JPH098689A - ホイップアンテナ及び無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １つの整合回路でホイップアンテナの引き出
しモードと収納モードにおいてインピーダンスマッチン
グをとるようにする。 【構成】 使用時に筐体１２から引き出され、未使用時
または待ち受け時に筐体内に収納される無線機用ホイッ
プアンテナ（１１ａ，１１ｂ；１１ｃ，１１ｄ；１１
ｅ．１１ｆ）の全長を、引き出し時と収納時で異なら
せ、収納時の全長を引出時の全長より長くする。ホイッ
プアンテナの全長を収納時に引き出し時より長くする
と、アンテナ長、筐体の長さ、アンテナと筐体間のギャ
ップ長などの条件が変っても、確実に収納時と引出時の
アンテナ入力インピーダンスが等しくなる給電点が存在
するようにできる。この結果、該給電点に整合回路１５
を接続することにより、１つの整合回路で収納時と引出
時でのインピーダンスマッチングを取ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用時にアンテナを筐
体から引き出し、未使用時または待ち受け時に筐体内に
アンテナを収納する構造を有したホイップアンテナ及び
該ホイップアンテナを備えた無線機に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話などの携帯型無線機に用いるア
ンテナとして、従来ホイップアンテナ(whip antenna)が
用いられている。このホイップアンテナは使用時に筐体
から引き出され、未使用時または待ち受け時に筐体内に
収納される構造になている。すなわちホイップアンテナ
は、使用時に筐体から引き出した状態と待ち受け時に筐
体内に収納した状態の２つのモードで使用される。した
がって、ホイップアンテナは引出し時と収納時の両モー
ドで機能しなければならない。ところで、アンテナを無
線機に使用する場合、電波を効率良く放射するために無
線回路とアンテナ間に整合回路を設け、両者のインピー
ダンスマッチングをとっている。ホイップアンテナを備
えた無線機も同様であり、ホイップアンテナ引出し時と
収納時の両モードでインピーダンスのマッチングがとれ
るように整合回路を設けている。図１５はホイップアン
テナを備えた従来の無線機の断面図で、(a)はアンテナ
を引き出した状態、(b)はアンテナを無線機筐体に収納
した状態を示している。

【０００３】図中、１はロッド状のホイップアンテナ、
２は絶縁体で形成された無線機筐体であり、回路基板を
収容する基板収容部２ａとホイップアンテナを収容する
アンテナ収容部２ｂを有している。３は無線回路や整合
回路が実装された基板、４は電磁シールドのための金属
体で、無線回路を囲むように設置されている。５は回路
基板上に実装された整合回路で、アンテナのインピーダ
ンスを無線回路の特性インピーダンスにマッチングさせ
るためのである。６はホイップアンテナ１を挿通され、
該ホイップアンテナを上下方向に移動可能に支持するア
ンテナ支持金具、７は整合回路５とアンテナ支持金具６
間を電気的に接続し、アンテナ１に給電する給電用接触
金具である。ホイップアンテナ１は例えばチタン合金で
形成され、上端部にツマミ１ａ、下端部にストッパ１ｂ
が設けられ、筐体のアンテナ収納部２ｂから引き出した
り（図１５(a)参照)、該アンテナ収納部に収納可能にな
っている(図１５(b)参照)。

【０００４】かかる無線機に使用されるホイップアンテ
ナ１は給電点の位置により入力インピーダンスが大きく
変化する。このため、ひとつの整合回路５で両モードで
のインピーダンスマッチングを取ることは容易でなく、
しかも、アンテナ長、筐体の長さ、アンテナと筐体間の
距離などの条件によってはひとつの整合回路で両モード
でのインピーダンスマッチングを取ることが不可能な場
合も多い。

【０００５】しかし、従来は、(1) ホイップアンテナの
入力インピーダンスが、ホイップアンテナを引き出した
状態と収納した状態でどのように変化し、どの程度の値
をとるのか、(2) ホイップアンテナの全長やその配置な
どの要素がホイップアンテナの入力インピーダンスに対
してどのような影響を及ぼすのかについての検討は行っ
ておらず、試行錯誤的にインピーダンスマッチングの調
整を行うものであった。特に、従来は、ホイップアンテ
ナ引き出し時と収納時とで入力インピーダンスが一致す
る状態を積極的に探し出すといったことを行っていなか
った。例えば、積極的にホイップアンテナの給電位置を
調整して引出時と収納時のインピーダンスを一致させる
といった手法を取っておらず、給電位置は、単に、ホイ
ップアンテナを完全に引き出した状態で機構的に給電で
きる端部であるとしているだけであった。

【０００６】以上のように、従来は試行錯誤的な調整に
より、１つの整合回路を用いてホイップアンテナ引き出
し時と収納時の両モードにおいてインピーダンスマッチ
ングをさせるものであり、調整作業が容易でなく、しか
も、いかに調整しても両モードでインピーダンスマッチ
ングをとれない場合もあった。そこで、両モード（引き
出しモード、収納モード）での入力インピーダンスを一
致させて整合をとることの難しさを解消するために、そ
れぞれのモードに対応させて整合回路を設け、モードに
応じて整合回路を切り替えることが行われている。この
方法は、スイッチなどの機構を設けて、ホイップアンテ
ナ引き出し時と収納時とで違う整合回路を動作させ、そ
れぞれのモードにおいてインピーダンスマッチングをと
るもので、確実にインピーダンスマッチングをさせるこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる方法で
は整合回路を２系統設けなければならず、また整合回路
の切り替えを行なうスイッチなどの機構も必要となり、
全体として構造が複雑となると共に、コスト高となる問
題があった。以上から、本発明の目的は、整合回路を２
系統設けることなく、１つの整合回路でホイップアンテ
ナの引き出しモードと収納モードにおいてインピーダン
スマッチングをとることのできるホイップアンテナ及び
無線機を提供することである。本発明の別の目的は、ア
ンテナ長、筐体の長さ、アンテナと筐体間の距離に関係
なく、確実に両モードにおける入力インピーダンスを一
致させて１つの整合回路でインピーダンスマッチングを
とることができるホイップアンテナ及び無線機を提供す
ることである。本発明の更に別の目的は、両モードにお
いて１つの整合回路でインピーダンスマッチングをとる
ためのアンテナ設計の自由度を大きくできるホイップア
ンテナ及び無線機を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図１(Ａ)において、１１ａは引き出し及び収
納可能なロッド状の第１アンテナエレメント、１１ｂは
所定長のロッド状の第２アンテナエレメントであり、第
１アンテナエレメントの収納時に該第１アンテナエレメ
ントの下端部と電気的に接触してアンテナ長を増大し、
第１アンテナエレメントの引出時に該第１のアンテナエ
レメントと離間するもの、11b-1は第２のアンテナエレ
メントの上端部に設けられ、第１アンテナエレメントの
下端に設けられたストッパを受容する受容部である。１
２は無線機筐体であり、回路基板収納部１２ａ、アンテ
ナ収納部１２ｂを有している。１３は無線回路等を実装
する回路基板、１５はホイップアンテナの引き出し及び
収納の両モードにおいて、無線回路とアンテナ間のイン
ピーダンスのマッチングをとるための整合回路、１６は
第１アンテナエレメント１１ａを移動可能に保持すると
共に該第１アンテナエレメントに電気的に接触する保持
金具、１７は保持金具を介してアンテナと整合回路の出
力端子間を接続する給電部、１８は第１アンテナエレメ
ントの収納時に該第１アンテナエレメントの下端部と電
気的に接触するように第２アンテナエレメント１１ｂを
固定する第２アンテナエレメント固定部である。

