JP5533136B2

JP5533136B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP5533136B2
Application number: JP2010078348A
Authority: JP
Inventors: 正廣大原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011211578A; US8754823B2; US20110241957A1

Description

本発明は、共振周波数の調整が可能なアンテナ装置に関し、特に車両のドアの施解錠を遠隔制御で行う通信システムの車両用のアンテナ装置に関するものである。

近年、車両のドアの施解錠を遠隔制御で行うワイヤレス方式の通信システムが普及してきており、このような通信システムにおいては、運転者が車両との所定の範囲内で確実に通信を行える安価なアンテナ装置が求められている。

このような通信システムに用いられる従来のアンテナ装置について、図７〜図９を用いて説明する。

図７は、従来のアンテナ装置１０の斜視図であり、同図において、１１はＮｉ系フェライト製の透磁率が約１５００の磁性体で形成された角柱状のコア部で、コア部１１の上面の略中央部に凹部１２が長手方向の全面にわたって形成されている。

１３はポリイミド等の耐熱性樹脂を被覆した銅線を巻回して構成されたコイルで、コア部１１の外周に左端部から右端部にかけて密集して巻回されている。

１４は液晶ポリマーやポリブチレンテレフタレート等の耐熱性樹脂からなる端子台で、この端子台１４には、板状で銅合金等からなる複数の導電片１５、１６、１７、１８および端子部１９、２０がインサート成形により設けられている。

これらの導電片１５、１６、１７、１８および端子部１９、２０のうち、導電片１５の端部には、コイル１３を構成する銅線の一方の端部が高温半田またはカシメによって接続されている。

また、導電片１５と端子部１９は一体的に構成されている。

導電片１６の端部にはコイル１３を構成する銅線の他方の端部が高温半田またはカシメによって接続されている。

また、導電片１６と導電片１７は一体的に構成され、導電片１７は端子台１４に露出するように配置されている。

さらに、端子台１４に露出するように配置された導電片１８が端子部２０と一体的に構成されている。

これらの端子台１４に露出するように配置された導電片１７、１８上にコンデンサ２１がクリーム半田等によって実装されている。

また、コア部１１は、端子台１４に圧入保持しシリコン等の接着剤を塗布して固定されている。

そして、図８に示すように、Ｍｎ系フェライト製の透磁率が約４０００の磁性体やコア部１１と同様のＮｉ系フェライト製の磁性体で形成された角柱状のサブコア部２２が、コア部１１の右端部側の凹部１２に挿入されると共に、シリコン等の接着剤および封止剤（図示せず）が塗布されることによってその位置が固定されている。

図９は、このアンテナ装置１０の回路図であり、この図に示すように、端子部１９と一体的に構成される導電片１５に、コイル１３の一端が接続され、そしてコイル１３の他端が導電片１６に各々接続されている。

さらに、導電片１６と一体的に構成された導電片１７および端子部２０と一体的に構成された導電片１８にコンデンサ２１が接続され、コイル１３およびコンデンサ２１よりなる直列共振回路が形成されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００５−２７８１３０号公報

しかしながら、上記従来のアンテナ装置１０においては、角柱状のサブコア部２２をコイル１３内のコア部１１の凹部１２に移動可能に挿入し共振周波数を調整するものであり、このようなサブコア部２２による、共振周波数を調整する方式においては、車両への装着率の増加に伴い低価格化の強い要望があると共に、その一方で特性面において、信頼性を踏まえた実用面から基準共振周波数に対して２％程度の調整範囲であるが、車両に取り付けられたときにアンテナ装置のインダクタンスが大きく変化し、場合によっては、共振周波数の調整ができないものも発生し、このため、アンテナ装置の車両取り付け時の影響を低減し、インダクタンスの変化を小さくするためアンテナ装置を車両の鉄板等の金属物から数ｃｍ程度離して車両に取り付けなければならないなどといった取り付け時の配慮が必要となる。

