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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Antennenkomponenten und insbesondere eine Antennenkomponente, die in einem drahtlosen Kommunikationssystem kurzer Reichweite verwendet wird.
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Technischer Hintergrund
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Eine bekannte beispielhafte Antennenkomponente ist eine in Patentschrift 1 beschriebene Sendeantennenspule. Die Sendeantennenspule umfasst einen Magnetkern und Leitungen. Der Magnetkern weist eine sich entlang einer vorbestimmten Richtung erstreckende Stabform auf. Durch Wickeln der Leitungen sind ein erster Wicklungsabschnitt und ein zweiter Wicklungsabschnitt ausgebildet. Der erste Wicklungsabschnitt und der zweite Wicklungsabschnitt sind in der vorbestimmten Richtung voneinander beabstandet. Bei dieser Sendeantennenspule tritt ein magnetischer Fluss zwischen dem ersten Wicklungsabschnitt und dem zweiten Wicklungsabschnitt aus, ein Anstieg der Eigeninduktivität wird reduziert, ein Q-Faktor nimmt ab. Dies ergibt einen breiten Resonanzbereich und eine verbesserte Breite bei der Sendeantennenspule.
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Bei der vorstehend beschriebenen Sendeantennespule von Patentschrift 1 besteht der Wunsch, eine größere Ausgangsleistung zu verwirklichen.
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Liste der Anführungen
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Patentschrift
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- Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsschrift Nr. 2005-175965
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Antennenkomponente vorzusehen, von der eine große Ausgangsleistung erzielbar ist.
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Lösung des Problems
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Eine Antennenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Magnetkern und eine Spulenantenne mit einem ersten Spulenabschnitt bis n-ten Spulenabschnitt (wobei n eine ganze Zahl von größer als zwei ist), die um den Magnetkern gewickelt sind. Der erste Spulenabschnitt bis n-te Spulenabschnitt sind elektrisch in Reihe geschaltet und so angeordnet, dass sie voneinander beabstandet und in der Reihenfolge von dem ersten bis zu dem n-ten Spulenabschnitt angeordnet sind. Die Windungszahl des zweiten bis (n – 1)-ten Spulenabschnitts ist jeweils kleiner als die Windungszahl jeweils des ersten Spulenabschnitts und des n-ten Spulenabschnitts.
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Bei der vorstehend beschriebenen Antennenkomponente kann der Magnetkern bevorzugt eine sich entlang einer vorbestimmten Richtung erstreckende Stabform aufweisen, und der erste Spulenabschnitt bis n-te Spulenabschnitt können so angeordnet sein, dass sie in der vorbestimmten Richtung voneinander beabstandet sind und in der Reihenfolge von dem ersten bis zu dem n-ten Spulenabschnitt angeordnet sind.
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Bei der vorstehend beschriebenen Antennenkomponente können der erste Spulenabschnitt bis n-te Spulenabschnitt in der Reihenfolge von dem ersten bis zu dem n-ten Spulenabschnitt bevorzugt elektrisch in Reihe geschaltet sein.
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Bei der vorstehend beschriebenen Antennenkomponente kann die Antennenkomponente für den Einsatz bevorzugt an einem Metallkörper angebracht sein.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine große Ausgangsleistung erzielbar.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Antennenkomponente 10.
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2 ist eine perspektivische Außenansicht eines Spulenkörpers 14 in der Antennenkomponente 10.
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3 ist eine Querschnittansicht des Aufbaus der Antennenkomponente 10 entlang A-A.
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4A ist eine schematische Darstellung, die eine Antennenkomponente 110 gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
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4B ist eine schematische Darstellung der Antennenkomponente 10.
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5 ist ein Graph, der Versuchsergebnisse zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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(Konfiguration der Antennenkomponente)
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Nachstehend wird unter Verweis auf die Zeichnungen eine Konfiguration einer Antennenkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Antennenkomponente 10. 2 ist eine perspektivische Außenansicht eines Spulenkörpers 14 in der Antennenkomponente 10. 3 ist eine Querschnittansicht des Aufbaus der Antennenkomponente 10 entlang A-A.
