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WO2015159324A1 - アンテナ装置及びアンテナ製造方法 - Google Patents

アンテナ装置及びアンテナ製造方法 Download PDF

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WO2015159324A1
WO2015159324A1 PCT/JP2014/002192 JP2014002192W WO2015159324A1 WO 2015159324 A1 WO2015159324 A1 WO 2015159324A1 JP 2014002192 W JP2014002192 W JP 2014002192W WO 2015159324 A1 WO2015159324 A1 WO 2015159324A1
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WO
WIPO (PCT)
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conductor
antenna
circuit board
circuit
loop antenna
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/002192
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English (en)
French (fr)
Inventor
英俊 牧村
西本 研悟
深沢 徹
高橋 利成
和哉 北条
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to PCT/JP2014/004060 priority patent/WO2015159327A1/ja
Priority to DE112014006598.6T priority patent/DE112014006598T5/de
Priority to US15/110,492 priority patent/US10243256B2/en
Priority to JP2016513499A priority patent/JP6188924B2/ja
Publication of WO2015159324A1 publication Critical patent/WO2015159324A1/ja
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    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
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    • H01Q1/3241Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems
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    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/005Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with variable reactance for tuning the antenna
    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00753Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys
    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00968Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys shape of the data carrier

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device mounted on a remote keyless entry system and a method for manufacturing the antenna device.
  • a remote keyless entry system has been developed that can wirelessly communicate with a radio wave between a vehicle and a portable device possessed by the user of the vehicle to lock or unlock the door of the vehicle.
  • the remote keyless entry system is composed of a portable device that emits radio waves that instruct the user to lock or unlock the door, and an in-vehicle device that locks or unlocks the doors based on the radio waves emitted from the portable device. Composed.
  • an on-board device In a remote keyless entry system that performs typical one-way communication, an on-board device is provided with an antenna device that receives radio waves from a portable device, and the portable device emits radio waves that instruct to lock or unlock the door. Each device is provided.
  • the antenna device of the portable device is provided with a micro loop antenna having a conductor formed in a loop shape.
  • An antenna device of a portable device feeds power to a minute loop antenna when radiating radio waves.
  • the current flows not only to the minute loop antenna but also to a circuit board provided with the minute loop antenna, and radio waves are radiated from the flowing current. That is, in the antenna device, in addition to the minute loop antenna intentionally provided by the designer, radio waves are also radiated from the entire antenna device including the circuit board, and the antenna performance intended by the designer cannot be obtained. is there.
  • Patent Document 1 a technique for suppressing the current flowing through the circuit board by providing symmetry to the structure of the micro loop antenna viewed from the feeding point.
  • the antenna device described in Patent Document 1 includes a micro loop antenna so that a loop surface formed by the micro loop antenna is perpendicular to the circuit board and a normal passing through the loop surface passes through a conductor surface of the circuit board. That is, in the antenna device described in Patent Document 1, a magnetic charge flowing in the direction of the normal passing through the minute loop antenna (hereinafter, this magnetic charge flow is defined as a magnetic current) passes through the conductor surface of the circuit board. Will be.
  • X Electric field vector E ("x" is an outer product)). Therefore, there is a problem that the current supplied to the minute loop antenna is also reduced.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce a loss of current supplied to a micro loop antenna.
  • An antenna device includes a circuit board, a circuit pattern formed of a conductor on the surface of the circuit board, a minute loop antenna mounted on the circuit board and formed in a loop shape by a conductor having two ends.
  • the circuit pattern includes at least a power supply circuit that supplies power to the minute loop antenna and a ground, and the minute loop antenna has one end of the conductor having the two ends. The other end is connected to the ground, the loop surface of the conductor having the two ends is perpendicular to the plane on which the circuit pattern is formed, and the normal passing through the loop surface is connected to the power supply circuit.
  • the circuit board is mounted so as not to pass through the circuit pattern.
  • An antenna manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing an antenna device including a micro loop antenna that radiates radio waves when power is supplied thereto, a power supply circuit that supplies power to the micro loop antenna on a circuit board, a ground, Forming a circuit pattern having: a first bent first conductor connected to the feeder circuit, and a second bent second conductor connected to the second conductor; A connection step of forming the minute loop antenna by connecting an end opposite to the end connected to the first conductor to the ground of the circuit board, and the connection step includes the first step A loop surface formed from a conductor and the second conductor is perpendicular to a plane on which the circuit pattern is formed, and a normal passing through the loop surface does not pass through the circuit pattern. Sea urchin, characterized by connecting the first conductor and the second conductor to the circuit board.
  • the loop plane is mounted on the circuit board so that the loop plane is perpendicular to the plane on which the circuit pattern is formed and the normal line passing through the loop plane does not pass through the circuit pattern. Therefore, the power supplied to the minute loop antenna can be increased.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a side view of an antenna device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the operation
  • FIG. 6 is a side view of an antenna device according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a side view of an antenna device according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a perspective view of an antenna device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of an antenna device according to a sixth embodiment, in which a conductor pattern is formed on the upper surface of a circuit board.
  • FIG. 10 is a side view of an antenna device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a side view of an antenna device according to Embodiment 6 in which a first conductor pattern and a first conductor are provided on the upper surface of a circuit board.
  • FIG. 10 is a perspective view of an antenna device according to a seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of an antenna device according to an eighth embodiment.
  • FIG. 8 In the antenna device according to Embodiment 8, the current flowing through the circuit board will be described. It is a figure explaining the effect of the antenna device which concerns on Embodiment 8.
  • FIG. 8 In the antenna device according to the ninth embodiment, a capacitor is inserted between the minute loop antenna and the ground. In the antenna device according to the ninth embodiment, an inductor is provided in parallel to a feeding point of a minute loop antenna.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna device according to Embodiment 1.
  • the antenna device includes a minute loop antenna element 1 (minute loop antenna 1), a transmission circuit 2 (feeding circuit 2), a switch 3, a circuit board 4, and a ground 5.
  • minute loop antenna element 1 minute loop antenna 1
  • transmission circuit 2 feeding circuit 2
  • switch 3 switch 3
  • circuit board 4 a circuit board 4
  • ground 5 a ground 5.
  • the micro loop antenna 1 emits radio waves when power is supplied.
  • the minute loop antenna 1 is a conductor in which a conductor is formed in a loop shape, and has two terminals (hereinafter referred to as end portions).
  • the shape of the minute loop antenna 1 according to the present embodiment is a quadrangular shape as shown in FIG. 1, but is not limited to this, and if it operates as the minute loop antenna 1, it has a symmetrical shape. It may not be, and you may be comprised by the curve. Further, the loop surface formed by the minute loop antenna 1 may not be a complete plane.
  • the loop surface is a surface formed by the conductor of the minute loop antenna 1 up to a feeding point where the minute loop antenna 1 is connected to a feeding circuit 2 described later and a ground point connected to a ground 5 described later.
  • the conductor of the minute loop antenna 1 is created by sheet metal processing, but is not limited thereto, and may be made of a wire-like conductor rod such as a tin-plated wire.
  • the minute loop antenna 1 can be produced at a lower cost than sheet metal processing.
  • the micro loop antenna 1 is composed of a conductor whose loop length is extremely short compared to the wavelength of the radiating radio wave, but is preferably 0.3 times shorter than the wavelength of the radiating radio wave. It is good to use the conductor of length.
  • the power supply circuit 2 is a circuit that generates a high-frequency signal, and flows the high-frequency signal generated in the power supply circuit 2 through the minute loop antenna 1 as a current.
  • the switch 3 is a switch for operating the power supply circuit 2 by a user operation, and is connected to the power supply circuit 2 via a control circuit (not shown) or the like. The user operates the switch 3 to cause a current to flow from the power feeding circuit 2 to the minute loop antenna 1 and to radiate radio waves from the minute loop antenna 1 to the receiving antenna provided in the vehicle-mounted device.
  • the minute loop antenna 1 is mounted on the circuit board 4. Further, the circuit board 4 has a circuit pattern, and the power feeding circuit 2, the switch 3, and the ground 5 are formed as the circuit pattern. The ground 5 is also formed on the back surface of the circuit board 4.
  • the shape of the circuit board 4 is a flat rectangular shape. The shape of the circuit board 4 is not limited to a rectangle, and may be an ellipse or a square. However, the circuit board 4 is preferably long in one direction and short in one direction from the viewpoint of ease of operation by the user of the portable device.
  • FIG. 2 is a side view of the antenna device according to the first embodiment.
  • the minute loop antenna 1 has a loop surface located on a plane parallel to the YZ plane.
  • the power feeding circuit 2, the switch 3, the circuit board 4, and the ground 5 are located on the XY plane.
  • the minute loop antenna 1 has one end connected to the power feeding circuit 2 and the other end connected to the ground 5 from the back surface of the circuit board 4.
  • the minute loop antenna 1 is arranged so that the normal vector n passing through the loop surface created by the minute loop antenna 1 is parallel to the X axis.
  • the circuit board 4 is mounted so that the loop surface of the conductor having two ends is perpendicular to the plane on which the circuit pattern is formed and the normal line passing through the loop surface does not pass through the circuit pattern.
  • the minute loop antenna 1 is illustrated such that the end portion is on the surface opposite to the back of the circuit board 4, but one end of the minute loop antenna 1 is connected to the feeder circuit 2. If the other end is connected to the ground 5 of the circuit board 4, the end may be on the same plane. Further, it is not essential that the ground 5 is formed on both surfaces of the circuit board 4.
  • the minute loop antenna 1 is a circuit board so that the loop surface does not face the direction of the circuit pattern in which conductors such as the power feeding circuit 2, the switch 3, and the ground 5 are gathered, that is, the loop surface is parallel to the YZ plane. 4, and a part of the circuit pattern or other minute conductor pattern may be formed in the region of the normal vector n passing through the loop surface.
  • FIG. 3 is a perspective view for explaining the operation of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a side view for explaining the operation of the antenna device according to the first embodiment.
  • the switch 3 outputs a signal to the power feeding circuit 2 in accordance with a user operation.
  • the power feeding circuit 2 generates a high frequency signal based on the signal from the switch 3.
  • the high frequency signal generated in the power feeding circuit 2 flows as a current to the minute loop antenna 1.
  • a current flowing through the minute loop antenna 1 is defined as a minute loop mode current I.
  • the minute loop antenna 1 emits a radio wave (vertically polarized wave in the XY plane) by a minute loop mode current I.
  • the radiated radio wave can be considered as radiation from the magnetic current M, assuming that the magnetic current M flows in parallel with the normal vector n passing through the loop surface formed by the micro loop antenna 1.
  • the magnetic current M since there is no circuit pattern as a conductor in the space in which the magnetic current M flows, the magnetic current M is not prevented from flowing. Therefore, it is not prevented that the minute loop mode current I flows through the minute loop antenna 1.
