(57)【要約】【課題】携帯無線機に取り付けた状態で、アンテナの収納及び引き出しが自在で、さらにアンテナとしての電気的特性が優れかつ強度が優れた小型のアンテナ装置を提供する。【解決手段】筐体(10)から外部に突出するように配設したコイル状アンテナエレメント(2)と、コイル状アンテナエレメント(2)の中心を貫通しかつ軸方向への移動が自在となるよう配設した線状アンテナエレメント(1)とで構成し、アンテナ収納状態では、線状アンテナエレメント(1)の端部ａとコイル状アンテナエレメント(2)の端部ｂとを微かな空隙をもって容量結合するようにし、かつ、線状アンテナエレメント(1)が給電端子(12)近傍に設けた接地端子(13)を介して接地されるよう構成し、アンテナ引き出し状態では、線状アンテナエレメント(1)とコイル状アンテナエレメント(2)端部ｂとを直接結合させる。【選択図】図１
2005244619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体から外部に突出するように配設したコイル状アンテナエレメントと、前記コイル状アンテナエレメントの中心を貫通しかつ軸方向への移動が自在となるよう配設した線状アンテナエレメントとから成るアンテナ装置であって、
アンテナ収納状態では、前記線状アンテナエレメントの端部と前記コイル状アンテナエレメント基端部の反対側端部とを微かな空隙をもって容量結合するように両アンテナエレメントを配置し、かつ、前記線状アンテナエレメントが無線回路に接続された給電端子近傍に設けた接地端子を介して接地されるよう構成し、
アンテナ引き出し状態では、前記線状アンテナエレメントと前記コイル状アンテナエレメント基端部の反対側端部とを直接結合させるよう配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
アンテナ引き出し状態において、前記線状アンテナエレメントと前記コイル状アンテナエレメント基端部の反対側端部とを直接結合させることに代えて、前記線状アンテナエレメントと前記コイル状アンテナエレメント基端部の反対側端部とを微かな空隙をもって容量結合するように両アンテナエレメントを配置したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
アンテナ収納状態またはアンテナ引き出し状態で、前記線状アンテナエレメントと前記コイル状アンテナエレメント基端部の反対側端部とで容量結合するために両アンテナエレメント間に設定される空隙は、0.1mmから3mmの間に設定され、また、前記接地端子が設けられる前記給電端子近傍は、前記給電端子から給電端子と接触しない半径約15mm以内に設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
アンテナ収納状態及びアンテナ引き出し状態のいずれにあっても前記コイル状アンテナエレメントの基端部が前記給電端子に電気的結合されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
アンテナ収納状態において、前記線状アンテナエレメントが接地される前記無線回路に接続された給電端子近傍の接地端子位置を、前記線状アンテナエレメントの軸方向で可変させてアンテナインピーダンスを微調整してアンテナインピーダンスマッチングを行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載のアンテナ装置を備えて成る携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯無線機に取り付けた状態で、アンテナの収納及び引き出しが自在で、電気的特性及び強度特性に優れた小型のアンテナ装置およびこのアンテナ装置を備えて成る携帯無線機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型軽量のアンテナ装置としては、下記特許文献１に開示されたアンテナ装置が知られている。図９は、下記特許文献１に開示された、アンテナ装置を含む携帯無線装置の構成を示す概要図であって、図９（ａ）はアンテナ収納状態を示す模式図であり、図９（ｂ）はアンテナ引き出し状態を示す模式図である。図９においてアンテナ装置60は、直線の棒状アンテナ40と、この棒状アンテナ40の上端に支持されたコイル状アンテナ20とから成り、アンテナ装置60は筐体32に固定された電気接続器30内を摺動可能であってインピーダンス整合回路38、給電線39を介して無線回路34に接続されている。
