JP6122809B2 - Magnetic field antenna - Google Patents
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Description
本発明は、磁界アンテナに関するものである。 The present invention relates to a magnetic field antenna.
磁界を利用した近距離無線通信システムが提案されている(特許文献1)。電波の距離減衰特性は20dB/decに留まるが、磁界の減衰特性は60dB/decと急峻である。したがって磁界を利用した無線通信システムにおいては、通信エリア外で磁界強度が急激に減衰するので、エリア近傍の障害物からの反射波の影響を受けにくいというメリットがある。 A short-range wireless communication system using a magnetic field has been proposed (Patent Document 1). The distance attenuation characteristics of radio waves remain at 20 dB / dec, but the attenuation characteristics of magnetic fields are as steep as 60 dB / dec. Therefore, in a wireless communication system using a magnetic field, the magnetic field strength is rapidly attenuated outside the communication area, and thus there is an advantage that it is difficult to be affected by reflected waves from obstacles near the area.
磁界を生成する磁界アンテナとして、図8に示すようなループアンテナが利用される(特許文献2)。ループアンテナの特徴として、ループ面を対称に表と裏の双方に磁界(磁力線H)が生成されるという点が挙げられる(図9)。このような特性のデメリットは、例えば、ループアンテナ裏側に導体が存在する場合、磁界が導体と相互作用を起こし、これの影響で、ループアンテナの表側の磁界分布が乱れることである。 As a magnetic field antenna for generating a magnetic field, a loop antenna as shown in FIG. 8 is used (Patent Document 2). A characteristic of the loop antenna is that a magnetic field (lines of magnetic force H) is generated on both the front and back sides of the loop plane symmetrically (FIG. 9). A demerit of such characteristics is that, for example, when a conductor is present on the back side of the loop antenna, the magnetic field interacts with the conductor, and this affects the magnetic field distribution on the front side of the loop antenna.
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望の方向以外の磁界を小さくできる磁界アンテナを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a magnetic field antenna capable of reducing a magnetic field in a direction other than a desired direction.
上記の課題を解決するために、本発明の磁界アンテナは、同一方向を向くM本(ただし、M≧4)のブランチを有する磁性体と、前記M本のブランチのうちの2本のそれぞれに巻かれ、一方端を信号源の出力端子に接続された本流導体線と、前記M本のブランチに含まれ且つ前記2本のブランチに含まれない前記2本のブランチの隣のブランチのそれぞれに巻かれ、一方端を前記信号源のグラウンド端子に接続し、前記本流導体と反対方向に巻かれた支流導体線とを備え、前記各支流導体線の他方端は、いずれかの前記本流導体線の他方端に接続され、前記各本流導体線の他方端は、いずれかの前記支流導体線の他方端に接続されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the magnetic field antenna of the present invention includes a magnetic body having M (M ≧ 4 ) branches facing in the same direction and two of the M branches. wound, whereas the main flow conductor line connected to an output terminal of the signal source end, each branch next to the contained in the M branches and the two said two branches not included in the branch of the A branch conductor wire wound in one direction and connected to a ground terminal of the signal source and wound in a direction opposite to the main flow conductor, and the other end of each branch conductor wire is one of the main flow conductors It is connected to the other end of the wire, and the other end of each of the main flow conductor wires is connected to the other end of any of the tributary conductor wires.
本発明の磁界アンテナによれば、本流導体線の巻かれたブランチの先端から発生して支流導体線の巻かれたブランチの先端から磁性体に吸収される磁力線は、主にブランチの向く方向に存在するので、その方向以外の磁界を小さくできる。 According to the magnetic field antenna of the present invention, the lines of magnetic force generated from the tip of the branch wound with the main conductor wire and absorbed by the magnetic body from the tip of the branch wound with the branch conductor wire are mainly in the direction of the branch. Since it exists, the magnetic field other than that direction can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
各実施の形態に係る磁界アンテナは、詳しくは後述するが、同一方向を向くM本(ただし、M>2)のブランチを有する磁性体と、M本のブランチのうちのN本(ただし、N<M)のそれぞれに巻かれ、一方端を信号源の出力端子に接続された本流導体線と、M本のブランチに含まれ且つN本のブランチに含まれないブランチのそれぞれに巻かれ、一方端を信号源のグラウンド端子に接続された支流導体線とを備え、各支流導体線の他方端は、いずれかの本流導体線の他方端に接続され、各本流導体線の他方端は、いずれかの支流導体線の他方端に接続されていることを特徴とする。 Although the magnetic field antenna according to each embodiment will be described in detail later, a magnetic body having M (M> 2) branches facing the same direction, and N of the M branches (however, N <M) wound around each of a mainstream conductor wire having one end connected to the output terminal of the signal source and each branch included in the M branches and not included in the N branches. A branch conductor line connected to the ground terminal of the signal source, the other end of each branch conductor line is connected to the other end of one of the main stream conductor lines, and the other end of each main stream conductor line is It is connected to the other end of the tributary conductor wire.
