JP3367218B2 - 携帯無線機用アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えばコードレス電話
機やパーソナルハンディホンシステム等の携帯用無線機
に用いられるアンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯用無線機のうち飛躍的な発展が期待
される無線電話システムに適用されるハンディタイプの
無線電話機は、従来にも増して装置の小型化、軽量化が
要求され、併せて性能の向上、取扱いの容易さ便利さ等
も要求されている。また、無線電話機の使用時には常に
一定レベル以上の性能が確保されることが要求され、特
に無線電話システムは双方向性通信手段であるので、相
手側からの呼出信号を常時受信可能にする必要性から、
ハンディタイプの無線電話機用アンテナ装置としては、
使用時・非使用時に関係なくその受信感度を一定レベル
以上に保つために非接地型アンテナまたはそれに近いも
のが要求される。

【０００３】このため、初期のハンディタイプの無線電
話機用アンテナ装置としては、常に一定レベル以上の受
信感度を確保するために、アンテナ素子を無線電話機本
体外に常時突出して固定化した形態のものが使用されて
いた。しかしながら、このような構成のものは、無線電
話機の非使用時にもアンテナ素子が本体から突出してい
るので、携帯時には邪魔である。従って、取扱いの便利
さを考えると、非使用時にはアンテナ素子を無線電話機
本体内に収納できる方が好ましい。

【０００４】しかるに、単にアンテナ素子を無線電話機
本体内に収納した状態にすると、アンテナの三大要素で
ある利得、指向性、インピーダンスの全てが大幅に低減
し、このため相手側からの呼出信号を受信できなくなる
おそれが出てくる。かかる問題点を解決すべく、アンテ
ナ素子を図１４に示すように無線電話機本体に対し引き
出し・収納可能な主たる外部アンテナと、無線電話機本
体内に予め収納され、外部アンテナが無線電話機本体内
に収納された状態でも一定以上の受信感度が得られるよ
う内蔵アンテナとから構成したアンテナ装置が提案され
ている。

【０００５】図１４は可動式の外部アンテナと固定式の
内蔵アンテナとを有する、従来のハンディタイプの無線
電話機におけるアンテナ装置を示す構成図である。図に
おいて、１００は携帯用の無線電話機本体、１０１は線
状アンテナで、無線電話機本体１００に対して引き出し
・収納可能に構成されている。１０２は無線電話機本体
１００に内蔵された内蔵アンテナで、線状アンテナ１０
１に対し垂直に配置されている。１０３は給電線１０４
からの給電を線状アンテナ１０１又は内蔵アンテナ１０
２のいずれかに切り替える微小切替スイッチである。

【０００６】次に上記のように構成されたアンテナ装置
の動作について説明する。電話機使用時即ち線状アンテ
ナ１０１伸長時には、この線状アンテナ１０１によって
所望の利得、指向性及びインピーダンスが得られるよう
構成されているので、その際には微小切替スイッチ１０
３を線状アンテナ１０１側に閉設し給電する。また、電
話機非使用時即ち線状アンテナ１０１収納時には、線状
アンテナ１０１の利得、指向性及びインピーダンスが低
下し、所望の性能を得ることができないので、微小切替
スイッチ１０３を内蔵アンテナ１０２側に閉設して給電
し、この結果、常に一定レベル以上の受信感度が確保で
きるようになる。

【０００７】上記のような構成とすることにより、無線
電話機等の双方向通信システムにおいても、電話機の非
使用時には外部アンテナを収納して、コンパクトな状態
で持ち運びでき、且つ相手側からの呼出信号が常時受信
可能になる。また、図１５は他の従来技術を示すもので
あり、携帯電話機等のダイバーシチーアンテナ装置を示
す構成図である。図において、２０１は電話機本体に対
し引き出し・収納可能に構成された線状アンテナ、２０
２は無線電話機本体に内蔵された逆Ｆアンテナ、２０３
は基板である。２０４は同軸ケーブル、２０５は高周波
回路、２０６は同軸コネクタ、２０７は線状アンテナホ
ルダーである。

【０００８】次に動作について説明する。線状アンテナ
２０１は主に垂直偏波（Ｚ軸方向）を有し、逆Ｆアンテ
ナ２０２は主に水平偏波（Ｙ軸方向）を有する。一般に
移動体通信では基地局側で垂直偏波の送信を行うが、市
街地や屋内では建物の壁や道路、木などの複数反射によ
り偏波面が様々に変化する。また、移動局側も通話時に
は移動体自身を傾けて使用することがあるため、受信ア
ンテナも角度をもつことになる。従って、受信する移動
局側の偏波も様々な角度で受信されることになる。その
結果、伝搬経路によって受信波の垂直偏波が強い場合と
水平偏波が強い場合の両方の可能性が存在する。

