(57)【要約】【課題】小型で利得が大きいアンテナ装置及び充分な受信感度を有した小型の電波時計を提供する。【解決手段】磁心３を永久磁石４で励磁する。このことにより、磁界の特定の範囲で磁心３の透磁率が大になり、アンテナの利得を向上させることができる。また、利得の向上によって受信感度を確保しながらアンテナのサイズを小型化することができる。このようなアンテナを用いることで、例えば、女性用腕時計のようなケースサイズの小である電波時計を提供することができる。また、腕時計のように金属ケースで遮蔽される状況でも標準電波の受信が可能になる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなる磁心を有するアンテナと、
前記磁心を励磁する励磁手段を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記励磁手段は、前記磁心に磁界を付与して透磁率を変化させる磁石であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記磁石は、電磁石であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項５】
磁性材料からなる磁心を有するアンテナと、
前記磁心を励磁する励磁手段と、
前記磁心を励磁した状態で受信された電波に基づいて時刻情報を修正する時刻情報修正手段を有することを特徴とする電波時計。
【請求項６】
前記励磁手段は、前記磁心に磁界を付与して透磁率を変化させる磁石であることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項６記載の電波時計。
【請求項８】
前記磁石は、電磁石であることを特徴とする請求項６記載の電波時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナ及びそれを用いた電波時計に関し、特に小型化でき、しかも受信感度のすぐれたアンテナ装置及びそれを用いた電波時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定時報知信号等の時刻情報を含む電波を受信し、それにより表示時刻を修正する時計が普及しつつあり、電波時計と呼ばれている。電波時計の時刻修正には、通常、周波数が４０または６０ｋＨｚの長波に属する電波が用いられており、このような電波は標準電波と呼ばれている。
【０００３】
従来の電波時計として、磁性材料を用いたアンテナをケース内に設け、標準電波を受信するものが、例えば、後に示す特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−６８７８５号公報
【０００５】
図１２は、特許文献１に示された電波時計を示す。この電波時計では、文字盤１０１の０時側に接して設けられたアンテナケース１０２にコイルアンテナ１０３が収められている。
【０００６】
図１３は、上記の電波時計のコイルアンテナ１０３の詳細を示す。コイル１０５にはコア１０４が挿入されており、コア１０４はフェライトの棒（バー）で、コイル１０５の巻線はその回りに数百回巻かれている。コア１０４の長さＬは短くて１ｃｍくらい、直径Ｄは５ないし１０ｍｍであると記載されている。
【０００７】
図１４は、上記のコイルアンテナ１０３の断面を示している。磁束１０６がコア１０４を通過し、これにより、磁界のエネルギーはコイル１０５に電力として変換される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電波時計によると、出力１ｋＷの標準電波ＪＧ２ＡＳを半径５００ｋｍまでの距離で受信する感度を確保するにはインピーダンスの増大を避ける必要から、コイル１０５の直径Ｄを最小限５ｍｍ程度とする必要があるため、コア１０４に―定以上の断面積が必要になってコイルアンテナが大型化するという問題がある。なお、現在では標準電波ＪＪＹが空中線電力５０ｋＷ、実効輻射電力１０ｋＷで送信されているが、このような状況でも依然として上記した問題を有している。
【０００９】
従って、本発明の目的は、小型で利得が大きいアンテナ装置及び充分な受信感度を有した小型の電波時計を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、磁性材料からなる磁心を有するアンテナと、
前記磁心を励磁する励磁手段を有することを特徴とするアンテナ装置を提供する。
【００１１】
このような構成によれば、励磁手段で磁心を励磁することによって磁性材料の初透磁率より高い透磁率で利用できるようになり、そのことによってアンテナの受信特性が改善される。
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、磁性材料からなる磁心を有するアンテナと、
前記磁心を励磁する励磁手段と、
前記磁心を励磁した状態で受信された電波に基づいて時刻情報を修正する時刻情報修正手段を有することを特徴とする電波時計を提供する。
