JP2017123547A - アンテナ装置およびキーレスエントリー装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ところで、図8A,図8Bに示すように、LF信号やRF信号を送受信するアンテナとしてコイルアンテナ501が用いられる。このようなコイルアンテナ501の外周には絶縁層(図示せず)を介して金属板513が配置されている。コイルアンテナ501でRF信号を送受信すると、電波受信時のコイルアンテナ501からの磁界の変動により金属板に渦電流Ixが発生する。当該渦電流Ixは、受信電波によって生じる電流Itとは逆向きに発生し、受信電波の受信強度を低下させてしまうという問題がある。
一方、本発明のアンテナ装置の前記基板上に、前記第1のアンテナとは別に高周波の信号を送信あるいは受信する第2のアンテナを設けた場合には、前記キャパシタが低インピーダンスになり、前記第1の導電層が外来ノイズを遮蔽するシールドとして機能を果たし、S/N特性が改善され、耐ノイズ性が向上する。
この構成によれば、前記第1の導電層に簡単な構成で前記遮断部を形成できる。
この構成によれば、前記キャパシタを多層構造で実現できる。
この構成によれば、第1のアンテナ3は、3軸のうちの1軸が第1の導電層と垂直になるように配置されている。そのため、当該直交する1軸以外の2軸を流れる電流に応じた磁界は、第1の導電層に平行になり、渦電流を生じさせない。これにより、いずれの軸方向においても良好な受信感度を確保できる。
この構成によれば、前記第1の周波数を含む第1の周波数帯域の信号と、前記第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域の信号との双方を高感度に受信できる。
好適には本発明のアンテナ装置の前記第2の周波数帯域はRF帯域であり、前記第2のアンテナは、ループアンテナである。
この構成によれば、本発明を車両等に適用した場合に、車両からLF電波等の低周波電波を受信し、RF電波等の高周波電波を車両に送信する構成において、低周波受信アンテナに前記第1のアンテナを使用することで、低周波の受信強度を向上させ、周辺の高周波ノイズを抑え、受信感度を向上できる。これにより、車両からの低周波電波の送信エネルギーを上げなくても、車両と携帯機器との交信距離を延ばすことができる。
図1は、本発明の第1実施形態のアンテナ装置1の平面図である。
図2は図1に示すアンテナ装置1の断面線A−Aにおける断面図、図3は図1に示すアンテナ装置1の断面線B−Bにおける断面図である。
図6は、アンテナ装置1の平面図であるが、理解を容易にするために、遮断部11およびキャパシタ61を表示している。
基板41には、キャパシタ61、受信回路51および送信回路53を囲むように第2のアンテナ15が形成されている。本実施形態では、第2のアンテナ15としてループアンテナを例示するが、第2のアンテナ15はループアンテナ以外でもよい。
第1のアンテナ3は、第1の周波数の信号の送受信を行う。また、第2のアンテナ15は、第2の周波数の信号の送受信を行う。
また、本実施形態において、第2の周波数は、RF(Radio Frequency)周波数であり、例えば、300MHz、400MHz等である。また、第2の周波数帯域は、例えば、313MHz,433MHz,920MHzを含む帯域であり、例えば、300〜950MHzの帯域である。
図1に示すように、アンテナ装置1は、基板41上に、第1のアンテナ3、受信回路51、送信回路53および第2のアンテナ15が形成されている。
第1の導電層43は、例えば、接地されている(グランドとなる)。第1の導電層43は、例えば、銅やアルミニウム等の導電性の部材で形成される。
基板41の第1のアンテナ3と対向する位置は第1の導電層43が形成されていない開口部43aとなっている。第1のアンテナ3は、例えば、3軸のコイルアンテナであり、導線をフェライトを囲むように渦巻き状に巻き回して形成されている。
配線層47は、受信回路51と対向する位置においての接続端子51aと接続されており、送信回路53と対向する位置においてのその接続端子(図示せず)と接続されている。
また、絶縁層45上には、配線層47の周囲に第2のアンテナ15が形成されている。
配線層47および第2のアンテナ15は、アルミニウム箔や銅箔等の金属箔からなり、同一工程で形成される。
第2のアンテナ15は、第1のアンテナ3、受信回路51および送信回路53を囲み、基板41の外周に沿って形成されている。