【０００９】この性質を利用し、移動局側に上記のよう
な垂直偏波に感度を有するアンテナと水平偏波に感度を
有するアンテナを配置することにより、偏波ダイバーシ
チーの効果を得ることができる。線状アンテナ２０１
は、このアンテナを伸長時及び収納時において給電線と
電気的に接続し、且つ線状アンテナ２０１が固定される
ように線状アンテナホルダー２０７が必要である。線状
アンテナホルダー２０７と基板２０３との間の給電は、
同軸ケーブル２０４と同軸コネクタ２０６とで行われ
る。同様に逆Ｆアンテナ２０２と基板２０３間の給電も
同軸ケーブル２０４と同軸コネクタ２０６とで行われ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の携帯無線機用ア
ンテナ装置は以上のように構成されているので、第１の
従来技術については、外部アンテナと内蔵アンテナとを
切り替える微小切替スイッチ１０３及びこの微小切替ス
イッチ１０３を切替操作するための機構を必要とするた
め、無線機全体が大型化、複雑化するという問題点があ
った。また、機械的な微小切替スイッチ１０３を極超短
波伝送路に介在させると、スイッチが開放されてもその
間のロスが増大するだけで、電流は流れ続ける可能性が
あり、十分な性能保証を得難いという本質的な欠陥を有
している。

【００１１】このため完全なスイッチを作ることは難し
いうえ、機械的なスイッチ故にスイッチの使用保証回数
もせいぜい５千回程度しかなく、長期使用に際しての信
頼性に欠けるという問題点があった。このような機械的
なスイッチに代えて、高周波スイッチを用いることも考
えられるが、そのような場合、機械的なスイッチに比べ
て構成が複雑化するという問題点があった。また、外部
アンテナに引き出し時と収納時とでは、それぞれ外部ア
ンテナ・内蔵アンテナのいずれか一方のアンテナしか使
用されないので、効率が悪いという問題点があった。

【００１２】さらに、アンテナ素子全体としては、外部
アンテナを完全に引き出した状態か完全に収納した状態
でしか動作しない構造であるため、電波状態のよい場所
や人目を憚る状況でも、無線機使用時には必ず外部アン
テナを完全に引き出さなければならないという問題点が
あった。また、第２の従来技術については、給電線がア
ンテナ毎に必要で、しかもそのための加工やアンテナの
取付けに時間がかかるという問題点があった。また、構
造が複雑であるため、２つのアンテナ間の相互結合や放
射パターンの影響は実装後の確認に頼らなければなら
ず、設計段階での予測や計算は困難であった。すなわ
ち、従来の携帯無線機用アンテナ装置は、線上アンテナ
と固定アンテナの利用効率が悪く、かつ線状アンテナ及
び固定アンテナへ給電する構造が複雑になり高価で大型
化するという問題点があった。

【００１３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、アンテナへの給電を切り替
えるための機械的なスイッチを必要とせず、長期にわた
って信頼性の高い動作が期待でき、しかも簡単な構造に
より小型で広帯域のアンテナ特性が得られる携帯無線機
用アンテナ装置を得ることを目的とする。また、２つの
アンテナの相互結合が少なく、且つ構造が簡単で設計が
容易なうえ安価に構成できる偏波ダイバーシチーアンテ
ナを得ることを目的とする。

【００１４】

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による携
帯無線機用アンテナ装置は、給電部に接続された固定状
態のノッチアンテナと、このノッチアンテナと静電結合
し、この静電結合する位置が自身の移動に応じて変動す
る線状アンテナとを備え、該線状アンテナは、その可動
範囲の所定位置で静電結合部を起点にλ／２未満の電気
長を有する部分と、電気的にλ／４の電気長を有する部
分とになるよう構成されたものである。請求項２の発明
による携帯無線機用アンテナ装置は、請求項１における
携帯無線機用アンテナ装置であって、前記ノッチアンテ
ナを前記線状アンテナに対し垂直に配置したものであ
る。請求項３の発明による携帯無線機用アンテナ装置
は、請求項１における携帯無線機用アンテナ装置であっ
て、前記ノッチアンテナを前記線状アンテナに対し平行
に配置したものである。

【００１６】また、請求項４の発明による携帯無線機用
アンテナ装置は、それぞれが給電部に接続された固定状
態の第１ノッチアンテナ及び第２ノッチアンテナと、前
記第１ノッチアンテナまたは第２ノッチアンテナのいず
れか一方と静電結合し、この静電結合する位置が自身の
移動に応じて変動する線状アンテナとを備え、該線状ア
ンテナに対し前記第１ノッチアンテナ及び前記第２ノッ
チアンテナのいずれか一方を垂直に他方を水平に配置し
たものである。請求項５の発明による携帯無線機用アン
テナ装置は、請求項４における携帯無線機用アンテナ装
置であって、前記第１ノッチアンテナの短絡部分と前記
第２ノッチアンテナの開放部分とを接近して配置させた
ものである。

【００１７】また、請求項６の発明による携帯無線機用
アンテナ装置は、請求項５における携帯無線機用アンテ
ナ装置であって、前記線状アンテナは、前記第１ノッチ
アンテナに対し垂直に配置し、該第１ノッチアンテナの
開放部分と静電結合したものである。請求項７の発明に
よる携帯無線機用アンテナ装置は、請求項５における携
帯無線機用アンテナ装置であって、前記線状アンテナ
は、前記第２ノッチアンテナに対し平行に配置し、該第
２ノッチアンテナの近傍に配置し静電結合したものであ
る。

