(57)【要約】【課題】リモートキーレスエントリーシステムなどの携帯機のアンテナ装置では微小ループアンテナを使用しているが、放射電波が弱く、改善する必要があった。【解決手段】アンテナ装置が組み込まれる装置の保持部とアンテナ装置の給電回路を接近させて配置し、使用者が装置を保持した場合に、人体が高周波的に結合して効果的にダイポールモード電流が流れるようにしてアンテナの放射電波を強化した。【選択図】図２
2017073679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯機のケースに収容される回路基板、前記回路基板に取り付けられた微小ループアンテナ、前記携帯機の前記ケースの保持部の近傍の前記回路基板に配置され、前記微小ループアンテナに接続され、前記微小ループアンテナに電力を給電する給電回路、前記微小ループアンテナを所望の周波数帯に調整する終端回路、前記回路基板の前記微小ループアンテナが設けられたアンテナ領域とは異なる領域に設けられたグランド、前記回路基板の前記アンテナ領域に設けられた第１のスイッチ、および前記回路基板の前記アンテナ領域とは異なる領域に設けられた第２のスイッチを備え、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの操作によって前記微小ループアンテナによる送信を行うことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記回路基板上に搭載された前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの間に導電体が設けられており、前記導電体が前記回路基板上のグランドに接続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】
前記終端回路と前記給電回路を、前記回路基板の長手方向の同一の距離の前記微小ループアンテナに対して対称の位置に配置したことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用のリモートキーレスエントリーシステムなどのロック・アンロック信号を送信する携帯機に搭載される送信用アンテナとして用いるのに好適なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リモートキーレスエントリーシステムは、使用者が所持する携帯機と車両に搭載された車載器の間で電波による無線通信を行うもので、典型的な単方向通信を行うシステムでは、携帯機には車両の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設けられ、使用者が携帯機を操作することによって、車両のドアのロックまたはアンロックを指示する電波を放射し、この携帯機から放射された電波を車載器のアンテナ装置が受信してドアのロックまたはアンロックの操作を行うように構成されている。
【０００３】
携帯機にアンテナ装置を設ける場合、その携帯機のケースの大きさの制約からアンテナ効率が十分ではない場合が多い。特に、携帯機のアンテナ装置としては、導体がループ状に形成された微小ループアンテナを使用しているが、電波を放射する場合に微小ループアンテナに給電するとき、使用者が操作する携帯機では、人体の影響を受けるため放射電波が弱まるという問題が指摘されていた。
すなわち、人体は、高周波に対して非常に損失の大きな媒質であり、人体からの電波放射は少ないので、電波を放射する回路基板を使用者の手で覆われると、電波の放出が弱くなるというものである。
このため、人体による影響を低減するために、例えば、特許文献１に開示されているアンテナ装置では、ケースの外箱の一部を導電体で形成し、その導電体を給電回路の接地回路に接続する構造を取り入れることによって、使用時に給電回路の接地電位側およびアンテナ装置の終端回路側が人体を通してグランドに接地されるようにして通信中のアンテナ利得等に十分な性能を発揮させることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のアンテナ装置では、一般的に誘電体で作られているケースの一部を導電体とすると共に、その導電体を給電回路の接地回路に接続することによって、利用者が携帯機を握ると、人体を通してケースの導電体の部分と基板グランドを接続させることでアンテナ性能が低減しないように工夫されている。しかしながら、基板グランドとケースを接続させるためにケースの一部を導電体とする構造は、高コスト、製造工数が大きくなるという課題が生じる。
この発明は、携帯機に使用されるアンテナ装置として、製造工程を大きく変更することがなく、アンテナとして十分な機能を持つ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のアンテナ装置は、携帯機のケースに収容される回路基板、前記回路基板に取り付けられた微小ループアンテナ、前記携帯機の前記ケースの保持部の近傍の前記回路基板に配置され、前記微小ループアンテナに接続され、前記微小ループアンテナに電力を給電する給電回路、前記微小ループアンテナを所望の周波数帯に調整する終端回路、前記回路基板の前記微小ループアンテナが設けられたアンテナ領域とは異なる領域に設けられたグランド、前記回路基板の前記アンテナ領域に設けられた第１のスイッチ、および前記回路基板の前記アンテナ領域とは異なる領域に設けられた第２のスイッチを備え、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの操作によって前記微小ループアンテナによる送信を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のアンテナ装置によると、第１のスイッチをアンテナ領域内に設け第２のスイッチをアンテナ領域外に設け、給電回路を、アンテナ装置を収容する携帯機のケースの使用者が保持する保持部の近傍に設けたので、使用者がケースを保持してスイッチ操作を行う際に、給電回路と使用者の保持する人体の一部が近接することで高周波的に結合し、給電回路の配置のみでアンテナ性能を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の携帯機およびアンテナ装置を概略的に示す構造図である。
