JP6825937B2

JP6825937B2 - 電波時計

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Publication number: JP6825937B2
Application number: JP2017037054A
Authority: JP
Inventors: 健北村; 秀治仲; 加藤　明; 加藤　　明; 吉康渡邉
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: JP2018141733A

Description

本発明は、衛星等から信号を受信する電波時計に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）を構成する衛星等からの送信信号に含まれる時刻情報を受信して時刻を修正する携帯型の電波時計が実用に供されている。電波の受信のためのアンテナの種類および配置は、時計の機能を損なわずかつ必要な受信感度が得られるように決定されている。

アンテナとして、例えばダイポールアンテナなどの平衡な特性を有するアンテナを用いる場合、アンテナからの受信信号を不平衡な特性を有する受信回路にそのまま入力すると、アンテナの特性に悪影響が生じ、受信感度が低下する。受信感度の低下を防ぐためには、平衡な特性のアンテナと不平衡な特性の送受信回路との間にバラン回路を設ける必要がある。

特許文献１には、衛星信号を受信する電子時計が開示されており、その電子時計内に配置される回路基板には、平衡給電で作動するアンテナ体からの平衡信号を不平衡信号に変換するバランが配置されている。

特開２０１５−１６９５０１号公報

例えば、バラン回路としては、アンテナに接続されるコイルと受信回路に接続されるコイルとを含み、電磁誘導を利用して平衡不平衡変換を行うものが知られている。一般的なバラン回路は、このようなコイルなどが配置されたチップとして供給される。チップには厚みがあるために配置できる場所が限られ、電波時計の設計や製造の際の制約となっていた。また、バラン回路からアンテナまでの接続配線も感度低下の要因となるため、バラン回路をアンテナの近傍へ配置することが好ましいが、構造が複雑になるという問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、その目的は、平衡な特性を有するアンテナを利用する電波時計の設計や製造を容易にする技術を提供することである。

（１）文字板と、平衡な特性を有するアンテナ電極と、前記アンテナ電極により生じ平衡な特性を有する信号を不平衡な特性の信号に変換するバラン回路であって、非導電部材の上に配置された配線パターンからなるバラン回路と、前記バラン回路により変換された信号が入力される受信回路と、前記文字板、前記アンテナ電極、前記バラン回路および前記受信回路が配置されるケースと、を有する電波時計。

（２）（１）において、前記アンテナ電極は平面視において、前記文字板の外周に沿って配置される、電波時計。

（３）（１）または（２）において、前記バラン回路は、平面視において、前記アンテナより外側に配置される、電波時計。

（４）（１）から（３）のいずれかにおいて、前記バラン回路は、平面視において、前記アンテナ電極の少なくとも一部と重なっている、電波時計。

（５）（４）において、前記文字板を覆う風防をさらに含み、前記アンテナ電極は、前記バラン回路より前記風防に近い、電波時計。

（６）（１）から（５）のいずれかにおいて、前記アンテナ電極は、前記バラン回路が配置される非導電部材と異なる非導電性の基材の上に配置される、電波時計。

（７）（１）から（５）のいずれかにおいて、前記アンテナ電極は、前記バラン回路が配置される非導電部材に配置され、前記非導電部材を構成する面のうち、前記バラン回路が配置される面と、前記アンテナ電極が形成される面とは異なる、電波時計。

（８）（７）において、前記アンテナ電極は前記非導電部材の上面に配置され、前記バラン回路は前記非導電部材の下面に配置される、電波時計。

（９）（７）において、前記アンテナ電極は前記非導電部材の上面に配置され、前記バラン回路は前記非導電部材を構成する面のうち前記ケースと対向する面に配置される、電波時計。

（１０）（７）において、前記バラン回路と前記ケースとの間に絶縁体が配置される、電波時計。

（１１）（１０）において、前記絶縁体はパッキンである、電波時計。

（１２）（１）から（１１）のいずれかにおいて、前記非導電部材は見返しである、電波時計。

（１３）（１）から（１１）のいずれかにおいて、前記バラン回路は見返しに配置される、電波時計。

（１４）（１）から（１３）のいずれかにおいて、前記アンテナ電極および前記バラン回路はガンママッチダイポールアンテナを構成し、前記アンテナ電極は１本の配線であり、前記バラン回路は、前記アンテナ電極の中央部と、前記アンテナ電極のうち前記中央部と端部との間の点とに接続される、電波時計。

（１５）（１）から（１３）のいずれかにおいて、前記アンテナ電極はダイポールアンテナを構成する第１のアンテナ電極と第２のアンテナ電極とを含み、前記バラン回路は、前記第１のアンテナ電極の内側の端部と前記第２のアンテナ電極の内側の端部とを電気的に接続し、受信電波の波長の半分の長さに相当する第１の配線と、前記第２のアンテナ電極の前記内側の端部に接続され、前記受信電波の波長の４分の１の長さに相当する第２の配線と、を含む、電波時計。

（１６）（１５）において、前記第２の配線は、前記第２のアンテナ電極に隣接され当該第２のアンテナ電極の前記内側の端部に接続される第１の部分配線と、前記第１の配線に接続され前記第１の配線に隣接する第２の部分配線とを含む、電波時計。

（１７）（１６）において、前記第１の部分配線と前記第２のアンテナ電極との間隔は、前記第２のアンテナ電極の内側の端部から離れるにつれて増加する、電波時計。

（１８）（１５）において、前記第１の配線は、前記第１および第２の電極のうち少なくとも一方に隣接する部分を含み、前記第１の配線の前記部分と前記第１および第２のアンテナ電極のうち前記少なくとも一方との間隔が前記第１および第２のアンテナ電極の内側の端部から離れるにつれ変化する、電波時計。

（１９）（１）から（１８）のいずれかにおいて、検査電極をさらに含み、前記検査電極は、前記バラン回路および前記アンテナ電極を介して接地配線に電気的に接続されている、電波時計。