【００１８】

【作用】請求項１の発明による携帯無線機用アンテナ装
置は、線状アンテナとノッチアンテナとの間の静電結合
部における静電容量と線状アンテナのインダクタンス成
分とが、使用周波数に対して定Ｋ型帯域フィルターを形
成し使用周波数帯域の広帯域化を実現する。そして、線
状アンテナを所定の位置に設定することによりノッチア
ンテナの容量成分とインダクタンス成分とが使用周波数
に対して並列共振状態となる。

【００１９】

【００２０】また、線状アンテナのλ／４の電気長を有
する部分による共振周波数とノッチアンテナによる共振
周波数とが２共振となり、使用周波数に対して広帯域化
が図れる。線状アンテナが所定位置から移動した場合、
線状アンテナ全体のリアクタンス成分が変動するため、
線状アンテナのλ／４の電気長を有する部分における共
振周波数が変動する。そのため、主にノッチアンテナの
並列共振が使用周波数帯において有効となり、線状アン
テナの受信感度が低下していっても、任意のアンテナ長
においてこのノッチアンテナが受信感度を一定レベル以
上に維持する。

【００２１】請求項２の発明による携帯無線機用アンテ
ナ装置は、ノッチアンテナは線状アンテナの短い区間で
静電結合し、水平面方向に強い垂直偏波成分を有する。
請求項３の発明による携帯無線機用アンテナ装置は、ノ
ッチアンテナは線状アンテナの長い区間で静電結合し、
水平面内の所定方向に水平偏波成分を有する。また、請
求項４の発明による携帯無線機用アンテナ装置は、線状
アンテナとノッチアンテナとの間の静電結合部における
静電容量と線状アンテナのインダクタンス成分とが、使
用周波数に対して定Ｋ型帯域フィルターを形成し使用周
波数帯域の広帯域化を実現する。そして、線状アンテナ
を所定の位置に設定することによりノッチアンテナの容
量成分とインダクタンス成分とが使用周波数に対して並
列共振状態となる。 また、２つのノッチアンテナがそれ
ぞれ垂直偏波成分と水平偏波成分とを有することにより
偏波ダイバーシチーアンテナとして機能する。

【００２２】請求項５の発明による携帯無線機用アンテ
ナ装置は、第１ノッチアンテナの短絡部分と第２ノッチ
アンテナの開放部分とを接近して配置させることによ
り、第１ノッチアンテナの電流が、インピーダンスの高
い第２ノッチアンテナの開放部分に向かって流入するこ
とを防止し、両者間の相互結合を小さくする。また、第
１ノッチアンテナを携帯無線機の水平面と垂直に構成し
た場合、２つのノッチアンテナの給電部が第２ノッチア
ンテナ側に集約されて配置可能になる。

【００２３】また、請求項６の発明による携帯無線機用
アンテナ装置は、第１ノッチアンテナの開放部分と線状
アンテナとを静電結合させ、請求項７の発明による携帯
無線機用アンテナ装置は、第２ノッチアンテナの近傍に
線状アンテナを配置し静電結合させることにより、電波
の放射位置が線状アンテナとの給電結合部分側に集約さ
れ、障害物の影響を受けにくい構造となる。

【００２４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１は本実施例における携帯用無線機のアンテナ装
置を示す部分断面図であり、図において、７は無線電話
機本体、１は無線電話機本体７に対し引き出し・収納可
能な可動アンテナである直線状の線状アンテナで、使用
周波数帯の電波の波長をλとしたとき、λ／２未満の電
気長を有する誘導性アンテナ素子となる。２は無線電話
機本体に内蔵されたノッチアンテナで、線状アンテナ１
に静電結合する如く、線状アンテナ１が無線電話機本体
７内に収納される部分の入口近傍において線状アンテナ
１に近接し、且つ線状アンテナ１の軸心と直交する方向
に配設されている。

【００２５】また、ノッチアンテナ２は逆Ｆアンテナ等
と違い、その構造的特徴からグランド用の専用基板を必
要とせず、１枚基板にパターン印刷することにより製造
可能で、さらに構造を簡単にできる分、安価で小型化で
きるものであり、本実施例におけるノッチアンテナもそ
のように構成されている。そして、線状アンテナ１を無
線電話機本体７から引き出した状態で、ノッチアンテナ
２が使用周波数帯に対して整合がとれるよう設定してあ
る。

【００２６】線状アンテナ１とノッチアンテナ２との静
電結合部における静電容量と、線状アンテナ１のインダ
クタンス成分とは使用周波数に対して定Ｋ型帯域フィル
ターを形成するよう構成されている。３はノッチアンテ
ナ２に接続されたマイクロストリップライン給電線、４
は高周波回路、５はノッチアンテナ２及び高周波回路４
を同一基板上に構成してなる基板、６は線状アンテナ１
を無線電話機本体１に対して任意の位置で制止した場合
に該位置に保持可能にするアンテナ保持手段であるとこ
ろの静電結合子となるゴム製のリング、８は主に線状ア
ンテナ１とノッチアンテナ２とが静電結合する静電結合
部である。

