JPH0653720A - 無線通信用広帯域特性ホイップアンテナ - Google Patents
無線通信用広帯域特性ホイップアンテナInfo
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- JPH0653720A JPH0653720A JP35402392A JP35402392A JPH0653720A JP H0653720 A JPH0653720 A JP H0653720A JP 35402392 A JP35402392 A JP 35402392A JP 35402392 A JP35402392 A JP 35402392A JP H0653720 A JPH0653720 A JP H0653720A
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- antenna element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広帯域のＶＳＷＲ特性のホイップアンテナを
提供することである。 【構成】 アンテナエレメント１は略１／４λ〜１／２
λの範囲内の固定寸法を有している。アンテナエレメン
ト部８とマッチング回路部７との間にはコンデンサＣが
挿入され、直流的に非接続な容量結合をもって接続され
ている。マッチング回路部７はインダクタンスＬ3によ
りアンテナ給電端子２から見て直流的に短絡状態となっ
ている。
提供することである。 【構成】 アンテナエレメント１は略１／４λ〜１／２
λの範囲内の固定寸法を有している。アンテナエレメン
ト部８とマッチング回路部７との間にはコンデンサＣが
挿入され、直流的に非接続な容量結合をもって接続され
ている。マッチング回路部７はインダクタンスＬ3によ
りアンテナ給電端子２から見て直流的に短絡状態となっ
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は無線通信に用いられる広
帯域特性ホイップアンテナの改良に関する。
帯域特性ホイップアンテナの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動体通信における携帯無線器は
小型化してきており、それに伴いアンテナ性能を維持、
或いは向上させ、また小型化も望まれてきているが、一
般的にアンテナの小型化はアンテナインピーダンスにお
ける抵抗成分の低下とリアクタンス成分の増加に繋が
り、アンテナと無線器の接続においては、無線器の高周
波信号入出力性能を充分に発揮させるため、無線器入出
力端の特性インピーダンスとアンテナ入出力端インピー
ダンスをマッチングさせることが必要であることから、
抵抗成分の増加や、逆リアクタンス成分付加によるリア
クタンス相殺を行なうマッチング回路を相互間のアンテ
ナ給電端へ付加する必要があり、このマッチング回路の
影響によって、アンテナ利得損失と周波数帯域の狭帯域
特性を余儀なくされていたことは知られていた。
小型化してきており、それに伴いアンテナ性能を維持、
或いは向上させ、また小型化も望まれてきているが、一
般的にアンテナの小型化はアンテナインピーダンスにお
ける抵抗成分の低下とリアクタンス成分の増加に繋が
り、アンテナと無線器の接続においては、無線器の高周
波信号入出力性能を充分に発揮させるため、無線器入出
力端の特性インピーダンスとアンテナ入出力端インピー
ダンスをマッチングさせることが必要であることから、
抵抗成分の増加や、逆リアクタンス成分付加によるリア
クタンス相殺を行なうマッチング回路を相互間のアンテ
ナ給電端へ付加する必要があり、このマッチング回路の
影響によって、アンテナ利得損失と周波数帯域の狭帯域
特性を余儀なくされていたことは知られていた。
【０００３】近年の移動体通信利用者の増大による諸通
信システムの増加により、送受信兼用アンテナに要求さ
れる使用周波数帯域は比帯域で、従来の倍以上の広帯域
性能である。比帯域は、次の式にて定義する。 比帯域[％]＝｛(ＶＳＷＲ(電圧定在波比)ｎ 以下の周
波数帯域［ＭHz］）／（使用周波数帯域の中心周波数
［ＭHz］）｝×１００
信システムの増加により、送受信兼用アンテナに要求さ
れる使用周波数帯域は比帯域で、従来の倍以上の広帯域
性能である。比帯域は、次の式にて定義する。 比帯域[％]＝｛(ＶＳＷＲ(電圧定在波比)ｎ 以下の周
波数帯域［ＭHz］）／（使用周波数帯域の中心周波数
［ＭHz］）｝×１００
【０００４】また、陸上移動体通信における伝播特性を
考慮すれば、基地局より１［Km］以上で、且つ基地局ア
ンテナが見通せない範囲では、電波の到来は略水平方向
から、更に上方へ（以下、「仰角」と称す）２０度ない
しは３０度までの範囲に集中分布していることが知られ
ており、移動体無線局（車両、携帯無線器等）とアンテ
ナを組み合わせた状態（以下「アンテナ系」と称す）の
指向特性においても前記仰角性能と、且つ移動体無線局
