JP2000307328A - フェライトロッドアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、フェライトロッドアンテナのＱ値
の低下を防止して、アンテナ効率を良好に保つフェライ
トロッドアンテナ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 棒状のフェライトロッド３０の外周にア
ンテナコイル３１を巻回して構成されたフェライトロッ
ドアンテナ３２を、プリント配線基板の面と平行に配設
されてアンテナコイル３１の両端をプリント配線基板上
の一対のランド２５，２６に接続されるフェライトロッ
ドアンテナ装置において、フェライトロッドアンテナ３
２の両端それぞれと前記一対のランド２５，２６との間
に所定長の間隙を設ける。このため、アンテナコイル３
１の鎖交磁束がランドに吸い込まれるのを低減でき、フ
ェライトロッドアンテナ３２のＱ値の低下を防止して、
アンテナ効率を良好に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフェライトロッドア
ンテナ装置に関し、フェライトロッドにアンテナコイル
を巻回して構成されたフェライトロッドアンテナ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、携帯機との通信によるコード
照合を行って照合結果に基づいて車両の使用許可または
不許可の制御を行う車両セキュリティ制御装置が開発さ
れている。このような装置の携帯機として、例えば特開
平７−２２１５２６号公報には、ケーシング内にフェラ
イトロッドにアンテナコイルを巻回したフェライトロッ
ドアンテナとしてのアンテナ素子を設け、ケーシング前
面側に導電性材料から薄肉な板状に形成された導電板を
設け、この導電板の一端を導線を介してアンテナコイル
のホット側端子に接続され、他端を浮遊容量を介して接
地して構成し、アンテナコイルに電流が供給されると、
導電板にも高周波電流が流れ、アンテナコイルからの電
界に加えて導電板からも電界が放射され総合放射電界の
強度が強くなることが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、アンテナコイ
ルＬの等価回路を図１２に示すように抵抗Ｒ，静電容量
Ｃと共に表したとき、アンテナコイルＬの両端間の電圧
Ｖの実効値Ｖｅは（１）式で表される。 Ｖｅ＝（ω・Ｑ・Ｎ・Ｓ・Ｈ・１０^-8／２^-1/2）・Ｖ …（１） 但し、ωは角周波数（＝２πｆ）、Ｎはアンテナコイル
の巻数、Ｓはアンテナコイルの断面積、ＱはωＬ／Ｒで
表されるＱファクタ、Ｈはその環境の磁界強度の最大値
である。

【０００４】フェライトロッドアンテナではアンテナコ
イルの断面積は小さくなるが、フェライトロッドを有す
るためにアンテナコイルと鎖交する磁束密度は高くな
り、結果的にアンテナのゲインは大きくなる。カード型
の携帯機にフェライトロッドアンテナを組み合わせて使
用した場合、図１３に示すように、フェライトロッド１
０とアンテナコイル１１からなるフェライトロッドアン
テナ１２の磁界軸は、カード型の携帯機のプリント配線
基板１４の面と平行になる。このため、ポケットに入れ
られた携帯機が人体に密着したり、たばこの銀紙や磁気
カードがカード型の携帯機に重なった状態となっても、
上記磁界軸がプリント配線基板１４の面と垂直なものに
比べると、フェライトロッドアンテナ１２の磁界が人体
やたばこの銀紙等で遮られることが少なくなり、アンテ
ナの共振周波数やＱ値が変動してアンテナ性能が劣化す
るおそれが少なくなる。

【０００５】従来、フェライトロッドアンテナ１２をプ
リント配線基板１４に配線固定する際には、図１４に示
すように、フェライトロッド１０の両端近傍において、
アンテナコイル１１の両端をプリント配線基板１４上に
設けたランド１５，１６にハンダ付けし、その後、接着
剤で固定もしくは樹脂でモールドしている。しかるに、
従来はランド１５，１６がフェライトロッド１０の両端
に接近しており、このためにアンテナコイル１１に鎖交
する磁束の一部がランド１５，１６に吸い込まれてしま
い、フェライトロッドアンテナ１２のＱ値が低下すると
いう問題があった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、フェライトロッドアンテナのＱ値の低下を防止し
て、アンテナ効率を良好に保つフェライトロッドアンテ
ナ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、棒状のフェライトロッドの外周にアンテナコイルを
巻回して構成されたフェライトロッドアンテナを、プリ
ント配線基板の面と平行に配設されて前記アンテナコイ
ルの両端を前記プリント配線基板上に設けられた一対の
ランドに接続されるフェライトロッドアンテナ装置にお
いて、前記フェライトロッドアンテナの両端それぞれと
前記一対のランドとの間に所定長の間隙を設けてなる。

