JPH06303031A - ダイバーシィティーアンテナ機構およびその構成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイバーシィティーアンテナを改良して、全
長寸法を格段に短縮し、しかも構造を複雑にせず、製造
コストを増加せしめず、取扱いを容易ならしめる。 【構成】 λ／２長さのスリーブアンテナＥと、λ／４
長さのモノポールアンテナＦとを同心状に列設し、上記
スリーブアンテナに給電するための同軸線路１１の外導
体の一部分によって上記モノポールアンテナを兼ねさせ
る。かつ、上記モノポールアンテナの基端側にスタブ１
０を配設する。同軸線路１２に、電気的長さλ／２の筒
状導体１３を外嵌すると、不平衡電流が阻止されるので
好都合である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル方式コードレ
ス電話，自動車電話，携帯電話等に用いられるダイバー
シィティーアンテナの機構、およびその構成方法に係
り、特に、放射特性が良好で、小形，安価なように改良
したものである。

【０００２】

【従来の技術】車載用の移動局や携帯電話が実用階段に
入ったころは、ホイップアンテナやスリーブアンテナの
ように単一のアンテナが用いられていたが、その後、受
信の安定性向上を図るため、移動局側でダイバーシィテ
ィー受信を行なう方式が実用化されつつある。このため
に２個のアンテナを用いることが必要になった。而し
て、２個のアンテナを１本の杆状器具に組み込むことが
提唱されている（例えば特開昭６４−７８００４号・ダ
イバーシチアンテナ装置、以下、公知例という）。図６
（Ｂ）は公知例に係るダイバーシィティーアンテナを示
す模式的な断面図である。（Ａ）は、寸法を比較するた
めに示した本発明の実施例に係るダイバーシィティーア
ンテナの模式的な断面図を、使用周波数に対応する波長
λを介して併記したものである。上記公知例のダイバー
シィティーアンテナ（図６（Ｂ）参照）は、上段スリー
ブアンテナＵと下段スリーブアンテナＤとを同心状に、
すなわち中心線を共有せしめ、相互に延長線上に位置す
るように列設されている。上記の上段スリーブアンテナ
Ｕは、杆状素子よりなる上部放射性エレメント１とスリ
ーブ素子よりなる下部放射エレメント２とが同心状に列
設されており、上記の下段スリーブアンテナＤは杆状素
子よりなる上部放射性エレメント３とスリーブ素子より
なる下部放射エレメント４とが同心状に列設されてい
る。図示の５は、上段スリーブアンテナＵに給電するた
めの同軸給電線であり、図示の６は下段スリーブアンテ
ナＤに給電するための同軸給電線である。上記の公知例
によれば、アンテナ機構を構成している個々のスリーブ
アンテナのインピーダンス特性および放射特性を劣化さ
せることなく１本の杆状器具に取り纏めることができる
とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記公知例に係るダイ
バーシィティーアンテナ機構においては、ａ．２組のス
リーブアンテナＵ，Ｄの基本形式を変えることなく、単
に１列に継ぎ足して並べた機構であるから、下段スリー
ブアンテナＤの下部放射エレメント４を構成しているス
リーブ素子内の中心線近傍（図示のＴ部付近）は、同軸
給電線５と下部放射エレメント４の給電手段とが３重構
造となり、アンテナへの接続点が複雑となる。構造の複
雑化は製造コストを増大せしめるのみでなく信頼性を低
下させる要因にもなる。ｂ．スリーブアンテナの基本形
式を変えることなく列設して上，下段に配置した構造で
あり、しかも下段のアンテナを上段のアンテナから電気
的に分離して動作させなければならないので、アンテナ
機構の全長が少なくともλ／４の６倍を必要とする（た
だし、λは使用周波数に対応する波長）。このため、例
えばデジタル方式コードレス電話器のの親機（使用周波
数１．９ＧＨｚ、λ≒１６cm）のアンテナを構成する
と、全長寸法が２５〜２６cmとなって不便である。例え
ば家庭用コードレス電話器の奥行寸法は約２０cmである
から、これよりも長いアンテナは使いにくく、特に、製
造工場から出荷する際の包装，梱包に不都合である。こ
うした不具合を解消するため、伸縮可能な構造とした例
も公知であるが、伸縮させるために構造がいっそう複雑
になり、操作が煩わしく、信頼性低下の要因ともなって
いる。本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであっ
て、構造が簡単で製造コストが安く、全長寸法を家庭用
電話器の奥行寸法（２０cm）よりも短くすることができ
（１．９ＧＨｚの場合）、しかも取扱い易くて信頼性の
高いダイバーシィティーアンテナ機構、およびその構成
方法を提供することを目的とする。そして本発明は、さ
らに、上述の構成よりなるダイバーシィティーアンテナ
で発生した不平衡電流を遮断して通信機本体回路にトラ
ブルを誘発しないように改良を加えた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的（小形で，安
価で、使いやすい）を達成するため本発明に係るアンテ
ナ機構の構成は、スリーブアンテナとモノポールアンテ
ナとが同心状に列設されたダイバーシィティーアンテナ
機構において、先端側にスリーブアンテナが配設される
とともに、基端側にモノポールアンテナが配設されてお
り、上記スリーブアンテナに給電するための同軸線路
に、前記スリーブアンテナから約λ／４離間させて、約
λ／４のスタブが設けられており、上記スタブの開放端
に、前記モノポールアンテナ用の同軸線路が接続されて
おり、かつ、上記のモノポールアンテナは、前記スリー
ブアンテナ用同軸線路外導体の一部分によって形成され
ていることを特徴とする。上記の本発明に係る構成を実
施する際、モノポールアンテナ用の同軸線路に、電気的
長さλ／２の筒状導体を外嵌すると、不平衡電流を遮断
してその弊害を防止できるので好都合である。

