JP2009135838A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルが巻回された磁性体の延在方向と異なる所望の方向においても高い指向性を得ることができ、小型化や薄型化も可能なアンテナ装置を実現すること。
【解決手段】 給電部に接続される導体１１が巻回されてコイル部１２が形成された棒状の共振用磁性体部１３と、導体１１が巻き進められる方向と異なる方向に共振用磁性体部１３から突出して配された指向性磁性体部１４と、を備えている。これにより、指向性磁性体部１４が突出した方向に対しても強い指向性を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のキーレスオペレーションシステム等の無線通信技術に好適なアンテナ装置に関する。

近年、自動車のキーレスオペレーションシステム等の無線通信を目的として、棒状のフェライト等の磁性体に銅線等を巻回してコイル部としたコイルアンテナが検討されている。例えば、特許文献１には、図９に示すように、アンテナ用コアとなる棒状磁性体１と、該棒状磁性体１に巻き線されたコイル２と、を備えたコイルアンテナが提案されている。

特開２００５−３１７６７４号公報

しかしながら、上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載のコイルアンテナでは、図１０に示すように、コイル２が形成された棒状磁性体１の延在方向に磁界強度の強い分布を有しており、この方向に強い指向性を有している。このため、棒状磁性体１の延在方向とは異なる他の方向に対して高い指向性を得ることが困難であるという不都合があった。また、図１１に示すように、棒状磁性体１をさらに延ばした場合、図１２に示すように、延在方向にのみ強度が改善された磁界強度の分布となる。このため、延在方向以外の所望の方向における強度を改善するには、棒状磁性体１全体の大きさ、厚みを大きくする必要があり、全体の小型化や薄型化が難しいという問題がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、コイルが巻回された磁性体の延在方向と異なる所望の方向においても高い指向性を得ることができ、小型化や薄型化も可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のアンテナ装置は、給電部に接続される導体が巻回されてコイル部が形成された共振用磁性体部と、前記導体が巻き進められる方向と異なる方向に前記共振用磁性体部から突出して配された指向性磁性体部と、を備えていることを特徴とする。

このアンテナ装置では、導体が巻き進められる方向と異なる方向に共振用磁性体部から突出して配された指向性磁性体部を備えているので、指向性磁性体部が突出した方向に対しても強い指向性を得ることができる。したがって、共振用磁性体部の設置方向が制限されても、指向性を高めたい所望の方向に指向性磁性体部を突出状態に配することで、所望の方向の磁界強度を改善することができる。また、所望の方向に指向性磁性体部を突出させて配するだけでよいため、全体を大きくしたり、厚くする必要が無く、小型化や薄型化を図ることが可能である。

また、本発明のアンテナ装置は、前記共振用磁性体部と前記指向性磁性体部とがそれぞれ別体で構成され、互いに接触していることを特徴とする。すなわち、指向性磁性体部を設けることで、全体形状が複雑になり、一体型の磁性体を成形するには生産性の改善が必要になるのに対し、本発明のアンテナ装置では、別体の共振用磁性体部と指向性磁性体部とを接触状態で設置するので、各磁性体部をそれぞれ単純な形状とすることができ、容易に形状変更ができると共に、安価で生産性に優れている。

さらに、本発明のアンテナ装置は、前記共振用磁性体部と前記指向性磁性体部とが、それぞれ異なる磁性体材料で形成されていることを特徴とする。すなわち、このアンテナ装置では、共振用磁性体部と指向性磁性体部とを、特性面やコスト面を考慮して、それぞれ異なる磁性体材料で形成することで、低コスト化やより優れたアンテナ特性を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記指向性磁性体部が、前記導体が巻き進められる方向に対して垂直に突出していることを特徴とする。すなわち、このアンテナ装置では、指向性磁性体部が、導体が巻き進められる方向に対して垂直に突出しているので、共振用磁性体部に巻回された導体の軸線方向に対して直交する方向に対する指向性を高めることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記指向性磁性体部が、前記共振用磁性体部の端部に配されていることを特徴とする。すなわち、このアンテナ装置では、共振用磁性体部の端部に指向性磁性体部が配されているので、共振用磁性体部において導体が巻き進められる方向の磁界強度を抑制して指向性磁性体部の突出方向への磁界強度を向上させることができ、より所望の方向に対する指向性を高めることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、共振用磁性体部に導体が巻き進められる方向と異なる方向に共振用磁性体部から突出して配された指向性磁性体部を備えているので、指向性磁性体部が突出した方向に対しても強い指向性を得ることができると共に、小型化や薄型化を図ることが可能である。したがって、設置位置等が制限され小型化や薄型化が要望される自動車等に搭載される無線通信システム、特にキーレスオペレーションシステムに使用されるアンテナ装置等に好適である。

以下、本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置は、例えば自動車等に搭載される無線通信システム、特にキーレスオペレーションシステムに使用される受信、送信又は送受信用のアンテナ装置とされるものであって、図１に示すように、給電部（図示略）に接続される導体１１が巻回されてコイル部１２が形成された棒状の共振用磁性体部１３と、導体１１が巻き進められる方向（巻回状態の導体１１の軸線方向）と異なる方向に共振用磁性体部１３から突出して配された一対の指向性磁性体部１４と、導体１１に直列に接続されたコンデンサＣと、を備えている。

