(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
らせん状に巻かれたエレメントを有するアンテナ放射部と、前記アンテナ放射部に接続された実質上同一電気長を有する２本の給電線と、前記２本の給電線が一方側の２つの端子のそれぞれに接続された３ｄＢハイブリッドと、前記３ｄＢハイブリッドのもう一方側の２つの端子と信号の入出力部との接続を切り換えるスイッチと、前記スイッチと前記３ｄＢハイブリッドの前記もう一方側の２つの端子との間にそれぞれ接続された２つの終端回路とを有し、前記スイッチを切り換えたときに、前記信号の入出力部と導通していない方の前記３ｄＢハイブリッドの端子を、前記３ｄＢハイブリッドの端子に接続された前記終端回路により終端する多線巻ヘリカルアンテナと、
前記多線巻ヘリカルアンテナが折り畳み可能に設けられた無線機とを備え、
前記多線巻ヘリカルアンテナの状態に応じて前記スイッチを切り換えることを特徴とする携帯無線機。
【請求項２】
前記２つの終端回路がそれぞれ、ダイオード及び終端抵抗の直列接続回路と、前記直列接続回路の両端部に設けられた２つの制御端子と、その２つの制御端子のうち１つの制御端子に接続されたコンデンサとを有するものであって、前記コンデンサは前記３ｄＢハイブリッドと前記スイッチとの間に直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話等、移動体無線機で使用される多線巻ヘリカルアンテナを備えた携帯無線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話などの移動体通信が急速に発達し、その結果、携帯電話は地上系ばかりでなく、衛星を用いたシステムの実用化も期待されている。一方、携帯電話端末においてアンテナは重要なデバイスの一つである。
【０００３】
以下に図面を参照しながら、上記した従来の４線巻ヘリカルアンテナの一例について説明する。
【０００４】
図７は、従来の４線巻ヘリカルアンテナのブロック図を示すものである。図７において、２０１は４線巻ヘリカルアンテナ放射部、２０２は３ｄＢハイブリッド、２０３は入出力端子である。以上のように構成された４線巻ヘリカルアンテナについて、以下その動作について説明する。
【０００５】
４線巻ヘリカルアンテナ２０１は、その寸法を適切に定め、３ｄＢハイブリッド２０２を通じて入出力端子２０３より給電することにより、図８に示すようなコニカルビーム特性を有する指向性が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では指向性が上向きに一定であるので、衛星を利用する携帯電話にこのアンテナをとりつけた場合、待ち受け時にアンテナを折りたたんだ場合は指向性が下方を向き、上方からの電波が受からないという課題が発生する。
【０００７】
本発明は、従来のこのような課題を考慮し、アンテナを伸ばした場合だけでなく、折りたたんだ場合でも指向性が上方を向く多線巻ヘリカルアンテナを備えた携帯無線機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、らせん状に巻かれたエレメントを有するアンテナ放射部と、前記アンテナ放射部に接続された実質上同一電気長を有する２本の給電線と、前記２本の給電線が一方側の２つの端子のそれぞれに接続された３ｄＢハイブリッドと、前記３ｄＢハイブリッドのもう一方側の２つの端子と信号の入出力部との接続を切り換えるスイッチと、前記スイッチと前記３ｄＢハイブリッドの前記もう一方側の２つの端子との間にそれぞれ接続された２つの終端回路とを有し、前記スイッチを切り換えたときに、前記信号の入出力部と導通していない方の前記３ｄＢハイブリッドの端子を、前記３ｄＢハイブリッドの端子に接続された前記終端回路により終端する多線巻ヘリカルアンテナと、
前記多線巻ヘリカルアンテナが折り畳み可能に設けられた無線機とを備え、
前記多線巻ヘリカルアンテナの状態に応じて前記スイッチを切り換えることを特徴とする携帯無線機である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナの回路図を示すものである。図１において、１０１は４線巻ヘリカルアンテナ放射部、１０２は３ｄＢハイブリッド、１０３はスイッチ、１０４は入出力端子、１０５はスイッチ１０３の制御端子、１０６ａ、１０６ｂはスイッチ１０３の一方が導通したときに、導通していない他方の端子を５０Ω終端させる回路である。１０７は給電線路、１０８、１０９、１１１ａ、１１１ｂは３ｄＢハイブリッド１０２の入出力端子、１１２ａ、１１２ｂはスイッチ１０３の接続端子、１１３はスイッチ１０３の共通端子である。
【００１１】