【０００９】図１（Ｂ）において、１１ｃは導体部11c-
1の先端に絶縁体11c-2を備え、無線機筐体１２から引き
出し及び収納可能なロッド状の第１アンテナエレメント
であり、第１アンテナエレメントの上端部にはツマミ11
c-3、下端部にストッパ11c-4を有している。１１ｄは無
線機筐体１２におけるアンテナ収納部１２ｂの上部に固
定され、第１アンテナエレメントが移動可能に挿通され
ると共に、該第１アンテナエレメントの導体部と電気的
に接触する第２アンテナエレメントであり、第１アンテ
ナエレメントの支持金具としての機能も有している。図
１（Ｃ）において、１１ｅは無線機筐体１２から引き出
し及び収納可能なロッド状の第１アンテナエレメント、
１１ｆは第２アンテナエレメント、１１ｇは第１アンテ
ナエレメントの上端部に設けられ、第２アンテナエレメ
ントを移動可能に保持する絶縁体で形成されたホルダー
である。

【００１０】

【作用】使用時に筐体から引き出され、未使用時または
待ち受け時に筐体内に収納される無線機用ホイップアン
テナの全長を、引き出し時と収納時とで異ならせ、収納
時の全長を引出時の全長より長くする。収納時のホイッ
プアンテナの全長を引き出し時の全長より長くすると、
アンテナ長、筐体の長さ、アンテナと筐体間の距離など
の条件が変っても、確実に収納時と引出時のアンテナ入
力インピーダンスが等しくなる給電点が存在するように
できる。この結果、該給電点に整合回路を接続すること
により、１つの整合回路で収納時と引出時とでインピー
ダンスマッチングを取ることができる。・・・請求項
１、請求項８

【００１１】ホイップアンテナの全長を収納時に引き出
し時より長くするために、ホイップアンテナは図１
（Ａ）に示すように、 無線機筐体１２から引き出し
及び収納可能な所定長Ｌ１の第１のアンテナエレメント
１１ａと、無線機筐体におけるアンテナ収納部１２ｂ
の下方に固定され、第１のアンテナエレメント１１ａの
収納時に該第１のアンテナエレメントの下端部と電気的
に接触してアンテナ長を増大し、第１のアンテナエレメ
ントの引出時に該第１のアンテナエレメントと離間する
所定長Ｌ２のロッド状の第２のアンテナエレメント１２
ａを備えている。この図１（Ａ）の構成によれば、引出
時のアンテナの全長はＬ１、収納時には（Ｌ１＋Ｌ２）
となり、収納時に引き出し時より長くすることができ
る。又、第２アンテナエレメント１１ｂの先端に第１ア
ンテナエレメント１１ａの下端部に形成したふくらみ部
(ストッパ)を受容する受容部11b-1を設けることによ
り、アンテナ収納時に確実に第１、第２アンテナ間を電
気的に接触させることができる。・・・請求項２、３、
９、１０

【００１２】又、ホイップアンテナの全長を収納時に引
き出し時より長くするために、ホイップアンテナは図１
（Ｂ）に示すように、長さＬ１の導体部11c-1の先端
に長さＬ２′の絶縁体11c-2を備え、無線機筐体１２か
ら引き出し及び収納可能なロッド状の第１アンテナエレ
メント１１ｃと、無線機筐体におけるアンテナ収納部
１２ｂの上部に固定され、第１のアンテナエレメント１
１ｃが移動可能に挿通されると共に、該第１のアンテナ
エレメントの導体部11c-1と電気的に接触する所定長Ｌ
２（＞Ｌ２′）の第２のアンテナエレメント１１ｄを備
えている。この図１（Ｂ）の構成によれば、引出時のア
ンテナの全長はＬ１、収納時には略（Ｌ１＋Ｌ２）とな
り、アンテナ全長を収納時に引き出し時より長くするこ
とができる。

【００１３】又、第１のアンテナエレメント１１ｃは下
端部にストッパ11c-4を上端部にツマミ11c-3を備え、ス
トッパ11c-4が第２アンテナエレメントの下端部に係合
するまで第１アンテナエレメント１１ｃを引き出し、ツ
マミ11c-3が第２アンテナエレメント１１ｄの上端部に
係合するまで第１アンテナエレメント１１ｃを押し込ん
で収納する。このようにすることにより、確実に、収納
時に第１、第２アンテナエレメント間を結合してアンテ
ナ全長を引き出し時より長くすることができる。更に、
第２アンテナエレメント１１ｄの長さＬ２を絶縁体長Ｌ
２′より若干長くすることにより、第１アンテナエレメ
ント１１ｃの収納状態において、絶縁体11c-2が第２の
アンテナエレメント１１ｄ内に納まり、第２アンテナエ
レメント１１ｄを第１アンテナエレメント１１ｃの導体
部11c-1に電気的に接触させることができる。・・・請
求項４、５、６、１１

