JPH1155024A

JPH1155024A - ヘリカル式アンテナ

Info

Publication number: JPH1155024A
Application number: JP9207525A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ohara; 正廣大原; Susumu Inatsugi; 進稲継; Susumu Fukushima; 奨福島; Naoki Yuda; 直毅湯田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】移動体通信等の無線機に使用されるヘリカル
式アンテナに関し、少なくとも二つの電波の周波数帯域
において良好な送受信が行えると共に、各々の周波数帯
域に対応したインピーダンス特性の微調整が容易にでき
る、安価なヘリカル式アンテナを提供することを目的と
する。【解決手段】ヘリカルアンテナエレメント２１と、こ
のヘリカルアンテナエレメント２１の巻線部２１Ａと同
心状に配置された無給電ヘリカルアンテナエレメント２
４の、少なくとも一方に他の部分の巻径と異なる巻径の
巻線部２１Ｂを設け、この巻線部２１Ｂの巻径や巻ピッ
チを変化させることによって、各々の周波数帯域に対応
したインピーダンス特性の微調整を行うように構成す
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、主として移動体通
信等の無線機に使用されるヘリカル式アンテナに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話等の移動体通信用の無線
機に対する需要が急激に高まると共に、移動体通信の形
態が多様化し、より多くの情報を一台の無線機で送受信
できるようにするために、携帯電話やＰＨＳ等の無線機
に使用される８００ＭHz、１．５ＧHz、１．９ＧHz等の
周波数帯域の内、複数の帯域を送受信できる安価な無線
機が要望されており、これに対応したアンテナとして、
ヘリカルアンテナエレメントと無給電ヘリカルアンテナ
エレメントの二つのコイル状の巻線を用いたヘリカル式
アンテナが使用されている。

【０００３】このような従来のヘリカル式アンテナにつ
いて図４〜図６を用いて説明する。図４は従来のヘリカ
ル式アンテナの断面図、図５は同アンテナを無線機へ装
着した回路図であり、図５ではヘリカル式アンテナは構
成を略して概念図に記載している。

【０００４】同図において、１は銅や銅合金製のヘリカ
ルアンテナエレメント、２は無線機への取付部を有した
金属製の取付金具、３は絶縁樹脂製の芯棒で、ヘリカル
アンテナエレメント１上方のコイル状の巻線部１Ａは、
下端が取付金具２の円筒状の凹部２Ａに固定された芯棒
３に巻き付けられ、ヘリカルアンテナエレメント１下端
の接続部１Ｂは凹部２Ａの外周に巻き付けられて、ヘリ
カルアンテナエレメント１と取付金具２とが電気的に接
続している。

【０００５】そして、巻径と巻ピッチがヘリカルアンテ
ナエレメント１の巻線部１Ａと同じ無給電ヘリカルアン
テナエレメント４が、ヘリカルアンテナエレメント１の
巻線部１Ａの各巻の間に、ヘリカルアンテナエレメント
１や取付金具２と絶縁されて巻き付けられ、この外周を
インサート成形した絶縁性樹脂５が覆って、ヘリカル式
アンテナ６が構成されている。

【０００６】また、７は無線機で、ヘリカル式アンテナ
６が無線機７の絶縁樹脂製の筐体８に装着固定されると
共に、取付金具２が給電線９によって無線機７内部のア
ンテナ整合回路１０に接続され、アンテナ整合回路１０
はスイッチ１１を介して、周波数帯域Ａで動作する無線
回路１２と周波数帯域Ｂで動作する無線回路１３に接続
されている。

【０００７】そして、アンテナ整合回路１０は、携帯電
話等の無線機に使われる１５０ＭHz以上の高周波帯域で
は通常５０Ωに設定されているヘリカル式アンテナ６の
インピーダンスと、無線回路１２及び１３のインピーダ
ンスを整合させる機能を備え、スイッチ１１を切替える
ことによって、周波数帯域Ａを用いて電波を送受信する
際には無線回路１２と接続され、周波数帯域Ｂを用いて
電波を送受信する際には無線回路１３に接続されるよう
に構成されている。

【０００８】上記の構成のヘリカル式アンテナ６に、周
波数帯域Ａ及び周波数帯域Ｂの二つの高周波電力を供給
すると、ヘリカルアンテナエレメント１に実質等価電気
長に応じた電流分布が生じると共に、電磁誘導作用によ
って、無給電ヘリカルアンテナエレメント４にも電流が
誘起される。

