JP2011109553A - Transmission antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルの巻かれたコアがケース内に収納された送信用アンテナに関し、特に、コイルのインダクタンス値の調整を行うための構造に関する。 The present invention relates to a transmission antenna in which a core around which a coil is wound is housed in a case, and more particularly to a structure for adjusting the inductance value of a coil.
例えば、車両のキーレスエントリーシステムにおいては、車両のドアに送信用アンテナが設けられる。そして、この送信用アンテナから所定の周波数の電波を送信し、送受信アンテナを内蔵した携帯機が上記電波の伝播範囲にあるか否かに応じて、車両のドアを解錠または施錠するようになっている。携帯機が電波の伝播範囲に入ると、携帯機から車両の受信用アンテナへ解錠信号が送信されてドアの解錠が行われる。一方、携帯機が電波の伝播範囲から抜け出ると、携帯機から車両の受信用アンテナへ施錠信号が送信されてドアの施錠が行われる。 For example, in a keyless entry system for a vehicle, a transmission antenna is provided at the door of the vehicle. Then, a radio wave of a predetermined frequency is transmitted from the transmitting antenna, and the door of the vehicle is unlocked or locked depending on whether or not the portable device having the built-in transmission / reception antenna is within the propagation range of the radio wave. ing. When the portable device enters the radio wave propagation range, an unlock signal is transmitted from the portable device to the receiving antenna of the vehicle, and the door is unlocked. On the other hand, when the portable device leaves the radio wave propagation range, a locking signal is transmitted from the portable device to the receiving antenna of the vehicle, and the door is locked.
周知のように、送信用アンテナでは、印加される交流電流の周波数が、コイルとコンデンサとで構成される共振回路の共振周波数と一致する場合に、コイルに流れる電流が最大となる。印加電流の周波数が共振周波数から離れるにつれて、コイルに流れる電流は急激に減少する。このため、コイルのインダクタンス値やコンデンサの容量値のばらつきにより、共振周波数がばらつくと、アンテナに誘起される起電力が低下する。その結果、送信用アンテナと携帯機との通信距離が短くなり、ドアの解錠・施錠動作が不安定になるという問題が生じる。 As is well known, in the transmitting antenna, when the frequency of the applied alternating current matches the resonance frequency of the resonance circuit composed of the coil and the capacitor, the current flowing through the coil becomes maximum. As the frequency of the applied current moves away from the resonance frequency, the current flowing through the coil decreases rapidly. For this reason, if the resonance frequency varies due to variations in the inductance value of the coil and the capacitance value of the capacitor, the electromotive force induced in the antenna decreases. As a result, the communication distance between the transmitting antenna and the portable device becomes short, and there arises a problem that the door unlocking / locking operation becomes unstable.
そこで、送信用アンテナのコイルのインダクタンス値を調整して、共振周波数を所望の値に設定する方法が従来から提案されている。例えば、特許文献1−3には、このようなインダクタンス値の調整手段が記載されている。 Therefore, a method for adjusting the inductance value of the coil of the transmitting antenna and setting the resonance frequency to a desired value has been conventionally proposed. For example, Patent Documents 1-3 describe such inductance value adjusting means.
