JPH0254631A

JPH0254631A - 携帯無線機

Info

Publication number: JPH0254631A
Application number: JP63205792A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tsunekawa; 光一常川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1990-02-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JP2602071B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、利用者が手に持って、あるいは肩から下げる
など携帯して移動し使用する無線機に利用する。

本発明は無線機のアンテナの放射特性がその携帯状況に
より大きく影響を受けないように改良することに関する
。

〔従来の技術〕

従来、この種の無線機は第８図に示すように線状アンテ
ナ素子５１、整合回路５２、シールドケースとして利用
される金属筐体５３およびそれぞれ破線で示す非金属製
の筐体カバー５４ならびに固定具５５から構成されてい
た。

固定具５５はプラスチックなどで成形されたもので、受
話器部分５５Ａ、送話器部分５５Ｂ５ダイヤルパツド５
５Ｃを取付ける。本従来例では、この無線機全体を利用
者が手で掴み、一般の電話機のｉ＜ンドセットのように
使用するものである。

このため、寸法的には、アンテナ素子の高さは、線状ア
ンテナ素子の場合ではアンテナの共振波長λ。の１／４
〜１７２程度とし、マイクロストリップ、逆Ｆ形等の低
姿勢形のアンテナ素子の場合はλ０の１７１０以下、ま
た金属筐体の長さは人間の耳と口との距離を基準にして
、１５〜２０ｃｍ程度のものとすることが一般的であっ
た。

線状アンテナ素子の高さを１／４λ。〜３／８λ。とす
る場合は、金属筐体を無限平板とし、金属筐体側にアン
テナ素子のイメージを仮定することによりダイポールと
して動作すると考え、また高さを１７２　λ０とする場
合は、金属筐体が存在しないものと仮定して、スリーブ
ダイポールまたはアンテナの筐体接続部分に整合回路を
介して給電し、１／２λ。ホイップとして動作すると考
えていた。

さらに、マイクロストリップ、逆Ｆ形等の低姿勢形のア
ンテナ素子の場合は、金属筐体を無限平板と仮定して、
本来無限地板上に構成することを前提として設計されて
いるものをほぼそのまま使っていた。

このように、無線機の金属筐体の実際の大きさを無視し
て設計されているために、第８図ら〕に示すような金属
筐体上を流れる電流によって生ずる電場Ｅｃにより、放
射パタンはアンテナが自由空間中に単体でおかれたもの
、または無限地板上に構成されたものとは違うものとな
っていた。第９図に高さが０．４５λ。の線状アンテナ
を長さが０．４５λ。の金属筐体に装着した場合の垂直
偏波の放射バタンを、ワイヤグリッド法〔手沢、原本：
”直方導体上、または、その近傍にある線状アンテナ特
性解析のためのワイヤグリッド法について”電子情報通
信学会論文誌　Ｂ、　Ｖｏｌ、　　Ｊ　　６５−Ｂｌ９
８２年４月〕にりり計算したものを示す。本図において
座標軸ｘ、　　ｙ、　　ｚは同図（ｄ）に示す方向のも
のである。第９図から明らかなように、本来、アンテナ
単体であれば放射バタンの最大値は水平方向に向くはず
であるが、金属筐体上の電流の影響により水平面より下
方向に放射パタンの最大値が向く。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、屋外においては、基地局または相手無線機から
の電波は水平ないし、水平面よりやや上により到来する
ため、前述のような無線機を使用すると水平面の放射強
度が落ちているため、利得が低下する。また、金属筐体
の寸法・形状により金属筐体上の電流が変化するため、
放射パタンの変化もその寸法・形状に左右される。さら
に、従来は金属筐体に電流が流れているため、これを手
により保持した場合、または金属筐体近傍に人間が接近
した場合などでは、金属重体上の電流が変化し、インピ
ーダンス特性および放射特性が大きく変化し、アンテナ
特性が劣化する。

すなわち、従来の携帯無線機を使用する場合、アンテナ
素子近傍に存在する金属筐体上に誘起される電流によっ
て、アンテナ素子本来の放射バタンか乱され、また人が
これを手に持つと金属筐体上の電流が変化するため、ア
ンテナ特性が劣化するという欠点を有していた。

