(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極板と、第２の電極板と、前記第１の電極板の端部と前記第２の電極板の端部とを短絡する短絡部と、を含む円偏波アンテナと、
表示部と、
前記アンテナおよび前記表示部を収容するケースと、
前記ケースに接続されたバンドと、を含み、
前記第２の電極板は、回路基板であり、
前記短絡部は、前記短絡部の前記第１の電極板に接続する位置と前記第２の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、前記交差する方向に沿う方向における前記第１の電極板の最大幅および前記第２の電極板の最大幅よりも狭く、
前記バンドを用いて前記ケースをユーザーの腕または手首に装着した状態で、前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合において、
前記ケースの中心を通り前記バンドの長手方向に平行な直線において、前記中心から前記ユーザーの小指に向かう側を０度、右回りの方向をプラス、１周を３６０度としたときに、前記短絡部の一部又は全部は、前記ケースの１８０度以上３６０度以下の範囲に配置されている、
腕装着型の電子機器。
【請求項２】
前記第１の電極板と前記第２の電極板との間隙を保持する間隙保持部材をさらに含み、
前記間隙には空気が充填されている。
請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記間隙保持部材は、前記第１の電極板と嵌合する凹部または凸部、および前記第２の電極板と嵌合する凹部または凸部を含む、
請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記短絡部とは異なる位置において前記第１の電極板と前記第２の電極板を短絡させる第２短絡部をさらに含む、
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合に前記アンテナと重なる位置に配置された、環状の導体をさらに含み、
前記導体は、前記１周を３６０度としたときに、０度以上１８０度以下の位置に少なくとも１つの切り込みが設けられている、
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記表示部は電子制御式の表示装置であり、
前記短絡部と前記ケースとの間に配置され、前記表示部と前記第２の電極板とを接続する配線をさらに含む、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記第１の電極板を前記平面視した場合の形状と前記表示部を前記平面視した場合の形状とは実質的に合同であり、
前記第１の電極板は、前記第２の電極板よりも前記表示部に近い位置に配置されている、
請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に配置された回路基板をさらに含む、
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
腕時計など小型の筐体にＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を組込む場合、当該受信機に用いられるアンテナについても体積を極力小さくする必要がある。ここで、従来、板状逆Ｆ型アンテナと言われるアンテナが提案されている。小型化に適した板状逆Ｆ型アンテナの例として、引用文献１のアンテナは、高周波回路の電子部品が搭載された回路基板と、高周波回路の上方を覆うように配置されるカバーとを備えている。このような板状逆Ｆ型アンテナは、カバーの給電導電体部が配線パターンに接続され、さらに、カバーの接地導体部が接地用パターンに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、時計に対する板状逆Ｆ型アンテナの搭載の仕方、あるいは回路基板上の部品の影響によって、アンテナの感度が劣化するという課題があった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、アンテナの感度劣化を抑制しやすい電子機器を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１]本適用例に係る電子機器は、第１の電極板と、第２の電極板と、前記第１の電極板と前記第２の電極板とを短絡する短絡部と、を含むアンテナと、表示部と、前記アンテナおよび前記表示部を収容するケースと、前記ケースに接続されたバンドと、を含んでいる。前記短絡部は、前記短絡部の前記第１の電極板に接続する位置と前記第２の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、次のように設定されている。前記短絡部の幅は、前記交差する方向に沿う方向における前記第１の電極板の最大幅および前記第２の電極板の最大幅よりも狭い幅に設定されている。また、前記短絡部は、前記表示部に垂直な方向から、かつ、前記表示部の側から前記ケースを平面視した場合において、次のように配置される。前記バンドの長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を前記表示部に表示した場合に前記文字の上方向を０度、右回りの方向をプラス、１周を３６０度とする。この場合に、前記短絡部の一部又は全部は、前記ケースの１８０度以上３６０度以下の範囲に配置されている。
【０００７】
本適用例によれば、アンテナは、短絡部の第１の電極板に接続する位置と第２の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、前記交差する方向に沿う方向における第１の電極板の最大幅および第２の電極板の最大幅よりも狭い。したがって、第１の電極板または第２の電極板の最大幅の全域に亘って第１の電極板または第２の電極板の幅方向に交差する方向に平行に電流が流れるのではなく、最大幅よりも狭い短絡部から放射状に電流が流れる。この結果、短絡部から流れ出る電流には、第１の電極板または第２の電極板の幅方向から第１の電極板または第２の電極板の幅方向に交差する方向へと流れるものが存在するため、電流経路が長くなる。その結果、誘電体を用いることなく波長短縮効果が得られる。また、当該アンテナを備える電子機器をユーザーが腕または手首に装着することにより、腕または手首と電子機器の接触面に垂直な方向の腕または手首の厚みにより電界遮断効果が得られる。よって、短絡部の中点を通り、短絡部に垂直な方向のアンテナ中心線に対して、右側においては右旋円偏波が、左側においては左旋円偏波が得られる。ここで、表示部に垂直な方向から、かつ、表示部の側からケースを平面視した場合において、バンドの長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を表示部に表示した場合に文字の上方向を０度、右回りの方向をプラス、１周を３６０度とする。この場合に、短絡部の一部又は全部を、ケースの１８０度以上３６０度以下の範囲に配置することにより、ユーザーがランニング姿勢を取ると、天頂方向に右旋円偏波が得られる。その結果、ＧＰＳの電波を良好に受信することができる。
【０００８】
［適用例２]第１の電極板と、第２の電極板と、前記第１の電極板と前記第２の電極板とを短絡する短絡部と、を含むアンテナと、表示部と、前記アンテナおよび前記表示部を収容するケースと、前記ケースに接続されたバンドと、を含んでいる。前記短絡部は、前記短絡部の前記第１の電極板に接続する位置と前記第２の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、次のように設定されている。前記短絡部の幅は、前記交差する方向に沿う方向における前記第１の電極板の最大幅および前記第２の電極板の最大幅よりも狭い幅に設定されている。また、前記短絡部の一部又は全部は、前記バンドを用いて前記ケースをユーザーの腕または手首に装着した状態で、前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合において、次のように配置される。前記ケースの中心を通り前記バンドの長手方向に平行な直線において、前記中心から前記ユーザーの小指に向かう側を０度、右回りの方向をプラス、１周を３６０度とする。この場合に、前記短絡部は、前記ケースの１８０度以上３６０度以下の範囲に配置されている。
【０００９】
本適用例によれば、前記短絡部が、短絡部の前記第１の電極板に接続する位置と前記第２の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、前記交差する方向に沿う方向における第１の電極板の最大幅および第２の電極板の最大幅よりも狭い。したがって、第１の電極板または第２の電極板の最大幅の全域に亘って第１の電極板または第２の電極板の幅方向に交差する方向に平行に電流が流れるのではなく、最大幅よりも狭い幅に設定された短絡部から放射状に電流が流れる。そして、第１の電極板または第２の電極板の幅方向から第１の電極板または第２の電極板の幅方向に交差する方向へと流れるため、電流経路が長くなる。その結果、誘電体を用いることなく波長短縮効果が得られる。また、当該アンテナを備える電子機器をユーザーが腕または手首に装着することにより、腕または手首と電子機器の接触面に垂直な方向の腕または手首の厚みにより電界遮断効果が得られる。したがって、短絡部の中点を通り、短絡部に垂直な方向のアンテナ中心線に対して、右側においては右旋円偏波が、左側においては左旋円偏波が得られる。ここで、バンドを用いてケースをユーザーの腕または手首に装着した状態で、表示部に垂直な方向からケースを平面視した場合の角度を定義する。ケースの中心を通りバンドの長手方向に平行な直線において、前記中心からユーザーの小指に向かう側を０度、右回りの方向をプラス、１周を３６０度とする。この場合に、短絡部の一部又は全部を、ケースの１８０度以上３６０度以下の範囲に配置することにより、ユーザーがランニング姿勢を取ると、天頂方向に右旋円偏波が得られる。その結果、ＧＰＳの電波を良好に受信することができる。
【００１０】
［適用例３]前記第１の電極板と前記第２の電極板との間隙を保持する間隙保持部材をさらに含み、前記間隙には空気が充填されている。
【００１１】
本適用例によれば、間隙保持部材によって第１の電極板と第２の電極板の間に保持された空間に空気が存在するので、第１の電極板と第２の電極板との間隙を一定に保ち、間隙部分から電波を受信できる。間隙保持部材が無い場合と比較してアンテナの形状が安定するため、良好に電波の受信が行われる。
【００１２】
［適用例４]前記間隙保持部材は、前記第１の電極板と嵌合する凹部または凸部、および前記第２の電極板と嵌合する凹部または凸部を含んでもよい。
【００１３】
本適用例によれば、凹部または凸部により、第１の電極板と間隙保持部材との横ずれ、および、第２の電極板と間隙保持部材との横ずれが防止される。したがって、第１の電極板と第２の電極板との横ずれが防止されるので、第１の電極板と第２の電極板の重なり位置のずれが発生せず、共振周波数ずれに起因するアンテナ感度の劣化を防止することができる。
【００１４】
［適用例５]前記短絡部とは異なる位置において前記第１の電極板と前記第２の電極板を短絡させる第２短絡部をさらに含んでもよい。
【００１５】