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Eine Längsrichtung der Antennenkomponente 10 ist nachstehend als Richtung vorne-hinten festgelegt. Die Breitenrichtung der Antennenkomponente 10 ist als Richtung links-rechts definiert. Die Dickenrichtung der Antennenkomponente 10 als Richtung oben-unten festgelegt. Die Richtung vorne-hinten, die Richtung links-rechts und die Richtung oben-unten sind zueinander senkrecht. Die Richtung vorne-hinten, die Richtung links-rechts und die Richtung oben-unten sind Richtungen, die zweckmäßigkeitshalber festgelegt sind, und müssen bei tatsächlichem Einsatz nicht unbedingt die gleiche wie die Richtung vorne-hinten, die Richtung links-rechts und die Richtung oben-unten der Antennenkomponente 10 sein.
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Die Antennenkomponente 10 ist eine Antennenkomponente für die Übermittlung in einem Kommunikationssystem kurzer Reichweite in dem Niederfrequenz(LF)-Bereich (30 kHz bis 300 kHz) und wird hauptsächlich in einem fernbedienten schlüssellosen System verwendet, bei dem eine Fahrzeugtür durch Fernsteuerung abgesperrt oder entsperrt wird. Die Antennenkomponente 10 ist typischerweise in einer Tür des Fahrzeugs montiert. Im Einzelnen ist die Antennenkomponente 10 an der Rückseite eines Türblechs aus einem eisenhaltigen Material angebracht. Das Metall in dem Material des Türblechs muss nicht Eisen sein.
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Wie in 1 gezeigt umfasst die Antennenkomponente 10 einen Magnetkern 12, einen Spulenkörper 14 und eine Spulenantenne 16.
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Wie in 1 und 2 gezeigt umfasst der Spulenkörper 14 Flanschabschnitte 14a bis 14f und Verbindungsabschnitte 14g und 14h.
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Jeder der Flanschabschnitte 14a bis 14f weist in Draufsicht von der Vorderseite aus gesehen eine rechteckige Rahmenform auf, und sie sind in dieser Reihenfolge von der Vorderseite zur Rückseite angeordnet. D. h. jeder der Flanschabschnitte 14a bis 14f ist durch Ausbilden eines rechteckigen Lochs in einem Plattenelement, das in Draufsicht von der Vorderseite gesehen rechteckig ist, konfiguriert, wobei sich das Loch in der Richtung vorne-hinten durch das Plattenelement erstreckt. Die Größe des rechteckigen Lochs ist in Draufsicht von der Vorderseite aus gesehen praktisch die gleiche wie die Größe des Magnetkerns 12.
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Der Verbindungsabschnitt 14g ist ein längliches Element, das sich in der Richtung vorne-hinten erstreckt und die linken Ränder der Flanschabschnitte 14a bis 14f verbindet. Der Verbindungsabschnitt 14h ist ein längliches Element, das sich in der Richtung vorne-hinten erstreckt und die rechten Ränder der Flanschabschnitte 14a bis 14f verbindet.
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Der Spulenkörper 14 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird durch integrales Formen, das an Polybutylenterephthalt (PBT) durchgeführt wird, erzeugt.
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Der Magnetkern 12 ist ein sich entlang der Richtung vorne-hinten erstreckendes stabförmiges Element mit einer in Draufsicht von oben aus gesehen rechteckigen Parallelepipedform. Ein Beispiel des Magnetkerns 12 kann durch Formpressen, bei dem extrafeines Pulver eines Mangan-Zink-Ferrits oder von anderen amorphen magnetischen Materialien zu einer flachen Plattenform ausgebildet wird, und Brennen desselben erzeugt werden.
