JP2581027B2

JP2581027B2 - アンテナ回路及び腕装着型無線機

Info

Publication number: JP2581027B2
Application number: JP7066581A
Authority: JP
Inventors: 範夫浜
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPH07297623A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型携帯無線機の、特
にアンテナ回路と、それを用いる腕装着型無線機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人体の影響による腕装着時と
腕非装着時でのアンテナ共振回路のずれが課題になって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、腕に装着す
るための腕バンドと一体になったループアンテナを有す
るアンテナ回路、及び、腕装着型無線機に対して適用さ
れる。

【０００４】すなわち、ループアンテナが腕を周回する
形で装着されることから、ループアンテナの長さが、使
用する個人によって異なる。すると、ループアンテナの
インダクタンスの値が個人によって異なるわけであるか
ら、アンテナ回路の共振周波数は、個人によってまちま
ちの値となり、ループアンテナの利得のばらつきとな
る。これは、各個人の無線機の感度に影響を与え、はな
はだしく、共振周波数がずれれば、送受信できなくなる
恐れがある。

【０００５】一方、ループアンテナを腕に装着した場
合、人体の影響により、共振周波数がずれる。このこと
は、腕に装着しない状態で送受信できても、腕に装着す
ると、送受信できなくなる可能性があるということであ
る。

【０００６】これらは、アンテナ回路の共振周波数がず
れるために生ずる現象であるから、もとの共振周波数に
戻してやればよいが、これをループアンテナの使用者が
手作業で行なうのは、非常にわずらわしく、非現実的で
ある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、アンテナ回路の
共振周波数のずれを自動的に補正し、常に一定の周波数
に共振周波数を保つことができるアンテナ回路を提供す
る。

【０００８】また、かかるアンテナ回路を取り付けた本
発明の腕装着型無線機は、使用する個人の腕の太さに関
係なく、また、腕装着時、非装着時を問わず、常に一定
の感度で送受信できる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のアンテナ回路は、腕に装着するための腕バ
ンドと一体になっているループアンテナと、前記ループ
アンテナに接続される第１可変容量ダイオードとが特定
の周波数に対して共振するように構成されており、前記
ループアンテナはその長さが可変であって、前記アンテ
ナ回路に接続される第２可変容量ダイオードと、前記第
２可変容量ダイオードの容量を前記ループアンテナの長
さに応じて随時変化させるための、前記第２可変容量ダ
イオードに印加する制御電圧を発生する電圧発生回路と
を有し、前記ループアンテナの長さに応じて前記アンテ
ナ回路の共振周波数のずれを自動的に補正することを特
徴とする。

【００１０】また、本発明の腕装着型無線機は、腕バン
ドに設けられたループアンテナと、前記腕バンドを腕に
着脱可能とするバンド結合手段と、前記ループアンテナ
と共振回路をなす可変容量ダイオードとを備え、前記可
変容量ダイオードの容量値を前記ループアンテナの腕装
着時と腕非装着時とで所定の値に変えるよう制御する制
御手段を有し、前記ループアンテナの腕装着時と腕非装
着時との間の前記共振回路の共振周波数のずれを自動的
に補正することを特徴とする。

【００１１】さらに、前記ループアンテナは、第１の腕
バンド内に設けられた第１のアンテナ体と、第２の腕バ
ンド内に設けられた第２のアンテナ体と、からなること
を特徴とする。

【００１２】また、前記バンド結合手段が、前記第１の
アンテナ体と前記第２のアンテナ体との電気的結合をし
ているか否かを検知する検知手段を有し、前記制御手段
は、前記検知手段により制御されることを特徴とする。

【００１３】

【作用】先に述べたように、本発明の目的とすること
は、腕の太さや、腕装着時と非装着時によって、ループ
アンテナのインダクタンスの値の変化によって生ずる共
振周波数の変化を自動的に補正することにある。その手
段として、ループアンテナに付属するコネクタ部に電気
的結合容量を含ませ、または、可変容量ダイオードを接
続し、これらの電気的結合容量を自動的に変化させる。
一般に、ループアンテナが長くなると、インダクタンス
が増加するので、電気的結合容量を小さくする。逆に、
ループアンテナが短くなると、インダクタンスが減少す
るので、電気的結合容量を大きくする。このように変化
させることで、共振周波数は一定に保つことができる。

【００１４】また、腕装着時と非装着時でインダクタン
スが変わった場合、それに見合うだけの直流電圧変化
を、電圧発生器から可変容量ダイオードに与えてやれ
ば、電気的結合容量を自動的に変化させることができ、
共振周波数を一定に保つことができる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明のうち、ループアンテナのコ
ネクタ部に電気的結合容量を持たせるアンテナ回路を腕
時計用バンドとコネクタに応用した例である。腕バンド
１０１，１０２は、合成皮革などの絶縁体でできてお
り、互いに尾錠１０３で接続される。尾錠１０３には、
金属板１０５が付属している。金属板１０５は、尾錠１
０３の中間に腕バンド１０２を横切るように取り付けら
れており、図のごとく、表面から見た尾錠ｌ０３の面積
に比べ、十分大きい面積をもつ。また、金属板ｌ０５
は、腕バンドｌ０ｌの内部に含まれているループアンテ
ナｌ０６に裏面から接続されている。ループアンテナｌ
０４，１０６は、銅などの導電体でできている。

