JP5760942B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

車両に搭載されるシステムには電波を送受信するアンテナ装置が設けられることがあり、アンテナ装置が設けられる例として例えばワイヤレスキーシステムやスマートエントリーシステムがある。ワイヤレスキーシステムやスマートエントリーシステムは、車両とその車両のユーザが所持する携帯機（ワイヤレスキーや電子キー）との間での無線通信によって、車両のドアをアンロックし又はロックするというシステムである。例えば、ワイヤレスキーシステムにおけるワイヤレスキーには、車両のドアのアンロックやロックを指示する電波を送信するアンテナ装置（送信アンテナ）が設けられ、車両には、ワイヤレスキーからの電波を受信するアンテナ装置（受信アンテナ）が設けられる。

ここで、図７は、ワイヤレスキーシステム等に使用される従来のアンテナ装置１００の斜視図を示している。図７に示すように、アンテナ装置１００では、プリント基板１０１の給電点１０２から１つのアンテナ１０３が起立する形で配置されている。なお、図７では、アンテナ１０３が途中で水平方向に屈曲した逆Ｌ型アンテナを示している。

また、特許文献１には、ワイヤレスキーシステムに好適な携帯型送信器に関し、回路基板に、送信する偏波面が互いに直交するスロットアンテナとループアンテナの２種類のアンテナを設け、それらアンテナを交互に切り替えて同一データを送信する発明が開示されている。これによれば、互いに直交する２偏波を送信するので、通信の安定性が増すことができるとしている。

特開２００３−６９４６３号公報

しかしながら、図７の例では、アンテナが１つしかないので、例えばワイヤレスキーシステムに適用した場合に、車両に対するワイヤレスキーの方位によっては、ドアをアンロック又はロックさせることができる作動距離（車両とワイヤレスキーとの通信可能距離）が極端に短くなることがある。なお、アンテナの電波特性において、作動距離が短くなる点をヌル点と言う。

そこで、特許文献１のように複数のアンテナから構成されたダイバーシティアンテナを採用すればヌル点を低減できるが、この場合には、部品点数が増えて高コストになってしまう。また、ダイバーシティアンテナは、一般的に、複数のアンテナのうち電波状況が優れたもの（電界強度が強いもの）を選択するための判断機能が必要となる。そのため、その判断機能を実現するマイコンやＩＣ等が必要となり、高コストになってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、高コストになるのを抑制しつつヌル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ために、本発明のアンテナ装置は、電波を受信するアンテナ装置であって、
第１端部からの一部を共通にし、その共通の部分である共通部から互いに異なる面に分岐する形で設けられた受信アンテナとしての複数のループアンテナであって、前記第１端部と反対側の第２端部が前記ループアンテナごとに設けられた複数のループアンテナと、
電波の待ち受け時には間欠信号を発生させ、有効なデータが来ていると判断した場合には、受信終了まで間欠信号を変化させずに維持する間欠信号発生手段と、
電波を受信する１つの前記ループアンテナを、前記間欠信号をトリガとして前記複数のループアンテナ間で交互に切り替えるアンテナ切替手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数のループアンテナが、第１端部からの一部分（共通部）で共通になっているので、それら複数のループアンテナを形成するための部材を少なくできる。よって、コストダウンを図ることができる。また、電波を受信するループアンテナが、間欠信号をトリガとして複数のループアンテナ間で交互に切り替わり、それらループアンテナは互いに異なる面に配置されているので、間欠信号をトリガとして指向性の異なる電波を交互に受信できる。よって、本発明では、現在有効なループアンテナのヌル点の方位から電波が送信されてそのループアンテナではその電波を受信できなかったとしても、次の間欠信号で切り替えられた他のループアンテナでその電波を受信することができる。つまり、各ループアンテナのヌル点を他のループアンテナで補完できるので、アンテナ装置全体としてヌル点を低減できる（ダイバーシティ機能を実現できる）。また、間欠信号をトリガとして切り替えることで、複数のループアンテナのうち電波状況の優れたものを選択するための判断機能（マイコンやＩＣ等）を不要にできるので、低コストでダイバーシティ機能を実現できる。

また本発明において、前記第１端部は給電点に接続され、前記第２端部の各々はグランドから切り離されており、
前記アンテナ切替手段は、前記間欠信号をトリガとして前記第２端部の１つを交互にグランドに導通させることを特徴とする。

