WO2018180872A1 - 両偏波送受用アンテナ、アンテナユニット、及び時計 - Google Patents

Abstract

金属を含む筐体による特性劣化が少なく、自由度の高い両偏波送受用アンテナとする。　金属筐体１０の周壁１１に平行に、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０とを、開放端側を所定距離で対向配置する。第１、第２板状逆Ｆアンテナ３０、４０は、それぞれ周壁１１に沿って湾曲する主導体板３１、４１を有する。主導体板３１、４１の開放端の反対側端部には、主導体板３１、４１と周壁１１（金属面部）とを短絡する、第１短絡部３２、４２が配設され、それよりも少し開放端側に第２短絡部３３、４３が配設されている。そして、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０の両開放端側のそれぞれに対して電磁的に結合するＴ字型給電部５０が配置される。Ｔ字型給電部５０は、両開放端側と所定間隔をおいて対面配置（面と面が対向配置された状態）される給電板５１と、給電板５１に給電ライン５２を電気的に接続する。

Description

両偏波送受用アンテナ、アンテナユニット、及び時計

　本発明は、両偏波送受用アンテナ、アンテナユニット、及び時計に係り、垂直偏波と水平偏波の送受信を行うアンテナに関する。

　例えば小型の携帯端末や時計などにおいて、金属を含む筐体内にアンテナを配置する場合が増えている。例えば、特許文献１、２では、時計の金属筐体部分を利用して板状逆Ｆアンテナを配設する技術について提案されている。
　しかし、特許文献１、２の記載技術では、いずれも単一偏波を対象として１つのアンテナを配置したものであり、互いに直交する水平偏波と垂直偏波の２偏波を受信することはできなかった。
　また、金属筐体内にアンテナを組み込むと、電池等の金属の影響や、時計であれば更にムーブメントの影響を受けてアンテナとしての特性が劣化するという問題がある。

　ところで、垂直偏波と水平偏波の２偏波を送受信する場合、両偏波に対応する２つの給電点が必要になる。
　このような２偏波を送受信する技術として、偏波共用アンテナが提案されている（非特許文献１、２参照）。この偏波共用アンテナは、同一周波数において垂直偏波と水平偏波の２偏波を切り替えて、又は同時に送受信することができ、衛星通信やリモートセンシング等の分野で使用されている。

　しかし、従来の偏波共用アンテナでは、同一平面上に配設した２つの垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナの個々に給電線を用意する必要があった。
　また、２つのアンテナを同時に送受信するためには、垂直偏波アンテナ用と、水平偏波アンテナ用の２つの高周波回路が必要であった。

特開２００１－１８５９２７号公報 特開２００３－１５６５７６号公報

電子情報通信学会論文’９２／７　Ｖｏｌ．Ｊ７５－Ｂ－ＩＩＮｏ．７「直線偏波共用平面アンテナに関する一考察（松井章典、羽石操）」 電子情報通信学会　信学技報ＡＰ２０００－１１８「偏波共用平面アンテナとその放射特性（今野恵、羽石操）」

　本発明は、金属面部を有する筐体による特性劣化がより少ないアンテナを提供することを第１目的とする。
　また、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信を可能にすることを第２目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、少なくとも一部に金属面部を有する筐体と、前記金属面部に対して平行に配設され一端側が開放端であるアンテナ主部と、当該アンテナ主部の他端側を前記金属面部に短絡する短絡部を有する第１アンテナと、前記第１アンテナと共振周波数が実質同一であり、前記金属面部に対して平行に配設され一端側が開放端であるアンテナ主部と、当該アンテナ主部の他端側を前記金属面部に短絡する短絡部を有する第２アンテナと、前記第１アンテナと第２アンテナに対する電力供給部と、を備え、前記第１アンテナと前記第２アンテナは両開放端が所定距離だけ離れて対向配置されている、ことを特徴とする両偏波送受用アンテナを提供することで第１目的を達成する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記電力供給部は、前記第１アンテナと前記第２アンテナの両開放端側と所定距離をおいて対面配置され、前記第１アンテナと前記第２アンテナに対して電磁的に給電を行う給電板と、当該給電板に接続された給電ラインを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の両偏波送受用アンテナを提供することで第２目的を達成する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記筐体は、金属で形成された周壁と、底面を備え、前記第１アンテナと前記第２アンテナは、前記周壁の金属面に対して平行に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記筐体は、周壁と、金属で形成された底面を備え、前記第１アンテナと前記第２アンテナは、前記底面の金属面に対して平行に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記周壁は円筒形である、ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、及び、前記電力供給部は、前記筐体の内部又は外部に配設されている、ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記第１アンテナは、第１板状逆Ｆアンテナ又は第１板状逆Ｌアンテナで構成され、前記第２アンテナは、第２板状逆Ｆアンテナ又は第２板状逆Ｌアンテナで構成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、前記第１アンテナは、第１線状逆Ｆアンテナ又は第１線状逆Ｌアンテナで構成され、前記第２アンテナは、第２線状逆Ｆアンテナ又は第２線状逆Ｌアンテナで構成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、前記筐体は、全体が金属で形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（１０）請求項１０に記載の発明では、前記筐体は、一部が所定長さで切り欠かれた段差部を備え、前記筐体の前記段差部に組み込まれるアンテナユニットに、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記電力供給部が誘電体によりモールドされ、前記第１アンテナの前記短絡部と、前記第２アンテナの前記短絡部は、前記アンテナ主部の反対側が前記アンテナユニットの誘電体から露出していることで、前記アンテナユニットが前記段差部に組み込まれた状態で前記短絡部が前記金属面部に短絡している、ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（１１）請求項１１に記載の発明では、一部が所定長さで切り欠かれた段差部に組み込まれることで、両偏波送受用アンテナを構成するアンテナユニットであって、請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナにおける、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記電力供給部が誘電体によりモールドされ、前記第１アンテナの前記短絡部と、前記第２アンテナの前記短絡部は、前記アンテナ主部の反対側が前記アンテナユニットの誘電体から露出している、ことを特徴とするアンテナユニットを提供する。
（１２）請求項１２に記載の発明では、請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナと、前記筐体内に配設された、少なくとも風防ガラス、文字盤、指針、前記指針を駆動するムーブメントを備えた時計ユニットと、を具備したことを特徴とする時計を提供する。