【００１６】腕バンド１０２の内部にあるループアンテ
ナｌ０４は、腕バンド１０２の末端へ行くにしたがっ
て、その横幅が狭くなっている。腕の細い人の場合、腕
バンドｌ０２は、余りの部分が多くなる。

【００１７】つまり、腕バンド１０１，１０２の腕周回
長は短くなるが、金属板１０５とループアンテナｌ０４
が重なり合う面積は大きくなる。この重なり合う部分で
電気的結合容量が発生し、この場合の電気的結合容量は
大きくなる。

【００１８】逆に、腕の太い人の場合、腕バンド１０２
の余りの部分は少なくなる。つまり、腕バンドｌ０１，
ｌ０２の腕周回長は長くなるが、金属板ｌ０５とループ
アンテナ１０４の重なる面積は小さくなる。

【００１９】この場合，電気的結合容量は小さくなる。

【００２０】尚、腕バンドに含まれるループアンテナ１
０４は、金属板１０５よりも先端部では、アンテナとし
て機能しない。したがって、ループアンテナが長いとい
う意味は、金属板１０５の位置から、ループアンテナｌ
０４の先端部とは、反対側の部分が長いということを表
わす。

【００２１】図２は、図１の構造の電気的等価回路であ
る。ループアンテナ１０４，１０６は、コイルで表わさ
れ、インダクタンス１０４ａ，１０６ａをもつ。また、
金属板１０５とループアンテナ１０４が重なってできる
電気的結合容量１０７ａと、共振回路を構成する別の電
気的結合容量１０８ａがある。

【００２２】電気的結合容量１０８ａは、固定容量ある
いは、可変容量ダイオードと固定容量を組み合わせた、
可変容量が考えられる。この容量１０８ａの両端子１０
９ａ，ｌ０９ｂか、またはその一方を用いて、高周波信
号を取り出す。

【００２３】このインダクタンス１０４ａ，１０６ａの
和と、電気的結合容量１０７ａ，１０８ａのそれぞれの
逆数の和の逆数との積を一定にすることで、常に同じ共
振周波数を保つことができる。

【００２４】これらを等式で表現すると、インダクタン
スｌ０４ａ，１０６ａをＬ_104a，Ｌ_l06a、電気的結合容
量１０７ａ，ｌ０８ａをＣ_l07a，Ｃ_108a、共振周波数を
ｆとすれば、

【００２５】

【数１】

【００２６】という関係が成り立つ。ｆを一定の値にす
るには、

【００２７】

【数２】

【００２８】となればよい。

【００２９】３式の関係を保ちつつ、ループアンテナ１
０４，１０６の長さが若干短くなったときのインダクタ
ンス１０４ａ，１０６ａの変化を補償するような電気的
結合容量１０７ａの値を理論的に求める。

【００３０】インダクタンスｌ０４ａ，１０６ａは、尾
錠１０３で高周波的につながり、ｌ本のインダクタンス
になる。

【００３１】このインダクタンスの値をＬ_totalとする
と、

【００３２】

【数３】

【００３３】となる。

【００３４】ここで、Ｋは長岡係数、μοは真空におけ
る透磁率、Ｓはループアンテナ１０４，１０６を尾錠１
０３で接続したあとの開ロ面積、Ｎはループアンテナの
巻数、はループアンテナの横幅である。

【００３５】ループアンテナが構成する開口面積Ｓは、
開口部を円型とし、その半径をａとすれば、Ｓ＝πα²（５式）である。いま、ループアンテナの長さが若干短くなった
とすると、短くなった量をΔαとおけば、このときの開
口面積Ｓ´は、

【００３６】

【数４】

【００３７】（６式）を（４式）に代入すれば、ループ
アンテナの長さが短くなったときのＬ_totalが求められ
る。

【００３８】ループアンテナが短くなる前と後のＬ
_totalの値の比は開ロ面積Ｓの比に比例し、その比△Ｌ
_totalは、

【００３９】

【数５】

【００４０】（７式）を見れば、Δαが大きくなると、
ΔＬ_totalは１より小さくなって、Δα＝０すなわち、
ループアンテナの長さを変えない時に比べＬ_totalの値
が小さくなることがわかる。

【００４１】さて、次は、電気的結合容量１０７ａを求
める。

【００４２】

【数６】

【００４３】Σは、物質の誘電率、Ａは、ループアンテ
ナｌ０４が、金属板１０５と重なり合う部分の面積、ｄ
は両者の金属面間の距離である。Σは、ループアンテナ
１０４をおおっている、腕バンド１０２の材質と、腕バ
ンド１０２の裏面と金属板ｌ０５との微小空間の誘電率
から求まる。

【００４４】ここで、Ｃ_l08a＞＞Ｃ_l07aとすると、図２
の共振回路の共振周波数に影響する電気的結合容量
は、Ｃ_107aで近似できる。したがって、

【００４５】

【数７】

【００４６】３式、４式に示すように、Ｌ_totalとＣ
_totalの積は一定である必要がある。したがって、７式
で求めた、ループアンテナが短くなったときの、△Ｌ
_totalの値は、Ｃ_totalの変化の比△Ｃ_totalによって補
償してやればよい。３式を変形して、この意味を等式で
表わすと、

【００４７】

【数８】

【００４８】となる。８式、９式から、△Ｃ_totalの値
は、電気的結合容量Ｃ_l07aの面積Ａの変化量におきかえ
られる。したがって、面積Ａは△αの関数とみて、