【０００５】本発明の方法は、モノポールアンテナの延
長線上にスリーブアンテナを配置してダイバーシィティ
ーアンテナを構成する方法において、使用周波数で反共
振するスリーブアンテナのスリーブ素子の内側に、モノ
ポールアンテナの先端を接続して導通せしめるととも
に、使用周波数で反共振するスタブに、上記モノポール
アンテナの基端を接続することにより、該モノポールア
ンテナを前記スリーブアンテナから電気的に分離して動
作させることを特徴とする。この方法によって、前述し
た所期の効果（小形、安価、使いやすさ）が得られる
が、さらに、モノポールアンテナの同軸線路に電気的長
さλ／２の筒状導体を外嵌して不平衡電流が通信機本体
回路に影響を与えることを阻止するといっそう実用的価
値が向上する。

【０００６】

【作用】上記の手段によると、長さ寸法λ／２のスリー
ブアンテナと、長さ寸法λ／４のモノポールアンテナ
と、長さ寸法λ／４のスタブとの合計寸法約λのダイバ
ーシィティーアンテナが構成され、先行技術に比して著
しく短縮（約２／３）される。その上、先端側のスリー
ブアンテナに給電するための同軸線路の一部分がモノポ
ールアンテナとして機能するので、構成部品点数が少な
く、構造が簡単であって、先行技術におけるがごとき３
重構造の同軸線路を必要としない。構造が簡単であるか
ら製造コストが安く、信頼性が高い。全長寸法が基本的
に短いから、さらに伸縮式に構成する必要が無いので、
伸縮構造に伴うコスト増加を伴わず、伸縮操作を必要と
しないので使い易く、伸縮構造部分の故障を生じる虞れ
も無い。さらに、同軸線路にλ／２筒状導体を外嵌する
不平衡電流が阻止され、アンテナ特性が安定する。

【０００７】

【実施例】次に、図１〜図５を順次に参照しつつ、本発
明の実施につき説明する。図１は、本発明に係るダイバ
ーシィティーアンテナの１実施例を示し、（Ａ）は長さ
寸法の縮尺を付記した模式的な断面図、（Ｂ）は上記の
縮尺を共用する模式的な斜視図である。図１に示すよう
に、本実施例のダイバーシィティーアンテナの概要的な
構成は、モノポールアンテナＦの先端側に、スリーブア
ンテナＥを同心状に（延長線上に)配列するとともに、
該モノポールアンテナＦの基端側にスタブＧを設けたも
のである。ここに基端側とは給電用同軸線路１１，１２
の給電端側の意である。図示の７は、スリーブアンテナ
Ｅの先端側の、杆状素子よりなる放射エレメントであ
り、８はスリーブ素子よりなる基端側放射エレメントで
あって、これらの構成部材の長さ寸法はそれぞれ約λ／
４である。従って、これらの合計寸法はλ／２である。
上記スリーブアンテナＥに給電するための同軸線路１１
は、外部導体の外周に絶縁被覆を施して金属管９内に挿
入されていて、この同軸線路１１の先端部は外部導体が
除去されて芯線が露出し、この芯線がスリーブ素子８の
先端から長さ寸法λ／２だけ突出して杆状素子７を形成
している。本発明を実施する際、同軸線路１１と別体の
杆状素子（図示せず）を構成して、同軸線路１１の芯線
を上記杆状素子に接続，導通させても良い。上記金属管
９は、２重筒状のスリーブ素子８の内筒と一体的に連
設，導通されている。上記金属管９に挿入された同軸線
路１１の外導体は、上記２重管状のスリーブ素子８に接
続，導通される。上記同軸線路１１の外導体に、長さ寸
法λ／４のスタブ１０を接続し、このスタブ１０と前記
スリーブアンテナＥとの間を約λ／４だけ離間させる。
この離間した部分に対応して、前記の金属管９が露出
し、この露出部分が長さ寸法λ／４のモノポールアンテ
ナとして機能する。図示の１２は、上記モノポールアン
テナＦに給電するための同軸線路であってその先端部に
絶縁被覆が施され、前記スタブ１０内に挿入されてい
て、該同軸線路１２の芯線はスタブ１０の開放端付近で
モノポールアンテナＦに接続され、給電点を形成してい
る。そして該同軸線路１２の外導体は、上記給電点の付
近でスタブ１０の開放端に接続，導通されている。

