CN103650240B - 环形天线 - Google Patents

环形天线 Download PDF

Info

Publication number
CN103650240B
CN103650240B CN201280033639.9A CN201280033639A CN103650240B CN 103650240 B CN103650240 B CN 103650240B CN 201280033639 A CN201280033639 A CN 201280033639A CN 103650240 B CN103650240 B CN 103650240B
Authority
CN
China
Prior art keywords
loop
shape
loop aerial
main part
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280033639.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103650240A (zh
Inventor
间室彰雄
藤泽照彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Ri'an Antenna Co ltd
Nippon Antenna Co Ltd
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Nippon Antenna Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp, Nippon Antenna Co Ltd filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN103650240A publication Critical patent/CN103650240A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103650240B publication Critical patent/CN103650240B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/273—Adaptation for carrying or wearing by persons or animals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明的目的在于即使接近导体地配置也能够得到良好的电气特性，在环形天线（1）中，在由剖面形状被设为大致矩形的环状的电介体构成的主体部（1a）的上表面形成了C形环路元件（22a）。在该环路状地形成的C形环路元件（22a）的一部分形成了切断部（23a）。另外，在主体部（1a）的内周面，与C形环路元件（22a）保持大致同心的关系并且以规定间隔来形成了圆弧状的激励元件（21a）。通过激励元件（21a）对C形环路元件（22a）进行激励。供电导体（16）的前端连接在与在主体部（1a）的下表面形成的激励元件（21a）的一端连接的供电部，从供电导体（16）对激励元件（21a）供电。即使将该环形天线（1）容纳于金属制的框体外装中也能够得到良好的电气特性。

