KR20070046004A - 자기센서를 이용한 안테나장치, 수신장치 및 시계 - Google Patents

자기센서를 이용한 안테나장치, 수신장치 및 시계 Download PDF

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KR20070046004A
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Abstract

안테나회로(42)는 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성을 변화하는 MI자기센서(Z1)와, MI자기센서(Z1)에 고주파신호를 인가하는 고주파신호발생기(S1)와, 고주파신호를 반전시켜 반전신호를 얻는 반전기(92)와, MI자기센서(Z1) 및 고주파신호발생기(S1)로부터 얻어진 수신신호에 반전신호를 가산하는 것에 의해 고주파신호를 감소시키는 가산기(94)와, 고주파신호가 감소된 수신신호를 검파하는 검파기(D1, D2)를 구비한다. 또, 외부자계의 변화를 전압변화로서 검출하는 자기센서회로(610)와, 자기센서회로(610)에 의해 검출된 자계변화 중, 공진주파수의 자계변화만을 취출하는 수정 등의 발진소자(621)로 이루어지는 공진회로(620)와, 저항(R0)을 구비한다. 또, 자기센서회로(610)는 자기저항효과소자(Z1)와, 자기저항효과소자(Z1)에 직류전압을 인가하는 직류전원(611)과 저항(R1)를 갖는다.
안테나회로, 증폭회로, 수신회로, 검파회로, 자기저항효과소자, 공진회로

Description

자기센서를 이용한 안테나장치, 수신장치 및 시계{ANNTENA APPARATUS, RECEIVING APPARATUS AND WATCH USING MAGNETIC SENSOR}
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 수신회로를 포함하는 손목시계의 정면도,
도 2는 도 1의 A-A′단면도(12시 - 6시 단면도),
도 3은 본 실시형태에 관한 손목시계(1)의 회로의 내부구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 실시형태에 관한 수신회로(41)의 개략을 나타내는 블록도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 안테나회로 및 안테나회로에 계속되는 LPF를 나타내는 도면,
도 6의 (a) 및 도 (b)는 변조신호의 주파수성분을 설명하는 도면,
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 안테나회로 및 안테나회로에 계속되는 LPF를 나타내는 도면,
도 10은 도 9에 있어서의 p, q, r, s, t의 각 점의 신호를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면,
도 12는 본 발명의 제 6 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 제 7 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면,
도 14는 본 발명의 제 8 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면,
도 15는 제 8 실시형태에 관한 상승/하강 검출회로의 구성을 나타내는 도면,
도 16은 제 8 실시형태에 관한 안테나회로에 있어서의 각 점에서의 신호를 나타내는 도면,
도 17은 종래의 안테나회로에 있어서의 신호의 예를 나타내는 도면,
도 18은 MI자기센서를 이용해서 자기를 검출하도록 구성된 안테나회로 및, 안테나회로에 계속되는 필터회로의 일예를 나타내는 도면,
도 19는 자계와 임피던스의 관계를 나타내는 도면,
도 20의 (a)는 자계변화를 받은 고주파신호의 예를 나타내는 도면,
도 20의 (b)는 그 주파수성분을 설명하는 도면,
도 21은 종래의 안테나회로 및 안테나회로에 계속되는 필터회로의 예를 나타내는 도면,
도 22는 손목시계의 내부구성도,
도 23은 수신제어회로부의 회로구성예,
도 24는 외부자계 및 이 외부자계에 의한 자기저항효과소자의 임피던스의 관계예,
도 25는 LC공진회로를 이용한 경우의 수신제어회로부의 회로구성예,
도 26은 반공진회로를 이용한 경우의 수신제어회로부의 회로구성예,
도 27은 자기센서와 공진회로를 직렬 접속한 경우의 수신제어회로부의 회로 구성예,
도 28은 수신주파수를 전환가능하게 한 수신제어회로부의 회로구성예,
도 29는 수신주파수를 전환가능하게 한 수신제어회로부의 회로구성예,
도 30은 수신주파수를 전환가능하게 한 수신제어회로부의 회로구성예,
도 31은 수신주파수를 전환가능하게 한 수신제어회로부의 회로구성예.
본 발명은 자기센서를 이용한 안테나회로 및 해당 안테나회로를 구비한 시계에 관한 것이다.
근래, 자기임피던스효과소자(MI소자)를 사용한 자기센서를 이용해서 안테나를 형성하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 일본국 특허공개공보 제2000-188558호). 이 일본국 특허공개공보 제2000-188558호에 기재되어 있는 바와 같이, 와이어형상 혹은 리본형상 등으로 형성된 연자성재료에 미소 고주파 전류를 통전하면, 연자성재료의 양단에 임피던스에 의한 출력전압이 발생한다. 자기임피던스효과라는 것은 미소 고주파 전류를 통전시킨 연자성재료에 외부자계를 인가하면, 연자성재료의 임피던스가 민감하게 변화해서, 연자성재료 양단의 출력전압이 변화하는 효과를 말한다.
도 18은 MI소자를 사용한 자기센서(이하, 「MI 자기센서」라고 칭함）를 이용해서 자기를 검출하도록 구성된 안테나회로 및, 안테나회로에 계속되는 필터회로 의 일예를 나타내는 도면이다. S1은 고주파신호발생기, R1은 저항, C1은 콘덴서, Z1는 MI자기센서를 나타낸다. 도 18의 자기검출회로에 있어서는 고주파신호발생기(S1)로부터의 고주파신호는 저항(R1), MI자기센서(Z1)로 분할되며, 콘덴서(C1)를 통해서 출력된다. 여기서, MI자기센서(Z1)에, 파선의 화살표로 나타내는 바와 같은 교류자계를 걸면, 도 19의 (a)에 나타내는 바와 같은 MI자기센서(Z1)의 자계와 임피던스의 관계에 의해, 고주파신호발생기(S1)의 신호가 분할되고, 교류자계에 의해 자기임피던스 변화를 나타낸다. 여기서, 자계가 플러스/마이너스의 변화를 하기 때문에, 우함수의 출력은 정현파를 중심으로부터 되꺾은 형태로 되어, 변화주파수의 2배의 주파수성분이 출력되게 된다.
또한, 도 19(b)에 나타내는 바와 같은 고정자계(부호 '1901' 참조)를 부가하면, 이 자계중심으로 외부자계의 변화가 출력된다. 즉, 도 19(b)에 있어서, 고정자계 근방에서는 대략 직선이고, 외부자계에 따라서 저항의 변화를 나타낸다. 즉, 상술한 바와 같은 되꺾음을 발생시키지 않기 때문에, 자기저항변화는 동일한 주파수로 발생한다.
또, 도 18의 안테나회로에 있어서, a점에서 발생하는 신호는 S1으로부터 Asinωt, 자계변화를 받은 자기센서에 의한 a점의 전압은 Va=Asinωt·Z1/(R1＋Z1)로 된다.
MI자기센서(Z1)는 자계변화로 인해 그 임피던스가 변화하기 때문에, Z1=Z(1＋Bsinpt)로 하면, B≪1로부터 Va는 다음과 같이 리라이트된다.
Va=Asinωt·Z1(R1＋Z1）
=Asinωt·Z(1＋Bsinpt)/(R1＋Z(1＋Bsinpt))
≒Asinωt·Z(1＋Bsinpt)/(R1＋Z) …[1]
[1]식은 진폭변조(AM)와 동일한 형식으로서, 고주파신호발생기(S1)의 신호가 자계주파수에 의해 진폭변조를 받는 것을 나타낸다. 한편, 고주파신호발생기(S1)로부터의 신호는 자기센서의 표피효과를 일으키게 하기 위한 고주파신호이며, 자기센서의 임피던스 변화는 고주파신호발생기(S1)로부터의 신호를 변조하는 상태로 된다. 도 20의 (a)에 나타내는 바와 같이, 자계변화(부호 '2001' 참조)에 의해, 고주파신호발생기(S1)로부터의 신호는 부호 '2002'와 같이 변화를 받은 상태로 된다. 따라서, a점 혹은 콘덴서(C1)로부터는 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같은 파형이 전파된다. 따라서, 이 파형을 AM수신기와 동등한 회로에서 수신하는 구성을 채용하는 것에 의해, 자계변화를 수신하는 것이 가능해진다. 여기서, 변화를 받은 신호는 진폭변조되어 있기 때문에, 도 20의 (b)에 나타내는 바와 같이, 캐리어신호(2010)에 대해, 측파대(2011, 2012)가 발생하고 있다. 측파대가 자기 변화에 의해 변동하기 때문에 이것을 검출하면 좋지만, [1]식에 나타내는 바와 같이, B의 값은 충분히 작기 때문에(수퍼센트 정도), 캐리어에 대해 측파대는 현저히 작다.
