WO2018180874A1 - 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、小型の両偏波送受用アンテナとする。　両偏波送受用アンテナ１は、金属筐体を主アンテナ３０の地導体板として利用すると共に、主アンテナ３０と電磁結合による給電を行う給電アンテナ部５０（ＥＭ給電部）を異なる放射方向のアンテナとして機能させるものである。主アンテナ３０で生じる偏波成分と、主アンテナ３０とＴ字型給電部５０との電磁結合型給電部（ＥＭ結合部）で生じる偏波成分が直交するため、ＧＰＳ用アンテナの一形式として用いることができる両偏波送受用アンテナ１となっている。例えば時計１００に配置した場合には文字板１０１と直交するＺ方向に、水平、垂直両偏波の最大放射方向を持つ両偏波送受用アンテナ１としてＧＰＳ用アンテナとしての一形式として用いることができる。

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、腕時計などの金属筐体に搭載されて垂直偏波と水平偏波の送受信を行う、例えば、ＧＰＳ用のアンテナに関する。

　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つの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つの垂直偏波用アンテナと水平偏波用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、垂直偏波用アンテナと水平偏波用アンテナの個々に高周波回路を用意する必要があった。

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く、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目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、金属で構成された金属筐体と、一端が地導体板としての前記金属筐体に短絡し、他端が前記金属筐体の他の位置に近接し、給電により偏波成分を生じる所定長さのアンテナエレメントを有する主アンテナと、前記アンテナエレメントと同一平面上で平行に対向配置され、前記アンテナエレメントに電磁結合により給電すると共に、前記アンテナエレメントの偏波成分と直交する偏波成分を電磁結合部で生じる所定長さの給電部と、前記給電部に給電する給電ラインと、を具備したことを特徴とする両偏波送受用アンテナを提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記金属筐体は、所定長の凹部を有し、前記アンテナエレメントは、一端が前記凹部の長さ方向における一方側の端面と短絡し、他端が前記凹部の他方側の端面に近接して配置されている、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。
（３）請求項３に記載の発明では、前記主アンテナは、前記アンテナエレメントの他端と接続し、前記凹部の長さ方向における前記他方側の端面と近接すると共に平行して配設された曲折部を更に有する、ことを特徴とする請求項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、前記金属筐体は、円筒状の周壁と、前記周壁の一方側端面に配置される底面と、前記周壁の他方側の端面に配置される内向フランジ部と、を有し、前記凹部は、前記内向フランジ部に周方向に形成されている、ことを特徴とする請求項２又は請求項３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、前記金属筐体は、円筒状の周壁と、前記周壁の一方側端面に配置される底面と、を有し、前記凹部は、前記周壁に、周方向に形成されている、ことを特徴とする請求項２又は請求項３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、金属筐体に形成された所定長さの凹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２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における、前記主アンテナ、前記給電部、前記給電ラインが誘電体によりモールドされ、前記アンテナエレメントの前記他端が、前記金属筐体と短絡接続が可能に前記アンテナユニットの前記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。
（７）請求項７に記載の発明では、前記アンテナエレメントの前記露出した他端にバネ部が形成されている、ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナユニットを提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、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と、前記金属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、金属筐体をアンテナエレメントの地導体板として使用するので、特性劣化をより少なくすることができる。
　また、アンテナエレメントに電磁結合による給電をすると共に、アンテナエレメントの偏波成分と直交する偏波成分を電磁結合部で生じることで、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。