　本発明によれば、筐体の金属面部との短絡点を持ち、実質同一の共振周波数に形成された第１アンテナと第２アンテナを直交状態に配設するので、アンテナ特性の劣化が少なく、自由度の高い両偏波送受用アンテナを得ることができる。
　また請求項２記載の発明によれば、第１アンテナと第２アンテナに対し、電磁的な１点給電を給電板で行うので、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信を行うことができる。

第１実施形態における両偏波送受用アンテナの構成を表した斜視図である。 第１実施形態におけるアンテナユニットの詳細を表した説明図である。 第２実施形態における両偏波送受用アンテナの構成を表した斜視図である。 第２実施形態におけるアンテナユニットの詳細を表した説明図である。 第３実施形態における両偏波送受用アンテナの構成図である。 第４実施形態における両偏波送受用アンテナの構成図である。 第５実施形態における両偏波送受用アンテナの構成図である。 変形例の両偏波送受用アンテナを表した説明図である。 両偏波送受用アンテナを備えた時計の外観図である。

　以下、本発明の両偏波送受用アンテナ１、アンテナユニット２０、及び時計１００における好適な実施の形態について、図１から図９を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
　本実施形態の両偏波送受用アンテナでは、金属筐体や金属を有する遮蔽容器に対し、金属面部に対して平行に配設され、一方が開放端で他方が金属面部に短絡した第１アンテナと第２アンテナを、開放面側を所定間隔開けて、互いに直交状態に配置すると共に、実質同一の共振周波数に形成する。

　具体的には、金属筐体１０の周壁１１又は底面１２ａ、１２ｂに平行に、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０とを、両者の開放端側を所定距離をおいて（所定距離だけ離して）対向して配置する。
　第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０は、それぞれ周壁１１又は底面１２ａ、１２ｂに沿って湾曲する主導体板３１、４１を有する。主導体板３１、４１の開放端の反対側には、主導体板３１、４１と周壁１１又は底面１２ａ、１２ｂ（金属面部）とを短絡する、第１短絡部３２、４２が端部に配設され、それよりも少し開放端側に第２短絡部３３、４３が配設されている。

　そして、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０の両開放端側のそれぞれに対して電磁的に結合するＴ字型給電部５０が配置される。Ｔ字型給電部５０は、両開放端側と所定間隔をおいて対面配置（面と面が対向配置された状態）される給電板５１と、給電板５１に給電ライン５２を電気的に接続する。
　このように、本実施形態の両偏波送受用アンテナによれば、共振周波数が実質同一である２つの直交する線状アンテナの両開放端側から、電磁的な１点給電を実現することで、給電部と高周波回路を簡略化することができる。すなわち、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信が可能な両偏波送受用アンテナが得られる。

　第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０は、直交状態に配設されると共に、実質同一の共振周波数に形成される。
　ここで、アンテナの「直交状態」の配置は、厳密な意味での直角にかぎられず、実用の両偏波送受用アンテナを実現できる程度の角度の幅を含むものとし、例えば、π／２±１０度の範囲、好ましくはπ／２±５度の範囲に設定される。

（２）実施形態の詳細
　最初に第１実施形態の両偏波送受用アンテナ１について説明する。
　図１は、第１実施形態における両偏波送受用アンテナ１の構成を表した斜視図である。
　図１に示すように、両偏波送受用アンテナ１は、金属で形成された金属筐体１０と、ユニットベースがセラミック、又は樹脂等の誘電体で形成されたアンテナユニット２０を備えている。
　金属筐体１０は、円筒状に形成された周壁１１と、周壁１１の一方の側に配設された内向フランジ部１１Ｆと、周壁１１の他方の側に配設された底面１２を備え、全体として円筒凹状の収容部を備えている。この円筒凹状収容部には例えば時計のムーブメントや携帯端末等の各種機器や回路、電池等を収容配置することが可能である。
　なお、本実施形態では内向フランジ部１１Ｆを設けているが、周壁１１の厚さを周壁１１の径方向の幅と同じにしてもよい。この場合、内向フランジ部１１Ｆは不要である。