なお、上記キーレスオペレーションシステムとは、キーレスオペレーションキーと呼ばれる無線通信機能を有するキーを運転者等が携帯しているだけで、無線作動範囲まで自動車に近づいた際に、キーと自動車本体側に設置された受信アンテナ装置との間でＩＤコードの照合を無線通信で行うことで、自動車のドア及びテールゲート等の施錠・解錠操作（いわゆるキーレスエントリーシステム）、エンジンの始動操作などが可能になるシステムである。

上記共振用磁性体部１３と上記指向性磁性体部１４とは、それぞれ直方形状の別体で構成され、互いに接触して配されている。なお、共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４とは、例えば、互いの接触面を除く表面部分に接着剤をつけて固定される。また、共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４との接触面に接着剤をつけて固定する場合には、導電性接着剤が使用される。
上記一対の指向性磁性体部１４は、共振用磁性体部１３の両端部にそれぞれ配され、共振用磁性体部１３の延在方向（共振用磁性体部１３において導体１１が巻き進められる方向）に対して垂直に同方向に突出して設けられている。すなわち、このアンテナ装置は、共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４とにより全体がコ字形状となっている。

上記共振用磁性体部１３と上記指向性磁性体部１４とは、所望の周波数帯に使用される高周波透磁率の大きい磁性体材料で形成されている。例えば、使用される磁性体材料としては、鉄アルミ珪素合金、熱ニッケル合金（パーマロイ）、鉄コバルト合金、鉄コバルトシリコン合金、鉄シリコンバナジウム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルファス合金、鉄系アモルファス合金、酸化物磁性粉末（フェライト）、カーボニル鉄、モリブデンパーマロイ、純鉄圧粉の軟磁性材料等が挙げられる。

なお、共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４とに使用される磁性体材料は、同一の種類のものでも構わないが、本実施形態では、共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４とが、それぞれ異なる磁性体材料で形成されている。例えば、コイル部１２が形成される共振用磁性体部１３には、μ値（透磁率）の高い磁性体材料を用い、指向性磁性体部１４には、比較的安価なμ値の低い磁性体材料を用いる。
上記導体１１は、一般に使用されている銅線、めっき線、真鍮等の線材又は銅箔やフレキシブル基板等で構成される導体パターン等が用いられる。なお、導体１１の太さ、幅、厚さ等を変更することにより、アンテナ特性を調整することができる。

上記コンデンサＣは、例えばセラミックスコンデンサ、積層コンデンサ、フィルムコンデンサ、マイカコンデンサ等の一般に使用されているものが採用される。このコンデンサＣの種類、諸特性（Ｑ値等）を変更することにより、アンテナ特性を調整することができる。なお、コンデンサＣは、導体１１に並列に接続しても構わない。

このアンテナ装置では、導体１１の一方の端部１１ａが給電部の一方に接続され、この導体１１がコンデンサＣを経由して共振用磁性体部１３に巻かれてコイル部１２を構成し、さらに他方の端部１１ａが給電部の他方に接続される。このとき、磁性体全体としては、２つの指向性磁性体部１４を含む形状となり、導体１１で巻かれた部分は、この磁性体全体の透磁率により共振周波数が発生する。この共振周波数とコンデンサとの直列共振若しくは並列共振によって最終的な所望の周波数を得ることができる。

次に、本実施形態のアンテナ装置による磁界分布を、図２に示す。この図からわかるように、本実施形態のアンテナ装置では、図９に示す従来の単なる棒状のコイルアンテナに比べて、指向性磁性体部１４が突出している方向での磁界強度が相対的に増大していることがわかる。すなわち、本実施形態では、指向性磁性体部１４が、共振用磁性体部１３の延在方向に対して垂直に突出しているので、共振用磁性体部１３に直交する方向に対する指向性を高めることができる。

このように本実施形態のアンテナ装置では、導体１１が巻き進められる方向と異なる方向に共振用磁性体部１３から突出して配された指向性磁性体部１４を備えているので、指向性磁性体部１４が突出した方向に対しても強い指向性を得ることができる。したがって、共振用磁性体部１３の設置方向が制限されても、指向性を高めたい所望の方向に指向性磁性体部１４を突出状態に配することで、所望の方向の磁界強度を改善することができる。また、所望の方向に指向性磁性体部１４を突出させて配するだけでよいため、全体を大きくしたり、厚くする必要が無く、小型化や薄型化を図ることが可能である。