  • a small antenna such as a remote keyless entry system portable device is fed
  • current flows not only to the antenna itself but also to conductors around the antenna, and radio waves are also radiated from that current.
  • FIG. 4 when a minute loop mode current I flows through minute loop antenna 1, a conductor around minute loop antenna 1, that is, a conductor portion of circuit board 4.
  • Current I ′ (hereinafter referred to as dipole mode current I ′) flows.
  • the dipole mode current I ′ Since the total amount of power supplied by the power feeding circuit 2 is predetermined, the larger the dipole mode current I ′, the smaller the minute loop mode current I and the smaller the radiation from the minute loop antenna 1.
  • the minute loop mode current I that flows through the minute loop antenna 1 is not hindered. That is, the dipole mode current I ′ can be suppressed.
  • the radio wave radiated from the minute loop antenna 1 is received by the antenna device on the vehicle-mounted device side to control the vehicle. For example, door locking and unlocking can be controlled by radiated radio waves.
  • FIG. 5 is a perspective view of a conventional antenna device.
  • the minute loop antenna 2001 is arranged on the ZX plane, and the circuit board 2002 is arranged on the XY plane.
  • the minute loop antenna 2001 has one end connected to the ground 5 of the circuit board 2002 and the other end connected to a feeding point 2003 on the circuit board 2002. That is, in this example, the minute loop antenna 2001 is arranged so that the normal passing through the loop surface passes over the circuit pattern of the circuit board 2002. Since the minute loop antenna 2001 is configured in the ZX plane, the magnetic current M is parallel to the Y axis.
  • Radiation caused by the minute loop mode current I flowing in the minute loop antenna 2001 is null in the Y-axis direction and has an isotropic pattern on the ZX plane. In the XY plane, the polarization of the electric field is vertical polarization.
  • the current I ′ is a current that flows on the circuit board 2002.
  • the electric field vector on the circuit board surface is E
  • the magnetic current vector is M
  • the normal vector of the circuit board 2002 is N.
  • the normal vector N indicates a positive direction on the Z-axis starting from the circuit board 2002.
  • the operator x represents an outer product of vectors.
  • the magnetic current M is generated in the normal direction of the loop surface of the minute loop antenna 2001. Therefore, the magnetic current M is generated on the surface of the circuit pattern on the circuit board 2002.
  • the minute loop mode current I hardly flows through the minute loop antenna 2001 by the electromagnetic field law.
  • the circuit pattern is not a perfect conductor, but it can be seen that the magnetic current M shown in FIG. 5 is significantly smaller than the magnetic current M of the antenna device according to the present embodiment. Since the total amount of power supplied by the power feeding circuit 2 is predetermined, the dipole current I ′ increases as the minute loop mode current I hardly flows. That is, it can be said that the smaller the dipole mode current I ′, the smaller the minute loop mode current I and the weaker the radiation from the minute loop antenna 2001.
  • the intensity of the radio wave radiated in the vehicle direction is reduced. Further, since the minute loop mode current I hardly flows, the dipole mode current I ′ flowing on the circuit board 2002 is mainly used, and the current flowing to the arm of the user holding the portable device on which the antenna device is mounted increases. In the usage scene of the remote keyless system, the user holds the portable device, directs the held hand in the direction of the vehicle, and operates the button of the portable device with a finger to instruct to lock or unlock the door.
  • a dipole mode current I ′ flows on the circuit board 2002
  • a current also flows in the user's arm, and the user's arm operates as a dipole antenna, and a radio wave not intended by the designer is radiated.
  • the radio wave radiated from the current flowing in the user's arm becomes null in the direction of the arm, that is, the vehicle direction.
  • the radio wave radiated varies depending on the body shape, constitution, posture, etc. of the user, so the transmission performance of the portable device is not stable.
  • the loop surface of the conductor having two ends is perpendicular to the plane on which the circuit pattern is formed, and the normal passing through the loop surface does not pass through the circuit pattern. It is mounted on the circuit board 4. Therefore, since the magnetic current M of the minute loop antenna 1 is not hindered by the circuit pattern, the radio wave can be radiated more strongly in the vehicle direction. Further, according to this antenna device, since the dipole mode current I ′ flowing on the circuit board 2002 is suppressed, the current flowing to the user's arm that causes instability of transmission performance can be suppressed, The transmission performance of the portable device can be stabilized.
  • the user's torso has a property that vertical polarization is well reflected and horizontal polarization is difficult to reflect.
  • the minute loop antenna 1 radiates radio waves with vertically polarized waves in the vehicle direction (Y-axis direction) and the user's trunk direction (-Y direction). Therefore, the electric field radiated from the minute loop antenna 1 toward the user's torso is reflected by the user's torso and radiated in the front direction of the conductor, that is, in the vehicle direction. Therefore, there is an effect that the radio wave traveling from the portable device to the vehicle is strengthened and the working distance of the remote keyless system is extended.
  • the antenna device includes the minute loop antenna 1 so that the loop surface of the minute loop antenna 1 is perpendicular to the plane of the circuit board 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of a conventional antenna device, and shows an example in which the loop surface of the minute loop antenna exists on the plane of the circuit board.
  • the antenna device has a small loop antenna 1001 mounted so that the circuit board 1002 and the loop surface are on the same plane.
  • the minute loop antenna 1001 has one end connected to the ground (not shown) of the circuit board 1002 and the other end connected to a feeding point 1003 on the circuit board 1002.
  • the minute loop antenna 1001 Since the minute loop antenna 1001 is configured on the XY plane, the magnetic current M flows in a direction parallel to the Z axis. Therefore, the radiation by the minute loop mode current I flowing through the minute loop antenna 1001 is null in the Z-axis direction and has an isotropic pattern on the XY plane. The polarization of the electric field is horizontal polarization. Also in this example, the dipole mode current I ′ is generated on the circuit board 1002. On the other hand, it is known that when a current flows near the conductor, an image current I ′′ flows in the conductor. The image current I ′′ is a current having the same amplitude as that of the current I and a reverse direction. In FIG.
  • the image current I ′′ flows through the circuit board 1002.
  • the dipole mode current I ′ and the image current I ′′ flow through the circuit board 1002. Therefore, the minute loop mode current I flowing through the minute loop antenna 1001 decreases.
  • the current flowing through the arm of the user holding the portable device equipped with the antenna device also increases.
  • the radio wave radiated by the current flowing through the arm is radiated from the arm to the top, bottom, left and right of the user and does not radiate in the length direction of the arm.
  • the portable device of the remote keyless entry system in a situation where the portable device of the remote keyless entry system is operated toward the vehicle, it does not radiate in the vehicle direction (Y-axis direction).
  • the radio wave radiated in the vehicle direction is only due to the radiation from the minute loop mode current I. Since the amount of power that can be supplied from the feeding point 1003 is predetermined, the intensity of the radio wave radiated from the minute loop antenna 1001 toward the vehicle is reduced by the amount radiated from the user's arm to the user's top, bottom, left, and right. Therefore, in the portable device using the antenna device of FIG. 6, the working distance of the remote keyless operation is shortened. Further, all the electric fields radiated from the antenna device of FIG. 6 are horizontally polarized waves. Therefore, the effect of reflection of the user's body is small, and the effect of enhancing the radio wave radiated in the vehicle direction by reflecting the radio wave radiated to the user side by the user's body cannot be expected.
  • the antenna device has a small loop antenna 1 so that the loop surface is perpendicular to the plane on which the circuit pattern is formed and the normal passing through the loop surface does not pass through the circuit pattern. Is mounted on the circuit board 4, the magnetic current M is not hindered by the circuit pattern, and the loss of power supplied to the minute loop antenna 1 can be reduced.
  • the minute loop antenna 1 and the switch 3 are arranged at both ends of the short side of the circuit board 4 as shown in FIGS.
  • the switch 3 when the user operates the switch 3, the user's hand and the minute loop antenna 1 are located at a maximum distance on the portable device. Therefore, even if the dipole mode current I ′ is generated to some extent, the current flowing through the user's arm is suppressed as compared with the case where the minute loop antenna 1 and the switch 3 are arranged close to each other. Therefore, radiation from the user's arm is suppressed, and fluctuations in the transmission performance of the portable device due to the user's body shape, constitution, posture, etc. are suppressed.
  • the case of the portable device equipped with the antenna device according to this embodiment may be devised so that the surface in contact with the human body does not become the YZ plane.
  • FIG. 7 is an example of a case of a portable device in which the antenna device according to Embodiment 1 is mounted.
  • FIG. 8 is an example in which the antenna device according to Embodiment 1 is accommodated.
  • the case of the antenna device according to the first embodiment may be formed so that the area of the portable device viewed from the Z-axis direction is larger than the area of the portable device viewed from the X-axis direction.
  • the antenna device since the magnetic current M flows in the X-axis direction, the flow of the magnetic current M is not blocked even if the conductor approaches from the Y-axis direction and the Z-axis direction. That is, the radio wave radiated from the minute loop antenna 1 is not easily affected by the approach of the conductor from the Y-axis direction and the Z-axis direction.
  • FIG. 7 When the case shown in FIG. 7 is used, as shown in FIG. 8A, even when the portable device is stored in a pocket or the like, the surface in contact with the human body does not become the YZ plane. That is, when the area of the portable device case is large when viewed from the Z-axis direction, the possibility of being stored as shown in FIG.
  • the metal part when attaching a metal part to the case of the portable device, the metal part may be attached to a position slightly moved in the + Z direction from the minute loop antenna 1 (position shown in FIG. 7E). The deterioration of the antenna performance due to the attachment of the metal parts at this position is slight.
  • FIG. 9 shows an example in which the antenna device according to Embodiment 1 is provided with the LF communication coil 12.
  • the LF communication coil 12 performs wireless communication within a detection area of a magnetic field generated from an LF communication antenna (not shown) of the in-vehicle device. That is, the in-vehicle device can determine whether the user having the portable device including the LF communication coil 12 is in the vehicle or outside the vehicle. Therefore, the vehicle-mounted device can perform control such as opening a door when a user who has a portable device equipped with the antenna device approaches the vehicle. It has been experimentally confirmed by the inventors that even if a small LF communication antenna 12 is provided in the magnetic current M direction of the small loop antenna 1, the operation of the antenna is not greatly hindered.
  • the region where the circuit patterns such as the switch 3 and the power feeding circuit 2 gather is not located in the magnetic current direction of the minute loop antenna 1, and the LF communication coil 12 is not required. It is also possible to provide such a minute part.
  • the circuit board 4 is present in the loop plane formed by the minute loop antenna 1.