수신감도에 대해서 고려한다. 예를 들면, 일반적인 전파시계의 수신감도를 40㏈μ/m로 하면 10-8(0e)(단, 1(0e)≒79.6A/m)의 감도로 환산된다. 진공의 투자율 환산에서는 1(0e)≒1G로 간주할 수 있으므로, 전파시계에 이용하기 위해서는 10-8 G의 수신을 할 수 없으면 안 된다.
그러나, 현상의 MI센서의 감도는 통상의 센서형상인 경우에는 50mV/G정도이며, 1μV의 신호 검출이 가능하다고 해도, 그 1/(5*104)의 자계 검출이다. 즉, 10-8G을 수신할 수 있을 필요가 있는데 반해, 2*10-5G정도를 수신할 수 있음에 불구하고, 따라서, 예를 들면 전파시계에 이용하기 위해서는 감도 부족으로 된다.
감도를 향상시키기 위해서는 다음의 수단을 고려할 수 있다.
[1] MI센서 자체의 형상을 고안하는 것에 의해, 반자계의 영향을 감소시킨다.
[2] 측파대의 검출 정밀도를 향상시킨다.
본 발명에 있어서는 측파대의 검출 정밀도를 향상시키는 것에 의해, 수신한 전파로부터 원하는 신호를 취출(꺼냄)할 수 있는 수신장치 및 수신장치를 구비한 시계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
예를 들면, 고주파신호발생기(S1)로부터의 20㎒의 신호에 대해, 수신신호(40 ㎑)의 C/N를 140㏈로 하고, S1로부터의 신호가 3Vrms에서 저항(R1)에 인가되어 있다고 고려한다. 저항(R1)과 MI자기센서(Z1)의 사이의 점(a점)에서의 S1측의 임피던스는 소비전력을 줄이기 위해서는 큰 쪽이 좋다. 따라서, R1 = Z1 = 1MΩ으로 고려하면, 상기 S1측의 임피던스는 500kΩ으로 된다. 여기에 의한 열잡음량 Vn은 대역 B를 10㎐, 절대온도 T를 300으로 하면,
Vn=20 log√(4 kBTR)= -77. 8㏈μ＋10log(BR)
　= -77. 8＋67. 0 = -10. 8 ㏈μ= 0. 29μVrms
종합적인 노이즈량은 3. 01μVrms이며, 그 중 인가신호노이즈가 지배적인 것을 알 수 있다.
또, 상기 열잡음량을 경감시키기 위해서는 신호상관을 취하는 것이 알려져 있다. 따라서, 도 18에 나타내는 다이오드(D1, D2)에 의한 포락선 검파회로 대신에, 도 21에 나타내는 바와 같이, 위상비교기(81), 로우패스필터(82), 발진기(83) 및 혼합기(84)를 이용해서 동기검파를 실행하는 경우도 있다. 그러나, 도 21에 나타내는 바와 같은 종래의 동기검파에서는 약전계 하에서는 노이즈의 영향에 의해 위상비교기(81) 및 발진기(83)에 의한 동기가 잘 취해지지 않는다고 하는 문제점도 있었다.
또한, 일본국 특허공개공보 제2000-188558호에 기재되어 있는 자기센서는 필터특성을 갖지 않고 넓은 주파수범위의 자계변화를 검출하는 것으로서, 임의의 특정주파수의 자계변화만을 검출할 수 없다.
이러한 구성에서는 안테나부의 후단에 목적의 주파수성분만을 선택하는 동조회로를 필요로 한다. 또, 이러한 수신장치에서는 MI센서를 이용하고 있기 때문에, 자기임피던스효과소자의 구동을 위해 고주파의 교류전원(구동회로)이 필요하여, 안테나부의 회로규모가 비교적 대규모로 되지 않을 수 없었다.
본 발명에 있어서는 비교적 간단한 회로구성이고, 고주파신호발생기로부터의 노이즈를 줄이는 것에 의해, 측파대의 검출 정밀도를 향상시킨 안테나회로 및 해당 안테나회로를 탑재한 시계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명의 목적은 수신감도를 저하시키지 않고, 안테나장치, 수신장치 및 전자기기의 소형화를 실현하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출소자에 대해 고주파신호를 인가하고, 이것에 의해 얻어진 수신신호로부터 고주파신호의 적어도 일부를 감소시킨 후에, 이 수신신호를 검파하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출소자에 대해 고주파신호를 인가하는 것에 의해 얻어진 수신신호를 검파하는 검파회로를 갖는 안테나회로에 있어서, 검파회로가 고주파신호 혹은 레벨조정된 고주파신호를 받아들이고, 받아들인 신호에 의해 동기검파를 실행하는 동기검파회로를 갖는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상술한 안테나회로에 의해 얻어진 시각정보를 포함하는 표준전파에 상당하는 신호를 증폭하고, 이 증폭된 신호를 검파/복조한다. 그리고 복조된 신호로부터 시각정보를 추출하고, 계시회로에 의해 계시된 시각을 추출된 시각정보에 의거해서 수정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출소자와, 이 자계검출소자에 전기적으로 접속된 공진회로를 구비하고, 공진회로의 공진작용에 의해서 자계검출소자가 검출 가능한 자계변화 중 소정 주파수의 자계변화를 전기신호로서 취출하고, 이 소정 주파수의 전파의 수신신호로 하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출소 자와, 이 자계검출소자에 전기적으로 접속된 공진회로를 구비하고, 이 공진회로의 공진작용에 의해서 상기 자계검출소자가 검출 가능한 자계변화 중으로부터 전기신호로서 취출된 소정 주파수의 자계변화를 소정 주파수의 전파의 수신신호로 하고, 이 수신신호를 증폭/검파하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 시각을 계시하는 계시회로 및 이 계시회로에 의해 계시된 시각을 표시하는 시각표시부를 가지는 동시에, 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출소자와, 이 자계검출소자와 전기적으로 접속된 공진회로를 구비하고, 이 공진회로의 공진작용에 의해서 자계검출소자가 검출 가능한 자계변화중에서 취출된 시각정보를 반송하는 반송파신호를 증폭/검파하고, 이 증폭/검파된 신호로부터 시각정보를 추출하는 동시에, 이 추출된 시각정보에 의거해서 계시회로에 의해 계시된 시각을 수정하는 것을 특징으로 한다.
［손목시계］
이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도 1, 도 2는 각각, 본 발명의 실시형태에 관한 수신회로를 포함하는 손목시계의 정면도, 및, 도 1의 A-A′단면도(12시 - 6시 단면도)이다. 손목시계(1)는 시계모듈 등을 내부에 수용하는 시게케이스(10)를 구비하고 있다. 시게케이스(10)의 외주부분으로서 6시 및 12시의 각각의 위치에는 손목시계(1)를 사용자가 손목에 장착하기 위한 시계밴드(16)가 부착되어 있는 동시에, 시게케이스(10)의 외주 측면에는 손목시계(1)의 각종 기능을 실행하기 위한 스위치(11)가 설치되어 있다.
시게케이스(10)는 스텐레스나 티탄 등의 금속에 의해 환상의 짧은기둥형상으로 형성되어 있다. 또, 시게케이스(10)의 6시 및 12시의 각각의 위치의 측방부분에는 시계밴드(16)를 부착하기 위한 연장돌출부가 형성되어 있으며, 이 연장돌출부에는 시계밴드(16)를 부착하는 핀을 통과시키기 위한 구멍부가 형성되어 있다.