本発明によれば、平衡な特性を有するアンテナを利用する電波時計の設計や製造が容易になる。

第１の実施形態にかかる衛星電波腕時計の一例を示す平面図である。図１に示される衛星電波腕時計のII−II切断線における断面図である。アンテナ、バラン回路、受信回路の構成を概略的に示すブロック図である。バラン回路の動作原理を説明する図である。図１に示される衛星電波腕時計の内部を示す平面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す部分断面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す平面図である。図７に示される衛星電波腕時計のVIII−VIII切断線における断面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す部分断面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す部分断面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す部分断面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す部分断面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す部分断面図である。衛星電波腕時計の他の一例を示す部分断面図である。第２の実施形態にかかる衛星電波腕時計のバラン回路の動作原理を説明する図である。衛星電波腕時計の高誘電部材の一例を示す斜視図である。衛星電波腕時計の部分断面図である。風防、見返しリングおよび高誘電部材３６の他の一例を示す斜視図である。図１８に示される風防の斜視図である。図１８に示される高誘電部材の斜視図である。アンテナおよびバラン回路の他の一例を概略的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では本発明の実施形態にかかる衛星電波腕時計１について説明する。本実施形態に係る衛星電波腕時計１は、時刻情報を含んだ衛星電波を受信し、当該受信された衛星電波に含まれる時刻情報を用いて自身が計時している時刻の修正や測位を行う。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態にかかる衛星電波腕時計１の一例を示す平面図であり、図２は、図１に示される衛星電波腕時計１のII−II切断線における断面図である。これらの図に示されるように、衛星電波腕時計１は、風防ガラス３１と、風防ガラス３１を保持するベゼル３２と、円筒状の胴３８と、胴３８の下に設けられる裏蓋３９とを含む。これらは衛星電波腕時計１の外形を構成している。胴３８およびベゼル３２は、風防ガラス３１および裏蓋３９に挟まれている。胴３８、ベゼル３２、裏蓋３９は、衛星電波腕時計１の外装ケースを構成している。以下では、衛星電波腕時計１の中心から風防ガラス３１へ向かう向きを上、裏蓋３９へ向かう向きを下と表記する。

胴３８は金属からなり、上下方向に貫かれる穴を有する。ベゼル３２は胴３８の穴の上部の形状に応じたリング状の部材である。ベゼル３２は、金属またはセラミックスからなる。ベゼル３２はその胴３８の穴の上部にはめ込まれることで胴３８に接続されている。また裏蓋３９は金属からなり胴３８の穴の下部の形状に応じた平面を有し、裏蓋３９はその穴の下部にはめ込まれている。風防ガラス３１は、ベゼル３２の開口の上部の形状に応じた平面形状を有し、ベゼル３２のその開口にはめ込まれている。風防ガラス３１とベゼル３２とはパッキン３３を介して接しており、パッキン３３により風防ガラス３１が固定されている。またベゼル３２と胴３８とはパッキン３７を介して接しており、パッキン３７によりベゼル３２が固定されている。また、耐衝撃性と防水性が劣るものの、パッキン３３の代わりにカシメや接着などでベゼル３２に風防ガラス３１を固定してもよい。

また、衛星電波腕時計１は、目隠し領域６１、アンテナ１０、リング状の見返しリング３４、文字板５１、時針５２ａ、分針５２ｂ及び秒針５２ｃ、ソーラーセル５３、ムーブメント５９、バラン回路２１を含む。これらは、風防ガラス３１、ベゼル３２、胴３８、裏蓋３９に囲まれた空間に配置されている。ムーブメント５９は、外装ケース内に配置されており、日板５５や、地板５４、回路基板４７、駆動回路などを含む。

アンテナ１０は、風防ガラス３１の下側（裏側）に、風防ガラス３１の周縁や文字板５１の外周に沿って延びるように配置されている。アンテナ１０は、見返しリング３４の上面３４ａ（風防ガラス３１に対向する面）に配置されている。見返しリング３４は、アンテナ配線を配置するための非導電性のアンテナ基材でもあり、例えば樹脂やセラミックスを含む。図２の例では、平面視でアンテナ１０は文字板５１の外周より外側に配置されているが、アンテナ１０が文字板５１の外周より内側に配置されていてもよい。この場合、文字板５１は、導電ピン４１より外側まで達してよい。

図１および２の例では、アンテナ１０は円弧状である。アンテナ１０は衛星から送信される衛星信号を受信する。ここで、アンテナ１０そのものは平衡な特性を有し、ダイポールアンテナと同様の働きをする。アンテナ１０のほぼ中央には、給電点１２ｂが設けられている。

また、アンテナ１０の端部と給電点１２ｂとの間の接続部Ｐには、ガンマロッド２１ａが接続されている。アンテナ１０およびガンマロッド２１ａは、いわゆるガンママッチダイポールアンテナを構成している。ガンマロッド２１ａは、アンテナ１０に沿って延びるように配置され、給電点１２ｂに隣接する給電点１２ａと接続部Ｐとを電気的に接続している。ガンマロッド２１ａおよび給電点１２ａ，ｂは、一種のバラン回路２１を構成している。給電点１２ｂ、接続部Ｐの位置とガンマロッド２１ａとにより、平衡な受信信号を不平衡な信号に変換しインピーダンスマッチングが実現されている。バラン回路２１を構成するガンマロッド２１ａは、見返しリング３４の上面３４ａに配置された配線パターンからなる。アンテナ１０およびガンマロッド２１ａは、見返しリング３４の表面への薄膜形成、印刷、または予め作成された金属膜の貼り付けにより設けられてよい。また、アンテナ１０およびバラン回路２１のうち一部が見返しリング３４の内周側にある傾斜面３４ｋの上に設けられてもよい。