　図１（ｂ）に示すように、内向フランジ部１１Ｆの一部には、アンテナユニット２０がセットされる（組み込まれる）場所である周壁段差部１３が形成されている。周壁段差部１３は、周壁１１と同じ厚さ分の側壁（以下この部分を周壁１１として説明する）を残して、内側に形成されている。周壁段差部１３は、周壁１１の内周面側から外周面側（周壁１１）に向かう凹部であると共に、内向フランジ部１１Ｆの上側端面から底面１２ａ側に向かう凹部である。
　この周壁段差部１３の底面１２ａ側に向かう凹部の底面には、湾曲する長さ方向のほぼ中央に貫通孔１４が形成されている。この貫通孔１４は、高周波回路からの給電線９０を通す孔である。給電線は、後述するＴ字型給電部５０の給電点５３と接続される。
　周壁段差部１３には、矢印Ｚ方向にアンテナユニット２０を組み込むことで、図１（ａ）の両偏波送受用アンテナ１が形成される。アンテナユニット２０を組み込む場合、圧入や接着、ネジ止め等の固定手段により周壁段差部１３に固定する。アンテナユニット２０を接着する場合には、アンテナユニット２０の周面から露出している各短絡点３２ｐ、３３ｐ、４２ｐ、４３と給電点５３の周辺領域を除く面で接着することで、短絡対象である金属面や給電線に各短絡点等が確実に接続されるようにする。
　このように、金属筐体１０の周壁段差部１３にアンテナユニット２０を組み込む構造とすることで、コンパクトな両偏波送受用アンテナ１を構成することができる。また金属筐体１０にアンテナユニット２０を容易に配置、装着することができる。

　図２は、アンテナユニット２０の詳細を表したものである。
　図２（ａ）はアンテナユニット２０の外観斜視図、（ｂ）はアンテナユニット２０の外形ラインを点線で表すことで内部のアンテナ部材を表した配置図、（ｃ）は両アンテナの直交状態についての説明図である。
　アンテナユニット２０は、第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０、及び、Ｔ字型給電部５０の各アンテナ部材を備え、これら各アンテナ部材をセラミックや樹脂等の誘電体部２１でモールドすることによって湾曲した棒状に形成されている。
　本実施形態のアンテナユニット２０では、ユニットベース（誘電体部２１）にセラミックを用いることで小型化が可能であり、強度の高いアンテナユニット２０とすることが可能である。
　第１板状逆Ｆアンテナ３０は第１アンテナとして機能し、第２板状逆Ｆアンテナ４０は第２アンテナとして機能している。第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０とは、互いの開放端同士を所定距離だけ離して対向配置され、両開放端側のそれぞれと、所定間隔をおいて対面配置するようにＴ字型給電部５０が配置されている。

　第１板状逆Ｆアンテナ３０は、主導体板３１、第１短絡部３２、第２短絡部３３を備えている。
　主導体板３１は、銅等の金属板でその板面が湾曲するように形成され、金属筐体１０の周壁１１に対して平行して配置されている。この本実施形態の主導体板３１は、図２（ａ）に示すように、アンテナユニット２０の内周面側の端面に配設されることで、一方の板面が誘電体部２１から露出状態（剥きだし状態）になっているが、主導体板３１全体が誘電体部２１内部に埋没するようにアンテナユニット２０を形成してもよい。
　主導体板３１における、アンテナユニット２０の中央側の端部は開放端になっている。主導体板３１の開放端側の反対側端部には、当該端部と金属筐体１０とを短絡する板状の第１短絡部３２が形成されている。この第１短絡部３２から少し開放端側よりには、主導体板３１と金属筐体１０とを短絡する板状の第２短絡部３３が形成されている。
　第１短絡部３２と第２短絡部３３の、主導体板３１と反対側の端部である第１短絡点３２ｐと第２短絡点３３ｐは、アンテナユニット２０から露出している。これにより、アンテナユニット２０を金属筐体１０の周壁段差部１３に組み込むことで、第１短絡点３２ｐと第２短絡点３３ｐが、例えば金属製バネ板等によって、地導体板として機能する周壁１１に接続される。

　第２板状逆Ｆアンテナ４０は、主導体板４１、第１短絡部４２、第２短絡部４３を備えている。
　主導体板４１は、銅等の金属板でその板面が湾曲するように形成され、金属筐体１０の周壁１１に対して平行して配置されている。この本実施形態の主導体板４１は、図２（ａ）に示すように、アンテナユニット２０の内周面側の端面に配設されることで、一方の板面が誘電体部２１から露出状態（剥きだし状態）になっているが、主導体板４１全体が誘電体部２１内部に埋没するようにアンテナユニット２０を形成してもよい。
　主導体板４１における、アンテナユニット２０の中央側の端部は開放端になっている。主導体板４１の開放端側の反対側端部には、当該端部と金属筐体１０とを短絡する板状の第１短絡部４２が形成されている。この第１短絡部４２から少し開放端側よりには、主導体板４１と金属筐体１０とを短絡する板状の第２短絡部４３が形成されている。
　第１短絡部４２と第２短絡部４３の、主導体板４１と反対側の端部である第１短絡点４２ｐと第２短絡点４３ｐは、アンテナユニット２０から露出している。これにより、アンテナユニット２０を金属筐体１０の周壁段差部１３に組み込むことで、第１短絡点４２ｐと第２短絡点４３ｐが、例えば金属製バネ板等によって、地導体板として機能する周壁１１に接続される。

　このように本実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０が外向き（Ｆ字の横棒部分が外向き）に配置されることで、第１短絡部３２、４２と、第２短絡部３３、４３が金属筐体１０の周壁１１に接地している。
　本実施形態によれば、金属筐体１０を接地板として利用することで、アンテナ特性の劣化が少ない両偏波送受用アンテナ１が得られる。

