JP2012010064A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両や住宅等のドアの周辺に設定された通信エリアに無線電波を放射するためのアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device for radiating radio waves to a communication area set around a door of a vehicle or a house, for example.
近年、例えば携帯機（電子キー）を所持したユーザが車両や住宅等のドアに接近したときにドアのアンロックなどを自動的に実行する、いわゆる電子キーシステムが周知である。そして従来、このような電子キーシステムとしては、例えば特許文献１に記載のシステムが知られている。図１２に、この特許文献１に記載のシステムも含めて、従来一般に採用されている電子キーシステムの概要を示す。
2. Description of the Related Art In recent years, for example, a so-called electronic key system that automatically executes unlocking of a door when a user who has a portable device (electronic key) approaches a door of a vehicle or a house is well known. Conventionally, as such an electronic key system, for example, a system described in
同図１２に示すように、この電子キーシステムでは、例えば車両８０のドアに設けられた送信装置８１から車両ドアの周辺に設定された半円形状の通信エリアＳ１１にリクエスト信号を放射する。また、この電子キーシステムでは、上記送信装置８１から放射されたリクエスト信号を受信するとともに、受信したリクエスト信号に対して識別コード（ＩＤコード）などを含む応答信号を送信する携帯機９０をユーザが所持する。すなわち、携帯機９０を所持したユーザが通信エリアＳ１１に進入することによって、同携帯機９０から応答信号が送信される。そしてこのシステムにおいて、携帯機９０から送信された応答信号は車室内に設けられた受信装置８２によって受信されるとともに、車両８０にかかる各種制御を統括的に実行する車両制御装置８３に伝達される。同車両制御装置８３では、伝達された応答信号に含まれるＩＤコードと同車両制御装置８３内のメモリに予め記憶されているＩＤコードとの照合を行い、この照合を通じて互いのＩＤコードが一致している旨を判断すると、例えば車両ドアに設けられているドアロック装置８４を通じて車両ドアをアンロックする。このような電子キーシステムによれば、ユーザの直接的な手動操作によることなく車両８０の各種操作が自動的に行われるようになるため、車両８０の操作にかかる利便性が大きく向上するようになる。
As shown in FIG. 12, in this electronic key system, for example, a request signal is radiated from a transmission device 81 provided on a door of a
このような電子キーシステムに用いられる携帯機９０は、一般に、内蔵される電池を電源としているため、電池切れが生じると、車両８０との無線通信を行うことができなくなってしまう。このためユーザは、電池切れが生じる度に携帯機９０の電池を交換する必要があり、こうした作業をユーザが煩わしく感じるおそれがある。
Since the
そこで発明者らは、無線電力伝送技術を利用することにより、携帯機９０に内蔵された電池を排除するといった方法を提案している。具体的には、携帯機９０の電源電圧となるＵＨＦ帯の無線電波を車両８０から携帯機９０に放射する。そして携帯機９０は、車両８０から放射された無線電波を受信すると、同無線電波を整流して電源電圧を得る。こうした方法を採用すれば、ユーザによる携帯機９０の電池交換が不要となるため、上述したユーザの煩わしさを好適に解消することが可能となる。
Therefore, the inventors have proposed a method of eliminating the battery built in the
ところで、このような電子キーシステムでは、携帯機９０が上記通信エリアＳ１１内に進入したときに同携帯機９０が好適に電力電波を得ることができるように、高利得なアンテナ装置が望まれている。そこで、ダイポールアンテナＤＡを用いることが考えられる。ダイポールアンテナＤＡは線状アンテナであって、単独状態では、図１３に示すような環状の指向性ＳＤを形成する。そして、このダイポールアンテナＤＡは、その形状からドアハンドルに内蔵されることが考えられる。この場合、ダイポールアンテナＤＡから放射される無線電波の一部は鋼板で形成されたドアで反射することになり、図８に示すような高利得な通信エリアＳ１を形成する。すなわち、携帯機９０を携帯したユーザがドアハンドル（ダイポールアンテナＤＡ）に近づけば、携帯機９０は、高利得な無線電波を容易に受信する。これにより、携帯機９０は、動作して、上記通信を通じて、車両ドアのアンロックがスムーズに行われる。
By the way, in such an electronic key system, a high gain antenna device is desired so that when the
しかしながら、図１３に示すように、ダイポールアンテナＤＡは、その軸線方向において無線電波を放射する量が少なく、通信しにくいエリアが存在する。一般にこのエリアをヌルＮと呼ぶ。図８に示すように、ダイポールアンテナＤＡをドアハンドルに内蔵した場合、同ダイポールアンテナＤＡの軸線方向である車両８０沿いにヌルＮ１が形成される。すなわち、携帯機９０を携帯したユーザが車両８０に沿ってドアハンドルに近づいた場合、携帯機９０は動作電源である無線電波を好適に受信できないことにより円滑に動作しないおそれがある。ひいては、ダイポールアンテナＤＡと携帯機９０間での通信がスムーズに行われずに、車両ドアのアンロックが行なわれない可能性がある。
However, as shown in FIG. 13, the dipole antenna DA has an area in which it is difficult to communicate because the amount of radio waves radiated in the axial direction is small. This area is generally called null N. As shown in FIG. 8, when the dipole antenna DA is built in the door handle, a null N1 is formed along the
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドア又はその近傍に設けられるダイポールアンテナの利得を維持しつつ同ダイポールアンテナのヌルを補完することができるアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an antenna device capable of complementing the null of the dipole antenna while maintaining the gain of the dipole antenna provided at or near the door. There is.
