(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアにコイルが巻回された複数のバーアンテナにおいて、第１のバーアンテナと、第２のバーアンテナは、第３のバーアンテナを挟んで対称にハの字型に配置され、
第１のバーアンテナと第２のバーアンテナのコイルの巻回方向は同じであり、第３のバーアンテナのコイルの巻回方向は逆である
ことを特徴とする指向性バーアンテナ。
【請求項２】
アダプティブアンテナに用いたことを特徴とする請求項１に記載の指向性バーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性のあるバーアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両等のキーレスエントリー装置として、ユーザーがリモートユニットのボタンを操作することにより、ドアをロックあるいはアンロックする装置が一般的であり、このような装置の周波数にはＬＦ帯がよく用いられており、アンテナは波長の長さに関係なく小型化できるバーアンテナが用いられている。
【０００３】
一般的にバーアンテナは極座標において、コアの軸と垂直の方向に、軸に対して全ての方向に対称に８の字の指向特性がある。
図１３（ａ）は従来のバーアンテナの一例を示す斜視図であり、棒状コア４１の中央部にコイル４２が巻回されている。
図１３においてコア４１は、
長さＬ×幅Ｗ×厚さＴ=２０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ
の棒状であり、原点Ｏは、コア４１の長さＬ，幅Ｗ，厚さＴを２分するコアの中心点であり、コアの長さ方向をＸ軸、コアの幅方向をＹ軸，コアの厚み方向をＺ軸とする。
また、
点Ａは、アンテナの前方の点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（  １ｍ，０，０）
点Ｂは、アンテナの後方の点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（−１ｍ，０，０）
をあらわす。（以後、点Ａと点Ｂとする。）
コアの特性は、
比透磁率  μｒ＝８０
導電率    σ  ＝０ｓ／ｍ
であり、このコア４１の中央部にコイル４２が巻回されている。
該コイルは、
絶縁銅線径  φ＝０．３ｍｍ
巻回数      ２０ターン
である。
図１４は、図１３（ｂ）の示すようにバーアンテナ４０のコイル４２に交流定電流源Ｉを接続した時の、ＸＹ平面における座標の磁界強度分布を示す図である。
交流定電流源Ｉは、
周波数  ｆ＝１２５ｋＨｚ
電流    Ｉ＝２Ａｐｐ
である。
この時の磁界強度は、
Ａ点  １．５３×１０−３Ａ／ｍ
Ｂ点  １．５１×１０−３Ａ／ｍ
であり、指向性感度（２０×ｌｏｇ（Ａ／Ｂ））は０．１０ｄＢである。
【０００４】
このように、従来のバーアンテナの指向性はコアの軸を中心として軸に対して対称であり、軸方向の感度が無いため、複数のバーアンテナを組み合わせて無指向性アンテナとする特許文献１に示す発明・考案がされている。
【０００５】
しかし近年、この種の装置において、運転者がリモートユニットを身につけ、ボタン操作をしなくても車両に近づくだけで自動的に車両のドアを解錠でき、また、降車して車両から離れると自動的に車両のドアを施錠するスマートエントリーが知られており、最近では家の玄関にもこのスマートエントリーが採用されている。
このような装置において、従来のアンテナをドアの外側に対して受信感度を持つように配置すると、ドアの内側に対しても受信感度を持ってしまうため、例えば家の玄関のスマートエントリーの場合は、来訪者を確認するために家の中でリモートユニットを持って玄関ドアに近づいた際にも開錠されてしまう問題があった。このような意図しない開錠を防ぐために、ドアの内と外で受信感度に差をつける必要があり、従来のバーアンテナをこのようなアプリケーションに用いる場合には、図１５に示すように、バーアンテナ５の電波を受信したくない方向にシールド材６を設置することで電波を遮蔽して受信感度に差をつけていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１７６３５
