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JP2001352210A - アンテナ装置およびそれを用いた無線装置 - Google Patents

アンテナ装置およびそれを用いた無線装置

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JP2001352210A
JP2001352210A JP2000173136A JP2000173136A JP2001352210A JP 2001352210 A JP2001352210 A JP 2001352210A JP 2000173136 A JP2000173136 A JP 2000173136A JP 2000173136 A JP2000173136 A JP 2000173136A JP 2001352210 A JP2001352210 A JP 2001352210A
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antenna device
antenna
antenna element
shaped
meander
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JP2000173136A
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Masahiro Ohara
正廣 大原
Toyoji Fukumura
豊史 福村
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to DE60109608T priority patent/DE60109608T2/de
Priority to US10/048,062 priority patent/US6661391B2/en
Priority to EP01936930A priority patent/EP1291963B1/en
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    • H01Q5/342Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体通信等の無線装置に使用されるアンテ
ナ装置に関し、アンテナ素子のピッチの不均一や変形が
生じ難く、高利得・高信頼性で生産性に優れ、しかも二
つ以上の周波数帯域に対応するインピーダンス特性を備
えたアンテナ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 無線装置本体の高周波回路と電気的に接
続される給電金具14と、アンテナ素子11と、アンテ
ナ素子11を固定する樹脂誘電体材料製の芯棒15と、
給電金具14の一部を露出させて芯棒15およびアンテ
ナ素子11の外周を覆う樹脂誘電体材料製のカバー16
とからなり、アンテナ素子11が略螺旋状部12と略メ
アンダ状部13とで一体に形成された構成のアンテナ装
置とする。

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
信等の無線装置に使用されるアンテナ装置およびそれを
用いた無線装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信用の無線装置に対する
需要が急激に高まっており、その形態が多様化すると共
に一台の無線機でより多くの情報を送受信できるように
するため、複数の動作周波数帯域の電波を送受信できる
無線装置が販売されており、これには二つ以上のインピ
ーダンス特性を設定したアンテナ装置が使用されてい
る。
【0003】以下、本発明のアンテナ装置を使用するこ
とのできる移動体通信等の無線装置の例として携帯電話
を用いて説明する。
【0004】携帯電話は世界のいろいろな地域で使用さ
れ、その動作周波数帯域も地域によって異なっている。
【0005】例えばデジタル方式の携帯電話では、GS
M(Group Special Mobile Community)の動作周波数端
数帯域の範囲は890〜960MHz、PCN(Person
al Communication Network)は1710〜1880MH
z、PCS(Personal Communication System)は18
50〜1990MHzである。
【0006】そして、このような複数の動作周波数帯域
に対応する携帯電話に使用されるアンテナ装置のアンテ
ナ素子として、コイル状の巻線を用いたヘリカル式アン
テナ素子が一般に広く使用されている。
【0007】このような従来のアンテナ装置について、
図12〜図14を用いて説明する。
【0008】図12はGSMの周波数帯域範囲890〜
960MHzおよびPCNの周波数帯域範囲1710〜
1880MHzの2つの周波数帯域に対応する従来のア
ンテナ装置の概略断面図で、図13および図14はアン
テナ装置のインピーダンス特性を示すVSWR図であ
る。
【0009】先ず図12において、りん青銅線製の直線
部1を螺旋部2の内側に配置し、直線部1の上端と螺旋
部2の上端とが接続され一体形成されたアンテナ素子3
と、上部に上記アンテナ素子3を固定する凹部4を設
け、下部に無線装置への取付部5を形成した金属製の給
電金具6および上記給電金具6の一部を露出させて、上
記アンテナ素子3の外周を覆う樹脂誘電体材料製のカバ
ー7とでアンテナ装置8が構成され、上記給電金具6が
携帯電話の筐体に取付けられ高周波回路部に電気的に接
続され、給電金具6を介してアンテナ素子3と高周波回
路部との間で信号の送受信が行われる。
【0010】このように構成されたアンテナ装置8は、
電波の送受信の際に、電気的結合を利用して上記アンテ
ナ素子3の直線部1と螺線部2とでPCNの周波数帯域
範囲のインピーダンス特性を電気的長さ約λ/2に相当
するように設定され、そして直線部1と螺線部2とでG
SMの周波数帯域範囲のインピーダンス特性を電気的長
さ約λ/4に相当するように設定され、これら2つの周
波数帯域の電波を各々送受信できるように構成されてい
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のアンテナ装置8において、アンテナ素子3が、りん青
銅線を直線状に延ばしてその先端から螺旋状に巻いて形
成されているものであり、例えばアンテナ素子3への供
給高周波電力ロスを抑えるために自由空間でのインピー
