(57)【要約】 【課題】  送信コイルアンテナシステム特性を改善するために、送信コイルアンテナシステムのコイル巻数や磁芯材及び交流電源の整合性を備えた送信コイルアンテナシステムを提供すること。【解決手段】  磁芯４と磁芯４に巻線５を巻回したコイル１と、コイル１と同調コンデンサ３を直列に接続したＬＣ直列素子に、交流電源２を並列に接続した送信コイルアンテナシステムにおいて、実効比透磁率が最大となるときのコイル巻回数の１〜２倍の範囲内に設定されていることを可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁芯と前記磁芯に巻線を巻回したコイルと、同調コンデンサを直列に接続してなるＬＣ直列素子と、交流電源を並列に接続した送信コイルアンテナシステムにおいて、コイル巻回数は、実効比透磁率が最大となるときのコイル巻回数の１〜２倍の範囲内に設定されていることを特徴とする送信コイルアンテナシステム。
【請求項２】
前記交流電源は定電圧交流電源であることを特徴とする請求項１に記載の送信コイルアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低中波帯における無線信号の送信に用いられる送信コイルアンテナシステムに関し、特に１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数範囲内の無線信号の送信に適合した送信コイルアンテナシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低中波帯の無線信号を送受信する際、その伝送装置および伝送システム、あるいは端末には様々なものが使用され提案されてきた。例えば、典型的な受信装置の一つとしてはＡＭラジオが挙げられ、比較的新しいところでは、送受信装置の一つとして電波時計が挙げられる。その他、最近注目すべき新しい送受信システムとしては、自動車用のイモビライザ、自動車用又は住設用の遠隔キーレスエントリシステム、あるいはＲＦ−ＩＤシステムなどが挙げられる。
【０００３】
特許文献１に開示されているように、１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数範囲内で、受信コイルアンテナシステム用の磁芯材の例としては、焼結フェライトコアや、アモルファス合金薄膜からなる積層コア、さらにフェライトとプラスチック混合材、粉末状またはフレーク状の金属とプラスチック混合材からなる種々の磁芯材がある。
【０００４】
また、低中波帯送受信アンテナシステムの一例としては、特許文献２に開示されているように、送信コイルおよび受信コイルを内蔵し、各々コンデンサと組み合わせて共振回路および同調回路を構成したアンテナ部を有する送受信コイルアンテナシステムが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３７１８１号公報
【特許文献２】実開平０７−００２９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されている構成は、コイルと同調コンデンサを直列に接続したＬＣ直列素子に交流電源を並列に接続した本発明と類似した構成ではあるが、送信コイルアンテナシステムにおいて、巻回数や磁芯材および交流電源との整合性について十分な検討がなされておらず、また十分かつ最適な設計がなされていないため、電子回路のバランスがくずれてしまい、送信コイルアンテナシステム特性（以下、「送信特性」と表す）を著しく低下させる点で問題があった。
【０００７】
ここで、送信特性とは送信コイルアンテナシステムから発生する電界の大きさを指し、電界が大きいほど送信特性が良好である。送信特性の評価は、その電界そのものの大きさ以外に、受信ループアンテナの電圧や、受信コイルアンテナの電圧等でも十分評価できる。更に受信コイルアンテナや受信ループアンテナと電子回路を組み合わせた任意の受信アンテナシステムにおいて、送信可能な距離を求めることによってその距離を送信特性として表すことができる。ただし、送信アンテナシステムが発生する電界は電波法に定められた電界の大きさ以下としなければならない。
【０００８】
本発明は、送信コイルアンテナシステム特性を改善するために、送信コイルアンテナシステムにおいて、最適なコイル巻回数やその場に適応した磁芯材及び周波数変化に対応した交流電源との整合性、および電気回路のバランスを兼ね備えた送信コイルアンテナシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題の解決のため、磁芯と前記磁芯に巻線を巻回したコイルと、同調コンデンサを直列に接続してなるＬＣ直列素子と、交流電源を並列に接続した送信コイルアンテナシステムにおいて、コイル巻回数は、実効比透磁率が最大となるときのコイル巻回数の１〜２倍の範囲内に設定されていることを特徴とする送信コイルアンテナシステムである。
【００１０】
さらに、交流電源は定電圧交流電源であることを特徴とする送信コイルアンテナシステムである。
【発明の効果】
【００１１】
従って、本発明によれば、送信コイルアンテナシステムにおいて、最適なコイル巻回数やその場に適応した磁芯材及び周波数変化に対応した交流電源との整合性、および電気回路のバランスを兼ね備えた送信コイルアンテナシステムを提供することが可能となるため、その場に応じた様々な磁芯材や交流電源を用いたときに最適で良好な送信コイルアンテナシステムを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係わる送信コイルアンテナシステムを説明するために示した構成図である。本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。巻線を施したコイル１と同調コンデンサ３を直列接続したＬＣ直列素子に、矩形波出力を得る交流電源２を並列に接続し、ＲＦ−ＩＤのＬＦ波帯域である１２０ｋＨｚ〜１３５ｋＨｚの周波数帯で、所定の周波数を同調させ所定の電圧をかける。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態に係わるコイル１を説明するために示した構成図である。コイル１は、金属の粉末とプラスチックとから成る板状の磁芯４に、ポリウレタン製の巻線５（ポリウレタン被膜銅線）を所定回数巻回する。
