JP2017118377A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナの感度劣化を抑制しやすい電子機器を提供する【解決手段】アンテナ電極34と、回路基板26と、アンテナ電極34と回路基板26とを短絡する短絡部32とを含むアンテナ30と、表示部20と、アンテナ30及び表示部20を収容するケース2と、ケース2に接続されたバンド3とを含み、短絡部32は、短絡部32のアンテナ電極34に接続する位置と回路基板26に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、交差する方向に沿う方向におけるアンテナ電極34の最大幅及び回路基板の最大幅よりも狭く、表示部20に垂直な方向から且つ表示部20の側からケース2を平面視した場合にて、バンド3の長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を表示部20に表示した場合に文字の上方向を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度とした時に、短絡部32は、ケース2の右回りの方向に、180度以上360度以下の範囲に配置される。【選択図】図2

Description

本発明は、電子機器に関する。
腕時計など小型の筐体にGPS(Global Positioning System)受信機を組込む場合、当該受信機に用いられるアンテナについても体積を極力小さくする必要がある。ここで、従来、板状逆F型アンテナと言われるアンテナが提案されている。小型化に適した板状逆F型アンテナの例として、引用文献1のアンテナは、高周波回路の電子部品が搭載された回路基板と、高周波回路の上方を覆うように配置されるカバーとを備えている。このような板状逆F型アンテナは、カバーの給電導電体部が配線パターンに接続され、さらに、カバーの接地導体部が接地用パターンに接続されている。
特開2005−5866号公報
しかしながら、特許文献1では、時計に対する板状逆F型アンテナの搭載の仕方、あるいは回路基板上の部品の影響によって、アンテナの感度が劣化するという課題があった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、アンテナの感度劣化を抑制しやすい電子機器を提供することを解決課題とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る電子機器は、第1の電極板と、第2の電極板と、前記第1の電極板と前記第2の電極板とを短絡する短絡部と、を含むアンテナと、表示部と、前記アンテナおよび前記表示部を収容するケースと、前記ケースに接続されたバンドと、を含んでいる。前記短絡部は、前記短絡部の前記第1の電極板に接続する位置と前記第2の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、次のように設定されている。前記短絡部の幅は、前記交差する方向に沿う方向における前記第1の電極板の最大幅および前記第2の電極板の最大幅よりも狭い幅に設定されている。また、前記短絡部は、前記表示部に垂直な方向から、かつ、前記表示部の側から前記ケースを平面視した場合において、次のように配置される。前記バンドの長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を前記表示部に表示した場合に前記文字の上方向を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度とする。この場合に、前記短絡部の一部又は全部は、前記ケースの180度以上360度以下の範囲に配置されている。
本適用例によれば、アンテナは、短絡部の第1の電極板に接続する位置と第2の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、前記交差する方向に沿う方向における第1の電極板の最大幅および第2の電極板の最大幅よりも狭い。したがって、第1の電極板または第2の電極板の最大幅の全域に亘って第1の電極板または第2の電極板の幅方向に交差する方向に平行に電流が流れるのではなく、最大幅よりも狭い短絡部から放射状に電流が流れる。この結果、短絡部から流れ出る電流には、第1の電極板または第2の電極板の幅方向から第1の電極板または第2の電極板の幅方向に交差する方向へと流れるものが存在するため、電流経路が長くなる。その結果、誘電体を用いることなく波長短縮効果が得られる。また、当該アンテナを備える電子機器をユーザーが腕または手首に装着することにより、腕または手首と電子機器の接触面に垂直な方向の腕または手首の厚みにより電界遮断効果が得られる。よって、短絡部の中点を通り、短絡部に垂直な方向のアンテナ中心線に対して、右側においては右旋円偏波が、左側においては左旋円偏波が得られる。ここで、表示部に垂直な方向から、かつ、表示部の側からケースを平面視した場合において、バンドの長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を表示部に表示した場合に文字の上方向を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度とする。この場合に、短絡部の一部又は全部を、ケースの180度以上360度以下の範囲に配置することにより、ユーザーがランニング姿勢を取ると、天頂方向に右旋円偏波が得られる。その結果、GPSの電波を良好に受信することができる。
[適用例2]第1の電極板と、第2の電極板と、前記第1の電極板と前記第2の電極板とを短絡する短絡部と、を含むアンテナと、表示部と、前記アンテナおよび前記表示部を収容するケースと、前記ケースに接続されたバンドと、を含んでいる。前記短絡部は、前記短絡部の前記第1の電極板に接続する位置と前記第2の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、次のように設定されている。前記短絡部の幅は、前記交差する方向に沿う方向における前記第1の電極板の最大幅および前記第2の電極板の最大幅よりも狭い幅に設定されている。また、前記短絡部の一部又は全部は、前記バンドを用いて前記ケースをユーザーの腕または手首に装着した状態で、前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合において、次のように配置される。前記ケースの中心を通り前記バンドの長手方向に平行な直線において、前記中心から前記ユーザーの小指に向かう側を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度とする。この場合に、前記短絡部は、前記ケースの180度以上360度以下の範囲に配置されている。
本適用例によれば、前記短絡部が、短絡部の前記第1の電極板に接続する位置と前記第2の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、前記交差する方向に沿う方向における第1の電極板の最大幅および第2の電極板の最大幅よりも狭い。したがって、第1の電極板または第2の電極板の最大幅の全域に亘って第1の電極板または第2の電極板の幅方向に交差する方向に平行に電流が流れるのではなく、最大幅よりも狭い幅に設定された短絡部から放射状に電流が流れる。そして、第1の電極板または第2の電極板の幅方向から第1の電極板または第2の電極板の幅方向に交差する方向へと流れるため、電流経路が長くなる。その結果、誘電体を用いることなく波長短縮効果が得られる。また、当該アンテナを備える電子機器をユーザーが腕または手首に装着することにより、腕または手首と電子機器の接触面に垂直な方向の腕または手首の厚みにより電界遮断効果が得られる。したがって、短絡部の中点を通り、短絡部に垂直な方向のアンテナ中心線に対して、右側においては右旋円偏波が、左側においては左旋円偏波が得られる。ここで、バンドを用いてケースをユーザーの腕または手首に装着した状態で、表示部に垂直な方向からケースを平面視した場合の角度を定義する。ケースの中心を通りバンドの長手方向に平行な直線において、前記中心からユーザーの小指に向かう側を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度とする。この場合に、短絡部の一部又は全部を、ケースの180度以上360度以下の範囲に配置することにより、ユーザーがランニング姿勢を取ると、天頂方向に右旋円偏波が得られる。その結果、GPSの電波を良好に受信することができる。
[適用例3]前記第1の電極板と前記第2の電極板との間隙を保持する間隙保持部材をさらに含み、前記間隙には空気が充填されている。
本適用例によれば、間隙保持部材によって第1の電極板と第2の電極板の間に保持された空間に空気が存在するので、第1の電極板と第2の電極板との間隙を一定に保ち、間隙部分から電波を受信できる。間隙保持部材が無い場合と比較してアンテナの形状が安定するため、良好に電波の受信が行われる。
[適用例4]前記間隙保持部材は、前記第1の電極板と嵌合する凹部または凸部、および前記第2の電極板と嵌合する凹部または凸部を含んでもよい。
本適用例によれば、凹部または凸部により、第1の電極板と間隙保持部材との横ずれ、および、第2の電極板と間隙保持部材との横ずれが防止される。したがって、第1の電極板と第2の電極板との横ずれが防止されるので、第1の電極板と第2の電極板の重なり位置のずれが発生せず、共振周波数ずれに起因するアンテナ感度の劣化を防止することができる。
[適用例5]前記短絡部とは異なる位置において前記第1の電極板と前記第2の電極板を短絡させる第2短絡部をさらに含んでもよい。
本適用例によれば、短絡部とは別に、短絡部と異なる位置に、第1の電極板と第2の電極板を短絡させる第2短絡部を含む。第2短絡部を含むことは、元々の短絡部の幅を変化させることと等価であり、これにより周波数調整が可能となる。
[適用例6]前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合に前記アンテナと重なる位置に配置された、環状の導体をさらに含み、前記導体は、前記1周を360度としたときに、0度以上180度以下の位置に少なくとも1つの切り込みを設けてもよい。
