JPH01316004A - 腕装着型無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は腕装着して用いられるごとき小形無線機のアン
テナ回路構成に関する。

〔従来の技術〕

従来、腕に装着して用いられるごとき小形無線機として
は、例えば腕時計型ＡＭラジオ及び腕時計型ＦＭラジオ
及びＦＭ送信機、又、小型携帯用受信機としてはポケッ
トベルなどが例として上げられる。

ＡＭラジオはフェライトアンテナをケース内に内亭して
おり、又、ＦＭラジオは受信時のみイヤホン兼用のワイ
ヤーアンテナをケースに挿入するもの、又、ＦＭ送信機
は送信時のみロッドアンテナを腕に装着されたケースよ
り引き出して使用する様になされている。

又、ポケットペルのアンテナは小形ループアンテナであ
って、その面積は数平方センチメートルから１０平方セ
ンチメートル程であり、キャパシタンスを用いることに
よって使用周波数において共振する様になされている。

しかし、前述の従来技術では、フェライトアンテナはＶ
ＨＦ帯などの高周波で用いようとすれば形状の太きいも
のを使わねばならず、腕装着性に無理があり、従って実
用されているものはＡＭの範囲にとどまっている。

ワイヤーアンテナ及びロッドアンテナでは腕に装着した
場合、邪魔になるので、受信時（又は送信時）のみしか
使用出来ず、常時、受信（又は送信）状態としておくこ
とが出来ない。

一方、ボケッ）・ベル用のループアンテナはそのループ
面積を小さくすることはただちに受信感度の低下につな
がるために腕装着用ケース内に入る程度にまで小形とす
ることはとくに波長の比較的長いＶＨＦ帯においては、
感度の低下をまねく。

従って腕に装着して用いる場合には、ケース外にループ
アンテナを形成することが考えられ、この場合、高い感
度を得る条件として、可能な限り大きなループ面積を有
すること及び、腕に装着して無理のない、邪魔にならな
い形状であることが必要である。この様なアンテナの例
として、例えば第１図のように腕を一周するループアン
テナや第７図のようにケースのまわりを一周するループ
アンテナが考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来のループアンテナに用いられる
アンテナ共振回路は第２図（ａ）（ｂ）に示されるよう
な構成であり、その等価回路はそれぞれ第２図（ｂ）（
ｄ）のようなものであった。

このようなアンテナ共振回路を有する従来の腕装着型無
線機では、無線機を腕に装着したときにアンテナが腕に
接触すると、従来の如く共振状態にあるループアンテナ
に対して、腕が負荷として働くため、著しくＱが低下し
、感度劣化をおこし実用にならないという問題を有して
いた。またループアンテナ１が腕を一周するような形状
でなく、第７図（ａ）［有］）の様にヘルド９とは別に
ケース４のまわりを一周する様ループアンテナ１を設け
る場合なども、ループアンテナが腕に接触したり接近す
ることによりゃはりＱが低下し、感度の劣化が生してし
まう。そこで本発明はこの様な問題点を解決るうもので
、その目的とするところは、腕の影響によるアンテナ共
振回路のＱ低下を防止し、良好な感度の腕装着型無線機
を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の腕装着型無線機は、回路を含むケースと、ケー
ス外に形成されたループアンテナとを有する腕装着型無
線機において、前述のループアンテナとキャパシタンス
によって構成されるアンテナ共振回路の、キャパシタン
スは、少くとも２つ以上のコンデンサを用いた直列回路
であり、２つのコンデンサ同士の接続点を回路のグラン
ド電位となし、かつ前述接続点がコンデンサによって構
成されるキャパシタンスインピーダンスの中間点に近く
なる様にしたことを特徴とする。

〔実施例〕

第１図（ａ）は本発明の実施例におけるアンテナ回路を
示す回路図であって、腕時計のバンドのように腕を囲む
形状のアンテナを有する腕装着型無線機の例である。便
宜」二受信部のＲＦアンプ部のみを示し、共振回路とＲ
Ｆアンプの結合コンデンサなどは略す。破線内はケース
の内部回路を示し又、１はループアンテナ、２はＲＦア
ンプ、Ｃ１、Ｃ２はそれぞれループアンテナｌとともに
アンテナ共振回路を構成する共振容量となるコンデンサ
である。Ｃ＋、Ｃ２はほぼ等しい容量に設定されその接
線点Ａ点は回路のグランド電位に接置されている。従っ
て、ＣＩＩ　　Ｃ１４によって構成される容量インピー
ダンスのほぼ中間点が接地されている状態である。第１
図（ｂ）に第１図（ａ）のアンテナ共振回路の等価回路
を示す。３はアンテナを等価インダクタンスに置きかえ
たものである。