　Ｔ字型給電部５０は、給電板５１と給電ライン５２を備えている。給電板５１は銅等の金属板で板面が湾曲形成され、主導体板３１の開放端側と主導体板４１の開放端側の両者と対向して配置されている。給電板５１は、第１板状逆Ｆアンテナ３０との対向面積と第２板状逆Ｆアンテナ４０との対向面積がほぼ等しくなるように、給電板５１の長手方向の略中央が、両板状逆Ｆアンテナ３０、４０の開放端間の略中央に対応するように配置される。
　この給電板５１の中央には、給電ライン５２の一端が接続され、給電ライン５２の他端は給電点５３として、誘電体部２１から剥きだし状態になっている。給電ライン５２と給電点５３は、アンテナユニット２０の長手方向の略中央に形成されている。これにより、アンテナユニット２０を金属筐体１０の周壁段差部１３に組み込んだ状態で、給電点５３が貫通孔１４（図１（ｂ）参照）と同位置となることで、給電ライン５２が金属筐体１０に短絡することなく、貫通孔１４を通る給電線（図示しない）と接続されるようになっている。
　このようにＴ字型給電部５０を、第１板状逆Ｆアンテナ３０の開放端と第２板状逆Ｆアンテナ４０の開放端の両側に所定間隔で対面配置することで、図２（ｃ）に点線領域Ａで示すように、両板状逆Ｆアンテナ３０、４０に対して電磁結合による１点給電が実現される。
　このように、両板状逆Ｆアンテナ３０、４０に対して電磁的な１点給電を実現することで、給電部と高周波回路を簡略化することができ、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信が可能な両偏波送受用アンテナが得られる。
　なお、本実施形態のＴ字型給電部５０は、給電板５１の略中央に給電ライン５２が配置されるが、必ずしも中央である必要はなく、給電板５１の略中央から左右の各々の長さが異なる非対象形とすることも可能である。

　第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０、Ｔ字型給電部５０の各々は、図２（ａ）に示されるように、底面１２ａ側（下側）が誘電体部２１内に埋没するように配置、形成されることで、これら各部が金属筐体１０から絶縁されている。一方、反対側（上側）は、誘電体部２１から剥きだしとなるように配置されているが誘電体部２１内に埋没するようにしてもよい。

　次に、本実施形態における第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０との直交状態について説明する。
　本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、周壁１１の中心と、第２短絡部３３とを結ぶ仮装線と、第２短絡部４３とを結ぶ仮装線とが直交している。これにより、本実施形態の第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０とは等価的に直交状態に配置されている。
　なお、本実施形態における直交状態は第２短絡部３３と第２短絡部４３との関係で決まるが、これに限られず、両板状逆Ｆアンテナ３０、４０の直交状態には次の状態を含んでいる。
　すなわち、「直交状態」の具体的な範囲は、筐体の中心から第１板状逆Ｆアンテナ３０の短絡部近傍を結ぶ仮想線と、第２板状逆Ｆアンテナ４０の短絡部近傍を結ぶ仮想線とが直交状態であることをいう。短絡部近傍は、第１短絡部３２、４２と、第２短絡部３３、４３との間を短絡領域とし、短絡領域の中心側での距離をＳとした場合、短絡領域の開放端側にＳ／２だけ離れた位置から、短絡領域の反対側にＳ／２だけ離れた位置までの範囲をいい、第１短絡部３２、４２から第２短絡部３３、４３までの範囲であることが好ましい。

　このように、本実施形態によれば、共振周波数が実質同一である、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０を直交状態に配置し、両板状逆Ｆアンテナ３０、４０の開放端側から、電磁的な１点給電（ＥＭ給電）を実現することで、容易に製造可能で小型化された両偏波送受用アンテナ１が得られる。
　また本実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、２つの板状逆Ｆアンテナ３０、４０とＴ字型給電部５０を樹脂やセラミックの誘電体部２１内に収容することによりアンテナユニット２０を形成しているので、同一形状のアンテナユニット２０に対して、収容するアンテナの長さを調整することで、共振周波数の異なるアンテナ系を構築し、両偏波送受用アンテナ１を容易に構成することができる。

　なお、一般の逆Ｆアンテナは、モノポールアンテナを途中で折り曲げて低姿勢化した逆Ｌアンテナのインピーダンス整合をとりやすくするために、給電点の外側付近に短絡部を設けたものである。そして、給電点は地導体板に接続されない。この点、板状逆Ｆアンテナも同様である。
　これに対して本実施形態の第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０は、主導体板３１、４１の開放端側に対面配置された給電板５１で電磁的に結合（ＥＭ結合）すると共に、一般の給電点に対応する第２短絡部３３、４３が地導体板（金属筐体１０）に短絡接続されている。
　しかし、本実施形態では給電板５１から両板状逆Ｆアンテナ３０、４０に電磁給電（ＥＭ給電）されることで、主導体板３１、４１を介して第２短絡部３３、４３にも電流が流れることで、第２短絡部３３、４３も一般の給電点と同様に作用し、全体として通常の板状逆Ｆアンテナと等価的な機能をしている。
　この点は、変形例として後述する板状逆Ｌアンテナ、線状の逆Ｆアンテナ、線状の逆Ｌアンテナも同様である。

