JP5163941B2 - 受信アンテナ及びこれを用いた受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、時刻情報を含む電磁波の中で磁界成分を受信して時刻を合わせる、電波時計、あるいは電磁波で所有者の接近を検知して自動車や住居のキーを開閉せしめるスマートキーレスエントリーシステム等（以下、キーレスエントリーシステムと言う）、あるいは電磁波に載せられた変調信号によって情報を授受するＲＦＩＤタグシステム等（以下、ＲＦＩＤシステムと言う）に用いて好適な磁気センサ型の電磁波の受信アンテナに関するものである。

ここでは電波時計用のアンテナを例に背景技術の説明を行う。
電波時計は、所定周波数の搬送波によって送られる時刻情報を受信し、その時刻情報を基に自身の時刻を修正する時計を指し、現在置時計、掛け時計、腕時計等さまざまな形態で実用化されている。
電波時計等に用いられている電波は40kHz〜200kHz以下と、長波帯を使用しており、その電波の一波長は数ｋｍという長さになる。この電波を、電界として効率よく受信するには数百ｍを越す長さのアンテナ長が必要となり、小型化が必要な腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等に使用することは事実上困難であり、磁心を用いて磁界成分を受信することが必要である。
具体的には上記搬送波は、日本においては40kHz及び60kHzの２種類の電波を使用している。海外においても主に100kHz以下の周波数を用いて時刻情報を提供しているため、これらの周波数の電波を受信するには電磁波の磁界成分を効率良く収束させるために磁性体を磁心とし、これにコイルを巻き回した磁気センサ型のアンテナが主に使用されている。

腕時計は、主に筐体（ケース）、ムーブメント（駆動部モジュール）とその周辺部品（文字盤、モータ、電池等）、非金属（ガラス）蓋および金属裏蓋とにより構成される。従来アンテナは筐体の外側に設けることが多かった。しかしながら、最近では小型軽量化の趨勢から筐体内部に設けることが求められるようになってきており、図９に示すようにムーブメント２２と裏蓋２４及び主として電池、時計針を動かすモータ等の周辺部品２６の隙間に配置される。尚、図９の正面図のアンテナ１は構造を示すため実線で示しているが、実際は筐体２５とムーブメント２２、周辺部品２６及び裏蓋２４によって閉じられた空間に収められている。
筐体としては電磁波の磁界成分を阻害しない樹脂材とすることが望ましい。しかし、その反面一部を樹脂製にすると設計、デザイン面での制約がある。一般に腕時計は意匠性がセールスポイントとなり、例えば金属製の筐体が高級感や審美性の面で好まれる。そこで中高級時計や自動車に代表される機器類には筐体が金属ケースで作られることが多くなっている。この場合、従来のアンテナ構造、また配置によっては金属ケース等が電磁波に対するシールドとして働き、受信感度が大幅に低下すると言う問題があった。

また、アンテナとしては外部から入ってきた電磁波による磁束が磁心を通った結果としてコイルに電圧が誘起される。図１３の等価回路図に示すように、この電圧はコイル８と並列に接続されたコンデンサＣにより所望の周波数に共振するようになっており、共振させることによりコイル８にはＱ倍（Ｑは共振回路の特性値）の電圧が発生し、コイル８にはその共振電流が流れる。この共振電流によってコイル８の周囲には磁界が発生し、磁束は主として磁心の両端から出入りする。ここで、アンテナの周囲に金属が接近していると、この共振電流によって発生した磁束が金属を貫く結果となり渦電流を発生させる。即ち、アンテナの近くに電気抵抗の小さな金属類があると、共振時の磁界エネルギーは渦電流損として失われ、アンテナコイルの損失となって現われ、結果、Ｑ値が低下し実効的にアンテナ感度の低下を招くものである。この問題を解決するために、特許文献１では、図１２に示すように、磁芯にコイルが巻回された主磁路部材と、磁芯にコイルが巻回されていない副磁路部材とを有し、磁芯に沿った閉ループ磁路の一部にエアギャップを設け、共振時には内部で発生した磁束が外部に漏れ難いようになしたアンテナが開示されている。このアンテナによれば、共振時に外部に向かう磁束の流れをエアギャップを設けた副磁路部材側に選択的に誘導することになり、磁束を外部に漏れ難くし、よって渦電流損によるＱ値の低下を抑えることが出来る。