【０００８】このように、フェライトロッドアンテナの
両端それぞれと一対のランドとの間に所定長の間隙を設
けているため、アンテナコイルの鎖交磁束がランドに吸
い込まれるのを低減でき、フェライトロッドアンテナの
Ｑ値の低下を防止して、アンテナ効率を良好に保つこと
ができる。請求項２に記載の発明は、請求項１記載のフ
ェライトロッドアンテナ装置において、前記所定長の間
隙は、前記フェライトロッド断面の長径程度かそれ以上
である。

【０００９】このように、間隙をフェライトロッド断面
の長径程度かそれ以上とすることにより、アンテナコイ
ルの鎖交磁束がランドに吸い込まれる割合を問題がない
程度に低減できる。請求項３に記載の発明は、請求項１
または２記載のフェライトロッドアンテナ装置におい
て、前記フェライトロッドアンテナが位置決めして固定
されると共に、前記アンテナコイルの両端を前記プリン
ト配線基板上に設けられた一対のランドに接続すると同
時に前記プリント配線基板に位置決めして固定される保
持部材を有する。

【００１０】このように、保持部材を用いてプリント配
線基板に対する位置決めとフェライトロッドアンテナの
位置決めとを同時に行うことができ、製造時の作業性を
向上することができる。請求項４に記載の発明は、車両
に設けられた車載機との間の通信を行う携帯機に使用す
る。

【００１１】このため、携帯機のアンテナ感度を良好に
保つことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の原理について説明
する。図１に示すように、プリント配線基板のランドに
相当する固定された銅箔（３ｍｍ×３ｍｍ）２０に対し
て、フェライトロッドアンテナ１２のフェライトロッド
１０の先端１０ａをＸ方向に変位させたとき、アンテナ
コイル１１の両端にＱメータを接続して計測したフェラ
イトロッドアンテナ１２のＱ値は図２（Ａ）に示すよう
に変化する。なお、円柱状のフェライトロッド１０の直
径は２．０ｍｍ，アンテナコイル１１の直径は２．７ｍ
ｍである。

【００１３】図２（Ａ）に示されるように、フェライト
ロッド１０の先端１０ａが銅箔２０にオーバーラップす
るとＱ値が急激に低下し、フェライトロッド１０の先端
１０ａと銅箔２０との間隙が円柱状のフェライトロッド
１０の直径の１／２以上となるとＱ値は略８７パーセン
ト程度に回復し、上記間隙がフェライトロッド１０の直
径以上となるとＱ値は略９６パーセント程度となる。

【００１４】このようにＱ値が低下するとアンテナコイ
ル１１に誘起される電圧、つまり受信電圧は、図２
（Ｂ）に示すように低下する。なお、フェライトロッド
１０の先端１０ａと銅箔２０との間の間隙をとる方向は
Ｘ方向に限らず、Ｙ方向（Ｘ方向と直交方向）、Ｚ方向
であっても、Ｑ値は間隙の大きさに応じて図２（Ａ）に
示すように変化する。

【００１５】これは、図３（Ａ）に示すようにフェライ
トロッドアンテナ１２の端部近傍に導体がない場合は、
アンテナコイル１１に鎖交する磁束が空間に飛び出すの
に対して、図３（Ｂ）に示すようにフェライトロッドア
ンテナ１２の端部近傍に銅箔２０のような導体がある場
合は、アンテナコイル１１に鎖交する磁束が空間よりも
インピーダンスの小さい銅箔２０に吸い込まれるためで
ある。

【００１６】従って、本発明では、フェライトロッドの
端部とプリント配線基板のランドとの間に間隙を設けフ
ェライトロッドアンテナのＱ値の低下を防止している。
図４，図５は本発明のフェライトロッドアンテナ装置の
第１実施例の斜視図、側面図を示す。図４，図５におい
て、プリント配線基板２４上には銅箔で形成されたラン
ド２５，２６が設けられている。このランド２５，２６
の間にアンテナホルダ２８が固定されている。アンテナ
ホルダ２８は非導電性の例えば樹脂製であり、アンテナ
ホルダ２８上に、円柱状（棒状）のフェライトロッド３
０にアンテナコイル３１を巻回して構成されたフェライ
トロッドアンテナ３２が係合されて位置決めされ固定さ
れている。フェライト材としてはＭｎＺｎやＮｉＺｎ等
が用いられている。アンテナコイル３１の両端は略Ｚ方
向に延在されてランド２５，２６にハンダ付けされてい
る。