両偏波送受用アンテナの構成を表した斜視図である。 アンテナユニットの詳細を表した説明図である。 両偏波送受用アンテナにおける各部のサイズを表した説明図である。 両偏波送受用アンテナから放射される偏波についての説明図である。 シミュレーションを行った両偏波送受用アンテナの形状とサイズについての説明図である。 シミュレーションによる両偏波送受用アンテナのリターンロス特性を表した説明図である。 シミュレーションによる両偏波送受用アンテナの放射特性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８を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
　本実施形態は、腕時計等の金属筐体に搭載する、共振周波数が１．５７５ＧＨｚのＧＰＳ用のアンテナ技術である。
　本実施形態の両偏波送受用アンテナ１は、金属筐体を主アンテナ３０の地導体板として利用すると共に、主アンテナ３０と電磁結合による給電を行う給電アンテナ部５０（ＥＭ給電部）を異なる放射方向のアンテナとして機能させるものである。
　そして、主アンテナ３０で生じる偏波成分と、主アンテナ３０と給電アンテナ部５０とのＥＭ結合部で生じる偏波成分が直交するため、ＧＰＳ用アンテナとしても受信が可能な両偏波送受用アンテナ１となっている。例えば、両偏波送受用アンテナ１を時計１００に配置した場合には文字板１０１と直交するＺ方向に、水平、垂直両偏波の最大放射方向を持つＧＰＳ用アンテナとして実用することができる。
　シミュレーション結果では、共振周波数１．５７５ＧＨｚの両偏波送受用アンテナ１が、３５ｍｍ×２．５ｍｍ×０．５ｍｍのアンテナサイズであり、ダイポールアンテナ（全長約９５ｍｍ）と比較して小型である。
　また、実施形態の両偏波送受用アンテナ１によれば、放射効率が６６．８％　（１．５７５ＧＨｚ）と、高効率が得られる。
　また、金属筐体を主アンテナ３０の地導体板として利用するとことで、内部収容体等による特性劣化を少なくすることができる。
　更に、主アンテナ３０による偏波成分と、給電アンテナ部５０による電磁給電の際の偏波成分とを、１の電磁給電で発生させているので、より小型化可能であると共に、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。

（２）実施形態の詳細
　最初に両偏波送受用アンテナ１とアンテナユニット２０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１５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。
　内向フランジ部１５は、中心向きの鍔形状をしており、外径が周壁１１と同じで、内径が周壁１１よりも小さい円環板部により構成されている。内向フランジ部１５は、周壁１１と一体形成されている。
　なお、本実施形態では内向フランジ部１５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１５は不要である。

　図１（ｂ）に示すように、内向フランジ部１５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（凹部）が形成されている。周壁段差部１３は、周壁１１の径方向の厚さと同じ厚さ分の側壁１６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（側壁１６側）に向かう凹部であると共に、内向フランジ部１５の上側端面から底面１２側に向かう凹部である。
　この周壁段差部１３の底面１２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（詳細には後述する給電点５３に対応する位置）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４０を通す孔である。給電線４０は、後述する給電アンテナ部５０の給電点５３と接続される。
　なお、給電線４０は、一端側が貫通孔１４を通って給電ライン５２と接続され、他端側は図示しない高周波回路などに接続される。
　周壁段差部１３には、矢印Ｊ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の長さ方向の端面に短絡部３３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を中心側からみた透視側面図である。なお、（ｂ）の透視側面図では、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透視できるように表している。
　アンテナユニット２０は、主アンテナ３０と給電アンテナ部５０が配設され、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。アンテナユニット２０は、組み込み先である周壁段差部１３の形状に合わせて形成される。
　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。

　主アンテナ３０は、アンテナエレメント３１、曲折部３２、及び、短絡部３３を備えている。
　アンテナエレメント３１は、銅等の金属により、その板面の長手方向に沿った両側面が湾曲するように、すなわち周壁１１と同じ曲率に形成されている。アンテナエレメント３１は、底面１２に対して平行に配置されている。この本実施形態のアンテナエレメント３１は、図２（ａ）に示すように、アンテナユニット２０の上面（底面１２と対向する面の反対側の面）で、内周面側の端部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、アンテナエレメント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。