ダンス特性として、各々の周波数帯域範囲でVSWR3
以下であることが求められ、電気的結合を利用してアン
テナ素子3の直線部1と螺線部2とをPCNの周波数帯
域範囲のインピーダンス特性を電気的長さ約λ/2に相
当するように設定した場合、図13に示すようにPCN
の周波数帯域範囲(▲3と▲4の間)ではVSWRが3
以下であるが、GSMの所望動作周波数帯域範囲890
〜960MHz(▲1と▲2の間)が狭帯域化し、同周
波数帯域範囲のインピーダンス特性がVSWR3以上と
なり、これを改善するために螺旋部2の巻きピッチ、巻
き径等を変化させ電気的長さを設定して広帯域化する
と、電気的結合の変化により図14に示すように上記V
SWR3以下のPCNの所望動作周波数帯域範囲171
0〜1880MHz(▲3と▲4の間)がVSWR4以
上となりかつ電気的長さに影響を与え、共振周波数がず
れて所望のインピーダンス特性が得づらくなり、GSM
およびPCNの各々所望動作周波数帯域範囲のインピー
ダンス特性を同時にVSWR3以下に調整することが困
難で、一方の周波数帯域の電波は良好に送受信できる
が、他方の周波数帯域の電波の送受信に際しては、変調
精度や送受信感度等の特性が劣化して電波の良好な送受
信が行いづらいという課題があった。
【0012】さらには、上記アンテナ素子3を製造する
上で、螺旋部2を巻く際に巻きピッチ、巻き径が不均一
になり、あるいは螺旋部2が変形し所望周波数帯域範囲
の共振周波数のバラツキが発生し、所望のインピーダン
ス特性が得づらくなり送受信感度のバラツキが大きくな
る、低下するという不具合が生じ、アンテナ装置8と携
帯電話の高周波回路部との間に、LC素子で構成される
複雑なインピーダンス整合回路が必要になり携帯電話の
コストアップの要因となるといった課題があった。
【0013】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、1つのアンテナ素子でアンテナ素子の電
気的長さの設定が容易にでき、2つ以上の所望周波数帯
域範囲で良好なインピーダンス特性・広帯域・高利得が
得られ、また螺旋部の巻きピッチの不均一や巻き径の変
形が生じ難く高信頼性で生産性に優れる、簡易な構造の
アンテナ装置を提供すると共に、インピーダンス整合回
路を必要としないアンテナ装置を用いることで無線装置
のコスト削減を実現することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を有するものである。
【0015】本発明の請求項1に記載の発明は、アンテ
ナ素子が略螺旋状部と略ジグザグ状部または略メアンダ
状部との連結体であり、複数の周波数帯域にて使用可能
であることを特徴とするアンテナ装置としたものであ
り、アンテナ素子が略螺旋状部と略ジグザグ状部または
略メアンダ状部とから形成されているため、略螺旋状部
と略ジグザグ状部または略メアンダ状部のそれぞれの電
気的長さあるいは両者の比率を容易に設定でき、所望の
複数の周波数帯域のインピーダンス特性の設定を効率的
に行うことができ、広帯域で高利得の簡単な構造のアン
テナ装置を得られるという作用を有する。
【0016】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、芯棒を形成する誘電体材料とカバーを形
成する誘電体材料の比誘電率が異なることを特徴とする
アンテナ装置としたものであり、上記芯棒およびカバー
の比誘電率が約2以上で各々異なる比誘電率(例えば樹
脂誘電体材料の場合、芯棒の比誘電率が2.3でカバー
の比誘電率が3.5)の誘電体材料を用いることによ
り、使用する誘電体材料の比誘電率の値に相当して波長
短縮を行うことができアンテナ素子の電気長を容易に設
定できる。その結果、アンテナ装置のインピーダンス特
性の設定を容易かつ広範囲に行うことができるという作
用を有する。
【0017】請求項3に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、アンテナ素子が、良導電性の金属薄板を
打抜き加工して形成された複数の第1細帯状部が前面視
略平行に配され、各第1細帯状部の両端部が隣接する両
側の第1細帯状部の端部と交互に連続して接続されると
共に、上記複数の第1細帯状部の少なくとも一部が接続
部から前後方向に交互に略半円状に突出することにより
形成された略螺旋状部と、良導電性の金属薄板を打抜き
加工して形成された複数の第2細帯状部が前面視略平行
に配され、各第2細帯状部の両端部が隣接する両側の第
2細帯状部の端部と交互に連続して接続され、上記略螺
旋状部の近傍に配設された略ジグザグ状部または略メア
ンダ状部からなることを特徴とするアンテナ装置とした
ものであり、良導電性の金属薄板を打抜きおよび突出加
工してアンテナ素子を形成するので、略螺旋状部および
略ジグザグ状部または略メアンダ状部の細帯状部のピッ
チや、略螺旋状部の巻き径および略ジグザグ状部または
略メアンダ状部の半円径の不均一や変形が生じ難く、組
立てが容易で安価であると共に、略螺旋状部と略ジグザ
グ状部または略メアンダ状部の電気的長さを容易に設定
でき、所望の複数の周波数帯域のインピーダンス特性の
制御を効率的よく行うことができ、広帯域で高利得のア
ンテナ装置を得られるという作用を有する。
【0018】請求項4に記載の発明は、請求項3記載の
アンテナ装置において、アンテナ素子が、銅合金または
金属に導電メッキ処理を行った良導電性金属線を押圧加
工して形成されたことを特徴とするアンテナ装置とした
ものであり、アンテナ素子に銅合金または金属に導電メ
ッキ処理を行った低表皮抵抗の良導電性金属線を用いる
ことで、アンテナ素子の表皮抵抗による電力損失の低減
を図ることができ、アンテナ装置の感度を良くすること
ができるという作用を有する。
【0019】請求項5に記載の発明は、請求項3記載の
アンテナ装置において、アンテナ素子が、エッチング加
工が施された所定パターンの良導電性導体を押圧加工し
て形成されたことを特徴とするアンテナ装置としたもの
であり、エッチング加工した良導電性導体を用いること
で容易にアンテナ素子を形成できるという作用を有す
る。
【0020】請求項6に記載の発明は、請求項3記載の
アンテナ装置において、アンテナ素子が、可撓性配線板
を押圧加工して形成されたことを特徴とするアンテナ装
置としたものであり、可撓性配線板を用いることで容易
にアンテナ素子を形成できるという作用を有する。
【0021】請求項7に記載の発明は、請求項3記載の
アンテナ装置において、アンテナ素子が、導電ペースト
