JP2010161652A - Antenna apparatus and signal transmission system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To use an antenna apparatus in common for signal wave transmission and reception in spite of simple configuration. <P>SOLUTION: The antenna apparatus 1 includes: a first magnetic core 2 having an open magnetic path structure; an antenna coil 3 which is wound around the first magnetic core 2 and of which one end is connected to a first terminal; a second magnetic core 5 having a closed magnetic path structure; and an auxiliary coil 6 which is wound around the second magnetic core 5, of which one end is connected to another end of the antenna coil, and of which the other end is connected to a second terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、自動車のドア等に取り付けられ、ドアロックの施解錠を行う場合に適用して好適なアンテナ装置及び信号伝送システムに関する。   The present invention relates to an antenna device and a signal transmission system that are suitable for application to, for example, a door lock or the like that is attached to an automobile door or the like.

従来、シリンダにキーを差し込むことなく、自動車等のドアを施解錠することが可能なキーレスエントリシステムが知られている。キーレスエントリシステムに用いられるキー付きのリモートコントロール装置（以下、単にキーリモコンと称する。）には、一例として、施錠又は解錠を指示するボタンと、ユーザがこのボタンを押下することによって所定の周波数の信号電波を発生するアンテナ装置等が設けられる。そして、ユーザがキーリモコンのボタンを押下すると、ユーザが自動車から数ｍ程度離れていてもドアを施錠又は解錠できる。近年は、キーリモコンを持ったユーザが自動車に近づくと、人体が接近したことを検出して自動車のドアを解錠するキーレスエントリシステムも実現されている。   Conventionally, a keyless entry system capable of locking and unlocking a door of an automobile or the like without inserting a key into a cylinder is known. As an example, a remote control device with a key used in a keyless entry system (hereinafter simply referred to as a key remote controller) has a button for instructing locking or unlocking and a predetermined frequency when the user presses this button. An antenna device that generates a signal radio wave is provided. When the user presses a button on the key remote controller, the door can be locked or unlocked even if the user is about several meters away from the automobile. In recent years, when a user with a key remote control approaches a car, a keyless entry system that detects that a human body has approached and unlocks the door of the car has also been realized.

また、キーに埋め込まれた認証コードと、自動車が記憶する認証コードとを照合することによって、自動車のエンジンを始動させるイモビライザが実用化されている。近年は、イモビライザとキーレスエントリシステムを組み合わせることで、セキュリティ性能を高め、自動車の盗難等を防止する技術が望まれている。   In addition, an immobilizer that starts an automobile engine by collating an authentication code embedded in a key with an authentication code stored in the automobile has been put into practical use. In recent years, there has been a demand for a technology that improves security performance and prevents theft of automobiles by combining an immobilizer and a keyless entry system.

特許文献１には、２個のコイルを並列に接続することによって、信号電波の受信性能を高める技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for improving the reception performance of signal radio waves by connecting two coils in parallel.

特開２００５−３５４１９１号公報JP 2005-354191 A

ところで、単に、信号電波を送受信する機能を１台のアンテナ装置に持たせただけでは、信号電波を送信する時に比べ、信号電波を受信する時にアンテナ装置を流れる電流が少なくなる。このため、受信する信号電波の周波数からアンテナ装置の共振周波数が外れてしまい、信号電波を受信できなくなってしまう。これは、信号電波の送信時と受信時では、アンテナ装置を動作させる電流の大きさが違うため、アンテナ装置のインダクタンスが変化することによる。また、自動車等に搭載されるアンテナ装置は、軽量化が望まれているが、信号電波の送信用と受信用にそれぞれアンテナ装置を設置すると部品点数が多くなり、自動車の重量が増す要因となってしまう。   By the way, if a single antenna device is simply provided with a function of transmitting and receiving signal radio waves, current flowing through the antenna device when receiving signal radio waves is reduced compared to when transmitting signal radio waves. For this reason, the resonance frequency of the antenna device deviates from the frequency of the received signal radio wave, and the signal radio wave cannot be received. This is because the inductance of the antenna device changes because the magnitude of the current for operating the antenna device is different between transmission and reception of signal radio waves. In addition, antenna devices mounted on automobiles and the like are desired to be lighter, but installing antenna devices for transmitting and receiving signal radio waves increases the number of parts and increases the weight of the automobile. End up.

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、簡素な構成でありながら、信号電波の送受信を行えることを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to transmit and receive signal radio waves with a simple configuration.

本発明は、開磁路構造である第１の磁性体コアと、第１の磁性体コアに巻回され、一方の端部が外部接続されるアンテナコイルと、閉磁路構造である第２の磁性体コアと、第２の磁性体コアに巻回され、一方の端部がアンテナコイルの他方の端部に接続される補助コイルと、を備える。   The present invention provides a first magnetic core having an open magnetic circuit structure, an antenna coil wound around the first magnetic core and having one end connected externally, and a second magnetic structure having a closed magnetic circuit structure. A magnetic core; and an auxiliary coil wound around the second magnetic core and having one end connected to the other end of the antenna coil.

