DE60111219T2

DE60111219T2 - Antenne für hf-radio, hf-radiogerät und hf-radiogerät in form einer armbanduhr

Info

Publication number: DE60111219T2
Application number: DE60111219T
Authority: DE
Inventors: Shunsuke Suwa-shi KOYAMA; Teruhiko Fujisawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: WO2001073889A1; US6762728B2; JP3941504B2; DE60111219D1; CN1272874C; EP1291964B1; HK1051745A1; EP1291964A1; EP1291964A4; CN1394370A; US20020163473A1; AU4463201A; WO2001073889A9

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung, sowie eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung und eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung vom Armbanduhrtyp, in welche diese Antennenvorrichtung eingebaut ist. Die vorliegende Erfindung betrifft speziell eine Antennenvorrichtung, welche für eine sehr kleine Funkeinrichtung, wie eine Armbanduhreinrichtung, verwendet wird.
Im Allgemeinen ist eine spiralförmige Dipolantenne als Antenne für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung, wie ein Mobiltelefon, verwendet worden.
Eine spiralförmige Dipolantenne ist dafür ausgelegt, bei Verwendung entweder aus dem Gehäuse der mobilen Vorrichtung herausgefahren zu werden oder innerhalb des Gehäuses zu verbleiben.
Wie in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 3-175826 offenbart ist, gibt es ferner einen weiteren Antennentyp, eine Umgekehrt-F-Antenne, welche dann, wenn sie innerhalb eines Gehäuses einer mobilen Vorrichtung installiert ist, neben der spiralförmigen Dipolantenne eine weitere Möglichkeit zur Verwendung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung bildet.
Außerdem ist eine aus einem Keramikmaterial hergestellte Chip-Antenne für eine dünne, mobile Einrichtung vom 2,4 [GHz] Bandkartentyp verwendet worden.
Eine spiralförmige Dipolantenne der oben beschriebenen Art ist jedoch immer noch zu groß für eine Einrichtung, für welche eine kompaktere Größe wünschenswert ist, wie für eine mobile Einrichtung von der Größe einer Uhr. Es ist daher schwierig, die spiralförmige Dipolantenne innerhalb eines kleinen Gehäuses für eine mobile Einrichtung einfach einzubauen.
Außerdem besteht bei der Ausbildung der Umgekehrt-F-Antenne nur geringe Flexibilität, da das Antennenelement und die Basisplatte (Hauptplatte) als integrale Einheiten ausgebildet sind. Demzufolge ist es schwierig, die Umgekehrt-F-Antenne kompakt auszubilden.
Betreffend die Keramikchip-Antenne kann die Chipantenne selbst andererseits oberflächenmontiert sein, jedoch ist sie noch immer zu groß, um als Antennenteil mit einer umgebenden Schaltung verwendet zu werden. Zusätzlich ist die Chip-Antenne teuer.
Ferner ist eine hohe Flexibilität der Antennenkonfiguration wünschenswert, wenn eine kleine Funkeinrichtung, wie ein Mobiltelefon noch kompakter ausgebildet werden soll oder wenn dessen äußere Gestalt unter maximaler Ausnutzung der Krümmung verbessert werden soll.
Die EP 0 757 405 A offenbart eine gekrümmte Umgekehrt-F-Antenne, welche oberhalb einer Basisebene angeordnet ist und eine kapazitive Leitung sowie eine induktive Stichleitung umfasst. Der Abstand zwischen der kapazitiven Leitung und der Basisebene ist im Wesentlichen konstant.
Die JP 06334421 A offenbart eine Funkkommunikationseinrichtung, welche eine platinenmontierte Antenne umfasst. Genauer ist die Platine an einer Abschirmungsbox montiert und ein Basismuster ist auf der Platine über der Abschirmungsbox bereitgestellt. Die Antenne ist von dem Basismuster entfernt an einem von der Abschirmungsbox überhängendem Abschnitt der Platine bereitgestellt.
