FR2621179A1 - ANTENNA FOR A MINIATURE RECEIVER, IN PARTICULAR FOR A WATCH CASE RECEIVER - Google Patents
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Abstract
Antenne pour récepteur miniature, notamment pour récepteur en forme de boîtier de montre, ledit boîtier récepteur comprenant un récepteur proprement dit 8 et une pile d'alimentation 15; ladite antenne étant caractérisée en ce qu'elle comprend : - un premier élément conducteur 10, en forme de boucle, situé dans la partie supérieure du boîtier 13 et isolé du reste du boîtier; - un deuxième élément conducteur 11 relié à la masse du récepteur et disposé dans la partie inférieure du boîtier; - un circuit d'adaptation et d'accord 12 reliant ces deux éléments conducteurs 10, 11 aux entrées du récepteur 18. Application notamment au domaine de la réception de messages.Antenna for a miniature receiver, in particular for a receiver in the form of a watch case, said receiver box comprising a proper receiver 8 and a supply battery 15; said antenna being characterized in that it comprises: - a first conductive element 10, in the form of a loop, located in the upper part of the housing 13 and isolated from the rest of the housing; a second conductive element 11 connected to the mass of the receiver and arranged in the lower part of the housing; an adaptation and tuning circuit 12 connecting these two conductive elements 10, 11 to the inputs of the receiver 18. Application in particular to the field of the reception of messages.
Description
2621 1792621 179
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Antenne pour récepteur miniature, notamment pour récepteur en forme de bottier de montre La présente invention concerne une antenne pour récepteur An antenna for a miniature receiver, in particular for a receiver in the form of a watch case The present invention relates to an antenna for a receiver
miniature, notamment pour récepteur en forme de bottier de montre. miniature, especially for receiver-shaped watch case.
La présente invention consiste en une antenne destinée à The present invention consists of an antenna intended for
un récepteur de radio par exemple intégré dans un bottier de montre. a radio receiver for example integrated in a watch cabinet.
L'invention peut être appliquée également à un émetteur de The invention can be applied also to a transmitter of
faible puissance affectant la même forme. low power affecting the same shape.
L'invention est destinée à fonctionner dans une bande de O fréquences fixée choisie dans les gammes VHF ou UHF (de 80 MHz The invention is intended to operate in a fixed band of O frequencies chosen in the VHF or UHF ranges (of 80 MHz
à 500 MHz par exemple).at 500 MHz for example).
A ces fréquences les difficultés sont multiples pour réaliser une antenne efficace dans un bottier de montre par exemple de type montre-bracelet: La place disponible est petite rapportée à la longueur d'onde ce qui aboutit à une résistance de rayonnement exprimée At these frequencies the difficulties are many to achieve an effective antenna in a watch case for example wristwatch type: The available space is small reported at the wavelength which results in a radiation resistance expressed
en dixièmes ou en centièmes d'ohms. in tenths or hundredths of ohms.
- La compensation de la réactance de l'antenne nécessite des composants avec des surtensions très élevées pour aboutir à - The compensation of the antenna reactance requires components with very high overvoltages to lead to
0 des pertes acceptables.0 acceptable losses.
- Le poignet du porteur et la proximité du reste de son corps absorbent les ondes ou se comportent comme des éléments rayonnants parasites de l'antenne utile, déformant ainsi son diagramme de rayonnement. Par ailleurs un récepteur porté au poignet doit rester efficace pour un maximum d'attitudes du porteur en favorisant si possible les plus probables. Il est à noter aussi que les performances de l'antenne réalisée ne doivent être altérées ni par la presence de l'électronique, de la pile, du mouvement de la montre (si la 0 montre garde sa fonction d'origine), ni par la nature des matériaux - The wrist of the wearer and the proximity of the rest of his body absorb the waves or behave like parasitic radiating elements of the useful antenna, thereby deforming its radiation pattern. In addition, a receiver worn on the wrist must remain effective for a maximum of the wearer's attitudes by favoring the most probable if possible. It should also be noted that the performance of the realized antenna must not be altered by the presence of the electronics, the battery, the movement of the watch (if the 0 watch keeps its original function), nor by the nature of materials
qui composent le-boitier.which make up the box.
L'invention a pour objet de résoudre ces problèmes en proposant une antenne dont le diagramme de rayonnement se rapproche le plus The object of the invention is to solve these problems by proposing an antenna whose radiation pattern is closest to
possible de celui d'une antenne isotrope. possible from that of an isotropic antenna.