これによれば、各ループアンテナの第２端部がグランドから切り離されているので、その状態では各ループアンテナで電波を送受信できないが、アンテナ切替手段によって、第２端部が交互にグランドに導通されるので、交互に１つのループアンテナを電波を送受信可能に切り替えることができる。

また、本発明において、前記複数のループアンテナは、所定データの電波を送信する送信機からの前記電波を受信する受信アンテナであり、
前記送信機は、一回の送信期間で、同一内容の前記データを複数回送信し、
前記間欠信号発生手段は、一回の前記送信期間で複数の前記間欠信号を発生させることを特徴とする。

これによれば、送信機の一回の送信期間で複数の間欠信号が発生されるので、一回の送信期間で複数のループアンテナに切り替えることができる。そして、送信機は一回の送信期間で同一内容のデータを複数回送信するので、同一内容のデータを複数のループアンテナで交互に受信する機会を得ることができる。よって、送信機からのデータを受信できないということを防止できる（ヌル点を低減できる）。

また、本発明において、前記複数のループアンテナを実装するプリント基板を備え、
前記複数のループアンテナの各々は、前記プリント基板から起立した起立アンテナ部と前記プリント基板上に設けられた基板アンテナ部とから構成され、
前記起立アンテナ部は、前記共通部とその共通部から前記ループアンテナごとに異なる面に分岐して端部が前記プリント基板に接続された分岐部とから構成され、
前記基板アンテナ部は、前記分岐部の前記端部と前記第２端部間に設けられたことを特徴とする。

このように起立アンテナ部及び基板アンテナ部を構成することで、プリント基板に起立したループアンテナを構成することできる。また、各起立アンテナ部は共通部で一体になっているので、それら起立アンテナ部を形成するための部材を少なくでき、コストダウンを図ることができる。

また、本発明において、前記分岐部の各々の配置面を変更して全ての前記分岐部を同一の面に配置したときに、各分岐部が互いに重ならないようになっていることを特徴とする。

これによれば、分岐部の各々を同一の面に配置したときに、各分岐部が互いに重ならないようになっているので、共通部及び複数の分岐部から構成された複数の起立アンテナ部を、１つの部材から得ることができる。よって、より一層、コストダウンを図ることができる。

また、本発明において、前記起立アンテナ部の各々は前記プリント基板側に開いたコの字状に形成され、
前記分岐部の各々は、互いに異なる位置で前記共通部から分岐して、互いに異なる大きさのＬ字状に形成され、
大きさが隣り合う２つの前記分岐部のうち大きい方を第１分岐部、小さい方を第２分岐部として、それら第１分岐部、第２分岐部を同一の面に配置したときに、前記第２分岐部は、前記第１分岐部の内側にて前記第１分岐部に沿う位置に配置されることを特徴とする。

これによれば、起立アンテナ部の各々はコの字状に形成されているので、それら起立アンテナ部を形成しやすくできる。また、Ｌ字状の各分岐部を同一の面に配置したときに各分岐部が互いに沿う位置に配置されているので、１つの部材を加工して起立アンテナ部を形成する場合に、アンテナに使用されない部分を少なくすることができる。つまり、１つの部材から取る（形成する）ことができる起立アンテナ部の取り数を向上できる。

また、本発明において、前記複数のループアンテナは、互いに直交する面に配置された２つのループアンテナであることを特徴とする。これによれば、２つのループアンテナは互いに直交する面に配置されているので、互いのヌル点を効果的に補完できる。よって、少ないループアンテナで効果的にヌル点を低減できる。

アンテナ装置１の斜視図を示している。 ループアンテナ４１、４２の電波特性を示した図である。 アンテナ装置１の電気的構成を示した図である。 間欠電源６００をトリガとしてループアンテナ４１、４２が交互に切り替わることを示した図である。 電波を受信したときにループアンテナ４１、４２がどのように切り替わるかを説明する図である。 起立アンテナ部２１、２２を製造する際の各工程を示した図である。 従来のアンテナ装置１００の斜視図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置及びアンテナの製造方法の実施形態を説明する。本実施形態では、車両のワイヤレスキーシステムにおける受信機に本発明を適用した例を説明する。ワイヤレスキーシステムでは、車両のユーザに携帯所持されるワイヤレスキーからドアのアンロック又はロックを指示する電波が送信されて、車両に搭載された受信機がその電波を受信する。そして、ボデーＥＣＵ等の車載装置が、その電波から復調されたデータに基づいて車両のドアをアンロックし又はロックする。