また、特許文献２には、リング状の一体の磁心からなり、コイルが形成された受信コイル形成部での断面積が、コイルが形成されない非受信コイル形成部の断面積よりも大きいアンテナを用いた電波修正時計が開示されている。この構成のアンテナを用いることによって、誘起起電力ｖとアンテナ特性Ｑを両方とも高くすることができ、共振用のコンデンサの両極間に発生する検出電圧Ｖを上げることができると記載されている。

特許第３５１２７８２号公報 特開２００６−１０５４２号公報

電波時計は人の腕に装着されて使われるものが多く、そのため時計はあらゆる方向に向く環境にある。一方、時間情報を載せた電波は常に一定の方向から送信される。時計内に装着されるアンテナは、いつどのような向きを向いていてもこの時間情報を載せた電波を受信できなければならない。しかしながら、従来のアンテナは指向性があるため、コイルが巻かれた軸方向に対しては高い電波の検出感度が得られるものの、それ以外の方向では検出感度が低下する。従来のアンテナでは、コイルが巻かれた軸方向に対して電波の入射角度が45度以上ずれてしまうと極端に検出感度が低下し始める。そのため、例えば特開２００７−２６６８９２号公報に開示されるように、アンテナをほぼ垂直方向に２つ使うことで受信できる方位を３６０度に広げ、指向性のないアンテナ部品としていた。

同様な問題点は磁気センサ型のアンテナを金属製筐体の中に、或いは金属部品に近接して収容するキーレスエントリーシステム、またはＲＦＩＤシステムでも同様に存在する。キーレスエントリーシステムとは、例えば、乗用車等の車両の鍵を遠隔操作可能としたもので、特定の電磁波により開閉動作するアンテナを備えた送受信ユニットからなり、当該ユニットであるキーを持つ所有者の遠近により開閉遠隔操作が非接触で出来るものである。また、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムは、タグに記憶された情報を特定の電磁波によって作動するアンテナにより情報を授受するもので、例えば、バス等の行先情報等が入力されたＲＦＩＤタグをバスに取り付け、時刻表情報が入力されたＲＦＩＤタグを乗り場の表示板等に埋設しておくと、利用者は非接触で各種の交通情報が認識できると言うものである。これらのシステムにおいても、指向性のないアンテナを得るためにアンテナを複数個使用しているのが実状である。

以上のことより本発明は、指向性の小さいアンテナの開発を目指したものであって、単体で同一平面上ほぼ３６０度の受信可能方向を持つ受信アンテナを提供することを目的とする。特に限られた小スペース内で高いアンテナ特性を発揮でき、電波時計、特に電波腕時計やキーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステムに適した受信アンテナ及びこれを用いた受信装置を提供する。

上記の課題は、磁性体からなる環状のコアと、前記コアの少なくとも一部に巻かれたコイルと、前記コイルに対して並列に繋がれたコンデンサを有する共振型閉磁路の受信アンテナであって、コイルの軸方向のコア幅Ｄｘとその垂直方向のコア幅Ｄｙの比Ｄｘ／Ｄｙが０．５〜２であることを特徴とする。詳細は実施例にて述べるが、従来のアンテナよりも指向性が低く、入射した電波がコイルの軸方向に対して７５度程度までずれても十分な検出感度で受信することが可能である。
従来のアンテナは、一見して類似の形状のアンテナはあるものの、環状コアにコイルを巻き、コアの軸方向から入る磁場によって誘起される誘起電力を測定する閉磁路共振型ではないアンテナや、環状型のコアで閉磁路共振型であっても指向性まで考慮されていない一方向に長いものばかりである。
縦横比が１に近い環状のコアを用いることで、磁束３０がコイルの軸方向とずれた角度で入ってきても、高い感度で受信することができる。図７に示すように、磁束３０はコアの形状に沿って流れるため、どの方向から入射する磁束であってもその磁束はコイルの軸方向に流れることになる。
比Ｄｘ／Ｄｙが０．５未満、もしくは２超であると、指向性が高くなり、本願の目的とする受信アンテナが得られない。比Ｄｘ／Ｄｙが０．７〜１．５のコア、さらには、、比Ｄｘ／Ｄｙが０．８〜１．３のコアを用いることでさらに指向性を低下した受信アンテナとすることができる。