を印刷して形成されたことを特徴とするアンテナ装置と
したものであり、導電ペーストを用いることで容易にか
つ安価にアンテナ素子を形成できるという作用を有す
る。
【0022】請求項8に記載の発明は、請求項3記載の
アンテナ装置において、アンテナ素子が、導体粉を焼成
して形成されたことを特徴とするアンテナ装置としたも
のであり、導体粉を焼成してアンテナ素子を形成するこ
とにより寸法安定性の高い高信頼性のアンテナ素子を得
られるという作用を有する。
【0023】請求項9に記載の発明は、請求項3記載の
アンテナ装置において、アンテナ素子が、略螺旋状部の
一端に連続して略ジグザグ状部または略メアンダ状部を
備えたことを特徴とするアンテナ装置としたものであ
り、略螺旋状部と略ジグザグ状部または略メアンダ状部
が電気的にも一体となると共に、構成部品点数を少なく
することができて、安価なアンテナ装置を得られるとい
う作用を有する。
【0024】請求項10に記載の発明は、請求項3記載
のアンテナ装置において、略螺旋状部の一端が折り返さ
れ、その折り返し部分に連続して略ジグザグ状部または
略メアンダ状部を備え、略螺旋状部の軸線と略ジグザグ
状部または略メアンダ状部が平行に配設されたことを特
徴とするアンテナ装置としたものであり、略螺旋状部と
略ジグザグ状部または略メアンダ状部を平行に配設する
ことで小型化が図れ、略螺旋状部と略ジグザグ状部また
は略メアンダ状部の電気結合を更に強くしてそれぞれの
電気的長さあるいは両者の比率の自由度が高く容易に設
定でき所望の複数の周波数帯域のインピーダンス設定を
効率的に行え、広帯域で高利得のアンテナ装置を得られ
るという作用を有する。
【0025】請求項11に記載の発明は、請求項3記載
のアンテナ装置において、アンテナ素子が、略螺旋状部
の一端が折り返され、その折り返し部分に連続して略ジ
グザグ状部または略メアンダ状部を備え、この略ジグザ
グ状部または略メアンダ状部の各第2細帯状部の少なく
とも一部が、略螺旋状部とほぼ同径の半円筒状に突出成
形されると共に略螺旋状部と同心位置で第1および第2
細帯状部を離間させて配設されたことを特徴とするアン
テナ装置としたものであり、略螺旋状部と略ジグザグ状
部または略メアンダ状部を同心位置に配設することで一
層小型化が図れ、略螺旋状部と略ジグザグ状部または略
メアンダ状部のそれぞれの電気的長さあるいは両者の比
率の自由度が高く容易に更に木目細かく設定でき、所望
の複数の周波数帯域のインピーダンス設定を高精度かつ
効率的に行え広帯域で高利得が実現できるという作用を
有する。
【0026】請求項12に記載の発明は、請求項3記載
のアンテナ装置において、給電部がアンテナ素子と一体
に形成されたことを特徴とするアンテナ装置としたもの
であり、アンテナ素子と給電部が電気的にも一体になる
と共に、構成部品点数を少なくすることができて、安価
なアンテナ装置を得られるという作用を有する。
【0027】請求項13に記載の発明は、請求項1記載
のアンテナ装置のアンテナ素子が、給電部を介して無線
装置内の高周波回路と電気的に接続されるように装着さ
れて複数の周波数帯域で通信可能な無線装置としたもの
であり、容易にアンテナ装置を無線装置に取付けること
ができ、またアンテナ装置で所望の複数の周波数帯域範
囲に対応したインピーダンス特性が得られるため、無線
装置の高周波回路部にLC素子で構成される複雑なイン
ピーダンス整合回路が不必要になり、無線装置の製造コ
ストを低減できるという作用を有する。
【0028】請求項14に記載の発明は、無線装置本体
の高周波回路と電気的に接続される給電部と、一端が給
電部と接続されたアンテナ素子と、アンテナ素子を保持
する樹脂誘電体材料製の芯棒とからなり、アンテナ素子
が略螺旋状部と略ジグザグ状部または略メアンダ状部と
の連結体であって、複数の周波数帯域にて使用可能なア
ンテナ装置としたものであり、アンテナ素子が略螺旋状
部と略ジグザグ状部または略メアンダ状部とから形成さ
れているため、誘電体材料製のカバーが無くても、略螺
旋状部と略ジグザグ状部または略メアンダ状部のそれぞ
れの電気的長さあるいは両者の比率を容易に設定でき、
所望の複数の周波数帯域のインピーダンス特性の設定を
効率的に行うことができ、広帯域で高利得の簡単な構造
のアンテナ装置を得られるという作用を有する。
【0029】請求項15に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ素子が、良導電性
の金属薄板を打抜き加工して形成された複数の第1細帯
状部が前面視略平行に配され、各第1細帯状部の両端部
が隣接する両側の第1細帯状部の端部と交互に連続して
接続されると共に、上記複数の第1細帯状部の少なくと
も一部が接続部から前後方向に交互に略半円状に突出す
ることにより形成された略螺旋状部と、良導電性の金属
薄板を打抜き加工して形成された複数の第2細帯状部が
前面視略平行に配され、各第2細帯状部の両端部が隣接
する両側の第2細帯状部の端部と交互に連続して接続さ
れ、上記略螺旋状部の近傍に配設された略ジグザグ状部
または略メアンダ状部からなることを特徴とするアンテ
ナ装置としたものであり、良導電性の金属薄板を打抜き
および突出加工してアンテナ素子を形成するので、略螺
旋状部および略ジグザグ状部または略メアンダ状部の細
帯状部のピッチや、略螺旋状部の巻き径および略ジグザ
グ状部または略メアンダ状部の半円径の不均一や変形が
生じ難く、組立てが容易で安価であると共に、略螺旋状
部と略ジグザグ状部または略メアンダ状部の電気的長さ
を容易に設定でき、所望の複数の周波数帯域のインピー
ダンス特性の制御を効率的よく行うことができ、広帯域
で高利得のアンテナ装置を得られるという作用を有す
る。
【0030】請求項16に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ素子が、銅合金ま
たは金属に導電メッキ処理を行った良導電性金属線を押
圧加工して形成されたことを特徴とするアンテナ装置と
したものであり、アンテナ素子に銅合金または金属に導
電メッキ処理を行った低表皮抵抗の良導電性金属線を用
いることで、アンテナ素子の表皮抵抗による電力損失の
低減を図ることができ、アンテナ装置の感度を良くする
ことができるという作用を有する。
【0031】請求項17に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ素子が、エッチン
グ加工が施された所定パターンの良導電性導体を押圧加
