JPH09130132A - 小型アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイポールアンテナの小型化に伴う同調及び
整合上の課題を除去し、使用場所の制約・事故の懸念・
デザイン上の不都合さ・機能上の無駄等のない携帯型情
報端末機器をベースとしたＦＭ文字多重放送受信機用小
型アンテナを得る。 【解決手段】 短縮型ダイポールアンテナはアンテナ素
子３１、ローディングコイル３２１・３２２、可変容量
ダイオード３３、直流遮断コンデンサ３４、整合コンデ
ンサ３５、給電点３６、可変容量ダイオード印可電圧端
子３７から構成され、分割されたローディングコイルの
うち１つのローディングコイル３２２と可変容量ダイオ
ードを並列に接続して並列回路を構成し市販の可変容量
ダイオードの容量変化量程度で並列回路側を見た見かけ
上のリアクタンスを変化させ、また受信電圧検出部４及
び同調制御回路部５を併用することにより自動的にＦＭ
周波数帯での同調を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】この発明は、アンテナの周波数同
調を自動的に行う機能を有するＦＭ放送受信機用小型ア
ンテナに関し、詳しくは電子手帳やハンディターミナル
等の携帯型情報端末機器の表示部に文字等を表示するＦ
Ｍ文字多重放送受信機用小型アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】小型携帯用ＦＭ放送受信機のアンテナ
は、通常は受信機内に収納されており、使用時に受信機
本体から引き伸ばして使用するのロッド型アンテナが一
般的に用いられていたが、近年は携帯の利便性からイヤ
ホンまたはヘッドホンの接続ケーブルをアンテナとして
兼用したイヤホン型アンテナを用いたＦＭ受信機も商品
化されている。このイヤホン及びヘッドホンのケーブル
の長さは約１ｍ程度であり、使用しない時の携帯時の利
便性を考慮し、前記ケーブルをリールケースに巻き取っ
て収納したり、あるいは受信機本体内に巻取収納するタ
イプのものもある。

【０００３】一方、前記ロッド型アンテナを内蔵した受
信機は良好な受信感度を得る為、使用時には受信機本体
から引き伸ばして使用し、この時のアンテナの長さは最
長７０〜９０ｃｍ程度まで引き伸ばされるものもある。
ごく最近製品化されたＦＭ文字多重放送受信機用のアン
テナも、これまでのＦＭ放送受信機（ポケットラジオ）
のアンテナと同様である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、ＦＭ多重放送の
サービスが開始されたが、この放送は通常のＦＭ放送に
文字情報を多重化してニュース・天気情報・交通情報・
番組情報等をサービスするようにしたものであり、この
放送を受信する為のＦＭ文字多重放送受信機が各社で試
作され、その中の一部が既に製品化されている。

【０００５】また、今後のＦＭ文字多重放送の普及に向
けて、この放送を受信するための受信機も携帯型・据置
型・カーステレオ型・パソコンチューナーボード型等、
各種のタイプのものが考えられている。この中で、特に
携帯型のものについては少なくとも次の２つのタイプが
考えられる。

【０００６】そのひとつは従来の携帯用ＦＭ放送受信機
と同様なＦＭ文字多重放送専用の携帯用受信機タイプで
あり、このタイプは携帯用ＦＭ放送受信機をベースとし
て、これに文字情報を復調するデコーダ回路を付加する
ことによってＦＭ音声放送と文字多重放送の両放送を１
つの装置で受信できるようにしたタイプである。

【０００７】他のひとつは近年急速に普及した電子手帳
やハンディターミナル等の携帯型情報端末機器を利用し
たものであり、前記携帯型情報端末機にＦＭ文字多重放
送受信機を外付け、あるいは内蔵させたタイプである。
前記携帯型情報端末機をベースとするタイプは、基本的
にはＦＭ文字多重放送のみを受信するものであり、受信
したニュース・天気情報・交通情報・番組情報等の文字
情報を携帯型情報端末機器に具備された表示部に可視表
示させるようにしたものである。