また、本発明の受信アンテナは、磁性体からなる環状のコアと、前記コアの少なくとも一部に巻かれたコイルと、前記コイルに対して並列に繋がれたコンデンサを有する共振型閉磁路の受信アンテナであって、前記コアは実質的に円環状であるものが好ましい。指向性を下げるには、多角形状のものより円環状のものの方が好ましい。また、フェライト材などの脆性のある材料を用いることを想定すれば、ある程度のコア強度が必要である。円環状であれば、圧縮成形する際などに、多角形状よりも応力集中することが少なくなり、衝撃にも強いコアを得ることができる。ここで円環状とは、外径形状が一般的に円のものを指し、楕円なども含まれるものとする。外径の形状と内径の形状が同じ物が好ましい。

また、本発明の受信アンテナは、磁性体からなる環状のコアと、前記コアの少なくとも一部に巻かれたコイルと、前記コイルに対して並列に繋がれたコンデンサを有する共振型閉磁路の受信アンテナであって、前記コアはフェライト材からなり、かつ前記コアは角が丸い多角形状であることを特徴とする。上記したように、フェライト材は脆性が高いため、角を丸くしたものにしないと外部から何らかの力が加わった際に応力集中してコアが割れやすいためである。

また、前記コアは、コイルが巻かれていない部分で磁気的なギャップを有するものが好ましい。この磁気的なギャップが設けられたコアの部分は他の部分よりもインピーダンスが高くなるため、入射した電波の殆どが、コイルが巻かれたコアの内部を通るので、磁気ギャップが無いものと比較して検出感度が向上する。また、コアは同一材料で製造されたものを用いることができる。同一材料であれば製造が簡易であり、小型化されたアンテナも作りやすい。

また、前記コアは、コイルが巻かれている部分の断面積よりも、コイルが巻かれていない部分の断面積が小さくなる形状のものが好ましい。これは、一般的な開磁路型のアンテナと異なり、閉磁路共振型のアンテナは、コイルが巻かれていないコアの部分の断面積によってＳ／Ｎ比が増減するので、適宜断面積の大きさを調節する必要があるためである。この閉磁路共振型のＳ／Ｎ比を最適化することについては、本発明者は既に特開２００７−１３８６２号で出願済みである。

また、本発明の受信アンテナは、前記コアの軸平面に対して実質的に平行に第２のコイルが巻かれ、かつ前記第２のコイルの内部を通った磁束によって誘起される誘起電圧を計る測定手段が備えられるものが好ましい。図４に示すように、第２のコイルの誘起電圧の電圧値を測定することで、環状のコアの軸方向の電波を検出することが可能となり、同一平面のみならず、３軸方向のほぼ全方位からの電波も受信することが可能となる。第２のコイルは、コアの外周側に直接巻かれても良いし、ボビンなどの他の部材の周りに巻かれてもよい。第１のコイルと第２のコイルから得られる電圧ＱＶを測定し、その電圧が大きい方の値を選択するような電子回路を使用することが好ましい。

また、前記コアはフェライト材であり、かつ前記フェライト材の比透磁率は１５００以下であるものが好ましい。詳細は実施例にて述べるが、比透磁率が１５００を超えると誘起電圧が低下してアンテナとしての特性が下がるためである。

これらの受信アンテナを用いた受信装置では、コアの内径部に電子部品（電子回路、コンデンサ、電池、抵抗等）が配置されるように構成されることが好ましい。入射してくる電波がこれらの電子部品に干渉されないため、電子部品内に受信アンテナを配置していた従来の受信装置よりも電波の検出感度が高くなる。