と通信相手の不特定方向性から、水平面内無指向性能を
満たす必要がある（図５参照）。
考慮すれば、基地局より１［Km］以上で、且つ基地局ア
ンテナが見通せない範囲では、電波の到来は略水平方向
から、更に上方へ（以下、「仰角」と称す）２０度ない
しは３０度までの範囲に集中分布していることが知られ
ており、移動体無線局（車両、携帯無線器等）とアンテ
ナを組み合わせた状態（以下「アンテナ系」と称す）の
指向特性においても前記仰角性能と、且つ移動体無線局
と通信相手の不特定方向性から、水平面内無指向性能を
満たす必要がある（図５参照）。
【０００５】図６（ａ）に示す１／４λ型ホイップアン
テナのインピーダンス特性は、図７に示すように一般的
高周波インターフェース部品のインピーダンスである５
０［Ω］に近く、且つ純抵抗成分に近いことから、マッ
チング回路が不要で、広帯域なインピーダンス性能を持
っているが、アンテナの動作上アースの依存度が高く、
無限大アース上に鉛直に設置されることを理想条件とし
ているのに対し、現実は微小面積アース上に設置されて
いることや、携帯無線器寸法からもアンテナエレメント
長（ｌ）よりも無線器実効アース長（Ｈ）の方が大きい
（ｌ＜Ｈ）条件となることから所望の仰角性能を得るこ
ともできず、更に水平面指向特性もアース構造に左右さ
れると共に、エレメントが短いことからアンテナ系や周
囲環境の影響も受け易く、所望の無指向性を得ることが
一般的にできない欠点を持っている。これに対し、図６
（ｂ），（ｃ）に示す３／８λ型や５／８λ型のように
１／４λを超えるアンテナエレメント長を持つホイップ
アンテナでは、インピーダンスにおける抵抗成分の増加
と、リアクタンス成分の増加に伴い、アンテナエレメン
ト直下にマッチング回路を設けなければ成らなくなり、
このマッチング回路でアンテナエレメントとアース間に
容量を付加することにより、アースの依存度を軽減する
ことができ、アンテナ系として適応したアンテナと成
り、広く一般的に利用されているが、近年の利用形態に
おいて、周波数帯域性能と仰角性能の点で無理を生じて
きている。
テナのインピーダンス特性は、図７に示すように一般的
高周波インターフェース部品のインピーダンスである５
０［Ω］に近く、且つ純抵抗成分に近いことから、マッ
チング回路が不要で、広帯域なインピーダンス性能を持
っているが、アンテナの動作上アースの依存度が高く、
無限大アース上に鉛直に設置されることを理想条件とし
ているのに対し、現実は微小面積アース上に設置されて
いることや、携帯無線器寸法からもアンテナエレメント
長（ｌ）よりも無線器実効アース長（Ｈ）の方が大きい
（ｌ＜Ｈ）条件となることから所望の仰角性能を得るこ
ともできず、更に水平面指向特性もアース構造に左右さ
れると共に、エレメントが短いことからアンテナ系や周
囲環境の影響も受け易く、所望の無指向性を得ることが
一般的にできない欠点を持っている。これに対し、図６
（ｂ），（ｃ）に示す３／８λ型や５／８λ型のように
１／４λを超えるアンテナエレメント長を持つホイップ
アンテナでは、インピーダンスにおける抵抗成分の増加
と、リアクタンス成分の増加に伴い、アンテナエレメン
ト直下にマッチング回路を設けなければ成らなくなり、
このマッチング回路でアンテナエレメントとアース間に
容量を付加することにより、アースの依存度を軽減する
ことができ、アンテナ系として適応したアンテナと成
り、広く一般的に利用されているが、近年の利用形態に
おいて、周波数帯域性能と仰角性能の点で無理を生じて
きている。
【０００６】現在、９００［ＭHz］近辺の周波数を利用
した陸上移動通信システムとして、ＭＣＡ（マルチ・チ
ャンネル・アクセス）方式無線システムや自動車・携帯
公衆無線電話システム等が普及しており、利用者の利便
性から小型・軽量な携帯無線器が望まれ、携帯無線器長
手方向長１４５［mm］（通話運用時）程度以下の形状製
品が主流となってきている。
した陸上移動通信システムとして、ＭＣＡ（マルチ・チ
ャンネル・アクセス）方式無線システムや自動車・携帯
公衆無線電話システム等が普及しており、利用者の利便
性から小型・軽量な携帯無線器が望まれ、携帯無線器長
手方向長１４５［mm］（通話運用時）程度以下の形状製
品が主流となってきている。
【０００７】ここで、使用システムの使用周波数帯域の
中心周波数を９００［ＭHz］とすると、自由空間波長λ
0は３３３．３３［mm］となり、長手方向１４５［mm］
は自由空間波長換算にて０．４３５となる。しかし、携
帯無線器長手方向長は無線器外観寸法であり、一般的に
軽量化の目的から無線器外観は樹脂材料により構成され
ていることから、その導電性は期待できず、アンテナ動
作に不可欠なアースとしての効果は無く、アースは無線
器内部のシャーシ筺体や、銅張積層印刷基板上のアース
導体面等に依存しなければならず、アース長は一般的
に、外観寸法の８０［％］程度またはそれ以下と見なけ
ればならず、前述の寸法の実効アース長は１１６［m
m］、自由空間波長概算にて０．３４８以下となる。