図１は、受信機に備えられたアンテナ装置１の斜視図を示している。なお、受信機は、アンテナ装置１を収容する筐体を備え（図示外）、例えば車両のＣピラー内に設けられる。図１に示すように、アンテナ装置１は、ワイヤレスキーからの電波の受信に必要な電子部品（図１では不図示）を実装したプリント基板１０と、そのプリント基板１０に配置されたアンテナ２とを備えている。プリント基板１０は平面視で矩形状となっている。アンテナ２は、プリント基板１０に起立して、互いに直交する面に配置された２つのループアンテナ４１、４２から構成されている。それらループアンテナ４１、４２（厳密には後述する起立アンテナ部２１、２２）は一体になっている。

詳細には、ループアンテナ４１、４２は、給電点３０１に接続された第１端部３０２及びその第１端部３０２からの一部を共通にしている。その共通の部分である共通部２０１は、プリント基板１０から垂直に起立し、直線状とされている。第１のループアンテナ４１は、共通部２０１の上端２０２から直角に屈曲してＬ字状に形成された第１分岐部２１０を備えている。その第１分岐部２１０は、共通部２０１の上端２０２からプリント基板１０の１つの辺１１（図１参照）の方向に延設されるとともに、プリント基板１０の基板面に水平に配置された直線状の第１水平部２１１を含んでいる。また第１分岐部２１０は、第１水平部２１１の先端２１３からプリント基板１０の側に直角に屈曲し端部２１４がプリント基板１０に接続された、プリント基板１０に対して垂直に配置された直線状の第１垂直部２１２を含んでいる。それら共通部２０１及び第１分岐部２１０（第１水平部２１１、第１垂直部２１２）から、プリント基板１０の側に開いたコの字状の第１の起立アンテナ部２１が構成されている。第１のループアンテナ４１のうち第１の起立アンテナ部２１がプリント基板１０に垂直に起立して配置されている。

プリント基板１０の基板面には、第１の起立アンテナ部２１の開口（コの字の開口）を閉じるように第１の基板アンテナ部３１が形成されている。すなわち、第１の基板アンテナ部３１は、一端３０５が第１の起立アンテナ部２１（第１垂直部２１２）の端部２１４に接続され他端３０３が第１端部３０２付近に配置されて、それら端部３０３、３０５間で直線状に形成された導体パターンである。第１の基板アンテナ部３１と第１水平部２１１とは対向する位置関係になっている。

このように、第１のループアンテナ４１は、コの字状の第１の起立アンテナ部２１と直線状の第１の基板アンテナ部３１とから、矩形のループを構成している。また、第１のループアンテナ４１の各部は同一平面内に配置されている。第１の基板アンテナ部３１の端部３０３が、第１のループアンテナ４１の両端のうちの一方の端部（第１端部３０２と反対側の第２端部）を構成している。その第２端部３０３はグランドから切り離されている。

第２のループアンテナ４２は、共通部２０１の上端２０２に隣接する位置２０３（以下、分岐点という）から第１分岐部２１０及び共通部２０１の両方に対して直角に分岐してＬ字状に形成された第２分岐部２２０を備えている。その第２分岐部２２０は、分岐点２０３からプリント基板１０の辺１１と直交する辺１２（図１参照）の方向に延設されるとともに、プリント基板１０の基板面に水平に配置された直線状の第２水平部２２１を含んでいる。また第２分岐部２２０は、第２水平部２２１の先端２２３からプリント基板１０の側に直角に屈曲し端部２２４がプリント基板１０に接続された、プリント基板１０に対して垂直に配置された直線状の第２垂直部２２２を含んでいる。それら共通部２０１及び第２分岐部２２０（第２水平部２２１、第２垂直部２２２）から、プリント基板１０側に開いたコの字状の第２の起立アンテナ部２２が構成されている。第２のループアンテナ４２のうち第２の起立アンテナ部２２がプリント基板１０に垂直に起立して配置されている。

プリント基板１０の基板面には、第２の起立アンテナ部２２の開口（コの字の開口）を閉じるように第２の基板アンテナ部３２が形成されている。すなわち、第２の基板アンテナ部３２は、一端３０６が第２の起立アンテナ部２２（第２垂直部２２２）の端部２２４に接続され他端３０４が第１端部３０２付近に配置されて、それら端部３０４、３０６間で直線状に形成された導体パターンである。第２の基板アンテナ部３２と第２水平部２２１とは対向する位置関係になっている。