【０００３】
アンテナ収納状態を示す図９（ａ）では、無線回路34からコイル状アンテナ20に電気接続が形成され、またアンテナ引き出し状態を示す図９（ｂ）では、無線回路34から棒状アンテナ40に電気接続が形成される。
【０００４】
図１０は、下記特許文献１に開示されたアンテナ装置の構成を示す概要図である。図１０に示すように棒状アンテナ40の下端は、中心に設けられた金属棒と接続する金属スリーブ43が備えられ、そして中心に設けられた金属棒の外側は誘電体スリーブに覆われ、また、棒状アンテナ40の上端には、上記金属棒及び上記誘電体スリーブの上端を覆い、コイル状アンテナ20を支持すると共にコイル状アンテナ20への電気的連続性を遮断する誘電体スリーブ44を設けている。さらに、誘電体スリーブ44の上端には、コイル状アンテナ20を受容するための雄ネジが切られた誘電体支柱が形成され、この誘電体支柱を受容するために雌ネジが切られた金属支柱27が設けられている。
【０００５】
このように従来のアンテナ装置60は、図１０に示すように、誘電体スリーブ44を設けているので、構造上、強度的に弱く、例えば誘電体スリーブ44と棒状アンテナ40の継ぎ目付近を支点にしてコイル状アンテナ20を過度に屈曲させたり、また軸方向に過度の力を掛けて引っ張ったりすると、誘電体スリーブ44の途中からちぎれて破損してしまうという問題があった。
【０００６】
また従来のアンテナ装置60は、図１０に示すように、誘電体スリーブ44と金属支柱27とを設けているので、構造上、アンテナ収納状態において筐体32内部に収納される棒状アンテナ40が長くなり、これに伴って筐体32内部のスペースが圧迫されてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平８−８４０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するものであり、携帯無線機に取り付けた状態で、アンテナの収納及び引き出しが自在で、電気的及び強度的に優れた小型のアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアンテナ装置は、筐体から外部に突出するように配設したコイル状アンテナエレメントと、前記コイル状アンテナエレメントの中心を貫通しかつ軸方向への移動が自在となるよう配設した線状アンテナエレメントとから成るアンテナ装置であって、アンテナ収納状態では、前記線状アンテナエレメントの端部と前記コイル状アンテナエレメント基端部の反対側端部とを微かな空隙をもって容量結合するように両アンテナエレメントを配置し、かつ、前記線状アンテナエレメントが無線回路に接続された給電端子近傍に設けられた接地端子を介して接地されるよう構成し、アンテナ引き出し状態では、前記線状アンテナエレメントと前記コイル状アンテナエレメント基端部の反対側端部とを直接結合させるよう配置して構成される。そしてアンテナ収納及びアンテナ引き出しの両状態のいずれにあっても、前記コイル状アンテナエレメントの基端部を前記給電端子に電気的結合させて前記無線回路から給電するように構成している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアンテナ装置によれば、筐体内に、アンテナの収納及び引き出しが自在で、アンテナ収納状態及びアンテナ引き出し状態において電気的及び強度的に優れた性能を発揮することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナ収納状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナ引き出し状態を示す模式図である。
【００１１】
本発明のアンテナ装置においては、筐体(10)から外部に突出するようコイル状アンテナエレメント(2)が配設され、線状アンテナエレメント(1)がコイル状アンテナエレメント(2)の中心を貫通しかつ軸方向への移動が自在となるよう配設される。なお、コイル状アンテナエレメント(2)の電気長としては、小型アンテナ装置として好都合なλ/４弱〜λ/２程度の間で適宜選ばれる。
