(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の導電体あるいは電気的に等価な固定電極エレメントと、
上記固定電極エレメントの内部に挿入され、スラスト方向に摺動する可動電極エレメントと、
上記固定電極エレメント及び可動電極エレメントを電気的に接続する第１の接触手段と、
一端が上記固定電極エレメントの基部に接続され、他端が機械的保持部に接続され、この他端より電気的給電を行うコイルばねと、
上記可動電極エレメントを上記固定電極エレメントへ収納するときに、上記可動電極エレメントが上記機械的保持部に接触し、上記コイルばねを介することなく、直接給電が行われる第２の接触手段と、
上記コイルばねの下部を囲む絶縁体カバーと、
上記絶縁体カバーを被覆する金属製のアース端子とを備え、
上記コイルばねは、上記可動電極エレメントが伸長されたときのインピーダンスを整合する電気的インダクタンスを有し、
上記アース端子と上記コイルばね間の浮遊容量が付加された状態においてインピーダンスを整合することを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、携帯電話等に取り付けできる伸縮型の内蔵型アンテナに用いて好適なアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話等に使用される内蔵アンテナは、図３に示すように、電話機の筺体５１内に設置された収納パイプ５２と、一部（頭部）５３を筺体５１から突出させた状態で、収納パイプ５２内に挿入され、かつ収納パイプ５２内をスラスト方向に摺動可能とされた線状の電極エレメント５４と、収納パイプ５２の上部において、電極エレメント５４に常時接触された接触子５５とこの筺体５１内に組み込まれた送受信回路系につながる配線間にローディングコイル５６を接続して構成されている。ここで、上記電極エレメント５４は、破損等を避けるためにピアノ線等の弾性を有する素材を使用するようにしている。
【０００３】
そして、通話待機など、通常、通信を行わないときは、上記電極エレメント５４を収納パイプ５２内方に摺動して、電極エレメント５４を電話機の筺体５１内に収納し、通話を行うときには、電極エレメント５４を引き出して使用するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアンテナ装置においては、電極エレメント５４の全長が電話機の筺体５１の長さよりも長くできないため、筺体５１が小型化されたときには、使用できる電極エレメント５４の長さがそれに応じて短くなり、理想的なエレメント長（λ／２）を得ることができないという問題があった。
【０００５】
また、待機中においては、電極エレメント５４が収納パイプ５２内に収納されて、ローディングコイル５６を含むアンテナ素子の大部分が筺体５１内に収納されるため、感度が十分に確保できないなどの問題があった。
【０００６】
また、サイズの小さい筺体５１でも長さが十分に長い電極エレメント５４を得る構造として、伸縮式の多段アンテナを使用することが知られているが、多段アンテナを構成する各線状の電極エレメント５４が同軸状に構成されるため、機械的柔軟性に乏しく、電話機本体の落下等により、容易に破損することが多く、携帯電話への採用までには至っていないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多段アンテナにおける機械的柔軟性に関する問題を解決して、多段アンテナの利点（筺体のサイズに関係なく長いアンテナを構成することができるなど）を最大限に発揮させることができ、多段アンテナを携帯電話用のアンテナとして使用することができるアンテナ装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明は、電極エレメントの伸長時及び短縮時のそれぞれにおいて最適なインピーダンス整合を取ることができ、電極エレメントの収納時においてさえ、非常に良好な感度を得ることができるアンテナ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、中空の導電体あるいは電気的に等価な固定電極エレメントと、上記固定電極エレメントの内部に挿入され、スラスト方向に摺動する可動電極エレメントと、上記固定電極エレメント及び可動電極エレメントを電気的に接続