JP2009065280A - Antenna unit - Google Patents

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Takashi Naoi
孝 直井
Masahito Hirayama
雅人 平山
Noboru Maeda
登 前田
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna unit having a wide directivity in a direction substantially perpendicular to the center axis of a loop antenna. <P>SOLUTION: The antenna unit includes a loop antenna with which winding of the element is carried out with at least one or more time surroundings, and a magnetic member arranged near the loop antenna. The loop antenna as a whole is arranged on one surface of the magnetic member. The magnetic member is prepared with a larger size compared to the loop antenna so as to make the formation range of magnetic field produced from the loop antenna in a direction substantially perpendicular to the center axis of a loop antenna wider than in the state that magnetic member is not arranged. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ループアンテナを有するアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to an antenna device having a loop antenna.

従来、ループアンテナを有するアンテナ装置として、例えば特許文献1,2に示されるように、磁性部材を備えたものが知られている。   Conventionally, as an antenna device having a loop antenna, for example, as shown in Patent Documents 1 and 2, an antenna device including a magnetic member is known.

特許文献1,2に示されるアンテナ装置では、金属部材とループアンテナとの間であってループアンテナの近傍に磁性部材を配置することで、金属部材の影響(例えば金属部材における渦電流損)を低減するようにしている。
特開2006−41986号公報 特開2002−298095号公報
In the antenna devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, the magnetic member is arranged between the metal member and the loop antenna and in the vicinity of the loop antenna, thereby reducing the influence of the metal member (for example, eddy current loss in the metal member). I try to reduce it.
JP 2006-41986 JP 2002-298095 A

ところで、特許文献1,2に示されるアンテナ装置は、ICカードなどの無線通信媒体や、非接触型ICカードリーダなどの無線通信媒体に適用されるものであり、磁性部材の大きさは、ループアンテナとほぼ同じ大きさ(特許文献1の図1、特許文献2の図1,2参照)となっている。そして、ループアンテナから生じる磁界の生成範囲は、磁性部材への集磁により、ループアンテナの中心軸に対して略垂直な方向において、磁性部材が配置されない状態よりも狭くなっている(特許文献2の図2,3参照)。このように、特許文献1,2に示されるアンテナ装置は、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性が狭いアンテナ装置となっている。   Incidentally, the antenna devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 are applied to a wireless communication medium such as an IC card and a wireless communication medium such as a non-contact type IC card reader, and the size of the magnetic member is a loop. It is almost the same size as the antenna (see FIG. 1 of Patent Document 1 and FIGS. 1 and 2 of Patent Document 2). The generation range of the magnetic field generated from the loop antenna is narrower than the state in which the magnetic member is not disposed in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna due to the magnetic collection on the magnetic member (Patent Document 2). 2 and 3). As described above, the antenna devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 are antenna devices having a narrow directivity in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna.

本発明は上記問題点に鑑み、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性が広いアンテナ装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an antenna device having a wide directivity in a direction substantially perpendicular to the central axis of a loop antenna.

上記した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、エレメントが少なくとも1以上の周回をもって巻回されたループアンテナと、ループアンテナの近傍に配置された磁性部材と、を備えるアンテナ装置であって、ループアンテナは、磁性部材の一面上にその全てが配置され、磁性部材は、ループアンテナから生じる磁界の生成範囲が、ループアンテナの中心軸に対して略垂直な方向において磁性部材が配置されない状態よりも広くなるように、ループアンテナに対して大きく設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an antenna device comprising: a loop antenna in which an element is wound with at least one or more turns; and a magnetic member arranged in the vicinity of the loop antenna. The loop antenna is entirely arranged on one surface of the magnetic member, and the magnetic member has a magnetic field generated in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna. It is characterized in that it is large with respect to the loop antenna so as to be wider than the state where it is not arranged.

このように本発明によれば、ループアンテナに対して磁性部材が十分に大きく、外部雰囲気よりも磁気抵抗の小さい磁性部材中を磁力線が通るので、ループアンテナの中心軸に対して略垂直な方向において、磁性部材が配置されない状態よりも磁力線がループアンテナに対して遠方まで到達する。これにより、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性が広いアンテナ装置(換言すれば、送信機として用いた場合にはループアンテナの中心軸に略垂直な方向の送信エリアが広く、受信機として用いた場合にはループアンテナの中心軸に略垂直な方向の受信エリアの広いアンテナ装置)となっている。   As described above, according to the present invention, the magnetic member is sufficiently large with respect to the loop antenna, and the magnetic lines of force pass through the magnetic member having a smaller magnetic resistance than the external atmosphere. Therefore, the direction is substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna. The magnetic field lines reach farther from the loop antenna than in the state where the magnetic member is not disposed. As a result, the antenna device has a wide directivity in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna (in other words, when used as a transmitter, the transmission area in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna is wide, When used as an antenna, the antenna device has a wide receiving area in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna.