特許文献1には、磁性体コアと、この磁性体コアに巻かれたコイルとを備えたアンテナ用コイル部品において、コイルの巻軸方向に移動可能に配置される移動コアを設け、この移動コアと磁性体コアとの相対位置を変化させることにより、コイルのインダクタンス値を調整する技術が記載されている。
In
特許文献2には、巻線が巻かれたコアを有する送信用アンテナにおいて、コアよりも小型の小コアを構成するネジと、コアに対してネジを磁気結合し、コアとネジとの距離を調整する距離調整部とを設け、ネジの捩じ込み量を調整することによって共振周波数の設定を行う技術が記載されている。
In
特許文献3には、ボビンの外周に巻かれたコイルを備えたトランスにおいて、ボビンの内側に設けた第1のコアと、ボビンの外側に設けた第2のコアとを、それぞれ上下に移動させることにより、相互インダクタンスの粗調整および微調整を行う技術が記載されている。
In
上記特許文献1−3に記載された調整方法においては、コイルが巻かれたコアをケースで覆う前に、コイルのインダクタンス値が調整されるようになっている。しかしながら、前述のような車両のドアに設けられる送信用アンテナの場合、所望の共振周波数が得られるようにインダクタンス値を調整したとしても、当該アンテナを車両のドアに取り付けると、ドアを構成する金属部品等の影響により、実際の共振周波数が調整値からずれることがある。この場合、特許文献1−3の方法では、ケースを一旦取り外した後に、コイルのインダクタンス値の調整作業を再度行い、作業終了後に再びケースを装着しなければならいので、調整作業が煩雑となる。
In the adjustment method described in
そこで本発明の目的は、ケースを装着した後でも、コイルのインダクタンス値の調整を容易に行うことが可能な送信用アンテナを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a transmitting antenna that can easily adjust the inductance value of a coil even after the case is attached.
本発明に係る送信用アンテナは、磁性体からなるコアと、このコアに巻かれたコイルと、これらのコアおよびコイルを覆うケースと、このケースの外周に被せた、磁性体からなる中空の調整部材とを備えている。 The transmitting antenna according to the present invention includes a core made of a magnetic material, a coil wound around the core, a case covering these cores and the coil, and a hollow adjustment made of a magnetic material covering the outer periphery of the case. And a member.
このようにすると、ケースの外周に被せた調整部材の位置に応じて、コイルのインダクタンス値が変化する。このため、調整部材の位置を調整することによって、ケースを取り外さなくても、コイルのインダクタンス値を、所定の共振周波数が得られる値に調整することができる。 If it does in this way, the inductance value of a coil will change according to the position of the adjustment member put on the perimeter of a case. For this reason, by adjusting the position of the adjustment member, the inductance value of the coil can be adjusted to a value at which a predetermined resonance frequency can be obtained without removing the case.
本発明においては、ケースの一端側から信号端子が突出している場合、調整部材は、ケースの他端側の外周に被せられていることが好ましい。これによると、調整部材を、信号端子やそれに接続されるリード線の存在しない側から、容易にケースに装着することができる。 In the present invention, when the signal terminal protrudes from one end side of the case, the adjustment member is preferably covered on the outer periphery on the other end side of the case. According to this, the adjustment member can be easily attached to the case from the side where the signal terminal and the lead wire connected thereto are not present.
また、この場合、コイルとともに共振回路を構成するコンデンサは、ケースの一端側の内部に設けられていることが好ましい。これによると、コンデンサが信号端子の近傍に配置されるので、コンデンサと信号端子間の長い配線が不要となり、製造が容易となる。 In this case, the capacitor that forms the resonance circuit together with the coil is preferably provided inside one end of the case. According to this, since the capacitor is arranged in the vicinity of the signal terminal, a long wiring between the capacitor and the signal terminal is unnecessary, and the manufacturing is facilitated.
本発明においては、ケースに調整部材を被せない状態での送信周波数が、当該アンテナに要求される送信周波数よりも高い値に設定されていることが好ましい。コイルのインダクタンス値は、調整部材の位置を調整することにより、マイナス(減少)方向のみに変化する。したがって、上記のように送信周波数を設定することにより、インダクタンス値を高い値から低い値へと変化させて、所望の値に容易に調整することができる。 In the present invention, it is preferable that the transmission frequency when the adjustment member is not covered on the case is set to a value higher than the transmission frequency required for the antenna. The inductance value of the coil changes only in the minus (decrease) direction by adjusting the position of the adjustment member. Therefore, by setting the transmission frequency as described above, the inductance value can be easily changed to a desired value by changing the inductance value from a high value to a low value.
