JP5024002B2

JP5024002B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP5024002B2
Application number: JP2007312108A
Authority: JP
Inventors: 正明越智; 裕司出口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP2009135859A

Description

本発明は、車両に搭載された車載機と使用者の携帯する携帯機との間で通信を行い車両ドアの解錠／施錠などを行う通信システムに用いられる車載機などのアンテナ装置に関し、特にアンテナ装置の低消費電力化に関するものである。

近年、使用者が携帯機を携帯して車両に対し接近したり、離れたりするだけで車両ドアの解錠／施錠などを行う、いわゆるスマートエントリーシステムが普及しつつある。

本システムは、メカニカルキーなしで車両ドアの解錠／施錠などができ利便性に優れる。

そして、本システムは、車両に搭載された車載機が間欠的にアンテナ装置を介して送信要求信号を出力する。この送信要求信号を受信した携帯機は応答信号を返信する。その応答信号を受信した車載機がドアアクチュエータを制御して車両ドアの解錠／施錠などを行う。

上記車載機は、制御部と複数のアンテナ装置を備えている。各アンテナ装置は、送信部と例えば各車両ドアのドアハンドル内に配置される車外用の送信アンテナ、および送信部と例えばインスツルメントパネル付近に配置される車内用の送信アンテナをそれぞれ設けて形成されている。

そして、アンテナ装置は、車両の高機能化や安全性の向上における情報処理の高速化などで消費電力が増大している中、低消費電力化が求められている。

このような本システムに用いられる従来のアンテナ装置について、図４、図５を用いて説明する。

図４は、従来のアンテナ装置の回路図、図５は同動作説明図であり、同図において、アンテナ装置５０は、車載機の制御部（図示せず）から二値信号ａと搬送波ｂとを供給される送信部５１と、この送信部５１に接続された送信アンテナ５５とを備えている。

そして、送信部５１は駆動回路５４を備え、この駆動回路５４は、否定論理積のＮＡＮＤ回路で形成された変調部５２と、この変調部５２に接続されるとともに電源ＶｄとＧＮＤ間に一対のパワートランジスタ、つまり、電源Ｖｄ側に第１パワートランジスタ１２１のＰチャンネルＦＥＴ、ＧＮＤ側に第２パワートランジスタ１２２のＮチャンネルＦＥＴが直列接続して形成された駆動部５３とから成る。

また、送信部５１から分離し車両ドアのドアハンドル内などに配置される送信アンテナ５５は、一対のパワートランジスタ１２１，１２２の中点から回路側に配置された抵抗Ｒと端子Ｍ１および配線Ｎ１を経由し、コイルＬとコンデンサＣが直列接続して形成され、配線Ｎ２および端子Ｍ２を経て回路側のＧＮＤに接続されている。つまり、送信アンテナ５５は、回路側の抵抗Ｒを介して第２パワートランジスタ１２２に並列接続されている。

以上の構成において、本システムのアンテナ装置５０は、ＮＡＮＤ回路で形成された変調部５２が、図示しない車載機の制御部から図５（ａ）のＨ／Ｌを繰返す、ＩＤなどのデータである二値信号ａと図５（ｂ）のパルス状の搬送波ｂが供給され、搬送波ｂと二値信号ａとから図５（ｃ）に示す変調信号ｆを出力する。

そして、変調部５２は、変調信号ｆを駆動部５３の各パワートランジスタに入力し駆動部５３をオン／オフ制御する。その結果、送信アンテナ５５には図５（ｄ）に示すアンテナ電流Ｉｇが流れ、この電流Ｉｇに応じた強さの送信要求信号を発信して、この電流Ｉｇの大きさに略比例した通信範囲を形成する。

図５において、アンテナ電流Ｉｇは、二値信号ａがＨで変調信号ｆがＨ／Ｌを繰返すｔオン期間は、変調部５２が一対のパワートランジスタ１２１，１２２を交互にオン／オフ制御することで送信アンテナ５５が通電状態となり、電源Ｖｄから電流が供給され立上り後すぐ最大電流に飽和する通電電流ｊとなる。

また、アンテナ電流Ｉｇは、二値信号ａがＬで変調信号ｆもＬのｔオフ期間は、変調部５２がパワートランジスタ１２２のみをオン状態に制御する。その結果、送信アンテナ５５は抵抗Ｒを介してパワートランジスタ１２２との間で閉ループを形成し放電状態となり、抵抗Ｒにより消費されて立下り後すぐゼロに収束する断電電流ｋとなる。

