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JP2809365B2 - 携帯無線機 - Google Patents

携帯無線機

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JP2809365B2
JP2809365B2 JP4258077A JP25807792A JP2809365B2 JP 2809365 B2 JP2809365 B2 JP 2809365B2 JP 4258077 A JP4258077 A JP 4258077A JP 25807792 A JP25807792 A JP 25807792A JP 2809365 B2 JP2809365 B2 JP 2809365B2
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JP
Japan
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linear
antenna element
wireless device
dielectric plate
parallel
Prior art date
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JP4258077A
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JPH06112722A (ja
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光一 常川
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NTT Docomo Inc
Original Assignee
NTT Mobile Communications Networks Inc
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Publication date
Application filed by NTT Mobile Communications Networks Inc filed Critical NTT Mobile Communications Networks Inc
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Priority to US08/125,458 priority patent/US5412392A/en
Priority to DE69320435T priority patent/DE69320435T2/de
Priority to EP93115440A priority patent/EP0590534B1/en
Publication of JPH06112722A publication Critical patent/JPH06112722A/ja
Application granted granted Critical
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H01Q1/244—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas extendable from a housing along a given path

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は線状アンテナを有する
小形の携帯無線機、特にそのアンテナ部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の携帯無線機を図１３に示
す。無線機筐体１１内に無線機回路１２が収納され、無
線機筐体１１の外部にホイップ式線状アンテナ１３が立
てられ、そのアンテナ１３は無線機筐体１１内の整合回
路１４を介して無線機回路１２に接続されている。アン
テナ１３の長さが、この無線機の使用周波数の波長の１
／４程度の電気長をもつ場合以外は、一般に整合回路１
４を必要とする。
【０００３】良い放射パターン性能を得るためには、ア
ンテナ素子の長さは約１／２波長が良い。それは、アン
テナ素子上に１／２波長の定在波がのるため、筐体とア
ンテナの接続部分で電流がほぼ０となり、筐体の影響を
受けにくいからである。ただし、すでに述べたように、
従来の携帯無線機では給電点がアンテナ素子と筐体の接
続部分にあるため、非常に高いインピーダンスで給電し
なければならず、整合回路１４を必要とする。整合回路
１４は集中定数素子であるコイル、コンデンサにより構
成されるので、これらの抵抗分が損失となり、整合回路
１４を用いることにより、アンテナの効率は１〜２ｄＢ
程度劣化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の携帯無線機は上