　アンテナエレメント３１の一方側の端部には、アンテナユニット２０の長手方向端部から所定距離ｓだけ手前で、径方向外側に折れ曲がった曲折部３２が延設されている。曲折部３２は、アンテナユニット２０を周壁段差部１３に組み込んだ際に、内向フランジ部１５における当該周壁段差部１３の端面を構成する部分と対向配置される。これにより、曲折部３２と周壁段差部１３の端面との間でキャパシタンスの装荷が実現され、アンテナがより小型化できる。すなわち、キャパシタンスの装荷によって共振周波数が下がるため、同一共振周波数のアンテナと比較して小型化を図れる。
　所定距離ｓは、要請される小型化の程度により、必要とされるキャパシタンス量を得られる距離に設定される。
　本実施形態では、所定距離ｓ＝０．１ｍｍに設定されているが、これに限られることはない。例えば、誘電体部２１の誘電率にもよるが、アンテナの小型化を考えると、上限として１．０ｍｍ以下であることがこのましい。
　なお、曲折部３２は必須ではなく、キャパシタンスの装荷による小型化が必要とされない場合には、曲折部３２は不要である。

　アンテナエレメント３１の他端側はアンテナユニット２０の端部まで延設されている。
　アンテナユニット２０の長さ方向の端面には、当該端面の上寄りに短絡部３３が配設されている。この短絡部３３の上側端部は、アンテナエレメント３１の他端側端部と連続している。短絡部３３は、アンテナユニット２０を金属筐体１０の周壁段差部１３に組み込んだ際に、地導体板として機能する金属筐体１０（周壁段差部１３の側壁）にアンテナエレメント３１を短絡させる機能を有している。このため短絡部３３による短絡を確実にするためにバネ板等のバネ部が使用される。また、短絡部３３の一部に、アンテナユニット２０の端面から離れた部分（これによりバネ機能を得る）を形成したり、盛り上がりや凸部を形成することで、金属筐体１０との短絡を確実にすることができる。

　このようにアンテナエレメント３１は、アンテナユニット２０の上面内側に長手方向に延び、一端が径方向に延びる曲折部３２と接続され、他端側がアンテナユニット２０の端面上寄りに形成された短絡部３３と接続されている。

　給電アンテナ部５０は、Ｔ字型をしており、横棒部分に対応する給電部５１と、縦棒部分に対応する給電ライン５２を有している。
　給電部５１は、銅等の金属により、アンテナエレメント３１と同じ曲率で湾曲して形成されている。給電部５１は、アンテナエレメント３１と同一平面上に配置され、幅方向（径方向）の内側が、アンテナエレメント３１に対して径方向の外側に、アンテナエレメント３１と所定間隔を開けて対向配置されている。
　本実施形態の給電部５１は、アンテナエレメント３１の長さ方向の中央部に対応して配置されている。ただし、給電部５１を中央部に配設する必要はなく、曲折部３２又は短絡部３３側にずらして配置するようにしてもよい。
　すなわち、給電部５１は、曲折部３２と接していないこと、及び、アンテナユニット２０の短絡部３３側端面に露出していないこと、の２条件を満たせばアンテナエレメント３１の長さ方向の任意位置に配置することが可能である。但し、両端に近いほど曲折部３２や周壁段差部１３の側壁からの影響を受けやすくなることから給電部５１の端部が曲折部３２から、又はアンテナユニット２０の端面から給電部５１の対向側端面までの距離が、給電部５１の長さ程度離れていることが好ましく、中央部近傍が最適である。

　図２（ｂ）に示すように、給電部５１の長さ方向中央近傍には、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から露出した（剥きだした）状態になっている。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の位置に対応して形成されている貫通孔１４を通る給電線４０（図１（ｂ）参照）と給電ライン５２とが給電点５３で接続される。
　給電部５１は、アンテナユニット２０と対向配置することで、アンテナユニット２０と電磁的に結合（ＥＭ結合）する。
　なお、図２（ｂ）では、給電部５１の範囲を明確にするために給電部５１の位置を僅かに下げて表示しているが、実際のアンテナエレメント３１と給電部５１は同一平面上に配置されている。同様に、アンテナエレメント３１も外形ラインを示す点線からずらしている。

