JP3562476B2

JP3562476B2 - ループアンテナ装置

Info

Publication number: JP3562476B2
Application number: JP2001038789A
Authority: JP
Inventors: 清一家田; 裕一村上; 聡村本; 栄司虫明
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP2001308629A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属等の導体の近傍に配置して使用されるループアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のアンテナ装置として、２つのアンテナを用いて異なる２方向に指向性をもつループアンテナ装置が採用されている。例えば、このループアンテナ装置には、独国特許公開公報ＤＥ４１０５８２６に開示された図６に示すようなものがある。
【０００３】
同図に示すように、ループアンテナ装置５１は、フェライトロッド５２に巻回されたコイル５３とそのコイル５３に並列接続された共振容量Ｃ２とによって並列共振回路が形成された第１アンテナ５４と、フェライトロッド５２の外側に設けられた円形コイル５５とその円形コイル５５に並列接続された共振容量Ｃ１とによって並列共振回路が形成された第２アンテナ５６とを備えている。第１アンテナ５４は第２アンテナ５６に対して径方向に所定角度θだけ傾けて配置され、両アンテナ５４，５６は磁気的に結合した状態となっている。電源（発振器）Ｓが発振すると、コイル５３はｙ軸方向の磁界成分Ｈｙを発生し、円形コイル５５はｚ軸方向の磁界成分Ｈｚを発生し、この磁界成分ＨｙとＨｚは互いに直交した軸成分となる。
【０００４】
例えば、このループアンテナ装置５１をキーレスエントリー装置の一部品として使用する場合、ループアンテナ装置５１は車両のドア等に取り付けられる。この場合、磁界成分は多軸成分であるため、いずれかの軸成分はドア部品である導体板に対して交差する向きになる場合がある。例えば、図７に示すようにループアンテナ装置５１はその磁界成分Ｈｚがドア部品である導体板に直交する向きで、その導体板５７に接近した状態で組付けられるものとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このループアンテナ装置５１をキーレスエントリー装置の一部品として使用する場合、アンテナ特性を確保するために、ループアンテナ装置５１を導体板５７から任意の設定距離だけ離すか、導体板５７に近接した状態となるときはアンテナ定数を調整して組付けられる。図７のような組付け状態で電源発振時、コイルの内部にはｚ軸方向の放射磁界Ｈｚが発生する。このとき、導体板から放射磁界Ｈｚと反対方向に磁界−Ｈｚが放射され、円形コイル５５によって放射される磁界成分Ｈｚがその反対方向の磁界成分−Ｈｚによって打ち消されてしまうという問題が生じる。この問題を回避するために、ループアンテナ装置５１を導体板５７から離して配置すればよいが、この場合、ドアの厚さ幅を余分に確保する必要性が生じ、ドアが幅方向に大型化する問題が生じてしまう。
【０００６】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、導体の近傍に配置しても、ループアンテナ装置のコイルに発生する放射磁界を確保できるループアンテナ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、車両のドアのドアハンドルは少なくとも一部が導体から成り、該ドアハンドルの内部に配設されるループアンテナ装置であって、第１磁界成分を発生させる第１アンテナと、該第１磁界成分と直交すると共に前記ドアハンドルの導体部分と直交する方向に第２磁界成分を発生させる第２アンテナとを備えたアンテナと、前記ドアハンドルの導体部分と前記第２アンテナとの間に配設されて、前記第２磁界成分のうちの前記第２アンテナから前記ドアハンドルの導体部分側に放射される磁界成分を吸収する電磁波吸収材とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
