(57)【要約】ハイブリッド時計（１００）用のパッチアンテナおよびハイブリッド時計（１００）である。少なくとも１つの透明面（１４０）と、ケーシング（１１０）とを備えたハイブリッド腕時計であって、ケーシング（１１０）は、１．０よりも大きな誘電率を有する部材で構成され、ケーシングは、電子機器アセンブリ（１２０）と、文字盤（１３０）と、第１の結合端子及び第２の結合端子を有する結合素子とを収容する。この構成によって、文字盤（１３０）の一方の面が、透明面（１４０）を通して少なくとも部分的に見えるようになっている。電子機器アセンブリ（１２０）は、結合素子の第１結合端子に接続された無線周波数インターフェース（１０２０）を備える。文字盤（１３０）は、第１の面と、対向する第２の面とを有するパッチアンテナを備え、パッチアンテナは、第１の面が透明面に向かって配置されるように配置され、パッチアンテナの第２の面は、結合素子の第２の結合端子を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド時計（１００）用のパッチアンテナ（５００）であって、前記ハイブリッド時計（１００）は、ケーシング（１１０）と、透明面（１４０）と、電子機器アセンブリ（１２０）とを備え、前記電子機器アセンブリ（１２０）は、無線周波数インターフェース（１０２０）と、第１の結合端子（１０４０）とを備え、前記ケーシング（１１０）は、誘電率が１．０よりも大きい部材から形成され、
前記パッチアンテナ（５００）は、導電性部材を備え、第１の面Ｔと、対向する第２の面Ｂとを有し、前記パッチアンテナ（５００）の前記面（Ｔ、Ｂ）の平面が、前記透明面（１４０）の平面と平行であり、前記パッチアンテナ（５００）の前記第１の面（Ｔ）が、前記透明面（１４０）と対向するように、前記パッチアンテナ（５００）が、前記ハイブリッド時計（１００）の前記ケーシング（１１０）の内側に配置されるように構成され、
前記第１の結合端子（１０４０）は、前記ハイブリッド時計（１００）の前記無線周波数インターフェース（１０２０）に接続され、
前記パッチアンテナ（５００）の前記第２の面（Ｂ）は、結合素子（１１００）を介して、前記第１の結合端子（１０４０）に結合するように構成された第２の結合端子（１１３０）を備える、ことを特徴するパッチアンテナ。
【請求項２】
前記パッチアンテナ（５００）の前記第１の面（Ｔ）が、文字盤（１３０）に備えられる、ことを特徴とする請求項１に記載のパッチアンテナ。
【請求項３】
前記パッチアンテナ（５００）の前記第１の面（Ｔ）が、文字盤（１３０）である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパッチアンテナ。
【請求項４】
前記第１および第２の結合端子（１０４０、１１３０）は、前記結合素子（１１００）の端子であり、前記結合は容量性であり、さらに、前記パッチアンテナ（５００）の前記第２の面（Ｂ）は、前記結合素子（１１００）の前記第２の結合端子（１１３０）である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパッチアンテナ。
【請求項５】
前記第１の結合端子（１０４０）は、第１の面（１１４０）と第２の面（１２１０）とを有する導電性結合パッチ（１１１０）にさらに接続され、前記第２の面（１２１０）は、前記パッチアンテナ（５００）の前記第２の面（Ｂ）と平行かつ対向している、ことを特徴とする請求項４に記載のパッチアンテナ。
【請求項６】
前記ハイブリッド時計（１００）の前記ケーシング（１１０）は導電性であり、前記パッチアンテナ（５００）が前記ケーシング（１１０）の内側に配置され、前記パッチアンテナ（５００）の前記導電性部材と前記ケーシング（１１０）との間に間隙（１３００）が形成され、前記パッチアンテナ（５００）の前記導電性部材が前記ケーシング（１１０）から直流的に絶縁されるように構成され、前記間隙（１３００）は、前記ケーシング（１１０）と前記パッチアンテナ（５００）の前記導電性部材との間に放射スロットを形成する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のパッチアンテナ。
【請求項７】
前記間隙（１３００）は、誘電率が１．０より大きい部材を備える、ことを特徴とする請求項６に記載のパッチアンテナ。
【請求項８】
前記間隙（１３００）の幅は、０．３ｍｍから１．３ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍから１．２ｍｍ、最も好ましくは０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲である、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のパッチアンテナ。
【請求項９】
前記パッチアンテナ（５００）は、さらに、ＮＦＣコイル（９００）と、前記パッチアンテナ（５００）の前記第１の側面（Ｔ）と前記ＮＦＣコイル（９００）との間に介在する少なくとも１つの直流絶縁部材とを備える、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のパッチアンテナ。
【請求項１０】
前記直流絶縁部材は、フェライト部材である、ことを特徴とする請求項９に記載のパッチアンテナ。
【請求項１１】
少なくとも１つの透明面（１４０）と、ケーシング（１１０）とを備えるハイブリッド時計（１００）であって、前記ケーシング（１１０）は、誘電率が１．０よりも大きい部材で構成され、前記ケーシングは、電子機器アセンブリ（１２０）と、文字盤（１３０）と、第１の結合端子（１０４０）および第２の結合端子（１１３０）を有する結合素子（１１００）とを収容し、前記文字盤（１３０）の一方の面は、少なくとも部分的に前記透明面（１４０）を通して見えるように構成され、
前記電子機器アセンブリ（１２０）は、前記結合素子（１１００）の前記第１の結合端子（１０４０）に接続された無線周波数インターフェース（１０２０）を備え、
前記文字盤（１３０）は、第１の面（Ｔ）と対向する第２の面（Ｂ）とを有するパッチアンテナ（５００）を備え、前記パッチアンテナ（５００）は、前記透明面（１４０）に向けて配置された前記第１の面（Ｔ）を有するように構成され、さらに、前記パッチアンテナ（５００）の前記第２の面（Ｂ）は、前記結合素子（１１００）の前記第２の結合端子（１１３０）を備える、ことを特徴とするハイブリッド時計。
【請求項１２】
前記結合素子（１１００）は、容量結合素子１１００であり、さらに、第１の面（１１４０）および第２の面（１２１０）を有する導電性結合パッチ（１１１０）を備え、前記導電性結合パッチ（１１１０）は、前記パッチアンテナ（５００）と前記電子機器アセンブリ（１２０）との間に配置されて、前記結合パッチ（１１１０）の前記第２の面（１２１０）は、前記パッチアンテナ（５００）の前記第２の面（Ｂ）と平行かつ対向し、さらに、前記結合パッチ（１１１０）の前記第１の面は、前記第１の結合端子（１０４０）に接続される、ことを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッド時計。
【請求項１３】
前記文字盤（１３０）は、前記パッチアンテナ（５００）である、ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のハイブリッド時計。
【請求項１４】
前記ハイブリッド時計（１００）は、前記無線周波数インターフェース（１０２０）と前記第１の結合端子（１０４０）との間に配置されたインピーダンス整合回路（１０３０）をさらに備える、ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載のハイブリッド時計。
【請求項１５】
