(57)【要約】【課題】弱磁界条件下でも標準電波の周波数での受信性に優れ、アンテナのサイズ拡大を抑えることのできるアンテナ装置およびそれを用いた電波時計を提供する。【解決手段】弱磁界条件下（１μテスラ以下の磁界強度）におけるアンテナ１の共振周波数が標準電波の周波数４０ｋＨｚとなるようにしたので、アンテナ１の小型化が図れるとともに標準電波に対する利得が得られる。このアンテナ１を強磁界下に置いた場合には共振周波数は高周波数側に変動するが、その一方で信号強度は大になって受信感度が確保されるので、電波時計の動作には支障がない。【選択図】　　図１
2004120261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
所望の周波数における利得が弱磁界中で最大となるように形成されたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
所望の周波数における利得が磁界強度０．０２μテスラから１μテスラの弱磁界中で最大となるように形成されたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
標準電波の周波数における利得が弱磁界中で最大となるように形成されたアンテナを有することを特徴とする電波時計。
【請求項４】
保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
標準電波の周波数における利得が磁界強度０．０２μテスラから１μテスラの弱磁界中で最大となるように形成されたアンテナを有することを特徴とする電波時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナ装置およびそれを用いた電波時計に関し、特に、弱磁界条件下でも標準電波の周波数での受信性に優れ、アンテナのサイズ拡大を抑えることのできるアンテナ装置およ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】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０２８３２号公報
【０００５】
特許文献１では、電波時計用のアンテナとして用いられるフェライトコアを有したバーアンテナの受信感度の調整方法について説明している。
【０００６】
図６は、特許文献１に開示されるバーアンテナ４０の同調回路を示し、同調回路４１は、電波時計で使用される４０ｋＨｚの標準電波に同調するように調整される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナ装置によると、図７に示すように標準電波の送信所から距離が離れるにつれて磁界強度が距離の３乗に比例して低下し、そのことによって図８に示すように共振周波数が低周波数側（図においては３９ｋＨｚ）へ変動することがあるため、強磁界圏との境界にあたる距離Ａ以上での弱磁界条件下では図示する周波数４０ｋＨｚでの利得が大幅に低下して標準電波の信号強度がＳｓ１からＳｗ１に低下するという問題がある。このような状態で標準電波の受信性を確保するには、例えば、フェライトコアのサイズを大にして磁束を確保することが考えられるが、アンテナが大型化する。
【０００８】
従って、本発明の目的は、弱磁界条件下でも標準電波の周波数での受信性に優れ、アンテナのサイズ拡大を抑えることのできるアンテナ装置およびそれを用いた電波時計を提供することにある。
【０００９】
【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、保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
所望の周波数における利得が弱磁界中で最大となるように形成されたことを特徴とするアンテナ装置を提供する。
このような構成によれば、磁界強度が小である条件で使用されるアンテナ装置について所望の周波数における利得が確保される。
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
所望の周波数における利得が磁界強度０．０２μテスラから１μテスラの弱磁界中で最大となるように形成されたことを特徴とするアンテナ装置を提供する。
このような構成によれば、磁界強度が小である条件で使用されるアンテナ装置について標準電波の周波数における利得が確保される。
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
標準電波の周波数における利得が弱磁界中で最大となるように形成されたアンテナ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、磁界強度が小である条件でも所望の周波数でアンテナ装置の利得が得られることにより電波時計が確実に動作できる。
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、保持力を有した磁性体と、
インダクタ要素とを有し、