【０００８】また、携帯型情報端末機器をベースとした
タイプは、一般的に机上や膝の上に置いたり、あるいは
手に持って操作することが多く、このためＦＭ文字多重
放送受信のためにロッド型アンテナを使用するタイプで
は剛性のあるアンテナを長く伸ばして使用しなければな
らず、見た目のスマートさにかけるばかりでなく、狭い
場所での操作性、携帯性が良くないと言った課題を有し
ていた。また、この課題を解決するため、フレキシブル
なコードによって構成されるイヤホン型アンテナに変え
ることが考えられるが、イヤホン型アンテナにおいても
使用時にはアンテナコードを長く引き延ばさなければな
らないことに起因し、コードが絡まったり、よれたり
し、この結果、受信感度が低下したり、あるいは音声を
聞くための不要な機能を具備しており、アンテナとして
のみ使用するには不向きであった。

【０００９】このため、現在、上述のような課題をなく
した高感度の小型アンテナ、できれば内蔵可能な小型ア
ンテナの開発が強く要求されている。一方、小型アンテ
ナは一般にアンテナ入力インピーダンスの実数部である
入力抵抗が小さいためにアンテナのＱが高くなり、イン
ピーダンスの整合帯域幅から見ると狭帯域となる等の周
波数帯域幅の問題を有している。

【００１０】上記問題については、急激な不整合損の増
加問題に鑑み、同調及び整合のための何らかの手段を講
じなければ受信利得が低下して受信感度が悪くなること
となる。一般にダイポールアンテナを小型化するために
は、所望周波数で同調できるようにローディングコイル
（装荷コイル）をアンテナ素子の頂部・中間部・根部の
いづれかに配置して短縮型ダイポールアンテナとする
が、アンテナ素子が小型化され短くなるほどインダクタ
ンスの大きなローディングコイルが必要となる。

【００１１】また、このインダクタンスの大きなローデ
ィングコイルはコイルの巻き数が多く、この結果、アン
テナが長くなって損失抵抗が多くなる。そして、損失抵
抗が多くなるとアンテナ素子で受信した電力がこの抵抗
により損失を受け受信感度が悪くなる等の悪循環があ
る。

【００１２】ＦＭ放送の周波数帯域は、日本においては
７６〜９０ＭＨｚであり、この間の所望の周波数を受信
するためにはローディングコイルの値を調整して同調を
行わなければならない。一般に、ローディングコイルの
値を調整するためには可変コンデンサを直列または並列
に接続して調整を行う。また電子的に調整を行うには、
可変コンデンサの替わりに可変容量ダイオードが使用さ
れる。しかし、製造コストの面から現在市販されていて
使用可能な可変容量ダイオードの容量値は数ボルトの印
可電圧に対し数ｐＦ〜数十ｐＦ、即ちＦＭ周波数帯で１
０〜１００オーム程度である。

【００１３】一方、前述のローディングコイルの所望値
はＦＭ周波数帯でアンテナ素子の長さが１０〜１５ｃｍ
程度で数千オームとなるため、従来の一般的な同調方法
では可変コンデンサまたは可変容量ダイオードの可変値
が小さく、ＦＭ周波数帯をカバーすることができない。

【００１４】以上述べたように、ダイポールアンテナを
小型化すれば同調回路の付加を要し、同調手段を付加し
てもローディングコイルの調整が困難である。この結
果、従来から広帯域のロッド型アンテナやイヤホン型ア
ンテナが用いられていたのである。