この発明によれば、第２アンテナからは導体部分と直交する方向に第２磁界成分が発生する。その第２磁界成分のうちの前記第２アンテナから前記ドアハンドルの導体部分側に放射される磁界成分が電磁波吸収材によって吸収される。これにより、アンテナから生じる第２磁界成分のうち、導体部分側に生じる磁界成分が発生し難くなり、電波の送受信に必要な放射磁界の基本成分が確保される。この結果、アンテナを導体の近傍に配置しても充分なアンテナ特性が得られることになり、例えばループアンテナ装置をキーレスエントリー装置の部品として使用するとき、感度が良いアンテナ特性に優れた装置となる。また、第１アンテナによって第１磁界成分が発生され、その第１磁界成分と直交する向きの第２磁界成分が第２アンテナによって発生される。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記第１アンテナは、第１コイルと、該第１コイルに接続される第１共振容量とからなる第１共振回路を備え、前記第２アンテナは、前記第１アンテナの外側において、前記第１コイルの巻線方向と直交する方向に巻かれた第２コイルと、該第２コイルに接続されるとともに前記第１コイルの巻線方向と同じ方向に巻かれたリンクコイルと、該リンクコイルに接続された第２共振容量とからなる第２共振回路を備えたことを要旨とする。
【００１２】
この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、第１コイルと第１共振容量からなる第１共振回路が共振することにより、第１アンテナの第１コイルから第１磁界成分が生じる。一方、第１共振回路が共振したとき、相互誘導作用によりリンクコイルを介して第２アンテナの第２コイルに誘導起電力が生じ、第２コイルと第２共振容量からなる第２共振回路が共振して、第２コイルから第２磁界成分が生じる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記電磁波吸収材は電磁波吸収シートであることを要旨とする。
この発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、シート状の電磁波吸収シートを使用しているので、取付けが簡単であるとともに、ループアンテナ装置の組付構造の小型化または薄型化に寄与する。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記電磁波吸収材は、前記ドアハンドルの導体部分における前記アンテナ側の面に固着され、前記アンテナと前記ドアハンドルの導体部分の間の距離は２０ｍｍ以下とすることを要旨とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記電磁波吸収材は、少なくとも前記第２アンテナのコイルの内部にできる磁場発生領域よりも広い面積を有することを要旨とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるループアンテナ装置に具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
【００１９】
図２及び図４に示すように、ループアンテナ装置１はキーレスエントリー装置用の送信用アンテナで、特にスマートエントリー装置に採用され、例えば車両（例えば自動車）のドア２のドアハンドル２ａの内部に配設されいる。なお、ドアハンドル２ａがケースおよび車両部品に相当する。ドアハンドル２ａは、鉄等の導体（導体板）からなるハンドルケース３と、樹脂からなるハンドルケース４とを組付けて本体ケース５が形成され、樹脂側のハンドルケース４がドア２の外側になる向きに配置されている。
【００２０】
図１及び図３に示すように、ループアンテナ装置１は、第１アンテナ６と第２アンテナ７とを備えている。なお、第１アンテナ６と第２アンテナ７によりアンテナＡＮＴが構成される。第１アンテナ６は、直方体形状のフェライトとしてのフェライトコア（フェライトバー）８に対しその長手方向と直交する方向に巻回された第１コイルとしてのコイル９を有している。フェライトコア８はアンテナ効率を良くするために、マンガンジンクやニッケルジンク等の材質を使用している。また、フェライトコア８の形状は円筒形状でもよい。
【００２１】
第２アンテナ７は、第１アンテナ６のコイル９の外側にフェライトコア８の長手方向に延びる環状に巻回された第２コイルとしてのコイル１０と、コイル１０の一端がフェライトコア８に所定の巻数だけ巻回されたリンクコイル１１とを有している。コイル１０は、例えばＡＢＳ樹脂やポリカーボネイド等の樹脂を材質に使用したボビン１２（図２，図３参照）に巻回されている。なお、図１ではボビン１２は省略されている。コイル１０は、第１アンテナ６のコイル９に対して所定の空隙を開けた状態で配置されており、コイル９とコイル１０はフェライトコア８を共有している。
