JP3982918B2 - 小型受信機 - Google Patents

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【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、円偏波を受信可能なアンテナを備える小型受信機に関するものであり、特に衛星通信システムの携帯受信機に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、技術の発達により送受信機を小型化することが可能とされており、特に受信機の場合には腕等に装着できる受信機が提案されている。その一つとして特開平9−247006号公報には、腕時計に組み込まれた第1の受信機が提案されている。また、受信機はアンテナが必要不可欠とされていることから、受信機が内蔵された腕時計本体にはアンテナが備えられている。このアンテナは、従前の腕時計型の受信機においては、腕時計のバンド内にアンテナを設けるようにしていたため、バンドの可撓性が失われたり、バンドが人体に密着されることからアンテナ性能が劣化しやすいものであった。そこで、上記第1の受信機においては、アンテナを芯材とし非導電材料である樹脂を被覆することにより腕時計本体を形成することにより、アンテナを備えるようにしている。
【0003】
また、腕時計に組み込まれた受信機として特開平6−197063号公報で提案された第2の受信機も知られている。この受信機におけるアンテナは、時計本体が内蔵されるケースの上部に位置する蓋体の表面側に沿って設けられたループアンテナとされている。また、ループアンテナに影響を与えないようにケースは樹脂製とされており、ループアンテナのループ部の内方近傍に強磁性材料からなる時計のステップモータのロータを位置させることにより、ループアンテナの効率と安定性を向上させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の腕時計に組み込まれた第1の受信機においては、一般に金属製とされている腕時計本体を樹脂製とすると共に、アンテナを埋め込まなければならず特殊かつ複雑な構成の部品を必要とするという問題点があった。また、腕時計本体は人体に密着して装着されるため、腕時計本体に埋め込まれているアンテナの性能が劣化し易いという問題点があった。
さらに、前記した従来の腕時計に組み込まれた第2の受信機においても、ケースを非導電性としないとループアンテナに悪影響を与えるという問題点があった。さらにまた、ループアンテナの内部には強磁性材料の部品を必要としており、強磁性材料の部品を備えていない腕時計等には適用することができないという問題点があった。
さらにまた、前記した第1の受信機におけるアンテナも、第2の受信機におけるループアンテナも直線偏波を受信するアンテナであって、円偏波を受信することができず、円偏波を使用する通信システムに適用することができないという問題点があった。
【0005】
そこで、本発明は筐体を金属製としてもアンテナの性能が劣化することがないと共に、特殊な部品を必要とすることなく円偏波を受信可能なアンテナを備える小型受信機を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の小型受信機は、受信部と他の機能部とが内蔵された筐体と、該筐体に形成されたリング状段部に装着されて、該筐体の表面とほぼ同一平面となるように取り付けられる円偏波を受信可能なリング状のアンテナ部とを備え、該アンテナ部で受信された受信信号が前記受信部に導かれており、前記アンテナ部は、誘電体基板と、所定間隔を介してグランドプレーンに対向配置されるよう前記誘電体基板上に形成された切断部を有するC型ループ素子とから構成されている。
【0007】
また、上記小型受信機において、前記グランドプレーンが、導電性の前記筐体、あるいは、前記誘電体基板の裏面に形成されたアース導体とされていてもよい。
【0008】
このような本発明によれば、アンテナ部のグランドプレーンとして筐体を利用することができるため、筐体を導電性としてもアンテナ部の性能が劣化することを防止することができる。また、筐体がグランドプレーンとされることから筐体を人体に密着してもアンテナ部に悪影響が与えられることを防止することもできる。
さらに、アンテナ部を構成するC形ループ素子は円偏波を受信できるアンテナとされているため、例えばGPS衛星からのGPS信号を受信することができ、本発明の小型受信機を携帯型のナビゲーションシステム用の受信機とすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の小型受信機の実施の形態の構成の一例を分解斜視図で図1に示す。ただし、この構成例においては腕時計に受信部を組み込んだ例とされている。