本発明は、これらの欠点を解決して、金属筐体の寸法・
形状に影響されることなく所定の放射特性が得られ、人
が手に持つまたはこれに接近しても特性変化のない携帯
無線機を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第一の特徴は、金属筐体内に電気回路が実装さ
れ、その金属筐体から突出するアンテナが設けられた携
帯無線機において、金属筐体の表面を覆う帯状形状であって、その金属筐体
とは電気的に絶縁された金属体を設け、その金属体はア
ンテナに近い端部から起算してアンテナの共振波長のほ
ぼ４分の１の奇数倍の位置で金属筐体に電気的に接続さ
れた構造であることにある。

また、第二の特徴として、金属筐体内に電気回路が実装
され、その金属筐体から突出するアンテナが設けられた
携帯無線機において、金属筐体の表面を覆う帯状形状で
あって、その金属筐体とは電気的に絶縁された金属体を
設け、その帯状形状の金属体の幅はアンテナに近い端部
から起算してアンテナの共振波長のほぼ２分の１の自然
数倍であることにある。

アンテナがロッドアンテナである場合には、金属体は、
アンテナのつけ根から、共振波長の１７４以上の距離を
設けて設置することがよい。アンテナがスリーブアンテ
ナなどダイポール構造である場合には、アンテナのつけ
根から金属体までの距離には大きい影響がない。

〔作用〕

金属筐体の表面に人の手主旨その他人体が触れ、あるい
は接近すると、その金属筐体の表面を流れる高周波電流
の状態が変わる。これは、アンテナの放射特性を換える
ことになる。本発明の構造では上記金属筐体と絶縁され
、しかもアンテナの共振波長に対して影響がないように
その形状または寸法が設定された金属体を設けるので、
金属筐体の表面に生じる電流は、人体の接触または接近
によって大きく変化しなくなる。したがって、アンテナ
の放射特性は、人体の接触または接近により変動するこ
とが少なくなる。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は、本発明の一実施例の説明を示す。

第１図（ａ）において、本第−実施例装置は、共振波長
がλＧである送受信用の線状アンテナ素子１、整合回路
２、電気回路を実装し前記線状アンテナ素子１が設けら
れその表面が線状アンテナ素子に対して電気的に接地電
位となる金属筐体３と、それぞれ破線で示す非金属製の
筐体カバー４およびプラスチック成形体の固定具５によ
り構成されている。固定具５は受話器部分５Ａ、送話器
部分５Ｂおよび図示されていないダイヤルパッドを取付
けるものである。

ここで本発明の特徴とするところは、金属筐体３を覆う
帯状形状であって、金属筐体３の金属表面３Δとは誘電
体のスペーサ７により電気的に絶縁された金属体６を設
け、この金属体６は線状アンテナ素子１に近い端部より
起算して幅方向の長さり、が線状アンテナ素子の共振波
長λ。のほぼ１／４の奇数倍の位置で金属筐体３の金属
表面３Ａに接続端具６Ａにより電気的に接続されたこと
にある。

すなわち、第１図（ｂ）に示す部分拡大図のように金属
体６は金属筐体の金属表面３Ａに対して誘電体７を介在
させ上方は開放端６Ｂで開放され、下方は接続端具６Ａ
で接続され、その上下方向の長さＬ＋はＬｌ　ζ１７４　λ０である。このように金属体６の幅方向の長さり。

をアンテナ共振波の電気長λ。のほぼ１／４とすること
により、金属体の開放端からみた共振体によるインピー
ダンスは無限大となり、開放端６Ｂより接続端具６Ａの
方向へは電流が流れず、金属筐体上の電流は開放端６Ｂ
で切られる。すなわち、第１図（Ｃ）で示すような電場
分布となり、放射バタンの成形が可能となるとともに、
筐体下部に電流が流れていないため手で保持した場合の
アンテナの特性の劣化が防止できる。