【特許文献２】特許３４９５４０１
【特許文献３】特開２００７−６５８８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
キーレスエントリーなどのシステムでは、アンテナの前後に非対称な指向性が必要な場合がある。
通信距離が波長に対して十分に遠ければ通信は放射電磁界の領域で行われ、一般的な方法でアンテナの指向性を任意に制御が可能である。
近距離における通信の場合でも高周波数帯における通信の場合は波長が短いために、通信は放射電磁界の領域で通信が行われるが、キーレスエントリーやスマートエントリーのような近距離における低周波帯の無線通信の場合は通信距離に比べて波長が非常に長く、通信は誘導電磁界の領域で行われる。
誘導電磁界においてアンテナの指向性を任意に制御することは困難であり、バーアンテナの前後方向で受信感度に差をつけたい場合は、アンテナをシールド材で囲んでいたが、コストと形状に問題があった。
本発明は、シールドの必要のない、特定の方向に指向性を有する、安価で小型の指向性バーアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
コアにコイルが巻回された複数のバーアンテナにおいて、第１のバーアンテナと、第２のバーアンテナは、第３のバーアンテナを挟んでハの字型に配置された
ことを特徴とする指向性バーアンテナとし、前記指向性バーアンテナにおいて、第１のバーアンテナと第２のバーアンテナのコイルの巻回方向は同じであり、第３のバーアンテナのコイルの巻回方向は逆であることを特徴とする指向性バーアンテナ
とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シールド等を必要としないで、指向特性が前後に対して非対称で特定の方向に指向性がある安価で小型な指向性バーアンテナとすることができる。
【実施例】
【００１０】
図１を用いて本発明による指向性バーアンテナの一実施例を説明する。
図１（ａ）は本発明の指向性バーアンテナの斜視図であり、図１（ｂ）はアンテナの配置を示す図であり、図１（ｃ）はコイルの接続を示す図である。図に示すように、バーアンテナ１０はコア１１の中央にコイル１２が巻回され、同様にバーアンテナ２０はコア２１の中央にコイル２２が巻回され、バーアンテナ３０はコア３１の中央にコイル３２が巻回されている。
バーアンテナ１０と２０は、バーアンテナ３０を挟んでそれぞれが対称になるようにハの字に配置され、コア１１および２１とコア３１の中心点との距離をＤとし、コア１１と２１はＸＹ平面でそれぞれの中心点を軸に、お互いが逆方向にθ回転している。図においてθ＝０°のときのバーアンテナ１０を破線で示す。
コア１１，２１，３１は、
長さＬ×幅Ｗ×厚さＴ=２０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの直方体であり、
Ｄ＝２０ｍｍ，θ＝６３°である。
原点Ｏをコア３１の中心点とし、コア３１の長手方向でハの字の開いた側をＸ軸方向、コア幅方向をＹ軸、厚さ方向をＺ軸とし、アンテナの１ｍ前方の点をＡ点（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１，０，０），アンテナの１ｍ後方の点をＢ点（ｘ，ｙ，ｚ）＝（−１，０，０）とする。
コイルの巻数は、コイル１２＝コイル２２＝コイル３２＝２０ターンである。
図１（ｃ）において、Ｉ１〜Ｉ３は交流定電流源であり、黒丸はコイルの巻き始めを示す。したがってコイル１２とコイル２２は巻回方向が同じであり、コイル３２は巻回方向が逆である。
図２に、図１のバーアンテナのＸＹ平面における磁界強度分布を示す。このコイルの線材はφ０．３ｍｍ、コアの比透磁率μｒ＝８０、Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３＝２Ａｐｐ，周波数ｆ＝１２５ｋＨｚである。