このように、第２のループアンテナ４２は、コの字状の第２の起立アンテナ部２２と直線状の第２の基板アンテナ部３２とから、矩形のループを構成している。第２のループアンテナ４２の各部は同一平面内に配置されている。第２の基板アンテナ部３２の端部３０４が、第２のループアンテナ４２の両端のうちの一方の端部（第１端部３０２と反対側の第２端部）を構成している。その第２端部３０４はグランドから切り離されている。

また、第１の起立アンテナ部２１及び第２の起立アンテナ部２２が共通部２０１にて一体になっている。それら起立アンテナ部２１、２２が同一の面に配置されるように第２分岐部２２０の配置角度を変更すると、図６（ｂ）に示すように、第１の起立アンテナ部２１と第２の起立アンテナ部２２は互いに重ならないようになっている。詳細には、第２の起立アンテナ部２２（厳密には第２分岐部２２０）は、第１の起立アンテナ部２１の内側にて第１の起立アンテナ部２１（厳密には第１分岐部２１０）に沿う位置に形成されている。そのため、第２の起立アンテナ部２２は第１の起立アンテナ部２１よりも一回り小さくなっている。別の言い方をすると、第２分岐部２２０は、第１分岐部２１０に相似した、第１分岐部２１０より一回り小さいＬ字状となっている。

それら起立アンテナ部２１、２２は、後述するように、同一の金属平板（例えば真鍮の平板）から形成されている。また、起立アンテナ部２１、２２の各端部３０２、２１４、２２４は、例えば半田でプリント基板１０に固定されたとしても良いし、端部３０２、２１４、２２４をプリント基板１０に刺す形で固定されたとしても良い。

第１のループアンテナ４１、第２のループアンテナ４２には、それぞれ自身のループの中を通る磁束に応じた電流が流れ、その電流に基づいて検波されるアンテナとされている。つまり、ループアンテナ４１、４２は、ループの中を通る磁束によって利得を得るタイプのアンテナとされている。そのため、ループアンテナ４１、４２は、ループの面積が大きいほど電波を良好に受信できる。実際は、アンテナ装置１を収容する筐体（一辺が数センチ程度の筐体）の大きさに合わせて、ループアンテナ４１、４２の大きさが設定されている。なお、本実施形態のワイヤレスキーは３００ＭＨｚ程度の電波を送信し、その電波の波長は１ｍ程度となっている。したがって、ループアンテナ４１、４２は、エレメント長が１波長の一般的なループアンテナに比べて、小さいループアンテナとされている。なお、ループアンテナ４１、４２を流れる電流の方向は、図１の矢印が示すように、給電点３０１に接続された第１端部３０２から第２端部３０３、３０４の方向となっている。

上記したように、第１のループアンテナ４１と第２のループアンテナ４２とは互いに直交する面に配置されているので、それらループアンテナ４１、４２の電波特性は互いに異なる。ここで、図２は、ループアンテナ４１、４２の電波特性を示した図であり、詳細には、車両周囲の各方位から電波を送信したときに、車両（ループアンテナ４１、４２）がその電波を受信できる距離（車両とワイヤレスキーとの通信可能距離、システムを作動できる作動距離）を示している。より詳細には、図２の円の中心が車両の位置を示しており、円周方向が車両周囲の各方位を示しており、円の中心からの距離が車両とワイヤレスキーとの通信可能距離（作動距離）を示している。なお、図２（ａ）は第１のループアンテナ４１の電波特性を示し、図２（ｂ）は第２のループアンテナ４２の電波特性を示している。

図２に示すようにワイヤレスキーの方位に応じて作動距離が変化しており、具体的にはワイヤレスキーの方位によっては１０ｍ〜２０ｍの作動距離を確保できる方位がある一方で、作動距離が１０ｍ以下の極端に短くなる方位（ヌル点）もある。第１のループアンテナ４１では、作動距離が極端に短くなるヌル点が７５度の方位、１８０度の方位、３３０度の方位に存在している（図２（ａ）参照）。これに対して、第２のループアンテナ４２では、ヌル点が、０度の方位、１０５度の方位、１６５度の方位に存在している。このように、第１のループアンテナ４１と第２のループアンテナ４２とでは、互いに異なる方位にヌル点が存在している。別の言い方をすると、一方のループアンテナ４１、４２のヌル点を他方のループアンテナ４１、４２で補完する電波特性となっている。