Die US 5,926,144 offenbart eine tragbare Elektronikvorrichtung, welche eine Schleifenantennenvorrichtung umfasst.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kompakte Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung sowie eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung und eine Funkeinrichtung in Form einer Uhr, in welcher die Antenne eingebaut ist, bereitzustellen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung bereitgestellt, welche eine Aufdruckantennenvorrichtung in Form eines umgekehrten „F" ist, die umfasst:
eine Mehrschichtschaltplatine, deren Rand eine Kurve aufweist,
ein Antennenelement, welches entlang des Randes der Mehrschichtschaltplatine verläuft und auf der Mehrschichtschaltplatine ausgebildet ist, ein erstes Basismuster, welches auf der Mehrschichtschaltplatine im konstanten Abstand von dem Antennenelement platziert ist und welches auf der Mehrschichtschaltplatine ausgebildet ist, und
ein zweites Basismuster, welches an einer beliebigen inneren Schicht der Mehrschichtschaltplatine ausgebildet ist, die verschieden ist von dem zugehörigen Gebiet, in dem das Antennenelement ausgebildet ist, wobei das zweite Basismuster elektrisch mit dem ersten Basismuster verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass dann, wenn ein gekrümmter Teil des Antennenelements, bei Betrachtung von oben, annähernd als Bogen angesehen wird, ein Winkel zwischen einer geraden Linie, die durch einen Verbindungspunkt, an dem das Antennenelement mit dem ersten Basismuster verbunden ist, und durch ein Zentrum eines durch den Bogen definierten Kreises verläuft, und einer geraden Linie, die durch eine Spitze des Antennenelements und durch das Zentrum des durch den Bogen definierten Kreises verläuft, kleiner oder gleich 180 Grad beträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung bereit, welche eine Mehrschichtschaltplatine und ein auf der Schaltplatine gebildetes Schaltungselement aufweist, umfassend: eine Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung wie oben,
wobei das Schaltungselement so platziert ist, dass eine orthogonale Projektion der Außenform des Schaltungselements innerhalb des Basismusters eingeschlossen ist, wenn das Basismuster als Projektionsebene angenommen wird und das Element von oben betrachtet wird.
Vorzugsweise ist die Hochfrequenz-Funkeinrichtung eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung vom Armbanduhrtyp.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt eine Draufsicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der ersten Ausführungsform.
1B zeigt eine Vorderansicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der ersten Ausführungsform.
1C zeigt eine Seitenansicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr der ersten Ausführungsform.
2A zeigt eine Draufsicht einer Schaltplatine einer Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß dem Stand der Technik.
2B zeigt eine Vorderansicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß dem Stand der Technik.
3A zeigt ein Beispiel eines Strahlungsmusters einer horizontal polarisierten Wellenrichtung einer Umgekehrt-F-Antenne der ersten Ausführungsform in einer horizontalen Ebene.
3B erläutert, wie die Schaltplatine der Funkeinrichtung vom Armbanduhrtyp während der Kalibrierung der Strahlungscharakteristik für 3A angeordnet ist.
3C zeigt ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik einer vertikal polarisierten Wellenrichtung der Umgekehrt-F-Antenne der ersten Ausführungsform in einer senkrechten Ebene.
3D erläutert, wie die Schaltplatine der Funkeinrichtung vom Armbanduhrtyp während der Kalibrierung der Strahlungscharakteristik für 3C angeordnet ist.
4A zeigt ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik einer horizontal polarisierten Wellenrichtung der Umgekehrt-F-Antenne des Standes der Technik in einer horizontalen Fläche.
4B erläutert, wie die Schaltplatine der Funkeinrichtung vom Armbanduhrtyp während der Kalibrierung der Strahlungscharakteristik für 4A angeordnet ist.
4C zeigt ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik einer vertikal polarisierten Welle der Umgekehrt-F-Antenne des Standes der Technik in einer senkrechten Ebene.
4D erläutert, wie die Schaltplatine der Funkeinrichtung vom Armbanduhrtyp während der Kalibrierung der Strahlungscharakteristik für 4C angeordnet ist.
5A zeigt eine Draufsicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
5B zeigt eine Vorderansicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der zweiten Ausführungsform.
5C zeigt eine Seitenansicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr der zweiten Ausführungsform.
6A zeigt eine Draufsicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß einer dritten Ausführungsform, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
6B zeigt eine Vorderansicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der dritten Ausführungsform.
6C zeigt eine Seitenansicht einer Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der dritten Ausführungsform.
7 ist ein Basisplan eines Moduls der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der vierten Ausführungsform.
8 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Moduls der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der vierten Ausführungsform.
9 ist eine perspektivische Darstellung von vorn des Moduls der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der vierten Ausführungsform.
10 ist eine perspektivische Darstellung der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der vierten Ausführungsform, wenn die Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr in ihrem Gehäuse eingesetzt ist.
11 ist eine Teilquerschnittsdarstellung der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der vierten Ausführungsform, wenn die Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr in ihrem Gehäuse eingesetzt ist.
12 zeigt ein Beispiel für Kenndaten der Strahlungscharakteristik der Umgekehrt-F-Antenne gemäß der vierten Ausführungsform.
13A zeigt eine Draufsicht einer Schaltplatine einer Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der fünften Ausführungsform, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
13B zeigt eine perspektivische Ansicht der Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der fünften Ausführungsform.
13C zeigt die flexible Platine der fünften Ausführungsform.
14 ist eine erläuternde Darstellung der ersten Abwandlung der Ausführungsformen.
15 ist eine erläuternde Darstellung der zweiten Abwandlung der Ausführungsformen, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind.
16 ist eine erläuternde Darstellung der dritten Abwandlung der Ausführungsformen, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nun beschrieben.
[1] ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
[1.1] ANTENNENVORRICHTUNGSSTRUKTUR DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1A ist ein Basisplan der Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der ersten Ausführungsform. 1B ist eine Vorderansicht der Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der ersten Ausführungsform. 1C ist eine Seitenansicht der Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß der ersten Ausführungsform.