【００２７】次に動作について説明する。送受信回路を
含む高周波回路４からマイクロストリップライン給電線
３を通してノッチアンテナ２に送信電力が給電される。
図２は図１の等価回路図である。線状アンテナ１の電気
長はλ／４〜λ／２の範囲内に設定されている。線状ア
ンテナ１を無線電話機本体７から引き出し伸長させた状
態では、線状アンテナ１は使用者の頭の影などにいわゆ
るデッドゾーンを作らないで電波をとばすことができ
る。そしてこの状態では、ノッチアンテナ２の持つ容量
成分Ｃ２とインダクタンス成分Ｌ２とが、使用周波数に
対して並列共振するよう設定されている。

【００２８】一方、線状アンテナ１とノッチアンテナ２
の端部とからなる静電結合部における静電容量Ｃ１と、
線状アンテナ１のインダクタンス成分Ｌａとが、使用周
波数帯に対して定Ｋ型帯域フィルターを形成するよう構
成されている。この結果、広帯域化が図れる。このよう
に従来のスイッチング回路の場合と違い、容量結合とす
ることにより、線状アンテナとノッチアンテナとの両方
を無駄なく動作させ、性能の向上が図れる。

【００２９】線状アンテナ１が無線電話機本体７内に収
納された場合、線状アンテナ１のインダクタンス成分Ｌ
ａが変動するため、線状アンテナ１とノッチアンテナ２
との静電結合部８における静電容量Ｃ１と線状アンテナ
１のインダクタンス成分Ｌａとによる共振周波数が変動
する。その結果、主にノッチアンテナ２の並列共振が使
用周波数帯において有効となり、主にこのノッチアンテ
ナ２が電波の放射、受信に寄与することになる。ノッチ
アンテナ２の性能はアンテナの受信感度等を一定レベル
以上に保証するものであるから、このような構成とする
ことによりアンテナの性能は常時一定レベル以上に保た
れることになる。

【００３０】線状アンテナ１はゴム製のリング６により
伸縮される任意の位置で制止し保持することが可能に構
成されている。本実施例では線状アンテナは直線状のア
ンテナなため、このようなリング状のゴム等でアンテナ
の保持構造が容易に実現できる。このような構成によ
り、線状アンテナ１の全長の範囲内でフレキシブルに無
線電話機本体１から引き出すアンテナ長を設定できる。
この場合にも、ノッチアンテナ２の並列共振が使用周波
数帯において有効となっているので、多少のＶＳＷＲ
（電圧定在波比）の悪化はあるものの、双方のアンテナ
の働きにより実用に十分なアンテナ性能が得られる。

【００３１】従来は線状アンテナを引き出して完全に伸
長した場合か、無線電話機本体内に完全に収納した場合
にのみスイッチが切り替わって一方のアンテナに給電さ
れていたが、本実施例では、線状アンテナ１を任意の位
置に引き出して使用することができ、双方のアンテナに
より性能を発揮するから、電波状態のよいところや、線
状アンテナを目一杯引き出せないような事情がある場合
には線状アンテナを途中位置まで引き出して使用するこ
とができる。また、線状アンテナは直線状のアンテナな
ため、ノッチアンテナとの容量結合の実験、設計が行い
易く、シミュレーション精度が高いので、このような構
成のものを作り易い。

【００３２】このように、上記構成によれば、伸縮自在
な主たる線状アンテナと内蔵されたノッチアンテナと
が、線状アンテナの伸縮操作に伴って自動的に且つ無接
点的にシフトし、伸縮状態と収納状態とに応じて最適で
しかも広帯域なアンテナ特性が発揮されるうえ、線状ア
ンテナに給電する機械的な切替スイッチが全く不要であ
り、長期にわたって信頼性の高い動作が期待できる。ま
た、リングにより線状アンテナを任意の位置まで引き出
して使用することが可能になる。

【００３３】また、ノッチアンテナを使用することによ
り高周波回路とノッチアンテナとを１枚基板で構成し、
線状アンテナを使用することによりゴム製のリングで任
意の位置に保持できるから構成部品が少なく、コストも
低くでき、給電部のロスが極力低減され、アンテナの長
さを自由に調整して使用することができる。尚、アンテ
ナ保持手段は、可動アンテナの種類に応じて適当なもの
を採用すればよい。

【００３４】実施例２．図３は他の実施例における携帯
用無線機のアンテナ装置を示す部分断面図であり、図に
おいて、１〜８までは実施例１と同様或は相当する部分
を示し、同一符号を付してその説明を省略する。本実施
例においては、線状アンテナ１が、その最大引き出し時
にノッチアンテナ２との容量結合部分８を境に、無線電
話機本体７から引き出された部分（露出部）のアンテナ
長がλ／２〜λ／４に、本体内に収納されたままの部分
（内在部）のアンテナ長が電気的にλ／４になるようそ
れぞれ設定されている。

