(57)【要約】【課題】可動部材の動きに連動して２次アンテナの位置が切り替わっても、好適な通信成立性を維持することができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置９は、車体側に設けられた１次アンテナ１１と、車両ドア４の窓ガラス１４に取り付けられた２次アンテナ１２とを備える。１次アンテナ１１には、窓ガラス１４の開方向に沿ってループ断面積（ループ周長さ、ループ径）が徐々に大きく、かつループ中心が徐々に変位していくように、複数の偏心巻線部２２が設けられる。窓ガラス１４が閉状態のときには、最も径の小さい第１偏心巻線部２２ａが２次アンテナ１２に対向する。窓ガラス１４が開操作されると、２次アンテナ１２は第２偏心巻線部２２ｂや第４偏心巻線部２２ｃに対向させられ、１次アンテナ１１及び２次アンテナ１２の電磁結合が維持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉開される可動部材に、１次アンテナ及び通信端末の間で通信される電波を中継可能な２次アンテナが取り付けられ、当該２次アンテナを通じて前記１次アンテナ及び通信端末を通信させるアンテナ装置において、
前記１次アンテナは、前記２次アンテナと電磁結合する部分となるコイル状の電磁結合部を備え、
当該電磁結合部は、コイルのループ断面積が互いに異なる偏心した複数の偏心巻線部を備えた
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
複数の前記偏心巻線部は、前記可動部材が閉位置をとるとき、コイルのループ断面積の最も小さいものが、前記２次アンテナの電磁結合部に位置するように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
複数の前記偏心巻線部は、前記可動部材が閉位置をとるとき、前記２次アンテナとの電磁結合の度合いが最も大きくなるように配列されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
複数の前記偏心巻線部は、各ループ中心を繋ぐ線が前記可動部材の移動方向に沿うように、位置が整列されている
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
複数の前記偏心巻線部は、コイルの少なくとも一部分が重ね合わされて形成されている
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次アンテナを２次アンテナに電磁結合させ、２次アンテナを通じて通信端末との通信を実行させるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１次アンテナ及び通信端末の間で通信される電波を中継可能な２次アンテナを車両ドアの窓ガラスに取り付け、その２次アンテナを通じて１次アンテナを通信端末と通信させるアンテナ装置が周知である（特許文献１等参照）。この技術を用いれば、窓ガラスという広いスペースに２次アンテナを配置することが可能となるので、アンテナ面積を広くとるのに有利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５８８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の１次アンテナでは、コイルのループにおいて、それぞれの場所に応じて磁束の強さが異なる現状がある。具体的には、コイルのループ中央は磁束が強く、ループの端は磁束が弱い。このため、窓ガラスの開閉位置、すなわち１次アンテナ及び２次アンテナの対面位置によっては、１次アンテナの磁束の弱い箇所に２次アンテナが対面することもある。この場合、２次アンテナの出力が弱くなり、通信の確立性という点で問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、可動部材の動きに連動して２次アンテナの位置が切り替わっても、好適な通信成立性を維持す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】
【０００６】
前記問題点を解決するアンテナ装置は、閉開される可動部材に、１次アンテナ及び通信端末の間で通信される電波を中継可能な２次アンテナが取り付けられ、当該２次アンテナを通じて前記１次アンテナ及び通信端末を通信させる構成において、前記１次アンテナは、前記２次アンテナと電磁結合する部分となるコイル状の電磁結合部を備え、当該電磁結合部は、コイルのループ断面積が互いに異なる偏心した複数の偏心巻線部を備えた。
