテナ収納スペースが小さいにもかかわらず、伸張時および収納時において、１／２波長アンテナとして動作するため周囲環境の影響を受けづらく、安定した指向性およびインピーダンス特性を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のアンテナは以上のように構成されているので、ホイップアンテナが動作する時に、ヘリカルアンテナの一部を共有することができるので、ホイップアンテナの物理的な長さを使用周波数帯域の約１／４波長としても、その動作時に１／２波長アンテナとして動作させることができる。このため、ホイップアンテナの長さを短くすることができるので、アンテナを収納した時の筐体内の収納スペースをその分縮小することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナの実施の形態の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明のアンテナの実施の形態の詳細な構成の一例を示す図である。
【図３】本発明のアンテナの他の実施の形態の詳細な構成の一例を示す図である。
【図４】従来のアンテナの構成の概要を示す図である。
【符号の説明】
１  無線機筺体
２  ホイップアンテナ
２−１  絶縁部
２−２  エレメント部
２−３  アンテナトップ部
２−４  絶縁チューブ
２−５  エレメント
３  ヘリカルアンテナ
４  整合部
５  信号源
６  ヘリカルアンテナ給電部
７  ホイップアンテナ給電部
８  コイルカバー
９  ホルダー
１０  ストッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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