JPWO2003036761A1 - アンテナ用コイル及び送信アンテナ - Google Patents

Abstract

巻線が巻装されたコアを具備するアンテナ用コイルと、前記巻線に接続されて前記アンテナ用コイルのインダクタンスとの間において直列共振回路を形成するコンデンサとを備える送信用アンテナにおいて、前記アンテナ用コイルは、前記コアよりも小型の小コアであるネジと、前記コアに対して前記ネジを磁気結合し、前記コアと前記ネジとの距離を調整可能とする非磁性体の距離調整部であるネジ穴とを備える結合部材とを具備しており、上記ネジの捩じ込み量を調整して共振周波数の設定を行う。

Description

技術分野
本発明は、例えばＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯用におけるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等に用いられる送信用アンテナとこのアンテナに用いられるアンテナ用コイルに関するものである。
背景技術
従来、自動車のドアキーのロック・アンロックなどには、上記ＬＦ帯のＲＦＩＤのために送信用アンテナが用いられている。この場合、従来の送信用アンテナは、アンテナコイルをフェライトコアに巻装し、このアンテナコイルをコンデンサに接続して共振回路を構成したものである。上記の共振回路においては、コンデンサの容量とアンテナコイルの巻数を所定にし、所望の値の共振周波数を得るようにしていた。
しかしながら、コンデンサにおいては正確に同じ静電容量の製品を得ることは難しく、生産したコンデンサの静電容量にはばらつきが生じる。また、アンテナコイルのインダクタンスにもばらつきが生じる。そして、これらのばらつきにより、共振周波数にずれが生じ、アンテナに誘起される起電力が減少する場合がある。このことにより、通信距離が短くなることが危惧される。
発明の開示
本発明は上記のような状況を改善せんとしたなされたもので、その目的は共振周波数の調整が容易な送信用アンテナを得ることにある。また、そのような送信用アンテナに用いられるアンテナ用コイルを提供することを目的とする。また、アンテナの指向性に影響を与えることなく共振周波数の調整が可能な送信用アンテナを得ることにある。また、そのような送信用アンテナに用いられるアンテナ用コイルを提供することを目的とする。
本発明は第１に、巻線が巻装されると共に小孔が穿設されたコアと、前記小孔内に移動可能に設けられる小コアとを具備するアンテナ用コイルを提供する。
本発明は第２に、巻線が巻装されたコアと、このコアよりも小型の小コアと、前記コアに対して前記小コアを磁気結合し、前記コアと前記小コアとの距離を調整可能とする非磁性体の距離調整部を備える結合部材とを具備するアンテナ用コイルを提供する。
本発明は第３に、巻線が巻装されたコアを具備するアンテナ用コイルと、前記巻線に接続されて前記アンテナ用コイルのインダクタンスとの間において直列共振回路を形成するコンデンサとを備える送信用アンテナにおいて、前記アンテナ用コイルは、前記コアよりも小型の小コアと、前記コアに対して前記小コアを磁気結合し、前記コアと前記小コアとの距離を調整可能とする非磁性体の距離調整部とを備える結合部材とを具備する送信用アンテナを提供する。
本発明は第４に、前記距離調整部は、前記小コアを前記巻線が巻装された前記コアにより生じる磁束の方向へ移動可能とするアンテナ用コイル及び送信用アンテナを提供する。
本発明は第５に、巻線が巻装された第１のボビンと、前記第１のボビンにおける中央部に備えられ、巻線が巻装された第２のボビンと、前記第２のボビンの中央部に移動可能に設けられるフェライトコアとを具備するアンテナ用コイルを提供する。
本発明は第６に、巻線が巻装された第１のボビンと、前記ボビンにおける中央部に備えられ、巻線が巻装された第２のボビンと、前記第２のボビンの中央部に移動可能に設けられるフェライトコアとを具備するアンテナ用コイルと、前記第１のボビンに巻回された巻線と前記第２のボビンに巻回された巻線とを直列接続し、これに直列に接続されて前記アンテナ用コイルのインダクタンスとの間において直列共振回路を形成するコンデンサとを備える送信用アンテナを提供するものである。
本発明は第７に、第１のコイルと、中央部に移動可能に設けられるフェライトコアを有するボビンに巻回された第２のコイルと、コンデンサとを具備し、前記第１のコイルと前記第２のコイルと前記コンデンサとを直列接続し、直列共振回路を形成した送信用アンテナを提供する。
