JP5667501B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、例えば車両や住宅等に用いられるキーレスリモートシステムなどのアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to an antenna device such as a keyless remote system used in, for example, a vehicle or a house.

例えば車両や住宅等に用いられるキーレスリモートシステム用の無線機(いわゆるキーレス受信機)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アンテナ装置においては、アンテナ装置の大きさはアンテナの大きさにより決定するといってもよい。したがって、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。   For example, an antenna that uses radio waves in a relatively long wavelength range (several tens of centimeters to several meters) such as UHF and VHF bands, such as a wireless device for a keyless remote system (so-called keyless receiver) used in a vehicle or a house. In the device, the size of the antenna device may be determined by the size of the antenna. Therefore, in order to reduce the size of the antenna device, it is important to reduce the size of the antenna.

本願出願人は、一方を信号線とし、他方をGND線とする2つのエレメントとして、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に、間隔を隔てて外部エレメントの軸方向に沿って螺旋状に延びる形状とした内部エレメントを配置し、2つのエレメントに接触されて2つのエレメントを所定の位置関係に保持する誘電体からなる保持部材を備え、2つのエレメントが、基板に固定される側において螺旋部に連結された端部として、基板のランド形成面に略平行とされた部位を含む表面実装部をそれぞれ有し、表面実装部が互いに異なるランドとそれぞれ接続されているアンテナ装置を考案している(特許文献1参照)。   The present applicant, as two elements, one of which is a signal line and the other of which is a GND line, has a shape extending spirally along the axial direction of the external element inside the external element extending spirally with a space therebetween. A holding member made of a dielectric material that contacts the two elements and holds the two elements in a predetermined positional relationship, and the two elements are connected to the spiral portion on the side fixed to the substrate. An antenna device has been devised, each having a surface mounting portion including a portion substantially parallel to the land forming surface of the substrate, and the surface mounting portion being connected to different lands (patents). Reference 1).

特開2008−227862号公報JP 2008-227862 A

特許文献1の構成では、保持部材によって2つのエレメントが所定の位置関係に保持されるので、アンテナの性能を保持することができるとともに、誘電体を用いて保持部材を構成しているので、これによってエレメントを流れる高周波電流の波長短縮が生じ、基板のランド形成面からのアンテナの高さ(アンテナ装置の体格)を小型化することができる。   In the configuration of Patent Document 1, since the two elements are held in a predetermined positional relationship by the holding member, the performance of the antenna can be held and the holding member is configured using a dielectric. As a result, the wavelength of the high-frequency current flowing through the element is shortened, and the height of the antenna from the land forming surface of the substrate (the size of the antenna device) can be reduced.

しかし、誘電体を用いることによる誘電体損が生じるため小型化に限界がある。   However, there is a limit to downsizing because dielectric loss is caused by using a dielectric.

図14に、特許文献1のアンテナ装置の概略図(上面図および側面図)、図15に、図14の構成における等価回路を示す(9bについては後述)。図15のように、アンテナエレメント(120,130)は、それぞれ、コイル(L22,L23),コンデンサ(C22,C23),抵抗(R22,R23)を含む直列共振回路として表すことができる。また、それぞれのエレメントのインピーダンスは、Z22,Z23である。   FIG. 14 is a schematic diagram (top view and side view) of the antenna device of Patent Document 1, and FIG. 15 shows an equivalent circuit in the configuration of FIG. 14 (9b will be described later). As shown in FIG. 15, the antenna elements (120, 130) can be represented as series resonant circuits including coils (L22, L23), capacitors (C22, C23), and resistors (R22, R23), respectively. The impedance of each element is Z22 and Z23.

アンテナの自己共振周波数fは、アンテナエレメントの内部インピーダンスの容量CとインダクタンスLで一意に決まり、f=1/{2π(√LC)}の関係がある。つまり、アンテナの小型化を実現するためには、CやLを大きくできる構成とすることが重要である(もちろん、整合回路を用いて所望の周波数に共振させることは可能だが、整合損によるアンテナ利得低下は避けられない)。   The self-resonant frequency f of the antenna is uniquely determined by the capacitance C and the inductance L of the internal impedance of the antenna element, and has a relationship of f = 1 / {2π (√LC)}. In other words, in order to realize a reduction in size of the antenna, it is important to have a configuration in which C and L can be increased (of course, it is possible to resonate to a desired frequency using a matching circuit, but an antenna caused by matching loss). A decrease in gain is inevitable).