【００３５】ここで、内在部のアンテナ長は理想的には
λ／４であるが、例えば内在部と基板５との間に誘電体
が介在している場合には波長短絡が起きたり、或は基板
５にねじ穴等があり、基板５と線状アンテナ１とが平行
でない部分が存在したりすると、必ずしもλ／４とはな
らないので、種々設計の都合等を考慮して電気的にλ／
４となるようにアンテナ長を設定すればよい。一般には
０，２λ〜０，３λ位の電気長を有する長さに設計され
る。その他の構成は実施例１と同様である。

【００３６】次に動作について説明する。基本的な動作
及び実施例１と同様の構成部分の動作は実施例１と同様
である。図４は図３の等価回路である。線状アンテナ１
を引き出し伸長させた状態では、線状アンテナ１の内在
部は電気的にλ／４の電気長を有しており、この部分の
インダクタンス成分Ｌ３と容量成分Ｃ３による共振周波
数によりノッチアンテナ２と合わせて２共振となり、使
用周波数帯に対してさらに広帯域化が図れる。

【００３７】線状アンテナ１が無線電話機本体７内に収
納された状態では、線状アンテナ１全体のリアクタンス
成分が変動するため、内在部の共振周波数も変動する。
そのため、主にノッチアンテナ２の並列共振が使用周波
数帯において有効となり、ノッチアンテナ２が電波の放
射及び受信に寄与することになる。このように、上記構
成によれば、実施例１で得られる効果の他、さらに広帯
域なアンテナ特性を得ることができるようになる。

【００３８】尚、実施例１の場合も同様であるが、ノッ
チアンテナを線状アンテナに対して垂直、即ちノッチア
ンテナのスロットが線状アンテナに垂直になるよう配置
すると、線状アンテナの短い区間で静電結合できる。ま
た、無線電話機等に搭載した場合、ノッチアンテナと重
なって基板等が配置されると性能が低下するので、無線
電話機自体が高さ方向に余裕がある場合に有効な構造で
ある。無線電話機は使用者の耳と口との間の位置関係か
ら高さ方向の小型化には限界があり、その意味で垂直配
置の構成は有利である。また、ノッチアンテナ単体とし
ては水平面内で強い垂直偏波成分を持つので、そのよう
な放射パターンが必要な場合に有効である。

【００３９】実施例３．図５は他の実施例における携帯
用無線機のアンテナ装置を示す部分断面図であり、図に
おいて、１〜８までは実施例１と同様或は相当する部分
を示し、同一符号を付してその説明を省略する。本実施
例においては、実施例２の場合と同様、線状アンテナ１
が、その最大引き出し時にノッチアンテナ２との静電結
合部分８を境に、無線電話機本体７から引き出された部
分（露出部）のアンテナ長がλ／２〜λ／４に、本体内
に収納されたままの部分（内在部）のアンテナ長が電気
的にλ／４になるようそれぞれ設定されている。

【００４０】また、ノッチアンテナ２が線状アンテナ１
と平行（地上面に対しては垂直）、即ちノッチアンテナ
２のスロットが線状アンテナ１に平行になるよう配置さ
れている。そして、高周波回路４はノッチアンテナ２の
スロットを挟んで線状アンテナ１と反対側にノッチアン
テナ２と同一基板上に配置され構成されている。次に動
作について説明する。アンテナとしての基本動作は実施
例２と同様であり、その説明を省略する。

【００４１】図６は本実施例のように構成されたアンテ
ナ装置の線状アンテナ１を無線電話機本体７から引き出
し伸長させた状態での（ａ）インピーダンス特性及び
（ｂ）ＶＳＷＲ特性の実験データを示す図である。この
ＶＳＷＲ特性からもわかるように広帯域特性を示してい
る。また、図７は同装置の線状アンテナ１を無線電話機
本体７内に収納した状態での（ａ）インピーダンス特性
及び（ｂ）ＶＳＷＲ特性の実験データを示す図である。
収納時においても良好な広帯域特性を示している。

【００４２】さらに、図８は線状アンテナ１伸長時の無
線電話機を示す状態図、図９は線状アンテナ収納時の無
線電話機を示す状態図である。Ｘ、Ｙは水平面方向をＺ
は垂直面（高さ）方向を示している。このように、ノッ
チアンテナを線状アンテナに対して平行、即ちノッチア
ンテナのスロットが線状アンテナに平行になるよう配置
すると、線状アンテナの長い区間で静電結合する。この
ような構成とすると、高周波の場合には特に線状アンテ
ナ１とノッチアンテナ２との間での電流の誘導がし易い
という特徴がある。