【００１５】この発明の目的は、ダイポールアンテナの
小型化に伴う同調及び整合上問題となる調整を除去し、
ロッド型アンテナやイヤホン型アンテナの問題点、即
ち、使用場所等の制約・事故等の懸念・デザイン上の不
都合さ・機能上の無駄等のない携帯型情報端末機器をベ
ースとしたＦＭ文字多重放送受信機用小型アンテナを提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においてはフェライト材をコア材として構成
したローディングコイルを短縮型ダイポールアンテナの
ローディングコイルとすると共に、このローディングコ
イルを２つに分割し、分割された一方のローディングコ
イルと可変容量ダイオードを並列に接続して同調用ロー
ディングコイルを構成する。

【００１７】さらに受信電圧検出回路と自動同調制御回
路により前記可変容量ダイオードの印可電圧を調整して
自動的に周波数同調を行い、筺体内に内蔵可能な小型な
構造のアンテナを提供する。

【００１８】

【作用】上記のように構成された短縮型ダイポールアン
テナにおいては、ノーマルなダイポールアンテナ（長
さ：約１．８ｍ程度）に比べ１／１０〜１／２０の小型
化ができ、このため機器筺体内に内蔵できる携帯型情報
端末機器をベースとしたＦＭ文字多重放送受信機用小型
アンテナを提供することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図に基
づいて説明する。図１は、本発明の短縮型ダイポールア
ンテナの構造原理を説明するための構成図である。

【００２０】本発明の短縮型ダイポールアンテナは、ア
ンテナ素子３１、ローディングコイル３２１・３２２、
可変容量ダイオード３３、直流遮断コンデンサ３４、整
合コンデンサ３５、給電点３６、可変容量ダイオード印
可電圧端子３７によって構成されている。

【００２１】アンテナ素子３１は図１のように角状の素
子に限定される必要はなく、丸棒状の素子であっても長
さが短ければ形状には拘らない。また、材質はアンテナ
素子として適する銅、アルミ、銀等の良導体から形成さ
れる。前記ローディングコイル３２１・３２２はアンテ
ナ素子のインピーダンスに見合う高いインダクタンスが
要求されるため、コア材としてフェライト材を使用して
いる。さらに、前記フェライト材はアンテナのＱを下げ
ないように所望周波数で低損失の材料を使用している。

【００２２】近年は材料技術の進歩により、例えば９×
５×２０ｍｍ程度の市販の角柱状のフェライト材に直径
１ｍｍ程度の導線を８〜１０巻程度巻装することによ
り、ＦＭ周波数帯において低損失のインダクタンス（１
０００〜１５００オーム）が容易に得られる。

【００２３】ローディングコイル３２１・３２２は後述
するように２つに分割されており、それぞれのコイルは
同じフェライト材に形成しても、また別々のフェライト
材に形成してもよい。可変容量ダイオード３３は端子３
７から印可される電圧に応じて容量値が変化するダイオ
ードであり、ローディングコイル３２２と並列に接続す
ることにより同調回路を構成している。直流遮断コンデ
ンサ３４は可変容量ダイオード３３に直流電圧を良好に
印可するため、直流電圧は遮断し高周波成分は導通させ
る目的で設けられたコンデンサである。整合コンデンサ
３５は給電点３６以降の受信回路部との整合を図るため
のコンデンサである。受信回路部は給電点３６において
接続され、可変容量ダイオード印可電圧端子３７は後述
する同調制御回路部と接続されている。

【００２４】以下に、上記の構成からなる短縮型ダイポ
ールアンテナの同調回路部分（主にローディングコイル
３２１・３２２と可変容量ダイオード３３の部分）の動
作について説明する。短いアンテナ素子を用いて短縮型
ダイポールアンテナを構成する場合、アンテナ素子のイ
ンピーダンスに見合うインダクタンスを有するローディ
ングコイルが必要である。この場合ローディングコイル
に要求されるインダクタンス値は非常に大きく、従来行
われてきた比較的長いアンテナ素子を使用した短縮型ダ
イポールアンテナの同調方法、即ち、ローディングコイ
ルを分割せずにローディングコイル全体に対して直列ま
たは並列に可変コンデンサまたは可変容量ダイオードを
接続する方法では、可変コンデンサまたは可変容量ダイ
オードの容量変化量が小さいために十分な同調の調整が
できず、機械的にローディングコイルの巻き数・長さ・
大きさ・形状を変える必要があった。

