(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地面から所定の距離に配置された実質的に矩形表面をしたラジエーティング部材（２０；１２０）を含み、前記ラジエーティング部材の端（２０ａ，２０ｂ；１２０ａ、１２０ｂ）の一端（２０ｂ；１２０ｂ）は前記接地面に短絡し、他端（２０ａ；１２０ａ）は自由であるような、時計などの小型の携帯ユニットのためのアンテナ構造（１０；１００）であって、
前記携帯用ユニットの電子回路及び／または他の部品の全部または一部を収納可能なシールドハウジングを形成する容器（１１；１１１）を含み、該容器は前記接地面の大部分を形成し、且つ少なくとも、カバー（１２；１１２）、底部（１４；１１４）及び側壁（１３ｂ；１１３ａ）を含み、
前記ラジエーティング部材（２０；１２０）が、その表面を前記側壁（１３ｂ；１１３ａ）に面して、前記カバー（１２；１１２）と前記底部（１４；１１４）の間の前記ケース（１１，１１１）の側面に配置されることを特徴とするアンテナ構造（１０；１００）。
【請求項２】
前記アンテナ構造が、前記容器（１１１）の筒状側壁（１３ａ；１１３ａ）を定める実質的に筒状の外輪（Ａ；Ａ*）と、前記容器（１１１）の前記カバー（１２；１１２）及び前記底部（１４；１１４）の各々を定める第１及び第２平面（Ｂ、Ｃ；Ｂ*、Ｃ*）とにより定められる実質的に筒形状を有し、
前記ラジエーティング部材（２０；１２０）は、実質的に、前記筒状外輪（Ａ；Ａ*）と同心の円弧に形成され、且つ、前記第１及び第２平面（Ｂ、Ｃ；Ｂ*、Ｃ*）の間の前記筒状外輪の近くに配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造（１０；１００）。
【請求項３】
放射状部材（１８）は、前記容器（１１）の２つの筒状側壁（１３ａ、１３ｂ）の間に実質的に半径方向に延びる２つの結合側壁（１３ｃ、１３ｄ）が挿入されるよう前記筒状側壁（１３ｂ）を前記筒状外輪（Ａ）より小さい半径に形成し、
前記ラジエーティング部材（２０）は前記筒状側壁（１３ｂ）と所定の距離をおいて対向配置されるよう、前記ラジエーティング部材（２０）の短絡した端（２０ｂ）が前記筒状側壁（１３ａ）と前記結合側壁（１３ｃ、１３ｄ）の１つにより形成される角に接続されて前記筒状外輪（Ａ）に取り付けられて、
前記容器（１１）から前記ラジエーティング部材（２０）を分離するものであることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ構造（１０）。
【請求項４】
前記ラジエーティング部材（１２０）は、前記容器（１１１）の前記筒状側壁（１１３ａ）と所定の距離をおいて面するように、前記筒状外輪（Ａ*）を超えて配置され、
該ラジエーティング部材（１２０）の該短絡した端（１２０ｂ）は、前記容器（１１１）の前記筒状側壁（１１３ａ）から実質的に半径方向に延長した部材（１１５）に接続される
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ構造（１００）。
【請求項５】
該アンテナの励起は、前記容器（１１；１１１）の内部から同軸線（２８）などの伝送線により行われ、
該同軸線（２８）は、該短絡した端（２０ｂ；１２０ｂ）から離れた所定の位置（２１；１２１）で前記ラジエーティング部材（２０；１２０）と接触するような、該接地面から絶縁された内部導線（２８ａ）と、該接地面と接触する外部導線（２８ｂ）とを含む
ことを特徴とする前記請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ構造（１０；１００）。
【請求項６】
前記アンテナ構造は、金属材料で作られること特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のアンテナ構造（１０；１００）。
【請求項７】
前記アンテナ構造は、導電層で被覆された誘電材料で作られることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ構造（１０；１００）。
【請求項８】
