アンテナ装置

【課題】共振周波数の調整機構を設けても、装置体格を小型化することができ、部品コストも低く抑えることができるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】車両の車外送信機（車内送信機）は、例えばＬＦ電波を送信するアンテナユニット１４を備える。アンテナユニット１４は、ボビン１８にコイル１９が複数巻回されたコイルユニット１６と、高透磁率を有するコア１７とを備える。アンテナユニット１４は、コイル１９に対するコア１７の位置を動かすことによってアンテナの共振周波数を調整する第１共振周波数調整機構２３を備える。よって、コア１７をコイルユニット１６に対してコイル軸心方向に動かして位置合わせをすることにより、アンテナのインダクタンス、つまり共振周波数を調整する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ装置には小型化／高出力化のニーズがあり、このニーズを満たすにはＱ（Quality factor）値を上げることが一般的に知られている。Ｑ値は、Ｑ＝ωＬ／Ｒ（Ｌ：インダクタンス、Ｒ：抵抗）により求まり、Ｑ値を高く設定すれば、Ｌが高い値をとるということになる。Ｌが大きければ電流が小さくても高出力が得られるため、Ｑ値を高い値に設定することで、アンテナ装置の小型化／高出力化が満足される。
【０００３】
図１０に、Ｑ値の波形特性を示す。なお、同図の縦軸は、インピーダンスであり、横軸が周波数である。同図に示されるように、Ｑ値が低ければ、インピーダンス（共振周波数）の変動ばらつきは小さく収まるものの、Ｑ値を高くすると、インピーダンス（共振周波数）の変動ばらつきは大きくなってしまうことが分かる。よって、アンテナ装置の小型化／高出力化を狙ってＱ値を高くとると、背反として、共振周波数変動による電界強度ばらつきが大きくなる懸念がある。
【０００４】
そこで、共振周波数変動を狭い範囲に抑えるために、例えば特許文献１〜３の技術が周知である。これら文献１〜３は、コアにアンテナ線を巻回した主アンテナに対して、サブコアの位置や向き等を変えることで、共振周波数を調整する技術である。特許文献１は、アンテナに対してネジコアを前後に動かす技術である。特許文献２は、アンテナに対して半月状のコアを回転させる技術である。特許文献３は、板状コアを前後に動かす技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３５１０４号公報
【特許文献２】特許第４１８６８１８号公報
【特許文献３】特許第４２５４８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１〜３は、主アンテナの他にサブコアが必要となる技術であるので、サブコア分だけ装置体格の全長が長くなったり、部品コストが高くなったりする問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、共振周波数の調整機構を設けても、装置体格を小型化することができ、部品コストも低く抑えることができるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記問題点を解決するために、本発明では、高透磁率のコアにアンテナ線を巻き付け、環状の当該アンテナ線が共振回路のコイルとなるアンテナ装置において、少なくとも前記コイルを備えるコイルユニットに対し、前記コア自体を動かして位置調整することにより共振周波数を調整する共振周波数調整機構を備えたことを要旨とする。
【０００９】
本発明の構成によれば、コア自体をコイルユニットに対して動かして共振周波数を調整するので、共振周波数を調整するために他の部品を必要とせずに済む。よって、アンテナ装置に共振周波数の調整機能を持たせたとしても、装置体格を小型に抑えることが可能となり、部品コストも低く抑えることが可能となる。
【００１０】
本発明では、前記共振周波数調整機構は、前記コア及び前記コイルユニットの一方に設けられた突部と、前記した２者の他方に設けられた複数の溝部とを備え、複数の前記溝部の１つに前記突部を係止することにより、前記コアを前記コイルユニットに対して位置決めし、該位置にて共振周波数が決まることを要旨とする。この構成によれば、コイルユニットに対するコアの位置が突部と溝部との係止により決まるので、コアの位置合わせがし易くなる。また、位置決め時には、突と溝とが引っ掛かる構造をとるので、コアの位置ずれも生じ難くすることが可能となる。