本適用例によれば、例えば、右旋円偏波のアンテナの場合には、アンテナと重なる位置に備えられた環状の導体に対して、バンドの長手方向に垂直な方向のアンテナ中心線に対して右側に切り込みを設ける。したがって、アンテナ中心線に対して導体の左側の部分の方が、導体の右側の部分よりも長くなり、導体の左側の部分に流れるアンテナ本体の電流を打ち消す向き電流は、導体の右側の部分に流れるアンテナ本体の打ち消す向きの電流よりも大きくなる。その結果、左旋円偏波を発生させる電流成分を打ち消すことになり、右旋円偏波を強調させることができる。
[適用例7]前記第2の電極板は、回路基板であってもよい。
本適用例によれば、例えば、第1の電極板を放射板とし、回路基板を第2の電極板としての導体板として用いる。その結果、アンテナを小型化することができ、また、部品点数を減らすことが可能になる。
[適用例8] 前記表示部は電子制御式の表示装置であり、前記短絡部と前記ケースとの間に配置され、前記表示部と前記第2の電極板とを接続する配線をさらに含んでもよい。
アンテナにおける電圧分布は、短絡部側よりも、第1の電極板と第2の電極板の開放端側が高くなる。このように電圧分布の高い側に配線を配置すると、等価的に第1の電極板と第2の電極板を短絡させてしまい、アンテナとしての機能を損なう恐れがある。しかし、本適用例は、短絡部とケースとの間に配線が配置されているので、実質的に配線による短絡が短絡部による短絡に統合された状態とすることができ、配線の影響を抑制することができる。したがって、アンテナを良好に機能させる。
[適用例9]前記第1の電極板を前記平面視した場合の形状と前記表示部を前記平面視した場合の形状とは実質的に合同であり、前記第1の電極板は、前記第2の電極板よりも前記表示部に近い位置に配置されていてもよい。
本適用例によれば、電波を吸収する作用がある表示部を第1の電極板によりシールドするので、良好に電波を受信することができる。
[適用例10]前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に配置された回路基板をさらに含んでもよい。
本適用例によれば、回路基板が第1の電極板と第2の電極板によりシールドされることになり、良好に電波を受信することができる。
本発明の第1実施形態に係る電子機器の一例としてのアンテナ内蔵式ランニングウォッチを含むGPSシステムの一例を示す全体図である。 電子機器の平面図である。 電子機器の一部断面図である。 電子機器の回路構成例を示すブロック図である。 比較例のアンテナにおける電流の流れを示す模式図である。 第1実施形態のアンテナにおける電流の流れを示す模式図である。 アンテナの一例の斜視図である。 アンテナの一例の一部断面図である。 スペーサー一例を示す斜視図である。 板状逆F型アンテナ一例を示す模式図である。 指向性の一例を示す図である。 指向性の一例を示すグラフである。 指向性の一例を示すグラフである。 指向性の一例を示すグラフである。 板状逆F型アンテナの一例の下方に腕がある状態を示す模式図である。 板状逆F型アンテナの一例の下方に腕がある状態を示す図である。 指向性の一例を示す図である。 指向性の一例を示すグラフである。 パッチアンテナの一例を示す模式図である。 指向性の一例を示す図である。 指向性の一例を示すグラフである。 指向性の一例を示すグラフである。 指向性の一例を示すグラフである。 パッチアンテナの一例の下方に腕がある状態を示す模式図である。 指向性の一例を示す図である。 指向性の一例を示すグラフである。 指向性の一例を示す図である。 板状逆F型アンテナの一例の下方の腕が薄い状態を示す模式図である。 指向性の一例を示す図である。 板状逆F型アンテナの一例の下方の腕の幅が狭い状態を示す模式図である。 指向性の一例を示す図である。 電界の一例を示す図である。 電流の向きの一例を示す図である。 XZ平面における電界ベクトルの一例を示す図である。 YZ平面における電界ベクトルの一例を示す図である。 XY平面における電界ベクトルの一例を示す図である。 指向性の一例を示す図である。 指向性の一例を示す図である。 左旋円偏波と右旋円偏波の優勢領域の一例を示す図である。 指向性の一例を示す図である。 指向性の一例を示す図である。 短絡部の位置の一例を示す図である。 指向性の一例を示すグラフである。 切り欠きを設けたベゼルの一例を示す図である。 電流の流れの一例を示す図である。 第2実施形態におけるIC回路と短絡部の位置関係の一例を示す図である。 短絡部に対するIC回路の位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。 短絡部に対するIC回路の位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。 抵抗の構成例を示す模式図である。 コンデンサーの構成例を示す模式図である。 短絡部と抵抗またはコンデンサーの位置関係の一例を示す模式図である。 抵抗列の一例を示す図である。 コンデンサー列の一例を示す図である。 短絡部に対する抵抗の位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。 短絡部に対するコンデンサーの位置関係と放射効率の関係の一例を示すグラフである。 シールドと短絡部との間隔がほぼゼロの場合の構造例を示す図である。 シールドと短絡部との間隔が数mmの場合の構造例を示す図である。 シールドと短絡部との間隔が数mmの場合の構造例を示す図である。 比較例における短絡部とIC回路の位置関係の一例を示す図である。 第2実施形態における短絡部とIC回路の位置関係の一例を示す図である。 変形例のアンテナの構成例を示す図である。 変形例の第2短絡部の一例を示す図である。 変形例のスペーサーの一例を示す図である。
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態を説明する。図面において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異なる。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
<第1実施形態>
A:アンテナ内蔵式電子機器の機構的な構成
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子機器を含むGPSシステムの一例を模式的に示す全体図である。図1に示すように、本実施形態の電子機器1は、ユーザーの手首または腕に装着される腕装着型のランニングウォッチである。このランニングウォッチは、上空にある数個のGPS衛星100から送信される衛星信号(GPS信号)をGPS受信機で受信し、現在の位置を算出することが可能なGPS機能を内蔵する。電子機器1は、GPS信号を用いて算出される位置情報と時刻情報により、例えばランニング時に走った距離・速度や経路を測定することができ、ユーザーの運動を支援できる。
図2は、図1に示す電子機器1の平面図である。図2に示すように、電子機器1は、ケース2と、バンド3とを備える。バンド3は、ユーザーの手首または腕に巻き付け可能なように長手方向に延びて形成されるが、図2においては波線を用いてバンド3の一部を省略して描いている。なお、電子機器1において、時刻や測定データをユーザーが視認する側を表面側、手首または腕に装着される側を裏面側とする。また、本実施形態においては、表示部20に垂直な方向から、かつ、表示部20の側からケース2を平面視した場合において、次のように角度を定義する。図2に示すバンド3の長手方向に平行な線PQに沿う方向を上下方向とすると、表示部20に表示した文字または数字の上方向を0度とする。そして、右回りの方向をプラス、1周を360度とする。
図3は、図2に示す電子機器1の断面図である。ケース2は、図3に示すように、ケース本体11と裏蓋12とを備える。ケース本体11は、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック製であり、略円筒状に形成されている。裏蓋12は、ケース本体11において、電子機器1が装着される腕側である裏面側に取り付けられ、当該裏面側の開口を塞いでいる。裏蓋12は、ケース本体11と同様のプラスチック製でもよいし、ステンレススチールなどの金属製でもよい。また、ケースとしては、ケース本体11と裏蓋12とを一体に形成したワンピース タイプのものを利用してもよい。
ケース本体11つまりケース2の表面側の開口には、透光性部材であるガラス(風防)13が取り付けられている。なお、ガラス13はITO(indium tin oxide、酸化インジウムスズ)で形成されていてもよいし、ITOがパターニングされていてもよい。
なお、透光性部材としては、ガラス製に限らず、プラスチック製でもよく、ユーザーが透光性部材の表面側から透光性部材よりも裏面側(表示部20)を視認できる板状の部材であればよい。
ケース本体11の表面側には、環状の導体としてのベゼル16が取り付けられている。ベゼル16は、ステンレススチール、チタン、アルミニウム、銅、銀などの金属製であり、環状に形成されている。ベゼル16には、メッキを施した部材も使用可能である。さらに、ベゼル16は、ITOを含むようにしてもよい。ベゼル16は、ガラス13をケース本体11に圧入固定することを補強する機能も有する。
ケース本体11および裏蓋12間の内部空間には、図3に示すように、ガラス13側から裏蓋12側に向かって順に、表示部20と、アンテナ30とが配置されている。アンテナ30は、第1の電極板としてのアンテナ電極34と、第2の電極板としての回路基板26を含む。アンテナ30の詳しい構成については後述する。
表示部20は、電子制御式の表示装置であるバックライト付きの液晶パネル21と、液晶パネル21を保持するパネル枠(図示せず)とを備えている。液晶パネル21は、フレキシブル基板を介して回路基板26に接続されている。パネル枠は、プラスチックなどの非導電性部材で構成されている。
回路基板26は、表示部20の表示を制御し、また、アンテナ30で受信した衛星信号を処理する各種IC等が実装されている。また、本実施形態においては、回路基板26は、グラウンド(GND)板としても機能する。
B:アンテナ内蔵式電子機器の回路構成
次に、本実施形態の電子機器1における回路構成について図4を参照して説明する。本実施形態の電子機器1は、GPS衛星100からの電波による測位用信号等を受信して利用するように構成されている。
図1に示すGPS衛星100は、地球の上空の所定の軌道上を周回している位置情報衛星であり、例えば1.57542GHzのマイクロ波に航法メッセージ等を重畳させた、衛星信号を地上に送信している。GPS衛星100は原子時計を搭載しており、衛星信号には原子時計で計時された極めて正確な時刻情報であるGPS時刻情報が含まれている。したがって、GPS受信機としての機能を備えた電子機器1は、少なくとも1つの衛星信号を受信して、内部時刻の進み又は遅れを修正することにより、正確な時刻を表示することができる。当該修正は、測時モードとして行われる。