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Wie in 1 gezeigt wird der Magnetkern 12 durch Einführen von der Vorderseite oder Rückseite in dem Spulenkörper 14 positioniert. Das vordere Ende des Magnetkerns 12 steht von dem Flanschabschnitt 14a nach vorne ab, und das hintere Ende des Magnetkerns 12 steht von dem Flanschabschnitt 14f nach hinten ab. Somit umschließen die Flanschabschnitte 14a bis 14f den Magnetkern 12 so, dass sie um die sich in der Richtung vorne-hinten des Magnetkerns 12 erstreckende Achse positioniert sind. Demgemäß schützt der Spulenkörper 14 den Magnetkern 12 und reduziert die Möglichkeit eines Bruchs des Magnetkerns 12, der durch Verformung, Erschütterung oder dergleichen hervorgerufen wird, die während der Fertigung oder bei Verwendung des Produkts auftreten.
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Wie in 2 gezeigt wird der Bereich zwischen dem Flanschabschnitt 14a und dem Flanschabschnitt 14b nachstehend als Bereich E1 bezeichnet. Der Bereich zwischen dem Flanschabschnitt 14b und dem Flanschabschnitt 14c wird als Bereich E2 bezeichnet. Der Bereich zwischen dem Flanschabschnitt 14c und dem Flanschabschnitt 14d wird als Bereich E3 bezeichnet. Der Bereich zwischen dem Flanschabschnitt 14d und dem Flanschabschnitt 14e wird als Bereich E4 bezeichnet. Der Bereich zwischen dem Flanschabschnitt 14e und dem Flanschabschnitt 14f wird als Bereich E5 bezeichnet.
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Wie in 3 gezeigt ist die Länge d1 des Bereichs E1 in der Richtung vorne-hinten praktisch die gleiche wie die Länge d3 des Bereichs E5 in der Richtung vorne-hinten. Die Länge d2 des Bereichs E3 in der Richtung vorne-hinten ist kürzer als jede der Längen d1 und d3.
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Die Oberseite und die Unterseite des Magnetkerns 12 in den Bereichen E1 bis E5 sind von dem Spulenkörper 14 nach außen hin freigelegt. Die rechte Fläche und die linke Fläche des Magnetkerns 12 sind mit den Verbindungsabschnitten 14h und 14g bedeckt.
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Die Spulenantenne 16 ist durch Wickeln einer Leitung, bei der eine Oberfläche eines Kerndrahts aus einem leitenden Material, wie etwa Kupfer, mit dem isolierenden Material bedeckt ist, um den Magnetkern 12 konfiguriert. Wie in 1 gezeigt umfasst die Spulenantenne 16 Spulenabschnitte 16a bis 16c, Verbindungsabschnitte 16d und 16e und verlängerte Abschnitte 16f und 16g.
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Der Spulenabschnitt 16a ist durch Wickeln einer Leitung um den Magnetkern 12 und Verbindungsabschnitte 14g und 14h in dem Bereich E1 konfiguriert und weist eine Spiralform auf. Der Spulenabschnitt 16b ist durch Wickeln einer Leitung um den Magnetkern 12 und Verbindungsabschnitte 14g und 14h in dem Bereich E3 konfiguriert und weist eine Spiralform auf. Der Spulenabschnitt 16c ist durch Wickeln einer Leitung um den Magnetkern 12 und Verbindungsabschnitte 14g und 14h in dem Bereich E5 konfiguriert und weist eine Spiralform auf. Die Spulenabschnitte 16a bis 16c sind in der gleichen Richtung gewickelt. Der Bereich E2 ohne gewickelte Leitung befindet sich zwischen dem Spulenabschnitt 16a und dem Spulenabschnitt 16b. Der Bereich E4 ohne gewickelte Leitung befindet sich zwischen dem Spulenabschnitt 16b und dem Spulenabschnitt 16c. Die Spulenabschnitte 16a bis 16c sind somit so angeordnet, dass sie voneinander beabstandet und in dieser Reihenfolge von der Vorderseite zur Rückseite angeordnet sind.