시게케이스(10)의 상단부에는 해당 상단부를 막도록 시계유리(12)가 시일부재(13)를 통해서 끼워져 있고, 시게케이스(10)의 하단부에는 해당 하단부를 막도록 이면덮개(백)(14)가 O링(15)을 통해서 부착되어 있다. 이면덮개(14)는 스텐레스나 티탄 등 강도가 강한 금속에 의해 두께가 얇은 대략 평면형상으로 형성되어 있다.
시게케이스(10)의 내부에는 상부하우징(21) 및 하부하우징(22)이 각각의 주연부가 시게케이스(10)의 내측둘레면에 설치되어 있는 중간틀에 부착되어 배치되어 있다.
상부하우징(21)의 상면에는 소정의 수지로 형성된 프린트배선기판(30)이 배치되어 있으며, 또한 그 상면에는 문자반(23)이 배치되고, 문자반(23)의 상면에는 링형상의 투명판(24)이 시계유리(12)의 주연부에 당접된 상태로 배치되어 있다. 또, 문자반(23)의 6시 근방의 위치에 형성된 개구(23a)의 아래쪽에는 시각 등을 표시하는 액정표시패널(25)이 상부하우징(21)에 지지되어 배치되어 있다. 즉, 손목시계(1)를 정면에서 보았을 때, 시계유리(12)를 통해서 액정표시패널(25)에 표시된 시각을 육안관찰할 수 있도록 되어 있다.
　또, 문자반(23)의 상면에는 평면에서 보아 대략 직사각형형상으로 형성된 12개의 시자(時字)(23b)가 원주방향으로 등간격으로 설치되어 있으며, 이들 각 시 자(23b)가 1시부터 12시까지의 각 시에 대응하고 있다. 본 실시형태에 있어서는 이들 시자(23b) 중, 12시에 대응하는 시자(23b)에는 외부자계에 따라서 자기저항이 변화하는 자기저항효과소자를 이용한 MI자기센서(40)가 형성되어 있다. 이 MI자기센서(40)가 표준전파를 수신하는 안테나로서 기능한다. MI자기센서(40)는 프린트배선기판(30)의 상면에 패터닝된 자성체로 이루어지며, 문자반(23)의 대응하는 위치에 형성된 개구부로부터 그 상면이 노출하도록 되어 있다.
또, 상부하우징(21)은 시게케이스(10)의 대략 중앙부근에 배치된 아날로그 지침기구(26)를 구비한다. 아날로그 지침기구(26)는 문자반(23)의 중앙부에 형성된 축구멍으로부터 그의 위쪽으로 연장하는 지침축과, 지침축에 부착된 시침, 분침 등의 지침(26a)를 가지며, 지침(26a)을 문자반(23)의 위쪽에서 운침시킨다.
하부하우징(22)에는 전지(27)가 조립되어 있다. 또, 상부하우징(21)과 하부하우징(22)의 사이에는 아날로그 지침기구(26)나, 안테나회로(42)와 접속된 회로기판(28)이 배치되어 있다.
회로기판(28)에는 각종의 회로요소가 배치된다. 회로요소에는 CPU 등의 제어 IC, 발진회로를 구비하고 현재시각을 계시하는 계시회로, 안테나회로(단, 안테나회로 중, MI자기센서(40)만은 시자(23b)에 형성되어 있음), 안테나회로를 포함하고, 해당 안테나회로의 출력신호를 증폭, 검파해서 표준전파에 포함되는 타임코드의 신호를 취출하는 수신회로 등이 포함된다. 제어 IC는 수신회로에서 취출된 신호중의 타임코드에 의거해서 계시회로에 의한 현재시각을 수정하고, 수정된 현재시각을 액정표시패널(25)에 표시시킨다. 혹은, 현재 시각을 나타내도록 아날로그 지침기 구(26)를 제어해서 지침(26a)을 운침시키는 처리 등을 실행한다.
[회로 구성]
도 3은 본 실시형태에 관한 손목시계(1)의 회로의 내부구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 손목시계(1)는 CPU(50), 입력부(51), 표시부(52), ROM(53), RAM(54), 수신회로(41), 계시회로부(55) 및 발진회로부(56)를 구비한다.
CPU(50)는 소정의 타이밍에서, 혹은, 입력부(51)로부터 입력된 조작신호에 따라서 ROM(53)에 저장된 프로그램을 리드해서 RAM(54)으로 전개하고, 해당 프로그램에 의거해서, 손목시계(1)를 구성하는 각 부로의 지지나 데이터의 전송 등을 실행한다. 구체적으로는 예를 들면 소정시간마다 수신회로(41)를 제어해서 표준전파를 수신시켜, 수신회로(41)로부터의 타임코드의 신호에 의거해서 계시회로부(55)에서 계시되는 현재시각데이터를 수정하는 처리나, 계시회로부(55)에 의해서 계시된 현재시각을 표시부(52)로 전송하는 처리 등을 실행한다.
입력부(51)는 손목시계(1)의 각종 기능의 실행을 지시하기 위한 스위치(11)를 포함하고, 스위치(11)가 조작되면, 대응하는 조작신호를 CPU(50)로 출력한다. 표시부(52)는 문자반(23)이나 CPU(50)에 의해서 제어된 아날로그 지침기구(26), 액정패널(25)을 포함하고, 계시회로부(55)에 의해서 계시된 현재시각을 표시한다. ROM(53)은 손목시계(1)을 동작시키고, 또 소정의 기능을 실현하기 위한 시스템 프로그램이나 어플리케이션 프로그램, 데이터 등을 기억한다. RAM(54)은 CPU(50)의 작업영역으로서 이용되며, ROM(53)으로부터 리드된 프로그램이나 데이터, CPU(50) 에서 처리된 데이터 등을 일시적으로 기억한다.
후에 상세하게 기술하겠지만, 수신회로(41)는 안테나회로(42)를 포함하고, 안테나회로(42)에서 수신된 신호로부터 소정의 주파수의 신호를 취출하고, 취출된 신호를 CPU(50)로 출력한다. 계시회로부(55)는 발진회로부(56)로부터 입력되는 신호를 계수해서 현재시각을 계시하고, 현재시각데이터를 CPU(50)로 출력한다. 발진회로부(56)는 상시 일정 주파수의 클록신호를 출력한다.
도 4는 수신회로(41)의 개략을 나타내는 블록도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 수신회로(41)는 안테나회로(42), 로우패스필터(LPF)(70), 증폭회로(80), BPF(90) 및 검파회로(100)를 갖는다.
안테나회로(42)는 도 5를 참조해서 설명하는 바와 같이, 고주파신호발생기(S1), 저항(R1), MI자기센서(Z1)(도 1에 있어서는 부호 '40'으로 나타낸다), 콘덴서(C1) 및, 다이오드(D1, D2)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 안테나회로(42)로부터는 표준전파에 상당하는 신호가 출력되며, LPF(70) 및 증폭회로(80) 및 BPF(90)를 경유해서, 검파회로(100)에 부여된다. 검파회로(100)는 표준전파의 신호를 복조한다. 복조된 신호는 CPU(50)에 부가되며, CPU(50)에 있어서 디코드되고, 시각 정보가 추출된다.
[제 1 실시형태]
이하, 본 실시형태에 관한 안테나회로에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 안테나회로 및 안테나회로에 계속되는 LPF를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에 관한 안테나회 로(42)는 도 18에 나타내는 안테나회로와 마찬가지로, 고주파신호발생기(S1), 저항(R1), 콘덴서(C1), MI자기센서(Z1), 및 다이오드(D1, D2)를 갖고 있다.
고주파신호발생기(S1)는 예를 들면, 20㎒의 신호를 발생한다. 고주파신호발생기(S1)는 저항(R1)의 일단에 접속된다. 저항(R1)의 타단은 MI자기센서(Z1) 및 콘덴서(C1)의 각각의 일단에 접속된다. 또, 다이오드(D1, D2)는 포락선 검파회로로서 기능한다.
