JPH0951222A - アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線機に使用するアンテナに関し、小形・軽
量化に加え、特に待受け時の着呼特性の改善を図ること
を目的とする。 【解決手段】 一端が開放し、他端が無線機１１の接地
面に接続するフレキシブルな金属線１２と、金属線１２
上の一点を給電点Ｆとして無線機１１内の無線回路との
間に接続される給電線１３とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアンテナ、特に携帯
用の無線機に適用して好適なアンテナに関する。従来移
動通信は、海洋船舶や航空機、列車等との通信を中心に
発展してきたが、近年無線機の開発が進み、その小形
化、軽量化、低価格化が実現し、大衆向けの移動通信が
広く利用されるようになった。例えば、携帯電話、コー
ドレス電話（含むＰＨＳ）、トランシーバ等の携帯用無
線機が、その大衆向け移動通信の利用を飛躍的に増大さ
せている。

【０００２】

【従来の技術】図９は一般的な無線機の概観図である。
本図において、１は無線機、特に携帯用の無線機であ
り、きわめて一般的な棒状のホイップアンテナ２を備え
ている。なおホイップアンテナ２は伸長時の状態を示し
ている。携帯用の無線機、例えば携帯電話には、図示す
る如く操作ボタンＢやディスプレイＤが配列されてい
る。

【０００３】図１０は図９に示す無線機の内部の概観図
である。特に、ホイップアンテナ２の収納時の状態を示
している。無線機１の内部には、無線回路（送受信回
路）が内蔵されており、その側方にホイップアンテナ２
が収納されている。無線機１の内部には整合回路（Ｍ
Ｃ）３が設けられ、ホイップアンテナ２と無線回路との
間に接続される。

【０００４】図１１は図１０における整合回路の一例を
示す図である。本図において、整合回路３はＬＣ共振回
路によって構成されており、Ｃの一端は接地されてい
る。この接地（ＧＮＤ）は、図１０において点線で示す
シールドケースに相当する装置グランドＧＮＤである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ホイップアンテナ２
は、送受信周波数に共振する長さ（例えばλ／２やλ／
４：λは送受信周波数の波長）を有する金属性の細長い
棒であり、例えば携帯電話の場合、８００〜９００ＭＨ
ｚ帯の周波数が使用されるから、その長さは８０〜１６
０mm程度になる。

【０００６】このような細長い金属棒が無線機本体から
突出していると携帯性が損なわれるしまた危険でもあ
る。このために図１０に示す如く、通話時以外には、ホ
イップアンテナ２を無線機１の内部に収納する構造を採
用している。 このために無線機本体はそのアンテナ収納用のスペ
ースを確保しておかなければならず、無線機１の小形・
軽量化が図れない、という第１の問題が生ずる。

【０００７】 アンテナ２を無線機本体内に収納した
とき、既述したシールドケースに隣接して置かれること
になり、待受け時における相手からの着呼特性が著しく
劣化するという第２の問題が生ずる。この問題はまた、
基地局あるいは他の移動局を中心とするサービスエリア
を著しく狭めてしまうという不利益をもたらす。 図１０に示す如く、ホイップアンテナ２には必ず整
合回路３が付随し、このために無線機１の小形・軽量化
が図れない、という第３の問題が生ずる。

【０００８】したがって本発明は、待受け時の着呼特性
を改善すると共に無線機の一層の小形・軽量化を可能と
するアンテナを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明のアンテナ
を備える無線機を示す図である。本図に示すとおり、本
発明によるアンテナは、フレキシブルな金属線１２から
なる。いわば紐状のアンテナである。その一端は開放
し、その他端は無線機１１の接地面ＧＮＤに接続する。
なお、この接地面は、無線機１１本体内のシールドケー
ス１４である。このシールドケース１４は、通常、プラ
スチック製の無線機筐体の内面に施した金属蒸着層とし
て形成される。

【００１０】さらに本発明のアンテナは給電線１３を備
える。この給電線１３は、金属線１２上の一点を給電点
Ｆとして、無線機１１内の無線回路（送受信回路）と接
続する。なお給電線１３や金属線１２は、上記のプラス
チック製の筐体に設けた孔を通して筐体内に入り込む。
かくして従来におけるアンテナ収納スペースや整合回路
（ＭＣ）は不要となり、無線機１（従来）に比べ一層の
小形・軽量化が図れる。

【００１１】また、アンテナ（金属線１２）は常時無線
機本体の外部に露出することになり、待受け時の着呼特
性は従来に比べて一層改善される。図２は図１における
整合回路を説明するための図である。図１の構成におい
ては、図１０に示した整合回路（ＭＣ）３に相当するも
のが見られない。周知のとおり、アンテナのインピーダ
ンスと無線回路とのインピーダンスが一致しないと、高
周波の反射が発生し、高周波エネルギーの伝搬が十分行
われない。このために整合回路（ＭＣ）３が設けられ
る。