なお、アンテナ１０およびバラン回路２１は、見返しリング３４のようなアンテナ基材に設けられた溝の中に配置されてもよい。アンテナ１０やバラン回路２１の配線パターンを溝の中に配置することで、誘電体による波長短縮効果を得たり、配線パターンの他の物体との接触による破損を防ぐことができる。

給電点１２ａ，１２ｂのそれぞれには、導電ピン４１が接続されている。導電ピン４１の本数は２本であり、それぞれ上下方向に延びている。導電ピン４１は見返しリング３４の上下を貫通するスルーホールの中に配置されている。導電ピン４１のうち１つはガンマロッド２１ａの給電点１２ａに接しており、もう一本はアンテナ１０の給電点１２ｂに接している。なお、２本の導電ピン４１の代わりに同軸ケーブル構造を有する同軸ピンが用いられてもよい。また、導電ピン４１の代わりに平行する２つの配線を有するフレキシブルプリント基板が用いられてもよい。なお、見返しリング３４にスルーホールを設ける代わりに、見返しリング３４の側面３４ｃに配置された配線により給電点１２ａ，１２ｂと見返しリング３４の下面３４ｄとを接続し、導電ピン４１とその配線とを見返しリング３４の下面３４ｄで接続してもよい。

アンテナ１０は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星から送信される周波数約１．６ＧＨｚの電波を受信する。ＧＰＳは、衛星測位システムの一種であって、地球の周囲を周回する複数のＧＰＳ衛星によって実現されている。また、アンテナ１０は準天頂衛星システムを構成する衛星やGLONASSから送信される電波を受信してもよく、Bluetooth（登録商標）規格等に従った約２．４ＧＨｚの電波を送受信してもよい。

アンテナ１０と風防ガラス３１との間には、平面視でリング状の目隠し領域６１が設けられている。目隠し領域６１は、例えば印刷により形成され、目隠し領域６１により、アンテナ１０が表側から視認されないようになっている。図１の例では、説明の容易のため、目隠し領域６１の裏側のアンテナ１０およびガンマロッド２１ａを明記している。なお、目隠し領域６１は設けられていなくてもよい。見返しリング３４は、ムーブメント５９と風防ガラス３１との間にあるリング状の部材であり、ベゼル３２または胴３８の内周面に沿って設けられている。ここで、見返しリング３４は高誘電材料が混ぜられた樹脂でできた高誘電体である。

文字板５１はムーブメント５９と風防ガラス３１との間、特に見返しリング３４とムーブメント５９との間に設けられている。ソーラーセル５３は文字板５１の下側（裏側）に設けられている。

図３は、アンテナ１０、バラン回路２１、受信回路２２の構成を概略的に示すブロック図である。衛星電波腕時計１は、アンテナ１０、バラン回路２１、受信回路２２、制御回路２６、駆動機構２８を含んでいる。平衡な特性を有するアンテナ１０の信号は、アンテナ１０に接続されるバラン回路２１により不平衡な信号に変換され、変換された信号は信号線を介して受信回路２２に入力される。ここで、図３では、説明の容易のため、平衡な特性を有するアンテナ１０と受信回路２２との間にバラン回路２１が記載されているが、バラン回路２１は平衡な信号を不平衡な信号に変換する回路を指していればよく、アンテナ１０とバラン回路２１との接続関係は必ずしも図３に示されるものでなくてよい。

受信回路２２はバラン回路２１と信号線および接地配線を介して接続されている。信号線は検査用の検査端子６３にも接続されており、接地配線は検査用の接地端子６４にも接続されている。受信回路２２は、アンテナ１０が受信し、バラン回路２１により不平衡に変換された信号を復号し、復号の結果得られる衛星信号の内容を示すビット列（受信データ）を出力する。より具体的には、受信回路２２は高周波回路（ＲＦ回路）及びデコード回路を含んでいる。高周波回路は、高周波数で動作し、アンテナ１０が受信したアナログ信号に対して増幅、検波を行って、ベースバンド信号に変換する。デコード回路は、高周波回路が出力するベースバンド信号を復号してＧＰＳ衛星から受信したデータの内容を示すビット列を生成し、制御回路２６に対して出力する。

制御回路２６は、衛星電波腕時計１に含まれる各種回路や機構を制御する回路であり、例えば、マイクロコントローラと、モータ駆動回路と、ＲＴＣ（ＲｅａｌＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）とを含む。制御回路２６は、受信データやＲＴＣが出力するクロックに基づいて時刻を取得し、取得された時刻にあわせて駆動機構２８に含まれるモーターを駆動する。駆動機構２８は、ステップモータであるモーターと、輪列と、を含んで構成される。モーターの回転を輪列が伝達することによって、例えば時針５２ａ、分針５２ｂ、及び秒針５２ｃのうちいずれかを回転させる。これにより現在時刻が表示される。

本実施形態にかかるバラン回路２１は、いわゆるガンママッチダイポールの原理により平衡な特性を有するアンテナ１０の信号を不平衡な信号に変換している。図４は、第１の実施形態にかかるバラン回路２１の動作原理を説明する図である。ここで、不平衡な信号を伝達する配線として同軸ケーブル２４が記載されているが、これは、図２における２本の導電ピン４１に相当し、同軸ケーブル２４のうち、中央の配線が信号線、信号線を囲む円筒状の配線が接地配線に相当する。