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ドア又はその近傍に設けられたダイポールアンテナを備え、当該ダイポールアンテナを通じてドア周辺に設定された第１通信エリアに向けて無線電波を放射するアンテナ装置において、ドア又はその近傍に設けられ、前記第１通信エリアのヌルを含む態様で設定される第２通信エリアに向けて無線電波を放射する小形アンテナを備えることを要旨とする。
In order to solve the above problems, the invention described in
同構成によれば、ダイポールアンテナの高い利得を維持しつつ、同ダイポールアンテナの指向性により通信しにくかったヌルにおいては、小形アンテナが補完する通信エリアを形成することができる。電子キーは、従来よりも広範囲において、アンテナ装置と通信することができる。さらに、小形アンテナであることにより、搭載スペースが狭くてすむことからダイポールアンテナの近傍に設置することが可能である。従って、小形アンテナは、ダイポールアンテナのヌルを補完するのに好適である。 According to the configuration, while maintaining the high gain of the dipole antenna, it is possible to form a communication area supplemented by the small antenna in the null that is difficult to communicate due to the directivity of the dipole antenna. The electronic key can communicate with the antenna device in a wider range than before. Furthermore, the small antenna can be installed in the vicinity of the dipole antenna because the mounting space is small. Therefore, the small antenna is suitable for complementing the null of the dipole antenna.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、前記小形アンテナは、微小ループアンテナであって、前記微小ループアンテナは、前記ダイポールアンテナとともにドアハンドルに設けられることを要旨とする。
The invention according to
同構成によれば、微小ループアンテナを用いることによって、ダイポールアンテナの指向性を補完するための最適な位置であるドアハンドルに設けることができる。すなわち、ダイポールアンテナと微小ループアンテナとによって電子キーとの通信を行うために最適な通信エリアを形成することができる。 According to this configuration, by using the micro loop antenna, it can be provided on the door handle which is the optimal position for complementing the directivity of the dipole antenna. That is, an optimal communication area can be formed for performing communication with the electronic key using the dipole antenna and the minute loop antenna.
なお、ここで微小とは、ループアンテナの周囲長が当該ループアンテナの放射する電波の１波長以下であることをさす。すなわち、ループアンテナが微小ループアンテナであることにより、より確実にドアハンドルに設けることができる。 Here, “small” means that the circumference of the loop antenna is equal to or less than one wavelength of the radio wave radiated from the loop antenna. That is, since the loop antenna is a minute loop antenna, it can be more reliably provided on the door handle.
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のアンテナ装置において、前記ダイポールアンテナは、その軸方向が水平方向に設けられ、前記微小ループアンテナは、その鉛直方向に延びる辺が、水平方向へ延びる辺よりも長く設定されることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the antenna device according to the second aspect, the dipole antenna is provided such that an axial direction thereof is provided in a horizontal direction, and a side extending in the vertical direction of the minute loop antenna has a horizontal direction. The gist is that it is set to be longer than the side extending to.
同構成によれば、微小ループアンテナの鉛直方向に延びる辺から放射される無線電波の量が、水平方向に延びる辺から放射される無線電波の量よりも多くなる。一般的に、軸方向が一致するアンテナが近傍にある場合、一方のアンテナが放射する電波は他方のアンテナの影響を受けることが確認されている。換言すれば、軸方向が異なれば、互いの影響を受けにくいということである。すなわち、微小ループアンテナの鉛直方向に延びる辺からの放射される無線電波は、ダイポールアンテナの影響を受けにくい。よって、微小ループアンテナは、より確実にダイポールアンテナのヌルを補完することができる。 According to this configuration, the amount of radio waves radiated from the side extending in the vertical direction of the minute loop antenna is larger than the amount of radio waves radiated from the side extending in the horizontal direction. In general, when there is an antenna having the same axial direction in the vicinity, it has been confirmed that radio waves radiated from one antenna are affected by the other antenna. In other words, if the axial directions are different, they are less susceptible to each other. That is, the radio wave radiated from the side extending in the vertical direction of the minute loop antenna is not easily affected by the dipole antenna. Therefore, the minute loop antenna can complement the null of the dipole antenna more reliably.
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のアンテナ装置において、前記微小ループアンテナは、鉛直方向に延びる辺に給電点を有することを要旨とする。
一般的に、微小ループアンテナは、給電点に近いところほど強い無線電波を放射することが知られている。よって、同構成によれば、微小ループアンテナは、その鉛直方向に延びる辺から放射される無線電波の量が水平方向に延びる辺から放射される無線電波の量よりも多くなる。従って、微小ループアンテナは、より確実にダイポールアンテナのヌルを補完することができる。
The gist of the invention according to claim 4 is the antenna device according to
In general, it is known that a minute loop antenna radiates stronger radio waves closer to a feeding point. Therefore, according to the configuration, in the minute loop antenna, the amount of radio waves radiated from the side extending in the vertical direction is larger than the amount of radio waves radiated from the side extending in the horizontal direction. Therefore, the minute loop antenna can complement the null of the dipole antenna more reliably.
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記ダイポールアンテナと前記微小ループアンテナとへ給電するタイミングを切り替えるスイッチを備えることを要旨とする。 The gist of the fifth aspect of the present invention is that the antenna device according to any one of the second to fourth aspects further includes a switch that switches a timing of feeding power to the dipole antenna and the minute loop antenna.