L'invention propose à cet effet une antenne pour récepteur -2- miniature, notamment pour récepteur en forme de bottier de montre, ledit bottier récepteur comprenant un récepteur proprement dit, différentes parties de commande et d'alimentation, ladite antenne étant caractérisée en ce qu'elle comprend: - un premier élément conducteur, en forme de boucle, situé dans la partie supérieure du bottier et isolé du reste du bottier; un deuxième élément conducteur relié à la masse du récepteur et disposé dans la partie inférieure du bottier; - un circuit d'adaptation et d'accord reliant ces deux éléments To this end, the invention proposes an antenna for a miniature receiver, especially for a receiver in the form of a watch case, said receiver box comprising a receiver itself, various control and power supply parts, said antenna being characterized in that it comprises: - a first conductive element, in the form of a loop, located in the upper part of the casing and isolated from the rest of the casing; a second conductive element connected to the receiver ground and disposed in the lower part of the housing; an adaptation and agreement circuit connecting these two elements
conducteurs aux entrées du récepteur. drivers at the receiver inputs.
L'intégration de l'antenne dans le bottier d'une montre permet d'éviter tous les problèmes d'interconnexion, de maintenance qui existeraient par exemple dans le cas d'une antenne intégrée dans un bracelet-montre; le bracelet étant une partie qui se détériore The integration of the antenna in the casket of a watch avoids all interconnection problems, maintenance that exist for example in the case of an antenna integrated in a wristwatch; the bracelet being a part that deteriorates
régulièrement et qui doit alors pouvoir être remplacée sans problème. regularly and which must then be able to be replaced without any problem.
Plus particulièrement l'invention propose une antenne dans laquelle le premier élément conducteur est formé d'une boucle annulaire fendue comprise dans la couronne supérieure d'un bottier de montre, More particularly, the invention provides an antenna in which the first conductive element is formed of a split annular loop included in the upper crown of a watch case,
ainsi sensible aux champs magnétiques. thus sensitive to magnetic fields.
Ce premier élément forme avec le second élément conducteur un doublet capacitif sensible aux champs électriques. Le circuit d'adaptation est constitué d'un diviseur capacitif accordant et adaptant au récepteur (ou à l'émetteur éventuel) l'antenne ainsi réalisée, ces différents éléments étant intégrés à l'intérieur This first element forms with the second conductive element a capacitive doublet sensitive to electric fields. The adaptation circuit consists of a capacitive divider matching and adapting to the receiver (or to the possible transmitter) the antenna thus produced, these various elements being integrated inside.
du bottier d'une montre-bracelet.the boot of a wristwatch.
Avantageusement la présente invention permet de réaliser une antenne intégrée d'efficacité optimum en utilisant la structure du bottier de la montre, en combinant deUx modes de réception par boucle magnétique et par doublet capacitif, et apportant aussi - une résistance de rayonnement maximum pour le volume imparti; - une réception multipolarisation; Advantageously, the present invention makes it possible to produce an integrated antenna of optimum efficiency by using the structure of the watch case, by combining different modes of reception by magnetic loop and by capacitive doublet, and also providing a maximum radiation resistance for the volume. time; - multipolarization reception;
- la suppression de tout élément inductif d'adaptation. - the suppression of any inductive element of adaptation.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront The features and advantages of the invention will emerge
d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non moreover from the description that follows, as an example not
limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles: -3- - la figure 1 est un bloc-diagramme de l'invention; FIG. 1 is a block diagram of the invention;
- la figure 2 illustre une vue schématique en élévation d'une réali- FIG. 2 is a diagrammatic elevational view of an embodiment
sation de l'invention; - la figure 3 illustre une vue en perspective d'un détail de la réalisation illustrée à la figure 2; of the invention; FIG. 3 illustrates a perspective view of a detail of the embodiment illustrated in FIG. 2;
- les figures 4, 5 et 6 représentent des schémas électriques équiva- FIGS. 4, 5 and 6 represent equivalent electrical diagrams;
lents de différentes réalisations de l'antenne de l'invention. slow of different embodiments of the antenna of the invention.
Comme représenté aux figures 1 et 2 l'antenne de l'invention comprend: un premier élément conducteur 10 formé d'une boucle annulaire fendue, - un deuxième élément conducteur 11, As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna of the invention comprises: a first conductive element 10 formed of a split annular loop, a second conductive element 11,
- un circuit 12 d'adaptation et d'accord. a circuit 12 of adaptation and agreement.
Le premier élément conducteur 10, représenté plus particuliè- The first conductive element 10, represented more particularly
rement sur la figure 3, forme une inductance ici d'une seule spire. 3, forms an inductance here of a single turn.