【０００８】図２（Ａ）は、図１に示した実施例のダイ
バーシィティーアンテナを等価的に描いた模式図であ
る。杆状素子７とスリーブ素子８とよりなる先端側のス
リーブアンテナの給電線アース側に、モノポールアンテ
ナ用スタブ１０および給電線１２が接続されているが、
スリーブアンテナの機能には無関係である。従ってこの
スリーブアンテナを抽出して描いた（Ｂ）図の構成と等
価である。このスリーブアンテナ（主アンテナ）のＳＷ
Ｒ特性を図３（Ａ）に示す。１．９ＧＨｚにおいてＳＷ
Ｒが約１となり、優れた同調性を有していることが分か
る。モノポールアンテナとスリーブアンテナとの接続点
からスリーブアンテナ側を矢印ｉ方向に見ると、インピ
ーダンスが無限大であると見做すことができる。すなわ
ち、電気的に切り離されたものと同様に機能する。

【０００９】また、図２（Ａ）のスタブ１０を矢印ｊ方
向に見ると、インピーダンスが極めて大きく、電気的に
切り離されたものと見做すことができる。これを等価的
に図示すると図２（Ｃ）のごとくであって、長さ寸法λ
／４のモノポールアンテナとして機能し、他の構成部分
から受ける影響は僅少である。図３（Ｂ）は、このモノ
ポールアンテナ（副アンテナ）のＳＷＲ特性図表であっ
て、鎖線は他の構成部分を取り除いたときの実測値、実
線は図１に示したように実施例中に組み込んだときの実
測値である。１．９ＧＨｚにおけるＳＷＲが約１．６で
あって、充分な実用性を有していることが分かる。

【００１０】図４は、図１の実施例を改良した例を示
す。図１の実施例に比して異なるところは、同軸線路１
２に、電気的長さλ／２の筒状導体１３を外嵌して不平
衡電流阻止部Ｈを形成し、不平衡電流を遮断したことで
ある。上記の不平衡電流は高サイクルの交番電流である
から放射が発生する。そして同軸ケーブル１３は通信機
本体に接続されているので、前記不平衡電流は通信機本
体回路に悪影響を及ぼす。また、前記不平衡電流はアン
テナ特性を悪化させるのみでなく、放射による電力損失
を生じる。さらに、同軸ケーブルの長さが変わると、ケ
ーブルを含めたアンテナの総合特性が変化するという不
具合も生じる。こうした不平衡電流を遮断する技術とし
てλ／４の金属管よりなるシュベルトッフを同軸ケーブ
ルの外導体に接続することも公知であるが、該シュベル
トッフを接続するという従来技術を、アンテナの工業的
生産の工程内に適用しようとすると、同軸ケーブル１３
の絶縁外被を部分的に剥ぎ取って外導体を露出させ、金
属管よりなるシュベルトッフを外嵌して半田付けしなけ
ればならない。このような操作は非常に煩雑で多大の時
間と労力とを要し、製造コストを増加させる。その上、
半田付け作業によって同軸ケーブルの外導体が加熱され
るので、該外導体に接している絶縁材が耐熱性を有して
いなければならないという制約も受ける。さらに、同軸
ケーブルが有している可撓性を、剛性の管状部材である
シュベルトッフが妨げるという問題にある。このシュベ
ルトッフが配設される個所は同軸ケーブル１３を通信機
本体のケース内に引き回す部分に当たるので、λ／４長
さだけ硬直してしまうと非常に不便で扱いにくい。そこ
で本実施例は図４に示したように、電気的長さλ／２の
筒状導体１３を、同軸線路１３に対して、機械的接触導
通せしめることなく外嵌する。従って、従来技術におけ
るシュベルトッフにおけるような外被の剥ぎ取りや半田
付けを必要とせず、組立作業性が良い。