前記請求項１から７のいずれかに記載のアンテナ構造を含むことを特徴とする時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、電磁信号の送受信用アンテナの分野に関する。特に、本発明は、時計のような小型の携帯用ユニットと協働するＰＩＦＡすなわち「平面逆Ｆ型アンテナ」として知られる構造から派生するアンテナを形成する小型構造に関する。本発明によるアンテナ構造は、移動電話網で確実な無線電話通信を可能にするような、高周波電磁信号の送受信を特に意図している。しかし、本発明によるアンテナ構造は、携帯用ユニットと遠隔送信局との間の無線通信を必要とする他のシステムにも適用できる。
【０００２】
また、本発明は、前記アンテナ構造を組み込んで、例えば移動電話網の他のユーザーとの間で確実な無線電話通信が可能になるような、高周波電磁信号の送受信に適する腕時計のような時計に関する。
【０００３】
【従来技術】
無線周波数通信システム、特に移動電話システムが拡張し続けるにつれ、ますます、コンパクトかつ軽量な携帯型通信機器の需要が高まってきている。小型の電子回路や無線回路の開発、そして高性能電源の開発を可能にした技術の進歩に平行して、携帯電話といった携帯用通信ユニットに装着される小型アンテナも提案されている。こうした構造の１つは、平面逆Ｆ型アンテナすなわちＰＩＦＡとして知られている。
【０００４】
図１に、符号１で包括的に示す公知のＰＩＦＡ構造を示す。該ＰＩＦＡ構造１は、接地面２、この接地面２に実質的に並行に配置され、λをアンテナの送受信波長とした時、λ／４にほぼ等しい長さを持つ矩形のラジエーティング部材６、及び、接地面２にラジエーティング部材６を接続し、接地面２に対して所定の距離で前記ラジエーティング部材を保持する短絡プレート４を含む。
【０００５】
アンテナ１は、接地面２の背後から、同軸線８のような伝送線により電力を供給される。短絡プレート４から所定の距離に配置される同軸線８は、接地面２を通り抜け、ラジエーティング部材６に接続する内部導線８ａ、及び内部導線８ａから距離△ｄ離れて接地面２に接続される外部導線８ｂを含む。
【０００６】
図１に示したＰＩＦＡ構造の詳しい解説は、本発明で参照するＫａｚｕｈｉｒｏ  Ｈｉｒａｓａｗａ、及び、Ｍｉｓａｏ  Ｈａｎｅｉｓｈｉの文献「Ａｎａｌｙｓｉｓ，  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｓｍａｌｌ ａｎｄ Ｌｏｗ−Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」、  Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ、Ｎｏｒｗｏｏｄ、ＭＡ、１９９２、Ｃｈ．５、ｐａｇｅｓ１６１−１８０に記載されている。
【０００７】
その小さな形状のため、ＰＩＦＡ構造は、携帯電話のような小型通信ユニットに装着するのに十分適している。すなわち、ＰＩＦＡ構造は、携帯電話の導電性本体の表面に通常装着され、また、その導電性本体は、アンテナの接地面を形成している。注目すべきは、ラジエーティング部材の寸法やその接地面からの距離だけでなく、アンテナの接地面を形成する導電本体の寸法によってもアンテナの特性（共振周波数、バンド幅等）が、左右されることである。導電本体の形状及び寸法は、非常に小型であることを特徴とする時計のような携帯用ユニットに比べて、携帯電話は比較的大型であるので、特に後者については影響を及ぼす要素とはならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
腕時計のような小型の携帯用ユニットにこうしたアンテナを組み込むために、コンパクトさと、最高の状態で確実な無線通信ができる性能とを兼ね備えた解決策を見つけることが必要になる。
すなわち本発明の１つの目的は、例えば時計のような小型の携帯用通信ユニット内に、簡単に配置装着できるアンテナを実現することである。
本発明のもう１つの目的は、製作費低減のため、できるだけ構造を簡単にすることが可能で、同時に前述の要求に応えられるアンテナを実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従って本発明は、接地面から所定の距離に配置された実質的に矩形のラジエーティング部材を含み、前記ラジエーティング部材の端の一端は前記接地面に短絡し、他端は自由であるような、時計などの小型の携帯ユニットのためのアンテナ構造であって、前記携帯用ユニットの電子回路及び／または他の部品の全部または一部を収納可能なシールドハウジングを形成する容器を含み、該容器は前記接地面の大部分を形成し、且つ少なくとも、カバー、底部、及び、前記ラジエーティング部材が対向して配置されるような側壁を含むことを特徴とするアンテナ構造に関する。