回路１０６ａの回路構成を説明する。１２１ａは直流カットコンデンサ、１２２ａは抵抗、１２３ａはダイオード、１２４ａ、１２５ａは制御端子である。直流カットコンデンサ１２１ａは３ｄＢハイブリッド１０２の一端子１１１ａとスイッチ１０３の接続端子１１２ａの間に接続されている。制御端子１２４ａと１２５ａの間に抵抗１２２ａとダイオード１２３ａが接続され、制御端子１２４ａは直流カットコンデンサ１２１ａとスイッチ１０３の接続端子１１２ａとの間に接続されている。回路１０６ｂも回路１０６ａと同様に、直流カットコンデンサ１２１ｂが３ｄＢハイブリッド１０２の端子１１１ｂとスイッチ１０３の接続端子１１２ｂとの間に接続され、そのスイッチ１０３の接続端子１１２ｂにダイオード１２３ｂ及び抵抗１２２ｂの直列回路が接続されている。また、その直列接続されたダイオード１２３ｂと抵抗１２２ｂは、２つの制御端子１２４ｂ，１２５ｂ間に接続されている。
【００１２】
次に、上記実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナの回路構成を説明する。４線巻ヘリカルアンテナ放射部１０１は、同一電気長を有する２本の給電線路１０７を介して３ｄＢハイブリッド１０２の端子１０８、１０９と接続され、３ｄＢハイブリッド１０２の端子１１１ａは回路１０６ａを介してスイッチ１０３の接続端子１１２ａと接続され、３ｄＢハイブリッド１０２の端子１１１ｂは回路１０６ｂを介してスイッチ１０３の接続端子１１２ｂと接続されている。又、スイッチ１０３の共通端子１１３は入出力端子１０４に接続されている。
【００１３】
本実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナの放射部の構造を図２に示す。図２において、１３１は樹脂製の中空円筒、１３２は金属のアンテナエレメントであり、４本の金属エレメントが樹脂筒１３１にらせん状に、等ピッチ、等間隔で巻かれている。サイズは、例えば巻き径は０．１波長程度で、巻きピッチは０．５波長程度である。また、例えば、中空円筒１３１にはテフロンを用い、アンテナエレメント１３２には銅線を用いる。
【００１４】
以上のように構成された４線巻ヘリカルアンテナの動作について、図１、図３〜５を参照しながら説明する。
【００１５】
まず初めに、図３〜図５を用いて４線巻ヘリカルアンテナの動作について説明する。
【００１６】
本実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナ１０１は指向特性がコニカルビーム特性を有し、その方向は給電位相によって変化する。図３のように座標軸をとり、端子１０８の給電位相を端子１０９の給電位相よりも９０°遅らせると、図５の実線に示すように指向性は＋ｚ方向を向き、また、図４のように端子１０９の給電位相を端子１０８の給電位相よりも９０°遅らせると、図５の点線に示すように指向性は−ｚ方向を向く。そこで、端子１０８と１０９への給電位相を切り換えることにより、指向性の向きを制御することができる。一方、給電位相の切り換えは、３ｄＢハイブリッドを用いて、その入力端子を切り換えることにより行うことができる。
【００１７】
次に図１を用いて、本実施の形態の回路についてその動作を説明する。
【００１８】
スイッチ１０３は、制御端子１０５の制御電圧により、共通端子１１３と導通する接続端子を１１２ａあるいは１１２ｂへ切り換える。例えば制御端子１０５の電圧をハイレベルとすると共通端子１１３と接続端子１１２ａが導通し、制御端子１０５の電圧をローレベルとすると共通端子１１３と接続端子１１２ｂが導通する。
【００１９】
今、制御端子１０５、１２４b、１２５ａの電圧がハイレベル、制御端子１２４ａ、１２５ｂの電圧がローレベルの場合を考える。このとき、スイッチ１０３は共通端子１１３と接続端子１１２ａが導通する。例えば送信の場合、入出力端子１０４から入力された信号は、端子１１１ａを経由して３ｄＢハイブリッド１０２へ入る。すると、図４のように、端子１０９の出力は端子１０８の出力よりも位相が９０°遅れる。そのため、図５の点線に示すアンテナの指向特性が得られる。また、このときダイオード１２３ａはオフ、１２３ｂはオンになるので、３ｄＢハイブリッド１０２の端子１１１ｂは抵抗１２２ｂで終端される。例えば抵抗１２２ｂが５０Ωの場合、端子１１１ｂは５０Ω終端される。
【００２０】
逆に制御端子１０５、１２４ｂ、１２５ａの電圧がローレベル、制御端子１２４ａ、１２５ｂの電圧がハイレベルの場合は、スイッチ１０３は共通端子１１３と接続端子１１２ｂが導通する。従って入出力端子１０４から入力された信号は、端子１１１ｂを経由して３ｄＢハイブリッド１０２へ入る。すると、図３のように、端子１０８の出力は端子１０９の出力よりも位相が９０°遅れる。そのため、図５の実線に示すアンテナの指向特性が得られる。このときダイオード１２３ａはオン、１２３ｂはオフになるので、３ｄＢハイブリッド１０２の端子１１１ａは抵抗１２２ａで終端される。例えば抵抗１２２ａが５０Ωの場合、端子１１１ａは５０Ω終端される。