請求項1に記載の発明においては、請求項2に記載のように、磁性部材として車両のボディを構成するボディ構成部材が好適である。このように、車両のボディ構成部材であれば、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性を広げるのに十分な大きさを有しているので、指向性を広げるとともに、車載用のアンテナ装置の部品点数を削減することができる。   In the first aspect of the present invention, as described in the second aspect, a body constituting member that constitutes a vehicle body is suitable as the magnetic member. Thus, if it is a vehicle body structural member, it has a sufficient size to expand the directivity in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna. The number of parts of the antenna device can be reduced.

請求項1又は請求項2に記載の発明においては、請求項3に記載のように、ループアンテを、磁性部材の一面に対して高さ方向に複数周巻回されてなる構成とすると良い。これによれば、ループアンテナが磁性部材の一面と平行な面内で巻回されてなる構成に比べて、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性を広くすることができる。   In the first or second aspect of the invention, as described in the third aspect of the invention, the loop antenna is preferably configured to be wound around the one surface of the magnetic member in a plurality of height directions. According to this, the directivity in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna can be widened as compared with the configuration in which the loop antenna is wound in a plane parallel to one surface of the magnetic member.

請求項1〜3いずれかに記載の発明においては、請求項4に記載のように、ループアンテナの巻回の中心軸が、磁性部材の一面と略垂直とされた構成としても良い。これによれば、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向において、指向性のバランスを取ることができる。   In the invention according to any one of the first to third aspects, as described in the fourth aspect, the central axis of winding of the loop antenna may be substantially perpendicular to one surface of the magnetic member. According to this, directivity can be balanced in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna.

請求項1〜4いずれかに記載の発明においては、請求項5に記載のように、磁性材料からなる柱状のコアを備え、ループアンテナがコアに巻回された構成としても良い。これによれば、外部雰囲気よりも磁気抵抗の小さいコア中を磁力線が通るので、指向性をより広げることができる。この場合、請求項6に記載のように、コアが磁性部材と磁気的に結合された構成とすると、磁気抵抗をさらに低減し、指向性をより広げることができる。   In the invention according to any one of claims 1 to 4, as described in claim 5, a columnar core made of a magnetic material may be provided, and a loop antenna may be wound around the core. According to this, since the lines of magnetic force pass through the core having a lower magnetic resistance than the external atmosphere, the directivity can be further expanded. In this case, as described in claim 6, when the core is magnetically coupled to the magnetic member, the magnetic resistance can be further reduced and the directivity can be further expanded.

請求項1〜4いずれかに記載の発明においては、請求項7に記載のように、磁性部材の一面に凸部が形成され、凸部にループアンテナが巻回された構成としても良い。これによれば、凸部がコアとして機能するだけでなく、凸部が磁性部材の一部であるので、指向性をより広げることができる。また、別部材としてのコアが不要であるので、アンテナ装置の構成を簡素化することができる。   In the invention according to any one of claims 1 to 4, as described in claim 7, a convex portion may be formed on one surface of the magnetic member, and a loop antenna may be wound around the convex portion. According to this, not only the convex portion functions as a core, but also the directivity can be further expanded because the convex portion is a part of the magnetic member. In addition, since the core as a separate member is unnecessary, the configuration of the antenna device can be simplified.

請求項1〜7いずれかに記載の発明においては、請求項8に記載のように、使用周波数に対する比透磁率が10よりも大きい材料を用いて磁性部材が形成された構成とすると良い。これによれば、比透磁率が10以下の材料を用いてなる磁性部材に比べて、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性を効果的に広くすることができる。   In the invention according to any one of the first to seventh aspects, as described in the eighth aspect, it is preferable that the magnetic member is formed using a material having a relative permeability higher than 10 with respect to a use frequency. According to this, the directivity in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna can be effectively widened as compared with a magnetic member made of a material having a relative permeability of 10 or less.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図2は、図1をループアンテナ配置側から見た平面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the antenna device according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 viewed from the loop antenna arrangement side.

本実施形態に係るアンテナ装置は、例えば車室内に配置されるスマートキーシステムのアンテナ装置(車室内にキーが存在するか否かを検出するための、車両側からキー側への送信機)として構成されている。   The antenna device according to the present embodiment is, for example, as an antenna device of a smart key system disposed in a vehicle interior (a transmitter from the vehicle side to the key side for detecting whether a key exists in the vehicle interior). It is configured.

図1及び図2に示すように、アンテナ装置100は、要部として、コア10に巻回されたループアンテナ20と、ループアンテナ20の近傍に配置された磁性部材30とを有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 100 includes a loop antenna 20 wound around a core 10 and a magnetic member 30 disposed in the vicinity of the loop antenna 20 as main parts.