このようにしたことで、アンテナ装置を信号電波の送受信に併用することができる。   By doing in this way, an antenna apparatus can be used together for transmission / reception of a signal electromagnetic wave.

本発明によれば、１台のアンテナ装置を信号電波の送受信に併用することができるため、信号電波の送信用又は受信用にそれぞれアンテナ装置を用意する必要がない。このため、アンテナ装置の設置箇所を占有せず、省スペース化を図れるという効果がある。   According to the present invention, since one antenna device can be used for both transmission and reception of signal radio waves, it is not necessary to prepare an antenna device for transmitting or receiving signal radio waves. For this reason, there is an effect that space can be saved without occupying the installation location of the antenna device.

本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of the antenna device in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the antenna device in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置の電流経路を示すモデル図である。It is a model figure which shows the electric current path | route of the antenna apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置の信号電波の送信時における動作例を示すモデル図である。It is a model figure which shows the operation example at the time of transmission of the signal radio wave of the antenna apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置の信号電波の受信時における動作例を示すモデル図である。It is a model figure which shows the operation example at the time of the reception of the signal electromagnetic wave of the antenna device in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置の電流に対するインダクタンスの特性の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the characteristic of the inductance with respect to the electric current of the antenna device in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置の電流に対するインダクタンスの特性の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the characteristic of the inductance with respect to the electric current of the antenna device in one embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。本実施の形態では、キーレスエントリ用送信アンテナと、イモビライザ用受信アンテナとして併用可能なアンテナ装置１に適用した例について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an example in which the present invention is applied to an antenna device 1 that can be used in combination as a keyless entry transmission antenna and an immobilizer reception antenna will be described.

始めに、キーレスエントリシステムとイモビライザの動作の概要について説明する。
従来、キーレスエントリシステムを備えた自動車は、車体の周囲（数ｍの範囲内）に所定の周波数の信号電波を送信する。この信号電波の周波数は、例えば、１２５ｋＨｚ又は１３４．２ｋＨｚである。そして、キーが自動車から信号電波を受信すると、信号電波に自身のＩＤを乗せて、例えば、３１５ＭＨｚの信号電波を自動車に送信する。自動車は、キーから３１５ＭＨｚの信号電波を受信すると、予め記憶しているＩＤに基づいて認証を行う。そして、自動車は、正当なユーザであることを確認した場合に、ドアを解錠する。 First, an outline of the operation of the keyless entry system and the immobilizer will be described.
Conventionally, an automobile equipped with a keyless entry system transmits a signal radio wave having a predetermined frequency around the vehicle body (within a range of several meters). The frequency of this signal radio wave is, for example, 125 kHz or 134.2 kHz. Then, when the key receives the signal radio wave from the automobile, it puts its own ID on the signal radio wave and transmits, for example, a signal radio wave of 315 MHz to the automobile. When the automobile receives a 315 MHz signal radio wave from the key, it performs authentication based on the ID stored in advance. Then, when it is confirmed that the automobile is a valid user, the automobile unlocks the door.

また、自動車の車内には、エンジンを始動するためのキーの差し込み口がある。差し込み口の周囲には、アンテナコイルが形成されており、キーに埋め込まれた電子チップに記憶されたＩＤと自動車のＩＤを照合することによって、ユーザを認証する。このとき、アンテナコイルは、ＩＤのリクエストを１２５ｋＨｚ又は１３４．２ｋＨｚの信号電波に乗せてキーに送信すると共にキーに電力を供給する。キーは、アンテナコイルから受信したＩＤのリクエストに応じて、１２５ｋＨｚ又は１３４．２ｋＨｚの周波数の信号電波に乗せて自己のＩＤを送信する。自動車は、受信したＩＤを照合することによって、ユーザを認証する。   There is also a key slot for starting the engine in the car. An antenna coil is formed around the insertion slot, and the user is authenticated by comparing the ID stored in the electronic chip embedded in the key with the ID of the automobile. At this time, the antenna coil transmits an ID request on a signal radio wave of 125 kHz or 134.2 kHz to the key and supplies power to the key. The key transmits its own ID on a signal radio wave having a frequency of 125 kHz or 134.2 kHz according to the ID request received from the antenna coil. The automobile authenticates the user by checking the received ID.

図１は、上面視した本例のアンテナ装置１の構成例を示す。
アンテナ装置１は、第１の磁性体コア２と、開磁路構造であって、第１の磁性体コア２に巻回されるアンテナコイル３を備えており、例えば、自動車のドアノブ内部に設置される。第１の磁性体コア２は、樹脂製のベース８に設置されており、ベース８は、コンデンサ４と、トロイダル状の閉磁路構造とした第２の磁性体コア５と、第２の磁性体コア５に巻回される補助コイル６と、３本のハーネス端子７ａ〜７ｃを備える。 FIG. 1 shows a configuration example of the antenna device 1 of this example as viewed from above.
The antenna device 1 has a first magnetic body core 2 and an open magnetic circuit structure, and includes an antenna coil 3 wound around the first magnetic body core 2. For example, the antenna apparatus 1 is installed inside a door knob of an automobile. Is done. The first magnetic core 2 is installed on a resin base 8. The base 8 includes a capacitor 4, a second magnetic core 5 having a toroidal closed magnetic circuit structure, and a second magnetic body. An auxiliary coil 6 wound around the core 5 and three harness terminals 7a to 7c are provided.