【００４９】

【数９】

【００５０】となる。βは、△α＝０のときの面積であ
る。△αが大きくなる、つまり、ループアンテナの長さ
が短くなるとＡ（△α）の値は大きくなり、Ｃ_l07aの値
が大きくなる。したがって、Ｌ_totalの変化の比△Ｌ
_totalを補償できる。そして、図３は、ｌ３式を表現し
た図であるが、一く△αく２πａの範囲でＡ（△α）を
変化させることによって△Ｌ_totalを補償できる。そ
して、図ｌに示す、ループアンテナｌ０４は、その先
端にいくに従って幅が狭くなっているが、その幅は、ル
ープアンテナｌ０４と金属板ｌ０５が重なる面積が、１
３式に従うように決めてやればよい。

【００５１】一方、Ｃ_108a＞＞Ｃ_107aが成り立たない場
合は、Ｃ_totalにはＣ_108aの値も考慮する必要がある
が、その場合でも、Ａ（△α）の式には、Ｃ_108aが含ま
れるが、理論計算で求められ、その関数に従って、ルー
プアンテナ１０４の幅を決めればよい。

【００５２】このようにして、ループアンテナの長さが
△αだけ変わると、自動的にＡ（△α）が決まり、補償
後の電気的結合容量Ｃ_107aが決まるわけである。

【００５３】このようにして決まったＣ_107aはループア
ンテナの長さを短くしたときのＬtotalとともに共振回
路を形成するが、その共振周波数は、ループアンテナの
長さを短くする前に比べて、変わらない。このようにし
て、本発明の目的が達成されるわけである。

【００５４】すなわち、腕の細い人の場合は腕を周回す
る腕バンド１０１，１０２に含まれるループアンテナ１
０４，１０６の周回長は短くなり、そのインダクタンス
１０４ａ，１０６ａは小さくなるが、金属板１０５とル
ープアンテナ１０４のなる面積は大きくなり、そのキャ
パシタンス１０７ａは大きくなる。インダクタンス１０
４ａ，１０６ａの減少分をキャパシタンス１０７ａで補
い、インダクタンス１０４ａ，１０６ａとキャパシタン
ス１０７ａ，１０８ａのそれぞれの逆数の和の逆数の積
は一定になる。

【００５５】また、腕の太い人は、ループアンテナｌ０
４，１０６の周回長が長くなり、そのインダクタンス１
０４ａ，１０６ａは大きくなるが、キャパシタンス１０
７ａは小さくなる。インダクタンスｌ０４ａ，ｌ０６ａ
の増加分をキャパシタンスｌ０７ａが相殺し、やはり、
インダクタンスｌ０４ａ，ｌ０６ａとキャパシタンスｌ
０７ａ，ｌ０８ａのそれぞれの逆数の和の逆数の積は一
定になる。

【００５６】図４は、図１の尾錠部分を横から見た図で
ある。腕バンド１０２を尾錠ｌ０３と金属板１０５の問
にはさみ込むだけなので、脱着が簡単である。また尾錠
１０３は、２ケ所で腕バンドｌ０２を押さえるため、両
側から腕バンドｌ０２を引っぱっても容易に抜けない。

【００５７】図５は、図１と同様のアンテナ回路を用い
た腕バンドの横断面図である。腕バンドｌｌｌの内部に
ループアンテナ１ｌ２が含まれている。そして、双方の
腕バンドを接続するための毛ばりｌ１３が多数付属して
いる。毛ばり１１３によって、双方の腕バンドは、任意
の位置で重ね合わせ、接続することができる。そして、
重ね合わせるとき、腕バンド１１１の周回長を短くする
とループアンテナ１ｌ２の重なり合う面積が大きくな
り、その部分で大きなキャパシタンスをもつ。一方、腕
バンド１１ｌの周回長を長くするとループアンテナｌｌ
２の重なり合う面積が小さくなるので、その部分のキャ
パシタンスは小さくなる。

【００５８】図６は、図５の実施例を斜め上方から見た
図てある。この場合も、電気的な等価回路は、図２と同
じであり、ループアンテナ１ｌ２の長さが変われば、自
動的に、ループアンテナｌ１２の重なる面積が変わり、
電気的結合容量ｌ０７ａが変わるので共振周波数はいつ
も一定の値に保つことができる。

【００５９】ループアンテナ１ｌ２の横幅の狭い部分
も、１３式を満たすように決めてやればよい。

【００６０】図７は、本発明を腕時計型無線機に応用し
た例である。本体１１４に無線機が含まれている。とて
もシンプルで、無線機を感じさせないこのスタイルは、
簡単な送受信機や、選択呼び出し受信機に好適である。

【００６１】図８は、本発明のうち、従来のアンテナ回
路に可変容量ダイオードを取り付けたアンテナ回路図の
一実施例である。

【００６２】図９は、従来から用いられるアンテナ回路
例図である。図８に示す実施例においても、ループアン
テナの長さが変わることによる、共振周波数の変化を抑
える一実施例が示される。