Die Schaltplatine 1 ist als Mehrschicht-Schaltplatine ausgebildet. Die äußere Ausgestaltung der Schaltplatine 1 ist teilweise gekrümmt. An der obersten Schicht (Oberflächenschicht) der Mehrschicht-Schaltplatine 1 ist ein Antennenelement 2 als Muster langsamer Kurven ausgebildet.
Auf derselben Schicht, auf welcher das Antennenelement 2 der Schaltplatine 1 ausgebildet ist, ist entlang des Antennenelements 2 ein Basismuster 3 ausgebildet.
Ferner ist auf einer anderen Schicht (innere Schicht), die verschieden ist von derjenigen, auf welcher das Antennenelement 2 der Schaltplatine 1 ausgebildet ist, ein zweites Basismuster 4 ausgebildet, welches elektrisch mit dem Basismuster 3 mittels eines Durchgangslochs 6 verbunden ist.
Ferner ist an der anderen Seite (hier im Folgenden als die Bodenseite bezeichnet) von derjenigen Seite, auf welcher das Antennenelement 2 der Schaltplatine 1 ausgebildet ist (hier im Folgenden als die Oberseite bezeichnet), eine Funkschaltung 5 ausgebildet. Zum Zwecke einer knappen Illustration in den 1A, 1B und 1C ist die Funkschaltung 5 als ein Modul angeordnet, es ist jedoch ebenfalls möglich, die Funkschaltung 5 derart zu konfigurieren, dass sie an der Bodenseite der Schaltplatine 1 angebracht ist, nachdem ein Leiterbild an dieser hergestellt wurde.
In diesem Fall sind an der Schaltplatine 1 lediglich das Antennenelement 2 und das Basismuster 3 gezeigt. Es können jedoch außerdem die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zum Anzeigen von Informationen, eine Anzeigeansteuervorrichtung IC zum Ansteuern der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die Mikroprozessoreinheit (micro processor unit = MPU) zum Steuern/Regel jedes Teils sowie einige umgebende Teile für den Mikroprozessor enthalten sein. Jedes dieser Teile, welches die Funkeinrichtung vom Armbanduhrtyp bildet, ist durch ein Leiterbild an der Schaltplatine 1 angeschlossen.
Das Antennenelement 2 ist mit einigen Kurven entlang der äußeren Ausgestaltung der Schaltplatine 1 ausgebildet, wie in 1A gezeigt ist. Es weist eine rechtwinklige Form an einem Ende auf, an welchem es mit dem Basismuster 3 verbunden ist.
Das Basismuster 3 ist so gestaltet, dass es entlang der Ausgestaltung des Antennenelements 2 einen konstanten Abstand aufweist. Der Abstand zwischen dem Antennenelement 2 und dem Basismuster 3 ist unter Berücksichtigung der Kenndaten der Antenne sowie der Platinengröße bestimmt. Speziell beträgt der Abstand ungefähr 2 [mm].
Die Länge des Antennenelements 2 ist auf ungefähr ein Viertel einer Funkwellenlänge gesetzt, wobei der Wellenlängen-Verringerungseffekt durch die dielektrische Konstante der Schaltplatine 1 und eines Dielektrikums (z. B. Kunststoffteile), welche in der Nähe des Antennenelements 2 angeordnet sind, berücksichtigt werden. Speziell wird sie im Fall eines 2,4 [GHz]-Bandes, wie einem ISM-Band, auf mehr oder weniger als 20 sowie einige [mm] gesetzt.
Die Zweckbestimmung des Einspeisungspunktes 7 ist es, das Antennenelement 2 mit Energie zu versorgen. Der Anschlusspunkt des Einspeisungspunkts 7 ist unter Berücksichtigung der Impedanzanpassung zwischen dem Antennenelement 2 und der Einspeisungsschaltung, welche nicht gezeigt ist, bestimmt. In 1A sind die Anschlussleitungen zwischen dem Einspeisungspunkt 7 und der Einspeisungsschaltung usw. der Kürze halber weggelassen. Außerdem ist eine Einspeisung von Energie in das Antennenelement 2 über ein Durchgangsloch vom Inneren der Schaltplatine 1 aus möglich.
In diesem Fall bilden das Antennenelement 2, das Basismuster 3, das Basismuster 4 und der Einspeisungspunkt 7 eine Viertel-Wellenlänge-Umgekehrt-F-Antenne.
Die Größe des Basismusters 3 ist durch die oben angegebene, durch die Montage der Schaltungsteile verursachte Beschränkung begrenzt. Es ist jedoch wünschenswert, das Basismuster 4 auf der gesamten Fläche wenigstens einer Schicht der Schaltplatine 1, mit Ausnahme der obersten Schicht, auf welcher das Antennenelement 2 ausgebildet ist, auszubilden, wie in 1A gezeigt ist.