【００１０】
また、本発明は、このようなアンテナ構造を組み込む時計に関する。
本発明の１つの利点は、コンパクトさ、剛性、及び美的価値を兼ね備えた小型構造として完全に一体化され、そのラジエーティング部材は、アンテナの接地面を形成する容器の重要な部分を形成することである。サイズ、接続、及びアンテナの特性（周波数、  バンド幅、インピーダンス等）の融通性も向上する。
【００１１】
また、アンテナの接地面を形成する容器は、携帯用通信ユニットの電子部品の全部あるいは一部を、アンテナ構造の内部に収納することができ、すなわちその容器はシールドハウジングを構成し、内部の電子回路を保護し、電子回路がアンテナの性能に全く影響を与えることがないよう構成している。従って、本アンテナには、このように形成されたハウジング内から、電力が非常に有利に供給される。
【００１２】
また、本構造は、アンテナの接地面と覆いとを結合し、携帯用ユニットの電子回路だけでなく、前記ユニットが持っている他の部品をも収納できるようにしている。すなわち、本発明によるこの構造は、時計の作動機構も収納できるような時計用容器についても形成することができる。
【００１３】
美的価値が強く要求される場合には、外部プラスチック部材で囲ったり、外部プラスチック部材に埋め込んだりすることも容易である。すなわち、この外部部材としては、様々な部材、例えば腕時計のミドルパートなどがある。
【００１４】
アンテナのラジエーティング部材は電気的には小さいが、その全体構造（容器を含む）がアンテナの放射特性を決定する。ラジエーティング部材と接地面との間に誘電体が存在しない、すなわちより正確に言えば、空気独自によって形成された誘電体があるための小さな損失に関連して、著しいアンテナの利得及び効率が得られる。
【００１５】
本発明の他の特徴や利点は、非制限的な例として示された添付図面の参照、及び以下の詳しい説明でより明らかになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明について、いくつかの異なった実施形態を参照しながら以下説明する。しかしながら、当業者には、本発明の請求項で規定される本発明の範囲から外れることなく、必要に応じてあるいは設計上の制限に応じて変更したり、適応させたりすることは問題なく可能である。
【００１７】
図２のａ及びｂを参照すると、以下に解説される構造は、アンテナ構造の好ましい実施形態を構成し、そのアンテナ構造は、無線電話機能が内蔵された時計に組み込むことができる。例えば、図２ａ及びｂに示した構造を組み込んだ時計は図４に示されており、その詳細は後述する。
【００１８】
図２ａ及びｂは各々、本発明の好ましい実施形態を構成するアンテナの正面図及び拡大斜視図を示す。符号１０により一般的に参照されるアンテナ構造は、導電材料で作られ、この例のように、実質的に筒状の外輪Ａと、図２ｂに点線で示されている筒の対称軸線と実質的に垂直な第１の平面Ｂと第２の平面Ｃとにより定められた、実質的に筒状の外観を持つ。
【００１９】
本発明によれば、アンテナ構造１０は、アンテナの接地面の重要な部分を形成する容器１１に固定される実質的に矩形の形状つまり矩形表面をしたラジエーティング部材２０を含む。図からわかるように、容器１１は、好ましくは２つの部分１２と１３から構成され、一方の部分１２は実質的に容器１１のカバーを形成し、もう一方の部分１３は実質的に容器１１の本体を形成し、ラジエーティング部材２０を支えている。容器１１の本体１３は、底部１４と一組の側壁１３ａと１３ｄを含み、更にカバー１２により、アンテナの作動に必要な電子回路などの様々な部品を収納するシールドハウジングを形成する。特に、電磁信号の送受信に必要な無線周波数電子回路や、これらの電磁信号の送信または受信により、潜在的に影響する或いは影響される可能性のある全ての電子部材は容器１１に配置する。この場合、他の電子部品や非電子部品、例えば時計の作動機構、携帯ユニット用電源などを容器内に配置することもできる。
【００２０】