Il est disposé dans la partie supérieure d'un bottier 13 de montre qui comporte un bracelet 14. Cet élément 10 peut être la couronne supérieure d'une montre métallique, mais il doit alors être isolé du reste du bottier 13. Il peut également être un fil ou un ruban conducteur noyé dans un boîtier moulé en matière isolante. Ce premier élément 10 permet de former une boucle sensible à la composante It is arranged in the upper part of a watch casing 13 which comprises a bracelet 14. This element 10 may be the upper crown of a metal watch, but it must then be isolated from the rest of the casing 13. It may also be a conductive wire or ribbon embedded in a casing molded of insulating material. This first element 10 makes it possible to form a loop sensitive to the component
magnétique du champ électromagnétique. Magnetic field of the electromagnetic field.
Le deuxième élément conducteur 11 est constitué du reste du bottier si celui-ci est totalement métallique, ou, dans le cas The second conductive element 11 consists of the remainder of the casing if it is completely metallic, or, in the case
d'un bottier en matière isolante, d'un élément rapporté comme repré- of a box made of insulating material, of an element reported as
senté sur la figure 2. Cet élément conducteur 11 permet de réaliser le rassemblement compact des masses conductrices les plus importantes de la montre récepteur dont notamment celles du récepteur proprement dit, celles de la ou des piles et de l'électronique, et celle du moteur si la montre dispose d'un système à aiguilles d'affichage 2. This conductive element 11 makes it possible to compact the most conductive masses of the receiver watch including, in particular, those of the receiver itself, those of the battery or cells and the electronics, and that of the motor. if the watch has a display needle system
de l'heure. Toutes ces différentes parties de commande du fonction- Of time. All these different parts of the function control-
nement de la montre récepteur sont représentées sur les figures 1 of the receiver watch are shown in FIGS.
et 2 en un ensemble 18.and 2 in one set 18.
Ces masses conductrices principales, dont surtout celle de la pile d'alimentation, sont ainsi éloignés au maximum de la couronne These main conductive masses, especially that of the power supply cell, are thus far away from the crown
2 6 2 1 1 7 92 6 2 1 1 7 9
- 4 - supérieure 10 et placées en fond de boîtier de façon à prendre 10 and placed at the bottom of the case so as to take
une référence de potentiel au niveau de l'épiderme du porteur permet- a potential reference at the level of the epidermis of the wearer
tant de capter le champ électrique radial apparaissant par la présence so much to capture the radial electric field appearing by the presence
du bras ou du corps du porteur de la montre. arm or body of the wearer of the watch.
Le circuit 12 d'adaptation et d'accord relie les deux éléments conducteurs 10 et 11 aux entrées du récepteur 17 contenu dans la montre. Sur la représentation schématique de la figure 4 le premier The matching and tuning circuit 12 connects the two conducting elements 10 and 11 to the inputs of the receiver 17 contained in the watch. In the schematic representation of Figure 4 the first
élément 10 est représenté par une inductance. element 10 is represented by an inductor.
Sur cette figure 4 le circuit 12 d'adaptation et d'accord est constitué du diviseur capacitif (15, 16), l'élément 15 comprenant en partie la capacité créée par le dipole capacitif réalisé entre la partie haute et la partie basse du bottier: Les deux capacités 15 et 16 apparaissent donc entre les deux éléments conducteurs 10 et 11 comme représenté à la figure 2. Ce doublet capacitif (15, 16) est sensible aux champs dirigés perpendiculairement à la spire In this FIG. 4, the adaptation and tuning circuit 12 consists of the capacitive divider (15, 16), the element 15 comprising in part the capacitance created by the capacitive dipole formed between the upper part and the lower part of the casing. The two capacitors 15 and 16 therefore appear between the two conducting elements 10 and 11 as represented in FIG. 2. This capacitive doublet (15, 16) is sensitive to the fields directed perpendicularly to the coil
conductrice 10. L'inductance formée par le premier élément conduc- 10. The inductance formed by the first conductive element
teur 10 est sensible à tout champ radial par rapport à la spire 10 is sensitive to any radial field with respect to the turn
qu'elle forme.what form.
L'aspect mixte électrique et magnétique diminue la sensibilité à la présence du corps de celui qui porte la montre et à celle The mixed electrical and magnetic aspect decreases the sensitivity to the presence of the body of the wearer of the watch and to the
des masses magnétiques.magnetic masses.
Etant donné l'aspect flottant du montage, on peut avoir également Given the floating aspect of the assembly, one can also have
un schéma électrique équivalent tel que celui représenté à la figure 5. an equivalent electrical diagram such as that represented in FIG.