本発明においては、調整部材を被せたときのアンテナの特性を測定するための測定用端子が設けられていてもよい。これによると、コイルのインダクタンス値や共振周波数などを測定する機器を測定用端子に接続し、測定値を確認しながら調整部材の位置を調整することにより、アンテナの特性を容易に調整することができる。 In the present invention, a measurement terminal for measuring the characteristics of the antenna when the adjustment member is covered may be provided. According to this, it is possible to easily adjust the antenna characteristics by connecting a device for measuring the inductance value, resonance frequency, etc. of the coil to the measuring terminal and adjusting the position of the adjusting member while checking the measured value. it can.
本発明においては、調整部材を位置決めするための位置決め部がケースに設けられていてもよい。これによると、ケースに調整部材を被せる際に、調整部材をケース上で容易に位置決めすることができるので、調整作業を効率良く行うことが可能となる。 In the present invention, a positioning part for positioning the adjustment member may be provided in the case. According to this, since the adjustment member can be easily positioned on the case when the adjustment member is put on the case, the adjustment work can be performed efficiently.
本発明の送信用アンテナによれば、ケースを装着した後であっても、コイルのインダクタンス値を容易に調整できるので、所望の共振周波数を得るための調整作業を簡単に行うことができる効果がある。 According to the transmitting antenna of the present invention, since the inductance value of the coil can be easily adjusted even after the case is mounted, the adjustment work for obtaining a desired resonance frequency can be easily performed. is there.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、調整部材を装着する前の送信用アンテナ100を示しており、(a)はケースを切り欠いた状態での平面図、(b)は同側面図、(c)は(a)のX−Xにおける正面断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B show a transmitting
送信用アンテナ100は、ケース1と、このケース1が装着される基台2とを備えている。ケース1の内部には、棒状のコア3と、このコア3に巻かれたコイル4とが収納されており、これらはケース1で覆われている。ケース1は、プラスチック等の樹脂から形成されている。基台2も同様の材料から形成されている。コア3は、フェライトなどの磁性体から形成されており、図1(a)(b)の左右方向に延びている。コイル4は、エナメル被覆を施した銅線からなり、コア3の先端側(ケース1の先端部1a側)の一部を露出させた状態で、所定の巻数でコア3の上に巻かれている。また、コア3の後端側には、コイル4の始端部および終端部の銅線を固定するためのテープ5が巻かれている。
The transmitting
コア3の後端と隣接して、基板6が設けられている。この基板6上には、コイル4とともに共振回路を構成するコンデンサ7が実装されている。コンデンサ7は、ここではチップ型のコンデンサであるが、ディスクリート型のコンデンサであってもよい。また、基板6には、一対の信号端子8が接続されている。信号端子8は、基台2に保持されており、ケース1の後端側(先端部1aと反対側)から突出している。信号端子8には、外部よりアンテナ駆動用の信号(交流電流)が入力される。さらに、基板6には、アンテナの特性を測定するための一対の測定用端子9が設けられている。測定用端子9には、アンテナのパラメータであるインダクタンス値L、静電容量値C、抵抗値Rなどを測定するLCR測定器や、共振周波数を測定する周波数測定器などが接続される。測定用端子9は、ケース1を貫通して、信号端子8と直交する方向に突出している。
A
図2は、本発明で用いる調整部材10の一例を示している。調整部材10は、中空部10aを有する筒状の磁性体(例えば鉄)からなる。中空部10aは、図1(a)のX−X断面におけるケース1の外形よりも僅かに大きい寸法に形成されている。したがって、調整部材10は、ケース1にほぼ隙間なく嵌め込むことができる。
FIG. 2 shows an example of the adjusting
この調整部材10を、図3のように、ケース1の先端部1a側からケース1へ嵌め込み、図4のように、ケース1の外周に被せる。図4では、調整部材10の端面10bは、ケース1の先端部1aと同一面をなしている。このときの調整部材10の端面10bの位置Y1を、以下では「基準位置」と呼ぶ。