【００２５】本発明はこのローディングコイル３２１・
３２２を２つに分割し、分割されたローディングコイル
のうち１つのローディングコイル３２２と可変容量ダイ
オードを並列に接続して並列回路を構成し、市販の可変
容量ダイオードの容量変化量程度で図１のａ−ｂまたは
ｃ−ｄのローディングコイル３２２と可変容量ダイオー
ドからなる並列回路の見かけ上のリアクタンスを変化さ
せてＦＭ周波数帯での同調を行うことができるようにし
たものである。

【００２６】以下、具体的に数値を用いて説明する。短
いアンテナ素子のインピーダンスのリアクタンス分が周
波数８０ＭＨｚにて−ｊ２０００［Ω］とすると、必要
なローディングコイルのインダクタンス値は＋ｊ２００
０［Ω］であり、図１において給電点３６を中心として
２組のローディングコイル３２１・３２２を配している
ため、それぞれのローディングコイル３２１・３２２の
インダクタンス値は＋ｊ１０００［Ω］となる。

【００２７】ここで印可電圧１〜５ボルトに対し２０〜
５０ｐＦ程度の容量変化比の大きいＦＭチューナ電子同
調用可変容量ダイオードを周波数８０ＭＨｚで用いると
すると、このダイオードのリアクタンス変化量は−ｊ４
０［Ω］〜−ｊ１００［Ω］である。

【００２８】これを考慮し、例えばローディングコイル
３２２のインダクタンス値を＋ｊ１２０［Ω］に、また
ローディングコイル３２１のインダクタンス値を＋ｊ１
３３０［Ω］に選ぶと図１のａ−ｂまたはｃ−ｄからロ
ーディングコイル３２２と可変容量ダイオードの並列回
路側を見た時の見かけ上のリアクタンス値は可変容量ダ
イオード３３のリアクタンス変化量：−ｊ４０［Ω］〜
−ｊ１００［Ω］に対応して−ｊ６０［Ω］〜−ｊ６０
０［Ω］に変化し、ローディングコイル３２１・３２２
及び可変容量ダイオード３３からなるローディングコイ
ルの変化量は＋ｊ７３０［Ω］〜＋ｊ１２７０［Ω］の
５４０［Ω］となる。

【００２９】これはひと組のローディングコイルの変化
量であり、総合的には２倍の１０８０［Ω］となる。こ
の変化量を周波数の変化に換算すると約７１［ＭＨｚ］
〜９４［ＭＨｚ］となり、ＦＭ放送周波数帯を十分にカ
バーすることができる。一方、従来の方法、即ちローデ
ィングコイルを分割せずにローディングコイル全体に対
して直列に可変容量ダイオードを接続する方法に同様の
値を適用してみると、可変容量ダイオードのリアクタン
ス変化量：−ｊ４０［Ω］〜−ｊ１００［Ω］に対応し
て周波数は約２［ＭＨｚ］程度の変化しかみられず、Ｆ
Ｍ放送周波数帯をカバーすることができない。

【００３０】次に、本発明の短縮型ダイポールアンテナ
を使用して自動的に同調を行う手段と方法の一例を図２
に基づいて説明する。図２は、本発明の短縮型ダイポー
ルアンテナの同調方法にかかわる動作を説明するための
ブロック回路図である。

【００３１】本発明の短縮型ダイポールアンテナを使用
して自動的に同調を行う回路は、大別して短縮型ダイポ
ールアンテナ３、受信電圧検出部４、同調制御回路部５
から構成される。受信電圧検出部４は短縮型ダイポール
アンテナ３の給電点３６から出力されたＦＭ放送受信周
波数の高周波電圧を直流電圧に変換する回路で高周波電
圧の強度（振幅の大きさ）に応じてほぼ比例的に直流電
圧の振幅の大きさが変化する回路である。