【００４３】ただし、無線電話機等に搭載した場合、ノ
ッチアンテナと重なって基板等が配置されると性能が低
下するので、無線電話機自体が水平方向に余裕がある場
合に有効な構造である。また、ノッチアンテナ単体とし
ては水平面（Ｘ−Ｙ平面）内のＸ軸の±両方向に水平偏
波成分を持つので、収納時にそのような放射パターンが
必要な場合に有効である。

【００４４】実施例４．図１０は他の実施例における携
帯用無線機のアンテナ装置の構成を示す部分断面図であ
り、図において、４は高周波回路、５は一枚の基板で、
この基板５上に線状アンテナに対して平行及び垂直（従
って地上面に対しては垂直及び水平）方向のノッチアン
テナと高周波回路４とを構成している。２０は線状アン
テナ１に対して平行（従って地上面に対しては垂直）な
ノッチアンテナ、２１は垂直（同水平）なノッチアンテ
ナ、３０は平行なノッチアンテナ２０の給電線、３１は
垂直なノッチアンテナ２１の給電線で、各給電線は同一
の高周波回路４に接続されている。

【００４５】双方のノッチアンテナは互いに直交する関
係にあり、且つ垂直なノッチアンテナ２１の短絡部が、
平行なノッチアンテナ２０の開放部におけるインピーダ
ンスの高い部分と接近した構造としている。次に動作に
ついて説明する。平行なノッチアンテナ２０と垂直なノ
ッチアンテナ２１とは互いに直交するので、偏波ダイバ
ーシチーとして機能する。

【００４６】垂直なノッチアンテナ２１の短絡部が、平
行なノッチアンテナ２０の開放部におけるインピーダン
スの高い部分と接近して配置されているので、垂直なノ
ッチアンテナ２１の電流が平行なノッチアンテナ２０へ
流入することを防ぎ、２つのアンテナの相互結合が少な
くなる。また、上記構成によれば、２つのノッチアンテ
ナ２０、２１は基板５上のパターンのみで構成でき、さ
らに高周波回路も同一基板上に構成できるので、精度が
高く、安価のものとなる。そして、このように同一基板
上に構成することにより、実装前の設計時点で相互結合
や放射パターンの影響の予測や計算が容易にできるよう
になる。

【００４７】実施例５．図１１は他の実施例における携
帯用無線機のアンテナ装置の構成を示す部分断面図であ
り、図において、実施例４と同様或は相当する部分には
同一符号を付してその説明を省略する。本実施例におい
ては、平行なノッチアンテナ２０の開放部を下方にし、
垂直なノッチアンテナ２１の開放部を平行なノッチアン
テナ２０の短絡部と接近させた構造としている。その他
の構成は実施例４と同様であり、その説明を省略する。

【００４８】上記の構成とした場合の動作も実施例４の
場合と同様であるが、このような構成とすると、平行な
ノッチアンテナ２０の給電部３０と垂直なノッチアンテ
ナ２１の給電部３１とが、共に高さ方向に近く、双方の
給電部が障害物の影響を受けないよう設計することが容
易にでき、しかもアンテナ装置の高い位置に集約される
ので、携帯用の電話機等に搭載した場合、電話機を持つ
手の影に隠れないよう設計することが容易に行える。従
って、電話機を手で持った場合に、実施例４の構成のも
のに比し、アンテナ利得の低下を少なくできる。

【００４９】実施例６．図１２は他の実施例における携
帯用無線機のアンテナ装置を示す部分断面図であり、図
において、実施例１及び実施例４と同様或は相当する部
分には同一符号を付してその説明を省略する。本実施例
においては、ノッチアンテナの配置構成を実施例４と同
様とし、外部アンテナである線状アンテナ１を垂直なノ
ッチアンテナ２１の開放部側にこの垂直なノッチアンテ
ナ２１と直交するよう静電結合させて配置している。そ
の他の配置構成は図示省略するが、基板５の構成を除き
実施例１と同様である。

【００５０】次に動作について説明する。平行なノッチ
アンテナ２０は電界に感応し、垂直なノッチアンテナ２
１は磁界に感応する。また、線状アンテナ１は垂直なノ
ッチアンテナ２１に無接点の容量結合をすることにな
る。平行なノッチアンテナ２０は無線電話機本体の影響
を受けるものの、垂直偏波に対してモノポールとして感
応し、垂直なノッチアンテナ２１はノッチとして感応す
る。

【００５１】垂直なノッチアンテナ２１と線状アンテナ
１とは相互結合により放射を補助して放射パターンの落
ち込みを防ぐ。上記構成によれば、実施例１と同様な効
果が期待できる他、放射する電波の高さを高くすること
ができ、携帯電話等に適用すれば人体頭部の影響による
利得の低下を抑えることができる。

【００５２】実施例７．図１３は他の実施例における携
帯用無線機のアンテナ装置を示す構成図であり、図にお
いて、実施例１及び実施例４と同様或は相当する部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。本実施例にお
いては、ノッチアンテナの配置構成を実施例４と同様と
し、外部アンテナである線状アンテナ１を平行なノッチ
アンテナ２０側にこの平行なノッチアンテナ２０と平行
に近接して配置し、静電結合させている。その他の配置
構成は図示省略するが、基板５の構成を除き実施例１と
同様である。

