(57)【要約】【課題】  巻回した導電線の長さを変えることなくヘリカルアンテナの長さ寸法を低減して小型化を図る。【解決手段】  導電線１１を巻回したヘリカルアンテナであって、導電線１１はアンテナの長さ方向に延長される直線部分１１ｂと、アンテナの長さ方向に垂直な面内に延長される円周部分１１ａとで構成する。導電線１１にはアンテナの長さ方向に傾斜した斜めの部分が存在しないので、同じ長さの導電線を同じ径寸法及び螺旋ピッチで形成した基本的なヘリカルアンテナに比較して同じ螺旋のピッチ寸法Ｐでの導電線１１の長さ寸法を長くでき、ヘリカルアンテナの長さ寸法を短くして小型化が実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電線をほぼ螺旋状に巻回したヘリカルアンテナであって、前記導電線はアンテナの長さ方向に延長される直線部分と、アンテナの長さ方向に垂直な面内に延長される円周部分とで構成されていることを特徴とするヘリカルアンテナ。
【請求項２】
前記導電線の長さは、当該アンテナの特性を設計する際の基本となる螺旋状をした基本ヘリカルアンテナを構成する導電線の長さに等しくされていることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルアンテナ。
【請求項３】
前記導電線のアンテナ長さ方向のピッチ寸法及び径寸法は、前記基本ヘリカルアンテナのピッチ寸法及び径寸法に等しくされていることを特徴とする請求項２に記載のヘリカルアンテナ。
【請求項４】
円周方向の複数箇所に前記直線部分が配設され、これら直線部分を順次連結するように前記円周部分が配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘリカルアンテナ。
【請求項５】
前記直線部分は円周方向に等分された位置に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のヘリカルアンテナ。
【請求項６】
前記複数の直線部分は同じ長さであることを特徴とする請求項４又は５に記載のヘリカルアンテナ。
【請求項７】
携帯電話機等の無線携帯端末のアンテナとして構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のヘリカルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電線を螺旋状に巻回したヘリカルアンテナに関し、特に携帯通信機や携帯電話機等の無線携帯端末に用いて好適な小型化を図ったヘリカルアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯通信機や携帯電話機のような無線携帯端末のアンテナとして図４に示すように導電線２１を螺旋状に巻回した基本ヘリカルアンテナ２が用いられている。例えば、図５（ａ）に示す携帯電話機Ｍ１は折り畳み部の近傍位置に本体から突出させた短ロッド状アンテナ部ＡＮＴ１を設け、この短ロッド状アンテナ部ＡＮＴ１内に図には表れないヘリカルアンテナを内蔵させている。また、図５（ｂ）の携帯電話機Ｍ２は折り畳みヒンジ部に近い本体内に設けた内部アンテナ部ＡＮＴ２内に図には表れないヘリカルアンテナを内蔵させている。図４のように、基本ヘリカルアンテナ２は導電線２１を螺旋状に巻回したものであるので、螺旋の径寸法と、螺旋軸方向の長さ寸法（以下、単に長さ寸法と称する）とでアンテナが占める体積が決定される。そのため、小型のヘリカルアンテナを得る一つの方策として長さ寸法を短くすることが考えられており、例えば、特許文献１のヘリカルアンテナは、筒状とされた絶縁性のアンテナ本体の外周面に複数本の導線エレメントをヘリカル状に形成したものであるが、この導線エレメントを巻き角線を中心線とする周期波形状に屈曲した形成としている。このようにすることで、同じ導線エレメントの長さの場合にはアンテナの長さ寸法を短くすることができ、アンテナを小型化することが可能になる。また、特許文献２に記載のヘリカルアンテナでは、折り返しパターンを有する導電線を螺旋状に形成したものであり、これにより導電線の長さを稼いでアンテナの長さ寸法を短くする上で有利になる。