また、前記コアの軸平面に対して実質的に平行に第２のコイルが巻かれた、かつ前記第２のコイルの両端の誘起電圧を計る測定手段をもつ受信アンテナを用いる場合、この第２のコイルは、前記コアの外周側に巻かれていることが好ましい。第２のコイルが前記コアの外周側に巻かれることで、内部に配置された電子部品から発生する磁場に対してコアがシールド材の役割を果たし、第２のコイルに対して、電子部品による誘起でんあつの影響を減らすことができる。また、コアの軸方向にもアンテナコア材として働くため、Ｚ軸方向の感度が高まる。

このコアの内部に電子部品を配置する構造の受信装置とした場合、軽量化や省スペース化、耐衝撃性などを考慮すれば、コアには軟磁性薄帯もしくは軟磁性ワイヤーなどを用いたものが好ましい。例えば電波時計などであれば、筐体の内周側に沿うように軟磁性薄帯や軟磁性ワイヤーなどを巻くことで、受信感度の高い本発明のアンテナを得ることができる。また、環状のプラスチック材の周囲にメッキを施したものをコアとして用いたり、プリント基板にリング状に軟磁性材料を塗布したものをコアとして用いたりできる。

本発明のアンテナによれば、外部より入射した磁束は環状のコアにより受けとめられ、コア内で共振されるため、磁束が磁気回路内を効率よく帰還する。その結果、高い出力電圧が得られ、Ｑ値を高いまま保持できる。
また、従来の棒状アンテナでは得られなかった同一平面状での無指向性のアンテナを１つのコアで製造することが可能となり、従来の二つの棒状アンテナを組み合わせていた無指向性アンテナ部品よりも構成部品を少なくすることができ、製造コストを下げることができる。
また、主磁路と副磁路を別に製造して組合せる従来のアンテナと異なり、一体成形したコアを使用できるから製造工程が簡略化され、製造コストを下げることができる。
また、コイルを巻いていないコアの場所に磁気的なギャップを入れることで、外部より入射した磁束がコイルを巻いたコアの内部の方を通りやすくなり、高い出力電圧が得られる。
また、コイルを巻いていないコアの場所の断面積を小さくすることで、一律の断面積をもつ環状コアと比較してＳ／Ｎ比が向上し、その結果、高い出力電圧が得られる。

また、環状コアの内径側に電子部品を配置することで、従来の受信装置よりも電波の検出感度が高いものを製造することができる。また、環状コアに軟磁性合金薄帯などの機械的強度が高い材料を用いて、なおかつ径が大きい環状コアを用いるのであれば、アンテナを入れる金属製筐体の内周側に沿うように環状コアを配置することもできる。環状コアの内部に回路部品を配置することで、外部より入射した磁束がこれらの回路部品に対して影響を受けることなく、アンテナで電波を受信することができ、高い出力電圧が得られるとともにノイズの少ない受信装置とすることができる。さらに、コアが電子部品の構成に限らず、筐体の形状に沿って配置できるため、筐体の意匠的な形状の制約がなくなり、特に電波腕時計などの嗜好品ではユーザーのニーズを満足する製品を提供しやすい。

また、本発明の受信アンテナの形状は磁心に巻かれたコイルに誘起した電圧と並列に接続されたコンデンサによる共振電流による磁束が主として磁心の両端から出入りする性質上、その出入りする磁束が金属製筐体を貫く量を減少させることとなり、結果として金属製筐体に発生させる渦電流を減少させ電気的なＱ値を高く保つことができ、アンテナとしての高感度化に繋がる。また共振電流による磁束の流出を抑えて実効的な感度を高く得られる。
また、一体コアなので組立て性などが良好である。
以上の相乗効果により、配置自由度は高くデザイン的な制約も比較的小さい高感度の受信装置を得ることができる。

