(57)【要約】【課題】複数の周波数帯において動作する小型化されたアンテナとする。【解決手段】アンテナボビン１２の外周面には複数の周波数帯において共振可能なアンテナエレメント１４のパターンが形成されている。このアンテナボビン１２のほぼ中心軸に沿って形成されている収納穴内に無給電導体１１を嵌挿する。これにより、ＡＭＰＳ、ＰＣＳおよびＧＰＳの周波数帯において良好に動作するアンテナとすることができる。【選択図】　図２
2004015623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に、複数の周波数帯に共振するエレメントのパターンが形成されている絶縁性のアンテナボビンと、
該アンテナボビンの中心軸にほぼ沿って形成されている収納穴内に嵌挿されている導電性の無給電導体と、
を備えることを特徴とする複共振アンテナ。
【請求項２】
前記アンテナボビンの下部が導電性のアンテナホルダーに嵌合されて、該アンテナホルダーと前記エレメントとが電気的に接続されており、前記アンテナボビンを覆う絶縁性のキャップ部が前記アンテナホルダーの上部に嵌着されていることを特徴とする請求項１記載の複共振アンテナ。
【請求項３】
前記エレメントのパターンが折り返されて形成されており、折り返された一部のパターン間を接続する短絡部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の複共振アンテナ。
【請求項４】
携帯無線機の筐体に固着可能な固定アンテナ部と、
該固定アンテナ部を貫通して、該固定アンテナ部に対して伸縮自在とされている伸縮アンテナ部とからなる携帯無線機用アンテナであって、
前記固定アンテナ部は、外周面に、複数の周波数帯に共振するエレメントのパターンが形成されている絶縁性のアンテナボビンと、該アンテナボビンの中心軸にほぼ沿って形成されている貫通孔内に嵌挿されている導電性の無給電導体と、前記アンテナボビンの下部が嵌合されて前記エレメントが電気的に接続される導電性のアンテナホルダーと、前記アンテナボビンを覆う絶縁性のキャップ部とから構成され、
前記伸縮アンテナ部は、ホイップ部と、該ホイップ部の下端に設けられ伸長された際に前記固定アンテナ部のほぼ中心軸に沿って形成されているアンテナ貫通孔内に保持される導電性のストッパーと、前記ホイップ部の先端に設けられ縮納された際に前記アンテナ貫通孔内に位置する絶縁性の絶縁部とから構成されていることを特徴とする携帯無線機用アンテナ。
【請求項５】
前記ホイップ部の中途に導電性の拡径部が設けられており、前記ホイップ部が伸長された際に前記アンテナボビンにおける貫通孔内に前記拡径部が位置するようにしたことを特徴とする請求項４記載の携帯無線機用アンテナ。
【請求項６】
前記無給電導体に替えて、前記絶縁部における縮納された際に前記アンテナ貫通孔内に位置する部位に導電部が設けられていることを特徴とする請求項４記載の携帯無線機用アンテナ。
【請求項７】
前記拡径部に替えて、前記ホイップ部が伸長された際に前記無給電導体における貫通孔内に接触する導電性の接触バネが設けられていることを特徴とする請求項５記載の携帯無線機用アンテナ。
【請求項８】
前記無給電導体に替えて、前記アンテナボビンにおける貫通孔の内周面に導電膜を形成するようにしたことを特徴とする請求項４記載の携帯無線機用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周波数帯で動作する複共振アンテナおよび携帯無線機用アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動電話システムが使用する周波数帯は、一般に複数の周波数帯とされている。例えば、日本におけるＰＤＣ方式（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ　ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）では、８００ＭＨｚ帯（８１０ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚ）と１．４ＧＨｚ帯（１４２９ＭＨｚ〜１５０１ＭＨｚ）を使用しており、米国におけるディジタルセルラーシステムではＡＭＰＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｐｈｏｎｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）方式として９００ＭＨｚ帯（８２４ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）が、ＰＣＳ（ＰｒｅｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）方式として１．８ＧＨｚ帯（１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ）が少なくとも使用されている。また、欧州においてはＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式として９００ＭＨｚ帯（８７０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）が、ＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｓｙｓｔｅｍ）方式として１．８ＧＨｚ帯（１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）が使用されている。