仮に、利得の高いアンテナと低いアンテナとに一度に給電する場合、利得の低いアンテナは、利得の高いアンテナの影響を受けることがわかっている。すなわち、本発明においては、微小ループアンテナはダイポールアンテナの影響を受けることになる。このため、一度にダイポールアンテナと微小ループアンテナとに給電しようとすると、微小ループアンテナは、その特徴である無指向に近い無線電波の放射ができにくくなる。これを回避するために、同構成によれば、スイッチで給電するタイミングが時間的に異なることにより、微小ループアンテナはダイポールアンテナからの影響が小さくて済むので、より確実にダイポールアンテナのヌルを補完することができる。 It is known that when a high gain antenna and a low antenna are fed at a time, the low gain antenna is affected by the high gain antenna. That is, in the present invention, the minute loop antenna is affected by the dipole antenna. For this reason, if it is going to feed electric power to a dipole antenna and a minute loop antenna at a time, the minute loop antenna becomes difficult to radiate a radio wave close to the non-directional characteristic. In order to avoid this, according to the same configuration, since the timing of power supply by the switch is different in time, the influence of the micro-loop antenna from the dipole antenna can be reduced, so that the null of the dipole antenna can be complemented more reliably. can do.
本発明では、ドア又はその近傍に設けられるダイポールアンテナの利得を維持しつつ同ダイポールアンテナのヌルを補完することができるアンテナ装置を提供することができる。 In the present invention, it is possible to provide an antenna device capable of complementing the null of the dipole antenna while maintaining the gain of the dipole antenna provided at or near the door.
以下、本発明にかかる車両用アンテナ装置を、電子キーシステムの車両のアンテナ装置に適用した一実施形態を図面に従って説明する。なお、この電子キーシステムの基本構成は、先の図１２に例示した電子キーシステムと同様である。図１は、こうした電子キーシステムのシステム構成をブロック図として示したものであり、はじめに、同図１を参照して、この電子キーシステムの構成、動作をより具体的に説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a vehicle antenna device according to the present invention is applied to a vehicle antenna device of an electronic key system will be described with reference to the drawings. The basic configuration of this electronic key system is the same as that of the electronic key system illustrated in FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the system configuration of such an electronic key system. First, the configuration and operation of this electronic key system will be described more specifically with reference to FIG.
図１に示すように、この電子キーシステムでも、車両１に搭載された車載装置１０とユーザが携帯所持する携帯機２０（電子キー）との間で、無線通信による各種通信制御が実行される。
As shown in FIG. 1, also in this electronic key system, various communication controls by wireless communication are executed between the in-
車載装置１０には、携帯機２０の電源電圧となるＵＨＦ帯の無線電波である電力電波を所定の通信エリアＳ１，Ｓ２にアンテナ装置Ａ１又はアンテナ装置Ａ２を通じて放射する無線電力送信装置１１とともに、ＬＦ帯のリクエスト信号を所定の通信エリアにアンテナ装置Ａ３を通じて放射する送信装置１２が設けられている。また、車載装置１０には、携帯機２０から送信されるＵＨＦ帯の応答信号をアンテナ装置Ａ４を通じて受信する受信装置１３が設けられている。アンテナ装置Ａ１，Ａ２は、無線電力送信装置１１に設けられたスイッチ１６を通じて切り替えられる。スイッチ１６の切り替えは、無線電力送信装置１１に内蔵されるマイクロコンピュータ（図示省略）により定期的に実行される。これら、無線電力送信装置１１による電力電波の放射制御、送信装置１２によるリクエスト信号の放射制御、及び受信装置１３を通じて受信される応答信号の処理は、同じく車載装置１０に設けられる車両制御装置１４を通じて統括的に実行される。なお、この車両制御装置１４は、例えば従来形態と同様にドアロック装置などの制御対象１５の制御も行う。
The in-
一方、携帯機２０には、車載装置１０から放射される上記電力電波をアンテナ装置Ａ５を通じて受信してこれを整流する整流装置２１とともに、同整流装置２１で整流された電気エネルギを蓄積して電源電圧を生成する電源装置２２が設けられている。また、携帯機２０には、車載装置１０から放射されるリクエスト信号をアンテナ装置Ａ６を通じて受信する受信装置２３とともに、ＵＨＦ帯の応答信号をアンテナ装置Ａ７を通じて送信する送信装置２４が設けられている。受信装置２３を通じて受信されるリクエスト信号に基づく応答信号の生成、及びこの生成した応答信号の送信装置２４を通じての送信制御が、同じく携帯機２０に設けられている携帯機制御装置２５を通じて統括的に行われる。これら、受信装置２３、送信装置２４、及び携帯機制御装置２５の駆動に必要な電力は、電源装置２２から供給される。
On the other hand, the