【００５３】次に動作について説明する。図１３は線状
アンテナ１を伸長させた状態を示しており、線状アンテ
ナ１を伸長させた状態でも平行なノッチアンテナ２０の
開放部と線状アンテナ１の内在部とが並行になるよう構
成されている。そして、このような構成とした場合にも
実施例６と同様な効果が得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、給電部に接続された固定状態のノッチアンテナ
と、このノッチアンテナと静電結合し、この静電結合す
る位置が自身の移動に応じて変動する線状アンテナとを
備え、該線状アンテナは、その可動範囲の所定位置で静
電結合部を起点にλ／２未満の電気長を有する部分と、
電気的にλ／４の電気長を有する部分とになるよう構成
されたので、線状アンテナとノッチアンテナとの間で無
接点的にシフトし、また、線状アンテナとノッチアンテ
ナとの両方が無駄なく動作し、線状アンテナ引き出し状
態と収納状態とに応じて最適でしかも広帯域なアンテナ
特性が発揮されるうえ、線状アンテナに給電する機械的
な切替スイッチが全く不要であり、長期にわたって信頼
性の高い動作が期待できるという効果が得られる。

【００５５】また、線状アンテナは直線状のアンテナな
ため、ノッチアンテナとの容量結合の実験、設計が行い
易く、シミュレーション精度が高いうえ、ノッチアンテ
ナを使用することにより固定アンテナを一枚基板で構成
でき、さらには高周波回路をノッチアンテナと１枚基板
で構成することも可能になるから、構成部品が少なくで
き、装置の小型化、低コスト化が図れるという効果が得
られる。

【００５６】また、λ／４の電気長を有する部分のイン
ダクタンス成分と容量成分とによる共振周波数によりノ
ッチアンテナと合わせて２共振となり、使用周波数帯に
対してさらに広帯域化が図れるという効果が得られる。

【００５７】また、請求項２に記載の発明によれば、ノ
ッチアンテナを線状アンテナに対し垂直に配置したの
で、線状アンテナの可動方向に厚みのない配置構成とな
り、高さ方向の小型化に限界がある携帯無線機の場合、
ノッチアンテナと他の基板等が水平方向に重なって配置
されない構成が容易に実現でき、装置全体を大型化する
ことなくノッチアンテナの性能を維持することができる
という効果が得られる。

【００５８】また、請求項３に記載の発明によれば、ノ
ッチアンテナを線状アンテナに対し平行に配置したの
で、線状アンテナの長い区間で静電結合し、高周波の場
合には特に線状アンテナとノッチアンテナとの間で電流
の誘導がし易くなるという効果が得られる。また、請求
項４に記載の発明によれば、それぞれが給電部に接続さ
れた固定状態の第１ノッチアンテナ及び第２ノッチアン
テナと、前記第１ノッチアンテナまたは第２ノッチアン
テナのいずれか一方と静電結合し、この静電結合する位
置が自身の移動に応じて変動する線状アンテナとを備
え、該線状アンテナに対し前記第１ノッチアンテナ及び
前記第２ノッチアンテナのいずれか一方を垂直に他方を
水平に配置したので、線状アンテナとノッチアンテナと
の間で無接点的にシフトし、また、線状アンテナとノッ
チアンテナとの両方が無駄なく動作し、線状アンテナ引
き出し状態と収納状態とに応じて最適でしかも広帯域な
アンテナ特性が発揮されるうえ、線状アンテナに給電す
る機械的な切替スイッチが全く不要であり、長期にわた
って信頼性の高い動作が期待できるという効果が得られ
る。 また、線状アンテナは直線状のアンテナなため、ノ
ッチアンテナとの容量結合の実験、設計が行い易く、シ
ミュレーション精度が高いうえ、ノッチアンテナを使用
することにより固定アンテナを一枚基板で構成でき、さ
らには高周波回路をノッチアンテナと１枚基板で構成す
ることも可能になるから、構成部品が少なくでき、装置
の小型化、低コスト化が図れるという効果が得られる。
さらに、ノッチアンテナが偏波ダイバーシチーとして機
能し、アンテナ性能が向上するうえ、２つのノッチアン
テナは基板上のパターンのみで構成でき、さらに高周波
回路も同一基板上に構成できるようになるので、精度が
高く、安価のものとなる。そして、同一基板上に構成す
ることにより、実装前の設計時点で相互結合や放射パタ
ーンの影響の予測や計算が容易にできるようになるとい
う効果が得られる。

