三轴天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在用于锁定或解锁车辆等的无钥匙进入系统的接收装置中使用的全向接收灵敏度三轴天线。
【背景技术】
[0002]作为用于LF波段的天线，使用由围绕棒型芯部卷轴卷绕的导线组成的棒状天线。这类棒状天线在卷轴方向具有接收灵敏度，而在与卷轴正交的方向不具有接收灵敏度。因此，由于通过将三个天线线圈布置成使得各自的卷轴彼此正交，使多个天线线圈互相补偿各自缺乏接收灵敏度的区域，因此获得具有全向接收灵敏度的天线。
[0003]近年来，如日本特开2004-15168号公报中所示、具有围绕单一芯部彼此正交卷绕的三个线圈的小型三轴天线被广泛使用。
[0004]图20示出现有技术的三轴天线的示例。如图20中所示，常规的三轴天线70由外部扁平的圆盘型铁氧体磁芯80构成，在芯部80的顶面和底面上设有互相正交的X槽81和I槽82，在其外周面上设有z槽83，并且围绕X槽81、y槽82和z槽83分别卷绕有x轴线圈91、y轴线圈92和z轴线圈93。
[0005]由于X轴线圈91、y轴线圈92和z轴线圈93的卷轴彼此正交，因此三轴天线70具有全向接收灵敏度。
【发明内容】
[0006]【发明要解决的问题】
[0007]虽然上述现有技术的三轴天线具有低剖面，但其厚度仍超过3mm。因此，其可装入钥匙扣等中，但不能装入像宽度为85.6mm、高度为54.0mm且厚度为0.76mm的标准化IC卡的薄型物品中。
[0008]【用于解决问题的手段】
[0009]本发明的特征在于提供:
[0010]一种三轴天线，包括第一至第三天线线圈，各天线线圈包括:围绕卷轴周向卷绕从而形成中心孔的平面状线圈，和插入该中心孔中的片状芯部，其中
[0011]第一至第三天线线圈以如下方式布置，即各天线线圈彼此不重叠，平面状线圈的平面构成一个平面，并且第一至第三天线线圈各自的片状芯部的轴线以120°角彼此交叉。
[0012]【发明的效果】
[0013]根据本发明的三轴天线，可获得能够装入像IC卡等的薄型物品中的三轴天线。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的三轴天线的第一实施例的透视图；
[0015]图2A是该实施例中的天线线圈的俯视图；
[0016]图2B是天线线圈的纵向截面图；
[0017]图3是示出天线线圈的辐射特性的曲线图；
[0018]图4是示出天线线圈的辐射特性的截面图；
[0019]图5是示出天线线圈的特性的曲线图；
[0020]图6是示出根据本发明的三轴天线的最大接收灵敏度的方向的特性图；
[0021]图7A至图7D示出根据本发明的三轴天线的辐射特性的模拟；
[0022]图8是本发明的第二实施例的俯视图；
[0023]图9是本发明的第三实施例的俯视图；
[0024]图10是说明三轴天线的天线线圈间的电磁耦合的电路图；
[0025]图11是示出三轴天线的天线线圈间的耦合系数与输出电压之间的关系的曲线图；
[0026]图12是本发明的第四实施例的俯视图；
[0027]图13是示出图12中所示的三轴天线的旋转角与耦合系数之间的关系的曲线图；
[0028]图14是本发明的第五实施例的俯视图；
[0029]图15是示出图14中所示的三轴天线的旋转角与耦合系数之间的关系的曲线图；
[0030]图16是本发明的第六实施例的俯视图；
[0031]图17是示出图16中所示的三轴天线的旋转角与耦合系数之间的关系的曲线图；
[0032]图18是本发明的第七实施例的俯视图；
[0033]图19是示出图18中所示的三轴天线的旋转角与耦合系数之间的关系的曲线图；并且
[0034]图20是常规的三轴天线的透视图。
[0035]【附图标记的说明】
[0036]11、14、15、16、17、70三轴天线
[0037]21、21a、21b、21c、22、22a、22b、22c、23、23a、23b、24a、24b、24c天线线圈
[0038]31、32、33平面线圈
[0039]41、42、43薄片芯部
[0040]42a、42b、43a、43b芯片
[0041]80芯部
[0042]81、82、83槽
[0043]91、92、93线圈
[0044]a、b、c芯轴
[0045]R半径
[0046]L长度
[0047]W宽度
[0048]t厚度
[0049]K耦合系数
[0050]φ旋转角
【具体实施方式】
[0051]第一实施例
[0052]图1是根据本发明的三轴天线的实施例的透视图。图2A和图2B是用于示出在三轴天线中采用的天线线圈的俯视图及其截面图。
[0053]如图1中所示，三轴天线11包括具有布置在x-y平面上的三个平面状天线线圈21a、21b和21c的天线线圈21。
[0054]具有天线线圈21a、21b和21c的天线线圈21，如图2A(俯视图)和图2B(截面图)中所示，包括由围绕卷轴N卷绕的绝缘导线形成的内径为d。、外径为Cl1、厚度为t31的扁平状的平面线圈31，和插入平面线圈31的中心孔31a中的长度为L、宽度为W、厚度为t41的矩形片状的薄片芯部41。平面线圈31围绕卷轴N卷绕从而在中心形成中心孔31a，并且薄片芯部41插入中心孔31a中。