The adjusting
図5は、調整部材10を基準位置Y1から距離dだけ移動させた状態を示しており、調整部材10はY2の位置でケース1に被せられている。図6は、調整部材10をY2の位置から更に距離d(基準位置Y1から2d)だけ移動させた状態を示しており、調整部材10はY3の位置でケース1に被せられている。図5および図6の状態においては、調整部材10がコア3の一部を取り囲んでいる。
FIG. 5 shows a state in which the
このようにして、調整部材10の位置をY1,Y2,Y3,…と変えたときのコイル4のインダクタンス値は、図7に示すグラフのように変化する。すなわち、調整部材10が基準位置Y1から離れるに従って、インダクタンス値は減少する。なお、インダクタンス値は、調整部材10がコイル4の中央部に位置するときに最小となり、コイル4の中央部から遠ざかるにつれて増加することが実験的に確認された。
In this way, the inductance value of the
図8は、送信用アンテナにおけるインダクタンス値の調整原理を説明する図である。コアKに巻かれたコイルWに交流電流を通電すると、コイルWのインダクタンス値に応じた磁束φpが発生する。このときの共振周波数foは、コイルWのインダクタンス値をL1とし、コイルWと直列に接続されたコンデンサ(図示省略)の静電容量をCとしたとき、
fo=1/2π√(L1・C) ・・・ (1)
となる。ここで、図8(a)のように、コアKの先端部近傍にリング状の磁性体Aを置くと、発生した磁束φpが磁性体Aと鎖交する。その結果、図8(b)のように、磁性体Aに誘導電流Iが発生し、この誘導電流Iに基づいて、逆向きの磁束φqが発生する。これは、見かけ上、コイルWがマイナスのインダクタンス値(−L2とする)を持つことを意味する。そして、インダクタンス値L1と、インダクタンス値−L2との総和(L1−L2)が、送信用アンテナにおける実際のインダクタンス値Lとなる。そのため、磁性体Aが存在するときの共振周波数は、上記(1)式のfoから
fv=1/2π√[(L1−L2)・C] ・・・ (2)
へと変化する。さらに、磁性体Aの位置をコアKの長手方向に変化させると、磁性体Aに発生する誘導電流Iの値が変化し、これに応じて逆向きの磁束φqも変化するので、コイルWのインダクタンス値Lが変化すると考えられる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of adjusting the inductance value in the transmitting antenna. When an alternating current is passed through the coil W wound around the core K, a magnetic flux φp corresponding to the inductance value of the coil W is generated. At this time, the resonance frequency fo is L1 as the inductance value of the coil W, and C is the capacitance of a capacitor (not shown) connected in series with the coil W.
fo = 1 / 2π√ (L1 · C) (1)
It becomes. Here, as shown in FIG. 8A, when the ring-shaped magnetic body A is placed in the vicinity of the tip of the core K, the generated magnetic flux φp is linked to the magnetic body A. As a result, as shown in FIG. 8B, an induced current I is generated in the magnetic body A, and a reverse magnetic flux φq is generated based on the induced current I. This means that the coil W apparently has a negative inductance value (−L2). Then, the total sum (L1−L2) of the inductance value L1 and the inductance value −L2 becomes the actual inductance value L in the transmitting antenna. Therefore, the resonance frequency when the magnetic substance A exists is from fo in the above equation (1).
fv = 1 / 2π√ [(L1-L2) · C] (2)
To change. Further, when the position of the magnetic body A is changed in the longitudinal direction of the core K, the value of the induced current I generated in the magnetic body A changes, and the reverse magnetic flux φq also changes accordingly. It is considered that the inductance value L changes.