【特許文献１】特開２００１−１０２８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のヘリカルアンテナは絶縁性のアンテナ本体の表面に導電エレメントを形成したアンテナであるが、１本の導線を螺旋状に巻回したヘリカルアンテナにも適用することも可能である。しかし、このようにしてヘリカルアンテナを形成した場合でも、導線の屈曲角度が特定されているため長さ寸法の低減には制限がある。特に、導電線をアンテナの長さ方向に対して傾斜した方向に延在した部分が存在しているため、この部分においてアンテナの長さ寸法に対する導電線の長さを稼ぐ効率が低くなりアンテナの長さ寸法を短くする上での障害になる。特許文献２のヘリカルアンテナも折り返しパターンが特定されたものを螺旋状に形成しているが、導電線の一部にアンナの長さ方向に対して傾斜した方向に延在する部分が存在しているため、特許文献１の場合と同様に導電線の長さを稼ぐ効率が低く、アンテナの長さ寸法を短くする上での障害になる。
【０００４】
本発明の目的は、巻回した導電線の長さを変えることなくアンテナの長さ寸法を低減して小型化を可能にしたヘリカルアンテナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は導電線をほぼ螺旋状に巻回したヘリカルアンテナであって、導電線はアンテナの長さ方向に延長される直線部分と、アンテナの長さ方向に垂直な面内に延長される円周部分とで構成されていることを特徴とする。ここで、導電線の長さは、当該アンテナの特性を設計する際の基本となる螺旋状をした基本ヘリカルアンテナを構成する導電線の長さに等しくされる。また、導電線のアンテナ長さ方向のピッチ寸法及び径寸法は、基本ヘリカルアンテナのピッチ寸法及び径寸法に等しくされる。
【０００６】
具体的には、本発明のヘリカルアンテナは、アンテナの円周方向の複数箇所に直線部分が配設され、これら直線部分を順次連結するように円周部分が配設された構成とされる。ここで、直線部分は円周方向に等分された位置に配設されることが好ましい。また、複数の直線部分は同じ長さであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のヘリカルアンテナによれば、ほぼ螺旋状に巻回された導電線は全ての部分がアンテナの長さ方向の直線部分と、これに垂直な方向の円周部分のいずれかであり、長さ方向に傾斜した斜めの部分が存在することがない。そのため、同じ長さの導電線を同じ径寸法及び螺旋ピッチで形成した基本的なヘリカルアンテナに比較して同一ピッチにおける導電線の長さを稼いで長くすることができる。これにより、同じ長さ（電気長）の導電線でヘリカルコイルを形成したときには、基本ヘリカルコイルよりもアンテナの長さ寸法を短くすることが可能になり、ヘリカルアンテナの小型化が実現できる。
【実施例１】
【０００８】
次に、本発明の実施例を説明する。図１（ａ），（ｂ）は実施例１のヘリカルアンテナの正面図と一部の斜視図である。アンテナに要求される電気長をした１本の導電線を螺旋に近い形状に巻回してヘリカルアンテナとして構成される。このヘリカルアンテナは、例えば、図５に示した携帯電話機Ｍ１やＭ２の各アンテナ部ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に内蔵されており、図１（ａ）の導電線１１の下方に向けられた一端部は携帯電話機Ｍ１，Ｍ２の図には表れない無線部に接続され、上方の他端部は開放端とされている。
【０００９】