第１の磁性体コア２は、扁平の棒状に形成してあり、材質はＭｎ−Ｚｎ系フェライトが用いられる。これは、より強力な磁界や磁束を発生させることで、高出力の送信用アンテナとして機能させるためである。また、アンテナコイル３には大電流が印加されることから、磁気飽和によるインダクタンスの劣化を防ぐことも目的としている。一般的に、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの透磁率：μと最大飽和磁束密度：Ｂｍは、従来用いられていたＮｉ−Ｚｎ系フェライトの透磁率：μと最大飽和磁束密度：Ｂｍよりも高い。また、磁性体コアとして用いられるＭｎ−Ｚｎ系フェライトの絶縁抵抗値は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの絶縁抵抗値よりも低い。なお、第１の磁性体コア２の材質としては、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトに限定されることなく、金属系圧粉磁芯や、アモルファス薄体の積層磁芯等を用いてもよい。   The first magnetic core 2 is formed in a flat bar shape, and the material is Mn—Zn based ferrite. This is because a stronger magnetic field or magnetic flux is generated to function as a high-power transmitting antenna. Further, since a large current is applied to the antenna coil 3, it is also an object to prevent deterioration of inductance due to magnetic saturation. In general, the magnetic permeability: μ and the maximum saturation magnetic flux density: Bm of Mn—Zn-based ferrite are higher than the magnetic permeability: μ and the maximum saturation magnetic flux density: Bm of a conventionally used Ni—Zn-based ferrite. Moreover, the insulation resistance value of the Mn—Zn ferrite used as the magnetic core is lower than the insulation resistance value of the Ni—Zn ferrite. The material of the first magnetic core 2 is not limited to Mn—Zn ferrite, and a metal dust core, an amorphous thin laminate core, or the like may be used.

第１の磁性体コア２上に非導電性の樹脂やゴム等により不図示の絶縁層を形成しており、アンテナコイル３と第１の磁性体コア２との導通不良が防止される。また、絶縁層の上には導線が所望の巻き数で巻回されることによって、アンテナコイル３が形成される。   An insulating layer (not shown) is formed on the first magnetic core 2 with a nonconductive resin, rubber, or the like, so that poor conduction between the antenna coil 3 and the first magnetic core 2 is prevented. Further, the antenna coil 3 is formed on the insulating layer by winding the conductive wire with a desired number of turns.

ベース８には、コンデンサ４と補助コイル６を設置するための搭載部９ａ，９ｂが形成される。搭載部９ａ，９ｂは、コンデンサ４と補助コイル６の外形に合わせて形成され、コンデンサ４と補助コイル６が設置された後、硬化樹脂等によって固定される。アンテナコイル３の一方の端部は、補助コイル６の一方の端部に接続される。アンテナコイル３の他方の端部は、ハーネス端子７ｂとコンデンサ４の一方の端部に接続される。補助コイル６の他方の端部は、ハーネス端子７ａに接続される。そして、コンデンサ４の他方の端部は、ハーネス端子７ｃに接続される。   On the base 8, mounting portions 9a and 9b for installing the capacitor 4 and the auxiliary coil 6 are formed. The mounting portions 9a and 9b are formed in accordance with the outer shapes of the capacitor 4 and the auxiliary coil 6, and after the capacitor 4 and the auxiliary coil 6 are installed, they are fixed by a cured resin or the like. One end of the antenna coil 3 is connected to one end of the auxiliary coil 6. The other end of the antenna coil 3 is connected to one end of the harness terminal 7 b and the capacitor 4. The other end of the auxiliary coil 6 is connected to the harness terminal 7a. The other end of the capacitor 4 is connected to the harness terminal 7c.

また、ベース８に植設されるハーネス端子７ａ〜７ｃは、不図示の導線によって不図示の制御装置に接続される。本例において、制御装置は、ハーネス端子７ａ〜７ｃに流す電流経路を適宜変えることによって、アンテナ装置１を直列共振回路又は並列共振回路として動作させるキーレスエントリシステム及びイモビライザとしての機能を有する。電流経路の例については、後述する。   Further, the harness terminals 7a to 7c implanted in the base 8 are connected to a control device (not shown) by a lead wire (not shown). In this example, the control device has a function as a keyless entry system and an immobilizer that causes the antenna device 1 to operate as a series resonance circuit or a parallel resonance circuit by appropriately changing a current path that flows through the harness terminals 7a to 7c. An example of the current path will be described later.

図２は、アンテナ装置１の斜視図の例を示す。
補助コイル６が巻回された第２の磁性体コア５は、ベース８に形成された凹部に設置されることが示される。 FIG. 2 shows an example of a perspective view of the antenna device 1.
It is shown that the second magnetic core 5 around which the auxiliary coil 6 is wound is installed in a recess formed in the base 8.