する第１の接触手段と、一端が上記固定電極エレメントの基部に接続され、他端が機械的保持部に接続され、この他端より電気的給電を行うコイルばねと、上記可動電極エレメントを上記固定電極エレメントへ収納するときに、上記可動電極エレメントが上記機械的保持部に接触し、上記コイルばねを介することなく、直接給電が行われる第２の接触手段と、上記コイルばねの下部を囲む絶縁体カバーと、上記絶縁体カバーを被覆する金属製のアース端子とを備え、上記コイルばねは、上記可動電極エレメントが伸長されたときのインピーダンスを整合する電気的インダクタンスを有し、上記アース端子と上記コイルばね間の浮遊容量が付加された状態においてインピーダンスを整合することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明に係るアンテナ装置において、通話待機など、通信を行わないときは、可動電極エレメント４を固定電極エレメント１内に収納する。一方、通話を行うときは、可動電極エレメント４を固定電極エレメント１から引き出して使用する。
【００１１】
この場合、固定電極エレメント１の基部がコイルばね８を介して機械的保持部に接続され、このコイルばね８を通して給電が行われるように構成していることから、可動電極エレメント４を固定電極エレメント１に収納した際においても、固定電極エレメント１の１段分に加えてこのコイルばね８がローディングコイルとして機能するため、感度の低下が極めて少なくなる。
【００１２】
特に、可動電極エレメント４の固定電極エレメント１への収納時に、機械的保持部に接触され、コイルばね８を介することなく、直接給電が行われる第２の接触手段２９を設けることにより、可動電極エレメント４の伸長時及び短縮時のそれぞれにおいて最適なインピーダンス整合を取ることができ、可動電極エレメント４の収納時においてさえ、非常に良好な感度を得ることができる。
【００１３】
また、上記コイルばね８によって、固定電極エレメント１の基部に、機械的柔軟性をもたせることができるため、落下等で上記固定電極エレメント１が破損するということがない。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明に係るアンテナ装置の実施例の説明に先立って、本発明に先行する技術を説明する。
【００１８】
まず、先行例１に係るアンテナ装置は、図１に示すように、金属製で、かつ底部１ａが閉塞された有底筒状の形状を有する固定の電極エレメント（以下、固定電極エレメントと記す）１と、この固定電極エレメント１の中空部２内に摺動可能に挿入され、常時、その一部（頭部）３が露出された可動の電極エレメント（以下、可動電極エレメントと記す）４を有する。
【００１５】
可動電極エレメント４は、図示の例では、固定電極エレメント１の径よりも僅かに小とされ、金属製で、かつ底部５ａが閉塞された有底筒状の形状を有し、固定電極エレメント１に対してスラスト方向に摺動可能とされた第１の電極エレメント５と、この第１の電極エレメント５の径よりも僅かに小とされ、金属製で、かつ底部６ａが閉塞された有底筒状の形状を有し、上記第１の電極エレメント５に対してスラスト方向に摺動可能とされた第２の電極エレメント６と、径が上記第２の電極エレメント６の径よりも僅かに小とされた金属線にて構成され、その頭部を除いた線状部分が第２の電極エレメント６内に対してスラスト方向に摺動可能とされた第３の電極エレメント７にて構成されている。
【００１６】
なお、この第３の電極エレメント７の頭部３は、例えばＡＢＳ樹脂による保護体にて被覆されており、操作者の手で容易に挿入・引き出し可能に全体的に膨らんだ形状となっている。また、第１〜第３の電極エレメント５〜７の下部には、図示しないが、例えば金属製のフランジや突起などの抜け防止のための構造が施されており、例えば、第３の電極エレメント３の頭部を引き出す方向（矢印Ａで示す方向）に引っ張ることにより、第３の電極エレメント７、第２の電極エレメント６及び第１の電極エレメント５が順次伸長するようになっている。
【００１７】
また、上記抜け防止のための構造、即ちフランジや突起は、金属にて形成、例えば各電極エレメント５，６及び７とそれぞれ一体に形成されていることから、第１〜第３の電極エレメント５〜７を引き出すことにより、各電極エレメント５、６及び７がそれぞれ上記フランジや突起等を介して電気的に接続されるようになっている。また、第１〜第３の電極エレメント５〜７を固定電極エレメント１内に収納したときは、各電極エレメント（５，６，７）の底部（５ａ，６ａ，７ａ）の下面がそれぞれ対応する電極エレメント（１，５，６）の底部（１ａ，５ａ，６ａ）の内面に接触するようになっている。
