JP2017123572A

JP2017123572A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2017123572A
Application number: JP2016001834A
Authority: JP
Inventors: 伸治長谷川; Shinji Hasegawa; 喬彦安藤; Takahiko Ando
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-07-13

Abstract

【課題】共振周波数を容易に変更することができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】車両側との接続を図るためのコネクタ３４の端子Ｔａ〜Ｔｃのうち、端子Ｔａ，Ｔｂ間及び端子Ｔａ，Ｔｃ間に、第１，第２コイル２５，２６及びコンデンサ３２の接続態様の異なる、すなわち共振周波数ｆａｂ，ｆａｃの異なる２つの共振回路が構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナ装置に関するものである。

従来、高透磁率のコアにアンテナ線を巻き付け、この環状のアンテナ線が共振回路のコイルとなるアンテナ装置が知られている。アンテナ装置は、例えば車両に設けられ、電子キーとのＩＤ照合などに使用される。

ところで、アンテナ装置の共振回路の共振周波数は、コンデンサのキャパシタンス及びコイルのインダクタンスによって決定される。したがって、共振周波数を変更する場合には、例えば、コイルに対するコアの設置位置を変更することでインダクタンスを変化させ、共振周波数を変更していた（特許文献１等参照）。

特開２０１２−２３９０２０号公報

しかしながら、特許文献１等に開示の手法では、共振周波数の変化幅が小さいため微調整の際には好適な手法であるが、共振周波数を大きく変更させたい場合、例えば複数種類ある車両のシステム周波数の変更に対応する場合等には好適な手法とはいえない。

また、共振周波数の変更が必要な度にコンデンサ自身やコイル自身の構成を変更し、キャパシタンスやインダクタンスを変更させることも可能ではあるが、煩雑である。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、共振周波数を容易に変更することができるアンテナ装置を提供することにある。

上記課題を解決するアンテナ装置は、コイルとコンデンサとを含む共振回路を備えるアンテナ装置において、前記コイル及び前記コンデンサの少なくとも一方は複数設けられるとともに、他装置側との接続を図る端子が３以上設けられ、前記３以上の端子のうちいずれか２つの端子間において前記コイル及び前記コンデンサの接続態様の異なる共振回路が２以上構成されている。

この構成によれば、他装置側との接続を図るための３以上の端子のうちいずれか２つの端子間に、コイル及びコンデンサの接続態様の異なる、すなわち共振周波数の異なる共振回路が２以上構成される。つまり、他装置側とコネクタを通じて接続を図る際に、いずれの端子と接続させるかで共振周波数を容易に変更（選択）することが可能である。

上記アンテナ装置において、前記コイルは、２以上の複数用いられるものであり、前記２以上の共振回路において、一方の共振回路で用いられる前記コイルが他方の共振回路においても他のコイルと直列接続する接続態様にて構成されていることが好ましい。

この構成によれば、一方の共振回路で用いられるコイルが他方の共振回路においても他のコイルと直列接続する接続態様となるため、他方の共振回路で得たいインダクタンスは、一方側で用いるコイルと他方側で用いるコイルとの巻数の足し合わせとなる。つまり、他方側のコイルの巻数を減らすことができ、結果としてアンテナ装置の小型化に貢献できる。

上記アンテナ装置において、車載用のアンテナ装置として用いられることが好ましい。
この構成によれば、車載用のアンテナ装置において、共振周波数を容易に変更することが可能である。

本発明のアンテナ装置によれば、共振周波数を容易に変更することができる。

実施形態のキー操作フリーシステムの構成図。実施形態のアンテナユニットの平面図。実施形態のアンテナユニットの回路図。別例のアンテナユニットの回路図。

以下、本発明を具体化したアンテナ装置の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、車両１からの通信をトリガとして電子キー２と無線によりＩＤ照合を行うキー操作フリーシステム３が設けられている。この場合、車両１には、電子キー２とのＩＤ照合を行うキー照合装置４と、車両ドアの施解錠動作を管理するドアロック装置５と、エンジンの動作を管理するエンジン始動装置６とが設けられ、これらが車内のバス７を介して接続されている。

キー照合装置４には、キー照合装置４を統括制御する照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８が設けられている。照合ＥＣＵ８には、電子キー２のＩＤコードが登録されている。照合ＥＣＵ８には、車外にＬＦ（Low Frequency）帯の電波を送信する車外送信機９と、車内にＬＦ電波を送信する車内送信機１０と、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信する車両受信機１１とが接続されている。なお、車外送信機９及び車内送信機１０がアンテナ装置を構成する。

車両１が駐車状態のとき、照合ＥＣＵ８は、車外送信機９からリクエスト信号Ｓｒｑを断続的に送信し、スマート通信（車外スマート通信）を実行する。リクエスト信号Ｓｒｑの車外通信エリアに電子キー２が進入し、電子キー２がリクエスト信号Ｓｒｑを受信すると、電子キー２は起動し、ＩＤ信号ＳｉｄをＵＨＦ電波により送信する。ＩＤ信号Ｓｉｄには、電子キー２に登録されたＩＤコードが含まれている。照合ＥＣＵ８は、リクエスト信号Ｓｒｑの送信後にＩＤ信号Ｓｉｄを受信すると、ＩＤ照合としてスマート照合（車外スマート照合）を行い、この照合が成立すれば、ドアロック施解錠を許可又は実行させる。

