JP2005009864A

JP2005009864A - 電波受信装置

Info

Publication number: JP2005009864A
Application number: JP2003170716A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sano; 貴司佐野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】磁界検出型アンテナへのノイズ混入を効果的に抑制した電波受信装置を提供することである
【解決手段】バーアンテナ２１を収容する筐体３２の内部壁面と、仕切り板３５のバーアンテナ２１に対向する面とに、導電率が高く比透磁率が１近傍で、厚さが１０μｍ以下の金属膜３６を設ける。これにより、モジュール３７や表示パネル３３から発生するノイズがバーアンテナ２１に混入することを防ぐことができる。また、筐体３２の外面と仕切り板３５のバーアンテナ２１に対向する面に金属膜３６を設けることにより、外部の電子機器から漏洩するノイズを遮断することができる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界検出型アンテナで電波を受信する電波受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、各国（例えば、ドイツ、イギリス、スイス、日本等）において送出されている時刻データ即ちタイムコード入りの長波標準電波を受信し、これにより計時回路の時刻データを修正する、いわゆる電波時計が知られている。我が国（日本）では、２つの送信所（福島県及び佐賀県）より、図５に示すようなフォーマットのタイムコードで振幅変調された、４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの長波標準電波が送出されている。図５によれば、タイムコードは、正確な時刻の分の桁が更新される毎即ち１分毎に、１周期６０秒のフレームで送出されている。
【０００３】
このような電波時計において、電波時計に内蔵される磁界検出型アンテナ（例えば、バーアンテナ）にノイズが混入し、動作が不安定になる問題があった。図６（ａ）は、電波時計の要部断面図の一例である。バーアンテナ２１に混入するノイズを防ぐために、ノイズ源であるモジュール３７の周囲をシールドし、更にモジュール３７とバーアンテナ２１との間にシールド板５３を配設していた。また、裏フタ５４の素材を金属等のノイズを通しにくい素材としていた。更に表示パネル３３とガラス３１の間にシールド板５２を挟み、発生されるノイズのバーアンテナ２１への影響を低減させていた。
【０００４】
図６（ｂ）は、電波時計に含まれる回路基板の断面図の一例である。基板６１上に配設されているＩＣ６２や配線６４からノイズが発生し得るため、これらを金属膜６３、６５等で覆うことにより、発生するノイズの外部への漏洩を遮断していた。その他の方法として、ノイズ源とバーアンテナの間の距離を長くして、バーアンテナにノイズが混入し難くさせるといった方法が採られていた。
【０００５】
更に、特許文献１に開示された発明のように、ノイズ源である受信アナログ回路と受信アンテナの間に電磁遮蔽層を有する配線基板を挟み、受信アンテナへのノイズ混入を防ぐ技術も知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１９７６６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、ノイズ源とバーアンテナの間の距離を長くする方法でバーアンテナへのノイズ混入を防ぐ場合、電波時計の小型化が妨げられていた。更に、ノイズ源の周りをシールド板で囲ったり、特許文献１の技術を適用した場合もシールド板や電磁遮蔽層を有する配線基板等を配置する空間が必要となるため、電波時計の小型化が困難であることは勿論、部品数の増加による作業工数、経費等がかかっていた。
【０００８】
本発明の目的は、磁界検出型アンテナへのノイズ混入を効果的に抑制した電波受信装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明の電波受信装置は、磁界検出型のアンテナの周囲を、導電率が高く比透磁率が１近傍で、厚さが１０μｍ以下の金属膜で覆ったことを特徴としている。
【００１０】
この請求項１又に記載の発明によれば、アンテナの周囲を導電率が高く比透磁率が１近傍の金属膜で覆うことによって、電波受信装置の他の回路や外部機器から発生するノイズを遮断することができる。これにより、電波受信装置の回路動作が安定し、製品としての信頼性を向上させることができる。また、ノイズ源の周りにシールド板等を複数配設する必要がなく、電波受信装置の小型化を実現できる。
【００１１】
即ち、導電率が高い材料（例えば、金、銅、アルミニウム）は、電界の反射損失が大きい。従って、電界ノイズを効果的に遮断することができる。比透磁率が１近傍の金属は磁界を通しやすい。従って、電波の持つ磁界は金属膜を通り抜けてアンテナに達することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電波受信装置であって、前記金属膜は前記アンテナ表面から所定距離離れた位置に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
この請求項２に記載の発明によれば、アンテナの表面から所定距離離れた位置に金属膜を配設することによって、アンテナと金属膜がトランス結合することを防ぎ、アンテナのエネルギー損失を抑えることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電波受信装置であって、前記アンテナは所定の磁界検出方向に生じた磁界を検出するアンテナであり、前記金属膜には前記磁界検出方向と平行な方向にスリットが設けられていることを特徴としている。
【００１５】