工して形成されたことを特徴とするアンテナ装置とした
ものであり、エッチング加工した良導電性導体を用いる
ことで容易にアンテナ素子を形成できるという作用を有
する。
【0032】請求項18に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ素子が、可撓性配
線板を押圧加工して形成されたことを特徴とするアンテ
ナ装置としたものであり、可撓性配線板を用いることで
容易にアンテナ素子を形成できるという作用を有する。
【0033】請求項19に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ装置が、導電ペー
ストを印刷して形成されたことを特徴とするアンテナ装
置としたものであり、導電ペーストを用いることで容易
にかつ安価にアンテナ素子を形成できるという作用を有
する。
【0034】請求項20に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ素子が、導体粉を
焼成して形成されたことを特徴とするアンテナ装置とし
たものであり、導体粉を焼成してアンテナ素子を形成す
ることにより寸法安定性の高い高信頼性のアンテナ素子
を得られるという作用を有する。
【0035】請求項21に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ素子が、略螺旋状
部の一端に連続して略ジグザグ状部または略メアンダ状
部を備えたことを特徴とするアンテナ装置としたもので
あり、略螺旋状部と略ジグザグ状部または略メアンダ状
部が電気的にも一体となると共に、構成部品点数を少な
くすることができて、安価なアンテナ装置を得られると
いう作用を有する。
【0036】請求項22に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、略螺旋状部の一端が折り返
され、その折り返し部分に連続して略ジグザグ状部また
は略メアンダ状部を備え、略螺旋状部の軸線と略ジグザ
グ状部または略メアンダ状部が平行に配設されたことを
特徴とするアンテナ装置としたものであり、略螺旋状部
と略ジグザグ状部または略メアンダ状部を平行に配設す
ることで小型化が図れ、略螺旋状部と略ジグザグ状部ま
たは略メアンダ状部の電気結合を更に強くしそれぞれの
電気的長さあるいは両者の比率の自由度が高く容易に設
定でき所望の複数の周波数帯域のインピーダンス設定を
効率的に行え、広帯域で高利得のアンテナ装置を得られ
るという作用を有する。
【0037】請求項23に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、アンテナ素子が、略螺旋状
部の一端が折り返され、その折り返し部分に連続して略
ジグザグ状部または略メアンダ状部を備え、この略ジグ
ザグ状部または略メアンダ状部の各第2細帯状部の少な
くとも一部が、略螺旋状部とほぼ同径の半円筒状に突出
成形されると共に略螺旋状部と同心位置で第1および第
2細帯状部を離間させて配設されたことを特徴とするア
ンテナ装置としたものであり、略螺旋状部と略ジグザグ
状部または略メアンダ状部を同心位置に配設することで
一層小型化が図れ、略螺旋状部と略ジグザグ状部または
略メアンダ状部のそれぞれの電気的長さあるいは両者の
比率の自由度が高く容易に更に木目細かく設定でき、所
望の複数の周波数帯域のインピーダンス設定を高精度か
つ効率的に行え広帯域で高利得が実現できるという作用
を有する。
【0038】請求項24に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置において、給電部がアンテナ素子と一
体に形成されたことを特徴とするアンテナ装置としたも
のであり、アンテナ素子と給電部が電気的にも一体にな
ると共に、構成部品点数を少なくすることができて、安
価なアンテナ装置を得られるという作用を有する。
【0039】請求項25に記載の発明は、請求項14記
載のアンテナ装置のアンテナ素子が給電部を介して高周
波回路と電気的に接続されるようにして、上記アンテナ
装置を内蔵したことを特徴とする無線装置としたもので
あり、アンテナ装置を無線装置に内蔵化することによ
り、無線装置を落下させた時のアンテナ装置の破壊を防
止できると共に、容易にアンテナ装置を無線装置に取付
けることができるため、無線装置の製造コストを低減で
きるという作用を有する。
【0040】請求項26に記載の発明は、請求項1また
は請求項14記載のアンテナ装置のそれぞれまたはそれ
らの組み合わせによる複数個を装着すると共にそれらの
間に所定の切り換え動作を行うスイッチを設け、ダイバ
ーシチ通信を可能とすることを特徴とする無線装置とし
たものであり、所望周波数帯域のインピーダンス特性に
対応した同仕様のアンテナ装置を複数個用いることでイ
ンピーダンス特性バラツキ、感度バラツキを無くすこと
ができ、かつ容易にアンテナ装置を無線装置に取付ける
ことができるため、高感度・高信頼性を有する安価な無
線装置を得られるという作用を有する。
【0041】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1〜図11を用いて説明する。
【0042】(実施の形態1)実施の形態1を用いて、
本発明の特に請求項1〜11記載の発明について説明す
る。
【0043】図1は本発明の第1の実施の形態によるア
ンテナ装置の部分断面斜視図、図2は外形図、図3は正
面断面図、図4は右側断面図であり、同図において、1
1は、銅合金板等の良導電性の金属薄板を打抜きおよび
突出加工して形成された略円形螺旋状部12と、同様に
銅合金板等の良導電性の金属薄板を打抜きおよび突出加
工して形成された略半円筒状の略メアンダ状部13とが
それぞれの上端部分で接続されると共に折り返されて形
成されたアンテナ素子、14はアンテナ素子11の略半
円筒状の略メアンダ状部13の一方の終端13A(図3
参照)に接続・固定された給電金具で、本アンテナ装置
を使用する無線装置に取付けるためのネジ部14Aを外
周に有している。
【0044】また、15は上記アンテナ素子11の略螺
旋状部12と略メアンダ状部13を略同心位置に互いに
絶縁状態で固定すると共に、給電金具14に結合された
誘電率約2.2のオレフィン系エラストマー樹脂製の芯
棒で、16は給電金具14のネジ部14A近傍を露出さ
せて、上記のアンテナ素子11の外周を覆う誘電率約
2.5のオレフィン系エラストマー樹脂製のカバーであ
る。
【0045】そして、アンテナ素子11の詳細な形状