【００３２】この回路は現在使用されているＦＭ放送受
信機の初段の集積回路であるフロントエンド部にＳメー
タ出力端子として既設されている。もし、このＳメータ
出力端子が設けられていないフロントエンド部について
はＡＧＣ（自動利得制御）端子またはＩＦ（中間周波数
出力）端子からの出力を付加したＲＳＳＩ回路（入力高
周波電圧に対応して直流電圧を発生する回路）を通じて
取り出せばＳメータ出力端子と同様の機能を果たすこと
ができる。

【００３３】例えば短縮型ダイポールアンテナ３が所期
の周波数（ｆ）で同調が行われるように可変容量ダイオ
ード３３に直流電圧が印可されている場合、受信周波数
と受信電圧検出部４の出力値との関係は図３に示すよう
になる。図３は、同調時における受信周波数と受信電圧
検出部の出力値との関係を示す説明図である。

【００３４】この図から明らかなように、短縮型ダイポ
ールアンテナ３の同調周波数と受信周波数とが一致すれ
ば、短縮型ダイポールアンテナ３の給電点から出力され
る出力電圧は最大となり、これに応じて受信電圧検出部
の出力値も図２に示すように最大となる。

【００３５】同調制御回路部５は、受信電圧検出部４か
ら出力される電圧を判定し可変容量ダイオード印可電圧
端子３７に所要の電圧を供給する回路である。同調制御
回路部の一例を図２に示している。この回路は受信電圧
検出部４から出力されるアナログ電圧をＣＰＵ５２が処
理し易いパルス状のデジタル電圧に変換するためのＡ／
Ｄコンバータ５１、ＣＰＵ５２、ＣＰＵ５２から出力さ
れるデジタル電圧を可変容量ダイオード印可電圧である
アナログ電圧に変換するためのＤ／Ａコンバータ５３か
ら構成することができる。

【００３６】このように構成された同調制御回路部５
は、受信電圧検出部４からの出力電圧を受けてＣＰＵ５
２でこの電圧がある一定の電圧以上であるか、または最
大値であるか等、ＣＰＵ５２及び周辺メモリに書き込ま
れたプログラムに従って処理を行いＤ／Ａコンバータ５
３を通じて所要電圧を出力することができる。

【００３７】以上説明した受信電圧検出部４、同調制御
回路部５は共に本発明の一例であり、同様の機能を果た
すものであれば他の回路であっても問題はない。次に、
自動的に同調を行う場合の一例を以下に説明する。例え
ば可変容量ダイオード印可電圧１［Ｖ］で７６［ＭＨ
ｚ］に、２［Ｖ］で８０［ＭＨｚ］に、さらに５［Ｖ］
で９０［ＭＨｚ］に同調するよう、短縮型ダイポールア
ンテナ３を構成したと仮定する。

【００３８】一方、ラジオチューナは８０［ＭＨｚ］を
選局したとする。ここでＣＰＵ５２はＤ／Ａコンバータ
５３から１［Ｖ］の電圧を出力するようにＤ／Ａコンバ
ータ５３にデジタル信号を出力し、短縮型ダイポールア
ンテナ３に構成される可変容量ダイオード３３のカソー
ド端に印可電圧端子３７を通じて１［Ｖ］の電圧を印可
する。この場合、図１に示す給電点３６の出力電圧は７
６［ＭＨｚ］では最大になるが受信選局周波数８０［Ｍ
Ｈｚ］では図２の例に示すように出力電圧は低く、受信
電圧検出部４から出力される電圧もまた低い電圧を示
す。この電圧をＡ／Ｄコンバータ５１を通じてＣＰＵ５
２で処理し読み込み値をメモリに記憶する。