また、衛星信号にはGPS衛星100の軌道上の位置を示す軌道情報等も含まれている。つまり、電子機器1は、測位計算を行うこともでき、通常、4つ以上のGPS衛星100からそれぞれ送信された衛星信号を受信することによって、それら中に含まれる軌道情報およびGPS時刻情報を使用して測位計算を行う機能等を有している。測位計算により、電子機器1は、現在位置に合わせて時差を修正すること等が容易にでき、当該修正は、測位モードとして行われる。GPS衛星100の発する電波は右旋円偏波であり、受信アンテナの姿勢による受信感度の変動や、ビルの谷間などにおけるマルチパスの影響による測時や測位の誤差を最小にする。
以上に加え、衛星信号を利用すれば、現在位置表示、移動距離測定、移動速度計測を行う等の各種応用が可能であり、電子機器1では、これらの情報を、表示部20の液晶パネル21によりデジタル表示することが可能である。図1および図2に示すように、電子機器1は押しボタン40、41、42、43を備えており、これらの押しボタン40、41、42、43を操作して液晶パネル21に表示する情報の切り替えや他の様々な制御を行う。
次に、GPS受信機能を備えたランニングウォッチである電子機器1の回路構成について説明する。図4は本実施形態に係る電子機器1を説明するブロック図である。図4に示すように、電子機器1は、アンテナ部910と、受信モジュール940と、制御部955を含む表示部950と、二次電池28と、を含んで構成されている。
受信モジュール940は、アンテナ部910が接続されており、SAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)フィルター921と、RF(Radio Frequency:無線周波数)部920と、ベースバンド部930と、を含んで構成されている。SAWフィルター921は、アンテナ部910が受信した電波から衛星信号を抽出する処理を行う。RF部920は、LNA(Low Noise Amplifier)922と、ミキサー923と、VCO(Voltage Controlled Oscillator)927とを含んでいる。さらに、RF部920は、PLL(Phase Locked Loop)制御回路928と、IF(Intermediate Frequency:中間周波数)アンプ924と、IFフィルター925と、ADC(A/D変換器)926と、を含んで構成されている。
SAWフィルター921が抽出した衛星信号は、LNA922で増幅され、ミキサー923でVCO927が出力する局所信号とミキシングされて中間周波数帯の信号にダウンコンバートされる。PLL制御回路928とVCO927とは位相固定ループを形成している。そして、VCO927の出力する局所信号を分周した信号と安定な基準クロック信号とを位相比較しフィードバックにより局所信号と基準クロック信号を同期させて、正確な周波数の局所信号の発生と安定化を図る。ミキサー923でミキシングされた信号は、IFアンプ924で増幅され、IFフィルター925で不要信号が除去される。IFフィルター925を通過した信号は、ADC(A/D変換器)926でデジタル信号に変換される。
ベースバンド部930は、DSP(Digital Signal Processor)931と、CPU(Central Processing Unit)932と、SRAM(Static Random Access Memory)934と、RTC(Real Time Clock)933と、を含んで構成されている。また、ベースバンド部930には、温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)935やフラッシュメモリー936等が接続されている。
温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO)935は、温度に関係なくほぼ一定の周波数の基準クロック信号を生成し、フラッシュメモリー936には、現在位置情報や時差情報等が記憶されている。ベースバンド部930は、測時モードや測位モードに設定されると、RF部920のADC926が変換したデジタル信号からベースバンド信号を復調する処理を行う。また、ベースバンド部930は、捕捉したGPS衛星100の航法メッセージに含まれる軌道情報やGPS時刻情報等の衛星情報を取得してSRAM934に記憶する。
表示部950は、制御部955および水晶振動子951等を含んで構成されている。制御部955は、記憶部953と、発振回路952と、駆動回路954とを備え、各種制御を行う。制御部955は、受信モジュール940を制御し、制御信号を受信モジュール940に送り、受信モジュール940の受信動作を制御するとともに、制御部955内の駆動回路954を介して液晶パネル21の表示を制御する。記憶部953には内部時刻情報をはじめ各種情報が記憶されている。二次電池28は、回路の動作や表示に必要なエネルギーを供給する。
制御部955、CPU932、DSP931は、協働して測時や測位情報を算出し、それらの情報に基づいて時刻、現在位置、移動距離、移動速度などの情報を割り出す。また制御部955は、これらの情報の液晶パネル21への表示の制御や、図1および図2に示す押しボタン40,41,42,43の操作にしたがって電子機器1の動作モードや表示モードの設定等の制御を行う。現在位置を地図上に表示するナビゲーションなどの高度な機能を持たせることも可能である。
C:アンテナの構造
次に、本実施形態の電子機器1におけるアンテナ30の構造について図5乃至図10を参照して説明する。
本実施形態のアンテナ30は、板状逆F型アンテナ(PIFA(Plate Inverted F AntennaまたはPlanar Inverted F Antenna))を応用したアンテナである。板状逆F型アンテナは、第2の電極板としての導体板と、第1の電極板としての放射板とを互いに対向するように配置し、短絡部を用いて導体板と放射板を短絡すると共に、給電素子により放射板に給電して電波放射を得る構造となっている。
図5は、比較例の板状逆F型アンテナにおける電流の流れを示す模式図である。図6は、本実施形態の板状逆F型アンテナにおける電流の流れを示す模式図である。図5において、第1の電極板としての放射板302と、短絡部303とは接続されている。また、図5において、第2の電極板としての放射板302と、短絡部303とは接続されている。図5においては、短絡部303が第1の電極板としての放射板302に接続する位置と、短絡部303が第2の電極板としての導体板301に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向に沿う方向をX軸方向とする。また、図5において、第1の電極板としての放射板302の表面または第2の電極板としての導体板301の表面に垂直な方向であって、X軸方向に垂直な方向をZ軸方向とする。そして、図5において、X軸方向およびZ軸方向に垂直な方向をY軸方向とする。以下、板状逆F型アンテナを説明する図において、短絡部が第1の電極板に接続する位置と、短絡部が第2の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向に沿う方向をX軸方向とする。また、第1の電極板の表面または第2の電極板の表面に垂直な方向であってX軸方向に垂直な方向をZ軸方向とする。さらに、X軸方向およびZ軸方向に垂直な方向をY軸方向として説明する。図6においては、短絡部403が第1の電極板としての放射板402に接続する位置と、短絡部が第2の電極板としての導体板401に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向に沿う方向がX軸方向となる。また、図6において、第1の電極板としての放射板402の表面または第2の電極板としての導体板401の表面に垂直な方向であって、X軸方向に垂直な方向がZ軸方向である。そして、図6において、X軸方向およびZ軸方向に垂直な方向がY軸方向となる。
図5および図6において、放射板上に示されている矢印(矢印Bおよび矢印Cを除く)は、シミュレーションにより求めた電流の流れを示しており、矢印の向きは電流の向きを、矢印の大きさは電流の大きさいを示している。以下、図5および図6を用いて比較例の板状逆F型アンテナと本実施形態の板状逆F型アンテナにおける電流の流れについて説明する。
図5に示す比較例の板状逆F型アンテナ300は、導体板301と同じ大きさの放射板302を用いると共に、Z軸方向から見た時の導体板301と放射板302のX軸方向の位置およびY軸方向の位置が一致するように重ね合わされて配置される。また、比較例の板状逆F型アンテナ300は、導体板301のX軸方向の幅および放射板302のX軸方向の幅と等しい幅の短絡部303を用いている。給電素子304は短絡部303の近くに設けられる。板状逆F型アンテナ300においては、図5に多数の矢印で示すように、短絡部303のY軸方向に延びた辺302aに平行な電流が流れる。したがって、矢印Bに示すように電流経路の長さは、辺302aの長さとなる。比較例の板状逆F型アンテナ300において、λを受信する信号の波長として、電流経路の長さがλ/4に設定されているとすると、例えば、辺302aの長さを36mmとした場合には、λ/4が36mmとなる。したがって、比較例の板状逆F型アンテナ300共振周波数は2.077GHzとなる。
図6に示す本実施形態の板状逆F型アンテナ400においても、導体板401と同じ大きさの放射板402を用いると共に、Z軸方向から見た時の導体板401と放射板402のX軸方向の位置およびY軸方向の位置が一致するように重ね合わされて配置される。しかし、短絡部403のX軸方向の幅は、導体板401のX軸方向の最大幅および放射板402のX軸方向の最大幅よりも狭くしたところが比較例の板状逆F型アンテナ300と異なっている。本実施形態の板状逆F型アンテナ400においても給電素子404は短絡部403の近くに設けられる。本実施形態の板状逆F型アンテナ400の場合には、図6に多数の矢印で示すように、短絡部403の位置から放射状に電流が流れる。したがって、矢印Cで示す電流経路は、短絡部403の位置から、X軸方向に延びた辺402bに沿った後に、Y軸方向に延びた辺402aに沿う経路となり、比較例の板状逆F型アンテナ300の電流経路よりも長くなる。本実施形態の板状逆F型アンテナ400において、電流経路の長さがλ/4に設定されているとすると、辺402aの長さを36mmとし、辺402bの幅を28mmとした場合、矢印Bで示す電流経路は、50mmとなる。つまり、λ/4が50mmなので、本実施形態の板状逆F型アンテナ400の共振周波数は1.514GHzとなり、本実施形態の電子機器1のように、GPS衛星100からの電波による測位用信号等を受信するアンテナとして用いることが可能になっている。