図14,図15では、内外エレメント間の寄生容量C21を介して直列共振回路を構成している。従来技術では、アンテナエレメントが螺旋構造となっており、インダクタンスL22,L23を比較的大きくできるため、λ/2よりも短いアンテナ長で共振できる。つまり、小型化できる。しかし、下記2点の理由から、従来技術の構成では小型化に限界がある。   14 and 15, a series resonance circuit is configured through a parasitic capacitance C21 between the inner and outer elements. In the prior art, the antenna element has a spiral structure, and the inductances L22 and L23 can be made relatively large. Therefore, the antenna element can resonate with an antenna length shorter than λ / 2. That is, the size can be reduced. However, for the following two reasons, there is a limit to downsizing in the configuration of the prior art.

・理由1:さらなる小型化には内外エレメントの螺旋部(121,131)の巻回数を増やす必要がある。しかし、螺旋部のピッチ間の容量C22,C23が増えるため、合成容量Cとしては減少し、Lの増加が合成容量Cの減少で相殺され、大幅な小型化は期待できない(すなわち、自己共振周波数fの減少に繋がらない)。
・理由2:螺旋の径を大きくすることで、Cの減少を抑えながらLの増加を期待できるが、アンテナの大型化が避けられない。
Reason 1: For further miniaturization, it is necessary to increase the number of turns of the spiral portions (121, 131) of the inner and outer elements. However, since the capacitances C22 and C23 between the pitches of the spiral portion are increased, the combined capacitance C is decreased, and the increase in L is offset by the decrease in the combined capacitance C, and a significant reduction in size cannot be expected (that is, the self-resonant frequency). f does not lead to a decrease).
Reason 2: Increasing the spiral diameter can be expected to increase L while suppressing the decrease in C, but the increase in the size of the antenna is inevitable.

上記問題点を背景として、本発明の課題は、アンテナを小型化でき、さらにはアンテナを小型化してもアンテナの性能を保持することが可能なアンテナ装置を提供することにある。   Against the background of the above problems, an object of the present invention is to provide an antenna device that can reduce the size of the antenna and that can maintain the performance of the antenna even when the antenna is reduced in size.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記課題を解決するためのアンテナ装置は、GNDパターンと給電パターンが、その面上に設けられた基板と、予め定められた螺旋軸方向に沿って螺旋状に伸びる螺旋部を有する外部エレメントと、外部エレメントの内側に予め定められた間隔を隔てて配置され、外部エレメントの螺旋軸方向に沿って螺旋状に伸びる螺旋部を有する内部エレメントと、を有し、2つのエレメントのうち、いずれか一方のエレメントの一端を給電パターンに接続し、他方のエレメントの一端をGNDパターンに接続してアンテナを構成し、外部エレメントの螺旋部の外周縁の少なくとも一部が、基板上に形成された、外部エレメントとの間で静電容量を発生する静電容量発生部材と、予め定められた距離を隔てて対向するように、アンテナを配置し、静電容量発生部材は、外部エレメントの螺旋部の外周縁との間隙が最も小さくなる位置およびその近傍のみに形成されることを特徴とする。
An antenna device for solving the above-described problem is a substrate in which a GND pattern and a power feeding pattern are provided on a surface thereof, and an external element having a spiral portion extending spirally along a predetermined spiral axis direction, An inner element having a spiral portion disposed inside the outer element at a predetermined interval and extending spirally along the spiral axis direction of the outer element, and either one of the two elements One end of the element is connected to the power feeding pattern, and one end of the other element is connected to the GND pattern to constitute an antenna, and at least a part of the outer peripheral edge of the spiral portion of the external element is formed on the substrate. the capacitance generating member for generating an electrostatic capacitance between the elements, so as to face at a predetermined distance, placing the antenna, the capacitance Raw member, characterized in that it is formed only at a position and the vicinity thereof gap is the smallest of the outer periphery of the spiral portion of the external element.

上記構成によって、外部エレメントと基板上の静電容量発生部材との間で静電容量を発生することで、アンテナにおける上述の合成容量Cを増加できるため(詳細は後述)、従来技術の構成と比べて、小型(短いアンテナ長)で所望の周波数に共振することが可能となる。   With the above configuration, the above-described combined capacitance C in the antenna can be increased by generating a capacitance between the external element and the capacitance generating member on the substrate (details will be described later). In comparison, it is possible to resonate at a desired frequency with a small size (short antenna length).

また、本発明のアンテナ装置は、外部エレメントの螺旋部の巻回数と、内部エレメントの螺旋部の巻回数とが異なるように定められる。   The antenna device of the present invention is determined so that the number of turns of the spiral portion of the external element is different from the number of turns of the spiral portion of the internal element.

上記構成によって、外部エレメントと内部エレメントとの対向面積が小さくなり、内外エレメント間の寄生容量を小さくすることができ、上述の合成容量における寄生容量の影響を低減することができる。   With the above configuration, the facing area between the external element and the internal element is reduced, the parasitic capacitance between the inner and outer elements can be reduced, and the influence of the parasitic capacitance in the above-described combined capacitance can be reduced.