【００６３】ループアンテナ２０１は、コネクタ２０２
の部分で脱着ができるようになっており、電気的には、
コネクタ２０２を接続することで、ループアンテナ２０
１が構成され、ループアンテナ２０ｌと可変抵抗２０４
が接続されることになる。この可変抵抗２０４は、抵抗
２０３と合わせて、可変容量ダイオード２０６の直流電
圧を決めるものである。電源電圧が端子２１２から供給
される。この電源は、常に一定の電圧を発生させる電源
である。そして、ループアンテナ２０１は、アース２ｌ
１により接地されている。したがって、抵抗２０３と可
変抵抗２０４の抵抗比により、可変容量ダイオード２０
６に印加される電圧が決まる。さらに、可変抵抗２０４
の抵抗値を変化させると、可変容量ダイオード２０６に
印加される電圧が変化し、容量を変化させることができ
る。可変抵抗２０４の抵抗値は、数十〜百ｋΩという大
きな値のため、ループアンテナ２０１を含めたアンテナ
回路の共振回路としてのＱの低下はありえず、アンテナ
回路の感度が低下することはない。

【００６４】コンデンサ２０５、２０７、２１０は、直
流しゃ断用のものである。

【００６５】可変容量ダイオード２０８が本来の選局用
である。端子２１４から、選局用の直流電圧が抵抗２０
９を介して印加される。従来は、図９にもあるように可
変容量ダイオード２０８とコンデンサ２０７、さらにル
ープアンテナ２０ｌによってアンテナ回路が構成されて
いたわけである。この可変容量ダイオード２０８は、ア
ンテナ回路が常に同一の周波数に共振させる目的の場合
には、アンテナ回路の共振周波数のばらっきをなくした
り、もしばらつきがなければ、単なるコンデンサでおき
かえが可能なものである。

【００６６】さて、本発明の目的は、ループアンテナの
長さが変わったとき、共振周波数のずれを自動的に補償
することであるから、その目的を実現するアンテナ回路
として、その中に、可変容量ダイオード２０６を加えた
ことに大きな特徴がある。

【００６７】図１０は、図９のごとく、従来から用いら
れるアンテナ回路を用い、ループアンテナ２０ｌの長さ
が長い場合のアンテナ回路の共振特性を示す図、また、
図１１は、同様にループアンテナ２０ｌの長さが短い場
合の共振特性を示す図である。

【００６８】ループアンテナ２０１の長さが長い場合、
ループアンテナ２０ｌのインダクタンスは大きくなるた
め低い周波数ｆ₁の送信局を受信している。そこで、ル
ープアンテナ２０１の長さを短くした場合、そのインダ
クタンスは小さくなるため、今まで受信していた送信局
ｆ₁の感度が小さくなり、代わって高い周波数にあるｆ₂
送信局の感度か大きくなってしまう。すなわち、ループ
アンテナ２０１の長さを変えたために同調ずれをおこし
たわけである。

【００６９】本発明のアンテナ回路によれば、このよう
な原因で生ずる同調ずれを防ぐことができる。

【００７０】図１において、ループアンテナ２０１を短
くした分だけインダクタンスが減っているので、周波数
ｆ₁に最大感度がくるように保つために、可変容量ダイ
オード２０６の容量を増やす。可変容量ダイオード２０
６の容量を増やすために、カソード側に印加している直
流電圧を下げる。直流電圧を下げるためには、可変抵抗
２０４を小さくすればよい。この可変抵抗２０４は、図
１２に示すように、コネクタ２０２部分と、腕バンド内
部に形成されている抵抗板２２１から成っている。この
ようにすることで、ループアンテナ２０１を短くして
も、周波数をｆ₁に保つことができる。抵抗板２２１の
値については、この値を用いて、インダクタンスの増減
を補償するので、インダクタンスの変化△Ｌtotalを補
償する容量として１２式の△Ｃtotalが利用できる。す
なわち、ループアンテナ長が△αだけ短くなったとき
の、ループアンテナに並列に接続される等価容量の変化
量が△Ｃtotalであるから、１２式にＣtotalの変化量が
従うように可変容量ダイオード２０６の値を随時変えれ
ばよい。

【００７１】つまり、可変容量ダイオード２０６には、
それに合うだけの直流電圧を印加すればよいことにな
る。それはさらに、必要な抵抗を取り付ければよいこと
になるわけである。

【００７２】図１２は、可変抵抗２０４の構造を示す図
である。コネクタ２０２により、腕バンド２２２ａ，２
２２ｂの内部に含まれているループアンテナ２０１ａ，
２０１ｂが接続されている。ループアンテナ２０１ａが
ある側の腕バンド２２２ａには、さらに抵抗板２２１が
含まれている。抵抗板２２１は、それぞれ抵抗値の異な
るセクションが連続してつながっており、その１つ１つ
には、電気的導通可能な穴２２０があいている。これら
の穴２２０は、腕バンドの表面から裏面までを貫通した
構造になっている。穴２２０の１つは、コネクタ２０２
内部にある突起と結合してループアンテナ２０１ｂにつ
ながっている。

【００７３】図１３は、コネクタ２０２の縦断面図であ
る。ループアンテナ２０１ｂの先には、金具２２４、ま
たループアンテナ２０１ａのある腕バンド２２２ａの途
中に、金具２２５が取り付けられている。金具２２４と
２２５は、ループアンテナ２０１ａ，２０１ｂと電気的
導通がとれており、この両者の結合には、シャフト２２
６、フック２２７、押さえ金具２２８が用いられる。こ
れら３つの金具により圧着され、ループアンテナ２０１
ａ，２０ｌｂが接合される。

