JP2004248191A - ストラップアンテナ及びこれを備えた無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】ストラップアンテナにおいて、感度調整動作を要することなく受信周波数帯域を拡がるようにする。
【解決手段】本発明ストラップアンテナ２は、平衡モードから不平衡モードに変換するバラン４と、該バラン４の平衡モード側の端子に接続され、２００ＭＨｚに共振するダイポールアンテナ８と、該ダイポールアンテナ８の両端に一端が接続された一対のローディング手段６、６と、該ローディング手段６、６の反ダイポールアンテナ側端子間に接続された導線１０からなる。
そして、その一対のローディング手段６、６はローディングコイルＬｃ、Ｌｃを備え、該ローディングコイルＬｃ、Ｌｃは２００ＭＨｚの信号に対して実質的に電気的分離をするハイインピーダンスになり、１００ＭＨｚの信号に対しては実質的に電気的接続をするローインピーダンスになる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストラップアンテナ、特に、感度調整操作或いは受信周波数切換操作をしなくても広い周波数帯域に渡って高い受信感度を得ることができるストラップアンテナと、それを用いた無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高い周波数の電波を受信する無線機のアンテナとして、イヤーホーンをそのまま利用したもの、或いは無線機の筐体内に導体線を配置したもの等が従来良く用いられたが、これらのものは充分な受信感度を得ることが難しく、そこで、例えば、特開平１０−８４２０９号公報により紹介されたループアンテナが開発された。この種のアンテナは小型無線機の首紐にループアンテナを取付け、そのループアンテナに、インダクタンス素子を、そのループアンテナの開口面が人体表面に垂直になるような向きに並列に接続したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば上述した特開平１０−８４２０９号公報等により紹介されたようなストラップ状首掛けタイプのアンテナには、テレビジョン放送を受信する場合、広帯域のテレビジョン放送周波数に対して該広帯域全域に渡って充分な受信感度を確保することが難しいという問題があった。
即ち、所謂、携帯液晶ＴＶ（テレビジョン受像機）と称されるものは、９７〜７７０ＭＨｚという非常に広帯域の高周波信号を受信する必要がある。具体的には、日本におけるテレビジョン放送使用周波数帯域の場合、ＶＨＦ帯では、９０〜１０８ＭＨｚ（１〜３ｃＨ）、１７０〜２２２ＭＨｚ（４〜１２ｃＨ）が使用周波数となり、ＵＨＦ帯では４７０〜７７０ＭＨｚ（１３〜６２ｃＨ）が使用周波数となる。
このような広帯域に渡って充分な高さの受信感度を得ることは難しく、受信感度の低い帯域が生じることは避け得なかった。なぜならば、ループアンテナのループ長が受信周波数帯域を決定し、その帯域外の周波数に対してアンテナの受信感度が低下するからである。
【０００４】
そのため、例えば磁性体が移動可能に挿通された感度調整部材を設け、該磁性体の挿通量を受信しようとする周波数に応じて調整するというような感度調整手段の開発も試みられた。しかし、このような感度調整手段によれば、受信しようとする周波数を切り換えるとき毎に、感度調整動作をする必要があるという面倒があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、感度調整動作を要することなく広い帯域の周波数の信号に対して充分な受信感度を確保することが可能なストラップアンテナ及びそれを用いた無線機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１のストラップアンテナは、平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、その平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングコイルを一対備え、そのローディングコイル間が、導体線で結ばれたストラップアンテナであって、上記ローディングコイルは、予め設定された基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）より高い特定の周波信号（例えば、２００ＭＨｚ）に対してハイインピーダンスになって高周波的に上記バランに接続された導体線と分離することで該導体線をダイポールアンテナとして機能させ、上記基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の信号に対してはロウインピーダンスになっバランに接続されている上記導体線と上記一対のローディングコイルと該ローディングコイル間を結んでいる上記導体線をループアンテナとして機能させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