ユーザが車内に乗車すると、それまでの車外送信機９に代わり、今度は車内送信機１０がリクエスト信号Ｓｒｑの送信を開始し、スマート通信（車内スマート通信）を実行する。車内で車外と同様のスマート照合（車内スマート照合）が行われ、この照合が成立すれば、車内に設置されたプッシュモーメンタリ式のエンジンスイッチ１２による電源遷移及びエンジン始動の操作が許可される。

以下、車外送信機９の構造を説明する。なお、車内送信機１０は車外送信機９と同様の構造をとるので、ここでは車内送信機１０の説明は省略する。
車外送信機９は、例えばドア等の車体ボディ（金属等の板）にネジ等により組み付けられる。車外送信機９には、車外送信機９の各種部品を収納する樹脂製のケース（図示せず）が設けられ、ケースの内部には、車外送信機９のアンテナユニット２０が収納されている。

本実施形態のアンテナユニット２０は、コイル部２１と回路部３１とが一体に構成されている。
コイル部２１は、高透磁率材料（例えばフェライト）の棒状のコアを内側に収容する樹脂製筒状のボビン２２の外側に、２本のアンテナ線２３，２４の巻回により構成される２つのコイル２５，２６（第１及び第２コイル２５，２６）を備えている。

第１及び第２コイル２５，２６は、アンテナユニット２０の長手方向中央に設けられたフランジ部２２ａを境界とした片側に、ボビン２２の軸方向（長手方向）に並設されている。フランジ部２２ａに近い側は第１コイル２５であり、フランジ部２２ａから遠い側は第２コイル２６である。また、巻数は、第１コイル２５の方が第２コイル２６よりも多く設定されている。第１及び第２コイル２５，２６は、ボビン２２の外側面に設けた突部２２ｂに各アンテナ線２３，２４が掛け止められて巻回がなされ、コイル２５，２６の位置決め等が図られている。

回路部３１は、コイル部２１と連続して設けられている。つまり、第１及び第２コイル２５，２６が並設する方向に回路部３１も並んで設けられ、アンテナユニット２０としては一方向に長い構成となっている。回路部３１は、コンデンサ３２、及び導電片３３ａ，３３ｂ，３３ｃなどの電子部品が実装されて構成されている。各導電片３３ａ，３３ｂ，３３ｃの一端は、車両側との接続を図るコネクタ３４の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにそれぞれ接続、若しくは端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃがそれぞれ一体に形成されている。端子Ｔａ〜Ｔｃは、一直線上に配置されている。各導電片３３ａ〜３３ｃの他端は、ボビン２２のフランジ部２２ａの近傍にて突出している。

また、導電片３３ａの途中には、コンデンサ３２が介装されている。そして、導電片３３ａの他端は、第１コイル２５の一端と接続されている。導電片３３ｂの他端は、第１コイルの他端と第２コイル２６の一端とがともに接続されている。導電片３３ｃの他端は、第２コイル２６の他端と接続されている。なお、抵抗は図示略としているが、適宜用いられる。

このような構成のアンテナユニット２０は、端子Ｔａ〜Ｔｃ側から見た結線態様が図３に示すようになっている。すなわち、端子Ｔａ及び端子Ｔｂ間は、コンデンサ３２と第１コイル２５との直列共振回路（第１共振回路）となっている。端子Ｔａ及び端子Ｔｃ間は、コンデンサ３２と第１コイル２５と第２コイル２６との直列共振回路（第２共振回路）となっている。つまり、共通の端子Ｔａと組み合わせる端子を端子Ｔｂとするか端子Ｔｃとするかで、共振周波数が変更できるようになっている。なお、組み合わせない方の端子Ｔｂ，Ｔｃは非接続として使用しない。

次に、本実施形態の作用を説明する。
共振周波数ｆは、直列共振回路のインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣを用いて、ｆ＝１／（２π√（ＬＣ））の式で表される。コンデンサ３２のキャパシタンスを「Ｃ」、第１コイル２５のインダクタンスを「Ｌ１」、第２コイル２６のインダクタンスを「Ｌ２」としたとき、端子Ｔａ，Ｔｂ間の第１共振回路の共振周波数ｆａｂは、コンデンサ３２と第１コイル２５との直列回路であることから、ｆａｂ＝１／（２π√（Ｌ１Ｃ））となる。一方、端子Ｔａ，Ｔｃ間の第２共振回路の共振周波数ｆａｃは、コンデンサ３２と第１，第２コイル２５，２６との直列回路であることから、ｆａｃ＝１／（２π√（（Ｌ１＋Ｌ２）Ｃ））となる。