前記ハイブリッド時計（１００）の前記ケーシング（１１０）は、導電性であり、前記パッチアンテナ（５００）は、前記ケーシング（１１０）の内側に配置され、間隙（１３００）が前記パッチアンテナ（５００）と前記ケーシング（１１０）との間に形成され、前記パッチアンテナ（５００）は、前記ケーシング（１１０）から直流的に絶縁され、前記間隙（１３００）は、前記ケーシング（１１０）と前記パッチアンテナ（５００）との間に放射スロットを形成する、ことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載のハイブリッド時計。
【請求項１６】
前記電子機器アセンブリ（１２０）は、前記ケーシング（１１０）の内側に配置されて、前記間隙１３００が前記電子機器アセンブリ（１２０）と前記ケーシング（１１０）との間にも形成されて、前記電子機器アセンブリ（１２０）が前記ケーシング（１１０）から直流的に絶縁される、ことを特徴とする請求項１５に記載のハイブリッド時計。
【請求項１７】
前記間隙（１３００）は、誘電率が１．０より大きい部材を備える、ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のハイブリッド時計。
【請求項１８】
前記間隙（１３００）の幅は、０．３ｍｍから１．３ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍから１．２ｍｍ、最も好ましくは０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲である、ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載のハイブリッド時計。
【請求項１９】
前記パッチアンテナ（５００）は、さらに、ＮＦＣコイル（９００）と、前記パッチアンテナ（５００）の前記第１の側面（Ｔ）と前記ＮＦＣコイル（９００）との間に介在する少なくとも１つの直流絶縁部材とを備える、ことを特徴とする請求項１１〜１８のいずれかに記載のハイブリッド時計。
【請求項２０】
前記直流絶縁部材は、フェライト部材である、ことを特徴とする請求項１９に記載のハイブリッド時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、ハイブリッド時計またはスマート時計の分野に関し、より具体的には、ハイブリッド時計またはスマート時計用アンテナの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル時計の導入に伴い、時刻や日付を知らせるなどの従来の腕時計に関連した機能は変化した。計算機や高度なアラームなどの機能が追加され、スマート時計が市場に導入されるまで、機能に有機的な進化があった。スマート時計は、あらゆる形状、大きさおよび形態（ハイブリッド時計のより古典的なスタイルを含む）で提供される。
【０００３】
ほとんどのハイブリッド時計およびスマート時計に共通することは、それらが接続された時計であること、すなわち、それらが、例えばスマートフォンに、典型的には無線で接続する何らかの手段を有することである。また、多くのデバイスは、ＧＰＳデータを受信し、無線センサに接続する機能を有し、フィットネスのアクセサリとしてアクティブユーザをターゲットとする時計において特に一般的である。
【０００４】
ハイブリッド時計またはスマート時計で実施される接続方法にかかわらず、アンテナは必要である。アンテナによって、限られたスペース内に放射素子を組み込むことに関連するすべての問題が生じる。純粋なアンテナ設計に関連する問題に加えて、例えば、ハイブリッド時計またはスマート時計の物理的設計および選択部材によって課される制約に関連する追加の要件がある。放射素子がデータの伝送にも使用される場合、比吸収率（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ）、ＳＡＲ、およびボディ加温に関する規制要件が関連する。放射素子の機能性および効率性は、ハイブリッドまたはスマート時計のバッテリ寿命に影響を与えるハイブリッドまたはスマート時計の電流消費に大きな影響を与える。
【０００５】
ＧＰＳ／ＧｌｏｎａｓｓとＢＴ／ＷｉＦｉ／ＷＬＡＮの通信のために使用される時計用アンテナがＣＮ１０３９４３９４５に開示されている。時計用アンテナは、時計内に配置されたアンテナ部品を有する。金属製リング／フレームが時計の一部としてアンテナの上方に配置される。アンテナ部分は、金属製リングまたはフレームと電気的に結合される。金属製リングまたはフレームは、主なアンテナ放射体として使用され、時計の周囲に配置される。時計用アンテナは、電気的に結合された（給電）アンテナ構造を使用し、時計内のアンテナ部分の上方に配置されたアンテナ部分と電気的に結合された金属製リング／フレームをアンテナ放射体として使用する。
【０００６】
従来技術に関する問題の一つは、要求される性能を有するために、所定の構造、すなわち、時計の金属製リングまたはフレームを必要とすることである。アンテナの性能はさらに、例えば着用者の手首によって受ける金属リングまたはフレームの負荷に大きく依存する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術よりも改良され、上述の欠点を排除するか、または少なくとも軽減する、新しいタイプのハイブリッド時計アンテナを提供することである。より具体的には、本発明の目的が負荷変動に対する感度が低いハイブリッド時計アンテナを提供することである。これらの目的は、独立請求項に記載された技術によって達成され、好ましい実施形態は、それに関連する従属請求項に規定される。
【０００８】
第１の態様では、ハイブリッド時計１００用のパッチアンテナ５００が提供される。ハイブリッド時計１００は、ケーシング１１０と、透明面１４０と、電子機器アセンブリ１２０とを備える。電子機器アセンブリ１２０は、無線周波数インターフェース１０２０と、第１の結合端子１０４０とを備える。ケーシング１１０は、誘電率が１．０より大きい部材で作られる。パッチアンテナ５００は、導電性部材を備え、第１の面Ｔと、対向する第２の面Ｂとを有し、パッチアンテナ５００の面Ｔ、Ｂの平面が、透明面１４０の平面と実質的に平行であり、パッチアンテナ５００の第１の面Ｔが、透明面１４０と対向するように、パッチアンテナ５００が、ハイブリッド時計１００のケーシング１１０の内側に配置されるように構成される。第１の結合端子１０４０は、ハイブリッド時計１００の無線周波数インターフェース１０２０に接続され、パッチアンテナ５００の第２の面Ｂは、結合素子１１００を介して第１の結合端子１０４０に結合するように構成された第２の結合端子１１３０を備える。
【０００９】
一実施形態では、パッチアンテナ５００の第１の面Ｔが文字盤１３０に備えられる。これによって、１つのパッチアンテナ５００が、文字盤１３０の多くの異なる形状、大きさ、および形態と共に使用されることができる。
【００１０】
一実施形態では、パッチアンテナ５００の第１の面Ｔが文字盤１３０である。これにより、ハイブリッド時計１００を構成する部品点数が削減されることになる。
【００１１】
一実施形態では、第１および第２の結合端子１０４０、１１３０は、結合素子１１００の端子であり、この結合は容量性である。さらに、パッチアンテナ５００の第２の面Ｂは、結合素子１１００の第２の結合端子１１３０である。パッチアンテナ５００に結合する容量性は、直流ガルバニック結合などと比較して、給電の帯域幅を増加させる。
【００１２】
容量性結合器を有する変形例である一実施形態では、第１の結合端子１０４０が、第１の面１１４０と第２の面１２１０とを有する導電性結合パッチ１１１０にさらに接続され、第２の面１２１０は、パッチアンテナ５００の第２の面Ｂと実質的に平行かつ対向している。導電性結合パッチ１１１０は容量性結合を規制でき、そして、例えば、結合素子１１００にインダクタンスを整合することを追加するために、導電性結合パッチ１１１０の形状および形態を使うことができる。
【００１３】