従って、請求項１のストラップアンテナによれば、高周波信号をバランにて平衡モードから不平衡モードにモード変換することができると共に、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）より高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に対してはローディングコイルがハイインピーダンスとなって上記バランに接続された導体線から分離し、その導体線をＵ型ダイポールアンテナとして機能させ、共振させることができる。
また、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の信号に対しては上記ローディングコイルがローインピーダンスとなって上記導体線と一対のローディング及びローディングコイル間を結んでいる導体線に一つのアンテナ（ループアンテナ）として機能して共振させることができる。
【０００８】
依って、基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）に共振し、更にその高調波（３倍波、例えば３００ＭＨｚ、５倍波、例えば５００ＭＨｚ、７倍波、例えば７００ＭＨｚ）に共振するアンテナ（ループアンテナ）と、予め設定された周波数（例えば１００ＭＨｚ）より高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に共振し、更にその高調波（３倍波、例えば６００ＭＨｚ等）に励振するアンテナ（将にダイポールアンテナ）が一つのストラップアンテナによって構成され、広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのにストラップアンテナに対する感度調整を全く要しない。
尚、そのローディングコイルは基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）の共振に必要とされるアンテナ長を短縮するので、アンテナ長が短くても長い波長の信号に共振し得ることから、アンテナを徒に長くすることなく低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができる。これも無視できない利点である。
【０００９】
請求項５の無線機は、上記請求項１のストラップアンテナと、それと接続された受信装置とからなることを特徴とする。
従って、請求項５の無線機によれば、上記請求項１のストラップアンテナの利点を享受することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、基本的には、アンテナとして、平衡モードから不平衡モードにモード変換するバランと、該バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングコイルを少なくとも一対備え、その先端の該ローディングコイル間が、導体線にて接続されたものを用いるが、該導体線にこれと絶縁された別の導体線を並列に接続するようにしても良い。このようにすると、互いに並列に接続された導線間に寄生容量が生じ、受信周波数帯域をその寄生容量により拡げることが可能となるからである。
【００１１】
また、上記バランに接続された一対の導体線及び上記ローディングコイル間を接続する導体線は、導電性及び機械的柔軟性（フレキシビィリテイ）等を備えるように複数の線材を拠ってつくると良く、その材料として、例えば軟銅が好適である。
【００１２】
上記一対の導体線はその該バランに接続された側の部分が互いに略１８０°の角度を成すようにしても良い。このようにした場合、その一対の導体線は前記特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に対してＵ型ダイポールアンテナとして機能する。
また、その角度を約１８０°よりも小さな角度にしても良い。このようにした場合、その一対の導体線は前記特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に対してＵ型ダイポールアンテナとして機能する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明ストラップアンテナの第１の実施例を示すもので、（Ａ）は構成図、（Ｂ）はアンテナの回路図である。図面において、２は本ストラップアンテナ（本発明ストラップアンテナの第１の実施例）で、バラン４と、該バラン４に接続された導体線６と、該導体線６の一対の反バラン側端子に接続された一対のローディングボックス（ローディング手段）８と、該ローディングボックス８の反バラン側端子間に接続された導体線１０とからなる。該導体線１０、導体線６は導電性及び機械的柔軟性等を備える複数の線材を拠って作られ、例えば軟銅からなる。また、拠り線は、それぞれが、絶縁されているリツ線を使用してもよい。