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る磁界アンテナの平面図を示し、図2は、図1の磁性体の斜視図を示す。Mは2、Nは1である。図2では、本流導体線、支流導体線、信号源等を図示省略する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a plan view of the magnetic field antenna according to the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view of the magnetic body of FIG. M is 2 and N is 1. In FIG. 2, the main conductor line, the branch conductor line, and the signal source are not shown.
すなわち、磁界アンテナは、z(z+)方向を向く2本のブランチ11、12を有する磁性体1と、2本のブランチのうちの1本(11)に巻かれ、一方端2H1を信号源10の出力端子101に接続された本流導体線2Hと、2本のブランチ11、12に含まれ且つ1本のブランチ11に含まれないブランチ12に巻かれ、一方端2S1を信号源10のグラウンド端子102に接続された支流導体線2Sとを備える。
That is, the magnetic field antenna is wound around the
また、支流導体線2Sの他方端2S2は、本流導体線2Hの他方端2H2に接続され、すなわち、本流導体線2Hの他方端2H2は、支流導体線2Sの他方端2S2に接続されている。グラウンド端子102は接地されている。
Further, the other end 2S2 of the
磁性体1は、いわゆるU字形である。
The
例えば、支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VRを介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
For example, one end 2S1 of the
信号源10から電流iを供給すると、ブランチ11の先端から磁力線Hが発生し、磁力線Hはブランチ12の先端から磁性体1内に吸収される。可変抵抗VRを使って電流iを調整することにより、磁力線Hの強度を調整できる。なお、調整が不要なら可変抵抗は不要である。
When the current i is supplied from the
ブランチ11、12は共にz(z+)方向を向くので、磁力線Hは主にその方向にしか存在せず、z(z−)方向の磁力線は極めて少ない(磁界は極めて小さい)。よって、z(z−)方向に金属があっても、磁界分布の乱れを極めて少なくできるという効果がある。
Since both the
[第2の実施の形態]
図3は、第2の実施の形態に係る磁界アンテナの平面図を示し、図4は、図3の磁性体の斜視図を示す。Mは3、Nは1である。図4では、本流導体線、支流導体線、信号源等を図示省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a plan view of the magnetic field antenna according to the second embodiment, and FIG. 4 is a perspective view of the magnetic body of FIG. M is 3 and N is 1. In FIG. 4, the main conductor line, the branch conductor line, the signal source, and the like are not shown.
すなわち、磁界アンテナは、z(z+)方向を向く3本のブランチ11、12、13を有する磁性体1と、3本のブランチのうちの1本(11)に巻かれ、一方端2H1を信号源10の出力端子101に接続された本流導体線2Hと、3本のブランチ11、12、13に含まれ且つ1本のブランチ11に含まれないブランチ12、13のそれぞれに巻かれ、一方端2S1を信号源10のグラウンド端子102に接続された支流導体線2Sとを備える。
That is, the magnetic field antenna is wound around the
また、支流導体線2Sの他方端2S2は、本流導体線2Hの他方端2H2に接続され、すなわち、本流導体線2Hの他方端2H2は、支流導体線2Sの他方端2S2に接続されている。グラウンド端子102は接地されている。
Further, the other end 2S2 of the
磁性体1は、いわゆるE字形である。すなわち、z方向の逆方向に磁性体1を見て、1(=N)本のブランチ11は、残りの各ブランチ12、13の位置を結ぶ直線のいずれかの位置(例えば、中点)に配置されている。
The
例えば、ブランチ12に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR1を介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
For example, one end 2S1 of the
また、ブランチ13に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR1を介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
One end 2S1 of the
信号源10から電流iを供給すると、ブランチ11の先端から磁力線Hが発生し、磁力線Hはブランチ12、13の先端から磁性体1内に吸収される。可変抵抗VR1、VR2を使って電流i1、i2を調整することにより、磁力線Hの強度を個別に調整できる。なお、調整が不要なら可変抵抗は不要である。
When a current i is supplied from the
ブランチ11、12、13は共にz(z+)方向を向くので、磁力線Hは主にその方向にしか存在せず、z(z−)方向の磁力線は極めて少ない(磁界は極めて小さい)。よって、z(z−)方向に金属があっても、磁界分布の乱れを極めて少なくできるという効果がある。
Since the
[第3の実施の形態]
図5は、第2の実施の形態に係る磁界アンテナに使用される磁性体の斜視図を示す。図では、本流導体線、支流導体線、信号源等を省略する。Mは5、Nは1である。
[Third embodiment]
FIG. 5 is a perspective view of a magnetic body used in the magnetic field antenna according to the second embodiment. In the figure, the main conductor line, the branch conductor line, the signal source, etc. are omitted. M is 5 and N is 1.