つまり、アンテナ電流Ｉｇは、通電電流ｊが流れる二値信号ａのＨのｔオン期間が通電期間、断電電流ｋが流れる二値信号ａのＬのｔオフ期間が断電期間であり、本システムのアンテナ装置５０の電力は、通電期間に消費されるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００２−４７８３５号公報

しかしながら、上記従来のアンテナ装置においては、低消費電力化を図るためにはアンテナ電流Ｉｇ、より詳しくは通電電流ｊを小さくすることで可能であるが、通電電流ｊを小さくすると所望の通信範囲の形成は困難であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、アンテナ装置の形成する通信範囲を略変えることなく低消費電力化が図れ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ために本発明のアンテナ装置は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、制御部から二値信号と搬送波とを供給される送信部と、前記送信部に接続されると共にコイルとコンデンサが直列接続された送信アンテナとを備え、前記送信部は、前記二値信号のオン期間とオフ期間の内の前記オン期間を駆動信号とスイッチ信号とに時分割制御する時分割制御回路と、前記駆動信号と前記搬送波で制御される駆動回路と、前記スイッチ信号で制御されるスイッチ回路とから形成され、前記時分割制御回路が、前記駆動回路の動作終了後に前記スイッチ回路を動作させて、前記駆動回路の動作で前記送信アンテナに前記搬送波に応じオン／オフ制御された通電電流が流れ、前記スイッチ回路の動作で前記送信アンテナと前記スイッチ回路が接続され閉ループの共振回路が形成されて共振電流が流れ、前記送信部が前記オン期間で前記アンテナから信号を発信する。この結果、共振回路により送信アンテナには電源からの電流が供給されない状態で共振電流が流れ、この共振電流でアンテナ電流を確保できるようにしてアンテナ装置を構成したものである。

かかる構成になされたアンテナ装置は、駆動回路の動作時のみ電力を消費しているため低消費電力化が図れる一方、送信アンテナに流れる共振電流により必要なアンテナ電流を確保できるため通信範囲が略変わることの無いアンテナ装置を得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、低消費電力化が図れるアンテナ装置を得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるアンテナ装置の回路図、図２は同動作説明図であり、同図において、アンテナ装置１０は、車載機の制御部（図示せず）から二値信号ａと搬送波ｂとを供給される送信部１１と、この送信部１１に接続された送信アンテナ５とを備えている。

そして、送信部１１は、二値信号ａを前半の駆動信号ａ１と後半のスイッチ信号ａ２とに出力時間を時分割制御する時分割制御回路１２と、前半の駆動信号ａ１と搬送波ｂでオン／オフ制御される駆動回路４と、後半のスイッチ信号ａ２でオン／オフ制御されるスイッチ回路１３とから形成されている。

ここで、駆動回路４は、否定論理積のＮＡＮＤ回路で形成された変調部２と、この変調部２に接続されるとともに電源ＶｄとＧＮＤ間に一対のスイッチング素子であるパワートランジスタ、つまり、電源Ｖｄ側に第１パワートランジスタ２１のＰチャンネルＦＥＴ、ＧＮＤ側に第２パワートランジスタ２２のＮチャンネルＦＥＴが直列接続して形成された駆動部３とから成る。

また、送信部１１から分離し車両ドアのドアハンドル内などに配置される送信アンテナ５は、一対のパワートランジスタ２１，２２の中点から回路側に配置された抵抗Ｒと端子Ｍ１および配線Ｎ１を経由し、コイルＬとコンデンサＣが直列接続して形成され、配線Ｎ２および端子Ｍ２を経て回路側のＧＮＤに接続されている。

また、スイッチ回路１３は、送信アンテナ５に並列接続された第３パワートランジスタ２３のＰチャンネルＦＥＴで形成されている。つまり、送信アンテナ５は、スイッチ回路１３に並列接続されるとともに、回路側の抵抗Ｒを介して駆動部３の第２パワートランジスタ２２に並列接続されている。

以上の構成において、本システムのアンテナ装置１０は、時分割制御回路１２が、図示しない車載機の制御部から入力される、図２（ａ）に示すＨ／Ｌを繰返す、ＩＤなどのデータである二値信号ａのＨのｔオン期間を、前半の図２（ｂ）に示す駆動信号ａ１と後半の図２（ｃ）に示すスイッチ信号ａ２とに時分割制御して出力する。