アンテナ１０の長さは受信周波数に対応する波長λの半分の長さ（λ／２）である。ここで、この波長λは、誘電体による波長短縮効果が反映された波長である。このアンテナ１０の中央つまり端部からλ／４に相当する位置に、同軸ケーブル２４の接地配線が接続される。同軸ケーブル２４の信号線はガンマロッド２１ａを介して、アンテナ１０の中央から一方の端部までの間で接続される。ガンマロッド２１ａはインピーダンスマッチングを行う配線である。ここで、アンテナ１０の位置に応じたインピーダンスを考えると、アンテナ１０の全体が半波長に相当するため、アンテナ１０の中央部のインピーダンスは０Ω、両端のインピーダンスは∞Ωとみなせる。アンテナ１０の中央部と両端の間に所望のインピーダンス値が存在する。その位置でガンマロッド２１ａとアンテナ１０とを接続することにより、インピーダンスが整合する。なお、ガンママッチダイポールに関して、ガンマロッド２１ａとアンテナ１０間の距離Ｓは受信周波数特性に影響をあたえる。この距離Ｓは０．００７λ程度とすることが好ましい。例えば、ＧＰＳの受信周波数が１．５７５ＧＨｚの場合は、距離Ｓは大凡１．２ｍｍとなる。また、図４におけるアンテナ１０の径ｄ１と、ガンマロッド２１ａの径ｄ２との比ｄ１：ｄ２は、２：１から３：１の間が好適である。なお、径ｄ１は、図１および２におけるアンテナ１０の線幅に相当し、径ｄ２は、図１および２におけるガンマロッド２１ａの線幅に相当する。

ガンママッチダイポールのようにコイルが不要な平衡不平衡変換の回路を用いることにより、バラン回路２１を見返しリング３４のような非導電部材の表面上に配線パターンとして配置することが容易になる。配線パターンとしてバラン回路２１が配置されると、厚みがないため、配置の自由度が向上する。例えば、バラン回路２１を風防ガラス３１とムーブメント５９との間や、風防ガラス３１と文字板５１との間に配置することが容易になる。なお、バラン回路２１をアンテナ１０の近くに配置することで、ムーブメント５９などの信号への影響を防ぎ、受信感度の向上を図ることもできる。

図１および図２の例では、バラン回路２１を構成するガンマロッド２１ａは平面視でアンテナ１０より外周側に配置されている。これにより、アンテナ１０が外装ケースの金属や外部の導体から受ける影響を軽減し、アンテナ１０の感度を向上させることができる。

本実施形態にかかるアンテナ１０およびバラン回路２１では、不平衡な信号を供給する配線である信号線と接地配線とが、バラン回路２１の配線パターンのみならずアンテナ１０の配線も介して電気的に接続されている。アンテナ１０の配線とバラン回路２１の配線とは並列には接続されておらず、これらの配線は直列に接続されている。一方、コイルを用いた一般的なバラン回路はアンテナを介さずに信号線と接地配線とを接続する。この違いにより、本実施形態では製造時や修理時にアンテナ１０と導電ピン４１等の配線との導通の確認を容易に行うことができる。

図５は、図１に示される衛星電波腕時計１の内部を示す平面図であり、裏蓋３９を開けて風防ガラス３１と反対側から内部を見た場合の平面図である。検査端子６３および接地端子６４は、回路基板４７上に配置されている。回路基板４７と裏蓋３９との間には電池４９等を固定するための固定部材４５が配置されているが、検査端子６３および接地端子６４は、固定部材４５には覆われておらず、裏蓋３９を外すだけで利用することができる。

図３に示されるように、検査端子６３は信号線に接続されており、接地端子６４は接地配線に接続されている。信号線と接地配線とはバラン回路２１のみでは接続されず、アンテナ１０の配線を介して接続されているため、検査端子６３と接地端子６４との間の導通を確認するだけでアンテナ１０およびバラン回路２１に関する接触不良などを検出することができる。一方、バラン回路２１として、コイルを用いた一般的な形式のもの、例えばチップバラン回路を用いる場合には、バラン回路２１内で信号線と接地線がコイルを介して短絡しているか、分離絶縁している。そのため、検査端子６３と接地端子６４との間の導通を確認するだけではバラン回路２１の一部しか確認できない。この場合に検査端子６３と接地端子６４とを用いてアンテナ１０に関する接触不良を検出するには、スペクトラムアナライザー等の高価な機器を用いて周波数特性を計測しなければならない。この違いにより、本実施形態にかかる衛星電波腕時計１の製造または修理時に、より容易に検査することができる。

ここで、アンテナ１０およびバラン回路２１の配置は、図１，２の例と異なっていてもよい。例えば、アンテナ１０とバラン回路２１のうち配線長が長い方、または配置面積の大きい方を、見返しリング３４の上面３４ａの外周側に配置してもよい。バラン回路２１がガンマロッド２１ａを含む場合、ガンマロッド２１ａをアンテナ１０より内側に配置してよい。これにより、見返しリング３４の内周側からみて配線が配置されない領域が広くなり、デザインの自由度を高め審美性を高めやすくなる。

また、バラン回路２１が見返しリング３４の上面３４ａや傾斜面３４ｋと異なる面に配置されてもよい。図６は、衛星電波腕時計１の他の一例を示す部分断面図である。図６の例では、バラン回路２１のガンマロッド２１ａが、見返しリング３４の外側の側面３４ｃに配線パターンとして配置されている。見返しリング３４のこの側面３４ｃは、ベゼル３２の内周面に対向している。ガンマロッド２１ａとベゼル３２の内周面との距離が所定の値より大きくなるように配置されている。さらに、図６の例ではベゼル３２の内周面と見返しリング３４との間には絶縁体からなる絶縁部材６６が配置されており、絶縁部材６６によりバラン回路２１とベゼル３２との接触が防がれている。バラン回路２１を見返しリング３４と外装ケースとの間に配置することで、見返しリング３４の上面３４ａや傾斜面３４ｋなどのうち配線が配置される領域が狭くなり、デザインの自由度を高め審美性を高めやすくなる。ベゼル３２が金属などの導電性部材である場合は、絶縁部材６６を高誘電率の部材とするとよい。高誘電率の部材により金属による影響を軽減できるためである。なお、絶縁部材６６はパッキンであってよく、また、絶縁部材６６は設けられなくてもよい。なお、ベゼル３２がセラミックスのような非導電性部材である場合には、絶縁部材６６が設けられなくてもよい。