ラジエーティング部材２０は、円弧形状を持ち、容器１１の側面つまりより詳細には筒状外輪Ａに配置される。このラジエーティング部材２０は、その一端２０ｂで容器１１の本体１３に接続され、従って、容器１１により形成されるアンテナの接地面と、その同じ端２０ｂにより短絡されるが、ラジエーティング部材２０のもう一端２０ａは自由端になっている。自由端２０ａと短絡した端２０ｂとの間のラジエーティング部材２０の長さは、アンテナの送受信波長λのほぼ４分の１に等しい。
【００２１】
ラジエーティング部材２０と容器１１との間に、円弧形状の放射状凹部１８が設けられる。この放射状凹部１８は筒状外輪Ａと同心の円弧状表面１８ａを容器１１上に定め、２つの実質的に平らなプレート１８ｂ及び１８ｃは表面１８ａと筒状外輪Ａとの間を半径方向に延びて連結している。このように容器１１は、筒状外輪Ａと放射状凹部１８の円弧表面１８ａとで定められた２つの筒状側壁１３ａと１３ｂ及び連結プレート１８ｂと１８ｃとにより定められた２つの側壁１３ｃと１３ｄを有する。
【００２２】
ラジエーティング部材２０は、このように、筒状側壁１３ｂに対向する筒状外輪Ａに取り付けられている。ラジエーティング部材２０の短絡した端２０ｂは、筒状側壁１３ａと側壁１３ｃにより形成される角に接続される。ラジエーティング部材２０の自由端２０ａは、筒状側壁１３ａ及び側壁１３ｄにより形成される角の方向に向く。
【００２３】
このように本実施形態では、アンテナ構造１０は、一般に筒状の外観を持ち、更にその外輪は、ラジエーティング部材の自由端２０ａと、筒状の側壁１３ａ及び容器１１の本体１３の平面側壁１３ｄにより形成される角との間の空間部分でのみ解放されている。すなわち、筒状外輪は、腕時計のミドルパートなど携帯用ユニットの外部部材（アンテナ構造以外の携帯用ユニット部材）内にアンテナ構造を簡単に挿入できるように、環状枠の作用を有効に果たす。
【００２４】
アンテナは、容器１１の内部の同軸線などの伝送線を用いる従来の方法で使用される。例えば図２ａのように、アンテナは同軸線２８により励起される。接地面から絶縁されているその内部導線２８ａは、筒状側壁に配置されたオリフィス１６を通ってその筒状側壁１３ｂを通り抜け、短絡した端２０ｂから所定距離離れた位置２１でラジエーティング部材２０に接触する。一方、その外部導線２８ｂは、筒状側壁１３ｂの内面と接触している。
【００２５】
アンテナ構造の寸法を変更することで、アンテナの特性を変えることができる。特に、ラジエーティング部材２０と円弧表面１８ａとの間の距離、同じく容器１１の全体寸法を変えることで、アンテナのバンド幅を変更できるし、ラジエーティング部材２０の長さや幅を変えることで、共振周波数も変更できる。
【００２６】
本発明のこの実施形態によるアンテナ構造は、周波数が１．８Ｇｈｚの電磁信号の送受信用に適しており、また、完全に時計構造内に組み込むことができるよう外部直径が約３５ｍｍ、全体の厚さが約１０ｍｍの寸法を持つ。前記実施形態によれば、アンテナのラジエーティング部材２０はその筒状外輪Ａの上方に約１３６°の円弧となるよう形成され、容器１１の本体１３の筒状側壁１３ｂと約３ｍｍ離れて配置されている。
【００２７】
アンテナ構造は真鍮のような金属材料で作られることが好ましいが、例えば導電材料で被覆したプラスチックのような誘電性材料で形成しても良い。このような構造は、例えば鋳造、引き抜き加工または穿孔のような当業者に知られた製造及び機械技術を利用して製造できる。
【００２８】
図３ａ及びｂは、それぞれ、符号１００で一般的に参照されるアンテナ構造の正面図及び拡大斜視図で、本発明の別の実施形態を構成している。この実施形態では、アンテナ構造１００は、アンテナの接地面の大部分を形成する容器１１１に固定された実質的に矩形の形状つまり矩形表面のラジエーティング部材１２０を有する。この例では、この容器１１１は、実質的に筒状の外輪Ａ*と、図３ａの平面に垂直で、図３ｂに点線で示す筒の対称軸線と実質的に垂直である第１の平面Ｂ*と第２の平面Ｃ*とにより定められる実質的に筒状の外観を持つ。
【００２９】
図によると、容器１１１は１１２と１１３との２つの部分から作られ、一方の部分１１２は実質的に容器１１１のカバーを形成し、もう一方の部分１１３は実質的に容器１１１の本体を形成し、またラジエーティング部材１２０を支えている。容器１１１の本体１１３は、底部１１４と筒状側壁１１３ａとを含み、前記実施形態と同様に、カバー１１２とにより、携帯用ユニットの各種部品を収納可能なシールドハウジングを形成している。
【００３０】