Description

环形天线
技术领域
本发明涉及即使内置于导电性的框体来使用也能够得到良好的电气特性的能够接收圆偏振波的环形天线。
背景技术
当前开发以及使用了各种通信系统，有圆偏振模式的通信系统。作为这样的通信系统中的终端设备用的天线，使用圆偏振波天线。作为终端设备，例如，已知GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)接收终端，作为在GPS接收终端中搭载的GPS接收用天线，片状天线是主流。另外，关于GPS接收终端，开发以及使用了各种用途的产品，例如，在手表中内置了GPS接收终端。但是，由于在手表的内部插入了时钟功能部，所以难以在手表中插入片状天线。
此处，图20示出插入了替换片状天线的圆偏振模式的天线的以往的手表的结构，图21示出表示该手表的结构的分解立体图。
在这些图中，101是手表主体，手表主体101由金属制的主体基体111和带112构成。在主体基体111的内部，插入了时钟功能部以及GPS接收部。另外，带112用于将手表主体101安装到手腕上。进而，在主体基体111的前表面，设置了显示时钟信息、接收信息的显示部113。进而另外，在主体基体111的前表面形成了环状地凹陷的环状段部111a，并且在环状段部111a中形成了小的直径的插通孔114。
在显示部113的周围形成的上述环状段部111a中，安装了被设为环状的天线部100。在环状段部111a中安装了天线部100时，使天线部100的上表面的高度和显示部113的上表面的高度大致一致。该天线部100由环状的电介体基板121、和在电介体基板的上表面形成的C形环路(loop)元件122构成。在该C形环路元件122中，形成了为了接收圆偏振波而将环路一部分切断而得到的切断部123。另外，在电介体基板121上的C形环路元件122中，在从切断部123起的规定角度的位置，设置了供电点124a，从供电点124a导出了供电管脚124。
在将天线部100安装到环状段部111a时，从天线部100导出了的供电管脚124被插通到插通孔114中。在该情况下，以使供电管脚124和金属制的主体基体111不接触的方式对供电管脚124涂覆绝缘涂料、或者用绝缘管包覆。这样，如果将供电管脚124插通到插通孔114中，则通过作为中心导体的供电管脚124和作为接地导体的主体基体111，等价地形成同轴线。另外，如果将供电点124a和切断部123的角度设为约+45°或者约-135°，则从天线部100放射左旋圆偏振波，如果将上述角度设为约-45°或者约+135°，则从天线部100放射右旋圆偏振波。
图22示出将图20以及图21所示的以往的天线部100配置于手表主体101的虚拟框体上时的GPS带中的电压驻波比(VSWR)的频率特性，图23示出垂直面内的放射特性。在该情况下，在将GPS带的中心频率的自由空间波长设为λ时，例如将C形环路元件122的圆周长设为约1.31λ、将电介体基板121的高度设为约0.15λ、将切断部123和供电点124a所成的角设为约40°、将切断部123的长度设为约0.018λ。
在参照图22时，可知在1575.4200MHz下得到约1.1909的最良好的VSWR值，在1555.4200MHz至1595.4200MHz下得到约1.85以下的VSWR值。
另外，图23是GPS带的中心频率即1575.4200MHz下的放射特性，在参照图23时，在顶点方向(0°)上最强地放射，其峰值为约-5.1dBic。可知：随着仰角变低，增益降低，在90°方向上比顶点方向降低约-6dB增益，在-90°方向上比顶点方向降低约-7.5dB增益。
专利文献1：日本专利第3982918号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
图22所示的VSWR的频率特性以及图23所示的放射特性在GPS带中呈现良好的特性。但是，图20以及图21所示的天线部100安装于作为手表主体101的外侧的环状段部111a，所以存在手表主体101的设计受到制约这样的问题。在该情况下，虽然考虑将天线部100内置于手表主体中，但由于手表主体一般被设为金属制的，所以在将天线部100内置于手表主体的情况下，一般认为天线部100的电气特性会劣化。另外，存在为了在手表主体101中安装天线部100，而需要在手表主体101中设置环状段部111a那样的特殊并且复杂的结构这样的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种即使内置于导体的框体也能够得到良好的电气特性，并且无需设置特殊并且复杂的结构而能够插入到设备内的能够接收圆偏振波的环形天线。
解决问题的技术手段
本发明的环形天线，其特征在于，包括：主体部，由剖面形状被设为大致矩形的环状的电介体构成；C形环路元件，在该主体部的上表面环路状地形成，在环路状的一部分形成了切断部；激励元件，在所述主体部的内周面，与所述C形环路元件保持大致同心的关系并且以规定间隔来形成，对所述C形环路元件进行激励；以及供电导体，形成于所述主体部的下表面，其前端电连接在与所述激励元件的一端连接的供电部，对所述激励元件供电，所述环形天线的至少一部分能够容纳于由导电性部件构成的框体中。
发明效果
根据本发明，通过由在上表面形成了C形环路元件并在内周面形成了激励元件的电介体构成的环状的主体部形成了环形天线。于是，即使将该环形天线容纳于金属制的框体外装、或者在进行容纳的外装框体的中央部存在导体，也能够得到良好的电气特性。另外，通过在连接有激励元件的一端的供电部上连接供电导体的前端，激励元件被供电，通过该激励元件电磁地耦合的C形环路元件被激励。
附图说明
图1是用剖面图示出应用了本发明的实施例的环形天线的GPS设备的结构的侧视图。
图2是示出应用了本发明的实施例的环形天线的GPS设备的结构的分解装配图。
图3是用于说明本发明的环形天线的概略结构以及动作原理的图。
图4是用于说明本发明的环形天线的其他概略结构以及其他动作原理的图。
图5是示出本发明的环形天线的第1实施例的结构的立体图、主视图、俯视图。
图6是示出本发明的环形天线的第1实施例的结构的底视图、用a-a剖面图表示的侧视图、以及用b-b剖面图表示的侧视图。
图7是示出本发明的环形天线的第2实施例的结构的立体图以及主视图。
图8是示出本发明的环形天线的第2实施例的结构的俯视图以及底视图。
图9是示出本发明的环形天线的第3实施例的结构的立体图、俯视图、侧视图。
图10是示出本发明的环形天线的第3实施例的结构的主视图、底视图、用c-c剖面图表示的侧视图、以及用d-d剖面图表示的侧视图。
图11是示出本发明的环形天线的VSWR的频率特性的图。
图12是示出本发明的环形天线的放射特性的图。
图13是示出在本发明的实施例的环形天线中设置C形环路元件的第1样式的范围的图。
图14是示出在本发明的实施例的环形天线中设置C形环路元件的第2样式的范围的图。
图15是示出在本发明的实施例的环形天线中设置C形环路元件的第3样式的范围的图。
图16是示出在本发明的实施例的环形天线中设置C形环路元件的第4样式的范围的图。
图17是用剖面图示出应用了本发明的第4实施例的环形天线的GPS设备的结构的侧视图、以及将其一部分放大而示出的放大图。
图18是示出本发明的环形天线的第4实施例的结构的立体图、主视图、俯视图。
图19是示出本发明的环形天线的第4实施例的结构的底视图、以及用e-e剖面图表示的侧视图。
图20是示出插入了以往的GPS接收终端的手表的结构的立体图。
图21是示出插入了以往的GPS接收终端的手表的结构的分解立体图。
图22是示出以往的天线部的VSWR的频率特性的图。
图23是示出以往的天线部的放射特性的图。
(符号说明)