[1.2] WIRKUNGEN DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 2A ist eine Draufsicht der Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß dem Stand der Technik gezeigt. In 2B ist eine Vorderansicht der Schaltplatine der Funkeinrichtung in Form einer Uhr gemäß dem Stand der Technik gezeigt.
Der Hauptteil des Antennenelements 2a der Umgekehrt-F-Antenne des Standes der Technik ist in der Art einer geraden Linie ausgebildet, als ein Muster der in 2A gezeigten Umgekehrt-F-Antenne. Außerdem ist das Basismuster 4a rechtwinklig. Im Ergebnis trat das Problem auf, dass die Platinengröße größer war als ein Viertel der Wellenlänge.
Außerdem ist die Montage anderer Teile auf der Platine nicht möglich, da das Basismuster 4A und das Antennenelement 2A auf derselben Schicht (der obersten Schicht) der Platine ausgebildet sind. Es war daher nicht möglich, die Platinenfläche effektiv auszunutzen.
Dagegen ist gemäß der Konfiguration der ersten Ausführungsform das Antennenelement 2 als eine nicht-gerade Linie entlang des Rands der Schaltplatine 1 ausgebildet. Folglich kann die Größe der Schaltplatine 1 verringert werden.
Außerdem ist das zweite Basismuster 4 innerhalb der inneren Schicht der Schaltplatine 1 ausgebildet, welche verschieden von der ist, auf welcher das Antennenelement 2 ausgebildet ist. Im Ergebnis kann die Fläche des ersten Basismusters 3, welche auf der Platinenoberfläche ausgebildet ist, verringert werden. Außerdem wird es möglich, einige Teile auf der Platinenoberfläche anzuordnen. Somit kann die Platinenoberfläche effizienter ausgenutzt werden und eine weitere Größenverringerung wird möglich.
In 3A ist ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik der horizontal polarisierten Wellenrichtung in einer horizontalen Ebene während der Kalibrierung gezeigt, bei welcher die Umgekehrt-F-Antenne der Armbanduhr-Funkeinrichtung der ersten Ausführungsform in der in 3B gezeigten Richtung ausgerichtet ist. Außerdem ist in 3C ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik der vertikal polarisierten Wellenrichtung in einer vertikalen Ebene während der Kalibrierung gezeigt, bei welcher die Umgekehrt-F-Antenne der Armbanduhr-Funkeinrichtung der ersten Ausführungsform in der in 3D gezeigten Richtung positioniert ist. Ferner ist in 4A ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik der horizontal polarisierten Wellenrichtung in einer horizontalen Ebene während der Kalibrierung gezeigt, bei welcher die Umgekehrt-F-Antenne der Armbanduhr-Funkeinrichtung gemäß dem Stand der Technik in der in 4B gezeigten Richtung positioniert ist. Außerdem ist in 4C ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik einer vertikal polarisierten Wellenrichtung in einer vertikalen Ebene während der Kalibrierung gezeigt, bei welcher die Umgekehrt-F-Antenne der Armbanduhr-Funkeinrichtung gemäß dem Stand der Technik in der in 4D gezeigten Richtung positioniert ist. Einige Kenndaten der Halbwellen-Dipolantenne bei der gleichen Frequenz sind in den 3A, 3C, 4A und 4C zum Vergleich gezeigt. Die Einheit ist in Dipolverhältnisverstärkung (dBd) angegeben.
Wie in 3A zu sehen ist, weist die Umgekehrt-F-Antenne der ersten Ausführungsform eine Strahlungscharakteristik auf, deren Richtung maximaler Verstärkung sich um nahezu 90 Grad von der Richtung der maximalen Verstärkung der Halbwellen-Dipolantenne unterscheidet. Außerdem ist der Verstärkungsrückgang im Nullpunkt (dem Punkt, in welchem die Verstärkung rasch abfällt), welcher bei ungefähr 90[°] von der Richtung der maximalen Verstärkung aus auftritt, in der Umgekehrt-F-Antenne der ersten Ausführungsform kleiner als in der Halbwellen-Dipolantenne.
Andererseits sind die Kenndaten der Strahlungscharakteristik in der in 4A gezeigten Umgekehrt-F-Antenne des Standes der Technik etwas verzerrt und die Verstärkung in der 270[°]-Richtung ist gering.
Außerdem ist die Antennenverstärkung, wie durch Vergleich mit 3C und 4C zu sehen ist, in den Strahlungscharakteristiken der vertikal polarisierten Welle in der Senkrechten hoch und ihre Kenndaten sind exzellent.
Folglich liegen die Kenndaten der Umgekehrt-F-Antenne der ersten Ausführungsform insgesamt näher an der Halbwellenlängen-Dipolantenne als diejenigen der Umgekehrt-F-Antenne des Standes der Technik und sie kann daher auf einfache Weise als eine Antenne gehandhabt werden.
[2] ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Die zweite Ausführungsform dieser Antenne, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Schaltplatine einer rechteckigen Form näher kommt als die der ersten Ausführungsform. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass lediglich das Basismuster auf der Ebene angeordnet ist, auf welcher das Antennenelement ausgebildet ist.