  • the essence of the antenna device according to the present embodiment is that no conductor exists in the space through which the magnetic current M flows, even if the circuit board 4 that is a non-conductor exists inside the loop, the minute loop mode current I Does not affect.
  • the antenna device can achieve the same effect even when the power supply circuit 2 is installed at the end of the circuit board 4 and the circuit board 4 is not disposed inside the loop surface formed by the minute loop antenna 1.
  • Embodiment 2 FIG. Hereinafter, the antenna device according to Embodiment 2 will be described.
  • the antenna device according to Embodiment 2 is characterized in that the shape of the minute loop antenna 1 is symmetrical.
  • the minute loop antenna 1 is characterized in that the shape of the upper minute loop antenna 1 and the shape of the lower minute loop antenna 1 are configured symmetrically via the plane (XY plane) of the circuit board 4.
  • the dipole out of the total current supplied from the feeding point It is well known that the proportion occupied by the mode current I ′ is small. That is, in the case of the antenna device as shown in the first embodiment, the dipole mode current I ′ can be further suppressed by making the minute loop antenna 1 symmetrical with respect to the circuit board 4.
  • the shape here includes a length. It should be noted that the same material may be used.
  • the dipole mode current I ′ supplied from the feeding point is suppressed, the current flowing through the arm of the user holding the portable device is also reduced. That is, since the radio wave radiated from the user's arm becomes small, the portable device to which the antenna device according to the present embodiment is applied can ensure stable performance regardless of the body shape, constitution, posture, etc. of the user.
  • Embodiment 3 the antenna apparatus according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
  • the antenna device according to the third embodiment is characterized in that the minute loop antenna 1 is composed of two conductors.
  • the same components as those illustrated in FIGS. 1 to 4 and 9 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 10 is a side view of the antenna device according to the third embodiment.
  • the minute loop antenna 1 includes a first conductor 101, a second conductor 102, and a connection portion 103.
  • the first conductor 101 has a shape in which a conductor rod is bent, and one end is electrically connected to the power feeding circuit 2 and the other end is electrically connected to the connection portion 103.
  • the second conductor 102 has a shape in which a conductor rod is bent, and one end is electrically connected to the ground 5 of the circuit board 4 and the other end is electrically connected to the connection portion 103.
  • the first conductor 101 and the second conductor 102 are disposed on the opposite sides with the circuit board 4 interposed therebetween. That is, the first conductor 101, the second conductor 102, and the connection portion 103 are all electrically connected, and the minute loop antenna 1 is connected to the first conductor 101, the second conductor 102, and the connection portion 103. Composed.
  • the minute loop antenna 1 is formed from one conductor as shown in FIG. 1, the circuit board 4 is drilled when the antenna device is manufactured, and a conductor serving as the material of the minute loop antenna 1 is inserted into the hole. Subsequently, the loop of the minute loop antenna 1 is configured by performing an operation of bending the conductor after inserting the conductor. However, it is very difficult to bend the conductor while the conductor of the minute loop antenna 1 is inserted into the hole of the circuit board 4, and the workability is poor.
  • the first conductor 101 and the second conductor 102 are respectively bent in advance, and the first conductor 101 or the second conductor 102 is formed in the hole of the circuit board 4. And the end portions of the respective conductors are connected at the connection portion 103.
  • the minute loop antenna 1 is composed of two conductors, so that each of the two conductors can be mounted on the circuit board 4 after being bent. Therefore, workability is improved.
  • the micro loop antenna 1 is configured with two conductors, but may be configured with at least two conductors, and may be configured by connecting a plurality of conductors. .
  • FIG. 11 is a side view of the antenna device according to the fourth embodiment.
  • the antenna device according to the fourth embodiment is characterized in that the minute loop antenna 1 is configured by connecting two conductors through a through hole 106.
  • the same components as those illustrated in FIGS. 1 to 4, 9, and 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the circuit board 4 is a multilayer circuit board, and includes a through hole 106 that electrically connects the first conductor 101 and the second conductor 102.
  • the through hole 106 electrically connects the upper surface and the lower surface of the circuit board 4.
  • the through hole 106 is formed by drilling the circuit board 4 and plating the inner wall of the hole with a conductor, and electrically connects the upper surface and the lower surface of the circuit board 4.
  • the first conductor 101 and the second conductor 102 are created in advance by sheet metal processing and are connected by the through hole 106. Further, the first conductor 101, the second conductor 102, and the through hole 106 are mounted by SMT (Surface Mount Technology).
  • the antenna device of the present embodiment since the first conductor 101 and the second conductor 102 are electrically connected through the through hole 106, there is no need to insert a conductor into the hole provided in the circuit board 4, This leads to shortening of the work process and work time, and the cost in the antenna manufacturing process can be reduced.
  • FIG. 12 is a perspective view of the antenna device according to the fifth embodiment.
  • the antenna device includes support means (an arm 1071 and an arm 1081) for supporting the minute loop antenna 1. Both ends of the arm 1071 are connected to the first pad 109 and the second pad 110 on the circuit board 4, respectively.
  • the first pad 109 and the second pad 110 are not electrically connected to other circuit patterns including the ground 5 of the circuit board 4. Further, the first pad 109 and the second pad 110 are respectively connected to both ends of the arm 1081 on the lower surface of the circuit board 4.
  • the arm 1071 and the arm 1081 contact the first conductor 101 and the second conductor 102 from the circuit board 4 side, respectively. That is, the arm 1071 and the arm 1081 support the first conductor 101 and the second conductor 102 from the circuit board 4 side, respectively.
  • the arms 1071 and 1081 are formed by being bent along the ZX plane.
  • the arm 1071 and the arm 1081 are bent along the ZX plane.
  • the plane is flat. It may not be formed or may not be formed along the ZX plane.
  • the arms 1071 and 1081 are sufficiently short compared to the wavelength of the high-frequency signal fed to the minute loop antenna 1 and have a thickness that does not hinder the operation of the minute loop antenna 1.
  • the length of the arm 1071 and the arm 1081 is sufficiently shorter than the wavelength of the high-frequency signal fed to the minute loop antenna 1, and further, the width is sufficiently narrow, so that the electrical characteristics of the minute loop antenna 1 are affected. Not give.
  • the minute loop antenna 1 is fixed to the circuit board 4 by the first pad 109, the second pad 110, and the arms 1071 and 1081, and thus the minute loop antenna. 1 is maintained and the loop surface of the minute loop antenna 1 is fixed so as not to move from a plane parallel to the YZ plane.
  • the antenna device according to the present embodiment is provided with arms 1071 and 1081, and a part of the arms 1071 and 1081 is connected to the circuit board 4, so that the micro loop antenna 1 can be secured while ensuring electrical characteristics. The strength of the can be ensured.
  • the first conductor 101 and the second conductor 102 are connected to the circuit board 4 at four points by the arm 1071 and the arm 1081, respectively.
  • the number of connection points with the circuit board 4 is not limited to four, and the same effect can be obtained by connecting to the circuit board 4 at more connection points.
  • Embodiment 6 FIG.
  • the antenna device according to Embodiment 6 is characterized in that at least one of the first conductor 101 and the second conductor 102 is a conductor pattern formed on the circuit board 4.
  • FIG. 13 is a perspective view of the antenna device according to the sixth embodiment, in which the first conductor pattern 6 is formed on the upper surface of the circuit board 4.
  • the antenna device according to the present embodiment eliminates the first conductor 101 shown in FIG. 10 or FIG. 11, and instead provides the first conductor pattern 6 on the upper surface of the circuit board 4. And the second conductor 102 are electrically connected.
  • the minute loop antenna 1 is constituted by a first conductor pattern 6 and a second conductor 102.
  • the first conductor pattern 6 is a linear conductor pattern parallel to the Y axis, and one end thereof is connected to the power feeding circuit 2.
  • the second conductor 102 is a U-shaped conductor, and one end is connected to the ground 5 of the circuit board 4 and the other end is connected to the other end of the first conductor pattern 6.
  • the second conductor 102 constitutes the first conductor pattern 6 and the minute loop antenna 1, and is provided so that the loop surface formed by the minute loop antenna 1 is parallel to the YZ plane.
  • the second conductor 102 is provided such that the normal vector n of the surface surrounded by the second conductor 102 and the first conductor pattern 6 faces the X-axis direction.
  • FIG. 14 is a side view of the antenna device according to the sixth embodiment.
  • a part of the second conductor 102 is inserted into a hole provided in the circuit board 4, and the first conductor pattern 6 and the conductor 102 are soldered or the like. Connect with.
  • the micro loop antenna 1 having a loop surface parallel to the YZ plane is formed by the first conductor pattern 6 and the second conductor 102.
  • the loop surface formed by the minute loop antenna 1 is provided in parallel to the YZ plane, the magnetic current M passing through the loop surface is not disturbed, and the minute loop antenna 1 The flow of the minute loop mode current I that flows is not disturbed. Therefore, the dipole mode current I ′ flowing on the circuit board 4 is prevented from increasing. As a result, the influence on the antenna performance by the user's human body can be suppressed. Further, the polarization and radiation pattern of the micro loop antenna 1 according to the sixth embodiment are the same as those of the micro loop antenna 1 according to the first embodiment. The effect of extending the remote keyless system working distance by strengthening the radio wave from the machine to the vehicle is also obtained.
  • the first conductor pattern 6 is formed when the circuit pattern of the circuit board 4 is formed because a part of the minute loop antenna 1 is formed by the first conductor pattern 6. It is possible to reduce the number of parts for manufacturing the micro loop antenna 1 using a separate conductor, and as a result, the manufacturing cost of the antenna device can be reduced. Further, since a part of the minute loop antenna 1 is formed on the circuit board 4, there is an effect that the minute loop antenna 1 is hardly deformed.
  • FIG. 15 is a side view of the antenna device according to the sixth embodiment, and is an example in which conductors are electrically connected by through holes 106.
  • the first conductor pattern 6, the through hole 106, and the second conductor 102 constitute a loop-shaped minute loop antenna 1.
  • the minute loop antenna 1 is composed of a first conductor pattern 6 provided on the upper surface of the circuit board 4 and a second conductor 102 provided on the lower surface of the circuit board 4.
  • both the first conductor 101 and the second conductor 102 can be configured by a conductor pattern.
  • FIG. 16 is a side view of the antenna device according to the sixth embodiment, and is an example in which the minute loop antenna 1 is configured by a conductor pattern formed on the surface of the circuit board 4. One end of the second conductor pattern 9 is connected to the ground 5 of the circuit board 4 and the other end is connected to the first conductor pattern 6 via the through hole 106.
  • the first conductor pattern 6, the through hole 106, and the second conductor pattern 9 constitute a loop-shaped minute loop antenna 1.