【００２２】
図３は、ループアンテナ装置１の構造をより詳しく説明するための図であり、（ａ）は第１アンテナ６のコイル９と、第２アンテナ７のコイル１０及びリンクコイル１１の巻き方の説明図であり、（ｂ）はその等価回路である。図３（ｂ）において、Ｌ１，Ｌ２２，Ｌ２１は、コイル９〜１１のインダクタンスを示している。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、第２アンテナ７のコイル１０の端子ｐとリンクコイル１１の端子ｑとの間には、第２共振容量としての共振容量（コンデンサ）Ｃ１と電源（発振器）ＯＳが直列接続されている。また、第１アンテナ６の端子ｒ，ｒ間には、第１共振容量としての共振容量（コンデンサ）Ｃ２が接続されている。従って、第２アンテナ７はコイル１０、リンクコイル１１及び共振容量Ｃ１とが直列接続されて直列共振回路（第２共振回路）を形成している。また、第１アンテナ６はコイル９と共振容量Ｃ２が並列接続されて並列共振回路（第１共振回路）を形成している。第１アンテナ６と第２アンテナ７の結合度は、リンクコイル１１の巻数で自由に設定可能である。また、共振容量Ｃ１は電源ＯＳの使用周波数で並列共振するように値設定され、共振容量Ｃ２も使用周波数で直列共振するように値設定される。
【００２４】
第２アンテナ７の電源ＯＳを発振することによって、第１アンテナ６のコイル９が励振されてコイル９に電流が流れる。よって、図２に示すように、発振時にはリンクコイル１１と第１アンテナ６のコイル９によってｘ軸方向の磁界Ｈｘが発生し、第２アンテナ７のコイル１０によってｙ軸方向の磁界Ｈｙが発生する。これら２つの磁界成分Ｈｘ，Ｈｙは互いに直交する向きとなる。
【００２５】
図１及び図２に示すように、アンテナ６（またはアンテナ７）と導体製のハンドルケース３を構成する導体板１３との間には、導体板１３の内面に固着された電磁波吸収材としての電磁波吸収シート１４が介装されている。電磁波吸収シート１４の配置位置は、例えばアンテナＡＮＴの外径を、図１のｘ方向に７０ｍｍ、ｙ方向に１０ｍｍ、ｚ方向に１２ｍｍとすると、以下のようになる。つまり、アンテナＡＮＴとドア２の間の距離である図２に示すＡが３０〜３８ｍｍ、アンテナＡＮＴとハンドルケース３の間の距離である図２に示すＢが約２０ｍｍとなるように設定されている。ここで本例において、アンテナＡＮＴを導体からなるハンドルケース３の近傍に位置させる場合、その近傍とは２０ｍｍ以下であるとする。
【００２６】
電磁波吸収シート１４は磁性粉とゴム材（絶縁層）を材料としており、その材料の組合わせとして、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金（偏平状）とポリエチレン系熱可塑性エストラマー（トーキン（株）の製品「バスタレイド」）、Ｍｎ／ＺｎフェライトとＥＰＤＭ（ＴＤＫ（株）の製品「フレキシールド（ＩＲ−Ｂ０２）」、Ｍｎ／Ｍｇ／Ｚｎフェライトと軟質ポリ塩化ビニル（ＴＤＫ（株）の製品「フレキシールド（ＩＶ−Ｍ））等が使用されている。また、これら製品に代えて同じような電波吸収効果を有する他の電磁波吸収材を使用してもよい。なお、電磁波吸収シート１４の材質は磁性粉とゴムに代えて電磁波吸収可能な塗料等であってもよい。電磁波吸収シート１４は、少なくとも第２アンテナ７のコイル１０の内部にできる磁場発生領域よりも広い面積を有し、約１ｍｍ程度の厚さ幅を有している。
【００２７】
次に前記のように構成されたループアンテナ装置１の作用を説明する。
例えば、図２に示すように、第２アンテナ７のコイル１０の巻回方向が導体板１３と平行となるようにループアンテナ装置１がドアハンドル２ａ内部に配置されたとする。電源が発振するとコイル９に磁界Ｈｘが発生し、コイル１０に磁界Ｈｙが発生し、磁界Ｈｙが導体板１３と直交する向きに放射される。但し、図２ではｙ軸方向の磁界成分のみを図示する。このとき、電磁波吸収シート１４によって反対側（導体板１３側）に放射される磁界−Ｈｙが吸収されるので、導体板１３側には磁界−Ｈｙが発生し難くなる。従って、コイル１０により発生する放射磁界Ｈｙはそのまま得られることになり、例えばこのループアンテナ装置１をキーレスエントリー装置等の遠隔操作できる装置に使用する場合、感度の良い装置となる。
【００２８】