中心周波数を９００［ＭHz］とすると、自由空間波長λ
0は３３３．３３［mm］となり、長手方向１４５［mm］
は自由空間波長換算にて０．４３５となる。しかし、携
帯無線器長手方向長は無線器外観寸法であり、一般的に
軽量化の目的から無線器外観は樹脂材料により構成され
ていることから、その導電性は期待できず、アンテナ動
作に不可欠なアースとしての効果は無く、アースは無線
器内部のシャーシ筺体や、銅張積層印刷基板上のアース
導体面等に依存しなければならず、アース長は一般的
に、外観寸法の８０［％］程度またはそれ以下と見なけ
ればならず、前述の寸法の実効アース長は１１６［m
m］、自由空間波長概算にて０．３４８以下となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来、９００［ＭHz］
帯以上の周波数利用システムにおける携帯無線器には、
５／８λ型ホイップアンテナ（指向特性に関与する実効
放射部はアンテナエレメント先端より１／２λ長）が多
く利用されていたが、携帯無線器の小型化に伴い、図８
に示す仰角特性においてｌ＞Ｈの関係となり、所望の仰
角性能を得ることができず、放射・受信効率を低下させ
ていた。これを改善するため、３／８λ型ホイップアン
テナを利用してｌとＨを同等程度にして仰角を水平方向
にし、放射・受信効率を略回復させることが実施されて
いたが、アンテナエレメント長が短い分アンテナ動作利
得は低下してしまう欠点を持っていた。また、これから
の更に小型化される携帯無線器の要求からｌ＞Ｈの傾向
が強く、３／８λの固定寸法では仰角制御が困難な成り
つつある。
帯以上の周波数利用システムにおける携帯無線器には、
５／８λ型ホイップアンテナ（指向特性に関与する実効
放射部はアンテナエレメント先端より１／２λ長）が多
く利用されていたが、携帯無線器の小型化に伴い、図８
に示す仰角特性においてｌ＞Ｈの関係となり、所望の仰
角性能を得ることができず、放射・受信効率を低下させ
ていた。これを改善するため、３／８λ型ホイップアン
テナを利用してｌとＨを同等程度にして仰角を水平方向
にし、放射・受信効率を略回復させることが実施されて
いたが、アンテナエレメント長が短い分アンテナ動作利
得は低下してしまう欠点を持っていた。また、これから
の更に小型化される携帯無線器の要求からｌ＞Ｈの傾向
が強く、３／８λの固定寸法では仰角制御が困難な成り
つつある。
【０００９】これら、ｌとＨの関係による垂直面内指向
仰角特性は、図８に示すダイポールアンテナ等価回路に
おけるアンバランス及びバランス・ダイポールアンテナ
を解析すれば理解でき、更に同位相給電バランスダイポ
ールと考えた時のホイップアンテナエレメント長ｌとア
ンテナ動作利得の関係は、ｌ＝Ｈ＝１／２λの条件時に
水平方向にて最大値を得られることは一般的に知られて
いる（図９参照）。しかし、これら３／８λ型や５／８
λ型ホイップアンテナの比帯域性能はＶＳＷＲ（電圧定
在波比）２．０において８［％］程度であり、旧システ
ムでは対応できていたが、最近の新システムでは更に倍
以上の比帯域性能を要求されることから使用が困難であ
る。
仰角特性は、図８に示すダイポールアンテナ等価回路に
おけるアンバランス及びバランス・ダイポールアンテナ
を解析すれば理解でき、更に同位相給電バランスダイポ
ールと考えた時のホイップアンテナエレメント長ｌとア
ンテナ動作利得の関係は、ｌ＝Ｈ＝１／２λの条件時に
水平方向にて最大値を得られることは一般的に知られて
いる（図９参照）。しかし、これら３／８λ型や５／８
λ型ホイップアンテナの比帯域性能はＶＳＷＲ（電圧定
在波比）２．０において８［％］程度であり、旧システ
ムでは対応できていたが、最近の新システムでは更に倍
以上の比帯域性能を要求されることから使用が困難であ
る。
【００１０】また、３／８λ型や５／８λ型ホイップア
ンテナは、給電点中心導体よりマッチング部を構成する
コイル部を通り、アンテナエレメントへ繋がっており、
給電点から見て中心導体と外部導体間は絶縁状態である
ことから、アンテナエレメントに対する不可抗力なサー
ジ電圧等が印加されると、無線器内部回路へ直接伝達す
ることになり、無線器障害或いは破損を発生する可能性
があった。
ンテナは、給電点中心導体よりマッチング部を構成する
コイル部を通り、アンテナエレメントへ繋がっており、
給電点から見て中心導体と外部導体間は絶縁状態である
ことから、アンテナエレメントに対する不可抗力なサー
ジ電圧等が印加されると、無線器内部回路へ直接伝達す
ることになり、無線器障害或いは破損を発生する可能性
があった。
【００１１】本発明の目的は上述した従来のホイップア
ンテナの欠点を解決した広帯域特性のホイップアンテナ
を提供することにある。
ンテナの欠点を解決した広帯域特性のホイップアンテナ
を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のホイップアンテナは、略１／４波長乃至１
