JP4546337B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、同一基板上に電界アンテナと磁界アンテナとを設置してなるアンテナ装置に関するものである。

車両キーレスシステムにおいては、車両周辺のどの位置からでも動作することが望まれている。従来、キーレス受信機には電界アンテナを用いており、例えば車両ボデーのＣピラー周辺に搭載される。しかしながら、発信機から発信された電波と、この電波が車両ボデーによって反射されてなる反射波とにより定在波が発生するため、上記構成のキーレス受信機を適用したシステムにおいては幾つかの不作動点（不作動エリア）が発生するという問題があった。

これに対し、例えば特許文献１に示す構成のアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置は、電界成分に感応する電界アンテナと、磁界成分に感応する磁界アンテナと、両アンテナを同相或いは１８０度の位相差で分岐或いは結合するための分岐・結合器から構成されている。電界と磁界の腹と節は逆転している（電界の弱い場所では磁界が強い）ため、両者を合成した出力はゼロにならない。すなわち、不作動点を低減することが可能である。
特開平６−２９１７０５号公報

ところで、上記したキーレス受信機のように、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯といった比較的波長の長い（数十ｃｍ〜数ｍ）領域の電波を使用する構成においては、アンテナ装置の体格に対してアンテナの大きさが支配的である。従って、キーレス受信機のような小さな筐体内にアンテナ装置を配置する（すなわちアンテナ装置を小型化する）ためにはアンテナを小型化することが重要である。

しかしながら、特許文献１には、キーレス受信機のような小さな筐体内にアンテナ装置を配置する構成は示されていない。

本発明は上記問題点に鑑み、小型化でき、且つ、不作動点を低減できるアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、請求項１〜６に記載の発明は、同一基板上に、同一周波数の電波を受信するための電界アンテナと磁界アンテナとを設置してなるアンテナ装置に関するものである。先ず請求項１に記載のように、電界アンテナを、螺旋状に延びる外部エレメントと、外部エレメントの内部に間隔を隔てて配置され、外部エレメントの軸方向に沿って螺旋状に延びる内部エレメントとにより構成し、これら外部エレメントと内部エレメントの電気長の総和を、前記電波に対して共振する長さに設定することで、前記同一周波数の電波を外部エレメントと内部エレメントとにより受信するものであり、電界アンテナ及び磁界アンテナからの信号を、同相もしくは１８０度の位相差で合成するようにしたことを特徴とする。

このように本発明によると、電流アンテナを、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に、螺旋状の内部エレメントを隔てて配置した所謂ダイポール構造としている。この場合、内部エレメントに流れる電流の方向と、外部エレメントに流れる電流により内部エレメントに生じる２次電流（イメージ電流ともいう）の方向（ベクトル）がほぼ同一であり、２次電流と内部エレメントに流れる電流とが効率よく合成（ベクトル和）される。また、電流経路が螺旋状であるので、使用電波に関する電流以外の不要な電流が流れにくい構造となっている。従って、帯域を狭くすることができ、アンテナ利得を向上することができるので、ほぼ同じアンテナ利得において従来よりも電界アンテナの体格を小型化することができる。すなわち、アンテナ装置の体格を小型化することができる。

また、電界アンテナ及び磁界アンテナからの信号を、同相もしくは１８０度の位相差で合成するので、合成した信号がゼロとはならない。従って、不作動点を低減することができる。

請求項２に記載のように、電界アンテナを構成する外部エレメントと内部エレメントの電気長の総和を、使用電波の半波長とすると良い。使用電波に対して共振する長さであれば、半波長以外の設定としても良いが、上記構成とすると、アンテナの体格をより小型化することができる。

また、請求項３に記載のように、外部エレメントと内部エレメントの軸方向の高さ（基板表面からの高さ）を略等しくした構成とすると良い。この場合、外部エレメントからの２次電流が効率よく内部エレメントに作用するので、アンテナ利得を向上することができる。すなわち、電界アンテナ（アンテナ装置）の体格をより小型化することができる。尚、略等しいとは、完全に等しいだけでなく、ほぼ等しい（数％程度の誤差）状態を含むものである。