【００５９】

【００６０】また、請求項５に記載の発明によれば、第
１ノッチアンテナの短絡部分と第２ノッチアンテナの開
放部分とを接近して配置させたので、第１ノッチアンテ
ナの短絡部分が、第２ノッチアンテナの開放部分におけ
るインピーダンスの高い部分と接近して配置されること
になるから、第１ノッチアンテナの電流が第２ノッチア
ンテナへ流入することを防ぎ、２つのアンテナの相互結
合が少なくなるという効果が得られる。 また、第１ノッ
チアンテナを携帯無線機の水平面と垂直に構成した場
合、第１ノッチアンテナの給電部と第２ノッチアンテナ
の給電部とが、共に高さ方向に近く配置されるから、双
方の給電部が携帯無線機の他の構成要素の影響を受けな
いよう該携帯無線機を設計することが容易に実現でき、
しかも給電部が携帯無線機の高い位置に集約されるの
で、携帯無線機を持つ手の陰に給電部が隠れないよう設
計することが容易に行えるという効果が得られる。

【００６１】また、請求項６に記載の発明によれば、線
状アンテナに対し第１ノッチアンテナの開放部分と線状
アンテナとを静電結合させるか、或は、請求項７に記載
の発明によれば、線状アンテナに対し第２ノッチアンテ
ナの近傍に線状アンテナを配置し静電結合させたので、
放射する電波の高さを高くすることができ、携帯無線機
に適用すれば、人体頭部の陰の発生により利得が低下す
ることを抑えることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１における無線電話機用アン
テナ装置を示す部分断面図である。

【図２】図１の等価回路を示す図である。

【図３】この発明の実施例２における無線電話機用アン
テナ装置を示す部分断面図である。

【図４】図３の等価回路を示す図である。

【図５】この発明の実施例３における無線電話機用アン
テナ装置を示す部分断面図である。

【図６】この発明の実施例３における無線電話機用アン
テナ装置のアンテナ伸長時におけるＶＳＷＲ特性及びイ
ンピーダンス特性の実験データを示す図である。

【図７】この発明の実施例３における無線電話機用アン
テナ装置のアンテナ収納時におけるＶＳＷＲ特性及びイ
ンピーダンス特性の実験データを示す図である。

【図８】この発明の実施例３における無線電話機用アン
テナ装置のアンテナ伸長時における試験用アンテナ構成
図である。

【図９】この発明の実施例３における無線電話機用アン
テナ装置のアンテナ収納時における試験用アンテナ構成
図である。

【図１０】この発明の実施例４における無線電話機用ア
ンテナ装置のノッチアンテナ部を示す構成図である。

【図１１】この発明の実施例５における無線電話機用ア
ンテナ装置のノッチアンテナ部を示す構成図である。

【図１２】この発明の実施例６における無線電話機用ア
ンテナ装置を示す構成図である。

【図１３】この発明の実施例７における無線電話機用ア
ンテナ装置を示す構成図である。

【図１４】従来の無線電話機用アンテナ装置を示す構成
図である。

【図１５】従来の無線電話機用アンテナ装置を示す構成
図である。

【符号の説明】

１ 線状アンテナ、２ ノッチアンテナ、３ 給電線、
４ 高周波回路、５基板、６ リング、８ 静電結合
部、２０ 平行なノッチアンテナ、２１ 垂直なノッチ
アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−58603（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−272303（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140820（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−252619（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 1/38 - 1/58 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06 H01Q 1/24

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給電部に接続された固定状態のノッチア
   ンテナと、このノッチアンテナと静電結合し、この静電
   結合する位置が自身の移動に応じて変動する線状アンテ
   ナとを備え、該線状アンテナは、その可動範囲の所定位
   置で静電結合部を起点にλ／２未満の電気長を有する部
   分と、電気的にλ／４の電気長を有する部分とになるよ
   う構成されたことを特徴とする携帯無線機用アンテナ装
   置。
2. 【請求項２】 前記ノッチアンテナを前記線状アンテナ
   に対し垂直に配置したことを特徴とする請求項１記載の
   携帯無線機用アンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記ノッチアンテナを前記線状アンテナ
   に対し平行に配置したことを特徴とする請求項１記載の
   携帯無線機用アンテナ装置。
4. 【請求項４】 それぞれが給電部に接続された固定状態
   の第１ノッチアンテナ及び第２ノッチアンテナと、前記
   第１ノッチアンテナまたは第２ノッチアンテナのいずれ
   か一方と静電結合し、この静電結合する位置が自身の移
   動に応じて変動する線状アンテナとを備え、該線状アン
   テナに対し前記第１ノッチアンテナ及び前記第２ノッチ
   アンテナのいずれか一方を垂直に他方を水平に配置した
   ことを特徴とする携帯無線機用アンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記第１ノッチアンテナの短絡部分と前
   記第２ノッチアンテナの開放部分とを接近して配置させ
   たことを特徴とする請求項４記載の携帯無線機用アンテ
   ナ装置。
6. 【請求項６】 前記線状アンテナは、前記第１ノッチア
   ンテナに対し垂直に配置し、該第１ノッチアンテナの開
   放部分と静電結合したことを特徴とする請求項５記載の
   携帯無線機用アンテナ装置。
7. 【請求項７】 前記線状アンテナは、前記第２ノッチア
   ンテナに対し平行に配置し、該第２ノッチアンテナの近
   傍に配置し静電結合したことを特徴とする請求項５記載
   の携帯無線機用アンテナ装置。