前記の実施形態とは異なり、ラジエーティング部材１２０は、容器の本体１１３の筒状側壁１１３ａを超えて、筒状外輪Ａ*の同心円上に配置される。筒状側壁１１３ａとラジエーティング部材１２０の一端１２０ｂとの間で実質的に半径方向に延長してこれらを連結する部材１１５は、ラジエーティング部材と容器により形成される接地面との短絡を確実にする。ラジエーティング部材１２０のもう一端１２０ａは、自由端である。
【００３１】
アンテナは、図２ａ及びｂに示される実施形態と同様に、同軸線を経由して励起され、その内部導線は、接地面から絶縁されており、筒状側壁に配置されるオリフィス１１６によってこの筒状側壁１１３を通り抜け、短絡した端１２０ｂから離れた所定位置１２１でラジエーティング部材１２０に接触する。一方、その外部導線は、容器１１１の筒状側壁１１３の内面に接触する。
【００３２】
前記実施形態は、一般的には、時計の使用に特に適した筒状の外観を持つが、この構造が組み込まれる携帯用ユニットにスペースの制約がある場合は、本発明によるアンテナ構造は変形された形状をとることができる。すなわち、アンテナ構造は実質的に楕円、多角形、または矩形の形状を問題なくとることができる。
【００３３】
図４は、図２ａ及びｂで示したアンテナ構造１０が組み込めることを説明するアナログ表示腕時計型の時計の概略斜視図である。すなわち、アンテナ構造１０は、時計のミドルパート部分を保持するプラスチック材などの非導電材料からなる図中符号３０で示された外部部材によって取り巻かれるよう組み込まれている。図示しないが、時計の作動機構全体は、アンテナ構造１０の内部に有効に配置される。
【００３４】
直径の小さいオリフィスは、実質的にアンテナ構造の特性に影響を及ぼすことなくアンテナ構造１０の容器１１に問題なく配置できる。必要ならば、絶縁され、表示あるいは制御部品の構成部材を通過させるようにもできる。図４の例のように、短針と長針３２の軸またはパイプは、アンテナ構造の容器１１のカバー１２の中央を通り抜ける。同様に、様々な制御部材の軸、特に時間設定竜頭３４及び２つの押しボタン３５と３６に装着された回転軸は容器の本体１３の筒状側壁（図２ａ及びｂの筒状側壁１３ａ）を通って横方向に貫通する。
【００３５】
アンテナ構造１０は、好ましくは、ラジエーティング部材２０が制御エレメント３４、３５または３６と反対側に存在するように、つまり、一般にアンテナ構造１０の容器内部を貫通する部材の反対側となるように、腕時計のミドルパート３０に配置される。
【００３６】
すなわち、本発明によれば、アンテナを形成する構造は、腕時計のような時計に組み込まれ、また、シールドハウジング内部に無線周波数電子回路、時計の電子回路あるいは時計の作動機構の全部または一部を収納できるように作ることが可能である。
【００３７】
添付の請求項に規定される本発明の範囲から外れることなく、アンテナ構造に対して別の変更、及び／又は、適用が可能である。特に、目標とするアンテナの特性に応じて、ラジエーティング部材は、構造の全体の厚さに亘って延長できたり、できなかったりするし、また、容器に連結するラジエーティング部材の端の全体の長さに亘って接地面に短絡できたり、できなかったりする。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知のＰＩＦＡ構造を説明している。
【図２】本発明によるアンテナ構造の好ましい実施形態の正面図及び拡大斜視図である。
【図３】本発明によるアンテナ構造の別の実施形態の正面図及び拡大斜視図である。
【図４】図２で示すアンテナを形成するアンテナ構造を組み込んだ時計の概略斜視図である。
【符号の説明】
Ａ  筒状輪郭
Ｂ  第１平面
Ｃ  第２平面
１０  アンテナ構造
１１  容器
１２  容器の蓋
１３  容器の本体
１３ａ  筒状側壁
１３ｂ  筒状側壁
１３ｃ  平面側壁
１３ｄ  平面側壁
１４  底部
１６  オフィリス
１８  放射状凹部
１８ａ  円弧表面
１８ｂ  表面
１８ｃ  表面
２０  ラジエーティング部材
２０ａ  自由端
２０ｂ  短絡した端
２１  所定位置
２８  同軸線
２８ａ  内部導線
２８ｂ  外部導線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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