このように、複数の周波数帯域を使用しているのは、加入者の増加により一つの周波数帯域では利用周波数が不足しているからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また、携帯電話機においては衛星送信周波数が約１５７５ＭＨｚとされているＧＰＳシステムのＧＰＳ受信機を組み込むことが行われている。このように複数の周波数帯を受信あるいは送信する携帯無線機には、複数の周波数帯で動作するアンテナを搭載する必要がある。そこで、従来は、複数の周波数帯で動作するアンテナとして、メインの外付けアンテナの他に無線機筐体内部に平面アンテナや小体積のチップアンテナを内蔵するようにしていた。しかしながら、これではアンテナが無線機筐体内部の体積を奪い、無線機の小型化にそぐわないという問題点があった。さらに、携帯無線機をユーザが把持した際に内蔵するアンテナが手に覆われる比率が大きく、携帯無線機使用時のアンテナ特性を劣化させるという問題点もあった。
【０００４】
また、１素子のヘリカルアンテナを使用して、インピーダンス整合回路によって強制的に複共振を起こすことにより複共振アンテナとする方法もあるが、１素子のホイップアンテナあるいはヘリカルアンテナと、整合回路との組み合わせでの伸縮式アンテナでは複数の周波数帯において満足なアンテナ電気特性が得にくいという問題点があった。さらに、複数の周波数帯における各周波数帯で独立して動作するアンテナ素子をアンテナとすることも考えられるが、この場合は周波数帯の数だけのアンテナ素子を必要とすることからアンテナを小型化することができず、携帯無線機に適用することが困難になると云う問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の周波数帯において良好に動作する小型化された複共振アンテナおよび携帯無線機用アンテナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の複共振アンテナは、外周面に、複数の周波数帯に共振するエレメントのパターンが形成されている絶縁性のアンテナボビンと、該アンテナボビンの中心軸にほぼ沿って形成されている収納穴内に嵌挿されている導電性の無給電導体とを備えている。
また、上記本発明の複共振アンテナにおいて、前記アンテナボビンの下部が導電性のアンテナホルダーに嵌合されて、該アンテナホルダーと前記エレメントとが電気的に接続されており、前記アンテナボビンを覆う絶縁性のキャップ部が前記アンテナホルダーの上部に嵌着されていてもよい。
さらに、上記本発明の複共振アンテナにおいて、前記エレメントのパターンが折り返されて形成されており、折り返された一部のパターン間を接続する短絡部が形成されていてもよい。
【０００７】
次に、上記課題を解決することのできる本発明の携帯無線機用アンテナは、携帯無線機の筐体に固着可能な固定アンテナ部と、該固定アンテナ部を貫通して、該固定アンテナ部に対して伸縮自在とされている伸縮アンテナ部とからなる携帯無線機用アンテナであって、前記固定アンテナ部は、外周面に、複数の周波数帯に共振するエレメントのパターンが形成されている絶縁性のアンテナボビンと、該アンテナボビンの中心軸にほぼ沿って形成されている貫通孔内に嵌挿されている導電性の無給電導体と、前記アンテナボビンの下部が嵌合されて前記エレメントが電気的に接続される導電性のアンテナホルダーと、前記アンテナボビンを覆う絶縁性のキャップ部とから構成され、前記伸縮アンテナ部は、ホイップ部と、該ホイップ部の下端に設けられ伸長された際に前記固定アンテナ部のほぼ中心軸に沿って形成されているアンテナ貫通孔内に保持される導電性のストッパーと、前記ホイップ部の先端に設けられ縮納された際に前記アンテナ貫通孔内に位置する絶縁性の絶縁部とから構成されている。
【０００８】
また、上記本発明の携帯無線機用アンテナにおいて、前記ホイップ部の中途に導電性の拡径部が設けられており、前記ホイップ部が伸長された際に前記アンテナボビンにおける貫通孔内に前記拡径部が位置するようにしてもよい。
さらに、上記本発明の携帯無線機用アンテナにおいて、前記無給電導体に替えて、前記絶縁部における縮納された際に前記アンテナ貫通孔内に位置する部位に導電部が設けられていてもよい。
さらにまた、上記本発明の携帯無線機用アンテナにおいて、前記拡径部に替えて、前記ホイップ部が伸長された際に前記無給電導体における貫通孔内に接触する導電性の接触バネが設けられていてもよい。
さらにまた、上記本発明の携帯無線機用アンテナにおいて、前記無給電導体に替えて、前記アンテナボビンにおける貫通孔の内周面に導電膜を形成するようにしてもよい。
【０００９】
このような本発明によれば、複数の周波数帯に共振するエレメントのパターンが形成されている絶縁性のアンテナボビンの収納穴内に、導電性の無給電導体を嵌挿するようにしたので、複数の周波数帯において動作させることができる良好な電気的特性の複共振アンテナとすることができる。しかも、小型化することができる。
また、このような複共振アンテナを固定アンテナ部として筐体に固着可能とし、固定アンテナ部を貫通して、該固定アンテナ部に対して伸縮自在とされている伸縮アンテナ部とで携帯無線機用アンテナを構成すると、複数の周波数帯において動作させることができる良好な電気的特性の小型化された携帯無線機用アンテナとすることができる。この場合、伸縮アンテナ部が伸長された際にアンテナボビンにおける貫通孔内に伸縮アンテナ部の中途に設けられた拡径部を位置させることにより、縮納時の電気的特性をより向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる複共振アンテナを備える携帯無線機の構成を図１に示す。