1、1’：环形天线；1a：主体部；1b：贯通孔；2：环形天线；2a：主体部；2b：贯通孔；3：环形天线；3a：主体部；3b：贯通孔；4：环形天线；4a：主体部；4b：锥形部；4c：贯通孔；10：盖部；11：框体外装；12：面板；13：机构部；14：天线台；14a：插通孔；15：电路基板；16、16’：供电导体；17：电源；21、21’：激励元件；21a：激励元件；21b：激励元件；21c：激励元件；21d：激励元件；22：C形环路元件；22a：C形环路元件；22b：C形环路元件；22c：C形环路元件；22d：C形环路元件；23a：切断部；23b：切断部；23c：切断部；23d：切断部；24a：供电部；24b：供电部；24c：供电部；24d：供电部；50：GPS设备；60：GPS设备；100：天线部；101：手表主体；111：主体基体；111a：环状段部；112：带；113：显示部；114：插通孔；121：电介体基板；122：C形环路元件；123：切断部；124：供电管脚；124a：供电点。
具体实施方式
图1示出用剖面图表示应用了本发明的实施例的环形天线的GPS设备的结构的侧视图，图2示出其分解装配图。
这些图所示的GPS设备50具备被设为底面闭合的圆筒状且被设为剖面コ字状的形状的金属制的框体外装11。在该框体外装11的底部，配置了被设为比框体外装11的内径稍微小的直径的圆板状，并被插入了GPS接收部的电路基板15。在电路基板15的外缘部设置了天线端子，金属制的供电导体16的下端电接触到该天线端子，以在电路基板15上竖立的方式粘接了供电导体16。在电路基板15上，配置了被设为比框体外装11的内径稍微小的外径的底面闭合了的圆筒状并且被设为剖面コ字状的形状的树脂制的天线台14。在天线台14的侧壁部形成了贯通侧壁部的细的插通孔14a，供电导体16被插通到该插通孔14a内，供电导体16的前端从侧壁部的上表面稍微突出。另外，在天线台14的内部，容纳了被设为比天线台14的内径稍微小的直径的圆板状的、由树脂、金属构成的GPS设备50的机构部13。进而，在机构部13上，配置了被设为与机构部13大致相同直径的树脂制或者金属制的面板12。
另外，在天线台14的侧壁部的上表面，以相接触的方式，配置了本发明的被设为环状的环形天线1，供电导体16的前端电接触到在环形天线1的下表面形成的供电部。环形天线1被设为具有比框体外装11的内径稍微小的外径，并被设为具有比机构部13以及面板12的外径稍微大的内径。关于环形天线1的详细结构将后面叙述，环形天线1具备环状的电介体，在该电介体的一个面上形成了激励元件，在与激励元件对置的电介体的面上形成了环路状的C形环路元件，激励元件和C形环路元件电磁地耦合。从供电导体16对激励元件供电，由此被设为无供电元件的C形环路元件通过激励元件被激励。环形天线1虽然能够对圆偏振波进行发送接收，但其接收信号经由供电导体16被导入到在电路基板15中插入的GPS接收部。另外，以将框体外装11的上表面的开口堵塞的方式，粘接了树脂、玻璃制的盖部10。盖部10被设为与框体外装11直径相同的上表面关闭且下表面开口的剖面コ字状的圆筒状的形状，通过将该盖部10粘接到框体外装11的上表面，内部被设为不透水的容纳空间。在该容纳空间中，如上所述容纳了环形天线1、面板12、机构部13、天线台14以及电路基板15以及供电导体16。
图1以及图2所示的GPS设备50能够应用于手表。在将GPS设备50应用于手表的情况下，框体外装11被设为金属制的手表主体，机构部13被设为时钟的机件(movement)，面板12被设为表盘或者时刻、信息的显示部，盖部10由玻璃等透明原材料形成。
此处，图3(a)以及图4(a)示出本发明的环形天线1的概略结构，并且参照图3(b)至图3(g)以及图4(b)至图4(g)，说明环形天线1的动作原理。
如图3(a)所示，在本发明的环形天线1中，以规定的间隔平行地配置了环路状的C形环路元件22和圆弧状的激励元件21，该C形环路元件22在一个部位形成了切断部23并被设为无供电元件，该激励元件21被设为具有与C形环路元件22的直径大致同样的直径，且与C形环路元件22保持大致同心的关系并且与C形环路元件22的切断部23对置。由此，激励元件21与C形环路元件22电磁地耦合。对该激励元件21的一端，连接竖立地配置的供电导体16的前端，经由供电导体16对激励元件21供电。在图3(a)所示的情况下，激励元件21与切断部23对置，以使切断部23相对连接了供电导体16的前端的激励元件21的端部所成的角θ为约+45°。另外，在将环形天线1的设计频率的自由空间波长设为λ时，例如，C形环路元件22的圆周长被设为约1λ，激励元件21的元件长被设为约0.25λ，激励元件21和C形环路元件22的间隔被设为约0.01λ。
在这样的图3(a)所示的环形天线1中从供电导体16的端部的电源17供电的情况下，图3(b)至图3(f)示出了电源17的相位被设为时的激励元件21中流过的电流ir、C形环路元件22中流过的电流ic、以及将电流ir和电流ic合成而得到的合成电流矢量io。在图3(b)中，在电源17的相位是0°时，且激励元件21中流过的电流ir为最大，但C形环路元件22中流过的电流ic为最小，合成电流矢量io为朝向纸面的大致右方向的矢量。如果电源17的相位前进至22.5°，则如图3(c)所示，激励元件21中流过的电流ir稍微减少，但在C形环路元件22中流过小的电流ic，合成电流矢量io为向纸面的左方向稍微旋转的矢量。另外，电流ic的峰值在相对C形环路元件22的切断部23为±90°的图示的位置。进而，如果电源17的相位前进至45°，则如图3(d)所示，激励元件21中流过的电流ir进一步减少，但C形环路元件22中流过的电流ic变大，合成电流矢量io为向纸面的左方向进一步旋转的矢量。进而，如果电源17的相位前进至67.5°，则如图3(e)所示，激励元件21中流过的电流ir进一步减少而变小，但C形环路元件22中流过的电流ic进一步变大，而合成电流矢量io为向纸面的左方向进一步旋转的矢量。进而，如果电源17的相位前进至90°，则如图3(f)所示，激励元件21中流过的电流ir为最小，但C形环路元件22中流过的电流ic为最大，合成电流矢量io为从相位为0°时向左方向旋转了90°的矢量。于是，合成电流矢量io对放射作出贡献，所以从环形天线1放射相对前进方向右旋转的右旋圆偏振波。
如上所述，在图3(a)所示的环形天线1中，在由激励元件21激励了的C形环路元件22中出现驻波，电流ic的峰值在相对C形环路元件22的切断部23为±90°的位置。如果等价地表示图3(a)所示的环形天线1，则如图3(g)所示，C形环路元件22通过在从切断部23起约-90°的位置有供电部的第1偶极子元件22-1、和在从切断部23起约+90°的位置有供电部的第2偶极子元件22-2而等价地动作。即，来自第1偶极子元件22-1和第2偶极子元件22-2的放射、和来自正交地配置的激励元件21的放射被合成，从角θ被设为约+45°的环形天线1放射右旋圆偏振波。
另外，在图4(a)所示的环形天线1’中，以使切断部23相对连接了供电导体16’的前端的激励元件21’的端部所呈的角θ为约-45°的方式，激励元件21’与切断部23对置。其他结构与图3(a)所示的环形天线1相同。
在这样的图4(a)所示的环形天线1’中从供电导体16’的端部的电源17供电的情况下，图4(b)至图4(f)示出了电源17的相位被设为时的激励元件21’中流过的电流ir、C形环路元件22中流过的电流ic、以及将电流ir和电流ic合成而得到的合成电流矢量io。在图4(b)中，在电源17的相位是0°时，激励元件21’中流过的电流ir为最大，但C形环路元件22中流过的电流ic为最小，合成电流矢量io为朝向纸面的大致左方向的矢量。如果电源17的相位前进至22.5°，则如图4(c)所示，激励元件21’中流过的电流ir稍微减少，但在C形环路元件22中流过小的电流ic，合成电流矢量io为向纸面的右方向少许旋转了的矢量。另外，电流ic的峰值在相对C形环路元件22的切断部23为±90°的图示的位置。进而，如果电源17的相位前进至45°，则如图4(d)所示，激励元件21’中流过的电流ir进一步减少，但C形环路元件22中流过的电流ic变大，合成电流矢量io为向纸面的右方向进一步旋转了的矢量。进而，如果电源17的相位前进至67.5°，则如图4(e)所示，激励元件21’中流过的电流ir进一步减少，但C形环路元件22中流过的电流ic进一步变大，合成电流矢量io为向纸面的右方向进一步旋转了的矢量。进而，如果电源17的相位前进至90°，则如图4(f)所示，激励元件21’中流过的电流ir为最小，但C形环路元件22中流过的电流ic为最大，合成电流矢量io为从相位为0°时向右方向旋转了90°的矢量。于是，合成电流矢量io对放射作出贡献，所以从环形天线1’放射相对前进方向左旋转的左旋圆偏振波。