このように構成された電子キーシステムにあって、アンテナ装置Ａ１又はアンテナ装置Ａ２を通じて通信エリアＳ１又は通信エリアＳ２に対して電力電波が放射されているとき、ユーザが所持する携帯機２０がこの通信エリアＳ１又は通信エリアＳ２に進入したとすると、次のような態様にて車載装置１０及び携帯機２０の間で信号の授受が実行される。すなわちこのシステムでは、無線電力送信装置１１からアンテナ装置Ａ１又はＡ２を介して放射された電力電波が整流装置２１によりアンテナ装置Ａ５を介して受信されるとともに、同整流装置２１は、同電力電波を整流してその電気エネルギを電源装置２２に伝達する。電源装置２２は、こうして電気エネルギが伝達されると、同電気エネルギを蓄積して電源電圧を生成するとともに、生成した電源電圧を受信装置２３、送信装置２４、及び携帯機制御装置２５に印加してこれを駆動させる。このとき、送信装置１２からアンテナ装置Ａ３を通じて所定の通信エリアに放射されるリクエスト信号には、車両制御装置１４に内蔵されるメモリに予め記憶されている識別コード（ＩＤコード）が含まれている。電源電圧を得て駆動する受信装置２３は、アンテナ装置Ａ６を通じてこのリクエスト信号を受信するとともに、当該リクエスト信号を携帯機制御装置２５に伝達する。携帯機制御装置２５は、伝達されたリクエスト信号に含まれるＩＤコードと自身の内蔵するメモリに予め記憶されているＩＤコードとの照合を行う。ＩＤコードの照合が成立すると、携帯機制御装置２５は、改めて自身のメモリに記憶されているＩＤコードを含む応答信号を生成してこれを送信装置２４へ伝達する。そして、送信装置２４は、この応答信号をアンテナ装置Ａ７を介して車載装置１０に送信する。このようにして応答信号が送信されると、受信装置１３はアンテナ装置Ａ４を介してこれを受信するとともに、受信した応答信号を車両制御装置１４に伝達する。これにより車両制御装置１４では、伝達された応答信号に含まれるＩＤコードと同車両制御装置１４が内蔵するメモリに予め記憶されているＩＤコードとの照合を行う。そして、この照合を通じて互いのＩＤコードが一致している旨が判断されることに基づいて、制御対象であるドアロック機構を通じて車両ドアのアンロックなどを実行する。
In the electronic key system configured as described above, when a power radio wave is radiated to the communication area S1 or the communication area S2 through the antenna device A1 or the antenna device A2, the
ところで、こうした電子キーシステムは、ユーザ（ドライバー）が車両１に乗り込むのをスムーズに行えるように設けられるものであるから、ユーザが車両１に近づいたときに携帯機２０が電源電力を得やすいように電力電波の通信エリアＳ１，Ｓ２を設定する必要がある。そこで、本実施形態では、図２に示すように、アンテナ装置Ａ１及びアンテナ装置Ａ２を車両ドアに設けられたドアハンドル３１にそれぞれ設ける。
By the way, such an electronic key system is provided so that a user (driver) can get into the
図３に示すように、車両ドアのアウタパネル４０の外周部には、ユーザの手が挿入される部分となる溝部４１が凹設されており、ドアハンドル装置３０では、この溝部４１の内壁面との間に間隙ＧＰを隔てて、アウタパネル４０に沿うようにドアハンドル３１が配設されている。略水平に設けられるドアハンドル３１は、高剛性を有する樹脂材料により形成され、アウタパネル４０は、高張力鋼などの金属材料により形成されている。ドアハンドル３１の溝部４１に対向する部分には、ユーザが把持する部分となる把持部３１ａが形成されている。このドアハンドル３１の一方の端部には、アウタパネル４０を貫通してその内部に設けられた支持部材４２に回動可能に支持される回動部３３が導出されている。さらに、ドアハンドル３１の回動部３３が導出された反対側の端部には、同じくアウタパネル４０を貫通してその内部に設けられた図示しないドア開閉機構のレバーを操作するための操作部３２が導出されている。すなわち、このドアハンドル装置３０では、ユーザが間隙ＧＰに手を挿入して把持部３１ａを把持した後、ドアハンドル３１を図中の矢印ａで示す方向に引張り操作したとすると、上記支持部材４２を回転軸として上記操作部３２が引き出される方向にドアハンドル３１が回動する。そしてこのとき、車両ドアがロック状態になければ、上記操作部３２によってレバーが操作されて車両ドアが開放される。
As shown in FIG. 3, a
一方、アウタパネル４０の内部には、無線電力送信装置１１や送信装置１２（図１参照）などが設けられる。無線電力送信装置１１と電線１１ａ，１１ｂを介して接続されたアンテナ装置Ａ１，Ａ２は、ドアハンドル３１の内部に設けられている。なお、同図では、便宜上、送信装置１２及びアンテナ装置Ａ３の図示を割愛している。そして、例えば無線電力送信装置１１が給電線１１ａ，１１ｂを介してアンテナ装置Ａ１，Ａ２への給電を行うと、同アンテナ装置Ａ１，Ａ２から電力電波が放射されることとなる。なお、受信装置１３及びこれに接続されるアンテナ装置Ａ４は、ピラーの内部（裏側）に設けられる（図示省略）。
On the other hand, in the
このように、本実施形態では、ドアハンドル３１の内部にアンテナ装置Ａ１を配設することにより、アウタパネル４０の外周面とアンテナ装置Ａ１との間に、換言すれば車両ボディの外周面とアンテナ装置Ａ１との間に間隙ＧＰを形成するようにしている。ちなみに、このようにドアハンドル３１の内部にアンテナ装置Ａ１を配設すれば、上記溝部４１を利用してアンテナ装置Ａ１と車両ボディの外周面との間に間隙ＧＰを容易に形成することができる。
Thus, in this embodiment, by arranging the antenna device A1 inside the
本実施形態では、ユーザの使い勝手上、通信エリアＳ１をある程度の広さに保つため、電力の無線伝送の観点からアンテナ装置Ａ１は高利得のものが好ましい。そのため、このアンテナ装置Ａ１に半波長ダイポールアンテナＤＡを採用している。ドアハンドル３１は略水平に且つ車両１の前後方向に沿って設けられるため、これに内蔵されるダイポールアンテナＤＡも略水平に且つ車両１の前後方向に沿って設けられる。従って、図８に示すような車両１の外側に広がる楕円状の通信エリアＳ１を形成する。図４に示すように、ダイポールアンテナＤＡは、水平方向に沿った車両１の前後方向、すなわち図示Ｙ方向に延びる２本のエレメント５１，５２と、給電線１１ａに接続されてエレメント５１，５２への給電を行う給電点５３とを有する。すなわち、ダイポールアンテナＤＡは、無線電力送信装置１１から給電線１１ａを介して給電点５３に給電されると、エレメント５１，５２から電力電波を放射する。ダイポールアンテナＤＡが放射する電力電波の一部は、反射面としてのアウタパネル４０（正確には溝部４１の内面）に反射して、この反射された電力電波は、ダイポールアンテナＤＡ本体から通信エリアＳ１へ向けて放射される電力電波と合わさる。このため、この通信エリアＳ１に放射される電力電波の強度が高まる、すなわち高利得となる。また、アウタパネル４０へ向けて放射される電力電波を同アウタパネル４０（溝部４１）とダイポールアンテナＤＡとの対向関係からなる電波反射構造を通じて通信エリアＳ１へ向けて放射させることにより通信エリアＳ１が好適に形成される。
In the present embodiment, the antenna device A1 preferably has a high gain from the viewpoint of wireless power transmission in order to maintain the communication area S1 to some extent for user convenience. For this reason, a half-wave dipole antenna DA is employed for the antenna device A1. Since the