図１に示す携帯無線機１は、例えば携帯電話機とされており電話機能回路部や電池が収納されている無線機筐体１ａを備えており、無線機筐体１ａの前面にはダイヤルボタンを含む各種ボタンとディスプレイとが設けられている。そして、無線機筐体１ａの上面に本発明にかかる複共振アンテナである固定アンテナ部２が固着されている。この固定アンテナ部２は、例えばＡＭＰＳ方式の９００ＭＨｚ帯およびＰＣＳ方式の１．８ＧＨｚ帯、衛星送信周波数が約１５７５ＭＨｚとされているＧＰＳシステムの３つの周波数帯において動作可能なアンテナとされている。
【００１１】
次に、固定アンテナ部２の分解組立図を図２に示し、固定アンテナ部２の構成を図３および図４に示す。ただし、図３においてはアンテナボビン以外を切断した断面図を示し、図４においてはアンテナボビンを含めて切断した断面図を示している。
これらの図において、例えば金属製とされた導電性のアンテナホルダー１３は、その外周面にネジ部１３ｂが形成されており、その上面には凹状の嵌入部１３ａが形成されている。この嵌入部１３ａにはアンテナボビン１２の下部が嵌入される。アンテナボビン１２は、合成樹脂等の絶縁材からなり、略断面円形に形成されている。アンテナボビン１２の外周面には、後述するように複数の周波数帯に共振するアンテナエレメント１４のパターンが形成されている。このパターンは、導箔プリント、導電性粉末蒸着やめっき加工等により導電膜としてアンテナボビン１２の外周面に形成されており、アンテナボビン１２の下部においてリング状のパターンとされている。このリング状のパターンは、アンテナボビン１２をアンテナホルダー１３の嵌入部１３ａに嵌入した際に、アンテナホルダー１３に電気的に接続される部位となる。
【００１２】
アンテナホルダー１３に固着されているアンテナボビン１２には、アンテナエレメント１４が形成されている部位にほぼ対応するように、中心軸に沿って収納穴１２ａが形成されている。そして、この収納穴１２ａ内に円筒状に形成された、例えば金属製とされた導電性の無給電導体１１が嵌挿されている。この状態において、アンテナボビン１２をキャップ部１０における収納部１０ａ内に収納するように、上から例えば合成樹脂製とされた絶縁性のキャップ部１０を被せる。そして、キャップ部１０の下部に設けられている嵌着部１０ｂをアンテナホルダー１３の上部に嵌着して固着する。このように構成されている固定アンテナ部２のアンテナホルダー１３が、無線機筐体１ａの上面に設けられている貫通孔内に挿通されて、無線機筐体１ａの内部からホルダーナットをアンテナホルダー１３のネジ部１３ｂに螺着することにより、固定アンテナ部２が無線機筐体１ａに固着される。この際に、アンテナホルダー１３に端子が接触して無線機筐体１ａに内蔵されている無線機回路と固定アンテナ部２とが電気的に接続されるようになる。
【００１３】
ここで、アンテナホルダー１３の外周面に形成されているアンテナエレメント１４のパターンの第１のパターン例の展開図を図５に示す。
第１のパターン例においては、図５に示すようにアンテナエレメント１４は第１エレメント１４ａと第２エレメント１４ｂから構成されている。第１エレメント１４ａと第２エレメント１４ｂとは高さを短くするために複数回折り返されて形成されており、折り返されたパターン間において所定の箇所を短絡する短絡部１４ｄが何カ所か設けられている。また、第１エレメント１４ａと第２エレメント１４ｂとの下端は給電部１４ｃに接続されており、この給電部１４ｃがアンテナホルダー１３の嵌入部１３ａに嵌入されて接触されるリング状のパターンを形成している。
【００１４】
次に、アンテナホルダー１３の外周面に形成されているアンテナエレメント１４のパターンの第２のパターン例の展開図を図６に示す。第２のパターン例においては、図６に示すようにアンテナエレメント１４は第１エレメント１４ａと第２エレメント１４ｂから構成されている。第１エレメント１４ａと第２エレメント１４ｂとは第１のパターン例と同様に高さを短くするために複数回折り返されて形成されているが、折り返された際のパターン形状は異なっている。そして、折り返されたパターン間において所定の箇所を短絡する短絡部１４ｄが何カ所か設けられている。また、第１エレメント１４ａの下端は給電部１４ｃに接続されており、第２エレメント１４ｂの下端は第１エレメント１４ａの中途に接続されている。給電部１４ｃは、アンテナホルダー１３の嵌入部１３ａに嵌入されて接触されるリング状のパターンを形成している。
【００１５】
第１のパターン例あるいは第２のパターン例とされたアンテナエレメント１４がアンテナボビン１２の外周面に形成されている固定アンテナ部２が、ＡＭＰＳ方式の９００ＭＨｚ帯およびＰＣＳ方式の１．８ＧＨｚ帯、衛星送信周波数が約１５７５ＭＨｚとされているＧＰＳシステムの３つの周波数帯において動作可能とされている場合は、第１エレメント１４ａが主にＡＭＰＳ方式の周波数帯において動作し、第２エレメント１４ｂがＰＣＳ方式およびＧＰＳシステムにおいて主に動作する。しかし、第１エレメント１４ａと第２エレメント１４ｂとは接近して配置されているため、それぞれ単独で動作するのではなく互いの影響を受けた結果、アンテナエレメント１４全体としてＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの３つの周波数帯において動作可能となっている。さらに、このようなアンテナエレメント１４のパターンに、アンテナボビン１２の収納穴１２ａに嵌挿されている無給電導体１１が近接配置されて、無給電導体１１の影響を受けた結果、ＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの周波数帯において良好な電気特性に改善されて、３つの周波数帯において動作可能な固定アンテナ部２となっている。なお、固定アンテナ部２のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、無線機回路と整合するためのマッチング回路を省略することができる。