【０００９】そして、この無給電ヘリカルアンテナエレ
メント４に誘起された高周波電流の影響によって、ヘリ
カルアンテナエレメント１に流れる高周波電流の振幅お
よび位相等の電流分布状態が変わり、結果としてヘリカ
ルアンテナエレメント１のインピーダンスを所定の範囲
内で変化させることとなり、二つの周波数帯域に対応し
たヘリカルアンテナエレメント１のインピーダンス特性
が得られるため、周波数帯域Ａ及びＢの二つの電波の送
受信を行うことができるものである。

【００１０】このような従来のヘリカル式アンテナ６
の、通常５０Ωに設定されているインピーダンス特性に
ついて、図６を用いて説明する。

【００１１】なお、このヘリカル式アンテナ６は、各々
巻線０．５mmの銅合金線を用いたヘリカルアンテナエレ
メント１と無給電ヘリカルアンテナエレメント４の、巻
径を７mm、巻ピッチを３mmとし、巻き高さをヘリカルア
ンテナエレメント１は１１．３mm、無給電ヘリカルアン
テナエレメント４は８．１mmとしたものをモデルとし
た。

【００１２】図６は、横軸に送受信周波数、縦軸にＶＳ
ＷＲ（電圧定在波比）をとったＶＳＷＲ曲線で、ＶＳＷ
Ｒの値として、１．０に近くなるほどアンテナのインピ
ーダンス特性が所望のインピーダンス値５０Ωに近づい
ていることを示すものであり、上記モデルに、中心周波
数を８５０ＭHzとした周波数帯域Ａと中心周波数を２１
５０ＭHzとした周波数帯域Ｂの高周波電力を供給した時
の、各々のインピーダンス特性値を記載している。

【００１３】同図において、ＶＳＷＲの値は８００ＭHz
〜９００ＭHz付近で約２．０、２１００ＭHz〜２２００
ＭHz付近で約１．２と、周波数帯域Ａの８５０ＭHz及び
周波数帯域Ｂの２１５０ＭHzを中心周波数とする帯域で
ＶＳＷＲの値が１．０に近づいており、この二つの周波
数帯域で所望のインピーダンス値に近づいていることが
判る。

【００１４】なお、上記説明では、周波数帯域Ａの中心
周波数を８５０ＭHz、周波数帯域Ｂの中心周波数を２１
５０ＭHzとした場合について説明したが、このようなヘ
リカル式アンテナ６は、ヘリカルアンテナエレメント１
及び無給電ヘリカルアンテナエレメント４の各々の巻
径、巻ピッチ、巻数等を変更することによって、所望の
周波数帯域に対応したインピーダンス特性を設定し、異
なる二つの周波数帯域Ａ及びＢの電波を送受信できるよ
うに構成されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のヘリカル式アンテナ６においては、ヘリカルアンテナ
エレメント１の巻線部１Ａと無給電ヘリカルアンテナエ
レメント４の各々の巻径及び巻ピッチが同一であるた
め、アンテナを二つの周波数帯域Ａ及びＢに対応したイ
ンピーダンス特性値に調整する場合、例えば上記モデル
では各々の巻き高さを最大１．０mm或いは巻ピッチを最
大０．５mm変化させると、中心周波数で最大５０ＭHzも
の大きな周波数帯域のズレが生じてしまい、所望の周波
数帯域に対応したインピーダンス特性に精度良く合わせ
るための微調整が困難で、調整に時間を要するという課
題があった。

【００１６】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、少なくとも二つの電波の周波数帯域におい
て良好な送受信が行えると共に、各々の周波数帯域に対
応したインピーダンス特性の微調整が容易にできる、安
価なヘリカル式アンテナを提供することを目的とするも
のである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のヘリカル式アンテナは、ヘリカルアンテナエ
レメントと、このヘリカルアンテナエレメントの巻線部
と同心状に配置された無給電ヘリカルアンテナエレメン
トの、少なくとも一方の一部の巻径を他の部分の巻径と
異なる巻径とし、この異なった巻径の部分の巻径や巻ピ
ッチを変化させることによって、ヘリカル式アンテナの
周波数帯域に対応したインピーダンス特性の微調整を行
うように構成したものである。

