JPH0738324A - 磁場検出素子 - Google Patents
磁場検出素子Info
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- JPH0738324A JPH0738324A JP17778193A JP17778193A JPH0738324A JP H0738324 A JPH0738324 A JP H0738324A JP 17778193 A JP17778193 A JP 17778193A JP 17778193 A JP17778193 A JP 17778193A JP H0738324 A JPH0738324 A JP H0738324A
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- conductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、小型化、高性能化を図って小型で高
効率の磁場検出素子を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、絶縁導線２を多数回巻いたコイルに
おいて被覆絶縁体６の外周にさらにシールド１が施さ
れ、このシールド１は互いに接触すると同時にコイルの
円周上の特定の場所では全ての絶縁導線２上のシールド
１が剥離していることを特徴とする。
効率の磁場検出素子を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、絶縁導線２を多数回巻いたコイルに
おいて被覆絶縁体６の外周にさらにシールド１が施さ
れ、このシールド１は互いに接触すると同時にコイルの
円周上の特定の場所では全ての絶縁導線２上のシールド
１が剥離していることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は小型化したコイルあるい
はループアンテナ形状の磁場検出素子に関する。
はループアンテナ形状の磁場検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、交流磁場の検出器としてコイルも
しくはループアンテナが用いられている。この動作原理
はコイルに鎖交する交流磁場で誘導される電圧を検出す
るものである。以下ではループアンテナの動作を基本に
説明する。ループアンテナはループ面に垂直方向に８の
字形の放射パタンの指向性を有することを利用して方位
測定等に広く用いられている。アンテナは一般に放射イ
ンピーダンス（Ｚｉ＝Ｒｉ＋ｊＸｉ、Ｒｉ：放射抵抗、
Ｘｉ：放射リアクタンス）と導体抵抗（Ｒｏ）の直列回
路として表される。放射電力（Ｐｒ）は Ｐｒ＝Ｒｒ×Ｉｉ2 Ｉｉ：入力電流 と表されるので、放射抵抗の大小はアンテナから放射さ
れる電力に大きく影響する。ループの半径（ｂ）が波長
（λ）よりも小さい場合の放射抵抗（Ｒｒ）はｂ4 に比
例するため、小型化に伴いＲｒが急減しアンテナの放射
効率（η＝Ｒｒ／（Ｒｒ＋Ｒｏ）、Ｒｏ：導体抵抗）あ
るいは利得は低下する。即ち、小形アンテナでは電波と
なって放出される電力よりも導体損失となり熱として消
費される電力の割合が増加するためアンテナの効率が低
下することを示している。従って、小型で高効率のルー
プアンテナを得ることは、重要な課題であった。
しくはループアンテナが用いられている。この動作原理
はコイルに鎖交する交流磁場で誘導される電圧を検出す
るものである。以下ではループアンテナの動作を基本に
説明する。ループアンテナはループ面に垂直方向に８の
字形の放射パタンの指向性を有することを利用して方位
測定等に広く用いられている。アンテナは一般に放射イ
ンピーダンス（Ｚｉ＝Ｒｉ＋ｊＸｉ、Ｒｉ：放射抵抗、
Ｘｉ：放射リアクタンス）と導体抵抗（Ｒｏ）の直列回
路として表される。放射電力（Ｐｒ）は Ｐｒ＝Ｒｒ×Ｉｉ2 Ｉｉ：入力電流 と表されるので、放射抵抗の大小はアンテナから放射さ
れる電力に大きく影響する。ループの半径（ｂ）が波長
（λ）よりも小さい場合の放射抵抗（Ｒｒ）はｂ4 に比
例するため、小型化に伴いＲｒが急減しアンテナの放射
効率（η＝Ｒｒ／（Ｒｒ＋Ｒｏ）、Ｒｏ：導体抵抗）あ
るいは利得は低下する。即ち、小形アンテナでは電波と
なって放出される電力よりも導体損失となり熱として消
費される電力の割合が増加するためアンテナの効率が低
下することを示している。従って、小型で高効率のルー
プアンテナを得ることは、重要な課題であった。
【０００３】また、低周波用ループアンテナは電界ノイ
ズを低減するためコイルの円周の一部のみを露出した形
式の金属シールドを施すことも成されている。これは、
ループアンテナが本質的にコイルを鎖交する磁場に感応
するアンテナであるため、シールドに一部空隙（ギャッ
プ）を設けてコイル内に磁束が侵入できるようにすれば