【００１６】
本発明の実施の形態にかかる携帯無線機用アンテナを備える携帯無線機の構成を図７に、携帯無線機に内蔵されている回路基板と携帯無線機用アンテナとの関係を図８に示す。
図７に示す携帯無線機１は、例えば携帯電話機とされており電話機能回路部や電池が収納されている無線機筐体１ａを備えており、無線機筐体１ａの前面にはダイヤルボタンを含む各種ボタンとディスプレイとが設けられている。そして、無線機筐体１ａの上面に本発明にかかる携帯無線機用アンテナ３が固着されている。この携帯無線機用アンテナ３は、例えばＡＭＰＳ方式の９００ＭＨｚ帯およびＰＣＳ方式の１．８ＧＨｚ帯、衛星送信周波数が約１５７５ＭＨｚとされているＧＰＳシステムの３つの周波数帯において動作可能なアンテナとされている。
【００１７】
携帯無線機用アンテナ３は、固定アンテナ部４と伸縮アンテナ部５とから構成されており、固定アンテナ部４が無線機筐体１ａに固着されるようになされている。そして、伸縮アンテナ部５は固定アンテナ部４を貫通して固定アンテナ部４に対して伸縮可能とされている。固定アンテナ部４が、無線機筐体１ａの上面に設けられている貫通孔内に挿通されて、図８に示すように無線機筐体１ａの内部からホルダーナット１ｂを固定アンテナ部４の下部に螺着することにより、固定アンテナ部４が無線機筐体１ａに固着される。この際に、固定アンテナ部２の給電部に、回路基板１ｄに一端がハンダ付けされている接触端子１ｃが接触して、回路基板１ｄ上に設けられているＲＦ回路１ｅと固定アンテナ部４とが電気的に接続されるようになる。なお、携帯無線機用アンテナ３のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、携帯無線機用アンテナ３とＲＦ回路１ｅとを整合させるためのマッチング回路を省略することができる。
【００１８】
次に、本発明にかかる携帯無線機用アンテナ３の全体構成を図９に示し、伸縮アンテナ部５が伸長された状態を示す断面図を図１０に、伸縮アンテナ部５が縮納された状態を示す断面図を図１１に示す。
これらの図に示すように、固定アンテナ部４は貫通孔４ａが全体にわたり形成されており、無給電導体２１が嵌挿されているアンテナボビン２２と、アンテナホルダー２３と、キャップ部２０とから構成されている。そして、例えば金属製とされた導電性のアンテナホルダー２３は、その外周面にネジ部２３ｂが形成されており、その上面には凹状の嵌入部が形成されている。この嵌入部にはアンテナボビン２２の下部が嵌入される。また、中心軸にほぼ沿って貫通孔４ａを形成する貫通孔が形成されている。アンテナボビン２２は、合成樹脂等の絶縁材からなり、略断面円形に形成されている。アンテナボビン２２の外周面には、図５あるいは図６に示す複数の周波数帯に共振するアンテナエレメントのパターンが形成されている。このパターンは、導箔プリント、導電性粉末蒸着やめっき加工等により導電膜としてアンテナボビン２２の外周面に形成されており、図５あるいは図６に示すようにアンテナボビン２２の下部においてリング状のパターンとされている。このリング状のパターンは、アンテナボビン２２をアンテナホルダー２３の嵌入部に嵌入した際に、アンテナホルダー２３に電気的に接続される。
【００１９】
アンテナホルダー２３に固着されているアンテナボビン２２には、中心軸にほぼ沿って貫通孔４ａを形成する貫通孔が形成されている。この貫通孔内には、パターンとされているアンテナエレメントが形成されている部位にほぼ対応するように、略円筒状形状の例えば金属製とされた導電性の無給電導体２１が嵌挿されている。さらに、アンテナボビン２２の全体を覆うように、例えば合成樹脂製とされた絶縁性のキャップ部２０がアンテナボビン２２に被せられており、キャップ部２０の下部に設けられている嵌着部がアンテナホルダー２３の上部に嵌着して固着されている。このように構成されている固定アンテナ部４に形成されている貫通孔４ａ内を摺動自在となるように伸縮アンテナ部５が、固定アンテナ部４に組み込まれている。
【００２０】
伸縮アンテナ部５は、例えば超弾性金属製とされる導電性のホイップ部５ａと、ホイップ部５ａの上端に一体成形されている樹脂製の絶縁部６と、ホイップ部５ａの下端に固着されている、例えば金属製とされる導電性のストッパー８とから構成される。また、ホイップ部５ａの中途には外径が大きくされている、例えば金属製とされる導電性の拡径部５ｂが設けられている。図９および図１０に示す状態は、固定アンテナ部４に対して伸縮アンテナ部５が伸長された状態とされており、ストッパー８の下端に形成されている鍔部８ａがアンテナホルダー２３の下端に衝合している。これにより、伸縮アンテナ部５はこれ以上伸長しないと共に、鍔部８ａにより抜け止めされるようになる。また、ストッパー８の本体部は貫通孔４ａ内に嵌入されて、アンテナホルダー２３の貫通孔内に嵌挿されている保持バネ９により保持されるようになる。これにより、伸縮アンテナ部５は伸長した状態で保持されるようになる。
【００２１】