これらの課題に対応した、安価なアンテナ装置、車両取り付け自由度の向上を踏まえた広い範囲の共振周波数の調整ができるアンテナ装置が求められていた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、共振周波数の調整範囲が広く、確実に調整が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は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、磁性体で形成されたコア部と、コア部に巻回された線状導体よりなるコイルとからなり、コイルは、第１の端部と、第１の端部の反対側に位置する第２の端部とを有し、コイルは、疎巻き部と、疎巻き部より大きいピッチで巻回されるインダクタンス調整機構部と、第１の端部に位置してかつ疎巻き部のどの部分のピッチより小さいピッチで巻回された第１の密巻き部とを設けてアンテナ装置を構成したものであり、アンテナ装置の上記コイルおよびコンデンサで形成される直列共振回路の共振周波数の調整を、コイルの巻回しピッチで調整するインダクタンス調整機構方式としているため、従来のようにサブコア部を用いて共振周波数を調整する方式ではないため、サブコア部が不要となり、容易に従来と同等の共振周波数が調整できる安価なアンテナ装置を提供できるという作用を有する。
さらに、コイルの密巻き領域を除く領域にインダクタンス調整機構部が形成されているため、巻き幅および巻き数を変えることなくインダクタンス調整機構部の形成位置によりアンテナ装置の共振周波数の調整を行なうことができ、アンテナ装置の高特性を保持し、容易に従来と同様の共振周波数が調整できる安価なアンテナ装置を提供できるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、コイルは、第２の端部に位置してかつ疎巻き部のどの部分のピッチより小さいピッチで巻回された第２の密巻き部を設けたものであり、コイルの密巻き領域を除く領域にインダクタンス調整機構部が形成されているため、巻き幅および巻き数を変えることなくインダクタンス調整機構部の形成位置によりアンテナ装置の共振周波数の調整を行なうことができ、アンテナ装置の高特性を保持し、容易に従来と同様の共振周波数が調整できる安価なアンテナ装置を提供できるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、インダクタンス調整機構部は線状導体の１巻きのみよりなるものであり、１回の巻回しによるインダクタンス調整のため、安定して共振周波数を調整できるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、コイルは、コア部上に巻回されて、疎巻き部とインダクタンス調整機構部とを含む第１の巻き線層と、第１の巻き線層上に巻回された第２の巻き線層とを設けて構成したものであり、コア部に密着してインダクタンス調整を行えるため、磁束を効率的に利用し、安定的かつ精度良く共振周波数を調整できるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記コイル内に少なくとも部分的に位置し、前記コイルに対して可動に設けられた磁性体よりなるサブコア部を設けてアンテナ装置を構成したものであり、コイルのインダクタンス調整機構部より成る第１のインダクタンス調整機構部およびサブコア部より成る第２のインダクタンス調整機構部を設けて、アンテナ装置のコイルおよびコンデンサで形成される直列共振回路の共振周波数を調整する構成としたものであり、従来のサブコア部のみを用いて共振周波数の調整をする方式と比べ広い周波数範囲の共振周波数が調整できる安価なアンテナ装置を提供できるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、コイルにインダクタンス調整機構部を設けることにより、共振周波数の調整範囲が広く、確実に調整ができるアンテナ装置を得ることができ、また、本発明のインダクタンス調整機構部による共振周波数調整方式は、アンテナ装置のＱ値が３０以下で用いられる通信システム用のアンテナ装置の共振周波数調整方式として有効であるという有利な効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態による第１のアンテナ装置の斜視図同実施の形態にかかる第２のアンテナ装置の斜視図同実施の形態にかかる第３のアンテナ装置の斜視図同実施の形態にかかるアンテナ装置のコイルのインダクタンス調整機構部の位置と共振周波数との関係を示す図同実施の形態にかかる第１のアンテナ装置の回路図本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の斜視図従来のアンテナ装置の斜視図従来のアンテナ装置の斜視図従来のアンテナ装置の回路図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜請求項４記載の発明について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態による第１のアンテナ装置３０の斜視図であり、同図において、Ｎｉ系フェライト製の透磁率が約１５００の磁性体で形成された角柱状のコア部１１の上面の略中央部に凹部１２が長手方向の全面にわたって形成されている。

ポリイミド等の耐熱性樹脂を被覆した銅線を巻回して構成されたコイル３１が、コア部１１の外周に左端部から右端部にかけて密集して巻回されている。

液晶ポリマーやポリブチレンテレフタレート等の耐熱性樹脂からなる端子台１４には、板状で銅合金等からなる複数の導電片１５、１６、１７、１８および端子部１９、２０がインサート成形により設けられている。

これらの導電片１５、１６、１７、１８および端子部１９、２０のうち、導電片１５の端部には、コイル３１を構成する銅線の一方の端部が高温半田またはカシメによって接続されている。

導電片１６の端部にはコイル３１を構成する銅線の他方の端部が高温半田またはカシメによって接続されている。

また、導電片１６と導電片１７が一体的に構成され、導電片１７は端子台１４に露出するように配置されている。

コイル３１は、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、所定巻きピッチで巻回した、疎巻き部３２と続いて巻回した密巻き部３３とで構成された１層目の巻き線部３４およびコア部１１の端部方向から端子台１４の方向に、密巻き部３３から所定巻きピッチで巻き戻されて構成された２層目の巻き線部３５とから形成されている。