如上所述，在图4(a)所示的环形天线1’中，在由激励元件21’激励了的C形环路元件22中出现驻波，电流ic的峰值在相对C形环路元件22的切断部23为±90°的位置。如果等价地表示图4(a)所示的环形天线1’，则如图4(g)所示，C形环路元件22通过在从切断部23起约-90°的位置有供电部的第1偶极子元件22-1、和在从切断部23起约+90°的位置有供电部的第2偶极子元件22-2而等价地动作。即，来自第1偶极子元件22-1和第2偶极子元件22-2的放射、和来自正交地配置的激励元件21’的放射被合成，从角θ被设为约-45°的环形天线1’放射左旋圆偏振波。
接下来，图5(a)示出构成本发明的环形天线的第1实施例的结构的立体图，图5(b)示出其主视图，图5(c)示出其俯视图，图6(a)示出其底视图，图6(b)示出用a-a剖面图表示的其侧视图，图6(c)示出用b-b剖面图表示的其侧视图。
这些图所示的本发明的第1实施例的环形天线1具备由形成了大的贯通孔1b的、剖面被设为大致矩形的环状的电介体构成的主体部1a，在主体部1a的环状的上表面的大致中央以规定宽度形成了环路状的C形环路元件22a。在C形环路元件22a中在规定部位设置了规定长度的切断部23a。另外，在主体部1a的环状的贯通孔1b的内周面的大致中央，与C形环路元件22a的切断部23a对置地形成了规定长度的圆弧状的激励元件21a。另外，激励元件21a的一端向下方折弯而形成了供电部24a，该供电部24a的图案被延伸而在主体部1a的下表面中也形成。在主体部1a的下表面中形成的供电部24a被形成为具有供电导体16的前端能够电接触的规定面积的矩形形状的图案。在第1实施例的环形天线1中，激励元件21a以规定间隔与C形环路元件22a对置，所以两者电磁地耦合。另外，C形环路元件22a以及激励元件21a和供电部24a是通过在由电介体构成的主体部1a蒸镀金属或者粘贴薄的金属板而形成的。
接下来，图7(a)示出表示本发明的环形天线的第2实施例的结构的立体图，图7(b)示出其主视图，图8(a)示出其俯视图，图8(b)示出其底视图。
这些图所示的本发明的第2实施例的环形天线2具备由形成了大的贯通孔2b的、剖面被设为矩形的环状的电介体构成的主体部2a，在主体部2a的上表面的大致中央，以规定宽度形成了环路状的C形环路元件22b。在C形环路元件22b中，在规定部位设置了规定长度的切断部23b。另外，在主体部2a的环状的下表面的外周面侧，在C形环路元件22b的切断部23b的对面形成了规定长度的圆弧状的激励元件21b。在激励元件21b的一端设置了供电导体16的前端能够电接触的规定面积的矩形形状的供电部24b。在第2实施例的环形天线2中，激励元件21b以规定间隔与C形环路元件22b对置，所以两者电磁地耦合。另外，C形环路元件22b以及激励元件21b和供电部24b是通过在由电介体构成的主体部2a中蒸镀金属或者粘贴薄的金属板而形成的。
接下来，图9(a)示出表示本发明的环形天线的第3实施例的结构的立体图，图9(b)示出其俯视图，图9(c)示出其侧视图，图10(a)示出其主视图，图10(b)示出其底视图，图10(c)示出用c-c剖面图表示的其侧视图，图10(d)示出用d-d剖面图表示的其侧视图。
这些图所示的本发明的第3实施例的环形天线3具备由形成了大的贯通孔3b的剖面、被设为矩形的环状的电介体构成的主体部3a，在主体部3a中的贯通孔3b的内周面的大致上半部形成了环路状的C形环路元件22c。在C形环路元件22c中在规定部位设置了规定长度的切断部23c。另外，在主体部3a的外周面的上半部以与C形环路元件22c的切断部23c对置的方式形成了规定长度的圆弧状的激励元件21c。进而，激励元件21c的一端向下方折弯而形成了供电部24c，该供电部24c的图案被延伸而在主体部3a的下表面中也形成。在主体部3a的下表面中形成的供电部24c被形成为具有供电导体16的前端能够电接触的规定面积的矩形形状的图案。在第3实施例的环形天线3中，激励元件21c以规定间隔与C形环路元件22c对置，所以两者电磁地耦合。另外，C形环路元件22c以及激励元件21c和供电部24c是通过在由电介体构成的主体部3a中蒸镀金属或者粘贴薄的金属板而形成的。
上述第1实施例的环形天线1至第3实施例的环形天线3能够被设为GPS带的天线。当说明该情况的环形天线1～3的尺寸时，在将GPS带的中心频率的自由空间波长设为λ时，关于C形环路元件22a～22c的圆周长，1λ被设为最佳值，但其范围被设为约0.8λ～约1.3λ。另外，关于激励元件21a～21c的长度，0.25λ被设为最佳值，但其范围被设为约0.05λ～约0.5λ。进而，关于切断部23a～23c的长度，0.03λ被设为最佳值，但其范围被设为约0.001λ～约0.25λ。进而另外，关于C形环路元件22a～22c与激励元件21a～21c的间隔，0.01λ被设为最佳值，但其范围被设为约0.001λ～约0.05λ。另外，在主体部1a～3a的介电常数是有效的值且主体部1a～3a中的波长被缩短为λ’的情况下，将上述波长λ设为置换为缩短了的波长λ’的尺寸。
但是，在C形环路元件22a～22c的切断部23a～23c相对供电部24a～24c(激励元件21a～21c的一端)所呈的角θ被设为+45°附近或者+225°附近的角度的情况下，从环形天线1～3放射右旋圆偏振波，在角θ被设为-45°附近或者-225°附近的角度的情况下，从环形天线1～3放射左旋圆偏振波。在该情况下，关于角θ，±45°或者±225°被设为最佳值，但在被设为右旋偏振波用的情况下的角θ的范围被设为约+0°～约+90°或者约+180°～+270°，在被设为左旋偏振波用的情况下的角θ的范围被设为约-0°～约-90°或者约-180°～-270°。
能够将本发明的第1实施例至第3实施例的环形天线1～3中的任意一个内置于图1、2所示的GPS设备50中。在内置了时，框体外装11的底面作为所内置的某一个环形天线1～3的接地平面(groundplane)动作。
此处，图11示出第1实施例的环形天线1被容纳于GPS设备50中的状态的VSWR的频率特性，图12示出水平地配置了GPS设备50时的垂直面内的放射特性。在该情况下，使用频率频带被设为GPS带，环形天线1的尺寸被设为上述最佳值的尺寸。另外，环形天线1的激励元件21a以及C形环路元件22a、与框体外装11、面板12以及机构部13之间的最小间隔被设为约0.001λ。
在参照图11时，可知在1575.4200MHz下得到约1.1974的最良好的VSWR值，在1555.4200MHz至1595.4200MHz下得到约1.91以下的VSWR值。在与图22所示的以往的天线部100的VSWR的频率特性对比时，第1实施例的环形天线1即使内置于在中央部设置了面板12以及机构部13的金属制的框体外装11内，仍能够得到大致等同的值。这样可知，在第1实施例的环形天线1中，即使接近导体地配置，也能够得到良好的VSWR的频率特性。