上記したように、各ループアンテナ４１、４２の第２端部３０３、３０４はグランドから切り離されているので、この状態では、各ループアンテナ４１、４２で電波を受信することはできないが、アンテナ装置１は、それら第２端部３０３、３０４を択一的にグランドに導通させるスイッチ５４（図１参照）を備えている。次に、そのスイッチ５４に関連するアンテナ装置１の構成を説明する。図３は、その構成（アンテナ装置１の電気的構成）を示した図である。なお、図３の構成はプリント基板１０に実装されている。図３に示すように、アンテナ装置１は、ループアンテナ４１、４２の他に、マイコン５１、ＲＦ回路５２、アンテナ切替回路５３及びスイッチ５４を備えている。

スイッチ５４は、具体的には例えばＰＩＮダイオードで構成され、第１のループアンテナ４１が接続されたライン上に配置された第１ＰＩＮダイオード５４１と、第２のループアンテナ４２が接続されたライン上に配置された第２ＰＩＮダイオード５４２を含む。具体的には、第１ＰＩＮダイオード５４１は、第１のループアンテナ４１の第２端部３０３とグランドとの間に配置されて、自身の抵抗が変わることで第２端部３０３とグランド間を導通又は非導通に切り替える。同様に、第２ＰＩＮダイオード５４２は、第２のループアンテナ４２の第２端部３０４とグランドとの間に配置されて、自身の抵抗が変わることで第２端部３０４とグランド間を導通又は非導通に切り替える。

アンテナ切替回路５３は、トランジスタ等のスイッチング素子から構成され、第１ＰＩＮダイオード５４１及び第２ＰＩＮダイオード５４２の順電流を制御（ダイオード５４１、５４２の端子間電圧を制御）することで、それらダイオード５４１、５４２の抵抗を制御する回路である。詳細には、各ダイオード５４１、５４２の抵抗を制御して、ダイオード５４１、５４２の一方を導通状態にし、他方を非導通状態にする。第１ＰＩＮダイオード５４１が導通状態になった場合には、第１のループアンテナ４１の第２端部３０３とグランドが導通して、その結果、第１のループアンテナ４１で電波受信可能となる（第１のループアンテナ４１が有効になる）。他方、第２ＰＩＮダイオード５４２が導通状態になった場合には、第２のループアンテナ４２の第２端部３０４とグランドが導通して、その結果、第２のループアンテナ４２で電波受信可能となる（第２のループアンテナ４２が有効になる）。このように、アンテナ切替回路５３は、２つのループアンテナ４１、４２を択一的に有効にする回路である。

また、アンテナ切替回路５３は、マイコン５１からの間欠電源の供給を受けて動作し、その間欠電源をトリガとして、有効にするループアンテナ４１、４２を交互に切り替えている。例えば、図４（ａ）に示す間欠電源６００がアンテナ切替回路５３に供給された場合、アンテナ切替回路５３は、例えば図４（ｂ）に示すように有効にするループアンテナ４１、４２を切り替える。具体的には、アンテナ切替回路５３は、最初の間欠電源６０１をトリガとして第１のループアンテナ４１を有効にし、次に供給される間欠電源６０２をトリガとして、有効にするループアンテナを第２のループアンテナ４２に切り替える。以降も同様にして、アンテナ切替回路５３は、間欠電源６０３、６０４、６０５、・・・の各々をトリガとして、有効にするループアンテナを２つのループアンテナ４１、４２間で交互に切り替える。なお、図４（ｂ）では、間欠電源６００の供給を受けてない期間もループアンテナ４１、４２の選択状態（有効状態）が維持されているが、その期間は、後述するＲＦ回路５２の動作が停止しているので実際は電波を受信できない期間となっている。なお、アンテナ切替回路５３及びＰＩＮダイオード５４１、５４２が本発明の「アンテナ切替手段」に相当する。

ＲＦ回路５２は、ループアンテナ４１、４２で受信された電波が入力されて、不要な電波（不要な周波数帯の電波）を除去するフィルタ回路や、電波からデジタル値のデータに復調する復調回路等から構成されている。ＲＦ回路５２で復調されたデータはマイコン５１に入力される。また、ＲＦ回路５２は、電波待ち受け時においてはマイコン５１からの間欠電源６００（図３参照）の供給を受けて間欠動作する。換言すると、ＲＦ回路５２は、電波待ち受け時においては間欠電源６００の供給を受けていない間は動作を停止している（スリープしている）。なお、ＲＦ回路５２に供給される間欠電源６００と、アンテナ切替回路５３に供給される間欠電源６００は同じとされている。そのため、ＲＦ回路５２とアンテナ切替回路５３は、互いに同じタイミングで動作又は停止する。