また、本発明のアンテナ装置は、基板に取り付けられて、外部エレメントおよび内部エレメントのうちの少なくとも一方を支持する支持部を有する。   In addition, the antenna device of the present invention includes a support portion that is attached to the substrate and supports at least one of the external element and the internal element.

上記構成によって、外部エレメントの螺旋部の外周縁と静電容量発生部材との間隔、あるいは内外エレメントの間隔を所望の状態に保つことができる。   By the said structure, the space | interval of the outer periphery of the spiral part of an external element and an electrostatic capacitance generation member, or the space | interval of an internal / external element can be maintained in a desired state.

また、本発明のアンテナ装置は、静電容量発生部材を、外部エレメントの螺旋部の先端部の螺旋面に対向するように配置する。   In the antenna device of the present invention, the capacitance generating member is disposed so as to face the spiral surface of the tip of the spiral portion of the external element.

上記構成によって、アンテナにおける上述の合成容量Cをさらに増加でき、アンテナをより小型化できる。   With the above configuration, the above-described combined capacitance C in the antenna can be further increased, and the antenna can be further downsized.

また、本発明のアンテナ装置は、静電容量発生部材としてGNDパターンを用いる。   Further, the antenna device of the present invention uses a GND pattern as a capacitance generating member.

GNDパターンは、回路が確実に動作するため、あるいはノイズ対策のために、他の配線パターンよりも比較的太くあるいは広く形成されている。上記構成によって、基板の配線パターンを大きく変更することなく、アンテナを配置することができる。また、基板上におけるアンテナの配置の自由度も高くなる。   The GND pattern is formed to be relatively thicker or wider than other wiring patterns in order for the circuit to operate reliably or to prevent noise. With the above configuration, the antenna can be arranged without greatly changing the wiring pattern of the substrate. In addition, the degree of freedom of arrangement of the antenna on the substrate is increased.

また、本発明のアンテナ装置における静電容量発生部材は、GNDパターン上の少なくとも一部に形成された誘電層を含む。   In addition, the capacitance generating member in the antenna device of the present invention includes a dielectric layer formed on at least a part of the GND pattern.

上記構成によって、外部エレメントとの間で発生する静電容量を大きくすることができ、アンテナをさらに小型化することができる。   With the above configuration, the capacitance generated with the external element can be increased, and the antenna can be further downsized.

また、本発明のアンテナ装置は、外部エレメントの外周縁が誘電層に接触し、誘電層が外部エレメントを支持する。   In the antenna device of the present invention, the outer peripheral edge of the external element is in contact with the dielectric layer, and the dielectric layer supports the external element.

上記構成によって、支持部を小型化することができる。また、支持部が不要になる。   With the above configuration, the support portion can be reduced in size. Moreover, a support part becomes unnecessary.

本発明のアンテナ装置の構成を示す正面図。The front view which shows the structure of the antenna apparatus of this invention. 図1の上面図。The top view of FIG. 図1のA方向から見た右側面図。The right view seen from the A direction of FIG. 本発明のアンテナ装置で発生する静電容量を示す図。The figure which shows the electrostatic capacitance which generate | occur | produces with the antenna apparatus of this invention. 本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit of the antenna apparatus of this invention. 本発明の構成における共振周波数とアンテナ長との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the resonant frequency and antenna length in the structure of this invention. GNDパターンの構成の別例を示す図。The figure which shows another example of a structure of a GND pattern. GNDパターンの構成の別例を示す図。The figure which shows another example of a structure of a GND pattern. GNDパターンの構成の別例を示す図。The figure which shows another example of a structure of a GND pattern. 本発明のアンテナ装置の構成の別例を示す正面図。The front view which shows another example of a structure of the antenna apparatus of this invention. 図10のA方向から見た右側面図。The right view seen from the A direction of FIG. 本発明のアンテナ装置の構成の別例を示す正面図。The front view which shows another example of a structure of the antenna apparatus of this invention. 図12の上面図。FIG. 13 is a top view of FIG. 12. 従来構成のアンテナ装置の上面図および側面図。The top view and side view of the antenna apparatus of a conventional structure. 従来構成のアンテナ装置の等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit of the antenna apparatus of a conventional structure.

以下、本発明のアンテナ装置について、図面を用いて説明する。図1にアンテナ装置1の正面図を、図2にアンテナ装置1を基板2の上面から見た上面図(支持部7を除く)を、図3に図1のアンテナ装置1をA方向から見た右側面図を、それぞれ示す。アンテナ装置1は、例えば車両や住宅等に用いられるキーレスリモートシステムの受信機として構成されている。   Hereinafter, an antenna device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of the antenna device 1, FIG. 2 is a top view of the antenna device 1 viewed from the top surface of the substrate 2 (excluding the support portion 7), and FIG. 3 is a view of the antenna device 1 of FIG. Each right side view is shown. The antenna device 1 is configured as a receiver of a keyless remote system used in, for example, a vehicle or a house.