図7および図8に本実施形態のアンテナ30の基本構造を示す。図7は、図2に示す電子機器1に用いられるアンテナ30の斜視図であり、図8はアンテナ30の断面図である。図6においては、シミュレーションの結果を判り易く示すために、矩形の第1の電極板と、矩形の第2の電極板を用いた板状逆F型アンテナを示した。一方、図2に示す電子機器1に用いられるアンテナ30は、円筒形状の内壁を有するケース2内に配置する必要があるため、円形部26b,34bと矩形部26a,34aが一体となった形状の第1の電極板および第2の電極板を用いた板状逆F型アンテナである。なお、図6のような矩形の電極版を用いたアンテナ30をケース2に配置することも可能であるが、後述するように、一方の電極板を回路基板として利用する場合には、ケースの内壁の形状に電極板の形状を近づけると、ケース内の空間の利用効率が向上する。
また、図7および図8に示すように、アンテナ30は、板状逆F型アンテナにおける第2の電極板として、回路基板26を用いており、板状逆F型アンテナにおける第1の電極板として、液晶パネル21のシールドも兼ねたアンテナ電極34を用いている。回路基板26とアンテナ電極34は、短絡部32で接続されている。アンテナ電極34には、給電素子31が接続されており、アンテナ電極34および回路基板26により受信した信号を回路基板26上の回路に供給する。なお、図7においては、理解を容易にするために、回路基板26状の部品がアンテナ電極34を透過するように描いている。
回路基板26は、回路基板26と短絡部32との接続部である矩形部26aと、円形部26bとが一体に形成されている。アンテナ電極34は、アンテナ電極34と短絡部32との接続部である矩形部34aと、円形部34bとが一体に形成されている。短絡部32の幅W1は、円形部26b,34bの最大幅である直径W2に対して狭くなっている。アンテナ30は、例えば図2に点線で示すように、ケース2内に配置される。図2に示すように、アンテナ30の円形部26b,34bの最大幅である直径W2と、矩形部26a,34aの幅と等しい短絡部32の幅W1とを比較すると、短絡部32の幅W1の方が、円形部26b,34bの最大幅である直径W2よりも狭くなっている。また、図2に示すように、第1の電極板としてのアンテナ電極34を平面視した場合の形状と、表示部20を平面視した場合の形状とは実質的に合同であり、アンテナ電極34は、表示部20に近い位置に配置されており、シールドとしての機能を果たしている。
例えば、円形部26b,34bの直径W2を36mmとした場合には、短絡部32の幅W1は15mmに設定されている。短絡部32の幅W1は、15mm以下であればよく、適宜変更可能である。本実施形態では、短絡部32の幅W1を、回路基板26とアンテナ電極34の円形部26b,34bの直径W2よりも狭く設定している。したがって、図6に示す板状逆F型アンテナ400と同様に電流経路を長くすることができ、誘電体を用いることなく、λ/4のアンテナのサイズを縮小することができる。なお、円形部26b,34bの直径W2は20mmから50mmの範囲で適宜変更が可能である。
短絡部32の幅W1は、アンテナ電極34の最大幅より狭く、且つ回路基板26の両方の最大幅よりも狭い必要がある。例えば、アンテナ電極34あるいは回路基板26の一方の最大幅が、短絡部32の幅W1以下である場合には、アンテナ電極34あるいは回路基板26の他方(幅が広い方)も、一方(幅が狭い方)の最大幅だけしかアンテナとして有効に機能しない。その結果、上述したような電流の経路が変化する現象が発生しなくなるからである。
また、回路基板26を板状逆F型アンテナにおける第2の電極板として用いた場合には、回路基板26に部品を実装した方が、部品を実装しない場合よりも大幅に共振周波数が低くなる。一例として計測したところ、実装部品がない場合には、共振周波数は1.5GHzであるのに対し、実装部品がある場合には、共振周波数は1.15GHzであった。これは、回路基板26の基板パターンと部品との相互作用によるものである。このように、部品実装時に共振周波数が下がるため、同じ共振周波数に設定する場合でもより一層アンテナを小型化することが可能になる。
次に、アンテナ30におけるアンテナ電極34の間隙保持部材について、図9を参照しつつ説明する。アンテナ30は、回路基板26とアンテナ電極34との間に誘電体ブロックを挟む構造ではないため、アンテナ電極34と回路基板26との間隙保持構造が必要となる。本実施形態では、一例として、図9に示すような円環状部分35aと十字部分35bとが一体または別体に形成された間隙保持部材としてのスペーサー35を、回路基板26とアンテナ電極34との間に設ける。スペーサー35は、例えば断面が矩形で0.6mm×0.5mmの大きさの樹脂等で形成されている。なお、スペーサー35の断面は円などであってもよく、任意である。
本実施形態のアンテナ30は、回路基板26とアンテナ電極34との間隙にスペーサー35が設けられ、当該間隙には空気が充填されている。従来の板状逆F型アンテナのように第1の電極板と第2の電極板の間隙に誘電体が配置されている場合には、誘電体の誘電正接がゼロではないので、電波が誘電体に吸収され、アンテナ感度の劣化が生じる。しかしながら、本実施形態のアンテナ30は、回路基板26とアンテナ電極34との間隙に、誘電正接が極めてゼロに近い空気が充填されているため、誘電体を使用する従来の板状逆F型アンテナに比べてアンテナ感度を改善させることができる。なお、空気の代わりに、回路基板26とアンテナ電極34との間の空間を真空にしてもよい。
D:アンテナの指向性
次に、図10乃至図37を参照しつつ、本実施形態におけるアンテナの指向性について説明する。図10は、短絡部403のX軸方向の幅を導体板401および放射板402のX軸方向の幅よりも狭くした本実施形態の板状逆F型アンテナ400を示す模式図である。図11は図10に示す板状逆F型アンテナ400の指向性を3次元で示す図である。図12乃至図14は図10に示す板状逆F型アンテナ400の指向性を2次元で示す図である。なお、図12はZX平面における角度と板状逆F型アンテナ400の利得との関係を示しており、角度については、導体板401から放射板402へZ軸に沿う方向を0度、右回りの方向をプラス、半周を180度としている。以下、角度については、アンテナの指向性を2次元で示す図において同様である。また、図12における利得円は、−1.67dB、−0.33dB、1.00dBを示している。図13はZY平面における角度と板状逆F型アンテナ400の利得との関係を示しており、図13における利得円は、−1.67dB、−0.33dB、1.00dBを示している。図14はXY平面における角度と板状逆F型アンテナ400の利得との関係を示しており、図14における利得円は、−2.00dB、−1.00dB、0.00dB、1.00dBを示している。
図10に示す板状逆F型アンテナ400は、短絡部403を流れる電流によって指向性が決まり、図11乃至図14に示すようなX軸方向およびY軸方向に膨らんだドーナツ型の指向性となる。
図15は、Z軸方向に沿う方向を上下方向とした場合に、図10に示す板状逆F型アンテナ400の導体板401の下方向に、ユーザーの腕に相当する直方体405が存在する場合の模式図である。図15に示す状態は、図16のようにユーザーの左腕406に電子機器1を装着した状態に相当する。図16においては、電子機器1の表示部20の面に垂直な方向をZ軸方向とし、Z軸方向に垂直な方向であってユーザーの左腕406の長手方向に沿う方向をX軸方向とし、Z軸方向およびX軸方向に垂直な方向をY軸方向としている。この場合、図10に示す板状逆F型アンテナ400に相当するアンテナが、図16に示すXY平面に平行となるように電子機器1に収容されているものとする。
図17は図15の状態の板状逆F型アンテナ400の指向性を3次元で示す図、図18は図15の状態の板状逆F型アンテナ400の指向性を2次元で示す図である。図18はZY平面における角度と板状逆F型アンテナ400の利得との関係を示しており、図18における利得円は、−21.50dB、−14.50dB、−7.50dB、−0.50dB、を示している。
板状逆F型アンテナ400は、Z軸方向に沿う方向であって、導体板401から放射板402に向かう方向にもともと指向性が無い。したがって、図15に示す場合は、この方向には感度が増強されず、図17および図18に示すように、もともと存在していたX軸方向とY軸方向の指向性が残る。
図19は、従来のパッチアンテナ500を示す模式図、図20はパッチアンテナ500の指向性を3次元で示す図、図21乃至図23はパッチアンテナ500の指向性を2次元で示す図である。なお、パッチアンテナとは、誘電体基板と,その両面に印刷配線された放射素子と導体板を構成要素とする平面アンテナである。図21はZX平面における角度とパッチアンテナ500の利得との関係を示しており、図21における利得円は、−7.667dB、−5.333dB、−3.000dBを示している。図22はZY平面における角度とパッチアンテナ500の利得との関係を示しており、図22における利得円は、−8.600dB、−7.200dB、−5.800dB、−4.400dB、−3.000dBを示している。図23はXY平面における角度とパッチアンテナ500の利得との関係を示しており、図23における利得円は、−7.667dB、−5.333dB、−3.000dBを示している。
図19に示す従来のパッチアンテナ500は、X軸方向のパッチアンテナ500の短辺を流れる磁流の周りに、ドーナツ型の指向性が出ることによって、図20乃至図23に示すようなZ方向およびY方向に膨らんだドーナツ型の指向性となる。
図24は、Z軸方向に沿う方向を上下方向とした場合に、図19に示すパッチアンテナ500の下方向に、ユーザーの腕に相当する直方体505が存在する場合の模式図であり、図15に対応する図である。図25は図24の状態のパッチアンテナ500の指向性を3次元で示す図、図26は図24の状態のパッチアンテナ500の指向性を2次元で示す図である。図26はZY平面における角度とパッチアンテナ500の利得との関係を示しており、図26における利得円は、−21.50dB、−14.50dB、−7.50dB、−0.50dB、5.50dBを示している。