そして、変調部２が、二値信号ａのｔオンの前半（Ｔ１）期間は、図２（ｂ）の駆動信号ａ１と図２（ｄ）のパルス状の搬送波ｂで図２（ｅ）に示す変調信号ｄを出力する。

さらに、変調部２は、変調信号ｄを駆動部３の各パワートランジスタに入力し駆動部３をオン／オフ制御する。その結果、送信アンテナ５には図２（ｆ）に示すアンテナ電流Ｉｅ、つまり、電源Ｖｄから電流を供給されて立上り後一定時間で飽和する通電電流ｍが流れる。

また、二値信号ａのｔオンの後半（Ｔ２）期間は、時分割制御回路１２が駆動信号ａ１をＨからＬにすることで駆動回路４の動作を停止させるとともに、スイッチ信号ａ２をＬからＨに切換え、このスイッチ信号ａ２でスイッチ回路１３を動作させオン状態にする。

上記、時分割制御回路１２が、駆動回路４の動作終了後にスイッチ回路１３を動作させることで、スイッチ回路１３と送信アンテナ５とは接続状態となり閉ループの共振回路を形成し、この共振回路により送信アンテナ５の図２（ｆ）に示すアンテナ電流Ｉｅは、電源Ｖｄからの電流が供給されない状態で共振電流ｎが流れる。

この共振電流ｎは、共振回路を形成するスイッチ回路１３のオン抵抗のみであれば殆ど減衰することは無いが、実際には時間経過とともに多少小さくなる。これは閉ループを形成する際の配線Ｎ１やＮ２の配線抵抗により消費されるためで、配線抵抗の大きさによっては時間経過に伴い多少小さくなる。

そして、本発明のアンテナ装置１０は、これらの通電電流ｍと共振電流ｎとに応じた強さの送信要求信号を発信して、この通電電流ｍと共振電流ｎとの大きさに略比例した、つまり従来と略同じ通信範囲を形成する。

また、アンテナ装置１０は、図２（ａ）の二値信号ａがＬのｔオフ期間は、スイッチ回路１３がオフ状態になされるとともに、変調部２がパワートランジスタ２２のみをオン状態に制御する。

そのことで送信アンテナ５は抵抗Ｒを介して駆動部３の第２パワートランジスタ２２に接続され放電状態となる。この結果、送信アンテナ５のアンテナ電流Ｉｅは、背景技術と同様に動作して抵抗Ｒにより消費され立下り後すぐゼロに収束する放電電流ｐとなる。

以上の説明で明らかなように、アンテナ電流Ｉｅは、通電電流ｍが流れる駆動信号ａ１のＨ期間が通電期間（Ｔ１）、駆動信号ａ１のＬ期間の共振電流ｎが流れる共振期間（Ｔ２）と放電電流ｐが流れる放電期間（ｔオフ）とは断電期間（Ｔ３）である。

つまり、本発明のアンテナ装置１０の電力は、二値信号ａのｔオン期間の前半の駆動信号ａ１がＨの通電期間（Ｔ１）に消費しているため、従来に比べ低消費電力化が図れる。

このように本実施の形態によれば、本発明のアンテナ装置１０は、時分割制御回路１２が二値信号ａを、例えば各１／２の時間の駆動信号ａ１とスイッチ信号ａ２とに時分割制御することによって、二値信号ａのｔオンの内の１／２に相当し、かつ略三角形状になる通電電流ｍの立上り時のみ電力を消費するため、従来に比べ略１／３の低消費電力化が図れるとともに、通電電流ｍと共振電流ｎとで送信アンテナ５は必要なアンテナ電流Ｉｅを確保できるため通信範囲が略変わることは無い。

（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の別の実施の形態について説明する。なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

図３は本発明の実施の形態２によるアンテナ装置の回路図であり、同図において、アンテナ装置１０は、送信部１１と、この送信部１１に接続された送信アンテナ５とを備えている。

そして、送信部１１は、時分割制御回路１２と、駆動回路４および送信アンテナ５に並列接続された第３パワートランジスタ２３のＰチャンネルＦＥＴからなるスイッチ回路１３とから形成されている。

ここで、駆動回路４は、実施の形態１の変調部２に替えて、スイッチ回路１３とＧＮＤ間に直列接続して形成された第４パワートランジスタ２４から成る駆動スイッチ部８と、電源ＶｄとＧＮＤ間に一対のパワートランジスタが直列接続して形成された駆動部３とから成る。

また、送信アンテナ５は、一対のパワートランジスタ２１，２２の中点から回路側に配置された抵抗Ｒと端子Ｍ１および配線Ｎ１を経由し、コイルＬとコンデンサＣが直列接続されて形成され、配線Ｎ２および端子Ｍ２を経て回路側の駆動スイッチ部８を介してＧＮＤに接続されている。

