JPH0951222A - antenna - Google Patents
- ️Tue Feb 18 1997
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna, and more particularly to an antenna suitable for application to a portable radio device. Conventionally, mobile communication has been developed mainly for communication with marine vessels, airplanes, trains, etc., but in recent years, the development of wireless devices has progressed, downsizing, weight reduction, price reduction have been realized, and mobile communication for the masses has been realized. Became widely used. For example, portable radios such as cell phones, cordless phones (including PHS), transceivers, etc. have dramatically increased the use of mobile communications for the masses.
【0002】[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。2. Description of the Related Art FIG. 9 is a schematic view of a general radio device.
In the figure, reference numeral 1 denotes a wireless device, particularly a portable wireless device, which is equipped with a very general rod-shaped whip antenna 2. The whip antenna 2 is shown in the extended state. As shown in the drawing, operation buttons B and a display D are arranged in a portable wireless device such as a mobile phone.
【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。FIG. 10 is a schematic view of the inside of the radio device shown in FIG. In particular, the state when the whip antenna 2 is stored is shown. A wireless circuit (transmission / reception circuit) is built in the inside of the wireless device 1, and the whip antenna 2 is provided on the side thereof.
Is stored. A matching circuit (M
C) 3 is provided and is connected between the whip antenna 2 and the radio circuit.
【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。FIG. 11 is a diagram showing an example of the matching circuit in FIG. In the figure, the matching circuit 3 is composed of an LC resonance circuit, and one end of C is grounded. This ground (GND) is a device ground GND corresponding to the shield case shown by the dotted line in FIG.
【0005】[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。[Problem to be Solved by the Invention] Whip antenna 2
Is the length of resonance at the transmission / reception frequency (for example, λ / 2 or λ /
4: λ is a metal elongated rod having a wavelength of a transmission / reception frequency. For example, in the case of a mobile phone, 800 to 900 MH
Since the frequency in the z band is used, its length is 80 to 16
It will be about 0 mm.
【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。If such an elongated metal rod projects from the main body of the radio, portability is impaired and it is dangerous. For this reason, as shown in FIG. 10, a structure is adopted in which the whip antenna 2 is housed inside the wireless device 1 except during a call. For this reason, the radio main body must have a space for accommodating its antenna.
The first problem occurs that the weight cannot be reduced.
【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。When the antenna 2 is housed in the main body of the radio, it is placed adjacent to the above-described shield case, which causes a second problem that the incoming call characteristic from the other party during standby is significantly deteriorated. . The problem is also
This has the disadvantage of significantly narrowing the service area centered around the base station or other mobile stations. As shown in FIG. 10, a matching circuit 3 is always attached to the whip antenna 2, which causes a third problem that the wireless device 1 cannot be made compact and lightweight.
【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。Therefore, it is an object of the present invention to provide an antenna which improves the incoming call characteristics at the time of standby and enables the wireless device to be further reduced in size and weight.
【0009】[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。FIG. 1 is a diagram showing a radio device provided with an antenna of the present invention. As shown in the figure, the antenna according to the present invention comprises a flexible metal wire 12. It is, so to speak, a string-shaped antenna. One end thereof is open, and the other end is connected to the ground plane GND of the wireless device 11.
The ground plane is the shield case 14 inside the main body of the wireless device 11. The shield case 14 is usually formed as a metal vapor deposition layer applied to the inner surface of a plastic radio housing.
【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。Further, the antenna of the present invention includes a power supply line 13. The power supply line 13 is connected to a wireless circuit (transmission / reception circuit) in the wireless device 11 with one point on the metal wire 12 as a power supply point F. The power supply line 13 and the metal line 12 enter the housing through the holes provided in the plastic housing.
Thus, the conventional antenna storage space and the matching circuit (MC) are not required, and the size and weight can be further reduced as compared with the wireless device 1 (conventional).
【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。Further, since the antenna (metal wire 12) is always exposed to the outside of the main body of the radio, the incoming call characteristic during standby is further improved as compared with the conventional one. FIG. 2 is a diagram for explaining the matching circuit in FIG. In the configuration of FIG. 1, the one corresponding to the matching circuit (MC) 3 shown in FIG. 10 is not found. As is well known, if the impedance of the antenna and the impedance of the radio circuit do not match, high frequency reflection occurs and high frequency energy is not sufficiently propagated. For this purpose, a matching circuit (MC) 3 is provided.
