(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信部と他の機能部とが内蔵された筐体と、
該筐体に形成されたリング状段部に装着されて、該筐体の表面とほぼ同一平面となるように取り付けられる円偏波を受信可能なリング状のアンテナ部とを備え、
該アンテナ部で受信された受信信号が前記受信部に導かれており、前記アンテナ部は、誘電体基板と、所定間隔を介してグランドプレーンに対向配置されるよう前記誘電体基板上に形成された切断部を有するＣ型ループ素子とからなることを特徴とする小型受信機。
【請求項２】
前記グランドプレーンが、導電性の前記筐体により構成されていることを特徴とする請求項１記載の小型受信機。
【請求項３】
前記グランドプレーンが、前記誘電体基板の裏面に形成されたアース導体とされていることを特徴とする請求項１記載の小型受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、円偏波を受信可能なアンテナを備える小型受信機に関するものであり、特に衛星通信システムの携帯受信機に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、技術の発達により送受信機を小型化することが可能とされており、特に受信機の場合には腕等に装着できる受信機が提案されている。その一つとして特開平９−２４７００６号公報には、腕時計に組み込まれた第１の受信機が提案されている。また、受信機はアンテナが必要不可欠とされていることから、受信機が内蔵された腕時計本体にはアンテナが備えられている。このアンテナは、従前の腕時計型の受信機においては、腕時計のバンド内にアンテナを設けるようにしていたため、バンドの可撓性が失われたり、バンドが人体に密着されることからアンテナ性能が劣化しやすいものであった。そこで、上記第１の受信機においては、アンテナを芯材とし非導電材料である樹脂を被覆することにより腕時計本体を形成することにより、アンテナを備えるようにしている。
【０００３】
また、腕時計に組み込まれた受信機として特開平６−１９７０６３号公報で提案された第２の受信機も知られている。この受信機におけるアンテナは、時計本体が内蔵されるケースの上部に位置する蓋体の表面側に沿って設けられたループアンテナとされている。また、ループアンテナに影響を与えないようにケースは樹脂製とされており、ループアンテナのループ部の内方近傍に強磁性材料からなる時計のステップモータのロータを位置させることにより、ループアンテナの効率と安定性を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の腕時計に組み込まれた第１の受信機においては、一般に金属製とされている腕時計本体を樹脂製とすると共に、アンテナを埋め込まなければならず特殊かつ複雑な構成の部品を必要とするという問題点があった。また、腕時計本体は人体に密着して装着されるため、腕時計本体に埋め込まれているアンテナの性能が劣化し易いという問題点があった。
さらに、前記した従来の腕時計に組み込まれた第２の受信機においても、ケースを非導電性としないとループアンテナに悪影響を与えるという問題点があった。さらにまた、ループアンテナの内部には強磁性材料の部品を必要としており、強磁性材料の部品を備えていない腕時計等には適用することができないという問題点があった。
さらにまた、前記した第１の受信機におけるアンテナも、第２の受信機におけるループアンテナも直線偏波を受信するアンテナであって、円偏波を受信することができず、円偏波を使用する通信システムに適用することができないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は筐体を金属製としてもアンテナの性能が劣化することがないと共に、特殊な部品を必要とすることなく円偏波を受信可能なアンテナを備える小型受信機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の小型受信機は、受信部と他の機能部とが内蔵された筐体と、該筐体に形成されたリング状段部に装着されて、該筐体の表面とほぼ同一平面となるように取り付けられる円偏波を受信可能なリング状のアンテナ部とを備え、該アンテナ部で受信された受信信号が前記受信部に導かれており、前記アンテナ部は、誘電体基板と、所定間隔を介してグランドプレーンに対向配置されるよう前記誘電体基板上に形成された切断部を有するＣ型ループ素子とから構成されている。
【０００７】
また、上記小型受信機において、前記グランドプレーンが、導電性の前記筐体、あるいは、前記誘電体基板の裏面に形成されたアース導体とされていてもよい。