【００７４】さて、金具２２４には、突起２２３があ
る。これが腕バンド２２２ａの片側に設けられた穴２２
０の１つに挿入される。穴２２０は、電気的に導通して
おり抵抗板２２１の中に開けられている。突起２２３と
穴２２０は、それぞれの断面がくびれており、電気的な
導通を確実にしている。このようにして、抵抗板２２１
と、金具２２４、さらにループアンテナ２０ｌｂが接続
される。

【００７５】突起２２３は、ループアンテナ２０１が長
くなるときは、ループアンテナ２０１ａの先端側の穴２
２０に挿入されることになる。すると、抵抗板２２１の
長さを長くして使用することになるので、突起２２３か
ら、可変容量ダイオード２０６の間の抵抗値は増加す
る。したがって、可変容量ダイオード２０６のカソード
に印加される電圧が大きくなり、ループアンテナ２０１
のインダクタンスの増加を補償する形で、容量が小さく
なっていき、その結果、同調ずれは起こらず、一定の感
度を保つことができる。

【００７６】逆に、ループアンテナ２０１が短くなれ
ば、ループアンテナ２０１ａの無線機本体側の穴２２０
に挿入されるので、抵抗板２２ｌは短くして使用するこ
とになり、印加電圧は下がり、ループアンテナ２０１の
インダクタンスの減少を補償する形で、可変容量ダイオ
ード２０６の量が増え、同調ずれを防ぐことができるわ
けである。

【００７７】このように、本発明のアンテナ回路を用い
るとループアンテナと一体になっている腕バンドの長さ
を変えても、同調ずれを自動的に捕償するようになって
いるので、感度をいつも一定の状態に保つことができ
る。

【００７８】さらに、図ｌ４にあるような、アンテナ回
路が平衡出力型になっている回路においても適用できる
ことはいうまでもない。

【００７９】図１５は、本発明のうち、従来のアンテナ
回路に可変容量ダイオードを取り付けたアンテナ回路図
であるが、図８に示した実施例とはその構成が異なる。
図１５においては、ループアンテナを腕に装着したとき
と、しないときで、アンテナ回路の共振周波数のずれを
自動的に補償する一実施例が示される。

【００８０】ループアンテナ３０１は、コネクタ３０２
の部分で脱着ができるようになっている。そして、コネ
クタ３０２は、同時に、ループアンテナ３０ｌ側とコン
デンサ３０４側を直流電気的に接続するスイッチの役目
を果たすものである。コネクタ３０２は、ループアンテ
ナ３０ｌのどの位置にあってもよい。抵抗３０３を介し
て、直流電圧が端子３０３ａから与えられている。端子
３１５は、直流電圧をモニターする端子である。直列に
接続されるコンデンサ３０５と、可変容量ダイオード３
０６は、無線機が、目的の周波数に同調できるように設
けられたコンデンサである。いわば、選局用のコンデン
サである。そして、抵抗３０７を介して端子３１ｌから
選局用の直流電圧が与えられて、可変容量ダイオードの
容量が決まる。

【００８１】さて、本発明のアンテナ回路の特徴は、上
に述べた、選局用の可変容量ダイオード３０６とは別
に、可変容量ダイオード３０９と、それと直列に接続さ
れるコンデンサ３０８、さらに、直流電圧印加用の抵抗
３１０と端子３１２を設けた点にある。

【００８２】初めに、ループアンテナ３０１が腕を周回
しない状態において、選局用のコンデンサ３０５と可変
容量ダイオード３０６を用いて、ループアンテナ３０１
と共振回路を構成することによって同調がとれたとす
る。その状態で、コネクタ３０２の部分でループアンテ
ナ３０１を切りはなし、今度は、腕を周回する状態でル
ープアンテナ３０ｌをコネクタ３０２に接続したとす
る。

【００８３】すると、人体の腕の影響により、ループア
ンテナ３０１のインダクタンスの値が変わり、腕を周回
しない場合に比べ、アンテナ回路の共振周波数がずれて
しまう。そこで、可変容量ダイオード３１０に印加する
直流電圧を変えて、ループアンテナ３０１に並列に接続
されているコンデンサの容量を等価的に変えて、もとの
腕を周回しない時の共振周波数にアンテナ回路を再同調
させる。これにより腕の影響で、共振周波数がずれるこ
となく、安定して無線機の感度を保つことができる。も
ちろん、初めに腕に周回した状態で、腕からはずした場
合でも、これらの操作により共振周波数のずれを直すこ
とができる。

【００８４】無線機の高周波信号は、端子３１３の先に
接続される高周波回路で増幅され、安定した出力を得る
ことができる。

【００８５】図１６は、本発明のアンテナ回路を組み込
んだ腕装着型受信機の一実施例を示す回路ブロック図で
ある。

【００８６】ループアンテナ３０１で受信した信号は、
本発明のアンテナ回路３２０を通り、高周波増幅回路３
２４で増幅され、局部発振回路３２５からの信号と混合
されて、中間周波数に変換される。さらに、その増幅回
路３２７を経て、検波回路３２８で検波され、復調信号
が再生回路３２９によって処理されて、各種の情報信号
が得られる。

【００８７】例えぱ、初めに腕に装着していない場合を
仮定する。この状態において、選局回路３３０からの直
流電圧が端子３１１に印加され、ある周波数ｆ₁に同調
され、高周波信号を受信している。そして、中間周波数
増幅回路３２７の出力において、高周波増幅回路３２４
の利得を調整するためにＡＧＣ回路３３１が接続されて
いる。この回路により、検波回路３２８の入力信号は常
に一定のレべルに調整されている。