【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。However, there is no matching circuit in the present invention. Instead of this matching circuit, the power supply line 1
This is because 3 was introduced. Referring to FIG. 2, for example, one end of the metal wire 12 having a length of λ / 4 is open and the impedance is substantially infinite (∞). On the contrary, the other end is short-circuited to the ground plane (GND) and its impedance is almost 0Ω. The current distribution between the one end and the other end continuously changes as shown by the dotted line in the figure. That is, the impedance on the metal wire 12 changes uniformly and continuously from 0Ω to ∞.
【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。Then, at a certain point on the metal wire 12, an impedance matching the impedance on the radio circuit side always appears. If this one point is used as the feeding point (F), the conventional matching circuit becomes unnecessary, and the effect of replacing the conventional LC resonance circuit with a simple metal wire is great. Ideally, the feeding point F is selected so that the impedance of the antenna (12) and the impedance on the radio circuit side completely match. However, it is difficult to specify a perfect coincidence point due to manufacturing problems and variations between parts. Therefore, the feeding point F may slightly deviate from the ideal feeding point, but there is no problem in performance.
【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。In actual manufacturing, an optimum feeding point is determined by actual measurement, and a lot including the actual product is integratedly manufactured.
【0015】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 is a diagram showing a first mode according to the present invention. In the first embodiment, the weight member 15 is provided at one end of the metal wire 12 forming the antenna or in the vicinity thereof.
As the flexible metal wire 12, an extremely thin metal wire twisted together is suitable. Such a flexible metal wire 12 does not interfere with the outside and poses no danger. On the other hand, however, it is difficult to maintain linearity like a whip antenna. Therefore, considering that the metal wire 12 is exposed outside the bag or pocket during normal carrying,
The weight member 15 is attached to one end of the metal wire 12 or the vicinity thereof. As a result, the antenna is always maintained in an ideal state in which it is stretched to a pin, and it is possible to always maintain the optimum transmission / reception characteristics even during standby.
【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。FIG. 4 is a diagram showing a second mode according to the present invention. In general, a portable wireless device has a transmitter / receiver unit (speaker and receiver) integrated with the wireless device main body, but in a certain type of wireless device, an earphone or a microphone is externally attached via a signal line. There is something. The second form of FIG. 4 is an application of the antenna according to the present invention to a radio device of this type, in which an earphone or a microphone 16 is connected to an electric circuit (audio system) in the radio device 11 via a signal line 12 '. Processing circuit).
【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。In such a case, the signal line 12 'can also be used as the metal line 12. This signal line 12 '
Part of the ground side wire becomes the feeding point F, and the feeding line 13
Connect to. FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment according to the present invention, particularly for explaining the structure of the antenna portion. 4A shows the basic structure of the antenna part, and FIG. 4B shows the structure of the antenna part in the form of FIG.
【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。In FIG. 1A, the metal wire 12 is a cord-shaped conductor 1.
7 and an insulating coating 18 surrounding the same. In (B), 19 is a ground wire and 20 is a jacket. Ground wire 19
Is a signal line on the side connected to the power supply line 13 in FIG. The jacket 20 is a metal net or a metal foil that covers the insulator and the outer periphery thereof. This metal net or metal foil is electrically connected to the ground wire 19. A part of this metal net or metal foil is connected to the power supply line 13 as a power supply point F.
【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。The outer cover 20 may be omitted (in this case, the feeding point F is provided in a part of the ground wire 19), but the characteristics as an antenna deteriorate. The metal net or the metal foil forming the conductor 17, the ground wire 19 and the jacket 20 are located very close to each other and, in terms of high frequency, work together as one antenna. FIG. 6 is a diagram showing a fourth mode according to the present invention. In the configuration of FIG. 4, the length of the metal wire 12 may be considerably longer than the wavelength of the transmission / reception frequency. Alternatively, although unlikely, there may be a demand for the metal wire 12 to be considerably long in the configurations of FIGS. 1 and 3.