図1において、1は腕時計本体であり、腕時計本体1は導電性の本体ベース11とバンド12から構成されている。本体ベース11の内部には時計回路および受信部が組み込まれている。また、バンド12は腕時計本体1を腕に装着するためのものである。さらに、本体ベース11の前面には時計情報や、受信情報が表示される表示部13が設けられている。
さらにまた、本体ベース11の前面にはリング状のリング状段部11aが形成されていると共に、リング状段部11aには小さな径の挿通孔14が形成されている。
【0010】
表示部13の周囲に形成されている上記リング状段部11aには、リング状とされたアンテナ部2が嵌着される。アンテナ部2がリング状段部11aに嵌着された際には、アンテナ部2の上面の高さと表示部13の上面の高さとが略一致するようにされている。このアンテナ部2は、リング状の誘電体基板21と、誘電体基板の上面に形成されたC形ループ素子22から構成されている。このC形ループ素子22には、円偏波を受信するためループを一部切断した切断部23が形成されている。
また、誘電体基板21は、例えばセラミック製とされており、切断部23から所定角度の位置に給電点24aが設けられて、給電点24aからは給電ピン24が導出されている。なお、C形ループ素子22は誘電体基板21上に導電材を蒸着することにより形成されたり、金属薄板をC形ループ素子状に加工して誘電体基板21上に貼着することにより形成されている。
【0011】
アンテナ部2から導出された給電ピン24は、アンテナ部2がリング状段部11aに嵌着された際に挿通孔14に挿通される。この場合、給電ピン24と導電性の本体ベース11とが接触しないように給電ピン24に絶縁塗料が塗布されたり、絶縁チューブで被覆されている。このようにして、給電ピン24を挿通孔14に挿通すると、給電ピン24と挿通孔14とにより等価的に同軸ラインが形成される。
このように、アンテナ部2を本体ベース11のリング状段部11aに嵌着して固着した際の、本発明の小型受信機の外観を図2に示す。図2に示すように、アンテナ部2の上面の高さと、表示部13の上面の高さとは略一致するようになり、見栄えよくされている。また、アンテナ部2に本体ベース11に合わせて彩色を施してもよい。
【0012】
なお、本体ベース11内に内蔵された受信部をGPS受信部とした場合、表示部13に時計情報を表示させた際には、年、月、日、曜日、時、分、秒等が表示され、図示しない表示切り換えボタンを操作して表示部13に受信情報を表示させた際には、アンテナ部2で受信された円偏波のGPS信号から演算された緯度、経度、速度、地図情報等が表示されるようになる。これにより、本発明の小型受信機をナビゲーションシステムの受信機とすることができる。
また、本体ベース11は通常は金属性とされて、アンテナ部2のグランドプレーンとして機能するようになるが、本体ベース11が非導電性とされた際には、誘電体基板21の裏面にアース導体を形成してグランドプレーンとすればよい。
【0013】
次に、本発明の小型受信機における円偏波を受信可能なアンテナ部2を、その原理的なループアンテナの構成を図3を参照しながら説明する。ただし、図3(a)はループアンテナの上面図、図3(b)はその正面図である。
図3(a)(b)において、101は切断部106が形成されているC形ループ素子、103はC形ループ素子101に平行に配置されているグランドプレーン、104はC形ループ素子101により受信された信号を伝達する同軸ライン、107は一端が給電点105に接続される同軸ライン104の中心導体として機能する給電ピンである。また、給電点105と切断部106との角度はΦaとされる。この角度Φaを所定角度とすると、切断部106の作用によりC形ループ素子101は円偏波を送受信できるようになる。図3(a)に示す例では右旋円偏波を送受信できる。
【0014】
ここで、グランドプレーン103とC形ループ素子101との間隔をhとし、給電点105と切断部106とのなす角をΦaとし、切断部6の長さをΔgとし、C形ループ素子101の円周長をCとする。前記各長さや角度は、自由空間波長をλとした時、例えばC=1.31λ,h=0.15λ,Φa =40°,Δg=0.018λとされる。このように構成されたループアンテナは高利得かつ広帯域のアンテナとなる。さらに、このループアンテナは小型かつ低姿勢とされるため、移動体搭載用や携帯用のGPSアンテナやBSアンテナに適用するのが好適とされる。