この請求項３に記載の発明によれば、金属膜にスリットを設けることにより、アンテナによる電磁誘導によって金属膜に電流が流れることを防ぐことができる。従って、金属膜がノイズ源となることを防ぐことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の電波受信装置であって、前記金属膜は銅に対する比電導度が１近傍の材料から成ることを特徴としている。
【００１７】
金属膜を銅に対する比電導度が１近傍の材料（例えば、金、銅、アルミニウム）は、電界の反射損失が大きい。従って、請求項４に記載の発明によれば、電界ノイズを効果的に遮断することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の電波受信装置であって、前記アンテナを収容する収容空間を備え、前記金属膜は前記収容空間を形成する壁面に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の電波受信装置であって、前記金属膜は自装置の筐体のうちの前記アンテナを収容する部分の外面に設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の電波受信装置であって、前記金属膜が、金、銅又はアルミニウムで形成されていることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。また、各実施の形態において、本発明の電波受信装置を電波時計とした場合を例として説明するが、その他、電波を受信するための装置であれば、本発明が適用可能なものはこれに限らない。
【００２２】
図１は、電波時計１の回路構成図であり、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０１、入力部１０２、表示部１０３、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０４、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１０５、受信制御部１０６、タイムコード生成部１０７、計時回路部１０８及び発振回路部１０９によって構成されており、発振回路部１０９を除く各部はバス１１０によって接続されている。また計時回路部１０８には発振回路部１０９が接続される。
【００２３】
ＣＰＵ１０１は、所定のタイミング或いは入力部１０２から入力された操作信号等に応じて、ＲＯＭ１０５内に格納された各種プログラムを読み出してＲＡＭ１０４内に展開し、当該プログラムに基づいて各機能部への指示やデータの転送等を行う。
【００２４】
特に、ＣＰＵ１０１は、例えば所定時間毎に受信制御部１０６を制御して長波標準電波の受信処理を実行し、タイムコード生成部１０７から入力された標準タイムコードに基づいて計時回路部１０８で計数される現在時刻データを修正するとともに、当該修正した現在時刻データに基づく表示信号を表示部１０３に出力して表示時刻を更新させる等の各種制御を行う。
【００２５】
入力部１０２は、電波時計１に各種機能を実行させる為のスイッチ等で構成される。そして、これらのスイッチが操作された時には、対応するスイッチの操作信号がＣＰＵ１０１に出力される。
【００２６】
表示部１０３は、小型液晶ディスプレイ等により構成され、ＣＰＵ１０１からのデータ、例えば計時回路部１０８による現在時刻データ等をデジタル表示する。
【００２７】
ＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０１の制御の下、ＣＰＵ１０１で処理されたデータを記憶するとともに、記憶しているデータをＣＰＵ１０１に出力するために用いられる。ＲＯＭ１０５は、主に、電波時計１に係るシステムプログラムやアプリケーションプログラム等を記憶する。
【００２８】
受信制御部１０６は受信回路部２００を備える。受信回路部２００は、バーアンテナ等の磁気検出型アンテナを含み、長波標準電波の不要な周波数成分をカットして該当する周波数信号を取り出し、周波数信号を対応する電気信号に変換して出力する。
【００２９】
タイムコード生成部１０７は、受信回路部２００から出力された信号に基づいて、標準時刻コード、積算コード及び曜日コード等の時計機能に必要なデータを含む標準タイムコードを生成して、ＣＰＵ１０１に出力する。
【００３０】
計時回路部１０８は、発振回路部１０９から入力される信号を計数して、現在時刻データ等を得る。そして当該現在時刻データをＣＰＵ１０１に出力する。発振回路部１０９は、常時一定周波数の信号を出力する回路である。
【００３１】
ここで、受信制御部１０６の備える受信回路部２００に含まれるバーアンテナに対して、電波時計１の他の構成要素から発生するノイズの混入を遮蔽するノイズ遮蔽方法を説明する。
【００３２】
電波時計１を構成する各回路は消費電力を低く抑えられているため、回路全体に流れる電流は少ない。このため、各回路からは、磁界によるノイズ（磁界ノイズ）よりも、電界によるノイズ（電界ノイズ）がより多く発生していると考えられる。
【００３３】
また、電波時計１の小型化に伴ってバーアンテナも小型にすると、受信感度を維持するためにリアクタンスＬやＱ値を大きくする必要がある。すると、バーアンテナの共振抵抗が大きくなり、電界ノイズの影響を受けやすくなってしまう。従って、電界ノイズを遮断するシールド材を選ぶことによって、バーアンテナへのノイズ混入を効果的に抑制することができる。
【００３４】
電界ノイズを遮断するためのシールド材として、電導度の大きい非磁性体、例えば、金、銅、アルミニウム等が有効である。これらの金属は電磁波の反射損失が極めて大きいため、電界ノイズを十分に遮蔽する効果が得られる。
【００３５】
更に、金、銅、アルミニウム等は比透磁率が低く、磁界を通しやすい。従って、これらの金属でバーアンテナがシールドされていても、長波標準電波はシールド材を通り抜けてバーアンテナに達することができる。
【００３６】
ところで、電磁波がシールド材の内部に侵入してから熱になって吸収される成分（吸収損失Ａ）は、電磁波の周波数ｆ［ＭＨｚ］、μ_ｒ（空気を１とした比透磁率）、σ_ｒ（銅を１とした比電導度）、シールド材の膜厚ｔ［ｍｍ］によって求めることができる。ここで、電磁波がシールド材の内部に侵入して、エネルギーがはじめの１／ｅに減衰する厚さを浸透深さｓ［ｍｍ］とすると、
【数１】