は、図3の正面断面図および図4の右側断面図に示すよ
うに、良導電性の金属薄板を打抜き加工して形成され、
略平行に配された複数の第一細帯状部17の各々の両端
部が隣接するもの同士の端部と接続部18A,18Bに
より交互に略コの字形に接続されて連続していると共
に、この複数の第一細帯状部17の各々が接続部18
A,18Bから交互に前後方向(17A,17B)へ略
半円状に突出加工されて、全体として略円形の略螺旋状
部12が形成され、また良導電性の金属薄板を打抜き加
工して形成され、前面視略平行に配された複数の第二細
帯状部19の各々の両端部が隣接するもの同士の端部と
接続部20A,20Bにより交互に略コ字形に接続さ
れ、略メアンダ状に連続していると共に、この複数の第
二細帯状部19が接続部20A,20Bから手前方向
に、上記略円形螺旋状部12と略同径の略半円筒状に突
出加工されて、全体として略半円筒状の略メアンダ状部
13が形成され、そして上記略螺旋状部12の終端の一
方は開放され他端は接続部21で上記略半円筒状の略メ
アンダ状部13の一方の終端と接続され、同略メアンダ
状部13の他端13Aには給電金具14が接続・固定さ
れている。
【0046】そして、図3のアンテナ装置の正面断面図
および図4の右側断面図に示すように、アンテナ素子1
1の略螺旋状部12の略螺旋状に加工された複数の第一
細帯状部17のうち手前方向に突出加工された第一細帯
状部17Bの間に、略半円筒状の略メアンダ状部13の
手前方向に突出加工された第二細帯状部19が絶縁状態
を保って平行に入り込むように、それぞれの接続部18
A,18Bおよび20A,20Bの位置を合わせて略螺
旋状部12と略半円筒状の略メアンダ状部13が組み合
わされて、図1に示したようにアンテナ素子11の略円
形螺旋状部12と略半円筒状の略メアンダ状部13の中
心を誘電率約2.2のオレフィン系エラストマー樹脂製
の芯棒15が、外周を誘電率約2.5のオレフィン系エ
ラストマー樹脂製のカバー16がそれぞれ固定してい
る。
【0047】また、上記アンテナ素子11の略螺旋状部
12と略半円筒状の略メアンダ状部13を組み合わせる
際に、略半円筒状の略メアンダ状部13の第二細帯状部
19の両端部を接続する接続部20A,20Bが、略螺
旋状部12の略半円状に前方に突出加工された第一細帯
状部17Bと接触しないようにするために、図5のアン
テナ素子の上面図に示すように、略螺旋状部12の第一
細帯状部17の接続部18A,18Bから前後方向に略
半円状に突出した部分の根元部の直径Cは、略半円筒状
の略メアンダ状部13の略半円状に突出加工された部分
の根元である接続部20A,20Bの部分の直径Dより
も少し小さい寸法となっていると共に、略半円筒状の略
メアンダ状部13の接続部20A,20Bは略螺旋状部
12の接続部18A,18Bよりも少し手前に離れて位
置している。
【0048】本実施の形態によるアンテナ装置は以上の
ように構成されるものであり、次に、このアンテナ装置
の動作について説明する。
【0049】図1に示すアンテナ装置は、給電金具14
の外周に設けられたネジ部14Aによって無線装置(図
示せず)の所定の個所に固定され、アンテナ装置で送受
信される電波に対応した高周波信号がこの給電金具14
を介して無線装置の高周波回路(図示せず)とアンテナ
装置の間で伝達され、略螺旋状部12と略半円筒状の略
メアンダ状部13が電気的結合を利用して、第一の周波
数帯域に整合して電気的に動作するように所定の電気長
に設定され、さらに第二の周波数帯域にも整合して電気
的に動作するように所定の電気長に設定されているもの
である。
【0050】すなわち、電波の送受信の際に、アンテナ
素子11の略螺旋状部12および略半円筒状の略メアン
ダ状部13の有するインダクタンスと、略螺旋状部12
の複数の第一の細帯状部17と略半円筒状の略メアンダ
状部13の複数の第二の細帯状部19の各々相互間、複
数の第一の細帯状部17と複数の第二の細帯状部19と
の間の浮遊容量、および芯棒15の誘電率とカバー16
の誘電率とで決定される電気的長さが、第一の周波数帯
域範囲のインピーダンス特性に整合して動作するように
約3λ/8〜5λ/8に設定され、そして同様に第二の
周波数帯域範囲のインピーダンス特性に整合して動作す
るように約λ/2に設定され、アンテナ素子11がこれ
ら2つの周波数帯域の電波を最も効率よく各々送受信す
るインピーダンス特性を有するように設定されている。
【0051】そして、第一および第二の周波数帯域の高
周波信号は給電金具14を介して無線装置の高周波回路
と略螺旋状部12および略半円筒状の略メアンダ状部1
3で構成されるアンテナ素子11の間で直接伝達される
ものである。
【0052】このように、本実施の形態によれば、アン
テナ素子11は良導電性の金属薄板を打抜きおよび突出
加工して形成されるので、略螺旋状部12の複数の第一
の細帯状部17および略半円筒状の略メアンダ状部13
の複数の第二の細帯状部19のピッチの不均一や変形が
生じ難く、組み立てが容易で安価であると共に、略螺旋
状部12の複数の第一の細帯状部17と略半円筒状の略
メアンダ状部13の複数の第二の細帯状部19の各々相
互間、複数の第一の細帯状部17と複数の第二の細帯状
部19との間の浮遊容量を大きくまた安定なものとして
浮遊容量と、アンテナ素子11の略螺旋状部12および
略半円筒状の略メアンダ状部13の有するインダクタン
スおよび芯棒15の誘電率とカバー16の誘電率の積の
関数である素子の電気的長さを伸ばすことができて、結
果として同じ電気的長さを機械的長さの短い素子長さで
実現できるので小型・軽量で高信頼性なものを得ること
ができ、また電気的結合を利用して、第二の周波数帯域
範囲のインピーダンス特性に整合して動作するように略
半円筒状の略メアンダ状部13の複数の第二の細帯状部
19の巻きピッチ、巻き径等を変化させて電気的長さを
変化させ、そして上記略螺旋状部12の複数の第一の細
帯状部17の巻きピッチ、巻き径等を変化させて、第一
の周波数帯域範囲のインピーダンス特性に整合して動作
するように約3λ/8〜5λ/8に、かつ第二の周波数
帯域範囲のインピーダンス特性に整合して動作するよう
に約λ/2に、各々の周波数帯域、VSWR、共振周波
数に影響を与えることなく個別に設定することができ、
図6のアンテナ装置のインピーダンス特性を示すVSW
R図に示すようにGSMの周波数帯域範囲(890〜9
60MHz、▲1と▲2の間)およびPCNの周波数帯
域範囲(1710〜1880MHz、▲3と▲4の間)