【図２】この発明の実施の形態１における操作状態を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２における操作状態を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の動作を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態３における操作状態を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３における操作状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施の形態１＞
この発明の対象としている携帯機の外観は、図１Ａに示すように、一般的な携帯機と変わらず、誘電体のケース１に第１のボタン２と第２のボタン３を備えており、第１のボタン２と第２のボタン３が設けられている領域（ボタン領域）とこの携帯機を使用者が握るための領域（把持領域）が設定されている。この携帯機のケース１の内部には、アンテナ装置１０が設けられ、使用者が第１のボタン２あるいは第２のボタンを押すことによって、所定の信号の送信を行う。
【００１０】
アンテナ装置１０の構造は、図１Ｂに平面図、図１Ｃに断面図として表しているように、回路基板１１の上にＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）１２、送信回路１３、給電回路１４、微小ループアンテナ１５、終端回路１６、第１のスイッチ１７および第２のスイッチ１８を設けている。そして、ＣＰＵ１２、送信回路１３、給電回路１４、微小ループアンテナ１５、終端回路１６および第２のスイッチ１８は、基板グランド１９の上に取り付けられている。また、回路基板１４の裏面には、アンテナ装置１０を駆動するための電圧を供給する電池２０が取り付けられている。
図１Ｂに示すように、第１のスイッチ１７は、微小ループアンテナ１５に取り囲まれた領域内に配置され、第２のスイッチ１８は、基板グランド１９上に配置されている。
【００１１】
この携帯機を操作する場合には、図２に示すように、使用する手が右手、左手を問わず、携帯機のケース１を下側から支持して、上側から第１のボタン２あるいは第２のボタン３を押さえることになる。図２は、携帯機の使用形態の一例を示しており、右手によって携帯機を操作する状態を表している。図２Ａでは、第１のボタン２を押している状態を表し、また、図２Ｂでは、第２のボタン３を押している状態を表している。この動作では、使用者が携帯機を包み込むように保持し、所望のリモートキーレス機能に対応したボタンを押すことで、アンテナ装置１０の第１のスイッチ１７あるいは第２のスイッチ１８が押されることになる。例えば、第２のスイッチ１８が押された場合には、第２のスイッチ１８が押さえられることによってＣＰＵ１２が、押された第２のスイッチ１８に対応したデータを送信回路１３に送る。
【００１２】
送信回路１３では、データを変調して高周波信号、例えばＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯２値ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調波のような高周波信号を出力する。この高周波信号は、給電回路１４において給電され、微小ループアンテナ１５のエレメントにて空間へ放射される。この微小ループアンテナ１５は、例えば、回路基板１１上に形成されたパターンによって構成されている。給電回路１４、終端回路１６は、微小ループアンテナ１５のエレメントを所望の周波数帯で動作させるために調整する回路である。ＵＨＦ帯では、例えば、給電回路１４は、対地のコイルで基板グランド１９に接続されている。また、終端回路１６は、シリーズに接続されたコンデンサで基板グランド１９に接続されている。基板グランド１９は、回路基板１１上に形成されていて、微小ループアンテナ１５からの放射を阻害しないように、微小ループアンテナ１５のエレメントが設けられている端部とは反対の端側に形成されている。
【００１３】
給電回路１４は、回路基板１１上に取り付けられているが、特に、使用者が携帯機のボタン操作を行う際に、携帯機を支える位置もしくは近い位置、例えば、微小ループでは波長の１／４以下の長さで構成されており、波長の１／１０以下の長さ、好ましくは波長の１／４０以下の長さであれば電気的に近接しているとみなすことができる位置、の回路基板１１上に配置されている。例えば、図２Ａでは、人差し指で携帯機を保持し親指でボタンを押すため、人差し指の第２関節から第３関節の間の位置に給電点を設ける。人差し指と給電回路１４が近接することで高周波的に結合（電界結合）し、給電回路１４が微小ループアンテナ１５のエレメントに給電する際に、使用者の人差し指すなわち人体に電界を励起して電流が流れることになる。
【００１４】
この実施の形態１のように、微小ループアンテナ１５に回路基板１１上の給電回路１４から給電した場合、図２Ｃに示すように、微小ループアンテナ１５のエレメントに流れる微小ループモード電流（経路ａ）だけでなく、基板グランド１９にダイポールモード電流が流れる（経路ｂ）。このため、携帯機から放射される信号は、微小ループモード電流による放射とダイポールモード電流による放射の和の信号となる。