ここで、前記ヘリカルアンテナ１の螺旋の中心となる仮想軸を螺旋軸Ａｘとし、ヘリカルアンテナ１の長さ方向、すなわち螺旋軸Ａｘの長さ方向を単に長さ方向と定義し、この螺旋線に垂直な垂直面に沿った方向を垂直方向とする。前記ヘリカルアンテナ１を構成している導電線１１は下側の一端部から図の上方に向けて長さ方向に真直に延長されており、所定の位置において垂直方向に屈曲されて垂直面に沿って半周（１／４円周）だけ円弧状に形成されて円周部分１１ａとして形成される。さらに、この円周部分１１ａの先端において、ヘリカルアンテナ１の他端部に向けて所要の短い寸法で長さ方向に屈曲された直線部分１１ｂが設けられる。この直線部分１１ｂの先端において再び垂直方向に屈曲されて垂直面に沿って１／４円周だけ円弧状に形成された円周部分１１ａが設けられる。これを都合４回繰り返すことで円周方向の最初の位置に戻り、以降は同様にして導電線１１の他端部に達するまで円周部分１１ａと直線部分１１ｂが交互に接続された同じ構成が繰り返され、これにより実施例１のヘリカルアンテナ１が完成される。
【００１０】
ここで、前記ヘリカルアンテナ１の長さ方向に延長される直線部分１１ｂの寸法は、当該ヘリカルアンテナ１に要求される特性、例えばインピーダンス等の特性を満足すべく設計される図４に示したような螺旋型の基本ヘリカルアンテナ２のピッチ寸法Ｐの１／４の寸法にする。これにより、実施例１のヘリカルアンテナ１でも導電線１１を１回だけ巻回したときの長さ方向の寸法、すなわちピッチ寸法を図４の基本ヘリカルアンテナ２のピッチ寸法Ｐに等しくできる。また、前記導電線１１の円周部分１１ａの円弧を構成する直径寸法は前記基本ヘリカルアンテナ２の径寸法に等しくする。
【００１１】
したがって、実施例１のヘリカルアンテナ１では、巻回された導電線１１は全ての部分がアンテナの長さ方向の直線部分１１ｂと、これに垂直な方向の円周部分１１ａのいずれかであり、長さ方向に傾斜した斜めの部分が存在することがないアンテナとなる。このヘリカルアンテナ１において、図１（ａ）で破線で囲んだ導電線１１が１回だけ巻回されたときの長さ、すなわちヘリカルアンテナ１の１ピッチにおける導電線１１の長さを、同様に図４の基本ヘリカルアンテナ２で破線で囲んだ１回だけ巻回された導電線２１の長さと比較する。図２（ａ）は基本ヘリカルアンテナ２の導電線２１を１回だけ巻回したときの展開図であり、導電線２１の１ピッチの長さＬ２は、螺旋角をθとし、ピッチ寸法をＰとすると、Ｌ２＝Ｐ／ｓｉｎθとなる。これに対し、実施例１のヘリカルアンテナ１の導電線１１の１ピッチの長さＬ１は、図２（ｂ）の展開図に示すように、Ｌ１＝Ｐ＋Ｐ／ｔａｎθとなる。判り易くするために、例えば、螺旋角θをθ＝３０°、ピッチ寸法Ｐを３ｍｍとした場合には、Ｌ２＝６ｍｍとなり、Ｌ１・８．２ｍｍとなる。すなわち、ヘリカルアンテナ１の１ピッチにおける導電線１１の長さを基本ヘリカルアンテナ２の１ピッチにおける導電線２１の長さよりも長くすることができる。このことは、同じ長さ（電気長）の導電線で実施例１のヘリカルコイル１と基本ヘリカルコイル２を形成したときには、基本ヘリカルコイル２よりもヘリカルアンテナ１の長さ寸法を短くすることが可能になり、ヘリカルアンテナ１の小型化が実現できることになる。
【００１２】
ここで、前述した特許文献１のアンテナでは、導線エレメントを巻き角線を中心線とする周期波形状に屈曲した形成としているため、導線エレメントにはアンテナの長さ方向に対して傾斜した方向の部分が存在することは避けられず、この部分でのアンテナ長さの短縮効果は低くなり、同じ電気長の導線エレメントでアンテナを形成した場合には実施例１のヘリカルアンテナ１の方がアンテナを小型化できる。特許文献２に記載のヘリカルアンテナでは、折り返しパターンを有する導電線を螺旋状に形成しているが、このアンテナでも導電線にはアンテナの長さ方向に対して傾斜した方向の部分が存在しているため、この部分でのアンテナ長さの短縮効果は低くなり、同じ電気長の導線エレメントで形成した場合には実施例１のヘリカルアンテナ１の方がアンテナを小型化できる。