図７は衛星電波腕時計１の他の一例を示す平面図であり、図８は図７に示される衛星電波腕時計１のVIII−VIII切断線における断面図である。図７および図８の例では、バラン回路２１は、平面視において、アンテナ１０の少なくとも一部と重なっている。より具体的には、見返しリング３４は、上面３４ａと、その上面３４ａと所定の間隔を有しかつ対向する裏面３４ｂとを有し、上面３４ａにアンテナ１０が配置され、裏面３４ｂにガンマロッド２１ａが配置される。アンテナ１０の接続部Ｐとガンマロッド２１ａとは、見返しリング３４に設けられたスルーホール内に設けられた配線により電気的に接続されている。図７及び図８の例では、アンテナ１０はバラン回路２１より風防ガラス３１に近い。これにより、審美性を高めつつ、アンテナ１０とガンマロッド２１ａとの間隔を確保することができる。なお、図７の例では目隠し領域６１が記載されていないが、目隠し領域６１が設けられてもよい。また、いくらか受信感度が低下する可能性はあるものの、バラン回路２１が上面３４ａに設けられ、アンテナ１０が裏面３４ｂに設けられてもよい。

図９は、衛星電波腕時計１の他の一例を示す部分断面図である。図９の例では、図２の例と異なり、アンテナ１０およびバラン回路２１が風防ガラス３１の下側の面に形成されている。図９の例では、風防ガラス３１が非導電性のアンテナ基材となっている。さらにいえば風防ガラス３１の下側の面には目隠し領域６１が形成されており、その目隠し領域６１のさらに裏側の面にアンテナ１０およびバラン回路２１が形成されている。なお、図９の例において、アンテナ１０がバラン回路２１の外側に配置されてもよいし、バラン回路２１が見返しリング３４とベゼル３２との間に形成されてもよい。

アンテナ１０ａおよびバラン回路２１は、見返しリング３４とベゼル３２との間に設けられたアンテナ基材である高誘電部材３６に設けられてもよい。図１０は、衛星電波腕時計１の他の一例を示す部分断面図である。図１０の例では、図２の例と異なり、アンテナ１０およびバラン回路２１のガンマロッド２１ａは、高誘電部材３６の上面３６ａに配線パターンとして配置されている。高誘電部材３６はベゼル３２の内周面に沿うように設けられたリング状の部材であり、見返しリング３４は、高誘電部材３６の上側および内周側を覆っている。ガンマロッド２１ａはアンテナ１０の外側に配置されている。ガンマロッド２１ａの給電点１２ａと、アンテナ１０に接続される給電点１２ｂとは、導電ピン４１と接触している。導電ピン４１は高誘電部材３６の上下を貫通するスルーホールの中に配置されている。

図１１は、衛星電波腕時計１の他の一例を示す部分断面図である。図１１の例では、図１０の例と異なり、バラン回路２１のガンマロッド２１ａが、高誘電部材３６の外側の側面３６ｃに配線パターンとして配置されている。高誘電部材３６の側面３６ｃは、ベゼル３２の内周面に対向している。図６の例と同様に、ガンマロッド２１ａとベゼル３２の内周面との距離が所定の値より大きくなるように配置されている。ベゼル３２の内周面と見返しリング３４との間には絶縁体からなる絶縁部材６６が配置されているが、絶縁部材６６は配置されなくてもよい。

図１２は、衛星電波腕時計１の他の一例を示す部分断面図である。図１２の例では、図１０の例と異なり、バラン回路２１のガンマロッド２１ａが、高誘電部材３６の下面３６ｄに配置されている。高誘電部材３６には上下に貫通するスルーホールが設けられ、アンテナ１０の接続部Ｐとガンマロッド２１ａとは、スルーホール内に設けられた配線により電気的に接続されている。

アンテナ１０とバラン回路２１とが互いに異なる非導電性の部材に配置されてもよい。図１３は、衛星電波腕時計１の他の一例を示す部分断面図である。図１３の例では、図９の例と異なり、アンテナ１０が風防ガラス３１の下側の面に配置され、バラン回路２１のガンマロッド２１ａが見返しリング３４の上面３４ａに配置されている。アンテナ１０およびガンマロッド２１ａは非導電性の部材の上に配置された配線パターンである。図１３の例でも、アンテナ１０とバラン回路２１とが平面視で重なるため、審美性を高めつつ、アンテナ１０とガンマロッド２１ａとの間隔を取ることができる。なお、アンテナ１０とガンマロッド２１ａの位置は反対でもよいが、図１３の例の方が給電にかかる配線を簡略にすることができる。

図１４は、衛星電波腕時計１の他の一例を示す部分断面図である。図１４の例では、図１０の例と異なり、見返しリング３４の裏面３４ｂにアンテナ１０が配線パターンとして配置され、高誘電部材３６の上面３６ａにバラン回路２１のガンマロッド２１ａが配線パターンとして配置される。

［第２の実施形態］
以下では第２の実施形態にかかる衛星電波腕時計１について説明する。第２の実施形態にかかる衛星電波腕時計１は、第１の実施形態と異なる原理で動作するバラン回路２１を有する。以下では主に第１の実施形態との相違点について説明する。

図１５は、第２の実施形態にかかる衛星電波腕時計１のバラン回路２１の動作原理を説明する図である。本実施形態では、２本のアンテナ１０ａ，１０ｂがいわゆるダイポールアンテナを構成しており、アンテナ１０ａの給電点１２ａは同軸ケーブル２４の信号線に接続されている。また、アンテナ１０ａの給電点１２ａ側の端とアンテナ１０ｂの給電点１２ｂ側の端とは、アンテナ間配線２１ｃにより電気的に接続されている。アンテナ間配線２１ｃの長さは受信電波の波長の２分の１に相当し、アンテナ１０ｂの給電点１２ｂにおける電位や電流が、アンテナ１０ａの給電点１２ａにおける電位や電流を反転させたものに相当するようにアンテナ間配線２１ｃの長さが決定されている。アンテナ間配線２１ｃの長さは、例えば、真空状態に配置されていれば受信電波の本来の波長の２分の１であり、近くに誘電体が存在する場合は、誘電体により短縮された波長の２分の１になる。アンテナ間配線２１ｃにより、アンテナ１０ａの電流分布とアンテナ１０ｂの電流分布とが反転し、不平衡な信号が入力されてもダイポールアンテナが機能する。

