(57)【要約】【課題】容易かつ確実に受信周波数を調整することができるアンテナを提案する。【解決手段】アンテナ３は、誘電体層３ｂと、誘電体層３ｂの第一面３１に配置された第一アンテナ電極３ａと、第一面３１に背向する第二面３２に配置された第二アンテナ電極３ｃと、第二面３２に配置された給電点４ｋと、第二アンテナ電極３ｃの外周縁から給電点４ｋに向けて直線状に延びる非導電性のスリット５０と、を備える。アンテナ３は、スリット５０の長さが、放射効率又は感度に基づいて設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と、
前記誘電体層の第一面に配置された第一アンテナ電極と、
前記第一面に背向する第二面に配置された第二アンテナ電極と、
前記第二面に配置された給電点と、
前記第二アンテナ電極の外周縁から前記給電点に向けて直線状に延びる非導電性のスリットと、
を備えることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記スリットの長さは、放射効率又は感度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記スリットは、破線形に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記第二アンテナ電極における前記スリット同士の間に形成され、トリミングに応じて前記第二アンテナ電極の電気長が調整される桟部を備えることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
ＧＰＳ衛星から送信された電波を受信することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
ＧＰＳ機能付の電子時計であることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
【請求項８】
誘電体層、前記誘電体層の第一面に配置された第一アンテナ電極、前記第一面に背向する第二面に配置された第二アンテナ電極、前記第二面に配置された給電点を備えるアンテナの製造方法であって、
前記第二アンテナ電極の外周縁から前記給電点に向けて直線状に延びる破線形の非導電性のスリットを形成するスリット形成工程と、
前記スリットにより形成される前記第二アンテナ電極の桟部をトリミングして前記第二アンテナ電極の電気長を調整する電気長調整工程と、
を有することを特徴とするアンテナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ、電子機器およびアンテナの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
時計の時刻合わせ並びに測位のためにＧＰＳ衛星からの時刻信号並びに軌道位置を示す情報を利用する技術が知られており、特許文献１には、腕時計にＧＰＳアンテナを搭載することが記載されている。
【０００３】
上述した受信アンテナは、誘電体層の誘電率ばらつきによって導体板の電気長にずれが生じても、その補正ができない。電気長にずれが生じると導体板の電気長が変化して、受信周波数がずれてしまう。これにより、ＧＰＳ機能の精度が悪化する。
【０００４】
そこで、電気長を調整するための調整手段が設けられた平面型受信アンテナが特許文献２に提案されている。この調整手段は、梯子状部で形成され、桟部が切断されることによって電気長を調整するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０９６５２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４７５６号公報
【発明の概要】
【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に記載された受信アンテナは、給電放射電極と無給電放射電極とをアンテナ外表面部で接続するものである。
このため、ＧＰＳ機能付の電子時計に用いられる受信アンテナに適用することはできないという問題がある。
【０００７】
本発明は、容易かつ確実に受信周波数を調整することができるアンテナ、電子機器およびアンテナの製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一実施態様に係るアンテナは、誘電体層と、前記誘電体層の第一面に配置された第一アンテナ電極と、前記第一面に背向する第二面に配置された第二アンテナ電極と、前記第二面に配置された給電点と、前記第二アンテナ電極の外周縁から前記給電点に向けて直線状に延びる非導電性のスリットと、を備えることを特徴とする。
従って、本発明のアンテナでは、スリットの長さに応じた第二アンテナ電極の電気長を、良好なアンテナ感度及び放射効率で調整することが可能となる。
【０００９】
本発明の第二実施態様に係るアンテナは、第一実施態様において、前記スリットの長さは、放射効率又は感度に基づいて設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第三実施態様に係るアンテナは、第一または第二実施態様において、前記スリットは、破線形に形成されることを特徴とする。