この理由はつぎのように考えられる。金属筐体の金属表
面と誘電体のスペーサを介して置かれている平板状の金
属体とを伝送線路として考えた場合、終端を接続した伝
送線路は、長さを１、特性インピーダンスをＺ。、波長
をλとすると、開放端からみたインピーダンスｚｓは以
下の式で表される。

ＺＳ＝ｊ−Ｚｏ　−ｔａｎ　（２πｌ／λ）上式より、
線路長ｌが λ／４＋ｎ・λ／２（ｎは０または自然数）であればＺ
。の値によらずＺ、＝■となり、その点より線路へは電
流が流れないことになる。

すなわち、第１図（ａ）のように金属筐体周囲に金属体
６と金属筐体の金属表面３Ａとからなるλ。／４の終端
接続線路（チョーク部）をまきつけることにより、第１
図（５）のように金属体６の開放６Ｂより接続端具６Ａ
側へ電流が流れず、そこで筐体上電流が切られるため、
実効的にアンテナ取付は端から金属体の開放端６Ｂまで
の距離Ｌ２が電気的な筐体長となる。したがって、筐体
の実際の大きさによらず、電気的な筐体長を任意に決め
ることが可能となり、放射バタン設計が容易にできる。

第２図に装置の全長を０．９　λ。とじ、金属筐体とア
ンテナとのそれぞれの長さの比を４＝６とした場合の携
帯無線機について、ワイヤグリッド法により計算した垂
直偏波の放射バタンを示す。本図はほぼ放射バタンの最
大値が水平方向に向いているので、高い利得が得られる
。

例えば、９００　ＭＨｚ帯の電波を使用する無線機で、
このパタンを実現するためには、計算上アンテナ長が約
１８ｃｍ、金ａｔ体長が約１２ｃｍでなくてはならない
。しかし、これではアンテナが筐体より長いためアンテ
ナを筐体内に収納することができない。

また筐体長が短いため、内部回路が構成しにくく、さら
に人の耳と口との距離に届かず扱いにくい。

そこで、第１図（ａ）において、金属筐体は１８ｃｍ以
上とし、アンテナ取付は面から、金属体の開放端６Ｂま
での距離Ｌ２を１２ｃｍとすることにより、金属体の端
で電流が切られるため実効的に筐体長が１２ｃｍとなり
、第２図に示す放射バタンとなって高い利得が得られる
。

さらに、アンテナの収納が可能となる。また、金属体部
分より下はアンテナからの電流が直接流れないため、人
が手で持ったり、人が近付いたりしても放射バタンは変
化しにくい。また、金属体６は薄いスペーサ７により筐
体の金属表面に装着されているため、筐体カバー４の内
側に構成出来るので、外見上は全〈従来の携帯無線機と
かわらない構成が可能である。

本実施例において、金属体６は第３図に示すように、接
続端具６Ａにより、図外の線状アンテナ素子より遠い方
向に余分な距離Ｌ３だけ延長することができる。

第４図（ａ）は本発明の第二実施例を示す図である。

本実施例では線状アンテナ素子１１、整合回路１２、金
属筐体１３、非金属製の筐体カバー１４およびプラスチ
ックで成形された固定具１５で構成される。

本実施例では、金属筐体１３の金属表面１３Ａを覆う帯
状形状であって金属筐体１３とは誘電体のスペーサ１７
により電気的に絶縁された金属体１６を設け、この金属
体１６の幅は線状アンテナ素子１１の共振波長λ。のほ
ぼ１／２の自然数倍であることに特徴がある。

すなわち、第４図ら）に示すように、金属体１６の両端
は金属筐体の表面金属１３Ａと接続されていない開放端
１６Ｂとなっており、金属体１６の幅は、金属体の端か
ら筐体のアンテナ取り付は面までの長さである。金属体
１６の長さし、はアンテナ共振波の電気長λ。のほぼ１
／２としである。

これは削成において、終端を開放した伝送線路は、線路
長がｎ・λ／２（ｎは自然数）であればＺａＯ値によら
ずＺｓ”■となることから、開放端１６Ｂより金属体へ
は電流が流れず、筐体上電流は開放＃１６　Ｂで切られ
、第４図ら）に示すような電場分布となる。すなわち、
前記第一実施例と同様に、金属筐体の実際の大きさによ
らず電気的な筐体長を任意に決めることにより放射バタ
ン設計の自由度がますと共に、金属体部分より下はアン
テナからの電流が直接流れて来ないため、または人が手
で持った場合、または人が近付いた場合などに放射バタ
ンは変化しにくいという効果が得られる。