【００１１】
本発明では、前記コイルを主巻線と補助巻線との分割巻きとし、前記主巻線と前記補助巻線との間隔を調整することにより共振周波数を調整する第２共振周波数調整機構を備えたことを要旨とする。この構成によれば、主巻線と補助巻線との間隔（ギャップ）によっても共振周波数の調整が可能となるので、共振周波数を所望の値に一致させ易くなる。
【００１２】
本発明では、前記コアを挿し込んだ前記コイルユニットをケースに取り付けたとき、ばね状の前記突部を前記ケースの壁面で押え付けることにより、前記突部及び前記溝部の位置状態を保持する位置保持機構を備えたことを要旨とする。この構成によれば、突部が位置保持機構によって溝部にしっかりと固定されるので、コアの位置ずれ防止に効果が高くなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、共振周波数の調整機構を設けても、装置体格を小型化することができ、部品コストも低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態のキー操作フリーシステムの構成図。
【図２】送信機の斜視図。
【図３】送信機を一側面側から見たときの分解斜視図。
【図４】送信機を他側面側から見たときの分解斜視図。
【図５】アンテナユニットの分解斜視図。
【図６】第１共振周波数調整機構の構造を示す断面図。
【図７】（ａ）はコア位置とインダクタンス変化率との関係を示すグラフ、（ｂ）はコイルギャップを変えた各アンテナの模式図。
【図８】コイルギャップとインダクタンス変化率との関係を示すグラフ。
【図９】（ａ）はコイル巻数比とインダクタンス変化率との関係を示すグラフ、（ｂ）はコイル巻数比を変えた各アンテナの模式図。
【図１０】従来のＱ値の周波数特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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９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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
図２〜図６に、車外送信機９の構造を示す。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、ここでは車外送信機９についてのみ説明する。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１３が設けられている。ケース１３は、長細い中空の箱状を呈するとともに、樹脂により形成されている。車外送信機９は、例えばドア等の車体ボディ（金属等の鉄板）に、ネジ等により組み付けられている。
【００２０】
図３及び図４に示すように、ケース１３の内部には、車外送信機９のアンテナユニット１４が収納されている。ケース１３において長手方向の側部（図２及び図３の紙面右側の側部）には、開口部１５が形成され、この開口部１５からアンテナユニット１４がケース１３の内部に収納される。
【００２１】
図５に示すように、アンテナユニット１４には、アンテナ線（電線）が複数巻回されたコイルユニット１６と、高透磁率の材料（例えばフェライト）からなる棒状のコア１７とが設けられている。コイルユニット１６には、アンテナ線の巻回するための樹脂製のボビン１８と、ボビン１８に巻き付けられた環状のアンテナ線の群からなるコイル１９とが設けられている。ボビン１８において長手方向の側部（図５の左側の側部）には、開口部２０が設けられ、この開口部２０からコア１７がボビン１８の内部に収納される。アンテナユニット１４は、コイル１９をＬ（インダクタンス）とし、アンテナユニット１４の基板（図示略）に実装されたコンデンサをＣ（キャパシタンス）とする直列回路からなる。また、コイル１９は、アンテナユニット１４をボビン１８に取り付けたとき、コア１７の周囲に巻き付く取り付け状態をとる。
【００２２】
ボビン１８の根元には、アンテナユニット１４をケース１３に固定する一対の係止突２１，２１（図３〜図５では一方のみ図示）が設けられている。よって、アンテナユニット１４がケース１３に取り付けられたとき、係止突２１，２１がケース１３の係止孔２２，２２に係止することで、アンテナユニット１４がケース１３から抜け止めされる。