【００１２】
また本発明のアンテナ装置は、コイル状アンテナエレメント(2)の基端部ｆがアンテナ収納状態及びアンテナ引き出し状態のいずれにあっても無線回路(11)に接続された給電端子(12)に電気的結合される。
【００１３】
次に本発明の実施形態に係るアンテナ装置の動作について説明する。図１（ａ）に示すように、アンテナ収納状態において本発明は、線状アンテナエレメント(1)は、コイル状アンテナエレメント(2)の中心を貫通させた状態で、コイル状アンテナエレメント(2)基端部ｆの反対側端部ｂと線状アンテナエレメント(1)の端部ａとを0.1mm〜3mm程度の微かな空隙をもって両アンテナエレメントを配置する。
【００１４】
このように両アンテナエレメントが配置された状態でコイル状アンテナエレメント(2)基端部ｆを無線回路(11)に接続された給電端子(12)を介して給電すると、線状アンテナエレメント(1)の端部ａとコイル状アンテナエレメント(2)基端部ｆの反対側端部ｂは容量結合することになり、線状アンテナエレメント(1)の端部ａとコイル状アンテナエレメント(2)基端部ｆの反対側端部ｂとを直接結合させた場合よりもアンテナの電気的特性の劣化が少なく、この時の電気的性能は上記特許文献１に開示されたアンテナ装置におけるアンテナ収納状態と同等であり、実使用上で優れた電気的性能を得ることができる。
【００１５】
また図１（ａ）に示すように、アンテナ収納状態において本発明は、線状アンテナエレメント(1)は、コイル状アンテナエレメント(2)の中心を貫通させた状態で、コイル状アンテナエレメント(2)基端部ｆの反対側端部ｂと線状アンテナエレメント(1)の端部ａとを0.1mm〜3mm程度の微かな空隙をもって両アンテナエレメントを配置している。
【００１６】
このため筐体(10)内部に収納された線状アンテナエレメント(1)は、上記特許文献１に開示されたアンテナ装置におけるアンテナ収納状態で筐体内部に収納される棒状アンテナより短くできるため、筐体(10)内部の省スペース化をはかることができる。
【００１７】
同じく図１（ａ）に示すように、アンテナ収納状態において本発明は、線状アンテナエレメント(1)の基端部ｄから軸方向に位置ｃ（なお位置ｃは、本実施形態のアンテナ装置を備える携帯無線機が800MHz帯で使用された場合の位置を示したもので、これと異なる周波数帯を使用する携帯無線機にあってはその位置が変化することに留意されたい。）において無線回路(11)に接続された給電端子(12)から給電端子(12)と接触しない半径約15mm以内の給電端子(12)近傍のＧＮＤに接地端子(13)を介して接地させる。
【００１８】
これより、筐体(10)内部に収納された線状アンテナエレメント(1)のほとんど（すなわち、線状アンテナエレメント(1)の基端部ｄから軸方向に位置ｃまでの間隔Ｌ）がアンテナとして動作しなくなるので、筐体(10)内部の無線回路(11)を含めた電気回路に影響を与え難い。例えば、本実施形態のアンテナ装置を備える携帯無線機が800MHz帯で使用された場合には、上記間隔Ｌは筐体(10)内部に収納された線状アンテナエレメント(1)の約90％に相当している。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、アンテナ引き出し状態において本発明は、線状アンテナエレメント(1)によりコイル状アンテナエレメント(2)の中心を貫通させた状態で、コイル状アンテナエレメント(2)の基端部ｆの反対側端部ｂと線状アンテナエレメント(1)とを端部ｅで直接結合させる。
【００２０】
このように端部ｅで直接結合させた状態でコイル状アンテナエレメント(2)の基端部ｆを無線回路(11)に接続された給電端子(12)を介して給電すると、コイル状アンテナエレメント(2)の電気長はコイル状アンテナエレメント(2)の中心を貫通する線状アンテナエレメント(1)によって波長短縮される。したがって、上記特許文献１に開示されたアンテナ装置におけるアンテナ引き出し状態と同じ電気長を得るためには、線状アンテナエレメント(1)を上記特許文献１に開示された棒状アンテナよりも長くする必要が生じる。これより、例えば本実施形態のアンテナ装置を備える携帯無線機が800MHz帯で使用された場合には、本実施形態のアンテナ装置を取り付けた携帯無線機の実使用状態は、上記特許文献１に開示されたアンテナ装置を取り付けた携帯無線機の実使用状態よりもアンテナが人体頭部からより離れることになり、人体頭部の影響を抑制し良好な通信状態を得ることができる。