本適用例によれば、短絡部とは別に、短絡部と異なる位置に、第１の電極板と第２の電極板を短絡させる第２短絡部を含む。第２短絡部を含むことは、元々の短絡部の幅を変化させることと等価であり、これにより周波数調整が可能となる。
【００１６】
［適用例６]前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合に前記アンテナと重なる位置に配置された、環状の導体をさらに含み、前記導体は、前記１周を３６０度としたときに、０度以上１８０度以下の位置に少なくとも１つの切り込みを設けてもよい。
【００１７】
本適用例によれば、例えば、右旋円偏波のアンテナの場合には、アンテナと重なる位置に備えられた環状の導体に対して、バンドの長手方向に垂直な方向のアンテナ中心線に対して右側に切り込みを設ける。したがって、アンテナ中心線に対して導体の左側の部分の方が、導体の右側の部分よりも長くなり、導体の左側の部分に流れるアンテナ本体の電流を打ち消す向き電流は、導体の右側の部分に流れるアンテナ本体の打ち消す向きの電流よりも大きくなる。その結果、左旋円偏波を発生させる電流成分を打ち消すことになり、右旋円偏波を強調させることができる。
【００１８】
［適用例７]前記第２の電極板は、回路基板であってもよい。
【００１９】
本適用例によれば、例えば、第１の電極板を放射板とし、回路基板を第２の電極板としての導体板として用いる。その結果、アンテナを小型化することができ、また、部品点数を減らすことが可能になる。
【００２０】
［適用例８] 前記表示部は電子制御式の表示装置であり、前記短絡部と前記ケースとの間に配置され、前記表示部と前記第２の電極板とを接続する配線をさらに含んでもよい。
【００２１】
アンテナにおける電圧分布は、短絡部側よりも、第１の電極板と第２の電極板の開放端側が高くなる。このように電圧分布の高い側に配線を配置すると、等価的に第１の電極板と第２の電極板を短絡させてしまい、アンテナとしての機能を損なう恐れがある。しかし、本適用例は、短絡部とケースとの間に配線が配置されているので、実質的に配線による短絡が短絡部による短絡に統合された状態とすることができ、配線の影響を抑制することができる。したがって、アンテナを良好に機能させる。
【００２２】
［適用例９］前記第１の電極板を前記平面視した場合の形状と前記表示部を前記平面視した場合の形状とは実質的に合同であり、前記第１の電極板は、前記第２の電極板よりも前記表示部に近い位置に配置されていてもよい。
【００２３】
本適用例によれば、電波を吸収する作用がある表示部を第１の電極板によりシールドするので、良好に電波を受信することができる。
【００２４】
［適用例１０]前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に配置された回路基板をさらに含んでもよい。
【００２５】
本適用例によれば、回路基板が第１の電極板と第２の電極板によりシールドされることになり、良好に電波を受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子機器の一例としてのアンテナ内蔵式ランニングウォッチを含むＧＰＳシステムの一例を示す全体図である。
【図２】電子機器の平面図である。
【図３】電子機器の一部断面図である。
【図４】電子機器の回路構成例を示すブロック図である。
【図５】比較例のアンテナにおける電流の流れを示す模式図である。
【図６】第１実施形態のアンテナにおける電流の流れを示す模式図である。
【図７】アンテナの一例の斜視図である。
【図８】アンテナの一例の一部断面図である。
【図９】スペーサー一例を示す斜視図である。
【図１０】板状逆Ｆ型アンテナ一例を示す模式図である。
【図１１】指向性の一例を示す図である。
【図１２】指向性の一例を示すグラフである。
【図１３】指向性の一例を示すグラフである。
【図１４】指向性の一例を示すグラフである。
【図１５】板状逆Ｆ型アンテナの一例の下方に腕がある状態を示す模式図である。
【図１６】板状逆Ｆ型アンテナの一例の下方に腕がある状態を示す図である。
【図１７】指向性の一例を示す図である。
【図１８】指向性の一例を示すグラフである。
【図１９】パッチアンテナの一例を示す模式図である。
【図２０】指向性の一例を示す図である。
【図２１】指向性の一例を示すグラフである。
【図２２】指向性の一例を示すグラフである。
【図２３】指向性の一例を示すグラフである。
【図２４】パッチアンテナの一例の下方に腕がある状態を示す模式図である。
【図２５】指向性の一例を示す図である。
【図２６】指向性の一例を示すグラフである。
【図２７】指向性の一例を示す図である。
【図２８】板状逆Ｆ型アンテナの一例の下方の腕が薄い状態を示す模式図である。
【図２９】指向性の一例を示す図である。
【図３０】板状逆Ｆ型アンテナの一例の下方の腕の幅が狭い状態を示す模式図である。
【図３１】指向性の一例を示す図である。
【図３２】電界の一例を示す図である。
【図３３】電流の向きの一例を示す図である。
【図３４】ＸＺ平面における電界ベクトルの一例を示す図である。
【図３５】ＹＺ平面における電界ベクトルの一例を示す図である。
【図３６】ＸＹ平面における電界ベクトルの一例を示す図である。
【図３７】指向性の一例を示す図である。
【図３８】指向性の一例を示す図である。
【図３９】左旋円偏波と右旋円偏波の優勢領域の一例を示す図である。
【図４０】指向性の一例を示す図である。
【図４１】指向性の一例を示す図である。
【図４２】短絡部の位置の一例を示す図である。
【図４３】指向性の一例を示すグラフである。
【図４４】切り欠きを設けたベゼルの一例を示す図である。
【図４５】電流の流れの一例を示す図である。
【図４６】第２実施形態におけるＩＣ回路と短絡部の位置関係の一例を示す図である。
【図４７】短絡部に対するＩＣ回路の位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。
【図４８】短絡部に対するＩＣ回路の位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。
【図４９】抵抗の構成例を示す模式図である。
【図５０】コンデンサーの構成例を示す模式図である。
【図５１】短絡部と抵抗またはコンデンサーの位置関係の一例を示す模式図である。
【図５２】抵抗列の一例を示す図である。
【図５３】コンデンサー列の一例を示す図である。
【図５４】短絡部に対する抵抗の位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。
【図５５】短絡部に対するコンデンサーの位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。
【図５６】シールドと短絡部との間隔がほぼゼロの場合の構造例を示す図である。
【図５７】シールドと短絡部との間隔が数ｍｍの場合の構造例を示す図である。
【図５８】シールドと短絡部との間隔が数ｍｍの場合の構造例を示す図である。
【図５９】比較例における短絡部とＩＣ回路の位置関係の一例を示す図である。
【図６０】第２実施形態における短絡部とＩＣ回路の位置関係の一例を示す図である。
【図６１】変形例のアンテナの構成例を示す図である。
【図６２】変形例の第２短絡部の一例を示す図である。
【図６３】変形例のスペーサーの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態を説明する。図面において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異なる。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２８】
＜第１実施形態＞
Ａ：アンテナ内蔵式電子機器の機構的な構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子機器を含むＧＰＳシステムの一例を模式的に示す全体図である。図１に示すように、本実施形態の電子機器１は、ユーザーの手首または腕に装着される腕装着型のランニングウォッチである。このランニングウォッチは、上空にある数個のＧＰＳ衛星１００から送信される衛星信号（ＧＰＳ信号）をＧＰＳ受信機で受信し、現在の位置を算出することが可能なＧＰＳ機能を内蔵する。電子機器１は、ＧＰＳ信号を用いて算出される位置情報と時刻情報により、例えばランニング時に走った距離・速度や経路を測定することができ、ユーザーの運動を支援できる。
【００２９】
図２は、図１に示す電子機器１の平面図である。図２に示すように、電子機器１は、ケース２と、バンド３とを備える。バンド３は、ユーザーの手首または腕に巻き付け可能なように長手方向に延びて形成されるが、図２においては波線を用いてバンド３の一部を省略して描いている。なお、電子機器１において、時刻や測定データをユーザーが視認する側を表面側、手首または腕に装着される側を裏面側とする。また、本実施形態においては、表示部２０に垂直な方向から、かつ、表示部２０の側からケース２を平面視した場合において、次のように角度を定義する。図２に示すバンド３の長手方向に平行な線ＰＱに沿う方向を上下方向とすると、表示部２０に表示した文字または数字の上方向を０度とする。そして、右回りの方向をプラス、１周を３６０度とする。
【００３０】
図３は、図２に示す電子機器１の断面図である。ケース２は、図３に示すように、ケース本体１１と裏蓋１２とを備える。ケース本体１１は、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック製であり、略円筒状に形成されている。裏蓋１２は、ケース本体１１において、電子機器１が装着される腕側である裏面側に取り付けられ、当該裏面側の開口を塞いでいる。裏蓋１２は、ケース本体１１と同様のプラスチック製でもよいし、ステンレススチールなどの金属製でもよい。また、ケースとしては、ケース本体１１と裏蓋１２とを一体に形成したワンピース タイプのものを利用してもよい。
【００３１】
ケース本体１１つまりケース２の表面側の開口には、透光性部材であるガラス（風防）１３が取り付けられている。なお、ガラス１３はＩＴＯ(indium tin oxide、酸化インジウムスズ)で形成されていてもよいし、ＩＴＯがパターニングされていてもよい。
なお、透光性部材としては、ガラス製に限らず、プラスチック製でもよく、ユーザーが透光性部材の表面側から透光性部材よりも裏面側（表示部２０）を視認できる板状の部材であればよい。
【００３２】
ケース本体１１の表面側には、環状の導体としてのベゼル１６が取り付けられている。ベゼル１６は、ステンレススチール、チタン、アルミニウム、銅、銀などの金属製であり、環状に形成されている。ベゼル１６には、メッキを施した部材も使用可能である。さらに、ベゼル１６は、ＩＴＯを含むようにしてもよい。ベゼル１６は、ガラス１３をケース本体１１に圧入固定することを補強する機能も有する。
【００３３】
ケース本体１１および裏蓋１２間の内部空間には、図３に示すように、ガラス１３側から裏蓋１２側に向かって順に、表示部２０と、アンテナ３０とが配置されている。アンテナ３０は、第１の電極板としてのアンテナ電極３４と、第２の電極板としての回路基板２６を含む。アンテナ３０の詳しい構成については後述する。
【００３４】