【００１８】
そして、この先行例１に係るアンテナ装置においては、上記固定電極エレメント１の基部１ｂにコイルばね８の一端が固着されて構成されている。このコイルばね８の他端は、電話機筺体９の穴に嵌合固着された横断面ほぼ円形又は多角形状の保持部材１０に固着されている。この保持部材１０の軸方向中央には、貫通孔が形成されており、この貫通孔を通して筺体９内部から導線１１が引き出されている。この導線１１は、一方が筺体９内の送受信回路系につながっており、他方がコイルばね８に電気的に接続、例えば溶接やからげなどで接続されて、給電部として機能するようになっている。
【００１９】
また、この先行例１のアンテナ装置においては、可動電極エレメント４を伸長したとき、λ／２ホイップアンテナとして機能し、これにより、上記給電部が高インピーダンスとなる。ここで、λはこのアンテナが受信する電波の波長を表すものである。従って、本例においては、コイルばね８のもつ電気的インダクタンスがインピーダンス整合に適した値になるように設計されている。また、可動電極エレメント４を収納したとき、コイルばね８の持つ電気長と可動電極エレメント４の収納時における電極エレメントの長さの合計がλ／４となるように設計されている。
【００２０】
そして、この先行例１に係るアンテナ装置を使用する場合は、通話待機など、通常、通信を行わないときは、可動電極エレメント４を矢印Ｂ方向に摺動して固定電極エレメント１内に収納し、通話を行うときは、可動電極エレメント４を固定電極エレメント１から引き出して使用する。
【００２１】
このように、上記先行例１に係るアンテナ装置によれば、固定電極エレメント１の基部１ｂと保持部材１０間にコイルばね８を配設するようにしたので、このコイルばね８によって、固定電極エレメント１に可撓性をもたせることが可能となる。従って、この固定電極エレメント１に可動電極エレメント４を摺動自在に取り付けて、電極エレメント全体で伸縮式の多段アンテナを構成しても、外力による機械的破壊を回避することができ、落下等によって破損することもない。
【００２２】
このようなことから、伸縮式の多段アンテナの利点、即ち筺体９のサイズに関係なく長いアンテナを構成することができるなどの利点を最大限に発揮させることができ、従来不可能であった多段アンテナの携帯電話用アンテナへの適用を容易に実現させることができる。
【００２３】
また、可動電極エレメント４を固定電極エレメント１に収納した際においても、固定電極エレメント１の１段分に加えて、コイルばね８がローディングコイルとして機能するため、可動電極エレメントの収納時における感度の低下を抑制することができる。
【００２４】
次に、先行例２に係るアンテナ装置を説明する。この先行例２に係るアンテナ装置は、図示しないが、以下のような構成を有する。即ち、全体構成は、上記先行例１に係るアンテナ装置とほぼ同じ構成を有するが、固定電極エレメント１の底部１ａが開放されて、可動電極エレメント４（特に、第１の電極エレメント５）が貫通する開口が形成されている点で異なる。
【００２５】
従って、可動電極エレメント４の収納時、可動電極エレメント４の下部が上記固定電極エレメント１の開口を貫通してコイルばね８内に挿通されることになる。
【００２６】
このように、この先行例２に係るアンテナ装置によれば、コイルばね８の長さ分のスペースが可動電極エレメント１の収納スペースとして付加されるため、固定電極エレメント１及び可動電極エレメント４から構成される伸縮式の多段アンテナの伸縮効率が改善される。
【００２７】
次に本発明を適用した実施例を図２を参照して説明する。なお、図１と対応するものについては同符号を記す。
【００２８】
この実施例に係るアンテナ装置は、先行例１に係るアンテナ装置と同様に、固定電極エレメント１と可動電極エレメント４を有する。この例において、固定電極エレメント１は、上部及び下部にそれぞれ金属製のフランジ付き円板（上部円板２１及び下部円板２２と記す）が配され、各円板２１及び２２の対向する面には、それぞれ互いに対向する方向に突出するリング部材２１ａ及び２２ａが一体に形成されている。そして、上部円板２１の中央には、可動電極エレメント４が挿通する穴２３が形成されている。一方、下部円板２２には、上記のような穴２３はなく、その下面中央に下方に突出する電極端子２４が一体に形成されている。