【０００７】
本構成によれば、コイルのループ断面積及びループ中心が各々異なる複数の偏心巻線部を１次アンテナに一体に設け、可動部材が開閉されて２次アンテナの位置が変化したときには、複数の偏心巻線部のいずれかのループ中心に２次アンテナが位置合わせされる。このため、可動部材が変位して２次アンテナの位置が変化しても、２次アンテナが偏心巻線部のループ中心に対面されて、高い電磁結合力により１次アンテナ及び２次アンテナが結合される。よって、可動部材と連動する２次アンテナにおいて、１次アンテナとの間の好適な通信成立性を維持することが可能となる。
【０００８】
前記アンテナ装置において、複数の前記偏心巻線部は、前記可動部材が閉位置をとるとき、コイルのループ断面積の最も小さいものが、前記２次アンテナの電磁結合部に位置するように形成されていることが好ましい。この構成によれば、可動部材が閉状態という使用頻度が最も高いときに、２次アンテナを、ループ断面積が最も小さい偏心巻線部に位置合わせする。このため、可動部材が閉状態という使用頻度が最も高いとき、常に好適な通信成立性を満足させておくことが可能となる。
【０００９】
前記アンテナ装置において、複数の前記偏心巻線部は、前記可動部材が閉位置をとるとき、前記２次アンテナとの電磁結合の度合いが最も大きくなるように配列されていることが好ましい。この構成によれば、可動部材が閉状態という使用頻度が最も高いときに、１次アンテナ及び２次アンテナの電磁結合を最も大きくしておける。このため、可動部材が閉状態という使用頻度が最も高いとき、常に好適な通信成立性を満足させておくことが可能となる。
【００１０】
前記アンテナ装置において、複数の前記偏心巻線部は、各ループ中心を繋ぐ線が前記可動部材の移動方向に沿うように、位置が整列されていることが好ましい。この構成によれば、可動部材が可動して２次アンテナが他の偏心巻線部に対面するようになっても、常にループ中心に位置合わせされるので、２次アンテナの通信成立性を維持するのに一層有利となる。
【００１１】
前記アンテナ装置において、複数の前記偏心巻線部は、コイルの少なくとも一部分が重ね合わされて形成されていることが好ましい。この構成によれば、それぞれの偏心巻線部において巻数を多くとることが可能となるので、２次アンテナの通信成立性を確保するのに一層有利となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可動部材の動きに連動して２次アンテナの位置が切り替わっても、好適な通信成立性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態のセキュリティシステム及びアンテナ装置の構成図。
【図２】２次アンテナの概要図。
【図３】１次アンテナの概要図。
【図４】１次アンテナの展開図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はガラス開操作時のアンテナ装置の動作図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は別例の１次アンテナの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、アンテナ装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、通信端末２との無線によるＩＤ照合の照合結果に基づき車載機器を制御するセキュリティシステム３を備える。本例のセキュリティシステム３は、例えば車両ドア４の施解錠を制御するものである。セキュリティシステム３の通信には、例えば近距離無線通信を使用するとよい。近距離無線には、例えば近接場型（ＮＦＣ（Near Field Communication））、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）などがある。
【００１５】
通信端末２は、例えば車両１の専用キーとして設けられた電子キー、認証カードの一種であるＩＣカード、高機能携帯電話等の携帯端末であることが好ましい。通信端末２のメモリ（図示略）には、通信端末２の固有ＩＤとして通信端末キーＩＤが書き込み保存されている。