図５は、図１のｘｙ平面の電界成分の放射指向性を磁界分布で示したグラフである。同図において、横軸は導体面（導体板１３の表面）と垂直な方向を角度０度とした角度θ（ｄｅｇ．）、縦軸は電界強度（ｄＢμＶ／ｍ）である。電界強度の値が大きいほど高感度の装置として使用でき、特に電界強度の平均値が高いことが望ましい。この図では、白丸を結んだ実線が電磁波吸収シート１４を取り付けなかった場合で、黒丸を結んだ実線が電磁波吸収シート１４を介装した場合である。同図に示すように、角度０度のとき電界強度が大幅（約１２ｄＢμＶ／ｍ）に増大している。従って、特にループアンテナ装置をキーレスエントリー装置に採用する場合、操作者は０度から遠隔操作することが多いので、アンテナ特性の高いループアンテナ装置となる。また、この場合、キーは主にドアハンドル２ａの付近（例えば−３０〜３０ｄｅｇ．）から遠隔操作されるため、電磁波吸収シート１４を取付けることによってこの角度範囲内の電波の検出感度が向上しているので、装置として一層好適なものとなる。
【００２９】
従って、この実施の形態では以下のような効果を得ることができる。
（１）電磁波吸収シート１４によって導体板１３側に放射する磁界−Ｈｙを吸収して、導体板１３側に磁界−Ｈｙを放射し難くなるので、電波の送受信に必要な磁界Ｈｙを確保することができる。その結果、例えばこのループアンテナ装置１をキーレスエントリー装置の部品として使用するとき、感度の良いアンテナ特性の優れた装置とすることができる。
【００３０】
（２）ループアンテナ装置１を採用して導体板１３と垂直な方向の指向性を高めようとすると、導体板１３と直交する磁界Ｈｙは導体板１３に直交することになるが、電磁波吸収シート１４を介装することによって確実に磁界の２軸成分を確保することができる。また、リンクコイル構造を用いることによって互いに直交する２軸の磁界成分を発生させる本例のループアンテナ装置１においても効果を奏することができる。
【００３１】
（３）自動車等の車両にループアンテナ装置１を搭載するとき、アンテナＡＮＴは導体（導体板）の近傍に位置することになるが、電磁波吸収シート１４を介装すればドア２の大型化を招くことなくアンテナ特性を確保できる。
【００３２】
（４）電磁波吸収材にシート状の電磁波吸収シート１４を使用しているので、このような電磁波吸収材を介装しても大型化することなく、薄型で実施ができる。また、電磁波吸収シート１４の材料は、比較的入手し易い磁性粉とゴム材により形成されるので、低コストでかつ容易に実施することができる。また、ゴムを材質としているので電磁波吸収シート１４は変形性を有しているので、取付けが簡単であるとともに、ハンドル等の金属曲面に貼着することができる。
【００３３】
なお、実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように変更してもよい。
・電磁波吸収材は電磁波吸収シート１４に限定されない。即ち、電磁波を吸収できるものであれば、形状はシート以外の介装材のようなものであってもよいし、材質は例えば電磁波を吸収可能な金属板やアモルファス薄膜などでもよい。また、フェライトの焼成板であってもよい。
【００３４】
・ループアンテナ装置１は２軸成分の磁界を有するものに限定されない。例えば、コイルが一方向にだけ巻かれた一軸成分の磁界を発生するループアンテナ装置に適用することもできる。又、３軸以上の磁界成分を発生するループアンテナ装置であってもよい。
【００３５】
・本例ではループアンテナ装置１は送信用としたが、電源ＯＳに代えてコイル１０，１１に流れる電流を検出する検出器を接続して受信用としてもよい。また、発振器及び電流検出器の両方の機能を持たせた機器を接続して送受信用としてもよい。また、本例では電源ＯＳを第２共振回路側（第２コイル７と第２共振容量Ｃ１の間）に直列接続したが、第２共振回路側に第２共振容量Ｃ１と並列接続するか、または、第１共振回路側に直列接続または第１共振容量Ｃ２と並列接続してもよい。
【００３６】
・電磁波吸収材とループアンテナ装置とは別部品であることに限らず、ループアンテナ装置１に一体に電磁波吸収材を組付けたものを製品としてもよい。
・ループアンテナ装置１の取付位置はドアハンドル２ａの内部に限定されない。例えば、ドアの内部であってもよい。この場合、ドアは鉄板であるため、電磁波吸収材を取付ければ効果的である。
【００３７】
・ループアンテナ装置１はキーレスエントリー装置に採用されることに限定されず、例えば、遠隔操作が必要な装置に本例のループアンテナ装置１を採用してもよい。
【００３８】
・ループアンテナ装置１は車両に搭載されることに限らず、例えば家庭用機器などの、電波によって遠隔操作が必要な装置であれば採用できる。また、車両は乗用車に限らず、例えば産業車両等の他の車両に本例のループアンテナ装置を採用することもできる。
【００３９】