【００２９】
これら上部円板２１及び下部円板２２間、特に各リング部材２１ａ及び２２ａ間には、絶縁体で構成された１つの筒状部材２５が介在されている。即ち、この筒状部材２５の上面に、上部円板２１のリング部材２１ａの端面が接着剤等で固着され、筒状部材２５の下面に、下部円板２２のリング部材２２ａの端面が接着剤等で固着された構造となって１つの筒状体２６を構成している。
【００３０】
そして、上記上部円板２１と下部円板２２の各フランジ２１ｂ及び２２ｂ間に形成された収納空間２７に、上記筒状部材２５を内部に収めるかたちでコイルばね８が取り付けられている。このコイルばね８は、その下部における一部分ａが疎巻になって、それ以外の部分ｂが密着巻となっている。疎巻の部分ａは、本例では、２〜３ターン程度となっている。この構造から、上記コイルばね８は、密着巻の部分ｂで、弾性を有する等価的な中空導電体、即ち弾性を有する固定電極エレメント１を構成し、疎巻の部分ａで弾性を有するローディングコイルを構成している。
【００３１】
可動電極エレメント４は、径が上部円板２１の穴２３の径よりも僅かに小とされた金属線（ピアノ線）にて構成され、その頭部３を除いた線状部分が、上部円板２１、筒状部材２５及び下部円板２２にて構成された筒状体２６内においてスラスト方向に摺動可能とされている。そして、この可動電極エレメント４の下端部には、この可動電極エレメント４を筒状体２６内に収納したとき、下部円板２２のリング部材２２ｂの内周面に接触する突起などの接触手段２９が一体（例えばつぶし加工など）又は別体（溶接など）に形成されている。
【００３２】
また、この実施例に係るアンテナ装置においては、下部円板２２からコイルばね８の下部を囲むように絶縁体によるカバー３０が被覆され、更にこのカバー３０を包むように筒状の金属製のアース端子３１が被覆されている。このアース端子３１はその下部３１ａが円筒形に成形され、更にその外周面にネジ切りが施されている。従って、上記下部円板２２の電極端子２４とこのアース端子３１における円筒形の部分３１ａとで同軸コネクタの差込み側、即ちプラグ３２を構成している。
【００３３】
なお、上記上部円板２１の側面、コイルばね８の外周面及びアース端子３１の上記円筒形部分３１ａを除く外周面にかけて、エラストマーによる保護用の外部カバー３３が一体に被覆・形成されている。
【００３４】
一方、電話機の筺体９には、上記同軸コネクタのプラグ３２が差し込まれる受け手側のジャック３４が設けられており、このジャック３４の中央に設置された端子ピン３５は、導線１１を介して内部の送受信回路系に配線されており、その周りの筒状の端子３６は接地線に接続されている。従って、上記下部円板２２は、給電部として機能することになる。
【００３５】
また、この実施例に係るアンテナ装置においても、上記先行例１に係るアンテナ装置と同様に、可動電極エレメント４を伸長したとき、λ／２のアンテナとしてコイルばね８のもつ電気的インダクタンスがインピーダンス整合に適した値になるように設計されている。また、可動電極エレメント４を収納したとき、コイルばね８の持つ電気長と可動電極エレメント４の収納時における電極エレメントの長さの合計がλ／４となるように設計されている。
【００３６】
なお、この例において、周波数は９００ＭＨｚ、波長３３０ｍｍである。また、可動電極エレメント４の伸長時の全体のエレメント長は８７ｍｍであり、可動電極エレメント４の収納時の全体のエレメント長は１６０ｍｍである。
【００３７】
そして、この実施例に係るアンテナ装置を使用する場合は、まず、アンテナ装置本体側の同軸コネクタのプラグ３２を、電話機の筺体９側に設けられた同軸コネクタのジャック３４に差し込む。その後、上記先行例１と同様に、通話待機など、通常、通信を行わないときは、可動電極エレメント４を固定電極エレメント１内に収納し、通話を行うときは、可動電極エレメント４を固定電極エレメント１から引き出して使用する。
【００３８】
この実施例に係るアンテナ装置によれば、可動電極エレメント４を筒状体２６内に収納した場合においても、コイルばね８により弾性を失うことがなく、更に機械的耐久性を改善することができると同時に、コイルばね８にて固定電極エレメント１を構成できるため、アンテナの構造を小型化にすることができ、製造コストの低廉化をも図ることができる。