表示部２０は、電子制御式の表示装置であるバックライト付きの液晶パネル２１と、液晶パネル２１を保持するパネル枠（図示せず）とを備えている。液晶パネル２１は、フレキシブル基板を介して回路基板２６に接続されている。パネル枠は、プラスチックなどの非導電性部材で構成されている。
【００３５】
回路基板２６は、表示部２０の表示を制御し、また、アンテナ３０で受信した衛星信号を処理する各種ＩＣ等が実装されている。また、本実施形態においては、回路基板２６は、グラウンド（ＧＮＤ）板としても機能する。
【００３６】
Ｂ：アンテナ内蔵式電子機器の回路構成
次に、本実施形態の電子機器１における回路構成について図４を参照して説明する。本実施形態の電子機器１は、ＧＰＳ衛星１００からの電波による測位用信号等を受信して利用するように構成されている。
【００３７】
図１に示すＧＰＳ衛星１００は、地球の上空の所定の軌道上を周回している位置情報衛星であり、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。ＧＰＳ衛星１００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。したがって、ＧＰＳ受信機としての機能を備えた電子機器１は、少なくとも１つの衛星信号を受信して、内部時刻の進み又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。当該修正は、測時モードとして行われる。
【００３８】
また、衛星信号にはＧＰＳ衛星１００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、電子機器１は、測位計算を行うこともでき、通常、４つ以上のＧＰＳ衛星１００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、電子機器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、当該修正は、測位モードとして行われる。ＧＰＳ衛星１００の発する電波は右旋円偏波であり、受信アンテナの姿勢による受信感度の変動や、ビルの谷間などにおけるマルチパスの影響による測時や測位の誤差を最小にする。
【００３９】
以上に加え、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、電子機器１では、これらの情報を、表示部２０の液晶パネル２１によりデジタル表示することが可能である。図１および図２に示すように、電子機器１は押しボタン４０、４１、４２、４３を備えており、これらの押しボタン４０、４１、４２、４３を操作して液晶パネル２１に表示する情報の切り替えや他の様々な制御を行う。
【００４０】
次に、ＧＰＳ受信機能を備えたランニングウォッチである電子機器１の回路構成について説明する。図４は本実施形態に係る電子機器１を説明するブロック図である。図４に示すように、電子機器１は、アンテナ部９１０と、受信モジュール９４０と、制御部９５５を含む表示部９５０と、二次電池２８と、を含んで構成されている。
【００４１】
受信モジュール９４０は、アンテナ部９１０が接続されており、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルター９２１と、ＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）部９２０と、ベースバンド部９３０と、を含んで構成されている。ＳＡＷフィルター９２１は、アンテナ部９１０が受信した電波から衛星信号を抽出する処理を行う。ＲＦ部９２０は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）９２２と、ミキサー９２３と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）９２７とを含んでいる。さらに、ＲＦ部９２０は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御回路９２８と、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）アンプ９２４と、ＩＦフィルター９２５と、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）９２６と、を含んで構成されている。
【００４２】
ＳＡＷフィルター９２１が抽出した衛星信号は、ＬＮＡ９２２で増幅され、ミキサー９２３でＶＣＯ９２７が出力する局所信号とミキシングされて中間周波数帯の信号にダウンコンバートされる。ＰＬＬ制御回路９２８とＶＣＯ９２７とは位相固定ループを形成している。そして、ＶＣＯ９２７の出力する局所信号を分周した信号と安定な基準クロック信号とを位相比較しフィードバックにより局所信号と基準クロック信号を同期させて、正確な周波数の局所信号の発生と安定化を図る。ミキサー９２３でミキシングされた信号は、ＩＦアンプ９２４で増幅され、ＩＦフィルター９２５で不要信号が除去される。ＩＦフィルター９２５を通過した信号は、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）９２６でデジタル信号に変換される。
【００４３】
ベースバンド部９３０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）９３１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３２と、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）９３４と、ＲＴＣ（Real Time Clock）９３３と、を含んで構成されている。また、ベースバンド部９３０には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）９３５やフラッシュメモリー９３６等が接続されている。
【００４４】
温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）９３５は、温度に関係なくほぼ一定の周波数の基準クロック信号を生成し、フラッシュメモリー９３６には、現在位置情報や時差情報等が記憶されている。ベースバンド部９３０は、測時モードや測位モードに設定されると、ＲＦ部９２０のＡＤＣ９２６が変換したデジタル信号からベースバンド信号を復調する処理を行う。また、ベースバンド部９３０は、捕捉したＧＰＳ衛星１００の航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得してＳＲＡＭ９３４に記憶する。
【００４５】
表示部９５０は、制御部９５５および水晶振動子９５１等を含んで構成されている。制御部９５５は、記憶部９５３と、発振回路９５２と、駆動回路９５４とを備え、各種制御を行う。制御部９５５は、受信モジュール９４０を制御し、制御信号を受信モジュール９４０に送り、受信モジュール９４０の受信動作を制御するとともに、制御部９５５内の駆動回路９５４を介して液晶パネル２１の表示を制御する。記憶部９５３には内部時刻情報をはじめ各種情報が記憶されている。二次電池２８は、回路の動作や表示に必要なエネルギーを供給する。
【００４６】
制御部９５５、ＣＰＵ９３２、ＤＳＰ９３１は、協働して測時や測位情報を算出し、それらの情報に基づいて時刻、現在位置、移動距離、移動速度などの情報を割り出す。また制御部９５５は、これらの情報の液晶パネル２１への表示の制御や、図１および図２に示す押しボタン４０，４１，４２，４３の操作にしたがって電子機器１の動作モードや表示モードの設定等の制御を行う。現在位置を地図上に表示するナビゲーションなどの高度な機能を持たせることも可能である。
【００４７】
Ｃ：アンテナの構造
次に、本実施形態の電子機器１におけるアンテナ３０の構造について図５乃至図１０を参照して説明する。
本実施形態のアンテナ３０は、板状逆Ｆ型アンテナ（ＰＩＦＡ（Plate Inverted F AntennaまたはPlanar Inverted F Antenna））を応用したアンテナである。板状逆Ｆ型アンテナは、第２の電極板としての導体板と、第１の電極板としての放射板とを互いに対向するように配置し、短絡部を用いて導体板と放射板を短絡すると共に、給電素子により放射板に給電して電波放射を得る構造となっている。
【００４８】
図５は、比較例の板状逆Ｆ型アンテナにおける電流の流れを示す模式図である。図６は、本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナにおける電流の流れを示す模式図である。図５において、第１の電極板としての放射板３０２と、短絡部３０３とは接続されている。また、図５において、第２の電極板としての放射板３０２と、短絡部３０３とは接続されている。図５においては、短絡部３０３が第１の電極板としての放射板３０２に接続する位置と、短絡部３０３が第２の電極板としての導体板３０１に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向に沿う方向をＸ軸方向とする。また、図５において、第１の電極板としての放射板３０２の表面または第２の電極板としての導体板３０１の表面に垂直な方向であって、Ｘ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とする。そして、図５において、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。以下、板状逆Ｆ型アンテナを説明する図において、短絡部が第１の電極板に接続する位置と、短絡部が第２の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向に沿う方向をＸ軸方向とする。また、第１の電極板の表面または第２の電極板の表面に垂直な方向であってＸ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とする。さらに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向として説明する。図６においては、短絡部４０３が第１の電極板としての放射板４０２に接続する位置と、短絡部が第２の電極板としての導体板４０１に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向に沿う方向がＸ軸方向となる。また、図６において、第１の電極板としての放射板４０２の表面または第２の電極板としての導体板４０１の表面に垂直な方向であって、Ｘ軸方向に垂直な方向がＺ軸方向である。そして、図６において、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向がＹ軸方向となる。
【００４９】
図５および図６において、放射板上に示されている矢印（矢印Ｂおよび矢印Ｃを除く）は、シミュレーションにより求めた電流の流れを示しており、矢印の向きは電流の向きを、矢印の大きさは電流の大きさいを示している。以下、図５および図６を用いて比較例の板状逆Ｆ型アンテナと本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナにおける電流の流れについて説明する。