　図３は、両偏波送受用アンテナ１における各部のサイズを表したものである。
　この両偏波送受用アンテナ１は、共振周波数１．５７５ＧＨｚのＧＰＳ用のアンテナサイズである。
　金属筐体１０の外径はＲｍｍであり、例えば、金属筐体１０を時計の本体ケースとして使用する場合には、１５ｍｍ～２５ｍｍの範囲で選択される。
　図３に示されるように、アンテナユニット２０は、幅が３ｍｍで、内側面側の長さが３５Ｑｍｍである。ここで誘電体部２１の比誘電率をεｒとした場合、Ｑ＝√εｒである。アンテナユニット２０の厚さは３ｍｍ（図示しない）であるが、この厚さは適宜変更可能である。
　アンテナエレメント３１の長さは（３５×Ｑ－０．１）ｍｍで、幅と厚さが０．５ｍｍ（不図示）である。長さの－０．１ｍｍ分は、後述する曲折部３２と内向フランジ部１５との間隔０．１ｍｍ（＝所定距離ｓ）に対応している。
　曲折部３２は長さが２ｍｍで、幅と厚さが０．５ｍｍ（不図示）である。
　給電アンテナ部５０の給電部５１は、長さが５ｍｍで、幅と厚さが０．５ｍｍ（不図示）である。
　図示しないが、給電ライン５２は、給電点５３がアンテナユニット２０から露出するように、アンテナユニット２０の厚さに合わせて決められ、本実施形態では約３ｍｍである。給電ライン５２の幅と厚さ（若しくは径）も任意であるが、本実施形態では、０．５ｍｍ×０．５ｍｍである。
　給電部５１とアンテナエレメント３１との間隔は０．６ｍｍである。なお、図示していないが、給電アンテナ５０と側壁１６との間隔が１．４ｍｍであるが、図面サイズの関係で径方向にずらして表示している。

　図４は、両偏波送受用アンテナ１から放射される偏波についての説明図である。
　上述するように、両偏波送受用アンテナ１は、主アンテナ３０と給電アンテナ部５０を備えている。
　そして図４に示すように、主アンテナ３０のアンテナエレメント３１からは、湾曲した長さ方向（周方向）に沿って偏波成分３０ｚが放射される。
　一方、給電アンテナ部５０からは、対向配置されるアンテナエレメント３１にＥＭ給電をする過程で径方向の偏波成分５０ｚが放射される。
　このように両偏波送受用アンテナ１によれば、主アンテナ３０と給電アンテナ部５０とにより、互いに直交する方向２偏波が放射される。そして、後述するように共振周波数を１．５７５ＧＨｚとすることで、ＧＰＳ用のアンテナとして使用することができる。
　なお、金属筐体１０の底面１２と直交する方向（周壁１１の軸方向）をＺ軸方向とした場合に、両偏波成分３０ｚ、５０ｚの放射方向は、Ｚ方向である。
　このように、本実施形態の両偏波送受用アンテナ１によれば、給電アンテナ５０からの電磁的な１点給電により、主アンテナ３０による偏波成分３０ｚと、これに直交する偏波成分５０ｚを放射させることができるので、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。

　次に、両偏波送受用アンテナ１についてのシミュレーション結果について説明する。
　図５は、シミュレーションを行った両偏波送受用アンテナ１の形状とサイズについての説明図である。
　説明した実施形態で金属筐体１０の側壁が円柱形の周壁１１であるのに対し、シミュレーションでは、図５に示すように方形の金属筐体１０を使用することで効率的に行った。但し、説明した実施形態の両偏波送受用アンテナ１は時計を想定しているため、円柱形で説明しているが、方形の時計もあり、また携帯端末等の各種電子機器に搭載する場合には必ずしも円形である必要はなく、図５に示す両偏波送受用アンテナ１とすることも可能である。

　図５（ａ）に示すように、シミュレーション対象の両偏波送受用アンテナ１では、図３で説明した実施形態の両偏波送受用アンテナ１と外径形状が円柱形か方形かの違いであるが、できるだけ実施形態に近い形状とした。
　すなわち、金属筐体１０は厚さ５ｍｍの金属で、４２ｍｍ×４２ｍｍ×１０ｍｍのサイズに形成したものとしている。
　内向フランジ部１５は、幅が３．５ｍｍで厚みが０．５ｍｍである。
　主アンテナ３０のアンテナエレメント３１は長さが３４．９ｍｍで、曲折部３２の長さが２ｍｍである。曲折部３２は、内向フランジ部１５と０．１ｍｍの間隔で対向している。
　アンテナエレメント３１における、曲折部３２の反対側は内向フランジ部１５に接続されている。
　給電部５１は、長さが５ｍｍで、アンテナエレメント３１の長さ方向の中央において幅０．６ｍｍの間隔でアンテナエレメント３１と対向している。
　アンテナエレメント３１、曲折部３２、給電部５１、給電ライン５２は、共に幅０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。
　なお、主アンテナ３０と給電アンテナ部５０周辺の比誘電率はεr＝１で計算している。