【００３９】
また、可動電極エレメント４の下端部に、この可動電極エレメント４が筒状体２６に対して収納状態となったときに、下部円板２２のリング部材２２ａと接触する接触手段２９が形成されて、可動電極エレメント４の収納時に、コイルばね８を介さずに直接可動電極エレメント４に給電できる構造となっているため、可動電極エレメント４の収納時のエレメント長を容易にλ／４にすることが可能となる。
【００４０】
当然のことながら、可動電極エレメント４の伸長時には、λ／２のアンテナとしてインピーダンス整合されているため、半波長ダイポールアンテナに匹敵する極めて高性能な特性を示すと同時に、可動電極エレメント４の収納時には、λ／４ホイップアンテナとして理想的なインピーダンスの整合状態を形成することができる。
【００４１】
このように、上述の実施例に係るアンテナ装置によれば、携帯電話の待機中のように、可動電極エレメント４を収納した状態においても、十分な高感度特性を得ることができ、通話に入った後は、可動電極エレメント４を伸長することにより、理想的な輻射特性の得られるλ／２ホイップアンテナとして機能させることができる。
【００４２】
また、いずれの状態においても、コイルばね８によって、機械的弾力性を有するため、落下、折り曲げ等の苛酷な使用状況においても、破損、断線等の不具合は発生しない。
【００４３】
さらに、実施例に係るアンテナ装置においては、給電部分を同軸コネクタとして機械的保持を行うと共に、アース端子３１を筒状とし、コイルばね８の下部の周りにカバー（絶縁体）３０を介して配置するようにしているため、このアース端子３１とコイルばね８間に浮遊容量（ストレーキャパシティ）が付加された構造となり、インピーダンス整合の自由度を拡大することができる。
【００４４】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るアンテナ装置によれば、中空の導電体あるいは電気的に等価な固定電極エレメントと、上記固定電極エレメントの内部に挿入され、スラスト方向に摺動する可動電極エレメントと、上記固定電極エレメント及び可動電極エレメントを電気的に接続する第１の接触手段と、一端が上記固定電極エレメントの基部に接続され、他端が機械的保持部に接続され、この他端より電気的給電を行うコイルばねと、上記可動電極エレメントを上記固定電極エレメントへ収納するときに、上記可動電極エレメントが上記機械的保持部に接触し、上記コイルばねを介することなく、直接給電が行われる第２の接触手段と、上記コイルばねの下部を囲む絶縁体カバーと、上記絶縁体カバーを被覆する金属製のアース端子とを備え、上記コイルばねは、上記可動電極エレメントが伸長されたときのインピーダンスを整合する電気的インダクタンスを有し、上記アース端子と上記コイルばね間の浮遊容量が付加された状態においてインピーダンスを整合するようにしたので、多段アンテナにおける機械的柔軟性に関する問題を解決して、多段アンテナの利用（筐体のサイズに関係なく長いアンテナを構成することができるなど）を最大限に発揮させることができ、多段アンテナを携帯電話用のアンテナとして使用することができる。また、電極エレメントの伸長時及び短縮時のそれぞれにおいて最適なインピーダンス整合を取ることができ、電極エレメントの収納時においてさえ、非常に良好な感度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行例１に係るアンテナ装置の構造を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るアンテナ装置の実施例の構造を示す断面図である。
【図３】従来例に係るアンテナ装置の構造を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  固定電極エレメント、４  可動電極エレメント、８  コイルばね、９  筺体、１０  保持部材、１１  導線、２１  上部円板、２２  下部円板、２５  筒状部材（絶縁体）、２６  筒状体、３２  プラグ、３４  ジャック
【図１】
0003549550.tif 000002
【図２】
0003549550.tif 000003
【図３】
0003549550.tif 000004