請求項４に記載のように、内部エレメントの中心軸を、外部エレメントの中心軸と一致させた構成としても良い。この場合、内部エレメントと外部エレメントの対向領域が内部エレメントを挟んで等しくなるので、アンテナ利得を大きくすることができる。尚、アンテナ利得を大きく低減させない範囲で、外部エレメントの中心軸に対して内部エレメントの中心軸をずらした配置としても良い。

請求項５に記載のように、磁界アンテナを、基板上に自立する構成とすると良い。磁界アンテナは所謂ループアンテナであるが、基板上に自立する構成とすることで基板上に支持するホルダを不要とすることができる。従って、ホルダ搭載スペースを削減することができるので、アンテナ装置をより小型化することができる。また、製造コストを低減することができる。

請求項６に記載のように、電界アンテナと前記磁界アンテナとは、基板上の異なる位置に設けられ、当該基板上に並んで搭載されることが好ましい。

尚、請求項１〜６いずれかに記載のアンテナ装置は小型化に適しているので、請求項７に記載のように小型化が要望されている車両用キーレス受信機に特に好適である。尚、キーレス受信機は、通常車両ボデーに対して基板平面が平行となるように配置されるが、本発明のアンテナ装置の構成であれば、受信電波が弱い場合であっても、ボデーを流れる電流によって形成される磁界を磁界アンテナにて検出することができる。すなわち、アンテナ利得が向上するので、作動エリアを広くすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す模式図である。本実施形態のアンテナ装置は、自動車等の車両のドア開閉制御やエンジン始動制御に用いられるキーレスエントリー受信機として構成されており、キーレスエントリー送信機とともにキーレスエントリーシステムを構成している。例えば、車両ボデーのＣピラーに配設されたキーレスエントリー受信機が、運転者の操作によりキーレスエントリー送信機から送信された信号を受信すると、先ず対の送信機からの信号かどうかの正否判断を行い、正しければ、送信信号に応じた制御信号を制御ＥＣＵに出力する。そして、ドアの開閉やエンジン始動等がなされる。尚、図１においては、便宜上、アンテナ装置を構成するケース、回路基板に形成された配線及び実装された電子部品、コネクタ等を省略し、特徴部分のみを図示している。

図１に示すように、アンテナ装置１００は、回路基板１０上に固定された電界アンテナ２０及び磁界アンテナ３０を、ケース（図示略）内の内部空間に配置してなるものである。これらのアンテナ２０，３０は、ともにキーレスエントリー送信機から送信された電波の周波数（例えば３１２．１５ＭＨｚ）にて共振するように構成されている。

ここで、本実施形態のアンテナ装置１００には２つの特徴点がある。１つ目の特徴点は、アンテナ装置１００を小型化するための電界アンテナ２０の構成にあり、２つ目の特徴点は、不作動点を低減するための構成にある。先ず、電界アンテナ２０の構成について説明する。

従来、アンテナ利得を確保しつつ体格を小型化できる電界アンテナとして、図２に示すように、螺旋状に延びる外部エレメント２１の内部に、直線状の内部エレメント２２を各中心軸が一致（一点鎖線）するように間隔を隔てて配置した構成の電界アンテナ２０が知られている（特開２００３−１５２４２７号公報参照）。両エレメント２１，２２はその一端が開放され、他端が回路基板１０に固定されるとともに回路基板１０に設けられた配線（図示略）に電気的に接続されている。図２は、従来構成の電界アンテナ２０を示す模式図である。

尚、図２における符号Ｄ１は、外部エレメント２１の螺旋の内径、符号Ｌ１は基板表面からの内部エレメント２０の高さ、符号Ｌ２は基板表面からの外部エレメント２１の高さ、符号Ｐ１は外部エレメント２１の螺旋ピッチを示している。尚、符号Ｄ１，Ｌ１，Ｌ２，Ｐ１については、後述する電界アンテナ２０の小型化及びアンテナ利得に対する効果の説明において用いる。

本発明者は、図２に示す構成の電界アンテナ２０について、ＦＤＴＤ（Finite Difference Time-Domain）法を用い、その電流分布をシミュレーションした。その結果を図３（ａ），（ｂ）に示す。尚、図３（ａ）は外部エレメント２１の電流分布、図３（ｂ）は内部エレメント２２の電流分布を示している。