【００１６】
車両１は、通信端末２とＩＤ照合を実行する端末認証ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５と、車載電装品の電源を管理するボディＥＣＵ６とを備える。これらＥＣＵは、車内の通信線７を通じて接続されている。端末認証ＥＣＵ５のメモリには、端末認証ＥＣＵ５（車両１）に登録された通信端末２のＩＤである通信端末キーＩＤが書き込み保存されている。ボディＥＣＵ６は、車両ドア４に配設されたドア錠８の作動を制御する。
【００１７】
車両１は、車両１においてセキュリティシステム３の電波の送受信を実行するアンテナ装置９を備える。アンテナ装置９は、端末認証ＥＣＵ５に接続された１次アンテナ１１と、通信端末２及び１次アンテナ１１の間で送受される電波を中継する２次アンテナ１２とを備える。１次アンテナ１１は、車両ドア４のガラス部分ではないドア本体１３に取り付けられる。２次アンテナ１２は、車両ドア４の窓ガラス１４に取り付けられる。
【００１８】
図２に示すように、２次アンテナ１２は、１次アンテナ１１と電磁結合する部分となる電磁結合部１５と、通信される電波のポートとなる入出力部１６と、これらを繋げる細幅の連結部１７とを備える。電磁結合部１５、入出力部１６及び連結部１７は、１本のアンテナ線を、必要とする形状に沿わせて複数周巻くことにより形成されている。電磁結合部１５は、例えば略四角形状に形成されるとともに、閉状態の窓ガラス１４においてドア本体１３（ドア壁）の内部に隠れるドア壁内隠れ部１８に配置される。入出力部１６は、例えば円環状に形成されるとともに、窓ガラス１４の可視部１９に配置される。
【００１９】
図３に示すように、１次アンテナ１１は、２次アンテナ１２（電磁結合部１５）と電磁結合する部分となるコイル状の電磁結合部２１を備える。電磁結合部２１は、コイルのループ断面積Ｓが互いに異なる偏心した複数の偏心巻線部２２を備える。これら偏心巻線部２２は、ループの周長さ、又はループ径が互いに異なるともいえる。複数の偏心巻線部２２は、１本のアンテナ線を、必要とする形状に沿わせて複数周巻くことにより形成されている。
【００２０】
本例の偏心巻線部２２は、窓ガラス１４の開閉方向（図３の矢印Ａ方向）に沿うように、３つ並び配置されている。本例の場合、窓ガラス１４の開方向（図３の矢印Ａ１方向）に沿って、図中の最も上のものを第１偏心巻線部２２ａとし、真ん中のものを第２偏心巻線部２２ｂとし、最も下のものを第３偏心巻線部２２ｃとする。
【００２１】
図４に、１次アンテナ１１の展開図を図示する。第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃは、各ループ中心Ｐ１〜Ｐ３を繋げた線Ｌｋが窓ガラス１４の開閉方向に沿うように、位置が整列されている。第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃは、窓ガラス１４の開方向に沿い、コイルのループ断面積Ｓが順に大きくなるように形成されている。すなわち、ループ断面積Ｓは、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３の関係を満足するように形成されている。こうすると、第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃの巻数が同じであっても、なお、第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃの巻数は、同じとしてもよいが、２２ａから２２ｃに従って巻数を減らしてもよい。
【００２２】
第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃの巻数を同じとして面積をＳ１＜Ｓ２＜Ｓ３と設定したとき、または第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃの巻数を順に減らしていったとき、いずれもインダクタンス値はＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３となる。インダクタンスＬ１は、第１偏心巻線部２２ａのインダクタンス値であり、インダクタンスＬ２は、第２偏心巻線部２２ｂのインダクタンス値であり、インダクタンスＬ３は、第３偏心巻線部２２ｃのインダクタンス値である。
【００２３】