  • the minute loop antenna 1 is entirely composed of a conductor pattern formed on the circuit board 4, it can be performed simultaneously with the formation of the circuit pattern formed on the circuit board 4 when the minute loop antenna 1 is manufactured. The manufacture of the minute loop antenna 1 is simplified.
  • FIG. 17 is a side view of the antenna device according to the sixth embodiment, in which the first conductor pattern 6 and the first conductor 101 are provided on the upper surface of the circuit board 4.
  • the work for forming the minute loop antenna 1 is completed only on one surface of the circuit board 4, and therefore it is necessary to perform the formation process or the perforation process on the circuit board 4. Absent.
  • the circuit board 4 is not limited to a multilayer board. Therefore, further cost reduction effect and workability improvement effect can be obtained.
  • the antenna device according to the seventh embodiment includes a balanced / unbalanced conversion circuit 30 between the minute loop antenna 1 and the power feeding circuit 2.
  • FIG. 18 is a perspective view of the antenna device according to the seventh embodiment.
  • the same components as those shown in FIGS. 1 to 4 and FIGS. 9 to 17 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the balance-unbalance conversion circuit 30 has one end connected to the power feeding circuit 2 and the other end connected to the micro loop antenna 1.
  • the balanced / unbalanced conversion circuit 30 converts the unbalanced signal supplied from the power feeding circuit 2 into a balanced signal and supplies the balanced signal to the minute loop antenna 1.
  • the dipole mode current I ′ is suppressed from flowing through the circuit board 4, and the antenna device with less transmission effect and stable transmission performance can be obtained.
  • Embodiment 8 the antenna device according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the antenna device according to Embodiment 8 is characterized in that the minute loop antenna 1 is arranged on the circuit board 4 so as to be biased in the normal direction of the loop surface of the minute loop antenna 1.
  • FIG. 19 is a perspective view of the antenna device according to the eighth embodiment.
  • the minute loop antenna 1 is arranged on the circuit board 4 so as to be biased in the normal direction of the loop surface of the minute loop antenna 1.
  • the minute loop antenna 1 is arranged on the circuit board 4 so as to be biased in the ⁇ X-axis direction.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the current flowing through the circuit board 4 in the antenna device according to the eighth embodiment.
  • the circuit pattern on the circuit board 4 is omitted for simplification of the drawing.
  • a transmitter 40 is described at a connection point between the power feeding circuit 2 and the minute loop antenna 1, that is, a power feeding point.
  • the dipole mode current I ′ flowing through the circuit board 4 is dipole mode current Ix ′ in the X axis direction and ⁇ Y axis direction.
  • the dipole mode current Iy ′ indicates that the radiation pattern from the dipole mode current I ′ has changed compared to the dipole mode current I ′ of the antenna device shown in FIG. For example, as shown in FIG.
  • the radiation pattern from the dipole mode current I ′ is when the feeding point is at the midpoint on the X axis (FIG. 1). Compared with, the pattern rotates counterclockwise as viewed from the + Z-axis direction.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining the effect of the antenna device according to the eighth embodiment.
  • the unit of the numerical value of the lower radiation pattern is dBi.
  • the vertical polarization is the radiation from the magnetic current M
  • the horizontal polarization is the radiation from the dipole mode current I '.
  • the directivity of the horizontally polarized electric field which is the radiation from the dipole mode current I ', can be changed by changing the position of the feeding point.
  • the horizontal polarization gain in the Y-axis direction that is the vehicle direction is about ⁇ 35 dBi, whereas in the arrangement of FIG.
  • the horizontal polarization gain in the Y direction is ⁇ 50 dBi.
  • the horizontal polarization gain is ⁇ 30 dBi in the arrangement (A), and ⁇ 35 dBi in the arrangement (B).
  • the vertical polarization gain is almost the same in the arrangements (A) and (B). Therefore, as in the antenna device according to the present embodiment, the directivity of the horizontally polarized electric field can be controlled by moving the position of the feeding point on the circuit board 4 in the normal direction of the loop surface. Thus, an antenna device that radiates both vertical and horizontal polarized electric fields can be obtained.
  • Embodiment 9 FIG.
  • the antenna device according to the tenth embodiment is characterized in that a capacitor 60 is provided at a connection point between the minute loop antenna 1 and the ground 5 of the circuit board 4.
  • a capacitor 60 is provided at a connection point between the minute loop antenna 1 and the ground 5 of the circuit board 4.
  • FIG. 22 shows an example in which a capacitor 60 is inserted between the minute loop antenna 1 and the ground 5 in the antenna device according to the ninth embodiment.
  • the capacitor 60 is connected in series between the minute loop antenna 1 and the ground 5 of the circuit board 4.
  • the capacitance of the capacitor 60 is determined so that the minute loop antenna 1 resonates at the operating frequency of the antenna device.
  • the capacitor 60 is inserted between the minute loop antenna 1 and the ground 5 of the circuit board 4, the same effect can be obtained if it is inserted between the minute loop antenna 1 and the power feeding circuit 2.
  • the capacitor 60 may be inserted at both ends, respectively. Impedance matching may be achieved between the minute loop antenna 1 and the power feeding circuit 2 by using two or more capacitors 60.
  • FIG. 23 shows an example in which an inductor 61 is provided in parallel to the feeding point of the minute loop antenna 1 in the antenna device according to the ninth embodiment.
  • the inductor 61 achieves impedance matching between the power feeding circuit 2 and the minute loop antenna 1.
  • the inductor 61 is provided in parallel with the feeding point. With this configuration, the power output from the power feeding circuit 2 is efficiently supplied to the minute loop antenna 1.
  • one capacitor 60 is inserted between the circuit board 4 and the minute loop antenna 1, but a plurality of capacitors 60 may be provided.
  • the antenna device of the present invention can have various forms as shown in the first to ninth embodiments, but the circuit pattern is in the normal direction of the minute loop antenna 1. If it is configured not to exist, it is possible to further change the arrangement of each configuration. It is also possible to combine the antenna devices according to the first to ninth embodiments.
  • the antenna device according to the first to ninth embodiments has been described for the antenna device mounted on the portable device of the remote keyless system
  • the application destination of this antenna device is not limited to the portable device of the remote keyless system.
  • it is effective to apply to an antenna device mounted on a wireless remote control device operated by a user toward an operation target device.
  • a portable device that radiates radio waves from the minute loop antenna 1 has been described as an example.
  • a receiver provided on the vehicle side can be applied. Even in this case, it is obvious that the same effect as described above can be obtained.
  • 1 micro loop antenna 1 micro loop antenna, 2 power feeding circuit (transmission circuit), 3 switch, 4 circuit board, S, 5 ground, 6 conductor pattern (first conductor pattern), 9 conductor pattern (second conductor pattern), 12 LF communication Coil, 30 balance / unbalance conversion circuit, 40 oscillator, 60 capacitor, 61 inductor, 101 first conductor, 102 second conductor, 103 connection, 106 through hole, 109 first pad, 110 second pad 1071, 1081 Arm (support means)

Landscapes

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Abstract

 本発明は、回路基板と、回路基板表面に導体で形成された回路パターンと、回路基板に実装され、2つの端部を有する導体によりループ状に形成される微小ループアンテナと、を備えるアンテナ装置において、回路パターンは、少なくとも微小ループアンテナに電力を供給する給電回路と、グランドとから構成され、微小ループアンテナは、2つの端部を有する導体の一端が給電回路に接続され、他端がグランドに接続され、2つの端部を有する導体のループ面が回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、ループ面を通る法線が回路パターンを通過しないように回路基板に実装されることを特徴とする。

Description

アンテナ装置及びアンテナ製造方法
 本発明は、リモートキーレスエントリーシステムに搭載されるアンテナ装置及びこのアンテナ装置の製造方法に関する。
 従来から、車両とその車両の利用者が所持する携帯機との間で電波による無線通信を行い、車両のドアをロックまたはアンロックすることが可能なリモートキーレスエントリーシステムが開発されている。
 リモートキーレスエントリーシステムは、利用者の操作によってドアのロックまたはアンロックを指示する電波を放射する携帯機と、この携帯機から放射された電波に基づいてドアをロックまたはアンロックする車載器とから構成される。
 典型的な単方向通信を行うリモートキーレスエントリーシステムにおいて、車載器には携帯機からの電波を受信するアンテナ装置が設けられ、携帯機にはドアのロックまたはアンロックを指示する電波を放射するアンテナ装置がそれぞれ設けられる。
 携帯機のアンテナ装置は、導体がループ状に形成された微小ループアンテナが設けられる。携帯機のアンテナ装置は、電波を放射する場合に微小ループアンテナに給電する。このとき、電流は、微小ループアンテナだけでなく、微小ループアンテナが設けられた回路基板にも流れ、流れた電流からも電波が放射されることが知られている。すなわち、アンテナ装置において、設計者が意図して設けた微小ループアンテナの他に、回路基板を含めたアンテナ装置全体からも電波が放射され、設計者の意図したアンテナ性能が得られないという問題がある。
 そこで、給電点から見た微小ループアンテナの構造に対称性を持たせることで回路基板に流れる電流を抑制する技術が開発されている(例えば、特許文献1)。
特開2008-288930号公報
 特許文献1に記載されたアンテナ装置は、微小ループアンテナが形成するループ面が回路基板に垂直、かつこのループ面を通る法線が回路基板の導体表面を通るように微小ループアンテナを備える。すなわち、特許文献1に記載されたアンテナ装置においては、微小ループアンテナを通る法線の方向に流れる磁荷(以下、この磁荷の流れを磁流と定義する)が回路基板の導体表面を通過することとなる。導体表面を磁流が通過する場合、磁流を発生源とする電界が完全導体の表面で理想的に0とみなせるため、磁流が流れにくい(磁流ベクトルM=導体面の法線ベクトルN×電界ベクトルE:(「×」は外積))。したがって、微小ループアンテナに供給される電流も少なくなるという問題があった。
 本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、微小ループアンテナに供給される電流の損失を低減することを目的とする。
 本発明のアンテナ装置は、回路基板と、前記回路基板表面に導体で形成された回路パターンと、前記回路基板に実装され、2つの端部を有する導体によりループ状に形成される微小ループアンテナと、を備えるアンテナ装置において、前記回路パターンは、少なくとも前記微小ループアンテナに電力を供給する給電回路と、グランドとから構成され、前記微小ループアンテナは、前記2つの端部を有する導体の一端が前記給電回路に接続され、他端が前記グランドに接続され、前記2つの端部を有する導体のループ面が前記回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、前記ループ面を通る法線が前記回路パターンを通過しないように前記回路基板に実装されることを特徴とする。
 本発明のアンテナ製造方法は、電力が供給されることにより電波を放射する微小ループアンテナを備えるアンテナ装置の製造方法において、回路基板上に前記微小ループアンテナに電力を供給する給電回路と、グランドとを有する回路パターンを形成する工程と、予め折り曲げられた第1の導体の一端を前記給電回路と接続し、他端を予め折り曲げられた第2の導体と接続し、該第2の導体の前記第1の導体と接続された端の反対側の端を前記回路基板のグランドに接続することにより、前記微小ループアンテナを形成する接続工程と、を有し、前記接続工程は、前記第1の導体と前記第2の導体とから形成されるループ面が前記回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、前記ループ面を通る法線が前記回路パターンを通過しないように、前記第1の導体及び前記第2の導体を前記回路基板に接続することを特徴とする。
 本発明は、ループ面が回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、ループ面を通る法線が回路パターンを通過しないように回路基板に実装されるので、回路パターンにより磁流が妨げられず、微小ループアンテナに供給される電力を増大することができる。
実施の形態1に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施の形態1に係るアンテナ装置の側面図である。 実施の形態1に係るアンテナ装置の動作を説明する図であり、斜視図である。 実施の形態1に係るアンテナ装置の動作を説明する図であり、側面図である。 従来のアンテナ装置の斜視図である。 従来のアンテナ装置の斜視図であって、微小ループアンテナのループ面が回路基板の平面上に存在する例である。 実施の形態1に係るアンテナ装置が搭載される携帯機のケースの一例である。 実施の形態1に係るアンテナ装置が収納される例である。 実施の形態1に係るアンテナ装置にLF通信用コイルを設けた例である。 実施の形態3に係るアンテナ装置の側面図である。 実施の形態4に係るアンテナ装置の側面図である。 実施の形態5に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施の形態6に係るアンテナ装置の斜視図であって、回路基板の上面に導体パターンを形成した例である。 実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図である。 実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図であって、導体をスルーホールにより電気的に接続する例である。 実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図であって、回路基板の表面に形成された導体パターンにより微小ループアンテナを構成する例である。 実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図であって、回路基板の上面に第1の導体パターンと第1の導体とを設けた例である。 実施の形態7に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施の形態8に係るアンテナ装置の斜視図である。 実施の形態8に係るアンテナ装置において、回路基板を流れる電流について説明する図である。 実施の形態8に係るアンテナ装置の効果を説明する図である。 実施の形態9に係るアンテナ装置において、微小ループアンテナとグランドとの間にキャパシタを挿入した例である。 実施の形態9に係るアンテナ装置において、微小ループアンテナの給電点に対して並列にインダクタを設けた例である。
 実施の形態1.