【００１１】図５は上記実施例におけるλ／２円筒導体
付近を示し、（Ａ）は電気的機能を説明するための模式
的な部分的外観斜視図、（Ｂ）は具体的な構造を説明す
るための斜視図である。（Ａ）図に示すごとく、λ／２
円筒導体１３の先端側（図において上方）から基端側を
見るとインピーダンスＺが無限大となり、従って不平衡
電流値Ｉはゼロとなる。すなわち、不平衡電流が阻止さ
れる。また、（Ｂ）図に示すごとく、本例のλ／２円筒
導体１３′は銅線を編組して構成してある。このように
構成するとλ／２円筒導体が同軸ケーブル１の可撓性を
妨げない。本発明を実施する際、前記のλ／２円筒導体
１３は必ずしも立体幾何学的に厳密な円筒であることを
要せず、筒状に同軸ケーブルを覆う導電性の部材であれ
ば良い。また該λ／２円筒導体を変形容易に構成するた
め、前記実施例のように金属製線条の編組体とすること
は好適であるが、その他の公知の可撓性材料（例えば導
電性合成ゴム）を用いることもできる。

【００１２】

【発明の効果】本発明を適用すると、長さ寸法λ／２の
スリーブアンテナと、長さ寸法λ／４のモノポールアン
テナと、長さ寸法λ／４のスタブとの合計寸法約λのダ
イバーシィティーアンテナが構成され、先行技術に比し
て著しく短縮（約２／３）される。その上、先端側のス
リーブアンテナに給電するための同軸線路の一部分がモ
ノポールアンテナとして機能するので、構成部品点数が
少なく、構造が簡単であって、先行技術におけるがごと
き３重構造の同軸線路を必要としない。構造が簡単であ
るから製造コストが安く、信頼性が高い。全長寸法が基
本的に短いので、さらに伸縮式に構成する必要が無いの
で、伸縮構造に伴うコスト増加を伴わず、伸縮操作を必
要としないので使い易く、伸縮構造部分の故障を生じる
虞れも無いという優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイバーシィティーアンテナの１
実施例を示し、（Ａ）は長さ寸法の縮尺を付記した模式
的な断面図、（Ｂ）は上記の縮尺を共用する模式的な斜
視図である。

【図２】上記実施例における基本的原理を説明するため
に掲げたものであって、（Ａ）は全体的構成の説明図、
（Ｂ）は主アンテナ部分の作用説明図、（Ｃ）は副アン
テナ部分の作用説明図である。

【図３】上記実施例における作用，効果を説明するため
に掲げたものであって、（Ａ）は主アンテナ部分のＳＷ
Ｒ特性図表、（Ｂ）は副アンテナ部分のＳＷＲ特性図表
である。

【図４】図１の実施例をさらに改良した１例を示し、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図である。

【図５】図４に示した改良例の説明図であって、（Ａ）
は原理的説明図、（Ｂ）は具体的構造の説明図である。

【図６】（Ｂ）は公知例に係るダイバーシィティーアン
テナを示す模式的な断面図である。（Ａ）は、寸法を比
較するために示した本発明の実施例に係るダイバーシィ
ティーアンテナの模式的な断面図を、使用周波数に対応
する波長を介して併記したものである。