図５に示す比較例の板状逆Ｆ型アンテナ３００は、導体板３０１と同じ大きさの放射板３０２を用いると共に、Ｚ軸方向から見た時の導体板３０１と放射板３０２のＸ軸方向の位置およびＹ軸方向の位置が一致するように重ね合わされて配置される。また、比較例の板状逆Ｆ型アンテナ３００は、導体板３０１のＸ軸方向の幅および放射板３０２のＸ軸方向の幅と等しい幅の短絡部３０３を用いている。給電素子３０４は短絡部３０３の近くに設けられる。板状逆Ｆ型アンテナ３００においては、図５に多数の矢印で示すように、短絡部３０３のＹ軸方向に延びた辺３０２ａに平行な電流が流れる。したがって、矢印Ｂに示すように電流経路の長さは、辺３０２ａの長さとなる。比較例の板状逆Ｆ型アンテナ３００において、λを受信する信号の波長として、電流経路の長さがλ／４に設定されているとすると、例えば、辺３０２ａの長さを３６ｍｍとした場合には、λ／４が３６ｍｍとなる。したがって、比較例の板状逆Ｆ型アンテナ３００共振周波数は２．０７７ＧＨｚとなる。
【００５０】
図６に示す本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナ４００においても、導体板４０１と同じ大きさの放射板４０２を用いると共に、Ｚ軸方向から見た時の導体板４０１と放射板４０２のＸ軸方向の位置およびＹ軸方向の位置が一致するように重ね合わされて配置される。しかし、短絡部４０３のＸ軸方向の幅は、導体板４０１のＸ軸方向の最大幅および放射板４０２のＸ軸方向の最大幅よりも狭くしたところが比較例の板状逆Ｆ型アンテナ３００と異なっている。本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナ４００においても給電素子４０４は短絡部４０３の近くに設けられる。本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナ４００の場合には、図６に多数の矢印で示すように、短絡部４０３の位置から放射状に電流が流れる。したがって、矢印Ｃで示す電流経路は、短絡部４０３の位置から、Ｘ軸方向に延びた辺４０２ｂに沿った後に、Ｙ軸方向に延びた辺４０２ａに沿う経路となり、比較例の板状逆Ｆ型アンテナ３００の電流経路よりも長くなる。本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナ４００において、電流経路の長さがλ／４に設定されているとすると、辺４０２ａの長さを３６ｍｍとし、辺４０２ｂの幅を２８ｍｍとした場合、矢印Ｂで示す電流経路は、５０ｍｍとなる。つまり、λ／４が５０ｍｍなので、本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナ４００の共振周波数は１．５１４ＧＨｚとなり、本実施形態の電子機器１のように、ＧＰＳ衛星１００からの電波による測位用信号等を受信するアンテナとして用いることが可能になっている。
【００５１】
図７および図８に本実施形態のアンテナ３０の基本構造を示す。図７は、図２に示す電子機器１に用いられるアンテナ３０の斜視図であり、図８はアンテナ３０の断面図である。図６においては、シミュレーションの結果を判り易く示すために、矩形の第１の電極板と、矩形の第２の電極板を用いた板状逆Ｆ型アンテナを示した。一方、図２に示す電子機器１に用いられるアンテナ３０は、円筒形状の内壁を有するケース２内に配置する必要があるため、円形部２６ｂ，３４ｂと矩形部２６ａ，３４ａが一体となった形状の第１の電極板および第２の電極板を用いた板状逆Ｆ型アンテナである。なお、図６のような矩形の電極版を用いたアンテナ３０をケース２に配置することも可能であるが、後述するように、一方の電極板を回路基板として利用する場合には、ケースの内壁の形状に電極板の形状を近づけると、ケース内の空間の利用効率が向上する。
【００５２】
また、図７および図８に示すように、アンテナ３０は、板状逆Ｆ型アンテナにおける第２の電極板として、回路基板２６を用いており、板状逆Ｆ型アンテナにおける第１の電極板として、液晶パネル２１のシールドも兼ねたアンテナ電極３４を用いている。回路基板２６とアンテナ電極３４は、短絡部３２で接続されている。アンテナ電極３４には、給電素子３１が接続されており、アンテナ電極３４および回路基板２６により受信した信号を回路基板２６上の回路に供給する。なお、図７においては、理解を容易にするために、回路基板２６状の部品がアンテナ電極３４を透過するように描いている。
【００５３】
回路基板２６は、回路基板２６と短絡部３２との接続部である矩形部２６ａと、円形部２６ｂとが一体に形成されている。アンテナ電極３４は、アンテナ電極３４と短絡部３２との接続部である矩形部３４ａと、円形部３４ｂとが一体に形成されている。短絡部３２の幅Ｗ１は、円形部２６ｂ，３４ｂの最大幅である直径Ｗ２に対して狭くなっている。アンテナ３０は、例えば図２に点線で示すように、ケース２内に配置される。図２に示すように、アンテナ３０の円形部２６ｂ，３４ｂの最大幅である直径Ｗ２と、矩形部２６ａ，３４ａの幅と等しい短絡部３２の幅Ｗ１とを比較すると、短絡部３２の幅Ｗ１の方が、円形部２６ｂ，３４ｂの最大幅である直径Ｗ２よりも狭くなっている。また、図２に示すように、第１の電極板としてのアンテナ電極３４を平面視した場合の形状と、表示部２０を平面視した場合の形状とは実質的に合同であり、アンテナ電極３４は、表示部２０に近い位置に配置されており、シールドとしての機能を果たしている。
例えば、円形部２６ｂ，３４ｂの直径Ｗ２を３６ｍｍとした場合には、短絡部３２の幅Ｗ１は１５ｍｍに設定されている。短絡部３２の幅Ｗ１は、１５ｍｍ以下であればよく、適宜変更可能である。本実施形態では、短絡部３２の幅Ｗ１を、回路基板２６とアンテナ電極３４の円形部２６ｂ，３４ｂの直径Ｗ２よりも狭く設定している。したがって、図６に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００と同様に電流経路を長くすることができ、誘電体を用いることなく、λ／４のアンテナのサイズを縮小することができる。なお、円形部２６ｂ，３４ｂの直径Ｗ２は２０ｍｍから５０ｍｍの範囲で適宜変更が可能である。
短絡部３２の幅Ｗ１は、アンテナ電極３４の最大幅より狭く、且つ回路基板２６の両方の最大幅よりも狭い必要がある。例えば、アンテナ電極３４あるいは回路基板２６の一方の最大幅が、短絡部３２の幅Ｗ１以下である場合には、アンテナ電極３４あるいは回路基板２６の他方（幅が広い方）も、一方（幅が狭い方）の最大幅だけしかアンテナとして有効に機能しない。その結果、上述したような電流の経路が変化する現象が発生しなくなるからである。
【００５４】
また、回路基板２６を板状逆Ｆ型アンテナにおける第２の電極板として用いた場合には、回路基板２６に部品を実装した方が、部品を実装しない場合よりも大幅に共振周波数が低くなる。一例として計測したところ、実装部品がない場合には、共振周波数は１．５ＧＨｚであるのに対し、実装部品がある場合には、共振周波数は１．１５ＧＨｚであった。これは、回路基板２６の基板パターンと部品との相互作用によるものである。このように、部品実装時に共振周波数が下がるため、同じ共振周波数に設定する場合でもより一層アンテナを小型化することが可能になる。
【００５５】
次に、アンテナ３０におけるアンテナ電極３４の間隙保持部材について、図９を参照しつつ説明する。アンテナ３０は、回路基板２６とアンテナ電極３４との間に誘電体ブロックを挟む構造ではないため、アンテナ電極３４と回路基板２６との間隙保持構造が必要となる。本実施形態では、一例として、図９に示すような円環状部分３５ａと十字部分３５ｂとが一体または別体に形成された間隙保持部材としてのスペーサー３５を、回路基板２６とアンテナ電極３４との間に設ける。スペーサー３５は、例えば断面が矩形で０．６ｍｍ×０．５ｍｍの大きさの樹脂等で形成されている。なお、スペーサー３５の断面は円などであってもよく、任意である。
【００５６】
本実施形態のアンテナ３０は、回路基板２６とアンテナ電極３４との間隙にスペーサー３５が設けられ、当該間隙には空気が充填されている。従来の板状逆Ｆ型アンテナのように第１の電極板と第２の電極板の間隙に誘電体が配置されている場合には、誘電体の誘電正接がゼロではないので、電波が誘電体に吸収され、アンテナ感度の劣化が生じる。しかしながら、本実施形態のアンテナ３０は、回路基板２６とアンテナ電極３４との間隙に、誘電正接が極めてゼロに近い空気が充填されているため、誘電体を使用する従来の板状逆Ｆ型アンテナに比べてアンテナ感度を改善させることができる。なお、空気の代わりに、回路基板２６とアンテナ電極３４との間の空間を真空にしてもよい。
【００５７】
Ｄ：アンテナの指向性
次に、図１０乃至図３７を参照しつつ、本実施形態におけるアンテナの指向性について説明する。図１０は、短絡部４０３のＸ軸方向の幅を導体板４０１および放射板４０２のＸ軸方向の幅よりも狭くした本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナ４００を示す模式図である。図１１は図１０に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００の指向性を３次元で示す図である。図１２乃至図１４は図１０に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００の指向性を２次元で示す図である。なお、図１２はＺＸ平面における角度と板状逆Ｆ型アンテナ４００の利得との関係を示しており、角度については、導体板４０１から放射板４０２へＺ軸に沿う方向を０度、右回りの方向をプラス、半周を１８０度としている。以下、角度については、アンテナの指向性を２次元で示す図において同様である。また、図１２における利得円は、−１．６７ｄＢ、−０．３３ｄＢ、１．００ｄＢを示している。図１３はＺＹ平面における角度と板状逆Ｆ型アンテナ４００の利得との関係を示しており、図１３における利得円は、−１．６７ｄＢ、−０．３３ｄＢ、１．００ｄＢを示している。図１４はＸＹ平面における角度と板状逆Ｆ型アンテナ４００の利得との関係を示しており、図１４における利得円は、−２．００ｄＢ、−１．００ｄＢ、０．００ｄＢ、１．００ｄＢを示している。
【００５８】
図１０に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００は、短絡部４０３を流れる電流によって指向性が決まり、図１１乃至図１４に示すようなＸ軸方向およびＹ軸方向に膨らんだドーナツ型の指向性となる。
【００５９】
図１５は、Ｚ軸方向に沿う方向を上下方向とした場合に、図１０に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００の導体板４０１の下方向に、ユーザーの腕に相当する直方体４０５が存在する場合の模式図である。図１５に示す状態は、図１６のようにユーザーの左腕４０６に電子機器１を装着した状態に相当する。図１６においては、電子機器１の表示部２０の面に垂直な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な方向であってユーザーの左腕４０６の長手方向に沿う方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向としている。この場合、図１０に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００に相当するアンテナが、図１６に示すＸＹ平面に平行となるように電子機器１に収容されているものとする。