／２波長の範囲内の固定寸法を有するアンテナエレメン
トの給電方向端とマッチング回路とが直流的に非接続な
容量結合手段をもって接続され、かつ上記マッチング回
路は無線器接続方向端から見て直流的に短絡状態である
ように構成されたことを要旨とする。
め、本発明のホイップアンテナは、略１／４波長乃至１
／２波長の範囲内の固定寸法を有するアンテナエレメン
トの給電方向端とマッチング回路とが直流的に非接続な
容量結合手段をもって接続され、かつ上記マッチング回
路は無線器接続方向端から見て直流的に短絡状態である
ように構成されたことを要旨とする。
【００１３】
【作用】アンテナエレメントが実効アース長と略同等の
長さ、またはイメージ等価長となるので、垂直面内指向
仰角特性を水平方向に持っている。前記容量結合の容量
性のリアクタンスによりアンテナエレメントの誘導性リ
アクタンスが近似的に相殺され、かつ前記マッチング回
路によりインピーダンス性能が広帯域化され、比帯域を
増加させている。
長さ、またはイメージ等価長となるので、垂直面内指向
仰角特性を水平方向に持っている。前記容量結合の容量
性のリアクタンスによりアンテナエレメントの誘導性リ
アクタンスが近似的に相殺され、かつ前記マッチング回
路によりインピーダンス性能が広帯域化され、比帯域を
増加させている。
【００１４】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明によるトランシーバＴに用いられるホ
イップアンテナの一実施例を示す。同図において、１は
伸縮可能なアンテナエレメント、２は該アンテナエレメ
ントに対する金属製給電端子、３は絶縁体、４はマッチ
ングボックス、５はマッチング基板、６は給電ケーブル
である。
る。図１は本発明によるトランシーバＴに用いられるホ
イップアンテナの一実施例を示す。同図において、１は
伸縮可能なアンテナエレメント、２は該アンテナエレメ
ントに対する金属製給電端子、３は絶縁体、４はマッチ
ングボックス、５はマッチング基板、６は給電ケーブル
である。
【００１５】図２（ａ），（ｂ）は上記ホイップアンテ
ナの等価構造図及び等価回路図である。同図において、
マッチング回路部７はマッチング基板５上に形成された
コンデンサＣ3、インダクタンスＬ3等から成り、アンテ
ナエレメント部８はアンテナエレメント１の等価抵抗Ｒ
ａ及び等価インダクタンスＬから成るマッチング回路部
７とアンテナエレメント部８との間にマッチング基板上
５に設けられたコンデンサＣが挿入されている。
ナの等価構造図及び等価回路図である。同図において、
マッチング回路部７はマッチング基板５上に形成された
コンデンサＣ3、インダクタンスＬ3等から成り、アンテ
ナエレメント部８はアンテナエレメント１の等価抵抗Ｒ
ａ及び等価インダクタンスＬから成るマッチング回路部
７とアンテナエレメント部８との間にマッチング基板上
５に設けられたコンデンサＣが挿入されている。
【００１６】アンテナエレメント１の固定寸法は、約１
／４λ〜約１／２λで、λ＝λ0×△である。△はアン
テナエレメント１の太さ、材質、表面処理等により決定
される１以下の定数で、λ0は自由空間波長である。な
お、ＺはトランシーバＴの入出力端の特性インピーダン
ス、ＡＣは発信部である。
／４λ〜約１／２λで、λ＝λ0×△である。△はアン
テナエレメント１の太さ、材質、表面処理等により決定
される１以下の定数で、λ0は自由空間波長である。な
お、ＺはトランシーバＴの入出力端の特性インピーダン
ス、ＡＣは発信部である。
【００１７】図１のホイップアンテナはアンテナエレメ
ント１に対し上述したように、概ね１／４λを超え、１
／２λ以下の範囲内の携帯無線器Ｔ等のアンテナ系構造
から定まる実効アース長と略同等長または、イメージ
（影像）等価長な一固定アンテナエレメント長を持たせ
ることにより垂直面内指向仰角特性を水平方向に持たせ
ると共に、図２におけるアンテナエレメント部８とマッ
チング回路部７間に挿入されたコンデンサＣによる容量
性リアクタンス（−ｊＸc）によりアンテナエレメント
１のインダクタンスＬによる誘導性リアクタンス（＋ｊ
ＸL）を近似相殺させ、且つマッチング部変成コイルＬ3
によりインピーダンス抵抗成分Ｒａを無線器入出力端の
特性インピーダンスＺとマッチングさせることにより、
インピーダンス性能の広帯域化として比帯域を増加させ
ている。更に、上記挿入容量リアクタンス（−ｊＸc）
がアンテナエレメントの短縮コンデンサとしても働き、
アンテナエレメント径を等価的に増加させることにな
り、アンテナ特性インピーダンス（Ｚ0a）を低下させ、
アンテナエレメント長対インピーダンス特性変化を緩や
かにすることになり、前述効果と相乗し、更にインピー
ダンス特性の広帯域化として比帯域を増加させ、ＶＳＷ
Ｒ２．０において１７［％］以上の結果を実験からも
得、容量性リアクタンス挿入によるホイップアンテナの
広帯域特性効果を確認している。即ち、挿入容量性リア
クタンス−ｊＸcは、マッチング回路部７と、アンテナ