另外，图12是GPS带的中心频率即1575.4200MHz下的放射特性，当参照图12时，在顶点方向(0°)上最强地放射，其峰值被设为约-2.5dBic，得到比以往的天线部100单体的增益提高了约2.6dB的增益。可知该放射的增益随着仰角变低而降低，在90°方向上比顶点方向降低约-5dB增益，在-90°方向上比顶点方向降低约-6dB增益。另外，当与以往的天线部100的放射特性对比时，放射增益的平均值提高约2.5dB，得到更良好的放射特性。这样，可知在第1实施例的环形天线1中，即使接近导体地配置，仍能够得到良好的放射特性。
另外，即使在代替第1实施例的环形天线1而将第2实施例至第3实施例的环形天线2、3中的某一个内置于图1、2所示的GPS设备50的情况下，也能够得到与上述图11、图12所示的电气特性大致同样的电气特性。
此处，在框体外装11内内置了本发明的环形天线时，根据规格，框体外装11、盖部10等的尺寸稍微不同，环形天线相对框体外装11和面板12以及机构部13的组装高度的样式不同。此处，图13～图16出了针对组装高度的每个样式而不会对环形天线1的电气特性造成恶劣影响的范围。另外，在图13～图16中将环形天线设为代表了实施例的第1实施例的环形天线1，但不限于第1实施例而在第2～3实施例的环形天线2、3中也是同样的。
图13被设为在将环形天线1组装到GPS设备50内时，使环形天线1的组装高度相对框体外装11和面板12以及机构部13而高的第1样式。在该情况下，在环形天线1的主体部1a的上表面和外周面以及内周面中，优选在相对框体外装11的上表面和面板12以及机构部13的上表面而位于上方的外周面以及内周面的范围A中形成C形环路元件22a。在上述第1实施例的环形天线1至第3实施例的环形天线3中，在任意一个实施例中都在范围A内设置了C形环路元件22a～22c，所以在第1实施例至第3实施例的环形天线1～3中的任意一个中都能够在第1样式中采用。
另外，图14被设为在将环形天线1组装到GPS设备50内时，使环形天线1的组装高度相对框体外装11和面板12以及机构部13而低的第2样式。在该情况下，优选在环形天线1的主体部1a的上表面的范围B中形成C形环路元件22a。在上述第1实施例的环形天线1以及第2实施例的环形天线2中，在范围B中设置了C形环路元件22a、22b，所以能够在第2样式中采用第1、2实施例的环形天线1、2。
进而，图15被设为在将环形天线1组装到GPS设备50内时，使环形天线1的组装高度相对框体外装11而低，但相对面板12以及机构部13而高的第3样式。在该情况下，优选在从环形天线1的主体部1a的上表面到相对内周面的面板12以及机构部13的上表面而位于上方的范围C内形成C形环路元件22a。在上述第1实施例的环形天线1至第3实施例的环形天线3中，在范围C中设置了C形环路元件22a、22b、22c，所以能够将第1实施例至第3实施例的环形天线1～3中的任意一个采用于第3样式。
进而另外，图16被设为在将环形天线1组装到GPS设备50内时，使环形天线1的组装高度相对框体外装11而高，但相对面板12以及机构部13而低的第4样式。在该情况下，优选在从环形天线1的主体部1a的上表面到相对外周面的框体外装11的上表面而位于上方的范围D中形成C形环路元件22a。在上述第1实施例的环形天线1以及第2实施例的环形天线2中，在范围D中设置了C形环路元件22a、22b，所以能够将第1实施例以及第2实施例的环形天线1、2中的任意一个采用于第4样式。
另外，在图13～图16所示的环形天线1中，主体部1a的角被进行倒角，但不一定需要进行倒角，而根据需要进行倒角即可。
接下来，图17(a)示出用剖面图表示应用了本发明的第4实施例的环形天线4的GPS设备60的结构的侧视图，图17(b)示出其k部放大图。
如这些图所示，在天线台14的侧壁部的上表面，以相接的方式，配置了被设为环状的第4实施例的环形天线4，供电导体16的前端电接触到在环形天线4的下表面形成的供电部。环形天线4被设为具有比框体外装11的内径稍微小的外径，并被设为具有比机构部13以及面板12的外径稍微大的内径。关于环形天线4的详细结构将后面叙述，环形天线4具备由环状的电介体构成的主体部4a，该主体部4a的剖面形状被设为大致矩形形状，但从上表面的中间到内侧面的中间形成了锥形部4b。另外，上表面和外侧面的角被进行倒角。锥形部4b相对面板12而大致位于上方，框体外装11的前端相对主体部4a的中央而稍微位于下方。在该情况下，优选在锥形部4b的斜面形成激励元件，在与激励元件对置的主体部4a的上表面形成环路状的C形环路元件。激励元件和C形环路元件被设为大致同心并电磁地耦合，从供电导体16对激励元件供电。由此，被设为无供电元件的C形环路元件被激励元件激励。环形天线4能够对圆偏振波进行发送接收，但其接收信号经由供电导体16被导入到在电路基板15中插入的GPS接收部。GPS设备60的其他结构与图1所示的GPS设备50相同，所以其说明省略。
另外，在环形天线4中，通过如图17所示地设置锥形部4b，能够使观察面板12中的表盘或者时刻、信息变得容易。
接下来，18(a)示出表示第4实施例的环形天线4的结构的立体图，图18(b)示出其主视图，图18(c)示出其俯视图，图19(a)示出其底视图，图19(b)示出用e-e剖面图表示的其侧视图。
这些图所示的本发明的第4实施例的环形天线4具备形成了大的贯通孔4c的、由环状的电介体构成的主体部4a。从该主体部4a的上表面的一半处到内侧面的一半处形成了锥形部4b，上表面和外侧面的角被进行倒角。在主体部4a中的上表面形成了环路状的C形环路元件22d，在C形环路元件22d中在规定部位设置了规定长度的切断部23d。另外，在主体部4a的锥形部4b中以与C形环路元件22d的切断部23d对置的方式形成了规定长度的圆弧状的激励元件21d。进而，激励元件21d的一端向下方折弯而形成了供电部24d，该供电部24d的图案被延伸而在主体部4a的下表面也形成。在主体部4a的下表面中形成的供电部24d被形成为具有供电导体16的前端能够电接触的规定面积的矩形形状的图案。在第4实施例的环形天线4中，激励元件21d以规定间隔与C形环路元件22d对置，所以两者电磁地耦合。另外，C形环路元件22d以及激励元件21d和供电部24d是通过在由电介体构成的主体部4a中蒸镀金属或者粘贴薄的金属板而形成的。
上述第4实施例的环形天线4的尺寸与第1实施例的环形天线1至第3实施例的环形天线3的尺寸相同，所以其说明省略。另外，在C形环路元件22d的切断部23d相对供电部24d(激励元件21d的一端)所呈的角θ被设为+45°附近或者+225°附近的角度的情况下，从环形天线4放射右旋圆偏振波，在角θ被设为-45°附近或者-225°附近的角度的情况下，从环形天线4放射左旋圆偏振波。在该情况下，关于角θ，±45°或者±225°被设为最佳值，但在被设为右旋偏振波用的情况下的角θ的范围被设为约+0°～约+90°或者约+180°～+270°，在被设为左旋偏振波用的情况下的角θ的范围被设为约-0°～约-90°或者约-180°～-270°。进而，在本发明的第4实施例的环形天线4被内置于GPS设备60时，框体外装11的底面作为内置的环形天线4的接地平面而动作。于是，在将第4实施例的环形天线4内置于GPS设备60的情况下，能够得到与上述图11、图12所示的第1实施例的环形天线1的电气特性大致同样的电气特性。
在上述第4实施例的环形天线4中，也可以在锥形部4b形成C形环路元件22d，在主体部4a的外周面或者上表面形成激励元件21d。
产业上的可利用性
上述说明的本发明的各实施例的环形天线能够内置于以框体外装为手表主体的手表中。另外，在电路基板15中插入了GPS接收部的情况下，在面板中显示了时钟信息时，显示年、月、日、星期、时、分、秒等，并在操作未图示的显示切换按钮而在面板中显示了接收信息时，显示根据用本发明的环形天线接收的圆偏振波的GPS信号来运算得到的纬度、经度、速度、地图信息等。由此，能够将内置了本发明的环形天线的手表设为导航系统的接收机。
另外，框体外装通常被设为金属性的，作为本发明的环形天线的接地平面发挥功能，但在框体外装被设为非导电性的时，在电路基板的背面形成接地导体而设为接地平面即可。