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Der Verbindungsabschnitt 16d verbindet das hintere Ende des Spulenabschnitts 16a und das vordere Ende des Spulenabschnitts 16b. Der Verbindungsabschnitt 16e verbindet das hintere Ende des Spulenabschnitts 16b und das vordere Ende des Spulenabschnitts 16c. Die Spulenabschnitte 16a bis 16c sind somit in dieser Reihenfolge elektrisch in Reihe geschaltet.
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Der verlängerte Abschnitt 16f ist mit dem vorderen Ende des Spulenabschnitts 16a verbunden. Der verlängerte Abschnitt 16g ist mit dem hinteren Ende des Spulenabschnitts 16c verbunden.
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Die Länge d2 des Bereichs E3 in der Richtung vorne-hinten ist kürzer als jeweils die Länge d1 des Bereichs E1 in der Richtung vorne-hinten und die Länge d3 des Bereichs E5 in der Richtung vorne-hinten. Die Länge des Spulenabschnitts 16b in der Richtung vorne-hinten ist somit kürzer als jeweils die der Spulenabschnitte 16a und 16c in der Richtung vorne-hinten. Demgemäß ist die Anzahl an Windungen des Spulenabschnitts 16b kleiner als jeweils die der Spulenabschnitte 16a und 16c. In 3 beträgt die Anzahl an Windungen jedes der Spulenabschnitte 16a und 16c vier und die des Spulenabschnitts 16b zwei. Diese Windungszahlen sind beispielhaft.
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Die Antennenkomponente 10 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist für den Einsatz mit einem Klebstoff, einem doppelseitigen Klebeband oder dergleichen an einem Türblech angebracht. Die verlängerten Abschnitte 16f und 16g in der Antennenkomponente 10 sind mit einer Signalerzeugungsschaltung verbunden.
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(Vorteile)
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Gemäß der vorstehenden Antennenkomponente 10 ist eine große Ausgangsleistung erzielbar. Im Einzelnen wird eine Magneffeldausgangsleistung der Antennenkomponente durch die Amperewindungszahl der Spulenantenne bestimmt, die durch den nachstehenden Ausdruck (1) definiert ist. Amperewindungszahl = Anzahl an Windungen × Spulenstrom (1)
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Wenn die Windungszahl vergrößert wird, so dass eine große Magneffeldausgangsleistung bei der Antennenkomponente vorliegt, ist der Induktivitätswert erhöht und die Resonanzfrequenz reduziert, und sie kann nicht bei einer Sollfrequenz verwendet werden. Wenn die Windungszahl der Spulenantenne vergrößert wird, ist es demgemäß schwierig, eine hohe Ausgangsleistung der Antennenkomponente bei einer Sollfrequenz aufzuweisen.
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Der vorliegende Erfinder hat durch ein nachstehend beschriebenes Experiment ein Verfahren zum Steigern der Ausgangsleistung der Antennenkomponente 10 bei Unterbinden einer Zunahme des Induktivitätswerts der Spulenantenne 16 entwickelt. 4A ist eine schematische Darstellung, die eine Antennenkomponente 110 gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht. 4B ist eine schematische Darstellung der Antennenkomponente 10.
