(57)【要約】【課題】ＬＦ受信用アンテナとＲＦ送信用アンテナとを備える通信装置において、ＲＦ受信側の感度改善を図ること、ＲＦ送信用アンテナを省スペースで実装可能とすること。【解決手段】ＬＦアンテナ２２は、樹脂ケース３１の内部に収容されることにより、面実装部品として構成されている。また、樹脂ケース３１の外周部には、金属製の導線２４Ａが設けられている。この導線２４Ａは、ＬＦアンテナ２２をプリント配線板３３上に面実装した際に、プリント配線板３３上に形成された導体パターン２４Ｂとともに、ＲＦアンテナを形成する。このような構造にすれば、プリント配線板上の平面的な導体パターンのみでＲＦアンテナを構成したものとは異なり、プリント配線板に対して平行ではない偏波面を持つ電波も生じ、車載装置１側での受信感度低下を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＦ（Low Frequency）帯の無線信号を受信可能なＬＦアンテナと、ＲＦ（Radio Frequency）帯の無線信号を送信可能なＲＦアンテナとを備えてなる複合アンテナであって、
前記ＬＦアンテナは、ケースまたはモールド樹脂からなる外装体の内部に収容されており、
前記ＲＦアンテナは、前記外装体に設けられた導体からなる第１部分を有する構造とされている
ことを特徴とする複合アンテナ。
【請求項２】
前記ＲＦアンテナは、前記プリント配線板上に形成された導体パターンからなる第２部分を有し、前記第１，第２部分を電気的に接続した構造とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の複合アンテナ。
【請求項３】
前記ＲＦアンテナの第１部分は、少なくとも一部が前記プリント配線板から離れる方向へ延びる形状とされている
ことを特徴とする請求項２に記載の複合アンテナ。
【請求項４】
前記第１部分は、前記プリント配線板の表裏面に対して直交する部分を有する形状とされた導体からなり、
前記第２部分は、前記プリント配線板の表裏面いずれか一方の面上に形成された平面的な導体パターンからなる
ことを特徴とする請求項３に記載の複合アンテナ。
【請求項５】
前記ＬＦアンテナを前記プリント配線板に対してはんだ接合するための端子部、および前記第１部分を前記第２部分に対してはんだ接合するための接合部は、前記外装体の外部において同一面内に配置されて、それぞれが前記プリント配線板に対してはんだ接合されている
ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の複合アンテナ。
【請求項６】
前記ＬＦアンテナは、少なくとも１軸分のコイルアンテナを備えており、
少なくとも１軸分の前記コイルアンテナについては、当該コイルアンテナを軸方向から見たときに、前記コイルアンテナのなすループと前記ＲＦアンテナのなすループは、互いに重ならない位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の複合アンテナ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の複合アンテナと、
前記複合アンテナが備えるＬＦアンテナを介してＬＦ帯の無線信号を受信するＬＦ受信部と、
前記複合アンテナが備えるＲＦアンテナを介してＲＦ帯の無線信号を送信するＲＦ送信部と
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項８】
車両に搭載される車載装置と、利用者が携帯する携帯機とで構成され、前記車載装置と前記携帯機との間で無線通信を行うことにより、前記車載装置に各種制御を実行させるために必要となる認証を行う電子キーシステムであって、
前記車載装置は、
ＬＦ帯の無線信号を送信するＬＦ送信部と、
ＲＦ帯の無線信号を受信するＲＦ受信部と
を備え、
前記携帯機として、請求項７に記載の通信装置を備えた
ことを特徴とする電子キーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合アンテナ、通信装置、および電子キーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車関連技術の分野においては、スマートエントリーシステムと呼ばれる電子キーシステムが既に実用化されている。このシステムは、利用者が携帯機のボタン操作を行わなくても、携帯機を所持しているだけで、携帯機と車載装置と間で無線通信による認証を行い、認証が成立すれば車両の操作（ロック、アンロック等）ができるようになるシステムである。
【０００３】