【００１４】
実際の測定は、コイル１の巻線５の巻回数を変化させ、更に同調コンデンサを毎回変更させて所定の周波数に同調させて、実効比透磁率と送信特性との関係を得る。ここで、送信コイルアンテナシステムの送信特性は、定められた受信ＬＣ並列回路と電子回路を組み合わせた受信アンテナシステムにて送信可能な距離を求め送信特性とする。このように、最適巻回数の設定は送信コイルアンテナシステムがバーアンテナであるため数値的な解析が困難であり、磁芯４の形状や交流電源２によっても変動する。このため、最適巻回数は実効比透磁率と送信特性との関係より、実験で求めるのが簡便で且つ、精度が高いことになる。
【００１５】
また、送信コイルアンテナシステムの規模にも依存するが、送信コイルアンテナシステムには数百ｍＡ〜数Ａの電流を流す場合が多い。このため、定電流源の場合、定められた電流に達するまで交流電源が動作する。もし、コイル、同調アンテナの回路が切断し、交流電源から漏電した場合、人体等に危険を伴うことが想定される。交流電源が定電圧回路であれば人体等が交流電源に接触した場合でも５Ｖ〜１０Ｖの低い交流電圧源で有れば比較的安全であり、交流電源は定電圧交流電源であることが望ましい。
【実施例１】
【００１６】
次に、具体的な実施例を挙げ、本発明の送信コイルアンテナシステムについて、さらに詳しく説明する。図２のコイル１の磁芯４は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金（センダスト）粉末とプラスチックとからなり、その磁芯４の形状は角状で、大きさは３×３×１００ｍｍであり、ポリウレタン製の巻線５（ポリウレタン被膜銅線）が９０〜２５０回数巻回したものである。
【００１７】
図３は、本発明の実施例１における巻線の巻回数を変えて、更に同調コンデンサを毎回変更して１２５ｋＨｚに同調させ、交流電源が５Ｖの時の実効比透磁率と送信特性との関係を示す図である。図３より、実効比透磁率と送信特性は相関性を持ち、最高値は１１０巻回数であった。巻回数が少ない場合、コイルの実効比透磁率は急激に減少し、送信特性も急激に低下した。一方、巻回数が多い場合、実効比透磁率は、なだらかに減少し、送信特性もなだらかに低下した。
【００１８】
以上のように、巻回数には適切な設計値が存在し、送信特性を安定化させるためには、実効比透磁率が最大となる時の最適値より巻回数を多く巻く方法が有効である。そこで、コイルの磁芯の寸法ばらつき、磁芯材の諸物性値のばらつき、コンデンサ定数のばらつき等で巻回数の適正値は±５０％程度ばらつくことを考慮して実際の設計時には、最適値巻回数を下回らないことを加味し、最適値の１〜２倍に設定することが望ましい。そこで、今回設定したコイルで交流電源が５Ｖの場合、最適値の巻回数が１１０であることから、巻回数の適正値は１１０〜２２０巻回数であった。また、１１０巻回数の時の同調コンデンサ定数は７，３００ｐＦであった。
【実施例２】
【００１９】
次に、他の具体的な実施例を挙げ、本発明の送信コイルアンテナシステムについて、さらに詳しく説明する。図４は、本発明の実施例２における巻線の巻回数を変えた時の実効比透磁率と送信特性との関係を示す図である。磁芯４は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金（センダスト）粉末とプラスチックとからなり、その磁芯４の形状は角状で、大きさは６×６×８０ｍｍであり、ポリウレタン製の巻線５（ポリウレタン被膜銅線）が１０〜１００回数巻回したものである。
【００２０】
巻線の巻回数を変えて、更に同調コンデンサを毎回変更して１２５ｋＨｚに同調させ、交流電源が１０Ｖの時、最大となる実効比透磁率の最適値は３０巻回数であった。したがって、巻回数の適正値は３０〜６０巻回数であり、３０巻回数の時の同調コンデンサ定数は２５，０００ｐＦであった。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の送信コイルアンテナシステムは、１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの無線信号を送信、受信可能な無線送信および受信システムに適用可能である。また、遠隔キーレスエントリシステムにおいて、ユーザにより携帯されている受信アンテナシステムに送信するユーザ識別信号を送信するためのアンテナとして用いることもできる。特に、その遠隔キーレスエントリシステムが自動車に採用された場合、本発明の送信コイルアンテナシステムシステムを自動車の一部に搭載することとしても良い。更に具体的には、自動車のドアハンドル部に設けることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係わる送信コイルアンテナシステムを説明するために示す構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係わるコイルを説明するために示す断面図。
【図３】本発明の実施例１における実効比透磁率と送信特性との関係を示す図。
【図４】本発明の実施例２における実効比透磁率と送信特性との関係を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１    コイル
２    交流電源
３    同調コンデンサ
４    磁芯
５    巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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