エレメント部８との両者の効果を持ち備えていることに
なる。
ント１に対し上述したように、概ね１／４λを超え、１
／２λ以下の範囲内の携帯無線器Ｔ等のアンテナ系構造
から定まる実効アース長と略同等長または、イメージ
（影像）等価長な一固定アンテナエレメント長を持たせ
ることにより垂直面内指向仰角特性を水平方向に持たせ
ると共に、図２におけるアンテナエレメント部８とマッ
チング回路部７間に挿入されたコンデンサＣによる容量
性リアクタンス（−ｊＸc）によりアンテナエレメント
１のインダクタンスＬによる誘導性リアクタンス（＋ｊ
ＸL）を近似相殺させ、且つマッチング部変成コイルＬ3
によりインピーダンス抵抗成分Ｒａを無線器入出力端の
特性インピーダンスＺとマッチングさせることにより、
インピーダンス性能の広帯域化として比帯域を増加させ
ている。更に、上記挿入容量リアクタンス（−ｊＸc）
がアンテナエレメントの短縮コンデンサとしても働き、
アンテナエレメント径を等価的に増加させることにな
り、アンテナ特性インピーダンス（Ｚ0a）を低下させ、
アンテナエレメント長対インピーダンス特性変化を緩や
かにすることになり、前述効果と相乗し、更にインピー
ダンス特性の広帯域化として比帯域を増加させ、ＶＳＷ
Ｒ２．０において１７［％］以上の結果を実験からも
得、容量性リアクタンス挿入によるホイップアンテナの
広帯域特性効果を確認している。即ち、挿入容量性リア
クタンス−ｊＸcは、マッチング回路部７と、アンテナ
エレメント部８との両者の効果を持ち備えていることに
なる。
【００１８】本発明のアンテナにおけるマッチング回路
部７は、インダクタンス（Ｌ3）を用いた変成回路を構
成しており、アンテナ給電点２側から見た、中心導体と
外部導体間は直流的に短絡状態である。
部７は、インダクタンス（Ｌ3）を用いた変成回路を構
成しており、アンテナ給電点２側から見た、中心導体と
外部導体間は直流的に短絡状態である。
【００１９】挿入容量性リアクタンス−ｊＸcは、マッ
チング回路部７と、アンテナエレメント部８との両者の
効果を持ち備えていることから、物理的エレメント長
と、電気的エレメント長が或る程度任意に調整すること
が可能であり、携帯無線器実効アース長とアンテナエレ
メント長の仰角性能を考慮した、両者の長さのバランス
を得ることが容易になる。
チング回路部７と、アンテナエレメント部８との両者の
効果を持ち備えていることから、物理的エレメント長
と、電気的エレメント長が或る程度任意に調整すること
が可能であり、携帯無線器実効アース長とアンテナエレ
メント長の仰角性能を考慮した、両者の長さのバランス
を得ることが容易になる。
【００２０】３／８λ型ホイップアンテナは、比帯域を
除く仰角性能だけに着目すれば、近年の９００［ＭHz］
帯携帯無線器用アンテナとしては略適していたが、エレ
メント長の自由度が無く、これからの更に高い周波数、
１．５［ＧHz］帯、２［GHz］帯等の準マイクロ波周波
数帯では、ｌ＜Ｈとなり、仰角性能をも維持することが
できないのに対し、本発明のアンテナでは、エレメント
長に自由度があるとから、これからの準マイクロ波周波
数帯利用無線通信システム用携帯無線器にも充分に適応
する。
除く仰角性能だけに着目すれば、近年の９００［ＭHz］
帯携帯無線器用アンテナとしては略適していたが、エレ
メント長の自由度が無く、これからの更に高い周波数、
１．５［ＧHz］帯、２［GHz］帯等の準マイクロ波周波
数帯では、ｌ＜Ｈとなり、仰角性能をも維持することが
できないのに対し、本発明のアンテナでは、エレメント
長に自由度があるとから、これからの準マイクロ波周波
数帯利用無線通信システム用携帯無線器にも充分に適応
する。
【００２１】マッチング回路部７には、インダクタンス
Ｌ3を用いた変成回路を構成していることから、アンテ
ナ給電点側から見た、中心導体と外部導体間は直流的に
短絡状態であり、このことからアンテナエレメント等に
不可抗力により印加された静電気等のサージ電圧による
サージ電流をアースへ回避させることができ、無線器内
部回路を保護することができる。また、同様の動作によ
り外界雑音や内部雑音に対しても抑圧の効果を持つ。
Ｌ3を用いた変成回路を構成していることから、アンテ
ナ給電点側から見た、中心導体と外部導体間は直流的に
短絡状態であり、このことからアンテナエレメント等に
不可抗力により印加された静電気等のサージ電圧による
サージ電流をアースへ回避させることができ、無線器内
部回路を保護することができる。また、同様の動作によ
り外界雑音や内部雑音に対しても抑圧の効果を持つ。
【００２２】本発明のアンテナは、例えば、車両等の取
付け、動作に際しては、９００［ＭHz］帯や準マイクロ
波周波数帯以上の使用周波数に対する自由空間波長に対
して充分に大きな面積のアース効果を持つ移動体上に設
置されることから、広域アースによるエレメント・イメ
ージ効果が期待でき、携帯無線器設置条件よりも緩和さ
れた条件で、所望の仰角性能を得ることができ、且つ前