述のようなアンテナ構成とすることにより、放射パター
ン形状は筐体の影響の少ない良好なものとなるが、効率
が劣化するという欠点があった。また、このような線状
アンテンを用いているため広帯域特性を得ることが難し
く、整合回路の工夫、またはアンテナ素子途中、または
先端にコイルを装荷するなどの案があるが、いずれも構
造が複雑になる欠点があった。
【０００５】さらに、ホイップアンテナが収納式である
場合には、アンテナを収納した状態では給電点で不整合
が生じるため、ほとんどアンテナとして動作せず、非常
に利得が劣化してしまうという欠点があった。この発明
はこのような問題点を解決するためになされたもので、
高い効率を有し、広帯域特性を容易に得ることができ、
さらにアンテナ収納時も高い利得をもつホイップアンテ
ナを有する携帯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の発明によれ
ば、無線機筐体と、その無線機筐体内に設けられた無線
機回路と、上記無線機筐体の外部に突出したり内部に収
納したりすることのできる誘電体板と、その誘電体板上
に形成され、その上記無線機筐体の出入口側の一端部か
らその他端側に延長し、使用波長の約１／４の電気長を
もつ第１線状アンテナ素子と、上記第１線状アンテナ素
子に対し、上記一端部と反対側に上記誘電体板に設けら
れ、直線状部とコイルとからなり、使用波長の約１／４
の電気長をもつ第２アンテナ素子と、上記第１線状アン
テナ素子及び上記第２アンテナ素子の互いに接近する内
端に一端が接続され、上記誘電体板に上記一端部まで延
長形成され、上記アンテナの給電点インピーダンスとほ
ぼ等しい特性インピーダンスとされた平行２線形給電線
と、その平行２線形給電線の他端と上記無線機回路との
間に接続された第２給電線と、を具備する。
【０００７】又上記第２給電線の一端は上記平行２線形
給電線と摺動可能に接触され、上記誘電体板を上記無線
機筐体内に収納した状態で、上記第２給電線の一方は上
記平行２線形給電線から外れ、他方のみが上記平行２線
形給電線の直線状部と接続され、かつ上記コイルは上記
無線機筐体外に突出している。
【０００８】請求項２の発明によれば、上記第１線状ア
ンテナ素子及び、これに接続された上記平行２線形給電
線の一方の線路が上記誘電体板の一面に形成され、その
誘電体板の他面に上記第２アンテナ素子及びこれに接続
された上記平行２線形給電線の他方の線路が形成されて
いる。
【０００９】請求項３の発明によれば、請求項１又は２
の発明において、更に、第１線状アンテナ素子と並ん
で、これに対し長さが異なる第３線状アンテナ素子が誘
電体板に形成され、その第３線状アンテナ素子の無線機
筐体と反対側は第１線状アンテナ素子と接続されてい
る。
【００１０】請求項４の発明によれば、請求項１又は２
又は３の発明において、誘電体板が無線機筐体に収納さ
れた状態で平行２線形給電線の内端を電気的に短絡する
手段が設けられている。
【００１１】
【作用】アンテナの給電点の一方側の第１線状アンテナ
素子がほぼ１／４波長であり、第２アンテナ素子が主と
してコイルで構成され、給電点のインピーダンスが低
く、これに平行２線形給電線の特性インピーダンスを整
合させることにより、無線機回路との接続に整合回路を
必要とせず、整合回路にもとづく損失がなく、また形状
が大きくなることもない。アンテナ長も１／２波長より
短かくて済む。
【００１２】請求項３の発明では第１，第２線状アンテ
ナ素子の存在により、共振点が二つ生じ、広帯域とな
る。請求項４の発明によればアンテナを筐体に収納した
状態で、平行２線形給電線側の電流が流れず高い効率が
得られる。
【００１３】
【実施例】図１に請求項１の発明のアンテナを無線機筐
体１１から突出した状態における実施例を示し、図１３
と対応する部分に同一符号を付けてある。無線機筐体１
１は従来と同様に比較的薄い４角形状とされた場合であ
り、その内部に無線機回路１２が収納されている。この
発明においては誘電体板２１の一端が無線機筐体１１に
取付けられて外部に突出して設けられる。この例では無
線機筐体１１の上側面１１ａの一端部に、上側面１１ａ
と隣接する側面１１ｂとほぼ平行し、無線機筐体１１の
厚み、つまり側面１１ａ、１１ｂの各幅より小さい幅の
帯状の誘電体板２１が立てられる。誘電体板２１は誘電
体損失が小さい、例えば弗素樹脂よりなり、それ自体で
直線状形状を保持するものであるが、剛体である必要は
なく、可撓性があってもよい。誘電体板２１の一面にお
いて、その無線機筐体１１側の一端部から、誘電体板２
１の他端へ向って延長した第１線状アンテナ素子２２が
形成される。その第１線状アンテナ素子２２の無線機筐
体１１と反対側に第２アンテナ素子２３が設けられる。
この例では第２アンテナ素子２３として、第１線状アン
テナ素子２２のほぼ延長上に直線状部２３ａが誘電体板
２１に形成され、その直線状部２３ａの一端にコイル２