図３は、アンテナ装置１の電流経路を示すモデル図である。
アンテナコイル３の一方の端部は、補助コイル６の一方の端部に接続される。補助コイル６の他方の端部は、ハーネス端子７ａに接続される。一方、アンテナコイル３の他方の端部は、コンデンサ４の一方の端部とハーネス端子７ｂに接続される。また、コンデンサ４の他方の端部は、ハーネス端子７ｃに接続される。 FIG. 3 is a model diagram showing a current path of the antenna device 1.
One end of the antenna coil 3 is connected to one end of the auxiliary coil 6. The other end of the auxiliary coil 6 is connected to the harness terminal 7a. On the other hand, the other end of the antenna coil 3 is connected to one end of the capacitor 4 and the harness terminal 7b. The other end of the capacitor 4 is connected to the harness terminal 7c.

ここで、式（１）を参照して、アンテナコイル３と補助コイル６のインダクタンス値と送信用アンテナの共振周波数を調整する詳細について説明する。
共振周波数：ｆ０＝１／２π√（Ｌ×Ｃ）…式（１）
コンデンサの容量成分：Ｃ、インダクタンス値：Ｌ Here, the details of adjusting the inductance values of the antenna coil 3 and the auxiliary coil 6 and the resonance frequency of the transmitting antenna will be described with reference to the equation (1).
Resonance frequency: f 0 = 1 / 2π√ (L × C) (1)
Capacitance component of capacitor: C, inductance value: L

式（１）は、共振周波数：ｆ０を求めるための公式であり、Ｃが一定である時、Ｌが大きくなれば、共振周波数：ｆ０は低周波数側へ推移する。逆に、Ｌが小さくなれば、共振周波数：ｆ０は高周波数側へ推移する。このため、アンテナコイル３と補助コイル６のインダクタンス値を変えることによって、共振周波数：ｆ０を調整できることが示される。 Equation (1) is the resonance frequency: a formula for determining the f 0, when C is constant, the larger L is, the resonance frequency: f 0 is transition to a low frequency side. On the other hand, if L is small, the resonance frequency: f 0 is the transition to the high-frequency side. Therefore, it is shown that the resonance frequency: f 0 can be adjusted by changing the inductance values of the antenna coil 3 and the auxiliary coil 6.

図４は、信号電波の送信時におけるアンテナ装置１の動作例を示すモデル図である。
本例の信号伝送システム１０は、アンテナ装置１と、アンテナ装置１に電流を供給する電圧源１１，１２と、電流の経路を切替えるスイッチ１５〜１８を備える。 FIG. 4 is a model diagram illustrating an operation example of the antenna device 1 at the time of transmission of signal radio waves.
The signal transmission system 10 of this example includes an antenna device 1, voltage sources 11 and 12 that supply current to the antenna device 1, and switches 15 to 18 that switch current paths.

ハーネス端子７ａは、電圧源１１にスイッチ１５を介して接続される。また、ハーネス端子７ａは、スイッチ１６を介して接地される。
一方、ハーネス端子７ｃは、アンテナ装置１に電流を供給する電圧源１２にスイッチ１７を介して接続される。また、ハーネス端子７ｃは、スイッチ１８を介して接地される。
ハーネス端子７ｂは、不図示の電子回路に接続される。電圧源１２は、電圧源１１と同じものであってもよい。 The harness terminal 7a is connected to the voltage source 11 via the switch 15. The harness terminal 7a is grounded via the switch 16.
On the other hand, the harness terminal 7 c is connected to a voltage source 12 that supplies current to the antenna device 1 via a switch 17. The harness terminal 7 c is grounded via the switch 18.
The harness terminal 7b is connected to an electronic circuit (not shown). The voltage source 12 may be the same as the voltage source 11.

図４Ａは、信号電波を送信する場合におけるアンテナ装置１の動作例を示す。
このとき、スイッチ１５，１８がオンされ、スイッチ１６，１７がオフされる。そして、電圧源１１から供給された電流は、スイッチ１５，補助コイル６、アンテナコイル３，コンデンサ４及びスイッチ１８の順に伝わり、アンテナ装置１は直列共振する。 FIG. 4A shows an operation example of the antenna device 1 in the case of transmitting a signal radio wave.
At this time, the switches 15 and 18 are turned on, and the switches 16 and 17 are turned off. The current supplied from the voltage source 11 is transmitted in the order of the switch 15, the auxiliary coil 6, the antenna coil 3, the capacitor 4, and the switch 18, and the antenna device 1 is in series resonance.

図４Ｂは、信号電波を送信する場合におけるアンテナ装置１の動作例を示す。
このとき、スイッチ１６，１７がオンされ、スイッチ１５，１８がオフされる。そして、電圧源１２から供給された電流は、スイッチ１７，コンデンサ４，アンテナコイル３，補助コイル６及びスイッチ１６の順に伝わり、アンテナ装置１は直列共振する。 FIG. 4B shows an operation example of the antenna device 1 when transmitting signal radio waves.
At this time, the switches 16 and 17 are turned on and the switches 15 and 18 are turned off. The current supplied from the voltage source 12 is transmitted in the order of the switch 17, the capacitor 4, the antenna coil 3, the auxiliary coil 6, and the switch 16, and the antenna device 1 is in series resonance.