【００８８】図１７は、この状態における、アンテナ回
路の共振特性を示すスぺクトラム図である。共振特性３
４０の最も利得の大きい周波数に、信号のスぺクトラム
３４ｌがある。

【００８９】さて、次に、コネクタ３０２を切りはな
し、ループアンテナ３０１をアンテナ回路３２０から直
流電気的に切りはなしたとする。すると、端子３１５の
電圧は、今までグランド電位だったのが、電源電位に立
ち上がる。そして、今度は、腕に装着するためのループ
アンテナ３０１が腕を周回した状態となって、コネクタ
３０２に接続される。すると、端子３１５は、再びグラ
ンド電位になる。ここでは、選局回路３３０からの直流
電圧に変化はない。しかしスイッチ回路３２１におい
て、端子３１５がグランド電位になったとき、ＡＧＣ回
路３３１の動作を止める信号が出力される。また、周波
数補正回路３２２を動作させるための信号が出力され
る。さらに、周波数補正データ出力回路３２３を動作さ
せるための信号が出力される。

【００９０】この状態では、ＡＧＣ回路３３１が動作し
ないので、中間周波増幅回路３２７の出力は、アンテナ
回路３２０の出力レべルに比例する。そして、アンテナ
回路の共振周波数は、腕に装着したために、装着前の周
波数ｆ₁からずれて、ｆ₂になっている。

【００９１】このとき、周波数補正データ出力回路３２
３は、現在共振している周波数ｆ₂に対し、微小周波数
△ｆ分だけ、共振周波数をずらすように信号を出力す
る。

【００９２】この信号を受けて、周波数補正回路３２２
は、△ｆ分を補正した直流電圧を出力し、端子３１２に
印加され、アンテナ回路３２０は、ｆ₂＋△ｆの共振周
波数になる。

【００９３】図１８は、共振周波数がｆ₂＋△ｆになっ
たときの共振特性を示す図である。このとき、中間周波
増幅回路３２７の出力には、アンテナ回路３２０の共振
特性に比例したレべルの信号が得られる。つまり、この
場合信号利得３４５が、信号利得３４４に増えた分だ
け、この出力のレべルは増えるわけである。この出力
は、周波数補正データ出力回路３２３に入力されあらか
じめ、記憶しておいた共振周波数ｆ₂の時のレべルと比
較され、大きい場合は、ｆ₂＋△ｆの周波数が選択され
る。小さい場合は、ｆ₂の周波数が選択される。ｆ₂＋△
ｆのレべルが大きい場合、すなわち、図ｌ６の場合のよ
うに信号利得３４４に増えた場合は周波数補正データ出
力回路３２３は、さらに△ｆだけ高い周波数に共振させ
るように信号を出す。

【００９４】この信号を受けて、周波数補正回路３２２
が直流電圧を新たに決め、端子３１２に直流電圧を印加
し、アンテナ回路３２０は、ｆ₂＋２△ｆに共振周波数
が一致することになる。そして、中間周波増幅回路３２
７のレべルが、今度は１つ前に検出したｆ₂＋△ｆの共
振周波数のレぺル、つまり、図ｌ８の信号利得３４４に
比例したレべルと比較され、大きいレべルの共振周波数
の場合が周波数補正データ出力回路３２３で選択され
る。

【００９５】これら一連の動作をくり返し、共振周波数
がｆ₂＋ｎ△ｆ（ｎは整数）での中間周波増幅回路３２
７の出力レべルが、ｆ₂＋（ｎ−１）△ｆでのレべルを
下回った場合、周波数補正データ出力回路３２３は、共
振周波数をｆ₂＋（ｎ−ｌ）△ｆとして最終的に選択
し、周波数補正回路３２２に信号を出力する。そして、
この信号を受けて、周波数補正回路３２２は、新たに設
定した、最後の直流電圧を出力する。また、同時に、ス
イッチ回路３２１に対して、補正終了の信号を出す。ス
イッチ回路３２ｌでは、補正終了信号を受け、周波数補
正データ出力回路３２３の動作を止める信号と、周波数
補正回路３２２の最後の直流電圧を保持させ、その動作
を止め信号を出す。さらに、ＡＧＣ回路３３ｌを再動作
させるための信号が出力されて、ＡＧＣ回路３３１に送
られる。このようにして、周波数補正動作が終了するわ
けである。

【００９６】図ｌ９は、本発明のアンテナ回路が、自動
的に共振周波数のずれを補正するために動作する回路の
信号変化を示すタイミングチャート図である。

【００９７】前に述べた一連の動作が、この図で表わさ
れている。

【００９８】腕装着前、アンテナ回路３２０は、共振周
波数ｆ₁を保っていたが、腕にはめるために、腕バンド
のコネクタを切りはなす。すると、端子３ｌ５の電圧３
４６が電源電圧に立ち上がる。その時、アンテナ回路３
２０の周波数ｆ₁での信号利得３５０は、ループアンテ
ナを切りはなしてあるため、ほとんどない。そして、次
に、腕に腕バンドを装着する。すると、端子３ｌ５の電
圧３４６は、グランド電位に低下する。これにより、Ａ
ＧＣ回路３３１を止めるため、また、周波数補正データ
出力回路３２３、周波数補正回路３２２を動作させるた
め、これらを制御する信号３４７が電源電圧に立ち上が
る。