３ｂが接続されて設けられる。直線状部２３ａは第１線
状アンテナ素子２２より可成り短かく、かつ互いに接近
している。この例では第１線状アンテナ素子２２、及び
直線状部２３ａは誘電体板２１の一面の一方の側縁に沿
って形成されている。この例では誘電体板２１の遊端
部、つまり無線機筐体１１と反対側の端部の厚さが大と
され、肉厚部２１ａとされ、その肉厚部２１ａ上にコイ
ル２３ｂが巻かれている。直線状部２３ａ及びコイル２
３ｂの電気長、つまり第２アンテナ素子２３の電気長は
第１線状アンテナ素子２２のそれとほぼ等しくされ、第
１線状アンテナ素子２２と第２アンテナ素子２３とで電
気長が１／２波長のダイポールアンテナ２５を構成して
いる。
【００１４】第１線状アンテナ素子２２と並んで平行２
線形給電線２６が誘電体板２１に形成され、平行２線形
給電線２６の一端がアンテナ２５の給電点に接続され、
つまり平行２線形給電線２６を構成する線路２６ａ，２
６ｂの各一端がそれぞれ第１線状アンテナ素子２２、直
線状部２３ａの互いの内端に接続される。平行２線形給
電線２６は誘電体板２１の第１線状アンテナ素子２２の
形成面上において、他方の側縁に沿って形成された場合
である。平行２線形給電線２６の特性インピーダンスは
アンテナ２５の給電インピーダンスとほぼ等しくされて
いる。平行２線形給電線２６の他端は誘電体板２１の無
線機筐体１１側の端において、第２給電線２７を通じて
無線機回路１２に、この例では整合回路を介することな
く接続される。
【００１５】このような構成とすることにより整合回路
を用いなくとも電気長が１／２波長のダイポールアンテ
ナ２５を給電することが出来る。これにより、アンテナ
２５は１／２波長の電気長があるため筐体１１の影響を
あまり受けないので、良好な放射パターン特性が得ら
れ、さらに整合回路を必要としないので、損失がなく、
効率の劣化も少ない。また、平板上に構成されているの
で、比較的構成をしやすく、通常のホイップアンテナの
ようにフレキシブルなものとすることも出来る。
【００１６】図２に請求項１の発明のアンテナを無線機
筐体１１から突出した状態における実施例を示し、図１
と対応する部分に同一符号を付けてある。この発明では
第１線状アンテナ素子２２を誘電体板２１の一面に、直
線状部２３ａを誘電体板２１の他面にそれぞれ形成し、
また平行２線形給電線２６の線路２６ａを第１線状アン
テナ素子２２の形成面に、線路２６ｂを直線状部２３ａ
の形成面に線路２６ａと誘電体板２１を介して対向して
それぞれ形成する。
【００１７】この場合も図１に示した実施例と同様の効
率が得られることは容易に理解されよう。図２に示した
実施例で誘電体板２１として長さが１２ｃｍ、幅が０．
５ｃｍ、厚さが０．１ｃｍ、比誘電率が約２のものを用
い、直線状部２３ａの長さが１．７ｃｍ、第１線状アン
テナ素子２２の長さが７．７ｃｍ、各線幅が０．１ｃ
ｍ、コイル２３ｂの直径が０．６ｃｍ、巻数が４回、筐
体１１が長さ１４×幅５×厚さ２．５（ｃｍ3)、線路２
６ａ及び第１線状アンテナ素子２２の間隔が０．４ｃｍ
の場合について放射特性を測定した。その結果を図３に
示す。測定周波数はアンテナ２５の共振周波数である９
０４ＭＨｚとした。この図において、０ｄＢは１／２波
長ダイポールアンテナのピークレベル（約２．１５ｄＢ
ｉ）である。図２に示した座標系に従って、図３におい
て、ＡはＸＹ面、ＢはＹＺ面、ＣはＸＺ面である。この
図からわかるように放射パターンはそのピークがやや筐
体１１方向にかたよっているものの、ピークレベルはダ
イポールの値（０ｄＢｄ）を１〜２ｄＢ程度越えてお
り、明らかに放射効率が高いことがわかる。ここで１〜
２ｄＢ程度利得が高いことはこの種の携帯無線機では可
成り有効である。従って、アンテナ２５が放射パターン
をあまり歪ませずに高い効率が得られることがわかる。
【００１８】図４に請求項３の発明のアンテナを無線機
筐体１１から突出した状態における実施例を示し、図１
と対応する部分に同一符号を付けてある。この発明にお
いては第１線状アンテナ素子２２と長さが異なる第３線
状アンテナ素子２８を第１線状アンテナ素子２２と並べ
て誘電体板２１に形成し、第３線状アンテナ素子２８の
無線機筐体１１と反対側を第１線状アンテナ素子２２に
接続する。第３線状アンテナ素子２８の長さは第１線状
アンテナ素子２２の長さに対しその５〜６０％程度長く
または短かくされる。図２の実施例における数値例と同
様な場合に、第１，第３線状アンテナ素子２２，２８の
間隔は例えば２ｍｍ程度とされる。
【００１９】誘電体板２１の比誘電率を４、各線の幅を
０．０４ｃｍ、第１線状アンテナ素子２２の長さを５．
８ｃｍ、第３線状アンテナ素子２８の長さを６．７ｃ
ｍ、としその他は図２の実施例の実験と同じパラメータ
とした場合の共振特性を図５に示す。この図から明らか
なように８４０ＭＨｚおよび９５３ＭＨｚで共振し、２
共振の広帯域特性を有している。
【００２０】図６に請求項１の発明の実施例を示す。こ
の発明では誘電体板２１が無線機筐体１１に収納自在と