　次に第２実施形態の両偏波送受用アンテナ１について説明する。
　第１実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、金属筐体１０の周壁１１を地導体板として、アンテナユニット２０に収容された２つの板状逆Ｆアンテナ３０、４０の主導体板３１、４１の板面が周壁１１と平行するように配置される場合について説明した。
　これに対して、第２実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、主導体板３１、４１の板面が、金属筐体１０の底面１２ａ（周壁段差部１３の底面）と平行するように配置したものである。

　図３は第２実施形態における両偏波送受用アンテナ１の全体構成を表したものである。
　図３に示されるように、両偏波送受用アンテナ１は、金属筐体１０とアンテナユニット２０を備えており、金属筐体１０の周壁段差部１３にアンテナユニット２０が組み込まれた状態で形成されている。
　第２実施形態における金属筐体１０は、図１（ｂ）で説明した第１実施形態の金属筐体１０と同一であるため説明を省略する。

　図４は、アンテナユニット２０の詳細を表したものである。
　この図４（ａ）に示されるように、本実施形態のアンテナユニット２０は、誘電体部２１内に第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０、Ｔ字型給電部５０が収容されている点、第１実施形態と同じであるが、主導体板３１、４１、給電板５１の形状が異なっている。
　第１実施形態の主導体板３１、４１はその板面が周壁１１と平行するように湾曲している。
　これに対して本実施形態では、図４に示されるように、主導体板３１、４１の側面が周壁１１と平行するように湾曲した形状に形成されている。主導体板３１、４１の板面は、平面状態であり、底面１２ａと対向して平行に配置されている。
　本実施形態の主導体板３１、４１は、誘電体部２１の上面（底面１２ａと対向する側と反対側の面）に露出して配置されているが、誘電体部２１内に埋没するように配置してもよい。
　また主導体板３１、４１は、その湾曲した外側の端部が周壁１１から所定間隔を開けて誘電体部２１に配置することで、周壁１１に短絡しないようになっている。

　主導体板３１、４１は互いに所定間隔を開けて開放端部側が対向配置されている。この開放端の反対側には、主導体板３１、４１と底面１２ａ（周壁段差部１３の底面）とを短絡する第１短絡部３２、４２と第２短絡部３３、４３が配設されている。
　本実施形態では、線状の第１短絡部３２、４２と第２短絡部３３、４３が使用されるが、第１実施形態と同様に板状の短絡部とすることも可能である。逆に第１実施形態における各第１短絡部３２、４２と第２短絡部３３、４３を板状ではなく、線状にすることも可能である。

　対向する主導体板３１と主導体板４１の両開放端側には、所定間隔をおいてＴ字型給電部５０の給電板５１が対面配置されている。
　この給電板５１は、主導体板３１、４１と同様に側面側が湾曲し、平面が底面１２ａと平行して配置されている。給電板５１の湾曲した長さ方向の略中央には、給電板５１の平面と直角方向に給電ライン５２が接続されている。
　Ｔ字型給電部５０は、第１実施形態と同様に、第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０と開放端側で電磁的な１点給電（ＥＭ給電）が実現される。

　図４（ｂ）は、アンテナユニット２０を側方（周壁１１の中心側）からみた状態を表したもので、図２（ｃ）と同様に、アンテナユニット２０の外形ラインを点線で表している。
　第２実施形態では、図４（ｂ）に示すように、第１短絡部３２、４２、第２短絡部３３、４３、及び、給電点５３が周壁１１の中心軸と平行な方向に形成され、いずれの端部（第１短絡点３２ｐ、４２ｐ、第２短絡点３３ｐ、４３ｐ、及び、給電点５３）も誘電体部２１から露出形成されている。
　これにより、アンテナユニット２０を金属筐体１０の周壁段差部１３に組み込むことにより、第１短絡点３２ｐ、４２ｐと第２短絡点３３ｐ、４３ｐが例えばバネ構造等によって周壁段差部１３の底面に接続する。一方、給電点５３は、金属筐体１０に短絡することなく、貫通孔１４を通る給電線（図示しない）と接続される。
　第１実施形態では周壁１１が導体地板として機能するのに対し、この第２実施形態では周壁段差部１３の底面部（底面１２ａ）が導体地板として機能している。本実施形態では金属筐体１０全体が金属で形成されているが、少なくとも導体地板として機能している部分が金属で構成されていれば他の部分は必ずしも金属で構成される必要はなく、金属以外の樹脂やセラミック等の他材料で構成することも可能である。この点、他の実施形態や変形例も同様である。

　次に第３実施形態の両偏波送受用アンテナ１について説明する。
　第１、第２実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、金属筐体１０の周壁１１内側にアンテナユニット２０を介して第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０及びＴ字型給電部５０を配設する場合について説明した。
　これに対して第３実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、周壁１１の外側にアンテナユニット２０を介さずに直接第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０を配設するものである。

　図５は、第３実施形態における両偏波送受用アンテナ１の構成図である。
　この図５に示されるように、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０は、周壁１１の外側に配置されている。本実施形態の周壁１１は、アンテナユニット２０を組み込むための周壁段差部１３が形成されないため、内向フランジ部１１Ｆは不要である。
　このように本実施形態の第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０は、周壁１１の外側に配置されることで、第１実施形態とは逆の内向き（Ｆ字の横棒部分が内向き）になっている。
　主導体板３１、４１は、周壁１１と平行に板面が湾曲し、その内側の端部に第１短絡部３２、４２と第２短絡部３３、４３の一端側が接続され、他端側の各短絡点３２ｐ、３３ｐ、４２ｐ、４３ｐが、地導体板としての周壁１１の外周面に接続される。
　なお、本実施形態の第１短絡部３２、４２と第２短絡部３３、４３は、第１実施形態と同様に平板状であるが、第２実施形態と同様に線状であってもよい。