パッチアンテナ５００の一実施形態では、ハイブリッド時計１００のケーシング１１０は導電性であり、パッチアンテナ５００がケーシング１１０の内側に配置されて、パッチアンテナ５００の導電性部材とケーシング１１０との間に間隙１３００が形成され、パッチアンテナ５００の導電性部材がケーシング１１０から直流的に絶縁される（ガルバニック絶縁）ように構成される。間隙１３００は、ケーシング１１０とパッチアンテナ５００の導電性部材との間に放射スロットを形成する。放射スロットは、さらに、パッチアンテナ５００の指向性を増加させ、さらに、ＳＡＲ、およびボディ加温を減少させる。
【００１４】
間隙１３００を有するパッチアンテナ５００の一実施形態では、間隙１３００は、１．０より大きい誘電率を有する部材を備える。誘電率が１．０よりも大きい部材を追加すると、パッチアンテナ５００の共振周波数が低くなり、パッチアンテナ５００の面積を変更することなく、より低い周波数のパッチアンテナ５００を作成することが可能になる。
【００１５】
間隙１３００を有するパッチアンテナ５００の一実施形態では、間隙１３００の幅が０．３ｍｍから１．３ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍから１．２ｍｍ、最も好ましくは０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲である。これらの間隙寸法は、ハイブリッド時計に関する実証実験を通して、最良の負荷非感受性および効率性をもたらすことが示されている。
【００１６】
パッチアンテナ５００の一実施形態では、パッチアンテナ５００は、さらに、ＮＦＣコイル９００と、パッチアンテナ５００の第１の側面ＴとＮＦＣコイル９００との間に介在する少なくとも１つの直流絶縁部材とを備える。アンテナの第１の側面ＴにＮＦＣコイル９００を有することによって、透明面１４０を通って、ＮＦＣコイル９００の電磁束を規制する。
【００１７】
ＮＦＣコイル９００を備えたパッチアンテナ５００の別の態様では、直流絶縁部材がフェライト部材である。フェライト部材の特性は、透明面１４０を通るＮＦＣコイルの電磁束をさらに案内することを助ける。
【００１８】
第２の態様では、ハイブリッド時計１００が提供される。ハイブリッド時計１００は、少なくとも１つの透明面１４０と、ケーシング１１０とを備え、ケーシング１１０は、１．０よりも大きな誘電率を有する部材で構成され、ケーシングは、電子機器アセンブリ１２０と、文字盤１３０と、第１の結合端子１０４０および第２の結合端子１１３０を有する結合素子１１００とを収容する。この構成は、文字盤１３０の一方の面が少なくとも部分的に透明面１４０を通して見えるようになっている。電子機器アセンブリ１２０は、結合素子１１００の第１の結合端子１０４０に接続された無線周波数インターフェース１０２０を備える。文字盤１３０は、第１の面Ｔと対向する第２の面Ｂとを有するパッチアンテナ５００を備え、パッチアンテナ５００は、透明面１４０に向かって配置された第１の面Ｔを有するように構成され、さらに、パッチアンテナ５００の第２の面Ｂは、結合素子１１００の第２の結合端子１１３０を備える。
【００１９】
ハイブリッド時計１００の一実施形態では、結合素子１１００が容量結合素子１１００であり、そして、第１の面１１４０および第２の面１２１０を有する導電性結合パッチ１１１０をさらに備える。導電性結合パッチ１１１０がパッチアンテナ５００と電子機器アセンブリ１２０との間に配置されて、結合パッチ１１１０の第２の面１２１０がパッチアンテナ５００の第２の面Ｂと実質的に平行かつ対向し、さらに、結合パッチ１１１０の第１の面が第１の結合端子１０４０に接続される。この実施形態では、パッチアンテナ５００に対する容量結合が、直流ガルバニック結合などと比較して、給電の帯域幅を増加させる。
【００２０】
ハイブリッド時計１００の一実施形態では、文字盤１３０はパッチアンテナ５００である。これにより、ハイブリッド時計１００の部品点数が削減される。
【００２１】
ハイブリッド時計１００の一実施形態では、無線周波数インターフェース１０２０と第１の結合端子１０４０との間に配置されたインピーダンス整合回路１０３０をさらに備える。これは、設計をさらに柔軟にでき、ハイブリッド時計１００の放射効率をさらに増加させる。
【００２２】
ハイブリッド時計１００の一実施形態では、ハイブリッド時計１００のケーシング１１０が導電性であり、パッチアンテナ５００はケーシング１１０の内側に配置され、パッチアンテナ５００とケーシング１１０との間に間隙１３００が形成されるようになり、その結果、パッチアンテナ５００はケーシング１１０から直流的に絶縁（ガルバニック絶縁）される。間隙１３００は、ケーシング１１０とパッチアンテナ５００との間に放射スロットを形成する。放射スロットは、パッチアンテナ５００の指向性をさらに増加させ、ＳＡＲ、およびボディ加温をさらに低下させる。
【００２３】
間隙１３００を有するハイブリッド時計１００の一実施形態では、電子機器アセンブリ１２０がケーシング１１０の内側に配置されて、間隙１３００が電子機器アセンブリ１２０とケーシング１１０との間にも形成され、電子機器アセンブリ１２０がケーシング１１０から直流的に絶縁（ガルバニック絶縁）される。間隙１３００を延長すると、パッチアンテナ５００の負荷感度がさらに低下する。
【００２４】
間隙１３００を有するハイブリッド時計１００の一実施形態では、間隙１３００は、１．０より大きい誘電率を有する部材を備える。誘電率が１．０よりも大きい部材を追加すると、パッチアンテナ５００の共振周波数が低くなり、パッチアンテナ５００の面積を変更することなく、より低い周波数のパッチアンテナ５００を作成することができる。
【００２５】
間隙１３００を有するハイブリッド時計１００の一実施形態では、間隙１３００の幅が、０．３ｍｍから１．３ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍから１．２ｍｍ、最も好ましくは０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲である。これらの間隙寸法は、ハイブリッド時計に関する実証実験を通して、最良の負荷非感受性および効率性をもたらすことが示されている。
【００２６】
ハイブリッド時計１００の一実施形態では、パッチアンテナ５００が、さらに、ＮＦＣコイル９００と、パッチアンテナ５００の第１の側面ＴとＮＦＣコイル９００との間に介在する少なくとも１つの直流絶縁部材とを備える。アンテナの第１の側面ＴにＮＦＣコイル９００を有することにより、透明面１４０を通るＮＦＣコイル９００の電磁束を規制する。
【００２７】
ＮＦＣコイルを有するハイブリッド時計の一実施形態では、直流絶縁部材はフェライト部材である。フェライト部材の特性は、透明面１４０を通るＮＦＣコイルの電磁束をさらに案内することを助ける。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の実施形態を以下に説明するが、本発明の概念をどのように実施することができるかを示す非限定的な例を添付の概略図で示す。
【図１】ハイブリッド時計の分解図である。
【図２】文字盤の上面図である。
【図３】文字盤の斜視図である。
【図４】文字盤の斜視図である。
【図５】文字盤の斜視図である。
【図６】文字盤の斜視図である。
【図７】文字盤の斜視図である。
【図８】文字盤の斜視図である。
【図９】文字盤の斜視図である。
【図１０】電子機器アセンブリのブロック図である。
【図１１Ａ】結合素子の斜視図である。
【図１１Ｂ】結合素子の斜視図である。
【図１２】結合パッチの斜視図である。
【図１３】ケーシングの斜視図である。
【図１４】ハイブリッド時計の分解図である。
【図１５】ハイブリッド時計の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して、実施形態を説明する。しかし、本発明は多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲を当業者が理解できるように、実施形態を例示する。