第５図（ａ）は本発明の第三実施例を示す図である。

本図において、板状逆Ｆ形アンテナの放射素子２Ｉ、こ
の放射素子２１と金属筺体２３とを短絡するスタブ２１
Ａおよび給電点２１Ｂによりアンテナが構成され、金属
筐体２３、非金属製の筐体カバー２４、固定具２５、金
属体２６および誘電体のスペーサ２７を備える。金属体
２６は金属筐体２３と接続端具２６Ａにより接続され、
その他端は開放端２６Ｂとなっている。金属体の開放端
から接続端までの長さはＬ＋であり、金属体の端から金
属筐体のアンテナ取付は面までの長さはＬ２である。金
属体の長さし、は、アンテナ共振波の電気長λ。の１／
４である。

これは、携帯無線機の頂面に板状逆Ｆ形アンテナを装着
し、金属筐体周囲に筐体上の電流を切る機構（チョーク
部）を設けた例である。本実施例は第５図（ｂ）に示す
ように筐体上の電流はチョーク部分で切られ、電場が消
滅する。この場合は、板状逆Ｆ形アンテナが本来無限地
板上に構成されることを前提として設計されているため
、小さな金属筐体上に設置されると、筐体上の電流によ
って所望の放射バタンが得られない。そこで、金属筐体
周囲に長さλ。／４の終端短絡の金属体を貼り、電流を
切る機構（チョーク部）とすることによって、金属筐体
上の電流を制御し、実効的に筐体の長さを短くして所望
の放射バタンを得ることが出来る。また、金属体の開放
端より下はアンテナからの直接の電流が流れないことか
ら、人が金属筐体下部を手で持つことによる、インピー
ダンス特性、放射特性の変化は少ない。特に、本実施例
のように、逆Ｆ形、逆り形、マイクロストリップ等の地
板上に構成すべきアンテナ素子を金属筐体に装着した場
合は、金属筐体に大きな電流が流れるので、チョーク部
による電流の遮断および制御効果は非常に大きい。また
、金属筐体上のチョーク部の取付は場所を適当に選び、
筐体上の電流を利用すれば、本来アンテナ素子単体では
実現し得なかった放射バタンも実現出来る可能性がある
。

第６図（ａ）は本発明の第四実施例を示す図である。

本実施例では金属体３６の長さし、は、アンテナ共振波
の電気長λ０の１７４で、これは金属筐体面の一部に設
けられる。これにより金属筐体周囲に金属筐体上の電流
を切る機構（チョーク部）としている。すなわち、第６
ら）に示すように、チョーク部の装着されている面の電
流による電場Ｅｅｌはチョーク部の端で切れ、それ以外
の面の電流は自由に流れ、これによる電場Ｅｃ２、Ｅｃ
３は適当な形状となる。このため、送受話器側の放射バ
タンを大きく変化させ、反対側の面の放射バタンはあま
り変化させないようにできる。また同様に一部の金属筐
体面にチョーク部を装着し、その数、取り付は位置、形
状を適当に決めることにより、金属筐体上全体の電流分
布を制御して、所望の放射バタンを得ることも可能であ
る。

第７図は本発明の第五実施例を示す図である。

本実施例は、人の肩等にかけて使用する形式のやや大型
の携帯無線機であって、金属筐体４３には図外の送受話
器が接続され、非金属製の筐体カバー４４には肩かけベ
ル）４４Ａが設けられる。金属筐体４３の下部には、小
容量の電池ケース４８Ａまたは大容量の電池ケース４８
Ｂが着脱自在に装着される。