 以下、図1から図9を用いて、実施の形態1に係るアンテナ装置について説明する。図1は、実施の形態1に係るアンテナ装置の斜視図である。図1において、アンテナ装置は、微小ループアンテナエレメント1(微小ループアンテナ1)、送信回路2(給電回路2)、スイッチ3、回路基板4、及びグランド5から構成される。なお、以下の説明において、球座標系の表現として、Z軸とのなす角度方向をθ、X軸とのなす角度方向をφとする。
 微小ループアンテナ1は、電力が供給されることにより、電波を放射する。微小ループアンテナ1は、導体をループ状に形成した導体であり、2つの端子(以下、端部とする)を有する。なお、本実施の形態に係る微小ループアンテナ1の形状は、図1に示したように四角形状のものとしたが、これに限られず、微小ループアンテナ1として動作するのであれば、対称な形状でなくてもよいし、曲線で構成されていてもよい。また、微小ループアンテナ1が形成するループ面は、完全な平面でなくてもよい。ループ面は、微小ループアンテナ1が後述する給電回路2と接続される給電点及び後述するグランド5と接続される接地点までにおいて、微小ループアンテナ1の導体が形成する面であるものとする。さらに、微小ループアンテナ1の導体は、板金加工により作成されるが、これに限られず、スズメッキ線などの針金状の導体棒で作成されてもよい。このように、微小ループアンテナ1をスズメッキ線等の導体棒で作成することにより、板金加工と比較して安価に微小ループアンテナ1を作成することができる。一般的に、微小ループアンテナ1は、放射する電波の波長に比べてループの長さが極端に短い導体から構成されるが、好ましくは放射する電波の波長に比べて0.3倍以下の長さの導体を用いるとよい。
 給電回路2は、高周波信号を発生する回路であり、給電回路2で発生した高周波信号を電流として微小ループアンテナ1に流す。
 スイッチ3は、利用者の操作により給電回路2を操作するスイッチであり、制御回路(図示せず)などを介して給電回路2に接続されている。利用者は、このスイッチ3を操作することにより、給電回路2から微小ループアンテナ1に電流を流し、この微小ループアンテナ1から車載機に設けられた受信アンテナに対して電波を放射する。
 回路基板4には、微小ループアンテナ1が実装される。また、回路基板4は回路パターンを有し、回路パターンとして給電回路2、スイッチ3、グランド5が形成される。グランド5は、回路基板4の裏面にも形成される。回路基板4の形状は平板状の長方形である。なお、回路基板4の形状は長方形に限定されず、楕円形又は正方形等でもよい。ただし、回路基板4は、携帯機の利用者の操作のしやすさの観点から一方向に長く、一方向に短い形であることが好ましい。
 ここで、微小ループアンテナ1、給電回路2、スイッチ3、回路基板4、及びグランド5の位置関係を詳細に示す。図2は、実施の形態1に係るアンテナ装置の側面図である。微小ループアンテ1は、図2に示すように、ループ面がYZ面に平行な平面に位置する。給電回路2、スイッチ3、回路基板4及びグランド5は、XY面上に位置する。微小ループアンテナ1は、一端が給電回路2に接続され、もう一端が回路基板4の裏面からグランド5に接続される。このとき、図1に示すように、微小ループアンテナ1が作るループ面を通る法線ベクトルnがX軸に平行となるよう微小ループアンテナ1を配置する。すなわち、2つの端部を有する導体のループ面が回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、ループ面を通る法線が回路パターンを通過しないように回路基板4に実装される。なお、図2において、微小ループアンテナ1は、端部が回路基板4の裏と表で別の面に存在するように図示されているが、微小ループアンテナ1の一端が給電回路2に接続され、もう一端が回路基板4のグランド5に接続されていれば端部が同一面に存在していてもよい。また、回路基板4の両面にグランド5が形成されていることは必須ではない。さらに、微小ループアンテナ1は、給電回路2、スイッチ3及びグランド5等の導体が集合した回路パターンの方向にループ面が向かないよう、すなわち、ループ面がYZ平面に平行となるように回路基板4に実装されていればよく、上記ループ面を通る法線ベクトルnの領域に回路パターンの一部又はその他の微小な導体パターンが形成されていてもよい。
 以下、図3、図4を用いて、実施の形態1に係るアンテナ装置の動作について説明する。図3は、実施の形態1に係るアンテナ装置の動作を説明する図であり、斜視図である。図4は、実施の形態1に係るアンテナ装置の動作を説明する図であり、側面図である。
 スイッチ3は、利用者の操作に応じて給電回路2に信号を出力する。給電回路2は、スイッチ3の信号に基づいて高周波信号を発生する。給電回路2で発生した高周波信号は、電流となって微小ループアンテナ1に流れる。このとき、微小ループアンテナ1に流れる電流を微小ループモード電流Iと定義する。微小ループアンテナ1は、微小ループモード電流Iにより電波(XY平面において垂直偏波)を放射する。放射される電波は、微小ループアンテナ1が作るループ面を通る法線ベクトルnと平行に流れる磁荷の流れを磁流Mと仮定し、その磁流Mからの放射として考えることもできる。本実施の形態に係るアンテナ装置において、磁流Mが流れる空間には導体である回路パターンが存在しないため、磁流Mが流れる事は妨げられない。したがって、微小ループモード電流Iが微小ループアンテナ1を流れることも妨げられない。一般に、リモートキーレスエントリーシステムの携帯機に搭載されるような小形アンテナに給電すると、アンテナそのものだけでなく、アンテナ周囲に存在する導体にも電流が流れ、その電流からも電波が放射されることが知られている。本実施の形態に係るアンテナ装置においても、図4に示すように、微小ループアンテナ1に微小ループモード電流Iが流れた場合、微小ループアンテナ1の周囲にある導体、すなわち回路基板4の導体部分に電流I’(以下、ダイポールモード電流I’とする)が流れる。給電回路2が供給する電力の総量は既定であるため、ダイポールモード電流I’が大きければ大きいほど微小ループモード電流Iは小さくなり、微小ループアンテナ1からの放射は小さくなる。本実施の形態に係るアンテナ装置は、磁流Mが流れる空間には導体である回路パターンが存在しないため、微小ループアンテナ1に流れる微小ループモード電流Iは妨げられない。すなわち、ダイポールモード電流I’を抑制することができる。微小ループアンテナ1から放射された電波は、車載機側のアンテナ装置で受信され、車両を制御する。例えば、放射された電波によりドアのロック、アンロックを制御することができる。
 以下、図5を用いて、本実施の形態に係るアンテナ装置の効果について詳細に説明する。図5は、従来のアンテナ装置の斜視図である。図5に示した従来のアンテナ装置は、微小ループアンテナ2001がZX平面に、回路基板2002がXY平面上に配置されている。微小ループアンテナ2001は、一端が回路基板2002のグランド5に接続され、他端が回路基板2002上の給電点2003に接続される。すなわち、この例において、微小ループアンテナ2001は、ループ面を通る法線が回路基板2002の回路パターン上を通るように配置されている。微小ループアンテナ2001がZX平面に構成されているため、磁流MはY軸に平行となる。微小ループアンテナ2001に流れる微小ループモード電流Iによる放射はY軸方向にヌルであり、ZX平面に等方性のパターンとなる。XY平面において電界の偏波は垂直偏波である。電流I’は、回路基板2002上に流れる電流である。
 ここで、図5に示す従来のアンテナ装置において、ダイポールモード電流I´が大きくなる理由について詳細に説明する。一般的な電磁界の現象として、回路基板上に磁流Mが流れる場合、以下の関係式(式1)が成り立つ。
 (式1)M=E × N
 ここで、回路基板表面の電界ベクトルをE、磁流ベクトルをM、回路基板2002の法線ベクトルをNとする。ここで、法線ベクトルNは、回路基板2002上を始点にZ軸に正の方向を示す。演算子×はベクトルの外積を表す。図5のアンテナ装置の例では、磁流Mは微小ループアンテナ2001のループ面の法線方向に発生する。したがって、磁流Mは回路基板2002上の回路パターン表面に発生することとなる。広く知られている通り、完全導体表面では電界Eは0となる。したがって、磁流M=0×N=0となり、図5のアンテナ装置では磁流Mが流れにくいといえる。すなわち、電磁界の法則により、微小ループアンテナ2001には微小ループモード電流Iが流れにくいことが分かる。なお、実際には回路パターンは完全導体でないが、図5に示す磁流Mは、本実施の形態に係るアンテナ装置の磁流Mと比較して著しく小さくなることが分かる。給電回路2が供給する電力の総量は既定であるため、微小ループモード電流Iが流れにくいほど、ダイポール電流I’は大きくなる。すなわち、ダイポールモード電流I’が大きければ大きいほど微小ループモード電流Iは小さくなり、微小ループアンテナ2001からの放射は弱くなるということが言える。
 以上のようにして、図5のアンテナ装置では、車両方向に放射する電波の強度が低下してしまう。さらに、微小ループモード電流Iが流れにくいため、回路基板2002上に流れるダイポールモード電流I’が主となり、このアンテナ装置を搭載した携帯機を保持する利用者の腕に流れる電流が大きくなる。リモートキーレスシステムの利用シーンでは、利用者は携帯機を保持し、保持した手を車両の方向に向け、指で携帯機のボタンを操作することによってドアのロックまたはアンロックを指示する。そのため、回路基板2002上にダイポールモード電流I’が流れる場合、利用者の腕にも電流が流れ、利用者の腕がダイポールアンテナとして動作して設計者が意図しなかった電波が放射される。この時、腕は車両の方向を向いているため、利用者の腕に流れた電流から放射された電波は腕の方向、すなわち車両方向でヌルになる。例え、腕から車両方向に微弱な電波が放射されたとしても、利用者の体型、体質、姿勢などによって放射される電波が様々に変化するので、携帯機の送信性能が安定しない。
