JP3562476B2 - ループアンテナ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属等の導体の近傍に配置して使用されるループアンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のアンテナ装置として、2つのアンテナを用いて異なる2方向に指向性をもつループアンテナ装置が採用されている。例えば、このループアンテナ装置には、独国特許公開公報 DE 4105826に開示された図6に示すようなものがある。
【0003】
同図に示すように、ループアンテナ装置51は、フェライトロッド52に巻回されたコイル53とそのコイル53に並列接続された共振容量C2とによって並列共振回路が形成された第1アンテナ54と、フェライトロッド52の外側に設けられた円形コイル55とその円形コイル55に並列接続された共振容量C1とによって並列共振回路が形成された第2アンテナ56とを備えている。第1アンテナ54は第2アンテナ56に対して径方向に所定角度θだけ傾けて配置され、両アンテナ54,56は磁気的に結合した状態となっている。電源(発振器)Sが発振すると、コイル53はy軸方向の磁界成分Hyを発生し、円形コイル55はz軸方向の磁界成分Hzを発生し、この磁界成分HyとHzは互いに直交した軸成分となる。
【0004】
例えば、このループアンテナ装置51をキーレスエントリー装置の一部品として使用する場合、ループアンテナ装置51は車両のドア等に取り付けられる。この場合、磁界成分は多軸成分であるため、いずれかの軸成分はドア部品である導体板に対して交差する向きになる場合がある。例えば、図7に示すようにループアンテナ装置51はその磁界成分Hzがドア部品である導体板に直交する向きで、その導体板57に接近した状態で組付けられるものとする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このループアンテナ装置51をキーレスエントリー装置の一部品として使用する場合、アンテナ特性を確保するために、ループアンテナ装置51を導体板57から任意の設定距離だけ離すか、導体板57に近接した状態となるときはアンテナ定数を調整して組付けられる。図7のような組付け状態で電源発振時、コイルの内部にはz軸方向の放射磁界Hzが発生する。このとき、導体板から放射磁界Hzと反対方向に磁界−Hzが放射され、円形コイル55によって放射される磁界成分Hzがその反対方向の磁界成分−Hzによって打ち消されてしまうという問題が生じる。この問題を回避するために、ループアンテナ装置51を導体板57から離して配置すればよいが、この場合、ドアの厚さ幅を余分に確保する必要性が生じ、ドアが幅方向に大型化する問題が生じてしまう。
【0006】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、導体の近傍に配置しても、ループアンテナ装置のコイルに発生する放射磁界を確保できるループアンテナ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明では、車両のドアのドアハンドルは少なくとも一部が導体から成り、該ドアハンドルの内部に配設されるループアンテナ装置であって、第1磁界成分を発生させる第1アンテナと、該第1磁界成分と直交すると共に前記ドアハンドルの導体部分と直交する方向に第2磁界成分を発生させる第2アンテナとを備えたアンテナと、前記ドアハンドルの導体部分と前記第2アンテナとの間に配設されて、前記第2磁界成分のうちの前記第2アンテナから前記ドアハンドルの導体部分側に放射される磁界成分を吸収する電磁波吸収材とを備えたことを要旨とする。
【0008】
この発明によれば、第2アンテナからは導体部分と直交する方向に第2磁界成分が発生する。その第2磁界成分のうちの前記第2アンテナから前記ドアハンドルの導体部分側に放射される磁界成分が電磁波吸収材によって吸収される。これにより、アンテナから生じる第2磁界成分のうち、導体部分側に生じる磁界成分が発生し難くなり、電波の送受信に必要な放射磁界の基本成分が確保される。この結果、アンテナを導体の近傍に配置しても充分なアンテナ特性が得られることになり、例えばループアンテナ装置をキーレスエントリー装置の部品として使用するとき、感度が良いアンテナ特性に優れた装置となる。また、第1アンテナによって第1磁界成分が発生され、その第1磁界成分と直交する向きの第2磁界成分が第2アンテナによって発生される。