給電点１２ｂと同軸ケーブル２４の接地配線とは、接地調整配線２１ｄを介して電気的に接続されている。接地調整配線２１ｄの長さは受信電波の波長の４分の１に相当し、接地調整配線２１ｄと給電点１２ｂとの接続部におけるインピーダンスが最大になるように長さが決められている。接地調整配線２１ｄの長さは、より具体的には、例えば、真空状態に配置されていれば受信電波の本来の波長の４分の１であり、近くに誘電体が存在する場合は、誘電体により短縮された波長の４分の１になる。これにより、接地配線に不要な信号が流れることを防ぐことができる。

アンテナ間配線２１ｃおよび接地調整配線２１ｄとはバラン回路２１を構成しており、これらにより、バラン回路２１は平衡な受信信号を不平衡な信号に変換する。なお、同軸ケーブル２４は不平衡な信号を供給する配線の一例として記載されているにすぎず、実際は同軸でない２本の配線であってよい。また、インピーダンス整合が取れない場合は、同軸ケーブル２４より受信回路２２側にインピーダンスマッチングをする回路を設けてもよい。なお、給電点１２ｂはアンテナ１０ｂの近くに配置される。給電点１２ｂがアンテナ１０ｂから離れると、給電点１２ｂとアンテナ１０ｂとの間の配線がアンテナの一部となりやすくなり、ノイズ等が発生しやすくなるからである。

次に、図１５に示されるバラン回路２１の衛星電波腕時計１へのより具体的な実装について説明する。図１６は、衛星電波腕時計１の高誘電部材３６の一例を示す斜視図である。図１７は、図１６に示される高誘電部材３６を含む衛星電波腕時計１の部分断面図である。図１６に示される高誘電部材３６は、見返しリング３４により覆われている。見返しリング３４は透明であってもよいし、不透明であってもよい。

図１６の例において、アンテナ１０ａ，１０ｂは、高誘電部材３６の傾斜面３６ｋに配線パターンとして設けられ、文字板５１の外周に沿って延びる弧状の電極である。アンテナ１０ａの一方の端部（内側端）とアンテナ１０ｂの一方の端部（内側端）とは隣接しており、アンテナ１０ａの内側端は給電点１２ａに直接的に接続されている。接地調整配線２１ｄは、高誘電部材３６の上面３６ａに配線パターンとして設けられる。接地調整配線２１ｄはアンテナ１０ｂに沿ってアンテナ１０ｂの外側を延びる第１の部分配線と、第１の部分配線の外側を第１の部分配線に沿って延びる第２の部分配線とを有する。第１の部分配線の一端はアンテナ１０ｂの内側端に接続され、第１の部分配線の他端は第２の部分配線の一端と電気的に接続されている。第２の部分配線の他端は給電点１２ｂに接続されている。第１の部分配線と第２の部分配線とは隣接しかつ電流の向きが互いに反対であり、磁界による影響が軽減されている。

アンテナ間配線２１ｃは、非導電性の高誘電部材３６の傾斜面３６ｋに配線パターンとして設けられている。アンテナ間配線２１ｃは、アンテナ１０ａの内側端に接続しアンテナ１０ａの内側をアンテナ１０ａに沿って延びる第１の部分配線と、アンテナ１０ｂの内側端に接続しアンテナ１０ｂの内側をアンテナ１０ｂに沿って延びる第２の部分配線と、第１の部分配線および第２の部分配線の内側に隣接して延びる第３の部分配線とを含む。第１の部分配線のうちアンテナ１０ａと反対側の端部は第３の部分配線の一端に接続され、第２の部分配線のうちアンテナ１０ｂと反対側の端部は第３の部分配線の他端に接続されている。第１の部分配線および第２の部分配線を流れる電流の向きは第３の部分配線と反対であり、磁界による影響が軽減されている。

ここで、アンテナ１０ａまたは１０ｂと、アンテナ間配線２１ｃとの間隔ｈ１と、接地調整配線２１ｄの第１の部分配線とアンテナ１０ｂとの間隔ｈ２は、適当に定めてよい。間隔ｈ１および間隔ｈ２により配線容量が変化するため、間隔ｈ１およびｈ２は、必要なインピーダンスに応じて決定されてよい。なお、間隔ｈ１は、より具体的には、アンテナ間配線２１ｃの第１の部分配線とアンテナ１０ａとの間隔またはアンテナ間配線２１ｃの第２の部分配線とアンテナ１０ｂとの間隔である。

ここで、アンテナ１０ａ，１０ｂ、アンテナ間配線２１ｃ、接地調整配線２１ｄは、高誘電部材３６の表面に設けられた溝の中に配置されている。これにより、波長短縮効果を向上させ、配線パターンが他の物体と接触することによる破損を防ぐことができる。また、高誘電部材３６に配線パターンが入る溝を形成せず、単に表面に配線パターンが配置されていてもよい。配線パターンが高誘電部材３６の表面より突き出ていてもよい。なお、給電点１２ａ，１２ｂは、高誘電部材３６を上下方向に貫通する導電ピン４１を介して受信回路２２に接続されている。

このように、第１の実施形態と異なる原理で動作するバラン回路２１も非導電性の部材の上に配線パターンとして形成することが可能である。配線パターンとしてバラン回路２１が配置されると、厚みがないため、配置の自由度が向上し、受信感度を向上させやすくなる。