また、１層目の巻き線部３４の疎巻き部３２は、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、所定巻きピッチで第１の巻き線部３２Ａ、インダクタンス調整機構部３６、第２の巻き線部３２Ｂと連続して巻回されて形成されている。

インダクタンス調整機構部３６は、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、コイル３１の１層目の巻き線部３４の疎巻き部３２の第１の巻き線部３２Ａと第２の巻き線部３２Ｂとの間に、所定巻き数目の１巻きの巻きピッチを、他の疎巻き部３２の第１の巻き線部３２Ａおよび第２の巻き線部３２Ｂの巻きピッチよりも大きく（第１の巻き線部３２Ａおよび第２の巻き線部３２Ｂの巻きピッチよりも２〜７倍程度の巻きピッチ：インダクタンス調整範囲によって巻きピッチ倍数を選定。但し、疎巻き部３２の巻き幅、巻き数は変更しない。また、第１の巻き線部３２Ａおよび第２の巻き線部３２Ｂの巻きピッチは同じ巻きピッチが望ましい。）構成されている。

そして、このように構成されたコイル３１は、コイル３１の第１の巻き線部３２Ａの一端が高温半田またはカシメによって導電片１５に接続され、第２の巻き線部３５の一端が高温半田またはカシメによって導電片１６に接続されている。

以上の構成において、インダクタンス調整機構部３６を設けることで、コア部１１とコイル３１との磁気結合度および磁束を変化させることによりインダクタンス値を調整することができる構成となっている。

また、１層目の巻き線部３４と２層目の巻き線部３５との巻き重ね時の線間容量を小さくするため２層目の巻き線部３５は、１層目の巻き線部３４の疎巻き部３２（インダクタンス調整機構部３６を除く）の巻きピッチよりも大きな巻きピッチの疎巻きとした構成としている。

図２は本発明の第１の実施の形態による第２のアンテナ装置４０の斜視図であり、同図において、４１はコイルであり、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、所定巻きピッチで巻回した、疎巻き部４２と続いて巻回した密巻き部４３とで構成された１層目の巻き線部４４およびコア部１１の端部方向から端子台１４の方向に、密巻き部４３から所定巻きピッチで巻き戻されて構成された２層目の巻き線部４５とから形成されている。

また、１層目の巻き線部４４の疎巻き部４２は、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、所定巻きピッチで第１の巻き線部４２Ａ、インダクタンス調整機構部４６、第２の巻き線部４２Ｂと連続して巻回されて形成されている。

インダクタンス調整機構部４６は、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、コイル４１の１層目の巻き線部４４の疎巻き部４２の第１の巻き線部４２Ａと第２の巻き線部４２Ｂとの間（疎巻き部４２の巻き幅方向の中央部）に、所定巻き数目の１巻きの巻きピッチを、他の疎巻き部４２の第１の巻き線部４２Ａおよび第２の巻き線部４２Ｂの巻きピッチよりも大きく（第１の巻き線部４２Ａおよび第２の巻き線部４２Ｂの巻きピッチよりも２〜７倍程度の巻きピッチ：インダクタンス調整範囲によって巻きピッチ倍数を選定。但し、疎巻き部４２の巻き幅、巻き数は変更しない。また、第１の巻き線部４２Ａおよび第２の巻き線部４２Ｂの巻きピッチは同じ巻きピッチが望ましい。）構成されている。

そして、このように構成されたコイル４１は、コイル４１の第１の巻き線部４２Ａの一端が高温半田またはカシメによって導電片１５に接続され、第２の巻き線部４５の一端が高温半田またはカシメによって導電片１６に接続されている。

以上の構成において、インダクタンス調整機構部４６を設けることで、コア部１１とコイル４１との磁気結合度および磁束を変化させることによりインダクタンス値を調整することができる構成となっている。

また、１層目の巻き線部４４と２層目の巻き線部４５との巻き重ね時の線間容量を小さくするため２層目の巻き線部４５は、１層目の巻き線部４４の疎巻き部４２（インダクタンス調整機構部４６を除く）の巻きピッチよりも大きな巻きピッチの疎巻きとした構成としている。

図３は本発明の第１の実施の形態による第３のアンテナ装置５０の斜視図であり、同図において、５１はコイルであり、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、所定巻きピッチで巻回した、疎巻き部５２と続いて巻回した密巻き部５３とで構成された１層目の巻き線部５４およびコア部１１の端部方向から端子台１４の方向に、密巻き部５３から所定巻きピッチで巻き戻されて構成された２層目の巻き線部５５とから形成されている。