【００１８】これにより、少なくとも二つの電波の周波
数帯域において良好な送受信が行えると共に、各々の周
波数帯域に対応したインピーダンス特性の微調整が容易
にできる、安価なヘリカル式アンテナを得ることができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一端にアンテナ整合回路との接続部を有し、巻線部
が均一な巻径のコイル状に形成されたヘリカルアンテナ
エレメントと、このヘリカルアンテナエレメントの巻線
部と同心状に配置された均一な巻径のコイル状の無給電
ヘリカルアンテナエレメントからなり、上記各々のアン
テナエレメントの少なくとも一方の一部の巻径が他の部
分の巻径と異なるヘリカル式アンテナとした構成のもの
であり、この異なった巻径の部分の巻径や巻ピッチを変
化させることによって、ヘリカル式アンテナの周波数帯
域に対応したインピーダンス特性の微調整を行うことが
できるため、少なくとも二つの電波の周波数帯域におい
て良好な送受信が行えると共に、各々の周波数帯域に対
応したインピーダンス特性の微調整が容易にできる、安
価なヘリカル式アンテナを得ることができるという作用
を有する。

【００２０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、ヘリカルアンテナエレメントの接続部側
の巻線部の少なくとも１巻の巻径を小さくすると共に、
無給電ヘリカルアンテナエレメントの巻径を、ヘリカル
アンテナエレメントの巻線部の巻径よりも大きくした構
成のものであり、無給電ヘリカルアンテナエレメントの
巻径がヘリカルアンテナエレメントの巻径よりも大きい
ため、無給電ヘリカルアンテナエレメントをヘリカルア
ンテナエレメントの外周に配置し、各々のアンテナエレ
メントの巻ピッチや配置間隔を様々に設定することによ
って、異なる周波数帯域の電波を送受信するためのイン
ピーダンス特性の設定を容易に行えるという作用を有す
る。

【００２１】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、無給電ヘリカルアンテナエレメントの巻
径を、ヘリカルアンテナエレメントの巻線部の巻径より
も小さくすると共に、端部の少なくとも１巻の巻径を他
の巻径よりも小さくした構成のものであり、各々の周波
数帯域に対応したインピーダンス特性の微調整を行うた
めの異なった巻径の部分が、アンテナ整合回路との接続
部がなく独立した無給電ヘリカルアンテナエレメントの
端部に設けられているため、巻径や巻ピッチを変化させ
ることによるインピーダンス特性の微調整が容易にでき
るという作用を有する。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について図１〜
図３を用いて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態によ
るヘリカル式アンテナの断面図であり、同図において、
２１は銅や銅合金製のヘリカルアンテナエレメント、２
２は無線機への取付部を有した金属製の取付金具、２３
は絶縁樹脂製の芯棒で、ヘリカルアンテナエレメント２
１上方の均一な巻径Ｄ１のコイル状の巻線部２１Ａと、
この巻径Ｄ１よりも小さな巻径の下方の巻線部２１Ｂが
芯棒２３に巻き付けられると共に、ヘリカルアンテナエ
レメント２１の下端２１Ｃと芯棒２３の下端２３Ａが取
付金具２２の円筒状の凹部２２Ａに圧入固定されて、ヘ
リカルアンテナエレメント２１と取付金具２２とが電気
的に接続している。

【００２３】そして、２４はヘリカルアンテナエレメン
ト２１の巻線部２１Ａと同心状に配置された無給電ヘリ
カルアンテナエレメントで、巻線部２１Ａの巻径Ｄ１よ
りも大きな巻径Ｄ２となっており、ヘリカルアンテナエ
レメント２１外周にインサート成形された絶縁性樹脂２
５によって、ヘリカルアンテナエレメント２１や取付金
具２２と絶縁されて固定され、この外周を絶縁樹脂製の
ケース２６が覆ってヘリカル式アンテナ２７が構成され
ている。

【００２４】このヘリカル式アンテナ２７が、図５に示
したように無線機に装着されることや、周波数帯域Ａ及
び周波数帯域Ｂの二つの高周波電力を供給すると、ヘリ
カルアンテナエレメント２１と無給電ヘリカルアンテナ
エレメント２４の電磁誘導作用によって、ヘリカルアン
テナエレメント２１のインピーダンスが所定の範囲内で
変化して、所望の周波数帯域に対応したインピーダンス
特性が得られ、周波数帯域Ａ及びＢの二つの電波の送受
信を行うことができることは、従来の技術と同様である
が、二つの電波の周波数帯域に対応したインピーダンス
特性の微調整は、ヘリカルアンテナエレメント２１下方
の巻線部２１Ｂの巻径や巻ピッチを変化させることによ
って行うように構成されている。