【００３０】
明確にするために、本明細書において、ハイブリッド時計は、機械部品およびデジタル部品を備える時計である。デジタル部品は、機械部品を規制するように構成される。ハイブリッド腕時計という意味は、特定の種類の腕時計に限定すべきではなく、例えば、スマート時計、ポケット時計、フィットネスバンド、スマートブレスレット、接続された腕時計、一般的なウェアラブルデバイス（コンパス、ベルトバックル、キーチェーンデバイスなど）など、あらゆる種類を包含する。
【００３１】
図１を参照すると、ハイブリッド時計１００が示されている。ハイブリッド時計１００は、誘電率が１．０より大きい部材のケーシング１１０を備える。ハイブリッド時計１００は、電子機器アセンブリ１２０と、第１の面Ｔと第２の面Ｂとを有する文字盤１３０とを有する。ハイブリッド時計１００は、透明面１４０をさらに備える。透明面１４０は、任意の透明部材、例えば、異なる種類のプラスチックまたはガラスであってもよい。ハイブリッド時計１００の配置は、文字盤の第１の面が透明な面を通して少なくとも部分的に見えるようになっている。図１に示される実質的に円筒状のケーシング１１０は、単に一実施形態であり、ケーシング１１０は、例えば、楕円形、正方形、長方形、六角形、八角形など、ハイブリッド腕時計に適した任意の形状を有することができる。
【００３２】
図２に示すように、文字盤１３０は、例えば、１つ以上の針２２０を保持する軸２１０などを収容するように適合された少なくとも１つの孔３２０をさらに有する。文字盤１３０は、例えば、ストップウォッチと同等の１組以上の針を備える軸をさらに収容するように適合された追加の孔を有することができる。文字盤１３０はまた、他の特徴、例えば１つ以上の日付窓を可能にするため、または単に、例えばスケルトン腕時計と同等に内部特徴を明らかにするために、追加の開口部を有してもよい。さらに、他の理由、例えば、締結または直流接続のために、孔３２０を追加することがある。文字盤１３０は、１つ以上のデジタルディスプレイを備えてもよく、（もしあれば）針は、例えば、デジタルディスプレイ上のグラフィックであってもよい。
【００３３】
文字盤１３０は、図３に示されるように、中実であってもよく、すなわち、単一の部材３１０または混合部材から形成されてもよい。文字盤１３０は、図４に示されるように、第１の部材４１０および第２の部材４２０を備えた積層構造であってもよい。部材３１０、４２０、４３０は、異なる部材とすることができ、いずれの部材も、例えば金属などの導電性部材とすることができる。異なる部材のすべての構造が同じ形状を有するわけではなく、例えば、第１の部材が第２の部材よりも小さい面積を有してもよく、またはその逆であってもよいことは当然である。さらに、任意の塗料、フィルム、数字または記号などの装飾は、別の部材でもよく、または、文字盤１３０を形成する他の部材３１０、４１０、４２０のいずれかによって構成されてもよい。文字盤１３０を備える部材の数は多数とすることができ、導電性部材と非導電性部材との組合せを任意の好ましい順序で積層できることは、当業者にとって明らかである。また、積層という用語は、結合部材を用いずに単に互いの上に配置されていること、または、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）内の接着剤または異なる層によって互いに結合されていることに関することも言及されるべきである。部材３１０、４１０、４２０のうちの少なくとも１つが導電性部材である文字盤の構成の場合、その部材は、パッチアンテナ５００として使用されてもよい。
【００３４】
図５は、文字盤１３０がパッチアンテナ５００であるパッチアンテナ５００を示す。図３の部材３１０が導電性であり、パッチアンテナ５００に適している場合、図３に示される文字盤１３０は、図５に示される正方形パッチアンテナ５００と同様に、パッチアンテナ５００として機能する。図５のパッチアンテナ５００は、第１の面Ｔと第２の面Ｂとを有し、第１の面Ｔがスマート時計１００の透明面１４０に対向するように適合される。
【００３５】
図６、図７および図８に示されるように、パッチアンテナ５００は、文字盤１３０の一部のみを覆うように配置されてもよく、文字盤１３０およびパッチアンテナ５００の形状は、ハイブリッド時計１００の文字盤１３０内に備えられることに適した、任意の形状、大きさまたは形態であってもよい。
【００３６】
図９には、任意のハイブリッド腕時計１００にも適した別の形態の文字盤１３０が示されている。この形態では、文字盤１３０が、近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナコイル９００（以下、ＮＦＣコイル９００という）を有し、第１の部材４１０およびパッチアンテナの上に積み重ねられる。この形態では、第１の部材４１０が、例えばフェライト部材のような特定の周波数の電磁束に影響を及ぼすように適合された絶縁部材であってもよい。フェライト部材は、ＮＦＣコイル９００とパッチアンテナ５００との間の結合を減少させる。次に、これによって、パッチアンテナ５００上のＮＦＣコイル９００の磁束によって誘導される渦電流を低減し、それによって、ＮＦＣコイル９００の効率を増加させる。フェライト部材の種類を透過率値と厚さに基づいて選択することにより、最適な性能を実施できる。この場合、ＮＦＣコイル９００によって生成される磁束は、自由空間環境でＮＦＣコイル９００によって生成される磁束と同程度になる。すなわち、パッチアンテナの負荷は実質的に除去される。ＮＦＣコイル９００は、例えば、ＰＣＢ、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）、ワイヤ巻コイルまたはプレス加工された金属シート上に実装されてもよい。ＮＦＣコイル９００の上部において、文字盤１３０は、例えば、ハイブリッド時計１００の透明面１４０を通してＮＦＣコイルを視界から覆う、非導電性で実質的に透明でない部材、例えば、プラスチック、セラミックなどのプレートまたはフィルム（図９には示されていない）を備えてもよい。このプレートは、ハイブリッド時計１００に適した、数字、文字、記号、写真、任意の種類または芸術を形成するように構成することができる。もちろん、実質的に不透明な部材を用いた同じ構成は、ＮＦＣコイル９００を利用するか否かにかかわらず、一般的なハイブリッド時計１００、特に文字盤１３０の全ての種類で用いることもできる。
【００３７】
文字盤１３０はほぼ無制限に変形でき、全てが本開示に含まれているわけではないことは、当業者には明らかである。文字盤１３０の可能性および形態性を導く様々な変形例が提供される。例えば、図５に示されるパッチアンテナは、透明な面を通して見える第１の面Ｔを有し、ハイブリッド時計１００に適した数字、文字、記号、絵または任意の種類または芸術を形成するように構成されてもよい。
【００３８】
図１０は、電子機器アセンブリ１２０を示す。電子機器アセンブリは、任意のインピーダンス整合回路１０３０に接続され、次に、結合素子１１００の第１の結合端子１０４０に接続された無線周波数インターフェース１０２０と通信するコントローラ１０１０を備える。コントローラ１０１０は、例えば、独立型電子機器、集積回路および／または関連するプログラム命令を実行するマイクロコントローラから構成されてもよい。コントローラ１０１０は、例えば、ＳＰＩまたは任意のデジタル通信インターフェースなどのシリアルインターフェースを介して、無線周波数インターフェース１０２０と通信することができる。コントローラ１０１０および無線周波数インターフェース１０２０は、同一の物理的パッケージ（例えば、システムインパッケージ（ＳＩＰ））にも設けられるか、または、１つの集積回路（ＩＣ）として、同一のシリコンダイに設けられてもよく、それらの相互通信はそれに応じて適合される。無線周波数インターフェース１０２０は、例えば、１つ以上の通信プロトコル（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、ｃｅｌｌｕｌａｒ、ＡＮＴ＋、Ｚ−Ｗａｖｅ、ＩＥＥＥ８０２．１５．４など、ＯＯＫ、ＦＳＫ、ＱＡＭ、ＰＳＫ、ＧＭＳＫなどの変調方式や、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＦＨＳＳなどのスペクトラムアクセス技術）に従って、高周波数無線信号を変調、生成、受信、および復調するように構成される。無線周波数インターフェース１０２０は、任意の無線プロトコルで通信を実行するために必要とされる任意の数のフィルタ、スイッチおよびカプラを備える。