伸縮アンテナ部５が伸長された際には、ホイップ部５ａはストッパー８を介してアンテナホルダー２３に電気的に接続されることにより、伸縮アンテナ部５と固定アンテナ部４とが共に動作状態となる。この場合、伸縮アンテナ部５と固定アンテナ部４とが互いに影響し合うことになる。そこで、図１０に示すように、伸縮アンテナ部５が伸長された際には、ホイップ部５ａの中途に設けられている拡径部５ｂを無給電導体２１内に位置させるようにしている。これにより、携帯無線機用アンテナ３全体として、例えばＡＭＰＳ方式、ＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの３つの周波数帯において良好な電気特性に改善されて、３つの周波数帯において動作可能なアンテナとなる。なお、伸長された携帯無線機用アンテナ３のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、ＲＦ回路１ｅと整合するためのマッチング回路を省略することができる。さらに、伸縮アンテナ部５と固定アンテナ部４とが共に動作状態となることから、ホイップ部５ａの全体の長さをＡＭＰＳ方式の波長に比して短くすることができ、携帯無線機用アンテナ３の全長を短縮することもできる。
【００２２】
また、図１１に示す状態は、固定アンテナ部４に対して伸縮アンテナ部５が縮納された状態とされており、ホイップ部５ａの先端に一体成形されている絶縁部６の先端に形成されているトップ部７の下面がキャップ部２０の上面に衝合するようになる。これにより、伸縮アンテナ部５はこれ以上縮納されないと共に、絶縁部６が固定アンテナ部４の貫通孔４ａ内に位置するようになる。従って、固定アンテナ部４は絶縁部６の作用により伸縮アンテナ部５の影響を受けないと共に、伸縮アンテナ部５は動作せず、固定アンテナ部４だけが動作するようになる。固定アンテナ部４が単独で動作する場合は、前述した固定アンテナ部２と同様に動作することから、アンテナボビン２２の外周面に形成されてアンテナエレメントのパターンが無給電導体２１の影響を受けて、例えばＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの周波数帯において良好な電気特性とされて、３つの周波数帯において動作可能となる。なお、固定アンテナ部４のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、ＲＦ回路１ｅと整合するためのマッチング回路を不要とすることができる。
【００２３】
ここで、無給電導体２１を設けていない場合と設けている場合とを対比することにより、無給電導体２１の作用を示すことにする。
無給電導体２１を設けていない携帯無線機用アンテナ３において、伸縮アンテナ部５を伸長した場合の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図１６に示し、伸縮アンテナ部５を縮納した場合のＶＳＷＲの周波数特性を図１７に示す。そして、無給電導体２１を設けている携帯無線機用アンテナ３において、伸縮アンテナ部５を伸長した場合のＶＳＷＲの周波数特性を図１８に示し、伸縮アンテナ部５を縮納した場合のＶＳＷＲの周波数特性を図１９に示す。図１６ないし図１９において、８２４ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの周波数帯はＡＭＰＳ方式、１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの周波数帯はＰＣＳ方式、１５７５ＭＨｚはＧＰＳシステムの周波数帯である。
【００２４】
無給電導体２１を設けていない携帯無線機用アンテナ３において伸縮アンテナ部５を伸長した際には、図１６に示すようにＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式の周波数帯においてはＶＳＷＲは約３以下とされているが、ＧＰＳシステムの周波数帯において約３．５と劣化している。また、伸縮アンテナ部５を縮納した際には、図１７に示すようにＧＰＳシステムおよびＰＣＳ方式の周波数帯においてはＶＳＷＲは約３以下とされているが、ＡＭＰＳ方式の周波数帯において約４以下と劣化している。
これに対して、無給電導体２１を設けている携帯無線機用アンテナ３において伸縮アンテナ部５を伸長した際には、図１８に示すようにＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式の周波数帯においてはＶＳＷＲは約２．１以下と改善されていると共に、ＧＰＳシステムの周波数帯においても約２．０と改善されている。また、伸縮アンテナ部５を縮納した際にも、図１９に示すようにＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式の周波数帯においてはＶＳＷＲは約２．０以下と改善されていると共に、ＧＰＳシステムの周波数帯においても約２．０と改善されている。
【００２５】
このように、無給電導体２１を設けることにより、ＡＭＰＳ方式、ＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの３つの周波数帯において良好な電気特性に改善されて、３つの周波数帯において動作可能な携帯無線機用アンテナ３となることがわかる。
なお、図３，図４に示す固定アンテナ部２における無給電導体１１の作用も同様であり、無給電導体１１を設けることにより、図１９に示すＶＳＷＲ特性とほぼ同様の良好な電気的特性に改善されるようになる。
【００２６】
次に、本発明にかかる携帯無線機用アンテナ３の第２の構成において、伸縮アンテナ部が伸長された状態の断面図を図１２に、伸縮アンテナ部が縮納された状態の断面図を図１３に示す。
これらの図に示す本発明にかかる携帯無線機用アンテナ３の第２の構成においては、固定アンテナ部４の構成は図１１および図１２に示す携帯無線機用アンテナ３における固定アンテナ部４と同様の構成とされており、伸縮アンテナ部２５の構成が変更されている。そこで、伸縮アンテナ部２５の構成について以下に説明するものとする。