（ｂ）においては、はぼ等しい容量Ｃ＋、Ｃ２の接続点
が接地されているために、アンテナの等価インダクタン
ス３の中間点Ｂ点の付近は、容量Ｃ＋。

Ｃ２の中間点の電位即ちグランド電位に等しくなつてい
る。

以上の構成を有する本発明の実施例の作用を説明するた
めにまず。従来のアンテナ共振回路について説明を行う
。従来のアンテナ共振回路である第２図（ａ）は、ルー
プアンテナの一端の電極が接地され、共振コンデンサＣ
３とともに並列共振回路を形成し、そのホット側とＲＦ
アンプ２とが結合されている。等価回路（ｂ）に示すア
ンテナの等価インダクタンス３の中間点Ｃ付近は、グラ
ンド電位よりかなり高い電位となっている。又、（ｃ）
は（ａ＞で示した共振容量Ｃ３を分割して、Ｃａ、　　
Ｃ６の２つのコンデンサに置き換えその接地点のインピ
ーダンスを下げ、ＲＦアンプのインピーダンスが低い場
合にマツチングをとる様にされたものである。ループア
ンテナ１の一端の電極が接地されていることは（ａ）と
同様である。　（Ｃ）においても、その等価回路（ｄ）
に示す様に、ループアンテナ１の等価インダクタンス３
の中点りはグランドに対して高い電位となっている。

次に第１図に示された、本発明の実施例のように、コン
デンサＣ＋、　　Ｃｐ、の中間を接地した共振回路と、
第２図の従来の構成のようにコンデンサの一端を接地し
た共振回路との特性の相異を説明する。

第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）はループアンテナを有する腕
装着型無線機の装着状態を断面図で示したものであり、
１がループアンテナ、５が腕、４は無線機のケースを示
している。第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれルー
プアンテナ１と腕５の相対位置が変化した状態を示して
おり、アンテナの斜線部分は腕に接触又は近接している
部分である。

ここで、アンテナ共振回路として図示の如〈従来の構成
を用いた場合には、腕とループアンテナとの相対位置関
係によって、アンテナ共振回路が腕から受ける影響が大
きく変化する。即ち第３図（ａ）の場合には腕とアンテ
ナの接触部分がアンテナの接地端子に近いため、アンテ
ナ共振回路のＱはほとんど低下せず、感度の低下は生じ
ない。

しかし、第３図（ｂ）の場合には、腕とアンテナの接触
位置がループアンテナの中央にありアンテナ共振回路の
Ｑはかなり低下する。そして、第３図（Ｃ）の場合には
、アンテナの高電位側が腕と接触しているため著しいＱ
の低下が生じほとんど実用にならない。

従って、従来のアンテナ共振回路を用いた場合には、受
信数の装着状態により、受信感度が大きく変動し、場合
によっては実用不能となることもあった。

次に第４図（ａ）　（ｂ）は、アンテナ共振回路のコン
デンサの中間点を接地した本発明の構成を用いた場合の
装着状態を示す図である。（ａ）は通常の装着状態、（
ｂ）は腕がかたよった場合の装着状態を示している。同
図かられかるようにこの実施例では、アンテナのほぼ中
央が等測的に接地されていることになり、（ａ）図の如
くアンテナの中央部にて、腕がアンテナに接触又は近接
しても、はとんどＱの低下をきたさない。また一般に、
腕装着型無線機を腕に装着した場合に、第４図（ａ）の
如く、腕がアンテナの中央で接触するケースが最も多く
、本発明を用いれば感度の低下が生 しることが少ない。このことは第７図（ａ）（ｂ）に示
されたアンテナの構成の場合も同じである。

次に第４図（ｂ）のように腕５がアンテナの一方にかた
よって接触する場合にも、アンテナの逆側の部分が有効
に働き、大きなＱの低下は生じることがなく、実用上問
題は生じない。

これはいわゆる共振回路のホット側が負荷の影響を受は
易いという現象の現われであり、アンテナループが外皮
によって絶縁されていても同じ様にＱが低下する。又、
ケース外にアンテナを有するものであれば、ベルト内に
アンテナの導電体を有するものであっても、又第７図（
ａ）（ｂ）の様に、アンテナが腕を一周せず、腕の片側
に一周のループをつくる場合であっても腕の影響につい
て同様のことがいえる。

次に第５図は、フロントエンドＲＦアンプとして平衡入
力端子を有する増幅回路（例えば差動増幅器）を用いた
場合の実施例である。

アンテナに誘起する電圧はアンテナループの両側から取
り出され、それぞれ平衡入力端子に入力される。共振容
量ＣＩと０２とでほぼインピーダンスの中点をグランド
電位とされたアンテナは、ＲＦアンプ（７）に対して、
平衡出力の信号源と見ることが出来る。従って、第５図
に示す実施例の特徴は、平衡出力の信号源であるアンテ
ナと、平衡入力端子を有する増幅回路との双方を用いて
フロントエンドが構成されているところにある。アンテ
ナ側が、回路側から見て平衡となるのは、前述の共振容
ＪＩ　Ｃ＋とＣ２の中点をグランド電位としたことによ
る。

さて、アンテナ及びＲＦアンプを平衡駆動とした場合に
ついて、その特性を考察する。第６図は説明のための等
価回路図であって、３は第１図（ｂ）に示したアンテナ
等価インダクタンスであり、８は人体による等価負荷抵
抗を表わす。