【符号の説明】

１…上段の上部放射エレメント、２…上段の下部放射エ
レメント、３…下段の上部放射エレメント、４…下段の
下部放射エレメント、５，６…同軸給電線、７…スリー
ブアンテナの杆状素子、８…スリーブアンテナのスリー
ブ、９…モノポールアンテナとして作用する金属管、１
０…スタブ、１１，１２…同軸線路、１３…筒状導体、
１３′…編組線で構成された円筒導体。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブアンテナとモノポールアンテナ
   とが同心状に列設されたダイバーシィティーアンテナ機
   構において、 先端側にスリーブアンテナが配設されるとともに、基端
   側にモノポールアンテナが配設されており、 上記スリーブアンテナに給電するための同軸線路に、前
   記スリーブアンテナから約λ／４離間させて、約λ／４
   のスタブが設けられており、 上記スタブの解放端に、前記モノポールアンテナ用の同
   軸線路が接続されており、かつ、 上記モノポールアンテナは、前記スリーブアンテナ用同
   軸線路外導体の一部分によって形成されていることを特
   徴とする、ダイバーシィティーアンテナ機構。
2. 【請求項２】 前記先端側のスリーブアンテナに給電す
   るための同軸線路に絶縁被覆が設けられおり、この絶縁
   被覆同軸線路は金属管中に収納されていて、上記金属管
   に対して、（イ）前記先端側スリーブアンテナのスリー
   ブ素子、および（ロ）前記基端側モノポールアンテナの
   スタブが接続，導通されていることを特徴とする、請求
   項１に記載したダイバーシィティーアンテナ機構。
3. 【請求項３】 前記基端側のモノポールアンテナに給電
   するための同軸線路に絶縁被覆が設けられており、給電
   点付近において該同軸線路の外導体が前記スタブの開放
   端に接続，導通されていることを特徴とする、請求項１
   に記載したダイバーシィティーアンテナ機構。
4. 【請求項４】 前記先端側のスリーブアンテナ用同軸線
   路外導体が、該スリーブアンテナと前記スタブとの間に
   位置してモノポールアンテナとして機能している約λ／
   ４の区間の長さ寸法が、λ／４に比して偏差を有してお
   り、かつ、前記スタブの長さ寸法が、上記モノポールア
   ンテナのリアクタンスを打ち消す長さに設定されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載したダイバーシィテ
   ィーアンテナ機構。
5. 【請求項５】 前記モノポールアンテナ用の同軸線路
   に、前記のスタブよりも基端寄りに位置せしめて、電気
   的長さλ／２の筒状導体が外嵌されていることを特徴と
   する、請求項１に記載したダイバーシィティーアンテナ
   機構。
6. 【請求項６】 前記の電気的長さλ／２の筒状導体は、
   導体の線条よりなる編組体であることを特徴とする、請
   求項５に記載したダイバーシィティーアンテナ機構。
7. 【請求項７】 モノポールアンテナの延長線上にスリー
   ブアンテナを配置してダイバーシィティーアンテナを機
   構する方法において、 使用周波数で反共振するスリーブアンテナのスリーブ素
   子の内側に、モノポールアンテナの先端を接続して導通
   せしめるとともに、 使用周波数で反共振するスタブに、上記モノポールアン
   テナの基端を接続することにより、該モノポールアンテ
   ナを前記スリーブアンテナから電気的に分離して動作さ
   せることを特徴とする、ダイバーシィティーアンテナの
   構成方法。
8. 【請求項８】 前記スリーブアンテナに給電するための
   同軸線路に絶縁被覆を施すとともに、該同軸線路を金属
   管中に挿通し、上記金属管をスリーブアンテナのスリー
   ブ素子に接続し、かつ、該金属管をモノポールアンテナ
   のスタブに接続して導通せしめることを特徴とする、請
   求項７に記載したダイバーシィティーアンテナの構成方
   法。
9. 【請求項９】 前記モノポールアンテナに給電するため
   の同軸線路に絶縁被覆を施すとともに、該同軸線路の給
   電点付近において、その外導体を前記スタブの開放端に
   接続，導通せしめることを特徴とする、請求項７に記載
   したダイバーシィティーアンテナ構成方法。
10. 【請求項１０】 前記使用周波数に対応する波長をλと
    し、前記モノポールアンテナの長さ寸法は約λ／４であ
    って、λ／４に比して若干の偏差を有する場合、前記ス
    タブの長さ寸法をλ／４よりも長くし、若しくは短くし
    て、前記モノポールアンテナのリアクタンス分を打ち消
    すことを特徴とする、請求項７に記載したダイバーシィ
    ティーアンテナ構成方法。
11. 【請求項１１】 前記スタブの開放端に前記モノポール
    アンテナ用の同軸線路を接続するとともに、該同軸線路
    に電気的長さλ／２の筒状導体を外嵌して、不平衡電流
    を阻止することを特徴とする、請求項７に記載したダイ
    バーシィティーアンテナの構成方法。
12. 【請求項１２】 前記の電気的長さλ／２の筒状導体
    を、導体線条の編組体によって構成することを特徴とす
    る、請求項７に記載したダイバーシィティーアンテナの
    構成方法。