【００２７】
伸縮アンテナ部２５は、例えば超弾性金属製とされる導電性のホイップ部２５ａと、ホイップ部２５ａの上端に一体成形されている樹脂製の絶縁部６と、ホイップ部２５ａの下端に固着されている、例えば金属製とされる導電性のストッパー８とから構成される。また、ホイップ部２５ａの中途には外径が大きくされている、例えば金属製とされる導電性のバネ部２５ｃが設けられている。図１２に示す状態は、固定アンテナ部４に対して伸縮アンテナ部２５が伸長された状態とされており、ストッパー８の下端に形成されている鍔部８ａがアンテナホルダー２３の下端に衝合している。これにより、伸縮アンテナ部２５はこれ以上伸長しないと共に、鍔部８ａにより抜け止めされるようになる。また、ストッパー８の本体部は貫通孔４ａ内に嵌入されて、アンテナホルダー２３の貫通孔内に嵌挿されている保持バネ９により保持される。さらに、ホイップ部２５ａの中途に設けられているバネ部２５ｃが無給電導体２１の内周面に圧接される。これにより、伸縮アンテナ部２５は伸長した状態で保持されるようになる。
【００２８】
伸縮アンテナ部２５が伸長された際には、伸縮アンテナ部２５ａはストッパー８を介してアンテナホルダー２３に電気的に接続されることにより、伸縮アンテナ部２５と固定アンテナ部４とが共に動作状態となる。この場合、伸縮アンテナ部２５と固定アンテナ部４とが互いに影響し合うことになる。そこで、図１２に示すように、伸縮アンテナ部２５が伸長された際には、ホイップ部２５ａの中途に設けられているバネ部２５ｃを無給電導体２１の内周面に接触させるようにしている。これにより、携帯無線機用アンテナ３全体として、例えばＡＭＰＳ方式、ＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの３つの周波数帯において良好な電気特性に改善されて、３つの周波数帯において動作可能なアンテナとなる。なお、伸長された携帯無線機用アンテナ３のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、ＲＦ回路１ｅと整合するためのマッチング回路を不要とすることができる。さらに、伸縮アンテナ部２５と固定アンテナ部４とが共に動作状態となることから、ホイップ部２５ａの全体の長さをＡＭＰＳ方式の波長に比して短くすることができ、携帯無線機用アンテナ３の全長を短縮することもできる。
【００２９】
また、図１３に示す状態は、固定アンテナ部４に対して伸縮アンテナ部２５が縮納された状態とされており、ホイップ部２５ａの先端に一体成形されている絶縁部６の先端に形成されているトップ部７の下面がキャップ部２０の上面に衝合するようになる。これにより、伸縮アンテナ部２５はこれ以上縮納されないと共に、絶縁部６が固定アンテナ部４の貫通孔４ａ内に位置するようになる。従って、固定アンテナ部４は絶縁部６の作用により伸縮アンテナ部２５の影響を受けないと共に、伸縮アンテナ部２５は動作せず、固定アンテナ部４だけが動作するようになる。固定アンテナ部４が単独で動作する場合は、前述した固定アンテナ部２と同様に動作することから、アンテナボビン２２の外周面に形成されてアンテナエレメントのパターンが無給電導体２１の影響を受けて、例えばＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの周波数帯において良好な電気特性とされて、３つの周波数帯において動作可能となる。なお、固定アンテナ部４のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、ＲＦ回路１ｅと整合するためのマッチング回路を不要とすることができる。
【００３０】
なお、図１２に示すように伸縮アンテナ部２５を伸長した際には、第２の構成の携帯無線機用アンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性は図１８に示すようになる。また、図１３に示すように伸縮アンテナ部２５を縮納した際には、第２の構成の携帯無線機用アンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性は図１９に示すようになる。このように、ＡＭＰＳ方式、ＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの３つの周波数帯において無給電導体２１の作用により良好な電気特性に改善されるため、３つの周波数帯において動作可能な携帯無線機用アンテナ３となるのである。
【００３１】
次に、本発明にかかる携帯無線機用アンテナ３の第３の構成において、伸縮アンテナ部が伸長された状態の断面図を図１４に、伸縮アンテナ部が縮納された状態の断面図を図１５に示す。
これらの図に示す本発明にかかる携帯無線機用アンテナ３の第３の構成においては、固定アンテナ部３４におけるアンテナボビン２２内に嵌着されていた無給電導体を省略しており、他の構成は図１１よび図１２に示す携帯無線機用アンテナ３における固定アンテナ部４と同様の構成とされている。そして、伸縮アンテナ部３５における絶縁部３６に無給電導体３６ａが形成されている。そこで、主に伸縮アンテナ部３５の構成について以下に説明するものとする。
【００３２】