図２に示すように、本実施形態では、アンテナ装置Ａ２に微小ループアンテナＬＡを用いる。図４に示すように、この微小ループアンテナＬＡは、ダイポールアンテナＤＡと車両ドア（アウタパネル４０）との間に配設される。図５に示すように、微小ループアンテナＬＡは、図示Ｙ軸方向に延びる辺と、略鉛直方向、すなわち図示Ｘ軸方向に延びる辺とからなるエレメント６１と、給電線１１ｂに接続されてエレメント６１への給電を行う給電点６３とから構成される。この微小ループアンテナＬＡのＸ軸方向に延びる辺の長さをＨ、Ｙ軸方向に延びる辺の長さをＷとすると、本実施形態の微小ループアンテナＬＡでは、Ｙ軸方向に延びる辺からの電力電波の放射量を抑えるべく、Ｈ＞Ｗとなるように設定されている。また、本実施形態の微小ループアンテナＬＡでは、そのエレメント６１の全長が、放射する電力電波の１波長よりも電気的に短くなるように設定されている。すなわち、電力電波の１波長の長さをλとすると、λ＞２（Ｈ＋Ｗ）となるように微小ループアンテナＬＡの各辺の長さが設定されている。この微小ループアンテナＬＡのＹ軸方向に延びる辺は、ダイポールアンテナＤＡの軸方向と平行になる。すなわち、微小ループアンテナＬＡのＸ軸方向に延びる辺は、ダイポールアンテナＤＡの軸方向に対して垂直（ねじれの位置）となる。給電点６３は、微小ループアンテナＬＡの鉛直辺に設けられている。すなわち、Ｚ軸方向（アウタパネル４０の正面）から見たとき、給電点６３は、ダイポールアンテナＤＡ上に位置するように、鉛直辺の中央に設けられている。微小ループアンテナＬＡは、無線電力送信装置１１から給電線１１ｂを介して給電点６３に給電されると、エレメント６１から電力電波を放射する。微小ループアンテナＬＡは、その形状から無指向に近い（指向性の弱い）電力電波を放射することは公知である。本実施形態では、上記ダイポールアンテナＤＡと同様に、微小ループアンテナＬＡの一部の電力電波は、アウタパネル４０によって反射する。従って、微小ループアンテナＬＡが放射する電力電波は、図９に示す半球状の通信エリアＳ２を形成する。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, a minute loop antenna LA is used for the antenna device A2. As shown in FIG. 4, the minute loop antenna LA is disposed between the dipole antenna DA and the vehicle door (outer panel 40). As shown in FIG. 5, the micro-loop antenna LA is connected to the
次に、ダイポールアンテナＤＡと微小ループアンテナＬＡの２つのアンテナが近接した状態における各アンテナに別々に給電した場合における電力電波の指向性について詳述する。 Next, the directivity of the electric power radio wave when the two antennas of the dipole antenna DA and the minute loop antenna LA are separately fed to each antenna will be described in detail.
図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すように、ダイポールアンテナＤＡに給電した場合は、当該ダイポールアンテナＤＡの軸方向であるＹ軸方向への電力電波の放射量が少ないことがわかる。これに対し、図６（ｂ）に示すように、ダイポールアンテナＤＡの電力電波の放射量は、Ｙ軸方向のそれに比べてＸ軸方向及びＺ軸方向へ多いことが確認できる。本実施形態では、ドア側（−Ｚ軸方向）へ放射された電力電波がアウタパネル４０によってドアの外側（＋Ｚ軸方向）へ反射される。このため、ダイポールアンテナＤＡの通信エリアＳ１は、反射した電力電波の影響によって＋Ｚ軸方向へ広い通信範囲（図８参照）となる。
As shown in FIGS. 6A and 6C, it can be seen that when the dipole antenna DA is fed, the radiation amount of the electric power radio wave in the Y-axis direction that is the axial direction of the dipole antenna DA is small. In contrast, as shown in FIG. 6B, it can be confirmed that the radiation amount of the electric power radio wave of the dipole antenna DA is larger in the X-axis direction and the Z-axis direction than in the Y-axis direction. In the present embodiment, the electric power radio wave radiated to the door side (−Z axis direction) is reflected to the outside of the door (+ Z axis direction) by the
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、微小ループアンテナＬＡに給電した場合の電力電波の放射量は、全方向とも略均一に分布している。一般に、アンテナ同士が接近していると一方のアンテナの電波によって他方のアンテナに誘起電流が生じる。この場合、一方のアンテナの特性が低下する。本実施形態の場合、微小ループアンテナＬＡとダイポールアンテナＤＡとは、同じドアハンドル３１に収容されている近接状態であるため、微小ループアンテナＬＡの電力電波によって、ダイポールアンテナＤＡに誘起電流が生じやすいと考えられる。この場合、微小ループアンテナＬＡが放射する電力電波の指向性が強まることが懸念されるものの、微小ループアンテナＬＡの電力電波の放射量は、全方向とも略均一に分布している。すなわち、本実施形態の場合において、微小ループアンテナＬＡの電力電波はダイポールアンテナＤＡの影響を受けにくいことがわかる。これは、図５に示すように、微小ループアンテナＬＡの鉛直辺と水平辺との大小関係が、Ｈ＞Ｗとなっているからである。従って、Ｙ軸に沿う水平辺から放射される電力電波はＸ軸に沿う鉛直辺から放射される電力電波よりも放射量が少ないため、当該電力電波によるダイポールアンテナＤＡへ誘起が一層起こりにくい。さらに、同じく図５に示すように、微小ループアンテナＬＡの給電点６３がＸ軸方向に延びる辺に設定されている。ダイポールアンテナＤＡは、その軸方向がＹ軸方向に設定されているため、Ｘ軸方向に延びる辺に給電される微小ループアンテナＬＡが放射する電力電波では誘起しにくくなっている。
As shown in FIGS. 7A to 7C, the radiation amount of the electric power radio wave when the micro loop antenna LA is fed is distributed substantially uniformly in all directions. In general, when the antennas are close to each other, an induced current is generated in the other antenna by the radio wave of one antenna. In this case, the characteristics of one antenna are degraded. In the case of this embodiment, since the minute loop antenna LA and the dipole antenna DA are close to each other accommodated in the