본 실시형태에 있어서, 안테나회로(42)는 또한 고주파신호발생기(S1)로부터의 고주파신호를 입력하고, 입력한 고주파신호를 반전해서, 반전신호를 출력하는 반전기(92)와, 콘덴서(C1)의 타단과 포락선 검파회로의 사이에 개재하고, 한쪽의 입력은 콘덴서(C1)의 타단과 접속되고, 다른쪽의 입력은 반전기(92)의 출력과 접속되며, 또한 그 출력이 포락선 검파회로에 부여되도록 구성된 가산기(94)를 구비하고 있다. 안테나회로(42)에 후속하는 LPF(70)는 도 18에 나타내는 것과 마찬가지이다.
이와 같이 구성된 안테나회로(42)의 작용에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이, 안테나회로(42)의 a점에 있어서의 전압 Va는 이하와 같이 나타낼 수 있다.
Va≒Asinωt·Z(1＋Bsinpt)/(R1＋Z)…[1]
(Asinωt： 고주파신호발생기(S1)의 신호, Z(1＋Bsinpt)： MI자기센서(Z1)의 신호)
[1]식에 나타내는 바와 같이 변조신호는 진폭변조(AM)와 동일한 형식이며, S1의 신호가 자계주파수에 의해 진폭변조를 받는 것을 나타낸다. 따라서, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 고주파신호발생기(S1)에 의한 캐리어신호(601)의 양측에 자계 수신에 의한 측파대(602, 603)가 나타난다. 또, 도 6의 (a)에 있어서, 부호 '600'은 표준전파의 수신신호이다. 캐리어신호에는 인가신호노이즈(부호 '604' 참조)가 포함되기 때문에, 이 노이즈의 영향으로 측파대를 검파하는 것이 곤란하게 된다. 그래서, 본 실시형태에 있어서는 고주파발생기(S1)로부터의 캐리어신호의 반전신호를 변조신호에 부여함으로써, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 캐리어신호의 레벨을 감소시킨다(도 6의 (b)의 부호 '611' 참조). 캐리어신호의 레벨의 감소에 수반해서 노이즈성분도 감소하기 때문에(부호 '614' 참조), 그 결과, 측파대의 검파가 용이하게 된다.
또, 반전신호가 부가된 후의 캐리어신호의 레벨이 측파대의 레벨의 2배보다 커지도록, 반전신호의 레벨이 결정되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 반전신호가 가산된 후의 변조신호는 과변조로는 되지 않아, 도 5와 같은 포락선 검파회로에서 검파하는 것이 가능해진다.
본 실시형태에 따르면, MI자기센서를 고주파신호에 의해 구동해서 자계변화에 따른 변조신호를 생기게 하고, 또한 그 고주파신호를 반전시킨 반전신호를 변조신호와 합성하는 것에 의해 캐리어신호 즉, 고주파신호를 캔슬한다. 이것에 의해, 고순도의 측파대를 추출할 수 있어, 안테나회로를 고감도화하는 것이 가능해진다.
[제 2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면이다. 제 1 실시형태와 마찬가지로, 안테나회로(42)는 고주파신호발생기(S1), 저항(R1), 콘덴서(C1) 및 MI자기센서(Z1)를 구비한다. 또, 제 2 실시형태에 관한 안테나회로(42)는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 고주파신호발생기(S1)로부터의 고주파신호를 반전해서 반전신호를 출력하는 반전기(102)와, 한쪽의 입력이 콘덴서(C1)의 타단과 접속되고, 다른쪽의 입력이 반전기(102)의 출력과 접속된 가산기(104)를 구비하고 있다. 또, 제 2 실시형태에 있어서는 한쪽의 입력이 가산기(104)의 출력과 접속되고, 다른쪽의 입력이 고주파발생기(S1)의 출력과 접속되어 있는 혼합기(60)가 설치되어 있다.
제 2 실시형태에 관한 안테나회로(42)에 있어서도, 변조신호에는 고주파신호발생기(S1)의 반전신호가 가산되기 때문에, 캐리어신호의 레벨이 감소한다. 여기서, 특히, 가산기(104)에 있어서 캐리어신호의 레벨이 측파대의 레벨의 2배 이하로 될 가능성이 있는 경우에는 포락선 검파회로 대신에 혼합기(60)를 설치해서 변조신호와 반전신호를 승산하는 것에 의해, 동기검파를 실행하면 좋다.
본 발명에 있어서는 고주파신호발생기(S1)로부터 출력되는 고주파신호가 캐리어신호로 된다. 따라서, 고주파신호발생기(S1)로부터의 신호를 그대로(동위상으로) 혼합기(60)에 부여하는 것에 의해, 동기검파가 실현된다. 물론, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 캐리어신호의 레벨을 감소시킬 수 있기 때문에, 노이즈성분도 감소한다. 따라서, 측파대의 검파가 용이하게 된다.
제 2 실시형태에 따르면, 캐리어신호의 감소 레벨에 관계없이, 변조신호를 검파해서 측파대를 추출할 수 있어, 안테나회로를 고감도화하는 것이 가능하게 된다.
[제 3 실시형태]
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서는 캐리어신호의 반전신호를 부여해서, 캐리어신호를 캔슬하고 있다. 제 3 실시형태에 있어서는 차동증폭기를 이용해서 캐리어신호를 캔슬한다. 도 8은 제 3 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면이다.
제 3 실시형태에 관한 안테나회로(42)는 고주파신호발생기(S1), 저항(R1), 콘덴서(C1) 및 MI자기센서(Z1)를 구비한다. 또, 제 3 실시형태에 있어서는 고주파신호발생기(S1)로부터 출력되는 신호선은 저항(R3)에 접속되고, 또한 저항(R3)은 저항(R4)에 접속된다.
또, 콘덴서(C1)로부터 출력되는 신호선이 차동증폭기(124)의 +(플러스) 입력에 접속되고, 또한 저항(R3)과 저항(R4)의 사이로부터 신장하는 신호선이 차동증폭기(124)의 -(마이너스) 입력에 접속된다. 또, 차동증폭기(124)로부터 출력의 신호선은 혼합기(60)의 한쪽의 입력에 접속되고, 저항(R3)과 저항(R4)의 사이로부터 신장하는 신호선은 혼합기(60)의 다른쪽의 입력에도 접속된다.
본 실시형태에 있어서는 임피던스의 설정은 이것에 한정되는 것은 아니지만, R1 = R3 = R4 = Z1로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정하는 것에 의해, 차동증폭기(124)의 +입력에 부여되는 변조신호 중, 캐리어성분이 차동증폭기(124)의 -입력에 부여되는 레벨조정된 고주파신호에 의해 캔슬된다. 즉, 자계가 없는 상태에서, 차동증폭기(124)의 +입력에 부여되는 신호가 차동증폭기(124)의 -입력에 부여되는 신호에 의해 거의 캔슬된다. 따라서, 차동증폭기(124)로부터 출력되는 신호는 과변조로 되지만, 동기검파로 함으로써 측파대를 추출하는 것이 가능해진다.
제 3 실시형태에 의하면, 차동증폭기에 있어서, 변조신호에서 캐리어성분을 제거하고, 캐리어성분의 상당한 부분이 제거된 변조신호를 동기검파하는 것에 의해 측파대를 추출할 수 있어, 안테나회로를 고감도화하는 것이 가능해진다.
[제 4 실시형태]
도 9에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시형태에 있어서는 제 3 실시형태에 나타내는 안테나회로와 같이, 혼합기(60)에, 저항(R3)과 저항(R4)의 사이로부터의 신호선을 통과하는 신호를 인가하는 것이 아니라, 비교기(126)를 통해서 펄스신호(구형파)를 인가하도록 구성되어 있다. 제 4 실시형태에 관한 안테나회로에 있어서도, 제 3 실시형태와 마찬가지로, R1 = R3 = R4 = Z1로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정하는 것에 의해, 차동증폭기(124)의 +입력에 부여되는 변조신호의 캐리어성분이 차동증폭기(124)의 -입력에 부여되는 고주파신호에 의해 캔슬된다.