電流分布のシミュレーション結果によると、図３（ｂ）に示すように、物理的に直線形状である内部エレメント２２の電流分布が螺旋状であることが明らかとなった。これは、図４に示すように、電波を放射する際或いは電波を受信した際に外部エレメント２１に電流Ｉ１が流れると、外部エレメント２１と対向する内部エレメント２２に電流Ｉ１とは逆向きの２次電流Ｉ１２（図４において破線で図示。イメージ電流ともいう）が生じる。そして、電波を放射する際或いは電波を受信した際に内部エレメント２２に流れる電流Ｉ２と２次電流Ｉ１２との合成（ベクトル和）及び高周波特有の表皮効果によって、螺旋状の電流Ｉ３が形成されるものと考えられる。図４は、螺旋状の電流Ｉ３の原理を示す図である。尚、図４における符号２４は給電点を示している。

ところで、上記のような所謂ダイポール型の電流アンテナ２０の共振特性は、外部エレメント２１と内部エレメント２２の電気長の和が使用電波のｎ／２波長（ｎは自然数）に相当する点である。しかしながら、内部エレメント２２の直径が細いと、内部エレメント２２が直線状に延びる構造となっているので、電流アンテナ２０の小型化に限界がある。例えばキーレスエントリー受信機を小型化するために回路基板１０の平面方向における外部エレメント２１（電流アンテナ２０）の外形を小さくする場合、共振するための電気長を確保するためには外部エレメント２１及び内部エレメント２２の少なくとも一方を長くする必要がある。しかしながら、内部エレメント２２は直線状であるので表面積が小さく、螺旋状に流れる電流Ｉ３の電気長を稼ぐことができない。すなわち、電界アンテナ２０の高さが大きく増加してしまう。

それに対し、内部エレメント２２の直径を太くすることで、内部エレメント２２の表面において螺旋状に流れる電流Ｉ３の電気長を稼ぐことも可能である。すなわち、電界アンテナ２０の体格を小型化することも可能となる。しかしながら、太線とすると、回路基板１０との接続面積が大きくなるため、例えば接続不良やそれに伴う抵抗不良が生じやすい。また、例えば柱状の内部エレメント２２の側面全体が電流経路となり得るので、使用電波以外の不要な電流ベクトルが流れやすい。すなわち、帯域が広くなり、アンテナ利得が低下する恐れがある。

そこで、本発明者は、２次電流Ｉ２が内部エレメント２２に作用して、内部エレメント２２の電流分布が螺旋状となる点を考慮し、図５に示すように、螺旋状に延びる外部エレメント２１の内部に配置される内部エレメント２２の形状を、外部エレメント２１の軸方向に沿って延びる螺旋状とした。図５は、本実施形態に示す電界アンテナ２０の構成を示す模式図である。尚、図５において符号２４ａは内部エレメント２２端部の給電点を示し、符号２４ｂは外部エレメント２１端部のＧＮＤ点を示している。便宜上、このように給電点２４ａ及びＧＮＤ点２４ｂを設定したが、実際は高周波電流によって、給電点２４ａ及びＧＮＤ点２４ｂが交互に切り替わる構成となっている。

このように本実施形態に示す電界アンテナ２０によれば、内部エレメント２２に流れる電流Ｉ２の方向と、外部エレメント２１に流れる電流Ｉ１により内部エレメント２２に生じる２次電流Ｉ１２の方向（ベクトル）がほぼ同一であるので、電流Ｉ２と２次電流Ｉ１２とが効率よく合成されて螺旋状の電流Ｉ３を形成することができる。また、電流経路が螺旋状であるので、使用電波に関する電流以外の不要な電流が流れにくい構造となっている。従って、帯域を狭くすることができ、アンテナ利得を向上することができる。すなわち、ほぼ同じアンテナ利得であれば、直線状の内部エレメント２２を有する従来の電界アンテナ２０よりも体格を小型化することができる。

また、外部エレメント２１と内部エレメント２２の電気長の総和を、使用電波の半波長に設定している。従って、電界アンテナ２０の体格をより小型化することができる。しかしながら、使用電波に対して共振する長さであれば、半波長以外の設定としても良い。

また、図５に示すように、外部エレメント２１の基板表面からの高さＬ２と内部エレメント２２の基板表面からの高さＬ１を略等しくしている。この場合、外部エレメント２１に流れる電流Ｉ１による２次電流Ｉ１２が効率よく内部エレメント２２に作用するので、アンテナ利得を向上することができる。すなわち、電界アンテナ２０の体格をより小型化することができる。しかしながら、Ｌ１，Ｌ２の高さを異なる設定としても良い。