【００１４】
上記バラン４は平衡モードを非平衡モードにモード変換しかつインピーダンス変換するもので、平衡部側の端子に一対の導体線６、６が接続され、非平衡部側の端子に受信回路（液晶ＴＶ回路）が接続される。該バラン４は具体的には平衡２００Ωを不平衡７５Ωにモード変換及びインピーダンス変換を行う。
各導体線６、６はアンテナ長（片側アンテナ長）が、図１（Ａ）に示すように、約３７ｃｍとなっており、２００ＭＨｚの高周波信号に共振するＵ型ダイポールアンテナとして機能し、その高調波（３倍波、５倍波、７倍波）に励振する。
【００１５】
ローディングボックス８内では、それぞれ、ローディングコイルＬｃの一端が導体線６に接続され、他端が導体線１０に繋がれている。該導体線１０はループアンテナの一部を成すと共に、ストラップアンテナ２を首に掛けられるようにする重要な役割をも果たす。
【００１６】
尚、該導体線１０に、図１（Ｂ）において２点鎖線に示すように、別の導線１０ａを並列に接続し、それを一つのストラップとするようにしても良い。このようにすると、互いに並列に接続された導線１０・１０ａ間に寄生容量が生じ、受信周波数帯域をその寄生容量により拡げることが可能となる。
【００１７】
各ローディングコイルＬｃは例えば１００ＭＨｚの周波数において、３．０μＨのインダクタンスを有している。該コイルＬｃのインダクタンスは、シールド無しのものである。図２はそのローディングコイルＬｃのインダクタンスの周波数依存性を示す。そして、図３に示すように、インサーションロスが２００ＭＨｚで最大になるようにされているのである。具体的には、２００ＭＨｚではインサーションロスが５０ｄＢにも達する。
【００１８】
従って、実質的に高周波的分離をするようなハイインピーダンスになるといえるのである。因みに、１００ＭＨｚではインサーションロスが１０ｄＢ程度にしかならず、インピーダンスについては高周波的分離を為し得ないローインピーダンスにしかならない。
１２は受信回路（受信装置）で、その入力端子はバラン４の不平衡側の端子に接続されている。１４は該受信回路１２を有する無線機、例えば液晶ＴＶ（テレビジョン受像機）である。
【００１９】
このストラップアンテナ２は、１００ＭＨｚ共振ループポールアンテナと、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとが共存する、即ち、１００ＭＨｚ共振ループアンテナとしての機能と、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしての機能を有するのである。
先ず、１００ＭＨｚ共振ループアンテナとしての機能について説明すると、ローディングコイルＬｃは、図３に示すように、１００ＭＨｚの周波数の信号に対しては、インサーションロスが１０ｄＢ（ゲイン＝−１０ｄＢ）程度と小さいので、ローディングコイルＬｃと導体線６との間を高周波的に分離し得ない。
【００２０】
従って、１００ＭＨｚの周波数の信号に対しては、導体線６、６と、ローディングコイルＬｃ、Ｌｃと、導線１０とからなるループアンテナが受信アンテナとして機能し、共振する。
そして、そのローディングコイルは共振アンテナ長の短縮機能を有し、アンテナ長が短くても低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができるようにする役割を果たす。即ち、ループアンテナはλ（波長）〜１．５λの長さでそのλの高周波信号に共振するので、通常、１００ＭＨｚに共振するには必要なアンテナ長が３メートルにもなってしまう。これでは携帯用無線機（液晶ＴＶ）用としては実用性がない。
【００２１】
しかし、本ストラップアンテナ２には、ローディングコイルＬｃが存在し、ローディングコイルＬｃの上記アンテナ長短縮機能によりアンテナ長が短くても低い周波数の信号に充分な感度で受信できる。具体的に説明すると、本実施例においては、導体線６が片側アンテナ長３７ｃｍで、導線１０の、即ち首の後ろに回す部分の長さが４０ｃｍとなっており、また、導体線６のバラン４に接続された部分は約１８０度に開き、その１８０度に開いた部分間の間隔は１０ｃｍとなっている。
【００２２】
この場合、ループ長が１００ＭＨｚの高周波信号の波長は、１．１３λになり、その信号に共振するのである。ちなみに、ループアンテナおいては、実効長はλより長いと、すなわち１．５λ程度までは長い程利得が大きくなるという特長があり、従って、本実施例の場合、信号波長の１．１３λの実効長を有するので、かなり利得が大きくなる、即ち、受信感度が高くなるのである。
【００２３】