アンテナ装置１が直列共振すると、インピーダンスが最小となるため、大きな電流がアンテナ装置１の各部を通過する。このため、アンテナ装置１は強い信号電波を送信する送信アンテナとして機能する。   When the antenna device 1 is in series resonance, the impedance is minimized, so that a large current passes through each part of the antenna device 1. For this reason, the antenna device 1 functions as a transmission antenna that transmits strong signal radio waves.

図４Ｃは、送信アンテナとして機能するアンテナ装置１のモデル図を示す。
図４Ａ，図４Ｂに示すように、信号電波を送信する場合、各部を通過する電流が大きくなるため、補助コイル６が巻回される第２の磁性体コア５が磁気飽和してしまう。このため、補助コイル６のインダクタンスは無いものとして考えられる。つまり、従来の送信アンテナと同じ特性になる。 FIG. 4C shows a model diagram of the antenna device 1 functioning as a transmission antenna.
As shown in FIGS. 4A and 4B, when signal radio waves are transmitted, the current passing through each portion increases, and the second magnetic core 5 around which the auxiliary coil 6 is wound is magnetically saturated. For this reason, it is considered that the auxiliary coil 6 has no inductance. That is, it has the same characteristics as a conventional transmission antenna.

図５は、信号電波の受信時におけるアンテナ装置１の動作例を示すモデル図である。   FIG. 5 is a model diagram illustrating an operation example of the antenna device 1 at the time of receiving a signal radio wave.

図５Ａは、信号電波を受信する場合におけるアンテナ装置１の動作例を示す。
図５Ｂは、図５Ａに示した並列共振におけるアンテナ装置１の等価回路を示す。
このとき、スイッチ１６，１８がオンされ、スイッチ１５，１７がオフされる。そして、アンテナコイル３，補助コイル６とコンデンサ４は、並列共振する。 FIG. 5A shows an operation example of the antenna device 1 when receiving a signal radio wave.
FIG. 5B shows an equivalent circuit of the antenna device 1 in the parallel resonance shown in FIG. 5A.
At this time, the switches 16 and 18 are turned on, and the switches 15 and 17 are turned off. The antenna coil 3, the auxiliary coil 6, and the capacitor 4 resonate in parallel.

アンテナ装置１が並列共振すると、インピーダンスが最大となるため、起電力が最大となり、アンテナ装置１に流れる電流はわずかとなる。このとき、アンテナ装置１は、信号電波を受信する受信アンテナとして機能する。   When the antenna device 1 resonates in parallel, the impedance is maximized, the electromotive force is maximized, and the current flowing through the antenna device 1 is small. At this time, the antenna device 1 functions as a receiving antenna that receives signal radio waves.

図５Ｃは、受信アンテナとして機能するアンテナ装置１のモデル図を示す。
図５Ａ，図５Ｂに示すように、信号電波を受信する場合は、各部を通過する電流が小さくなるため、補助コイル６が巻回される第２の磁性体コア５は磁気飽和しない。このとき、アンテナ装置１は、アンテナコイル３と補助コイル６のインダクタンスで共振する。ここで、信号電波を受信する時のインダクタンスは、送信時より小さくなるが、小さくなった分のインダクタンスを補助コイル６が補う。このため、共振周波数は送信時における周波数と同じ値になる。 FIG. 5C shows a model diagram of the antenna device 1 functioning as a receiving antenna.
As shown in FIGS. 5A and 5B, when the signal radio wave is received, the current passing through each part is small, and the second magnetic core 5 around which the auxiliary coil 6 is wound is not magnetically saturated. At this time, the antenna device 1 resonates due to the inductance of the antenna coil 3 and the auxiliary coil 6. Here, the inductance when receiving the signal radio wave is smaller than that during transmission, but the auxiliary coil 6 compensates the reduced inductance. For this reason, the resonance frequency becomes the same value as the frequency at the time of transmission.

本例の補助コイル６は、ある電流以上で磁気飽和するように形成される。補助コイル６は、上述したようにトロイダルコイルや積層コイルなどによって作成される。そして、アンテナコイル３は、電流の大きさによってインダクタンスが変化する。ここで、小さい電流の時より、大きい電流の時の方がインダクタンスは数％（例えば、５％）程度大きくなる。   The auxiliary coil 6 of this example is formed so as to be magnetically saturated at a certain current or more. As described above, the auxiliary coil 6 is made of a toroidal coil or a laminated coil. The inductance of the antenna coil 3 varies depending on the magnitude of the current. Here, the inductance becomes larger by several percent (for example, 5%) when the current is large than when the current is small.

インダクタンスが変わると、共振周波数が変化してしまい、目的の周波数の信号電波に対する受信性能あるいは送信性能が低下する。本例の補助コイル６は、このインダクタンスの変化分を吸収し、共振周波数を電流の大きさに関わらず一定にするためにある。   When the inductance changes, the resonance frequency changes, and the reception performance or transmission performance with respect to the signal radio wave of the target frequency decreases. The auxiliary coil 6 in this example absorbs the change in inductance and makes the resonance frequency constant regardless of the magnitude of the current.