【００２１】
図２は、本実施の形態のアンテナ装置を備えた携帯無線機の電波暗室における指向性パターンの実測結果を示すものであり、一方、図３は上記特許文献１に開示されたアンテナ装置を備えた携帯無線機の電波暗室における指向性パターンの実測結果を示すもので、これより、本実施の形態のアンテナ装置と上記特許文献１に開示されたアンテナ装置とにおける指向性パターンを比較することができる。なお、頭部への携帯無線機筐体の取り付けは図４に示すような位置及び角度に保って実人体、すなわち、アンテナを取り付けた筐体を通話状態と同等となるようにして実測を行った。
【００２２】
図４は、本実施の形態のアンテナ装置を備えた携帯無線機の電波暗室における指向性パターンを実測する場合に、頭部への携帯無線機筐体の取り付け方を示す模式図である。図４に示すように、実測では携帯無線機筐体を人体頭部の右側部にあてがい、アンテナ引き出し状態において線状アンテナエレメント(1)先端が頭部後方に延長される。
【００２３】
図５は、本実施の形態のアンテナ装置を備えた携帯無線機のＶＳＷＲ・インピーダンス特性の実測結果を示すものであり、一方、図６は、上記特許文献１に開示されたアンテナ装置を備えた携帯無線機のＶＳＷＲ・インピーダンス特性の実測結果を示すものであり、これより、本実施の形態のアンテナ装置と上記特許文献１に開示されたアンテナ装置とにおけるＶＳＷＲ・インピーダンス特性を比較することができる。
【００２４】
通常、電波暗室において実使用を想定した人体利得を測定する場合、水平面Ｅφパターンと垂直面Ｅθパターンの両方を実測して評価するが、今回の実測は、アンテナ性能の差が判定しやすい垂直面Ｅθパターンで評価することにした。
【００２５】
図２及び図３に示すように、150°〜180°〜270°の範囲で、つまりアンテナが頭部によって隠れる範囲の利得において、実人体における本実施の形態のアンテナ装置の指向性パターンと上記特許文献１に開示されたアンテナ装置の指向性パターンとの間には顕著な差があることが確認でき、これによれば本実施の形態のアンテナ装置が実使用状態において優れていることが解る。
【００２６】
なお、図１（ｂ）に示すように、アンテナ引き出し状態において本発明は、筐体(10)の外部に露出している線状アンテナエレメント(1)の軸方向途中に継ぎ目（例えば、上記特許文献１に開示された従来のアンテナ装置に設けられているような誘電体スリーブ）等が設けられていないので、強度が下がることが無く上記特許文献１に開示されたアンテナ装置に比べて強度が優れている。
【００２７】
（第１の応用例）
図７は、本発明のアンテナ装置に係る第１の応用例を示すもので、図７は、アンテナ引き出し状態において、図１（ｂ）に示す本発明の実施形態に係るアンテナ装置に代えて、線状アンテナエレメント(1)とコイル状アンテナエレメント(2)を容量結合化したもので、アンテナ収納状態については図１（ａ）に示す本発明の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ収納状態と同じである。図７に示すアンテナ引き出し状態において線状アンテナエレメント(1)とコイル状アンテナエレメント(2)を容量結合させるために両アンテナエレメントを上述したのと同じような空隙をもって配置する。すなわち、端部ｅにおいて両アンテナエレメントを0.1mm〜3mm程度の微かな空隙をもって配置する。
【００２８】
このようにアンテナ引き出し状態において線状アンテナエレメント(1)とコイル状アンテナエレメント(2)を容量結合化してもアンテナの特性としては図１（ｂ）に示す本発明の実施形態に係るアンテナ装置における直接結合と同等となる。ただし、線状アンテナエレメント(1)とコイル状アンテナエレメント(2)を容量結合化することにより波長短縮されるため、線状アンテナエレメント(1)の長さが、直接結合した場合に比べて長くする必要がある。その場合、アンテナ引き出し状態では、実使用状態にて、アンテナが人体頭部からさらに離れることで好都合となる。
【００２９】
（第２の応用例）