コア10は、ループアンテナ10から生じる磁界に対して磁気回路を形成できる公知の磁性体、好ましくは公知の磁性体のうちの強磁性体を磁性材料として柱状に形成されたものであり、その表面にループアンテナ20が巻回されている。   The core 10 is formed of a known magnetic body capable of forming a magnetic circuit against a magnetic field generated from the loop antenna 10, preferably a columnar shape using a ferromagnetic material of known magnetic bodies as a magnetic material. A loop antenna 20 is wound around.

本実施形態においては、Ni−Zn系のフェライトを材料として断面矩形状(長方形)のコア10が形成されている。また、コア10の長手方向が磁性部材30の一面31(図1に示すX−Y面)に対して略垂直となるように、コア10の一端が磁性部材30の一面31に接触した状態で固定されている。すなわち、コア10が磁性部材30と磁気的に結合されている。   In the present embodiment, the core 10 having a rectangular cross section (rectangular shape) is formed using Ni-Zn ferrite as a material. Further, in a state where one end of the core 10 is in contact with the one surface 31 of the magnetic member 30 so that the longitudinal direction of the core 10 is substantially perpendicular to the one surface 31 (XY plane shown in FIG. 1) of the magnetic member 30. It is fixed. That is, the core 10 is magnetically coupled to the magnetic member 30.

ループアンテナ20は、先端を短絡した伝送線路の一種で、使用周波数に応じてエレメントが少なくとも1以上の周回をもって巻回され(1周以上のループ部をもち)、エレメントの両端に電源が接続されたものである。ループアンテナ20の形態としては、少なくともループアンテナ20(ループ部)の中心軸が、磁性部材30の一面31に対して垂直方向(高さ方向)の成分を有する形態であれば採用することができる。また、ループ部の形状は特に限定されるものではない。   The loop antenna 20 is a kind of transmission line whose end is short-circuited. The element is wound with at least one or more turns according to the operating frequency (having one or more loops), and a power source is connected to both ends of the element. It is a thing. As the form of the loop antenna 20, it is possible to employ any form as long as at least the central axis of the loop antenna 20 (loop part) has a component in the vertical direction (height direction) with respect to the one surface 31 of the magnetic member 30. . Further, the shape of the loop portion is not particularly limited.

本実施形態においては、スマートキー用の送信機として、使用周波数134kHzに応じた電気長となるように、エレメントとしての導線(銅線)がコア10の長手方向に沿ってコア10の表面に複数周巻回されている。すなわち、ループアンテナ20は、磁性部材30の一面31に略垂直な方向(図1に示すZ軸方向)に沿って複数周巻回されており、ループアンテナ20(ループ部)の中心軸が磁性部材30の一面31に対して略垂直となっている。また、コア10の外形に対応して、ループ形状が矩形状となっている。   In the present embodiment, as a transmitter for a smart key, a plurality of conductive wires (copper wires) as elements are arranged on the surface of the core 10 along the longitudinal direction of the core 10 so as to have an electrical length corresponding to a use frequency of 134 kHz. It is wound around. That is, the loop antenna 20 is wound a plurality of times along a direction substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30 (Z-axis direction shown in FIG. 1), and the central axis of the loop antenna 20 (loop portion) is magnetic. It is substantially perpendicular to one surface 31 of the member 30. Further, the loop shape is rectangular corresponding to the outer shape of the core 10.

磁性部材30は、コア10同様、ループアンテナ20から生じる磁界に対して磁気回路を形成できる公知の磁性体、好ましくは公知の磁性体のうちの強磁性体を、磁性材料として形成されたものである。具体的には、後述するように、使用周波数に対して比透磁率(磁性材料の透磁率/真空の透磁率)が10よりも大きく、より好ましくは比透磁率が50以上の材料を用いて形成されたものを採用すると良い。また、磁性部材30は、磁性部材30の一面31上にループアンテナ20の全てが配置され、且つ、ループアンテナ20から生じる磁界の生成範囲が、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向(図1に示すZ軸に垂直な方向)において磁性部材30が配置されない状態よりも広くなるように、ループアンテナ20に対して大きく設けられている。換言すれば、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向において、ループアンテナ20の送信エリアを広げるように、ループアンテナ20に対して磁性部材30が十分に大きく設けられている。   Like the core 10, the magnetic member 30 is formed of a known magnetic body that can form a magnetic circuit against the magnetic field generated from the loop antenna 20, preferably a ferromagnetic body of known magnetic bodies, as a magnetic material. is there. Specifically, as will be described later, a material having a relative permeability (magnetic material permeability / vacuum permeability) of more than 10 with respect to the operating frequency, and more preferably a material having a relative permeability of 50 or more is used. It is good to adopt what was formed. In addition, the magnetic member 30 has the entire loop antenna 20 disposed on one surface 31 of the magnetic member 30, and the generation range of the magnetic field generated from the loop antenna 20 is substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20 (see FIG. 1 in a direction perpendicular to the Z-axis shown in FIG. 1 so as to be larger than the state in which the magnetic member 30 is not disposed. In other words, the magnetic member 30 is sufficiently large with respect to the loop antenna 20 so as to widen the transmission area of the loop antenna 20 in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20.