【００２３】
図３〜図５に示すように、アンテナユニット１４には、コイル１９に対するコア１７の位置を動かすことによってアンテナの共振周波数ｆｃを調整する第１共振周波数調整機構２３が設けられている。ところで、共振周波数ｆｃは、直列共振回路のインダクタンスをＬとし、キャパシタンスをＣとすると、次式により求まることが知られている。
【００２４】
【数１】

ここで、コイル１９に対してコア１７をコイル１９の軸心方向（コイル軸心方向：図３及び図５のＸ軸方向）に動かすと、コイル１９のインダクタンスが変化する現状がある。よって、コア１７をコイル１９に対して動かしてインダクタンスを調整すれば、結果として、共振周波数ｆｃを所望の値に切り換えることが可能である。従って、本例の共振周波数調整機構２３は、この原理を用いて、共振周波数ｆｃを調整する。
【００２５】
この場合、コア１７は、コイルユニット１６（ボビン１８）に対して、コイル軸心方向に直線往復移動可能となっている。そして、コア１７をボビン１８に対して動かして所定位置に位置させることにより、所望の共振周波数ｆｃに合わせ込む。
【００２６】
図６に示すように、本例の第１共振周波数調整機構２３には、コア１７のコイル軸心方向の位置を段階的に設定する位置設定部２４が設けられている。この場合、ボビン１８には、コア１７に係止可能なバネ状のボビン突起部２５が設けられている。ボビン突起部２５は、根元を支点に高さ方向（図６のＺ軸方向）に動く。一方、コア１７の上面において挿込方向の端部には、ボビン突起部２５が係止する複数の凹部２６が設けられている。これら複数の凹部２６は、コア１７の長手方向に沿って等間隔に配置されている。なお、ボビン突起部２５が突部に相当し、凹部２６が溝部に相当する。
【００２７】
また、共振周波数調整機構２３には、位置設定部２４が決めた位置を強固に保持する位置保持機構２７が設けられている。この場合、ボビン突起部２５の上面には、ボビン突起部２５の位置決め状態を保持するときに機能する抑え突２８が部分的に突設されている。アンテナユニット１４がケース１３に収納された際、ボビン突起部２５は抑え突２８がケース１３の内面（壁面）１３ａによって上から押されることにより、ボビン突起部２５が凹部２６に強く固定される。
【００２８】
さらに、本例のアンテナユニット１４は、コイル１９を分割巻きとすることで共振周波数ｆｃを調整する第２共振周波数調整機構２９が設けられている。本例の場合、コア１７の挿込方向手前側を第１分割コイル１９ａし、コア１７の挿込方向奥側を第２分割コイル１９ｂとする。そして、第１分割コイル１９ａ及び第２分割コイル１９ｂの間の間隔（以降、コイルギャップＴと記す）や、第１分割コイル１９ａ及び第２分割コイル１９ｂの巻数（コイルターン数Ｎ）を調整することで、インダクタンス（共振周波数ｆｃ）を調整する。なお、分割コイル１９ａ，１９ｂが主巻線及び補助巻線を構成する。
【００２９】
次に、本例のアンテナの作用を、図５〜図９を用いて説明する。
車外送信機９（車内送信機１０）を組み立てるとき、図５に示すように、用意したコイルユニット１６にコア１７を挿し込み、ボビン突起部２５を複数の凹部２６のうちの所定の１つに係止する。このとき、複数の凹部２６のうち、所望の共振周波数ｆｃを出力できるコア位置となる凹部２６にボビン突起部２５を係止して、コア１７をコイルユニット１６に取り付ける。この部品組み付けによって、コイルユニット１６及びコア１７が１つのアンテナユニット１４となり、アンテナの共振周波数ｆｃが所望値に一致する。
【００３０】
そして、このアンテナユニット１４を開口部１５からケース１３の内部に挿し込み、アンテナユニット１４をケース１３に組み付ける。このとき、図６に示すように、ボビン突起部２５がケース１３の内面１３ａによって上から押され、ボビン突起部２５が凹部２６に強く固定される。これにより、コア１７がコイルユニット１６（ボビン１８）に強固に固定され、コア１７がコイルユニット１６に対して位置ずれするような状況が生じ難くなる。
【００３１】
図７（ａ）に、コア１７の位置とインダクタンスの変動率との関係を示す。なお、この場合、図７（ｂ）に示すように、コイルギャップＴが、５mm、１０mm、１５mm、２０mmの４パターンを図示する。同図からも分かるように、コア１７をボビン１８に対して動かせば、インダクタンスの変動率が変わり、結果、インダクタンス（共振周波数ｆｃ）を調整できることが分かる。よって、コア１７をボビン１８に対してスライド移動させ、所望の共振周波数ｆｃを送信できる位置にコア１７を配置する。