【００２５】このように構成された本実施の形態のヘリ
カル式アンテナ２７の、通常５０Ωに設定されているイ
ンピーダンス特性について、図２を用いて説明する。

【００２６】なお、このヘリカル式アンテナ２７は、ヘ
リカルアンテナエレメント２１と無給電ヘリカルアンテ
ナエレメント２４に各々線径０．５mmの銅合金線を用
い、ヘリカルアンテナエレメント２１の巻線部２１Ａの
巻径Ｄ１、巻ピッチ、巻き高さを各々４．５mm、３mm、
１０mm、巻線部２１Ｂの巻径、巻ピッチを各々３．５m
m、３mm、無給電ヘリカルアンテナエレメント２４の巻
径Ｄ２、巻ピッチ、巻き高さを各々６．５mm、３mm、１
５mmとしたものをモデルとした。

【００２７】図２はＶＳＷＲ（電圧定在波比）曲線で、
上記モデルに、中心周波数を８５０ＭHzとした周波数帯
域Ａと中心周波数を２１５０ＭHzとした周波数帯域Ｂの
高周波電力を供給した時の、各々のインピーダンス特性
値を記載しており、同図において、ＶＳＷＲの値は８０
０ＭHz〜９００ＭHz付近で約１．５、２１００ＭHz〜２
２００ＭHz付近で約１．２と、周波数帯域Ｂの２１５０
ＭHzを中心周波数とする帯域では従来のモデルと同等で
あるが、周波数帯域Ａの８５０ＭHzを中心周波数とする
帯域ではＶＳＷＲの値がさらに１．０に近づいているこ
とが判る。

【００２８】また、従来のモデルでは例えばＶＳＷＲ値
２．０の送受信周波数帯域が、２１５０ＭHzで約２００
ＭHz、８５０ＭHzでは殆ど０であったが、上記モデルで
は２１５０ＭHzで約１５０ＭHz、８５０ＭHzで約１００
ＭHzとなっており、いずれの周波数帯域でも送受信周波
数の広帯域化が図れていることが判る。

【００２９】このように本実施の形態によれば、ヘリカ
ルアンテナエレメント２１の巻線部２１Ａと同心状に無
給電ヘリカルアンテナエレメント２４を配置すると共
に、ヘリカルアンテナエレメント２１下方に巻線部２１
Ａの巻径Ｄ１よりも小さな巻径の巻線部２１Ｂを設け、
この巻線部２１Ｂによって二つの電波の周波数帯域に対
応したヘリカル式アンテナ２７のインピーダンス特性を
微調整するように構成されているため、巻径や巻ピッチ
を変化させることによるインピーダンス特性の微調整が
容易にできる、安価なヘリカル式アンテナを得ることが
できる。

【００３０】また、無給電ヘリカルアンテナエレメント
２４の巻径Ｄ２がヘリカルアンテナエレメント２１の巻
線部２１Ａよりも大きく、無給電ヘリカルアンテナエレ
メント２４がヘリカルアンテナエレメント２１の外周に
配置されているため、各々のアンテナエレメントの巻径
や巻ピッチを様々に設定することができ、異なる周波数
帯域の電波を送受信するためのインピーダンス特性の設
定を容易に行うことができる。

【００３１】なお、上記の説明では、周波数帯域Ａの中
心周波数を８５０ＭHz、周波数帯域Ｂの中心周波数を２
１５０ＭHzとした場合について説明したが、ヘリカルア
ンテナエレメント２１及び無給電ヘリカルアンテナエレ
メント２４の各々の巻径、巻ピッチ、巻数等を変更する
ことによって、送受信できる電波の周波数帯域を様々に
設定できることは勿論である。

【００３２】また、本実施の形態のヘリカル式アンテナ
２７を、一つの周波数帯域でのみ動作する無線回路を搭
載した無線機に装着した場合には、広い周波数帯域で電
波を送受信することができるという有利な効果も得られ
るものである。

【００３３】（実施の形態２）図３は本発明の第２の実
施の形態によるヘリカル式アンテナの断面図であり、同
図において、３１はヘリカルアンテナエレメント、３２
は取付金具、３３は絶縁樹脂製の芯棒、３４は無給電ヘ
リカルアンテナエレメントで、ヘリカルアンテナエレメ
ント３１の巻線部３１Ａの巻径Ｄ３よりも小さな巻径Ｄ
４の無給電ヘリカルアンテナエレメント３４の巻線部３
４Ａと、これよりもさらに小さな巻径の下端の巻線部３
４Ｂが、下端３３Ａが取付金具３２の円筒状の凹部３２
Ａに固定された芯棒３３に巻き付けられている。