遮断部11は、第1の導電層43に形成された切り欠き部である。切り欠き部としたことで第1の導電層43に簡単な構成で遮断部11を形成できる。
キャパシタ61は、遮断部11と並列に設けられ、第1の周波数を含む第1の周波数帯域の信号に応じて、高インピーダンスとなり、第1の周波数を含む第1の周波数帯域の信号に応じた渦電流を遮断する。
一方、キャパシタ61は、第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域の信号に応じて低インピーダンスとなり、第2の周波数帯域の信号に応じた電流を通過させる。すなわち、キャパシタ61は、高周波において導通する機能を有し、外来ノイズを遮断するシールドとしての機能を果たす。これによって、第2のアンテナ15による高周波通信において、耐ノイズ性を向上できる。
下記式(1)において、fは周波数、Cは容量を示す。
すなわち、周波数fが大きくなるに従ってインピーダンスZは下がる。
例えば、第1の周波数が190kHzでは、容量Cは100pF前後に設定される。。
Z=1/j2πfC …(1)
[低周波の受信動作]
第1のアンテナ3が低周波の第1の周波数の信号を受信する。
このとき、第1のアンテナ3を流れる電流に応じた磁界が第1の導電層43に交差し、第1のアンテナ3を囲む第1の導電層43の環状電流路に磁界を弱める方向に渦電流を発生させようとする。しかしながら、当該環状電流路には、切り欠き部である遮断部11が形成されているため、図4に示すように、当該環状電流路が遮断されていると共に、キャパシタ61は高インピーダンスとなっているので、磁界を弱める渦電流発生しない。
受信回路51は、第1のアンテナ3からの受信信号に応じた電流を基に受信処理を行う。
送信回路53が送信処理を行い、第2のアンテナ15から第2の周波数の信号が送信される。
このとき、キャパシタ61は低インピーダンスとなり、第1の導電層43に渦電流Ixが流れて、外来ノイズ(携帯電話などの1GHz、2GHz)を遮蔽するシールド効果が生じる。これにより、高周波送受信のS/N性が改善され、高い耐ノイズ性を実現できる。すなわち、第1の導電層43にグランドとしての機能を持たせ、基準電圧を安定化できる。
また、アンテナ装置1によれば、第2のアンテナ15によって高周波の電波を送受信する場合には、遮断部11が低インピーダンス(導通)となり、第1の導電層43がシールド機能を発揮し、高いS/N特性を発揮できる。
また、アンテナ装置1によれば、第1のアンテナ3は、3軸のうちの1軸が第1の導電層43と垂直になるように配置されている。そのため、当該直交する1軸以外の2軸を流れる電流に応じた磁界は、第1の導電層43に平行になり、渦電流を生じさせない。これにより、いずれの軸方向においても良好な受信感度を確保できる。
上述した実施形態では、キャパシタ61をコンデンサによって実現したが、本実施形態では、第1の導電層43の階層パターンによってキャパシタ161を実現する場合を説明する。
図6に示すように、第1の導電層43の厚み方向に第1の導電層43と離間して設けられた第2の導電層143を有する。また、第2の導電層143に対して第1の導電層43と反対側には、第2の導電層243が形成されている。第1の導電層43および第2の導電層143,243は、例えば、グラウンドである。
また、第1の導電層43には遮断部11が形成されており、第2の導電層143には遮断部111が形成されており、第2の導電層243には遮断部211が形成されている。
上記厚み方向と直交する方向において、遮断部11、遮断部111および遮断部211は相互に異なる位置に設けられている。
ここでキャパシタ161、261は、上述したように第1の導電層43及び第2の導電層143,243の間にある絶縁層145,245を誘電体として利用しても良いし、チップ部品等を用いてもよい。
第1のアンテナ3が低周波の第1の周波数の信号を受信する。
このとき、第1のアンテナ3を流れる電流に応じた磁界が第1の導電層43に交差し、第1のアンテナ3を囲む第1の導電層43および第2の導電層143,243の環状電流路に渦電流を発生させようとする。しかしながら、当該環状電流路には、切り欠き部である遮断部11,111,211が形成されているため、当該環状電流路が遮断されていると共に、キャパシタ161,261は高インピーダンスとなっているので、遮断部11,111,211の両端でバイパスされず、渦電流は発生しない。