 一方で、本実施の形態に係るアンテナ装置は、2つの端部を有する導体のループ面が回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、ループ面を通る法線が回路パターンを通過しないように回路基板4に実装される。したがって、微小ループアンテナ1の磁流Mが回路パターンによって妨げられないので、車両方向により強く電波を放射することができる。また、このアンテナ装置によれば、回路基板2002上に流れるダイポールモード電流I’が抑制されているため、送信性能の不安定性の要因となる利用者の腕に流れる電流を抑制することができ、携帯機の送信性能を安定させることができる。
 また、利用者の胴体では垂直偏波がよく反射され、水平偏波は反射されにくいという性質がある。本実施の形態に係るアンテナ装置において、微小ループアンテナ1は、車両方向(Y軸方向)と利用者の胴体方向(-Y方向)に垂直偏波で電波を放射する。したがって、微小ループアンテナ1から利用者の胴体に向かって放射された電界は、利用者の胴体で反射し導体の正面方向、すなわち車両方向に放射される。そのため、携帯機から車両に向かう電波が強められ、リモートキーレスシステムの作動距離が伸長されるという効果もある。
 さらに、本実施の形態に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1のループ面が回路基板4の平面に対して垂直となるように微小ループアンテナ1を備える。この効果について図6を用いて詳細に説明する。図6は、従来のアンテナ装置の斜視図であって、微小ループアンテナのループ面が回路基板の平面上に存在する例である。例えば、図6に示すようにアンテナ装置は、回路基板1002とループ面とが同一平面上となるように微小ループアンテナ1001が実装されている。また、微小ループアンテナ1001は、一端が回路基板1002のグランド(図示せず)に接続され、もう一端が回路基板1002上の給電点1003に接続される。微小ループアンテナ1001がXY平面に構成されているため、磁流MはZ軸に平行な方向に流れる。したがって、微小ループアンテナ1001に流れる微小ループモード電流Iによる放射は、Z軸方向にヌルであり、XY平面に等方性のパターンとなる。電界の偏波は水平偏波である。この例の場合においても、ダイポールモード電流I’は、回路基板1002上に発生する。一方、導体の近くで電流が流れると、導体内に影像電流I’’が流れることが知られている。影像電流I’’は電流Iと同振幅で方向が逆向きの電流である。図6において、微小ループアンテナ1001の微小ループモード電流Iが流れる経路に対向して回路基板1002が存在するので、回路基板1002には影像電流I’’が流れる。このように、図6のアンテナ装置では、回路基板1002にダイポールモード電流I’と影像電流I’’が流れる。したがって、微小ループアンテナ1001に流れる微小ループモード電流Iが減少する。また、アンテナ装置を搭載した携帯機を保持した利用者の腕に流れる電流も大きくなる。腕に流れる電流が放射する電波は、腕から利用者の上下左右に放射され、腕の長さ方向には放射しない。すなわち、リモートキーレスエントリーシステムの携帯機を車両に向けて操作するような場面では、車両方向(Y軸方向)には放射しない。車両方向に放射される電波は微小ループモード電流Iからの放射によるものだけである。給電点1003が供給できる電力量は既定であるため、利用者の腕から利用者の上下左右に放射した分、微小ループアンテナ1001から車両方向に放射される電波強度は小さくなる。そのため、図6のアンテナ装置を用いた携帯機では、リモートキーレス動作の作動距離が短縮される。また、図6のアンテナ装置から放射される電界は全て水平偏波である。そのため、利用者の胴体の反射の影響が小さく、利用者側に放射した電波を利用者の体で反射し、車両方向に放射する電波を強める効果も期待できない。
 以上のように、実施の形態1に係るアンテナ装置は、ループ面が回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、ループ面を通る法線が回路パターンを通過しないように、微小ループアンテナ1が回路基板4に実装されるので、回路パターンにより磁流Mが妨げられず、微小ループアンテナ1に供給される電力の損失を低減することができる。
 なお、実施の形態1に係るアンテナ装置は、図1から4に示すように、微小ループアンテナ1とスイッチ3を、回路基板4の短辺の両端に配置するのが好ましい。このように構成することで、利用者がスイッチ3を操作する際に、利用者の手と微小ループアンテナ1が携帯機上で最大限離れて位置することになる。したがって、ダイポールモード電流I’がある程度発生したとしても、微小ループアンテナ1とスイッチ3が近接して配置される場合と比較して、利用者の腕に流れる電流が抑制される。よって、利用者の腕からの放射が抑制され、利用者の体型、体質、姿勢などによる携帯機の送信性能の変動が抑制される。
 また、本実施の形態に係るアンテナ装置を搭載した携帯機のケースは、人体と接する面がYZ平面とならないようにケースの形状を工夫するとよい。図7は、実施の形態1に係るアンテナ装置が搭載される携帯機のケースの一例である。また、図8は、実施の形態1に係るアンテナ装置が収納される例である。例えば、本実施の形態1に係るアンテナ装置のケースは、図7に示すように、Z軸方向から見た携帯機の面積をX軸方向から見た携帯機の面積よりも広く形成するとよい。本実施の形態に係るアンテナ装置において、磁流MはX軸方向に流れているので、Y軸方向およびZ軸方向から導体が接近しても磁流Mの流れを遮らない。すなわち、微小ループアンテナ1から放射される電波は、Y軸方向およびZ軸方向からの導体の接近に対して影響されにくい。図7に示すようなケースを用いれば、図8(A)に示すように、携帯機をポケットなどに収納した場合にも、人体と接する面がYZ平面とならない。すなわち、Z軸方向から見た携帯機のケースの面積を広く形成した場合、図7(B)に示すように収納される可能性は低い。したがって、ループ面の法線方向に人体が位置することを防ぎ、人体に携帯機が密着したとしてもアンテナ性能の劣化を低減することが可能である。また、携帯機のケースに金属製の部品を取り付ける場合は、微小ループアンテナ1から+Z方向にわずかに移動した位置(図7Eの位置)に金属製の部品を取り付ければよい。この位置に金属製の部品を取り付けたことによるアンテナ性能の劣化は僅かである。
 図9は、実施の形態1に係るアンテナ装置にLF通信用コイル12を設けた例である。LF通信用コイル12は、車載機のLF通信用アンテナ(図示せず)から発生する磁界の検知エリア内で無線通信を行う。すなわち、車載機は、LF通信用コイル12を備える携帯機を持った利用者が車内もしくは車外のどちらにいるかを判断することができる。したがって、車載機はこのアンテナ装置が搭載された携帯機を所持する利用者が車両に近づいた際に扉を開く等の制御を行うことができる。なお、微小ループアンテナ1の磁流M方向に微小なLF通信用アンテナ12を設けても、アンテナの動作は大きく妨げられないことが、発明者らによって実験的に確認されている。このように、本実施の形態に係るアンテナ装置は、スイッチ3や給電回路2等の回路パターンが集合した領域が微小ループアンテナ1の磁流方向に位置していなければよく、LF通信用コイル12等の微小な部品を備えることも可能である。
 なお、本実施の形態に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1が作るループ面内に回路基板4が存在している。しかしながら、本実施の形態に係るアンテナ装置の本質は、磁流Mが流れる空間に導体が存在しないことであるため、不導体である回路基板4がループ内部に存在したとしても微小ループモード電流Iに影響を与えない。また、アンテナ装置は、給電回路2を回路基板4の端に設置し微小ループアンテナ1が作るループ面の内部に回路基板4が配置されない構成とした場合でも同様の効果が得られる。
 実施の形態2.
 以下、実施の形態2に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態2に係るアンテナ装置において、微小ループアンテナ1の形状に対称性を持たせることを特徴とする。
 本実施の形態に係る微小ループアンテナ1は、回路基板4の平面(XY平面)を介して上方の微小ループアンテナ1の形状と下方の微小ループアンテナ1の形状とを対称に構成することを特徴とする。
 一般的に、回路基板4に実装される微小ループアンテナ1の給電点を起点として、微小ループアンテナ1(グランド5を含む)の形状を対称とすると、給電点から供給される全電流のうちダイポールモード電流I’が占める割合が小さくなることはよく知られている。すなわち、実施の形態1で示したようなアンテナ装置の場合、微小ループアンテナ1を回路基板4に対して対称な構造にすることで、ダイポールモード電流I’をより一層抑制することができる。ここでいう形状とは、長さを含むものである。なお、素材を同一とすればなおよい。
 給電点から供給されるダイポールモード電流I’が抑制されると、携帯機を保持する利用者の腕に流れる電流も小さくなる。すなわち、利用者の腕から放射される電波が小さくなるため、本実施の形態に係るアンテナ装置を適用した携帯機は、利用者の体型、体質、姿勢などに依らず安定した性能を確保できる。
 実施の形態3.