発明を実施するための最良の形態
本発明に係る送信用アンテナは、図１に斜視図が、図２に要部平面図が、夫々示されるように、フェライトのコア１、コンデンサ２を備える。フェライトのコア１には、アンテナコイル巻線３が巻装されている。コア１は偏平の棒状をなしており、その長手方向の一端側には、プラスチック（非磁性体）により形成された偏平小片である距離調整部４が嵌合されている。つまり、距離調整部４の一端側はコア１の端部に対応した大きさの凹部４１が形成され、この凹部４１にコア１の一端が挿入され嵌合されている。
距離調整部４の凹部４１が形成されていない側の端面には、上記凹部４１に嵌合されたコア１側へ向かってネジ穴４２が形成されている。このネジ穴４２に対しては、例えばフェライトで形成され、小コアであるネジ５が螺合される。
アンテナコイル巻線３が巻装されたコア１を具備するアンテナ用コイルＬのアンテナコイル巻線３にはコンデンサ２が接続され、図３に示されるようにアンテナ用コイルＬのインダクタンスとコンデンサ２とは直列共振回路を形成する。
アンテナ用コイルＬのインダクタンス値は、ネジ５の捩じ込み量を調整することにより変化させることができる。図４に、ネジ５の位置（コア１との距離）と共振回路の周波数の関係を示す。ネジ５をコア１に当接させた場合には共振周波数が最も低く、ネジの捩じ込み量を少なくすることにより共振周波数を徐々に高くすることができる。
なお、この図４のデータは、容量が３３００ｐＦのコンデンサ２を採用し、コア１が５０（ｍｍ）×１２（ｍｍ）×３（ｍｍ）の大きさであり、ネジ５の大きさは径が３．８（ｍｍ）で、長さが３．５（ｍｍ）であり、アンテナコイル巻線３を１０２巻したものを用いて測定したデータである。
アンテナ用コイルＬとコンデンサ２とを接続し、更に外部導出用のリード線６に接続し、ケース７に収納して図示せぬ蓋をして送信用アンテナとする。これを図３に示すように、送信回路８に接続して電波を発信することができる。
上記のケース７に収納する前に、ネジ５の捩じ込み量を調整して所望の共振周波数に設定し共振回路のインピーダンスを低くすることにより、共振回路における電流値を増加させるようにする。このように調整を行うことで、送信用アンテナから放射される磁束が増加し、同じ消費電力の場合には通信距離を長くすることができる。
また、距離調整部であるネジ穴４２の穿設方向がコア１により生じる磁束の方向であり、小コアであるネジが、アンテナコイル巻線３が巻装されたコア１により生じる磁束の方向へ移動可能となっているので磁束の方向が安定し、ネジ５の捩じ込み量を調整して共振周波数を調整する場合にも、アンテナの指向性に変化が生じなくすることができる。
上記の実施例においては、ネジ５の材質をフェライトとしたために図４に示されるようなネジ２の捩じ込み量と共振回路の共振周波数の関係となったが、比透磁率が１より小さい（比磁化率が負）である銅やアルミニウムを用いてネジ２を構成した場合には、ネジ２の捩じ込み量を多くするに従って共振回路の共振周波数を高くすることができる。
また、距離調整部をネジ穴４２としてこれにネジ５を螺合する構成を示したが、ネジ穴４２に代えてネジ無しの穴を設け、これに摺動可能な円柱状のピンを適宜位置まで挿入して接着剤等により固定する構成として共振周波数を設定する構造としても良い。
図５には、距離調整部４を備えないアンテナ用コイルの構成例が示されている。このアンテナ用コイルは、コア１の端部から小孔であるネジ穴４３が形成されており、このネジ穴４３にフェライトからなるネジ５が螺合される。ネジ５は移動可能であり、捩じ込み量に応じたインダクタンス値を得ることができる。係る構成のアンテナ用コイルにおいても、捩じ込み量と共振回路の周波数との関係は、図４に示したものと同様である。また、ネジ穴４３をコア１の端部の中央に形成する構成を示したが、中央に限定するものではなく、コア１の端部であれば、どの位置に形成しても良い。
先の説明においては、送信用アンテナは、図３に示される回路構成としたが、図７に示されるようにインダクタンス値が固定である第１のコイルＬ１とインダクタンス値が可変である第２のコイルＬ２とを用いることもできる。第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とコンデンサ２とを直列接続して、直列共振回路を形成する。これを送信回路８に接続して電波を発信することができる。