【0011】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記第1アンテナは、第1コイルと、該第1コイルに接続される第1共振容量とからなる第1共振回路を備え、前記第2アンテナは、前記第1アンテナの外側において、前記第1コイルの巻線方向と直交する方向に巻かれた第2コイルと、該第2コイルに接続されるとともに前記第1コイルの巻線方向と同じ方向に巻かれたリンクコイルと、該リンクコイルに接続された第2共振容量とからなる第2共振回路を備えたことを要旨とする。
【0012】
この発明によれば、請求項1に記載の発明の作用に加え、第1コイルと第1共振容量からなる第1共振回路が共振することにより、第1アンテナの第1コイルから第1磁界成分が生じる。一方、第1共振回路が共振したとき、相互誘導作用によりリンクコイルを介して第2アンテナの第2コイルに誘導起電力が生じ、第2コイルと第2共振容量からなる第2共振回路が共振して、第2コイルから第2磁界成分が生じる。
【0015】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記電磁波吸収材は電磁波吸収シートであることを要旨とする。
この発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用に加え、シート状の電磁波吸収シートを使用しているので、取付けが簡単であるとともに、ループアンテナ装置の組付構造の小型化または薄型化に寄与する。
【0016】
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の発明において、前記電磁波吸収材は、前記ドアハンドルの導体部分における前記アンテナ側の面に固着され、前記アンテナと前記ドアハンドルの導体部分の間の距離は20mm以下とすることを要旨とする。
【0017】
請求項5に記載の発明によれば、請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の発明において、前記電磁波吸収材は、少なくとも前記第2アンテナのコイルの内部にできる磁場発生領域よりも広い面積を有することを要旨とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるループアンテナ装置に具体化した一実施形態を図1〜図5に従って説明する。
【0019】
図2及び図4に示すように、ループアンテナ装置1はキーレスエントリー装置用の送信用アンテナで、特にスマートエントリー装置に採用され、例えば車両(例えば自動車)のドア2のドアハンドル2aの内部に配設されいる。なお、ドアハンドル2aがケースおよび車両部品に相当する。ドアハンドル2aは、鉄等の導体(導体板)からなるハンドルケース3と、樹脂からなるハンドルケース4とを組付けて本体ケース5が形成され、樹脂側のハンドルケース4がドア2の外側になる向きに配置されている。
【0020】
図1及び図3に示すように、ループアンテナ装置1は、第1アンテナ6と第2アンテナ7とを備えている。なお、第1アンテナ6と第2アンテナ7によりアンテナANTが構成される。第1アンテナ6は、直方体形状のフェライトとしてのフェライトコア(フェライトバー)8に対しその長手方向と直交する方向に巻回された第1コイルとしてのコイル9を有している。フェライトコア8はアンテナ効率を良くするために、マンガンジンクやニッケルジンク等の材質を使用している。また、フェライトコア8の形状は円筒形状でもよい。
【0021】
第2アンテナ7は、第1アンテナ6のコイル9の外側にフェライトコア8の長手方向に延びる環状に巻回された第2コイルとしてのコイル10と、コイル10の一端がフェライトコア8に所定の巻数だけ巻回されたリンクコイル11とを有している。コイル10は、例えばABS樹脂やポリカーボネイド等の樹脂を材質に使用したボビン12(図2,図3参照)に巻回されている。なお、図1ではボビン12は省略されている。コイル10は、第1アンテナ6のコイル9に対して所定の空隙を開けた状態で配置されており、コイル9とコイル10はフェライトコア8を共有している。
【0022】
図3は、ループアンテナ装置1の構造をより詳しく説明するための図であり、(a)は第1アンテナ6のコイル9と、第2アンテナ7のコイル10及びリンクコイル11の巻き方の説明図であり、(b)はその等価回路である。図3(b)において、L1,L22,L21は、コイル9〜11のインダクタンスを示している。