【００３９】
無線周波数インターフェース１０２０の出力インピーダンスは、第１の結合端子１０４０に接続される前に適合されてもよく、この場合、インピーダンス整合回路１０３０は、無線周波数インターフェース１０２０と第１の結合端子１０４０との間に配置されてもよい。インピーダンス整合回路１０３０は、多数の方法、例えば、コイルおよび／またはキャパシタなどの異なる組合せおよび複数の反応性部材で実現されてもよいが、ＬＴＣＣ、伝送線路、集積回路またはアクティブ構成も使用してもよい。第１の結合端子１０４０は、第１の端部（例えば、容量結合器、直接給電、同軸ケーブル、伝送線、パッド、めっきパッチ、レーザ直接構造化（ＬＤＳ）、素子、ＦＰＣ、ＲＦスプリング、またはポゴピンなど）を備えてもよい。電子機器アセンブリ１２０は、１つまたは複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）またはＦＰＣに配置されてもよく、または部分的に配置されてもよい。また、電子機器アセンブリは、ＩＣ、ＳＯＣ、サブアセンブリモジュール、またはこれらすべてまたは任意のアセンブリ方法の組合せとして実現されてもよい。図１０に示されるブロックに加えて、電子機器アセンブリ１２０は、ＮＦＣ回路、バイブレータ、加速度計、ユーザ規制インターフェース手段、例えば、押しボタン、スイッチ、またはタッチセンシティブ素子、様々なセンサ、例えば、気圧計、磁気抵抗（ＭＲ）、心拍数モニタ（ＨＲＭ）など、電源、マイクロフォン、スピーカモジュール、フラッシュメモリなどの持続性情報記憶手段、ランダムアクセスメモリ、ＲＡＭ、電力管理などの非持続性情報記憶手段のうちのいずれかまたはすべてを備えることができる。当業者は、さらなる任意の機能性を有するハイブリッド時計１００の電子機器アセンブリ１２０を実施するためのより多くの構成要素、ブロックおよび手段が存在することを認識するだろうが、これらはいずれも一般に知られており、当業者にとっては、本明細書に記載されるようなハイブリッド時計１００を実現するために必要ではない。このような構成要素は、例えば、１つ以上の針２２０に接続された軸２１０を駆動するように構成された１つ以上のモータでもよい。
【００４０】
図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、結合素子１１００の概要が示されている。図１１Ａを参照すると、結合素子は、第２の結合端子１１３０と共にパッチアンテナ５００の第２の側面Ｂを備える。第１の結合端子１０４０は、例えば、直流給電、同軸ケーブル、伝送線、パッド、めっきパッチ、レーザ直接構造化（ＬＤＳ）素子、ＦＰＣまたはポゴピンによって、第２の結合端子に接続する。ポゴピンまたはＲＦスプリングの場合、第２の結合端子１１３０を、例えば、パッチアンテナ５００の第２の側面Ｂの金メッキ領域として実施することができる。図１１Ａの結合素子によって実施される給電の種類は、直流給電として示されてもよい。図１１Ｂでは、結合素子１１００が、導電性結合パッチ１１１０を使うよう変更されている。導電性結合パッチ１１１０は、第１の面１１４０および第２の面１２１０を備え、第１の面１１４０は、上記と同様に、第１の結合端子１０４０に接続されるように構成される。結合素子は、導電性結合パッチ１１１０の第２の面１２１０がパッチアンテナ５００の第２の側面Ｂに面するように配置され、これは、パッチアンテナ５００の第２の側面Ｂが第２の結合端子１１３０の代わりにもなることを意味する。導電性結合パッチ１１１０及びパッチアンテナ５００は、少なくとも一部が重なるように、実質的に平行な面に配置されるように構成されてもよい。パッチは、任意の形状または形態であってもよく、もちろん、平面であることに限定されるべきではなく、例えば、曲げられたパッチまたは湾曲したパッチであってもよい。図１１Ｂに示される結合素子１１００は、容量結合素子として示されてもよい。
【００４１】
結合効果が主として容量性である結合素子１１００の一例が、図１２に基づいて、最も明確に説明されている。図１２では、理解を容易にするために、２つのパッチ、図１１Ｂの導電性結合パッチ１１１０およびパッチアンテナ５００の例が、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３つの軸を有する座標系に配置される。パッチ５００、１１１０は、Ｘ軸およびＹ軸によって表される平面内に配置されているが、Ｚ軸に関してオフセットされている。パッチ５００、１１１０が重なる部分が、Ｘ‐Ｙ平面において、領域Ａ（平方メートル（ｍ２））を形成し、導電性パッチ１１１０の第２の面１２１０が、パッチアンテナ５００と重なるか、パッチアンテナ５００によって重ねられる。重なり合う領域Ａ間のＺ軸上の距離ｄ（メートル（ｍ））は、導電性パッチ１１１０、５００間の平行な距離として規定されてもよい。重なり合う領域Ａおよび距離ｄによって生成される容量は、比誘電率または誘電率ｋを有する部材で充填されてもよい。この構成では、導電性パッチ１１１０、５００の間に、ファラッド（Ｆ）における容量Ｃを有する容量結合が存在し、これは式１によって表される。
［式１］
2021520762.tif 000003
【００４２】
式１において、ε０は、空間の誘電率（ファラッド／メートル（Ｆ／ｍ））を示す。結合素子１１００は、単純化された方法で、最低動作周波数ｆ（ヘルツ（Ｈｚ））の関数として式２で表されるインピーダンスＺを有する。
［式２］
2021520762.tif 000004
【００４３】
結合素子１１００は、可能な限り高い結合係数を有するように、又は可能な限り低いインピーダンスを有するように設計され、それによって、結合素子１１００の挿入損失を最小化する。これは、式３に示されるように、式１と式２との組合せによって、結合器１１００の物理的寸法ｄ、Ａに関連付けることができる。
［式３］
2021520762.tif 000005
【００４４】
前述したように、結合係数の増加によって、第１の結合端子１０４０から第２の結合端子１１３０への結合信号に関連する挿入損失を低減する。上述の説明は、ハイブリッド時計１００に適した容量結合特性を有する結合素子１１００のすべての実施形態に有効である。また、ハイブリッド時計１００の実施形態のいくつかの変形例において、第２の結合端子１１３０が第２の導電性結合パッチからパッチアンテナ５００の第２の側面Ｂに接続するように、結合素子１１００が構成されてもよい。ハイブリッド時計の実施形態は、容量結合特性を有する結合素子が電子機器アセンブリ１２０からパッチアンテナ５００に給電するために使用され、容量給電を有するパッチアンテナ５００を使用する。
【００４５】