この図７に示される第２のコイルＬ２は、図６に示す第２のコイル３２及び図１１と図１２に示す巻線５３、ボビン５４、ネジ５５によるＬ値調整用の小コイルに相当し、図７の第１のコイルＬ１は、図８に示される第１のコイル３１及び図１１に示される巻線５２によるコイルに相当する。図７においては、メインとなるアンテナ用コイル（Ｌ１）にＬ値調整用の小コイル（Ｌ２）を接続した構成となっている。これに対し、図２、図５の例では、これ自体がＬ値調整用のアンテナコイルを構成している。
図８に、図６に示したコイルを用いて構成した直列共振回路の構成例を示す。大きな概ね四角形の環状に空芯捲きした第１のコイル３１と図６に示した第２のコイル３２とコンデンサ２とを直列接続してある。係る直列共振回路を図９に示すケース３３に収納して、図１０に示す蓋３４を被せる。
ケース３３は、概ね四角形の環状に対応する形状に形成され、上記第１のコイル３１を収納する溝部３５と、溝部３５の一辺に直方体状の室３６を備えている。室３６には、第２のコイル３２とコンデンサ２とが収納される。室３６から外部へ、コンデンサ２の一方の端子から延びるリード線と、第１のコイル３１から延びるリード線とが、それぞれ引き出され送信回路８に接続される。このように構成される直列共振回路においては、第２のコイル３２が図６に示すアンテナ用コイルであり、ネジ１２の捩じ込み量を適切に調整して所望の特性に設定する。
図１１、図１２に、送信用アンテナに用いられる別の構成に係る直列共振回路の構成例を示す。第１のボビン５１には、巻線５２が巻装されている。第１のボビン５１における中央部（中空部分）には、巻線５３が巻装された第２のボビン５４が第１のボビン５１と一体に設けられている。第２のボビン５４の中央部には、移動可能にフェライトコアであるネジ５５が設けられている。この第２のボビン５４とネジ５５によるコイルの構成は、基本的に図６に示したアンテナ用コイルの構成に等しい。
第１のボビン５１における一方の鍔部５６には、端子５７、５８、５９が設けられており、端子５７と端子５８との間には、コンデンサ２が接続され、端子５９に巻線５２の一端が接続されている。第１のボビン５１と巻線５２によるコイルは、図７におけるコイルＬ１に相当し、第２のボビン５４と巻線５３によるコイルは、図７におけるコイルＬ２に相当するように接続されて直列共振回路が形成されている。端子５７と端子５９とを送信回路８に接続して送信用アンテナを構成する。この送信用アンテナにおいても、ネジ５５の捩じ込み量を適切に調整して直列共振回路の共振周波数を所望の値に設定する。
産業上の利用可能性
以上のように本発明は、巻線が巻装されたコアに対して、このコアよりも小型の小コアを磁気結合し、前記コアと前記小コアとの距離を調整する。或いは、インダクタンス値を調整可能なフェライトコア等によるネジを備えるものにあって、このネジの捩じ込み量を調整する。そして、これらの調整により直列共振回路の共振周波数を所望に設定し送信用アンテナにおける共振回路のインピーダンスを低くし、共振回路における電流値を増加させ、送信用アンテナから放射される磁束を増加させ、同じ消費電力の場合には通信距離を長くすることができるので、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の送信用アンテナを示した斜視図。
図２は、本発明の送信用アンテナの要部である第１のアンテナ用コイルを示した平面図。
図３は、本発明の送信用アンテナによる第１の実施例の回路図。
図４は、本発明の送信用アンテナにおけるネジ位置と共振回路の周波数の関係を示す図。
図５は、本発明の送信用アンテナの要部である第１のアンテナ用コイルの変形例を示した平面図。
図６は、本発明の送信用アンテナの第２の実施例の要部である第２のアンテナ用コイルを示した斜視図。
図７は、本発明の送信用アンテナによる第２の実施例の回路図。
図８は、本発明の送信用アンテナによる第２の実施例を、図６に示したアンテナ用コイルを用いて実現した場合における共振回路の構成を示す斜視図。
図９は、図８の共振回路を収納するケースを示す斜視図。
図１０は、図９のケースの蓋を示す平面図。
図１１は、本発明の送信用アンテナによる第２の実施例を、ボビンによるアンテナ用コイルを用いて実現した場合における共振回路の構成を示す斜視図。
図１２は、本発明の送信用アンテナによる第２の実施例を、ボビンによるアンテナ用コイルを用いて実現した場合における共振回路の構成を示す正面図。