このように、微小ループアンテナＬＡの電力電波による、ダイポールアンテナＤＡの誘起電流の発生は極力抑えられる。すなわち、微小ループアンテナＬＡの電力電波は、ダイポールアンテナＤＡからの影響をあまり受けない。よって、微小ループアンテナＬＡの電力電波は、球状の通信エリアを形成することになるが、ダイポールアンテナＤＡの電力電波同様、アウタパネル４０によって反射する。しかし、微小ループアンテナＬＡが放射する電力電波は無指向に近い電波であって、ダイポールアンテナＤＡの放射する指向性の強い電力電波ではない。このため、微小ループアンテナＬＡは、図９に示す半球状の通信エリアＳ２を形成する。
In this way, the generation of the induced current of the dipole antenna DA due to the electric power wave of the minute loop antenna LA is suppressed as much as possible. That is, the electric power radio wave of the minute loop antenna LA is not significantly affected by the dipole antenna DA. Therefore, the power radio wave of the minute loop antenna LA forms a spherical communication area, but is reflected by the
次に、微小ループアンテナＬＡによって、ダイポールアンテナＤＡの指向性が補完されることについて説明する。
図８に示すように、ダイポールアンテナＤＡの放射する電力電波は、車両１沿いにヌルＮ１が形成される態様で通信エリアＳ１を形成する。一方、図９に示すように、微小ループアンテナＬＡの放射する電力電波は、ヌルＮ１（図８参照）を覆うようにその通信エリアＳ２を形成する。本実施形態では、無線電力送信装置１１に内蔵されるマイクロコンピュータによってスイッチ１６が定期的に切り替わる。つまり、図８と図９とに示す通信エリアＳ１，Ｓ２が定期的に切り替わる。従って、微小ループアンテナＬＡは、ダイポールアンテナＤＡのヌルＮ１を定期的に補完する、すなわち、ダイポールアンテナＤＡの指向性を補完する。
Next, it will be described that the directivity of the dipole antenna DA is complemented by the minute loop antenna LA.
As shown in FIG. 8, the electric power radio wave radiated from the dipole antenna DA forms a communication area S <b> 1 in such a manner that a null N <b> 1 is formed along the
このように通信エリアＳ１，Ｓ２が切り替わるので、携帯機２０を携帯したユーザが車両ドア（ドアハンドル３１）に近づくと、携帯機２０は、ダイポールアンテナＤＡ又は微小ループアンテナＬＡから放射される電力電波を受け取る。そして、携帯機２０は、その電力電波を電源電圧に変換した後起動して、車両１（車載装置１０）と通信することによって、車両１のドアロックの解除等を実行させる。なお、当然ではあるが、ヌルＮ１は、補完されるため、ユーザが車両沿いに車両ドアに近づいても、問題なく車両１と携帯機２０との通信が実行される。
Since the communication areas S1 and S2 are switched in this way, when the user carrying the
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ダイポールアンテナＤＡの高い利得を維持しつつ、同ダイポールアンテナＤＡの指向性により通信しにくかったヌルＮ１においては、微小ループアンテナＬＡがこれを補完する通信エリアＳ２を形成する。これにより、携帯機２０は、従来、車両１と通信しにくかったエリアにおいても通信できる、すなわち、携帯機２０は、より広範囲において車両１と通信することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the null N1 that is difficult to communicate with the directivity of the dipole antenna DA while maintaining the high gain of the dipole antenna DA, the minute loop antenna LA forms a communication area S2 that complements this. Thereby, the
（２）体格の小さな微小ループアンテナＬＡを採用することによって、ダイポールアンテナＤＡの指向性を補完するための最適な位置であるドアハンドル３１に設けることができる。すなわち、ダイポールアンテナＤＡと微小ループアンテナＬＡとによって携帯機との通信を行うための好適な通信エリアＳ１，Ｓ２を形成することができる。
(2) By adopting the small loop antenna LA with a small physique, it can be provided on the
（３）微小ループアンテナＬＡは、鉛直方向（Ｘ軸方向）に延びる辺が水平方向（Ｙ軸方向）に延びる辺よりも長く設定されている。このため、鉛直方向に延びる辺から放射される無線電波の量が、水平方向に延びる辺から放射される無線電波の量よりも多くなる。このように構成することによって、ダイポールアンテナＤＡと近接した微小ループアンテナＬＡは、依然としてダイポールアンテナＤＡの影響を受けるもののその影響が小さく抑えられるようになっている。このため、微小ループアンテナＬＡは、ダイポールアンテナＤＡと近接した状態であっても無指向に近い電力電波を放射することができる。結果として、微小ループアンテナＬＡは、ダイポールアンテナＤＡのヌルＮ１を補完する。 (3) The minute loop antenna LA is set such that the side extending in the vertical direction (X-axis direction) is longer than the side extending in the horizontal direction (Y-axis direction). For this reason, the amount of radio waves radiated from the side extending in the vertical direction is larger than the amount of radio waves radiated from the side extending in the horizontal direction. By configuring in this way, the minute loop antenna LA adjacent to the dipole antenna DA is still affected by the dipole antenna DA, but the influence is suppressed to a small level. For this reason, the minute loop antenna LA can radiate power waves that are nearly non-directional even in the state of being close to the dipole antenna DA. As a result, the minute loop antenna LA complements the null N1 of the dipole antenna DA.