【実施例２】
【００１３】
図３（ａ），（ｂ）は実施例２のヘリカルアンテナ１Ａの正面図と一部の斜視図である。基本的な構成は実施例１のヘリカルアンテナ１と同じであるので等価な部分には同一符号を付してある。この実施例２のヘリカルアンテナ１Ａでは、アンテナの長さ方向に垂直な方向に円弧状に巻回した円周部分１１ａを１／６円周としている。したがって、円周方向に６等分した６箇所において長さ方向に屈曲したそれぞれ同じ寸法の直線部分１１ｂが設けられており、これら直線部分１１ｂの長さ寸法はピッチ寸法Ｐの１／６の長さ寸法となる。
【００１４】
実施例２のヘリカルアンテナ１Ａでも、巻回された導電線１１は全ての部分がアンテナの長さ方向の直線部分１１ｂと、これに垂直な方向の円周部分１１ａのいずれかであり、長さ方向に傾斜した斜めの部分が存在することがない。したがって、実施例１と同様に図４の基本ヘリカルアンナ２に比較してヘリカルアンテナ１Ａの１ピッチにおける導電線１１の長さを長くすることができる。この長さは実施例１のヘリカルアンテナ１の導電線の長さと同じであり、したがって、同じ長さ（電気長）の導電線で基本ヘリカルアンテナ２を形成したときに比較してヘリカルアンテナ１Ａの長さ寸法を短くでき、ヘリカルアンテナ１Ａの小型化が実現できる。また、実施例２のヘリカルアンテナ１Ａは円周部分１１ａの等分数が実施例１のヘリカルアンテナ１よりも多いので、実施例１のヘリカルアンテナ１に比較して各円周部分１１ａをアンテナの長さ方向に沿って細かい間隔で配置でき、これにより各円周部分１１ａの長さ方向の位置を基本ヘリカルアンテナ２の導電線２１の螺旋に沿った近傍位置に配設することができ、アンテナの指向性や偏波特性等を基本ヘリカルアンテナ２の特性により近い特性に設定することができる。
【００１５】
ここで、図示は省略するが、円周部分の長さは実施例１，２の１／４円周，１／６円周に限られるものではなく、螺旋の径寸法や導電線の太さ、加工のし易さ等を総合的に考慮して任意に設定することが可能である。この場合、複数の直線部分は螺旋の円周を等分した位置に配設することが好ましい。すなわち、複数の直線部分の長さ寸法をそれぞれ等しい長さにして円周を等分した位置に配置することで各円周部分の円弧長も等しくなり、基本ヘリカルアンテナの螺旋状をした導電線に近い位置に各円周部分を配設させることができ、アンテナの指向性や偏波特性等を基本ヘリカルアンテナに近い特性に設定することができる。
【００１６】
また、円周部分は必ずしも円弧に形成されるものではなく、限りなく円弧に近い多角形に形成することも可能である。さらに、本発明のヘリカルアンテナは２本又はそれ以上の導電線を並列的に巻回した複数エレメントのヘリカルアンテナへの適用も可能である。
【００１７】
本発明のヘリカルアンテナは実施例に記載の携帯電話機のアンテナに限られるものではく、小型化が要求される無線携帯端末のアンテナであれば同様に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１のヘリカルアンテナの正面図と一部の斜視図である。
【図２】実施例１のヘリカルアンテナと基本ヘリカルアンテナの導電線の長さ寸法を比較するための展開図である。
【図３】実施例２のヘリカルアンテナの正面図と一部の斜視図である。
【図４】基本ヘリカルアンテナの正面図である。
【図５】ヘリカルアンテナを内蔵する携帯電話機の外観図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  実施例１のヘリカルアンテナ
１Ａ  実施例２のヘリカルアンテナ
２  基本ヘリカルアンテナ
１１  導電線
１１ａ  円周部分
１１ｂ  直線部分
２１  導電線
【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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