　この両偏波送受用アンテナ１によるシミュレーション結果について図６、図７を用いて説明する。
　図６は、シミュレーションによる両偏波送受用アンテナ１のリターンロス特性を表したものである。
　図６に示したリターンロス特性によれば、図５の両偏波送受用アンテナ１では、共振周波数１．５７４ＧＨｚとなっている。
　そして、リターンロス≦－６ｄＢを満足する帯域は８ＭＨｚ（ＢＷ＝８．５３９ＭＨｚ）であり、ＧＰＳ帯域幅（２ＭＨｚ）を満足している。

　図７は、シミュレーションによる両偏波送受用アンテナ１の放射特性を表したものである。
　図７（ａ）はＸ－Ｙ平面の放射特性を、（ｂ）はＺ－Ｘ平面の放射特性を、（ｃ）はＺ－Ｙ平面の放射特性を表している。
　この両偏波送受用アンテナ１は、図７（ａ）に示したように、共振周波数１．５７５ＧＨｚにおける放射効率は６６．８％である。
　図７（ｂ）に点線Ａで示したように、Ｅθの最大値Ｍ０１が３６．００°、Ｅφの最大値Ｍ０２が３３９．００°であり、＋Ｚ（風防方向）に水平／垂直両偏波の最大放射方向が得られている。
　図７（ｂ）において、主アンテナ３０からの偏波成分３０ｚ（図４参照）がＥφ成分の放射に寄与し、給電アンテナ部５０による偏波成分５０ｚがＥθ成分の放射に寄与している。

　一方、図７（ｃ）に示すように、Ｅθの最大値Ｍ０１が３５１．００°、Ｅφの最大値Ｍ０２が２７６．００°である。但し、図７（ｃ）に示されるように、Ｅφは３２０．００°程度までは最大値Ｍ０２とほぼ同じ値である。従って、図７（ｃ）に点線Ｂで示したように、＋Ｚ（風防方向）に水平／垂直両偏波の最大放射方向が得られている。
　図７（ｃ）において、主アンテナ３０からの偏波成分３０ｚがＥθ成分の放射に寄与し、給電アンテナ部５０による偏波成分５０ｚがＥφ成分の放射に寄与している。

　以上説明した両偏波送受用アンテナ１によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）両偏波送受用アンテナ１では、一般的にはアンテナ特性を劣化させる金属筐体を、地導体板として積極的に利用することで、金属筐体や内部に収容される金属や電子部品によるアンテナ特性の影響を受けにくいアンテナを得ることができる。
（２）両偏波送受用アンテナ１によれば、主アンテナ３０による偏波成分３０ｚに加え、主アンテナ３０に対する給電（ＥＭ給電）機能をもつ給電アンテナ部５０を第２のアンテナとして使用することで、偏波成分３０ｚと直交する偏波成分５０ｚが得られる。これにより、両偏波送受用アンテナ１の共振周波数帯域の円偏波を効率的に受信することが可能になる。
　特に、両偏波送受用アンテナ１の共振周波数を１．５７５ＧＨｚとすることでＧＰＳ用アンテナとして使用することができる。
（３）主アンテナ３０について、アンテナエレメント３１の一端を、地導体板として機能する内向フランジ部１５の周壁段差部１３端面に対向配置することで、キャパシタンスが装荷され、共振周波数を下げることができる。従って同一共振周波数の両偏波送受用アンテナ１としては小型化が可能になる。
（４）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。
（５）本実施形態のアンテナユニット２０によれば、金属筐体への取付が容易である。