（４）給電点６３を微小ループアンテナＬＡの鉛直方向に延びる辺に設けることによって、同辺から放射される無線電波の量が、水平方向に延びる辺から放射される無線電波の量よりも多くなる。このように構成することによって、ダイポールアンテナＤＡと近接した微小ループアンテナＬＡは、依然としてダイポールアンテナＤＡの影響を受けるもののその影響が小さく抑えられるようになっている。このため、微小ループアンテナＬＡは、ダイポールアンテナＤＡと近接した状態であっても無指向に近い電力電波を放射することができる。結果として、微小ループアンテナＬＡは、ダイポールアンテナＤＡのヌルＮ１を補完する。
(4) By providing the
（５）スイッチ１６により微小ループアンテナＬＡとダイポールアンテナＤＡとが定期的に切り替えられる。すなわち、微小ループアンテナＬＡに給電されるタイミングは、ダイポールアンテナＤＡに給電されるタイミングと異なる。これにより、微小ループアンテナＬＡから放射される電力電波が、ダイポールアンテナＤＡから受ける影響を小さく抑えられる。よって、より確実にダイポールアンテナのヌルを補完することができる。
(5) The minute loop antenna LA and the dipole antenna DA are periodically switched by the
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、微小ループアンテナＬＡに設ける給電点６３は、必ずしもＸ軸方向に延びる辺に設けなくてもよい。例えば、図１０に示すように、Ｙ軸方向に延びる辺に給電点６３を設けるようにしてもよい。このように構成すると、Ｙ軸方向に延びる辺から放射される電力電波の量が増加するため、ダイポールアンテナＤＡに誘起電流が生じやすくなる。このことは、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、微小ループアンテナＬＡのＹ軸方向への電力電波の放射量が減少していることからも明らかである。しかしながら、図１１（ａ）と図６（ａ）とを比較すると、本実施形態の微小ループアンテナＬＡは、ダイポールアンテナＤＡよりもＹ軸方向への電力電波の放射量が多い。つまり、ダイポールアンテナＤＡのヌルＮ１を補完する。すなわち、微小ループアンテナＬＡは、その給電点の位置にかかわらずダイポールアンテナＤＡの指向性を補完する。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the
・上記実施形態において、微小ループアンテナＬＡは、これに限らず微小ダイポールアンテナ等他の小形アンテナであってもよい。
・上記実施形態において、微小ループアンテナＬＡの鉛直辺及び水平辺の長さは、Ｈ＜Ｗを満たすように形成してもよい。また、微小ループアンテナの形状は、四角形に限らず、三角形状や円状等、ループ形状をなしていればよい。このようにしても、ダイポールアンテナＤＡの指向性を補完するという効果は得られる。
In the above embodiment, the minute loop antenna LA is not limited to this, and may be another small antenna such as a minute dipole antenna.
In the above embodiment, the length of the vertical side and the horizontal side of the minute loop antenna LA may be formed so as to satisfy H <W. Further, the shape of the minute loop antenna is not limited to a quadrangle, and may be a loop shape such as a triangular shape or a circular shape. Even in this case, the effect of complementing the directivity of the dipole antenna DA can be obtained.
・上記実施形態において、ダイポールアンテナＤＡ及び微小ループアンテナＬＡは、ドアハンドル３１に設けられるものに限らない。例えば、ピラーや、サイドミラー等の車両の樹脂形成部分に設けてもよい。
In the above embodiment, the dipole antenna DA and the minute loop antenna LA are not limited to those provided on the
・上記実施形態において、ダイポールアンテナＤＡは、軸方向が一直線である線状のダイポールアンテナに限らず、Ｖ型ダイポールアンテナや折り返しダイポールアンテナなど他の種類のダイポールアンテナであってもよい。 In the above embodiment, the dipole antenna DA is not limited to a linear dipole antenna whose axial direction is a straight line, and may be another type of dipole antenna such as a V-type dipole antenna or a folded dipole antenna.
・上記実施形態において、ダイポールアンテナＤＡ及び微小ループアンテナＬＡは、無線電波としてＵＨＦ帯の電力電波を携帯機２０に通信したが、これに限らず、ＶＨＦ帯やマイクロ波などの他の領域の無線電波でもよい。すなわち、ダイポールアンテナＤＡ及び微小ループアンテナＬＡが放射する無線電波によって車両１と携帯機２０とが通信しさえすればよい。
In the above embodiment, the dipole antenna DA and the minute loop antenna LA communicate UHF band power radio waves as radio waves to the
・上記実施形態において、スイッチ１６は省略してもよい。この場合には、ダイポールアンテナＤＡと微小ループアンテナＬＡとの距離をある程度離すのが好ましい。
・上記実施形態において、ダイポールアンテナＤＡ及び微小ループアンテナＬＡは、車両に適用したが、住宅などに適用してもよい。要するに、電子キーシステムを利用してドアのアンロック等を行うことができるものに適用することができる。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the dipole antenna DA and the minute loop antenna LA are applied to a vehicle, but may be applied to a house or the like. In short, the present invention can be applied to a device capable of unlocking a door using an electronic key system.