このような電子キーシステムにおいては、車両から送信されたＬＦ信号を携帯機が受信したときに、携帯機がその信号に呼応してＲＦ信号で返信を行う仕組みが採用されている。車両から送信されるＬＦ信号は、百数十キロヘルツの電波を利用した信号であり、携帯機はこの電波を受信するためのＬＦアンテナを内蔵している（例えば、特許文献１参照。）。また、携帯機が返信するＲＦ信号は、数百メガヘルツの電波を利用した信号であり、このＲＦ信号用のアンテナとしては、プリント配線板上に形成された導体パターンを用いることが一般的である。
【特許文献１】特開２００６−３３９７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プリント配線板の導体パターンを利用してＲＦ信号用のアンテナを形成する場合、アンテナが特定の平面内に収まる構造になるので、その平面に直交する高さ方向へは、アンテナのエレメントを伸ばすことができない構造となる。そして、このような平面的な構造のアンテナには、プリント配線板に平行な特定の偏波面を持つ電波は出やすいものの、そのような特定の偏波面に交差するような角度の偏波面を持つ電波は出づらいという特性がある。
【０００５】
そのため、利用者の所持する携帯機がどのような傾きとなっているのかに応じて、偏波面の角度が変動してしまうので、例えば、携帯機から水平偏波のみが出ることもあれば垂直偏波のみが出ることもある、といった状態になってしまう。その結果、車載装置側での受信感度にばらつきが生じてしまう、という問題があった。
【０００６】
また、プリント配線板上にアンテナパターンを形成する場合、アンテナとしての機能を満足する上で必要となるサイズのスペースを、プリント配線板上に確保しなければならないので、少なくともその分だけプリント配線板が大型化することは避けられなかった。
【０００７】
こうした問題に対し、プリント配線板に平行でない偏波面を持つ電波が出やすくなるようにするため、略コの字形に曲折した金属板からなる専用のアンテナ部品をプリント配線板上に付加する、といった対策がとられることもある。しかし、このような対策をとると、専用のアンテナ部品を付加するためのスペースを、プリント配線板上に確保しなければならないので、やはりプリント配線板が大型化することは避けられなかった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＬＦ受信用アンテナとＲＦ送信用アンテナとを備える通信装置において、ＲＦ受信側の感度改善を図ることができ、しかも、ＲＦ送信用アンテナが従来より省スペースで実装可能となる複合アンテナと、その複合アンテナを備えた通信装置、および電子キー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】
以下、上記目的を達成するために本発明において採用した特徴的構成について説明する。
請求項１に記載の複合アンテナにおいては、ＲＦアンテナの少なくとも一部に相当する第１部分となる導体が、ＬＦアンテナを収容する外装体に設けられている。この外装体は、ＬＦアンテナの構造上、プリント配線板上である程度の面積を占める上に、ある程度の厚み（プリント配線板の表面に直交する高さ方向の寸法）もある。
【００１０】
より具体的には、例えば、車両用の電子キーシステムで利用される携帯機の場合、この携帯機に内蔵されるＬＦアンテナは、その構造上、平面視した場合の各辺が十数ｍｍ角程度となる長さと、プリント配線板から数ｍｍ程度となる高さを持っている。
【００１１】
そのため、このＬＦアンテナの外装体表面に沿って金属パターンなどの導体を張り巡らせれば、その導体をＲＦ用アンテナとして利用することができる。しかも、このような高さのある外装体に導体を設ければ、プリント配線板の面上に導体パターンを設ける場合とは異なり、立体的な形状に導体を配置することが可能となる。
【００１２】
したがって、プリント配線板上の平面的な導体パターンのみでＲＦアンテナ全体を構成したものとは異なり、プリント配線板に対して平行ではない偏波面を持つ電波も生じるようになり、これにより、車載装置側での受信感度低下を抑制することができる。
【００１３】
また、上記外装体と上記第１部分となる導体は、プリント配線板の実装面を当該実装面に直交する方向から平面視した場合に、重なる位置に配置されることになる。そのため、ＬＦアンテナを収容する外装体を避けるような位置に、導体パターンからなるＲＦアンテナを形成する場合に比べ、ＬＦアンテナおよびＲＦアンテナがプリント配線板上で占める面積を低減することができる。したがって、プリント配線板の小型化を図ることができ、ひいては、このプリント配線板を内蔵する通信装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の複合アンテナにおいては、ＲＦアンテナは、プリント配線板上に形成された導体パターンからなる第２部分を有し、第１，第２部分を電気的に接続した構造とされている。このような構造を採用しても、プリント配線板上の平面的な導体パターンのみでＲＦアンテナ全体を構成したものに比べれば、第２部分がプリント配線板上で占める面積は小さくなる。