【００１７】このとき、フェライトロッドアンテナ３２
のフェライトロッド３０の先端３０ａ，３０ｂとランド
２５，２６との間に略Ｚ方向（Ｘ方向を含む）の間隙Ｌ
１を設けている。この間隙Ｌ１は図２（Ａ）のＱ値特性
からフェライトロッド３０の直径（略２ｍｍ）以上とさ
れている。なお、アンテナホルダ２８は、フェライトロ
ッドアンテナ３２をプリント配線基板２４から略Ｚ方向
に離間させている。

【００１８】このようにして、本実施例では、フェライ
トロッドアンテナ３２の端部をプリント配線基板のラン
ドから離間させ、これにより、フェライトロッドアンテ
ナ３２のＱ値の低下を防止して、アンテナ効率を良好に
保つことができる。図６は本発明のフェライトロッドア
ンテナ装置の第２実施例の斜視図を示す。図６におい
て、プリント配線基板２４上には銅箔で形成されたラン
ド３５，３６が設けられている。このランド３５，３６
の間にアンテナホルダ３４が固定されている。アンテナ
ホルダ３４は非導電性の例えば樹脂製であり、アンテナ
ホルダ３４上に、フェライトロッド３０にアンテナコイ
ル３１を巻回して構成されたフェライトロッドアンテナ
３２が係合して位置決めされ、固定されている。アンテ
ナコイル３１の両端はＸ方向に延在され、アンテナホル
ダ３４の両端部３４ａ，３４ｂにおいて、ランド３５，
３６にハンダ付けされている。

【００１９】このとき、フェライトロッドアンテナ３２
のフェライトロッド３０の先端３０ａ，３０ｂとランド
３５，３６との間にＸ方向の間隙Ｌ２を設けている。こ
の間隙Ｌ２は図２（Ａ）のＱ値特性からフェライトロッ
ド３０の直径（略２ｍｍ）以上とされている。アンテナ
ホルダ３４は、フェライトロッドアンテナ３２の配設位
置を決定しており、ランド３５，３６間の距離をフェラ
イトロッドアンテナ長＋２・Ｌ１とすることにより、フ
ェライトロッドアンテナ３２の端部をプリント配線基板
２４上のランド３５，３６からＸ方向に離間させてい
る。

【００２０】このようにして、本実施例では、フェライ
トロッドアンテナ３２の端部とプリント配線基板２４の
ランド３５，３６との間に間隙を設けることにより、フ
ェライトロッドアンテナ３２のＱ値の低下を防止して、
アンテナ効率を良好に保つことができる。ここで、フェ
ライトロッドアンテナ３２のフェライトロッド３０の長
手方向の長さＬａは大きいほどフェライトが有効に働き
アンテナのゲインが大きくなる。しかし、図７に示す携
帯機の電子部品が配設固定される略長方形のプリント配
線基板３８の短辺３８ａに沿ってフェライトロッドアン
テナ３２を配設する際に、短辺に沿ったＸ方向に余裕が
ない場合には、アンテナホルダ２８，３４は使用できな
い。この場合は次に示す実施例を用いる。

【００２１】図８は本発明のフェライトロッドアンテナ
装置の第３実施例の斜視図を示す。図８において、プリ
ント配線基板３８上の短辺３８ａから所定距離だけ内側
には、銅箔で形成されたランド３９，４０が設けられて
いる。また、このランド３９，４０にアンテナホルダ４
１の端子４１ａ，４１ｂがハンダ付けされた上で固定さ
れている。アンテナホルダ４１は非導電性の例えば樹脂
製であり、２つの端子４１ａ，４１ｂを有している。ア
ンテナホルダ３４上には、フェライトロッド３０にアン
テナコイル３１を巻回して構成されたフェライトロッド
アンテナ３２が係合して固定されている。

【００２２】アンテナコイル３１の両端はフェライトロ
ッド３０の長手方向と直交するＹ方向に延在されてお
り、フェライトロッドアンテナ３２から間隙Ｌ３だけ離
間した位置にある端子４１ａ，４１ｂにハンダ付けされ
ている。この間隙Ｌ３は図２（Ａ）のＱ値特性からフェ
ライトロッド３０の直径（略２ｍｍ）以上とされてい
る。