尚、本実施形態においては、図５に示すように、外部エレメント２１の中心軸と内部エレメント２２の中心軸が一致（一点鎖線）するように、両エレメント２１，２２を配置している。

次に、電界アンテナ２０の小型化及びアンテナ利得に対する効果について具体的に説明する。本実施形態に示す電界アンテナ２０を、使用周波数３１２．１５ＭＨｚの車両用キーレス受信機に適用することを前提とし、小型化及びアンテナ利得について検討した。その際、上記した従来構成（内部エレメント２２が直線状）の電界アンテナ２０を比較対象とした。

キーレスエントリー受信機におけるアンテナの許容高さは、一般的に１８ｍｍ程度である。そこで、図２に示す従来構成の電界アンテナ２０において、内部エレメント２２を１．２ｍｍφの棒状のワイヤから構成し、基板表面からの高さＬ１を１８ｍｍとした。そして、外部エレメント２１を２ｍｍφの棒状のワイヤから構成し、内径Ｄ１を１４ｍｍ、ピッチＰ１を３ｍｍとして６巻したところ、３１２．１５ＭＨｚにて共振する電気長（本実施形態においては半波長）を確保するためには、基板表面からの高さＬ２を２０ｍｍとする必要があった。すなわち、電界アンテナ２０の高さを１８ｍｍ以下に収めることができなかった。このアンテナ構成における放射指向性を図６に示す。図６は、従来構成における電界アンテナ２０の放射指向性を示す図であり、（ａ）はｘｙ面、（ｂ）はｙｚ面、（ｃ）はｚｘ面における水平偏波と垂直偏波の放射指向性を示している。

それに対し、図５に示す本実施形態の電界アンテナ２０において、外部エレメント２１の基板表面からの高さＬ２を１８ｍｍとし、それ以外の構成を上記従来構成の電界アンテナ２０と同一とした。そして、内部エレメント２２を２ｍｍφの棒状ワイヤから構成し、内径Ｄ２を１．５ｍｍ、ピッチＰ２を１．３ｍｍとして１１巻することで、高さＬ１が１８ｍｍにて３１２．１５ＭＨｚに共振する電気長（半波長）を確保することができた。すなわち、電界アンテナ２０の高さを１８ｍｍ以下に収めることができた。このアンテナ構成における放射指向性を図７に示す。図７は、本実施形態における電界アンテナ２０の放射指向性を示す図であり、（ａ）はｘｙ面、（ｂ）はｙｚ面、（ｃ）はｚｘ面における水平偏波と垂直偏波の放射指向性を示している。

図６及び図７に示すように放射指向性には殆ど差が見られず、従来構成の電界アンテナ２０の利得を０とすると、本実施形態に示す電界アンテナ２０の利得は−０．６ｄＢであった。すなわち、この結果から、直線状の内部エレメント２２を有する従来構成の電界アンテナ２０とほぼ同等のアンテナ利得を確保しつつ、従来よりも体格を小型化することができることが示された。

このように、本実施形態における電界アンテナ２０は、アンテナ利得を確保しつつ従来よりも体格を小型化することができる。従って、この電界アンテナ２０を適用することで、アンテナ装置１００の体格を小型化することができる。

次に、本実施形態におけるアンテナ装置１００の２つ目の特徴点である不作動点を低減するための構成について説明する。

図８に示すように、運転者の操作によりキーレスエントリー送信機から送信された電波（進行波）２００と、この電波２００が車両ボデー２２０によって反射されてなる反射波２１０とにより定在波が発生する。この定在波によって、アンテナ装置１００が見通せる情況においても、アンテナ装置１００に電波が届きにくいことが考えられる。尚、図８は定在波について説明するための図であり、図中においては電波２００が車室内で反射されて車室内に定在波が生じる構成例を示している。