以上のことから、前述した実施形態のように、ケース1の外周に被せた調整部材10(図8の磁性体Aに相当)の位置をコア3の長手方向に変化させると、当該位置に応じてコイル4のインダクタンス値が変化することになる。このため、送信用アンテナ1を例えば車両のドアに取り付けた後に、共振周波数の調整を行う必要が生じた場合でも、ケース1を取り外すことなく、調整部材10の位置を調整することによって、コイル4のインダクタンス値を所望の値に容易に調整することができる。
From the above, when the position of the adjustment member 10 (corresponding to the magnetic body A in FIG. 8) covered on the outer periphery of the
なお、実際の調整作業においては、調整部材10をケース1の外周の所定位置に固定する必要があるので、調整部材10は、例えば接着剤によってケース1に固定される。
In the actual adjustment operation, the
ところで、調整部材10を基準位置Y1から移動させて調整を行う場合、コイル4のインダクタンス値は、マイナス(減少)方向のみに変化する。そこで、本実施形態においては、ケース1に調整部材10を被せない状態での送信周波数(共振周波数)が、送信用アンテナ100に要求される送信周波数(共振周波数)よりも高い値に設定されている。例えば、要求される送信周波数が125±3KHzであるならば、設計段階において送信周波数を128±3KHzに設計しておく。また、調整部材10により送信周波数を122±3KHzまで調整できるようにしておく。このようにすることで、調整部材10の位置に応じてコイル4のインダクタンス値を高い値から低い値へと変化させて、送信周波数を所望値の125±3KHzに容易に調整することができる。
By the way, when adjustment is performed by moving the
また、本実施形態では、送信用アンテナ100に、測定用端子9が設けられており、この端子に前述したLCR測定器や周波数測定器などを接続することができる。このため、コイル4のインダクタンス値や共振周波数などを測定器で確認しながら、調整部材10の位置を調整することにより、アンテナの特性を容易に調整することができる。
In the present embodiment, the transmitting
また、本実施形態では、調整部材10は、信号端子8が突出している側と反対側において、ケース1の外周に被せられている。このため、調整部材10を、信号端子8やそれに接続されるリード線(図示省略)の存在しないケース1の先端部1a側から、容易にケース1に装着することができる。
Moreover, in this embodiment, the
さらに、本実施形態では、コイル4とともに共振回路を構成するコンデンサ7は、ケース1の内部において先端部1aと反対側に設けられている。このため、コンデンサ7が信号端子8の近傍に配置されるので、コンデンサ7と信号端子8間の長い配線が不要となり、製造が容易となる。
Further, in the present embodiment, the
以上述べた実施形態においては、1個の調整部材10を用いてコイル4のインダクタンス値を調整する場合を例に挙げたが、本発明では、調整部材10を複数個用いて、インダクタンス値の調整を行うようにしてもよい。図9は2個の調整部材10をケース1に被せた状態、図10は3個の調整部材10をケース1に被せた状態を示している。このように、複数個の調整部材10を用いた場合は、1個の調整部材10を用いた場合に比べて、インダクタンス値の変化は大きくなる。但し、発明者らの実験によれば、調整部材10の数によるインダクタンス値の変化よりも、調整部材10の位置によるインダクタンス値の変化のほうが顕著であることが確認された。
In the embodiment described above, the case where the inductance value of the
このように、インダクタンス値への影響は、調整部材10の位置によるところが大きいため、調整部材10のケース長手方向の長さについては、ケースに合わせて適宜選定すればよい。例えば、図9や図10のように複数の調整部材10を用いてもよいし、図9や図10の各調整部材10の長さを合計した長さに相当する、単一の調整部材を用いてもよい。
As described above, since the influence on the inductance value largely depends on the position of the
また、以上述べた実施形態においては、調整部材10を接着剤によりケース1に固定する例を挙げたが、他の手段による固定も可能である。例えば、図11に示すように、ケース1の先端部1a側の外周に、一定間隔を置いて複数のリブ(突起)11を形成し、リブ11の間に調整部材10を嵌め込んで固定するようにしてもよい。この場合、リブ11が位置決め部として機能するので、ケース1に調整部材10を被せる際に、調整部材10をケース1上で容易に位置決めすることができる。その結果、調整作業を効率良く行うことが可能となる。
In the embodiment described above, an example in which the adjusting
また、本発明で用いる調整部材は、図2に示したような筒状の調整部材10に限らず、図12に示すようなリング状の調整部材20であってもよい。さらに、調整部材の形状も、図2や図12のような角形に限定されるものではなく、例えば、図13に示すような円筒形の調整部材30や、図14に示すような円形リング状の調整部材40を用いてもよい。要するに、調整部材の形状は、ケース1の形状に合わせて選定すればよい。なお、調整部材は、ケース1を取り囲むように閉ループを形成している必要がある。