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記ダイポールアンテナと前記小形アンテナ又は前記微小ループアンテナとは、車両に設けることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のアンテナ装置。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(A) The antenna device according to any one of
駐車場などにおいては、隣接する車両との間隔が狭い場合が存在する。この場合、携帯機を把持したユーザは車両沿いでしかドアに近づくことができない。このような場合、従来のアンテナ装置では、車両沿いにヌルが形成されているため、車両と携帯機との間で好適な通信が行われないおそれがあった。 In parking lots and the like, there are cases where the distance between adjacent vehicles is narrow. In this case, the user holding the portable device can only approach the door along the vehicle. In such a case, in the conventional antenna device, since nulls are formed along the vehicle, there is a possibility that suitable communication may not be performed between the vehicle and the portable device.
そこで、同構成によれば、小形アンテナ又は微小ループアンテナが放射する無線電波は、ダイポールアンテナが放射する無線電波の指向性を補完する。これにより、ダイポールアンテナが放射する無線電波によって形成される車両沿いのヌルが補完される。従って、携帯機を把持したユーザが車両沿いに近づく場合であっても当該携帯機と車両との通信が好適に行われる。 Therefore, according to the same configuration, the radio wave emitted from the small antenna or the minute loop antenna complements the directivity of the radio wave emitted from the dipole antenna. Thereby, the null along the vehicle formed by the radio wave radiated from the dipole antenna is complemented. Therefore, even when the user holding the portable device approaches along the vehicle, the communication between the portable device and the vehicle is preferably performed.
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７…アンテナ装置、ＤＡ…ダイポールアンテナ、ＧＰ…間隙、Ｎ，Ｎ１…ヌル、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１…通信エリア、ＬＡ…微小ループアンテナ、１，８０…車両、１０…車載装置、１１…無線電力送信装置、１１ａ，１１ｂ…給電線、１２…受信装置、１４…車両制御装置、１５…制御対象、１６…スイッチ、２０…携帯機、２１…整流装置、２２…送信装置、２３…携帯機制御装置、２４…電源装置、３０…ドアハンドル装置、３１…ドアハンドル、３１ａ…把持部、３２…操作部、３３…回動部、４０…アウタパネル、４１…溝部、４２…支持部材、５１，５２，６１…エレメント、５３，６３…給電点、８１…送信装置、８２…受信装置、８３…車両制御装置、８４…ドアロック装置、９０…携帯機。
A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 ... Antenna device, DA ... Dipole antenna, GP ... Gap, N, N1 ... Null, S1, S2, S11 ... Communication area, LA ... Micro loop antenna, 1,80 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Vehicle, 10: In-vehicle device, 11: Wireless power transmission device, 11a, 11b ... Feed line, 12 ... Reception device, 14 ... Vehicle control device, 15 ... Control object, 16 ... Switch, 20 ... Portable device, 21 ... Rectification Device: 22 ... Transmitting device, 23 ... Portable device control device, 24 ... Power supply device, 30 ... Door handle device, 31 ... Door handle, 31a ... Gripping part, 32 ... Operation part, 33 ... Turning part, 40 ... Outer panel, DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ドア又はその近傍に設けられ、前記第１通信エリアのヌルを含む態様で設定される第２通信エリアに向けて無線電波を放射する小形アンテナを備えることを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device comprising a dipole antenna provided on a door and radiating radio waves toward a first communication area set around the door through the dipole antenna,
An antenna apparatus comprising a small antenna that is provided at or near the door and radiates radio waves toward a second communication area set in a manner including a null of the first communication area.
前記小形アンテナは、微小ループアンテナであって、
前記微小ループアンテナは、前記ダイポールアンテナとともにドアハンドルに設けられることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1,
The small antenna is a micro loop antenna,
The antenna device, wherein the minute loop antenna is provided on a door handle together with the dipole antenna.
前記ダイポールアンテナは、その軸方向が水平方向に設けられ、
前記微小ループアンテナは、その鉛直方向に延びる辺が、水平方向へ延びる辺よりも長く設定されることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 2, wherein
The dipole antenna is provided with a horizontal axis direction,
The antenna device characterized in that the minute loop antenna is set such that a side extending in the vertical direction is longer than a side extending in the horizontal direction.
前記微小ループアンテナは、鉛直方向に延びる辺に給電点を有することを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to claim 2 or 3,
The micro loop antenna has a feeding point on a side extending in a vertical direction.
前記ダイポールアンテナと前記微小ループアンテナとへ給電するタイミングを切り替えるスイッチを備えることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to any one of claims 2 to 4,
An antenna device comprising: a switch that switches a timing for supplying power to the dipole antenna and the minute loop antenna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010143639A JP2012010064A (en) | 2010-06-24 | 2010-06-24 | Antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010143639A JP2012010064A (en) | 2010-06-24 | 2010-06-24 | Antenna device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=45540124
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012010064A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022014157A1 (en) * | 2020-07-16 | 2022-01-20 | アルプスアルパイン株式会社 | Antenna device |
| JP7415609B2 (en) | 2020-01-30 | 2024-01-17 | 株式会社アイシン | Lock/unlock module and door handle module |
-
2010
- 2010-06-24 JP JP2010143639A patent/JP2012010064A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7415609B2 (en) | 2020-01-30 | 2024-01-17 | 株式会社アイシン | Lock/unlock module and door handle module |
| WO2022014157A1 (en) * | 2020-07-16 | 2022-01-20 | アルプスアルパイン株式会社 | Antenna device |
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