伸縮アンテナ部３５は、例えば超弾性金属製とされる導電性のホイップ部５ａと、ホイップ部５ａの上端に一体成形されている樹脂製の絶縁部３６と、ホイップ部５ａの下端に固着されている、例えば金属製とされる導電性のストッパー８とから構成される。また、ホイップ部５ａの中途には外径が大きくされている、例えば金属製とされる導電性の拡径部５ｂが設けられている。図１４に示す状態は、固定アンテナ部３４に対して伸縮アンテナ部３５が伸長された状態とされており、ストッパー８の下端に形成されている鍔部８ａがアンテナホルダー２３の下端に衝合している。これにより、伸縮アンテナ部３５はこれ以上伸長しないと共に、鍔部８ａにより抜け止めされるようになる。また、ストッパー８の本体部は貫通孔４ａ内に嵌入されて、アンテナホルダー２３の貫通孔内に嵌挿されている保持バネ９により保持される。これにより、伸縮アンテナ部３５は伸長した状態で保持されるようになる。
【００３３】
伸縮アンテナ部３５が伸長された際には、伸縮アンテナ部３５ａはストッパー８を介してアンテナホルダー２３に電気的に接続されることにより、伸縮アンテナ部３５と固定アンテナ部３４とが共に動作状態となる。この場合、伸縮アンテナ部３５と固定アンテナ部３４とが互いに影響し合うことになる。そこで、図１４に示すように、伸縮アンテナ部３５が伸長された際には、ホイップ部５ａの中途に設けられている拡径部５ｂをアンテナボビン１２内に位置させるようにしている。この場合、拡径部５ｂは前述した無給電導体の作用も奏するようになり、この結果、携帯無線機用アンテナ３全体として、例えばＡＭＰＳ方式、ＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの３つの周波数帯において良好な電気特性に改善されて、３つの周波数帯において動作可能なアンテナとなる。なお、伸長された携帯無線機用アンテナ３のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、ＲＦ回路１ｅと整合するためのマッチング回路を不要とすることができる。さらに、伸縮アンテナ部３５と固定アンテナ部３４とが共に動作状態となることから、ホイップ部５ａの全体の長さをＡＭＰＳ方式の波長に比して短くすることができ、携帯無線機用アンテナ３の全長を短縮することもできる。
【００３４】
また、図１５に示す状態は、固定アンテナ部３４に対して伸縮アンテナ部３５が縮納された状態とされており、ホイップ部５ａの先端に一体成形されている絶縁部３６の先端に形成されているトップ部７の下面がキャップ部２０の上面に衝合するようになる。これにより、伸縮アンテナ部３５はこれ以上縮納されないと共に、絶縁部３６の中途に形成されている無給電導体３６ａが固定アンテナ部４の貫通孔４ａ内に位置するようになる。従って、伸縮アンテナ部３５は動作せず、固定アンテナ部３４だけが動作するようになる。そして、固定アンテナ部３４における貫通孔４ａ内に、無給電導体３６ａが位置するようになるため、アンテナボビン２２の外周面に形成されてアンテナエレメントのパターンが無給電導体３６ａの影響を受けて、例えばＡＭＰＳ方式およびＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの周波数帯において良好な電気特性に改善されて、３つの周波数帯において動作可能となる。なお、固定アンテナ部３４のインピーダンスは動作可能な周波数帯域においてほぼ５０Ωとなることから、ＲＦ回路１ｅと整合するためのマッチング回路を不要とすることができる。なお、無給電導体３６ａはパイプ状の金属筒により構成することができるが、絶縁部３６の外周面の所定位置に導箔プリント、導電性粉末蒸着やめっき加工等により導電膜として形成するようにしてもよい。
【００３５】
なお、図１４に示すように伸縮アンテナ部３５を伸長した際には、第３の構成の携帯無線機用アンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性は図１８に示すようになる。また、図１５に示すように伸縮アンテナ部３５を縮納した際には、第３の構成の携帯無線機用アンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性は図１９に示すようになる。このように、ＡＭＰＳ方式、ＰＣＳ方式、ＧＰＳシステムの３つの周波数帯において拡径部５ｂあるいは無給電導体３６ａの作用により良好な電気特性に改善されるため、３つの周波数帯において動作可能な携帯無線機用アンテナ３となるのである。
【００３６】
以上説明した固定アンテナ部２において、アンテナボビン１２に形成されている収納穴１２ａ内に無給電導体１１を嵌挿することに替えて、収納穴１２ａの内周面に導箔プリント、導電性粉末蒸着やめっき加工等により導電膜を形成するようにしてもよい。また、以上説明した固定アンテナ部４、３４において、アンテナボビン２２に形成されている貫通孔内に無給電導体２１を嵌挿したり、絶縁部３６に無給電導体３６ａを設けることに替えて、アンテナボビン２２の貫通孔の内周面に導箔プリント、導電性粉末蒸着やめっき加工等により導電膜を形成するようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、複数の周波数帯に共振するエレメントのパターンが形成されている絶縁性のアンテナボビンの収納穴内に、導電性の無給電導体を嵌挿するようにしたので、複数の周波数帯において動作させることができる良好な電気的特性の複共振アンテナとすることができる。しかも、小型化することができる。
また、このような複共振アンテナを固定アンテナ部として筐体に固着可能とし、固定アンテナ部を貫通して、該固定アンテナ部に対して伸縮自在とされている伸縮アンテナ部とで携帯無線機用アンテナを構成すると、複数の周波数帯において動作させることができる良好な電気的特性の小型化された携帯無線機用アンテナとすることができる。この場合、伸縮アンテナ部が伸長された際にアンテナボビンにおける貫通孔内に伸縮アンテナ部の中途に設けられた拡径部を位置させることにより、縮納時の電気的特性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる複共振アンテナを備える携帯無線機の構成を示す図である。