【0023】
図3(a)に示すように、第2アンテナ7のコイル10の端子pとリンクコイル11の端子qとの間には、第2共振容量としての共振容量(コンデンサ)C1と電源(発振器)OSが直列接続されている。また、第1アンテナ6の端子r,r間には、第1共振容量としての共振容量(コンデンサ)C2が接続されている。従って、第2アンテナ7はコイル10、リンクコイル11及び共振容量C1とが直列接続されて直列共振回路(第2共振回路)を形成している。また、第1アンテナ6はコイル9と共振容量C2が並列接続されて並列共振回路(第1共振回路)を形成している。第1アンテナ6と第2アンテナ7の結合度は、リンクコイル11の巻数で自由に設定可能である。また、共振容量C1は電源OSの使用周波数で並列共振するように値設定され、共振容量C2も使用周波数で直列共振するように値設定される。
【0024】
第2アンテナ7の電源OSを発振することによって、第1アンテナ6のコイル9が励振されてコイル9に電流が流れる。よって、図2に示すように、発振時にはリンクコイル11と第1アンテナ6のコイル9によってx軸方向の磁界Hxが発生し、第2アンテナ7のコイル10によってy軸方向の磁界Hyが発生する。これら2つの磁界成分Hx,Hyは互いに直交する向きとなる。
【0025】
図1及び図2に示すように、アンテナ6(またはアンテナ7)と導体製のハンドルケース3を構成する導体板13との間には、導体板13の内面に固着された電磁波吸収材としての電磁波吸収シート14が介装されている。電磁波吸収シート14の配置位置は、例えばアンテナANTの外径を、図1のx方向に70mm、y方向に10mm、z方向に12mmとすると、以下のようになる。つまり、アンテナANTとドア2の間の距離である図2に示すAが30〜38mm、アンテナANTとハンドルケース3の間の距離である図2に示すBが約20mmとなるように設定されている。ここで本例において、アンテナANTを導体からなるハンドルケース3の近傍に位置させる場合、その近傍とは20mm以下であるとする。
【0026】
電磁波吸収シート14は磁性粉とゴム材(絶縁層)を材料としており、その材料の組合わせとして、Fe−Si−Al合金(偏平状)とポリエチレン系熱可塑性エストラマー(トーキン(株)の製品「バスタレイド」)、Mn/Zn フェライトとEPDM(TDK(株)の製品「フレキシールド(IR−B02)」、Mn/Mg/Znフェライトと軟質ポリ塩化ビニル(TDK(株)の製品「フレキシールド(IV−M))等が使用されている。また、これら製品に代えて同じような電波吸収効果を有する他の電磁波吸収材を使用してもよい。なお、電磁波吸収シート14の材質は磁性粉とゴムに代えて電磁波吸収可能な塗料等であってもよい。電磁波吸収シート14は、少なくとも第2アンテナ7のコイル10の内部にできる磁場発生領域よりも広い面積を有し、約1mm程度の厚さ幅を有している。
【0027】
次に前記のように構成されたループアンテナ装置1の作用を説明する。
例えば、図2に示すように、第2アンテナ7のコイル10の巻回方向が導体板13と平行となるようにループアンテナ装置1がドアハンドル2a内部に配置されたとする。電源が発振するとコイル9に磁界Hxが発生し、コイル10に磁界Hyが発生し、磁界Hyが導体板13と直交する向きに放射される。但し、図2ではy軸方向の磁界成分のみを図示する。このとき、電磁波吸収シート14によって反対側(導体板13側)に放射される磁界−Hyが吸収されるので、導体板13側には磁界−Hyが発生し難くなる。従って、コイル10により発生する放射磁界Hyはそのまま得られることになり、例えばこのループアンテナ装置1をキーレスエントリー装置等の遠隔操作できる装置に使用する場合、感度の良い装置となる。
【0028】
図5は、図1のxy平面の電界成分の放射指向性を磁界分布で示したグラフである。同図において、横軸は導体面(導体板13の表面)と垂直な方向を角度0度とした角度θ(deg.)、縦軸は電界強度(dBμV/m )である。電界強度の値が大きいほど高感度の装置として使用でき、特に電界強度の平均値が高いことが望ましい。この図では、白丸を結んだ実線が電磁波吸収シート14を取り付けなかった場合で、黒丸を結んだ実線が電磁波吸収シート14を介装した場合である。同図に示すように、角度0度のとき電界強度が大幅(約12dBμV/m )に増大している。従って、特にループアンテナ装置をキーレスエントリー装置に採用する場合、操作者は0度から遠隔操作することが多いので、アンテナ特性の高いループアンテナ装置となる。また、この場合、キーは主にドアハンドル2aの付近(例えば−30〜30deg.)から遠隔操作されるため、電磁波吸収シート14を取付けることによってこの角度範囲内の電波の検出感度が向上しているので、装置として一層好適なものとなる。