バーアンテナの前後１ｍの点Ａ，Ｂにおける磁界強度は、
Ａ点：２．２１×１０−４Ａ／ｍ
Ｂ点：２．５９×１０−５Ａ／ｍ
であり、指向性感度は１８．６４ｄＢであり、バーアンテナの前方に感度が高く、後方の感度が低いバーアンテナが得られた。
【００１１】
（実験１）
図３は、図１の実施例においてθを０°とした場合を示す図であり、図３（ａ）はバーンテナの配置を示す平面図であり、図３（ｂ）は回路図である。
図３（ａ）に示すように、バーアンテナ１０，２０，３０はすべて平行に配置され、図３（ａ）に示すように、コイルの巻回方向はコイル１２とコイル２２は巻回方向が同じであり、コイル３２は巻回方向が逆である。
図４に、図３のバーアンテナのＸＹ平面における磁界強度分布を示す。Ａ点とＢ点の磁界強度は、
Ａ点：１．５３×１０−３Ａ／ｍ
Ｂ点：１．５２×１０−３Ａ／ｍ
であり、指向性感度は０．０５ｄＢであり、指向性は得られなかった。
【００１２】
（実験２）
図５は、図１の実施例において、コイル１２，コイル２２，コイル３２の巻回方向を同じとした場合を示す図であり、図５（ａ）はバーアンテナの配置を示す平面図であり、図５（ｂ）は回路図である。
図５（ａ）に示すように、バーアンテナ１０と２０は、バーアンテナ３０を挟んでそれぞれが対称になるようにハの字に配置され、図５（ｂ）に示すように、コイル１２，２２，３２の巻回方向は同じである。
図６に、図５のバーアンテナのＸＹ平面における磁界強度分布を示す。Ａ点とＢ点の磁界強度は、
Ａ点：２．７２×１０−３Ａ／ｍ
Ｂ点：２．６９×１０−３Ａ／ｍ
であり、指向性感度は０．１１ｄＢであり、指向性は得られなかった。
【００１３】
（実験３）
図７は、図１の実施例においてコア１１および２１とコア３１のなす角θを０〜１８０°まで変化させた場合の指向性を示すグラフであり、横軸は角度、縦軸は指向性感度を示す。
θが０°付近の３つのコアが平行な状態では指向性がほとんど得られないが、
θが６３°付近では指向性感度は１８ｄＢと最大になり、前方に大きい指向性が得られる。
θが９０°以上ではコイル１２，１３の巻回方向が逆になったのと同じになり、したがってコイル１２，２２，３２の巻回方向がすべて同じ向きとなる。このときの指向性感度はほぼ０ｄＢとなり指向性は得られない。
【００１４】
上記の結果から、バーアンテナ３０をバーアンテナ１０と２０で挟んだハの字に配置し、コイル１２とコイル２２の巻回方向を同じとし、コイル３２の巻回方向を逆にしたときのみ本発明の効果が得られた。
【００１５】
図１の実施例において、コイル１２と２２の電流値と巻数およびコア１１と２１の中心となるコア３１からの距離およびコア１１と２１の透磁率を同じにしたが、これらのいずれかを異ならせることで指向性の方向が変化する。例えば、コイルの電流を調節することで容易に指向性を調整することができ、アダプティブアンテナとすることができる。
また、材料やばらつきによりコア１１と２１の特性や、製造上のばらつきによりコイルの巻回位置などがずれてしまった場合に、コイルの電流を調整することによってばらつきを修正することも可能である。
また上記実施例ではそれぞれのコイルの電流はコイルごとの駆動電流が変えられるように別々の電流源としているが、全て同じ電流であれば、それぞれのコイルを直列に接続し、ひとつの電流源で３つのコイルを駆動とすることも可能である。
【００１６】
（実験４）
図８は、図１の実施例においてコイル１２の巻数を２１ターンとした場合のＸＹ平面における磁界強度分布を示す。
（実験５）
図９は、図１の実施例においてコイル１２の巻回位置をコア１１の中心点からハの字の開いた側にｄ１＝３ｍｍだけ移動した場合のＸＹ平面における磁界強度分布を示す。図１０はコイル１２の巻回位置を示す図である。
（実験６）
図１１は、図１の実施例においてコイル１２の電流Ｉ１を０．８Ａとした場合のＸＹ平面における磁界強度分布を示す。
【００１７】
実験４〜６の結果より、コイル１２の巻数や、コイル１２の巻回位置や、コイル１２の電流Ｉ１を異ならせることで指向性を変えることが可能である。
【００１８】
（実験７〜１１）