この様なアンテナは、小型高性能の電波時計、電波腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等のアンテナ装置で好適に使用できる。特に電波時計、電波腕時計のアナログ表示のものは、長針、短針、秒針などを回転させる機構が筐体の中心部に集まる構造のため、筐体の中心部を避け、筐体の周囲にコアを配置できる効果は大きい。

次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
以下、実施例について説明する。ここでは図１４に示す電波腕時計に模した試験装置と図１３に示す等価回路に沿って本発明のアンテナと従来のアンテナの出力電圧等を測定し比較した。
図１３において、Ｌがアンテナの磁心１と巻線８で構成されるコイルである。Ｒがコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。このコイルに磁束の時間変化による起電圧Ｖが発生する。ここでアンテナと並列にコンデンサＣが接続され、このコンデンサＣと先に述べたコイルＬが電気的に共振し、コンデンサの両端には起電圧ＶのＱ倍の電圧ＱＶが発生し、アンテナとして動作する。比較試験は図１４に示す電波腕時計に模した厚さ１ｍｍの金属製（ステンレスＳＵＳ４０３）の筐体７０の中に評価アンテナを配置し、上記等価回路による電圧ＱＶを測定した。

（実施例１〜３）
実施例１として、図１のアンテナ１０ａを製造した。磁心としてＭｎ-Ｚｎ系フェライト材（日立金属製フェライトＭＬ２５Ｄ）の環状コア１ａを用いた。環状コア１ａの外径は６ｍｍ、内径は３ｍｍ、高さは３ｍｍのドーナツ形状であり、かつ一箇所で極部的に断面積が小さいくびれた形状になっている。Ｍｎ-Ｚｎ系フェライト材をこの形に圧縮成形して焼結したのち、このくびれた部分に衝撃を与えて亀裂を入れることで磁気的なギャップを持つようにしている。この環状コアのくびれた部分とは反対側に、線径０．１ｍｍのエナメル被膜銅線を１２０ターンで幅３ｍｍの範囲に巻き付けてコア２とした。このコアと並列になるようにコンデンサ３を繋ぎ、本発明の受信アンテナを製造した。
また、実施例２として、コアは実施例１のコアと材料や外形形状、寸法は同じであるが、くびれた部分で亀裂を入れておらず、一体的に成形および焼結されたままのものを用いた。それ以外は実施例１と同じ条件で受信アンテナを製造した。この環状コアのくびれた部分とは反対側に、線径０．１ｍｍのエナメル被膜銅線を１２０ターンで幅３ｍｍの範囲に巻き付けた。
また、実施例３として、くびれた部分を持たない外径輪郭、内径輪郭がともに円形の環状コアを用いた。外径、内径、高さの寸法は実施例１、２と同じである。この環状コアのくびれた部分とは反対側に、線径０．１ｍｍのエナメル被膜銅線を１２０ターンで幅３ｍｍの範囲に巻き付けた。
以上のアンテナを図１４に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数125ｋＨｚ〜145kHz、磁界強度４．４ｎＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表１に示す。
くびれた部分で亀裂が入った磁気ギャップを持つ実施例１のアンテナが最も高い出力電圧が得られ、ついで実施例２の亀裂の無いくびれた部分を持つ実施例２のアンテナの出力電圧が高く、断面が一律の実施例３のアンテナがこの３種類ではアンテナの出力電圧が最も低い。実施例１と実施例３の受信アンテナの出力電圧と周波数の関係を図３に示す。
ただし、同材料で製造した長さが６ｍｍで幅が１．５ｍｍ、高さ３ｍｍの棒状コアに線径０．１ｍｍのエナメル被膜銅線を１２０ターンで幅３ｍｍの範囲に巻き付けたアンテナ（比較例１）よりは遥かに高い出力電圧が得られた。また、この棒状コアに同様にコイルを巻いた後、樹脂と鉄粉からなるスラリーを巻いたコイルの外側を介してコアの両端に繋がるように塗布して副磁路を形成したアンテナ（比較例２）では、同様の出力電圧が得られることが解った。