で表すことができる。式（１）を用いて吸収損失Ａを求めると、
【数２】

式（２）に式（１）を代入すると、
【数３】

と表すことができる。
【００３７】
また、電磁波がシールド材の境界で反射される成分（反射損失Ｒ）を求める。電磁波の周波数ｆ［ＭＨｚ］、距離Ｒ［ｍ］におけるニア・フィールドでの電界については、
【数４】

と表すことができる。
【００３８】
以上の説明及び上式を考慮すると、１００［ＭＨｚ］〜１［ＭＨｚ］の電磁波による電界ノイズを効果的に遮蔽するためには、シールド材として比透磁率が１近傍で、且つ導電率が高い、即ち銅に対する比電導度が１近傍である金（比電導度約０．７）、銅、アルミニウム（約０．６）等を用い、そのシールド材の厚さは１０^−５ｍ以下が好適であることが言える。これらのシールド材を使って１０^−５ｍ（１０μｍ）以下の金属膜を形成する場合は、蒸着、スパッタ等の成膜方法を用いることが可能である。
【００３９】
以上を考慮して、バーアンテナ２１を金、銅、アルミニウム等で形成された金属膜２２でシールドした一例を図２に示す。バーアンテナ２１は、軸２１１から距離Ｌ離れた周囲をコイル２１２の回旋方向に沿って金属膜２２によって覆われている。ところで、距離Ｌが小さいと、バーアンテナ２１と金属膜２３のトランス結合によりバーアンテナ２１のエネルギー損失が増大してしまう。そこで、距離Ｌを十分確保することによって、バーアンテナ２１のエネルギー損失を抑える。式（３）より、距離Ｌは１０^−３ｍ以上１０^−２ｍ以下の値が好適であることが言える。
【００４０】
また、バーアンテナ２１による電磁誘導によって金属膜２２に電流が流れると、ノイズ発生の原因となる。そこで、金属膜２２にバーアンテナ２１の磁界検出方向と平行な方向にスリット２３を入れることによって、金属膜２２の周方向に流れる電流の発生を防ぐことができる。
【００４１】
以下、電波時計１に内蔵されるバーアンテナに対して、上記の方法でシールドした場合を説明する。図３は電波時計１の平面図である。図４は図３中の矢視線Ｘ１−Ｘ２の要部断面図の一例である。図６に示す図と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００４２】
図４（ａ）によると、バーアンテナ２１が収容された空間４５を形成する壁面である筐体３２の内部壁面と、仕切り板３５のバーアンテナ２１に対向する面に金属膜３６が設けられている。これにより、金属膜３６がバーアンテナ２１の周囲を囲むので、モジュール３７や表示パネル３３から発生するノイズがバーアンテナ２１に混入することを防ぐことができる。
【００４３】
また、空間４５を形成する仕切り板３５のスリット４３（例えば、バーアンテナ２１とモジュール３７間の配線用）により、金属膜３６にはバーアンテナ２１の長手方向（磁界検出方向）に沿ったスリットが形成されている。
【００４４】
また、モジュール３７や表示パネル３３から発生するノイズの漏洩を防ぐシールド板を設置する必要がなくなるため、シールド板を取り除いたスペース分、機能拡張のための回路基板を設置したり、電波時計１を小型化することができる。更に、裏フタ３４の材質も、モジュール３７から発生するノイズを遮断するための金属ではなく、プラスチックやガラス等を用いることが可能となる。従って、電波時計１の軽量化を実現できる。
【００４５】
図４（ｂ）は、筐体３２の外面と、仕切り板３５のバーアンテナ２１に対向する面に金属膜４１を設けて、バーアンテナ２１をシールドした場合の一例を示した図である。これにより、図４（ａ）に示したシールド方法と同様に、モジュール３７や表示パネル３３から発生するノイズがバーアンテナ２１に混入することを防ぐことができる。
【００４６】
また、筐体３２の外面に金属膜４１を設けることによって、外部の電子機器から発生するノイズを遮断することができる。更に、ユーザに対して金属の質感を与えることができ、電波時計１のデザイン性を向上させることができる。
【００４７】
金属膜３６及び４１を設ける一例として、蒸着等によって直接筐体３２の内面又は外面に金属膜を形成させる方法がある。また、単独で成膜した金属膜３６及び４１を、筐体３２の内面又は外面に貼り付けてもよい。更に、図２に示したように、バーアンテナ２１から所定距離離れた周囲を覆うように、円筒状に金属膜２１を配設させてもよい。
【００４８】