【００１５】
もちろん、ＲＦアンテナ全体を上記外装体上に設ける場合に比べれば、第２部分が存在する分だけプリント配線板は大きくなるが、ＲＦアンテナの配設範囲や形状についての自由度は高くなる。したがって、第１部分のみでＲＦアンテナの性能を十分に向上させることが難しい場合には、請求項２に記載の構成を採用することにより、ＲＦアンテナの性能を改善することも可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の複合アンテナにおいては、ＲＦアンテナの第１部分は、少なくとも一部がプリント配線板から離れる方向へ延びる形状とされている。したがって、このような形状とされた部分から、プリント配線板に対して平行ではない偏波面を持つ電波が出せるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の複合アンテナにおいては、第１部分は、第２部分が形成された面に対して直交する部分を有する形状となる。したがって、これら第１，第２部分から、互いに直交する偏波面を持つ電波を出すことができるようになる。
【００１８】
請求項５に記載の複合アンテナにおいては、ＬＦアンテナをプリント配線板に対してはんだ接合するための端子部、および第１部分を第２部分に対してはんだ接合するための接合部が、外装体の外部において同一面内に配置されて、それぞれがプリント配線板に対してはんだ接合されている。
【００１９】
このような構造を採用すれば、上記端子部および接合部がプリント配線板に接するように配置することは、容易に実施できるので、これらを面実装するのに好適な構造となる。
請求項６に記載の複合アンテナにおいては、少なくとも１軸分のコイルアンテナについては、当該コイルアンテナを軸方向から見たときに、コイルアンテナのなすループとＲＦアンテナのなすループは、互いに重ならない位置に配置されている。
【００２０】
したがって、このような構造を採用すれば、少なくとも１軸分のコイルアンテナについては、コイルアンテナのなすループとＲＦアンテナのなすループが重なる場合に比べ、ＬＦアンテナおよびＲＦアンテナが互いに及ぼす影響を抑制でき、ＬＦ受信時の受信性能やＲＦ送信時の送信性能をより一層向上させることができる。
【００２１】
なお、請求項７に記載の通信装置であれば、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の複合アンテナを備えているので、ＬＦアンテナおよびＲＦアンテナをそれぞれ個別に設けた通信装置よりも、小型で優れた通信装置となる。
【００２２】
また、請求項８に記載の電子キーシステムによれば、電子キーシステムの携帯機を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の実施形態について一例を挙げて説明する。
［電子キーシステム全体の構成］
以下に説明する電子キーシステムは、車両の正規利用者が所持する特定の携帯機が車両周囲の無線通信エリア内に入ったときにドアのアンロック等の制御を実行する機能（いわゆるスマートエントリー機能）と、携帯機でのボタン操作に応じてドアのロック／アンロック等の制御を実行する機能（いわゆるリモートキーレスエントリー機能）とを兼ね備えたものである。
【００２４】
図１は、電子キーシステムの構成を表すブロック図である。この電子キーシステムは、車両に搭載される車載装置１と、携帯機２（この携帯機２が本発明でいう通信装置に相当）とによって構成される。
【００２５】
これらの内、車載装置１は、制御部１０、ＬＦ送信部１１、ＲＦ受信部１３、エンジンスイッチ１５、ドアスイッチ１６などを備えている。
制御部１０は、車載装置１側全体の動作を制御するマイクロコンピュータによって構成される。
【００２６】
ＬＦ送信部１１は、ＬＦ（長波）帯の電波を使って、携帯機２に対して無線信号を送信する手段である。このＬＦ送信部１１から送信される無線信号は、車室外ドア近傍、車室内、トランク内、車室外トランク近傍など、限られた通信エリア内に対してのみ到達するように構成されている。
【００２７】
ＲＦ受信部１３は、ＲＦ（高周波）帯の電波を使って、携帯機２から送信されてくる無線信号を受信する手段である。
エンジンスイッチ１５は、エンジンを始動する際に利用者が操作するスイッチで、利用者がエンジンスイッチ１５を操作したことが、エンジンスイッチ１５からの信号によって検知された場合、制御部１０はエンジン始動が許可される状態にあるか否かを判断する。そして、エンジン始動が許可される状態にあれば、制御部１０からエンジン制御系へエンジン始動信号が伝達されるようになっている。