また、第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃは、窓ガラス１４の開方向に沿ってループ中心Ｐが徐々に変位するようになっている。具体的には、第１偏心巻線部２２ａにおいて電磁結合部１５が位置合わせされるループ中心Ｐ１は、第１偏心巻線部２２ａの中心に設定されている。第２偏心巻線部２２ｂにおいて電磁結合部１５が位置合わせされるループ中心Ｐ２は、第１偏心巻線部２２ａの下側の辺２２ａ−２が磁束通路に干渉しないように、第２偏心巻線部２２ｂにおいて下方寄りの位置に配置されている。第３偏心巻線部２２ｃにおいて電磁結合部１５が位置合わせされるループ中心Ｐ３は、第２偏心巻線部２２ｂの下側の辺２２ｂ−２が磁束通路に干渉しないように、第３偏心巻線部２２ｃにおいて下方寄りの位置に配置されている。
【００２４】
複数の偏心巻線部２２は、ループの少なくとも一部分が重なるように配置されている。具体的に述べると、第１偏心巻線部２２ａの一辺（上辺）２２ａ−１は、第２偏心巻線部２２ｂのループと、第３偏心巻線部２２ｃのループとに共用されている。なお、本例の各図において、第１偏心巻線部２２ａ〜第３偏心巻線部２２ｃのアンテナ線が重なる部分は、見やすくするために便宜上、各線をずらして描いている。
【００２５】
次に、図５を用いて、アンテナ装置９の作用を説明する。
図５（ａ）に示すように、窓ガラス１４が全閉状態となっているとき、２次アンテナ１２の電磁結合部１５は、１次アンテナ１１の第１偏心巻線部２２ａとループ中心Ｐ１において対向する。これにより、１次アンテナ１１及び２次アンテナ１２が電磁結合し、通信端末２及び端末認証ＥＣＵ５の間で双方向通信が可能になる。また、アンテナ線の巻数が最も多く確保されているのが第１偏心巻線部２２ａであるので、３つの偏心巻線部２２のうち、第１偏心巻線部２２ａの電磁結合力が最も高い。よって、アンテナ装置９の使用頻度が最も多いと想定される窓ガラス１４が閉じているときに、アンテナ装置９の出力を最大にしておくことも可能となる。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、窓ガラス１４がごく少量の間隔Ｗ１（一例は１ｃｍ程度）だけ開けられたとする。このとき、窓ガラス１４の開き量に応じて２次アンテナ１２が下がり、固定されている１次アンテナ１１に対し、２次アンテナ１２の電磁結合部１５は、１次アンテナ１１の第２偏心巻線部２２ｂとループ中心Ｐ２付近で対向する。これにより、１次アンテナ１１及び２次アンテナ１２の電磁結合が維持されるが、電磁結合部１５は第２偏心巻線部２２ｂのループ中心Ｐ２に位置合わせされる。アンテナ線の巻数が第１偏心巻線部２２ａより少ない第２偏心巻線部２２ｂといえど、ある程度の電磁結合力は確保される。よって、アンテナ装置９の出力の低減も極力少なく抑えることが可能となる。
【００２７】
図５（ｃ）に示すように、窓ガラス１４がＷ１よりも広い所定の間隔Ｗ２（一例は数ｃｍ）だけ開けられたとする。このとき、窓ガラス１４の開き量に応じて２次アンテナ１２が更に下がり、２次アンテナ１２の電磁結合部１５は、１次アンテナ１１の第３偏心巻線部２２ｃとループ中心Ｐ３付近で対向する。これにより、１次アンテナ１１及び２次アンテナ１２の電磁結合が維持される。また、このときに電磁結合部１５は第３偏心巻線部２２ｃのループ中心Ｐ３に位置合わせされるので、アンテナ線の巻数が第１偏心巻線部２２ａより少ない第３偏心巻線部２２ｃといえど、ある程度の電磁結合力は確保される。よって、アンテナ装置９の出力の低減も極力少なく抑えることが可能となる。
【００２８】
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）窓ガラス１４に取り付けられた２次アンテナ１２と電磁結合して通信端末２と通信する１次アンテナ１１において、窓ガラス１４の開方向に沿ってループ断面積Ｓが徐々に大きく、かつループ中心Ｐが徐々に変位していくように、複数の偏心巻線部２２を設けた。この構造をとることにより、窓ガラス１４が開閉されて２次アンテナ１２の位置が変化したとしても、２次アンテナ１２はこれら偏心巻線部２２のいずれかに位置合わせされる。このため、窓ガラス１４が変位して２次アンテナ１２の位置が変化しても、２次アンテナ１２がいずれかの偏心巻線部２２のループ中心Ｐ１〜Ｐ３に対面されて、高い電磁結合力により１次アンテナ１１及び２次アンテナ１２が結合される。よって、窓ガラス１４と連動する２次アンテナ１２において、１次アンテナ１１との間の好適な通信成立性を維持することができる。