人体による等価負荷抵抗が回路のグランドと、等価イン
ダクタンスの間に形成されるように示しであるのは、人
体によるアンテナへの影響が、−方でアンテナの一部に
人体が接近し、又他方、腕装着時、人体と回路との間の
結合の最も太きい部分が回路のグランドと考えられるか
らである。

この様に考えた場合、腕装着時、腕及び他の人体部分の
アンテナ及び回路への接近に対しては、アンテナ及び増
幅回路入力側を平衡動作とし、アンテナ及び増幅回路に
流れる信号電流が、人体による等価負荷抵抗８を流れな
い様にする方法が有利である。実際には、単にひとつの
等価抵抗８で全ての人体による負荷を表わすことは出来
ないと思われるが、人体負荷の主な１部分と考えること
が出来る。第５図に示す実施例の場合、腕のアンテナに
接触する部分がほぼグランド電位であるため装着する腕
の影響が軽減され、かつ、同時に、他の人体部分のアン
テナへの接近についてもアンテナ及びＲＥアンプ（７）
を平衡駆動とすることで、アンテナへの負荷となる影響
を低減しようとするものである。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、腕装着型無線機においては、ループア
ンテナの中点部分、即ち、腕と結合する部分の電位が高
いか低いかによって負荷としての腕の影響が著しく異り
、高い場合にはアンテナ共振回路のＱが著しく低下する
。Ｑの低下は即ちアンテナ利得の低下に等しいので、た
だちに感度の低下となる。本発明によれば、腕と結合す
る部分が回路のグランド電位に等しいので、腕による影
響はほとんどなくなるという効果を有する。又、もう一
方の腕、人体との接近、接触についても、同様に影響は
小さい。

現在、ポケットベル等に用いられているごとき共振型微
小ループアンテナの利得は、半波長ダイポール比−３０
ｄＢ程度と言われている。腕装着型のループアンテナは
ケース外にアンテナを形成すれば、アンテナ開口面積は
ポケット内蔵タイプより大きくとることが出来るので、
非装着状態においては、高い感度を得られる可能性を有
している。しかしながら、従来のループアンテナの一端
をグランドとする方式では、本発明の方式に比べて、腕
装着時１０ｄＢ以上もの利得低下を起すという結果が得
られており又、アンテナ共振回路の出力インピーダンス
も大幅に低下してしまうことが確認されており、次段Ｒ
Ｆアンプとのマツチングも困難となる。

又、装着している腕以外にも、他の人体部分がアンテナ
及び回路に接近することによって同様の特性劣化が生じ
る恐れがあるが、本発明によれば自然な回路構成で、平
衡駆動として用いることが出来、その結果、腕以外の人
体部分による特性劣化を低減することが出来る。

現在実用レベルの腕装着型無線機の実現を困難にしてい
る最も大きな要因のひとつは、実用的な利得（例えば−
３０ｄＢ程度）を有し、かつ実用上無理ない形状のアン
テナの得られないことである。

本発明は簡単な回路構成によって腕による影響を非常に
小さくおさえ、かつ、腕以外の人体部分の影響も低減出
来る方法を選ぶことが出来、その結果、ループアンテナ
を実用レベルの利得で動作させ、高感度の腕装着型無線
機の実現を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は、本発明腕装着型無線機のフロン
トエンド回路略図とその等価回路図。 第２図（ａ）〜（ｄ）は、従来の無線機フロントエンド
回路を腕装着型無線機に用いた場合の回路略図とその等
価回路図。 第３図（ａ）〜（Ｃ）は、従来のループアンテナと腕の
位置を示す装着時断面図。 第４図（ａ）（ｂ）は、ループアンテナと腕の位置を示
す装着時断面図。 第５図は、本発明の他の実施例を示す腕装着型無線機の
フロントエンド回路略図。 第６図は、本発明の実施例における人体負荷による影響
を示す等価回路図。 第７図（ａ）（ｂ）は、ループアンテナの他の実施例を
示す図。 １・・・ループアンテナ ２・・・ＲＦアンプ ３・・・ループアンテナの等価インダクタンス４・・・
ケース ５・・・腕 ６・・・同調コンデンサ ７・・・平衡入力端子を有するＲＦアンプ８・・・人体
による等価負荷抵抗 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　上柳　雅誉　他１名 １６一 （ａ、） Ｃｂ） （Ｃ） 第３図 箸４図 第５図 （ａ） 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回路を含むケースと、ケース外に形成されたループ
   アンテナを有する腕装着型無線機において、前述のルー
   プアンテナとキャパシタンスによって構成されるアンテ
   ナ共振回路の、キャパシタンスは少なくとも２つ以上の
   コンデンサを用いた直列回路であり、 ２つのコンデンサ同士の接続点を回路のグランド電位と
   なし、かつ、前述接続点がコンデンサによって構成され
   るキャパシタンスインピーダンスの中間点に近くなる様
   にしたことを特徴とする腕装着型無線機。 ２、前記２つ以上のコンデンサの両端をフロントエンド
   ＲＦアンプの平衡入力端子に接続したことを特徴とする
   請求項１記載の腕装着型無線機。 ３、ループアンテナは腕をかこむ形状を有してなること
   を特徴とする請求項１記載又は請求項２記載の腕装着型
   無線機。