5A ist ein Basisplan der Schaltplatine für die Armbanduhr-Funkeinrichtung der zweiten Ausführungsform. Außerdem ist 5B eine Vorderansicht der Schaltplatine für die Armbanduhr-Funkeinrichtung der zweiten Ausführungsform. 5C ist eine Seitenansicht der Armbanduhr-Funkeinrichtung der zweiten Ausführungsform.
Die Schaltplatine 1b ist als eine Mehrschichtplatine ausgebildet. Ihre äußere Gestalt umfasst einige Kurven.
Das Antennenelement 2b ist als ein Muster auf der Schaltplatine 1b ausgebildet und weist an der Oberseite eine graduelle Kurve auf.
Das Basismuster 3 ist zusammen mit dem Antennenelement 2b auf derselben Schicht wie die Schaltplatine 1b ausgebildet.
Ferner ist eine Drahtlos-Schaltung 5b an der gegenüberliegenden Seite der Schaltplatine 1b ausgebildet.
Die Zweckbestimmung des Einspeisungspunkts 7b ist es, dem Antennenelement 2 Energie zuzuführen. Sein Anschlusspunkt wird unter Berücksichtigung einer Impedanzanpassung zwischen dem Antennenelement 2 und einer Einspeisungsschaltung, welche nicht gezeigt ist, bestimmt. Das Leitungsmuster zwischen dem Einspeisungspunkt 7b und der Einspeisungsschaltung usw. sind in 5A der Kürze halber weggelassen. Eine Energiezufuhr zu dem Antennenelement 2 ist auch vom Inneren der Schaltplatine 1b her über ein Durchgangsloch möglich.
[3] DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die dritte Ausführungsform dieser Antenne, welche nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Schaltplatine kleiner ist als die der ersten Ausführungsform und dass ihre Form eher einer Ellipse angenähert ist. Ein weiterer Unterschied liegt darin, dass lediglich das Basismuster auf der Ebene ausgebildet ist, auf welcher das Antennenelement ausgebildet ist.
6A ist ein Basisplan der Schaltplatine für die Armbanduhr-Funkeinrichtung der dritten Ausführungsform. 6B ist eine Vorderansicht der Schaltplatine für die Armbanduhr-Funkeinrichtung der dritten Ausführungsform. 6C ist eine Seitenansicht der Schaltplatine für die Armbanduhr-Funkeinrichtung der dritten Ausführungsform.
Die Schaltplatine 1c ist als eine Mehrschichtplatine ausgebildet. Die äußere Gestaltung der Schaltplatine 1c weist eine angenähert elliptische Form auf.
Das Antennenelement 2c ist, wie in der ersten Ausführungsform, auf der Schaltplatine 1c als ein Muster langsamer Kurven ausgebildet.
Das Basismuster 4c ist zusammen mit dem Antennenelement 2c auf derselben Schicht ausgebildet wie die Schaltplatine 1c.
Ferner ist eine Drahtlos-Schaltung 5c auf der gegenüberliegenden Seite der Schaltplatine 1c ausgebildet.
Die Zweckbestimmung des Einspeisungspunkts 7c ist es, dem Antennenelement 2c Energie zuzuführen. Sein Anschlusspunkt ist unter Berücksichtigung einer Impedanzanpassung zwischen dem Antennenelement 2c und der Einspeisungsschaltung, welche nicht gezeigt ist, bestimmt. Es wurde hier auf das Leitungsmuster zwischen dem Einspeisungspunkt 7c und der Einspeisungsschaltung usw. in 6A der Kürze halber verzichtet.
[4] VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
In 7 ist ein Basisplan des Armbanduhr-Funkeinrichtungsmoduls gezeigt, in welchem die Antennenvorrichtung der vierten Ausführungsform eingebaut ist. Außerdem ist in 8 ein schematischer Querschnitt der Armbanduhr-Funkeinrichtung von 7 gezeigt.
In 7 und 8 sind für die Teile, welche sich mit denen der ersten Ausführungsform in 1 decken, dieselben Bezugszeichen verwendet.
Das Antennenelement 2 ist als ein Muster langsamer Kurven auf der Schaltplatine 1 ausgebildet, welche das Armbanduhr-Funkeinrichtungsmodul E4 bildet.
Das Basismuster 3 ist zusammen mit dem Antennenelement 2 auf derselben Schicht ausgebildet wie die Schaltplatine 1.
In 9 ist eine Seitenansicht des Armbanduhr-Funkeinrichtungsmoduls E4 gezeigt.
Wie in 9 gezeigt ist, ist ein zweites Basismuster 4, welches mit dem Basismuster 3 mittels eines Durchgangslochs TH verbunden ist, auf einer anderen inneren Schicht der Schaltplatine 1 ausgebildet.