ハイブリッド時計１００のいくつかの設計では、ケーシング１１０から電気的に絶縁されたパッチアンテナ５００を有することが好ましい。これは、例えば、ケーシングが金属のような導電性部材で作られている場合に当てはまるが、電磁放射の観点から、ケーシング１１０がシールされているときだけ必須である。電磁放射のための他の開口、例えば、非導電性のケーシング１１０又は背面カバー１４４０や、文字盤１３０、ケーシング１１０又は背面カバー１４４０に開口がある場合は、絶縁は任意である。直流絶縁は、図１３に示すような構成によって実施することができる。図１３において、ケーシング１１０は、Ｒ１の半径を有し、文字盤１３０に設けられるパッチアンテナ５００は、Ｒ２の半径を有し、Ｒ１＞Ｒ２によって、ケーシング１１０とパッチアンテナ５００との間に、Ｒ１−Ｒ２の幅を有する間隙１３００を形成する。例えば、電子機器アセンブリ１２０とケーシング１１０との間において、同様の構成が妥当である。パッチアンテナ５００とケーシング１１０との間に間隙を形成することができ、文字盤１３０の他の部品４１０、４２０がケーシングと接続するようにでき、例えば、これらの部品の半径をパッチアンテナ５００の半径よりも大きくする。文字盤１３０の２つ以上の部品が導電性である（そのうちの１つがパッチアンテナ５００）場合、すべての導電性部品がケーシング１１０から直流的に絶縁されていることが望ましい。また、半径以外、例えば曲率または形状の観点から、パッチアンテナ５００をケーシング１１０と異なるように構成して、間隙１３００を形成してもよい。例えば、ケーシング１１０で間隙１３００を視覚的に覆う、または、文字盤１３０に設けられる実質的に不透明な層で間隙１３００を覆うことで、透明面１４０を通して見えないように間隙１３００を構成できる。
【００４６】
間隙１３００がケーシング１１０とパッチアンテナ５００との間に放射スロットを形成するように、間隙１３００を構成してもよい。この構成によって、透明面１４０を通る方向のパッチアンテナ５００の指向性を向上し、空洞バックパッチアンテナ（ｃａｖｉｔｙ  ｂａｃｋｅｄ  ｐａｔｃｈ  ａｎｔｅｎｎａ）を形成する。ハイブリッド時計１００の比吸収率（ＳＡＲ）、有用性、またはボディ加温の影響などを減らす必要がある場合、指向性を上げることは有益である。
【００４７】
間隙１３００によって達成される他の有効な効果としては、間隙１３００によって形成される放射スロットが、スロットアンテナとして作用する寄生素子（無給電素子）とみなすことができることである。例えば、ケーシング１１０又はハイブリッド時計１００の外面を覆う又は接触する手又は濡れた布によってケーシングが負荷されるとき、パッチアンテナ５００ではなく寄生スロットアンテナ（無給電スロットアンテナ）に離調が作用する。実際には、スミスチャートで見ると、これは、パッチアンテナ５００の入力インピーダンスのインピーダンスローカスト（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｌｏｃｕｓｔ）を低減することを意味する。すなわち、それは、入力インピーダンスの周りに集中し、パッチアンテナ５００の帯域幅を実質的に増加させる。逆の場合、パッチアンテナが負荷を受けると、パッチアンテナ５００の共振周波数を変化して、パッチアンテナ５００の離調を引き起こす。
【００４８】
導電性ケーシング１１０を有する場合、ケーシング１１０は、電子機器アセンブリ１２０およびパッチアンテナ５００の両方から電気絶縁されるように構成されてもよい。また、パッチアンテナを負荷して最低動作周波数ｆを低減するパッチアンテナ５００に対して寄生するよう、導電性ケーシングが作用する。これに加えて、例えば、ケーシングが電子機器アセンブリ１２０またはパッチアンテナ５００に接続されている場合と比較して、ハイブリッド時計が手首に着けられて金属ブレスレットを有するなどの場合に、パッチアンテナ５００は、ケーシングの負荷の変動に対する感度が小さくなる。
【００４９】
また、電子機器アセンブリは、異なる最低動作周波数ｆを有する複数の無線周波数インターフェース１０２０を備えることもできる。無線周波数インターフェース１０２０は、ケーシング１１０が導電性であるハイブリッド時計１００に応じて、パッチアンテナ５００に給電するように構成されてもよく、別の無線周波数インターフェース１０２０は、例えば、容量給電または直接給電を介して、本明細書に記載されるように、ケーシング１１０に給電するように構成されてもよい。この構成によって、例えば、パッチアンテナ５００がＧＰＳ信号を受信するのに適した周波数で共振し、ケーシング１１０がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信を送受信するのに適した周波数で共振するように構成されるマルチバンドアンテナ構造となる。
【００５０】
導電性ケーシング１１０を有する任意の実施形態では、バッテリの負極と同じである電気接地にケーシングを接続する選択肢がある。そのような構成によって、間隙１３００は、パッチが一方の極でケーシング１００が他方の極であるスロットアンテナを構成することができる。直流的に絶縁されたケーシング１１０と同様の結果を得るためには、間隙１３００の幅を広げなければならない可能性が高いが、この構成によって、電気磁気放電（ＥＳＤ）に関する復元力を向上できる。
【００５１】
図１４は、文字盤キャリヤ１４１０、アセンブリキャリヤ１４２０、バッテリ１４３０、および背面カバー１４４０のようないくつかの追加の機構を有するハイブリッド時計１００の一例を示す。文字盤キャリヤ１４１０は、文字盤１３０をケーシング１１０内に配置するために使用され、そしてまた、電子回路アセンブリ１２０の第１の結合端子１０４０をパッチアンテナ５００の第２の結合端子１１３０に結合する手段で、文字盤１３０内に備えられたパッチアンテナ５００と、電子回路アセンブリ１２０との間の接続を調整するために使用される。導電性結合パッチ１１１０を備える変形例における容量性結合または直接結合など、本開示に記載される任意の手段で、この結合を構成することができる。文字盤キャリア１４１０は、さらに、ケーシング１１０とパッチアンテナ５００との間の間隙１３００を正確かつ確実にするために使用されてもよく、さらに、パッチアンテナ５００の最低動作周波数ｆを減少させるために、１．０よりも大きい誘電率を有する部材で形成されてもよい。さらに、文字盤キャリヤ１４１０は、例えば、電子機器アセンブリ１２０とパッチアンテナ５００との突起素子の間の間隙を確保することを補助することができる。アセンブリキャリア１４２０は、バッテリ１４３０と電子機器アセンブリ１２０との間で電気接続が実施されるように、電子機器アセンブリ１２０およびバッテリ１４３０を配置するために使用されてもよい。アセンブリキャリア１４２０は、例えば、ケーシング１１０内のバッテリおよび電子機器アセンブリの位置決めを支援することができ、そして、電子機器アセンブリおよびケーシングに関して、直流絶縁方式で位置決めを実施することができる。ケーシング１１０とバッテリ１４３０との間の絶縁も望ましく、これはまた、アセンブリキャリアによって実施される。アセンブリキャリアは任意の部材で形成されてもよいが、パッチアンテナ５００の最低動作周波数ｆを低減するために、１．０より大きい誘電率を有する部材を使用することができる。文字盤キャリヤ１４１０およびアセンブリキャリヤ１４２０は、それぞれのキャリヤ１４１０、１４２０によって位置決めされる部品間の相対的垂直距離を規制するように、互いに固定するように構成されてもよい。キャリア１４１０、１４２０の組合せによって、電子機器アセンブリ１２０、結合素子１１００、およびパッチアンテナ５００を備えるコアモジュールアセンブリを形成できる。このようなコアモジュールアセンブリは、ケーシング１１０および文字盤１３０の異なる設計において、同じコアモジュールを使用できるようにする。例えば、ハイブリッド時計１００の部品数を減らすことが望ましい場合、文字盤キャリヤ１４１０およびアセンブリキャリヤのいずれか一方または両方が、ケーシング１１０の一部であってもよい。ハイブリッド時計１００のケーシング１１０は、例えば、バッテリ１４３０の交換および点検を可能にするバックカバー１４４０を有してもよい。ケーシング１１０におけるバックカバーの固定は、例えば、ねじ構造又はスナップ式構造によって実施することができ、ハイブリッド時計１００の内部の耐水性又は防水性を確保するように行うことができる。バックカバー１４４０は、ケーシング１１０と同じ部材であってもよいが、代わりに、透明部材を含む任意の他の適切な部材から形成してもよい。図１４に示すハイブリッド時計１００は、電源としてバッテリ１４３０を示しているが、他の電源、例えば、自動クオーツ時計に使用されるものと同様の自己巻取りロータ機構などを使用してもよい。