つまり、キー操作フリーシステム３で用いるシステム周波数が複数用意されており、そのうち所望の２つの周波数に共振周波数ｆａｂ，ｆａｃを合わせておく。そして、アンテナユニット２０が自身のコネクタ３４と車両側のコネクタとの接続の際に端子Ｔａ，Ｔｂと接続されるか、端子Ｔａ，Ｔｃと接続されるかで、該当車両のシステム周波数に合わせることができる。換言すれば、使用するシステム周波数に応じた車両側のコネクタを用いるだけで、アンテナユニット２０のコネクタ３４との接続を図ると同時にそのシステム周波数に適合する共振周波数ｆａｂ，ｆａｃの第１，第２共振回路が選択されるようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）車両側との接続を図るためのコネクタ３４の端子Ｔａ〜Ｔｃのうち、端子Ｔａ，Ｔｂ間及び端子Ｔａ，Ｔｃ間に、第１，第２コイル２５，２６及びコンデンサ３２の接続態様の異なる、すなわち共振周波数ｆａｂ，ｆａｃの異なる２つの共振回路が構成される。つまり、車両側とコネクタ３４を通じて接続を図る際に、いずれの端子Ｔａ〜Ｔｃと接続させるかでキー操作フリーシステム３におけるシステム周波数に合わせて共振周波数ｆａｂ，ｆａｃを容易に変更（選択）することができる。またこの場合、システム周波数に適合させた共振周波数ｆａｂ，ｆａｃが得られる構成のため、インピーダンスは小さく、電波強度を増大させやすい。

（２）第１共振回路で用いられる第１コイル２５が第２共振回路においても第２コイル２６と直列接続する接続態様となるため、第２共振回路で得たいインダクタンスは、第１コイル２５と第２コイル２６との巻数の足し合わせとなる。つまり、第２コイル２６の巻数を減らすことができ、結果としてアンテナユニット２０の小型化に貢献することができる。

（３）端子Ｔａ〜Ｔｃは一直線上に配置されるため、端子Ｔａ〜Ｔｃ周りの製造が容易となる。また、端子Ｔａ〜Ｔｃ周りの小型化（薄型化）に貢献することができる。
（４）第１及び第２コイル２５，２６はコイル軸線に沿って並設されるため、複数のコイル２５，２６を効率的に配置することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、２つのコイル２５，２６、１つのコンデンサ３２を用いたが、使用するコイル、コンデンサの数は適宜変更可能である。つまり、コイルを３以上としたり、コンデンサを２以上としたりしてもよい。また、使用する素子数の組み合わせに応じて共振回路の数（共振周波数の数）を２以外で構成してもよく、これに応じて端子数も変更する。

・上記実施形態では、第１コイル２５と第２コイル２６との巻数を変えたが同じでもよい。また、第１共振回路では第１コイル２５のみ、第２共振回路では第１及び第２コイル２５，２６の直接回路となる接続態様としたが、各共振回路の接続態様はこれに限らない。

例えば図４に示すように、端子Ｔａ，Ｔｂ間ではコンデンサ３２と第１コイル２５とからなる第１共振回路、端子Ｔａ，端子Ｔｃ間ではコンデンサ３２及び第２コイル２６からなる第２共振回路とし、この場合の共振周波数は次の通りである。第１共振回路の共振周波数ｆａｂは、ｆａｂ＝１／（２π√（Ｌ１Ｃ））、第２共振回路の共振周波数ｆａｃは、ｆａｃ＝１／（２π√（Ｌ２Ｃ））となる。この態様では、第１コイル２５及び第２コイル２６は異なった巻数のものを用いる。

・上記実施形態では、端子Ｔａ〜Ｔｃを一直線上に配置したが、配置態様はこれに限らない。
・上記実施形態では、２つのコイル２５，２６をコイル軸線に沿って並設したバーアンテナで構成したが、他の構成のアンテナとしてもよい。

・上記実施形態では、アンテナユニット２０を車外送信機９及び車内送信機１０の両方に適用したが、いずれか一方のみに適用してもよい。
・上記実施形態では、アンテナユニット２０を車載用のアンテナ装置に適用したが、車両以外の他の機器や装置に適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記複数の端子は、一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

この構成によれば、複数の端子が一直線上に配置されるため、端子周りの製造が容易となる。また、端子周りの小型化に貢献できる。
（ロ）前記コイルは、２以上の複数用いられるものであり、コイル軸線に沿って並設されて構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

この構成によれば、２以上の複数のコイルはコイル軸線に沿って並設されるため、複数のコイルを効率的に配置可能である。

２５，２６…コイル（共振回路）、３２…コンデンサ（共振回路）、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ…端子。

Claims

コイルとコンデンサとを含む共振回路を備えるアンテナ装置において、
前記コイル及び前記コンデンサの少なくとも一方は複数設けられるとともに、他装置側との接続を図る端子が３以上設けられ、
前記３以上の端子のうちいずれか２つの端子間において前記コイル及び前記コンデンサの接続態様の異なる共振回路が２以上構成されている
ことを特徴とするアンテナ装置。
前記コイルは、２以上の複数用いられるものであり、
前記２以上の共振回路において、一方の共振回路で用いられる前記コイルが他方の共振回路においても他のコイルと直列接続する接続態様にて構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
車載用のアンテナ装置として用いられる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。