されている。図６Ａに示すように、この例では筐体１１
の上側面１１ａにスリット３０が形成され、スリット３
０を通じて誘電体板２１は筐体１１の側面１１ｂと近接
対向した状態でスライドさせて筐体１１に収納自在とさ
れた場合である。平行２線形給電線２６の各線路２６
ａ，２６ｂとそれぞれ弾性接触する接片２９ａ，２９ｂ
が筐体１１内に保持され、接片２９ａ，２９ｂを介して
第２給電線２７が平行２線形給電線２６に接続される。
第２アンテナ素子２３の直線状部２３ａが線路２６ｂの
延長上に形成され、第２給電線２７を構成する線路２７
ａ，２７ｂ中の線路２６ｂと接続される線路２７ｂは無
線機回路１２のプラス側に接続され、線路２７ａは無線
機回路１２のマイナス側に接続される。
【００２１】図６Ｂに示すように誘電体板２１を無線機
筐体１１に収納した状態で、接片２９ａが線路２６ａか
ら外れてそのコイル２３ｂ側の誘電体板２１に直接接触
し、接片２９ｂが直線状部２３ａと接触するように、誘
電体板２１の収納深さが選定される。またこの時、誘電
体板２１の肉厚部２１ａが筐体１１の上側面１１ａと接
し、つまり肉厚部２１ａがスリット３０を通過しないよ
うにされ、肉厚部２１ａをもって誘電体板２１を容易に
引出せるようにされる。
【００２２】誘電体板２１を筐体１１に収納した状態で
は、内部無線機回路１２から見た場合、プラス側が第２
アンテナ素子２３に接続され、マイナス側は無線機筐体
１１に接続される。従って、第２アンテナ素子２３が約
１／４波長の電気長をもつので、筐体１１上のモノポー
ルアンテナとして動作する。図３に示した実施例で説明
した実験にもちいたものと同じアンテナ系、筐体を用い
て、収納状態では直線状部２３ａの平行２線形給電線２
６との接続点から１ｃｍ上に第２給電線２７のプラス側
２７ｂを接続した場合の特性を測定した。その結果のリ
ターンロス特性を図７に示す。誘電体板２１が引き出さ
れた状態では９０４ＭＨｚに共振しており、収納状態で
も９４０ＭＨｚに共振している。図８に収納状態での放
射特性を示す。この図から充分な放射をしていることが
わかる。
【００２３】図９に図６の実施例の動作原理の説明図を
示す。誘電体板２１を引き出した状態の電流分布は図９
Ａの曲線３１に示すようになり、収納状態での電流分布
は同図Ｂの曲線３２のようになる。このように、引きだ
した状態では誘電体板２１の下端から給電されるが平行
２線形給電線２６により電流分布３１の中央まで伝送さ
れて低いインピーダンスで給電される。一方、収納状態
では給電点が丁度アンテナ２５の中央にあたるためその
まま給電される。従って、引き出し状態、収納状態とも
にあまり電流分布が変わらずに、両者ともに整合がと
れ、高い利得が得られる。
【００２４】図１０に請求項４の発明の実施例を示す。
これは図６に示した実施例に対し、誘電体板２１が収納
された状態で平行２線形給電線２６の内端が短絡片３３
と弾性的に接触するようにされる。他の図中の番号は図
６と同じ対応をしている。この実施例も誘電体板２１が
収納されている場合も第２給電線２７のプラス線路２７
ｂから、直線状部２３ａ、コイル２３ｂで構成される１
／４波長のモノポールアンテナが接続されていることに
なり、整合がとれる。さらに、平行２線形給電線２６の
内端が短絡されるため、約１／４波長の給電線が短絡さ
れたことになり、その時の給電点、つまり接片２９ｂの
直線状部２３ａとの接触点から平行２線形給電線２６側
を見たインピーダンスは無限大となり平行２線形給電線
２６側には電流が流れない。この場合の電流分布を図１
１の曲線３４で示す。
【００２５】図１２に第２線状アンテナ素子２３にコイ
ルを取り付けない場合の例を示し、図１と対応する部分
に同一符号を付けてある。ここではコイル２３ｂが省略
され、直線状部２３ａが第１線状アンテナ素子２２の長
さと同一長とされ、つまり第２アンテナ素子２３も線状
アンテナ素子とされる。この構成によれば図１の場合よ
りもアンテナの長さが長くなるが、放射パターン特性が
良くなる。
【００２６】図４，図６，図１０，図１２にそれぞれ示
した各実施例においても、図２に示したように誘電体板
２１の両側に分けて構成してもよい。また図６，図１０
にそれぞれ示した実施例においても、図４に示した実施
例のように第３線状アンテナ素子２８を設けてもよい。
コイル２３ｂとしては、そのコイル軸心は第１線状アン
テナ素子２２と平行である必要はなく、例えば、誘電体
板２１の一面に渦巻き状に構成したコイルでもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば、第２アンテナ素子２３がコイルを有するため、全ア
ンテナ長を短かくすることができ、しかもアンテナ２５
の電気長が１／２波長のダイポールアンテナとして作用
し、そのインピーダンスが低い給電点が、平行２線形給
電線２６を通じて、第２給電線２７に接続されているた
め、これに整合回路を介することなく無線機回路１２に
接続することができ、整合回路での損失がなく、高い効