すなわち、磁界アンテナは、z(z+)方向を向く5本のブランチ11、12、13、14、15を有する磁性体1を備える。図示しないが、磁界アンテナは、5本のブランチのうちの1本(11)に巻かれ、一方端を信号源の出力端子に接続された本流導体線と、5本のブランチ11、12、13、14、15に含まれ且つ1本のブランチ11に含まれないブランチ12、13、14、15のそれぞれに巻かれ、一方端を信号源のグラウンド端子に接続された支流導体線とを備える。また、支流導体線の他方端は、本流導体線の他方端に接続され、すなわち、本流導体線の他方端は、支流導体線の他方端に接続されている。グラウンド端子は接地されている。
That is, the magnetic field antenna includes the
なお、第1の実施の形態、第2の実施の形態のように、可変抵抗を設けてもよい。 Note that a variable resistor may be provided as in the first embodiment and the second embodiment.
また、z方向の逆方向に磁性体1を見て、1(=N)本のブランチ11が円の中心に配置されているとした場合、各ブランチ12、13、14、15は、円の円周のいずれかの位置に配置されている。なお、支流導体線および支流導体線が巻かれるブランチの数は共に4だが、3または5以上でもよい。また、その位置は、円周を均等分割する境界であることが好ましい。
Further, when the
信号源から電流を供給すると、ブランチ11の先端から磁力線Hが発生し、磁力線Hはブランチ12、13、14、15の先端から磁性体1内に吸収される。可変抵抗を使って電流を調整することにより、磁力線Hの強度を調整できる。なお、調整が不要なら可変抵抗は不要である。
When a current is supplied from the signal source, a magnetic field line H is generated from the tip of the
ブランチ11、12、13、14、15は共にz(z+)方向を向くので、磁力線Hは主にその方向にしか存在せず、z(z−)方向の磁力線は極めて少ない(磁界は極めて小さい)。よって、z(z−)方向に金属があっても、磁界分布の乱れを極めて少なくできるという効果がある。
Since the
[第4の実施の形態]
図6は、第4の実施の形態に係る磁界アンテナ(配線例1)の平面図を示す。Mは5、Nは2である。
[Fourth embodiment]
FIG. 6 is a plan view of a magnetic field antenna (Wiring Example 1) according to the fourth embodiment. M is 5 and N is 2.