アンテナの機能を損なうことなく、静電誘導によるノイ
ズのみ弊遮可能なためである。この様なシールドを具備
したループアンテナも小型化に伴い放射効率は低下する
ので、その高性能化は重要な課題であった。
ズを低減するためコイルの円周の一部のみを露出した形
式の金属シールドを施すことも成されている。これは、
ループアンテナが本質的にコイルを鎖交する磁場に感応
するアンテナであるため、シールドに一部空隙（ギャッ
プ）を設けてコイル内に磁束が侵入できるようにすれば
アンテナの機能を損なうことなく、静電誘導によるノイ
ズのみ弊遮可能なためである。この様なシールドを具備
したループアンテナも小型化に伴い放射効率は低下する
ので、その高性能化は重要な課題であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のループアンテナ
では、小型化に伴い放射効率が低下する欠点があった。
では、小型化に伴い放射効率が低下する欠点があった。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、小型化、高性能化を図って小型で高効率の磁場検出
素子を提供することを目的とする。
で、小型化、高性能化を図って小型で高効率の磁場検出
素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の磁場検出素子は、絶縁導線を多数回巻いたコ
イルにおいて絶縁被覆の外周にさらに導体被覆が施さ
れ、この導体被覆からなる外部導体は互いに接触すると
同時にコイルの円周上の特定の場所では全ての絶縁導線
上の外部導体が剥離していることを特徴とするものであ
る。
に本発明の磁場検出素子は、絶縁導線を多数回巻いたコ
イルにおいて絶縁被覆の外周にさらに導体被覆が施さ
れ、この導体被覆からなる外部導体は互いに接触すると
同時にコイルの円周上の特定の場所では全ての絶縁導線
上の外部導体が剥離していることを特徴とするものであ
る。
【０００７】また、前記導体被覆として網状の導体を用
いることを特徴とするものである。
いることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】上記手段により本発明は、ループコイル形状の
磁場検出素子の小型化、高性能化が図れる。
磁場検出素子の小型化、高性能化が図れる。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】一般にアンテナは必要とする周波数帯域で
共振させて用いる。また、小形ループアンテナは抵抗
（Ｒｒ＋Ｒｏ）とインダクタンス（Ｌｒ＝Ｘｒ／ω）の
直列接続として扱われるので、必要周波数（ｆ）で共振
させるためにはコンデンサを並列に接続するのが普通で
ある。ただし、コンデンサに起因する損失（導体抵抗や
誘電正接）もアンテナの効率を減少させるので、大きな
容量のコンデンサを用いることは望ましくない。通常は
数百ｐＦ以下のコンデンサが用いられる。
共振させて用いる。また、小形ループアンテナは抵抗
（Ｒｒ＋Ｒｏ）とインダクタンス（Ｌｒ＝Ｘｒ／ω）の
直列接続として扱われるので、必要周波数（ｆ）で共振
させるためにはコンデンサを並列に接続するのが普通で
ある。ただし、コンデンサに起因する損失（導体抵抗や
誘電正接）もアンテナの効率を減少させるので、大きな
容量のコンデンサを用いることは望ましくない。通常は
数百ｐＦ以下のコンデンサが用いられる。
【００１１】図１は本発明の一実施例による磁場検出素
子の概略斜視図、図２は図１の磁場検出素子のギャップ
部分の拡大図、図３は図１の磁場検出素子の等価回路で
ある。１はシールド（導体被覆）、２は導線、３，４は
トリマー、５はコネクター、６は絶縁体である。導線２
は多数回巻いて、コイルを形成しており、コイルの両端
はトリマー３およびトリマー４と接続している。トリマ
ー３およびトリマー４は直列接続しており、トリマー４
にコネクター５が並列接続した構造となっており、図１
では導線２の周囲の絶縁体６は表示していないが、導線
２とシールド１の絶縁は図２の拡大図に示す通り絶縁体
６によって保たれている。即ち、導線２の外周は絶縁体
６で覆われており、その外周をシールド１によっても囲
まれている。図２においてギャップ部分の導体２は絶縁
されていない構造となっているが、ギャップ部分の導線
２と外周が絶縁体６で囲まれていても、このコイルが外
部磁場に対して同様な動作をすることは自明である。ま
た、ギャップはコイルの周囲に沿って１箇所以上あれ
ば、高周波磁場がコイル内に侵入できる。さらに、図
１、図２では導線２に対して直交した断面構造のギャッ
プとなっているが、シールド１の一部が不連続であれば
コイル内に磁場が侵入するので、かならずしも図１、図
２の形状である必要はない。例えば、ギザギザの断面や