で所望のインピーダンス特性を得ることができ、広帯域
で高利得のアンテナ装置を得ることができるものであ
る。
【0053】なお、上記略螺旋状部12の複数の第一の
細帯状部17の一部あるいはあらかじめ設けた調整用の
延長部を切断することによってまたは上記略半円筒状の
略メアンダ状部13の第二の細帯状部19の本数を設定
することによって、芯棒15またはカバー16を形成す
る樹脂誘電体材料の誘電率を変えることによって、目的
とする周波数帯域に対応したインピーダンス特性を得や
すくすることができ、あるいは、上記略螺旋状部12の
手前側に突出加工された第一の細帯状部17Bに対して
略半円筒状の略メアンダ状部13の第二の細帯状部19
を所定の角度だけ傾けることによって略螺旋状部12と
略半円筒状の略メアンダ状部13の間を所望の電気結合
度に設定することができ、アンテナ装置のインピーダン
ス特性の制御を容易にかつ広範囲に行うこともできるの
である。
【0054】また、上記略螺旋状部12の略コの字形の
接続部18A,18Bおよび略半円筒状の略メアンダ状
部13の略コの字形接続部20A,20Bは略<字形の
接続部であっても上記の効果を得ることが可能である。
【0055】また、本実施の形態においては、アンテナ
素子11は銅合金板等の良導電性の金属薄板を打抜きお
よび突出加工して形成されているが、銅合金または金属
にCu,Ni等のメッキ処理を行った良導電性の金属
線、エッチング導体、可撓性配線板等を押圧加工、導電
ペーストを印刷あるいは導体粉を焼成して形成する等、
良導電性金属を機械的、電気化学的あるいは加圧加熱的
に形成・加工してアンテナ素子を形成しても上記の効果
を得ることが可能である。
【0056】(実施の形態2)実施の形態2を用いて、
本発明の特に請求項12記載の発明について説明する。
【0057】なお、実施の形態1の構成と同一構成の部
分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0058】図7は本発明の第2の実施の形態によるア
ンテナ装置の正面断面図、図8は右側断面図であり、こ
れらの図に示すように、銅合金板等の良導電性の金属薄
板を打抜きおよび突出加工して略螺旋状部12を形成
し、同様に銅合金板等の良導電性の金属薄板を打抜きお
よび突出加工して略半円筒状の略メアンダ状部13を形
成し、略螺旋状部12と略半円筒状の略メアンダ状部1
3が上端の接続部21で折り返すことによって接続され
たアンテナ素子が形成され(図1参照)、略半円筒状の
略メアンダ状部13の一方の終端13Aに連続して無線
装置にアンテナ装置を取付けた際に、無線装置の高周波
回路の電極と当接するための板バネ状の接点部22を有
する給電端子23が一体形成されている。
【0059】また、24は上記アンテナ素子11を略螺
旋状部12および略半円筒状の略メアンダ状部13を略
同心位置に互いに絶縁状態で固定すると共に、給電端子
23に結合し、給電端子23近傍の芯棒24下端外周に
無線装置にアンテナ装置をスナップイン取り付けするた
めの弾性変形可能な爪部25が形成された誘電率約2.
3のABS樹脂製の芯棒で、カバー16が芯棒24の下
部と給電端子23の接点部22を露出させて上記アンテ
ナ素子11の外周を覆っている。
【0060】本実施の形態によるアンテナ装置は以上の
ように構成されるものであり、本実施の形態によれば、
上記実施の形態1の効果に加えて、アンテナ素子11と
給電端子23が一体に形成されているため、アンテナ素
子11と給電端子23が電気的かつ機械的に一体にな
り、構成部品点数を少なくすることができて、安価なア
ンテナ装置を得ることができるという効果を有するもの
である。
【0061】(実施の形態3)実施の形態3を用いて、
本発明の特に請求項13記載の発明について説明する。
なお、実施の形態1の構成と同一構成の部分には同一符
号を付して、詳細な説明を省略する。
【0062】図9は本発明の第3の実施の形態によるア
ンテナ装置を取付けた無線装置の回路図であり、同図に
示すように、26は無線装置で、アンテナ装置(図1お
よび図2参照)が無線装置26の絶縁樹脂製の筐体27
に取付けられると共に、無線装置26内部で、アンテナ
装置の給電金具14が給電線28によってスイッチ29
に接続され、スイッチ29を介して第一の周波数帯域で
動作する高周波回路30と第二の周波数帯域で動作する
高周波回路31に接続されている。
【0063】本実施の形態によるアンテナ装置は以上の
ように構成されるものであり、本実施の形態によれば、
容易にアンテナ装置を無線装置26に取付けることがで
き、またアンテナ装置で所望の複数の周波数帯域範囲に
対応したインピーダンス特性が得られるため、無線装置
26の高周波回路部にLC素子で構成される複雑なイン
ピーダンス整合回路が不必要になり、無線装置の製造コ
ストを低減できるという効果を有するものである。
【0064】(実施の形態4)実施の形態4を用いて、
本発明の特に請求項14〜25記載の発明について説明
する。
【0065】なお、実施の形態1〜3の構成と同一構成
の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0066】図10は本発明の第4の実施の形態による
アンテナ装置を取付けた無線装置の回路図であり、同図
に示すように、無線装置26の筐体27内に、図示して
いない基板上に、アンテナ装置(図7に示したもののカ
バー16のない状態のもの)が取付けられると共に、無
線装置26内部で、アンテナ装置の給電端子23が給電
線28によってスイッチ29に接続され、スイッチ29
を介して第一の周波数帯域で動作する高周波回路30と
第二の周波数帯域で動作する高周波回路31に接続され
ている。
【0067】本実施の形態によるアンテナ装置は以上の
ように構成されるものであり、本実施の形態によれば、
実施の形態1〜3の効果に加えて、アンテナ装置を無線
装置26に内蔵化することにより、無線装置26を落下
させた時のアンテナ装置の破壊を防止できると共に、容
易にアンテナ装置を無線装置に取付けることができるた
め、無線装置26の製造コストを低減できるという効果
を有するものである。
【0068】(実施の形態5)実施の形態5を用いて、
本発明の特に請求項26記載の発明について説明する。
なお、実施の形態1〜4の構成と同一構成の部分には同
一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0069】図11は本発明の第5の実施の形態による
アンテナ装置を取付けた無線装置の回路図であり、同図