すなわち、磁界アンテナは、z(z+)方向を向く5本のブランチ11、12、13、14、15を有する磁性体1と、5本のブランチのうちの2本(11、12)のそれぞれに巻かれ、一方端2H1を信号源10の出力端子101に接続された本流導体線2Hと、5本のブランチ11、12、13、14、15に含まれ且つ2本のブランチ11、12に含まれないブランチ13、14、15のそれぞれに巻かれ、一方端2S1を信号源10のグラウンド端子102に接続された支流導体線2Sとを備える。
That is, the magnetic field antenna is provided on each of the
また、ブランチ13、14に巻かれた支流導体線2Sの他方端2S2は、ブランチ11に巻かれた本流導体線2Hの他方端2H2に接続される。ブランチ15に巻かれた支流導体線2Sの他方端2S2は、ブランチ12に巻かれた本流導体線2Hの他方端2H2に接続される。すなわち、本流導体線2Hの他方端2H2は、支流導体線2Sの他方端2S2に接続されている。グラウンド端子102は接地されている。
The other end 2S2 of the
例えば、ブランチ13に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR1を介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
For example, one end 2S1 of the
また、ブランチ14に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR2を介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
One end 2S1 of the
また、ブランチ15に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR3を介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
One end 2S1 of the
信号源10から電流iを供給すると、ブランチ11の先端から磁力線Hが発生し、磁力線Hはブランチ13、14の先端から磁性体1内に吸収される。可変抵抗VR1、VR2を使って電流i1、i2を調整することにより、磁力線Hの強度を個別に調整できる。なお、調整が不要なら可変抵抗は不要である。
When a current i is supplied from the
また、信号源10から電流iを供給すると、ブランチ12の先端から磁力線Hが発生し、磁力線Hはブランチ15の先端から磁性体1内に吸収される。可変抵抗VR3を使って電流i3を調整することにより、磁力線Hの強度を調整できる。なお、調整が不要なら可変抵抗は不要である。
Further, when a current i is supplied from the
ブランチ11、12、13、14、15は共にz(z+)方向を向くので、磁力線Hは主にその方向にしか存在せず、z(z−)方向の磁力線は極めて少ない(磁界は極めて小さい)。よって、z(z−)方向に金属があっても、磁界分布の乱れを極めて少なくできるという効果がある。
Since the
また、図のように、前者の磁力線Hが存在する空間と後者の磁力線Hが存在する空間を分離させ、磁力線がほとんど存在しない空間Aを意図的に作ることができる。例えば、前者の磁力線が存在する空間と後者の磁力線が存在する空間とで異なるサービスを提供するなどの応用が可能である。 Further, as shown in the figure, the space where the former magnetic lines of force H and the space where the latter magnetic lines of force H are present can be separated to intentionally create a space A where almost no magnetic lines of force exist. For example, it is possible to apply different services in a space where the former magnetic field lines exist and a space where the latter magnetic field lines exist.
図7は、第4の実施の形態に係る磁界アンテナ(配線例2)の平面図を示す。Mは5、Nは2である。 FIG. 7 is a plan view of a magnetic field antenna (Wiring Example 2) according to the fourth embodiment. M is 5 and N is 2.
すなわち、磁界アンテナは、z(z+)方向を向く5本のブランチ11、12、13、14、15を有する磁性体1と、5本のブランチのうちの2本(11、12)のそれぞれに巻かれ、一方端2H1を信号源10(又は信号源10A)の出力端子101に接続された本流導体線2Hと、5本のブランチ11、12、13、14、15に含まれ且つ2本のブランチ11、12に含まれないブランチ13、14、15のそれぞれに巻かれ、一方端2S1を信号源10(又は信号源10A)のグラウンド端子102に接続された支流導体線2Sとを備える。
That is, the magnetic field antenna is provided on each of the
ブランチ11に巻かれた本流導体線の一方端は信号源10の出力端子に接続され、ブランチ12に巻かれた本流導体線の一方端は信号源10Aの出力端子に接続される。ブランチ13、14に巻かれた支流導体線の一方端は、信号源10のグラウンド端子に接続され、ブランチ15に巻かれた支流導体線の一方端は、信号源10Aのグラウンド端子に接続される。
One end of the mainstream conductor wire wound around the
また、ブランチ13、14に巻かれた支流導体線2Sの他方端2S2は、ブランチ11に巻かれた本流導体線2Hの他方端2H2に接続され、ブランチ15に巻かれた支流導体線2Sの他方端2S2は、ブランチ12に巻かれた本流導体線2Hの他方端2H2に接続され、すなわち、本流導体線2Hの他方端2H2は、支流導体線2Sの他方端2S2に接続されている。
The other end 2S2 of the
2つのグラウンド端子102は接地されている。
The two
例えば、ブランチ13に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR1を介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
For example, one end 2S1 of the
また、ブランチ14に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR2を介して信号源10のグラウンド端子102に接続されている。
One end 2S1 of the
また、ブランチ15に巻かれた支流導体線2Sの一方端2S1は可変抵抗VR3を介して信号源10Aのグラウンド端子102に接続されている。
One end 2S1 of the
信号源10から電流iを供給すると、ブランチ11の先端から磁力線Hが発生し、磁力線Hはブランチ13、14の先端から磁性体1内に吸収される。可変抵抗VR1、VR2を使って電流i1、i2を調整することにより、磁力線Hの強度を個別に調整できる。なお、調整が不要なら可変抵抗は不要である。
When a current i is supplied from the
また、信号源10Aから電流iaを供給すると、ブランチ12の先端から磁力線Hが発生し、磁力線Hはブランチ15の先端から磁性体1内に吸収される。可変抵抗VR3を使って電流iaを調整することにより、磁力線Hの強度を調整できる。なお、調整が不要なら可変抵抗は不要である。
Further, when the current ia is supplied from the
ブランチ11、12、13、14、15は共にz(z+)方向を向くので、磁力線Hは主にその方向にしか存在せず、z(z−)方向の磁力線は極めて少ない(磁界は極めて小さい)。よって、z(z−)方向に金属があっても、磁界分布の乱れを極めて少なくできるという効果がある。
Since the
また、図のように、前者の磁力線Hが存在する空間と後者の磁力線Hが存在する空間を分離させ、磁力線がほとんど存在しない空間Aを意図的に作ることができる。前者の磁力線が存在する空間と後者の磁力線が存在する空間とで異なるサービスを提供するなどの応用が可能である。 Further, as shown in the figure, the space where the former magnetic lines of force H and the space where the latter magnetic lines of force H are present can be separated to intentionally create a space A where almost no magnetic lines of force exist. Applications such as providing different services in a space where the former magnetic field lines exist and a space where the latter magnetic field lines exist are possible.