【００２３】このようにして、本実施例では、フェライ
トロッドアンテナ３２の端部をプリント配線基板３８の
ランド３９，４０から離間させ、これにより、フェライ
トロッドアンテナ３２のＱ値の低下を防止して、アンテ
ナ効率を良好に保つことができる。図９は本発明のフェ
ライトロッドアンテナ装置の第４実施例の斜視図を示
す。図９において、プリント配線基板上には、銅箔で形
成されたランド５４，５５が設けられている。また、こ
のランド５４，５５にアンテナホルダ４４の端子４５
ａ，４５ｃがハンダ付けされた上で固定されている。ア
ンテナホルダ４４は非導電性の例えば樹脂製であり、四
隅に端子４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを有してい
る。アンテナホルダ３４上には、フェライトロッド３０
にアンテナコイル３１を巻回して構成されたフェライト
ロッドアンテナ３２が係合して固定されている。アンテ
ナコイル３１の両端はフェライトロッド３０の長手方向
と直交するＹ方向に延在されており、フェライトロッド
アンテナ３２から間隙Ｌ４だけ離間した位置にある端子
４５ａ，４５ｃにハンダ付けされている。この間隙Ｌ４
は図２（Ａ）のＱ値特性からフェライトロッド３０の直
径（略２ｍｍ）以上とされている。つまりアンテナホル
ダ４４は、フェライトロッドアンテナ３２の配設位置を
決定しており、フェライトロッドアンテナ３２の端部を
プリント配線基板２４上のランド３５，３６からＹ方向
に離間させている。

【００２４】この実施例は、プリント配線基板上でラン
ド５４，５５間の距離を大きく取ることができる場合に
有効であり、フェライトロッドアンテナ３２の端部をプ
リント配線基板のランド５４，５５から離間させ、これ
により、フェライトロッドアンテナ３２のＱ値の低下を
防止して、アンテナ効率を良好に保つことができる。な
お、この実施例では、アンテナホルダ４４の端子４５
ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄのうち４５ａ，４５ｃを使
用しているが、これに限らずどの端子を使用しても良
い。

【００２５】図１０は本発明のフェライトロッドアンテ
ナ装置を適用した携帯機の一実施例のブロック図を示
す。同図中、携帯機６０は、送信アンテナ６２と受信用
のコイルアンテナ６４を有している。これらのアンテナ
６２，６４は送受信回路６６に接続され、送受信回路６
６はＥＣＵ６８に接続されている。この受信用のコイル
アンテナ６４で受信された車載機よりの周波数例えば１
３４ｋＨｚのリクエスト信号は、送受信回路６６で復調
されてＥＣＵ６８に供給される。また、ＥＣＵ６８はメ
モリ７０から読み出した第１，第２コードを送受信回路
６６に供給し、この第１，第２コードが送受信回路６６
で変調されて、周波数例えば３００ＭＨｚの信号として
送信アンテナ６２から車載機に対し送信される。

【００２６】図１１に車載機と携帯機６０との通信を模
式的に示す。同図中、車両（４輪車）の例えばドアの取
っ手に設けられた車載機の第１送信アンテナ及び車室内
のインスツルパネル付近に設けられた車載機の第２送信
アンテナからは、周波数１３４ｋＨｚの第１，第２のリ
クエスト信号が送信され、携帯機６０はこの第１，第２
のリクエスト信号を受信すると、受信したリクエスト信
号に応じて第１，第２のコードを変調した周波数３００
ＭＨｚの信号を返送する。車載機の受信アンテナで受信
された周波数３００ＭＨｚの信号は受信回路で復調され
て車載機のＥＣＵに供給され、車載機のＥＣＵは受信し
たコードをメモリに予め格納してあるドアロックの第１
コード、エンジン始動の第２コードそれぞれと照合す
る。ここで、第１コードと一致すると運転席ドア（また
は全てのドア）のアンロックの制御を行い、第２コード
と一致するとエンジン制御部４８はセルモータを利用し
てエンジンの始動を制御する。

【００２７】なお、上記実施例において、円柱状のフェ
ライトロッド３０の断面は円形であっても、正方形であ
っても良い。上記断面は一般的には円形（直径はα）で
あるが、正方形（一辺はα）にすると円形（直径はα）
に比して断面積を大きくすることができる。また、断面
を正方形とした場合にフェライトロッドの端部とプリン
ト配線基板のランドとの間に設ける間隙は、正方形の対
角長（長径）以上とする。

【００２８】ところで、本発明ではフェライトロッド端
部とプリント配線基板のランドとの間に、フェライトロ
ッドの長径以上の間隙を設けることにより、アンテナ効
率を良好に保つことができる。しかしながら、アンテナ
装置の配設可能範囲が規制されている場合には、フェラ
イトロッド端部とプリント配線基板のランドとの間の間
隙を、フェライトロッドの略長径とすることが好適であ
る。