도 10은 도 9에 있어서의 p, q, r, s, t의 각 점의 신호를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 차동증폭기(124)의 출력에 상당하는 p점에서는 신호는 과변조로 되어 있다. 한편, 고주파신호발생기(S1)로부터 Asinωt의 신호가 발생하고 있는 것으로 하면, q점에서는 (A/2) sinωt의 신호가 비교기(126)에 입력된다. 따라서, r점에 있어서는 q점에 입력되는 신호와 동기한 펄스신호(구형파)가 출력된다. 믹서(60)에 의한 동기검파(s점 참조)된 신호를 LPF(70)에 통과시키는 것에 의해, 자계변화를 나타내는 신호(t점 참조)를 취출할 수 있다.
특히, 제 4 실시형태에 있어서는 비교기(126)에 의해 혼합기(60)에 부여하는 신호를 펄스화하고 있다. 이것에 의해, 안테나회로(42)를 C-MOS 등에 의해 IC화하는 것이 가능해진다. 또, 비교기(126)에 의해 고주파신호를 펄스화하는 것에 의해, 안테나회로(42)의 소비전력의 저감을 실현한다.
[제 5 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 5 실시형태에 대해서 설명한다. 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태에 있어서는 변조신호중의 캐리어신호를 캔슬해서 측파대를 적절히 추출할 수 있도록 함으로써, 안테나회로를 고감도화하고 있다. 제 5 실시형태에 있어서는 특히, 열잡음의 경감을 도모할 수 있는 안테나회로를 제공한다.
도 11은 제 5 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 5 실시형태에 관한 안테나회로(42)는 고주파신호발생기(S1), 저항(R1), 콘덴서(C1), MI자기센서(Z1) 및 혼합기(60)를 갖고 있다. 혼합기(60)에는 변조신호 이외에, 고주파신호발생기(S1)로부터의 고주파신호가 인가된다.
종래의 동기검파를 위해서는 도 20에 나타내는 바와 같이, 변조신호의 캐리어신호와 동위상의 신호를 혼합기(84)에 인가하기 때문에, LPF(82), 국소발진기(83) 및 위상비교회로(84)가 필요하였다. 그러나, 본 실시형태에 관한 안테나회로(42)에서는 고주파신호발생기(S1)가 고주파신호를 발생하고, 또한 변조신호로부터 해당 고주파신호를 캐리어신호로서 제거하는 것이 요망된다. 따라서, 고주파신호발생기(S1)로부터의 신호를 혼합기(60)에 인가함으로써, 위상맞춤의 필요도 없으며, 안정하고 어긋남이 없는 동기검파가 가능해진다.
또, 이것에 의해 종래의 회로에 있어서 문제로 되고 있던 약전계시의 동기 검파의 결점을 보충할 수 있다. 따라서, 안테나회로의 고감도화를 실현하는 것이 가능해진다.
[제 6 실시형태]
도 12는 제 6 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 6 실시형태에 있어서는 제 5 실시형태에 나타내는 안테나회로와 같이, 혼합기(60)에 고주파신호발생기(S1)의 신호를 인가하는 것이 아니라, 비교기(136)를 통해서 펄스신호(구형파)를 인가하도록 구성하고 있다. 제 6 실시형태의 제 5 실시형태와의 관계는 제 4 실시형태의 제 3 실시형태와의 관계에 대략 대응한다.
제 6 실시형태에 관한 안테나회로(42)의 작용은 제 5 실시형태의 것과 마찬가지이다. 또한, 제 6 실시형태에 있어서는 비교기(136)에 의해 혼합기(60)에 부여하는 신호를 펄스화하고 있다. 이것에 의해, 안테나회로(42)를 C-MOS 등에 의해 IC화하는 것이 가능해진다. 또, 비교기(136)에 의해 고주파신호를 펄스화하는 것에 의해, 안테나회로(42)의 소비전력의 저감을 실현한다.
[제 7 실시형태]
도 13은 제 7 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 제 7 실시형태에 있어서는 제 6 실시형태와 같이, 고주파신호발생기(S1)의 신호를 비교기에서 받고, 고주파신호의 주기의 펄스신호(구형파)를 혼합기(60)에 인가하는 것이 아니라, 콘덴서(C1)의 출력, 즉 변조신호를 비교기(146)에서 받고, 해당 비교기(146)의 출력을 혼합기(60)에 인가해서 동기검파를 실현하 고 있다. 즉, 제 5 실시형태(제 6 실시형태)와 같이, 고주파신호(혹은 대응하는 구형파)를 그대로 혼합기에 부여해서 승산하는 것이 아니라, 변조신호로부터, 고주파신호와 동일한 주기 및 위상의 펄스신호(구형파)를 만들어 내어 혼합기(60)에 인가함으로써, 제 5 실시형태나 제 6 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻고 있다. 또한, 이 예에서는 변조신호가 충분히 큰 신호일 때 특히 유효하다.
[제 8 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 8 실시형태에 대해서 설명한다. 도 14는 제 8 실시형태에 관한 안테나회로를 나타내는 도면이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 제 8 실시형태에 관한 안테나회로(42)는 고주파신호발생기(S1′), 저항(R1, R3, R4), MI자기센서(Z1), 콘덴서(C4), 차동증폭기(154), 상승/하강 검출회로(156), 스위치(SW1)와 콘덴서(C5)와 저항(R5)을 갖는 샘플/홀드회로(158), 및 스위치(SW2)를 구비하고 있다.
제 8 실시형태에 있어서는 제 3 실시형태와 대략 마찬가지로, 차동증폭기(154)를 이용해서 변조신호가 차동증폭기(154)의 +입력에 인가되는 한편, 고주파신호발생기(S1′)로부터, 저항(R3) 및 저항(R4)에 의해 레벨조정된 고주파신호가 차동증폭기(154)의 -입력에 인가된다. 임피던스의 설정은 이것에 한정되는 것은 아니지만, R1 = R3 = R4 = Z1로 하는 것이 바람직하다. 이러한 설정에 의해, 차동증폭기(154)의 + 입력에 부여되는 변조신호 중, 캐리어성분이 차동증폭기(154)의 -입력에 부여되는 레벨조정된 고주파신호에 의해 캔슬된다.
또, 제 8 실시형태에 있어서는 고주파신호발생기(S1′)는 사인파가 아닌 구 형파를 출력하도록 되어 있다. 구형파는 동일한 파장의 사인파에 비해, 고주파성분을 많이 포함한다. 따라서, MI자기센서(Z1)의 표피효과를 일으키기 쉽기 때문에 유리하다.
상승/하강 검출회로(156)는 고주파신호발생기(S1′)로부터의 구형파의 상승 및 하강의 쌍방을 검출하고, 구형파의 상승시에 펄스가 나오는 바와 같은 상승클록(CLK1) 및, 구형파의 하강시에 펄스가 나오는 바와 같은 하강클록(CLK2)을 출력한다. 도 15는 상승/하강 검출회로(156)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 상승/하강 검출회로(156)는 콘덴서(C6), 저항(R6), 비교기(190), 인버터(191), 콘덴서(C7), 저항(R7) 및, 비교기(192)를 갖고 있다. 콘덴서(C6) 및 저항(R6)에 의해 미분회로가 형성되고, 그 출력이 비교기(190)의 +입력에 인가되도록 되어 있다. 또, 비교기(190)의 -입력에는 기준전압(Vref)이 인가된다. 또, 콘덴서(C7) 및 저항(R7)에 의해서도 미분회로가 형성되며, 이 미분회로에는 인버터(191)에 의해 반전된 구형파가 인가된다. 미분회로의 출력은 비교기(192)의 +입력에 인가된다. 또, 비교기(192)의 -입력에도 기준전압(Vref)이 인가된다.