図１７は図１５の状態の板状逆Ｆ型アンテナ４００の指向性を３次元で示す図、図１８は図１５の状態の板状逆Ｆ型アンテナ４００の指向性を２次元で示す図である。図１８はＺＹ平面における角度と板状逆Ｆ型アンテナ４００の利得との関係を示しており、図１８における利得円は、−２１．５０ｄＢ、−１４．５０ｄＢ、−７．５０ｄＢ、−０．５０ｄＢ、を示している。
【００６０】
板状逆Ｆ型アンテナ４００は、Ｚ軸方向に沿う方向であって、導体板４０１から放射板４０２に向かう方向にもともと指向性が無い。したがって、図１５に示す場合は、この方向には感度が増強されず、図１７および図１８に示すように、もともと存在していたＸ軸方向とＹ軸方向の指向性が残る。
【００６１】
図１９は、従来のパッチアンテナ５００を示す模式図、図２０はパッチアンテナ５００の指向性を３次元で示す図、図２１乃至図２３はパッチアンテナ５００の指向性を２次元で示す図である。なお、パッチアンテナとは、誘電体基板と，その両面に印刷配線された放射素子と導体板を構成要素とする平面アンテナである。図２１はＺＸ平面における角度とパッチアンテナ５００の利得との関係を示しており、図２１における利得円は、−７．６６７ｄＢ、−５．３３３ｄＢ、−３．０００ｄＢを示している。図２２はＺＹ平面における角度とパッチアンテナ５００の利得との関係を示しており、図２２における利得円は、−８．６００ｄＢ、−７．２００ｄＢ、−５．８００ｄＢ、−４．４００ｄＢ、−３．０００ｄＢを示している。図２３はＸＹ平面における角度とパッチアンテナ５００の利得との関係を示しており、図２３における利得円は、−７．６６７ｄＢ、−５．３３３ｄＢ、−３．０００ｄＢを示している。
【００６２】
図１９に示す従来のパッチアンテナ５００は、Ｘ軸方向のパッチアンテナ５００の短辺を流れる磁流の周りに、ドーナツ型の指向性が出ることによって、図２０乃至図２３に示すようなＺ方向およびＹ方向に膨らんだドーナツ型の指向性となる。
【００６３】
図２４は、Ｚ軸方向に沿う方向を上下方向とした場合に、図１９に示すパッチアンテナ５００の下方向に、ユーザーの腕に相当する直方体５０５が存在する場合の模式図であり、図１５に対応する図である。図２５は図２４の状態のパッチアンテナ５００の指向性を３次元で示す図、図２６は図２４の状態のパッチアンテナ５００の指向性を２次元で示す図である。図２６はＺＹ平面における角度とパッチアンテナ５００の利得との関係を示しており、図２６における利得円は、−２１．５０ｄＢ、−１４．５０ｄＢ、−７．５０ｄＢ、−０．５０ｄＢ、５．５０ｄＢを示している。
【００６４】
図２４に示すようにパッチアンテナ５００のＺ軸方向に沿う下方向にユーザーの腕が存在した場合、腕は電波を吸収しつつ反射もする。従来のパッチアンテナ５００ではこの効果のため、図２５および図２６に示すように、パッチアンテナ５００のＺ軸方向に沿う上方向の指向性が強調され、その方向に強い指向性を得る。
【００６５】
以上のように、パッチアンテナ５００のＺ軸方向に沿う下方向にユーザーの腕が存在した場合には、パッチアンテナ５００のＺ軸方向に沿う上方向の指向性が強調され、その方向に強い指向性を得る。しかし、板状逆Ｆ型アンテナ４００のＺ軸方向に沿う下方向にユーザーの腕が存在した場合には、Ｙ軸方向に指向性を有する。
このような指向性は、回路基板２６とアンテナ電極３４の円形部２６ｂ，３４ｂの直径Ｗ２に対して短絡部３２の幅Ｗ１を狭くした図２および図７に示すアンテナ３０においても同様に得られる。
アンテナ３０を図２に示すように電子機器１の内部に配置し、当該電子機器１を図１６に示すようにユーザーの左腕４０６に装着した状態では、アンテナ３０はＹ軸方向に指向性を有することになる。ユーザーが電子機器１を左腕に装着してランニングの姿勢を取ると、一般的には、手の甲が天頂方向に対してほぼ垂直な方向を向く（言い換えると、ユーザーの親指側すなわち橈骨側が天頂方向を向く）ことになる。したがって、図１６に示す電子機器１は、表示部２０の面に垂直なＺ軸方向が、天頂方向に対してほぼ垂直な方向を向くことになり、左腕の長手方向に沿うＸ軸方向とＺ軸方向とに垂直なＹ軸方向が天頂方向に沿う方向となる。図２および図７に示すアンテナ３０を、アンテナ３０のアンテナ電極３４と回路基板２６の面が、図１６に示すＸＹ平面に平行となるように電子機器１に配置し、ユーザーが電子機器１を左腕に装着してランニングの姿勢を取ったとする。この場合、アンテナ３０は、Ｙ軸方向、即ち、天頂方向に指向性を有することになり、ＧＰＳ衛星１００からの電波を受信し易くなる。
【００６６】
ただし、どのような板状逆Ｆ型アンテナでも、図１７および図１８に示すようにＹ軸方向にドーナツ型の指向性を持つ訳ではない。例えば、図５に示した、Ｘ軸方向において導体板３０１および放射板３０２の幅と等しい幅の短絡部３０３を有する板状逆Ｆ型アンテナ３００の指向性は以下のようになる。
板状逆Ｆ型アンテナの指向性は、次のような第１の指向性と第２の指向性との合成で決定される。第１の指向性とは、第１の電極板と第２の電極板のＸ軸方向の先端（開放端）の縁に沿って流れる磁流によって発生するＸ軸を中心にドーナツ状に広がる指向性である。第２の指向性とは、第１の電極板と第２の電極板の間をＺ軸に平行に流れる電流によって発生するＺ軸を中心にドーナツ状に広がる指向性である。
アンテナ３００の場合には、短絡部３０３のＸ軸方向の幅が、導体板３０１および放射板３０２のＸ軸方向の幅と等しいため、ダイポールアンテナとして働くことがなく、前記第１の指向性の方が前記第２の指向性よりも強くなる。その結果、図２７に示すように、Ｚ軸方向にも強い指向性を示す同心円状の指向性を示すことになる。
【００６７】
一方、図６および図１５に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００は、短絡部３０３のＸ軸方向の幅を、導体板３０１および放射板３０２のＸ軸方向の幅よりも狭くするほど、ダイポールアンテナとしての働きが強くなる。その結果、前記第２の指向性の方が前記第１の指向性よりも強くなる。その結果、図１７および図１８に示すようにＹ軸方向にドーナツ型の指向性を有することになる。
【００６８】
したがって、図２および図７に示すアンテナ３０も同様である。つまり、図７に示すに示すように、アンテナ３０には矩形部２６ａ，３４ａが設けられているため、矩形部２６ａ，３４ａのＹ軸方向の長さＬの分だけ、全体のＹ軸方向の長さがＸ軸方向の最大幅である直径Ｗ２よりも長くなっている。つまり、図１５に示す板状逆Ｆ型アンテナ４００と同様の比率となっている。そして、短絡部３２のＸ軸方向の幅Ｗ１は、図２に示すように円形部２６ｂ，３４ｂの最大幅である直径Ｗ２よりも狭くなっているため、アンテナ３０は、ダイポールアンテナとしての働きが強くなり、前記第２の指向性の方が前記第１の指向性よりも強くなる。その結果、図１７および図１８に示すようにＹ軸方向にドーナツ型の指向性を有することになる。したがって、電子機器１を図１６に示すように腕に装着した場合に、Ｙ軸方向、即ち、天頂方向の指向性が強くなる。
【００６９】
但し、図２および図７に示すアンテナ３０の指向性は、電子機器１を図１６に示すように腕に装着した場合には、Ｙ軸方向において短絡部３２と反対方向の指向性が強くなる。これは、腕の表面部分による吸収効果ではなく、腕の側面の電界遮断効果によるものである。以下、この電界遮断効果について説明する。
【００７０】
図２８に示すように、腕を擬似的に示している直方体４０５のＺ軸方向の厚さを薄くすると、アンテナ４００の指向性は図２９に示すようにアンテナ４００の放射板４０２の面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）を向いている。つまり、短絡部４０３と反対方向には向かないことが判る。
【００７１】
さらに図３０に示すように、腕を擬似的に示している直方体４０５のＹ軸方向の長さを短くした場合には、図３１に示すように、アンテナ４００の指向性は短絡部４０３と反対方向に向くことが判る。つまり、短絡部４０３と反対方向のＹ軸方向に向く指向性を得られるのは、腕の表面部分による吸収ではなく、腕の側面の電界遮断効果によるものであることが判る。
【００７２】
図３２に、板状逆Ｆ型アンテナ４００の電界強度分布を示す。Ｚ軸方向を上下方向とした時、腕がアンテナ４００の下方向に存在しない場合には、アンテナ４００のＹ軸方向の電界を遮るものがないため、全体の電界強度は、アンテナ４００のＹ軸方向の電界が合成された電界の強度となる。
【００７３】
一方、図３２に示すように、擬似的に腕を示す直方体４０５がアンテナ４００の下方向に存在する場合には、直方体４０５が電界に対する障壁となる。その結果、直方体４０５を境界として、Ｙ軸方向において短絡部４０３よりも遠い側から出た電界が、短絡部４０３に近い側に伝搬するのを遮断する。あるいは、短絡部４０３に近い側から出た電界が短絡部４０３よりも遠い側に伝搬するのを遮断する。その結果、直方体４０５がアンテナ４００の下方向に存在する場合には、腕の存在により、Ｙ軸方向において短絡部４０３と反対方向のゲインが高くなる。このような原理は、図７に示すアンテナ３０でも同様である。したがって、図７に示すアンテナ３０を電子機器１に用いる場合には、ユーザーが電子機器１を腕に装着し、ランニングの姿勢をとった際にアンテナ３０の短絡部３２が地面方向に向くように設定すればよい。このように設定することにより、短絡部３２と反対方向の天頂方向に強い指向性を得ることができる。その結果、ＧＰＳ衛星の電波を良好に受信することができる。
【００７４】
次に、本実施形態の板状逆Ｆ型アンテナでは、円偏波が得られることと、指向性の決定原理について説明する。図３３は、板状逆Ｆ型アンテナ４００のＸ軸方向の幅を狭くして線状にした場合の電流の方向を説明するための図である。円偏波の発生原理に関しては逆Fアンテナが線状であろうと板状であろうと同じであるため、ここでは線状にて説明する。図３３に示すように、板状逆Ｆ型アンテナ４００には、Ｚ軸方向の縦向きの電流と、Ｙ軸方向の横向きの電流が流れる。Ｚ軸方向の縦向きの電流は、アンテナの共振周波数で次のような方向に切り替わる。まず、Ｚ軸方向に沿って導体板４０１から放射板４０２に向かう方向（以下、Ｚ軸の正方向とする）の電流である。次に、Ｚ軸方向に沿って導体板４０１から放射板４０２に向かう方向（以下、Ｚ軸の負方向とする）の電流である。このようなそれぞれ逆方向の電流にアンテナの共振周波数で切り替わる。これに対して、Ｙ軸方向の横向きの電流は、次のようになる。一つは、Ｙ軸方向に沿って短絡部４０３から導体板４０１および放射板４０２の開放端に向かう方向（以下、Ｙ軸の正方向とする）の電流である。もう一つは、Ｙ軸方向に沿って導体板４０１および放射板４０２の開放端から短絡部４０３に向かう方向（以下、Ｙ軸の負方向）の電流である。このように、それぞれが導体板４０１と放射板４０２とで逆方向電流となる。これらは方向が逆のまま共振周波数で向きの反転を２回繰り返す事になる。なお、以下の説明では、Ｘ軸方向のうち、Ｚ軸の正方向から右回りに９０度の方向をＸ軸の正方向とし、Ｚ軸の正方向から左回りに９０度の方向をＸ軸の負方向とする。
【００７５】