【００９９】周波数補正データ出力回路３２３が、補正
信号３４８△ｆを出力すると、周波数補正回路３２２
は、ｆ₂からｆ₂＋△ｆに共振周波数を変えるために、直
流電圧３４９を少し大きくする。すると、アンテナ回路
３２０の周波数ｆ₁における信号利得３５０も少し増
え、中間周波増幅回路３２７の信号３５１レべルも少し
増える。このときは、ＡＧＣ回路３３ｌが止まっている
ので、アンテナ回路３２０の周波数ｆ₁における信号利
得３５０レべルに比例するわけである。

【０１００】中間周波増幅回路３２７の信号３５１レべ
ルが増えたため、周波数補正データ出力回路３２３は、
次の補正をするために、ｆ₂＋２△ｆに共振周波数を変
えるために、補正信号３４８２△ｆを出すわけである。

【０１０１】これらをくり返しながら、中間周波増幅回
路３２７の出力信号３５１が最大となるｎ△ｆをさが
す。

【０１０２】図１９において、６△ｆ補正したところ
で、中間周波増幅回路３２７の信号３５１レべルが初め
て下がったので１つ手前のｆ₂＋５△ｆに共振周波数を
変えるために周波数補正データ出力回路３２３は、補正
信号３４８５△ｆを出し、スイッチ回路３２１に信号３
５２を入力する。信号３５２のトリガパルスを検出し、
周波数補正データ出力回路３２３と、周波数補正回路３
２２を制御する信号３４７が立ち下がり周波数補正回路
３２２は、ｆ₂＋５△ｆのときの直流電圧３４９を保持
して止まる。そして、同時にＡＧＣ回路３３１を制御す
る信号３４７も立ち下がり、ＡＧＣ回路３３１が再動作
する。そして、中間周波増幅回路３２７の信号レべル
は、３５１一連の補正動作前のレべルにもどり、補正動
作は終了する。

【０１０３】以上のように、腕に装着されたときのアン
テナ回路３２０の同調周波数は、ｆ₂＋（ｎ−１）△ｆ
となり、△ｆを小さくすれば腕に装着しないときの周波
数ｆ₁に限りなく近づく。Ａｆは、アンテナ回路の共振
特性により適当な値を選べば良い。すなわち、１回に補
正する周波数差△ｆは、その補正精度と補正に要する時
間を考慮して決める。

【０１０４】補正動作時の中間周波増幅回路３２７の出
力信号３５ｌレべルを最大にするような、共振周波数を
求めるアルゴリズムは、いわゆる、電子計算機で実行さ
れているデータの最大値を求める手法のどれを用いても
実行可能である。

【０１０５】このようにして、腕に装着したときの共振
周波数ｆ₂ と、腕に装着しない時の周波数ｆ₁ との間の共
振周波数のずれを補正できる。これらの動作は、すべて
自動で行なわれ、ユーザーには、何ら手をわずらわすこ
となく、共振周波数の補正が行なわれることになる。

【０１０６】また、受信感度も、腕に装着したときと、
そうでないときとで、周波数ずれによる差をなくするこ
とができる。

【０１０７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明のアンテナ
回路は、ループアンテナの長さ、つまり装着する人の腕
の太さ等によって、または、腕に装着するときと、そう
でないときとで、アンテナ回路の共振周波数が変わって
しまうことを防ぐために、自動的に共振周波数のずれを
補正し、常に一定の周波数に同調できるものである。

【０１０８】また、かかるアンテナ回路を取り付けた腕
装着型無線機は、装着する人の腕の太さが変わって腕バ
ンドの長さが変わっても、また、無線機を腕に装着した
ときも、そうでないときも、特別な調整をすることな
く、自動的に一定の周波数信号を一定の感度で安定して
受信できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ回路のループアンテナのコネ
クタ部分を示す一実施例図。