特に、共振用磁性体部１３の端部に指向性磁性体部１４が配されているので、共振用磁性体部１３の延在方向における磁界強度を抑制して指向性磁性体部１４の突出方向への磁界強度を向上させることができ、より所望の方向に対する指向性を高めることができる。
また、別体の共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４とを接触状態で設置するので、各磁性体部をそれぞれ単純な形状とすることができ、容易に形状変更ができると共に、安価で生産性に優れている。
さらに、共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４とを、特性面やコスト面を考慮して、それぞれ異なる磁性体材料で形成すれば、低コスト化やより優れたアンテナ特性を得ることができる。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第２〜第４実施形態について、図３〜図８を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、共振用磁性体部１３の両端にそれぞれ指向性磁性体部１４を設けているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置では、図３に示すように、共振用磁性体部１３の先端（導体１１の端部１１ａに対して反対側の端部）にのみ指向性磁性体部１４を配置して全体をＬ字形状としている点である。この第２実施形態のアンテナ装置における磁界分布を図４に示す。この第２実施形態でも、指向性磁性体部１４の突出方向、特に共振用磁性体部１３の先端側において指向性が向上していることがわかる。

第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、共振用磁性体部１３の先端に配した指向性磁性体部１４が第１実施形態のアンテナ装置と同じ長さだけ突出しているのに対し、第３実施形態のアンテナ装置では、図５に示すように、第２実施形態の指向性磁性体部１４の２倍の長さで突出した指向性磁性体部３４を有している点である。この第３実施形態のアンテナ装置における磁界分布を図６に示す。この第３実施形態では、指向性磁性体部３４の突出方向における指向性がさらに向上していることがわかる。

第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、共振用磁性体部１３の両端に配した一対の指向性磁性体部１４が同一方向に突出して全体がコ字状になっているのに対し、第４実施形態のアンテナ装置では、図７に示すように、共振用磁性体部１３の両端に配した一対の指向性磁性体部１４が互いに反対方向に突出して全体として略Ｚ字形状となっている点である。この第４実施形態のアンテナ装置における磁界分布を図８に示す。この第４実施形態では、共振用磁性体部１３の各端部において、それぞれ指向性磁性体部１４の突出方向における指向性が向上していることがわかる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態では、上述したように共振用磁性体部１３と指向性磁性体部１４とを別体に作製して組み合わすことが好ましいが、互いに同一の磁性体材料で一体成形しても構わない。
また、上記各実施形態では、上述したように指向性磁性体部１４を共振用磁性体部１３の端部に配することが好ましいが、指向性磁性体部１４を共振用磁性体部１３の中間部分等から突出させて設けても構わない。

また、上記各実施形態では、導体１１によるコイル部１２を共振用磁性体部１３に設けているが、指向性磁性体部１４にも導体１１を巻回してコイル部を形成しても構わない。
また、上記第１実施形態及び第４実施形態では、一対の指向性磁性体部１４を同一平面内で突出させているが、互いにねじれの関係となる方向に突出させても構わない。

また、上記導体としては、巻回可能でコイル部を形成できるものであれば特に形態は限定されない。なお、巻回のしやすさの点で、横断面形状が円形、楕円形、方状形（長方形、正方形）、トラック状の形（丸線の一方向を圧延した形状）が好ましい。また、導体の外周に絶縁層を設けても構わない。

共振用磁性体部の形状としては、特に限定されないが、安定したコイル形成ができる点で、柱状、棒状、板状などが適用される。また、指向性磁性体部の形状としても、例えば柱状、棒状、板状などが適用される。これら柱状、棒状の横断面形状としては、特に限定されないが、多角形（正方形、長方形、三角形等）、円形、楕円形等が挙げられる。
なお、これら共振用磁性体部及び指向性磁性体部の形状は、生産性の点や互いの安定した接触態様を得る点で横断面形状が正方形、長方形である柱状又は棒状のものが好ましい。

本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を示す斜視図である。 第１実施形態のアンテナ装置による磁界分布を示す図である。 本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態を示す斜視図である。 第２実施形態のアンテナ装置による磁界分布を示す図である。 本発明に係るアンテナ装置の第３実施形態を示す斜視図である。 第３実施形態のアンテナ装置による磁界分布を示す図である。 本発明に係るアンテナ装置の第４実施形態を示す斜視図である。 第４実施形態のアンテナ装置による磁界分布を示す図である。 本発明に係るアンテナ装置の従来例を示す斜視図である。 従来例のアンテナ装置による磁界分布を示す図である。 本発明に係るアンテナ装置の従来例（より長くしたもの）を示す斜視図である。 図１１における従来例のアンテナ装置による磁界分布を示す図である。

符号の説明

１１…導体、１２…コイル部、１３…共振用磁性体部、１４，３４…指向性磁性体部、Ｃ…コンデンサ

Claims (5)

1. 給電部に接続される導体が巻回されてコイル部が形成された共振用磁性体部と、
   前記導体が巻き進められる方向と異なる方向に前記共振用磁性体部から突出して配された指向性磁性体部と、を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記共振用磁性体部と前記指向性磁性体部とがそれぞれ別体で構成され、互いに接触していることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
   前記共振用磁性体部と前記指向性磁性体部とが、それぞれ異なる磁性体材料で形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記指向性磁性体部が、前記導体が巻き進められる方向に対して垂直に突出していることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記指向性磁性体部が、前記共振用磁性体部の端部に配されていることを特徴とするアンテナ装置。