ここではまずＹＺ平面のＺ軸の正方向における電界の向きが上記電流により発生する電界の合成ベクトルとしてどのように変化するか説明する。前記縦向き電流により放射板４０２と導体板４０１の間に電圧を生じ、これによりこの位置に電界が発生し、これが空間に放射される。このとき、アンテナ４００のＹ軸の正方向の端は開放であり最大電圧となって大きな電界が空間に放射されるのに対し、短絡部４０３が設けられたアンテナ４００の端では放射板４０２と導体板４０１が短絡されており、ほとんど電界は放射されない。ＹＺ平面のＺ軸の正方向におけるアンテナの上方向に注目したとき、この位置には前記開放端から放射される電界と前記横向きの電流から発生する電界の合成電界が発生し、この合成電界のベクトルはＹＺ平面にて常に同一方向に回転する。ＹＺ平面の遠方からこの回転電界ベクトルを見たとき、この電界ベクトルは向きがアンテナ４００の共振周波数で２回反転を繰り返し、かつ、Ｘ方向成分を持たないので、直線偏波の電波源に見える。
【００７６】
しかし同じ電界ベクトルをＸ軸の正方向かつＺ軸の正方向の領域から見るとこの場合は常に右に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ４００は右旋円偏波アンテナとして働く。逆に同じ電界ベクトルをＸ軸の負方向かつＺ軸の正方向の領域から見るとこの場合は左に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ４００は左旋円偏波アンテナとして働く。
【００７７】
次に、ＹＺ平面のＺ軸の負方向における電界の向きが上記電流により発生する電界の合成ベクトルとしてどのように変化するか説明する。前記縦向き電流により放射板４０２と導体板４０１の間に電圧を生じこれによりこの位置に電界が発生し、これが空間に放射される。このとき、アンテナ４００のＹ軸の正方向の端は開放であり最大電圧となって大きな電界が空間に放射されるのに対し、短絡部４０３が設けられたアンテナ４００の端では放射板４０２と導体板４０１が短絡されており、ほとんど電界は放射されない。一方、電界の方向はＺ軸の負方向ではＺ軸の正方向と逆になる。さらにＹ軸方向の横向き電界に関しては、Ｚ軸の正方向（アンテナ上側）と下方向（アンテナ下側）で近接する電流の向きが異なるため電界の向きも逆となる。これによりＹＺ平面のＺ軸の負方向ではＺ軸の正方向と逆回転で常に電界ベクトルは同一方向に回転する。ＹＺ平面の遠方からこの回転電界ベクトルを見たとき、この電界ベクトルは向きがアンテナ４００の共振周波数で２回反転を繰り返しかつＸ軸方向成分を持たないので直線偏波の電波源に見える。
【００７８】
しかし同じ電界ベクトルをＸ軸の正方向かつＺ軸の負方向の領域から見るとこの場合は常に左に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ４００は左旋円偏波アンテナとして働く。逆に同じ電界ベクトルをＸ軸の負方向かつＺ軸の負方向の領域から見るとこの場合は右に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ４００は右旋円偏波アンテナとして働く。
【００７９】
図１９に示すパッチアンテナ５００の場合には板状逆Ｆ型アンテナのように短絡部が設けられていないため、電界はパッチアンテナ５００の両端から逆方向の電界が放射される。このとき両端から発生する電界ベクトルは右回転→左回転→右回転→左回転・・・というパッチアンテナ５００の中心から見て同心円状にベクトル向きが重なり、この波紋状の波が空間に放射される。このとき電界ベクトルは向きが反転を繰り返すのみで回転はしない。従って、パッチアンテナ５００内で位相の異なる２つの向きの異なる共振を発生させない限り、板状逆Ｆ型アンテナのような円偏波は発生しない。
【００８０】
以上の円偏波の発生および右旋と左旋の指向性決定メカニズムを、円偏波は９０度角度の異なる２つの電界の重ね合わせであるという観点で説明する。
Ｚ軸を中心としたφ方向に発生する電界（磁界）と、Ｘ軸を中心としたθ方向に発生する電界（磁界）という、９０度角度の異なる２つの電界（磁界）が９０度の位相差を持って重なることで、円偏波が発生する。
【００８１】
図３４はＸＺ平面の電界ベクトルをシミュレーションした結果を示す図である。また、図３７は、θ方向の指向性を３次元で示す図である。図３４に示す斜線模様の矢印は、代表的なθ成分のベクトルの向きを示している。図３４に示すように、Ｚ軸の正方向かつＸ軸の正方向の領域におけるθ成分のベクトルの向きと、Ｚ軸の正方向かつＸ軸の負方向の領域におけるθ成分のベクトルの向きは逆転する。これにより、図３７に点線の矢印で示したようなベクトルの電界が存在することが分かる。このベクトル向きについては、Ｚ軸に平行なダイポールの電界方向と考えれば、ダイポールの電界は導体板４０１から放射板４０２に向かうか、あるいはその逆になる。
【００８２】
図３５はＹＺ平面の電界ベクトルをシミュレーションした結果を示す図である。また、図３８は、φ方向の指向性を３次元で示す図である。図３５に示す斜線模様の矢印は、代表的なφ成分のベクトルの向きを示している。図３５に示すように、Ｚ軸の正方向かつＹ軸の正方向の領域におけるφ成分のベクトルの向きと、Ｚ軸の負方向かつＹ軸の正方向の領域におけるφ成分のベクトル向きは逆転する。これにより、図３８に点線の矢印で示したようなベクトルの電界が存在することが分かる。
【００８３】
図３６はＸＹ平面の電界ベクトルをシミュレーションした結果を示す図である。図３６に示す斜線模様の矢印は、代表的なφ成分のベクトルの向きを示している。図３６に示すように、Ｙ軸の正方向かつＸ軸の正方向の領域におけるφ成分のベクトルの向きと、Ｙ軸の正方向かつＸ軸の負方向の領域におけるφ成分のベクトル向きは逆転する。
【００８４】
以上で電界のφ成分とθ成分でその方向の組み合わせが異なる領域がある事を説明したが、円偏波が発生するためには電界のφ成分とθ成分で位相が９０度ずれている必要がある。アンテナ４００は放射板４０２と導体板４０１の２枚の平行導体板の間に給電しており、これは第１の電極と第２の電極で構成されるコンデンサーに給電しているのと同議である。コンデンサーに流れる電流Ｉ［Ａ］とコンデンサーの両端の電圧Ｅ［Ｖ］の間には次の関係がある。
【００８５】
I＝ωC｜E｜εｊ（θ＋π／２）
ここでωは信号の角周波数、θは信号の位相、Cはコンデンサーの容量である。
この式で示されるようにＩとＥの間には９０度の位相差がある。また電界のθ成分はＺ軸方向なので主に放射板４０２と導体板４０１の間の電圧Ｅ［Ｖ］によって発生し、 Ｅ［Ｖ］と同相である。これに対して電界のφ成分は主に図３３の横向き電流がトリガーとなって電流と概同相で発生する。以上のようなメカニズムを主とし、電界のφ成分とθ成分は概９０度の位相差を持つことになり、電界のφ成分のベクトルと電界のθ成分のベクトルで概９０度の向きの差があれば円偏波を発生する。
【００８６】
以上に説明したφ成分とθ成分の電界の向きをＸＺ平面の図３４に示した象限ごとに整理すると下のようになる。
【００８７】
象限番号    φ            θ        円偏波
１       左回転向き             上向き      右旋
２       右回転向き             上向き      左旋
３       右回転向き             下向き      右旋
４       左回転向き             下向き      左旋
【００８８】
つまり、図３９に示すように、ＸＺ平面から見て第１象限と第３象限は右旋、第２象限と第４象限は左旋となる。左旋は図４０に示すような円偏波指向性を示し、右旋は図４１に示すような円偏波指向性を示す。
【００８９】
以上のようなアンテナ４００における円偏波の指向性は、図７に示すアンテナ３０においても同様に得られるものである。図７に示すアンテナ３０をＸＺ平面から見た場合、短絡部３２を通るＺ軸方向の中心線に対してＸ軸の正方向側が右旋優勢となり、Ｘ軸の負方向側が左旋優勢となる。したがって、ユーザーが電子機器１を腕に装着してランニングの姿勢を取った際に、アンテナ３０の円偏波の指向性をＧＰＳ衛星の方向に最大にするためには、短絡部３２の位置を次のように設定する必要がある。つまり、腕の長手方向がＸ軸の方向であるとすると、短絡部３２の位置を図２に示す位置から、右回りに０度〜９０度ずらす必要がある。
【００９０】
表示部２０に垂直な方向から、かつ、表示部２０の側からケース２を平面視した場合において、バンド３の長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を表示部２０に表示した場合に、次のように角度を定義する。図２に示すように文字の上方向を０度、右回りの方向をプラス、１周を３６０度とする。この場合、短絡部３２の一部又は全部は、ケース２の右回りの方向に、１８０度以上３６０度以下の範囲、好ましくは２７０度以上３６０度以下、の範囲に配置されている。なお、１８０度と３６０度を範囲に含めるのは、短絡部３２の位置がこれらの角度にある場合には、右旋偏波と左旋偏波の指向性が半々となり、受信性能の境界に当たるためである。
【００９１】
図１６に示すように、バンド３を用いてケース２をユーザーの腕または手首に装着した状態で、表示部２０に垂直な方向（Ｚ軸方向）からケース２を平面視した場合には、次のように定義することもできる。バンド３の長手方向（Ｙ軸方向）に平行な、ケース２の中心を通る直線において、前記中心から前記ユーザーの小指に向かう側を０度、右回りの方向をプラス、１周を３６０度とする。この場合、短絡部３２の一部又は全部は、ケース２の右回りの方向に、１８０度以上３６０度以下の範囲、好ましくは２７０度以上３６０度以下の範囲に配置されている。
なお、１８０度と３６０度を範囲に含めるのは、短絡部３２の位置がこれらの角度にある場合には、右旋偏波と左旋偏波の指向性が半々となり、受信性能の境界に当たるためである。
なお、ここで、「ケース２の中心」とは、ケース２の正面、背面、左側面、右側面、平面、及び底面に接する直方体の重心を意味する。
さらに別な言い方をすれば、短絡部の位置は次のように定義することも可能である。前記バンド３を用いて前記ケース２をユーザーの腕または手首に装着した状態で、前記バンド３の長手方向に平行な直線を含み、かつ、前記表示部２０に垂直な平面で前記ケース２を掌側と肩側とに体積が等しくなるように二等分した場合を考える。この場合、前記短絡部３２は、前記短絡部３２の一部又は全部が前記肩側に含まれるように配置される。
【００９２】
図４２に図７に示すアンテナ３０の短絡部３２を、図２に示す位置から左回りに９０度ずらした例を示す。この場合の円偏波の指向性を図４３に示す。実線で示した曲線が左旋円偏波の指向性であり、点線で示した曲線が右旋円偏波の指向性である。このように短絡部３２の端面が図１６に示す電子機器１のＸ軸方向と交差するように、アンテナ３０を電子機器１のケース２内に取付ける。この場合、ユーザーが図１６に示すように左腕４０６に電子機器１を装着し、ランニング姿勢を取った際には、アンテナ３０は、電子機器１のＹ軸方向、すなわち天頂方向に右旋の円偏波の強い指向性を得ることができる。したがって、ユーザーがランニングを行っている場合において、アンテナ３０はＧＰＳ衛星からの電波を感度良く受信することが可能となる。
【００９３】