ここで、電波は電界と磁界の波である。従って図９に示すように、定在波２３０として、電界による定在波２３０ａと磁界による定在波２３０ｂが生じる。電界による定在波２３０ａは、車両ボデー２２０等の反射板の表面が谷であり、λ／４移動する毎に電界の山と谷が交互に現れる。一方磁界による定在波２３０ｂは、車両ボデー２２０の表面が山であり、λ／４移動する毎に電界の山と谷が交互に現れる。このように、電界による定在波２３０ａと磁界による定在波２３０ｂの山間（又は谷間）もλ／４ずれており、電界が弱い場所では磁界が強いことが一般的に知られている。図９は、１回反射時の電界及び磁界による定在波２３０ａ，２３０ｂの様子を示す図である。

そこで、本実施形態においては、電界が弱い場所では磁界が強いことを利用して、上記したように同一の回路基板１０に、電界アンテナ２０と磁界アンテナ３０とを一体的に設けた。そして、図１０に示すように、電界アンテナ２０の出力と磁界アンテナ３０の出力を、Ｔ型等の合成器４０により回路部５０までの経路長を同等に形成した。すなわち、電界アンテナ２０の出力と磁界アンテナ３０の出力を、同相にて合成する構成とした。図１０は、アンテナ装置１００の概略構成図である。

従って、図９に示したように、電界アンテナ２０の出力と磁界アンテナ３０の出力が、それぞれ交互に山と谷に変化しても、両者を合成した出力がゼロにならないので、不作動点を減少することができる。

尚、合成後の信号は回路基板１０に設けられた回路部５０にて所定処理されて、出力される。具体的には、図１０に示すように、フィルタ５１にて不要成分が除去された信号は、局部発信機５２からの信号によって周波数変換部５３にて周波数変調される。そして、増幅器５４にて増幅された後、検波回路５５にて検波されて出力される。

ここで、作動エリアを測定した結果を図１１に示す。この測定においては、アンテナ装置１００を車両のＣピラー周辺に搭載した状態で、キーレスの作動状況を１５度間隔に測定した。尚、図１１においては、本実施形態に示すアンテナ装置１００とともに、比較対象として電界アンテナ２０のみを適用したアンテナ装置１００の測定結果も併せて図示している。

本実施形態の比較対象である電界アンテナ２０のみを適用したアンテナ装置１００は、測定周波数（例えば３１２．１５ＭＨｚ）の１／４の電気長を確保するため、図１２に示すように逆Ｌ型モノポール構造としている。この構成の詳細については、本発明者が先に出願した特願２００４−１２４４６７号に記載しているので、詳細な説明は省略する。尚、図１２において、符号１２は電界アンテナ２０を回路基板１０上に支持するホルダであり、符号１３は、回路部にて処理された信号を外部に出力するためのコネクタである。

キーレスは、車両端から３ｍ（中心から６ｍ）内ではどの方向においても動作することが望まれる。このエリアを図１１において円形の動作目標値として示している。図１２に示す電界アンテナ２０のみを有するアンテナ装置１００の場合（図１１において破線で示す領域）、不作動点（ディップ）が6点も存在する。これは、上記した定在波２３０の影響によるものと考えられる。

それに対し、本実施形態に示すアンテナ装置１００の場合（図１１において実線で示す領域）、不作動点（ディップ）が１点に減少した。このように、本実施形態に示すアンテナ装置１００の構成によれば、不作動点を減少することができることが、試験結果からも明らかとなった。

また、キーレスエントリー受信機としてのアンテナ装置１００は、図１３に示すように、通常車両ボデー２２０（例えばＣピラー２２１）に対して回路基板１０の平面が平行となるように配置される。本実施形態に示すアンテナ装置１００の構成であれば、受信電波が弱い場合であっても、ボデー２００を流れる電流ＩＡ（実線矢印）によって形成される磁界（破線矢印）を磁界アンテナ３０にて検出することができる。従って、アンテナ利得が向上するので、作動エリアを広くすることができる。図１３は、アンテナ装置１００の効果を説明するための模式図である。

尚、本実施形態においては、図１に示すように、電界アンテナ２０及び磁界アンテナ３０を、ともに回路基板１０上に自立する構造としている。従って、回路基板１０上に支持するホルダが不要であるので、アンテナ装置１００の小型化により適しているまた製造コストを低減することができる。