【０００８】
このような本発明によれば、アンテナ部のグランドプレーンとして筐体を利用することができるため、筐体を導電性としてもアンテナ部の性能が劣化することを防止することができる。また、筐体がグランドプレーンとされることから筐体を人体に密着してもアンテナ部に悪影響が与えられることを防止することもできる。
さらに、アンテナ部を構成するＣ形ループ素子は円偏波を受信できるアンテナとされているため、例えばＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することができ、本発明の小型受信機を携帯型のナビゲーションシステム用の受信機とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の小型受信機の実施の形態の構成の一例を分解斜視図で図１に示す。ただし、この構成例においては腕時計に受信部を組み込んだ例とされている。
図１において、１は腕時計本体であり、腕時計本体１は導電性の本体ベース１１とバンド１２から構成されている。本体ベース１１の内部には時計回路および受信部が組み込まれている。また、バンド１２は腕時計本体１を腕に装着するためのものである。さらに、本体ベース１１の前面には時計情報や、受信情報が表示される表示部１３が設けられている。
さらにまた、本体ベース１１の前面にはリング状のリング状段部１１ａが形成されていると共に、リング状段部１１ａには小さな径の挿通孔１４が形成されている。
【００１０】
表示部１３の周囲に形成されている上記リング状段部１１ａには、リング状とされたアンテナ部２が嵌着される。アンテナ部２がリング状段部１１ａに嵌着された際には、アンテナ部２の上面の高さと表示部１３の上面の高さとが略一致するようにされている。このアンテナ部２は、リング状の誘電体基板２１と、誘電体基板の上面に形成されたＣ形ループ素子２２から構成されている。このＣ形ループ素子２２には、円偏波を受信するためループを一部切断した切断部２３が形成されている。
また、誘電体基板２１は、例えばセラミック製とされており、切断部２３から所定角度の位置に給電点２４ａが設けられて、給電点２４ａからは給電ピン２４が導出されている。なお、Ｃ形ループ素子２２は誘電体基板２１上に導電材を蒸着することにより形成されたり、金属薄板をＣ形ループ素子状に加工して誘電体基板２１上に貼着することにより形成されている。
【００１１】
アンテナ部２から導出された給電ピン２４は、アンテナ部２がリング状段部１１ａに嵌着された際に挿通孔１４に挿通される。この場合、給電ピン２４と導電性の本体ベース１１とが接触しないように給電ピン２４に絶縁塗料が塗布されたり、絶縁チューブで被覆されている。このようにして、給電ピン２４を挿通孔１４に挿通すると、給電ピン２４と挿通孔１４とにより等価的に同軸ラインが形成される。
このように、アンテナ部２を本体ベース１１のリング状段部１１ａに嵌着して固着した際の、本発明の小型受信機の外観を図２に示す。図２に示すように、アンテナ部２の上面の高さと、表示部１３の上面の高さとは略一致するようになり、見栄えよくされている。また、アンテナ部２に本体ベース１１に合わせて彩色を施してもよい。
【００１２】
なお、本体ベース１１内に内蔵された受信部をＧＰＳ受信部とした場合、表示部１３に時計情報を表示させた際には、年、月、日、曜日、時、分、秒等が表示され、図示しない表示切り換えボタンを操作して表示部１３に受信情報を表示させた際には、アンテナ部２で受信された円偏波のＧＰＳ信号から演算された緯度、経度、速度、地図情報等が表示されるようになる。これにより、本発明の小型受信機をナビゲーションシステムの受信機とすることができる。
また、本体ベース１１は通常は金属性とされて、アンテナ部２のグランドプレーンとして機能するようになるが、本体ベース１１が非導電性とされた際には、誘電体基板２１の裏面にアース導体を形成してグランドプレーンとすればよい。
【００１３】
次に、本発明の小型受信機における円偏波を受信可能なアンテナ部２を、その原理的なループアンテナの構成を図３を参照しながら説明する。ただし、図３（ａ）はループアンテナの上面図、図３（ｂ）はその正面図である。
図３（ａ）（ｂ）において、１０１は切断部１０６が形成されているＣ形ループ素子、１０３はＣ形ループ素子１０１に平行に配置されているグランドプレーン、１０４はＣ形ループ素子１０１により受信された信号を伝達する同軸ライン、１０７は一端が給電点１０５に接続される同軸ライン１０４の中心導体として機能する給電ピンである。また、給電点１０５と切断部１０６との角度はΦａとされる。この角度Φａを所定角度とすると、切断部１０６の作用によりＣ形ループ素子１０１は円偏波を送受信できるようになる。図３（ａ）に示す例では右旋円偏波を送受信できる。