このような構成によれば、励磁手段で磁心を励磁することによって磁性材料の初透磁率より高い透磁率で利用できるようになり、電波時計で使用する標準電波（長波）の受信特性が改善される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ１を示す。アンテナ１は、コイル２、磁心３、及び永久磁石４から成る。磁心３はフェライトよりなり、永久磁石４の極性はＳ極が磁心３側に、Ｎ極が外側に設けられている。永久磁石４は、磁心３を構成するフェライトの透磁率を極大にするように励磁できる強さをもつ。なお、磁心３を構成する磁性材料は、フェライトの他にアモルファス磁性材料であっても良い。また、永久磁石４の極性はＮ極が磁心３側に、Ｓ極が外側に設けられていても良い。
【００１４】
図２は、図１のアンテナの磁心３を構成するフェライトの磁化特性及び透磁率を示すグラフである。グラフの横軸は磁界Ｈ、縦軸は磁束密度Ｂ及び透磁率μを示し、実線ａは磁化特性を、破線ｂは透磁率μの変化を示す。
【００１５】
図２に実線ａで示されるように、フェライトの磁界Ｈに対する磁束密度Ｂの変化率（勾配）は、グラフの原点付近、つまり磁界Ｈがゼロまたはゼロに近い領域では、比較的小さく、磁界Ｈの特定の範囲で大きくなる。磁界Ｈに対する磁束密度Ｂの変化率（透磁率μ）は、破線ｂで示されるように、磁界Ｈの特定の値で極大を示す。永久磁石４による励磁は、このような透磁率μの極大が得られるように行なう。透磁率μの極大値は、磁界Ｈがゼロのときの透磁率μの３ないし５倍となる。
【００１６】
上記した構成によれば、磁心３を永久磁石４で励磁することにより、磁界Ｈの特定の範囲で磁心３の透磁率μが大になる。このことにより磁性材料の初透磁率μより高い透磁率μで利用できるようになり、アンテナの利得を向上させることができる。また、利得の向上によって受信感度を確保しながらアンテナのサイズ（体積）を小にして小型化を図ることができる。
【００１７】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ１１を示す。アンテナ１１は、コイル１２、磁心１３Ａ及び１３Ｂ、そして永久磁石１４から成る。磁心１３Ａ，１３Ｂはともにフェライトより成り、永久磁石１４はコイル１２の内側において磁心１３Ａ，１３Ｂの間に挟まれている。永久磁石１４は、図１に示すアンテナと同様に磁心１３Ａ，１３Ｂの透磁率が総合的に極大になるような強さをもつ。このような構成としても第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００１８】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ２１を示す。アンテナ２１は、２つのコイル２２Ａ，２２Ｂと磁心２３から成る。磁心２３はフェライトによって形成されている。コイル２２Ａは受信を目的とし、コイル２２Ｂは磁心２３の励磁を目的とする。コイル２２Ａによる受信中、コイル２２Ｂに直流電流を流し、磁心２３を励磁する。励磁は磁心２３の透磁率の極大が得られるように行なう。なお、コイル２２Ｂは、コイル２２Ａに対して同軸にバイファイラ巻きによって形成してもよい。
【００１９】
上記した構成によれば、電波の受信動作を行う前に磁心２３を励磁することが可能になり、受信動作を行わないときは非励磁となるのでコイル２２Ａ，２２Ｂおよび磁心２３の周囲に配置される回路部品等に不用意に磁力が付与されることを防げる。
【００２０】
図５は、本発明の第４の実施の形態に係るアンテナ２６を示す。アンテナ２６は、コイル２、磁心３、コイル２７、及び磁心２８から成る。磁心３及び磁心２８はともにフェライトより成る。コイル２と磁心３は受信を目的とするアンテナ本体を形成し、コイル２７と磁心２８は、磁心３の透磁率を増大させるための電磁石２９を形成する。
【００２１】
上記した構成によれば、第３の実施の形態の効果に加えて磁心３と磁心２８を別体で形成できるので、アンテナおよび電磁石を磁心のサイズによる制約を受けずに自由に配置することができる。
【００２２】
図６は、本発明の第５の実施の形態に係るアンテナ３１を示す。アンテナ３１は、コイル３２と磁心３３から成る。磁心３３はフェライトによって形成されている。コイル３２は受信と磁心３３の励磁を兼ねるもので、受信中にもバイアス電流の形で直流電流を流し、磁心３３を励磁する。励磁は磁心３３の透磁率の極大が得られるように行なう。
【００２３】
上記した構成によれば、アンテナと励磁用の電磁石とを同一のコイル３２及び磁心３３とを用いて実現することにより、独立したアンテナと電磁石とを設ける構成と比べて部品数を削減でき、そのことによって構成の簡素化及び小型化を図ることができる。
【００２４】
図７は、本発明の第６の実施の形態として、糸巻型の磁心と、軸長の短いコイルを用いたアンテナ４１を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向から見た正面図である。アンテナ４１は、糸巻型の磁心４３の細い部分に短い軸長をもつコイル４２が巻かれている。磁心４３はフェライトによって形成されている。また、磁心４３の形は、コイル内の部分でコア断面の磁束（Ｍ）の密度が高められる構造である。また、磁心４３の広い端面に接近して、厚さ方向に極性をもたせた円板状の永久磁石４４が設けられている。
【００２５】
上記した構成によれば、磁心４３を糸巻型とすることでコイル４２を断面内にコンパクトに収容でき、利得の低下を招くことなく磁心４３の平坦化された収容性に優れるアンテナが得られる。
【００２６】