図24に示すようにパッチアンテナ500のZ軸方向に沿う下方向にユーザーの腕が存在した場合、腕は電波を吸収しつつ反射もする。従来のパッチアンテナ500ではこの効果のため、図25および図26に示すように、パッチアンテナ500のZ軸方向に沿う上方向の指向性が強調され、その方向に強い指向性を得る。
以上のように、パッチアンテナ500のZ軸方向に沿う下方向にユーザーの腕が存在した場合には、パッチアンテナ500のZ軸方向に沿う上方向の指向性が強調され、その方向に強い指向性を得る。しかし、板状逆F型アンテナ400のZ軸方向に沿う下方向にユーザーの腕が存在した場合には、Y軸方向に指向性を有する。
このような指向性は、回路基板26とアンテナ電極34の円形部26b,34bの直径W2に対して短絡部32の幅W1を狭くした図2および図7に示すアンテナ30においても同様に得られる。
アンテナ30を図2に示すように電子機器1の内部に配置し、当該電子機器1を図16に示すようにユーザーの左腕406に装着した状態では、アンテナ30はY軸方向に指向性を有することになる。ユーザーが電子機器1を左腕に装着してランニングの姿勢を取ると、一般的には、手の甲が天頂方向に対してほぼ垂直な方向を向く(言い換えると、ユーザーの親指側すなわち橈骨側が天頂方向を向く)ことになる。したがって、図16に示す電子機器1は、表示部20の面に垂直なZ軸方向が、天頂方向に対してほぼ垂直な方向を向くことになり、左腕の長手方向に沿うX軸方向とZ軸方向とに垂直なY軸方向が天頂方向に沿う方向となる。図2および図7に示すアンテナ30を、アンテナ30のアンテナ電極34と回路基板26の面が、図16に示すXY平面に平行となるように電子機器1に配置し、ユーザーが電子機器1を左腕に装着してランニングの姿勢を取ったとする。この場合、アンテナ30は、Y軸方向、即ち、天頂方向に指向性を有することになり、GPS衛星100からの電波を受信し易くなる。
ただし、どのような板状逆F型アンテナでも、図17および図18に示すようにY軸方向にドーナツ型の指向性を持つ訳ではない。例えば、図5に示した、X軸方向において導体板301および放射板302の幅と等しい幅の短絡部303を有する板状逆F型アンテナ300の指向性は以下のようになる。
板状逆F型アンテナの指向性は、次のような第1の指向性と第2の指向性との合成で決定される。第1の指向性とは、第1の電極板と第2の電極板のX軸方向の先端(開放端)の縁に沿って流れる磁流によって発生するX軸を中心にドーナツ状に広がる指向性である。第2の指向性とは、第1の電極板と第2の電極板の間をZ軸に平行に流れる電流によって発生するZ軸を中心にドーナツ状に広がる指向性である。
アンテナ300の場合には、短絡部303のX軸方向の幅が、導体板301および放射板302のX軸方向の幅と等しいため、ダイポールアンテナとして働くことがなく、前記第1の指向性の方が前記第2の指向性よりも強くなる。その結果、図27に示すように、Z軸方向にも強い指向性を示す同心円状の指向性を示すことになる。
一方、図6および図15に示す板状逆F型アンテナ400は、短絡部303のX軸方向の幅を、導体板301および放射板302のX軸方向の幅よりも狭くするほど、ダイポールアンテナとしての働きが強くなる。その結果、前記第2の指向性の方が前記第1の指向性よりも強くなる。その結果、図17および図18に示すようにY軸方向にドーナツ型の指向性を有することになる。
したがって、図2および図7に示すアンテナ30も同様である。つまり、図7に示すに示すように、アンテナ30には矩形部26a,34aが設けられているため、矩形部26a,34aのY軸方向の長さLの分だけ、全体のY軸方向の長さがX軸方向の最大幅である直径W2よりも長くなっている。つまり、図15に示す板状逆F型アンテナ400と同様の比率となっている。そして、短絡部32のX軸方向の幅W1は、図2に示すように円形部26b,34bの最大幅である直径W2よりも狭くなっているため、アンテナ30は、ダイポールアンテナとしての働きが強くなり、前記第2の指向性の方が前記第1の指向性よりも強くなる。その結果、図17および図18に示すようにY軸方向にドーナツ型の指向性を有することになる。したがって、電子機器1を図16に示すように腕に装着した場合に、Y軸方向、即ち、天頂方向の指向性が強くなる。
但し、図2および図7に示すアンテナ30の指向性は、電子機器1を図16に示すように腕に装着した場合には、Y軸方向において短絡部32と反対方向の指向性が強くなる。これは、腕の表面部分による吸収効果ではなく、腕の側面の電界遮断効果によるものである。以下、この電界遮断効果について説明する。
図28に示すように、腕を擬似的に示している直方体405のZ軸方向の厚さを薄くすると、アンテナ400の指向性は図29に示すようにアンテナ400の放射板402の面に対して垂直方向(Z軸方向)を向いている。つまり、短絡部403と反対方向には向かないことが判る。
さらに図30に示すように、腕を擬似的に示している直方体405のY軸方向の長さを短くした場合には、図31に示すように、アンテナ400の指向性は短絡部403と反対方向に向くことが判る。つまり、短絡部403と反対方向のY軸方向に向く指向性を得られるのは、腕の表面部分による吸収ではなく、腕の側面の電界遮断効果によるものであることが判る。
図32に、板状逆F型アンテナ400の電界強度分布を示す。Z軸方向を上下方向とした時、腕がアンテナ400の下方向に存在しない場合には、アンテナ400のY軸方向の電界を遮るものがないため、全体の電界強度は、アンテナ400のY軸方向の電界が合成された電界の強度となる。
一方、図32に示すように、擬似的に腕を示す直方体405がアンテナ400の下方向に存在する場合には、直方体405が電界に対する障壁となる。その結果、直方体405を境界として、Y軸方向において短絡部403よりも遠い側から出た電界が、短絡部403に近い側に伝搬するのを遮断する。あるいは、短絡部403に近い側から出た電界が短絡部403よりも遠い側に伝搬するのを遮断する。その結果、直方体405がアンテナ400の下方向に存在する場合には、腕の存在により、Y軸方向において短絡部403と反対方向のゲインが高くなる。このような原理は、図7に示すアンテナ30でも同様である。したがって、図7に示すアンテナ30を電子機器1に用いる場合には、ユーザーが電子機器1を腕に装着し、ランニングの姿勢をとった際にアンテナ30の短絡部32が地面方向に向くように設定すればよい。このように設定することにより、短絡部32と反対方向の天頂方向に強い指向性を得ることができる。その結果、GPS衛星の電波を良好に受信することができる。
次に、本実施形態の板状逆F型アンテナでは、円偏波が得られることと、指向性の決定原理について説明する。図33は、板状逆F型アンテナ400のX軸方向の幅を狭くして線状にした場合の電流の方向を説明するための図である。円偏波の発生原理に関しては逆Fアンテナが線状であろうと板状であろうと同じであるため、ここでは線状にて説明する。図33に示すように、板状逆F型アンテナ400には、Z軸方向の縦向きの電流と、Y軸方向の横向きの電流が流れる。Z軸方向の縦向きの電流は、アンテナの共振周波数で次のような方向に切り替わる。まず、Z軸方向に沿って導体板401から放射板402に向かう方向(以下、Z軸の正方向とする)の電流である。次に、Z軸方向に沿って導体板401から放射板402に向かう方向(以下、Z軸の負方向とする)の電流である。このようなそれぞれ逆方向の電流にアンテナの共振周波数で切り替わる。これに対して、Y軸方向の横向きの電流は、次のようになる。一つは、Y軸方向に沿って短絡部403から導体板401および放射板402の開放端に向かう方向(以下、Y軸の正方向とする)の電流である。もう一つは、Y軸方向に沿って導体板401および放射板402の開放端から短絡部403に向かう方向(以下、Y軸の負方向)の電流である。このように、それぞれが導体板401と放射板402とで逆方向電流となる。これらは方向が逆のまま共振周波数で向きの反転を2回繰り返す事になる。なお、以下の説明では、X軸方向のうち、Z軸の正方向から右回りに90度の方向をX軸の正方向とし、Z軸の正方向から左回りに90度の方向をX軸の負方向とする。
ここではまずYZ平面のZ軸の正方向における電界の向きが上記電流により発生する電界の合成ベクトルとしてどのように変化するか説明する。前記縦向き電流により放射板402と導体板401の間に電圧を生じ、これによりこの位置に電界が発生し、これが空間に放射される。このとき、アンテナ400のY軸の正方向の端は開放であり最大電圧となって大きな電界が空間に放射されるのに対し、短絡部403が設けられたアンテナ400の端では放射板402と導体板401が短絡されており、ほとんど電界は放射されない。YZ平面のZ軸の正方向におけるアンテナの上方向に注目したとき、この位置には前記開放端から放射される電界と前記横向きの電流から発生する電界の合成電界が発生し、この合成電界のベクトルはYZ平面にて常に同一方向に回転する。YZ平面の遠方からこの回転電界ベクトルを見たとき、この電界ベクトルは向きがアンテナ400の共振周波数で2回反転を繰り返し、かつ、X方向成分を持たないので、直線偏波の電波源に見える。
しかし同じ電界ベクトルをX軸の正方向かつZ軸の正方向の領域から見るとこの場合は常に右に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ400は右旋円偏波アンテナとして働く。逆に同じ電界ベクトルをX軸の負方向かつZ軸の正方向の領域から見るとこの場合は左に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ400は左旋円偏波アンテナとして働く。
次に、YZ平面のZ軸の負方向における電界の向きが上記電流により発生する電界の合成ベクトルとしてどのように変化するか説明する。前記縦向き電流により放射板402と導体板401の間に電圧を生じこれによりこの位置に電界が発生し、これが空間に放射される。このとき、アンテナ400のY軸の正方向の端は開放であり最大電圧となって大きな電界が空間に放射されるのに対し、短絡部403が設けられたアンテナ400の端では放射板402と導体板401が短絡されており、ほとんど電界は放射されない。一方、電界の方向はZ軸の負方向ではZ軸の正方向と逆になる。さらにY軸方向の横向き電界に関しては、Z軸の正方向(アンテナ上側)と下方向(アンテナ下側)で近接する電流の向きが異なるため電界の向きも逆となる。これによりYZ平面のZ軸の負方向ではZ軸の正方向と逆回転で常に電界ベクトルは同一方向に回転する。YZ平面の遠方からこの回転電界ベクトルを見たとき、この電界ベクトルは向きがアンテナ400の共振周波数で2回反転を繰り返しかつX軸方向成分を持たないので直線偏波の電波源に見える。