Ferner ist eine Steuer-/Regeleinheit IC10, welche die Ansteuerungsschaltung für die Flüssigkristallanzeige enthält, an der Oberseite der Schaltplatine 1 installiert. Außerdem ist ein Leitungsmuster zum Senden von Ansteuerungssignalen an die Steuer-/Regeleinheit IC10 installiert.
Eine Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display = LCD) 8, welche durch ein Ansteuerungssignal von der Steuer-/Regeleinheit IC10 durch einen leitfähigen Gummi 9 angesteuert wird, ist an der Oberseite der Steuer-/Regeleinheit IC10 installliert.
Außerdem sind ein Schaltungsmodul 5 und eine Energie zuführende Knopfzellenbatterie 11 an der entgegengesetzten Seite der Schaltplatine 1 des Armbanduhr-Funkeinrichtungsmoduls eingerichtet. In diesem Fall sollte die projizierte Fläche der Knopfzellenbatterie 11 auf die Schaltplatine 1 kleiner sein als die Fläche des Basismusters 4. Außerdem sollten die Größe und die Platzierung der Knopfzellenbatterie 11 so angepasst sein, dass ihr projiziertes Abbild auf die Schaltplatine 1 in das Basismuster 4 passt.
Allgemein sollten einige Elemente, einschließlich einer Energieversorgung, wie der Knopfzellenbatterie 11, und des Schaltmoduls, welche die Kenndaten der Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung aufgrund ihrer Nähe zum Antennenelement beeinflussen, wie folgt gehandhabt werden. Wenn angenommen wird, dass das Basismuster (im oben beschriebenen Beispiel das Basismuster 4) die Projektionsebene ist, so sollten Elemente, welche die Kenndaten der Antenne beeinflussen, auf der Schaltplatine angeordnet werden, so dass die senkrechte Projektion der äußeren Form der Elemente in die Projektionsebene passt, wenn die Elemente aus einer Richtung senkrecht zur Projektionsebene betrachtet werden.
Dies liegt daran, dass die leitende Ebene, welche in der Nähe der Antennenelemente und parallel zu diesen angeordnet ist, die Empfindlichkeit einer Drahtantenne wie einer Dipolantenne reduziert. Daher sollten leitfähige Teile wie Metallelemente, sofern möglich, in einer Entfernung von Antennenelementen angeordnet werden.
Indem die Größe und die Platzierung der Knopfzellenbatterie 11 gewählt wird, ist die Struktur im Ergebnis derart ausgebildet, dass leitfähige Teile, wie Metallelemente, nicht an dem entsprechenden Platz des Antennenelements 2 angeordnet werden. Daher können die Kenndaten der Antenne verbessert werden.
10 ist eine Darstellung in ebener Perspektive der Armbanduhr-Funkeinrichtung, welche durch Einsetzen ihres Moduls in ihr Gehäuse gebildet ist. 11 ist eine Querschnittszeichnung des Armbanduhr-Funkeinrichtungsmoduls der vierten Ausführungsform, welches in sein Gehäuse eingesetzt ist.
Sowohl die Oberseite als auch die Unterseite der Schaltplatine 1 tragen Befestigungsteile 14, welche aus Kunststoff hergestellt sind, und das Armbanduhr-Funkeinrichtungsmodul E4 ist mit einer Mikroschraube 18 und einer Mutter 13 innerhalb des Kunststoffgehäuses 15 befestigt, welches ein Abdeckglas 16 aufweist, das entweder aus Kunststoff oder einem anorganischen Glas hergestellt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Armbanduhr-Funkeinrichtungsmoduls E4 ist an dem Kunststoffgehäuse 15 eine Rückabdeckung 12 befestigt.
In diesem Fall ist die Mutter 13 an einem Punkt befestigt, an welchem zwischen Antennenelement 2 und Basismuster 3 das Muster nicht ausgebildet ist, wie in 10 gezeigt ist. Die Konfiguration des Antennenelements 2 und des Basismusters 3 müssen nicht geändert werden, wenn die Mutter 13 an dieser Position befestigt wird. Folglich kann das Armbanduhr-Funkeinrichtungsmodul E4, welches ein Strukturelement darstellt, auf einfache Weise angebracht werden.
Es werden dann die Befestigungsteile 14 und das Gehäuse 15 nahe dem Antennenelement 2 auf der Schaltplatine 1 angeordnet. Diese beeinflussen daher als Dielektrika Resonanzfrequenzen des Antennenelements.
Die geeigneten Längen der Antennenelemente müssen daher unter Berücksichtigung des Einflusses dieser Dielektrika bestimmt werden. Tatsächlich können Längen von Antennenelementen verkürzt werden, indem diese Dielektrika nahe den Antennenelementen angeordnet werden, wodurch eine noch kleinere Antennenvorrichtung ermöglicht wird.
Außerdem werden das Schaltmodul 5 und die Knopfzellenbatterie 11 auf der gegenüberliegenden Seite des Basismusters 4 an der Schaltplatine 1 angeordnet. Mit anderen Worten werden sie innerhalb einer Projektionsfläche des Basismusters 4 angeordnet. Dies unterstützt eine Verringerung des Einflusses auf das Antennenelement 2.