図８は、本発明の第７の実施の形態として、糸巻型の磁心を用いた別のアンテナ４１Ａの正面図（磁石側）を示す。永久磁石４５以外の部分は図７のアンテナ４１と同じである。円板状の永久磁石４５は、円周方向に交互に極性が異なる６区分に分割されており、３区分４５Ａは磁心４３に近い側がＮ極、３区分４５Ｂは磁心４３側がＳ極の極性を有する。このような構成としても第６の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２７】
図９は、本発明の第８の実施の形態に係るアンテナ５１を示す。アンテナ５１は、糸巻型の磁心に永久磁石が―体化されている。この永久磁石は、磁心５３の広い端面５３ａに鉄粉から成る磁性層５４を塗布することにより磁心５３に一体化されている。磁性層５４は、鉄粉を適当な永久磁石で磁化することにより形成する。磁心５３はフェライトによって形成されている。磁性層５４は磁心５３の励磁手段として透磁率を増大させる。このような構成としても第６の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２８】
本発明のアンテナ装置は、標準時刻信号を搬送する標準電波を利用して時刻情報を修正する、いわゆる「電波時計」に利用することができる。
【００２９】
図１０は、本発明の第９の実施の形態に係る腕時計型の電波時計を示す。文字盤６２の０時側に接してアンテナケース６１が設けられ、アンテナ６３が収められている。アンテナ６３は、例えば、図１に示したように、磁心と、この磁心を励磁する永久磁石とを備えている。
【００３０】
図１１は、電波時計の受信回路部を示す。受信回路部はアンテナ部７１、コンデンサ７２、電力増幅部７３、およびチューニング回路７４から成り、アンテナ部７１はコイル７１Ａ、フェライトから成る磁心７１Ｂ、磁心７１Ｂを励磁する永久磁石７１Ｃを有する。コイル７１Ａとコンデンサ７２は共振回路を構成している。アンテナ部７１は、標準電波を受信して磁界変化に基づく電力を出力する。この電力は電力増幅部７３で増幅され、チューニング回路７４を経て出力され、図示しない信号処理部で処理される。また、信号処理部は時刻情報修正手段として受信した標準電波に基づいて電波時計の時刻情報を修正する。
【００３１】
上記した構成によれば、磁石によって透磁率を改善されたアンテナを設けたことにより、利得が向上し、標準電波の良好な受信感度を確保しながらアンテナの小型化を実現できる。例えば、女性用腕時計のようなケースサイズの小である電波時計であっても標準電波に基づく電力の供給及び時刻情報の修正が可能になる。また、腕時計のように金属ケースで遮蔽される状況でも標準電波の受信が可能になる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁性材料から成る磁心を具えるアンテナ装置の磁心を電波以外の励磁手段で励磁して初透磁率より高い透磁率で利用できるようにしたので、小型で利得が大きく、充分な受信感度のアンテナ装置及びそれを用いた電波時計を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図２】磁心を構成するフェライトの磁化特性および透磁率を示す特性図
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係るアンテナ装置を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）に示すｂ方向から見た正面図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係るアンテナ装置の正面図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係るアンテナ装置の側断面図である。
【図１０】本発明の第９の実施の形態に係る電波時計の斜視図である。
【図１１】本発明の第９の実施の形態に係る電波時計の回路ブロック図である。
【図１２】従来の電波時計を示す斜視図である。
【図１３】従来の電波時計に設けられるコイルアンテナの斜視図である。
【図１４】コイルアンテナの縦断面図である。
【符号の説明】
１、アンテナ　２、コイル　３、磁心　４、永久磁石
１１、アンテナ　１２、コイル　１３Ａ，１３Ｂ、磁心
１４、永久磁石　２１、アンテナ　２２Ａ，２２Ｂ、コイル
２３、磁心　２６、アンテナ　２７、コイル　２８、磁心
２９、電磁石　３１、アンテナ　３２、コイル
３３、磁心　４１、アンテナ　４１Ａ、アンテナ　４２、コイル
４３、磁心　４４、永久磁石　４５Ａ、区分　４５Ｂ、区分　４５、永久磁石
５１、アンテナ　５２、コイル　５３、磁心　５３ａ、端面　５４、永久磁石
５４、磁性層　６１、アンテナケース　６２、文字盤　６３、アンテナ
７１、アンテナ部　７１Ａ、コイル　７１Ｂ、磁心　７１Ｃ、永久磁石
７２、コンデンサ　７３、電力増幅部
７４、チューニング回路部　１０１、文字盤　１０２、アンテナケース
１０３、コイルアンテナ　１０４、コア　１０５、コイル　１０６、磁束
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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