【図２】本発明のアンテナ回路の等価回路図。

【図３】面積Ａ（△α）とループアンテナの長さの変化
分△αの関係を示す図。

【図４】図１を横から見た図。

【図５】本発明のアンテナ回路のループアンテナのコネ
クタ部分を示す一実施例図。

【図６】図５を斜め上方から見た図。

【図７】本発明のアンテナ回路を腕装着型無線機に応用
した一実施例図。

【図８】本発明のアンテナ回路の一実施例図。

【図９】従来のアンテナ回路例図。

【図ｌ０】ループアンテナの長さが長い場合のアンテナ
回路の共振特性を示す図。

【図１ｌ】ループアンテナの長さが短い場合のアンテナ
回路の共振特性を示す図。

【図ｌ２】本発明のアンテナ回路を腕装着型無線機に応
用した場合のコネクタ部における可変抵抗のしくみを説
明する図。

【図１３】コネクタ部の縦断面図。

【図ｌ４】本発明のアンテナ回路の一実施例図。

【図１５】本発明のアンテナ回路の一実施例図。

【図１６】本発明のアンテナ回路を組み込んだ腕装着型
無線機の一実施例を示す回路プロック図。

【図ｌ７】腕非装着時の共振周波数ｆ₁のときのアンテ
ナ回路の共振特性を示す図。

【図ｌ８】腕装着時の、共振周波数がｆ₂とｆ₂＋Ａｆに
なったときのアンテナ回路の共振特性を示す図。

【図ｌ９】本発明のアンテナ回路が、自動的に共振周波
数のずれを補正するために動作する回路の信号変化を示
すタイミングチャート。

【符号の説明】

１０ｌ，ｌ０２・・・腕バンド１０３・・・・・・・尾錠１０４，１０６・・・ループアンテナｌ０４ａ，１０６ａ・ループアンテナのインダクタンス１０５・・・・・・・金属板１０７ａ・・・・・・コネクタ部分の電気的結合容量。１０８ａ・・・・・・共振回路を構成する別の電気的結
合容量。１０９ａ，１０９ｂ・端子ｌ１０・・・・・・・Ａ（△α）を表わす曲線１１１・・・・・・・腕バンドｌ１２・・・・・・・ループアンテナ１１３・・・・・・・毛ぱりｌ１４・・・・・・・無線機本体２０１，２０ｌａ，２０１ｂ・・・・・・・ループアン
テナ２０２・・・・・・・コネクタ２０３，２０９・・・抵抗２０４・・・・・・・可変抵抗２０５，２０７，２１０・・・・・・・コンデンサ２０６・・・・・・・共振周波数ずれ補償用可変容量ダ
イオード２０８・・・・・・・選局用可変容量ダイオード２１１・・・・・・・アース２１２，２１４・・・直流電圧印加端子２１３・・・・・・・高周波信号出力端子２２０・・・・・・・穴２２ｌ・・・・・・・抵抗板２２２ａ，２２２ｂ・腕バンド２２３・・・・・・・突起２２４，２２５・・・金具２２６・・・・・・・シャフト２２７・・・・・・・フック２２８・・・・・・・押さえ金具２３０，２３１・・・共振周波数ずれ補償用可変容量ダ
イオード２３２，２３３・・・選局用可変量ダイオード２３４，２３５・・・高周波しゃ段チョークコイル２３６，２３７・・・コンデンサ２３８，２３９・・・高周波信号出力端子３０１・・・・・・・ループアンテナ３０２・・・・・・・コネクタ３０３，３０７，３１０・・・抵抗３０４，３０５，３０８・・・コンデンサ３０６，３０９・・・可変容量ダイオード３１１，３ｌ２，３１３，３１５，３０３ａ・・・・
・・・端子３１４・・・・・・・グランド３２０・・・・・・・アンテナ回路３２１・・・・・・・スイッチ回路３２２・・・・・・・周波数捕正回路３２３・・・・・・・周波数捕正データ出力回路３２４・・・・・・・高周波増幅回路３２５・・・・・・・局部発振回路３２６・・・・・・・混合回路３２７・・・・・・・中間周波増幅回路３２８・・・・・・・検波回路３２９・・・・・・・再生回路３３０・・・・・・・選局回路３３１・・・・・・・ＡＧＣ回路３４０，３４２，３４３・・・・・・・共振特性３４ｌ・・・・・・・腕非装着時で共振周波数がｆ₁の
ときの信号利得３４４・・・・・・・腕装着時で共振周波数がｆ₂＋△
ｆのときの信号利得３４５・・・・・・・腕装着時で、共振周波数がｆ₂の
ときの信号利得３４６・・・・・・・端子３ｌ５直流電圧３４７・・・・・・・ＡＧＣ回路３３ｌ、周波数補正回
路３２２、周波数補正データ出力回路３２３を制御する
信号３４８・・・・・・・周波数補正データ出力回路３２３
の出力信号３４９・・・・・・・周波数補正データ出力回路３２２
の出力電圧３５０・・・・・・・アンテナ回路３２０の周波数がｆ
₁のときの信号利得３５１・・・・・・・中間周波増幅回路３２７の信号３５２・・・・・・・周波数補正データ出力回路３２３
が、スイッチ回路３２ｌを制御するための信号３５３・・・・・・・アンテナ回路３２０がそれぞれの
示す共振周波数を保つ時間間隔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】腕に装着するための腕バンドと一体にな
っているループアンテナと、前記ループアンテナに接続
される第１可変容量ダイオードとが特定の周波数に対し
て共振するように構成されたアンテナ回路において、前記ループアンテナはその長さが可変であって、前記アンテナ回路に接続される第２可変容量ダイオード
と、前記第２可変容量ダイオードの容量を前記ループアンテ
ナの長さに応じて随時変化させるための、前記第２可変
容量ダイオードに印加する制御電圧を発生する電圧発生
回路とを有し、前記ループアンテナの長さに応じて前記アンテナ回路の
共振周波数のずれを自動的に補正することを特徴とする
アンテナ回路。
【請求項２】腕バンドに設けられたループアンテナ
と、前記腕バンドを腕に着脱可能とするバンド結合手段と、前記ループアンテナと共振回路をなす可変容量ダイオー
ドと、を備えた腕装着型無線機において、前記可変容量ダイオードの容量値を前記ループアンテナ
の腕装着時と腕非装着時とで所定の値に変えるよう制御
する制御手段を有し、前記ループアンテナの腕装着時と腕非装着時との間の前
記共振回路の共振周波数のずれを自動的に補正すること
を特徴とする腕装着型無線機。
【請求項３】前記ループアンテナは、第１の腕バンド内に設けられた第１のアンテナ体と、第２の腕バンド内に設けられた第２のアンテナ体と、からなることを特徴とする腕装着型無線機。
【請求項４】前記バンド結合手段が、前記第１のアン
テナ体と前記第２のアンテナ体との電気的結合をしてい
るか否かを検知する検知手段を有し、前記制御手段は、前記検知手段により制御されることを
特徴とする請求項３記載の腕装着型無線機。