従って、本発明のアンテナでは、隣り合うスリットを連結することにより、第二アンテナ電極の電気長を容易に調整することが可能となる。
【００１１】
本発明の第四実施態様に係るアンテナは、第三実施態様において、前記第二アンテナ電極における前記スリット同士の間に形成され、トリミングに応じて前記第二アンテナ電極の電気長が調整される桟部を備えることを特徴とする。
従って、本発明のアンテナでは、隣り合うスリット間の桟部をトリミングすることにより、第二アンテナ電極の電気長を容易に調整することが可能となる。
本発明の第五実施形態に係るアンテナは、ＧＰＳ衛星から送信された電波を受信することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第一実施態様に係る電子機器は、本発明の第一から第四実施態様のいずれかに係るアンテナを備えることを特徴とする。
従って、本発明では、スリットの長さに応じた第二アンテナ電極の電気長を、良好なアンテナ感度及び放射効率で調整することが可能な電子機器を得ることが可能になる。
【００１３】
本発明の第二実施態様に係る電子機器は、ＧＰＳ機能付の電子時計であることを特徴とする。
従って、本発明では、スリットの長さに応じた第二アンテナ電極の電気長を、良好なアンテナ感度及び放射効率で調整することが可能なＧＰＳ機能付の電子時計を得ることが可能になる。
【００１４】
本発明の実施態様に係るアンテナの製造方法は、誘電体層、前記誘電体層の第一面に配置された第一アンテナ電極、前記第一面に背向する第二面に配置された第二アンテナ電極、前記第二面に配置された給電点を備えるアンテナの製造方法であって、前記第二アンテナ電極の外周縁から前記給電点に向けて直線状に延びる破線形の非導電性のスリットを形成するスリット形成工程と、前記スリットにより形成される前記第二アンテナ電極の桟部をトリミングして前記第一アンテナ電極の電気長を調整する電気長調整工程と、を有することを特徴とする。
従って、本発明の実施態様に係るアンテナの製造方法では、スリットの長さに応じた第二アンテナ電極の電気長を、良好なアンテナ感度及び放射効率で調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＧＰＳシステムの概要を示す模式図である。
【図２】（ａ）アンテナ装置を示す平面図、（ｂ）アンテナ装置を示す断面図である。
【図３】アンテナ装置の製造方法を示す図である。
【図４】桟部５７をトリミングして第二アンテナ電極３ｃの電気長を調整した図である。
【図５】直線スリット５５の形成位置を比較した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のアンテナ、電子機器およびアンテナの製造方法について、図面を参照して説明する。
位置情報衛星等の衛星からの電波による測位用信号等を受信して利用する通信システムの一例として、ＧＰＳシステムを取り上げ、その概要について説明する。また、ＧＰＳ受信機能を備えた電子腕時計１について、その構成の一例を説明する。アンテナについてはは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するアンテナを例にして説明する
【００１７】
図１は、ＧＰＳシステムの概要を示す模式図である。
ＧＰＳ衛星９０は、地球の上空の所定の軌道上を周回しており、例えば１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波に航法メッセージ等を重畳させた、衛星信号を地上に送信している。このＧＰＳ衛星９０は原子時計を搭載しており、衛星信号には原子時計で計時された極めて正確な時刻情報であるＧＰＳ時刻情報が含まれている。
そのため、ＧＰＳ受信機としての機能を備えた電子腕時計１は、衛星信号を受信して、内部時刻の進みまたは遅れを修正することにより、正確な時刻を表示することができる。この修正は、測時モードとして行なわれる。
【００１８】
また、衛星信号にはＧＰＳ衛星９０の軌道上の位置を示す軌道情報等も含まれている。つまり、電子腕時計１は、測位計算を行うこともでき、通常、４つ以上のＧＰＳ衛星９０からそれぞれ送信された衛星信号を受信することによって、それら中に含まれる軌道情報およびＧＰＳ時刻情報を使用して測位計算を行う機能等を有している。測位計算により、電子腕時計１は、現在位置に合わせて時差を修正すること等が容易にでき、この修正は、測位モードとして行なわれる。
このほか、衛星信号を利用すれば、現在位置表示、移動距離測定、移動速度計測を行う等の各種応用が可能であり、電子腕時計１では、これらの情報を、表示部である液晶表示部４によりデジタル表示することが可能である。
なお、電子腕時計１は、液晶表示部４によるデジタル表示に限らず、アナログ表示や、デジタルとアナログとの併用表示等であっても良く、さらに、液晶以外の表示形態である表示部を用いることも可能である。
【００１９】
図２（ａ）は、アンテナ装置を示す平面図、図２（ｂ）は断面図である。
第一アンテナ電極３ａおよび第二アンテナ電極３ｃは、通常、銅・アルミニウム・鉄・金・銀・パラジウム等の導体またはこれらの合金により矩形状に形成される。