つまり、送信アンテナ５は、スイッチ回路１３に並列接続されるとともに、送信アンテナ５の一端は、回路側の抵抗Ｒを介して駆動部３の第２パワートランジスタ２２に接続され、他端はスイッチ回路１３と駆動スイッチ部８との中点に接続されている。

そして、時分割制御回路１２が、図示しない制御部からの二値信号ａを時分割制御して、前半の駆動信号ａ１を駆動スイッチ部８へ、後半のスイッチ信号ａ２をスイッチ回路１３に入力する。制御部からの搬送波ｂは駆動部３の一対のパワートランジスタに入力される。

以上の構成において、本アンテナ装置１０は、図２（ａ）に示す二値信号ａがＨのｔオンの前半は、まず搬送波ｂで駆動部３がオン／オフ制御されるとともに、図２（ｂ）の駆動信号ａ１がＨ期間（Ｔ１）のみ駆動スイッチ部８が動作しオンする。その結果、送信アンテナ５の図２（ｆ）に示すアンテナ電流Ｉｅは、駆動信号ａ１の通電期間（Ｔ１）には実施の形態１と同じ通電電流ｍが流れる。

次に、二値信号ａがＨのｔオンの後半に時分割制御回路１２は、実施の形態１と同じに動作して、駆動回路４の動作終了後にスイッチ回路１３を動作させることで、スイッチ回路１３と送信アンテナ５とは接続状態となり閉ループの共振回路を形成し、この共振回路により送信アンテナ５の図２（ｆ）に示すアンテナ電流Ｉｅは、電源Ｖｄからの電流が供給されない状態で共振電流ｎが流れる。

このように実施の形態２による本アンテナ装置１０も、時分割制御回路１２が二値信号ａを、例えば各１／２の時間の駆動信号ａ１とスイッチ信号ａ２とに時分割制御することによって、二値信号ａのｔオンの内の略１／２に相当し、かつ略三角形状になる通電電流ｍの立上り時のみ電力を消費するため、従来に比べ略１／３の低消費電力化が図れるとともに、通電電流ｍと共振電流ｎとで送信アンテナ５は必要なアンテナ電流Ｉｅを確保できるため通信範囲が略変わることは無い。

なお、何れの実施の形態においても、その説明では変調部２や時分割制御回路１２などは電子部品で形成した例で説明したが、これらをマイコンに一体に形成する構成としても本発明の実施は可能である。

また、本システムは、車両に搭載された車載機が間欠的に送信要求信号を出力するスマートエントリーシステムの例で説明したが、それに限ることはなく、携帯機を携帯する使用者が車両ドアのドアハンドル近傍に設けられた押釦を押圧することで車載機と携帯機とが通信を行い車両ドアの解錠ができるなどの、より低消費電力化を向上した押釦式スマートエントリーシステムに用いることも可能である。

本発明によるアンテナ装置は、通信範囲を略変えることなく低消費電力化が図れるという効果を有し、車両ドアの解錠／施錠などができる通信システムに用いられるアンテナ装置等に有用である。

本発明の実施の形態１によるアンテナ装置の回路図同動作説明図本発明の実施の形態２によるアンテナ装置の回路図従来のアンテナ装置の回路図同動作説明図

符号の説明

２変調部（駆動回路）
３駆動部（駆動回路）
４駆動回路
５送信アンテナ
１０アンテナ装置
１１送信部
１２時分割制御回路
１３スイッチ回路
２１，２２，２３パワートランジスタ
ａ二値信号
ａ１駆動信号
ａ２スイッチ信号
ｂ搬送波
ｄ変調信号
Ｉｅアンテナ電流

Claims

制御部から二値信号と搬送波とを供給される送信部と、前記送信部に接続されると共にコイルとコンデンサが直列接続された送信アンテナとを備え、前記送信部は、前記二値信号のオン期間とオフ期間の内の前記オン期間を駆動信号とスイッチ信号とに時分割制御する時分割制御回路と、前記駆動信号と前記搬送波で制御される駆動回路と、前記スイッチ信号で制御されるスイッチ回路とから形成され、
前記時分割制御回路が、前記駆動回路の動作終了後に前記スイッチ回路を動作させて、前記駆動回路の動作で前記送信アンテナに前記搬送波に応じオン／オフ制御された通電電流が流れ、前記スイッチ回路の動作で前記送信アンテナと前記スイッチ回路が接続され閉ループの共振回路が形成されて共振電流が流れ、前記送信部が前記オン期間で前記アンテナから信号を発信するアンテナ装置。