【0029】
従って、この実施の形態では以下のような効果を得ることができる。
(1)電磁波吸収シート14によって導体板13側に放射する磁界−Hyを吸収して、導体板13側に磁界−Hyを放射し難くなるので、電波の送受信に必要な磁界Hyを確保することができる。その結果、例えばこのループアンテナ装置1をキーレスエントリー装置の部品として使用するとき、感度の良いアンテナ特性の優れた装置とすることができる。
【0030】
(2)ループアンテナ装置1を採用して導体板13と垂直な方向の指向性を高めようとすると、導体板13と直交する磁界Hyは導体板13に直交することになるが、電磁波吸収シート14を介装することによって確実に磁界の2軸成分を確保することができる。また、リンクコイル構造を用いることによって互いに直交する2軸の磁界成分を発生させる本例のループアンテナ装置1においても効果を奏することができる。
【0031】
(3)自動車等の車両にループアンテナ装置1を搭載するとき、アンテナANTは導体(導体板)の近傍に位置することになるが、電磁波吸収シート14を介装すればドア2の大型化を招くことなくアンテナ特性を確保できる。
【0032】
(4)電磁波吸収材にシート状の電磁波吸収シート14を使用しているので、このような電磁波吸収材を介装しても大型化することなく、薄型で実施ができる。また、電磁波吸収シート14の材料は、比較的入手し易い磁性粉とゴム材により形成されるので、低コストでかつ容易に実施することができる。また、ゴムを材質としているので電磁波吸収シート14は変形性を有しているので、取付けが簡単であるとともに、ハンドル等の金属曲面に貼着することができる。
【0033】
なお、実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように変更してもよい。
・ 電磁波吸収材は電磁波吸収シート14に限定されない。即ち、電磁波を吸収できるものであれば、形状はシート以外の介装材のようなものであってもよいし、材質は例えば電磁波を吸収可能な金属板やアモルファス薄膜などでもよい。また、フェライトの焼成板であってもよい。
【0034】
・ ループアンテナ装置1は2軸成分の磁界を有するものに限定されない。例えば、コイルが一方向にだけ巻かれた一軸成分の磁界を発生するループアンテナ装置に適用することもできる。又、3軸以上の磁界成分を発生するループアンテナ装置であってもよい。
【0035】
・ 本例ではループアンテナ装置1は送信用としたが、電源OSに代えてコイル10,11に流れる電流を検出する検出器を接続して受信用としてもよい。また、発振器及び電流検出器の両方の機能を持たせた機器を接続して送受信用としてもよい。また、本例では電源OSを第2共振回路側(第2コイル7と第2共振容量C1の間)に直列接続したが、第2共振回路側に第2共振容量C1と並列接続するか、または、第1共振回路側に直列接続または第1共振容量C2と並列接続してもよい。
【0036】
・ 電磁波吸収材とループアンテナ装置とは別部品であることに限らず、ループアンテナ装置1に一体に電磁波吸収材を組付けたものを製品としてもよい。
・ ループアンテナ装置1の取付位置はドアハンドル2aの内部に限定されない。例えば、ドアの内部であってもよい。この場合、ドアは鉄板であるため、電磁波吸収材を取付ければ効果的である。
【0037】
・ ループアンテナ装置1はキーレスエントリー装置に採用されることに限定されず、例えば、遠隔操作が必要な装置に本例のループアンテナ装置1を採用してもよい。
【0038】
・ ループアンテナ装置1は車両に搭載されることに限らず、例えば家庭用機器などの、電波によって遠隔操作が必要な装置であれば採用できる。また、車両は乗用車に限らず、例えば産業車両等の他の車両に本例のループアンテナ装置を採用することもできる。
【0039】
前記実施形態及び別例から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
(1)前記アンテナは複数のコイルを有し、該コイルは発生する磁界成分が互いに直交する向きに配置され、前記電磁波吸収材は各磁界成分のうち、前記導体側に放射される磁界成分を吸収することを特徴とするループアンテナ装置。