【００１４】更に、ホイップアンテナの全長を収納時に
引き出し時より長くするために、ホイップアンテナは図
１（Ｃ）に示すように、無線機筐体１２から引き出し
及び収納可能な長さＬ１のロッド状の第１のアンテナエ
レメント１１ｅと、長さＬ２の第２のアンテナエレメ
ント１１ｆと、第１のアンテナエレメント１１ｅの上
端部に設けられ、第２のアンテナエレメント１１ｆを移
動可能に保持する絶縁体で形成されたホルダー１１ｇを
備えている。この図１（Ｃ）の構成によれば、アンテナ
収納時、押し込み力により第２のアンテナエレメント１
１ｆの下端部を第１のアンテナエレメント１１ｅの上端
部と電気的に接触させてアンテナ長を（Ｌ１＋Ｌ２）に
し、アンテナ引出時、引っ張り力により第２のアンテナ
エレメント１１ｆを第１のアンテナエレメント１１ｅか
ら離間させてアンテナ長をＬ１にする。これにより、ア
ンテナ収納時の全長を引き出し時より長くすることがで
きる。・・・請求項７、１２

【００１５】又、アンテナ引出時とアンテナ収納時とで
アンテナの全長を変えなくてもアンテナ入力インピーダ
ンスが等しくなる給電点が存在する場合には、該給電点
に整合回路を接続して１つの整合回路でインピーダンス
のマッチングをとるようにする。・・・請求項１３

【００１６】

【実施例】

（Ａ）計算機シュミレーションによる考察 (b) 一般的な無線機の構成に対する考察 従来の問題点及び本発明の原理をより具体的に説明する
ために、携帯無線機におけるホイップアンテナの入力イ
ンピーダンス特性について考察する。図２は、携帯電話
などの一般的な無線機の構造を示す断面図であり、図１
５に示したものと同一の構成を有している。ホイップア
ンテナ１は絶縁体の筐体２から引き出したり、筐体内に
収納したりする構造になっている。筐体内には無線回路
が実装された基板３があり、電磁シールドのための金属
体４が無線回路を囲むように設置されている。また、基
板上にはホイップアンテナのインピーダンスを無線回路
の特性インピーダンスにマッチングさせるための整合回
路５があり、そこから給電用接触金具７を通してホイッ
プアンテナ１に給電されている。

【００１７】このように、回路基板３とそのシールド等
の金属体４と、その近傍に存在して引き出したり収納し
たりして使われる構造をもつホイップアンテナ１を、図
３に示すようにワイヤグリッドでモデル化し、そのイン
ピーダンス特性について解析を行った。計算には、電磁
解析シュミレータ「Numerical Electromagnetics Code
(NEC-2)」（ローレンスリバモア研究所製）を用いた。
図４はアンテナのインピーダンス変化の軌跡をスミスチ
ャート上に示したもので、全長Ｌ＝100mmの直線導体の
ホイップアンテナ１を無線機筐体２から徐々に引き出し
ていった時の周波数1.5GHzにおけるホイップアンテナの
入力インピーダンスの変化を引き出し長（給電点からの
引き出し長）ｌｐをパラメータにして示している。尚、
アンテナ全長は100mm、金属筐体サイズは46×20×130m
m、筐体間距離ｄは10mmとしており、アンテナの全長100
mmは、1.5GHzの半波長である。

【００１８】ホイップアンテナ１を完全に収納した時
（１ｐ＝０）から、徐々にホイップアンテナを引き出し
ていき（１ｐを増加させていき）、完全に引き出した状
態（１ｐ＝100mm）にいたるまでの、周波数１．５ＧＨ
ｚにおける入力インピーダンスは、スミスチャート上で
図のようなループ状の軌跡を描く。このように、ホイッ
プアンテナを収納した時と引き出した時のインピーダン
スの高いところで、インピーダンスの軌跡が再び交わる
か、近くなる。

【００１９】図４では、インピーダンスの軌跡が交わ
る。すなわち、ホイップアンテナ引き出し時と収納時と
でインピーダンスが一致する点が存在する。したがっ
て、この点をそれぞれホイップアンテナ引き出し時と収
納時の給電位置とすれば、１つの整合回路で両モードの
インピーダンスを完全に整合させることができる。図５
はかかる場合の給電位置の説明図であり、(a)はアンテ
ナ引き出し状態における給電位置を示し、(b)はアンテ
ナ収納状態における給電位置を示す。アンテナ引き出し
状態ではアンテナを95mm引き出した位置を給電位置と
し、アンテナ収納状態ではアンテナが給電位置から23mm
突出した位置を給電位置とする。このようにすれば、ア
ンテナ引出時と収納時とでインピーダンスが一致する。

【００２０】ところで、図４の例ではインピーダンス一
致の交点が存在したが、例えばホイップアンテナの全長
Ｌを短くしたり、ホイップアンテナと筐体の金属部分の
距離ｄを短くしたり、金属筐体部分の全長Ｔを長くした
りすると、金属筐体部分がホイップアンテナのインピー
ダンスに与える影響が強くなり、特に、ホイップアンテ
ナ収納時における影響が強くなる。かかる場合には、イ
ンピーダンス変化の軌跡が交わらなくなり、インピーダ
ンス一致の交点が存在しなくなる。尚、軌跡が交わらな
くなることはシミュレーション計算により明らになって
いる。このように、インピーダンス一致の交点が存在し
ないと、どのように給電位置や整合回路を調整しても１
つの整合回路でアンテナ引き出しモードとアンテナ収納
モードにおいてインピーダンスマッチングをとることが
できない。

【００２１】また、図４の場合には、当然ながら引き出
し、収納の両モードでインピーダンスの一致する点は１
つに限られてしまっている。すなわち、無線機の構造と
アンテナの全長が決まった段階でアンテナ引出し時と収
納時の給電点位置および筐体からホイップアンテナが突
出する部分の長さなどが決まってしまうことになる。本
来ならば、放射パターン特性からホイップアンテナ突出
長を最適化すべきことを考えれば、従来のホイップアン
テナはアンテナ設計の自由度がかなり制限されているこ
とがわかる。さらに、アンテナ長や筐体の長さなどの条
件によっては、両モードでインピーダンスが一致する点
が存在しないことも前に述べたとおりである。