述同等以上の比帯域性能を得ることができる。
付け、動作に際しては、９００［ＭHz］帯や準マイクロ
波周波数帯以上の使用周波数に対する自由空間波長に対
して充分に大きな面積のアース効果を持つ移動体上に設
置されることから、広域アースによるエレメント・イメ
ージ効果が期待でき、携帯無線器設置条件よりも緩和さ
れた条件で、所望の仰角性能を得ることができ、且つ前
述同等以上の比帯域性能を得ることができる。
【００２３】９００［ＭHz］帯程度以上の高周波では、
インダクタンス変成回路Ｌ3は銅張積層印刷基板上にマ
イクロストリップラインとして形成することができ、ア
ンテナ構造のコンパクト性と、量産製造上の性能安定化
を図ることができる。これら効果を無視すれば、もちろ
ん立体的コイルにより構成することも可能である。
インダクタンス変成回路Ｌ3は銅張積層印刷基板上にマ
イクロストリップラインとして形成することができ、ア
ンテナ構造のコンパクト性と、量産製造上の性能安定化
を図ることができる。これら効果を無視すれば、もちろ
ん立体的コイルにより構成することも可能である。
【００２４】図３は本発明の他の実施例で、図１と同一
符号は同一または類似の部材で、９は絶縁体、１０は給
電コネクタである。図４は従来のホイップアンテナ５／
８λ型、３／８λ型及び本発明のホイップアンテナの周
波数対ＶＳＷＲ特性（比帯域特性）を示す。
符号は同一または類似の部材で、９は絶縁体、１０は給
電コネクタである。図４は従来のホイップアンテナ５／
８λ型、３／８λ型及び本発明のホイップアンテナの周
波数対ＶＳＷＲ特性（比帯域特性）を示す。
【００２５】図１０は特にセルラーアンテナのような携
帯電話用ホイップアンテナとして好適なように改良され
た本発明の更に他の実施例としてアンテナエレメントの
ホルダー部形状を示す。図１１は上記実施例の等価回路
を示す。
帯電話用ホイップアンテナとして好適なように改良され
た本発明の更に他の実施例としてアンテナエレメントの
ホルダー部形状を示す。図１１は上記実施例の等価回路
を示す。
【００２６】セルラーアンテナのアンテナエレメント長
ｌは約３λ／８のため、アンテナエレメント部８のリア
クタンス成分ｊＸLは５０〜５００Ωに分布している。
アンテナ特性を良くするにはｊＸLを極力小さくするこ
とが望ましいため、上記リアクタンス成分を相殺するべ
く図１０の実施例では−ｊＸLの補償用リアクタンス成
分を付加できるホルダー部形状を提案している。図１０
において、１１は樹脂製ホルダー、１２はロックナッ
ト、１３はリングバネ、１４はトランシーバー筺体壁
で、アンテナエレメント１はホルダー１１を貫通して上
下動可能に保持され、ホルダー１１に螺合するロックナ
ット１２の設置位置によりアンテナエレメント長ｌを微
調整してバンドの調節を行うことができる。リングバネ
１３はホルダー１１の下部に圧着していてマッチング回
路部７に接続されている。
ｌは約３λ／８のため、アンテナエレメント部８のリア
クタンス成分ｊＸLは５０〜５００Ωに分布している。
アンテナ特性を良くするにはｊＸLを極力小さくするこ
とが望ましいため、上記リアクタンス成分を相殺するべ
く図１０の実施例では−ｊＸLの補償用リアクタンス成
分を付加できるホルダー部形状を提案している。図１０
において、１１は樹脂製ホルダー、１２はロックナッ
ト、１３はリングバネ、１４はトランシーバー筺体壁
で、アンテナエレメント１はホルダー１１を貫通して上
下動可能に保持され、ホルダー１１に螺合するロックナ
ット１２の設置位置によりアンテナエレメント長ｌを微
調整してバンドの調節を行うことができる。リングバネ
１３はホルダー１１の下部に圧着していてマッチング回
路部７に接続されている。
【００２７】図１１において、容量Ｃ2はリングバネ１
３とホルダー１１の下部との構造部により得られるもの
で、これはマッチング回路７へ直列に接続されるため、
容量性リアクタンスがアンテナエレメント部８へ付加さ
れることになって前記アンテナエレメント１のリアクタ
ンス成分ｊＸLを相殺する作用を有する。また容量Ｃ1は
ロックナット１２とホルダー１１の上部との構造部より
得られるもので、これはアナテナエレメント部８に並列
に付加されるため、アンテナインピーダンスＺｒとＣ2
との整合を計る補助作用を有する。上記Ｃ1，2の容量値
は下式により算出できる。
３とホルダー１１の下部との構造部により得られるもの
で、これはマッチング回路７へ直列に接続されるため、
容量性リアクタンスがアンテナエレメント部８へ付加さ
れることになって前記アンテナエレメント１のリアクタ
ンス成分ｊＸLを相殺する作用を有する。また容量Ｃ1は
ロックナット１２とホルダー１１の上部との構造部より
得られるもので、これはアナテナエレメント部８に並列
に付加されるため、アンテナインピーダンスＺｒとＣ2
との整合を計る補助作用を有する。上記Ｃ1，2の容量値
は下式により算出できる。
【００２８】
【数１】
【００２９】ここで、εsはホルダー１１の比誘電率、