標準電波の周波数における利得が磁界強度０．０２μテスラから１μテスラの弱磁界中で最大となるように形成されたアンテナ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、磁界強度が小である条件でも標準電波の周波数でアンテナ装置の利得が得られることにより電波時計が確実に動作できる。
【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を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。以下の説明では、１μテスラ以下の磁界強度を弱磁界と定義し、それ以上の磁界強度を強磁界と定義するものとする。
【００１４】
アンテナ１は、フェライトからなる磁心２と、磁心２の周囲に巻き回された導線３によって形成されるコイル４とをインダクタ要素として有している。このアンテナ１は、標準電波の周波数４０ｋＨｚにおける利得が弱磁界中で最大となるように形成されている。なお、磁心２を構成する磁性材料は、保持力を有した磁性体であれば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。
【００１５】
アンテナ１は、０．０２μテスラで最高感度が発揮されるように形成されており、この電圧は電波受信回路の動作電圧に基づいて定められる。
【００１６】
図２は、アンテナ１で上記した標準電波を受信したときの共振周波数と信号強度の関係を示す。同図において実線で示す信号強度のＳｓおよびＳｗは本発明のアンテナ１の特性を示し、点線で示す信号強度のＳｓ１およびＳｗ１は従来のアンテナによる特性を示している。アンテナ１は、弱磁界中に配置した場合に共振周波数ｆｗが４０ｋＨｚとなり、この共振周波数４０ｋＨｚにおける利得が最大となって信号強度Ｓｗが大になる。また、アンテナ１は強磁界中に配置した場合に共振周波数ｆｓが４０ｋＨｚから４１ｋＨｚに変動し、磁界の増大に伴って信号強度Ｓｓが弱磁界中の信号強度Ｓｗの４〜５倍に増大する。なお、このような傾向は周波数４０ｋＨｚの標準電波を前提とした構成に限らず、周波数６０ｋＨｚの標準電波についても同様の傾向を示すことが確認されている。
【００１７】
一方、従来のアンテナでは、１０ｍＴ（Ｔｅｓｌａ）で共振周波数ｆｓ１が４０ｋＨｚとなるように設計されていた場合に、弱磁界中に置かれることによって共振周波数ｆｓが４０ｋＨｚから３９ｋＨｚに変動する。このとき、標準電波の周波数４０ｋＨｚにおいて信号強度Ｓｗ１は約１００μＶを得ているが、図示されるように利得が低下した状態にある。
【００１８】
以下に、本発明のアンテナ１の実施例を示す。
【００１９】
【実施例】
アンテナ１の各部のサイズとして、長さｌを１１ｍｍ、幅ｗを２ｍｍ、高さｈを１ｍｍとし、磁心２についてはコア比初透磁率が１０万以上で厚さ１５μｍのフェライト材を絶縁処理して２５枚積層し、導線３が巻き回し易くなるように図１（ａ）に示す変形Ｈ形状に加工した。コイル４については線径０．０５ｍｍの導線３を１１００回巻き回して形成した。また、コイル４の長さはアンテナ１の長さｌに対して９０％となるように形成した。
【００２０】
このようなアンテナ１について、４０ｋＨｚの標準電波に対する共振周波数と信号強度の関係を測定したところ、弱磁界中での共振周波数は４０ｋＨｚであり、良好な信号強度が得られた。
【００２１】
また、同アンテナ１を強磁界中に配置し、同様の測定を行ったところ、共振周波数は４１ｋＨｚであり、そのときの信号強度が弱磁界中における信号強度の約４倍となることが確認された。
【００２２】
上記した第１の実施の形態の構成によれば、磁界強度の変動によってアンテナ１の共振特性が変化したとしても、弱磁界条件下ではアンテナ１の共振が標準電波の周波数において最大となり、そのことによって利得が向上し、標準電波の受信性が向上するとともにアンテナ１の小型化が図れる。このアンテナ１を強磁界下に置いた場合には共振周波数は高周波数側に変動するが、その一方で信号強度は大になって受信感度が確保されるので、電波時計の動作には支障がない。
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る腕時計型の電波時計１０を示し、電波時計１０は、本体１１と、本体の表面に設けられる透明ガラス部１２と、透明ガラス部１２で覆われた本体１１の内部に設けられる文字盤１３と、本体１１内部に収容される図示しない駆動部（ムーブメント）によって精密駆動される短針１４Ａおよび長針１４Ｂと、バンド部１５と、本体１１の側面に設けられるリューズ１６と、本体１１に内蔵される受信回路部（図示せず）からなり、本体１１の内部に標準電波受信用のアンテナ１が収容される。なお、アンテナ１は実施例で説明したものを用いている。また、本体１１は男性用腕時計のサイズを有し、外径は約３５ｍｍである。また、電波時計１０として図示した針式のものの他にデジタル表示式、針式およびデジタル表示式の複合型であっても良く、時刻情報を標準電波によって補正可能なものであれば形式について特に限定されない。
【００２４】