コイルに対して斜めの断面を有するギャップであって
も、ギャップ部分から外部磁場が侵入する効果は得られ
る。なお、電界シールドとして板状導体だけでなく網状
導体も広く用いられており、本発明においてもシールド
１を網状の導体として、軽量化を図ることは可能であ
る。
子の概略斜視図、図２は図１の磁場検出素子のギャップ
部分の拡大図、図３は図１の磁場検出素子の等価回路で
ある。１はシールド（導体被覆）、２は導線、３，４は
トリマー、５はコネクター、６は絶縁体である。導線２
は多数回巻いて、コイルを形成しており、コイルの両端
はトリマー３およびトリマー４と接続している。トリマ
ー３およびトリマー４は直列接続しており、トリマー４
にコネクター５が並列接続した構造となっており、図１
では導線２の周囲の絶縁体６は表示していないが、導線
２とシールド１の絶縁は図２の拡大図に示す通り絶縁体
６によって保たれている。即ち、導線２の外周は絶縁体
６で覆われており、その外周をシールド１によっても囲
まれている。図２においてギャップ部分の導体２は絶縁
されていない構造となっているが、ギャップ部分の導線
２と外周が絶縁体６で囲まれていても、このコイルが外
部磁場に対して同様な動作をすることは自明である。ま
た、ギャップはコイルの周囲に沿って１箇所以上あれ
ば、高周波磁場がコイル内に侵入できる。さらに、図
１、図２では導線２に対して直交した断面構造のギャッ
プとなっているが、シールド１の一部が不連続であれば
コイル内に磁場が侵入するので、かならずしも図１、図
２の形状である必要はない。例えば、ギザギザの断面や
コイルに対して斜めの断面を有するギャップであって
も、ギャップ部分から外部磁場が侵入する効果は得られ
る。なお、電界シールドとして板状導体だけでなく網状
導体も広く用いられており、本発明においてもシールド
１を網状の導体として、軽量化を図ることは可能であ
る。
【００１２】コイルは抵抗（Ｒｒ＋Ｒｏ）とインダクタ
ンス（Ｌｒ）の直列接続であると同時にコイルの中心導
体と外部導体の間に発生する浮遊容量（Ｃｓ）やインピ
ーダンス整合用コンデンサ（Ｃm1、Ｃm2）との並列接続
にもなっている。
ンス（Ｌｒ）の直列接続であると同時にコイルの中心導
体と外部導体の間に発生する浮遊容量（Ｃｓ）やインピ
ーダンス整合用コンデンサ（Ｃm1、Ｃm2）との並列接続
にもなっている。
【００１３】共振周波数ｆは、 ｆ＝１／２π（ＬＣ）0.5 Ｌ：コイルのインダクタンス Ｃ：コイルに並列接続した容量の総和（コイルの浮遊容
量やマッチングコンデンサ等） と表されるので、コイル間の浮遊容量（Ｃｓ）を増すこ
とで共振周波数ｆを低減でき、アンテナを小型化したこ
ととなる。浮遊容量Ｃｓはコイル間隔を狭めることで増
加するが、その極限は図２に示すようにコイルとして用
いた導線の外周を絶縁被覆で覆い、その外側を連続する
導体で覆う構造である。この構造を用いれば単に導線を
束ねた断面構造のコイルに比べ導線間の隙間が導体で埋
められるので、浮遊容量が増加することとなる。
量やマッチングコンデンサ等） と表されるので、コイル間の浮遊容量（Ｃｓ）を増すこ
とで共振周波数ｆを低減でき、アンテナを小型化したこ
ととなる。浮遊容量Ｃｓはコイル間隔を狭めることで増
加するが、その極限は図２に示すようにコイルとして用
いた導線の外周を絶縁被覆で覆い、その外側を連続する
導体で覆う構造である。この構造を用いれば単に導線を
束ねた断面構造のコイルに比べ導線間の隙間が導体で埋
められるので、浮遊容量が増加することとなる。
【００１４】実施例１ ループ直径１２ｃｍ、コイル巻数１５回のアンテナを作
製した。シールドはコイルの外周をアルミフォイルで覆
い、ギャップ部分１ｃｍのみは導線がむき出した構造と
した。導線として直径１ｍｍのエナメル被覆銅線を用い
た場合（従来コイル）と、導線の外側をアルミ箔で被覆
し、導線を束ねた場合にアルミ箔が互いに接触する場合
（新コイル）とを比較した。インピーダンス整合用コン
デンサ（Ｃm1，Ｃm2）は１２０ｐＦのトリマーである。
従来コイルでインピーダンス整合用コンデンサＣm1とＣ
m2を調節して給電線のインピーダンス（５０Ω）に整合
した状態でネットワークアナライズで同調特性（Ｓｉ
ｉ）を測定後、新コイルにインピーダンス整合用コンデ
ンサＣm1，Ｃm2を接続して同様に同調特性を測定した。
この時、インピーダンス整合用コンデンサＣm1，Ｃm2の
容量は固定しておき、浮遊容量の差のみが共振周波数ｆ
を変化させるようにした。
製した。シールドはコイルの外周をアルミフォイルで覆
い、ギャップ部分１ｃｍのみは導線がむき出した構造と
した。導線として直径１ｍｍのエナメル被覆銅線を用い
た場合（従来コイル）と、導線の外側をアルミ箔で被覆
し、導線を束ねた場合にアルミ箔が互いに接触する場合
（新コイル）とを比較した。インピーダンス整合用コン
デンサ（Ｃm1，Ｃm2）は１２０ｐＦのトリマーである。