に示すように、無線装置26の筐体27内の、図示して
いないが基板の上端部へ第1のアンテナ装置(図7に示
したもののカバー16のない状態のもの)を配設し、基
板の下端部へ第1のアンテナ装置と同様な第2のアンテ
ナ装置を配設し、第1および第2のアンテナ装置の給電
端子23A,23Bは給電線28A,28Bによって各
々スイッチ32に接続され、スイッチ32は高周波回路
33に接続され、第1のアンテナ装置と第2のアンテナ
装置の受信電力レベルを比較し、スイッチ32により受
信電力の大きいアンテナ装置と高周波回路33を接続す
ることでダイバーシチ通信方式を構成する。
【0070】本実施の形態によるアンテナ装置は以上の
ように構成されるものであり、本実施の形態によれば、
実施の形態4の効果に加えて、所望周波数帯域のインピ
ーダンス特性に対応した同仕様のアンテナ装置を複数個
用いることでインピーダンス特性バラツキを無くすこと
ができ、かつ容易にアンテナ装置を無線装置に取付ける
ことができるため、高感度・高信頼性を有する安価な無
線装置を得ることができるという効果を有するものであ
る。
【0071】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アンテナ
素子が略螺旋状部と略ジグザグ状部または略メアンダ状
部とから形成されているため、略螺旋状部と略ジグザグ
状部または略メアンダ状部の電気的長さあるいは両者の
比率を容易に調整でき、所望の複数の周波数帯域のイン
ピーダンス特性の制御を効率的に行うことができ、広帯
域で高利得、高信頼性の簡単な構造のアンテナ装置を得
られるという効果が得られる。
【0072】また、本アンテナ装置を無線装置に使用す
ることで、容易にアンテナ装置を無線装置に取付けるこ
とができ、またアンテナ装置で所望の複数の周波数帯域
範囲に対応したインピーダンス特性が得られるため、無
線装置の高周波回路部にLC素子で構成される複雑なイ
ンピーダンス整合回路が不必要になり、無線装置の製造
コストを低減できるという効果を得ることができる。
【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アンテナ装置
の部分断面斜視図
【図2】本発明の第1の実施の形態によるアンテナ装置
の正面図
【図3】本発明の第1の実施の形態によるアンテナ装置
の正面断面図
【図4】本発明の第1の実施の形態によるアンテナ装置
の右側断面図
【図5】本発明の第1の実施の形態によるアンテナ装置
のアンテナ素子の上面図
【図6】本発明の第1の実施の形態によるアンテナ装置
のインピーダンス特性を示すVSWR図
【図7】本発明の第2の実施の形態によるアンテナ装置
の正面断面図
【図8】本発明の第2の実施の形態によるアンテナ装置
の右側断面図
【図9】本発明の第3の実施の形態によるアンテナ装置
を取付けた無線装置の回路図
【図10】本発明の第4の実施の形態によるアンテナ装
置を取付けた無線装置の回路図
【図11】本発明の第5の実施の形態によるアンテナ装
置を取付けた無線装置の回路図
【図12】従来のアンテナ装置の要部断面図
【図13】従来のアンテナ装置のインピーダンス特性を
示すVSWR図
【図14】従来のアンテナ装置のインピーダンス特性を
示すVSWR図
【符号の説明】
11 アンテナ素子 12 略螺旋状部 13 略メアンダ状部 13A 他方 14 給電金具 14A ネジ部 15,24 芯棒 16 カバー 17,17A,17B 第一細帯状部 18A,18B,20A,20B,21 接続部 19 第二細帯状部 22 接点部 23,23A,23B 給電端子 25 爪部 26 無線装置 27 筐体 28,28A,28B 給電線 29,32 スイッチ 30,31,33 高周波回路

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線装置本体の高周波回路と電気的に接
    続される給電部と、一端が給電部と接続されたアンテナ
    素子と、アンテナ素子を保持する誘電体材料製の芯棒
    と、給電部の一部を露出させて芯棒およびアンテナ素子
    の外周を覆う誘電体材料製のカバーとからなり、アンテ
    ナ素子が略螺旋状部と略ジグザグ状部または略メアンダ
    状部との連結体であり、複数の周波数帯域にて使用可能
    であることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のアンテナ装置において、
    芯棒を形成する誘電体材料とカバーを形成する誘電体材
    料の比誘電率が異なることを特徴とするアンテナ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のアンテナ装置において、
    アンテナ素子が、良導電性の金属薄板を打抜き加工して
    形成された複数の第1細帯状部が前面視略平行に配さ
    れ、各第1細帯状部の両端部が隣接する両側の第1細帯
    状部の端部と交互に連続して接続されると共に、上記複
    数の第1細帯状部の少なくとも一部が接続部から前後方
    向に交互に略半円状に突出することにより形成された略
    螺旋状部と、良導電性の金属薄板を打抜き加工して形成
    された複数の第2細帯状部が前面視略平行に配され、各
    第2細帯状部の両端部が隣接する両側の第2細帯状部の
    端部と交互に連続して接続され、上記略螺旋状部の近傍
    に配設された略ジグザグ状部または略メアンダ状部から
    なることを特徴とするアンテナ装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のアンテナ装置において、
    アンテナ素子が、銅合金または金属に導電メッキ処理を
    行った良導電性金属線を押圧加工して形成されたことを
    特徴とするアンテナ装置。
  5. 【請求項5】 請求項3記載のアンテナ装置において、
    アンテナ素子が、エッチング加工が施された所定パター
    ンの良導電性導体を押圧加工して形成されたことを特徴
    とするアンテナ装置。
  6. 【請求項6】 請求項3記載のアンテナ装置において、
    アンテナ素子が、可撓性配線板を押圧加工して形成され
    たことを特徴とするアンテナ装置。
  7. 【請求項7】 請求項3記載のアンテナ装置において、
    アンテナ素子が、導電ペーストを印刷して形成されたこ
    とを特徴とするアンテナ装置。
  8. 【請求項8】 請求項3記載のアンテナ装置において、