【００３２】
続いて、図８に、コイルギャップＴと、コア移動１mm当たりのインダクタンスの変化率との関係を示す。同図からも分かるように、コイルギャップＴが大きくなれば、コア移動１mm当たりのインダクタンスの変化率が大きくなる。よって、共振周波数ｆｃを細かな値で切り換えたい場合は、コイルギャップＴを小さめに設定し、一方で共振周波数ｆｃを大きく切り換えたい場合は、コイルギャップＴを大きめに設定する。
【００３３】
また、図９（ａ）に、第１分割コイル１９ａ及び第２分割コイル１９ｂの巻数比と、コア移動１mm当たりのインダクタンスの変化率との関係を示し、図９（ｂ）に、各巻数比のアンテナの外観を示す。同図からも分かるように、巻数比が大きくなれば、コア移動１mm当たりのインダクタンスの変化率が大きくなる。よって、共振周波数ｆｃを細かな値で切り換えたい場合は、巻数比を小さめに設定し、一方で共振周波数ｆｃを大きく切り換えたい場合は、巻数比を大きめに設定する。
【００３４】
以上により、本例においては、コイルユニット１６に対してコア１７自体を動かすことにより共振周波数ｆｃを調整可能な第１共振周波数調整機構２３を設けたので、他の別部品を使用することなく共振周波数ｆｃを所望の値に合わせ込むことができる。よって、アンテナユニット１４にこの種の共振周波数調整機構を設けたとしても、装置体格を小型に抑えつつ、部品コストも低く抑えた上で、アンテナユニット１４の共振周波数ｆｃを調整することが可能となる。
【００３５】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）コア１７をコイルユニット１６に対してコイル軸心方向に沿って動かすことにより、アンテナユニット１４の共振周波数ｆｃを調整する第１共振周波数調整機構２３を設けた。よって、他の別部品を使用することなく共振周波数ｆｃを調整することが可能となるので、アンテナユニット１４にこの種の共振周波数調整機構を設けたとしても、アンテナユニット１４のコイル軸心方向の装置体格を小型に抑えることができる。
【００３６】
（２）第１共振周波数調整機構２３はサブコア等の他の部品を不要とする構造をとるので、アンテナユニット１４ひいては車外送信機９や車内送信機１０の部品コストを低く抑えることができる。
【００３７】
（３）第１共振周波数調整機構２３は、ボビン１８に設けたボビン突起部２５を、コア１７に設けた複数の凹部２６の特定の１つに係止することにより、コア１７の位置、つまり共振周波数ｆｃを決める構造をとる。よって、コイルユニット１６に対するコア１７の位置を、単に突を溝に引っ掛けるという作業にて決めることが可能となるので、コア１７の位置合わせがし易い利点がある。また、位置決め時には、ボビン突起部２５が凹部２６に引っ掛かる状態をとるので、コア１７の位置ずれも生じ難くすることができる。
【００３８】
（４）第１分割コイル１９ａと第２分割コイル１９ｂとの間のギャップＴや、第１分割コイル１９ａ及び第２分割コイル１９ｂの巻線比（各ターン数Ｎ）を切り換えることにより、共振周波数ｆｃを調整可能な第２共振周波数調整機構２９を設けた。よって、コイルギャップＴや巻線比を調整することによっても、共振周波数ｆｃを所望の値に合わせ込むことができる。
【００３９】
（５）第１共振周波数調整機構２３（ボビン突起部２５及び凹部２６）が設定したコア１７の位置を保持する位置保持機構２７を設けた。よって、ボビン突起部２５が位置保持機構２７によって凹部２６にしっかりと固定されるので、コア１７の位置ずれ防止に効果が高くなる。
【００４０】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・ボビン突起部２５を凹部２６に係止した後、これらを例えば接着剤にて固定してもよい。
【００４１】
・コイルギャップＴやコイルターン数Ｎは、必要とする電界強度に応じて、適宜変更可能である。
・共振回路は、直列共振回路に限定されず、並列共振回路としてもよい。
【００４２】
・アンテナ装置設置場所は、車両ボディに限定されず、他の場所に適宜変更可能である。
・アンテナ装置は、バーアンテナに限らず、他のアンテナ種類が採用可能である。
【００４３】
・第１共振周波数調整機構２３は、突と複数の溝からなる位置設定部２４を有することに限定されない。例えば、コア１７をボビン１８に対して単に圧入にて取り付けるようにし、コア１７の挿込量にてインダクタンス（共振周波数ｆｃ）を調整するものでもよい。