【００２１】
このように、スイッチの切り換えによって３ｄＢハイブリッド１０２の端子１１１ａあるいは１１１ｂのいずれか一方は信号の通らない端子となるが、その端子が終端抵抗で終端される構成になっている。
【００２２】
以上のように本実施の形態によれば、４線巻ヘリカルアンテナの給電に用いる３ｄＢハイブリッドの手前にスイッチを設けることにより、アンテナの指向性を＋ｚ方向と−z方向に切り換えることができる。またその際に３ｄＢハイブリッドの信号の通らない端子を終端させることにより、その動作をより安定にすることができる。
【００２３】
本実施の形態の４線巻ヘリカルアンテナ１０１を、例えば、図６に示すように衛星携帯電話機１３３にとりつけ、アンテナを折りたたむ構造にした場合、アンテナ１０１を伸ばした場合と折りたたんだ場合で指向性を切り換えることにより、常に上方からの電波を受信することができる。この場合に、アンテナ１０１の支持点付近に別のスイッチを設けておき、アンテナ１０１の操作によりこのスイッチから制御信号を制御端子１０５に送り、スイッチ１０３が切り替わる構成とすればよい。
【００２４】
以上のように、４線巻ヘリカルアンテナの給電回路の手前にスイッチを設けることにより、アンテナの指向性を上方と下方に切り換えることができる。さらに本発明の４線巻ヘリカルアンテナを衛星携帯電話機にとりつけることにより、アンテナの伸長および収納状態により指向性を切り換え、アンテナ指向性を常に上方に向けることができる。またその際に３ｄＢハイブリッドの信号の通らない方の端子を終端させる構成にすることにより、その動作をより安定にすることができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態では、樹脂製の中空円筒１３１はテフロン製としたが、これに限らず、ポリプロピレンなど他の樹脂でもかまわない。また、金属エレメント１３２に銅線を用いるとしたが、樹脂製の中空円筒１３１に直接金属エレメントを印刷、あるいはメッキした場合でも同様の効果が得られる。
【００２６】
また、上記実施の形態では、アンテナエレメントを４本としたが、これに限らず、例えば８本などで構成してもよい。その場合、指向特性が逆方向となるように構成すればよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように本発明は、スイッチによりアンテナの指向性を上方と下方に切り換えることができるので、アンテナを携帯無線機にとりつけることにより、アンテナの伸長および収納状態にかかわらず、アンテナの指向性を常に上方に向けることができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナの回路図である。
【図２】同実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナ放射部の構造図である。
【図３】同実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナの給電方法を表す図である。
【図４】同実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナの給電方法を表す図である。
【図５】同実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナの放射パターンを表す図である。
【図６】同実施の形態における４線巻ヘリカルアンテナを衛星携帯電話機にとりつけた場合のアンテナ伸長および収納状態を表す図である。
【図７】従来の４線巻ヘリカルアンテナのブロック図である。
【図８】従来の４線巻ヘリカルアンテナの放射パターンを表す図である。
【符号の説明】
１０１、２０１  ４線巻ヘリカルアンテナ放射部
１０２、２０２  ３ｄＢハイブリッド
１０３  スイッチ
１０４、２０３  入出力端子
１０５  制御端子
１０６ａ、１０６ｂ  ５０Ω終端回路
１０７  給電線路
１０８、１０９、１１１ａ、１１１ｂ  ３ｄＢハイブリッドの入出力端子
１１２ａ、１１２ｂ  スイッチの接続端子
１１３  スイッチの共通端子
１２１ａ、１２１ｂ  直流カットコンデンサ
１２２ａ、１２２ｂ  抵抗
１２３ａ、１２３ｂ  ダイオード
１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａ、１２５ｂ  制御端子
１３１  樹脂製の中空円筒
１３２  金属エレメント
１３３  衛星携帯電話機
【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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