図４は、電波時計の受信回路部を示す。受信回路部は、アンテナ１、コンデンサ３２、電力増幅部３３、およびチューニング回路３４からなる。アンテナ１のコイル４とコンデンサ３２はＬＣの並列共振回路を構成している。なお、図２で示したＳｓおよびＳｗの信号強度は、コイル４を１０ｍＨ、コンデンサ３２を１６００ｐＦとしてＬＣの並列共振回路を形成し、５ＭΩ程度のインピーダンスで受信したときのものである。
【００２５】
アンテナ１は、４０ｋＨｚの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３３で増幅され、チューニング回路３４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。
【００２６】
上記した第２の実施の形態の構成によれば、第１の実施の形態の好ましい特性に加えて以下の効果を奏することができる。
（１）本体１１の内部に標準電波受信用のアンテナ１を収容することができるので、コンパクトな電波時計とすることができる
（２）弱磁界条件下でもアンテナ１が周波数４０ｋＨｚで効率良く共振することから標準電波の受信感度が向上する。なお、アンテナ１が弱磁界条件下で周波数６０ｋＨｚで共振するように構成した場合には、日本国内だけでなく海外の標準電波（一例として、アメリカ合衆国・コロラド州で送信されるＷＷＶＢ６０ｋＨｚ）にも対応するので、海外渡航時に時差による時刻や日付修正を面倒な手操作によって行うことなしに自動で確実に行わせることができる。
（３）弱磁界条件下での安定した標準電波の受信が可能となるので、本体１１を金属ケースで形成でき、その遮蔽体内部にアンテナ１を収容しても標準電波の受信が可能になる。また電波時計設計時の自由度が向上する。
【００２７】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る腕時計型の電波時計２０を示し、電波時計１０は、本体２１と、本体の表面に設けられる透明ガラス部２２と、透明ガラス部２２で覆われた本体２１の内部に設けられる文字盤２３と、本体２１内部に収容される図示しないムーブメントによって精密駆動される短針２４Ａおよび長針２４Ｂと、バンド部２５と、本体１１の側面に設けられるリューズ２６と、本体１１に内蔵される受信回路部（図示せず）からなり、本体２１の内部に標準電波受信用のアンテナ１が収容される。なお、アンテナ１は実施例で説明したものを用いている。また、本体２１は女性用腕時計のサイズを有し、外径は約２５ｍｍである。また、第２の実施の形態と同様に時刻情報を標準電波によって補正可能なものであれば、針式、デジタル表示式等の形式について特に限定されない。
【００２８】
上記した第３の実施の形態の構成によれば、第１および第２の実施の形態の好ましい特性に加えて以下の効果を奏することができる。
（１）女性用腕時計サイズの本体２１の内部に標準電波受信用のアンテナ１を収容することができるので、見た目を阻害することなくコンパクトな電波時計とすることができる
【００２９】
なお、本発明は、腕時計以外の電波時計に適用することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁界強度の変動によってアンテナの共振特性が変化したとしても、弱磁界条件下においては標準電波の周波数で効率良く共振するようにしたため、弱磁界条件下でも所望の周波数での受信性に優れ、アンテナのサイズ拡大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の平面図を示し、（ｂ）は、側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の周波数と信号強度の関係を示す動作特性図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電波時計（男性用腕時計型）の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電波時計の受信回路部を示す回路ブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電波時計（女性用腕時計型）の斜視図である。
【図６】特許文献１に開示されるバーアンテナの同調回路を示す回路図である。
【図７】磁界強度と距離との関係を示す相関図である。
【図８】従来のアンテナ装置の周波数と信号強度の関係を示す動作特性図である。
【符号の説明】
１、アンテナ　２、磁心　３、導線　４、コイル　１０、電波時計
１１、本体　１２、透明ガラス部　１３、文字盤　１４Ａ、短針　１４Ｂ、長針１５、バンド部　１６、リューズ　２０、電波時計２１、本体
２２、透明ガラス部　２３、文字盤　２４Ａ、短針　２４Ｂ、長針
２５、バンド部　２６、リューズ　３２、コンデンサ　３３、電力増幅部
３４、チューニング回路　４０、バーアンテナ４１、同調回路
【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】
2004120261.tif 000009
【図８】
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