【００１２】ところが本発明においては整合回路に相当
するものが存在しない。この整合回路に代えて給電線１
３が導入されたからである。図２を参照すると、例えば
λ／４長の金属線１２の一端はオープンでありインピー
ダンスはほぼ無限大（∞）となる。逆に他端は接地面
（ＧＮＤ）にショートしており、そのインピーダンスは
ほぼ０Ωである。そしてこれら一端と他端の間における
電流分布は、図中の点線で表すごとく連続的に変化す
る。つまり、金属線１２上のインピーダンスは、０Ωか
ら∞まで一様に連続的に変化する。

【００１３】そうすると、金属線１２上のある一点に
は、必ず、無線回路側のインピーダンスと一致するイン
ピーダンスが現れる。この一点を給電点（Ｆ）とすれ
ば、従来の整合回路は不要となり、従来のＬＣ共振回路
を単なる金属線で置き換えた効果は大きい。上記給電点
Ｆは、アンテナ（１２）のインピーダンスと、無線回路
側のインピーダンスとが完全に一致する点を選択するの
が理想的である。しかし、製造上の問題や各部品間のバ
ラツキで、完全な一致点を特定するのは困難である。し
たがって給電点Ｆが理想的な給電点からわずかにずれる
ことはあるが、性能上は問題ない。

【００１４】実際の製造においては、現物によって最適
な給電点を実測によって割り出し、その現物を含むロッ
トを一貫生産することになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図３は本発明に基づく第１の形態
を示す図である。第１の形態では、アンテナをなす金属
線１２の一端またはその近傍に重り部材１５を設ける。
フレキシブルな金属線１２としてはきわめて細い金属細
線をより合わせたものが適当である。このようなフレキ
シブルな金属線１２は、外部に対して邪魔にならないし
また危険も及ぼさない。しかし反面、ホイップアンテナ
のように直線性を維持することが難しい。そこで、この
金属線１２が通常の携帯時において、カバンあるいはポ
ケットの外に露出させた状態に置かれることを考えて、
その金属線１２の一端またはその近傍に重り部材１５を
取り付けておくようにする。これによりアンテナはいつ
もピンと伸びた理想的な状態に維持され、待受け時にお
いても送受信特性をいつも最適な状態に保つことができ
る。

【００１６】図４は本発明に基づく第２の形態を示す図
である。一般に携帯用無線機は、送受話部（スピーカと
レシーバ）が無線機本体と一体になっているが、ある種
の無線機では、イヤホーンまたはマイクが信号線を介し
外付けになっている形式のものがある。図４の第２の形
態は、この種の無線機に本発明に係るアンテナを適用し
たものであり、イヤホーンまたはマイク１６が、信号線
１２′を介して、無線機１１内の電気回路（音声処理回
路）に接続される。

【００１７】このような場合、その信号線１２′を金属
線１２として兼用することができる。この信号線１２′
のうち接地側の線の一部が給電点Ｆとなり、給電線１３
に接続する。図５は本発明に基づく第３の形態を示す図
であり、特にアンテナ部分の構造について説明するもの
である。（Ａ）はアンテナ部分の基本的構造、（Ｂ）は
図４の形式でのアンテナ部分の構造をそれぞれ示す。

【００１８】（Ａ）において、金属線１２は紐状導体１
７とこれを包囲する絶縁被覆１８とからなる。（Ｂ）に
おいて、１９は接地線、２０は外被である。接地線１９
は図４において給電線１３に接続する側の信号線であ
る。外被２０は、絶縁体およびその外周を覆う金属網も
しくは金属箔である。この金属網もしくは金属箔は接地
線１９と電気的に接続される。この金属網または金属箔
の一部を給電点Ｆとして給電線１３に接続する。

【００１９】外被２０を設けないこともできるが（この
場合、接地線１９の一部に給電点Ｆを設ける）、アンテ
ナとしての特性が落ちる。上記導体１７、接地線１９お
よび外被２０をなす金属網または金属箔は相互にきわめ
て近い位置にあり高周波的にはこれら全体で１本のアン
テナとして働く。図６は本発明に基づく第４の形態を示
す図である。図４の構成においては金属線１２の長さが
送受信周波数の波長に比べてかなり長くなる場合があ
る。あるいは可能性としては少ないが、図１や図３の構
成において金属線１２をかなり長くしたいという要求が
生じることもあり得る。

【００２０】いずれにしても金属線１２が長くなると、
その上に複数の波が分布することになり、これら複数の
波を合成した高周波によりアンテナでの送受信が行われ
る。そうすると、図８において説明するとおり、アンテ
ナの放射パターンに４つの割れが生じる場合がある。そ
してその割れの発生する方角と、通常の電波到来角θと
が一致してしまい極端にアンテナ特性が劣化（利得の低
下）してしまう。