Les deux capacités 15 et 16 qui constituent par exemple le circuit 12 permettent: - de compléter l'accord du circuit résonnant et la mise à la fréquence d'opération. En effet dans le fonctionnement d'un récepteur intégré dans une montre, comme décrit précédemment, la surtension est très élevée et la bande passante étroite; - de transformer la résistance pure vue à l'aqcord qui est très élevée en une résistance plus basse optimisée pour le récepteur The two capacitors 15 and 16 which constitute for example the circuit 12 make it possible: - to complete the tuning of the resonant circuit and the setting to the operating frequency. Indeed in the operation of a receiver integrated in a watch, as described above, the overvoltage is very high and the narrow bandwidth; - to transform the pure resistance seen in the agreement which is very high into a lower resistance optimized for the receiver
(optimisation du rapport signal/bruit de l'étage d'entrée). (optimization of the signal / noise ratio of the input stage).
L'invention consiste donc à réaliser une antenne capacitive formée de la couronne supérieure du boîtier, isolée du reste dudit boitier, et formant condensateur avec le fond du bottier et le - 5 - reste des composants conducteurs, dont la pile, et d'utiliser cette The invention therefore consists in producing a capacitive antenna formed of the upper crown of the casing, isolated from the rest of said casing, and forming a capacitor with the bottom of the casing and the rest of the conductive components, including the battery, and of using this
couronne comme inductance d'accord.crown as chord inductance.
Le deuxième élément conducteur 11 peut également présenter une structure inductive mais plus massive que celle du premier élément 10. On a alors par exemple le schéma équivalent représenté The second conductive element 11 may also have an inductive structure but more massive than that of the first element 10. There is then for example the equivalent diagram shown
à la figure 6.in Figure 6.
Les rayonnements apportés par l'aspect capacitif et inductif sont The radiations brought by the capacitive and inductive aspect are
déphasés de 2dans le temps, ainsi la polarisation est elliptique. 2 out of phase, so the polarization is elliptical.
Selon la fréquence o l'on réalisera l'antenne et l'épaisseur que l'on acceptera de donner au doitier, l'aspect magnétique sera Depending on the frequency where the antenna will be made and the thickness that we will accept to give to the must, the magnetic appearance will be
ou ne sera pas prépondérant sur l'aspect l'électrique. or will not be preponderant on the electric aspect.
Ainsi: - à 450 MHz la spire 10 ne nécessite qu'un léger appoint d'accord: L'équilibrage magnétique-électrique est quasiment réalisé. On a alors par exemple deux capacités respectivement de quelques picofarads et de quelques dizaine de picofarads, un coefficient Q d'environ 300 à - 3dB et une bande passante d'environ 1,5 MHz à - 3dB; - à 150 MHz on a essentiellement une bobine magnétique. Mais le Thus: - at 450 MHz the turn 10 requires only a slight extra support: The magnetic-electric balance is almost achieved. There are, for example, two capacities of a few picofarads and a few dozen picofarads respectively, a Q coefficient of about 300 to -3 dB and a bandwidth of about 1.5 MHz to -3 dB; at 150 MHz there is essentially a magnetic coil. But the
petit apport électrique est le bien-venu pour capter dans les direc- small electrical input is welcome to capture in the direc-
tions o la boucle présente un trou de réception. o The loop has a receiving hole.
- à 900 MHz ( si des réseaux venaient à cette fréquence) on devrait - at 900 MHz (if networks were coming at this frequency) we should
maitriser aisément les rapports entre les composantes. easily master the relationships between the components.
Une antenne selon l'invention permet d'obtenir, à titre d'exemple, dans la gamme des fréquences 450-470 MHz une bande passante de 1,5 MHz avec un gain d'antenne dans les directions optimales de 13dB par rapport à un dipole X/2 de référence et lorsque la montre récepteur est en espace libre. Le gain de cette même réalisation se situe vers 18dB au dessous de celui du dipole lorsque la montre est portée An antenna according to the invention makes it possible, by way of example, to obtain in the 450-470 MHz frequency range a bandwidth of 1.5 MHz with an antenna gain in the optimum directions of 13 dB relative to a dipole X / 2 reference and when the watch receiver is in free space. The gain of this same realization is about 18dB below that of the dipole when the watch is worn
au poignet.at wrist.
Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention Ainsi pour des fréquences plus basses qu'en UHF, par exemple It is understood that the present invention has been described and shown only as a preferred example and that its constituent elements can be replaced by equivalent elements without, for all that, going beyond the scope of the invention. for lower frequencies than in UHF, for example
le premier élément conducteur 10 peut comporter plusieurs spires. the first conductive element 10 may comprise several turns.
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