しかし同じ電界ベクトルをX軸の正方向かつZ軸の負方向の領域から見るとこの場合は常に左に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ400は左旋円偏波アンテナとして働く。逆に同じ電界ベクトルをX軸の負方向かつZ軸の負方向の領域から見るとこの場合は右に回転しているように見える。このためこの方向にはアンテナ400は右旋円偏波アンテナとして働く。
図19に示すパッチアンテナ500の場合には板状逆F型アンテナのように短絡部が設けられていないため、電界はパッチアンテナ500の両端から逆方向の電界が放射される。このとき両端から発生する電界ベクトルは右回転→左回転→右回転→左回転・・・というパッチアンテナ500の中心から見て同心円状にベクトル向きが重なり、この波紋状の波が空間に放射される。このとき電界ベクトルは向きが反転を繰り返すのみで回転はしない。従って、パッチアンテナ500内で位相の異なる2つの向きの異なる共振を発生させない限り、板状逆F型アンテナのような円偏波は発生しない。
以上の円偏波の発生および右旋と左旋の指向性決定メカニズムを、円偏波は90度角度の異なる2つの電界の重ね合わせであるという観点で説明する。
Z軸を中心としたφ方向に発生する電界(磁界)と、X軸を中心としたθ方向に発生する電界(磁界)という、90度角度の異なる2つの電界(磁界)が90度の位相差を持って重なることで、円偏波が発生する。
図34はXZ平面の電界ベクトルをシミュレーションした結果を示す図である。また、図37は、θ方向の指向性を3次元で示す図である。図34に示す斜線模様の矢印は、代表的なθ成分のベクトルの向きを示している。図34に示すように、Z軸の正方向かつX軸の正方向の領域におけるθ成分のベクトルの向きと、Z軸の正方向かつX軸の負方向の領域におけるθ成分のベクトルの向きは逆転する。これにより、図37に点線の矢印で示したようなベクトルの電界が存在することが分かる。このベクトル向きについては、Z軸に平行なダイポールの電界方向と考えれば、ダイポールの電界は導体板401から放射板402に向かうか、あるいはその逆になる。
図35はYZ平面の電界ベクトルをシミュレーションした結果を示す図である。また、図38は、φ方向の指向性を3次元で示す図である。図35に示す斜線模様の矢印は、代表的なφ成分のベクトルの向きを示している。図35に示すように、Z軸の正方向かつY軸の正方向の領域におけるφ成分のベクトルの向きと、Z軸の負方向かつY軸の正方向の領域におけるφ成分のベクトル向きは逆転する。これにより、図38に点線の矢印で示したようなベクトルの電界が存在することが分かる。
図36はXY平面の電界ベクトルをシミュレーションした結果を示す図である。図36に示す斜線模様の矢印は、代表的なφ成分のベクトルの向きを示している。図36に示すように、Y軸の正方向かつX軸の正方向の領域におけるφ成分のベクトルの向きと、Y軸の正方向かつX軸の負方向の領域におけるφ成分のベクトル向きは逆転する。
以上で電界のφ成分とθ成分でその方向の組み合わせが異なる領域がある事を説明したが、円偏波が発生するためには電界のφ成分とθ成分で位相が90度ずれている必要がある。アンテナ400は放射板402と導体板401の2枚の平行導体板の間に給電しており、これは第1の電極と第2の電極で構成されるコンデンサーに給電しているのと同議である。コンデンサーに流れる電流I[A]とコンデンサーの両端の電圧E[V]の間には次の関係がある。
I=ωC|E|εj(θ+π/2)
ここでωは信号の角周波数、θは信号の位相、Cはコンデンサーの容量である。
この式で示されるようにIとEの間には90度の位相差がある。また電界のθ成分はZ軸方向なので主に放射板402と導体板401の間の電圧E[V]によって発生し、 E[V]と同相である。これに対して電界のφ成分は主に図33の横向き電流がトリガーとなって電流と概同相で発生する。以上のようなメカニズムを主とし、電界のφ成分とθ成分は概90度の位相差を持つことになり、電界のφ成分のベクトルと電界のθ成分のベクトルで概90度の向きの差があれば円偏波を発生する。
以上に説明したφ成分とθ成分の電界の向きをXZ平面の図34に示した象限ごとに整理すると下のようになる。
象限番号 φ θ 円偏波
1 左回転向き 上向き 右旋
2 右回転向き 上向き 左旋
3 右回転向き 下向き 右旋
4 左回転向き 下向き 左旋
つまり、図39に示すように、XZ平面から見て第1象限と第3象限は右旋、第2象限と第4象限は左旋となる。左旋は図40に示すような円偏波指向性を示し、右旋は図41に示すような円偏波指向性を示す。
以上のようなアンテナ400における円偏波の指向性は、図7に示すアンテナ30においても同様に得られるものである。図7に示すアンテナ30をXZ平面から見た場合、短絡部32を通るZ軸方向の中心線に対してX軸の正方向側が右旋優勢となり、X軸の負方向側が左旋優勢となる。したがって、ユーザーが電子機器1を腕に装着してランニングの姿勢を取った際に、アンテナ30の円偏波の指向性をGPS衛星の方向に最大にするためには、短絡部32の位置を次のように設定する必要がある。つまり、腕の長手方向がX軸の方向であるとすると、短絡部32の位置を図2に示す位置から、右回りに0度〜90度ずらす必要がある。
表示部20に垂直な方向から、かつ、表示部20の側からケース2を平面視した場合において、バンド3の長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を表示部20に表示した場合に、次のように角度を定義する。図2に示すように文字の上方向を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度とする。この場合、短絡部32の一部又は全部は、ケース2の右回りの方向に、180度以上360度以下の範囲、好ましくは270度以上360度以下、の範囲に配置されている。なお、180度と360度を範囲に含めるのは、短絡部32の位置がこれらの角度にある場合には、右旋偏波と左旋偏波の指向性が半々となり、受信性能の境界に当たるためである。
図16に示すように、バンド3を用いてケース2をユーザーの腕または手首に装着した状態で、表示部20に垂直な方向(Z軸方向)からケース2を平面視した場合には、次のように定義することもできる。バンド3の長手方向(Y軸方向)に平行な、ケース2の中心を通る直線において、前記中心から前記ユーザーの小指に向かう側を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度とする。この場合、短絡部32の一部又は全部は、ケース2の右回りの方向に、180度以上360度以下の範囲、好ましくは270度以上360度以下の範囲に配置されている。
なお、180度と360度を範囲に含めるのは、短絡部32の位置がこれらの角度にある場合には、右旋偏波と左旋偏波の指向性が半々となり、受信性能の境界に当たるためである。
なお、ここで、「ケース2の中心」とは、ケース2の正面、背面、左側面、右側面、平面、及び底面に接する直方体の重心を意味する。
さらに別な言い方をすれば、短絡部の位置は次のように定義することも可能である。前記バンド3を用いて前記ケース2をユーザーの腕または手首に装着した状態で、前記バンド3の長手方向に平行な直線を含み、かつ、前記表示部20に垂直な平面で前記ケース2を掌側と肩側とに体積が等しくなるように二等分した場合を考える。この場合、前記短絡部32は、前記短絡部32の一部又は全部が前記肩側に含まれるように配置される。
図42に図7に示すアンテナ30の短絡部32を、図2に示す位置から左回りに90度ずらした例を示す。この場合の円偏波の指向性を図43に示す。実線で示した曲線が左旋円偏波の指向性であり、点線で示した曲線が右旋円偏波の指向性である。このように短絡部32の端面が図16に示す電子機器1のX軸方向と交差するように、アンテナ30を電子機器1のケース2内に取付ける。この場合、ユーザーが図16に示すように左腕406に電子機器1を装着し、ランニング姿勢を取った際には、アンテナ30は、電子機器1のY軸方向、すなわち天頂方向に右旋の円偏波の強い指向性を得ることができる。したがって、ユーザーがランニングを行っている場合において、アンテナ30はGPS衛星からの電波を感度良く受信することが可能となる。
次に、図42に示すアンテナ30における円偏波の軸比改善について説明する。図42において、Z軸に沿ってアンテナ電極34からベゼル16に向かう方向をZ軸の正方向とする。Z軸の正方向からZY平面において右回りに90度回転した方向をY軸の正方向とする。Z軸の正方向からZY平面において左回りに90度回転した方向をY軸の負方向とする。Z軸の正方向からZX平面において右回りに90度回転した方向をX軸の正方向、Z軸の正方向からZX平面において左回りに90度回転した方向をX軸の負方向とする(以下、図44及び図45において同様である)。さらに、X軸に沿う線であって、幅W1の短絡部32を二等分する直線をアンテナ30の中心線CLとしたとき、アンテナ30は、中心線CLよりも図42におけるY軸の正方向側に右旋円偏波(RHCP:Right-Hand Circular Polarization)を発生する。また、中心線CLよりもY軸の負方向側に左旋円偏波(LHCP:Left-Hand Circular Polarization)を発生する。その割合は1:1であるが、GPS衛星から発せられる電波の場合は、右旋円偏波であるため、中心線CLよりも図42におけるY軸の正方向側の割合を高めた方が高い感度が得られる。
このため、図44に示すように、例えば金属製のベゼル16に2箇所の切り込み19を入れるようにしてもよい。図44の例では、切り込み19は、アンテナ30の中心線CLよりも図44におけるY軸の正方向側に設けられている。