Ferner sollte die Rückabdeckung 12 aus denselben Gründen wie oben bei der Anordnung des Schaltmoduls 5 und der Knopfzellenbatterie 11 beschrieben, aus nicht-metallischen Materialien gebildet sein. Die Wahl geeigneter Materialien ist unter Berücksichtigung der Dicke der Vorrichtung und der wasserdichten Eigenschaften möglich. Selbst in diesem Fall sollten die gewünschten Längen von Antennenelementen unter Berücksichtigung des Einflusses der Materialien bestimmt werden, aus welchen die Rückabdeckung 12 aufgebaut ist.
In 12 ist ein Beispiel einer Strahlungscharakteristik der Umgekehrt-F-Antenne gezeigt, welche in der Armbanduhr-Funkeinrichtung der vierten Ausführungsform eingebaut ist. Die Kenndaten der Halbwellenlängen-Dipolantenne bei derselben Frequenz sind zum Vergleich ebenfalls in 12 gezeigt. Die Einheit ist in die Dipolverhältnisverstärkung (dBd) angegeben.
Wie in 12 gezeigt ist, liegen die Dipolverhältnisverstärkungen oberhalb –7 dBd in allen Richtungen. Dies bedeutet, dass die Kenndaten einer Aufdruckantenne der vierten Ausführungsform adäquat sind.
[5] FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine Aufdruckantenne auf einer Schaltplatine ausgebildet. In der fünften Ausführungsform, welche nicht im Einklang mit der vorliegenden Erfindung ist, ist eine Aufdruckantenne jedoch auf einer flexiblen Platine ausgebildet und die flexible Platine ist senkrecht auf der Schaltplatine installiert.
In 13A ist eine Draufsicht des Armbanduhr-Funkeinrichtungsmoduls der fünften Ausführungsform gezeigt. In 13B ist eine Abbildung einer Schrägperspektive des Armbanduhr-Funkeinrichtungsmoduls der fünften Ausführungsform gezeigt.
Die flexible Platine 20 ist senkrecht auf der Schaltplatine 1 installiert, welche das Armbanduhr-Funkmodul 5E bildet. Diese flexible Platine 20 ist derart befestigt, dass sie sich entlang des Rands der Schaltplatine 1 krümmen kann (um einem Bogen zu folgen).
Das Antennenelement 2A und das Basismuster 3A sind auf der flexiblen Platine 20 ausgebildet, wie in 13C gezeigt ist.
Der erste Basismusteranschluss 21A, welcher mit dem Basismuster 3B auf der Schaltplatine 1 verbunden ist, sowie der Einspeisungsanschluss 21B, welcher mit einem auf der Schaltplatine 1 nicht gezeigten Einspeisungspunkt verbunden ist, sind in einem Leitungsmuster von Antennenelementen ausgebildet.
Ferner ist ein zweiter Basismusteranschluss 21C, welcher mit dem Basismuster 3B auf der Schaltplatine 1 verbunden ist, auf dem Basismuster 3A installiert.
Da das Antennenelement 2A senkrecht zur Schaltplatine 1 angeordnet ist, kann das Gebiet der obersten Ebene der Schaltplatine 1 effektiv ausgenutzt werden.
[6] ABWANDLUNGEN DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
ERSTE ABWANDLUNG
Die Richtcharakteristik in sowohl dem Armbanduhr-Antennenmodul des Standes der Technik als auch der in 2A gezeigten Dipolantenne konnte nicht geändert werden. Es ist somit der Zweck dieser Abwandlung, dieses Problem zu lösen.
14 zeigt eine erläuternde Zeichnung der ersten Abwandlung der Ausführungsformen.
Betreffend jede der oben genannten Ausführungsformen wurde ein Winkel Θ zwischen dem Verbindungspunkt PE von Antennenelement 2X und der Spitze des Antennenelements 2X entlang des Basismusters 3X nicht im Detail beschrieben.
Wenn der gekrümmte Teil des Antennenelements 2X, bei Betrachtung von oben, annähernd als Bogen angesehen wird, so sollte ein Winkel Θ zwischen einer geraden Linie L1, die durch den Verbindungspunkt PE verläuft, an dem das Antennenelement 2X mit dem Basismuster 3X verbunden ist, und am Kreismittelpunkt OX des Bogens endet, und einer geraden Linie L2, welche durch die Spitze des Antennenelements verläut und am Kreismittelpunkt OX endet, für eine optimale Empfangsempfindlichkeit usw. kleiner oder gleich 180[°] sein. Dies liegt daran, dass Energie, welche in dem Antennenelement 2X empfangen wird, ausgelöscht wird und der Empfangsverlust wesentlich größer ist, wenn der Winkel Θ gleich oder größer ist als 180[°].