Claims (5)

1.一种环形天线，其特征在于，包括：
主体部，由具有大致矩形的剖面形状的环状的电介体构成；
C形环路元件，在该主体部的内周面环路状地形成，在环路状的一部分形成了切断部；
圆弧状的激励元件，在所述主体部的外周面，与所述C形环路元件保持大致同心的关系并且以规定间隔来形成，对所述C形环路元件进行激励；以及
供电导体，形成于所述主体部的下表面，其前端电连接在与所述激励元件的一端连接的供电部，对所述激励元件供电，
所述环形天线的至少一部分能够容纳于由导电性部件构成的框体中。
2.一种环形天线，其特征在于，包括：
主体部，从上表面到内侧面形成了锥形部，由具有大致矩形的剖面形状的环状的电介体构成；
C形环路元件，在该主体部的上表面环路状地形成，在环路状的一部分形成了切断部；
圆弧状的激励元件，在所述主体部的锥形部的斜面，与所述C形环路元件保持大致同心的关系并且以规定间隔来形成，对所述C形环路元件进行激励；以及
供电导体，形成于所述主体部的下表面，其前端电连接在与所述激励元件的一端连接的供电部，对所述激励元件供电，
所述环形天线的至少一部分能够容纳于由导电性部件构成的框体中。
3.根据权利要求2所述的环形天线，其特征在于，
所述C形环路元件不形成于所述主体部的上表面而形成于锥形部的斜面，所述激励元件形成于所述主体部的外周面或上表面。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的环形天线，其特征在于，
所述C形环路元件与所述激励元件之间的间隔在将使用频率的自由空间波长设为λ时被设为0.001λ～0.05λ。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的环形天线，其特征在于，
所述激励元件与所述C形环路元件的所述切断部对置，连接了所述供电导体的前端的、所述激励元件的一端和所述切断部所呈的角被设为约+45°或约+225°、或者约-45°或约-225°。
CN201280033639.9A 2012-03-05 2012-12-12 环形天线 Active CN103650240B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012048199A JP5866231B2 (ja) 2012-03-05 2012-03-05 リングアンテナ
JP2012-048199 2012-03-05
PCT/JP2012/082197 WO2013132715A1 (ja) 2012-03-05 2012-12-12 リングアンテナ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103650240A CN103650240A (zh) 2014-03-19
CN103650240B true CN103650240B (zh) 2016-03-16