大きい電流の時は、補助コイル６は磁気飽和してしまい、そのインダクタンスはほぼゼロになる。従って、アンテナ装置１は、アンテナコイル３のインダクタンスとコンデンサ４だけで共振する。   When the current is large, the auxiliary coil 6 is magnetically saturated and its inductance becomes almost zero. Therefore, the antenna device 1 resonates only with the inductance of the antenna coil 3 and the capacitor 4.

小さい電流の時、アンテナコイル３のインダクタンスは大きい電流の時より数％程度低下する。この時、補助コイル６は磁気飽和していないので、アンテナコイル３の低下したインダクタンスを補って、共振周波数の変化を防ぐ。つまり、小さい電流では、補助コイル６、アンテナコイル３及びコンデンサ４で共振することとなる。   When the current is small, the inductance of the antenna coil 3 is reduced by several percent compared to when the current is large. At this time, since the auxiliary coil 6 is not magnetically saturated, the reduced inductance of the antenna coil 3 is compensated to prevent a change in the resonance frequency. That is, at a small current, the auxiliary coil 6, the antenna coil 3, and the capacitor 4 resonate.

図６は、アンテナ装置１を流れる電流に対するインダクタンスの特性の例を示す。
アンテナ装置１が信号電波を受信する時は、アンテナ装置１を流れる電流Ｉはわずかであり、アンテナコイル３のインダクタンスは、Ｌ１となる。しかし、補助コイル６のインダクタンスの増分２１は、△Ｌであり、アンテナ装置１のインダクタンスは、Ｌ２となる。ここで、Ｌ２＝Ｌ１＋△Ｌの関係を満たす。 FIG. 6 shows an example of the characteristic of the inductance with respect to the current flowing through the antenna device 1.
When the antenna 1 receives a signal radio wave, the current I flowing through the antenna device 1 is small, the inductance of the antenna coil 3 becomes L 1. However, the inductance increment 21 of the auxiliary coil 6 is △ L, the inductance of the antenna apparatus 1 becomes L 2. Here, the relationship of L 2 = L 1 + ΔL is satisfied.

一方、アンテナ装置１が信号電波を送信する時は、アンテナ装置１を流れる電流Ｉ１となり、インダクタンスは、わずかに大きくなり、Ｌ２となる。このとき、補助コイル６のインダクタンスの増分２１は減少する。アンテナ装置１のインダクタンスは、電流がＩ１からＩ２に至るまで、一定値Ｌ２となる。そして、電流がＩ２を超えるとアンテナ装置１のインダクタンスは減少する。 On the other hand, when the antenna device 1 transmits a signal radio wave, the current I 1 flowing through the antenna device 1 is obtained, and the inductance is slightly increased to L 2 . At this time, the inductance increment 21 of the auxiliary coil 6 decreases. The inductance of the antenna device 1 has a constant value L 2 until the current reaches from I 1 to I 2 . Then, current is inductance of the antenna apparatus 1 exceeds I 2 is reduced.

図７は、図６に示したアンテナ装置１を流れる電流に対するインダクタンスの特性について詳細化した例を示す。   FIG. 7 shows an example in which the characteristics of the inductance with respect to the current flowing through the antenna device 1 shown in FIG. 6 are detailed.

図７Ａは、アンテナコイル３を流れる電流に対するインダクタンスの特性の例を示す。
電流がゼロの場合、アンテナコイル３のインダクタンスはＬ１である。そして、電流が増加するにつれて、アンテナコイル３のインダクタンスは増加し、電流がＩ１のとき、アンテナコイル３のインダクタンスはＬ２となる。その後、電流が増加してもアンテナコイル３のインダクタンスはＬ２を保つ。しかし、電流がＩ２を超えると、アンテナコイル３のインダクタンスは低下する。 FIG. 7A shows an example of the characteristics of the inductance with respect to the current flowing through the antenna coil 3.
If the current is zero, the inductance of the antenna coil 3 is L 1. As the current increases, the inductance of the antenna coil 3 increases. When the current is I 1 , the inductance of the antenna coil 3 becomes L 2 . Thereafter, the inductance of the antenna coil 3 even when the current is increased keeping the L 2. However, when the current exceeds I 2 , the inductance of the antenna coil 3 decreases.

図７Ｂは、補助コイル６を流れる電流に対するインダクタンスの特性の例を示す。
電流がゼロの場合、補助コイル６のインダクタンスは△Ｌである。そして、電流が増加するにつれて、補助コイル６のインダクタンスは低下し、電流がＩ１のとき、補助コイル６のインダクタンスは最小値となる。その後、電流が増加しても補助コイル６のインダクタンスは最小値を保つ。 FIG. 7B shows an example of the characteristic of the inductance with respect to the current flowing through the auxiliary coil 6.
When the current is zero, the inductance of the auxiliary coil 6 is ΔL. As the current increases, the inductance of the auxiliary coil 6 decreases, and when the current is I 1 , the inductance of the auxiliary coil 6 becomes the minimum value. Thereafter, even if the current increases, the inductance of the auxiliary coil 6 maintains the minimum value.