アンテナ装置1は、要部として、基板2と、外部エレメント5と内部エレメント6の2つのエレメントからなり、基板2に実装されたアンテナ10と、アンテナ10を支持する支持部7を有している。   The antenna device 1 includes two elements, that is, a substrate 2, an external element 5, and an internal element 6, and includes an antenna 10 mounted on the substrate 2 and a support unit 7 that supports the antenna 10. .

基板2は、例えば周知のプリント配線基板であり、その表面には、GND電位(接地電位ともいう)が供給される、例えば金属薄膜状のGNDパターン3、および例えば金属薄膜状の給電パターン4が形成され、外部エレメント5の一端5bがGNDパターン3に接続され、内部エレメント6の一端6bが給電パターン4に接続されている。そして、アンテナ10からの受信信号は、インピーダンスマッチングのための図示されない整合素子を介して、給電パターン4によって図示されないRF(Radio Frequency)回路(20)に伝送されるように構成されている。なお、GNDパターン3が本発明の静電容量発生部材に相当する。   The substrate 2 is, for example, a well-known printed wiring board, and a GND potential (also referred to as a ground potential) is supplied to the surface of the substrate 2, for example, a metal thin film-like GND pattern 3 and a metal thin film-like power supply pattern 4 are provided. The one end 5 b of the external element 5 is connected to the GND pattern 3, and the one end 6 b of the internal element 6 is connected to the power feeding pattern 4. The received signal from the antenna 10 is configured to be transmitted to an RF (Radio Frequency) circuit (20) (not shown) by the power feeding pattern 4 via a matching element (not shown) for impedance matching. The GND pattern 3 corresponds to the capacitance generating member of the present invention.

アンテナ10は、基板2のランド形成面に沿った方向(例えば、基板2の表面と略平行方向)に螺旋状に延びる螺旋部5aを有する外部エレメント5と、外部エレメント5の内側に間隔を隔てて配置され、外部エレメント5の軸方向Pに沿って螺旋状に延びる螺旋部6aを有する内部エレメント6とを有し、2つのエレメント5,6の一方を信号線(本実施例では内部エレメント6)とし、他方をGND線(本実施例では外部エレメント5)とするL(インダクタンス)C(キャパシタンス)共振回路構成のアンテナである。   The antenna 10 has an external element 5 having a spiral portion 5a that spirally extends in a direction along the land formation surface of the substrate 2 (for example, a direction substantially parallel to the surface of the substrate 2), and an interval inside the external element 5. And an internal element 6 having a spiral portion 6a extending spirally along the axial direction P of the external element 5, and one of the two elements 5 and 6 is connected to a signal line (in this embodiment, the internal element 6). ), And the other is a GND line (external element 5 in this embodiment) L (inductance) C (capacitance) resonance circuit antenna.

本実施例では、図2に示すように、導体線を、内径R1、螺旋間ピッチP1で平面円形状となるように螺旋状に巻回して外部エレメント5を構成している。また、導体線を、R1よりも小さい内径R2、螺旋間ピッチP2で平面円形状となるように螺旋状に巻回して内部エレメント6を構成している。そして、外部エレメント5の螺旋部5aの長さL1と内部エレメント6の螺旋部6aの長さL2は略等しくなっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the external element 5 is configured by winding a conductor wire in a spiral shape so as to have a planar circular shape with an inner diameter R1 and an inter-spiral pitch P1. Further, the inner element 6 is configured by winding a conductor wire in a spiral shape so as to be a planar circular shape with an inner diameter R2 smaller than R1 and a pitch P2 between the spirals. The length L1 of the spiral portion 5a of the outer element 5 and the length L2 of the spiral portion 6a of the inner element 6 are substantially equal.

なお、外部エレメント5の巻回数と内部エレメント6の巻回数とが異なる(つまり、螺旋間ピッチP1,P2が異なる)ようにすることが望ましい。これにより、外部エレメント5と内部エレメント6との対向面積が小さくなるので、内外エレメント間の寄生容量C1(図4,図5参照)を、より小さくすることができる。また、内部エレメント6に螺旋部6aを設けず、直線形状(巻回数がゼロ回の螺旋)としてもよい。   It is desirable that the number of turns of the outer element 5 and the number of turns of the inner element 6 are different (that is, the inter-spiral pitches P1 and P2 are different). Thereby, since the opposing area of the external element 5 and the internal element 6 becomes small, the parasitic capacitance C1 (refer FIG. 4, FIG. 5) between the internal and external elements can be made smaller. Further, the spiral portion 6a is not provided in the internal element 6, and a linear shape (a spiral with zero turns) may be used.