Family

ID=49116213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280033639.9A Active CN103650240B (zh) 2012-03-05 2012-12-12 环形天线

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9397389B2 (zh)
EP (1) EP2824763B1 (zh)
JP (1) JP5866231B2 (zh)
CN (1) CN103650240B (zh)
HK (1) HK1195169A1 (zh)
WO (1) WO2013132715A1 (zh)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6179123B2 (ja) 2013-02-21 2017-08-16 セイコーエプソン株式会社 アンテナ内蔵式電子時計
US10594025B2 (en) * 2013-03-11 2020-03-17 Suunto Oy Coupled antenna structure and methods
US11059550B2 (en) 2013-03-11 2021-07-13 Suunto Oy Diving computer with coupled antenna and water contact assembly
US10734731B2 (en) * 2013-03-11 2020-08-04 Suunto Oy Antenna assembly for customizable devices
US11050142B2 (en) 2013-03-11 2021-06-29 Suunto Oy Coupled antenna structure
US9722303B2 (en) 2013-10-01 2017-08-01 Asustek Computer Inc. Wearable electronic device
JP2015070587A (ja) 2013-10-01 2015-04-13 セイコーエプソン株式会社 アンテナ及び電子装置
TWI515542B (zh) * 2013-10-01 2016-01-01 華碩電腦股份有限公司 穿戴式電子裝置
JP6331430B2 (ja) 2014-01-31 2018-05-30 セイコーエプソン株式会社 電子時計
EP2925091B1 (en) * 2014-03-27 2019-09-04 Tridonic GmbH & Co KG Spotlight LED module and light module
US10693218B2 (en) * 2014-07-01 2020-06-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Structural tank integrated into an electronic device case
JP2016040884A (ja) 2014-08-13 2016-03-24 セイコーエプソン株式会社 電子機器
JP2016129320A (ja) 2015-01-09 2016-07-14 富士通株式会社 アンテナ装置
US9985341B2 (en) 2015-08-31 2018-05-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Device antenna for multiband communication
CN105305073B (zh) * 2015-09-23 2019-03-12 深圳市万普拉斯科技有限公司 多入多出天线结构及移动终端
CN106684554B (zh) * 2015-11-11 2021-12-07 深圳富泰宏精密工业有限公司 穿戴式电子装置
US10998619B2 (en) * 2016-06-22 2021-05-04 Amotech Co., Ltd. Ring type antenna module and jig for manufacturing same
JP2018004431A (ja) * 2016-07-01 2018-01-11 セイコーエプソン株式会社 リスト機器
JP6265237B2 (ja) * 2016-08-24 2018-01-24 セイコーエプソン株式会社 アンテナ内蔵式電子時計
US10700421B2 (en) * 2016-12-05 2020-06-30 Motorola Mobility Llc Antenna design in the body of a wearable device
US10276925B2 (en) * 2017-03-29 2019-04-30 Garmin Switzerland Gmbh Watch with slot antenna configuration
US20190027816A1 (en) * 2017-07-24 2019-01-24 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Low profile wifi antenna with a hemispherical pattern
JP6848820B2 (ja) 2017-11-07 2021-03-24 カシオ計算機株式会社 電子時計
TWI798344B (zh) 2018-02-08 2023-04-11 芬蘭商順妥公司 槽孔模式天線
TWI790344B (zh) 2018-02-08 2023-01-21 芬蘭商順妥公司 槽孔模式天線
GB2572441B (en) * 2018-03-29 2020-09-30 Swisscom Ag Laminar annular antenna arrangement with dual feeds for MIMO system operations
KR102070245B1 (ko) * 2018-08-13 2020-01-28 정지수 비접촉식 근거리 무선 통신 기능을 갖는 금속 장신구 및 그 제조 방법
JP7107089B2 (ja) * 2018-08-20 2022-07-27 セイコーエプソン株式会社 電子時計
CN118099744A (zh) * 2018-09-20 2024-05-28 瑞士电信公司 方法和设备
JP7230408B2 (ja) 2018-10-02 2023-03-01 カシオ計算機株式会社 アンテナ装置及び腕時計型電子機器
US10539700B1 (en) 2019-03-14 2020-01-21 Suunto Oy Diving computer with coupled antenna and water contact assembly
JP7180651B2 (ja) * 2020-03-25 2022-11-30 カシオ計算機株式会社 電子機器及びリスト機器
JP7472702B2 (ja) 2020-07-27 2024-04-23 セイコーエプソン株式会社 電子時計