このように切り込み19を入れてベゼル16を分断すると、主指向性方向が短くなる。図44に示すように、中心線CLに平行な線であって、2つの切り込み19を通る線を基準線RLとすると、基準線RLよりもY軸の負方向側のベゼル16の長い部分には、図45に示すように、アンテナ30本体の電流を打ち消す向きの電流が流れる。その電流の大きさは、基準線RLよりもY軸の正方向側のベゼル16の短い部分よりも大きくなる。そして、このアンテナ30本体の電流を打ち消す向きの電流が、不要な左旋円偏波を発生させる電流成分(図45に斜線模様の矢印で示す成分)を打ち消すことができ、右旋円偏波を強調させることが可能になる。
なお、図44に示すベゼル16の短い部分があった方が左旋円偏波を発生させる電流成分を打ち消す効果は大きいが、ベゼル16の短い部分を除去して、ベゼル16の長い部分のみにしても効果を得ることができる。この場合、ベゼル16は1つの切り込み19を有していると言うことができる。本発明においては、図44に示す中心線CLのX軸の正方向側を0度とし、ベゼル16の1周を360度としたときに、0度以上180度以下の位置に少なくとも1つの切り込み19を設ければよい。
なお、アンテナ30に左旋円偏波を受信させたい場合にはアンテナ30の中心線に対してY軸の負方向側において、アンテナ30の中心線に平行な線とベゼル16との交点の位置に切り込み19を設けるようにすればよい。
次に、アンテナ30を電子機器1に組み込む際の位置について説明する。組み込み位置については、以下のようなパターンが考えられる。ここで、電子機器1の構造部材としては、液晶パネル21、回路基板26、及び二次電池28が備えられているとする。また、表示部20に垂直な方向から、かつ、表示部20の側からケース2を平面視した場合において、液晶パネル21、回路基板26、二次電池28の順に配置されているものとする。
第1パターン:液晶パネル21−アンテナ30−回路基板26
第2パターン:回路基板26−アンテナ30−二次電池28
第3パターン:液晶パネル21−第1の電極板−回路基板26−第2の電極板−二次電池28
第4パターン:液晶パネル21−第1の電極板−回路基板26−二次電池28−第2の電極板
前記第1パターン、第2パターン、第3パターンにおいては、短絡部の位置を以下のように設定することで、アンテナ30の感度が向上すると共に、性能が安定する。液晶パネル21と回路基板26の間には、回路基板26から液晶パネル21を制御する多数の配線が接続される。アンテナ30の第1の電極板と液晶パネル21、あるいはアンテナ30の第1の電極板と回路基板26の間には寄生容量があり、その寄生容量と前記信号ケーブルを通してアンテナ30を構成する第1の電極板および第2の電極板の電位がリークして感度劣化する。これを抑えるため、アンテナ30の短絡部32と前記配線の位置を一致させる。これにより前記信号ケーブルは短絡部32にてシールドされ、このような感度劣化は発生しない。なお、前記配線は、表示部20に垂直な方向から、かつ、表示部20の側からケース2を平面視した場合において、短絡部32と重なる位置に配置されていれば、前記シールドの効果を発揮することができる。また、表示部20に垂直な断面視においては、短絡部32とケース2との間の位置に配置されていれば、前記シールドの効果を発揮することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について図46乃至図60を参照しつつ説明する。以下の説明において、第1実施形態と共通の構成については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、図7に示した板状逆F型アンテナ30において、回路基板26からIC回路44までの間隔を変化させると共に、IC回路44のY軸方向の位置を変化させた場合の放射効率をシミュレーションにより求めた。図46は、回路基板26とIC回路44との間隔gおよびY軸方向の位置を説明するための模式図である。図46において、Z軸方向を上下方向とし、回路基板26からアンテナ電極34に向かう方向を上方向とした時、間隔gは、回路基板26の上面とIC回路44の下面との間隔である。
また、本実施形態では、図46に示すように、アンテナ電極34と回路基板26のY軸方向の開放端付近を外側とし、短絡部32が設けられた側を内側とし、さらに外側と内側の中間を中央としている。
本実施形態においては、図46に示す回路基板26からIC回路44までの間隔gを、0.1mm、0.3mm、および0.5mmと変化させ、かつ、IC回路44の位置を、外側、中央、及び内側とした時の放射効率をシミュレーションにより求めた。その結果を図47に示す。また、IC回路44の抵抗値を7,000(S/m)、70,000(S/m)、および700,000(S/m)と変化させ、かつ、IC回路44の位置を、外側、中央、及び内側とした時の放射効率をシミュレーションにより求めた。その結果を図48に示す。なお、IC回路44は等価的にグラファイトの塊としてシミュレーションを行った。
図47および図48に示すように、IC回路44を外側に配置した方が放射効率が改善されることが判る。また、図47に示すように、IC回路44と回路基板26との間隔gを近づけるとIC回路44と回路基板26の間の容量が増え、IC回路44と回路基板26を接続した状態に近くなる。このとき、IC回路44は、後述する図55に示すコンデンサー60と同等な状態に近づきグラフの傾きは小さくなる。さらに、図48に示すように、IC回路44の抵抗値が大きいほど、放射効率が高くなることが判る。
これらグラフが基本的に右肩上がりになるのは、回路基板26の外側へ行くほどアンテナ30の電流分布が小さくなる事に起因する。回路基板26に実装された部品の下面には、対向する回路基板26の表面を流れるのと逆方向に抵抗値sの電流に比例した電流が流れる。このとき、IC回路44の表面は電気抵抗があるので、ここに流れる電流は熱を発生してロスとなる。このロスが回路基板26の外側ほど小さいので放射効率が向上する事になる。
次にその他の部品として抵抗とコンデンサーについて検討した結果を示す。図49に検討の際に用いた抵抗50のモデルを示す。抵抗50は、アルミナ51の上にグラファイト52を備え、半田53により回路基板26に取付けられる。大きさは、1.0mm×0.5mmとする。また、図50に検討の際に用いたコンデンサー60のモデルを示す。コンデンサー60は直方体の銅61の塊の上に誘電体62の板を置いた構造としている。なお、この検討の際には、誘電体62の比誘電率を100に設定している。大きさは、1.6mm×0.8mmとする。
図49のモデルによる抵抗50および図50のモデルによるコンデンサー60を、図51に示すように回路基板26上で短絡部32に近い内側、回路基板26の開放端に近い外側、及びこれらの中間の中央に取り付けた場合を考える。この場合の放射効率を、シミュレーションにより求めたところ、以下のような結果が得られた。なお、シミュレーションにおいては、影響を見易くするため、抵抗50は図52に示すように20個とし、コンデンサー60は図5に示すように5個とした。シミュレーションの結果を図54および図565示す。
図54に示すように、抵抗50はIC回路44と同様な特性を示すことが分かる。また、図55に示すように、コンデンサー60はIC回路44と逆の傾きを持っているのが分かる。コンデンサー(金属の塊)60を短絡部32の面から遠ざけると放射効率が劣化するのは、コンデンサー60の表面と放射板としてのアンテナ電極34の間に構成される容量を貫通して流れるロス電流が増えることによる。
次に、IC回路44のシールドを設ける場合に、シールドと短絡部32との間隔を変えた場合の共振周波数の変化についてもシミュレーションによって求めた。図56に、シールド70と短絡部32との間隔をほぼゼロした場合の構造の例を示す。また、図57および図58に、シールド70と短絡部32との間隔を数mmとした場合の構造の例を示す。図56の構造の場合には、共振周波数は2.2GHzなのに対して、図57および図58の構造では、共振周波数は1.8GHzとなることが分かった。つまり、短絡部32とシールド70との間の距離を調整することでアンテナの共振周波数が調整可能な事が分かる。
基板レイアウトの変更例について図59および図60を参照して説明する。図59は比較例の従来のレイアウトを示す図であり、図60は本実施形態のレイアウトを示す図である。
図59と図60を比較すると明らかなように、本実施形態では、コンデンサー60は短絡部32に近い位置に配置し、IC回路44は短絡部32から遠くなるように配置した。このようなレイアウトで、比較例と本実施形態の感度の改善量の実測を行ったところ、1.8dBの感度改善が確認された。
以上のように、本実施形態によれば、IC回路44等の部品位置の調整により、感度の改善を図ることができる。また、上述したようなシールド70を用いることにより、シールド70が無い場合に比べて、アンテナの放射効率が約3dB改善できることがシミュレーションにより確認された。また、本実施形態によれば、感度は1dB向上し、部品面全てをシールドケースで覆う場合に比べて、コストを10円程度削減することができた。本実施形態によれば、ロスを無くして感度を向上させることができる。
<変形例>
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の変形が可能である。また、次に述べる変形の態様は、任意に選択された一または複数を、適宜に組み合わせることもできる。
(変形例1)
上述した各実施形態では、図8に示すように、回路基板26を導体板(第2の電極板)として用い、放射板(第1の電極板)としてのアンテナ電極34を液晶シールドと兼用した例について説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではない。例えば、図61に示すように、アンテナ電極34c、34dを、回路基板26および液晶シールドと別体に設けるようにしてもよい。
(変形例2)
図62に示すように、短絡部32とは別に、第2短絡部としての周波数調整バー32aを、アンテナ電極34と回路基板26との間に取付けることにより、周波数の調整を行うようにしてもよい。この場合には、周波数調整バー32aの本数と取り付け位置を変えることにより、周波数の調整が可能となっている。これは、周波数調整バー32aを設けることにより、短絡部32の幅を変化させたのと同等の効果が得られるためである。周波数を調整する場合には、周波数調整バー32aの本数と取り付け位置を変えた場合の共振周波数をシミュレーションに算出して行えばよい。
(変形例3)