以上、説明したように、バーアンテナ２１の周囲を金、銅、アルミニウム等の電界ノイズを効果的に遮断する金属膜によって覆うことにより、バーアンテナ２１に対するノイズ混入を防ぐことができる。これにより、電波時計１の回路動作が安定し、製品としての信頼性を向上させることができる。
【００４９】
また、１０^−５［ｍ］以下の薄い金属膜をバーアンテナ２１の周囲に施すことによってバーアンテナ２１に対するノイズの混入を防ぐことができるため、ノイズ源の周りにシールド板等を複数配設する必要がなく、電波時計１の小型化・軽量化を実現できる。更に、筐体３２の外面に金属膜４１を設けることによって、外部の電子機器から発生するノイズを遮断することができる。そしてユーザに対して金属の質感を与えることができ、電波時計１のデザイン性を向上させることができる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、アンテナの周囲を、導電率が高く比透磁率が１近傍で、厚さが１０μｍ以下の金属膜で覆うことによって、電波受信装置の他の回路や外部機器から発生するノイズを遮断することができる。これにより、電波受信装置の回路動作が安定し、製品としての信頼性を向上させることができる。また、ノイズ源の周りにシールド板等を複数配設する必要がなく、電波受信装置の小型化を実現できる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、アンテナの表面から所定距離離れた位置に金属膜を配設することによって、アンテナと金属膜がトランス結合することを防ぎ、アンテナのエネルギー損失を抑えることができる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、金属膜にスリットを設けることにより、アンテナによる電磁誘導によって金属膜に電流が流れることを防ぐことができる。従って、金属膜がノイズ源となることを防ぐことができる。
【００５３】
金属膜を銅に対する比電導度が１近傍の材料（例えば、金、銅、アルミニウム）は、電界の反射損失が大きい。従って、請求項４に記載の発明によれば、電界ノイズを効果的に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電波時計の内部構成を示すブロック図。
【図２】バーアンテナを金属膜でシールドした一例を示す斜視図。
【図３】電波時計の平面図。
【図４】本実施の形態における電波時計の要部断面図。
【図５】長波標準電波の波形を示す図。
【図６】従来の電波時計の要部断面図。
【符号の説明】
１電波時計
１０１ＣＰＵ
１０２入力部
１０３表示部
１０４ＲＡＭ
１０５ＲＯＭ
１０６受信制御部
２００電波受信装置
１０７タイムコード生成部
１０８計時回路部
１０９発振回路部
２１バーアンテナ
２１１コイル
２１２軸
２２、３６、４１金属膜
３１ガラス
３２モジュール
３３表示パネル
３４裏フタ
３５仕切り板
３７モジュール

Claims

磁界検出型のアンテナの周囲を、導電率が高く比透磁率が１近傍で、厚さが１０μｍ以下の金属膜で覆ったことを特徴とする電波受信装置。
前記金属膜は前記アンテナ表面から所定距離離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電波受信装置。
前記アンテナは所定の磁界検出方向に生じた磁界を検出するアンテナであり、
前記金属膜には前記磁界検出方向と平行な方向にスリットが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電波受信装置。
前記金属膜は、銅に対する比電導度が１近傍の材料から成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電波受信装置。
前記アンテナを収容する収容空間を備え、
前記金属膜は前記収容空間を形成する壁面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電波受信装置。
前記金属膜は自装置の筐体のうちの前記アンテナを収容する部分の外面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電波受信装置。
前記金属膜が、金、銅又はアルミニウムのいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電波受信装置。