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4500968B2 (ja) * 2006-01-31 2010-07-14 国立大学法人 千葉大学 通信用アンテナ
CN102081347A (zh) * 2009-10-30 2011-06-01 精工爱普生株式会社 臂戴式电子设备

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3431045B2 (ja) 1995-01-18 2003-07-28 久松 中野 円偏波ループアンテナ
JP3982918B2 (ja) * 1998-08-07 2007-09-26 日本アンテナ株式会社 小型受信機
EP2202842B1 (en) * 2001-09-07 2011-06-29 Seiko Epson Corporation Electronic timepiece with a contactless data communication function, and a contactless data communcation system
JP3420232B2 (ja) * 2001-11-16 2003-06-23 日本アンテナ株式会社 複合アンテナ
JP3420233B2 (ja) 2001-11-28 2003-06-23 日本アンテナ株式会社 複合アンテナ
JP4180274B2 (ja) * 2001-12-27 2008-11-12 Ｔｏｔｏ株式会社 水洗便器装置
ES2235623B1 (es) * 2003-09-25 2006-11-01 Universitat Autonoma De Barcelona Filtros y antenas de microondas y milimetricas basados en resonadores de anillos abiertos y en lineas de transmision planares.
JP2006287369A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Casio Comput Co Ltd アンテナ装置およびその製造方法
US7317425B2 (en) 2005-03-31 2008-01-08 Casio Computer Co., Ltd. Antenna device and a method of making the antenna
US7215600B1 (en) * 2006-09-12 2007-05-08 Timex Group B.V. Antenna arrangement for an electronic device and an electronic device including same
US20100289715A1 (en) * 2007-01-30 2010-11-18 Duke University Metamaterial particles having active electronic components and related methods
JP2008205531A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Seiko Epson Corp アンテナ装置および電子機器
US8164529B2 (en) * 2008-10-20 2012-04-24 Harris Corporation Loop antenna including impedance tuning gap and associated methods
JP5493527B2 (ja) 2009-07-14 2014-05-14 セイコーエプソン株式会社 無線機能付き時計
JP5712814B2 (ja) * 2010-11-12 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 アンテナ内蔵式電子時計
JP6179123B2 (ja) * 2013-02-21 2017-08-16 セイコーエプソン株式会社 アンテナ内蔵式電子時計
US9647338B2 (en) 2013-03-11 2017-05-09 Pulse Finland Oy Coupled antenna structure and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4500968B2 (ja) * 2006-01-31 2010-07-14 国立大学法人 千葉大学 通信用アンテナ
CN102081347A (zh) * 2009-10-30 2011-06-01 精工爱普生株式会社 臂戴式电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN103650240A (zh) 2014-03-19
EP2824763A1 (en) 2015-01-14
EP2824763A4 (en) 2015-03-18
JP2013183437A (ja) 2013-09-12
EP2824763B1 (en) 2018-05-23
JP5866231B2 (ja) 2016-02-17
US9397389B2 (en) 2016-07-19
HK1195169A1 (zh) 2014-10-31
US20140240181A1 (en) 2014-08-28
WO2013132715A1 (ja) 2013-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103650240B (zh) 环形天线
CN104051865B (zh) 耦合天线结构和方法
US10734731B2 (en) Antenna assembly for customizable devices
US9030362B2 (en) Electronic device equipped with antenna device and solar panel
US11150612B2 (en) Portable radio-controlled watch
JP4108275B2 (ja) 円偏波アンテナ
JP5170121B2 (ja) 電子機器
Li et al. A three-dimensional circularly polarized antenna with a low profile and a wide 3-dB beamwidth
KR101174739B1 (ko) 듀얼 패치 안테나
CN104137336B (zh) 环形天线
US20160322695A1 (en) Rotary control with integrated antenna
US20070015555A1 (en) Portable external cell phone antenna
US9577347B2 (en) Antenna structure of a circular-polarized antenna for a vehicle
CN104518277A (zh) 天线以及电子装置
CN104536288A (zh) 一种采用新型天线的卫星授时手表
US10879612B2 (en) Configurable multiband antenna arrangement and design method thereof
Zhang et al. Novel wide‐beam cross‐dipole CP antenna for GNSS applications
JP5320635B2 (ja) アンテナ
JP7063014B2 (ja) アンテナおよび腕装着型の電子機器
US9281563B2 (en) Antenna
US9742064B2 (en) Low height, space efficient, dual band monopole antenna
JP2011066648A (ja) アンテナ装置および電波受信機器
CN103904415A (zh) 高指向性的天线模组
JP4461069B2 (ja) 複合アンテナ装置
TW201935763A (zh) 用於可定制裝置之天線組件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1195169

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1195169

Country of ref document: HK

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230808

Address after: Tokyo

Patentee after: NIPPON ANTENA Kabushiki Kaisha

Patentee after: SHANGHAI RI'AN ANTENNA Co.,Ltd.

Address before: Tokyo

Patentee before: NIPPON ANTENA Kabushiki Kaisha

Patentee before: Seiko Epson Corp.