【図２】本発明の複共振アンテナの実施の形態にかかる固定アンテナ部の構成を示す分解組立図である。
【図３】本発明の複共振アンテナの実施の形態にかかる固定アンテナ部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の複共振アンテナの実施の形態にかかる固定アンテナ部の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の複共振アンテナの実施の形態にかかる固定アンテナ部におけるアンテナエレメントの第１のパターン例を示す図である。
【図６】本発明の複共振アンテナの実施の形態にかかる固定アンテナ部におけるアンテナエレメントの第２のパターン例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる携帯無線機用アンテナを備える携帯無線機の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる携帯無線機用アンテナと携帯無線機に内蔵されている回路基板との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる携帯無線機用アンテナの全体構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態にかかる携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を伸長した際の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を縮納した際の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態にかかる第２の構成の携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を伸長した際の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態にかかる第２の構成の携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を縮納した際の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態にかかる第３の構成の携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を伸長した際の構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態にかかる第３の構成の携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を縮納した際の構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態にかかる無給電素子がない携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を伸長した際のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態にかかる無給電素子がない携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を縮納した際のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態にかかる無給電素子がある携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を伸長した際のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態にかかる無給電素子がある携帯無線機用アンテナにおいて伸縮アンテナ部を縮納した際のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１　携帯無線機、１ａ　無線機筐体、１ｂ　ホルダーナット、１ｃ　接触端子、１ｄ　回路基板、１ｅ　ＲＦ回路、２　固定アンテナ部、３　携帯無線機用アンテナ、４　固定アンテナ部、４ａ　貫通孔、５　伸縮アンテナ部、５ａ　ホイップ部、５ｂ　拡径部、６　絶縁部、７　トップ部、８　ストッパー、８ａ　鍔部、９　保持バネ、１０　キャップ部、１０ａ　収納部、１０ｂ　嵌着部、１１　無給電導体、１２　アンテナボビン、１２ａ　収納穴、１３　アンテナホルダー、１３ａ　嵌入部、１３ｂ　ネジ部、１４　アンテナエレメント、１４ａ　第１エレメント、１４ｂ　第２エレメント、１４ｃ　給電部、１４ｄ　短絡部、２０キャップ部、２１　無給電導体、２２　アンテナボビン、２３　アンテナホルダー、２３ｂ　ネジ部、２５　伸縮アンテナ部、２５ａ　伸縮アンテナ部、２５ａ　ホイップ部、２５ｃ　バネ部、３４　固定アンテナ部、３５　伸縮アンテナ部、３５ａ　伸縮アンテナ部、３６　絶縁部、３６ａ　無給電導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004015623.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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