【００５２】
ハイブリッド時計１００の一変形例では、図１に示されるように、電子回路アセンブリ１２０および無線周波数インターフェース１０２０が、空気の誘電率よりも大きな誘電率を有する非導電性部材からなるケーシング１１０の内側に配置される。文字盤１３０は銅製であり、パッチアンテナ５００としても機能する。パッチアンテナ５００の第１の面Ｔは、ロゴ、数字、またはハイブリッド時計の面に適した他の美術作品を有するように塗装されてもよい。電子回路アセンブリ１２０の第１の結合端子１０４０は、電子回路アセンブリ１２０のＰＣＢ上に取り付けられたポゴピンまたはＲＦスプリングによって構成される。第１の結合端子１０４０は、パッチアンテナの第２の面Ｂに直接接続し、パッチアンテナに給電する。この実施形態は、第１の結合端子１０４０と無線周波数インターフェース１０２０との間のインピーダンス整合回路１０３０によってさらに改良されてもよい。
【００５３】
別の変形例は、パッチアンテナ５００の第１の面Ｔ上の塗料に代えて、またはそれに加えて、ハイブリッド時計の面に適したロゴ、数字、または他の美術品を有する非導電性プレートを備えてもよい。ＮＦＣコイル９００は、パッチアンテナ５００とＮＦＣコイル９００との間に直流接続を生じさせないように、パッチアンテナ５００の第１の面Ｔと非導電性プレートとの間に配置されてもよい。直流絶縁は、例えば、パッチアンテナ５００に向けて配置されるＮＦＣコイル９００の側面の非導電性接着フィルム、パッチアンテナ５００またはＮＦＣコイル９００上の絶縁コーティング（いずれもフェライトシートと組み合わせられてもよい）によって実施されてもよい。パッチアンテナ５００はまた、ＮＦＣコイル９００を電子機器アセンブリ１２０のＮＦＣ回路に接続するために使用される少なくとも１つの孔３２０または開口部を備えてもよい。さらに、パッチアンテナ５００、非導電性プレートおよびＮＦＣコイル９００の両方に孔３２０があり、例えば、軸２１０を孔３２０を通して配置することができ、軸２１０は１つまたは複数の針２２０を保持してもよい。
【００５４】
わずかに異なる変形例では、電子回路アセンブリ１２０の第１の結合端子１０４０を、例えば、パッドまたは、ＰＣＢかＦＰＣ上のめっき領域としてもよい。この変形例では、ポゴピンまたはＲＦばねなどの接続手段が、パッチアンテナの第２の面Ｂから電子機器アセンブリの結合端子１０４０に接続するように構成される。例えば、はんだ付けによって、または文字盤キャリア１４１０の一部であるＲＦスプリングまたはポゴピンを有することによって、ＲＦスプリングまたはポゴピンを固定してもよい。
【００５５】
パッチアンテナ５００の帯域幅の制限を回避するために、結合素子１１００として容量性結合器を使用するように変更してもよい。例えば、パッチアンテナ５００によって少なくとも部分的に結合素子１１００を構成することによって、容量結合器を構成してもよい。これは、例えば、パッチアンテナの第２の面Ｂを第２の導電性結合パッチとして使用することによって実施できる。この場合、パッチアンテナ内に第２の結合端子１１３０を備える。導電性結合パッチ１１１０は、例えば、文字盤キャリア１４１０と電子機器アセンブリとの間に配置されたＦＰＣの導電性箔、プレート、ＰＣＢによって実施されてもよい。第１の結合端子１０４０は、第１の結合端子１０４０に接続する先に開示された実施例に沿って実施されてもよい。導電性結合パッチ１１１０の第２の面１２１０とパッチアンテナ５００の第２の面Ｂとの間の距離ｄは、文字盤キャリア１４１０が導電性結合パッチ１１１０とパッチアンテナ５００との間に挿入される場合には、文字盤キャリア１４１０の厚さによって決定されてもよい。導電性結合パッチが、パッチアンテナ５００と文字盤キャリア１４１０との間に配置されてもよく、また、文字盤キャリア１４１０が使用されない場合には、パッチアンテナと電子機器アセンブリ１２０との間に配置されてもよい。この場合、距離ｄが最小化され、そして、導電性結合パッチ１１１０は、例えば、導電性結合パッチ１１１０とパッチアンテナ５００との間に確実に直流接続されないように、パッチアンテナの第２の側面Ｂに向けて配置された絶縁カバー層を有するＦＰＣであってもよい。結合器の寸法決定は、式３を用いて、ｄ／Ａ比を変更することによって、または、導電性パッチ間の部材を異なる比誘電率ｋを有するものに変更することによって、インピーダンスＺを最小化してもよい。ハイブリッド時計１００の設計は、領域Ａに対する変更を制限することがあるので、式３などに応じて、文字盤キャリヤの部材および厚さを用いて、結合素子１１００を最適化してもよい。
【００５６】
容量結合機構を有する結合素子１１００が用いられるハイブリッド時計１００のいずれの変形例も、ハイブリッド時計１００に適した任意の形状、大きさまたは形態で実施されてもよい。導電性結合パッチ１１１０の形状は、種々の付加的効果を生成するために、変更されてもよい。拡張された、幅方向に狭く、任意に曲げられ、湾曲され、または他の形状をした導電性結合パッチ１１１０は、直列インダクタンスを導入して、パッチアンテナ５００の整合および帯域幅をさらに改良するために使用されてもよい。あるいは、または付加的に、並列寄生キャパシタンスおよび／またはインダクタンスを導入するために、接続用短部材（ｓｔｕｂ）が、例えば、導電性結合パッチ１１１０内に導入されてもよい。すなわち、注意深く設計された導電性結合パッチ１１２０を使用して、結合レベルでアンテナ同調を実施し、さらに、パッチアンテナ５００の複数の共振を生成して、より多くの周波数帯域を追加し、および／またはパッチアンテナ５００の帯域幅をさらに増大させることができる。
【００５７】
他の列挙された例のいずれかの変形例である別の実施形態では、ケーシング１１０は導電性部材で形成される。この例では、例えば、パッチアンテナ５００の負荷不感性を実施するために、パッチアンテナ５００とケーシング１１０との間に直流絶縁が必要とされてもよい。直流絶縁は、パッチアンテナ５００の指向性を増加させて、ＳＡＲ、およびボディ加温などの負の影響を減少させるという追加の効果を有することがある。この実施形態において、ケーシング１１０とパッチアンテナ５００との間に間隙１３００が形成されている場合、ケーシング１１０は、パッチアンテナ５００を空洞バックパッチアンテナ（ｃａｖｉｔｙ  ｂａｃｋｅｄ  ｐａｔｃｈ  ａｎｔｅｎｎａ）とすることができる。前述のように、例えば、文字盤キャリア１４１０の支援によって、または、文字盤１３０の非導電性部材をパッチアンテナ５００を越えて延在して、ケーシング１１０とパッチアンテナ５００との間の直流絶縁を確実にすることによって、間隙を規制してもよい。ハイブリッド時計におけるアンテナ性能の実証実験では、最低動作周波数が２４００ＭＨｚのアンテナについて、０．３ｍｍから１．３ｍｍの範囲の間隙１３００が容認され、０．４ｍｍから１．２ｍｍの範囲の間隙１３００が好ましいとされ、０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲の間隙１３００が最も好ましいことを示した。
【００５８】
ケーシング１１０が導電性であるＮＦＣコイル９００を有する実施形態では、さらに、ＮＦＣコイル９００とケーシング１１０との間に直流絶縁を有することが要求されてもよい。これは、単に、ＮＦＣコイル９００の最大半径を文字盤１３０の半径よりも小さくすることで実施することが好ましい。あるいは、ＮＦＣコイル９００は、文字盤１３０と同じまたは大きい半径を有してもよく、例えば、ＮＦＣコイル９００とケーシング１１０との間の直流絶縁を確実にするために、文字盤キャリヤを使用してもよい。別の選択肢として、ＮＦＣコイル９００は、パッチアンテナ５００を越えて延在し、任意的に、少なくとも部分的に、間隙１３００を覆い、ＮＦＣコイル９００を包囲する非導電特性の部材を有してもよい。これは、例えば、ＮＦＣコイル９００をＦＰＣ上に実装して、さらに、コイルの最外側の配線とＦＰＣの端部との間のわずかな、例えば０．１ｍｍの保護距離を許容することで実施される。追加の巡回しない層をＦＰＣの両側に追加することにより、垂直方向にも絶縁することができる。ケーシング１１０が非導電性である場合、ＮＦＣコイル９００の性能を高めるために、ＮＦＣコイル９００の半径を最大にすることが好ましい。