【００３４】そして、無給電ヘリカルアンテナエレメン
ト３４外周にインサート成形された絶縁性樹脂３５によ
って、無給電ヘリカルアンテナエレメント３４と絶縁さ
れたヘリカルアンテナエレメント３１の下端３１Ｂが、
取付金具３２の凹部３２Ａ外周に巻き付けられて、ヘリ
カルアンテナエレメント３１と取付金具３２とが電気的
に接続し、このヘリカルアンテナエレメント３１外周を
絶縁樹脂製のケース３６が覆ってヘリカル式アンテナ３
７が構成されている。

【００３５】上記構成のヘリカル式アンテナ３７が、無
線機（図示せず）に装着され、周波数帯域Ａ及び周波数
帯域Ｂの二つの高周波電力を供給すると、ヘリカルアン
テナエレメント３１と無給電ヘリカルアンテナエレメン
ト３４の電磁誘導作用によって、ヘリカルアンテナエレ
メント３１のインピーダンスが所定の範囲内で変化し
て、所望の周波数帯域に対応したインピーダンス特性が
得られることは、実施の形態１と同様であるが、二つの
電波の周波数帯域に対応したインピーダンス特性の微調
整は、無給電ヘリカルアンテナエレメント３４下端の巻
線部３４Ｂの巻径や巻ピッチを変化させることによって
行うように構成されている。

【００３６】このように本実施の形態によれば、アンテ
ナ整合回路との接続部である取付金具３２から独立した
無給電ヘリカルアンテナエレメント３４の下端に、無給
電ヘリカルアンテナエレメント３４の巻線部３４Ａより
もさらに小さな巻径の巻線部３４Ｂを設け、この巻線部
３４Ｂによって、各々の周波数帯域に対応したインピー
ダンス特性の微調整を行うように構成されているため、
巻径や巻ピッチを変化させることによるインピーダンス
特性の微調整を容易に行うことができる。

【００３７】また、無給電ヘリカルアンテナエレメント
３４の巻線部３４Ａの巻径Ｄ４が、ヘリカルアンテナエ
レメント３１の巻線部３１Ａの巻径Ｄ３よりも小さいた
め、ヘリカルアンテナエレメント３１を無給電ヘリカル
アンテナエレメント３４の外周に配置することができ、
優れたアンテナの放射特性を得ることができる。

【００３８】さらに、ヘリカルアンテナエレメント３１
および無給電ヘリカルアンテナエレメント３４間を近接
して配置するほど両者間の電磁誘導作用が大きく働き、
誘起される電流も大きくできるので、送受信する電波の
強さを考慮して、その配置距離を適宜設定すれば、より
良好な電波の送受信をすることができるものである。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も二つの電波の周波数帯域において良好な送受信が行え
ると共に、各々の周波数帯域に対応したインピーダンス
特性の微調整が容易にできる、安価なヘリカル式アンテ
ナを実現することができるという有利な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるヘリカル式ア
ンテナの断面図

【図２】同ＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性図

【図３】本発明の第２の実施の形態によるヘリカル式ア
ンテナの断面図

【図４】従来のヘリカル式アンテナの断面図

【図５】同アンテナを無線機へ装着した回路図

【図６】同ＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性図

【符号の説明】

２１，３１ヘリカルアンテナエレメント２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ巻線部２１Ｃ下端２２，３２取付金具２２Ａ，３２Ａ凹部２３，３３芯棒２３Ａ，３３Ａ下端２４，３４無給電ヘリカルアンテナエレメント２５，３５絶縁性樹脂２６，３６ケース２７，３７ヘリカル式アンテナ３４Ａ，３４Ｂ巻線部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者湯田直毅大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端にアンテナ整合回路との接続部を有
し、巻線部が均一な巻径のコイル状に形成されたヘリカ
ルアンテナエレメントと、このヘリカルアンテナエレメ
ントの巻線部と同心状に配置された均一な巻径のコイル
状の無給電ヘリカルアンテナエレメントからなり、上記
各々のアンテナエレメントの少なくとも一方の一部の巻
径が他の部分の巻径と異なるヘリカル式アンテナ。
【請求項２】ヘリカルアンテナエレメントの接続部側
の巻線部の少なくとも１巻の巻径を小さくすると共に、
無給電ヘリカルアンテナエレメントの巻径を、ヘリカル
アンテナエレメントの巻線部の巻径よりも大きくした請
求項１記載のヘリカル式アンテナ。
【請求項３】無給電ヘリカルアンテナエレメントの巻
径を、ヘリカルアンテナエレメントの巻線部の巻径より
も小さくすると共に、端部の少なくとも１巻の巻径を他
の巻径よりも小さくした請求項１記載のヘリカル式アン
テナ。