従って、実用的なアンテナ長で、１００ＭＨｚ共振ループアンテナが構成され、１００ＭＨｚの周波数に共振し、更に、１００ＭＨｚの高調波（３倍波、５倍波、７倍波）に励振するループアンテナが機能するのである。
【００２４】
次に、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとしての機能について説明する。上記各ローディングコイルＬｃは、図３に示すように、２００ＭＨｚでの周波数の信号に対してはインサーションロスが５０ｄＢ（ゲイン：−５０ｄＢ）にも達し、実質的に、ローディングコイルＬｃを高周波的に導体線６から分離する。即ち、導体線６のみがアンテナ（将にダイポールアンテナ）として機能することになる。そして、片側アンテナ長が３７ｃｍであり、これは２００ＭＨｚの周波数の信号に共振する。従って、２００ＭＨｚの周波数信号に共振し、その２００ＭＨｚの高調波（３倍波、５倍波、７倍波）に励振する。
尚、ダイポールアンテナの場合、各アンテナ長に対する共振波長の計算値より実際の共振波長が多少短くなる傾向がある。
【００２５】
以上に述べたように、本ストラップアンテナ２によれば、２００ＭＨｚの周波数の信号に対してインサーションロスが大きくなるローディングコイルＬｃが、導体線６からローディングコイルＬｃを分離するので、２００ＭＨｚ共振Ｕ型ダイポールアンテナとして機能する。
また、３．０μＨのインダクタンスのローディングコイルＬｃは１００ＭＨｚの周波数の信号に対してはインサーションロスが小さく、導体線６と、ローディングコイルＬｃ及び導線１０とは高周波的に一体化し、該導体線６、ローディングコイルＬｃ及び導線１０によるループアンテナを構成する。そして、ローディングコイルＬｃによるアンテナ長短縮により短いアンテナ長でも１００ＭＨｚという比較的低い周波数の高周波信号に共振し得る。従って、１００ＭＨｚ共振ループアンテナとしても機能する。
【００２６】
このように、本ストラップアンテナ２は、何の感度調整動作をしなくても、１００ＭＨｚ共振ループアンテナとしても２００ＭＨｚ共振ダイポールアンテナとしても機能するので、１００ＭＨｚ及び２００ＭＨｚに共振し、その１００ＭＨｚ及び２００ＭＨｚの高調波（３倍、５倍、７倍）に励振するところの、テレビジョン放送使用周波数帯域を充分にカバーする広い帯域に渡って充分に高い受信感度を得ることができるのである。
【００２７】
尚、このストラップアンテナ２において、一対の導体線６、６のバラン４の平衡側端子に接続された側の部分の角度を１８０°以下（但し３０°以上であることが必要）にすると、１００ＭＨｚ共振ループポールアンテナと、２００ＭＨｚ共振Ｖ型ダイポールアンテナとが共存するアンテナになる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１のストラップアンテナによれば、高周波信号をバランにて平衡モードから不平衡モードにモード変換することができると共に、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）より高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に対してはローディングコイルがハイインピーダンスとなって導体線からローディングコイルが分離され、その分離された導体線が将にダイポールアンテナとして機能し、共振する。
【００２９】
また、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）の信号に対しては上記ローディングコイルがローインピーダンスとなって導体線と、一対のローディングコイルと、該一対のローディングコイルの反バラン側端子間に接続された導線が一つのアンテナ（ループアンテナ）として機能して共振する。
【００３０】
依って、基本周波数（例えば１００ＭＨｚ）に共振し、その高調波（３倍波、例えば３００ＭＨｚ、５倍波、例えば５００ＭＨｚ、７倍波、例えば７００ＭＨｚ）に励振するアンテナ（ループアンテナ）と、基本周波数（例えば、１００ＭＨｚ）より高い特定の周波数（例えば２００ＭＨｚ）の信号に共振し、その高調波（３倍波、例えば６００ＭＨｚ等）に励振するアンテナ（将にダイポールアンテナ）が一つのストラップアンテナによって構成され、広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのにストラップアンテナに対する感度調整を全く要しない。
尚、そのローディングコイルは共振に必要とされるアンテナ長を短縮するので、アンテナ長が短くても長い波長の信号に共振し得る。従って、アンテナを徒に長くすることなく低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができる。
【００３１】