【００２２】(b) 本発明の原理 図６は、図４のインピーダンス軌跡にアンテナ長が95mm
と90mmの時のインピーダンス軌跡（おもにアンテナ引き
出し時）を重ね合わせ、かつインピーダンスの軌跡が交
わる部分を拡大したものである。図６から解るように、
全長100mmのアンテナ収納時(ｌｐが小さい時）のインピ
ーダンス軌跡は、全長100mmのアンテナの引き出し時の
インピーダンス軌跡だけでなく、全長95mmや90mmのアン
テナの引出し時（ｌｐが大きい時）のインピーダンス軌
跡とも一致する点が存在する。又、引き出し時と収納時
の全長の差が大きくなる程、インピーダンス軌跡が深く
交わる。この結果を応用して、アンテナ引出し時と収納
時とでアンテナの全長を可変とすれば、両モードでイン
ピーダンスの一致する時のそれぞれの給電点位置や筐体
からのアンテナ突出長をある程度自由に設定することが
でき、アンテナ設計に自由度を持たせることができるよ
うになる。

【００２３】具体的に説明すると、例えば、アンテナの
全長Ｌが引出時、収納時とも100mmとすれば、引き出し
時のアンテナ突出長１ｐが約95mmの時と、収納時のアン
テナ突出長１ｐが約２３mmの時にインピーダンスが一致
する。従って、この点を給電点とすれば１つの整合回路
でアンテナは両モードで良好に機能する。しかし、アン
テナ引出時と収納時とでアンテナ全長を変えない場合に
は、インピーダンスの観点からアンテナの給電点すなわ
ちアンテナの突出長が１つに決定され、アンテナ設計の
自由度が小さい。ところが、前にも述べたように、ホイ
ップアンテナの突出長は放射パターン特性から最適化し
たいという要求がある。かかる要求がある場合には、例
えばホイップアンテナ引き出し時の全長を95mm、収納時
の全長を100mmと可変にできる構造を設けることによ
り、図７に示すようにインピーダンス一致の交点をホイ
ップアンテナ引き出し時の突出長１ｐ＝80mm、収納時の
突出長１ｐ＝27mmに変えることができる。尚、図７にお
いて８は収納時にアンテナ本体に結合するアンテナ付加
エレメントである。又、ホイップアンテナ引き出し時の
全長を90mm、収納時の全長を100mmと可変にできる構造
を設けることにより、図８に示すようにインピーダンス
一致の交点をホイップアンテナ引き出し時の突出長１ｐ
＝72mm、収納時の突出長１ｐ＝32mmに変えることができ
る。

【００２４】このように、アンテナ引き出し時の全長と
収納時の全長を適当に選ぶことにより、インピーダンス
特性を劣化させることなくアンテナ突出長（給電点位
置）を調節することが可能となり、その結果放射パター
ンなどの特性を最適化することができる。また、前述し
たように、アンテナ引出時と収納時とでアンテナ全長を
一致させている場合において、アンテナの全長Ｌを短く
したり、アンテナと金属筐体間の距離ｄを短くしたり、
金属筐体全長Ｔを長くしたりすると、金属筐体のアンテ
ナインピーダンスに対する影響が強くなり、インピーダ
ンス一致の交点が存在しなくなる。例えば、図３におい
て、アンテナ全長Ｌを100mmから90mmにするとインピー
ダンス一致の交点が存在しなくなる。又、同様に、図３
において、アンテナと金属筐体間の距離ｄを10mmから5m
mにすると、インピーダンスは一致しなくなる。図９は
アンテナと筐体間の距離ｄを変えた場合におけるインピ
ーダンスの軌跡説明図である。この図から明らかなよう
に、アンテナと金属筐体間の距離ｄを5mmにすると軌跡
交点が存在しなくなり、又、ｄが大きくなる程、インピ
ーダンス軌跡が深く交わる。

【００２５】インピーダンス軌跡が交わらない場合に効
果的な第１の方法は、収納時におけるアンテナの全長Ｌ
を長くすることである。アンテナの全長Ｌを半波長より
長く設定すれば、アンテナと金属筐体間距離ｄを5mmや2
mmと短くした時にも、インピーダンス軌跡の交点の存在
を保証できることが、シミュレーション計算により明ら
かになっている。尚、アンテナの長さには制限があり、
長すぎると筐体内に収まらなくなってしまうので注意を
要する。インピーダンス軌跡が交わらない場合における
効果的な第２の方法は、収納時におけるアンテナ全長を
引出時における全長より長くすることである。図６を考
察すると前述のように、収納時のアンテナ全長を引出時
におけるアンテナ全長より長くすることによりインピー
ダンス軌跡の交点を保証できる。又、収納時の全長を引
出時の全長より長くし、その差を大きくする程、インピ
ーダンスの軌跡が深く交わるようにできる。従って、ア
ンテナと筐体間の距離ｄが短くなるなどして、金属筐体
部分がアンテナのインピーダンスに及ぼす影響が大きく
なった場合でも、引き出し時のアンテナ全長を収納時の
全長より短く設定することにより、インピーダンス一致
の交点の存在を保証することができる。この第２の方法
を用いれば、アンテナの全長を半波長やそれ以上に設定
しなくても、インピーダンス一致の交点を見つけ出すこ
とができる。

【００２６】以上示したように、無線機とそのアンテナ
を設計する時のさまざまな条件において、アンテナ引き
出し時と収納時のインピーダンスを一致させるには、
アンテナの全長を半波長あるいはそれ以上に設定した
り、引き出し時の全長を収納時の全長より短く設定す
ることが有効な方法となる。特に、引き出し時のアンテ
ナ全長と収納時の全長を可変とし、それぞれの長さを適
当に選ぶことにより、両状態でインピーダンスを一致さ
せたまま、アンテナの突出長を最適に設計できるという
効果がある。