【００３９】つぎにＣＰＵ５２はＤ／Ａコンバータ５３
から例えばＯ．１［Ｖ］増しの１．１［Ｖ］の電圧を出
力するようにＤ／Ａコンバータ５３にデジタル信号を出
し短縮型ダイポールアンテナ３の可変容量ダイオード３
３のカソード端に印可電圧端子３７を通じて１．１
［Ｖ］の電圧を印可し、この時の受信電圧検出部４出力
電圧を同様に読みとる。以下同様にして順次ＣＰＵ５２
出力電圧に対する受信電圧検出部４出力電圧を読み込み
最大値を判定していく。

【００４０】最大となる電圧、例えば８０［ＭＨｚ］の
同調電圧２［Ｖ］が最大値であると判定した時、この電
圧を可変容量ダイオード印可電圧端子３７に印可するべ
くＣＰＵ５２が動作して自動的に同調動作を行うことに
なる。以上説明した動作方法は本発明の短縮型ダイポー
ルアンテナを使用して自動的に同調を行う方法の一例で
あり、例えば予めアンテナの周波数特性をＣＰＵ内に記
憶しておき選局周波数に応じてダイレクトに可変容量ダ
イオード印可電圧を近傍の電圧にセットし狭い範囲のみ
をサーチする方法、３点比較法により最大値をサーチす
る方法等、いろいろな手法が講じられるが、本発明の目
的を実現する為にはいずれの方法でもよく、特に本発明
実施例に制限されるものではない。

【００４１】以上説明した同調制御回路部、特にＣＰＵ
部は携帯型情報端末機器内に有する回路部であり、これ
を併用することにより本発明の短縮型ダイポールアンテ
ナのために新たな回路を特別に付加する必要がなしに所
望のアンテナが実現できることは本発明の重要な利点の
ひとつである。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、機
器の筺体内に内蔵可能な小型アンテナを構成し、これに
伴うアンテナ利得の低下を最小限に防止し、携帯型情報
端末機器内のＣＰＵ及び受信部内の受信電圧検出部等の
回路部を有効に利用して自動同調が可能なＦＭ文字多重
放送受信機用小型アンテナを提供することができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の短縮型ダイポールアンテナの構造原理
を説明するための構成図である。

【図２】本発明の短縮型ダイポールアンテナの同調方法
にかかわる動作を説明するためのブロック回路図であ
る。

【図３】同調時における受信周波数と受信電圧検出部の
出力値との関係を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ 携帯型情報端末機器 ２ ＦＭ文字多重放送受信部 ３ 短縮型ダイポールアンテナ ４ 受信電圧検出部 ５ 同調制御回路部 ３１ アンテナ素子 ３３ 可変容量ダイオード ３４ 直流遮断コンデンサ ３５ 整合コンデンサ ３６ 給電点 ３７ 可変容量ダイオード印可電圧端子 ５１ Ａ／Ｄコンバータ ５２ ＣＰＵ ５３ Ｄ／Ａコンバータ ３２１、３２２ ローディングコイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも放射素子、ローディングコイ
   ル、可変容量ダイオードとからなる短縮ダイポール型の
   内蔵可能な小型アンテナにおいて、 ローディングコイルを２つに分割し、分割された一方の
   ローディングコイルと可変容量ダイオードを並列に接続
   し、同調用ローディングコイルを構成したことを特徴と
   する小型アンテナ。
2. 【請求項２】 受信電圧検出回路と自動同調制御回路に
   より可変容量ダイオードの印可電圧を調整して周波数同
   調を行うことを特徴とする請求項１記載の小型アンテ
   ナ。
3. 【請求項３】 ローディングコイルのコア材としてフェ
   ライト材を用いたことを特徴とする請求項１記載の小型
   アンテナ
4. 【請求項４】 受信電圧検出回路と自動同調制御回路を
   機器本体回路部と共用して周波数同調を行うことを特徴
   とする請求項２記載の小型アンテナ