金属体４６の長さり、は、アンテナ共振波の電気長λ。

の１／４である。この場合も筐体上電流をチョーク部で
遮断・制御することにより、放射バタンを所望のものと
している。

本実施例では、電池ケース４８Ａと電池ケース４８Ｂと
のように電池の大きさが異なるため、金属筐体の大きさ
が変化しても、電池部分の筐体上電流はチョーク部で切
られるので、放射特性が電池ケースの寸法により変化す
ることがない。この場合も、金属筐体全周に渡ってチョ
ーク部を設ける必要は無く、その形状、数、取付は位置
を適当に決めて、バタンを成形することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、金属筐体上の電
流を遮断する金属体が筐体表面に設けられ、金属筐体の
大きさに左右されずに所望の放射特性を得ることができ
、金属筐体を人が手に持った場合や接近した場合にもア
ンテナ特性が変化しない携帯無線機を実現できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明第一実施例の説明図、同ら）は上
記実施例の金属体部分の断面図、同（Ｃ）は電場の説明
図。第２図は上記実施例の放射バタン特性図。第３図は上記実施例の金属体の他の形態説明図。第４図（ａ）は本発明第二実施例の説明図、同ら）は上
記実施例の金属体部分の断面図、同（Ｃ）は電場の説明
図。第５図（ａ）は本発明第三実施例の説明図、同ら）は上
記実施例の金属体部分の断面図、同（Ｃ）は電場の説明
図。第６図（ａ）は本発明第四実施例の説明図、同ら）は上
記実施例の金属体部分の断面図、同（Ｃ）は電場の説明
図。第７図は本発明第五実施例の説明図。第８図（ａ）は従来例の説明図、同（ｂ）は電場の説明
図。第９図は従来例の放射バタン特性図。１．１１．３１．４１．５１・・・線状アンテナ素子、
２．１２．３２．４２．５２・・・整合回路、３．１３
．２３．３３．４３．５３・・・金属筐体、３ＡＳ１３
Ａ、２３Ａ、３３Ａ、４３Ａ・・・金属筐体の金属表面
、４．１４．２４．３４．４４．５４・・・非金属製の
筐体カバー、５．１５．２５．３５．５５・・・プラス
チックで形成された固定具、５Ａ、５５Ａ・・・受話器
部分、５Ｂ、５５Ｂ・・・送話器部分、６．１６．２６
．３６．４６・・・金属体、６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４
６Ａ・・・接続端具、６Ｂ、１６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂ・
・・開放端、１７．２７．３７．４７・・・誘電体のス
ペーサ、２１・・・アンテナの放射素子、２１Ａ・・・
スタブ、２１Ｂ・・・給電点、４４Ａ・・・肩かけベル
ト、４８Ａ、４８Ｂ・・・電池ケース、４８Ｃ・・・電
源端子、５５Ｃ・・・ダイヤルバット、Ｅａ・・・アン
テナによる電場、Ｅｃ、Ｅｃｌ〜Ｅｃ３・・・それぞれ
金属筐体による電場、Ｌ、・・・金属体の長さ、Ｌ２・
・・金属体の端から金属筐体のアンテナ取付は端までの
長さ、・・・金属体の余分な長さ。゛弯′・パ。金属体の他の形態尼３　ロ第四実施例￥＞　６　函第三実施ず」、￥）５　図（Ｃ）（ＣＩ）従来例馬８　ワ（ｂ）従来例放射バタン３９図

Claims

【特許請求の範囲】１、金属筐体内に電気回路が実装され、その金属筐体か
ら突出するアンテナが設けられた携帯無線機において、前記金属筐体の表面を覆う帯状形状であって、その金属
筐体とは電気的に絶縁された金属体を設け、その金属体は前記アンテナに近い端部から起算してこの
アンテナの共振波長のほぼ４分の１の奇数倍の位置で前
記金属筐体に電気的に接続された構造であることを特徴とする携帯無線機。２、金属筐体内に電気回路が実装され、その金属筐体か
ら突出するアンテナが設けられた携帯無線機において、前記金属筐体の表面を覆う帯状形状であって、その金属
筐体とは電気的に絶縁された金属体を設け、その帯状形状の金属体の幅は前記アンテナに近い端部か
ら起算してこのアンテナの共振波長のほぼ２分の１の自
然数倍であることを特徴とする携帯無線機。