（実施例４）
実施例１で製作したアンテナの指向性について調査した。図２に結果を示す。
ｘ軸はコイルを巻いた軸方向の出力電圧であり、ｙ軸はその垂直方向の出力電圧である。ｘ軸の方向の出力電圧を１とすると、ｘ軸から７５度ずれた位置でも、ｘ軸の方向に対して０．３５倍以上の出力電圧が得られていた。
これに対して、（比較例２）のアンテナで同様に指向性を測定したところ、図２の破線に示すように、ｘ軸から６０度ずれた位置で、ｘ軸の方向に対して０．３５倍未満の出力電圧しか得られていない。
この実験から、本発明の円環状コアを用いたアンテナは指向性が低く、同一平面状であればほぼ全方向からの電波を受信できることがわかった。

（実施例５）
材料の違いによるアンテナ特性の影響について調べた。実施例２のアンテナと、Ｎｉ-Ｚｎ系フェライト材（日立金属製フェライトＮＬ４０Ｓ）を材料として使用した以外は実施例３と同様に製造したアンテナ（実施例５）とのアンテナ特性を比較した。アンテナの出力電圧と周波数の関係を図３に併記する。実施例５のＮｉ-Ｚｎ系フェライト材（比透磁率４００）を用いたほうが、Ｍｎ-Ｚｎ系フェライト材（比透磁率２５００）を用いた実施例２のアンテナよりも高い出力電圧が得られた。

（実施例６）
環状コアのコイル軸方向のコア幅Ｄｘとその垂直方向のコア幅Ｄｙの比Ｄｘ／Ｄｙを変えて、指向性について検討した。
比Ｄmin／Ｄmaxが０．５以上２以下であれば、巻いたコイルの軸方向に対して６０度以上斜めから入る磁束に対して、巻いたコイルの軸方向の出力電圧に対して、０．３５倍以上の出力電圧が得られた。また、比Ｄmin／Ｄmaxが０．７以上１．５以下であれば、６５度以上斜めから入る磁束に対して、巻いたコイルの軸方向の出力電圧に対して、０．３５倍以上の出力電圧が得られた。さらに、比Ｄmin／Ｄmaxが０．８以上１．３以下であれば、７０度以上斜めから入る磁束に対して、巻いたコイルの軸方向の出力電圧に対して、０．３５倍以上の出力電圧が得られた。

（実施例７）
本発明の別の形状のアンテナについて説明する。
図５は四角形状の受信アンテナの模式図である。図５（ａ）は比Ｄｘ／Ｄｙが０．６のフェライトコアを用いた受信アンテナである。また、図５（ｂ）は比Ｄｘ／Ｄｙが１．３のフェライトコアを用いた受信アンテナである。角は丸くなっており、フェライトコアを圧縮成形した時に金型から抜けやすい形状となっている。また、コイルを巻いた位置とは反対側の部分にクラックを設け、磁気的なギャップをおくことで磁束の還流がコイル側に流れ込むようにしている。
図６は、コアの一部に電波を収束するための受信補強部材４を設けた受信アンテナの一例である。図６（ａ）は凸型のコアにＦｅ系アモルファス薄帯の積層体からなる受信補強部材４ａをコイル２の軸方向と平行に設置したものである。図６（ａ）はＣ型のコアに同材料の補助コア材５を組み合わせたものであり、その補助コア材５の側面にＦｅ系アモルファス薄帯の積層体からなる受信補強部材４ｂをコイル２の軸方向と平行に設置したものである。図６（ｂ）はＦｅ系アモルファス薄帯の積層体からなるコアであり、図のような形状に打ち抜いたＦｅ系アモルファス薄帯を２０枚積層したコアを用いている。