アンテナ30は、放射板(第1の電極板)であるアンテナ電極34と、導体板(第2の電極板)である回路基板26との重なり位置がずれると、共振周波数ずれを起こしてアンテナ感度が劣化する。あるいは、目的の電波を受信できなくなる。そこで、アンテナ電極34と回路基板26との重なり位置のずれを防止するため、図63に示すように、スペーサー35の十字部分35bの2箇所に、凸部35c、35dを設ける。また、アンテナ電極34と回路基板26には、凸部35c、35dの位置に合わせて凹部(貫通している穴を含む、以下穴という)を形成し、35c、35dを穴に嵌め合わせる。このように凸部35c、35dと穴により嵌合部を形成し、アンテナ電極34と回路基板26との重なり位置のずれを防止するようにしてもよい。なお、スペーサー35、アンテナ電極34および回路基板26は嵌合できれば良いので、スペーサー35が穴を有しても良いし、穴と凸部とを有してもよい。また、接着剤等によってアンテナ電極34と回路基板26とを固定しても、固定をしない場合と比較してアンテナ感度の劣化を抑制できるが、製造誤差によって接着位置がずれる可能性がある。嵌合部によって固定する方が、そのようなずれが発生しないため、より好適である。
(変形例4)
上述した各実施形態および各変形例においては、本発明のアンテナにおいて1.5GHzのGPS電波を受信する場合について説明したが、本発明は当該構成に限定されるものではない。本発明のアンテナは、例えば、周波数が100MHzから30GHzの電波を受信に好適である。
本発明を腕時計のサイズの電子機器に適用する場合には、GPSの1.5GHz、あるいは無線LANの2.4GHz付近が最適である。また、本発明を携帯電話のサイズの電子機器に適用する場合には、携帯電話で使っている700MHzあるいは900MHzが最適になる。
利用可能な測位用衛星の信号としては、GPSの他に、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)が挙げられる。その他にも、WAAS(Wide Area Augmentation System)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)等が挙げられる。
また、Bluetooth(登録商標)、あるいは、Wi−Fi(登録商標)等の規格に対応した電波を受信するようにしてもよい。
(変形例5)
上述した各実施形態および各変形例においては、第1の放射素子としての第1リボンと、第2の放射素子としての第2リボンとの等価電気長がそれぞれ1/4波長の場合について説明したが、本発明は当該構成に限定されるものではない。例えば、前記等価電気長は、1/4波長の整数倍であればよい。
(変形例6)
上述した各実施形態および各変形例においては、本発明の電子機器の例として、ランニングウォッチを挙げたが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、アンテナにより電波を受信して情報を表示する種々の電気機器に適用可能である。例えば、GPS機能を搭載した腕時計型の活動量計等のウェアラブルな電子機器にも適用可能である。
(変形例7)
上述した各実施形態および各変形例においては、表示部の例として、液晶パネルを挙げたが、電子制御式の表示装置であれば同様に使用することができる。例えば、有機EL(有機エレクトロルミネッセンス)やEPD(Electro Phoretic Display)等を用いてもよい。
(変形例8)
上述した各実施形態および各変形例においては、ケースの180度以上360度以下の範囲に短絡部を配置することで、右旋の円偏波を受信しやすくする例を示したが、逆にすれば、左旋の円偏波の受信に適した電子機器を提供できる。すなわち、ケースの0度以上180度以下の範囲に短絡部を配置することで、ユーザーがランニング姿勢を取った場合に天頂方向に差旋の円偏波の強い指向性を得ることができる。
(変形例9)
上述した各実施形態において短絡部32は、第1の電極板と第2の電極板との端部に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図6における短絡部403は、第1の電極板としての放射板402および第2の電極板としての導体板401の端部に設けられておらず、端部から内側に入った位置に設けられている。
板状逆F型アンテナにおいては、短絡部を第1の電極板と第2の電極板との端部に設けることが、アンテナの感度を向上させる観点から好ましい。しかしながら、実際のアンテナにおいては、例えば、部品配置の関係から、短絡部を端部に設けることができない場合もあり得る。そのような場合であっても、ある周波数におけるアンテナの感度は、電流経路の長さにも依存する。このため、第1の電極板の最大幅および第2の電極板の最大幅よりも短絡部の幅(図5に示す例ではX軸方向の長さ)が狭ければ、電流経路の長さを長くすることができる。よって、本発明のアンテナは、短絡部の幅が第1の電極板の最大幅および第2の電極板の最大幅と一致する従来のアンテナと比較して、ある周波数のアンテナの感度を高めることができる。また、図6に示す例では、短絡部403の幅方向であるX軸方向と、第1の電極板としての放射板402および第2の電極板としての導体板401の幅方向が一致したが、本発明はこれに限定されるものではなく、短絡部403の幅方向がX軸に対して若干傾いているものであってもよい。ただし、アンテナの感度の観点からは、短絡部の幅方向と第1の電極板および第2の電極板の幅方向が一致することが好ましい。
1…電子機器、2…ケース、3…バンド、11…ケース本体、12…裏蓋、13…ガラス、16…ベゼル、20…表示部、21…液晶パネル、26…回路基板、26a…矩形部、26b…円形部、28…二次電池、30…板状逆F型アンテナ、31…給電素子、32…短絡部、34…アンテナ電極、34a…矩形部、34b…円形部、34c,34d…アンテナ電極、35…スペーサー、35a…円環状部分、35b…十字部分、35c、35d…凸部、44…IC回路、50…抵抗、51…アルミナ、52…グラファイト、53…半田、60…コンデンサー、61…銅、62…誘電体、70…シールド、100…GPS衛星、400…板状逆F型アンテナ、401…導体板、402…放射板、402a,402b…辺、403…短絡部、404…給電素子、405…直方体。

Claims (10)

  1. 第1の電極板と、第2の電極板と、前記第1の電極板と前記第2の電極板とを短絡する短絡部と、を含むアンテナと、
    表示部と、
    前記アンテナおよび前記表示部を収容するケースと、
    前記ケースに接続されたバンドと、を含み、
    前記短絡部は、前記短絡部の前記第1の電極板に接続する位置と前記第2の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、前記交差する方向に沿う方向における前記第1の電極板の最大幅および前記第2の電極板の最大幅よりも狭く、
    前記表示部に垂直な方向から、かつ、前記表示部の側から前記ケースを平面視した場合において、前記バンドの長手方向に平行な線に沿う方向を上下方向とした文字を前記表示部に表示した場合に前記文字の上方向を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度としたときに、前記短絡部の一部又は全部は、前記ケースの180度以上360度以下の範囲に配置されている、
    腕装着型の電子機器。
  2. 第1の電極板と、第2の電極板と、前記第1の電極板と前記第2の電極板とを短絡する短絡部と、を含むアンテナと、
    表示部と、
    前記アンテナおよび前記表示部を収容するケースと、
    前記ケースに接続されたバンドと、を含み、
    前記短絡部は、前記短絡部の前記第1の電極板に接続する位置と前記第2の電極板に接続する位置とを結ぶ線分に交差する方向における幅が、前記交差する方向に沿う方向における前記第1の電極板の最大幅および前記第2の電極板の最大幅よりも狭く、
    前記バンドを用いて前記ケースをユーザーの腕または手首に装着した状態で、前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合において、
    前記ケースの中心を通り前記バンドの長手方向に平行な直線において、前記中心から前記ユーザーの小指に向かう側を0度、右回りの方向をプラス、1周を360度としたときに、前記短絡部の一部又は全部は、前記ケースの180度以上360度以下の範囲に配置されている、
    腕装着型の電子機器。
  3. 前記第1の電極板と前記第2の電極板との間隙を保持する間隙保持部材をさらに含み、
    前記間隙には空気が充填されている。
    請求項1または請求項2に記載の電子機器。
  4. 前記間隙保持部材は、前記第1の電極板と嵌合する凹部または凸部、および前記第2の電極板と嵌合する凹部または凸部を含む、
    請求項3に記載の電子機器。
  5. 前記短絡部とは異なる位置において前記第1の電極板と前記第2の電極板を短絡させる第2短絡部をさらに含む、
    請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の電子機器。
  6. 前記表示部に垂直な方向から前記ケースを平面視した場合に前記アンテナと重なる位置に配置された、環状の導体をさらに含み、
    前記導体は、前記1周を360度としたときに、0度以上180度以下の位置に少なくとも1つの切り込みが設けられている、
    請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の電子機器。
  7. 前記第2の電極板は、回路基板である、
    請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の電子機器。
  8. 前記表示部は電子制御式の表示装置であり、
    前記短絡部と前記ケースとの間に配置され、前記表示部と前記第2の電極板とを接続する配線をさらに含む、
    請求項7に記載の電子機器。
  9. 前記第1の電極板を前記平面視した場合の形状と前記表示部を前記平面視した場合の形状とは実質的に合同であり、
    前記第1の電極板は、前記第2の電極板よりも前記表示部に近い位置に配置されている、
    請求項8に記載の電子機器。
  10. 前記第1の電極板と前記第2の電極板との間に配置された回路基板をさらに含む、
    請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の電子機器。
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