　なお、説明した実施形態では、内向フランジ部１５に側壁１６を残して周壁段差部１３を形成し、主アンテナ３０を側壁１６の反対側である中心側に配置する場合について説明したが、これに限られない。
　すなわち、内向フランジ部１５の中心側に側壁１６を残すように周壁段差部１３を形成する。この場合、内向フランジ部１５（周壁１１）の外周側から中心側に向かう凹部が形成されることで、外周側が開放された形状になる。そして、主アンテナ３０は、中心側の側壁１６の反対側である外周側に配置する。なお、給電アンテナ部５０につては、主アンテナ３０よりも中心側に対向配置する。
　また、周壁を残さずに段差部を形成するようにしてもよい。この場合、段差部の外周側と中心側の両側が開放している。この場合の主アンテナ３０は段差部の中心側、外周側のいずれに配置することも可能である。この場合の給電アンテナ部５０は、主アンテナ３０の配置位置に対応して外周側、中心側に対向配置する。

　次に、実施形態及び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８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８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の金属筐体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１０１、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、金属筐体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、図示しない金属筐体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金属筐体１０を使用しているが、これに限らず、金属筐体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。
　また、ベゼル１０３の下部にアンテナユニット２０が位置するため、周囲に金属筐体１０やその内部の時計ユニットなどが存在してもアンテナ特性がその影響を受けにくい。
　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は必ずしも取り付ける必要はない。この場合、ベゼル１０３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
　１２　底面
　１３　周壁段差部
　１４　貫通孔
　１５　内向フランジ部
　１６　側壁
　２０　アンテナユニット
　２１　誘電体部
　３０　主アンテナ
　３０ｚ　偏波成分（主アンテナ）
　３１　アンテナエレメント
　３２　曲折部
　３３　短絡部
　４０　給電線
　５０　給電アンテナ部
　５０ｚ　偏波成分（給電アンテナ部）
　５１　給電部
　５２　給電ライン
　５３　給電点
　９０　給電線
　１００　時計
　１０１　文字板
　１０２　指針
　１０３　ベゼル

Claims (8)

1. 　金属で構成された金属筐体と、
   　一端が地導体板としての前記金属筐体に短絡し、他端が前記金属筐体の他の位置に近接し、給電により偏波成分を生じる所定長さのアンテナエレメントを有する主アンテナと、
   　前記アンテナエレメントと同一平面上で平行に対向配置され、前記アンテナエレメントに電磁結合による給電をすると共に、前記アンテナエレメントの偏波成分と直交する偏波成分を電磁結合部で生じる所定長さの給電部と、
   　前記給電部に給電する給電ラインと、
   を具備したことを特徴とする両偏波送受用アンテナ。
2. 　前記金属筐体は、所定長の凹部を有し、
   　前記アンテナエレメントは、一端が前記凹部の長さ方向における一方側の端面と短絡し、他端が前記凹部の他方側の端面に近接して配置されている、
   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. 　前記主アンテナは、前記アンテナエレメントの他端と接続し、前記凹部の長さ方向における前記他方側の端面と近接すると共に平行して配設された曲折部を更に有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の両偏波送受用アンテナ。
4. 　前記金属筐体は、円筒状の周壁と、前記周壁の一方側端面に配置される底面と、前記周壁の他方側の端面に配置される内向フランジ部と、を有し、
   　前記凹部は、前記内向フランジ部に周方向に形成されている、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の両偏波送受用アンテナ。
5. 　前記金属筐体は、円筒状の周壁と、前記周壁の一方側端面に配置される底面と、を有し、
   　前記凹部は、前記周壁に、周方向に形成されている、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の両偏波送受用アンテナ。
6. 　金属筐体に形成された所定長さの凹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２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における、前記主アンテナ、前記給電部、前記給電ラインが誘電体によりモールドされ、
   　前記アンテナエレメントの前記他端が、前記金属筐体と短絡接続が可能に前記アンテナユニットの前記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。
7. 　前記アンテナエレメントの前記露出した他端にバネ部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナユニット。
8. 　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と、
   　前記金属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。

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