【００２９】
（２）窓ガラス１４が閉位置（閉状態）のとき、複数の偏心巻線部２２ａ〜２２ｃのうち、最もループ面積の小さい２２ａが、２次アンテナ１２の電磁結合部１５に位置する形状に形成される。このため、窓ガラス１４が閉状態という使用頻度が最も高いとき、常に好適な通信成立性を満足させておくことができる。
【００３０】
（３）複数の偏心巻線部２２は、各ループ中心Ｐ１〜Ｐ３を繋ぐ線Ｌｋが窓ガラス１４の開閉方向に沿う状態となるように、位置が整列されている。言い換えると、複数の偏心巻線部２２は、本例のように四角状をとるとき、４辺中の３辺が重なるように、アンテナ線が巻き形成されている。よって、窓ガラス１４が開き操作されて２次アンテナ１２が第２偏心巻線部２２ｂや第３偏心巻線部２２ｃに対面するようになっても、それらループ中心Ｐ２，Ｐ３に位置させることが可能となるので、２次アンテナ１２の通信成立性を維持するのに一層有利となる。
【００３１】
（４）複数の偏心巻線部２２は、コイル（アンテナ線）の少なくとも一部分が重ね泡割れて形成されている。よって、それぞれの偏心巻線部２２において巻数を多くとることが可能となるので、２次アンテナ１２の通信成立性を確保するのに一層有利となる。
【００３２】
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。
・図６（ａ）に示すように、１次アンテナ１１は、各偏心巻線部２２（２２ａ〜２２ｃ）が楕円形状をとるものでもよい。
【００３３】
・図６（ｂ）に示すように、１次アンテナ１１は、略四角形状とした各偏心巻線部２２（２２ａ〜２２ｄ）の角を合わせて重ね配置された形状をとってもよい。また、複数の偏心巻線部２２を相似形に形成してもよい。
【００３４】
・図６（ｃ）に示すように、１次アンテナ１１は、各偏心巻線部２２（２２ａ〜２２ｄ）が台形状をとってもよい。
・２次アンテナ１２の形状は、四角状の電磁結合部１５と円形状の入出力部１６とを幅狭の連結部１７で繋げた形状に限定されず、種々の形状に変更可能である。
【００３５】
・入出力部１６は、例えば四角形状に変更してもよい。
・入出力部１６の窓ガラス１４における取り付け位置は、ガラス上寄りの位置、ガラス下寄りの位置、ガラス左寄りの位置、ガラス右寄りの位置など、様々な位置が採用可能である。
【００３６】
・車両ドア４は、運転席ドアに限らず、助手席ドアや後部左右ドアなどに変更してもよい。
・可動部材は、窓ガラス１４に限らず、開閉される部材であればよい。
【００３７】
・通信端末２は、無線通信が可能な端末であればよい。
・アンテナ装置９の通信の周波数は、ＬＦ、ＨＦ、ＵＨＦなど、種々の周波数を使用できる。
【００３８】
・セキュリティシステム３は、近距離無線システムに限らず、例えば狭域無線を使用したキー操作フリーシステムなど、種々のシステムを適用可能である。
・アンテナ装置９は、車両１のセキュリティシステム３に適用されることに限らず、種々のシステムに採用してもよい。
【００３９】
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。
（イ）開閉される可動部材に取り付けられた２次アンテナを通じて通信端末と通信する１次アンテナにおいて、前記２次アンテナと電磁結合する部分となるコイル状の電磁結合部を備え、当該電磁結合部は、コイルのループ断面積（ループの周長さやループ径）が互いに異なる偏心した複数の偏心巻線部を備えた。この構成によれば、前述のアンテナ装置と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
２…通信端末、９…アンテナ装置、１１…１次アンテナ、１２…２次アンテナ、１４…可動部材の一例である窓ガラス、１５…２次アンテナの電磁結合部、２１…１次アンテナの電磁結合部、２２（２２ａ〜２２ｄ）…偏心巻線部、Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）…ループ断面積、Ｐ（Ｐ１〜Ｐ３）…ループ中心、Ｌｋ…ループ中心を繋ぐ線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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