このため、基板グランド１９を人体側に設けることで、基板グランド１９に流れたダイポールモード電流が高周波結合によって人差し指を通じて人体へと流れる（経路ｃ）。人体は、波長オーダーの長さを有するため、ダイポールモード電流からの放射が強くなる。このため、給電回路１４を人差し指位置（すなわち、携帯機を支持する位置）に配置することで、微小ループアンテナ電流と、人体をグランドとしたダイポールモード電流となるため、人体で保持することで携帯機としてのアンテナ性能が改善される。
以上のように給電回路１４を携帯機の保持する位置に設けることによりアンテナ性能を改善させることができる。
【００１５】
なお、図１では、第１のスイッチ１７と第２のスイッチ１８というように、スイッチが２個実装された一例である。ここで、スイッチは、少なくとも１個は微小ループアンテナ１５内に配置され、もう一個は基板グランド１９上に配置されている。回路基板１１の形状を平板状の長方形として示したが、回路基板１１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１１は、携帯機の使用者が操作する上で扱い易さの観点から一方向に長く、一方向に短い、楕円形状が好ましいと考えられる。また、この実施の形態１では、右手での保持例を示したが、左手での保持の場合も同様に、携帯機の裏面側で支えることから、支えるところに給電点を配置させることになる。
【００１６】
＜実施の形態２＞
一般的に、微小ループアンテナ１５のエレメント内に、導電体が設けられることでアンテナ性能が低下する。これは、微小ループアンテナ１５のエレメント内に生じる電界が妨害されるためである。実施の形態１のように人体をアンテナグランドとして活用する場合、使用者の手もアンテナグランドの一部として機能する。このため、図３Ａのように第１のボタン２を押さえる場合と、図３Ｃのように第２のボタン３のように押さえる場合のように、押さえるボタンが異なれば、微小ループアンテナ１５のエレメント内にグランドが近付いたりあるいは離れたりという状態になる。このため、押さえるボタンによって微小ループアンテナ１５のエレメントから放射される電波の強度が図３Ｂから図３Ｄに示すように変化することになる。このように、リモートキーレスエントリーシステムにおいて、ボタンを押す操作によってアンテナの電波強度が極端に異なることを避ける必要がある場合への対応について次に説明する。
【００１７】
この実施の形態２においては、電波の強度に変化が生じないようにするための改良を施している。
図４を用いて実施の形態２について説明する。図４Ａは、アンテナ装置を示しており、基板グランド１９の配置を示す。給電回路１４および終端回路１６等は実施の形態１と同じため図示を省略する。
この実施の形態２では、第１のスイッチ１７と第２のスイッチ１８の間を導電体である第２の基板グランド１９２を設け、グランドに接続している。ここで、第２の基板グランド１９２を回路基板１１の上に設けるように表しているが、回路基板１１が多層基板の場合には、必ずしも表面に設ける必要はなく、積層体のどの層に第２の基板グランド１９２を設けても構わない。
【００１８】
ここで、給電回路１４に高周波信号が給電されると、微小ループアンテナ１５のエレメントに電流が流れることにより電界が発生する。電界は、微小ループアンテナ１５内にも発生する。この電界は、図４Ｂに示すように、微小ループアンテナ１５の領域内においては電波強度が強く発生するが、第１のスイッチ１７、第２のスイッチ１８の間に設けられた第２の基板グランド１９２にて遮蔽される。このため、第２の基板グランド１９２の周辺の電波強度は低下することになる。
この実施の形態２では、親指によってスイッチ操作を行うように表している。微小ループアンテナ１５のエレメント内において、使用者の親指による影響をなくすため、接続する第２の基板グランド１９２は、例えば、アンテナ性能を低下させないため一般的な指のサイズよりも細い３ｍｍ程度の幅としている。
なお、第２の基板グランド１９２の形状は、図４のような矩形形状だけではなく円弧状のような形状のものでも構わない。
【００１９】
この電波強度を低下させる遮蔽板として第２のグランド基板１９２の機能を持つ構造を設けておくことで、スイッチを押す際に、指が近付いたり、離れたりした際でも、電波強度に大きな変化が生じないことになる。すなわち、押さえるボタンの選択によって生じるアンテナ性能の差を低減させることができる。
以上のように、回路基板１１の上に搭載されているスイッチの間に第２の基板グランド１９２のように電波を遮蔽する部材を設けることによって、微小ループアンテナ１５のエレメントから放射される電波強度をあらかじめ低下させることができることから、押さえるボタンが異なっていてもそのアンテナ性能はそれほど異なるものではなくなる。
【００２０】
＜実施の形態３＞
実施の形態２においては、第１のスイッチ１７と第２のスイッチ１８の間に第２の基板グラウンド１９２を設けることによって、押さえるボタンに応じて生じるアンテナの性能差を低減している。
しかしながら、終端回路１６と給電回路１４の配置位置についても配慮する必要がある。すなわち、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、回路基板１１の長手方向において、終端