【００２７】(Ｂ）本発明の第１実施例 図１０は本発明の第１実施例に係わるホイップアンテナ
を備えた無線機の断面図であり、(a)はアンテナ引出時
の断面図、(b) はアンテナ収納時の断面図である。１１
ａは引き出し及び収納可能な所定長Ｌ１のロッド状の第
１アンテナエレメント、１１ｂは所定長Ｌ２のロッド状
の第２アンテナエレメントであり、第１アンテナエレメ
ントの収納時に該第１アンテナエレメントの下端部と電
気的に接触してアンテナ長を増大し、第１アンテナエレ
メントの引出時に該第１のアンテナエレメントと離間す
るものである。第１、第２アンテナエレメント１１ａ，
１１ｂによりホイップアンテナが構成される。

【００２８】第１アンテナエレメントの導体部11a-1の
上端部にはツマミ11a-2が形成され、下端部には導体部
より径の大きなストッパ11a-3が形成されている。ツマ
ミ部11a-2をもってアンテナを引き出し、あるいは収納
する。ストッパ11a-3はアンテナ引出時に後述するアン
テナ支持金具の下端と係合してアンテナエレメント１１
ａが筐体より抜き取られるのを防止すると共に、操作者
にアンテナが一杯に引き出されたことを認識させる機能
を有している。第２アンテナエレメントの上端部には、
第１アンテナエレメントのストッパ11a-3を受容する受
容部11b-1が設けられ、アンテナ収納時にストッパ11a-3
が受容部11b-1にはまり込んで相互の電気的接触が確実
に得られるようになっている。

【００２９】１２は無線機筐体であり、回路基板収納部
１２ａ、アンテナ収納部１２ｂを有している。１３は無
線回路等を実装する回路基板、１４は無線回路を囲むよ
うに設置された電磁シールドのための金属体、１５はア
ンテナの引き出し及び収納の両モードにおいて、無線回
路とアンテナ間のインピーダンスマッチングをとるため
の整合回路、１６は第１アンテナエレメント１１ａを移
動可能に保持すると共に該第１アンテナエレメントに電
気的に接触する保持金具、１７は保持金具を介してアン
テナと整合回路の出力端子間を接続する給電用接触金
具、１８は第２アンテナエレメント１１ｂを筐体に固定
するための第２アンテナエレメント固定部である。

【００３０】図１１は第１実施の無線機の要部説明図で
あり、図１０と同一部分には同一符号を付している。回
路基板１３上には送信回路13c-1、受信回路13c-2、整合
回路１５、送信回路13c-1及び受信回路13c-2を適宜整合
回路１５に接続するデュープレクサ13c-3が設けられて
いる。整合回路１５は、コイル１５ａとチップコンデン
サ１５ｂを備えたフィルタ構成になっており、一端はデ
ュープレクサ13c-3と接続され、他端は給電用接触金具
１７及びアンテナ支持金具１６を介してアンテナに電気
的に接続され、アンテナに給電するようになっている。
尚、１６ａはアンテナへの給電点である。送信回路13c-
1からのＲＦ信号は整合回路１５に入力され、該整合回
路１５から給電用接触金具１７を通してアンテナ支持金
具１６、アンテナへと給電・送信される。また、アンテ
ナ１１により受信されたＲＦ信号は、逆のルートをたど
り、受信回路13c-2へと入力される。

【００３１】無線機で通話するとき、図１０(a)に示す
ようにアンテナは引き出され、アンテナの下端部分に給
電される。待ち受け状態のとき、アンテナは図１０(b)
に示すように収納され（アンテナのツマミ11a-2が無線
機筐体から出た状態）、アンテナ上端近くに給電され
る。この時のアンテナの突出長Ｌｐは、アンテナを摘ま
んで引き出す目的だけでなく、収納時の電波の放射特性
も考慮して設計される。第２のアンテナエレメント１１
ｂは、第１のアンテナエレメント１１ａを収納した時
（図１０(b))に、その下端ストッパ11a-3と受容部11b-1
とが係合する位置に固定されている。このように、第２
のアンテナエレメント１１ｂは無線機筐体１２ｂに固定
されているので、第１のアンテナエレメント１１ａを引
き出した時には完全に離れてしまい、引き出し時はアン
テナとして機能しない。

【００３２】すなわち、アンテナ引き出し時の全長は、
第１のアンテナエレメント１１ａの長さと同じＬ１であ
り、収納した時の全長は、第１、第２アンテナエレメン
ト１１ａ，１１ｂの長さＬ１，Ｌ２の和となる。以上の
ように、アンテナの全長を収納時に引き出し時より長く
すると、アンテナ長、筐体の長さ、アンテナと筐体間の
ギャップ長などの条件が変っても、確実に収納時と引出
時の入力インピーダンスが等しくなる給電点が存在する
ようにできる。この結果、該給電点に整合回路１５を接
続して給電することにより、１つの整合回路１５で収納
時と引出時でのインピーダンスマッチングを取ることが
できる。又、上記構造にすることにより、アンテナ引き
出し時とアンテナ収納時における入力インピーダンスを
一致させることが容易になり、しかも、両状態で放射特
性などに影響するパラメータであるアンテナ突出長を自
由に設計することができるようになる。

【００３３】（Ｃ）本発明の第２実施例 図１２は本発明の第２実施例に係わるホイップアンテナ
を備えた無線機の断面図で、(a)はアンテナ引出時の断
面図、(b) はアンテナ収納時の断面図である。図１２に
おいて、図１０の第１実施例と同一部分には同一符号を
付している。１１ｃは無線機筐体１２から引き出し及び
収納可能なロッド状の第１アンテナエレメントであり、
長さＬ１の導体部11c-1の先端には長さＬ２′の絶縁体
部11c-2が設けられ、その先端にはツマミ11c-3形成さ
れ、導体部の下端には該導体部より径の大きなストッパ
11c-4が形成されている。ツマミ部11c-3をもってアンテ
ナを引き出し、あるいは収納する。ストッパ11c-4はア
ンテナ引出時に第２のアンテナエレメント(後述)の下端
と係合して第１のアンテナエレメント１１ａが筐体より
抜き取られるのを防止すると共に、操作者にアンテナが
一杯に引き出されたことを認識させる機能を有してい
る。