図2,図3のように、基板2の表面上の給電パターン4以外の領域には、GNDパターン3が形成され、外部エレメント5の螺旋部5aの外縁とGNDパターン3との間隙が予め定められた値dとなるように、アンテナ10が配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, a GND pattern 3 is formed in a region other than the power feeding pattern 4 on the surface of the substrate 2, and a gap between the outer edge of the spiral portion 5 a of the external element 5 and the GND pattern 3 is determined in advance. The antenna 10 is arranged so that the obtained value d is obtained.

支持部7は、外部エレメント支持部7aと内部エレメント支持部7bを含み、アンテナ10の先端部(GNDパターン3および給電パターン4に接続されていない端部)に取り付けられている。そして、それぞれ外部エレメント5の先端部および内部エレメント6の先端部のうち少なくとも一方を支持し、螺旋部5aとGNDパターン3との間隔d、および外部エレメント5と内部エレメント6との間隔を略一定としている。   The support portion 7 includes an external element support portion 7a and an internal element support portion 7b, and is attached to the tip portion of the antenna 10 (the end portion not connected to the GND pattern 3 and the power feeding pattern 4). Then, at least one of the distal end portion of the external element 5 and the distal end portion of the internal element 6 is supported, and the interval d between the spiral portion 5a and the GND pattern 3 and the interval between the external element 5 and the internal element 6 are substantially constant. It is said.

無論、アンテナ10の材質、螺旋部の長さ(L1,L2)、あるいは基板との接続強度を適切なものとして、アンテナ10のみで螺旋部5aとGNDパターン3との間隔d、および外部エレメント5と内部エレメント6との間隔(例えば、(R1−R2)/2)を維持できるときには、外部エレメント支持部7aと内部エレメント支持部7bのいずれか一方または支持部7全体は不要となる。   Of course, assuming that the material of the antenna 10, the length of the spiral portion (L1, L2), or the connection strength with the substrate is appropriate, the distance d between the spiral portion 5a and the GND pattern 3 with only the antenna 10 and the external element 5 When the distance between the inner element 6 and the inner element 6 (for example, (R1-R2) / 2) can be maintained, either the outer element support portion 7a or the inner element support portion 7b or the entire support portion 7 becomes unnecessary.

図4に、本発明のアンテナ装置1で発生する静電容量を示す。アンテナ装置1では、内外エレメント間の寄生容量C1,外部エレメント5の螺旋部5aのピッチ間の静電容量C2,内部エレメント6の螺旋部6aのピッチ間の静電容量C3の他に、外部エレメント5〜GDNパターン3間の静電容量C4,内部エレメント6〜GDNパターン3間の静電容量C5が発生する。   FIG. 4 shows the capacitance generated in the antenna device 1 of the present invention. In the antenna device 1, in addition to the parasitic capacitance C1 between the inner and outer elements, the capacitance C2 between the pitches of the spiral portions 5a of the outer element 5, and the capacitance C3 between the pitches of the spiral portions 6a of the inner element 6, the external elements An electrostatic capacity C4 between 5 and GDN pattern 3 and an electrostatic capacity C5 between internal element 6 and GDN pattern 3 are generated.

図5に、本発明のアンテナ装置1の等価回路を示す。上述の内外エレメント間の寄生容量C1を介して外部エレメント5(R2,C2,L2)および内部エレメント6(R3,C3,L3)が直列に接続され、それぞれのエレメントがGNDパターン3と高周波的に結合された、並列共振回路を構成する。特に外部エレメント5とGNDパターン3は物理的に近接しており、強く結合している。このような構成とすることで、各エレメント(5,6)のインダクタンス(L2,L3)を維持したまま、合成容量Cを増加できるため、従来技術の構成と比べて、小型(短いアンテナ長)で所望の周波数に共振することが可能である。また、アンテナ長が短くなることで、各螺旋部の巻回数も少なくなり、ピッチ間の容量C2,C3も小さくすることができる。   FIG. 5 shows an equivalent circuit of the antenna device 1 of the present invention. The external element 5 (R2, C2, L2) and the internal element 6 (R3, C3, L3) are connected in series via the parasitic capacitance C1 between the above-described internal and external elements, and each element is connected to the GND pattern 3 in high frequency. A coupled parallel resonant circuit is formed. In particular, the external element 5 and the GND pattern 3 are physically close to each other and are strongly coupled. By adopting such a configuration, the combined capacitance C can be increased while maintaining the inductance (L2, L3) of each element (5, 6), so that it is smaller (shorter antenna length) than the conventional configuration. It is possible to resonate at a desired frequency. Further, since the antenna length is shortened, the number of turns of each spiral portion is reduced, and the capacitances C2 and C3 between the pitches can be reduced.