本実施形態においては、車両のボディを構成するボディ構成部材としての鋼板(例えば床部)を磁性部材30としており、ボディ鋼板(磁性部材30)の内面(一面31)上に、ループアンテナ20が配置されている。   In the present embodiment, a steel plate (for example, a floor) as a body constituting member constituting the vehicle body is used as the magnetic member 30, and the loop antenna 20 is provided on the inner surface (one surface 31) of the body steel plate (magnetic member 30). Has been placed.

次に、このように構成されるアンテナ装置100の効果について、図3(a),(b)を用いて説明する。図3は、ループアンテナ20から生じた磁界の磁力線分布を示す模式的な断面図であり、(a)は本実施形態(磁性部材30のある場合)を示し、(b)は比較例として磁性部材30のない場合を示している。なお、図3(a),(b)においては、ループアンテナ20を流れる高周波電流による磁極の切り替えを考慮し、磁力線の両端に矢印を付している。   Next, the effect of the antenna device 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional views showing a distribution of magnetic lines of magnetic field generated from the loop antenna 20. FIG. 3A shows this embodiment (in the case where the magnetic member 30 is provided), and FIG. The case where there is no member 30 is shown. 3A and 3B, arrows are attached to both ends of the lines of magnetic force in consideration of switching of magnetic poles due to a high-frequency current flowing through the loop antenna 20.

本実施形態に示すアンテナ装置100においては、ループアンテナ20(ループ部)の中心軸が磁性部材30の一面31に対して略垂直となっており、ループアンテナ20の近傍に磁性部材30が配置されている。したがって、送信時に、ループアンテナ20に高周波電流を流すことで、ループアンテナ20から生じる磁界の磁力線40は、図3(a)に示すように、外部雰囲気(空気)よりも磁気抵抗の小さい磁性部材30の内部を通ることとなる。ここで、磁性部材30は、ループアンテナ20に対して十分に大きく、磁性部材30の大きさによって磁気回路が制限されていない。したがって、磁性部材30内を通ることで磁気抵抗による減衰が少ない分、図3(b)に示す磁性部材30が配置されない構成よりも、磁力線40が、ループアンテナ20に対して遠方まで到達することとなる。   In the antenna device 100 shown in the present embodiment, the central axis of the loop antenna 20 (loop portion) is substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30, and the magnetic member 30 is disposed in the vicinity of the loop antenna 20. ing. Therefore, when a high frequency current is passed through the loop antenna 20 at the time of transmission, the magnetic force lines 40 of the magnetic field generated from the loop antenna 20 are magnetic members having a smaller magnetic resistance than the external atmosphere (air), as shown in FIG. 30 will pass through. Here, the magnetic member 30 is sufficiently larger than the loop antenna 20, and the magnetic circuit is not limited by the size of the magnetic member 30. Therefore, the magnetic field lines 40 reach far away from the loop antenna 20 as compared with the configuration in which the magnetic member 30 shown in FIG. It becomes.

このように、本実施形態に係るアンテナ装置100によれば、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向の磁界生成範囲が、磁性部材30が配置されない構成よりも広くなる。換言すれば、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向において、磁力線40の間隔が広くなる(磁束密度が低くなる)。すなわち、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向の指向性が広い(送信エリアの広い)アンテナ装置となっている。   As described above, according to the antenna device 100 according to the present embodiment, the magnetic field generation range in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20 is wider than the configuration in which the magnetic member 30 is not disposed. In other words, in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20, the interval between the magnetic force lines 40 is widened (the magnetic flux density is low). That is, the antenna device has a wide directivity in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20 (wide transmission area).

特に本実施形態においては、車両のボディ鋼板を磁性部材30としている。したがって、磁性部材30が、ループアンテナ20に対して十分な大きさを有しているので、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向の指向性を広くすることができる。また、別途磁性部材が不要であるので、車載用のアンテナ装置100の部品点数を削減することができる。   Particularly in this embodiment, the body steel plate of the vehicle is used as the magnetic member 30. Therefore, since the magnetic member 30 has a sufficient size with respect to the loop antenna 20, the directivity in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20 can be widened. In addition, since a separate magnetic member is unnecessary, the number of components of the vehicle-mounted antenna device 100 can be reduced.