Claims (14)

1. 巻線が巻装されると共に小孔が穿設されたコアと、
   前記小孔内に移動可能に設けられる小コアと
   を具備することを特徴とするアンテナ用コイル。
2. 前記小コアはフェライトのネジにより構成され、
   前記小孔は、ネジ穴により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ用コイル。
3. 巻線が巻装されたコアと、
   このコアよりも小型の小コアと、
   前記コアに対して前記小コアを磁気結合し、前記コアと前記小コアとの距離を調整可能とする非磁性体の距離調整部を備える結合部材と
   を具備することを特徴とするアンテナ用コイル。
4. 前記小コアは、ネジにより構成され、
   前記距離調整部にはネジ穴が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ用コイル。
5. 前記距離調整部は、前記小コアを前記巻線が巻装された前記コアにより生じる磁束の方向へ移動可能とすることを特徴とする請求項３または４に記載のアンテナ用コイル。
6. 前記コア及び前記小コアは、共にフェライトにより形成されていることを特徴とする請求項３記載のアンテナ用コイル。
7. 巻線が巻装された第１のボビンと、
   前記第１のボビンにおける中央部に備えられ、巻線が巻装された第２のボビンと、
   前記第２のボビンの中央部に移動可能に設けられるフェライトコアと
   を具備することを特徴とするアンテナ用コイル。
8. 前記フェライトコアは、ネジにより構成され、
   前記第２のボビンの中央部には、ネジ穴が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ用コイル。
9. 巻線が巻装されたコアを具備するアンテナ用コイルと、前記巻線に接続されて前記アンテナ用コイルのインダクタンスとの間において直列共振回路を形成するコンデンサとを備える送信用アンテナにおいて、
   前記アンテナ用コイルは、
   前記コアよりも小型の小コアと、
   前記コアに対して前記小コアを磁気結合し、前記コアと前記小コアとの距離を調整可能とする非磁性体の距離調整部とを備える結合部材と
   を具備することを特徴とする送信用アンテナ。
10. 前記距離調整部は、前記小コアを前記巻線が巻装された前記コアにより生じる磁束の方向へ移動可能とすることを特徴とする請求項９に記載の送信用アンテナ。
11. 巻線が巻装されると共に小孔が穿設されたコアと、前記小孔内に移動可能に設けられる小コアとを具備するアンテナ用コイルと、
    前記巻線に接続されて前記アンテナ用コイルのインダクタンスとの間において直列共振回路を形成するコンデンサとを備える送信用アンテナ。
12. 前記距離調整部は、前記小コアを前記巻線が巻装された前記コアにより生じる磁束の方向へ移動可能とすることを特徴とする請求項１１に記載の送信用アンテナ。
13. 巻線が巻装された第１のボビンと、前記ボビンにおける中央部に備えられ、巻線が巻装された第２のボビンと、前記第２のボビンの中央部に移動可能に設けられるフェライトコアとを具備するアンテナ用コイルと、
    前記第１のボビンに巻回された巻線と前記第２のボビンに巻回された巻線とを直列接続し、これに直列に接続されて前記アンテナ用コイルのインダクタンスとの間において直列共振回路を形成するコンデンサとを備える送信用アンテナ。
14. 第１のコイルと、中央部に移動可能に設けられるフェライトコアを有するボビンに巻回された第２のコイルと、コンデンサとを具備し、
    前記第１のコイルと前記第２のコイルと前記コンデンサとを直列接続し、直列共振回路を形成したことを特徴とする送信用アンテナ。

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