【００２１】図６の第４の形態では、金属線１２の一部
に、らせん状に巻いたらせん構造部２１を形成する。こ
のらせん構造部２１をなす部分の全長は、λを送受信周
波数として、λ／２である。上記らせん構造部２１は、
好ましくは、金属線１２上に所定間隔をおいて複数形成
する。この所定間隔としてはλ／２が最適である。

【００２２】なお、らせん構造部２１としては一般の電
話等で用いるカールコードのようにしても良いし、ある
いは、らせんに巻いた部分を樹脂モールドで固定しても
良い。らせん構造部２１の採用によって放射パターンが
どのように改善されるかについて、以下に説明する。図
７はらせん構造部を含むアンテナの等価回路図である。
この等価回路において、金属線上に現れる電圧分布を示
すと図中のの欄のようになる。

【００２３】単に金属線を直線に張っただけであると、
その上に現れる電圧分布は図中のの欄に示すように、
正相（＋）と逆相（−）とが交互に現れる。ところが
の欄においては、らせん構造部２１で金属線が巻かれて
しまっているので、の欄で言えば逆相（−）の部分が
殆んど現れない（あるいは正相（＋）の部分が殆んど現
れない）。結局、表に現れる電圧分布は、正相のみまた
は逆相のみの同相成分のみ（図では正相のみ）になる。

【００２４】図８はアンテナの放射パターンを表す図で
ある。本図の（Ａ）は図７におけるの欄（一般）に対
応し、（Ｂ）は図７におけるの欄（本発明）に対応す
る。（Ａ）には前述した放射パターンの４つ割れが示さ
れている。そしてそのうちの２つの割れがＸ方向（水平
向）に現れ、しかも電波到来角θの方向と一致してい
る。一般に電波到来角θは水平面からその上方約１０°
の角度であり、このθ内から電波が入射（受信の場合）
されることが知られている。

【００２５】一方（Ｂ）についてみると、少なくともそ
の電波到来角θ内には、放射パターンの割れは現れず、
きわめて優れたアンテナ特性が得られる。図７のの欄
における金属線上の各点からの放射エネルギーをベクト
ル合成してプロットすると、図８の（Ａ）の放射パター
ンが得られるが、図７のの欄におけるらせん構造部２
１を含む金属線上の各点からの放射エネルギーをベクト
ル合成してプロットすると、図８の（Ｂ）の放射パター
ンが得られることが計算でもあるいは実験的にも確認さ
れる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、常
に無線機本体外に置かれる紐状アンテナの採用および給
電線１３の採用によって、無線機の小形化・軽量化が図
れる。また待受け時の着呼特性が著しく改善し、基地局
等のサービスエリアを広げることができる。

【００２７】さらにまたアンテナの出し入れも必要なく
操作が楽になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナを備える無線機を示す図であ
る。

【図２】図１における整合回路を説明するための図であ
る。

【図３】本発明に基づく第１の形態を示す図である。

【図４】本発明に基づく第２の形態を示す図である。

【図５】本発明に基づく第３の形態を示す図である。

【図６】本発明に基づく第４の形態を示す図である。

【図７】らせん構造部を含むアンテナの等価回路図であ
る。

【図８】アンテナの放射パターンを表す図である。

【図９】一般的な無線機の概観図である。

【図１０】図９に示す無線機の内部の概観図である。

【図１１】図１０における整合回路の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１…無線機 １２…フレキシブルな金属線 １２′…信号線 １３…給電線 １４…シールドケース １５…重り部材 １６…イヤホーンまたはマイク １７…紐状導体 １８…絶縁被覆 １９…接地線 ２０…外被 ２１…らせん構造部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が開放し、他端が無線機（１１）の
   接地面に接続するフレキシブルな金属線（１２）と、該
   金属線（１２）上の一点を給電点（Ｆ）として前記無線
   機（１１）内の無線回路との間に接続される給電線（１
   ３）とからなることを特徴とするアンテナ。
2. 【請求項２】 前記無線機（１１）内の無線回路のイン
   ピーダンスと整合するインピーダンスを有する前記金属
   線（１２）上の一点を前記給電点（Ｆ）とする請求項１
   に記載のアンテナ。
3. 【請求項３】 開放される前記金属線（１２）の一端ま
   たはその近傍に重り部材（１５）を設ける請求項１に記
   載のアンテナ。
4. 【請求項４】 前記金属線（１２）の一部にらせん状に
   巻いたらせん構造部（２１）を形成する請求項１に記載
   のアンテナ。
5. 【請求項５】 前記金属線（１２）に、所定間隔をおい
   て複数の前記らせん構造部（２１）を形成する請求項４
   に記載のアンテナ。
6. 【請求項６】 前記金属線（１２）が、前記無線機（１
   １）の外部に置かれるイヤホーンまたはマイクに接続す
   る信号線である請求項５に記載のアンテナ。
7. 【請求項７】 前記金属線（１２）は、紐状導体（１
   ７）およびこれを包囲する絶縁被覆（１８）からなる請
   求項１に記載のアンテナ。