また、本実施形態においては、電界アンテナ２０の出力と磁界アンテナ３０の出力を、同相にて合成する例を示した。しかしながら、１８０度の位相差で合成する構成としても良い。この場合も両者を合成した出力がゼロにならないので、不作動点を減少することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図１４，１５に基づいて説明する。図１４は、本実施形態におけるアンテナ装置１００の特徴点を説明するための模式図であり、（ａ）はＡ点を給電点とした場合、（ｂ）はＢ点を給電点とした場合の図である。図１５は、磁界アンテナ３０の給電点を切り替えるためのアンテナ装置１００の構成例を示す図である。

第２の実施形態におけるアンテナ装置１００は、第１の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

本実施形態のアンテナ装置１００を構成する磁界アンテナ３０は、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、回路基板１０に固定される３つの端部Ａ，Ｂ，Ｃのうち、給電点となりうる点を２箇所（Ａ点またはＢ点）有している。

また、回路基板１０には、図１５に示すように、周囲の電波状態を検出する検出手段として、電界強度検出センサ６０（例えば携帯電話に適用されているＲＳＳＩ）と、電界強度検出センサ６０の検出信号を所定の基準値αと比較する比較判定手段としての制御部７０と、制御部７０からの切替信号に基づいて、合成部４０に接続される給電点（給電ライン）を切り替る給電点切替ＳＷ８０が設けられている。この給電点切替ＳＷ８０と制御部７０が、特許請求の範囲に示す選択手段に相当する。尚、符号７１は、電界強度の基準値αが格納されたメモリである。

従って、本実施形態に示すアンテナ装置１００によると、周囲の電波状態に応じて、磁界アンテナ３０の給電点をＡ点又はＢ点に切り替えることができる。例えば図１４（ａ）に示すようにＡ点を給電点とした場合、Ｂ，Ｃ点はＧＮＤ点となり、電波を受信した際に流れる電流の経路はＩ４，Ｉ５となる。すなわち、電流経路Ｉ４，Ｉ５による仮想的なループアンテナ３１は、破線で示される方向となる。

それに対し、図１４（ｂ）に示すようにＢ点を給電点とした場合、Ａ，Ｃ点はＧＮＤ点となり、電波を受信した際に流れる電流の経路はＩ６，Ｉ７となる。すなわち、電流経路Ｉ６，Ｉ７による仮想的なループアンテナ３２は、破線で示される方向となる。

このように、給電点Ａ，Ｂを切り替えることで、仮想的なループアンテナ３１，３２の方向を変化させることができる。すなわち、放射指向性を変化させることができる。例えば電波状態によって不作動点が解消されない場合において、給電点を切り替えることで不作動点を解消することも可能である。

尚、給電点の切替制御の一例を図１６に示す。キーレスエントリー送信機から送信された電波による電界強度Ｘを電界強度検出センサ６０が検出すると、制御部７０はその検出信号とメモリ７１に格納された基準値αとを比較する（Ｓ１００）。

そして、検出された電界強度Ｘが所定値α以下の場合、制御部７０は給電点切替ＳＷ８０に切替信号を出力し、給電点がＡ点となる（Ｓ１１０）。また、検出された電界強度Ｘが所定値αより大きい場合、制御部７０は給電点切替ＳＷ８０に切替信号を出力し、給電点がＢ点となる（Ｓ１２０）。このように、本実施形態におけるアンテナ装置１００によると、周囲の電波状態に応じて、磁界アンテナ３０の給電点を切り替えることができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。

本実施形態において、アンテナ装置１００をキーレスエントリー受信機に適用する例を示したが、その適用範囲は上記例に限定されるものではない。また、受信機だけでなく送信機に適用することができるのは言うまでもない。しかしながら、本実施形態に示すアンテナ装置１００は小型化に適しているので、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯といった比較的波長の長い（数十ｃｍ〜数ｍ）領域の電波を使用する構成の無線機、特に小型化が要望されている車両用キーレス受信機に好適である。

また、本実施形態においては、アンテナ装置１００を構成する電界アンテナ２０の外部エレメント１０の中心軸と内部エレメント２０の中心軸が一致するように、両エレメント１０，２０を配置する例を示した。このように中心軸を一致させると、内部エレメント２０と外部エレメント１０との対向領域（コンデンサ形成領域）が内部エレメント２０を挟んで等しくなるので、アンテナ利得を大きくすることができる。しかしながら、アンテナ利得を大きく低減させない範囲で、外部エレメント１０の中心軸に対して内部エレメント２０の中心軸をずらした配置としても良い。