【００４４】
・コイルユニット１６は、ボビン１８及びコイル１９からなるユニット部品に限定されず、例えばコイル１９のみから構成されてもよい。
・ボビン１８及びコア１７に位置決め用の突及び溝を設ける場合、ボビン１８に複数の位置決め用の溝を設け、コア１７に突を設けてもよい。
【００４５】
・ボビン突起部２５や凹部２６の形状は、実施形態に述べたものに限定されず、適宜変更可能である。
・位置保持機構２７は、ケース１３の内面１３ａでボビン突起部２５を抑える構造に限定されず、例えばケース１３に新たに突を設け、この突にてボビン突起部２５を押え込む構造をとってもよい。
【００４６】
・コイル１９を分割式とするとき、２つに分割することに限定されず、３つ以上としてもよい。
・コア１７をコイルユニット１６に対して動かすとき、移動開始の基準位置はどの位置でもよい。
【００４７】
・突部は、ばね状のボビン突起部２５に限定されず、例えば単なる山状の突でもよい。
・溝部の孔／穴の形状や深さは、適宜変更可能である。
・アンテナ装置は、車外送信機９及び車内送信機１０の両方に適用されることに限らず、一方のみに適用してもよい。
【００４８】
・アンテナ装置は、車両用アンテナに限定されず、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について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００４９】
（イ）請求項１〜４のいずれかにおいて、前記コアを前記コイルユニットに対して動かしたときの位置を保持する位置固定機構を備えた。この構成によれば、位置固定機構によってコアとコイルユニットを、位置決め状態にて保持することが可能となる。
【００５０】
（ロ）請求項１〜４、前記技術的思想（イ）のいずれかにおいて、前記コイルユニットは、前記コイルと、当該コイルを巻き付けるボビンとからなる。この構成によれば、ボビンにアンテナ線を巻き付けて、これをコイルユニットとして用いることが可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
９…アンテナ装置を構成する車外送信機、１０…アンテナ装置を構成する車内送信機、１３…ケース、１３ａ…壁面としての内面、１６…コイルユニット、１７…コア、１９…コイル、１９ａ…主巻線又は補助巻線を構成する第１分割コイル、１９ｂ…主巻線又は補助巻線を構成する第２分割コイル、２３…共振周波数調整機構としての第１共振周波数調整機構、２５…突部としてのボビン突起部、２６…溝部としての凹部、２７…位置保持機構、２９…第２共振周波数調整機構、ｆｃ…共振周波数、Ｔ…間隔としてのコイルギャップ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
高透磁率のコアにアンテナ線を巻き付け、環状の当該アンテナ線が共振回路のコイルとなるアンテナ装置において、
少なくとも前記コイルを備えるコイルユニットに対し、前記コア自体を動かして位置調整することにより共振周波数を調整する共振周波数調整機構を備えた
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記共振周波数調整機構は、前記コア及び前記コイルユニットの一方に設けられた突部と、前記した２者の他方に設けられた複数の溝部とを備え、複数の前記溝部の１つに前記突部を係止することにより、前記コアを前記コイルユニットに対して位置決めし、該位置にて共振周波数が決まる
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記コイルを主巻線と補助巻線との分割巻きとし、前記主巻線と前記補助巻線との間隔を調整することにより共振周波数を調整する第２共振周波数調整機構を備えた
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。
【請求項４】
前記コアを挿し込んだ前記コイルユニットをケースに取り付けたとき、ばね状の前記突部を前記ケースの壁面で押え付けることにより、前記突部及び前記溝部の位置状態を保持する位置保持機構を備えた
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ装置。

【図１】