1…磁性体
2H…本流導体線
2H1…本流導体線の一方端
2H2…本流導体線の他方端
2S…支流導体線
2S1…支流導体線の一方端
2S2…支流導体線 他方端
10、10A…信号源
11、12、13、14、15…ブランチ
101…信号源の出力端子
102…信号源のグラウンド端子
i、i1、i2、i3、ia…電流
VR1、VR2、VR3…可変抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記M本のブランチのうちの2本のそれぞれに巻かれ、一方端を信号源の出力端子に接続された本流導体線と、
前記M本のブランチに含まれ且つ前記2本のブランチに含まれない前記2本のブランチの隣のブランチのそれぞれに巻かれ、一方端を前記信号源のグラウンド端子に接続し、前記本流導体線と反対方向に巻かれた支流導体線とを備え、
前記各支流導体線の他方端は、いずれかの前記本流導体線の他方端に接続され、
前記各本流導体線の他方端は、いずれかの前記支流導体線の他方端に接続されていることを特徴とする磁界アンテナ。 A magnetic body having M (where M ≧ 4) branches facing the same direction;
A mainstream conductor wire wound around each of two of the M branches and having one end connected to the output terminal of the signal source;
Wrapped in each of the adjacent branches of the two branches that are included in the M branches and not included in the two branches, one end is connected to the ground terminal of the signal source, and the main conductor line And a tributary conductor wire wound in the opposite direction,
The other end of each of the branch conductor lines is connected to the other end of any of the main stream conductor lines,
The other end of each of the main flow conductor wires is connected to the other end of any of the branch flow conductor wires.
前記M本のブランチのうちの1本に巻かれ、一方端を第1信号源の出力端に接続した第1本流導体線と、
前記M本のブランチから前記第1本流導体線が巻かれたブランチを除いた残りのブランチのうちの1本に巻かれ、一方端を第2信号源の出力端に接続した第2本流導体線と、
一方端を前記第1信号源のグランド端子に接続し、前記第1本流導体線が巻かれたブランチの隣の1本以上のブランチに前記第1本流導体線と反対方向に巻かれた第1支流導体線と、
一方端を前記第2信号源のグラウンド端子に接続し、前記第2本流導体線が巻かれたブランチの隣の1本以上のブランチに前記第2本流導体線と反対方向に巻かれた第2支流導体線とを備え、
前記第1支流導体線の他方端は、前記第1本流導体線の他方端に接続され、
前記第2支流導体線の他方端は、前記第2本流導体線の他方端に接続されていることを特徴とする磁界アンテナ。 A magnetic body having M (where M ≧ 4) branches facing the same direction;
A first mainstream conductor wire wound around one of the M branches and having one end connected to the output end of the first signal source;
A second mainstream conductor wire wound around one of the remaining branches excluding the branch around which the first mainstream conductor wire is wound from the M branches and having one end connected to the output end of the second signal source. When,
The first end is connected to the ground terminal of the first signal source and is wound in one or more branches adjacent to the branch around which the first mainstream conductor wire is wound in the direction opposite to the first mainstream conductor wire. A tributary conductor wire,
The second end is connected to the ground terminal of the second signal source, and one or more branches adjacent to the branch around which the second main conductor line is wound are wound in the opposite direction to the second main conductor line. A branch conductor wire,
The other end of the first tributary conductor wire is connected to the other end of the first mainstream conductor wire;
The other end of the second branch conductor wire is connected to the other end of the second main conductor wire.
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