図6に本発明のアンテナ装置1の構成と従来技術の構成とを比較した、共振周波数とアンテナ長との関係の、数値計算シミュレーション結果を示す。共振周波数が例えば265〜285MHzのときには、共振させるために必要なアンテナ長は、本発明の構成を適用することで従来技術の構成と比べ、約100mm短くすることができる。つまり、本発明の構成では、従来技術の構成と比べ、より小型化が可能となる。   FIG. 6 shows a numerical calculation simulation result of the relationship between the resonance frequency and the antenna length, comparing the configuration of the antenna device 1 of the present invention with the configuration of the prior art. When the resonance frequency is, for example, 265 to 285 MHz, the antenna length necessary for resonance can be shortened by about 100 mm as compared with the configuration of the prior art by applying the configuration of the present invention. That is, the configuration of the present invention can be further downsized as compared with the configuration of the prior art.

図1の構成において、アンテナ装置1が収納される筐体の天板が金属である場合、この天板を接地してGNDパターン3の代わりに用い、アンテナ10(すなわち外部エレメント5の外周縁)を、距離dだけ隔てて天板に対向する位置に配置してもよい。   In the configuration of FIG. 1, when the top plate of the housing in which the antenna device 1 is housed is a metal, this top plate is grounded and used instead of the GND pattern 3, and the antenna 10 (that is, the outer periphery of the external element 5). May be arranged at a position facing the top plate at a distance d.

図7〜図9に、GNDパターン3の構成の別例を示す。GNDパターン3は、図1のような、基板2の表面上の、アンテナ10(すなわち外部エレメント5の外周縁)の対向面の周辺全域に形成する必要はない。例えば、図7のように、GNDパターン3の、螺旋軸P方向の長さX1をL1よりも短くしてもよい。図7の例では、螺旋部の内径方向の長さY1はY(基板2の縦方向の長さ,図1参照)と同じになっている。また、図8のように、GNDパターン3の、螺旋部の内径方向の長さY2をYまたは螺旋部5aの内径R1よりも小さくしてもよい。図8の例では、Y2=R2,X1=L1となっている。また、図9のように、GNDパターン3と螺旋軸Pとが、予め定められた角度で交差するように、GNDパターン3を形成してもよい。なお、3aは、外部エレメント5の一端5bが接続されるGNDパターンで、図示はしていないが、GNDパターン3と電気的に接続されている。   7 to 9 show other examples of the configuration of the GND pattern 3. The GND pattern 3 does not need to be formed on the entire surface of the opposing surface of the antenna 10 (that is, the outer peripheral edge of the external element 5) on the surface of the substrate 2 as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 7, the length X1 of the GND pattern 3 in the direction of the spiral axis P may be shorter than L1. In the example of FIG. 7, the length Y1 of the spiral portion in the inner diameter direction is the same as Y (the length of the substrate 2 in the vertical direction, see FIG. 1). Moreover, as shown in FIG. 8, the length Y2 of the spiral portion in the inner diameter direction of the GND pattern 3 may be smaller than Y or the inner diameter R1 of the spiral portion 5a. In the example of FIG. 8, Y2 = R2 and X1 = L1. In addition, as shown in FIG. 9, the GND pattern 3 may be formed so that the GND pattern 3 and the spiral axis P intersect at a predetermined angle. Reference numeral 3a denotes a GND pattern to which the one end 5b of the external element 5 is connected. Although not shown, it is electrically connected to the GND pattern 3.

図10に、アンテナ装置1の構成の別例(正面図)を示す。本構成は、図1の変形例であるため、図1と同様の構成については同一の符号を付与し、ここでの詳細な説明は割愛する。図10の構成では、GNDパターン3の上面に、絶縁性を有する誘電層8を形成している。また、外部エレメント5の螺旋部5aの外縁と誘電層8との間隙dが0の状態(すなわち、螺旋部5aの外縁と誘電層8とが接した状態)を示している。なお、誘電層8が本発明の静電容量発生部材に相当する。   FIG. 10 shows another example (front view) of the configuration of the antenna device 1. Since this configuration is a modification of FIG. 1, the same reference numerals are given to the same configurations as those in FIG. 1, and detailed descriptions thereof are omitted. In the configuration of FIG. 10, an insulating dielectric layer 8 is formed on the upper surface of the GND pattern 3. In addition, the gap d between the outer edge of the spiral portion 5a of the external element 5 and the dielectric layer 8 is 0 (that is, the outer edge of the spiral portion 5a and the dielectric layer 8 are in contact). The dielectric layer 8 corresponds to the capacitance generating member of the present invention.