Ｄ1／Ｄ2は前記ホルダー１１の上部及び下部とロックナ
ット１２、リングバネ１３との寸法比で、Ｄ1＝２ｄ1、
Ｄ2＝２ｄ2である。従って上記容量値はεs，Ｄ1，
Ｄ2，ｌ1，ｌ2で調整できる。
Ｄ1／Ｄ2は前記ホルダー１１の上部及び下部とロックナ
ット１２、リングバネ１３との寸法比で、Ｄ1＝２ｄ1、
Ｄ2＝２ｄ2である。従って上記容量値はεs，Ｄ1，
Ｄ2，ｌ1，ｌ2で調整できる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、比
較的簡単な構成で従来より比帯域性能が大幅に改善され
たホイップアンテナを得ることができる。特にセルラー
アンテナのような携帯電話用ホイップアンテナに本発明
を摘要して前記ホルダー部を有するように構成すれば、
補償用リアクタンス成分を付加して更にインピーダンス
整合の最適化を図ることができる。また前記ホルダー部
において、ロックナットの設置位置に応じてバンドの調
整が可能となるばかりでなく、前記ホルダーを樹脂製と
すれば一体成型が可能で、しかも摩擦が少ないのでアン
テナエレメントの長さ調整を円滑に行うことができる。
較的簡単な構成で従来より比帯域性能が大幅に改善され
たホイップアンテナを得ることができる。特にセルラー
アンテナのような携帯電話用ホイップアンテナに本発明
を摘要して前記ホルダー部を有するように構成すれば、
補償用リアクタンス成分を付加して更にインピーダンス
整合の最適化を図ることができる。また前記ホルダー部
において、ロックナットの設置位置に応じてバンドの調
整が可能となるばかりでなく、前記ホルダーを樹脂製と
すれば一体成型が可能で、しかも摩擦が少ないのでアン
テナエレメントの長さ調整を円滑に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】上記実施例の等価構成図及び等価回路図であ
る。
る。
【図３】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図４】従来の各種ホイップアンテナと本発明のホイッ
プアンテナの周波数対ＶＳＷＲ特性を示す図である。
プアンテナの周波数対ＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図５】陸上移動体通信におけるホイップアンテナ系の
理想指向特性図である。
理想指向特性図である。
【図６】従来の各種ホイップアンテナの概略構成図及び
等価回路図である。
等価回路図である。
【図７】ホイップアンテナのエレメント長と太さによる
インピーダンスの変化特性図である。
インピーダンスの変化特性図である。
【図８】金属製擬似筺体無線器とホイップアンテナエレ
メント長を変化させた時の垂直面内指向仰角特性の一例
を示す図である。
メント長を変化させた時の垂直面内指向仰角特性の一例
を示す図である。
【図９】バランスダイポールアンテナ長と利得変化の特
性図である。
性図である。
【図１０】本発明の他の実施例の主要部を示す概略図で
ある。
ある。
【図１１】図１０の実施例の等価回路図である。
１ アンテナエレメント ２ アンテナ給電端子 ３ 絶縁体 ４ マッチングボックス ５ マッチング基板 ６ 給電ケーブル ７ マッチング回路部 ８ アンテナエレメント部 ９ 絶縁体 １０ 給電コネクタ Ｔ トランシーバ Ｃ 挿入コンデンサ
フロントページの続き (72)発明者 新海 崇嘉 埼玉県蕨市北町４丁目７番４号 日本アン テナ株式会社蕨工場内 (72)発明者 室井 勝二 埼玉県蕨市北町４丁目７番４号 日本アン テナ株式会社蕨工場内
Claims (3)
- 【請求項１】 略１／４波長乃至１／２波長の範囲内の
固定寸法を有するアンテナエレメントの給電方向端とマ
ッチング回路とが直流的に非接続な容量結合手段をもっ
て接続され、かつ上記マッチング回路は無線器接続方向
端から見て直流的に短絡状態であるように構成されたこ
とを特徴とする無線通信用広帯域特性ホイップアンテ
ナ。 - 【請求項２】 前記アンテナエレメントを上下動可能に
保持するホルダー部を備え、該ホルダー部は前記マッチ
ング回路に接続され、かつ前記アンテナエレメントのリ
アクタンス成分を相殺する補償用リアクタンス成分を有
することを特徴とする請求項１に記載の無線通信用広帯
域特性ホイップアンテナ。 - 【請求項３】 前記ホルダー部が、前記アンテナエレメ
ントを保持する樹脂製ホルダーと、該ホルダーの上部に
螺合するロックナットと、上記ホルダーの下部に圧着す
るリンクバネと、を有することを特徴とする請求項２に
記載の無線通信用広帯域特性ホイップアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35402392A JPH0653720A (ja) | 1992-06-03 | 1992-12-14 | 無線通信用広帯域特性ホイップアンテナ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16847892 | 1992-06-03 | ||