（実施例７）
図８は本発明の受信アンテナのコアの別の形状を示す図である。図８（ａ）は、薄帯状の軟磁性材料を巻いて端部同士を重ねたものである。図８（ｂ）は、打ち抜いた板状の軟磁性材料を曲げて端部同士を重ねたものである。図８（ｃ）は、薄帯状の軟磁性材料を巻いたものであるが、端部が腹部よりも半分以下の幅とした薄帯を用いたものであり、両端部の細い部分を端部と腹部の境の肩部分に担持させたものである。両端部の細い部分はそのまま伸ばして受信補強部材とすることができる。図８（ｄ）は、薄帯状の軟磁性材料を巻き回したものである。内径側の端部がコアの側面から外径側に伸びており、また、外径側の端部は逆方向に伸びて、この両端部が受信補強部材として用いられる。

（実施例８）
図９は電波修正時計の模式図であり、受信アンテナ１０の配置などは分かりやすいようにあえて実線で示している。電波腕時計は金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１と、ムーブメント２２と周辺部品、ガラス製の蓋２３と、金属製（例えばステンレス製）の裏蓋２４とからなり、受信アンテナ１０をムーブメント２２と裏蓋２４との間に配置している。
従来の受信アンテナは複雑な構造をしているものが多く、電子基板などに固定するためにボビンなどの部材を用いたり、溶接などの複雑な工程で固着したりと、設置に多大な手間がかかっていた。本発明の受信アンテナは比較的簡易な形状であるため、筐体内に設置することが容易である。
本発明の受信アンテナを用いた実施例によれば、閉磁路共振型の受信アンテナであるために、筐体の近く配置してもコアからの漏れ磁束による渦電流の発生が無く、電波の検出感度を下げることがない。

図１０は、筐体ケース２１の内周面に沿ってアモルファス薄帯を巻いたコアを使用した一例である。図９と同様、正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。電波腕時計は金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１と、ムーブメント２２と周辺部品、ガラス製の蓋２３と、金属製（例えばステンレス製）の裏蓋２４とからなり、アンテナ１０をムーブメント２２と裏蓋２４との間に配置している。
コアは幅１ｍｍのＣｏ系アモルファス薄帯（厚さ１８μｍ）を円形状に巻いたものであり、そのコアに巻き線を施してコイルとし、かつそのコイルに平行にコンデンサを設けている。また、コアの外周側に第２のコイル６とそのコイル内を通った磁束による誘起電圧を測定するための測定手段（図示せず）が備えられている。
時計は駆動機能を集約したムーブメントが大部分の容積を占有し、また人間に対する表示面（文字盤）も必須である。このためアンテナは裏蓋近くに配置することを余儀なくされる。従来の受信アンテナでは周囲を金属部品により囲まれることになるが、本発明の受信アンテナを用いた実施例によれば、閉磁路共振型の受信アンテナであるために、筐体の近く配置してもコアからの漏れ磁束による渦電流の発生が無く、電波の検出感度を下げることがない。また、筐体外部から流入する磁束のほぼ全方位に対して受信することができる。さらに、コアの軸方向に通る磁束を受信するための第２のコイル６を、コアの外周側に巻いているため、内部の電子部品（図示せず）から発生した磁場が、コアがヨーク材の役割を果たすために、第２のコイルに影響を与えることがない。そのため、比較的検出が困難なコアの軸方向の電波受信が阻害されず、３軸方向全ての電波を金属筐体内で受信することができる。

（実施例９）
本発明のアンテナを内蔵したＲＦＩＤタグの一種であるキーレスエントリーシステム用のキー本体の正面図を図１１に示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。キー本体は金属製の筐体ケース７４と、キーの開閉ボタン７３と、受発信のための回路基板７１と、受信アンテナ１０から主に構成されている。受信アンテナはコアの外周側に周方向に巻かれた第２のコア６が設けられている。コアは、図示するように筐体ケースの内面形状に合わせるように巻かれた幅１ｍｍ、巻き数１０回のアモルファス薄帯からなるものである。キー本体は外周が略円弧形状に形成され、キー本体内のスペースを有効活用できるようにしている。受信アンテナのコアの内周側には、プリント配線基板７１が配置されている。プリント配線基板は多種多様な配線および回路部品が組み込まれる。

本発明のアンテナは、電波時計に用いられる電波受信用アンテナや自動車、住宅等のキーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤタグシステムに用いることができる。特に形状の自由度が大きいので電波腕時計に適している。