また、１層目の巻き線部５４の疎巻き部５２は、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、所定巻きピッチで巻き線部５２Ａ、インダクタンス調整機構部５６と連続して巻回されて形成されている。

インダクタンス調整機構部５６は、コア部１１の端子台１４側のコア部１１の端部から端子台１４の反対側のコア部１１の端部方向に、コイル５１の１層目の巻き線部５４の疎巻き部５２の巻き線部５２Ａと密巻き部５３との間に、所定巻き数目の１巻きの巻きピッチを、疎巻き部５２の巻き線部５２Ａの巻きピッチよりも大きく（巻き線部５２Ａの巻きピッチよりも２〜７倍程度の巻きピッチ：インダクタンス調整範囲によって巻きピッチ倍数を選定。但し、疎巻き部５２の巻き幅、巻き数は変更しない。）構成されている。

そして、このように構成されたコイル５１は、コイル５１の巻き線部５２Ａの一端が高温半田またはカシメによって導電片１５に接続され、２層目の巻き線部５５の一端が高温半田またはカシメによって導電片１６に接続されている。

以上の構成において、インダクタンス調整機構部５６を設けることで、コア部１１とコイル５１との磁気結合度および磁束を変化させることによりインダクタンス値を調整することができる構成となっている。

また、１層目の巻き線部５４と２層目の巻き線部５５との巻き重ね時の線間容量を小さくするため２層目の巻き線部５５は、１層目の巻き線部５４の疎巻き部５２（インダクタンス調整機構部５６を除く）の巻きピッチよりも大きな巻きピッチの疎巻きとした構成としている。

図１〜図３に示した本発明の第１の実施の形態による第１〜第３のアンテナ装置３０、４０、５０は、アンテナ装置のインダクタンス調整機構部を、アンテナ装置３０は１層目の巻き線部３４の疎巻き部３２の端子台１４の近傍に、アンテナ装置４０は１層目の巻き線部４４の疎巻き部４２の巻き幅方向の中央部に、アンテナ装置５０は１層目の巻き線部５４の疎巻き部５２と密巻き部５３との間に、各々設けたものである。

つまり、アンテナ装置のインダクタンス調整機構部をアンテナ装置のコア部に巻回された１層目の巻き線部の疎巻き部の巻き幅内で、コア部の端子台近傍から端子台と反対方向のコア部の先端方向に向かって移動させた状態を、アンテナ装置３０、アンテナ装置４０、アンテナ装置５０で示している。

図４は、本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置３０、４０，５０のコイルの１層目の巻き線部の疎巻き部に設けたインダクタンス調整機構部の位置を変化させた場合の、コイルのインダクタンス調整機構部の位置と共振周波数との関係を示す図である。

図４より、インダクタンス調整機構部を、疎巻き部の端子台側（アンテナ装置３０のインダクタンス調整機構部３６の形成位置：巻き位置Ａ）から中央部（アンテナ装置４０のインダクタンス調整機構部４６の形成位置：巻き位置Ｂ）、密巻き部方向（アンテナ装置５０のインダクタンス調整機構部５６の形成位置：巻き位置Ｃ）に移動させた場合、疎巻き部の端子台側の巻き位置Ａ（基準共振周波数位置１２５ＫＨｚ）、同巻き中央部位置Ｂ、疎巻き部と密巻き部との間の位置Ｃにおいて、位置Ａに対し、位置Ｂは２％程度、位置Ｃは１％程度の共振周波数が変化しており、疎巻き部の巻き中央部で最大の共振周波数変化を示した。

図５は、図１に示す本発明の第１の実施の形態による第１のアンテナ装置３０の回路図である（本発明の第１の実施の形態の第２のアンテナ装置４０および同第３のアンテナ装置５０の回路図については図示せず）。この図に示すように、端子部１９と一体的に構成される導電片１５に、アンテナ装置３０のコイル３１の１層目の巻き線部３４の疎巻き部３２の第１の巻き線部３２Ａの一端が端子部１９と一体的に構成された導電片１５に、そしてコイル３１の２層目の巻き線部３５の一端が導電片１６に各々接続されている。

さらに、導電片１６と一体的に構成された導電片１７および端子部２０と一体的に構成された導電片１８にコンデンサ２１が接続され、コイル３１およびコンデンサ２１よりなる直列共振回路が形成されている。