 以下、図10を用いて、実施の形態3に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態3に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1を2つの導体から構成することを特徴とする。図10に記載した各構成の説明において、図1から図4及び図9に示した構成と同じものについては同様の番号を付して説明を省略する。
 図10は、実施の形態3に係るアンテナ装置の側面図である。図10において、微小ループアンテナ1は、第1の導体101、第2の導体102及び接続部103から構成される。第1の導体101は、導体棒を折り曲げた形状をしており、一端が給電回路2に電気的に接続され、他端が接続部103に電気的に接続されている。第2の導体102は、導体棒を折り曲げた形状をしており、一端が回路基板4のグランド5に電気的に接続され、他端が接続部103に電気的に接続されている。第1の導体101と第2の導体102は、回路基板4を介して反対側に配置される。すなわち、第1の導体101、第2の導体102、及び接続部103はすべて電気的に接続されおり、この第1の導体101、第2の導体102、及び接続部103により微小ループアンテナ1が構成される。
 次に、実施の形態3に係るアンテナ装置の効果について説明する。図1のように、微小ループアンテナ1が1つの導体から形成される場合、アンテナ装置を製作する際に回路基板4を穿孔し、その孔に微小ループアンテナ1の材料となる導体を挿入する。続いて、導体を挿入した後に導体を折り曲げる作業を行うことで、微小ループアンテナ1のループを構成する。しかしながら、回路基板4の孔に微小ループアンテナ1の導体を挿入したままこの導体を曲げ加工することは非常に困難であり、作業性が悪い。一方、本実施の形態に係るアンテナ装置は、第1の導体101、第2の導体102をそれぞれ予め曲げ加工しておき、回路基板4の孔にこの第1の導体101又は第2の導体102を挿入し、さらに接続部103でそれぞれの導体の端部を接続する。このように、本実施の形態に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1を2つの導体から構成したので、2つの導体それぞれを曲げ加工した後に回路基板4に実装することが可能となる。したがって、作業性が向上する。
 なお、本実施の形態に係る微小ループアンテナ1は、2つの導体から構成されるものとしたが、少なくとも2つの導体から構成されていればよく、複数の導体を接続して構成してもよい。
 実施の形態4.
 以下、図11を用いて実施の形態4に係るアンテナ装置について説明する。図11は、実施の形態4に係るアンテナ装置の側面図である。実施の形態4に係るアンテナ装置は、スルーホール106により、2つの導体を接続して微小ループアンテナ1を構成することを特徴とする。図10に記載した各構成の説明において、図1から図4、図9、及び図10示した構成と同じものについては同様の番号を付して説明を省略する。
 図11において、回路基板4は、多層回路基板であって、第1の導体101と第2の導体102とを電気的に接続するスルーホール106を備える。スルーホール106は、回路基板4の上面と下面とを電気的に接続する。スルーホール106は、回路基板4を穿孔し、孔の内壁に導体によるメッキを施すことで作成され、回路基板4の上面と下面とを電気的に接続する。本実施の形態においても、第1の導体101と第2の導体102は、予め板金加工により作成され、スルーホール106により接続される。また、第1の導体101、第2の導体102及びスルーホール106は、SMT(Surface Mount Technology)で実装する。
 本実施の形態のアンテナ装置によれば、第1の導体101と第2の導体102とをスルーホール106で電気的にするので、回路基板4に設けた孔に導体を挿入する必要がなく、作業工程、作業時間の短縮に繋がり、アンテナ製造工程におけるコスト低減を図ることができる。
 実施の形態5.
 以下、図12を用いて実施の形態5に係るアンテナ装置について説明する。図12は、実施の形態5に係るアンテナ装置の斜視図である。なお、以下の説明において、図1から図4、図9から図11示した構成と同じものについては同様の番号を付して説明を省略する。
 本実施の形態に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1を支持する支持手段(腕1071及び腕1081)を備える。腕1071の両端は、それぞれ回路基板4上の第1のパッド109及び第2のパッド110に接続されている。第1のパッド109および第2のパッド110は、回路基板4のグランド5を含む他の回路パターンとは電気的に接続されていない。さらに、第1のパッド109及び第2のパッド110は、回路基板4の下面で、腕1081の両端部とそれぞれ接続されている。腕1071及び腕1081は、それぞれ第1の導体101及び第2の導体102を回路基板4側から接している。すなわち、腕1071及び腕1081は、それぞれ第1の導体101及び第2の導体102を回路基板4側から支持している。また、腕1071及び腕1081は、ZX平面に沿って折り曲げられて形成されている。なお、図12に示したアンテナ装置の例において、腕1071及び腕1081は、ZX平面に沿って折り曲げられているものとしたが、第1の導体101又は第2の導体102を支持できれば平面を形成していなくてもよし、ZX平面に沿って形成されなくてもよい。
 なお、腕1071、1081は微小ループアンテナ1に給電される高周波信号の波長と比較して十分短く、微小ループアンテナ1の動作を妨げない程度の太さである。また、腕1071と腕1081の長さは、微小ループアンテナ1に給電される高周波信号の波長と比較して十分短く、更に幅も十分狭いため、微小ループアンテナ1の電気的な特性には影響を与えない。
 以上のように、実施の形態5に係るアンテナ装置は、第1のパッド109、第2のパッド110及び腕1071、1081によって、微小ループアンテナ1が回路基板4に固定されるので、微小ループアンテナ1の形状を保ち、更に微小ループアンテナ1のループ面がYZ平面に平行な面から動かないよう固定する効果が得られる。また、本実施の形態に係るアンテナ装置のように腕1071,1081を備え、この腕1071,1081の一部を回路基板4に接続することで、電気的な特性を確保しつつ微小ループアンテナ1の強度を確保することができる。
 なお、本実施の形態に係るアンテナ装置の説明においては、第1の導体101及び第2の導体102は、腕1071及び腕1081により、それぞれ4点で回路基板4と接続するものとした。しかし、回路基板4との接続点の数は4点に限定されるものではなく、さらに多くの接続点で回路基板4と接続しても同様の効果が得られる。
 実施の形態6.
 以下、図13から図17を用いて、実施の形態6に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態6に係るアンテナ装置は、第1の導体101及び第2の導体102のうち、少なくとも一方を回路基板4上に形成した導体パターンとすることを特徴とする。なお、以下の説明において、図1から図4、図9から図12示した構成と同じものについては同様の番号を付して説明を省略する。
 図13は、実施の形態6に係るアンテナ装置の斜視図であって、回路基板4の上面に第1の導体パターン6を形成した例である。本実施の形態に係るアンテナ装置は、図10又は図11に示した第1の導体101を排し、代わりに第1の導体パターン6を回路基板4の上面に設け、第1の導体パターン6と第2の導体102を電気的に接続している。微小ループアンテナ1は、第1の導体パターン6と第2の導体102によって構成される。
 第1の導体パターン6は、Y軸に平行な直線状の導体パターンであり、一端が給電回路2に接続されている。第2の導体102はコの字型の導体であり、一端が回路基板4のグランド5に、他端が第1の導体パターン6のもう一端に接続されている。第2の導体102は、この第1の導体パターン6と微小ループアンテナ1を構成し、この微小ループアンテナ1が形成するループ面がYZ面と平行となるように設けられる。また、第2の導体102は、この第2の導体102と第1の導体パターン6で囲まれた面の法線ベクトルnが、X軸方向を向くように設けられる。
 次に、図14を用いて、第2の導体102と第1の導体パターン6との接続について説明する。図14は、実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図である。第2の導体102と第1の導体パターン6との接続には、回路基板4に設けた孔に第2の導体102の一部を挿入し、第1の導体パターン6と導体102をはんだ等で接続する。これにより、第1の導体パターン6と第2の導体102によってYZ面に平行なループ面を有する微小ループアンテナ1が作られる。
 本実施の形態に係るアンテナ装置においても、微小ループアンテナ1が形成するループ面がYZ面に平行に設けられているので、ループ面を通る磁流Mが妨げられず、この微小ループアンテナ1に流れる微小ループモード電流Iの流れについても妨げられない。したがって、回路基板4上に流れるダイポールモード電流I´が大きくなることを抑制する。その結果、利用者の人体によるアンテナ性能への影響を抑制できる。また、実施の形態6に係る微小ループアンテナ1の偏波と放射パターンは、実施の形態1に係る微小ループアンテナ1の場合と同様であるため、利用者の胴体での反射を利用して携帯機から車両に向かう電波を強め、リモートキーレスシステムの作動距離を伸長する効果も得られる。
 更に、本実施の形態に係るアンテナ装置によれば、微小ループアンテナ1の一部を第1の導体パターン6で形成するため、回路基板4の回路パターンの形成時に第1の導体パターン6を形成することが可能となり、別途導体により微小ループアンテナ1を作製するための部品が削減され、その結果アンテナ装置の製造コストを削減する効果がある。更に、微小ループアンテナ1の一部が回路基板4上に形成されているため、微小ループアンテナ1が変形しにくいという効果もある。
 本実施の形態において、第2の導体102と第1の導体パターン6との接続には、回路基板4に設けた孔に第2の導体102の一部を挿入し、第1の導体パターン6と導体102をはんだで接続するものとしたが、第2の導体102と第1の導体パターン6との接続にスルーホール106を用いてもよい。図15は、実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図であって、導体をスルーホール106により電気的に接続する例である。この例においては、第1の導体パターン6、スルーホール106、第2の導体102によってループ状の微小ループアンテナ1が構成される。このように構成することで、第2の導体102を回路基板4の孔に挿入してはんだ付けする必要が無くなくなり、容易に第1の導体パターン6と第2の導体102とを接続することができる。
 本実施の形態に係るアンテナ装置において、微小ループアンテナ1を回路基板4の上面に設けた第1の導体パターン6と、回路基板4の下面に設けた第2の導体102とで構成するものとしたが、回路基板4の下面に第2の導体パターン9を形成し、回路基板4の上面に第1の導体101を設けることも可能である。
 さらに、第1の導体101及び第2の導体102の両方を導体パターンで構成することも可能である。図16は、実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図であって、回路基板4の表面に形成された導体パターンにより微小ループアンテナ1を構成する例である。第2の導体パターン9は、一端が回路基板4のグランド5に、もう一端がスルーホール106を介して第1の導体パターン6に接続されている。第1の導体パターン6、スルーホール106、第2の導体パターン9によって、ループ状の微小ループアンテナ1が構成される。この例において、微小ループアンテナ1は、全体が回路基板4に形成された導体パターンで構成されるので、微小ループアンテナ1製造時に回路基板4に形成された回路パターンの形成と同時に行うことができ、微小ループアンテナ1の製造を簡易とする。
 また、図11に示すアンテナ装置の回路基板4の下面に設けられた第2の導体102を取り外し、代わりに、回路基板4の上面に第1の導体パターン6を形成することも可能である。図17は、実施の形態6に係るアンテナ装置の側面図であって、回路基板4の上面に第1の導体パターン6と第1の導体101とを設けた例である。図17に示すような構成とする場合、微小ループアンテナ1を形成する作業が回路基板4の一方の面のみで完了するため、回路基板4にスルーホール106の形成処理又は穿孔処理を施す必要がない。さらに、回路基板4にスルーホール106を形成する必要がないため、回路基板4が多層基板に限定されることもない。そのため、更なるコスト削減効果、作業性向上効果が得られる。
 実施の形態7.