マイコン５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、ワイヤレスキーシステムに関する各種処理を実行する。例えば、マイコン５１は、ＲＦ回路５２から入力されたデータに基づいてワイヤレスキーから有効な電波が来ているか否かを判断する。有効な電波が来ている場合には、マイコン５１は、その電波から得られたデータをボデーＥＣＵ等の車載装置に送る。ボデーＥＣＵ等の車載装置は、マイコン５１からのデータがワイヤレスキーからの正規のデータか否かを判断し、正規のデータである場合には、車両のドアをアンロックし又はロックする。

また、マイコン５１は、ＲＦ回路５２やアンテナ切替回路５３に供給する電源を制御しており、具体的には、電波の待ち受け時においては、上記した間欠電源６００をＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３に供給してそれらを間欠で動作させている。その間欠電源６００の間隔は、ワイヤレスキーの一回の電波送信期間よりも短い間隔に定められている。図５（ａ）は、ワイヤレスキーの一回の送信期間６５０（ワイヤレスキーのアンロックスイッチ又はロックスイッチの一回の操作で電波が送信される期間）の長さを説明する図である。なお、図５（ａ）において、横軸は時間軸とされている。ワイヤレスキーは、一回の送信期間６５０で、同一データの電波を複数回（図５（ａ）では３回）送信している。逆に言うと、最初の電波を送信してから最後の電波を送信し終えるまでの期間が、一回の送信期間６５０とされている。そして、マイコン５１は、その送信期間６５０で、間欠電源６００を複数回発生させている。なおマイコン５１が本発明の「間欠信号発生手段」に相当する。

マイコン５１は、電波の待ち受け時において、ＲＦ回路５２等が間欠で動作している間にワイヤレスキーからの電波が来ていると判断したときには、ＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３の間欠動作を解消して、電波に含まれたデータを得るまでの間、ＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３を動作させる。そして、電波に含まれたデータを得ることができたときに、ＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３を再度待ち受け状態にする（つまり、間欠動作に戻す）。

図５を参照して、ワイヤレスキーから電波が来ているときのアンテナ装置１の作用をさらに詳細に説明する。なお、図５（ｂ）、（ｃ）はマイコン５１からＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３に供給される電源の有無の時間変化を示している。図５（ｂ）、（ｃ）の横軸と、図５（ａ）の横軸とは対応している。また図５（ｂ）、（ｃ）は、送信期間６５０の直前の間欠電源６０６、６０８では第２のループアンテナ４２に切り替えられているとしている。また、図５（ｂ）は、電波が第１のループアンテナ４１のヌル点以外の方位から送信された場合を想定し、図５（ｃ）は、電波が第１のループアンテナ４１のヌル点の方位から送信された場合を想定している。

図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、間欠電源６０６の時点では、その間欠電源６０６をトリガとして第２のループアンテナ４２に切り替えられて電波を待ち受けている。この時点では、電波が送信される前なので（図５（ａ）参照）、ＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３は直ぐにスリープする（動作が停止される）。次に供給される間欠電源６０７の時点では、その間欠電源６０７をトリガとして、第１のループアンテナ４１に切り替えられる。この時点では、ワイヤレスキーからは電波が送信されているので（図５（ａ）参照）、第１のループアンテナ４１によってその電波が受信されて、その電波から復調されたデータのマイコン５１への入力が開始される。このとき、電波が第１のループアンテナ４１のヌル点以外の方位から送信された場合には、マイコン５１は、入力されたデータに基づいて有効な電波が来ていると判断する。そして、マイコン５１は、ワイヤレスキーから複数回送信されるデータ（図５（ａ）ではデータが３回送信される）の少なくとも１つを全て受信するまで、図５（ｂ）に示すように、間欠電源６０７の供給期間を延長する。これによって、第１のループアンテナ４１による電波の受信が継続されて、データの受信を完了できる。その後、データの受信を完了したときには、マイコン５１は、間欠電源６０７の供給を停止して、ＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３をスリープさせる。