상승클록(CLK1)은 샘플/홀드회로(158)의 스위치(SW1)를 제어하며, 상승클록(CLK1)이 하이레벨일 때에 스위치(SW1)를 닫고, 콘덴서(C4)측의 신호를 샘플/홀드회로(158)측으로 흘리도록 한다. 또, 하강클록(CLK2)은 스위치(SW2)를 제어하며, 하강클록(CLK2)이 하이레벨일 때에 스위치(SW2)를 닫고, 콘덴서(C4)에 기준전위 (Vref)를 챠지시킨다.
이하, 제 8 실시형태의 작용에 대해서 도 14에 나타내는 안테나회로의 각 점에서의 파형을 나타내는 도 16을 참조해서, 더욱 상세하게 설명한다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 저항(R3)과 저항(R4)의 사이의 위치 A점에 있어서는 고주파신호발생기(S1′)로부터의 구형파의 레벨이 조정된 파형이 나타난다. B점에 있어서도, 자계가 없는 경우에는 파선으로 나타내는 바와 같이, A점과 마찬가지의 파형이 나타난다. 한편, MI자기센서(Z1)가 자계를 검출하면, 실선으로 나타내는 바와 같이 파형이 변화한다. 차동증폭기(154)는 B점에 있어서 자계가 검출된 것에 의한 변화분을 취출할 수 있다(도 16의 C점 참조). 에지 부분의 변화가 특히 현저하게 되어 있는 것은 MI자기센서(Z1)를 고주파신호의 상승 및 하강의 주파수성분이 높은 곳을 사용해서 센서 동작시키고 있기 때문이다.
하강검출에 의한 CLK2가 하이레벨이 되는 타이밍에서, 차동증폭기(154)의 출력(C점 참조)을 콘덴서(C2)에 충전하고, Vref 중심인 신호를 Vref기준 즉 Vref가 최저레벨로 되도록 클램프한다(D점 참조). 이 클램프에 의해, 차동증폭기(154)의 출력의 상승에지 및 하강에지의 변화의 양쪽을 취출할 수 있다. 예를 들면, 단지 차동증폭기(154)의 출력을 반파정류(혹은 전파정류)해서 적분한 것만으로는 도 17에 나타내는 바와 같이 상승부분의 변화분밖에 취출할 수 없기 때문에, 검파출력의 레벨이 낮아지고 검출감도가 저하한다. 한편, 본 실시형태에 따르면, 상승부분 및 하강부분의 쌍방의 변화분을 취출할 수 있어, 검파출력의 레벨을 높게 할 수 있다.
상승클록(CLK1)에 의해 스위치(SW1)가 제어되는 것에 의해, 샘플/홀드회로(158)에 의해 클램프된 파형의 피크값이 검출되고, 이것에 의해 검파가 실현된 다. 검파된 출력은 E점의 파형으로서 나타내진다.
제 8 실시형태에 따르면, 고주파신호발생기로부터 출력되는 고주파신호의 하강을 검출하고, 그 타이밍에서 차동증폭기의 출력, 즉 자계검출에 의한 변화분의 신호를 클램프한다. 이것에 의해, 검파출력의 레벨을 높게 하는 것이 가능해진다.
[제 9 실시형태]
[내부구성]
도 22는 손목시계(1)의 내부구성을 나타내는 블럭도이다. 도 3과 동일 구성의 것은 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.
수신제어회로부(600)는 자기센서회로(610) 및 공진회로(620)을 포함하며, 수신신호의 불필요한 주파수성분을 커트(차단)해서 소정의 주파수신호를 취출하고, 이 주파수신호를 대응하는 전기신호로 변환해서 CPU(50)로 출력한다.
도 23은 수신제어회로부(600)의 회로 구성을 나타내는 도면이다. 동일도면에 의하면, 수신제어회로부(600)는 자기센서회로(610)와, 공진회로(620)와, 저항(R0)과, 증폭회로(80)와, 필터회로(90)와, 검파회로(100)를 구비해서 구성된다. 또, 자기센서회로(610), 공진회로(620) 및 저항(R0)에 의해 안테나장치(630)가 구성된다.
자기센서회로(610)는 자기저항효과를 이용한 자기센서로서, 직류전원(611)과, 저항(R1)과, 자기저항효과소자(Z1)를 갖고 있다.
그리고, 자기센서회로(610)에서는 직류전원(611)에 의해 자기저항효과소자 (Z1)에 직류전압이 인가됨으로써, 자계변화가 검출가능하게 된다. 즉, 외부자계가 변화하면, 자기저항효과소자(Z1)의 자기저항이 변화하고, 이것에 의해서 자기저항 효과소자(Z1)의 양단 전압이 변화한다. 이 자기저항효과소자(Z1)의 양단 전압의 변화가 자기센서회로(610)에 의해 검출된 자계변화의 신호로 된다.
공진회로(620)는 수정(크리스탈)으로 이루어지는 공진소자(621)를 갖고, 자기센서회로(610)의 후단에 설치되어 있다. 또한, 수정에 한정되지 않으며, 예를 들면 세라믹으로 이루어지는 공진소자이어도 좋다. 이 공진회로(620)의 공진작용에 의해, 자기센서회로(610)에 의해 검출된 자계변화 중, 수신하고자 하는 표준전파의 자계변화만이 취출된다.
즉, 공진회로(620)의 임피던스는 공진점에서 충분히 낮아지기 때문에, 이 때, 자기센서회로(610)의 출력전압 및 저항(R0)에 따른 전압이 안테나장치(630)의 수신신호로서 출력된다. 공진점 이외에는 공진회로(620)의 임피던스가 급격히 높아지기 때문에, 안테나장치(630)의 출력신호가 극히 작아진다. 이것에 의해, 공진회로(620)의 공진주파수의 자계변화만이 안테나장치(630)의 수신신호로서 출력된다.
여기서, 공진회로(620)의 공진주파수는 수신하고자 하는 표준전파의 반송파 주파수의 2배의 주파수로 설정된다. 이것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 교류전파인 표준전파에 의한 자계는 도 24의 (a)의 그래프로 나타내는 바와 같이, 시간경과와 함께 그 방향 및 강도가 주기적으로 변화한다. 그리고, 이 도 24의 (a)에 나타내는 자계에 의해, 자기저항효과소자(Z1)의 임피던스는 도 24의 (b)의 그래프로 나타내는 바와 같이 변화한다. 즉, 자기저항효과소자(Z1)의 임피던스는 자계의 방향에는 관계없이 강도에만 의해서 변화하므로, 자계가 제로(0)인 시점에서 반복하도록, 표준전파의 1/2의 주기로 변화한다. 따라서, 공진회로(620)의 공진주파수를 수신하고 자 하는 표준전파의 반송파주파수의 2배로 설정함으로써, 안테나장치(630)는 해당 표준전파만을 수신할 수 있다.
증폭회로(80)는 안테나장치(630)로부터 입력되는 신호를 증폭해서 출력한다. 필터회로(90)는 증폭회로(80)로부터 입력되는 신호에 대해 소정 주파수범위의 신호를 통과시키고, 범위 밖의 주파수성분을 차단해서 출력한다. 검파회로(100)는 필터회로(90)로부터 입력되는 신호를 검파해서 출력한다. 검파회로(100)로부터 출력된 검파신호는 CPU(50)에 입력되며, 현재시각의 수정 등에 이용된다.
이상, 본 실시형태에 의하면, 자기저항효과를 이용한 자기센서회로(610)와 공진회로(620)를 이용함으로써, 안테나장치(630)의 소형화를 실현할 수 있다. 또, 자기저항효과소자(Z1)를 표준전파를 수신하는 안테나로 하고 있기 때문에, 종래의 바안테나(bar antenna)와 같이 반자계가 그다지 발생하지 않아, 수신감도의 열화가 적다.
[변형예]
또한, 본 발명을 적용할 수 있는 실시형태는 상술한 실시형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능한 것은 물론이다.