従来コイルでインピーダンス整合用コンデンサＣm1とＣ
m2を調節して給電線のインピーダンス（５０Ω）に整合
した状態でネットワークアナライズで同調特性（Ｓｉ
ｉ）を測定後、新コイルにインピーダンス整合用コンデ
ンサＣm1，Ｃm2を接続して同様に同調特性を測定した。
この時、インピーダンス整合用コンデンサＣm1，Ｃm2の
容量は固定しておき、浮遊容量の差のみが共振周波数ｆ
を変化させるようにした。
【００１５】図４（ａ）は従来コイルの反射パワーの周
波数依存性を示す特性図、図４（ｂ）は新コイルの反射
パワーの周波数依存性を示す特性図である。従来コイル
の共振周波数は１１０．４ＭＨｚ、新コイルの共振周波
数は８３．２ＭＨｚであり、新コイルの方が共振周波数
が２７．１ＭＨｚ低く、アンテナの短縮率が大きいこと
を示している。
波数依存性を示す特性図、図４（ｂ）は新コイルの反射
パワーの周波数依存性を示す特性図である。従来コイル
の共振周波数は１１０．４ＭＨｚ、新コイルの共振周波
数は８３．２ＭＨｚであり、新コイルの方が共振周波数
が２７．１ＭＨｚ低く、アンテナの短縮率が大きいこと
を示している。
【００１６】実施例２ ループ直径１２ｃｍ、コイル巻数１５回のアンテナを作
製した。シールドはコイルの外周を図５に示す様な直径
１ｍｍの穴を約４ｍｍ間隔で開けたアルミフォイルで覆
い、ギャップ部分１ｃｍのみは導線が露出した構造とし
た。導線として直径１ｍｍのエナメル被覆銅線を用いた
場合（従来コイル）と、導線の外側を上記のアルミ箔で
被覆の後、導線を束ねてアルミ箔が互いに接触する場合
（新コイル）とを比較した。インピーダンス整合用コン
デンサ（Ｃm1，Ｃm2）は１２０ｐＦのトリマーである。
従来コイルでインピーダンス整合用コンデンサＣm1とＣ
m2を調節して給電線のインピーダンス（５０Ω）に整合
した状態でネットワークアナライズで同調特性（Ｓｉ
ｉ）を測定後、新コイルにインピーダンス整合用コンデ
ンサＣm1，Ｃm2を接続して同様に同調特性を測定した。
この時、インピーダンス整合用コンデンサＣm1，Ｃm2の
容量は固定しておき、浮遊容量の差のみが共振周波数ｆ
を変化させるようにした。両コイルの反射パワーの周波
数依存性を測定した。従来コイルの共振周波数は１１
０．４ＭＨｚ、新コイルの共振周波数は８４．４ＭＨｚ
であった。新コイルの方が共振周波数が２６．０ＭＨｚ
低く、アンテナの短縮率が大きいことを示している。
製した。シールドはコイルの外周を図５に示す様な直径
１ｍｍの穴を約４ｍｍ間隔で開けたアルミフォイルで覆
い、ギャップ部分１ｃｍのみは導線が露出した構造とし
た。導線として直径１ｍｍのエナメル被覆銅線を用いた
場合（従来コイル）と、導線の外側を上記のアルミ箔で
被覆の後、導線を束ねてアルミ箔が互いに接触する場合
（新コイル）とを比較した。インピーダンス整合用コン
デンサ（Ｃm1，Ｃm2）は１２０ｐＦのトリマーである。
従来コイルでインピーダンス整合用コンデンサＣm1とＣ
m2を調節して給電線のインピーダンス（５０Ω）に整合
した状態でネットワークアナライズで同調特性（Ｓｉ
ｉ）を測定後、新コイルにインピーダンス整合用コンデ
ンサＣm1，Ｃm2を接続して同様に同調特性を測定した。
この時、インピーダンス整合用コンデンサＣm1，Ｃm2の
容量は固定しておき、浮遊容量の差のみが共振周波数ｆ
を変化させるようにした。両コイルの反射パワーの周波
数依存性を測定した。従来コイルの共振周波数は１１
０．４ＭＨｚ、新コイルの共振周波数は８４．４ＭＨｚ
であった。新コイルの方が共振周波数が２６．０ＭＨｚ
低く、アンテナの短縮率が大きいことを示している。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による構造の
コイルを用いることでループコイル形状の磁場検出素子
の小型化、高性能化が図れる。
コイルを用いることでループコイル形状の磁場検出素子
の小型化、高性能化が図れる。
【図１】本発明の一実施例による磁場検出素子の概略斜
視図である。
視図である。
【図２】図１の磁場検出素子のギャップ部分の拡大図で
ある。
ある。
【図３】図１の磁場検出素子の等価回路である。
【図４】（ａ）は従来コイルの反射パワーの周波数依存
性を示す特性図、（ｂ）は新コイルの反射パワーの周波
数依存性を示す特性図である。
性を示す特性図、（ｂ）は新コイルの反射パワーの周波
数依存性を示す特性図である。
【図５】本発明に係るシールド用穴開きアルミフォイル
の構造の一例を示す平面図である。
の構造の一例を示す平面図である。
１…シールド、２…導線、３…トリマー、４…トリマ
ー、５…コネクター、６…絶縁体。
ー、５…コネクター、６…絶縁体。
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁導線を多数回巻いたコイルにおいて