[0055]薄片芯部41是通过在片状PET基材上形成软磁材料的薄膜而构成的矩形箔型磁芯，并且相对于平面线圈31的卷轴N倾斜约90°。薄片芯部41和平面线圈31彼此重叠，使得位于薄片芯部41的一端的下表面与平面线圈31的上表面接触，而位于薄片芯部41的另一端的上表面与平面线圈31的下表面接触。
[0056]将天线线圈21a,21b和21c各自的中心指定为P且薄片芯部41 (图2A)和43 (图9)的轴向指定为a轴、b轴和c轴(参照图1)，则三轴天线11布置成使得a轴、b轴和c轴在原点O交叉，并且中心P定位在以原点O为中心且半径为R的圆上，使得a轴、b轴和c轴彼此形成120°的角度。
[0057]在下文中，将说明三轴天线11的全向性及其条件。
[0058]图3是示出天线线圈21的辐射特性的曲线图。在图3中，将薄片芯部41的轴向指定为X方向并将平面线圈31的卷轴方向指定为Z轴方向。
[0059]这里，平面线圈31通过将直径为0.045mm的自融合导线卷绕332匝而构成，具有内径d。= 8mm、外径d丨=19mm、厚度131= 0.2mm，并且薄片芯部41具有相对磁导率μ r =14,长度 L = 20mm、宽度 W = 6mm，厚度 t41 = 0.060mmo
[0060]围绕棒型芯部卷绕的常规棒型天线在轴向具有最大接收灵敏度且产生最大感应电压。相反，在图1中所示的天线线圈21中，如图4中所示，最大接收灵敏度的方向，也就是，产生最大感应电压Vniax的方向相对于薄片芯部41的轴向(X轴)形成倾角Θ (O。兰Θ兰90。)。图4中的角Θ约为50。。
[0061]这里，接收灵敏度被定义为当天线线圈位于ΙμΤ的磁场中时在天线线圈中产生的感应电压。
[0062]倾角Θ连同最大感应电SVniax可通过改变薄片芯部41的形状、相对磁导率μ r等来进行调整。也就是，如果薄片芯部41的轴向长度L越长，截面积WXt41越大，或相对磁导率μ 大，则倾角θ将越小。
[0063]图5是示出当薄片芯部41的轴向长度L变化时倾角Θ和最大感应电压Vniax的变化的曲线图。在图5中，横坐标表示薄片芯部的轴向长度L[mm]，而纵坐标表示倾角Θ [° ]和最大感应电SVniax [V]，其中实线表示倾角Θ而虚线表示最大感应电SVniax。这里采用的平面线圈与在图2A和图2B中说明的平面线圈31相同。
[0064]从图5可理解，薄片芯部41的轴向长度L越长，倾角Θ越小且最大感应电压V_越大。
[0065]图6是示出天线线圈21a、21b和21c (未示出)的最大接收灵敏度的方向连同三轴天线11的接收灵敏度的特性图。在图6中，假设天线线圈21a的薄片芯部的轴向是a轴、最大接收灵敏度的方向是α轴、且倾角是Θ，假设天线线圈21b的薄片芯部的轴向是b轴、最大接收灵敏度的方向是β轴、且倾角是Θ，假设天线线圈21c的薄片芯部的轴向是c轴、最大接收灵敏度的方向是γ轴、且倾角是Θ，并假设a轴是X轴，在a轴、b轴和c轴之间的角度分别是120°，且各轴在原点O彼此交叉。
[0066]如图6中所示，因为为使三轴天线11具全向性，α轴、β轴和γ轴需彼此正交，所以倾角Θ需形成为35.26°。从图5的曲线图中可见，为获得35.26°的倾角Θ，薄片芯部41的轴向长度L约为27mm。
[0067]图7A至图7D示出三轴天线11所使用的、形成倾角Θ = 35.26°的天线线圈21a、21b和21c的模拟结果的辐射特性，其中
[0068]图7A示出天线线圈21a的辐射特性，
[0069]图7B示出天线线圈21b的辐射特性，
[0070]图7C示出天线线圈21c的辐射特性，并且
[0071]图7D示出通过天线线圈21a、21b和21c的辐射特性的逻辑和运算所获得的三轴天线11的辐射特性。
[0072]如图7D中所示，三轴天线11是具有全向接收灵敏度的天线。
[0073]上述天线线圈的厚度T( = t31+t41X2，在图2B中示出)约为0.32mm。该厚度比通过从IC卡的厚度0.76mm中去除外部的顶面和底面各自的厚度0.20mm所获得的基材的厚度更薄，使得三轴天线11可嵌入IC卡中。
[0074]另外，使用薄片芯部和薄的平面线圈的这种三轴天线11与使用厚的铁氧体的常规三轴天线不同，可预期一定的灵活性，使之适于装入IC卡等中。
[0075]此外，35.26°的倾角理论上是理想的，但是天线线圈即使稍微偏离最大接收灵敏度方向仍然具有接收灵敏度。因此，即使在倾角Θ和天线线圈的布置上存在轻微差异，缺乏接收灵敏度的区域也互相补偿，从而确保天线是全向性的。
[0076]第二实施例
[0077]薄片芯部的形状不限于矩形。如图8中所示，三轴天线线圈可以是具有组合多个片状芯片而成的H形平面轮廓的薄片芯部的天线线圈。
[0078]图8是在本发明的第二实施例中采用的天线线圈的俯视图。如图8中所示，天线线圈22包括平面线圈32，和插入平面线圈32的中心孔31a中的H形薄片芯部42。薄片芯部42由矩形薄片芯片42a和配置在芯片42a两端的半圆形的两个片状芯片42b、42b组成。平面线圈32与在第一实施例中说明的平面线圈31相同。芯片42a具有长度L42a、宽度W42a和厚度t42，且芯片42b具有直径L42a和圆弧高度W 42b。
[0079]因为薄片芯部42的轮廓被制成与平面线圈32的轮廓相符，所以