また、本実施形態におけるアンテナ装置１００においては、電界アンテナ２０及び磁界アンテナ３０が回路基板１０に例えば半田等を介して直接固定されている。そして、回路基板１０に設けられた配線を介して、回路部５０に接続されている。従って、ケーブル等が不要であるので、アンテナ装置１００の体格を小型化することができる。

また、本実施形態においては、電界アンテナ２０及び磁界アンテナ３０が、ともにキーレスエントリー送信機から送信された電波の周波数（例えば３１２．１５ＭＨｚ）にて共振するように構成される例を示した。しかしながら、電界アンテナ２０及び磁界アンテナ３０のいずれか一方の共振特性を、使用電波の周波数からずらした構成としても良い。このように構成すれば、アンテナ装置１００の使用条件に応じて、電界アンテナ２０及び磁界アンテナ３０のいずれかの特性を優位に働かせることも可能である。例えば、ボデー構成の異なる様々な車両への対応が可能となる。

第１の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す模式図である。 従来構成の電界アンテナを示す模式図である。 図２に示す構成の電界アンテナについて電流分布をシミュレーションした結果を示す図であり、（ａ）は外部エレメントの電流分布、（ｂ）は内部エレメントの電流分布を示している。 電流分布の原理を示す模式図である。 第１の実施形態の電界アンテナの構成を示す模式図である。 従来構成の電界アンテナにおける放射指向性を示す図であり、（ａ）はｘｙ面、（ｂ）はｙｚ面、（ｃ）はｚｘ面における水平偏波と垂直偏波の放射指向性を示している。 第１の実施形態に示す電界アンテナにおける放射指向性を示す図であり、（ａ）はｘｙ面、（ｂ）はｙｚ面、（ｃ）はｚｘ面における水平偏波と垂直偏波の放射指向性を示している。 定在波について説明するための図である。 １回反射時の電界及び磁界による定在波の様子を示す図である。 アンテナ装置の概略構成図である。 作動エリアを測定した結果を示す図である。 比較対象である電界アンテナのみを適用したアンテナ装置の構成を示す図である。 アンテナ装置の効果を説明するための模式図である。 第２の実施形態におけるアンテナ装置の特徴点を説明するための模式図であり、（ａ）はＡ点を給電点とした場合、（ｂ）はＢ点を給電点とした場合の図である。 磁界アンテナの給電点を切り替えるためのアンテナ装置の構成例を示す図である。 給電点の切替制御の一例を示すフローである。

符号の説明

１０・・・回路基板
２０・・・電界アンテナ
２１・・・外部エレメント
２２・・・内部エレメント
２４，２４ａ・・・給電点
３０・・・磁界アンテナ
４０・・・合成部
５０・・・回路部
１００・・・アンテナ装置
２００・・・進行波
２１０・・・反射波
２２０・・・ボデー
２３０・・・定在波
２３０ａ・・・電界による定在波
２３０ｂ・・・磁界による定在波

Claims (7)

1. 同一基板上に、同一周波数の電波を受信するための電界アンテナと磁界アンテナとを設置してなるアンテナ装置であって、
   前記電界アンテナを、螺旋状に延びる外部エレメントと、前記外部エレメントの内部に間隔を隔てて配置され、前記外部エレメントの軸方向に沿って螺旋状に延びる内部エレメントとにより構成し、これら外部エレメントと内部エレメントの電気長の総和を、前記電波に対して共振する長さに設定することで、前記同一周波数の電波を外部エレメントと内部エレメントとにより受信するものであり、
   前記電界アンテナ及び前記磁界アンテナからの信号を、同相もしくは１８０度の位相差で合成するようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記外部エレメントと前記内部エレメントの電気長の総和を、使用電波の半波長としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記外部エレメントと前記内部エレメントの軸方向の高さを略等しくしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記内部エレメントの中心軸を、前記外部エレメントの中心軸と一致させたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記磁界アンテナを、前記基板上に自立する構成としたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記電界アンテナと前記磁界アンテナとは、前記基板上の異なる位置に設けられ、当該基板上に並んで搭載されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
7. 車両用キーレス受信機に適用されることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載のアンテナ装置。

Images