【００２８】
ドアスイッチ１６は、ドアを開く際に利用者が操作するドアハンドルに設けられたスイッチで、利用者がドアハンドルを操作したことが、ドアスイッチ１６からの信号によって検知された場合、制御部１０はドア開錠が許可される状態にあるか否かを判断する。そして、ドア開錠が許可される状態にあれば、制御部１０からドアロック制御系へアンロック信号が伝達されるようになっている。
【００２９】
また、携帯機２は、制御回路２０、ＬＦ受信部２１、ＬＦアンテナ２２、ＲＦ送信部２３、ＲＦアンテナ２４、スイッチ２５、電池２７などを備えている。
制御回路２０は、携帯機２の各種機能を制御する回路である。ＬＦ受信部２１は、ＬＦアンテナ２２を介して車載装置１から送信されてくる無線信号を受信する手段である。
【００３０】
ＲＦ送信部２３は、ＲＦアンテナ２４を介して車載装置１に対して無線信号を送信する手段である。
スイッチ２５は、リモートキーレスエントリー機能を利用する際にトリガーとなる信号を発生させる手段で、利用者がスイッチ２５に対して所定の操作を加えると、車載装置１側においてドアのロック／アンロック制御が行われる仕組みになっている。
【００３１】
［複合アンテナの構成］
次に、携帯機２が備える複合アンテナについて説明する。
上述の通り、携帯機２は、ＬＦアンテナ２２およびＲＦアンテナ２４を備えているが、これら２種類のアンテナは、図２（ａ）〜同図（ｄ）に示すような複合アンテナとして実装されている。
【００３２】
より詳しく説明すると、ＬＦアンテナ２２は、本実施形態においては空心タイプのコイルアンテナで、数十μｍ径の導線を数百ターン巻いた構造になっていて、そのＬＦアンテナが樹脂ケース３１の内部に収容されることにより、面実装部品として構成されている。
【００３３】
また、樹脂ケース３１の外周部には、金属製の導線２４Ａが設けられている。この導線２４Ａは、ＬＦアンテナ２２をプリント配線板３３上に面実装した際に、プリント配線板３３上に形成された導体パターン２４Ｂとともに、ＲＦアンテナ２４を形成するものである。
【００３４】
本実施形態において、導線２４Ａは、樹脂ケース３１の成形時に一体成形されたものである。ただし、この導線２４Ａと同様の導体を、樹脂ケース３１のような外装体に対して後から接着したり、嵌め込んだりしても、導線２４Ａとまったく同様に機能するものを構成することができる。あるいは、スパッタリングや真空蒸着といった周知の各種薄膜形成法を利用して、外装体の外周に金属層を形成することで、導線２４Ａ相当の導体として利用することもできる。
【００３５】
さらには、樹脂ケース３１についても、ＬＦアンテナ２２と別体で成形されるものに限らず、ＬＦアンテナ２２を樹脂モールドして外装体を成形してもよい。また、これら樹脂ケースやモールド樹脂からなる外装体の表面に導線２４Ａを設けるものに限らず、外装体の内部に導線２４Ａ相当の導体の一部または全部が埋め込まれていてもよい。
【００３６】
また、本実施形態においては、ＬＦアンテナ２２をプリント配線板３３に対して接合するための端子部２２Ａと、導線２４Ａを導体パターン２４Ｂに対して接合するための接合部２４Ｃが、樹脂ケース３１の同一面内に形成されている。このような構造を採用することにより、端子部２２Ａおよび接合部２４Ｃを単一のはんだ接合工程で処理することができる。
【００３７】
以上のように構成されるＲＦアンテナ２４において、一方の端子２４Ｄは、送信アンプ（図示略）の出力に接続されており、もう一方の端子２４Ｅは、グランド（ＧＮＤ）に接続されて、ループアンテナとして機能するように構成されている。
【００３８】
また、このＲＦアンテナ２４は、図２（ａ）中に示した３軸方向ｘ，ｙ，ｚのいずれ側から見ても、各開口面積Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚが、略同一の面積となるように設計されている（図２（ｂ）〜同図（ｄ）参照。）。このように３軸方向の開口面積Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを略同一にすると、特定の偏波面を持つ電波のレベルだけが強くなるのを抑制することができる。
【００３９】
したがって、例えば、携帯機２から水平偏波が出る場合と垂直偏波が出る場合とのレベル差を小さくすることができるので、車載装置１側での受信感度にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００４０】
さらに、ＲＦアンテナ２４は、図２（ｄ）に示すように、ＬＦアンテナ２２のなすループと、ＲＦアンテナ２４のなすループとが、互いに重ならない位置に配置されている。このように両アンテナを同軸配置しないようにすることで、ＬＦ受信性能やＲＦ送信性能に影響が生じるのを抑制している。ただし、仮に両アンテナを同軸配置したとしても、車載装置１側での送信出力レベルや受信感度の調整により、必要な性能を確保するといったことはできるので、実用上、両アンテナを同軸配置しない構造は必須ではない。