誘電体層３ｂは、第一アンテナ電極３ａとほぼ同じ大きさの矩形状であって、使用可能な材質としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアライト（ＭｇＯ／ＳｉＯ２）、フォルステライト（２Ｍｇ２Ｏ／ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＰＳＺ）、チタン酸マグネシア（ＭｇＴｉＣＯ３）等が挙げられる。この誘電体層３ｂの特性としては、誘電率が８以上２２以下が望ましく、誘電正接が０．００１以下が望ましい。そこで、これらの特性を得るために、電子時計における誘電体層３ｂのサイズは、電子腕時計１のような矩形状の場合には。一辺が２ｃｍ〜４ｃｍであることが望ましい。
誘電体層３ｂの第一面３１に第一アンテナ電極３ａが配置され、誘電体層３ｂの第二面３２に第二アンテナ電極３ｃが配置される。
【００２０】
誘電体層３ｂが円形である場合には直径が２．５ｃｍ〜３．５ｃｍであることが望ましい。また、いずれの場合でも、厚さは、０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが望ましい。電子腕時計１において、アンテナ装置の誘電体層３ｂは、厚さ０．５ｍｍ、縦２ｃｍおよび横３ｃｍの矩形状をなすアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）を用い、誘電率が９．８前後の特性を有している。
【００２１】
アンテナ装置において、第一アンテナ電極３ａへ給電部（不図示）から電力供給をするために、給電体４ｋが設けられている。
給電体（給電点）４ｋは、第一アンテナ電極３ａに対する所定位置に設けられている。給電体４ｋは、金属製の電気的導体であり、第一アンテナ電極３ａと接続された状態で、誘電体層３ｂに挿通され、挿通された先端が回路基板へ接続され給電体４ｋを介して、給電部から電力が供給される。同時に、第二アンテナ電極３ｃへも給電部から電力が供給される。第二アンテナ電極３ｃは、アース側であり、いわゆる接地電極として機能する。給電体４ｋへの給電用配線は、第一アンテナ電極３ａの受信用配線としても機能する。
【００２２】
第二アンテナ電極３ｃの中央付近には、給電体４ｋが配置される。第二アンテナ電極３ｃと給電体４ｋは、非導通である。給電体４ｋを囲むように、非導電性の円環スリット５１が形成される。円環スリット５１には、誘電体層３ｂの第二面３２が露出する。
第二アンテナ電極３ｃの外周縁の一つ（一辺）には、給電体４ｋに向けて直線状に延びるスリット形成部５５が設けられる。スリット形成部５５は、第二アンテナ電極３ｃの電気長を調整するものであり、外周縁から給電体４ｋに向かう方向に破線状（破線形）に間隔をあけて設けられた、それぞれが後述する直線スリット（スリット）５０を構成する複数の開口部５６を備えている。開口部５６には、誘電体層３ｂの第二面３２が露出する。複数の開口部５６は、第二アンテナ電極３ｃの外周縁から給電体４ｋに向けて直線状に配置される。複数の開口部５６は、一定の間隔に配置される。複数の開口部５６の形状は、矩形、円形など任意であるが、できるだけ小さいことが望ましい。
【００２３】
外周縁から給電体４ｋに向かう方向で隣り合う開口部５６同士の間、及び最も外周縁に近い開口部５６よりも外周縁側に桟部５７が設けられている。桟部５７は、第二アンテナ電極３ｃの一部である。後述するように、複数の開口部５６（スリット形成部５５）は、手作業等によりトリミングされる。このため、開口部５６は、目視可能な大きさであればよい。
【００２４】
図３は、アンテナ装置の製造方法（スリット形成工程）を示す図である。
まず、誘電体層３ｂを所望の形状にハーフカットする（ステップＳ１）。
次に、スパッタ法により、誘電体層３ｂの両面にシード層Ｐを製膜する（ステップＳ２）。シード層は、クロム、チタン、タングステン、チタンタングステン合金のいずれかである。
【００２５】
次に、誘電体層３ｂの第二面３２にレジストＲを配置する（ステップＳ３）。例えばドライフィルムレジストを貼付する。
そして、第二面３２のレジストＲを露光・現像処理する（ステップＳ４）。これにより、第二面３２に、スリット形成部５５（複数の開口部５６）に対応する形状のレジストＲを残存させる。
【００２６】
次に、誘電体層３ｂの両面におけるシード層Ｐ上に電解めっき膜Ｑを製膜する（ステップＳ５）。
そして、第二面３２に残存するレジストＲを剥離（ステップＳ６）した後に、シード層Ｐをエッチングする（ステップＳ７）。これにより、シード層Ｐと電解めっき膜Ｑからなる第一アンテナ電極３ａと第二アンテナ電極３ｃが誘電体層３ｂに配置される。また、スリット形成部５５（複数の開口部５６）も形成される。
最後に、誘電体層３ｂを個片化（ステップＳ８）することにより、アンテナ装置が製造される。
【００２７】
これにより、誘電体層３ｂの第一面３１に第一アンテナ電極３ａが形成され、第二面３２に第二アンテナ電極３ｃが形成される。また、第二面３２に、スリット形成部５５（複数の開口部５６）が形成される。
【００２８】
図４は、桟部５７をトリミングして第二アンテナ電極の電気長を調整した図である。