図７Ｃは、アンテナコイル３と補助コイル６を組み合わせた場合における、アンテナ装置１を流れる電流に対するインダクタンスの特性の例を示す。
電流がゼロの場合、アンテナコイル３のインダクタンスはＬ１である。一方、補助コイル６のインダクタンスは△Ｌである。このため、アンテナコイル３と補助コイル６のインダクタンスは加算され、Ｌ２となる。 FIG. 7C shows an example of an inductance characteristic with respect to a current flowing through the antenna device 1 when the antenna coil 3 and the auxiliary coil 6 are combined.
If the current is zero, the inductance of the antenna coil 3 is L 1. On the other hand, the inductance of the auxiliary coil 6 is ΔL. Therefore, the inductance of the antenna coil 3 and the auxiliary coil 6 are added, and L 2.

以上説明した本実施の形態に係るアンテナ装置１によれば、信号電波を送受信する機能を１台で併用することが可能となる。信号電波を送信する際は、少なくともアンテナコイル３及び補助コイル６を直列共振することによって、強い信号電波を送信することができる。一方、信号電波を受信する際は、少なくともアンテナコイル３及び補助コイル６を並列共振することによって、信号電波を受信することができる。信号電波の受信時には、補助コイル６のインダクタンスの増分によって、アンテナコイル３のインダクタンスの低下を補うため、送受信する信号電波の周波数を一定にすることが可能となる。このため、アンテナ装置１の共振周波数を、信号電波の送信又は受信に際して同じ周波数（例えば、１２５ｋＨｚ）となるように調整し、信号電波の送受信を切替えることによって、１台のアンテナ装置１で送信アンテナと受信アンテナの機能を持たせることができる。   According to the antenna device 1 according to the present embodiment described above, the function of transmitting and receiving signal radio waves can be used together in one unit. When transmitting a signal radio wave, a strong signal radio wave can be transmitted by at least resonance of the antenna coil 3 and the auxiliary coil 6 in series. On the other hand, when receiving signal radio waves, signal radio waves can be received by resonating at least the antenna coil 3 and the auxiliary coil 6 in parallel. When receiving the signal radio wave, the increase in the inductance of the auxiliary coil 6 compensates for the decrease in the inductance of the antenna coil 3, so that the frequency of the signal radio wave to be transmitted and received can be made constant. For this reason, the resonance frequency of the antenna device 1 is adjusted so as to be the same frequency (for example, 125 kHz) during transmission or reception of the signal radio wave, and transmission / reception of the signal radio wave is switched, so that one antenna device 1 transmits the antenna. And the function of a receiving antenna.

例えば、キーレスエントリ用送信アンテナとイモビライザ用受信アンテナとは動作に要する共振周波数が同じ１２５ｋＨｚである。アンテナ装置１は、補助コイル６の磁気飽和によって、電流変化によるインダクタンスの変化を吸収できる。このため、低周波数の信号電波を受信できるようにアンテナ装置１を調整することによって、アンテナ装置１をイモビライザ用の受信アンテナとして使用することが可能となる。同様に、高周波数の信号電波を送信できるようにアンテナ装置１を調整することによって、アンテナ装置１をキーレスエントリシステム用の送信アンテナとしても使用することが可能となる。この結果、自動車のドアハンドル、ピラー、ドア内部等にアンテナ装置１を取り付ける場合に、複数種類あるアンテナ装置の数を削減することができ、省スペース化に貢献するという効果がある。   For example, the keyless entry transmitting antenna and the immobilizer receiving antenna have the same 125 kHz resonance frequency required for operation. The antenna device 1 can absorb a change in inductance due to a current change due to the magnetic saturation of the auxiliary coil 6. For this reason, it is possible to use the antenna device 1 as a receiving antenna for an immobilizer by adjusting the antenna device 1 so as to receive a low-frequency signal radio wave. Similarly, by adjusting the antenna device 1 so that a high-frequency signal radio wave can be transmitted, the antenna device 1 can be used as a transmission antenna for a keyless entry system. As a result, when the antenna device 1 is attached to the inside of a door handle, pillar, door, etc. of an automobile, the number of antenna devices of a plurality of types can be reduced, which contributes to space saving.

また、スイッチ１５〜１８は、安価なスイッチング素子等を用いればよい。このため、キーレスエントリシステムとイモビライザを構成する場合に製造コストを低減できるという効果がある。   The switches 15 to 18 may use inexpensive switching elements or the like. For this reason, there is an effect that the manufacturing cost can be reduced when the keyless entry system and the immobilizer are configured.

また、アンテナ装置１が信号電波をキーに送信する際、キーに電力が供給される。このため、キーの電池がなくなったとしても、キーが受信した信号電波に対して応答することが可能となり、ドアを解錠したり、自動車のエンジン等を始動したりすることが可能となる。   Further, when the antenna device 1 transmits a signal radio wave to the key, power is supplied to the key. For this reason, even if the battery of the key runs out, it becomes possible to respond to the signal radio waves received by the key, and it is possible to unlock the door and start the automobile engine and the like.