図８は、本発明のアンテナ装置に係る第２の応用例を示すもので、図８は、アンテナ収納状態において、図１（ａ）に示す本発明の実施形態に係るアンテナ装置に代えて、線状アンテナエレメント(1)が接地される前記無線回路に接続された給電端子(12)近傍の接地端子(13)取り付け位置を、線状アンテナエレメント(1)の軸方向で可変させてアンテナインピーダンスを微調整してアンテナインピーダンスマッチングを行うようにしたもので、接地端子(13)取り付け位置を線状アンテナエレメント(1)の軸方向で可変させてアンテナインピーダンスを微調整することで補助的に一種のアンテナインピーダンスマッチング手段化したものである。なお、アンテナ引き出し状態としては、図１（ｂ）に示す本発明の実施形態に係るアンテナ装置または図７に示す本発明のアンテナ装置の第１の応用例のいずれかの形態を採るものである。
【００３０】
ただし、図１（ａ）に示す本発明の実施形態に係るアンテナ装置の場合に基端部ｄと接地位置ｃとの間隔がＬだけあったものが、接地端子(13)の取り付け位置が線状アンテナエレメント(1)の基端部ｄに近づけば近づくほど基端部ｄと接地位置ｃ’との間隔Ｌ’が短くなり、その分、筐体(10)内部に収納された線状アンテナエレメント(1)がアンテナとして動作する範囲が増し、筐体(10)内部の無線回路(11)に影響を与え易くはなるが、接地端子(13)取り付け位置を線状アンテナエレメント(1)の軸方向で可変させてアンテナインピーダンスを微調整することでアンテナインピーダンスマッチングさせて良好な通信状態を得ることができる。
【００３１】
なお、接地端子(13)取り付け位置は線状アンテナエレメント(1)の軸方向の延長上に設けるのであるが、図１（ａ）に示す本発明の実施形態に係るアンテナ装置の場合のようにその取り付け位置は、無線回路(11)に接続された給電端子(12)から給電端子(12)と接触しない半径約15mm以内の給電端子(12)近傍であることに変わりはない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナ収納状態を示す模式図、（ｂ）本発明の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナ引き出し状態を示す模式図、
【図２】本発明の実施形態に係るアンテナ装置を備えた携帯無線機の電波暗室における指向性パターンの実測結果を示す図、
【図３】上記特許文献１に開示されたアンテナ装置を備えた携帯無線機の電波暗室における指向性パターンの実測結果を示す図、
【図４】本実施の形態のアンテナ装置を備えた携帯無線機の電波暗室における指向性パターンを実測する場合に、頭部への携帯無線機筐体の取り付け方を示す模式図、
【図５】本発明の実施形態に係るアンテナ装置を備えた携帯無線機のＶＳＷＲ・インピーダンス特性の実測結果を示す図、
【図６】上記特許文献１に開示されたアンテナ装置を備えた携帯無線機のＶＳＷＲ・インピーダンス特性の実測結果を示す図、
【図７】本発明のアンテナ装置に係る第１の応用例を示す模式図、
【図８】本発明のアンテナ装置に係る第２の応用例を示す模式図、
【図９】（ａ）従来のアンテナ装置におけるアンテナ収納状態を示す模式図、（ｂ）従来のアンテナ装置におけるアンテナ引き出し状態を示す模式図、
【図１０】従来のアンテナ装置の構成を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  線状アンテナエレメント
２  コイル状アンテナエレメント
10、32  筐体
11、34  無線回路
12  給電端子
13  接地端子
20  コイル状アンテナ
27  金属支柱
30  電気接続器
38  インピーダンス整合回路
39  給電線
40  棒状アンテナ
43  金属スリーブ
44  誘電体スリーブ
60  アンテナ装置
【図１】
2005244619.tif 000003
【図２】
2005244619.tif 000004
【図３】
2005244619.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005244619.tif 000009
【図８】
2005244619.tif 000010
【図９】
2005244619.tif 000011
【図１０】
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