絶縁被覆の外周にさらに導体被覆が施され、この導体被
覆からなる外部導体は互いに接触すると同時にコイルの
円周上の特定の場所では全ての絶縁導線上の外部導体が
剥離していることを特徴とする磁場検出素子。 - 【請求項２】 導体被覆として網状の導体を用いること
を特徴とする請求項１記載の磁場検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17778193A JPH0738324A (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 磁場検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17778193A JPH0738324A (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 磁場検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0738324A true JPH0738324A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16037000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17778193A Pending JPH0738324A (ja) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | 磁場検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738324A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004289308A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Sony Corp | アンテナ装置、及びアンテナ装置の製造方法 |
| CN101794932A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-08-04 | 西安开容电子技术有限责任公司 | 基于谐振原理的宽带高增益磁场环型测试天线及设计方法 |
| EP2482087A1 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-01 | Mitsubishi Aircraft Corporation | Lightning current detection sensor |
| CN111129722A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-08 | 福建省早道文化传媒有限公司 | 一种通信信号天线 |
-
1993
- 1993-07-19 JP JP17778193A patent/JPH0738324A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004289308A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Sony Corp | アンテナ装置、及びアンテナ装置の製造方法 |
| CN101794932A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-08-04 | 西安开容电子技术有限责任公司 | 基于谐振原理的宽带高增益磁场环型测试天线及设计方法 |
| EP2482087A1 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-01 | Mitsubishi Aircraft Corporation | Lightning current detection sensor |
| JP2012154880A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Mitsubishi Aircraft Corp | 雷電流検出センサ |
| US9013170B2 (en) | 2011-01-28 | 2015-04-21 | Mitsubishi Aircraft Corporation | Lightning current detection sensor |
| CN111129722A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-08 | 福建省早道文化传媒有限公司 | 一种通信信号天线 |
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