前記実施形態及び別例から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（１）前記アンテナは複数のコイルを有し、該コイルは発生する磁界成分が互いに直交する向きに配置され、前記電磁波吸収材は各磁界成分のうち、前記導体側に放射される磁界成分を吸収することを特徴とするループアンテナ装置。
【００４０】
（２）前記アンテナは、フェライト（８）に巻回された第１コイルと当該第１コイルに接続された第１共振容量とで第１共振回路を形成する第１アンテナと、前記第１アンテナの外側に前記第１コイルの巻回方向と略直交する方向に巻回される第２コイルと当該第２コイルに接続された第２共振容量とで第２共振回路を形成する第２アンテナとを少なくとも備え、前記第１コイルと前記第２コイルの巻回方向は互いに直交する方向となることによって前記フェライトを共有しており、前記第２コイルはその巻回方向が前記導体と平行状態に配置されている。この場合、車両のドアを幅方向に大型化させることなくループアンテナ装置を車両に配置するには、第２コイルの巻回方向と導体を平行にする。すると、ループアンテナ装置の１つの磁界成分は必ず導体と交差するが、このようなときでも電磁波吸収材を介装しているので、磁界成分を確実に得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、導体の近傍に配置しても、ループアンテナ装置のコイルに発生する放射磁界を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のループアンテナ装置の斜視図。
【図２】コイルにより放射される磁界を示したドアハンドルの断面図。
【図３】ループアンテナ装置の構造をより詳しく説明するための図であり、（ａ）は第１アンテナのコイルと、第２アンテナのコイル及びリンクコイルの巻き方の説明図であり、（ｂ）はその等価回路である。
【図４】車両のドアの斜視図。
【図５】角度に対する電界強度を示すグラフ。
【図６】従来のループアンテナ装置であり、（ａ）は構成図、（ｂ）は等価回路である。
【図７】コイルに放射される磁界と導体側に放射される磁界を示した説明図。
【符号の説明】
１…ループアンテナ装置、２ａ…ケースおよび車両部品としてのドアハンドル、６…アンテナを構成する第１アンテナ、７…アンテナを構成する第２アンテナ、９…第１コイルとしてのコイル、１０…第２コイルとしてのコイル、１１…リンクコイル、１３…導体としての導体板、１４…電磁波吸収材としての電磁波吸収シート、Ｃ１…第２共振容量としての共振容量、Ｃ２…第１共振容量としての共振容量、ＡＮＴ…アンテナ。

Claims

車両のドアのドアハンドルは少なくとも一部が導体から成り、該ドアハンドルの内部に配設されるループアンテナ装置であって、
第１磁界成分を発生させる第１アンテナと、該第１磁界成分と直交すると共に前記ドアハンドルの導体部分と直交する方向に第２磁界成分を発生させる第２アンテナとを備えたアンテナと、
前記ドアハンドルの導体部分と前記第２アンテナとの間に配設されて、前記第２磁界成分のうちの前記第２アンテナから前記ドアハンドルの導体部分側に放射される磁界成分を吸収する電磁波吸収材とを備えたことを特徴とするループアンテナ装置。
前記第１アンテナは、第１コイルと、該第１コイルに接続される第１共振容量とからなる第１共振回路を備え、
前記第２アンテナは、前記第１アンテナの外側において、前記第１コイルの巻線方向と直交する方向に巻かれた第２コイルと、該第２コイルに接続されるとともに前記第１コイルの巻線方向と同じ方向に巻かれたリンクコイルと、該リンクコイルに接続された第２共振容量とからなる第２共振回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のループアンテナ装置。
前記電磁波吸収材は、シート状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のループアンテナ装置。
前記電磁波吸収材は、前記ドアハンドルの導体部分における前記アンテナ側の面に固着され、前記アンテナと前記ドアハンドルの導体部分の間の距離は２０ｍｍ以下とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のループアンテナ装置。
前記電磁波吸収材は、少なくとも前記第２アンテナのコイルの内部にできる磁場発生領域よりも広い面積を有する請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のループアンテナ装置。