受信回路51は、第1のアンテナ3からの受信信号に応じた電流を基に受信処理を行う。
送信回路53が送信処理を行い、第2のアンテナ15から第2の周波数の信号が送信される。
このとき、キャパシタ161a,161bは低インピーダンスとなり、第1の導電層43および第2の導電層143,243が外来ノイズを遮蔽するシールドとして機能を果たし、S/N特性が改善され、高い耐ノイズ性を実現できる。すなわち、第1の導電層43および第2の導電層143,243にグランドとしての機能を持たせ、基準電圧を安定化できる。
本実施形態では、上述した本実施形態のアンテナ装置を備えたキーレスエントリー装置を説明する。
図7に示すように、本実施形態のキーレスエントリー装置101は、車載通信装置201と無線通信を行う。
キーレスエントリー装置101は、車両から第1の周波数のLF電波を受信する第1のアンテナ(LF)3と、第1のアンテナ3で受信したLF電波の受信処理を行う受信回路51と、車両に第2の周波数のRF電波を送信する第2のアンテナ(RF)15と、第2のアンテナ15から送信するRF電波の送信処理を行う送信回路53と、受信回路51および送信回路53を制御する制御部111とを有する。
なお、車載通信装置201は、図1に示すアンテナ装置1の構成を全て含む。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
上述した実施形態では、第1のアンテナ3および第2のアンテナ15において、信号を送受信する場合を例示したが、受信のみ、送信のみをする場合にも本発明は適用可能である。
3…第1のアンテナ
15…第2のアンテナ
41…基板
43,143,243…第1の導電層
45,145,245…絶縁層
47…配線層
51,251…受信回路
53,253…送信回路
55…絶縁層
11,111,211…遮断部
61,161a,161b…キャパシタ
101…キーレスエントリー装置
111,211…制御回路
201…車載通信装置
Claims (8)
- 基板と、
前記基板に設けられた第1のアンテナと、
前記基板上において前記第1のアンテナの周囲を囲み、前記第1のアンテナにおいて発生した磁界が交差する第1の導電層と、
前記第1のアンテナで送信または受信される第1の周波数の信号に応じた前記第1の導電層の渦電流を遮断する遮断部と、
前記遮断部と並列に設けられ、前記第1の周波数を含む第1の周波数帯域の信号に応じた電流を遮断し、前記第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域の信号に応じた電流を通過させるキャパシタと
を有する第1のアンテナ装置。 - 前記遮断部は、前記第1の導電層に形成された切り欠き部であり、
前記キャパシタは、前記切り欠き部によって切断された前記第1の導電層の環状電流路を接続する
請求項1に記載の第1のアンテナ装置。 - 前記第1の導電層の厚み方向に当該第1の導電層と離間して設けられた第2の導電層を有し、
前記遮断部は、前記第1の導電層に形成された切り欠き部であり、
前記キャパシタは、前記切り欠き部の両側の前記第1の導電層と、前記第2の導電層とを容量結合する
請求項1または請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記第1のアンテナは3軸のアンテナであり、当該3軸のうちのいずれか1軸が前記導電層と垂直になるように前記第1のアンテナが配置される
請求項1〜3のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 前記第2の帯域の信号を送信または受信し、前記基板に設けられた第2のアンテナ
を有する請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 前記第1のアンテナはコイルアンテナである
請求項1〜5のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 前記第2の周波数帯域はRF帯域であり、
前記第2のアンテナは、ループアンテナである
請求項1〜6のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の前記アンテナ装置を有するキーレスエントリー装置。
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