 以下、図18を用いて、実施の形態7に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態7に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1と給電回路2との間に平衡不平衡変換回路30を備えることを特徴とする。図18は、実施の形態7に係るアンテナ装置の斜視図である。以下の説明において、図1から図4、図9から図17に示した構成と同じものについては同様の番号を付して説明を省略する。
 平衡不平衡変換回路30は、一端が給電回路2に接続され、もう一端が微小ループアンテナ1に接続される。平衡不平衡変換回路30は、給電回路2から供給される不平衡信号を平衡信号に変換して微小ループアンテナ1に供給する。その結果、回路基板4にダイポールモード電流I´が流れることが抑制され、利用者の腕から放射される電波の影響が少なく、送信性能が安定したアンテナ装置が得られる。
 実施の形態8
 以下、図19から図21を用いて、実施の形態8に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態8に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1が、回路基板4上で微小ループアンテナ1のループ面の法線方向に偏って配置されることを特徴とする。以下の説明において、図1から図4、図9から図18に示した構成と同じものについては同様の番号を付して説明を省略する。
 図19は、実施の形態8に係るアンテナ装置の斜視図である。図19において、微小ループアンテナ1が、回路基板4上で微小ループアンテナ1のループ面の法線方向に偏って配置されている。具体的には、微小ループアンテナ1が、回路基板4上で-X軸方向に偏って配置されている。
 次に、図20を用いて、実施の形態8に係るアンテナ装置において、回路基板4を流れる電流について説明する。図20は、実施の形態8に係るアンテナ装置において、回路基板4を流れる電流について説明する図である。図20において、図の簡略化のため回路基板4上の回路パターンは省略している。また、給電回路2と微小ループアンテナ1の接続点、すなわち給電点には発信器40を記載する。
 給電点が回路基板4の微小ループアンテナ1のループ面の法線方向に偏っている場合、回路基板4に流れるダイポールモード電流I’は、X軸方向のダイポールモード電流Ix’と-Y軸方向のダイポールモード電流Iy’の和となり、図20に示すように、給電点から回路基板4の対角方向に流れる。すなわち、本実施の形態におけるダイポールモード電流I’は、図1に示したアンテナ装置のダイポールモード電流I’に比べて、このダイポールモード電流I’からの放射パターンが変化したことを示している。例えば、図20に示すように、回路基板4にダイポールモード電流I’が流れたとすると、ダイポールモード電流I’からの放射パターンは、給電点がX軸上の中点に有る場合(図1)と比較して+Z軸の方向から見て反時計回りに回転したパターンとなる。
 図21は、実施の形態8に係るアンテナ装置の効果を説明する図である。なお、下段の放射パターンの数値の単位は、dBiである。図21において、垂直偏波は磁流Mによる放射、水平偏波はダイポールモード電流I’からの放射である。このように、給電点の位置を変えることによって、ダイポールモード電流I’からの放射である水平偏波電界の指向性を変えられることが、実験的に確認されている。図21の(A)の配置では車両方向であるY軸方向の水平偏波利得は-35dBi程度であるのに対し、(B)の配置ではY方向の水平偏波利得は-50dBiである。また利用者の斜め右前方方向で観測した場合、(A)の配置では水平偏波利得が-30dBi、(B)の配置では-35dBiである。また、垂直偏波利得は(A)、(B)の配置でほとんど同一である。したがって、本実施の形態に係るアンテナ装置のように、回路基板4上の給電点の位置をループ面の法線方向へ移動させることで水平偏波電界の指向性を制御でき、車両方向に対して垂直水平双方の偏波の電界を放射するアンテナ装置が得られる。
 実施の形態9.
 以下、図22及び図23を用いて、実施の形態10に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態10に係るアンテナ装置は、微小ループアンテナ1と回路基板4のグランド5との接続点に、キャパシタ60を備えることを特徴とする。以下の説明において図1から図4、図9から図20に示した構成と同じものについては同様の番号を付して説明を省略する。
 図22は、実施の形態9に係るアンテナ装置において、微小ループアンテナ1とグランド5との間にキャパシタ60を挿入した例である。キャパシタ60は、微小ループアンテナ1と回路基板4のグランド5との間に直列に接続される。キャパシタ60の容量は、微小ループアンテナ1が本アンテナ装置の動作周波数で共振するよう決定される。このように構成することで、給電回路2と微小ループアンテナ1との間でインピーダンス整合が図られ、給電回路2から出力した電力が効率よく微小ループアンテナ1に供給される。
 また、キャパシタ60は微小ループアンテナ1と回路基板4のグランド5間に挿入されているが、微小ループアンテナ1と給電回路2との間に挿入しても同様の効果が得られる。また、本実施の形態に係るアンテナ装置において、キャパシタ60を1つ設けた例を説明したが、容量が適切に調整されていれば微小ループアンテナ1の両端にそれぞれ挿入してもよいし、3つ以上のキャパシタ60を用いて、微小ループアンテナ1と給電回路2との間でインピーダンス整合を図ってもよい。
 また、図23は、実施の形態9に係るアンテナ装置において、微小ループアンテナ1の給電点に対して並列にインダクタ61を設けた例である。インダクタ61は、給電回路2と微小ループアンテナ1との間でインピーダンス整合を図る。インダクタ61は、給電点に対して並列に設けられる。このように構成することで、給電回路2から出力した電力が効率よく微小ループアンテナ1に供給される。図23においては、1つのキャパシタ60が回路基板4と微小ループアンテナ1との間に挿入さているが、キャパシタ60の数は複数であってもよい。
 以上のように、本発明のアンテナ装置は、実施の形態1から実施の形態9に示すように、様々な形態とすることが可能であるが、微小ループアンテナ1の法線方向に回路パターンが存在しないように構成すれば、各構成の配置をさらに変更することも可能である。また、実施の形態1から実施の形態9に係るアンテナ装置を組み合わせることも当然可能である。
 さらに、実施の形態1から実施の形態9に係るアンテナ装置は、リモートキーレスシステムの携帯機に搭載するアンテナ装置について説明したが、このアンテナ装置の適用先はリモートキーレスシステムの携帯機に限らない。例えば、利用者が操作対象機器に向けて操作する無線遠隔操作装置に搭載されるアンテナ装置に適用することが有効である。更に、本発明のアンテナ装置の説明において、微小ループアンテナ1から電波を放射する携帯機を例にとり説明したが、アンテナ装置の可逆性(reciprocity)により、例えば、車両側に設けられる受信機について適用した場合においても、上述した同様の効果が得られることは明らかである。
 1 微小ループアンテナ、2 給電回路(送信回路)、3 スイッチ、4 回路基板、ス、5 グランド、6 導体パターン (第1の導体パターン)、9 導体パターン(第2の導体パターン)、12 LF通信用コイル、30 平衡不平衡変換回路、40 発振器、60 キャパシタ、61 インダクタ、101 第1の導体、102 第2の導体、103 接続部、106 スルーホール、109 第1のパッド、110 第2のパッド、1071、1081 腕(支持手段)

Claims (14)

  1. 回路基板と、前記回路基板表面に導体で形成された回路パターンと、前記回路基板に実装され、2つの端部を有する導体によりループ状に形成される微小ループアンテナと、を備えるアンテナ装置において、
    前記回路パターンは、
    少なくとも前記微小ループアンテナに電力を供給する給電回路と、グランドとから構成され、
    前記微小ループアンテナは、
    前記2つの端部を有する導体の一端が前記給電回路に接続され、他端が前記グランドに接続され、前記2つの端部を有する導体のループ面が前記回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、前記ループ面を通る法線が前記回路パターンを通過しないように前記回路基板に実装されることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記微小ループアンテナは、
    前記回路基板に対して上方に設けられる第1の導体及び前記回路基板に対して下方に設けられる第2の導体から形成され、
    前記第1の導体は、一端が前記給電回路に接続され、他端が前記第2の導体の端部に接続され、
    前記第2の導体は、前記第1の導体に接続された端部の反対側の端部が前記回路基板のグランドに接続されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記微小ループアンテナは、
    少なくとも前記第1の導体又は前記第2の導体のうちいずれか1つが前記回路基板上に導体パターンで形成されることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
  4. 前記回路基板は、
    前記第1の導体の端部と前記第2の導体の端部とを電気的に接続するスルーホールを備えることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
  5. 前記微小ループアンテナは、
    前記給電回路と接続される端部が前記回路基板における前記微小ループアンテナのループ面の法線方向の幅の中点に設けられることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  6. 前記微小ループアンテナは、
    前記回路パターンと平衡不平衡変換回路を介して接続されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  7. 前記回路基板に設けられ、前記第1の導体及び前記第2の導体のうち少なくとも一方を支持する支持手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  8. 前記微小ループアンテナの導体の長さが、該微小ループアンテナが放射する電波の波長の0.3倍以下の長さであることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  9. 前記微小ループアンテナと前記給電回路との間又は前記微小ループアンテナと前記グランドとの間に、インピーダンスの整合をとるキャパシタを備えることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  10. 前記給電回路と前記微小ループアンテナとが接続される給電点に対し並列に設けられ、前記給電回路と前記微小ループアンテナとの間のインピーダンスの整合をとるインダクタを備えることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  11. 前記微小ループアンテナは、針金状の導体で形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。
  12. 前記微小ループアンテナは、
    前記回路基板の前記回路パターンが形成される平面に対して対称な形状で形成されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  13. 前記回路基板は、縦長に形成され、
    前記回路パターンは、前記給電回路を制御するスイッチを備え、
    前記微小ループアンテナは、前記回路基板の長手方向の端に設けられ、
    前記スイッチは、前記回路基板の前記微小ループアンテナが設けられた端の反対側の端に形成されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  14. 電力が供給されることにより電波を放射する微小ループアンテナを備えるアンテナ装置の製造方法において、
    回路基板上に前記微小ループアンテナに電力を供給する給電回路と、グランドとを有する回路パターンを形成する工程と、
    予め折り曲げられた第1の導体の一端を前記給電回路と接続し、他端を予め折り曲げられた第2の導体と接続し、該第2の導体の前記第1の導体と接続された端部の反対側の端部を前記回路基板のグランドに接続することにより、前記微小ループアンテナを形成する接続工程と、を有し、
    前記接続工程は、前記第1の導体と前記第2の導体とから形成されるループ面が前記回路パターンが形成される平面に対して垂直かつ、前記ループ面を通る法線が前記回路パターンを通過しないように、前記第1の導体及び前記第2の導体を前記回路基板に接続することを特徴とするアンテナ製造方法。
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