接地調整配線２１ｄやアンテナ間配線２１ｃの形状は、図１６のものと異なっていてもよい。図２１は、アンテナ１０ａ，１０ｂおよびバラン回路２１の他の一例を概略的に示す図である。図２１の例では、図１６の例と異なり、接地調整配線２１ｄの第１の部分配線とアンテナ１０ｂとの間隔が、アンテナ１０ｂの内側端から離れるにつれ増加している。より具体的には、接地調整配線２１ｄの第１の部分配線は、互いにアンテナ１０ｂとの間隔が異なる第１の部分および第２の部分を含み、第２の部分配線は、それぞれ第２の部分および第１の部分に隣接する第３の部分および第４の部分を含む。

第１の部分はアンテナ１０ｂの内側端に接続され、アンテナ１０ｂとの間隔ｈ３が一定になるように延びる。第２の部分は、第１の部分のうちアンテナ１０ｂと反対側の端に接続され、アンテナ１０ｂとの間隔ｈ２が一定になるように延びる。間隔ｈ２は、間隔ｈ３より大きい。第３の部分は、第２の部分のうち第１の部分と反対の端に電気的に接続し、第２の部分の外側に隣接している。第４の部分は、第３の部分のうち第２の部分と反対側の端と接続し、第１の部分に隣接して給電点１２ｂまで延びている。

図２１に示される形状では、間隔ｈ２を調整することでバラン回路２１のインピーダンスを調整しつつ、間隔ｈ３を小さくすることで給電点１２ｂをアンテナ１０ｂに近づけることができる。図２１の例では間隔ｈ２，ｈ３が内側端から離れるにつれ２段階に変化しているが、３段階以上に変化してもよいし、間隔が連続的に変化してもよい。なお、アンテナ間配線２１ｃの第１の部分配線および第２の部分配線とアンテナ１０ａ，１０ｂとの間隔についても内側端から離れるにつれ変化してよい。

アンテナ１０ａ，１０ｂおよびバラン回路２１の配置は、図１６、図１７と異なっていてもよい。例えば、アンテナ１０ａ，１０ｂとバラン回路２１とが互いに異なる非導電性の部材に配置されてもよい。

図１８は、風防ガラス３１、見返しリング３４および高誘電部材３６の他の一例を示す斜視図である。図１９は図１８に示される風防ガラス３１の斜視図であり、図２０は図１８に示される高誘電部材３６の斜視図である。図１８から２０の例では、図１６，１７の例と異なり、アンテナ１０ａ，１０ｂは風防ガラス３１の裏側に配置され、風防ガラス３１および図示しない文字板５１の周縁に沿って延びている。バラン回路２１を構成するアンテナ間配線２１ｃおよび接地調整配線２１ｄは高誘電部材３６の上面３６ａに配置される。アンテナ１０ａ，１０ｂの内側端は、高誘電部材３６に配置された給電点１２ａおよび接地調整配線２１ｄの第１の部分の一端のそれぞれと電気的に接続され、見返しリング３４を貫通するピンにより電気的に接続されている。

アンテナ間配線２１ｃは、平面視でアンテナ１０ａ，１０ｂと重なっており、アンテナ間配線２１ｃの第１の部分、第２の部分、第３の部分は、アンテナ１０ａ，１０ｂに沿って延びている。また、第３の部分は、第１および第２の部分より外側に配置されている。接地調整配線２１ｄは、アンテナ間配線２１ｃより内側に配置されている。

図１８から２０の例では、平面視においてアンテナ１０ａ，１０ｂとバラン回路２１が設けられる領域が小さくなり、審美性を向上させることが容易になる。なお、アンテナ１０ａ，１０ｂが視認されることを防ぐため、風防ガラス３１に目隠し領域６１が設けられてもよい。また、アンテナ間配線２１ｃおよび接地調整配線２１ｄを高誘電部材３６ではなく見返しリング３４に設けてもよい。

なお、給電点１２ｂとアンテナ１０ｂとの間に設けられる接地調整配線２１ｄは、いわゆるメアンダ形状であってもよい。メアンダ形状とは、配線が何度も折り返して蛇行する形状である。

これまでに、衛星電波腕時計１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は例えば腕時計と異なる携帯用の小型の時計にも適用できる。

１衛星電波腕時計、１０，１０ａ，１０ｂアンテナ、１２ａ，１２ｂ給電点、２１バラン回路、２１ａガンマロッド、２１ｃアンテナ間配線、２１ｄ接地調整配線、２２受信回路、２４同軸ケーブル、２６制御回路、２８駆動機構、３１風防ガラス、３２ベゼル、３３，３７パッキン、３４見返しリング、３４ａ上面、３４ｂ裏面、３４ｃ側面、３４ｄ下面、３４ｋ傾斜面、３６高誘電部材、３６ａ上面、３６ｃ側面、３６ｄ下面、３６ｋ傾斜面、３８胴、３９裏蓋、４１導電ピン、４５固定部材、４７回路基板、４９電池、５１文字板、５２ａ時針、５２ｂ分針、５２ｃ秒針、５３ソーラーセル、５４地板、５５日板、５９ムーブメント、６１目隠し領域、６３検査端子、６４接地端子、６６絶縁部材、Ｐ接続部、Ｓ距離、ｄ１，ｄ２径。