次に、図４２に示すアンテナ３０における円偏波の軸比改善について説明する。図４２において、Ｚ軸に沿ってアンテナ電極３４からベゼル１６に向かう方向をＺ軸の正方向とする。Ｚ軸の正方向からＺＹ平面において右回りに９０度回転した方向をＹ軸の正方向とする。Ｚ軸の正方向からＺＹ平面において左回りに９０度回転した方向をＹ軸の負方向とする。Ｚ軸の正方向からＺＸ平面において右回りに９０度回転した方向をＸ軸の正方向、Ｚ軸の正方向からＺＸ平面において左回りに９０度回転した方向をＸ軸の負方向とする（以下、図４４及び図４５において同様である）。さらに、Ｘ軸に沿う線であって、幅Ｗ１の短絡部３２を二等分する直線をアンテナ３０の中心線ＣＬとしたとき、アンテナ３０は、中心線ＣＬよりも図４２におけるＹ軸の正方向側に右旋円偏波（ＲＨＣＰ：Right-Hand Circular Polarization）を発生する。また、中心線ＣＬよりもＹ軸の負方向側に左旋円偏波（ＬＨＣＰ：Left-Hand Circular Polarization）を発生する。その割合は１：１であるが、ＧＰＳ衛星から発せられる電波の場合は、右旋円偏波であるため、中心線ＣＬよりも図４２におけるＹ軸の正方向側の割合を高めた方が高い感度が得られる。
【００９４】
このため、図４４に示すように、例えば金属製のベゼル１６に２箇所の切り込み１９を入れるようにしてもよい。図４４の例では、切り込み１９は、アンテナ３０の中心線ＣＬよりも図４４におけるＹ軸の正方向側に設けられている。
【００９５】
このように切り込み１９を入れてベゼル１６を分断すると、主指向性方向が短くなる。図４４に示すように、中心線ＣＬに平行な線であって、２つの切り込み１９を通る線を基準線ＲＬとすると、基準線ＲＬよりもＹ軸の負方向側のベゼル１６の長い部分には、図４５に示すように、アンテナ３０本体の電流を打ち消す向きの電流が流れる。その電流の大きさは、基準線ＲＬよりもＹ軸の正方向側のベゼル１６の短い部分よりも大きくなる。そして、このアンテナ３０本体の電流を打ち消す向きの電流が、不要な左旋円偏波を発生させる電流成分（図４５に斜線模様の矢印で示す成分）を打ち消すことができ、右旋円偏波を強調させることが可能になる。
なお、図４４に示すベゼル１６の短い部分があった方が左旋円偏波を発生させる電流成分を打ち消す効果は大きいが、ベゼル１６の短い部分を除去して、ベゼル１６の長い部分のみにしても効果を得ることができる。この場合、ベゼル１６は１つの切り込み１９を有していると言うことができる。本発明においては、図４４に示す中心線ＣＬのＸ軸の正方向側を０度とし、ベゼル１６の１周を３６０度としたときに、０度以上１８０度以下の位置に少なくとも１つの切り込み１９を設ければよい。
なお、アンテナ３０に左旋円偏波を受信させたい場合にはアンテナ３０の中心線に対してＹ軸の負方向側において、アンテナ３０の中心線に平行な線とベゼル１６との交点の位置に切り込み１９を設けるようにすればよい。
【００９６】
次に、アンテナ３０を電子機器１に組み込む際の位置について説明する。組み込み位置については、以下のようなパターンが考えられる。ここで、電子機器１の構造部材としては、液晶パネル２１、回路基板２６、及び二次電池２８が備えられているとする。また、表示部２０に垂直な方向から、かつ、表示部２０の側からケース２を平面視した場合において、液晶パネル２１、回路基板２６、二次電池２８の順に配置されているものとする。
【００９７】
第１パターン：液晶パネル２１−アンテナ３０−回路基板２６
第２パターン：回路基板２６−アンテナ３０−二次電池２８
第３パターン：液晶パネル２１−第１の電極板−回路基板２６−第２の電極板−二次電池２８
第４パターン：液晶パネル２１−第１の電極板−回路基板２６−二次電池２８−第２の電極板
【００９８】
前記第１パターン、第２パターン、第３パターンにおいては、短絡部の位置を以下のように設定することで、アンテナ３０の感度が向上すると共に、性能が安定する。液晶パネル２１と回路基板２６の間には、回路基板２６から液晶パネル２１を制御する多数の配線が接続される。アンテナ３０の第１の電極板と液晶パネル２１、あるいはアンテナ３０の第１の電極板と回路基板２６の間には寄生容量があり、その寄生容量と前記信号ケーブルを通してアンテナ３０を構成する第１の電極板および第２の電極板の電位がリークして感度劣化する。これを抑えるため、アンテナ３０の短絡部３２と前記配線の位置を一致させる。これにより前記信号ケーブルは短絡部３２にてシールドされ、このような感度劣化は発生しない。なお、前記配線は、表示部２０に垂直な方向から、かつ、表示部２０の側からケース２を平面視した場合において、短絡部３２と重なる位置に配置されていれば、前記シールドの効果を発揮することができる。また、表示部２０に垂直な断面視においては、短絡部３２とケース２との間の位置に配置されていれば、前記シールドの効果を発揮することができる。
【００９９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図４６乃至図６０を参照しつつ説明する。以下の説明において、第１実施形態と共通の構成については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
【０１００】
本実施形態では、図７に示した板状逆Ｆ型アンテナ３０において、回路基板２６からＩＣ回路４４までの間隔を変化させると共に、ＩＣ回路４４のＹ軸方向の位置を変化させた場合の放射効率をシミュレーションにより求めた。図４６は、回路基板２６とＩＣ回路４４との間隔ｇおよびＹ軸方向の位置を説明するための模式図である。図４６において、Ｚ軸方向を上下方向とし、回路基板２６からアンテナ電極３４に向かう方向を上方向とした時、間隔ｇは、回路基板２６の上面とＩＣ回路４４の下面との間隔である。
また、本実施形態では、図４６に示すように、アンテナ電極３４と回路基板２６のＹ軸方向の開放端付近を外側とし、短絡部３２が設けられた側を内側とし、さらに外側と内側の中間を中央としている。
【０１０１】
本実施形態においては、図４６に示す回路基板２６からＩＣ回路４４までの間隔ｇを、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、および０．５ｍｍと変化させ、かつ、ＩＣ回路４４の位置を、外側、中央、及び内側とした時の放射効率をシミュレーションにより求めた。その結果を図４７に示す。また、ＩＣ回路４４の抵抗値を７，０００（Ｓ／ｍ）、７０，０００（Ｓ／ｍ）、および７００，０００（Ｓ／ｍ）と変化させ、かつ、ＩＣ回路４４の位置を、外側、中央、及び内側とした時の放射効率をシミュレーションにより求めた。その結果を図４８に示す。なお、ＩＣ回路４４は等価的にグラファイトの塊としてシミュレーションを行った。
【０１０２】
図４７および図４８に示すように、ＩＣ回路４４を外側に配置した方が放射効率が改善されることが判る。また、図４７に示すように、ＩＣ回路４４と回路基板２６との間隔ｇを近づけるとＩＣ回路４４と回路基板２６の間の容量が増え、ＩＣ回路４４と回路基板２６を接続した状態に近くなる。このとき、ＩＣ回路４４は、後述する図５５に示すコンデンサー６０と同等な状態に近づきグラフの傾きは小さくなる。さらに、図４８に示すように、ＩＣ回路４４の抵抗値が大きいほど、放射効率が高くなることが判る。
【０１０３】
これらグラフが基本的に右肩上がりになるのは、回路基板２６の外側へ行くほどアンテナ３０の電流分布が小さくなる事に起因する。回路基板２６に実装された部品の下面には、対向する回路基板２６の表面を流れるのと逆方向に抵抗値ｓの電流に比例した電流が流れる。このとき、ＩＣ回路４４の表面は電気抵抗があるので、ここに流れる電流は熱を発生してロスとなる。このロスが回路基板２６の外側ほど小さいので放射効率が向上する事になる。
【０１０４】
次にその他の部品として抵抗とコンデンサーについて検討した結果を示す。図４９に検討の際に用いた抵抗５０のモデルを示す。抵抗５０は、アルミナ５１の上にグラファイト５２を備え、半田５３により回路基板２６に取付けられる。大きさは、１．０ｍｍ×０．５ｍｍとする。また、図５０に検討の際に用いたコンデンサー６０のモデルを示す。コンデンサー６０は直方体の銅６１の塊の上に誘電体６２の板を置いた構造としている。なお、この検討の際には、誘電体６２の比誘電率を１００に設定している。大きさは、１．６ｍｍ×０．８ｍｍとする。
【０１０５】
図４９のモデルによる抵抗５０および図５０のモデルによるコンデンサー６０を、図５１に示すように回路基板２６上で短絡部３２に近い内側、回路基板２６の開放端に近い外側、及びこれらの中間の中央に取り付けた場合を考える。この場合の放射効率を、シミュレーションにより求めたところ、以下のような結果が得られた。なお、シミュレーションにおいては、影響を見易くするため、抵抗５０は図５２に示すように２０個とし、コンデンサー６０は図５に示すように５個とした。シミュレーションの結果を図５４および図５６５示す。
【０１０６】
図５４に示すように、抵抗５０はＩＣ回路４４と同様な特性を示すことが分かる。また、図５５に示すように、コンデンサー６０はＩＣ回路４４と逆の傾きを持っているのが分かる。コンデンサー（金属の塊）６０を短絡部３２の面から遠ざけると放射効率が劣化するのは、コンデンサー６０の表面と放射板としてのアンテナ電極３４の間に構成される容量を貫通して流れるロス電流が増えることによる。
【０１０７】
次に、ＩＣ回路４４のシールドを設ける場合に、シールドと短絡部３２との間隔を変えた場合の共振周波数の変化についてもシミュレーションによって求めた。図５６に、シールド７０と短絡部３２との間隔をほぼゼロした場合の構造の例を示す。また、図５７および図５８に、シールド７０と短絡部３２との間隔を数ｍｍとした場合の構造の例を示す。図５６の構造の場合には、共振周波数は２．２ＧＨｚなのに対して、図５７および図５８の構造では、共振周波数は１．８ＧＨｚとなることが分かった。つまり、短絡部３２とシールド７０との間の距離を調整することでアンテナの共振周波数が調整可能な事が分かる。
【０１０８】
基板レイアウトの変更例について図５９および図６０を参照して説明する。図５９は比較例の従来のレイアウトを示す図であり、図６０は本実施形態のレイアウトを示す図である。
図５９と図６０を比較すると明らかなように、本実施形態では、コンデンサー６０は短絡部３２に近い位置に配置し、ＩＣ回路４４は短絡部３２から遠くなるように配置した。このようなレイアウトで、比較例と本実施形態の感度の改善量の実測を行ったところ、１．８ｄＢの感度改善が確認された。
【０１０９】
以上のように、本実施形態によれば、ＩＣ回路４４等の部品位置の調整により、感度の改善を図ることができる。また、上述したようなシールド７０を用いることにより、シールド７０が無い場合に比べて、アンテナの放射効率が約３ｄＢ改善できることがシミュレーションにより確認された。また、本実施形態によれば、感度は１ｄＢ向上し、部品面全てをシールドケースで覆う場合に比べて、コストを１０円程度削減することができた。本実施形態によれば、ロスを無くして感度を向上させることができる。
【０１１０】
＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の変形が可能である。また、次に述べる変形の態様は、任意に選択された一または複数を、適宜に組み合わせることもできる。
【０１１１】
（変形例１）
上述した各実施形態では、図８に示すように、回路基板２６を導体板（第２の電極板）として用い、放射板（第１の電極板）としてのアンテナ電極３４を液晶シールドと兼用した例について説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではない。例えば、図６１に示すように、アンテナ電極３４ｃ、３４ｄを、回路基板２６および液晶シールドと別体に設けるようにしてもよい。