【００５９】
導電性ケーシング１１０を有する場合、電子機器アセンブリ１２０とケーシング１１０との間、ならびにバッテリ１４３０とケーシング１１０との間にも直流絶縁を確保することが好ましい。例えば、アセンブリキャリア１４２０を使用することによって、または、例えば、電子機器アセンブリ１２０を保持するＰＣＢまたはＦＰＣの外側の追加の絶縁領域を可能にすることによって、直流絶縁が実施されてもよい。これに加えて、バッテリ１４３０は、任意のバックカバー１４４０から絶縁されるように配置されてもよく、これをアセンブリキャリア１４２０で実施してもよい。
【００６０】
図１５には、本開示に列挙された他の任意の変形例の基礎となるハイブリッド時計１００が示される。ハイブリッド時計１００は、１つの透明面１４０と、誘電率が１．０より大きい部材からなるケーシング１１０とを備える。ケーシング１１０は、電子機器アセンブリ１２０、文字盤１３０、および、第１の結合端子１０４０及び第２の結合端子１１３０を有する結合素子１１００（図１５には図示せず、例えば、図１１Ａ、図１１Ｂ又は図１２を参照）を収容する。結合素子１１００は、本明細書で記載される任意の形態、形状、または大きさで実施されてもよい。ケーシング１１０の内側の構成は、文字盤１３０の一方の面が、少なくとも部分的に、透明面１４０を通して見えるようになっている。前述のように、電子回路アセンブリ１２０は、結合素子１１００の第１の結合端子１０４０に接続された無線周波数インターフェース１０２０を備える。文字盤１３０は、第１の面Ｔおよび対向する第２の面Ｂを有するパッチアンテナ５００（図１５には図示せず、例えば、図６〜図８を参照）を備える。パッチアンテナ５００は、透明面１４０に向けて配置された第１の面Ｔを有するよう構成され、そして、パッチアンテナ５００の第２の面Ｂは、結合素子１１００の第２の結合端子１１３０を備える。
【００６１】
設計例として、所定の設計条件を有するハイブリッド時計１００を設計することを目的とした設計プロジェクトを想定する。ハイブリッド時計１００は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを用いて、２４００ＭＨｚの産業科学医療（ＩＳＭ）帯域で動作することで、例えば、携帯電話に接続して、ＮＦＣ機能も有する。プロジェクトの工業設計者は、ケーシング１１０の設計を最終決定して、ケーシング１１０の部材選択を規定する。ケーシング１１０の内側半径Ｒ１は、プラスチック製の文字盤１３０のものと同一であり、１４．７ミリメートルと規定され、ケーシング１１０の材質は導電性貴金属である。例えば、部品点数を最小限に抑えて、ハイブリッド時計のコストを最小限に抑える。この設計用のアンテナ設計は、性能を制約することになるが、開示された設計を使用することで、空洞バックパッチアンテナ（ｃａｖｉｔｙ  ｂａｃｋｅｄ  ｐａｔｃｈ  ａｎｔｅｎｎａ）５００を容易に設計できる。
【００６２】
本開示の発明に先立って、プロジェクトは、設計、消費電力、および／または性能を代償にしなければならないことがある。しかし、文字盤１３０の一部として本開示による本発明のパッチアンテナ５００を使用することで、これらプロジェクトのリスクの少なくとも一部を軽減する。
【００６３】
第１のステップは、文字盤１３０の構造を決定することができる。設計条件はプラスチック文字盤１３０を規定しているので、透明面１４０を通して見える文字盤１３０の部分でなければならない。これにより、設計条件に応じて、ＮＦＣコイルやアンテナが必要となる。透明な面から見えるように、文字盤１３０の部品の配列は、プラスチック文字盤、ＮＦＣコイル、電気絶縁部材、およびパッチアンテナ５００である。ＮＦＣコイルは、パッチアンテナ５００の接近によって離調されることがあるので、直流絶縁部材は、フェライト部材、好ましくは、プロジェクトのために選択されたＮＦＣの動作周波数の周りで透過率のピークを有するフェライト部材のように、電磁束を再誘導するように適合された絶縁部材が選択される。
【００６４】
次のステップは、パッチアンテナの給電方法を決定することができる。要求事項であるＩＳＭ帯は、パッチアンテナ５００の最低動作周波数ｆが２４００ＭＨｚであることを規定している。この帯域は１００ＭＨｚ幅であり、そして、パッチアンテナの帯域幅を低下しないように、容量性結合素子１１００として実施される結合素子１１００が選択されてもよい。直接給電も考慮することができるが、帯域幅が、設計例の中心周波数の４％（１００ＭＨｚ／２４５０ＭＨｚ）と異なり、中心周波数の０．５％に近ければ、より適切である。
【００６５】
ケーシング１１０が導電性部材であることが規定されるため、パッチアンテナ５００とケーシング１１０との間を絶縁することが好ましい。これは、ケーシング１１０とパッチアンテナ５００との間に間隙１３００を導入することによって実施することができる。実証実験から、０．７ｍｍの間隙寸法を選択することができ、それによって、１４．７−０．７ｍｍ＝１４．０ｍｍのパッチアンテナの半径Ｒ２に規制される。
【００６６】
ハイブリッド時計１００の構成要素の数を制限するという条件のために、パッチアンテナ５００の第２の面Ｂを結合素子１１００の第２の導電性結合パッチとして使用することが合理的である。容量給電を設定することは、結合素子１１００の容量性結合係数を最大化することを意味し、または、例えば、式３に示される関係性を用いることで、結合器のインピーダンスＺを最小化することを意味する。インピーダンスは、面積Ａに反比例し、距離ｄに比例する。最大面積Ａはパッチの面積に限定されるので、距離ｄを規制する必要がある。第１の試みでは、導電性結合パッチ１１１０として、例えば、銅箔を選択する。１．０Ω未満の結合器の絶対インピーダンスを有するために、比較的安価で成形可能なプラスチック（例えば、ポリスチレン）の文字盤キャリア１４１０が選択され、比誘電率は約２．５５であり、式３から距離ｄは０．２ｍｍ未満がよい。０．２ｍｍ以下に規制された距離ｄを設定することは実現可能ではなく、１つの選択肢として、文字盤キャリア１４１０の部材を、より高い比誘電率を有するものに変更することがあり、これにより、インピーダンスＺを減少するか、または、距離ｄを増加することができる。あるいは、好ましくは、距離ｄとしての薄い（例えば１００μｍ未満）層の絶縁部材を有する導電性結合パッチ１１１０を、文字盤キャリア１４１０とパッチアンテナ５００との間に配置することができる。これは、例えば、導電性結合パッチ１１１０の少なくとも第２の面１２１０上に配置される絶縁シートを有すると共に、パッチアンテナ５００の第２の面Ｂに面する導電性結合パッチ用のＦＰＣを使用することによって実施される。絶縁シートは、ポリイミドシートであってもよく、約３．０の誘電率を有する。これによって、インピーダンスＺをさらに低減し、文字盤キャリア１４１０の複雑化を低減する。
【００６７】
第１の導電性結合パッチ１１１０の第１の面１１４０の金メッキ領域に接続するＲＦスプリングとして、第１の結合端子１０４０を導入することができる。酸化のリスクを低減し、第１の結合端子１０４０と第１の導電性結合パッチ１１１０の第１の面１１４０との間の良好な接続を保証するために、金メッキ領域を導入することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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