請求項２のストラップアンテナによれば、一対のローディング手段の上記ローディングコイルと反対側の端子間に接続された導体線に別の導体線が並列に接続されているので、互いに並列に接続された導線間に寄生容量が生じ、受信周波数帯域をその寄生容量により拡げる（平滑化する）ことが可能となる。
【００３２】
請求項３のストラップアンテナによれば、２本の導体線のバランに接続された側の部分が互いに略１８０°を成すようにしたので、前記特定の周波数信号に対してその２本の信号線がＵ型ダイポールアンテナとして機能するようにしたので、上記基本周波数に共振するループポールアンテナと、上記特定の周波数に共振するＵ型ダイポールアンテナとが共存するアンテナになる。
【００３３】
請求項４のストラップアンテナによれば、２本の導体線のバランに接続された側の部分が互いに略１８０°より小さい角度を成すようにしたので、上記基本周波数に共振するループポールアンテナと、上記特定の周波数に共振するＶ型ダイポールアンテナとが共存するアンテナになる。
【００３４】
請求項５の無線機によれば、上記請求項１のストラップアンテナを用いるので、該請求項１のストラップアンテナの利点を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明ストラップアンテナの一つの実施例を示すもので、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は回路図である。
【図２】上記実施例で使用するローディングコイルの周波数とインダクタンスの関係を示す曲線図である。
【図３】上記実施例で使用するローディングコイルの周波数とインサーションロスとの関係を示す曲線図である。
【符号の説明】
２・・・ストラップアンテナ、４・・・バラン、６・・・導体線、
８・・・ローディング手段（ローディングボックス）、
１０、１０ａ・・・一対のローディング手段間に接続された導体線、
１２・・・受信装置、１４・・・無線機、Ｌｃ・・・ローディングコイル。

Claims (5)

1. 平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングコイルを一対備え、そのコイル間が、導体線で結ばれたストラップアンテナであって、
   上記ローディングコイルは、予め設定された基本周波数より高い特定の周波信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に上記バランに接続された導体線から分離して該導体線をダイポールアンテナとして機能させ、上記基本周波数の信号に対しては上記バランに接続された導体線と上記一対のローディングコイルと該ローディングコイル間を結んでいる上記導体線部分をループアンテナとして機能させるようにした
   ことを特徴とするストラップアンテナ。
2. 前記ローディングコイル間を結ぶ導体線にそれと絶縁された別の導体線が並列に接続された
   ことを特徴とする請求項１記載のストラップアンテナ。
3. 前記バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線のその端子に接続された側の部分が互いに略１８０°を成し、前記特定の周波数信号に対してその２本の信号線がＵ型ダイポールアンテナとして機能するようにされた
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のストラップアンテナ。
4. 前記バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の少なくともその端子に接続された側の部分が互いに約１８０°よりも小さな角度を成し、前記特定の周波数信号に対してその２本の信号線がＶ型ダイポールアンテナとして機能するようにされた
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のストラップアンテナ。
5. 平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の端子に接続された２本の導体線の先端にローディングコイルを一対備え、該ローディングコイル間が、導体線で結ばれ、該ローディングコイルが、予め設定された基本周波数より高い特定の周波信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に上記バランに接続された導体線から分離して該導体線をダイポールアンテナとして機能させ、上記基本周波数の信号に対しては上記バランに接続された導体線と上記一対のローディングコイルと該ローディングコイル間を結んでいる上記導体線部分をループアンテナとして機能させるようにしたストラップアンテナと、
   上記バランの不平衡モード側の端子にアンテナ出力端子が接続された受信装置と、
   からなることを特徴とする無線機。

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