Further, the adjusting member used in the present invention is not limited to the cylindrical adjusting
また、図4〜図6、図9および図10においては、調整部材10をケース1の先端側に被せる場合を例に挙げたが、原理的には、図15に示すように、ケース1の後端側に調整部材10を被せても、コイル4のインダクタンス値を調整することができる。
Further, in FIGS. 4 to 6, 9 and 10, the case where the
本発明に係る送信用アンテナは、前述した車両のキーレスエントリーシステムのほか、所在検知システムや入退出管理システムなどの無線送受信システムに広く適用することができる。 The transmitting antenna according to the present invention can be widely applied to a wireless transmission / reception system such as a location detection system and an entrance / exit management system in addition to the above-described vehicle keyless entry system.
1 ケース
1a 先端部
3 コア
4 コイル
7 コンデンサ
8 信号端子
9 測定用端子
10、20、30、40 調整部材
10a 中空部
11 リブ(位置決め部)
100 送信用アンテナ
DESCRIPTION OF
100 Transmitting antenna
Claims (6)
前記コアに巻かれたコイルと、
前記コアおよび前記コイルを覆うケースと、
前記ケースの外周に被せた、磁性体からなる中空の調整部材と、
を備えたことを特徴とする送信用アンテナ。 A core made of magnetic material,
A coil wound around the core;
A case covering the core and the coil;
A hollow adjustment member made of a magnetic material, which is put on the outer periphery of the case;
A transmission antenna comprising:
前記ケースの一端側から信号端子が突出しており、
前記調整部材は、前記ケースの他端側の外周に被せられていることを特徴とする送信用アンテナ。 The transmitting antenna according to claim 1, wherein
The signal terminal protrudes from one end side of the case,
The transmitting antenna according to claim 1, wherein the adjustment member is placed on an outer periphery on the other end side of the case.
前記ケースの一端側の内部に、前記コイルとともに共振回路を構成するコンデンサが設けられていることを特徴とする送信用アンテナ。 The transmitting antenna according to claim 2, wherein
A transmitting antenna, wherein a capacitor constituting a resonance circuit together with the coil is provided inside one end of the case.
前記ケースに調整部材を被せない状態での送信周波数が、当該アンテナに要求される送信周波数よりも高い値に設定されていることを特徴とする送信用アンテナ。 The transmitting antenna according to claim 1, wherein
A transmission antenna, wherein a transmission frequency when the adjustment member is not covered on the case is set to a value higher than a transmission frequency required for the antenna.
前記調整部材を被せたときのアンテナの特性を測定するための測定用端子を有することを特徴とする送信用アンテナ。 The transmitting antenna according to claim 1, wherein
A transmitting antenna having a measuring terminal for measuring characteristics of the antenna when the adjustment member is covered.
前記ケースに、前記調整部材を位置決めするための位置決め部を設けたことを特徴とする送信用アンテナ。 The transmitting antenna according to claim 1, wherein
A transmitting antenna, wherein the case is provided with a positioning portion for positioning the adjustment member.
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