【００３４】１１ｄは長さＬ２（＞Ｌ２′）の円筒状の
第２のアンテナエレメントであり、アンテナ収納部１２
ｂの上部に固定され、アンテナとしての機能を有すると
共に、第１のアンテナエレメント１１ｃを移動自在に支
持する機能を有している。第２のアンテナエレメント１
１ｄの円筒部には、第１のアンテナエレメント１１ａが
上下方向に移動可能に挿通されると共に、円筒部内面と
第１のアンテナエレメントの導体部11c-1間は電気的に
接触するようになっている。第２のアンテナエレメント
１１ｄの長さＬ２は、第１のアンテナエレメント１１ｃ
の絶縁体部11c-2の長さより少し長くなっている。第
１、第２のアンテナエレメント１１ｃ，１１ｄによりホ
イップアンテナが構成される。

【００３５】アンテナを引き出した状態（図１２(a))で
は、第２のアンテナエレメント１１ｄはアンテナ支持金
具として機能し、この時のアンテナの全長は第１のアン
テナエレメント１１ｃの長さと同じＬ１となる。アンテ
ナ収納時には（図１２(b))、第２アンテナエレメント１
１ｄの長さＬ２を絶縁体長Ｌ２′より若干長くしてある
ため、絶縁体部11c-2が第２アンテナエレメント１１ｄ
の円筒部内に納まり、第２アンテナエレメント１１ｄの
円筒部内面と第１アンテナエレメント１１ｃの導体部11
c-1間の電気的接触が維持される。この結果、収納時に
は、アンテナの全長は、Ｌ１とＬ２を足した長さにほぼ
等しくなる。このような構造にすることにより、アンテ
ナ引き出し時とアンテナ収納時における入力インピーダ
ンスを一致させることが容易になり、しかも、両状態で
放射特性などに影響するパラメータであるアンテナ突出
長を自由に設計することができるようになる。

【００３６】（Ｄ）本発明の第３実施例 図１３は本発明の第３実施例に係わるホイップアンテナ
を備えた無線機の断面図で、(a)はアンテナ引出時の断
面図、(b) はアンテナ収納時の断面図である。図１３に
おいて、図１０の第１実施例と同一部分には同一符号を
付している。１１ｅは無線機筐体１２から引き出し及び
収納可能な所定長Ｌ１のロッド状の第１アンテナエレメ
ント、１１ｆは所定長Ｌ２の第２アンテナエレメント、
１１ｇは第１アンテナエレメントの上端部に設けられ、
第２アンテナエレメントを移動可能に保持する絶縁体で
形成されたホルダーである。第１、第２アンテナエレメ
ント１１ｅ，１１ｆ及びホルダー１１ｇにより、ホイッ
プアンテナが構成される。

【００３７】長さＬ２の第２のアンテナエレメント１１
ｆは、絶縁体のホルダー１１ｇにより長さＬ１の第１の
アンテナエレメント１１ｅと繋がっており、第１のアン
テナエレメント１１ｅはアンテナ支持金具１６により無
線機筐体１２に保持されている。絶縁体のホルダー１１
ｇ内で２つのアンテナ間には隙間があり、かつ、第２の
アンテナエレメント１１ｆはホルダ内で自由にスライド
できる構造になっている。したがって、アンテナ引き出
し時に、第２のアンテナエレメント１１ｆを摘まんで引
っ張ると、該引っ張り力によりホルダ内で第１，第２ア
ンテナエレメント１１ｅ，１１ｆ間が離間して未接触と
なり、この時、動作するアンテナの全長はＬ１となる。

【００３８】一方、収納時に、第２のアンテナエレメン
ト１１ｆを持って押し込むと、該押し込み力により、ホ
ルダー内で第１、第２アンテナエレメント１１ｅ，１１
ｆ間が係合、接触し、この時、動作するアンテナの全長
はＬ１＋Ｌ２となる。かかる構造にすることにより、ア
ンテナ引き出し時とアンテナ収納時における入力インピ
ーダンスを一致させることが容易になり、しかも、両状
態で放射特性などに影響するパラメータであるアンテナ
突出長を自由に設計することができるようになる。

【００３９】（Ｅ）本発明の第４実施例 図１４は本発明の第４実施例に係わる無線機の断面図
で、(a)はアンテナ引出時の断面図、(b) はアンテナ収
納時の断面図である。図１４において、図１０の第１実
施例と同一部分には同一符号を付している。第１〜第３
実施例では収納時のアンテナ全長を引出時におけるアン
テナ全長より長くし、収納時と引出時でアンテナの入力
インピーダンスが同一になる給電点を求め、該給電点と
整合回路を接続してアンテナに給電するものであった。
しかし、アンテナ全長を変えなくても入力インピーダン
スを一致させることができる給電点が存在する場合に
は、アンテナ設計の自由度が小さくなるが、必ずしもア
ンテナ全長を変える必要はない。

【００４０】前述したように、アンテナの入力インピー
ダンスは、給電点の位置により大きく変化し、かつ、該
入力インピーダンスはアンテナエレメント長Ｌ、アンテ
ナ近傍に存在する導体との距離ｄ、無線機の大きさによ
っても強く影響を受ける。そこで、計算機シュミレーシ
ョンや実際のインピーダンス計測により、アンテナ全長
を変えずにアンテナ引出時と収納時とでインピーダンス
が一致する点を見つけ出し、該点の位置をアンテナ引き
出し時と収納時のそれぞれの給電点とする。このように
すると、アンテナ設計の自由度が小さくなるが、両モー
ドでのインピーダンスの不整合損失を減らし、アンテナ
の効率劣化を軽減する効果が生じる。

【００４１】図１４では、アンテナエレメント１１の両
端に設けられ、導体部11a-1より径が大きいストッパ11a
-3、ツマミ11a-2の長さを変えることにより、引出時及
び収納時において給電点の位置を調節することができ
る。これにより、アンテナ引き出し時の給電点位置は、
アンテナ全長Ｌに対してアンテナ下端より距離ｐ１の位
置に、収納時にはアンテナ上端より距離ｐ２の位置にそ
れぞれ調整でき、両モードでのインピーダンスを一致さ
せることができるようになる。以上、本発明を実施例に
より説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれら
を排除するものではない。