Wenn der Verlust an empfangener Energie vernachlässigt werden kann, so kann der Winkel Θ gleich oder größer sein als 180[°]. In beiden Fällen wird die Länge des Antennenelements 2X nach Maßgabe einer bestimmten Frequenz für dieses bestimmte Antennenelement bestimmt. Speziell sollte sie ein Viertel der Wellenlänge der Frequenz betragen, um die optimale Größe und Empfindlichkeit zu erzielen, wenngleich sie nicht darauf beschränkt sein muss.
Außerdem sollte der Winkel zwischen der Richtung DL einer Tangente L des Basismusters 3X am Verbindungspunkt PE des Antennenelements 2X und einer Richtung DR der Erstreckung des Antennenelements nahe des Verbindungspunkts mehr oder weniger rechtwinklig sein.
Im Ergebnis ermöglicht diese Abwandlung die Einstellung der Richtcharakteristik der Antenne in eine beliebige Richtung. So kann beispielsweise ein Strahlungsbild, wie in 3A gezeigt, zwischen 270[°] und 90[°] gedreht werden.
ZWEITE ABWANDLUNG, WELCHE NICHT GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG AUSGEBILDET IST
Gemäß der obigen Beschreibung weist das Antennenelement, welches das Armbanduhr-Antennenmodul bildet, entlang des Rands der Schaltplatine eine Kurve auf. Selbst wenn das Antennenelement jedoch eine gerade Linie aufweist, so kann das Basismuster 3Y, wie in 15 gezeigt, innerhalb der inneren Schicht der Schaltplatine 1Y ausgebildet sein. Im Ergebnis liegt eine dielektrische Substanz wie die Schaltplatine zwischen dem Antennenelement 2A und dem Basismuster 3Y und der Abstand zwischen dem Antennenelement 2Y und dem Basismuster 3Y kann verkürzt werden, wenn die dielektrische Konstante der Schaltplatine 1Y hoch ist oder aufgrund der dielektrischen Konstante der Platine. Im Ergebnis ist eine Reduzierung der Größe der Antenne selbst möglich.
DRITTE ABWANDLUNG, WELCHE NICHT GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG AUSGEBILDET IST
Wenn, wie in 16 gezeigt, das Basismuster 3Z als eine Projektionsebene angesehen wird, so sind Bauteile, welche die Kenndaten der Antenne beeinflussen, wie die Batterie 11 und das Schaltmodul 5, derart angeordnet, dass die orthogonale Projektion ihrer äußeren Gestalt innerhalb des Basismusters 3Z eingeschlossen ist, wodurch eine Verschlechterung der Kenndaten der Antenne vermieden wird, unabhängig davon, ob die Gestaltung des Antennenelements als gerade Linie oder als Kurve vorgesehen ist.
VIERTE ABWANDLUNG
Die obige Beschreibung ist anwendbar auf den Fall, dass das zweite Basismuster in einer Schicht auf der Schaltplatine ausgebildet ist. jedoch ist auch die Ausbildung von Basismustern in mehreren Schichten sowie die Betrachtung dieser mehreren Basismuster als Sekundärbasismuster möglich.

Claims

Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung, welche eine Aufdruckantennenvorrichtung in Form eines umgekehrten „F" ist, die umfasst: eine Mehrschichtschaltplatine (1), deren Rand eine Kurve aufweist, ein Antennenelement (2), welches entlang des Randes der Mehrschichtschaltplatine verläuft und auf der Mehrschichtschaltplatine ausgebildet ist, ein erstes Basismuster (3), welches auf der Mehrschichtschaltplatine im konstanten Abstand von dem Antennenelement plaziert ist und welches auf der Mehrschichtschaltplatine ausgebildet ist, und ein zweites Basismuster (4), welches an einer beliebigen inneren Schicht der Mehrschichtschaltplatine ausgebildet ist, die verschieden ist von dem zugehörigen Gebiet, in dem das Antennenelement ausgebildet ist, wobei das zweite Basismuster elektrisch mit dem ersten Basismuster verbunden ist.
Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher dann, wenn ein gekrümmter Teil des Antennenelements, bei Betrachtung von oben, annähernd als Bogen angesehen wird, ein Winkel zwischen einer geraden Linie, die durch einen Verbindungspunkt, an dem das Antennenelement mit dem ersten Basismuster verbunden ist, und durch ein Zentrum eines durch den Bogen definierten Kreises verläuft, und einer geraden Linie, die durch eine Spitze des Antennenelements und durch das Zentrum des durch den Bogen definierten Kreises verläuft, kleiner oder gleich 180 Grad beträgt.
Hochfrequenz-Funkeinrichtung, welche eine Mehrschichtschaltplatine und ein auf der Schaltplatine gebildetes Schaltungselement (10) aufweist, umfassend: eine Antennenvorrichtung für eine Hochfrequenz-Funkeinrichtung, gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltungselement (10) so plaziert ist, dass eine orthogonale Projektion der Außenform des Schaltungselements innerhalb des Basismusters (4) eingeschlossen ist, wenn das Basismuster (4) als Projektionsebene angenommen wird und das Element (10) von oben betrachtet wird.