なお、上述した実施の形態に係るアンテナ装置１において、補助コイル６は、ベース８に一体に形成したが、補助コイル６はアンテナ装置１に内蔵する以外に、アンテナ装置１の動作を制御する制御回路側に付けてもよい。   In the antenna device 1 according to the above-described embodiment, the auxiliary coil 6 is formed integrally with the base 8, but the auxiliary coil 6 is not built in the antenna device 1 but is controlled to control the operation of the antenna device 1. It may be attached to the circuit side.

また、スイッチ１５〜１８は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）、トランス、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）、リレー回路等を用いてもよい。外部の制御回路はスイッチ１５〜１８のオン・オフを制御するだけで、アンテナ装置１を信号電波の送受信共用に切替えることができる。   The switches 15 to 18 may use, for example, a field effect transistor (FET), a transformer, an integrated circuit (IC), a relay circuit, or the like. The external control circuit can switch the antenna device 1 to transmit / receive signal radio waves only by controlling on / off of the switches 15 to 18.

また、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることは勿論である。例えば、アンテナ装置１、信号伝送システム１０は自動車に適用した例について説明したが、家のドア等に取り付けて用いてもよい。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention. For example, although the antenna device 1 and the signal transmission system 10 have been described with reference to an example applied to an automobile, the antenna device 1 and the signal transmission system 10 may be attached to a house door or the like.

１…アンテナ装置、２…第１の磁性体コア、３…アンテナコイル、４…コンデンサ、５…第２の磁性体コア、６…補助コイル、７ａ〜７ｃ…ハーネス端子、８…ベース、９ａ，９ｂ…搭載部、１０…信号伝送システム、１１，１２…電圧源、１５〜１８…スイッチ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna device, 2 ... 1st magnetic body core, 3 ... Antenna coil, 4 ... Capacitor, 5 ... 2nd magnetic body core, 6 ... Auxiliary coil, 7a-7c ... Harness terminal, 8 ... Base, 9a, 9b ... Mounting part, 10 ... Signal transmission system, 11, 12 ... Voltage source, 15-18 ... Switch

Claims (5)

開磁路構造である第１の磁性体コアと、
前記第１の磁性体コアに巻回され、一方の端部が第１の端子に接続される第１のコイルと、
閉磁路構造である第２の磁性体コアと、
前記第２の磁性体コアに巻回され、一方の端部が前記第１のコイルの他方の端部に接続され、他方の端部が第２の端子に接続される第２のコイルと、を備える
アンテナ装置。 A first magnetic core having an open magnetic path structure;
A first coil wound around the first magnetic core and having one end connected to a first terminal;
A second magnetic core having a closed magnetic circuit structure;
A second coil wound around the second magnetic core, having one end connected to the other end of the first coil and the other end connected to a second terminal; An antenna device comprising: 一方の端部が第３の端子に接続され、他方の端部が前記第１の端子に接続されるコンデンサを備える
請求項１記載のアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1, further comprising a capacitor having one end connected to the third terminal and the other end connected to the first terminal. 前記第２のコイルは、トロイダルコイルである
請求項２記載のアンテナ装置。 The antenna device according to claim 2, wherein the second coil is a toroidal coil. アンテナ装置に供給する電流経路を変えることによって、信号電波の送受信を行う信号伝送システムであって、
前記アンテナ装置は、
開磁路構造である第１の磁性体コアと、
前記第１の磁性体コアに巻回され、一方の端部が第１の端子に接続される第１のコイルと、
閉磁路構造である第２の磁性体コアと、
前記第２の磁性体コアに巻回され、一方の端部が前記第１のコイルの他方の端部に接続され、他方の端部が第２の端子に接続される第２のコイルと、を備え、
前記第２の端子には、第１の電圧源から供給される電圧を切替える第１のスイッチと、接地される第２のスイッチが接続される
信号伝送システム。 A signal transmission system for transmitting and receiving signal radio waves by changing a current path supplied to an antenna device,
The antenna device is
A first magnetic core having an open magnetic path structure;
A first coil wound around the first magnetic core and having one end connected to a first terminal;
A second magnetic core having a closed magnetic circuit structure;
A second coil wound around the second magnetic core, having one end connected to the other end of the first coil and the other end connected to a second terminal; With
The second terminal is connected to a first switch that switches a voltage supplied from a first voltage source and a second switch that is grounded. 一方の端部が第３の端子に接続され、他方の端部が前記第１の端子に接続されるコンデンサを備え、
前記第３の端子には、第２の電圧源から供給される電圧を切替える第３のスイッチと、接地される第４のスイッチが接続される
請求項４記載の信号伝送システム。 A capacitor having one end connected to the third terminal and the other end connected to the first terminal;
The signal transmission system according to claim 4, wherein a third switch that switches a voltage supplied from a second voltage source and a fourth switch that is grounded are connected to the third terminal.
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