また、本実施形態においては、ループアンテナ20がコア10に巻回されており、外部雰囲気(空気)よりも磁気抵抗の小さいコア10中を磁力線40が通る。また、コア10が磁性部材30と磁気的に結合され、コア10と磁性部材30との間の磁気抵抗が小さくなっている。したがって、磁力線40が、ループアンテナ20に対してより遠方まで到達するので、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向の指向性をより広くすることができる。   Moreover, in this embodiment, the loop antenna 20 is wound around the core 10, and the magnetic force line 40 passes through the core 10 whose magnetic resistance is smaller than that of the external atmosphere (air). Further, the core 10 is magnetically coupled to the magnetic member 30, and the magnetic resistance between the core 10 and the magnetic member 30 is reduced. Therefore, since the magnetic force lines 40 reach farther from the loop antenna 20, the directivity in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20 can be made wider.

また、本実施形態においては、ループアンテナ20が、磁性部材30の一面31に略垂直な方向(図1に示すZ軸方向)に沿って複数周巻回されている。したがって、ループアンテナ20が磁性部材30の一面31と平行な面内で巻回されてなる構成に比べて、磁性部材30の一面31に対する高さの分、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向の指向性を広くすることができる。   In the present embodiment, the loop antenna 20 is wound a plurality of times along a direction substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30 (Z-axis direction shown in FIG. 1). Therefore, compared to the configuration in which the loop antenna 20 is wound in a plane parallel to the one surface 31 of the magnetic member 30, the height of the magnetic member 30 relative to the one surface 31 is substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20. Directional directivity can be widened.

また、本実施形態においては、ループアンテナ20(ループ部)の中心軸が、磁性部材30の一面31に対して略垂直となっている。したがって、ループアンテナ20(ループ部)の中心軸が、磁性部材30の一面31に対して垂直方向(高さ方向)の成分を有するものの、磁性部材30の一面31に対して略垂直ではない(磁性部材30の一面31に対して斜めである)場合に比べて、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向(換言すれば、図1に示すX−Y面)において、指向性のバランスを取ることができる。   In the present embodiment, the central axis of the loop antenna 20 (loop part) is substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30. Therefore, although the central axis of the loop antenna 20 (loop part) has a component in the vertical direction (height direction) with respect to the one surface 31 of the magnetic member 30, it is not substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30 ( Compared to the case of being inclined with respect to one surface 31 of the magnetic member 30), the directivity balance is improved in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20 (in other words, the XY plane shown in FIG. 1). Can be taken.

また、本実施形態においては、ループアンテナ20の近傍に、ループアンテナ20よりも十分に大きい磁性部材30が配置されている。したがって、ループアンテナ20から生じる磁界が、磁性部材30を介してループアンテナ20とは反対側(磁性部材30における一面31の裏面側)に出なくなる。したがって、磁性部材30における一面31の裏面側に金属部材が配置されたとしても、磁性部材30によって、金属部材による影響を低減することができる。   In the present embodiment, a magnetic member 30 that is sufficiently larger than the loop antenna 20 is disposed in the vicinity of the loop antenna 20. Therefore, the magnetic field generated from the loop antenna 20 does not appear on the opposite side of the loop antenna 20 (the back side of the one surface 31 of the magnetic member 30) through the magnetic member 30. Therefore, even if a metal member is disposed on the back side of the one surface 31 of the magnetic member 30, the magnetic member 30 can reduce the influence of the metal member.

なお、本発明者は、シミュレーションにより、磁性部材30の比透磁率と磁界強度(電界強度換算値)との関係を精査した。その結果を図4(a)〜(c)、及び、図5(a)〜(c)に示す。図4は、磁性部材の比透磁率と磁界強度(電界強度換算値)との関係を示す図であり、(a)は比透磁率1、(b)は比透磁率5、(c)は比透磁率10の場合を示している。また、図5において、(a)は比透磁率50、(b)は比透磁率100、(c)は比透磁率1000の場合を示している。なお、図4(a)〜(c)、及び、図5(a)〜(c)においては、磁性部材30の一面31の中心を中心座標とし、磁性部材30の一面31の中心(ループアンテナ20の中心軸)を通るZ−X面(磁性部材30の一面31上)での磁界強度を示している。また、ループアンテナ20を簡略化して図示している。   In addition, this inventor examined the relationship between the relative magnetic permeability of the magnetic member 30 and magnetic field intensity (electric field strength conversion value) by simulation. The results are shown in FIGS. 4 (a) to (c) and FIGS. 5 (a) to (c). FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the relative magnetic permeability of the magnetic member and the magnetic field strength (electric field strength converted value), where (a) is the relative magnetic permeability 1, (b) is the relative magnetic permeability 5, and (c) is the magnetic permeability. The case of relative permeability 10 is shown. 5A shows the case where the relative permeability is 50, FIG. 5B shows the case where the relative permeability is 100, and FIG. 5C shows the case where the relative permeability is 1000. 4A to 4C and FIGS. 5A to 5C, the center of the one surface 31 of the magnetic member 30 is set as the center coordinate, and the center of the one surface 31 of the magnetic member 30 (loop antenna). 20 shows the magnetic field strength on the Z-X plane (on one surface 31 of the magnetic member 30) passing through (the central axis of 20). Further, the loop antenna 20 is illustrated in a simplified manner.