    アンテナ素子が、導体粉を焼成して形成されたことを特
    徴とするアンテナ装置。
  9. 【請求項9】 請求項3記載のアンテナ装置において、
    アンテナ素子が、略螺旋状部の一端に連続して略ジグザ
    グ状部または略メアンダ状部を備えたことを特徴とする
    アンテナ装置。
  10. 【請求項10】 請求項3記載のアンテナ装置におい
    て、略螺旋状部の一端が折り返され、その折り返し部分
    に連続して略ジグザグ状部または略メアンダ状部を備
    え、略螺旋状部の軸線と略ジグザグ状部または略メアン
    ダ状部が平行に配設されたことを特徴とするアンテナ装
    置。
  11. 【請求項11】 請求項3記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、略螺旋状部の一端が折り返され、
    その折り返し部分に連続して略ジグザグ状部または略メ
    アンダ状部を備え、この略ジグザグ状部または略メアン
    ダ状部の各第2細帯状部の少なくとも一部が、略螺旋状
    部とほぼ同径の半円筒状に突出成形されると共に略螺旋
    状部と同心位置で第1および第2細帯状部を離間させて
    配設されたことを特徴とするアンテナ装置。
  12. 【請求項12】 請求項3記載のアンテナ装置におい
    て、給電部がアンテナ素子と一体に形成されたことを特
    徴とするアンテナ装置。
  13. 【請求項13】 請求項1記載のアンテナ装置のアンテ
    ナ素子が、給電部を介して無線装置内の高周波回路と電
    気的に接続されるように装着されて複数の周波数帯域で
    通信可能な無線装置。
  14. 【請求項14】 無線装置本体の高周波回路と電気的に
    接続される給電部と、一端が給電部と接続されたアンテ
    ナ素子と、アンテナ素子を保持する樹脂誘電体材料製の
    芯棒とからなり、アンテナ素子が略螺旋状部と略ジグザ
    グ状部または略メアンダ状部との連結体であって、複数
    の周波数帯域にて使用可能なアンテナ装置。
  15. 【請求項15】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、良導電性の金属薄板を打抜き加工
    して形成された複数の第1細帯状部が前面視略平行に配
    され、各第1細帯状部の両端部が隣接する両側の第1細
    帯状部の端部と交互に連続して接続されると共に、上記
    複数の第1細帯状部の少なくとも一部が接続部から前後
    方向に交互に略半円状に突出することにより形成された
    略螺旋状部と、良導電性の金属薄板を打抜き加工して形
    成された複数の第2細帯状部が前面視略平行に配され、
    各第2細帯状部の両端部が隣接する両側の第2細帯状部
    の端部と交互に連続して接続され、上記略螺旋状部の近
    傍に配設された略ジグザグ状部または略メアンダ状部か
    らなることを特徴とするアンテナ装置。
  16. 【請求項16】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、銅合金または金属に導電メッキ処
    理を行った良導電性金属線を押圧加工して形成されたこ
    とを特徴とするアンテナ装置。
  17. 【請求項17】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、エッチング加工が施された所定パ
    ターンの良導電性導体を押圧加工して形成されたことを
    特徴とするアンテナ装置。
  18. 【請求項18】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、可撓性配線板を押圧加工して形成
    されたことを特徴とするアンテナ装置。
  19. 【請求項19】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、導電ペーストを印刷して形成され
    たことを特徴とするアンテナ装置。
  20. 【請求項20】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、導体粉を焼成して形成されたこと
    を特徴とするアンテナ装置。
  21. 【請求項21】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、略螺旋状部の一端に連続して略ジ
    グザグ状部または略メアンダ状部を備えたことを特徴と
    するアンテナ装置。
  22. 【請求項22】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、略螺旋状部の一端が折り返され、その折り返し部分
    に連続して略ジグザグ状部または略メアンダ状部を備
    え、略螺旋状部の軸線と略ジグザグ状部または略メアン
    ダ状部が平行に配設されたことを特徴とするアンテナ装
    置。
  23. 【請求項23】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、アンテナ素子が、略螺旋状部の一端が折り返され、
    その折り返し部分に連続して略ジグザグ状部または略メ
    アンダ状部を備え、この略ジグザグ状部または略メアン
    ダ状部の各第2細帯状部の少なくとも一部が、略螺旋状
    部とほぼ同径の半円筒状に突出成形されると共に略螺旋
    状部と同心位置で第1および第2細帯状部を離間させて
    配設されたことを特徴とするアンテナ装置。
  24. 【請求項24】 請求項14記載のアンテナ装置におい
    て、給電部がアンテナ素子と一体に形成されたことを特
    徴とするアンテナ装置。
  25. 【請求項25】 請求項14記載のアンテナ装置のアン
    テナ素子が給電部を介して高周波回路と電気的に接続さ
    れるようにして、上記アンテナ装置を内蔵したことを特
    徴とする無線装置。
  26. 【請求項26】 請求項1または請求項14記載のアン
    テナ装置のそれぞれまたはそれらの組み合わせによる複
    数個を装着すると共にそれらの間に所定の切り換え動作
    を行うスイッチを設け、ダイバーシチ通信を可能とする
    ことを特徴とする無線装置。
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