| JP4-168478 | 1992-06-03 | ||
| JP35402392A JPH0653720A (ja) | 1992-06-03 | 1992-12-14 | 無線通信用広帯域特性ホイップアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653720A true JPH0653720A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=26492167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35402392A Pending JPH0653720A (ja) | 1992-06-03 | 1992-12-14 | 無線通信用広帯域特性ホイップアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0653720A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09199922A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-31 | Kyocera Corp | アンテナ装置 |
| KR100381549B1 (ko) * | 2001-01-22 | 2003-04-23 | 주식회사 선우커뮤니케이션 | 광대역 마이크로스트립 옴니안테나 |
| JP2004208151A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Dx Antenna Co Ltd | ２周波数共用アンテナ |
| JP2005051503A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Nec Saitama Ltd | 携帯無線機 |
| WO2012083252A3 (en) * | 2010-12-17 | 2012-12-06 | Telegent Systems, Inc. | Whip antenna for mobile communication devices |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0458603A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-25 | Harada Ind Co Ltd | 非接地型極超短波アンテナ |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP35402392A patent/JPH0653720A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0458603A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-25 | Harada Ind Co Ltd | 非接地型極超短波アンテナ |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09199922A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-31 | Kyocera Corp | アンテナ装置 |
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| JP2004208151A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Dx Antenna Co Ltd | ２周波数共用アンテナ |
| JP2005051503A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Nec Saitama Ltd | 携帯無線機 |
| US7180452B2 (en) | 2003-07-28 | 2007-02-20 | Nec Corporation | Portable radio apparatus |
| WO2012083252A3 (en) * | 2010-12-17 | 2012-12-06 | Telegent Systems, Inc. | Whip antenna for mobile communication devices |
| US8848104B2 (en) | 2010-12-17 | 2014-09-30 | Telegent Systems, Inc. | Whip antenna for mobile communication devices |
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