以上の構成において、アンテナ装置３０のコイル３１の１層目の巻き線部３４の疎巻き部３２の所定位置にインダクタンス調整機構部３６を設けることにより従来同様の共振周波数を調整することができるものである。

実際のアンテナ装置の共振周波数調整においては、アンテナ装置のＱ値、コンデンサ容量ばらつき、磁心材質・寸法ばらつきなどを踏まえ、アンテナ装置のコイルの１層目の巻き線部の疎巻き部にインダクタンス調整機構部を設けて所定共振周波数を設定する。

特に、３０以下の低いＱ値のアンテナ装置の共振周波数調整方式としての用途が有効である。

（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５記載の発明について説明する。

なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図６は本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置６０の斜視図であり、同図において、アンテナ装置６０は、図２に示す第１の実施の形態による第２のアンテナ装置４０において、Ｍｎ系フェライト製の透磁率が約４０００の磁性体やコア部１１と同様のＮｉ系フェライト製の磁性体で形成された角柱状のサブコア部６１が、コア部１１の右端部側の凹部１２に挿入されると共に、シリコン等の接着剤および封止剤（図示せず）が塗布されることによってその位置が固定されて構成されたものである。

以上の構成において、アンテナ装置６０のコイル４１のインダクタンス調整機構部４６より成る第１のインダクタンス調整機構部およびサブコア部６１より成る第２のインダクタンス調整機構部を設けて、アンテナ装置６０のコイル４１およびコンデンサ２１で形成される直列共振回路の共振周波数を調整する構成としたものであり、共振周波数調整範囲が、コイル４１のインダクタンス調整機構部４６より成る第１のインダクタンス調整機構部による共振周波数調整範囲とサブコア部６１より成る第２のインダクタンス調整機構部による共振周波数調整範囲とを加えた４％以上の共振周波数調整範囲となり、従来のサブコア部のみを用いて共振周波数の調整をする方式と比べ広い範囲の共振周波数を調整することができるものである。

このように本実施の形態によれば、コイルにインダクタンス調整機構を設けることにより、従来のサブコア部のみを用いて共振周波数の調整をする方式と同等の共振周波数調整範囲がサブコア部無しで得られ、安価なアンテナ装置を提供できると共に、インダクタンス調整機構部とサブコア部による調整方式とを組み合わせることにより、従来のサブコア部のみを用いて共振周波数を調整するのに比べ広い周波数範囲の共振周波数が確実に調整できるアンテナ装置を得ることができ、また、本発明のインダクタンス調整機構部による共振周波数調整方式は、特にアンテナ装置のＱ値が３０以下で用いられる通信システム用のアンテナ装置の共振周波数調整方式として有効であるという有利な効果が得られるものである。

本発明によるアンテナ装置は、共振周波数の調整範囲が広く、確実に調整が行なえることから、車両のドアの施開錠等を遠隔制御で行う車両用の通信システム等に有用である。

１０、３０、４０、５０、６０アンテナ装置
１１コア部
１２凹部
１３、３１、４１、５１コイル
１４端子台
１５、１６、１７、１８導電片
１９、２０端子部
２１コンデンサ
２２、６１サブコア部
３２、４２、５２疎巻き部
３２Ａ、４２Ａ第１の巻き線部
３２Ｂ、４２Ｂ第２の巻き線部
３３、４３、５３密巻き部
３４、４４、５４１層目の巻き線部
３５、４５、５５２層目の巻き線部
３６、４６、５６インダクタンス調整機構部

Claims

磁性体で形成されたコア部と、前記コア部に巻回された線状導体よりなるコイルとからなり、前記コイルは、第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部とを有し、前記コイルは、疎巻き部と、前記疎巻き部より大きいピッチで巻回されるインダクタンス調整機構部と、前記第１の端部に位置してかつ前記疎巻き部のどの部分のピッチより小さいピッチで巻回された第１の密巻き部とを設けたアンテナ装置。
前記コイルは、前記第２の端部に位置してかつ前記疎巻き部のどの部分のピッチより小さいピッチで巻回された第２の密巻き部を設けた請求項１記載のアンテナ装置。
前記インダクタンス調整機構部は前記線状導体の１巻きのみよりなる請求項１記載のアンテナ装置。
前記コイルは、前記コア部上に巻回されて、前記疎巻き部と前記インダクタンス調整機構部とを含む第１の巻き線層と、前記第１の巻き線層上に巻回された第２の巻き線層とを設けた請求項１記載のアンテナ装置。
前記コイル内に少なくとも部分的に位置し、前記コイルに対して可動に設けられた磁性体よりなるサブコア部を設けた請求項１記載のアンテナ装置。