【００４１】
［効果］
以上説明した通り、上記複合アンテナ（ＬＦアンテナ２２およびＲＦアンテナ２４）によれば、高さのある樹脂ケース３１（外装体）に導線２４Ａ（本発明でいう第１部分に相当）を設けてあるので、プリント配線板の面上に導体パターンを設ける場合とは異なり、立体的な形状に導体を配置することが可能となる。
【００４２】
したがって、プリント配線板上の平面的な導体パターンのみでＲＦアンテナ全体を構成したものとは異なり、プリント配線板に対して平行ではない偏波面を持つ電波も生じるようになり、これにより、車載装置１側での受信感度低下を抑制することができる。
【００４３】
また、樹脂ケース３１と導線２４Ａは、プリント配線板３３の実装面を当該実装面に直交する方向（図２（ａ）中のｚ方向）から平面視した場合に、重なる位置に配置されることになる。そのため、ＬＦアンテナ２２を収容する樹脂ケース３１を避けるような位置に、導体パターンからなるＲＦアンテナを形成する場合に比べ、ＬＦアンテナ２２およびＲＦアンテナ２４がプリント配線板３３上で占める面積を低減することができる。したがって、プリント配線板３３の小型化を図ることができ、ひいては、このプリント配線板３３を内蔵する携帯機２の小型化を図ることができる。
【００４４】
［変形例等］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、この他にも種々の形態で実施することができる。
【００４５】
例えば、上記実施形態では、ＬＦアンテナ２２として、空心タイプのものを例示したが、図３（ａ）に示すＬＦアンテナ４１のように、フェライト４３に導線４５を巻いて構成されたものを採用してもよい。すなわち、フェライト４３を備えるか否かは任意である。このようなＬＦアンテナ４１を採用した場合でも、例えば、外装体としてのモールド樹脂４７が設けられていれば、そのモールド樹脂４７上に導体を設けて、その導体をＲＦアンテナとして利用することにより、上記実施形態で述べたとおりの作用、効果を得ることができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、１軸タイプのＬＦアンテナ２２を例示したが、２軸一体、あるいは３軸一体のＬＦアンテナを採用してもよい。具体例を挙げれば、例えば、図３（ｂ）に例示するＬＦアンテナ５１のように、磁性体５２に対してＸ軸コイル５３、Ｙ軸コイル５４、Ｚ軸コイル５５をそれぞれ巻回して構成された３軸一体構造のループアンテナであっても採用できる。
【００４７】
また、必要があれば、１軸タイプを３組設けて３軸としたり、２軸一体タイプと１軸タイプとを組み合わせて３軸としたりしてもよい。この場合、ＲＦアンテナとして利用される導体は、いずれか一つのＬＦアンテナの外装体上に設けてあればよく、また、必要があれば、複数のＬＦアンテナの外装体上に設けたものを電気的に接続することで、ＲＦアンテナを構成するようにしてもよい。
【００４８】
加えて、上記実施形態では、ＲＦアンテナ２４がループアンテナである旨を説明したが、所期のＲＦ信号を送信できるアンテナであれば、ループアンテナとして機能するものには限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態として例示した電子キーシステムのブロック図。
【図２】（ａ）は複合アンテナの斜視図、（ｂ）はｘ方向から見たＲＦアンテナの開口面積を示す説明図、（ｃ）はｙ方向から見たＲＦアンテナの開口面積を示す説明図、（ｄ）はｚ方向から見たＲＦアンテナの開口面積を示す説明図。
【図３】変形例として例示したＬＦアンテナの構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・車載装置、２・・・携帯機、１０・・・制御部、１１・・・ＬＦ送信部、１３・・・ＲＦ受信部、１５・・・エンジンスイッチ、１６・・・ドアスイッチ、２０・・・制御回路、２１・・・ＬＦ受信部、２２，４１，５１・・・ＬＦアンテナ、２２Ａ・・・端子部、２３・・・ＲＦ送信部、２４・・・ＲＦアンテナ、２４Ａ，４５・・・導線、２４Ｂ・・・導体パターン、２４Ｃ・・・接合部、２４Ｄ，２４Ｅ・・・端子、２５・・・スイッチ、２７・・・電池、３１・・・樹脂ケース、３３・・・プリント配線板、４３・・・フェライト、４７・・・モールド樹脂、５２・・・磁性体、５３・・・Ｘ軸コイル、５４・・・Ｙ軸コイル、５５・・・Ｚ軸コイル。
【図１】
2009212923.tif 000003
【図２】
2009212923.tif 000004
【図３】
2009212923.tif 000005