(A) 공진회로
예를 들면, 상술한 실시형태에서는 공진회로(620)를 수정 등으로 이루어지는 공진소자(621)로 구성하는 것으로 했지만, 이것을 LC공진회로로 해도 좋다. 도 25는 LC공진회로를 이용한 수신제어회로부(600A)의 회로구성을 나타내는 도면이다. 동일 도면에 있어서, 도 23에 나타낸 수신제어회로부(600)와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고 있다. 도 25에 의하면, 수신제어회로부(600A)는 자기센서회로(610)와, 공진회로(620A)와, 저항(R0)과, 증폭회로(80)와, 필터회로(90)와, 검파회로(100)를 구비해서 구성된다. 자기센서회로(610), 공진회로(620A) 및 저항(R0)에 의해 안테나장치(630A)가 구성된다.
공진회로(620A)는 직렬 접속된 콘덴서(C1) 및 인덕터(L1)를 갖는 LC공진회로이다. 이 공진회로(620A)의 공진주파수는 수신하고자 하는 표준전파의 반송파주파수의 2배의 주파수로 설정된다.
또, 공진회로가 아닌 반공진회로(병렬공진회로)를 이용하는 것으로 해도 좋다. 도 26은 반공진회로를 이용한 수신제어회로부(600B)의 회로구성을 나타내는 도면이다. 동일 도면에 의하면, 수신제어회로부(600B)는 자기센서회로(610)와, 반공진회로(620B)와, 증폭회로(80)와, 필터회로(90)와, 검파회로(100)를 구비해서 구성된다. 자기센서회로(610) 및 반공진회로(620B)에 의해 안테나장치(630B)가 구성된다.
반공진회로(620B)는 병렬 접속된 콘덴서(C2) 및 인덕터(L2)를 갖는 LC공진회로이며, 자기센서회로(610)에 병렬 접속되어 있다. 또한, 이 반공진회로(620B)는 LC공진회로가 아닌, 소정의 반공진소자에 의해서 구성해도 좋다.
반공진회로(620B)의 임피던스는 공진점에서 충분히 높아지고, 이 때, 자기센서회로(610)의 출력신호가 안테나장치(630B)의 수신신호로서 출력된다. 공진점 이외에는 반공진회로(620B)의 임피던스가 급격히 저하하기 때문에, 안테나장치(630B) 의 출력신호는 극히 작아진다. 또, 반공진회로(620B)의 공진주파수는 상술한 바와 같이 자기저항효과소자(Z1)의 자기저항값이 자계의 강도에만 따라서 변화하기 때문에, 수신하고자 하는 표준전파의 반송파주파수의 2배의 주파수로 설정된다. 이들에 의해, 안테나장치(630B)는 해당 표준전파만을 수신할 수 있다.
또, 자기센서와 공진회로를 직렬 접속해도 좋다. 도 27은 자기센서와 공진회로를 직렬 접속한 수신제어회로부(600C)의 회로구성을 나타내는 도면이다. 동일 도면에 의하면, 수신제어회로부(600C)는 직류전원(611)과, 자기저항효과소자(Z1)와, 공진회로(620C)와, 저항(R3)과, 증폭회로(80)와, 필터회로(90)와, 검파회로(100)를 구비해서 구성된다. 또, 직류전원(611), 자기저항효과소자(Z1), 공진회로(620C) 및 저항(R3)에 의해 안테나장치(630C)가 구성된다.
공진회로(620C)는 직렬 접속된 콘덴서(C3) 및 인덕터(L3)를 갖는 LC공진회로이다. 또, 공진회로(620C)와 자기저항효과소자(Z1)가 직렬 접속되고, 공진회로(620C)와 저항(R3)이 병렬 접속되어 있다. 그리고, 직렬 접속된 공진회로(620C) 및 자기저항효과소자(Z1)의 양단에 직류전원(611)에 의해서 일정한 직류전압이 인가되고, 자기저항효과소자(Z1)의 양단 전압이 안테나장치(630C)의 수신신호로서 출력된다.
공진회로(620C)의 임피던스는 공진점에서 충분히 낮아지고, 이 때, 저항(R0)과 자기저항효과소자(Z1)의 임피던스와의 비에 따른 전압이 안테나장치(630C)의 수신신호로서 출력된다. 공진점 이외에는 공진회로(620C)의 임피던스가 충분히 높아지기 때문에, 안테나장치(630C)의 출력신호는 극히 작아진다. 또, 공진회로(620C) 의 공진주파수는 상술한 바와 같이 자기저항효과소자(Z1)의 자기저항값은 자계의 강도에만 따라서 변화하기 때문에, 수신하고자 하는 표준전파의 반송파주파수의 2배의 주파수로 설정된다. 이들에 의해, 안테나장치(630C)는 해당 표준전파만을 수신할 수 있다.
(B) 수신주파수의 선택
또, 상술한 실시형태에서는 소정 주파수의 표준전파를 수신하는 것으로 했지만, 다른 복수의 반송파주파수의 표준전파를 수신하는 것으로 해도 좋다. 구체적으로는 공진회로의 공진주파수를 전환함으로써 실현된다.
예를 들면, 도 28은 도 23에 나타낸 수신제어회로부(600)에 적용한 수신제어회로부(600D)의 회로 구성의 일예를 나타내는 도면이다. 도 28에 의하면, 수신제어회로부(600D)는 수신제어회로부(600)에 있어서의 공진회로(620)를 공진회로(620D)로 치환한 구성이다.
공진회로(620D)는 병렬 접속된 2개의 발진소자(621a, 621b)에 스위치(SW1)가 직렬 접속되어 구성되어 있다. 발진소자(621a, 621b)는 서로 발진주파수가 다르다. 그리고, 스위치(SW1)의 접속 전환에 의해 발진소자(621a, 621b)의 어느 한쪽을 접속해서, 공진회로(620D)의 공진주파수를 전환함으로써, 수신제어회로부(600D)는 다른 2개의 주파수의 표준전파를 수신할 수 있다.
또, 도 29는 도 25에 나타낸 수신제어회로부(600A)에 적용한 수신제어회로부(600E)의 회로 구성의 일예를 나타내는 도면이다. 도 29에 의하면, 수신제어회로부(600E)는 수신제어회로부(600A)에 있어서의 공진회로(620A)를 공진회로(620E)로 치환한 구성이다.
공진회로(620E)는 병렬 접속된 2개의 콘덴서(C1a, C1b)에 인덕터(L1)와 스위치(SW2)가 직렬 접속되어 구성되어 있다. 콘덴서(C1a, C1b)는 서로 용량값이 다르다. 그리고, 스위치(SW2)의 접속 전환에 의해 콘덴서(C1a, C1b)의 어느 한쪽을 인덕터(L1)와 직렬 접속해서 공진회로(620E)의 공진주파수를 전환함으로써, 수신제어회로부(600E)는 다른 2개의 주파수의 표준전파를 수신할 수 있다.
또, 도 30은 도 26에 나타낸 수신제어회로부(600B)에 적용한 수신제어회로부(600F)의 회로 구성의 일예를 나타내는 도면이다. 도 30에 따르면, 수신제어회로부(600F)는 수신제어회로부(600B)에 있어서의 반공진회로(620B)를 반공진회로(620F)로 치환한 구성이다.
반공진회로(620F)는 2개의 콘덴서(C2a, C2b)와 인덕터(L2)가 병렬 접속되고, 또한 콘덴서(C2b)에 스위치(SW3)가 직렬 접속되어 구성되어 있다. 그리고, 스위치(SW3)의 접속 전환에 의해 반공진회로(620F)의 공진주파수를 전환함으로써, 수신제어회로부(600F)는 다른 2개의 주파수의 표준전파를 수신할 수 있다.
또, 도 31은 도 27에 나타낸 수신제어회로부(600C)에 적용한 수신제어회로부(600G)의 회로 구성의 일예를 나타내는 도면이다. 도 31에 의하면, 수신제어회로부(600G)는 수신제어회로부(600C)의 공진회로(620C)를 공진회로(620G)로 치환한 구성이다.