【００１４】
ここで、グランドプレーン１０３とＣ形ループ素子１０１との間隔をｈとし、給電点１０５と切断部１０６とのなす角をΦａとし、切断部６の長さをΔｇとし、Ｃ形ループ素子１０１の円周長をＣとする。前記各長さや角度は、自由空間波長をλとした時、例えばＣ＝１．３１λ，ｈ＝０．１５λ，Φａ  ＝４０°，Δｇ＝０．０１８λとされる。このように構成されたループアンテナは高利得かつ広帯域のアンテナとなる。さらに、このループアンテナは小型かつ低姿勢とされるため、移動体搭載用や携帯用のＧＰＳアンテナやＢＳアンテナに適用するのが好適とされる。
【００１５】
なお、グランドプレーン１０３とＣ形ループ素子１０１との間隔ｈは略０．０５λ〜０．２６λの範囲とすることができ、給電点１０５と切断部１０６とのなす角Φａは略３５°〜４５°の範囲とすることができ、切断部１０６の長さΔｇは略０．０１λ〜０．０２λの範囲とすることができ、Ｃ形ループ素子１０１の円周長Ｃは略１．０λ〜１．５λの範囲とすることができる。
また、給電点１０５から左回りの略１３５°〜１４５°（角度Φａ）の位置に切断部１０６を設けるようにしても、右旋円偏波ループアンテナとすることができる。さらに、給電点１０５より左回りの略３５°〜４５°の位置に切断部１０６を設けるようにすると、左旋円偏波を送受信することのできるループアンテナとすることができる。
【００１６】
すなわち、給電点１０５に対するＣ形ループ素子１０１に形成した切断部１０６のなす角Φａを、±３５°〜±４５°あるいは略±１３５°〜±１４５°となるようにすれば、右旋円偏波あるいは左旋円偏波を送受信可能なループアンテナとすることができる。
さらに、図３に示すループアンテナのアンテナ入力インピーダンス対周波数特性は、一般的なループアンテナに比較して少なくとも１．５倍以上広帯域となるため、製造上の寸法許容範囲および使用材料の性能のバラツキの許容範囲を広くすることができる。
【００１７】
そして、本発明の小型受信機に備えられたアンテナ部２において、図３に示すＣ形ループ素子１０１が誘電体基板２１上にマイクロストリップラインにより形成されたＣ形ループ素子２２に相当する。したがって、アンテナ部２は図３に示すループアンテナと同様の電気的特性を示すが、誘電体基板２１の比誘電率に応じてＣ形ループ素子２２上の波長が短縮されるので、Ｃ形ループ素子２２，切断部２３，グランドプレーンからの高さは波長短縮率に応じた長さとされる。また、図３に示すグランドプレーン１０３は本体ベース１１に相当し、給電ピン１０７および同軸ライン１０４は、給電ピン２４と本体ベース１１に形成された挿通孔１４に相当する。
上記の説明では、本発明の小型受信機は腕時計に搭載するものとしたが、本発明はこれに限らず、ブローチ等の身につける装飾品に内蔵するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、アンテナ部のグランドプレーンとして筐体を利用することができるため、筐体を導電性としてもアンテナ部の性能が劣化することを防止することができる。また、筐体がグランドプレーンとされることから筐体を人体に密着してもアンテナ部に悪影響が与えられることを防止することもできる。
さらに、アンテナ部を構成するＣ形ループ素子は円偏波を受信できるアンテナとされているため、例えばＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することができ、本発明の小型受信機を携帯型のナビゲーションシステム用の受信機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型受信機の実施の形態の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の小型受信機の実施の形態の外観を示す図である。
【図３】本発明の小型受信機に備えられるアンテナ部の原理的構成を示す図である。
【符号の説明】
１  腕時計本体
２  アンテナ部
１１  本体ベース
１１ａ  リング状段部
１２  バンド
１３  表示部
１４  挿通孔
２１  誘電体基板
２２，１０１  Ｃ形ループ素子
２３，１０６  切断部
２４，１０７  給電ピン
２４ａ，１０５  給電点
１０３  グランドプレーン
１０４  同軸ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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