このシミュレーションにおいては、磁性部材30として、1000mm角、厚さ3mmの鋼板を採用し、その中心をループアンテナ20の中心軸と一致させた。また、コア10として9mm×3.5mm、長さ20mmの断面矩形状(長方形)コアを採用し、コア10に巻回されたループアンテナ20として、線径0.5mm、10.2mm×4.7mm、長さ15mmの矩形ループのループアンテナを採用した。そして、コア10をフェライト、ループアンテナ20のエレメントを銅、使用周波数を134kHz、アンテナ電流を11Aとして、有限要素法により解析を行った。   In this simulation, a 1000 mm square steel plate with a thickness of 3 mm was adopted as the magnetic member 30, and the center thereof was matched with the central axis of the loop antenna 20. In addition, a rectangular (rectangular) core having a cross section of 9 mm × 3.5 mm and a length of 20 mm is adopted as the core 10, and a wire diameter of 0.5 mm, 10.2 mm × 4. A rectangular loop antenna having a length of 7 mm and a length of 15 mm was employed. The analysis was performed by the finite element method with the core 10 being ferrite, the element of the loop antenna 20 being copper, the operating frequency being 134 kHz, and the antenna current being 11A.

その結果、図4(a)〜(c)に示すように、比透磁率が1,5,10では、磁界強度の変化はほとんど確認されなかった。これに対し、図5(a)〜(c)に示すように、比透磁率が50,100,1000では、比透磁率が大きいほど、X軸方向(ループアンテナ20の中心軸に対して略垂直な方向)における同一位置で磁界強度が強くなっており、同じ磁界強度間の間隔(例えば130と140の間隔)が広くなっている。これは、磁力線40がループアンテナ20に対して遠方まで到達していることを示唆している。   As a result, as shown in FIGS. 4A to 4C, when the relative permeability was 1, 5, and 10, almost no change in the magnetic field strength was confirmed. On the other hand, as shown in FIGS. 5A to 5C, when the relative permeability is 50, 100, 1000, the larger the relative permeability, the more in the X-axis direction (substantially the center axis of the loop antenna 20). The magnetic field strength is strong at the same position in the vertical direction), and the interval between the same magnetic field strengths (for example, the interval between 130 and 140) is wide. This suggests that the magnetic field lines 40 reach far from the loop antenna 20.

以上から、使用周波数に対する比透磁率が10よりも大きい材料を用いて磁性部材30を形成すると、比透磁率が10以下の材料を用いて磁性部材30を形成する場合に比べて、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性を効果的に広くすることができることが明らかとなった。また、より好ましくは、比透磁率が50以上の材料を用いて磁性部材30を形成すると、より効果的にループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性を広くすることができることが明らかとなった。   From the above, when the magnetic member 30 is formed using a material having a relative permeability larger than 10 with respect to the operating frequency, the loop antenna is formed as compared with the case where the magnetic member 30 is formed using a material having a relative permeability of 10 or less. It was revealed that the directivity in the direction substantially perpendicular to the central axis can be effectively widened. Further, more preferably, when the magnetic member 30 is formed using a material having a relative permeability of 50 or more, it is clear that the directivity in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna can be more effectively widened. became.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図6に基づいて説明する。図6は、第2実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to the second embodiment.

第2実施形態に係るアンテナ装置は、第1実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the antenna device according to the second embodiment is often in common with that according to the first embodiment, a detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be described mainly. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in 1st Embodiment.

第1実施形態においては、アンテナ装置100が、磁性部材30とは別にコア10を有し、コア10にエレメントが巻回されてループアンテナ20が構成されている例を示した。これに対し、本実施形態においては、図6に示すように、アンテナ装置100がコア10を有しておらず、磁性部材30の一面31に凸部32が形成され、凸部32にエレメントが巻回されてループアンテナ20が構成されている。すなわち、コア10を凸部32に置き換えた構成となっている。その他の点については、第1実施形態に示した構成と同じである。   In the first embodiment, an example in which the antenna device 100 includes the core 10 separately from the magnetic member 30 and the loop antenna 20 is configured by winding an element around the core 10. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the antenna device 100 does not have the core 10, the convex portion 32 is formed on the one surface 31 of the magnetic member 30, and the element is formed on the convex portion 32. The loop antenna 20 is configured by being wound. That is, the core 10 is replaced with the convex portion 32. About another point, it is the same as the structure shown in 1st Embodiment.