これに対して、電波が第１のループアンテナ４１のヌル点の方位から送信された場合のように図５（ｃ）の間欠電源６０７の時点においてマイコン５１には有効なデータが入力されないときには、マイコン５１は、ワイヤレスキーから電波が来ていないと判断して、直ぐに間欠電源６０７の供給を停止してＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３をスリープさせる。この場合、次の間欠電源６０８の時点で、その間欠電源６０８をトリガとして第２のループアンテナ４２に切り替えられる。このとき、上述したように第２のループアンテナ４２は第１のループアンテナ４１のヌル点を補完する関係となっており（図２参照）、第２のループアンテナ４２に対してはヌル点以外の方位から電波が送信されることになるので、マイコン５１には有効なデータの入力が開始される。そして、マイコン５１は、図５（ｂ）と同様に、ワイヤレスキーから複数回送信されるデータの少なくとも１つを全て受信するまで、間欠電源６０８の供給期間を延長する。これによって、第２のループアンテナ４２による電波の受信が継続されて、データの受信を完了できる。データの受信を完了したときには、マイコン５１は、間欠電源６０８の供給を停止して、ＲＦ回路５２及びアンテナ切替回路５３をスリープさせる。なお、図５（ｃ）の間欠電源６０７の時点で送信されているデータの受信に失敗したとしても、その時点以降に同一のデータがワイヤレスキーから再送信されるので、マイコン５１は、次の間欠電源６０８の時点で有効なデータを得ることができる。

このように、ループアンテナ４１、４２の一方で電波を受信できなかったとしても、他方では電波を受信できるので、アンテナ装置１全体としてヌル点を低減できる（ダイバーシティ機能を実現できる）。また、ループアンテナ４１、４２のうちどちらのアンテナの電波状況が優れているかの判断をしなくても、結果的に電波状況が優れたループアンテナ４１、４２から電波を受信できる。

次に、一体の起立アンテナ部２１、２２の製造方法を説明する。ここで、図６は、起立アンテナ部２１、２２を製造するときの各工程を示している。図６（ａ）に示すように、先ず、平面視で矩形状の金属平板７００（例えば真鍮の平板、厚さは例えば数ｍｍ程度）を用意する。次いで、図６（ａ）の破線で示すように、金属平板７００の３辺７０１〜７０３に沿って第１の起立アンテナ部２１が形成されるように、かつ、その第１の起立アンテナ部２１の内側に第２の起立アンテナ部２２（第２分岐部２２０）が形成されるように、金属平板７００をプレス機等で打ち抜き加工する。このとき、共通部２０１が金属平板７００の１辺７０１に沿って形成され、第１分岐部２１０が他の２辺７０２、７０３に沿って形成されるようにする。また、第２分岐部２２０は、第１分岐部２１０に隣接する位置でその第１分岐部２１０に沿って形成されるようにする。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）の金属平板７００を打ち抜き加工した後の状態を示している。以上の工程が本発明の「第１加工工程」に相当する。

次に、図６（ｃ）に示すように、第２分岐部２２０を、共通部２０１との分岐点２０３から折り曲げ加工する。このとき、第１の起立アンテナ部２１と第２の起立アンテナ部２２とが互いに直交する面に配置されるように、第２分岐部２２０を直角に折り曲げ加工する。なお、第２分岐部２２０の代わりに、第１分岐部２１０を折り曲げ加工しても良い。また、第１分岐部２１０と第２分岐部２２０の両方を折り曲げ加工しても良い。この場合、第１分岐部２１０と第２分岐部２２０を例えば互いに反対側にそれぞれ４５度ずつ折り曲げ加工すれば、第１の起立アンテナ部２１と第２の起立アンテナ部２２とが互いに直交する面に配置される。以上の工程が本発明の「第２加工工程」に相当する。これで、一体の起立アンテナ部２１、２２が完成する。その後、起立アンテナ部２１、２２をプリント基板１０の所定の位置に半田等で固定されることになる。

このように、１つの金属平板７００から２つの起立アンテナ部２１、２２を取ることができるので、起立アンテナ部２１、２２を形成するための部材を少なくできる。また、金属平板７００の３辺に沿って第１の起立アンテナ部２１を形成しているので、金属平板７００から効率的に起立アンテナ部２１、２２を取ることができる（金属平板７００においてアンテナに使用されない部分を少なくできる）。また、第２分岐部２２０は、第１分岐部２１０に隣接する位置に形成されるので、第２のループアンテナ４２を可能な限り大きくできる。よって、第２のループアンテナ４２の利得を可能な限り大きくできる。

なお、本発明に係るアンテナ装置及びアンテナの製造方法は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々変更することができる。例えば、第１のループアンテナと第２のループアンテナとは互いに異なる面に配置されるのであれば、直交する面に配置されなくても良い。互いに異なる面に配置されれば、一方のループアンテナで他方のループアンテナのヌル点を補完できるので、アンテナ装置全体としてヌル点を低減できる。