【０１１２】
（変形例２）
図６２に示すように、短絡部３２とは別に、第２短絡部としての周波数調整バー３２ａを、アンテナ電極３４と回路基板２６との間に取付けることにより、周波数の調整を行うようにしてもよい。この場合には、周波数調整バー３２ａの本数と取り付け位置を変えることにより、周波数の調整が可能となっている。これは、周波数調整バー３２ａを設けることにより、短絡部３２の幅を変化させたのと同等の効果が得られるためである。周波数を調整する場合には、周波数調整バー３２ａの本数と取り付け位置を変えた場合の共振周波数をシミュレーションに算出して行えばよい。
【０１１３】
（変形例３）
アンテナ３０は、放射板（第１の電極板）であるアンテナ電極３４と、導体板（第２の電極板）である回路基板２６との重なり位置がずれると、共振周波数ずれを起こしてアンテナ感度が劣化する。あるいは、目的の電波を受信できなくなる。そこで、アンテナ電極３４と回路基板２６との重なり位置のずれを防止するため、図６３に示すように、スペーサー３５の十字部分３５ｂの２箇所に、凸部３５ｃ、３５ｄを設ける。また、アンテナ電極３４と回路基板２６には、凸部３５ｃ、３５ｄの位置に合わせて凹部（貫通している穴を含む、以下穴という）を形成し、３５ｃ、３５ｄを穴に嵌め合わせる。このように凸部３５ｃ、３５ｄと穴により嵌合部を形成し、アンテナ電極３４と回路基板２６との重なり位置のずれを防止するようにしてもよい。なお、スペーサー３５、アンテナ電極３４および回路基板２６は嵌合できれば良いので、スペーサー３５が穴を有しても良いし、穴と凸部とを有してもよい。また、接着剤等によってアンテナ電極３４と回路基板２６とを固定しても、固定をしない場合と比較してアンテナ感度の劣化を抑制できるが、製造誤差によって接着位置がずれる可能性がある。嵌合部によって固定する方が、そのようなずれが発生しないため、より好適である。
【０１１４】
（変形例４）
上述した各実施形態および各変形例においては、本発明のアンテナにおいて１．５ＧＨｚのＧＰＳ電波を受信する場合について説明したが、本発明は当該構成に限定されるものではない。本発明のアンテナは、例えば、周波数が１００ＭＨｚから３０ＧＨｚの電波を受信に好適である。
本発明を腕時計のサイズの電子機器に適用する場合には、ＧＰＳの１．５ＧＨｚ、あるいは無線ＬＡＮの２．４ＧＨｚ付近が最適である。また、本発明を携帯電話のサイズの電子機器に適用する場合には、携帯電話で使っている７００ＭＨｚあるいは９００ＭＨｚが最適になる。
利用可能な測位用衛星の信号としては、ＧＰＳの他に、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）が挙げられる。その他にも、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）等が挙げられる。
【０１１５】
また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、あるいは、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の規格に対応した電波を受信するようにしてもよい。
【０１１６】
（変形例５）
上述した各実施形態および各変形例においては、第１の放射素子としての第１リボンと、第２の放射素子としての第２リボンとの等価電気長がそれぞれ１／４波長の場合について説明したが、本発明は当該構成に限定されるものではない。例えば、前記等価電気長は、１／４波長の整数倍であればよい。
【０１１７】
（変形例６）
上述した各実施形態および各変形例においては、本発明の電子機器の例として、ランニングウォッチを挙げたが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、アンテナにより電波を受信して情報を表示する種々の電気機器に適用可能である。例えば、ＧＰＳ機能を搭載した腕時計型の活動量計等のウェアラブルな電子機器にも適用可能である。
【０１１８】
（変形例７）
上述した各実施形態および各変形例においては、表示部の例として、液晶パネルを挙げたが、電子制御式の表示装置であれば同様に使用することができる。例えば、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）やＥＰＤ（Electro Phoretic Display）等を用いてもよい。
【０１１９】
（変形例８）
上述した各実施形態および各変形例においては、ケースの１８０度以上３６０度以下の範囲に短絡部を配置することで、右旋の円偏波を受信しやすくする例を示したが、逆にすれば、左旋の円偏波の受信に適した電子機器を提供できる。すなわち、ケースの０度以上１８０度以下の範囲に短絡部を配置することで、ユーザーがランニング姿勢を取った場合に天頂方向に差旋の円偏波の強い指向性を得ることができる。
【０１２０】
（変形例９）
上述した各実施形態において短絡部３２は、第１の電極板と第２の電極板との端部に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６における短絡部４０３は、第１の電極板としての放射板４０２および第２の電極板としての導体板４０１の端部に設けられておらず、端部から内側に入った位置に設けられている。
板状逆Ｆ型アンテナにおいては、短絡部を第１の電極板と第２の電極板との端部に設けることが、アンテナの感度を向上させる観点から好ましい。しかしながら、実際のアンテナにおいては、例えば、部品配置の関係から、短絡部を端部に設けることができない場合もあり得る。そのような場合であっても、ある周波数におけるアンテナの感度は、電流経路の長さにも依存する。このため、第１の電極板の最大幅および第２の電極板の最大幅よりも短絡部の幅（図５に示す例ではＸ軸方向の長さ）が狭ければ、電流経路の長さを長くすることができる。よって、本発明のアンテナは、短絡部の幅が第１の電極板の最大幅および第２の電極板の最大幅と一致する従来のアンテナと比較して、ある周波数のアンテナの感度を高めることができる。また、図６に示す例では、短絡部４０３の幅方向であるＸ軸方向と、第１の電極板としての放射板４０２および第２の電極板としての導体板４０１の幅方向が一致したが、本発明はこれに限定されるものではなく、短絡部４０３の幅方向がＸ軸に対して若干傾いているものであってもよい。ただし、アンテナの感度の観点からは、短絡部の幅方向と第１の電極板および第２の電極板の幅方向が一致することが好ましい。
【符号の説明】
【０１２１】
１…電子機器、２…ケース、３…バンド、１１…ケース本体、１２…裏蓋、１３…ガラス、１６…ベゼル、２０…表示部、２１…液晶パネル、２６…回路基板、２６ａ…矩形部、２６ｂ…円形部、２８…二次電池、３０…板状逆Ｆ型アンテナ、３１…給電素子、３２…短絡部、３４…アンテナ電極、３４ａ…矩形部、３４ｂ…円形部、３４ｃ，３４ｄ…アンテナ電極、３５…スペーサー、３５ａ…円環状部分、３５ｂ…十字部分、３５ｃ、３５ｄ…凸部、４４…ＩＣ回路、５０…抵抗、５１…アルミナ、５２…グラファイト、５３…半田、６０…コンデンサー、６１…銅、６２…誘電体、７０…シールド、１００…ＧＰＳ衛星、４００…板状逆Ｆ型アンテナ、４０１…導体板、４０２…放射板、４０２ａ，４０２ｂ…辺、４０３…短絡部、４０４…給電素子、４０５…直方体。
【図１】
0006610245.tif 000002
【図２】
0006610245.tif 000003
【図３】
0006610245.tif 000004
【図４】
0006610245.tif 000005
【図５】
0006610245.tif 000006
【図６】
0006610245.tif 000007
【図７】
0006610245.tif 000008
【図８】
0006610245.tif 000009
【図９】
0006610245.tif 000010
【図１０】
0006610245.tif 000011
【図１１】
0006610245.tif 000012
【図１２】
0006610245.tif 000013
【図１３】
0006610245.tif 000014
【図１４】
0006610245.tif 000015
【図１５】
0006610245.tif 000016
【図１６】
0006610245.tif 000017
【図１７】
0006610245.tif 000018
【図１８】
0006610245.tif 000019
【図１９】
0006610245.tif 000020
【図２０】
0006610245.tif 000021
【図２１】
0006610245.tif 000022
【図２２】
0006610245.tif 000023
【図２３】
0006610245.tif 000024
【図２４】
0006610245.tif 000025
【図２５】
0006610245.tif 000026
【図２６】
0006610245.tif 000027
【図２７】
0006610245.tif 000028
【図２８】
0006610245.tif 000029
【図２９】
0006610245.tif 000030
【図３０】
0006610245.tif 000031
【図３１】
0006610245.tif 000032
【図３２】
0006610245.tif 000033
【図３３】
0006610245.tif 000034
【図３４】
0006610245.tif 000035
【図３５】
0006610245.tif 000036
【図３６】
0006610245.tif 000037
【図３７】
0006610245.tif 000038
【図３８】
0006610245.tif 000039
【図３９】
0006610245.tif 000040
【図４０】
0006610245.tif 000041
【図４１】
0006610245.tif 000042
【図４２】
0006610245.tif 000043
【図４３】
0006610245.tif 000044
【図４４】
0006610245.tif 000045
【図４５】
0006610245.tif 000046
【図４６】
0006610245.tif 000047
【図４７】
0006610245.tif 000048
【図４８】
0006610245.tif 000049
【図４９】
0006610245.tif 000050
【図５０】
0006610245.tif 000051
【図５１】
0006610245.tif 000052
【図５２】
0006610245.tif 000053
【図５３】
0006610245.tif 000054
【図５４】
0006610245.tif 000055
【図５５】
0006610245.tif 000056
【図５６】
0006610245.tif 000057
【図５７】
0006610245.tif 000058
【図５８】
0006610245.tif 000059
【図５９】
0006610245.tif 000060
【図６０】
0006610245.tif 000061
【図６１】
0006610245.tif 000062
【図６２】
0006610245.tif 000063
【図６３】
0006610245.tif 000064