　図５に示されるように、本実施形態においても主導体板３１と主導体板４１の両開放端側が対向配置され、この両開放端側と所定間隔をおいてＴ字型給電部５０の給電板５１が対面配置されている。給電板５１は、周壁１１に沿って板面が湾曲しており、その長手方向の略中央に給電ライン５２の一端が接続されている。
　本実施形態では、周壁１１に径方向の貫通孔１４が形成されており、この貫通孔１４を図示しない回路からの給電線９０が通り、給電ライン５２の給電点５３と接続されている。

　本実施形態では、周壁１１の中心点と、第２短絡点３３ｐとを結ぶ仮装線と、第２短絡点４３ｐとを結ぶ仮装線とが直交するように配置されている。そして第１、第２実施形態と同様に、共振周波数が実質同一に形成された第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０を使用する。
　このように本実施形態も、第１、第２実施形態と同様に、共振周波数が実質同一に形成された第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０を直交状態に配置し、両板状逆Ｆアンテナ３０、４０の開放端側から、電磁的な１点給電（ＥＭ給電）を実現することで、容易に製造可能で小型化された両偏波送受用アンテナ１が得られる。

　次に第４実施形態の両偏波送受用アンテナ１について説明する。
　第１～３実施形態では、２つのアンテナと給電部を金属筐体１０の内側や、周壁１１に沿った外側に配置したのに対し、この第４実施形態では、２つのアンテナと給電部を金属筐体１０の外側底面部に設けたものである。
　図６は、第４実施形態の両偏波送受用アンテナ１の構成を表したものである。この図６では、金属筐体１０の外側の底面１２ｂ（内側の底面１２ａの反対側）と、周壁１１の外周に沿って湾曲した底面段差部１５が形成されている。
　底面段差部１５は、図６に示すように、周壁１１の外周面側から内周面側に向かう凹部であると共に、底面１２ｂから底面１２ａ側に向かう凹部であり、外側に開放されている。
　底面段差部１５の底面部には底面１２ａ側まで貫通する貫通孔１６が形成されている。
　この底面段差部１５内に、第２実施形態と同様に、側面が周壁１１と平行するように湾曲した形状の主導体板３１、４１が、底面段差部１５の底面と対面配置されている。この主導体板３１、４１は、その湾曲した内側の端部を、周壁１１の外周面側に、底面段差部１５の中心側の金属側面と所定間隔を開けて配置することで、金属筐体１０に短絡しないようになっている。
　主導体板３１と主導体板４１は開放端側が所定間隔で対向配置され、他端側に線状の第１短絡部３２、４２と第２短絡部３３、４３のそれぞれ一端側が接続される。一方、第１短絡部３２、４２と第２短絡部３３、４３の他端側は、底面段差部１５の底面に接続されている。

　対向する主導体板３１と主導体板４１の両開放端側には、所定間隔をおいてＴ字型給電部５０の給電板５１が対面配置されている。
　この給電板５１は、主導体板３１、４１と同様に側面側が湾曲し、平板が底面１２ｂと平行して配置されている。給電板５１の湾曲した長さ方向の略中央には、給電板５１の平面と直角方向に給電ライン５２が接続されている。
　Ｔ字型給電部５０は、第２実施形態と同様に、第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０と開放端側で電磁的な１点給電（ＥＭ給電）が実現される。

　次に第５実施形態の両偏波送受用アンテナ１について説明する。
　図７は、第５実施形態における両偏波送受用アンテナ１の構成図である。
　この第５実施形態では、第４実施形態における第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０、Ｔ字型給電部５０を、第１、第２実施形態と同様に、誘電体部２１で内部収容することでアンテナユニット２０を形成したものである。
　この第５実施形態のアンテナユニット２０においても、第２実施形態と同様に、第１短絡点３２ｐ、４２ｐ、第２短絡点３３ｐ、４３ｐ、及び、給電点５３が誘電体部２１から露出形成されている。これにより、アンテナユニット２０を底面段差部１５に組み込むことにより、第１短絡点３２ｐ、４２ｐと第２短絡点３３ｐ、４３ｐが例えばバネ構造等によって底面段差部１５の底面に接続し、給電点５３は、金属筐体１０に短絡することなく、貫通孔１６を通る給電線（図示しない）と接続される。

　以上説明した各実施形態では、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０が次のように配置されている。
　第１実施形態では、周壁１１の内側で、Ｆ字の縦部分が周壁１１と平行、横部分が外向きに配置されている（内側外向き）。
　第２実施形態では、周壁１１の内側で、Ｆ字の縦部分が底面と平行、横部分が底面向きに配置されている（内側底面向き）。
　第３実施形態では、周壁１１の外側で、Ｆ字の縦部分が周壁１１と平行、横部分が内向きに配置されている（外側内向き）。
　第４、第５実施形態では、周壁１１の外側で、Ｆ字の縦部分が底面と平行、横部分が底面向きに配置されている（外側底面向き）。