図10の構成では、誘電層8が外部エレメント5の支持部を兼ねている。よって、支持部7は内部エレメント支持部7bのみでよい。無論、間隙dを0以外の値としてもよい。   In the configuration of FIG. 10, the dielectric layer 8 also serves as a support portion for the external element 5. Therefore, the support part 7 may be only the internal element support part 7b. Of course, the gap d may be a value other than zero.

また、図7〜図9のGNDパターン3の構成の別例と同様に、例えば、外部エレメント5の螺旋部5aの外縁とGNDパターン3との間隙dが最も小さくなる位置およびその近傍のみに誘電層8を形成するというように、誘電層8をGNDパターン3の上面全体に形成しなくてもよい。   Similarly to the other examples of the configuration of the GND pattern 3 in FIGS. 7 to 9, for example, the dielectric is formed only at a position where the gap d between the outer edge of the spiral portion 5 a of the external element 5 and the GND pattern 3 is the smallest and in the vicinity thereof. The dielectric layer 8 may not be formed on the entire upper surface of the GND pattern 3 as in the case where the layer 8 is formed.

図11に、図10の構成の別例(A方向からの右側面図)を示す。図11の例は、誘電層8の表面に、螺旋軸P方向に沿って、外部エレメント5の螺旋部5aの外縁に接して、外部エレメント5を支持するための凹状の支持部8aを形成したものである。このとき、螺旋部5aの隣り合う導体線の間(ピッチ間)に誘電層8を形成しない方が、螺旋部5aのピッチ間の容量C2の増加を抑制できる。   FIG. 11 shows another example of the configuration of FIG. 10 (right side view from the direction A). In the example of FIG. 11, a concave support portion 8 a for supporting the outer element 5 is formed on the surface of the dielectric layer 8 in contact with the outer edge of the spiral portion 5 a of the outer element 5 along the direction of the spiral axis P. Is. At this time, if the dielectric layer 8 is not formed between adjacent conductor lines (between the pitches) of the spiral portion 5a, an increase in the capacitance C2 between the pitches of the spiral portion 5a can be suppressed.

図12,図13に、アンテナ装置1の構成の別例を示す。本構成は、図1の変形例であるため、図1と同様の構成については同一の符号を付与し、ここでの詳細な説明は割愛する。図12は、本構成の正面図で、図13は、図12のアンテナ装置1を基板2の上面から見た上面図である。本構成では、外部エレメント5の先端部(GNDパターン3に接続されていない端部)の螺旋面に予め定められた間隔d2を隔てて対向するように、面形状のGNDパターン9が形成されている。   12 and 13 show another example of the configuration of the antenna device 1. Since this configuration is a modification of FIG. 1, the same reference numerals are given to the same configurations as those in FIG. 1, and detailed descriptions thereof are omitted. FIG. 12 is a front view of this configuration, and FIG. 13 is a top view of the antenna device 1 of FIG. In this configuration, the surface-shaped GND pattern 9 is formed so as to face the spiral surface of the tip portion (end portion not connected to the GND pattern 3) of the external element 5 with a predetermined interval d2. Yes.

GNDパターン9の形状は、面形状の他に棒状でもよい。また、面の形状は、矩形状,多角形状,円形状のいずれでもよい。さらに、GNDパターン9は、螺旋面の少なくとも一部に対向していればよい。アンテナ装置1が収納される筐体の側壁が金属である場合、この側壁を接地してGNDパターン9の代わりに用い、アンテナ10を側壁付近に配置してもよい。   The shape of the GND pattern 9 may be a rod shape in addition to the surface shape. Further, the shape of the surface may be any of a rectangular shape, a polygonal shape, and a circular shape. Furthermore, the GND pattern 9 only needs to face at least a part of the spiral surface. When the side wall of the housing in which the antenna device 1 is housed is a metal, the side wall may be grounded and used in place of the GND pattern 9, and the antenna 10 may be disposed near the side wall.

また、GNDパターン9の螺旋面との対向面の少なくとも一部に、誘電層9aを形成してもよい(図12参照)。   Further, the dielectric layer 9a may be formed on at least a part of the surface facing the spiral surface of the GND pattern 9 (see FIG. 12).

図14の従来技術の構成は、基板110のランド形成面から離反する方向に螺旋状に延びる螺旋部121を有する外部エレメント120と、外部エレメント120の内側に間隔を隔てて配置され、外部エレメント120の軸方向に沿って螺旋状に延びる螺旋部131を有する内部エレメント130とを有しているが、この螺旋部121に予め定められた間隔d3を隔てて対向するように、面形状のGNDパターン9bを形成してもよい。   The configuration of the prior art of FIG. 14 is arranged with an outer element 120 having a spiral portion 121 extending spirally in a direction away from the land forming surface of the substrate 110 and an inner side of the outer element 120 with a space therebetween. An internal element 130 having a spiral portion 131 that spirally extends along the axial direction of the surface, and a planar GND pattern that faces the spiral portion 121 with a predetermined interval d3 therebetween. 9b may be formed.