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Der vorliegende Erfinder hat eine erste Probe und eine zweite Probe der in
4A gezeigten Antennenkomponente
110 und eine dritte Probe und eine vierte Probe der in
4B gezeigten Antennenkomponente
10 hergestellt. Bei der in
4A gezeigten Antennenkomponente
110 weisen Spulenabschnitte
116a und
116b die gleiche Windungszahl auf. Bei der in
4B gezeigten Antennenkomponente
10 ist die Windungszahl des Spulenabschnitts
16b kleiner als jeweils die der Spulenabschnitte
16a und
16c, die jeweils an gegenüberliegenden Enden des Spulenabschnitts
16b positioniert sind. Tabelle 1 zeigt nachstehend die Einzelheiten der ersten bis vierten Proben. Der vorliegende Erfinder hat die ersten bis vierten Proben so konstruiert, dass sie den gleichen Induktivitätswert hatten, um in ihren Spulenantennen die gleiche Resonanzfrequenz aufzuweisen. Der Induktivitätswert wurde durch Anpassung der Anzahl an Windungen jedes der Spulenabschnitte
16c und
116c angepasst. [Tabelle 1]
| | WINDUNGSZAHL | KERNLÄNGE | EINGANGSSTROM | LEISTUNG |
| | GESAMT | SPULENABSCHNITT 16a, 116a | SPULENABSCHNITT 16b, 116b | SPULENABSCHNITT 16c, 116c | [mm] | [A] | [dBμV/mrms] |
| 1. PROBE | 79,5 | 26 | 26 | 27,5 | 40 | 1 | 95 |
| 2. PROBE | 79,5 | 26 | 26 | 27,5 | 50 | 1 | 97 |
| 3. PROBE | 83,5 | 33 | 17 | 33,5 | 40 | 1 | 95,4 |
| 4. PROBE | 86,5 | 34 | 18 | 34,5 | 50 | 1 | 97,1 |
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5 ist ein Graph, der Versuchsergebnisse zeigt. Die vertikale Achse gibt die Ausgangsleistung an, und die horizontale Achse gibt die Länge des Magnetkerns in der Richtung vorne-hinten an. Gemäß Tabelle 1 und 5 weisen die erste Probe bis vierte Probe zwar den gleichen Induktivitätswert auf, doch ist die Windungszahl sowohl der dritten Probe als auch der vierten Probe größer als die jeweils der ersten Probe und der zweiten Probe. Sie zeigen, dass die Ausgangsleistung der dritten Probe größer als die der ersten Probe ist und die Ausgangsleistung der vierten Probe größer als die der zweiten Probe ist. Dieses Experiment deckt auf, dass die Antennenkomponente 10 mit einem Induktivitätswert, der relativ zur Windungszahl klein ist, durch Festlegen der Anzahl von Windungen des Spulenabschnitts 16b bei einem Wert, der kleiner als der jedes der Spulenabschnitte 16a und 16c ist, erhaltbar ist. Dies kann zu einer größeren Anzahl an Windungen der Spulenantenne 16 und somit zu einer höheren Ausgansleistung der Antennenkomponete 10 ohne signifikante Zunahme des Induktivitätswerts der Spulenantenne 16 führen. Wie vorstehend beschrieben kann die Ausgangsleistung der Antennenkomponente 10 durch Festlegen der Windungszahl des Spulenabschnitts 16b bei einem Wert, der kleiner als der jedes der Spulenabschnitte 16a und 16c ist, erhöht werden.
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Gemäß der Antennenkomponente 10 ist in dem Fall, da die Antennenkomponente 10 für den Einsatz an einem Metallkörper wie etwa einem Türblech angebracht ist, eine hohe Ausgangsleistung erzielbar. Im Einzelnen führt bei der in Patentschrift 1 beschriebenen Sendeantennenkomponente eine erhöhte Windungszahl zu einem erhöhten Induktivitätswert und somit zu einem hohen Q-Faktor bei der Sendeantennenspule. Dies ergibt einen schmalen Resonanzbereich und eine verringerte Breite bei der Sendeantennenspule. Die verringerte Breite der Sendeantennenspule bewirkt aufgrund der Wirkungen des in der Nähe der Sendeantennespule positionierten Metallkörpers tendenziell eine Abnahme der Ausgangsleistung.