　次に両偏波送受用アンテナ１の変形例について説明する。
　図８は、両偏波送受用アンテナ１における第１変形例から第４変形例についての概略構成を表した説明図である。
　この変形例では、上述したように、周壁１１や底面１２ａに対する第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０の配置を中心に、その特徴点を中心に説明することとし、詳細については、同様な形状の実施形態と同様であるため適宜その説明を省略する。
　図８（ａ）の第１変形例では、第１板状逆Ｆアンテナ３０、第２板状逆Ｆアンテナ４０を、周壁１１の内側で、Ｆ字の縦部分が周壁１１と平行、横部分を内向きに配置したものである（内側内向き）。この変形例は、内側外向きに配置した第１実施形態と横部分の向きを反対にしたものである。第１変形例におけるアンテナユニット２０の外形形状は第１実施形態とほぼ同じであるが、Ｆ字の横部分を内向きにしたことに伴い、第１短絡部３２、４２の第１短絡点３２ｐ、４２ｐと、第２短絡部３３、４３の第２短絡点３３ｐ、４３ｐがアンテナユニット２０の内側周面（中心点側の側面）から露出している。これに伴い、第１実施形態では周壁１１の外側を残すように周壁段差部１３が形成されているのに対し、第１変形例では、図８（ａ）に示すように、周壁１１の内側を残して周壁段差部１７が形成されている。

　説明した各実施形態及び第１変形例では、周壁１１における第２短絡部３３の位置を０°とした場合に、第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０の対向する両開放端の中心（給電ライン５２の位置）が、ほぼ－４５°の位置となるように配置している。
　これに対し、第２変形例から第４変形例では、図８（ｂ）～（ｄ）に示すように、両開放端の中心がほぼ１３５°の位置となるように配置したもので、それぞれ第１～第３実施形態に対応している。すなわち、第２変形例は内側外向き、第３変形例は内側底面向き、第４変形例は外側内向きに２つの板状逆Ｆアンテナを配置している。
　第２～第４変形例では、開放端の中心位置を変更したことに伴い、給電ライン５２用の貫通孔の位置も変更される。
　また、第２、第３変形例では、第１実施形態、第２実施形態の両周壁段差部１３に比べてこれらよりも長い周壁段差部１８、底面段差部１９が形成されている。第２変形例の周壁段差部１８は、その開放側（金属面がない側）が周壁段差部１３と同じように内向きに形成され、第３変形例の底面段差部１９は、その開放側が外向きに形成されている。
　なお、図示していないが、第５変形例として、図８（ａ）の第１変形例と同様に第１板状逆Ｆアンテナ３０と第２板状逆Ｆアンテナ４０が内側内向きの配置で、第２～第４変形例と同様に両開放端の中心がほぼ１３５°の位置になるように構成するようにしてもよい。

　以上説明した各実施形態及び変形例では、いずれも２つの板状逆Ｆアンテナを使用して両偏波送受用アンテナ１を構成する場合について説明したが、各実施形態、変形例に対応して、他のアンテナを使用して両偏波送受用アンテナ１を構成するようにしてもよい。
　例えば、２つの板状逆Ｆアンテナに代えて線状の逆Ｆアンテナにより両偏波送受用アンテナ１を構成するようにしてもよい。
　また、２つの板状逆Ｆアンテナを板状のそれぞれを板状逆Ｌアンテナに代えてもよく、線状の逆Ｌアンテナに代えて両偏波送受用アンテナ１を構成するようにしてもよい。この場合、第２短絡部３３、４３は不要である。
　更に、一方を板状逆Ｆアンテナ、他方を板状逆Ｌアンテナで両偏波送受用アンテナ１を構成するようにしてもよい。
　また、一方を線状の逆Ｆアンテナ、他方を線状の逆Ｌアンテナで両偏波送受用アンテナ１を構成するようにしてもよい。

　以上説明した各実施形態及び変形例において、Ｔ字型給電部５０が、第１アンテナ、第２アンテナの両開放端側における、いずれか一方の側の面と対向するように所定間隔をおいて対面配置されるが、Ｔ字型給電部５０を他方の側の面と対向するように配置するようにしてもよい。

　また、説明した実施形態では、２つのアンテナに対して、Ｔ字型給電部５０により電磁的な１点給電（ＥＭ給電）をする場合について説明したが、２つのアンテナのそれぞれに対し直接給電（２点直接給電）する構成としてもよい。
　この場合、Ｔ字型給電部５０を削除し、第１短絡点３２ｐが給電点１に、第２短絡点４３ｐが給電点２に置き換わる。
　更に、１点の直接給電とすることも可能である。

　また説明した実施形態及び変形例では、周壁１１が円柱状である場合を例に説明したが、必ずしも円柱状である必要はなく、方形形状の周壁１１及び底面で金属筐体１０を構成するようにしてもよい。
　更に、金属筐体１０は、全体が金属で構成される場合について説明したが、少なくとも、地導体板として機能する部分、すなわち、主導体板３１、４１が平行に配置され、第１短絡部３２、４２、第２短絡部３３、４３が短絡される領域が金属で形成されていればよい。

　次に、各実施形態及び各変形例で説明した両偏波送受用アンテナを搭載した時計について説明する。
　図９は両偏波送受用アンテナ１を搭載した時計１００の外観図である。
　図９に示されるように、時計１００は、説明した両偏波送受用アンテナ１と、当該両偏波送受用アンテナ１の筐体１０内に収容される時計ユニットから構成されている。
　この時計ユニットとしては、少なくとも風防ガラス、文字板１００、指針１０２、指針１０２を駆動するムーブメントが含まれる。
　また、本実施形態の時計ユニットでは、筐体１０に組み込まれた／配設されたアンテナユニット２０を上面から覆うためのベゼル１０３が配設されている。
　本実施形態の時計１００によれば、時計の本体ケースとして金属筐体１０を使用し、この金属筐体１０を地導体板として使用しているので、アンテナ特性が内部に収容される時計ユニットによる影響を受けにくい。