また、図1の支持部7の支柱7cの、外部エレメント5との対向面にGNDパターン9cを形成してもよい。   Moreover, you may form the GND pattern 9c in the opposing surface with the external element 5 of the support | pillar 7c of the support part 7 of FIG.

車両や住宅等に用いられるキーレスリモートシステム以外のアンテナ装置にも適用可能である。また、受信機のみならず送信機にも適用可能である。   The present invention can also be applied to an antenna device other than a keyless remote system used in a vehicle or a house. Moreover, it is applicable not only to a receiver but also to a transmitter.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments, and the knowledge of those skilled in the art can be used without departing from the spirit of the claims. Various modifications based on this are possible.

1 アンテナ装置
2 基板
3 GNDパターン(静電容量発生部材)
4 給電パターン
5 外部エレメント
5a 螺旋部
6 内部エレメント
6a 螺旋部
7 支持部
8,9a 誘電層(静電容量発生部材)
9,9b,9c GNDパターン(静電容量発生部材)
10 アンテナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna apparatus 2 Board | substrate 3 GND pattern (electrostatic capacity generation member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Power supply pattern 5 External element 5a Spiral part 6 Internal element 6a Spiral part 7 Support part 8,9a Dielectric layer (electrostatic capacity generating member)
9, 9b, 9c GND pattern (capacitance generating member)
10 Antenna

Claims (7)

GNDパターンと給電パターンが、その面上に設けられた基板と、
予め定められた螺旋軸方向に沿って螺旋状に伸びる螺旋部を有する外部エレメントと、
前記外部エレメントの内側に予め定められた間隔を隔てて配置され、前記外部エレメントの螺旋軸方向に沿って螺旋状に伸びる螺旋部を有する内部エレメントと、
を有し、
前記2つのエレメントのうち、いずれか一方のエレメントの一端を前記給電パターンに接続し、他方のエレメントの一端を前記GNDパターンに接続してアンテナを構成し、
前記外部エレメントの螺旋部の外周縁の少なくとも一部が、前記基板上に形成され、前記外部エレメントとの間で静電容量を発生する静電容量発生部材と、予め定められた距離を隔てて対向するように、前記アンテナを配置し、
前記静電容量発生部材は、前記外部エレメントの螺旋部の外周縁との間隙が最も小さくなる位置およびその近傍のみに形成されることを特徴とするアンテナ装置。
A substrate on which a GND pattern and a power feeding pattern are provided;
An external element having a spiral portion extending spirally along a predetermined spiral axis direction;
An inner element having a spiral portion disposed inside the outer element at a predetermined interval and extending in a spiral shape along the spiral axis direction of the outer element;
Have
One end of one of the two elements is connected to the feeding pattern, and one end of the other element is connected to the GND pattern to constitute an antenna.
At least a part of the outer peripheral edge of the spiral portion of the external element is formed on the substrate, and is separated from a capacitance generating member that generates a capacitance with the external element by a predetermined distance. Arrange the antennas to face each other ,
The antenna device is characterized in that the capacitance generating member is formed only at a position where the gap with the outer peripheral edge of the spiral portion of the external element is the smallest and in the vicinity thereof .
前記外部エレメントの螺旋部の巻回数と、前記内部エレメントの螺旋部の巻回数とが異なるように定められる請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the number of turns of the spiral portion of the outer element is determined to be different from the number of turns of the spiral portion of the inner element. 前記基板に取り付けられて、前記外部エレメントおよび前記内部エレメントのうちの少なくとも一方を支持する支持部を有する請求項1または請求項2に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, further comprising a support portion attached to the substrate and supporting at least one of the outer element and the inner element. 前記静電容量発生部材を、前記外部エレメントの螺旋部の先端部の螺旋面に対向するように配置する請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to any one of claims 1 to 3, wherein the capacitance generating member is disposed so as to face a spiral surface of a distal end portion of the spiral portion of the external element. 前記静電容量発生部材として前記GNDパターンを用いる請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the GND pattern is used as the capacitance generating member. 前記静電容量発生部材は、前記GNDパターン上の少なくとも一部に形成された誘電層を含む請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the capacitance generating member includes a dielectric layer formed on at least a part of the GND pattern. 前記外部エレメントの外周縁が前記誘電層に接触し、前記誘電層が前記外部エレメントを支持している請求項6に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 6, wherein an outer peripheral edge of the external element is in contact with the dielectric layer, and the dielectric layer supports the external element.
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