表１は、図１２において、コア１１および２１とコア３１のなす角θを変えた場合，コイル３２の巻回位置ｄ２を変えた場合，コア３１の位置ｄ３を変えた場合，コイル３２の巻数Ｎを変えた場合，コア１１および２１とコア３１の中心点との距離Ｄを変えた場合の、Ａ点とＢ点における指向性感度を示す。
図１２は、バーアンテナ３０におけるコイル３２の巻回位置およびコア３１の位置を示す図である。図においてｄ２はコア３１の中心とコイル３２の巻回の中心との距離を示し、原点Ｏはｄ３＝０のときのコア３１の中心点であり、ｄ３は原点Ｏに対するコア３１の中心からＸ方向の距離を示す。ｄ２，ｄ３はＸ軸方向を正とする。
【表１】
0004774422.tif 000002
【００１９】
表１より、コア１１および２１とコア３１のなす角θや、コイル３２の巻回位置ｄ２や、コア３１の位置ｄ３や、コイル３２の巻数Ｎや、コア１１および２１とコア３１の中心点との距離をＤを変えると、指向性感度を変えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の指向性バーアンテナの一実施例を示す図である。
【図２】図１の指向性バーアンテナの磁界強度分布を示す図である。
【図３】図１において、θ＝０°とした場合を示す図である。
【図４】図３のバーアンテナの磁界強度分布を示す図である。
【図５】図１において、コイルの巻回を全て同じにした場合を示す図である。
【図６】図５のバーアンテナの磁界強度分布を示す図である。
【図７】図１において、θを０〜１８０°まで可変した場合の指向性感度を示す図である。
【図８】図１において、コイルの巻数を非対称にした場合の磁界強度分布を示す図である。
【図９】図１において、コイルの巻回位置を非対称にした場合の磁界強度分布を示す図である。
【図１０】図９のコイルの巻回位置を説明する図である。
【図１１】図１において、コイルの駆動電流を非対称にした場合の磁界強度分布を示す図である。
【図１２】バーアンテナ３０の位置とコイルの巻回位置を説明する図である。
【図１３】従来のバーアンテナを示す図である。
【図１４】図１３のバーアンテナの磁界強度分布を示す図である。
【図１５】従来のバーアンテナに指向性を持たせる一例である。
【符号の説明】
【００２１】
１０，２０，３０，４０  バーアンテナ
１1，２１，３１，４１  コア
１２，２２，３２，４２  コイル
５  従来のバーアンテナ
６  シールド
Ｏ  原点
Ａ  アンテナより１ｍ前方の点
Ｂ  アンテナより１ｍ後方の点
Ｄ  コア１およびコア２の中心点と原点Ｏとの距離
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３  交流定電流源
θ  コア１１およびコア２１とコア３１のなす角
ｄ１  コア１１の中心点とコイル１２の巻回位置の距離
ｄ２  コア３１の中心点とコイル３２の巻回位置の距離
ｄ３  コア３１の中心点と原点との距離
【図１】
0004774422.tif 000003
【図３】
0004774422.tif 000004
【図５】
0004774422.tif 000005
【図７】
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【図１０】
0004774422.tif 000007
【図１２】
0004774422.tif 000008
【図１３】
0004774422.tif 000009
【図１５】
0004774422.tif 000010
【図２】
0004774422.tif 000011
【図４】
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【図６】
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【図８】
0004774422.tif 000014
【図９】
0004774422.tif 000015
【図１１】
0004774422.tif 000016
【図１４】
0004774422.tif 000017