このように、本実施形態に係るアンテナ装置100によれば、凸部32が第1実施形態に示したコア10と同じ機能を発揮する。また、凸部32は、磁性部材30の一部として構成されており、凸部32と磁性部材30との間の磁気抵抗が存在しない。したがって、ループアンテナの中心軸に略垂直な方向の指向性を、第1実施形態に示したアンテナ装置100と同等かそれよりも広くすることができる。また、別部材としてのコア10が不要であるので、アンテナ装置100の構成を簡素化することができる。   Thus, according to the antenna device 100 according to the present embodiment, the convex portion 32 exhibits the same function as the core 10 shown in the first embodiment. Further, the convex portion 32 is configured as a part of the magnetic member 30, and there is no magnetic resistance between the convex portion 32 and the magnetic member 30. Therefore, the directivity in the direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna can be made equal to or wider than that of the antenna device 100 shown in the first embodiment. Moreover, since the core 10 as a separate member is not necessary, the configuration of the antenna device 100 can be simplified.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態においては、コア10又は凸部32にエレメントが巻回されてループアンテナ20が構成され、磁性部材30に対してループアンテナ20が所定の位置関係とされるる例を示した。しかしながら、コア10や凸部32のない構成としても良い。非磁性材料からなるホルダなどで、ループアンテナ20が磁性部材30に固定された構成としても良いし、磁性部材30の一面31に直接的にループアンテナ20が形成された構成としても良い。   In the present embodiment, an example is shown in which an element is wound around the core 10 or the convex portion 32 to constitute the loop antenna 20, and the loop antenna 20 is in a predetermined positional relationship with respect to the magnetic member 30. However, a configuration without the core 10 or the convex portion 32 may be adopted. The loop antenna 20 may be fixed to the magnetic member 30 with a holder made of a nonmagnetic material, or the loop antenna 20 may be directly formed on the one surface 31 of the magnetic member 30.

本実施形態においては、ループアンテナ20が磁性部材30の一面31に略垂直な方向に沿って複数周巻回される例を示した。しかしながら、ループアンテナ20が磁性部材30の一面31と平行な面内で複数周巻回された構成としても良い。   In the present embodiment, an example in which the loop antenna 20 is wound a plurality of times along a direction substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30 is shown. However, the loop antenna 20 may be configured to be wound a plurality of times in a plane parallel to the one surface 31 of the magnetic member 30.

本実施形態においては、ループアンテナ20(ループ部)の中心軸が、磁性部材30の一面31に対して略垂直とされた例を示した。しかしながら、ループアンテナ20の中心軸が、磁性部材30の一面31に対して垂直方向(高さ方向)の成分を有する形態であれば採用することができる。例えば、ループアンテナ20の中心軸が磁性部材30の一面31に対して垂直方向(高さ方向)の成分を有するものの、磁性部材30の一面31に対して略垂直ではない(磁性部材30の一面31に対して斜めである)構成としても良い。   In the present embodiment, an example in which the central axis of the loop antenna 20 (loop portion) is substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30 is shown. However, any configuration may be employed as long as the central axis of the loop antenna 20 has a component in the direction perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30 (height direction). For example, although the central axis of the loop antenna 20 has a component in the vertical direction (height direction) with respect to the one surface 31 of the magnetic member 30, it is not substantially perpendicular to the one surface 31 of the magnetic member 30 (one surface of the magnetic member 30). It is good also as a structure (it is diagonal with respect to 31).

本実施形態においては、コア10が磁性部材30と磁気的に結合される例を示した。しかしながら、両者が磁気的に結合されない構成としても良い。この場合、コア10と磁性部材30との間の磁気抵抗が増加するので、磁気的に結合される構成に比べて、指向性が狭くなる。   In the present embodiment, an example in which the core 10 is magnetically coupled to the magnetic member 30 has been shown. However, a configuration in which both are not magnetically coupled may be used. In this case, since the magnetic resistance between the core 10 and the magnetic member 30 is increased, the directivity is narrower than that in the configuration in which the magnetic coupling is performed.