【0040】
(2)前記アンテナは、フェライト(8)に巻回された第1コイルと当該第1コイルに接続された第1共振容量とで第1共振回路を形成する第1アンテナと、前記第1アンテナの外側に前記第1コイルの巻回方向と略直交する方向に巻回される第2コイルと当該第2コイルに接続された第2共振容量とで第2共振回路を形成する第2アンテナとを少なくとも備え、前記第1コイルと前記第2コイルの巻回方向は互いに直交する方向となることによって前記フェライトを共有しており、前記第2コイルはその巻回方向が前記導体と平行状態に配置されている。この場合、車両のドアを幅方向に大型化させることなくループアンテナ装置を車両に配置するには、第2コイルの巻回方向と導体を平行にする。すると、ループアンテナ装置の1つの磁界成分は必ず導体と交差するが、このようなときでも電磁波吸収材を介装しているので、磁界成分を確実に得ることができる。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、導体の近傍に配置しても、ループアンテナ装置のコイルに発生する放射磁界を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態のループアンテナ装置の斜視図。
【図2】コイルにより放射される磁界を示したドアハンドルの断面図。
【図3】ループアンテナ装置の構造をより詳しく説明するための図であり、(a)は第1アンテナのコイルと、第2アンテナのコイル及びリンクコイルの巻き方の説明図であり、(b)はその等価回路である。
【図4】車両のドアの斜視図。
【図5】角度に対する電界強度を示すグラフ。
【図6】従来のループアンテナ装置であり、(a)は構成図、(b)は等価回路である。
【図7】コイルに放射される磁界と導体側に放射される磁界を示した説明図。
【符号の説明】
1…ループアンテナ装置、2a…ケースおよび車両部品としてのドアハンドル、6…アンテナを構成する第1アンテナ、7…アンテナを構成する第2アンテナ、9…第1コイルとしてのコイル、10…第2コイルとしてのコイル、11…リンクコイル、13…導体としての導体板、14…電磁波吸収材としての電磁波吸収シート、C1…第2共振容量としての共振容量、C2…第1共振容量としての共振容量、ANT…アンテナ。
Claims (5)
- 車両のドアのドアハンドルは少なくとも一部が導体から成り、該ドアハンドルの内部に配設されるループアンテナ装置であって、
第1磁界成分を発生させる第1アンテナと、該第1磁界成分と直交すると共に前記ドアハンドルの導体部分と直交する方向に第2磁界成分を発生させる第2アンテナとを備えたアンテナと、
前記ドアハンドルの導体部分と前記第2アンテナとの間に配設されて、前記第2磁界成分のうちの前記第2アンテナから前記ドアハンドルの導体部分側に放射される磁界成分を吸収する電磁波吸収材とを備えたことを特徴とするループアンテナ装置。 - 前記第1アンテナは、第1コイルと、該第1コイルに接続される第1共振容量とからなる第1共振回路を備え、
前記第2アンテナは、前記第1アンテナの外側において、前記第1コイルの巻線方向と直交する方向に巻かれた第2コイルと、該第2コイルに接続されるとともに前記第1コイルの巻線方向と同じ方向に巻かれたリンクコイルと、該リンクコイルに接続された第2共振容量とからなる第2共振回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載のループアンテナ装置。 - 前記電磁波吸収材は、シート状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のループアンテナ装置。
- 前記電磁波吸収材は、前記ドアハンドルの導体部分における前記アンテナ側の面に固着され、前記アンテナと前記ドアハンドルの導体部分の間の距離は20mm以下とする請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のループアンテナ装置。
- 前記電磁波吸収材は、少なくとも前記第2アンテナのコイルの内部にできる磁場発生領域よりも広い面積を有する請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載のループアンテナ装置。
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