　なお、図示しない筐体１０の底面１２は、裏蓋による開閉式構造にしてもよい。
　また、本実施形態の時計では、時計１００の本体ケースとして筐体１０を使用しているが、これに限らず、筐体１０を含めた本実施形態の両偏波送受用アンテナ１を、これと別個に用意した本体ケース内に収容するようにしてもよい。
　この場合であっても、金属筐体１０を地導体板として使用しているので、アンテナ特性が外部の本体ケースによる影響を受けにくい。
　なお、本実施形態の時計１００では、ベゼル１０３を備える場合について説明したが、ベゼル１０３は必ずしも取付る必要はない。この場合、ベゼルに変わるカバーをアンテナユニット２０上部に配設することが好ましい。

　１　両偏波送受用アンテナ
　１０　金属筐体
　１１　周壁
　１２ａ、１２ｂ　底面
　１３　周壁段差部
　１４、１６　貫通孔
　１５、１９　底面段差部
　１７、１８　周壁段差部
　２０　アンテナユニット
　２１　誘電体部
　３０　第１板状逆Ｆアンテナ
　３１　主導体板
　３２　第１短絡部
　３２ｐ　第１短絡点
　３３　第２短絡部
　３３ｐ　第２短絡点
　４０　第２板状逆Ｆアンテナ
　４１　主導体板
　４２　第１短絡部
　４２ｐ　第１短絡点
　４３　第２短絡部
　４３ｐ　第２短絡点
　５０　Ｔ字型給電部
　５１　給電板
　５２　給電ライン
　５３　給電点
　９０　給電線
　Ａ　ＥＭ給電部
　１００　時計
　１０１　文字板
　１０２　指針
　１０３　ベゼル

Claims (12)

1. 　少なくとも一部に金属面部を有する筐体と、
   　前記金属面部に対して平行に配設され一端側が開放端であるアンテナ主部と、当該アンテナ主部の他端側を前記金属面部に短絡する短絡部を有する第１アンテナと、
   　前記第１アンテナと共振周波数が実質同一であり、前記金属面部に対して平行に配設され一端側が開放端であるアンテナ主部と、当該アンテナ主部の他端側を前記金属面部に短絡する短絡部を有する第２アンテナと、
   　前記第１アンテナと第２アンテナに対する電力供給部と、を備え、
   　前記第１アンテナと前記第２アンテナは両開放端が所定距離だけ離れて対向配置されている、
   ことを特徴とする両偏波送受用アンテナ。
2. 　前記電力供給部は、前記第１アンテナと前記第２アンテナの両開放端側と所定距離をおいて対面配置され、前記第１アンテナと前記第２アンテナに対して電磁的に給電を行う給電板と、当該給電板に接続された給電ラインを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の両偏波送受用アンテナ。
3. 　前記筐体は、金属で形成された周壁と、底面を備え、
   　前記第１アンテナと前記第２アンテナは、前記周壁の金属面に対して平行に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の両偏波送受用アンテナ。
4. 　前記筐体は、周壁と、金属で形成された底面を備え、
   　前記第１アンテナと前記第２アンテナは、前記底面の金属面に対して平行に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の両偏波送受用アンテナ。
5. 　前記周壁は円筒形である、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の両偏波送受用アンテナ。
6. 　前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、及び、前記電力供給部は、前記筐体の内部又は外部に配設されている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
7. 　前記第１アンテナは、第１板状逆Ｆアンテナ又は第１板状逆Ｌアンテナで構成され、
   　前記第２アンテナは、第２板状逆Ｆアンテナ又は第２板状逆Ｌアンテナで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
8. 　前記第１アンテナは、第１線状逆Ｆアンテナ又は第１線状逆Ｌアンテナで構成され、
   　前記第２アンテナは、第２線状逆Ｆアンテナ又は第２線状逆Ｌアンテナで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
9. 　前記筐体は、全体が金属で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
10. 　前記筐体は、一部が所定長さで切り欠かれた段差部を備え、
    　前記筐体の前記段差部に組み込まれるアンテナユニットに、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記電力供給部が誘電体によりモールドされ、
    　前記第１アンテナの前記短絡部と、前記第２アンテナの前記短絡部は、前記アンテナ主部の反対側が前記アンテナユニットの誘電体から露出していることで、前記アンテナユニットが前記段差部に組み込まれた状態で前記短絡部が前記金属面部に短絡している、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
11. 　一部が所定長さで切り欠かれた段差部に組み込まれることで、両偏波送受用アンテナを構成するアンテナユニットであって、
    　請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナにおける、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記電力供給部が誘電体によりモールドされ、
    　前記第１アンテナの前記短絡部と、前記第２アンテナの前記短絡部は、前記アンテナ主部の反対側が前記アンテナユニットの誘電体から露出している、
    ことを特徴とするアンテナユニット。
12. 　請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナと、
    　前記筐体内に配設された、少なくとも風防ガラス、文字盤、指針、前記指針を駆動するムーブメントを備えた時計ユニットと、
    を具備したことを特徴とする時計。

Images