【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。In any case, if the metal wire 12 becomes long,
A plurality of waves will be distributed on it, and transmission and reception by the antenna will be performed by the high frequency wave that combines these waves. Then, as described in FIG. 8, four cracks may occur in the radiation pattern of the antenna. Then, the direction in which the crack occurs and the normal radio wave arrival angle θ coincide with each other, and the antenna characteristics are extremely deteriorated (the gain is reduced).
【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。In the fourth embodiment of FIG. 6, a spirally wound spiral structure portion 21 is formed on a part of the metal wire 12. The entire length of the portion forming the spiral structure portion 21 is λ / 2, where λ is the transmission / reception frequency. The spiral structure portion 21 has
Preferably, a plurality of metal wires 12 are formed at a predetermined interval. Λ / 2 is optimal as the predetermined interval.
【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。The spiral structure portion 21 may be a curl cord used in a general telephone or the like, or the spirally wound portion may be fixed with a resin mold. How the radiation pattern is improved by adopting the spiral structure 21 will be described below. FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of an antenna including a spiral structure.
In this equivalent circuit, the voltage distribution appearing on the metal line is shown in the column in the figure.
【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。If the metal wire is simply stretched in a straight line,
The voltage distribution that appears on it is as shown in the column in the figure,
Positive phase (+) and negative phase (-) appear alternately. However, in the column, since the metal wire has been wound around the spiral structure portion 21, in the column, the reverse phase (−) part hardly appears (or the positive phase (+) part is not present). Hardly appears). Eventually, the voltage distribution appearing in the table is only the in-phase component of only the positive phase or the negative phase (only the positive phase in the figure).
【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。FIG. 8 is a diagram showing the radiation pattern of the antenna. 7A corresponds to the column (general) in FIG. 7, and (B) corresponds to the column (invention) in FIG. 7. (A) shows four cracks in the above-mentioned radiation pattern. Then, two cracks among them appear in the X direction (horizontal direction), and moreover, coincide with the direction of the radio wave arrival angle θ. Generally, the angle of arrival θ is about 10 ° above the horizontal plane.
Angle, and radio waves are incident from within this θ (when receiving)
It is known to be done.
【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。On the other hand, with respect to (B), cracks of the radiation pattern do not appear at least within the radio wave arrival angle θ,
Very good antenna characteristics can be obtained. When the radiant energy from each point on the metal line in the column of FIG. 7 is vector-synthesized and plotted, the radiation pattern of FIG. 8A is obtained, but the spiral structure portion 2 in the column of FIG. 7 is obtained.
It is confirmed by calculation or experiment that the radiation pattern of FIG. 8B can be obtained by vector-synthesizing and plotting the radiant energy from each point on the metal line including 1.
【0026】[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。As described above, according to the present invention, the size and weight of the wireless device can be reduced by adopting the cord-shaped antenna which is always placed outside the wireless device main body and the power supply line 13. Further, the incoming call characteristics during standby are significantly improved, and the service area of the base station and the like can be expanded.
【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。Furthermore, the antenna is not required to be taken in and out, which makes the operation easier.
【図1】本発明のアンテナを備える無線機を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a wireless device including an antenna of the present invention.
【図2】図1における整合回路を説明するための図であ
る。FIG. 2 is a diagram for explaining a matching circuit in FIG.
【図3】本発明に基づく第1の形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a first mode according to the present invention.
【図4】本発明に基づく第2の形態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second mode according to the present invention.
【図5】本発明に基づく第3の形態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a third mode according to the present invention.
【図6】本発明に基づく第4の形態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a fourth mode according to the present invention.
【図7】らせん構造部を含むアンテナの等価回路図であ
る。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of an antenna including a spiral structure portion.
【図8】アンテナの放射パターンを表す図である。FIG. 8 is a diagram showing a radiation pattern of an antenna.
【図9】一般的な無線機の概観図である。FIG. 9 is a schematic view of a general wireless device.
【図10】図9に示す無線機の内部の概観図である。10 is a schematic view of the inside of the wireless device shown in FIG.
【図11】図10における整合回路の一例を示す図であ
る。11 is a diagram showing an example of a matching circuit in FIG.
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 11 ... Radio device 12 ... Flexible metal wire 12 '... Signal wire 13 ... Power supply wire 14 ... Shield case 15 ... Weight member 16 ... Earphone or microphone 17 ... String-like conductor 18 ... Insulation coating 19 ... Ground wire 20 ... Outer sheath 21 … Helix structure