Claims

文字板と、
平衡な特性を有するアンテナ電極と、
前記アンテナ電極により生じ平衡な特性を有する信号を不平衡な特性の信号に変換するバラン回路であって、非導電部材の上に配置された配線パターンからなるバラン回路と、
前記バラン回路により変換された信号が入力される受信回路と、
前記文字板、前記アンテナ電極、前記バラン回路および前記受信回路が配置されるケースと、
を有し、
前記アンテナ電極は、前記バラン回路が配置される非導電部材に配置される、
電波時計。
請求項１に記載の電波時計において、
前記非導電部材を構成する面のうち、前記バラン回路が配置される面と、前記アンテナ電極が形成される面とは異なる、
電波時計。
請求項１または２に記載の電波時計において、
前記アンテナ電極は平面視において、前記文字板の外周に沿って配置される、
電波時計。
請求項１から３のいずれかに記載の電波時計において、
前記バラン回路は、平面視において、前記アンテナより外側に配置される、
電波時計。
請求項１から４のいずれかに記載の電波時計において、
前記バラン回路は、平面視において、前記アンテナ電極の少なくとも一部と重なっている、
電波時計。
請求項３に記載の電波時計において、
前記文字板を覆う風防をさらに含み、
前記アンテナ電極は、前記バラン回路より前記風防に近い、
電波時計。
請求項１から６のいずれかに記載の電波時計において、
前記アンテナ電極は前記非導電部材の上面に配置され、
前記バラン回路は前記非導電部材の下面に配置される、
電波時計。
請求項１から６のいずれかに記載の電波時計において、
前記アンテナ電極は前記非導電部材の上面に配置され、
前記バラン回路は前記非導電部材を構成する面のうち前記ケースと対向する面に配置される、
電波時計。
請求項１から６のいずれかに記載の電波時計において、
前記バラン回路と前記ケースとの間に絶縁体が配置される、
電波時計。
請求項９に記載の電波時計において、
前記絶縁体はパッキンである、
電波時計。
文字板と、
平衡な特性を有するアンテナ電極と、
前記アンテナ電極により生じ平衡な特性を有する信号を不平衡な特性の信号に変換するバラン回路であって、非導電部材の上に配置された配線パターンからなるバラン回路と、
前記バラン回路により変換された信号が入力される受信回路と、
前記文字板、前記アンテナ電極、前記バラン回路および前記受信回路が配置されるケースと、
を有し、
前記非導電部材は見返しである、
電波時計。
文字板と、
平衡な特性を有するアンテナ電極と、
前記アンテナ電極により生じ平衡な特性を有する信号を不平衡な特性の信号に変換するバラン回路であって、非導電部材の上に配置された配線パターンからなるバラン回路と、
前記バラン回路により変換された信号が入力される受信回路と、
前記文字板、前記アンテナ電極、前記バラン回路および前記受信回路が配置されるケースと、
を有し、
前記バラン回路は見返しに配置される、
電波時計。
文字板と、
平衡な特性を有するアンテナ電極と、
前記アンテナ電極により生じ平衡な特性を有する信号を不平衡な特性の信号に変換するバラン回路であって、非導電部材の上に配置された配線パターンからなるバラン回路と、
前記バラン回路により変換された信号が入力される受信回路と、
前記文字板、前記アンテナ電極、前記バラン回路および前記受信回路が配置されるケースと、
を有し、
前記アンテナ電極および前記バラン回路はガンママッチダイポールアンテナを構成し、
前記アンテナ電極は１本の配線であり、
前記バラン回路は、前記アンテナ電極の中央部と、前記アンテナ電極のうち前記中央部と端部との間の点とに接続される、
電波時計。
文字板と、
平衡な特性を有するアンテナ電極と、
前記アンテナ電極により生じ平衡な特性を有する信号を不平衡な特性の信号に変換するバラン回路であって、非導電部材の上に配置された配線パターンからなるバラン回路と、
前記バラン回路により変換された信号が入力される受信回路と、
前記文字板、前記アンテナ電極、前記バラン回路および前記受信回路が配置されるケースと、
を有し、
前記アンテナ電極はダイポールアンテナを構成する第１のアンテナ電極と第２のアンテナ電極とを含み、
前記バラン回路は、前記第１のアンテナ電極の内側の端部と前記第２のアンテナ電極の内側の端部とを電気的に接続し、受信電波の波長の半分の長さに相当する第１の配線と、前記第２のアンテナ電極の前記内側の端部に接続され、前記受信電波の波長の４分の１の長さに相当する第２の配線と、を含み、
前記第２の配線は、前記第２のアンテナ電極に隣接され当該第２のアンテナ電極の前記内側の端部に接続される第１の部分配線と、前記第１の配線に接続され前記第１の配線に隣接する第２の部分配線とを含む、
電波時計。
請求項１４に記載の電波時計において、
前記第１の部分配線と前記第２のアンテナ電極との間隔は、前記第２のアンテナ電極の内側の端部から離れるにつれて増加する、
電波時計。
文字板と、
平衡な特性を有するアンテナ電極と、
前記アンテナ電極により生じ平衡な特性を有する信号を不平衡な特性の信号に変換するバラン回路であって、非導電部材の上に配置された配線パターンからなるバラン回路と、
前記バラン回路により変換された信号が入力される受信回路と、
前記文字板、前記アンテナ電極、前記バラン回路および前記受信回路が配置されるケースと、
を有し、
前記アンテナ電極はダイポールアンテナを構成する第１のアンテナ電極と第２のアンテナ電極とを含み、
前記バラン回路は、前記第１のアンテナ電極の内側の端部と前記第２のアンテナ電極の内側の端部とを電気的に接続し、受信電波の波長の半分の長さに相当する第１の配線と、前記第２のアンテナ電極の前記内側の端部に接続され、前記受信電波の波長の４分の１の長さに相当する第２の配線と、を含み、
前記第１の配線は、前記第１および第２の電極のうち少なくとも一方に隣接する部分を含み、
前記第１の配線の前記部分と前記第１および第２のアンテナ電極のうち前記少なくとも一方との間隔が前記第１および第２のアンテナ電極の内側の端部から離れるにつれ変化する、
電波時計。
請求項１から１６のいずれかに記載の電波時計において、
検査電極をさらに含み、
前記検査電極は、前記バラン回路および前記アンテナ電極を介して接地配線に電気的に接続されている、
電波時計。