本実施形態においては、ボディ鋼板を磁性部材30とし、アンテナ装置100が車両のスマートキーシステムにおける送信機として適用される例を示した。しかしながら、アンテナ装置100を受信機として適用することもできる。この場合、ループアンテナ20の中心軸に略垂直な方向の受信エリアを広くしたアンテナ装置100とすることができる。また、磁性部材30がボディ鋼板に限定されるものでもないし、アンテナ装置100の適用範囲がスマートキーシステムに限定されるものでもない。   In this embodiment, the body steel plate is used as the magnetic member 30, and the antenna device 100 is shown as an example applied as a transmitter in a smart key system of a vehicle. However, the antenna device 100 can also be applied as a receiver. In this case, the antenna device 100 having a wide reception area in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna 20 can be obtained. Further, the magnetic member 30 is not limited to the body steel plate, and the application range of the antenna device 100 is not limited to the smart key system.

第1実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the antenna device which concerns on 1st Embodiment. 図1は、第1実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図2は、図1をループアンテナ配置側から見た平面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the antenna device according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 viewed from the loop antenna arrangement side. ループアンテナから生じた磁界の磁力線分布を示す模式的な断面図であり、(a)は本実施形態を示し、(b)は比較例として磁性部材のない場合を示している。It is typical sectional drawing which shows magnetic field line distribution of the magnetic field produced from the loop antenna, (a) shows this embodiment, (b) has shown the case where there is no magnetic member as a comparative example. 磁性部材の比透磁率と磁界強度(電界強度換算値)との関係を示す図であり、(a)は比透磁率1、(b)は比透磁率5、(c)は比透磁率10の場合を示している。It is a figure which shows the relationship between the relative magnetic permeability of a magnetic member, and magnetic field intensity (electric field strength conversion value), (a) is the relative magnetic permeability 1, (b) is the relative magnetic permeability 5, (c) is the relative magnetic permeability 10 Shows the case. 磁性部材の比透磁率と磁界強度(電界強度換算値)との関係を示す図であり、(a)は比透磁率50、(b)は比透磁率100、(c)は比透磁率1000の場合を示している。It is a figure which shows the relationship between the relative magnetic permeability of a magnetic member, and magnetic field intensity (electric field strength conversion value), (a) is relative magnetic permeability 50, (b) is relative magnetic permeability 100, (c) is relative magnetic permeability 1000. Shows the case. 第2実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the antenna device which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・コア
20・・・ループアンテナ
30・・・磁性部材
31・・・一面
32・・・凸部
40・・・磁力線
100・・・アンテナ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Core 20 ... Loop antenna 30 ... Magnetic member 31 ... One side 32 ... Convex part 40 ... Magnetic field line 100 ... Antenna apparatus

Claims (8)

エレメントが少なくとも1以上の周回をもって巻回されたループアンテナと、
前記ループアンテナの近傍に配置された磁性部材と、を備えるアンテナ装置であって、
前記ループアンテナは、前記磁性部材の一面上にその全てが配置され、
前記磁性部材は、前記ループアンテナから生じる磁界の生成範囲が、前記ループアンテナの中心軸に対して略垂直な方向において前記磁性部材が配置されない状態よりも広くなるように、前記ループアンテナに対して大きく設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
A loop antenna in which the element is wound with at least one or more turns;
A magnetic member disposed in the vicinity of the loop antenna,
The loop antenna is all disposed on one surface of the magnetic member,
The magnetic member generates a magnetic field generated from the loop antenna with respect to the loop antenna so that a generation range of the magnetic member is wider than a state in which the magnetic member is not disposed in a direction substantially perpendicular to the central axis of the loop antenna. An antenna device characterized by being provided large.
前記磁性部材は、車両のボディを構成するボディ構成部材であることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the magnetic member is a body constituting member that constitutes a vehicle body. 前記ループアンテナは、前記磁性部材の一面に対して、高さ方向に複数周巻回されている特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the loop antenna is wound around a surface of the magnetic member in a plurality of height directions. 前記ループアンテナの巻回の中心軸が、前記磁性部材の一面と略垂直となっていることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a central axis of winding of the loop antenna is substantially perpendicular to one surface of the magnetic member. 磁性材料からなる柱状のコアを備え、
前記ループアンテナは、前記コアに巻回されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載のアンテナ装置。
It has a columnar core made of magnetic material,
The antenna device according to claim 1, wherein the loop antenna is wound around the core.
前記コアは、前記磁性部材と磁気的に結合されていることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 5, wherein the core is magnetically coupled to the magnetic member. 前記磁性部材の一面に凸部が形成され、
前記凸部に、前記ループアンテナが巻回されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載のアンテナ装置。
A convex portion is formed on one surface of the magnetic member,
The antenna device according to claim 1, wherein the loop antenna is wound around the convex portion.
前記磁性部材は、使用周波数に対する比透磁率が10よりも大きい材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the magnetic member is formed using a material having a relative permeability higher than 10 with respect to a use frequency.
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