また、起立アンテナ部の形状は、ループの一部を切り欠いた形状であるのであれば、コの字状でなくても良く、例えば、円の一部を切り欠いた形状であっても良い。この場合、平面視で円状の金属平板を用いて、その金属平板の円周に沿って起立アンテナ部を形成すれば良い。また、ループアンテナの個数は３つ以上であっても良い。これによって、ヌル点をより低減できる。例えば、ループアンテナを３つ配置する場合に、金属平板から３つの起立アンテナ部を形成するときには、第３のループアンテナにおける起立アンテナ部を、第２の起立アンテナ部のさらに内側に形成すれば良い（図６（ａ）の金属平板７００において、第２分岐部２２０のさらに内側に、３つ目の分岐部を形成する）。

また、複数のループアンテナ間で共通の第１端部をグランドに接続して、ループアンテナごとに設けられた第２端部を給電点に接続しても良い。この場合には、間欠電源をトリガとして、第２端部を交互に給電点に接続することになる。また、ＲＦ回路５２やアンテナ切替回路５３は常時動作していても良く、この場合には、マイコン５１からは電源とは関係ない間欠信号がアンテナ切替回路５３に入力されて、アンテナ切替回路５３はその間欠信号をトリガとして、ループアンテナ４１、４２を交互に切り替えるようにする。

また、ワイヤレスキーシステム以外の他のシステム（例えばスマートエントリーシステム）の受信機に本発明を適用しても良い。また、電波の送信側に本発明を適用しても良い。この場合には、複数のループアンテナから指向性の異なる電波（電波に含まれたデータは同一）が交互に送信されることになるので、受信機側でデータを受信しやすくできる。

１ アンテナ装置
１０ プリント基板
２ アンテナ
４１ 第１のループアンテナ
４２ 第２のループアンテナ
２１ 第１の起立アンテナ部
２２ 第２の起立アンテナ部
３１ 第１の基板アンテナ部
３２ 第２の基板アンテナ部
２０１ 共通部
２１０ 第１分岐部
２２０ 第２分岐部
３０１ 給電点
３０２ 第１端部
３０３、３０４ 第２端部
５１ マイコン
５２ ＲＦ回路
５３ アンテナ切替回路
５４、５４１、５４２ ＰＩＮダイオード
７００ 金属平板

Claims (7)

1. 電波を受信するアンテナ装置であって、
   第１端部からの一部を共通にし、その共通の部分である共通部から互いに異なる面に分岐する形で設けられた受信アンテナとしての複数のループアンテナであって、前記第１端部と反対側の第２端部が前記ループアンテナごとに設けられた複数のループアンテナと、
   電波の待ち受け時には間欠信号を発生させ、有効なデータが来ていると判断した場合には、受信終了まで間欠信号を変化させずに維持する間欠信号発生手段と、
   電波を受信する１つの前記ループアンテナを、前記間欠信号をトリガとして前記複数のループアンテナ間で交互に切り替えるアンテナ切替手段と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１端部は給電点に接続され、前記第２端部の各々はグランドから切り離されており、
   前記アンテナ切替手段は、前記間欠信号をトリガとして前記第２端部の１つを交互にグランドに導通させることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記複数のループアンテナは、所定データの電波を送信する送信機からの前記電波を受信する受信アンテナであり、
   前記送信機は、一回の送信期間で、同一内容の前記データを複数回送信し、
   前記間欠信号発生手段は、一回の前記送信期間で複数の前記間欠信号を発生させることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記複数のループアンテナを実装するプリント基板を備え、
   前記複数のループアンテナの各々は、前記プリント基板から起立した起立アンテナ部と前記プリント基板上に設けられた基板アンテナ部とから構成され、
   前記起立アンテナ部は、前記共通部とその共通部から前記ループアンテナごとに異なる面に分岐して端部が前記プリント基板に接続された分岐部とから構成され、
   前記基板アンテナ部は、前記分岐部の前記端部と前記第２端部間に設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記分岐部の各々の配置面を変更して全ての前記分岐部を同一の面に配置したときに、各分岐部が互いに重ならないようになっていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記起立アンテナ部の各々は前記プリント基板側に開いたコの字状に形成され、
   前記分岐部の各々は、互いに異なる位置で前記共通部から分岐して、互いに異なる大きさのＬ字状に形成され、
   大きさが隣り合う２つの前記分岐部のうち大きい方を第１分岐部、小さい方を第２分岐部として、それら第１分岐部、第２分岐部を同一の面に配置したときに、前記第２分岐部は、前記第１分岐部の内側にて前記第１分岐部に沿う位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記複数のループアンテナは、互いに直交する面に配置された２つのループアンテナであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

Images