【００２９】なお、アンテナホルダ３４，４１，４４
が、特許請求の範囲に記載の保持部材に対応する。

【００３０】

【発明の効果】上述の如く、請求項１に記載の発明は、
フェライトロッドアンテナの両端それぞれと前記一対の
ランドとの間に所定長の間隙を設けてなる。このよう
に、フェライトロッドアンテナの両端それぞれと一対の
ランドとの間に所定長の間隙を設けているため、アンテ
ナコイルの鎖交磁束がランドに吸い込まれるのを低減で
き、フェライトロッドアンテナのＱ値の低下を防止し
て、アンテナ効率を良好に保つことができる。

【００３１】請求項２に記載の発明では、所定長の間隙
は、前記フェライトロッド断面の長径程度かそれ以上で
ある。このように、間隙をフェライトロッド断面の長径
程度かそれ以上とすることにより、アンテナコイルの鎖
交磁束がランドに吸い込まれる割合を問題がない程度に
低減できる。

【００３２】請求項３に記載の発明では、フェライトロ
ッドアンテナが位置決めして固定されると共に、前記ア
ンテナコイルの両端を前記プリント配線基板上に設けら
れた一対のランドに接続すると同時に前記プリント配線
基板に位置決めして固定される保持部材を有する。この
ように、保持部材を用いてプリント配線基板に対する位
置決めとフェライトロッドアンテナの位置決めとを同時
に行うことができ、製造時の作業性を向上することがで
きる。

【００３３】請求項４に記載の発明は、車両に設けられ
た車載機との間の通信を行う携帯機に使用する。このた
め、携帯機のアンテナ感度を良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための図である。

【図２】本発明の原理を説明するための特性図である。

【図３】本発明の原理を説明するための図である。

【図４】本発明のフェライトロッドアンテナ装置の第１
実施例の斜視図である。

【図５】本発明のフェライトロッドアンテナ装置の第１
実施例の側面図である。

【図６】本発明のフェライトロッドアンテナ装置の第２
実施例の斜視図である。

【図７】携帯機のプリント配線基板に対するフェライト
ロッドアンテナの配置を示す図である。

【図８】本発明のフェライトロッドアンテナ装置の第３
実施例の斜視図である。

【図９】本発明のフェライトロッドアンテナ装置の第４
実施例の斜視図である。

【図１０】本発明のアンテナ装置を適用した携帯機の一
実施例のブロック図である。

【図１１】車載機と携帯機６０との通信を模式的に示す
図である。

【図１２】コイルアンテナの等価回路図である。

【図１３】カード型の携帯機にフェライトロッドアンテ
ナを組み合わせた例を示す図である。

【図１４】プリント配線基板にフェライトロッドアンテ
ナを組み付けた例を示す図である。

【符号の説明】

２４，３８ プリント配線基板 ２５，２６，３５，３６，３９，４０，５４，５５ ラ
ンド ２８，３４，４１，４４ アンテナホルダ ３０ フェライトロッド ３１ アンテナコイル ３２ フェライトロッドアンテナ ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ 端子 ６０ 携帯機 ６２ 送信アンテナ ６４ 受信アンテナ ６６ 送受信回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 広毅 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永井 伸佳 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 村上 裕一 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 Ｆターム(参考） 2E250 AA21 BB00 CC20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状のフェライトロッドの外周にアンテ
   ナコイルを巻回して構成されたフェライトロッドアンテ
   ナを、プリント配線基板の面と平行に配設されて前記ア
   ンテナコイルの両端を前記プリント配線基板上に設けら
   れた一対のランドに接続されるフェライトロッドアンテ
   ナ装置において、 前記フェライトロッドアンテナの両端それぞれと前記一
   対のランドとの間に所定長の間隙を設けてなることを特
   徴とするフェライトロッドアンテナ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフェライトロッドアンテ
   ナ装置において、 前記所定長の間隙は、前記フェライトロッド断面の長径
   程度かそれ以上であることを特徴とするフェライトロッ
   ドアンテナ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のフェライトロッ
   ドアンテナ装置において、 前記フェライトロッドアンテナが位置決めして固定され
   ると共に、前記アンテナコイルの両端を前記プリント配
   線基板上に設けられた一対のランドに接続すると同時に
   前記プリント配線基板に位置決めして固定される保持部
   材を有することを特徴とする請求項１または２記載のフ
   ェライトロッドアンテナ装置。
4. 【請求項４】 車両に設けられた車載機との間の通信を
   行う携帯機に使用することを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか記載のフェライトロッドアンテナ装置。