공진회로(620G)는 병렬 접속된 콘덴서(C3a, C3b)에 인덕터(L3)가 직렬 접속되고, 또한 콘덴서(C3b)에 스위치(SW4)가 직렬 접속되어 있다. 그리고, 스위 치(SW4)의 접속 전환에 의해 공진회로(620G)의 공진주파수를 전환함으로써, 수신제어회로부(600G)는 다른 2종류의 주파수의 표준전파를 수신할 수 있다.
(C) 자기저항효과소자(Z1)
또, 상술한 실시형태에서는 자기센서회로(610)는 자기저항효과소자(Z1)를 이용하는 것으로 했지만, 이것을 예를 들면 스핀터널 자기저항효과소자나 홀소자를 이용한 자기센서로 해도 좋다. 또한, 홀소자를 이용한 경우, 홀소자는 자계의 방향 및 강도를 검출할 수 있으므로, 공진회로의 공진주파수는 수신하고자 하는 표준전파의 반송파주파수에 동일한 주파수로 설정하면 좋다.
본 발명은 이상의 실시형태에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 발명의 범위내에서 여러가지 변경이 가능하며, 그들도 본 발명의 범위내에 포함되는 것인 것은 물론이다.
예를 들면, 제 1 실시형태나 제 2 실시형태에 있어서, 가산기에 인가하는 고주파신호의 반전신호의 레벨을 저항 등을 이용해서 조정해도 좋다.
또, 제 1 내지 제 7 실시형태에 있어서, 사인파의 고주파신호를 출력하는 고주파신호발생기(S1) 대신에, 제 8 실시형태와 같이, 구형파를 발생하는 고주파신호발생기(S1′)를 이용해도 좋다.
본 발명에 따르면, 비교적 간단한 회로구성이고, 고주파신호발생기로부터의 노이즈를 줄이는 것에 의해, 측파대의 검출 정밀도를 향상시킨 안테나회로 및 해당 안테나회로를 탑재한 시계를 제공하는 것이 가능해진다.

Claims (17)

  1. 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출수단과,
    상기 자계검출수단에 고주파신호를 인가하는 고주파신호발생수단과,
    상기 자계검출수단 및 고주파신호발생수단에 의해 얻어진 수신신호로부터 상기 고주파신호의 적어도 일부를 감소시키는 신호감소수단과,
    상기 고주파신호가 감소된 수신신호를 검파하는 검파수단을 구비한 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호감소수단은 상기 고주파신호 혹은 레벨조정된 고주파신호를 반전시키는 반전기와, 상기 수신신호와 상기 반전기로부터의 반전된 고주파신호를 가산하는 가산기를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호감소수단은 상기 수신신호와 상기 고주파신호 혹은 레벨조정된 고주파신호를 받아들여, 이들 사이의 차분을 출력하는 차동증폭기를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검파수단은 고주파신호 혹은 레벨조정된 고주파신호를 받아들이고, 받아들인 신호에 의해 동기검파를 실행하는 동기검파회로를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 검파수단은 고주파신호 혹은 레벨조정된 고주파신호를 받아들이고, 해당 신호로부터 구형파를 생성하는 구형파생성수단을 가지며, 상기 구형파에 의해 동기검파가 실현되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 고주파신호의 상승 및 하강을 검출해서 각각을 나타내는 상승펄스 및 하강펄스를 출력하는 상승/하강 검출수단과,
    상기 하강펄스에 의거해서 상기 차동증폭기의 출력을 소정의 기준전압으로 클램프하는 클램프수단과,
    상기 하강펄스에 의거해서 상기 클램프된 신호를 샘플/홀드하는 샘플/홀드수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  7. 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출수단과,
    상기 자계검출수단에 고주파신호를 인가하는 고주파신호발생수단과,
    상기 자계검출수단 및 고주파신호발생수단에 의해 얻어진 수신신호를 검파하 는 검파수단을 구비하고,
    상기 검파수단은 고주파신호 혹은 레벨조정된 고주파신호를 받아들이고, 받아들인 신호에 의해 동기검파를 실행하는 동기검파회로를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 검파수단은 고주파신호 혹은 레벨조정된 고주파신호를 받아들이고, 해당 신호로부터 구형파를 생성하는 구형파생성수단을 가지며, 상기 구형파에 의해 동기검파가 실현되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  9. 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출수단과,
    상기 자계검출수단에 고주파신호를 인가하는 고주파신호발생수단과,
    상기 자계검출수단 및 고주파신호발생수단에 의해 얻어진 수신신호를 검파하는 검파수단을 구비하고,
    상기 검파수단은 상기 수신신호를 받아들여, 해당 신호로부터 구형파를 생성하는 구형파생성수단과, 해당 구형파에 의해 동기검파를 실행하는 동기검파회로를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  10. 제 1 항에 기재한 안테나장치와,
    상기 안테나장치에 의해 얻어진 시각정보를 포함하는 표준전파에 상당하는 신호를 증폭하는 증폭수단과,
    상기 증폭수단으로부터 출력된 신호를 검파해서 복조된 신호를 출력하는 검파수단과,
    상기 복조된 신호로부터 시각정보를 추출하는 시각정보추출수단과,
    시각을 계시하는 계시수단과,
    해당 계시수단에 의해 계시된 시각을 표시하는 시각표시수단과,
    상기 시각정보추출수단에 의해 추출된 시각정보에 의거해서 상기 계시수단에 의해 계시된 시각을 수정하는 시각수정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 시계.
  11. 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출수단과,
    상기 자계검출수단과 전기적으로 접속된 공진수단을 구비하고,
    상기 공진수단의 공진작용에 의해서 상기 자계검출수단이 검출가능한 자계변화 중의 소정 주파수의 자계변화를 전기신호로서 취출하고, 해당 소정 주파수의 전파의 수신신호로 하는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 자계검출수단은 소정의 직류 전압이 인가되는 것에 의해 자계변화가 검출가능하게 되고, 자계의 변화에 따라서 자기저항이 변화하는 소자를 갖고 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자계검출수단과 상기 공진수단이 직렬로 접속되고,
    상기 공진수단은 특정 주파수에서의 임피던스가 해당 특정 주파수 이외의 주파수에서의 임피던스보다 낮아지는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 자계검출수단과 상기 공진수단이 병렬로 접속되고,
    상기 공진수단은 특정 주파수에서의 임피던스가 해당 특정주파수 이외의 주파수에서의 임피던스보다 높아지는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 공진수단은 상기 자계검출수단과 직렬로 접속된 공진소자를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나장치.
  16. 자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출수단과,
    상기 자계검출수단과 전기적으로 접속된 공진수단과,
    상기 공진수단의 공진작용에 의해서 상기 자계검출수단이 검출가능한 자계변화 중에서 전기신호로서 취출된 소정 주파수의 자계변화를 해당 소정 주파수의 전파의 수신신호로서 증폭하는 증폭수단과,
    상기 증폭수단에 의해 증폭된 수신신호를 검파해서 출력하는 검파수단을 구 비하는 것을 특징으로 하는 수신장치.
  17. 시각을 계시하는 계시수단과,
    상기 계시수단에 의해 계시된 시각을 표시하는 시각표시수단과,
    자계의 변화에 따라서 전기적인 특성이 변화하는 자계검출수단과,
    상기 자계검출수단과 전기적으로 접속된 공진수단과,
    상기 공진수단의 공진작용에 의해서 상기 자계검출수단이 검출가능한 자계변화 중에서 전기신호로서 취출된 시각정보를 반송하는 반송파신호의 주파수의 자계변화를 수신신호로서 증폭하는 증폭수단과,
    상기 증폭수단에 의해 증폭된 수신신호를 검파해서 출력하는 검파수단과,
    상기 검파수단에 의해 출력된 수신신호로부터 시각정보를 추출하는 시각정보추출수단과,
    상기 시각정보추출수단에 의해 추출된 시각정보에 의거해서 상기 계시수단에 의해 계시된 시각을 수정하는 시각수정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 시계.
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