【００４２】

【発明の効果】以上本発明によれば、ホイップアンテナ
の全長を、引き出し時と収納時とで異ならせ、収納時の
全長を引出時の全長より長くするように構成したから、
アンテナ長、筐体の長さ、アンテナと筐体間の距離など
の条件が変っても、確実に収納時と引出時のアンテナ入
力インピーダンスが等しくなる給電点が存在するように
できる。この結果、該給電点に給電することにより、１
つの整合回路で収納時と引出時でのインピーダンスマッ
チングを取ることができる。又、アンテナ引き出し時と
アンテナ収納時との入力インピーダンスを一致させるこ
とが容易になり、しかも、両状態で放射特性などに影響
するパラメータであるアンテナ突出長を自由に設計する
ことができるようになる。

【００４３】本発明によれば、無線機筐体から引き出し
及び収納可能な第１のアンテナエレメントと、アンテナ
収納部の下方に固定され、第１のアンテナエレメント収
納時に該第１のアンテナエレメントの下端部と電気的に
接触してアンテナ長を増大し、第１のアンテナエレメン
ト引出時に該第１のアンテナエレメントと離間する第２
のアンテナエレメントとでホイップアンテナを構成す
る。このようにすれば、簡単な構造により、収納時のア
ンテナの全長を引出時におけるアンテナ全長より長くす
ることができる。又、第２のアンテナエレメントの先端
に第１アンテナエレメントの下端部に形成したストッパ
部を受容する受容部を設けることにより、確実に、アン
テナ収納時に第１、第２アンテナ間を電気的に接触させ
ることができる。

【００４４】又、本発明によれば、長さＬ１の導体部の
先端に長さＬ２′の絶縁体を備えた第１のアンテナエレ
メントと、無線機筐体におけるアンテナ収納部の上部に
固定され、第１のアンテナエレメントを移動可能に支持
すると共に、該第１のアンテナエレメントの導体部と電
気的に接触する所定長Ｌ２（＞Ｌ２′）の第２のアンテ
ナエレメントとでホイップアンテナを構成する。このよ
うにすれば、簡単な構造により、収納時のアンテナ全長
を引出時におけるアンテナ全長より長くするこできる。

【００４５】又、第１アンテナエレメントの下端部にス
トッパを上端部にツマミを設け、ストッパが第２アンテ
ナエレメントの下端部に係合するまで第１アンテナエレ
メントを引き出し、ツマミが第２アンテナエレメントの
上端部に係合するまで第１アンテナエレメントを押し込
んで収納する。このようにすることにより、確実に、収
納時に第１、第２アンテナエレメント間を結合してアン
テナ全長を引き出し時より長くすることができる。更
に、第２アンテナエレメントの長さＬ２を絶縁体長Ｌ
２′より若干長くすることにより、第１アンテナエレメ
ントの収納状態において、第２アンテナエレメントを第
１アンテナエレメントの導体部に確実に電気的に接触さ
せることができる。

【００４６】更に、無線機筐体から引き出し及び収納可
能な第１のアンテナエレメントと、所定長の第２のアン
テナエレメントと、第１のアンテナエレメントの上端部
に設けられ、第２のアンテナエレメントを移動可能に保
持する絶縁体で形成されたホルダーとでホイップアンテ
ナを構成し、アンテナ収納時、押し込み力により第２の
アンテナエレメントを第１のアンテナエレメントに接触
させ、アンテナ引出時、引っ張り力により第２のアンテ
ナエレメントを第１のアンテナエレメントから離間させ
るようにする。このようにすれば、簡単な構成でアンテ
ナ収納時の全長を引き出し時の全長より長くすることが
できる。又、本発明によれば、アンテナ引出時とアンテ
ナ収納時とでアンテナの全長を変えなくても、両モード
において入力インピーダンスが等しくなる給電点が存在
する場合には、該給電点を求め、該給電点よりアンテナ
に給電する。このようにすれば、１つの整合回路でイン
ピーダンスのマッチンがとれることができ、両モードで
のインピーダンスの不整合損失を減らし、アンテナの効
率劣化を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】無線機とアンテナの構造を表した断面図であ
る。