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Bei der Antennenkomponente 10, bei der wie vorstehend beschrieben die Windungszahl des Spulenabschnitts 16 kleiner als die jedes der Spulenabschnitte 16a und 16c ist, steigt bei Zunahme der Windungszahl der Spulenantenne 16 der Induktivitätswert der Spulenantenne 16 nicht ohne weiteres. Wenn demgemäß die Windungszahl der Spulenantenne 16 vergrößert wird, um eine große Ausgangsleistung der Antennenkomponente 10 aufzuweisen, wird der Anstieg des Induktivitätswerts der Spulenantenne 16 unterbunden. Der Anstieg des Q-Faktors der Spulenantenne 16 wird somit unterbunden und die Abnahme der Breite der Antennenkomponente 10 wird unterbunden. Mit der sichergestellten Breite der Antennenkomponente 10 wird bei Positionieren der Antennenkomponente 10 in der Nähe eines Metallkörpers die Abnahme der Ausgangsleistung der Antennenkomponente 10 unterbunden. Gemäß der Antennenkomponente 10 ist wie vorstehend beschrieben in dem Fall, da die Antennenkomponente 10 für den Einsatz an einem Metallkörper wie etwa einem Türblech angebracht ist, eine hohe Ausgangsleistung erzielbar.
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Der Metallkörper ist eine Metallplatte mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche, die einander gegenüberliegen. Die Antennenkomponente 10 ist durch Verkleben oder mittels Schrauben an der ersten Hauptfläche des Metallkörpers angebracht. Die Fläche des Metallkörpers ist in Draufsicht von der ersten Hauptflächenseite aus gesehen größer als die der Antennenkomponente 10. Der Metallkörper kann bevorzugt so angeordnet werden, dass bei Betrachtung des Metallkörpers von der ersten Hauptflächenseite aus die Antennenkomponente 10 ihn vollständig überlappt. Abhängig von den Spezifikationen des Türblechs kann der Metallkörper einen Ausschnitt oder ein Durchgangsloch aufweisen.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die erfindungsgemäße Antennenkomponente ist nicht auf die Antennenkomponente 10 beschränkt, und es kann eine beliebige Abwandlung ohne Abweichen vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
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Den Spulenabschnitten 16a bis 16c können andere Spulenabschnitte hinzugefügt werden, und somit kann die Gesamtzahl an Spulenabschnitten vier oder mehr betragen. In dem Fall, da ein erster Spulenabschnitt bis n-ter Spulenabschnitt (wobei n eine ganze Zahl von größer zwei ist) angeordnet sind, ist die Windungszahl des zweiten Spulenabschnitts bis (n – 1)-ten Spulenabschnitts jeweils kleiner als jeweils die des ersten Spulenabschnitts und des n-ten Spulenabschnitts. Der erste Spulenabschnitt bis n-te Spulenabschnitt sind in dieser Reihenfolge von der Vorderseite zur Rückseite angeordnet. In dem Fall, da n drei ist, ist der zweite Spulenabschnitt der (n – 1)-te Spulenabschnitt.
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Die Reihenfolge, in der die Spulenabschnitte 16a bis 16c elektrisch in Reihe geschaltet sind, ist nicht auf eine numerische Reihenfolge des ersten bis n-ten Spulenabschnitts beschränkt. Sie können bevorzugt in der numerischen Reihenfolge verbunden werden, da die Länge des Verbindungsabschnitts zwischen den Spulenabschnitten verkürzt werden kann.
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Der Magnetkern 12 erstreckt sich gerade entlang der Richtung vorne-hinten. Der Magnetkern 12 kann gebogen sein.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie vorstehend beschrieben ist die vorliegende Erfindung als Antennenkomponente brauchbar und ist insbesondere vorteilhaft, da eine große Ausgangsleistung erzielbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antennenkomponente
- 12
- Magnetkern
- 14
- Spulenkörper
- 16
- Spulenantenne
- 16a bis 16c
- Spulenabschnitte