アンテナ装置を機能させるに際しては、第二アンテナ電極３ｃの電気長を調整する。すなわち、第二アンテナ電極３ｃに形成されたスリット形成部５５における開口部５６の長さを調整する（電気長調整工程）。
具体的には、スリット形成部５５を構成する複数の開口部５６を連結することにより、直線スリット５０を長くする（伸ばす）。つまり、複数の開口部５６の間に形成される複数の桟部５７を、第二アンテナ電極３ｃの外周縁に近いものから順に除去する。
桟部５７の除去方法（トリミング）は、リュータによる研削、レーザビームによる切断等が挙げられる。
このように、第二アンテナ電極３ｃの外周縁に近いものから、桟部５７を順に除去することにより、直線スリット５０を長くすることができる。これにより、第二アンテナ電極３ｃの電気長が徐々に長くなる。したがって、アンテナ装置の受信周波数が低下して、受信周波数を所望の周波数（１．５７５４２ＧＨｚ）に合わせ込むことができる。
また、小さな桟部５７を除去するだけなので、簡単かつ確実に受信周波数の調整を行うことができる。
【００２９】
図５は、直線スリット５０の形成位置を比較した結果を示す図である。（ａ）は、直線スリット５０の配置例、（ｂ）はアンテナ感度及び放射効率の結果を示す。
【００３０】
直線スリット５０の配置とアンテナ感度等との関係を調べるために、直線スリット５０の配置位置が異なる４つのアンテナ装置を用意した。
すなわち、図５（ａ）に示すように、直線スリット５０を、第二アンテナ電極３ｃの外周縁のうち、位置イに配置したもの、位置ロに配置したもの、位置ハに配置したもの、位置二に配置したもの、を用意した。
そして、図５（ｂ）に示すように、それぞれのアンテナ装置のアンテナ感度及び放射効率を確認した。
【００３１】
距離Ｌ２は、直線スリット５０の長さである。図５（ｂ）の縦欄は、距離Ｌ２の長さを、第二アンテナ電極３ｃの外周縁から給電体４ｋまでの距離Ｌ３に対する割合で示す。つまり、直線スリット５０の長さを徐々に伸ばしながら、アンテナ感度及び放射効率を確認した。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、４つのアンテナ装置のうち、直線スリット５０を位置ロに配置したものと位置二に配置したものが、アンテナ感度及び放射効率が良好であることを確認した。直線スリット５０がこの２つの位置に形成された場合には、直線スリット５０の長さを伸ばしても、アンテナ感度及び放射効率が悪化しないことが確認できた。
【００３３】
以上説明したように、電子腕時計１におけるアンテナ装置は、直線スリット５０を、第二アンテナ電極３ｃの外周縁から給電体４ｋに向けて直線状に延びるように形成することにより、アンテナ感度及び放射効率を劣化させることなく、アンテナ装置の受信周波数を調整することができる。
電子腕時計１におけるアンテナ装置は、第二アンテナ電極３ｃの外周縁から給電体４ｋに向けて直線状に延びる非導電性の直線スリット５０を備えるので、アンテナ装置の放射効率又は感度を調整しやすい。特に、本実施形態では、スリット形成部５５において直線スリット５０が破線状に形成されるので、直線スリット５０の間に設けられる第二アンテナ電極３ｃの桟部５７をトリミングすることにより、第二アンテナ電極３ｃの電気長が調整される。したがって、本実施形態では、アンテナ装置の受信周波数を容易かつ確実に調整することができる。よって、高性能なＧＰＳ機能を有する電子腕時計１を実現できる。
【００３４】
アンテナおよび電子機器は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。
【００３５】
電子腕時計１の外装ケース１１は、表面側の開口を含め略円筒状であるが、これに限定されることなく、長方形等の矩形状であっても良い。また、アンテナ装置も矩形状に限定されず、円形等の他の形状であっても良い。
【００３６】
アンテナ装置は、同様な電極構成を有する、いわゆる逆Ｆアンテナとして構成しても、アンテナ機能を十分に発揮することができる。
【００３７】
電子機器は電子腕時計１に限らず、トラベルクロック、懐中時計、携帯型電子機器に付属する時計類も該当し、時計機能を有していない携帯端末等に適用することも可能である。また、表示部は、液晶表示部に限定されるものではなく、液晶以外による表示を用いたものであっても良い。
【００３８】
直線スリット５０を伸ばしてアンテナ３の受信周波数を下げる場合のみに限らず、受信周波数を上げる場合と併用してもよい。
【００３９】
直線スリット５０は、第二アンテナ電極３ｃの外周縁に対して直交する場合に限らず、第二アンテナ電極３ｃの外周縁に対して任意の角度で交差する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…電子腕時計、  ３…アンテナ、  ３１…第一面、  ３２…第二面、  ３ａ…第一アンテナ電極、  ３ｂ…誘電体層、  ３ｃ…第二アンテナ電極、  ４ｋ…給電体（給電点）、  ５０…直線スリット（スリット）、  ５５…スリット形成部、  ５６…開口部、  ５７…桟部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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