【図３】ワイヤグリッドモデルの説明図である。

【図４】アンテナのインピーダンス変化の軌跡図であ
る。

【図５】給電位置説明図である。

【図６】アンテナ全長Ｌを可変としたときのインピーダ
ンスの軌跡図である。

【図７】引出時と収納時とでアンテナ全長を変えた場合
の給電位置説明図である。

【図８】引出時と収納時とでアンテナ全長を変えた場合
の別の給電位置説明図である。

【図９】アンテナと筐体間距離を変えた場合におけるイ
ンピーダンス軌跡図である。

【図１０】第１実施例に係るホイップアンテナを備えた
無線機の構成図である。

【図１１】無線機の要部説明図である。

【図１２】第２実施例に係るホイップアンテナを備えた
無線機の構成図である。

【図１３】第３実施例に係るホイップアンテナを備えた
無線機の構成図である。

【図１４】第４実施例に係る無線機の構成図である。

【図１５】従来の携帯無線機の断面図である。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｃ，１１ｅ・・第１アンテナエレメント １１ｂ，１１ｄ，１１ｆ・・第２アンテナエレメント １２・・無線機筐体 １３・・回路基板 １５・・整合回路 １６・・保持金具 １７・・給電用接触金具 １８・・第２アンテナエレメント固定部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用時にアンテナを筐体から引き出し、
   未使用時または待ち受け時に筐体内にアンテナを収納す
   る構造を有した無線機用ホイップアンテナにおいて、 引き出し時と収納時でインピーダンスがほぼ等しい状態
   でアンテナの全長が切り替わることを特徴としたホイッ
   プアンテナ。
2. 【請求項２】 前記ホイップアンテナは、 無線機筐体から引き出し及び収納可能な第１のアンテナ
   エレメントと、 無線機筐体におけるアンテナ収納部の下方に固定され、
   第１のアンテナエレメントの収納時に該第１のアンテナ
   エレメントの下端部と電気的に接触してアンテナ長を増
   大し、第１のアンテナエレメントの引出時に該第１のア
   ンテナエレメントと離間する所定長の第２のアンテナエ
   レメントを備えたことを特徴とする請求項１記載のホイ
   ップアンテナ。
3. 【請求項３】 第２アンテナエレメントの先端に第１ア
   ンテナエレメントの下端部を受容する受容部を備えたこ
   とを特徴とする請求項２記載のホイップアンテナ。
4. 【請求項４】 前記ホイップアンテナは、 長さＬ１の導体部の先端に長さＬ２′の絶縁体を備え、
   無線機筐体から引き出し及び収納可能な第１のアンテナ
   エレメントと、 無線機筐体におけるアンテナ収納部の上部に固定され、
   第１のアンテナエレメントが移動可能に挿通されると共
   に、該第１のアンテナエレメントの導体部と電気的に接
   触する所定長Ｌ２（＞Ｌ２′）の第２のアンテナエレメ
   ントを備え、 第１アンテナエレメント引出時には、全長Ｌ１のアンテ
   ナとして動作し、第１のアンテナエレメント収納時に
   は、全長が略（Ｌ１＋Ｌ２）のアンテナとして動作する
   ことを特徴とする請求項１記載のホイップアンテナ。
5. 【請求項５】 第１のアンテナエレメントは下端部にス
   トッパを上端部にツマミを備え、該ストッパが第２アン
   テナエレメントの下端部に係合するまで第１アンテナエ
   レメントの引き出しを可能とし、該ツマミが第２アンテ
   ナエレメントの上端部に係合するまで第１アンテナエレ
   メントの収納を可能とすることを特徴とする請求項４記
   載のホイップアンテナ。
6. 【請求項６】 第２アンテナエレメント長Ｌ２を絶縁体
   長Ｌ２′より長くすることにより、前記第１アンテナエ
   レメントの収納状態において、前記絶縁体が第２のアン
   テナエレメント内に納まり、第２アンテナエレメントが
   第１アンテナエレメントの導体部と電気的に接触する構
   成を備えたことを特徴とする請求項５記載のホイップア
   ンテナ。
7. 【請求項７】 前記ホイップアンテナは、 無線機筐体から引き出し及び収納可能な長さＬ１の第１
   のアンテナエレメントと、 長さＬ２の第２のアンテナエレメントと、 第１のアンテナエレメントの上端部に設けられ、第２の
   アンテナエレメントを移動可能に保持する絶縁体で形成
   されたホルダーを備え、 アンテナ収納時に第２のアンテナエレメントの下端部を
   第１のアンテナエレメントの上端部と電気的に接触させ
   てアンテナ長を（Ｌ１＋Ｌ２）とし、アンテナ引出時に
   第２のアンテナエレメントを第１のアンテナエレメント
   から離間させてアンテナ長をＬ１とすることを特徴とす
   る請求項１記載のホイップアンテナ。
8. 【請求項８】 無線により信号を送受する無線機におい
   て、 無線回路が実装された回路基板と、 使用時に無線機筐体から引き出され、未使用時または待
   ち受け時に筐体内に収納されると共に、引き出し時と収
   納時とでアンテナの全長が切り替わる構造を備えたホイ
   ップアンテナと、 前記無線回路とアンテナ間のインピーダンスマッチング
   を司る整合回路と、 アンテナ引出時とアンテナ収納時とでアンテナの入力イ
   ンピーダンスが等しくなるアンテナ位置に整合回路より
   給電する給電部を備えてなることを特徴とする無線機。
9. 【請求項９】 前記ホイップアンテナは、 引き出し及び収納可能なロッド状の第１のアンテナエレ
   メントと、 無線機筐体におけるアンテナ収納部の下方に固定され、
   第１のアンテナエレメントの収納時に該第１のアンテナ
   エレメントの下端部と電気的に接触してアンテナ長を増
   大し、第１のアンテナエレメントの引出時に該第１のア
   ンテナエレメントと離間する所定長の第２のアンテナエ
   レメントを備えたことを特徴とする請求項８記載の無線
   装置。
10. 【請求項１０】 前記無線機は、 第１のアンテナエレメントを移動可能に保持すると共に
    該第１アンテナエレメントに電気的に接触する保持金具
    と、 第２アンテナエレメントを筐体に固定する第２アンテナ
    エレメント固定部を備えることを特徴とする請求項９記
    載の無線機。
11. 【請求項１１】 前記ホイップアンテナは、 長さＬ１の導体部の先端に長さＬ２′の絶縁体を備え、
    無線機筐体から引き出し及び収納可能な第１のアンテナ
    エレメントと、 無線機筐体におけるアンテナ収納部の上部に固定され、
    第１のアンテナエレメントを移動可能に保持すると共
    に、該第１のアンテナエレメントの導体部と電気的に接
    触する所定長Ｌ２（＞Ｌ２′）の第２のアンテナエレメ
    ントを備え、第１アンテナエレメント引出時には、全長
    Ｌ１のアンテナとして動作し、第１のアンテナエレメン
    ト収納時には、全長が略（Ｌ１＋Ｌ２）のアンテナとし
    て動作することを特徴とする請求項８記載の無線機。
12. 【請求項１２】 前記ホイップアンテナは、 無線機筐体から引き出し及び収納可能な長さＬ１の第１
    のアンテナエレメントと、長さＬ２の第２のアンテナエ
    レメントと、第１のアンテナエレメントの上端部に設け
    られ、第２のアンテナエレメントを移動可能に保持する
    絶縁体で形成されたホルダーを備え、アンテナ収納時に
    第２のアンテナエレメントの下端部を第１のアンテナエ
    レメントの上端部と電気的に接触させてアンテナ長を
    （Ｌ１＋Ｌ２）とし、アンテナ引出時に第２のアンテナ
    エレメントを第１のアンテナエレメントから離間させて
    アンテナ長をＬ１とすることを特徴とする請求項８記載
    の無線機。
13. 【請求項１３】 無線により信号を送受する無線機にお
    いて、 無線回路が実装された回路基板と、 使用時に無線機筐体から引き出され、未使用時または待
    ち受け時に筐体内に収納されるホイップアンテナと、 前記無線回路とアンテナ間のインピーダンスマッチング
    を司る整合回路と、 アンテナ引出時とアンテナ収納時とでアンテナの入力イ
    ンピーダンスが等しくなるアンテナ位置に整合回路より
    給電する給電部を備えたことを特徴とする無線機。