率が得られ、かつ小形に構成することができる。またア
ンテナ２５が筐体１１に対して立てられているため、放
射パターン特性が良い。又アンテナを筐体内に収納で
き、しかも、その収納状態で１／４波長モノポールアン
テナとして作用し、高い利得が得られ、かつ低インピー
ダンスで無線機回路１２に接続される。
【００２８】請求項２の発明によれば誘電体板の両側に
分けてアンテナが構成されるため、誘電体板２１の幅を
小さくすることができる。請求項３の発明によれば、第
３線状アンテナ素子が設けられているため、二つの共振
周波数をもち、広帯域特性が得られる。
【００２９】請求項４の発明によればアンテナを筐体に
収納した状態で平行２線形給電線側へ電流が流れず、更
に高い効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施例を示す斜視図の外観
図。
【図２】Ａは請求項２の発明の実施例を示す斜視図の外
観図、Ｂはその反対側から見た一部の斜視図である。
【図３】図２に示した実施例の測定した放射パターン特
性を示す図。
【図４】請求項３の発明の実施例を示す斜視図の外観
図。
【図５】図４に示した実施例の測定したリターンロス周
波数特性を示す図。
【図６】請求項１の発明の実施例を示し、Ａはアンテナ
を引き出し、前面板を外した状態の斜視図、Ｂはそのア
ンテナを収納した状態の斜視図である。
【図７】図６の実施例の測定したリターンロス周波数特
性を示す図。
【図８】図６の実施例の測定した放射パターン特性を示
す図。
【図９】図６の実施例におけるアンテナ電流分布を示す
図。
【図１０】請求項４の発明の実施例におけるアンテナ収
納状態の前面板を外した斜視図。
【図１１】図１０の実施例のアンテナ電流分布を示す
図。
【図１２】第２線状アンテナ素子にコイルを設けないも
のを示す斜視図。
【図１３】従来の携帯無線機を示す斜視図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｑ 9/36 Ｈ０１Ｑ 9/36 Ｈ０４Ｂ 1/38 Ｈ０４Ｂ 1/38 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01Q 1/00 - 1/52 H01Q 9/00 - 9/46

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線機筐体と、 その無線機筐体内に設けられた無線機回路と、 上記無線機筐体の外部に突出したり内部に収納したりす
    ることのできる誘電体板と、 その誘電体板上に形成され、その上記無線機筐体の出入
    口側の一端部からその他端側に延長し、使用波長の約１
    ／４の電気長をもつ第１線状アンテナ素子と、上記 第１線状アンテナ素子に対し、上記一端部と反対側
    に上記誘電体板に設けられ、直線状部とコイルとからな
    り、使用波長の約１／４の電気長をもつ第２アンテナ素
    子と、 上記第１線状アンテナ素子及び上記第２アンテナ素子の
    互いに接近する内端に一端が接続され、上記誘電体板に
    上記一端部まで延長形成され、上記アンテナの給電点イ
    ンピーダンスとほぼ等しい特性インピーダンスとされた
    平行２線形給電線と、 その平行２線形給電線の他端と上記無線機回路との間に
    接続された第２給電線と、を具備し、 上記第２給電線の一端は上記平行２線形給電線と摺動可
    能に接触され、上記誘電体板を上記無線機筐体内に収納
    した状態で、上記第２給電線の一方は上記平行２線形給
    電線から外れ、他方のみが上記平行２線形給電線の直線
    状部と接続され、かつ上記コイルは上記無線機筐体外に
    突出していることを特徴とする 携帯無線機。
  2. 【請求項２】 上記第１線状アンテナ素子及び、これに
    接続された上記平行２線形給電線の一方の線路が上記誘
    電体板の一面に形成され、その誘電体板の他面に上記第
    ２アンテナ素子及びこれに接続された上記平行２線形給
    電線の他方の線路が形成されていることを特徴とする請
    求項１記載の携帯無線機。
  3. 【請求項３】 上記第１線状アンテナ素子とほぼ平行
    し、かつこれと長さの異なる第３線状アンテナ素子が上
    記誘電体板に形成され、その第３線状アンテナ素子は上
    記無線機筐体と反対側で上記第１線状アンテナ素子と接
    続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の携
    帯無線機。
  4. 【請求項４】 上記誘電体板が上記無線機筐体内に収納
    された状態で上記平行２線形給電線の内端の２線路を電
    気的短絡する短絡手段が設けられていることを特徴とす
    る請求項１乃至請求項３記載の携帯無線機。
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