【0015】
なお、グランドプレーン103とC形ループ素子101との間隔hは略0.05λ〜0.26λの範囲とすることができ、給電点105と切断部106とのなす角Φaは略35°〜45°の範囲とすることができ、切断部106の長さΔgは略0.01λ〜0.02λの範囲とすることができ、C形ループ素子101の円周長Cは略1.0λ〜1.5λの範囲とすることができる。
また、給電点105から左回りの略135°〜145°(角度Φa)の位置に切断部106を設けるようにしても、右旋円偏波ループアンテナとすることができる。さらに、給電点105より左回りの略35°〜45°の位置に切断部106を設けるようにすると、左旋円偏波を送受信することのできるループアンテナとすることができる。
【0016】
すなわち、給電点105に対するC形ループ素子101に形成した切断部106のなす角Φaを、±35°〜±45°あるいは略±135°〜±145°となるようにすれば、右旋円偏波あるいは左旋円偏波を送受信可能なループアンテナとすることができる。
さらに、図3に示すループアンテナのアンテナ入力インピーダンス対周波数特性は、一般的なループアンテナに比較して少なくとも1.5倍以上広帯域となるため、製造上の寸法許容範囲および使用材料の性能のバラツキの許容範囲を広くすることができる。
【0017】
そして、本発明の小型受信機に備えられたアンテナ部2において、図3に示すC形ループ素子101が誘電体基板21上にマイクロストリップラインにより形成されたC形ループ素子22に相当する。したがって、アンテナ部2は図3に示すループアンテナと同様の電気的特性を示すが、誘電体基板21の比誘電率に応じてC形ループ素子22上の波長が短縮されるので、C形ループ素子22,切断部23,グランドプレーンからの高さは波長短縮率に応じた長さとされる。また、図3に示すグランドプレーン103は本体ベース11に相当し、給電ピン107および同軸ライン104は、給電ピン24と本体ベース11に形成された挿通孔14に相当する。
上記の説明では、本発明の小型受信機は腕時計に搭載するものとしたが、本発明はこれに限らず、ブローチ等の身につける装飾品に内蔵するようにしてもよい。
【0018】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、アンテナ部のグランドプレーンとして筐体を利用することができるため、筐体を導電性としてもアンテナ部の性能が劣化することを防止することができる。また、筐体がグランドプレーンとされることから筐体を人体に密着してもアンテナ部に悪影響が与えられることを防止することもできる。
さらに、アンテナ部を構成するC形ループ素子は円偏波を受信できるアンテナとされているため、例えばGPS衛星からのGPS信号を受信することができ、本発明の小型受信機を携帯型のナビゲーションシステム用の受信機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の小型受信機の実施の形態の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の小型受信機の実施の形態の外観を示す図である。
【図3】本発明の小型受信機に備えられるアンテナ部の原理的構成を示す図である。
【符号の説明】
1 腕時計本体
2 アンテナ部
11 本体ベース
11a リング状段部
12 バンド
13 表示部
14 挿通孔
21 誘電体基板
22,101 C形ループ素子
23,106 切断部
24,107 給電ピン
24a,105 給電点
103 グランドプレーン
104 同軸ライン

Claims (3)

  1. 受信部と他の機能部とが内蔵された筐体と、
    該筐体に形成されたリング状段部に装着されて、該筐体の表面とほぼ同一平面となるように取り付けられる円偏波を受信可能なリング状のアンテナ部とを備え、
    該アンテナ部で受信された受信信号が前記受信部に導かれており、前記アンテナ部は、誘電体基板と、所定間隔を介してグランドプレーンに対向配置されるよう前記誘電体基板上に形成された切断部を有するC型ループ素子とからなることを特徴とする小型受信機。
  2. 前記グランドプレーンが、導電性の前記筐体により構成されていることを特徴とする請求項1記載の小型受信機。
  3. 前記グランドプレーンが、前記誘電体基板の裏面に形成されたアース導体とされていることを特徴とする請求項1記載の小型受信機。
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