回路１６が給電回路１４よりも微小ループアンテナ１５側にある状態において、例えば、図５Ａに示すように、使用者が親指で第１のボタン２を押す場合、終端回路１６と使用者の親指が高周波的に結合する。このためダイポールモード電流が高周波結合によって終端回路１６から使用者の親指に流れる（経路１）以外に、使用者の親指を通じて終端回路１６への人体ダイポールモード電流（経路２）が生じることになる。このため、経路２が増えることにより、ダイポールモード電流は、基板ダイポールモード電流、経路１による人体ダイポールモード電流と経路２による人体ダイポールモード電流の和となる。したがって、第１のボタン２を押さえる場合と、図５Ｂに示すように第２のボタン３を押さえる場合では、アンテナ性能が異なるという状態が生じることになる。この実施の形態３では、押さえるボタンによってアンテナ性能が大きく異なるという状態を防ぐための改良を施している。
【００２１】
この実施の形態３について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。なお、携帯機、アンテナ装置等の実施の形態２と同じ部分については、図示および説明を省略している。
この実施の形態３では、終端回路１６と給電回路１４を微小ループアンテナ１５から見て同一位置に配置している。すなわち、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、前記回路基板の長手方向の同一の距離の前記微小ループアンテナに対して対称の位置に配置している。言い換えれば、回路基板１１の長手方向において、微小ループアンテナ１５の位置から見て、終端回路１６は、給電回路１４と同一位置に配置されている。なお、基板グランド１９は、給電回路１４および終端回路１６に対して、微小ループアンテナ１５のエレメントの反対側に配置されている。
【００２２】
このように配置することによって、親指を介して終端回路１６から人体へ流れるダイポールモード電流は、例えば、図６Ａに示すように、使用者が親指で第１のボタン２を押さえた場合、終端回路１６との結合量は、親指が終端回路１６から離れるため、親指と終端回路１６との結合量は低減される。同様に、図６Ｂに示すように、使用者が親指で第２のボタン３を押さえた場合には、ダイポールモード電流は、第１のボタン２を押さえた場合と同じように、経路３と、親指との結合による経路４に流れる。この状態において、第１のボタン２と終端回路１６の結合量と第２のボタン３と終端回路１６の結合量は、どちらのボタンを押した場合でも、終端回路１６と親指の最短距離が同じため、それぞれの結合量は、同程度になる。
【００２３】
このため、第１のボタン２を押さえた場合と第２のボタン３を押さえた場合において、アンテナ性能の差を低減させることができる。
以上のように、終端回路１６と給電回路１４を回路基板１１の長手方向に対して同一位置に配置することによって、押さえるボタンによって生じるアンテナ性能の変化を低減することができる。
【００２４】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ケース、２  第１のボタン、３  第２のボタン、１０  アンテナ装置、
１１  回路基板、１２  ＣＰＵ、１３  送信回路、１４  給電回路、
１５  微小ループアンテナ、１６  終端回路、１７  第１のスイッチ、
１８  第２のスイッチ、１９  基板グランド、２０  電池、
１９２  第２の基板グランド
【図１】
2017073679.tif 000003
【図２】
2017073679.tif 000004
【図３】
2017073679.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017073679.tif 000007
【図６】
2017073679.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月30日(2016.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯機のケースに収容される回路基板、前記回路基板に取り付けられた微小ループアンテナ、前記携帯機の前記ケースの保持部の近傍の前記回路基板に配置され、前記微小ループアンテナに接続され、前記微小ループアンテナに電力を給電する給電回路、前記微小ループアンテナを所望の周波数帯に調整する終端回路、前記回路基板の前記微小ループアンテナが設けられたアンテナ領域とは異なる領域に設けられたグランド、前記回路基板の前記アンテナ領域に設けられた第１のスイッチ、前記回路基板の前記アンテナ領域とは異なる領域に設けられた第２のスイッチ、および前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの間に導電体が設けられており、前記導電体が前記グランドに接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記終端回路と前記給電回路を、前記回路基板の長手方向の同一の距離の前記微小ループアンテナに対して対称の位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のアンテナ装置は、携帯機のケースに収容される回路基板、前記回路基板に取り付けられた微小ループアンテナ、前記携帯機の前記ケースの保持部の近傍の前記回路基板に配置され、前記微小ループアンテナに接続され、前記微小ループアンテナに電力を給電する給電回路、前記微小ループアンテナを所望の周波数帯に調整する終端回路、前記回路基板の前記微小ループアンテナが設けられたアンテナ領域とは異なる領域に設けられたグランド、前記回路基板の前記アンテナ領域に設けられた第１のスイッチ、前記回路基板の前記アンテナ領域とは異なる領域に設けられた第２のスイッチ、および前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの間に導電体が設けられており、前記導電体が前記グランドに接続されていることを特徴とするものである。