本発明の１実施例を示す受信アンテナの概略構造図である。 本発明の受信アンテナの指向性の低さを示す図である。 周波数と検出電圧の関係を示す図である。 本発明の別の実施例を示す受信アンテナの概略構造図である。 本発明の別の実施例を示す受信アンテナの概略構造図である。 本発明の別の実施例を示す受信アンテナの概略構造図である。 本発明の受信アンテナが外部からの磁束を受信する様子を模式的に示した図である。 本発明の受信アンテナの別のコア形状の例を示す図である。 本発明の受信アンテナを用いた電波腕時計の概略構造図である。 本発明の別の受信アンテナを用いた電波腕時計の概略構造図である。 本発明の受信アンテナを用いたＲＦＩＤシステムの概略構造図である。 従来のアンテナの概略構造図である。 本発明のアンテナの等価回路を示す図である。 本発明の実施例を試験した装置の模式図である。

符号の説明

１：磁心、２：コイル、３：コンデンサ、４：受信補強部材、５：補助コア材、６：第２のコイル、１０：アンテナ、２１：金属製筐体、２２：ムーブメント、２３：ガラス製蓋、
２４：裏蓋、２５：樹脂製筐体、２６：周辺部品、３０：磁束、７０：金属製筐体

Claims (9)

1. 磁性体からなる環状のコアと、前記コアの少なくとも一部に巻かれたコイルと、前記コイルに対して並列に繋がれたコンデンサを有する共振型閉磁路の受信アンテナであって、コイルの軸方向のコア幅Ｄｘとその垂直方向のコア幅Ｄｙの比Ｄｘ／Ｄｙが０．５〜２であり、
   前記コアの軸平面に対して実質的に平行に第２のコイルが巻かれ、かつ前記第２のコイルの内部を通った磁束によって誘起される誘起電圧を計る測定手段が備えられることを特徴とする受信アンテナ。
2. 磁性体からなる環状のコアと、前記コアの少なくとも一部に巻かれたコイルと、前記コイルに対して並列に繋がれたコンデンサを有する共振型閉磁路の受信アンテナであって、前記コアは実質的に円環状であり、
   前記コアの軸平面に対して実質的に平行に第２のコイルが巻かれ、かつ前記第２のコイルの内部を通った磁束によって誘起される誘起電圧を計る測定手段が備えられることを特徴とする受信アンテナ。
3. 磁性体からなる環状のコアと、前記コアの少なくとも一部に巻かれたコイルと、前記コイルに対して並列に繋がれたコンデンサを有する共振型閉磁路の受信アンテナであって、前記コアはフェライト材からなり、かつ前記コアは角が丸い多角形状であって、
   前記コアの軸平面に対して実質的に平行に第２のコイルが巻かれ、かつ前記第２のコイルの内部を通った磁束によって誘起される誘起電圧を計る測定手段が備えられることを特徴とする受信アンテナ。
4. 前記コアは、コイルが巻かれていない部分で磁気的なギャップを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の受信アンテナ。
5. 前記コアは、コイルが巻かれている部分の断面積よりも、コイルが巻かれていない部分の断面積が小さくなる形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の受信アンテナ。
6. 前記コアはフェライト材であり、かつ前記フェライト材の比透磁率は１５００以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の受信アンテナ。
7. 磁性体からなる環状のコアと、前記コアの少なくとも一部に巻かれたコイルと、前記コイルに対して並列に繋がれたコンデンサを有する共振型閉磁路の受信アンテナと、前記コアの内径部に配置された電子部品を有し、
   前記コアの軸平面に対して実質的に平行に第２のコイルが巻かれ、かつ前記第２のコイルの両端の誘起電圧を計る測定手段をもつことを特徴とする受信装置。
8. 前記第２のコイルは、前記コアの外周側に巻かれていることを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
9. 前記コアは軟磁性薄帯もしくは軟磁性ワイヤーを巻いたものであることを特徴とする請求項７又は８に記載の受信装置。
   

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