JPH039659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ページング装置、特に電子腕時計
に入れられ得る最小サイズのページング装置に関
するものである。

従来の技術 ページング通信系は、送信器と、多数の人達が
携帯する一連の受信器とから成る。送信器は、振
幅変調でコード化され、特定の搬送周波数および
一定半径内で受信器に到達するのに充分な電力を
有する正弦状搬送磁界または電磁波を放射する。
全ての受信器は同一の搬送周波数に同調される
が、特定の受信器は送信された電磁波だけに応答
し、電磁波のコードが受信器のメモリに格納され
たコードに一致するならば例えば音響信号を発生
する。各受信器は異なるコードに応答する。もし
幾つかのグループの受信器を隣接するエリアで動
作させようとするならば、異なる搬送周波数が各
グループに割当てられる。

多くのページング装置が古くから知られてい
る。これらページング装置はアンテナを構成する
フレームすなわちコイルを備え、比較的近い所
（例えば数十メートル）にある送信器から発せら
れたコード化磁界を検出できる。もし受信コード
がページング装置のメモリに格納されたコードに
一致するなら、トランスジユーサは音響信号ある
いは可視信号を発生してページング装置の携帯者
に例えば電話をかけなければならないことを知ら
せる。

これらページング装置は、ポケツトに簡単に入
る小箱のような形をしており、フレームおよびト
ランスジユーサの他に多数の電子回路および電池
を備えている。

発明が解決しようとする問題点 ページング装置のサイズを小型化できれば、ま
た、ページング装置が弱い磁界を検出できるなら
ば、さらにページング装置が強力な音響信号を発
生でき、そのエネルギーの消費量が少なければ、
そしてページング装置を低コストで生産できるな
らば、ページング装置の使用範囲は増加する。

正弦状磁界に対して、フレームの感度を最大に
するため、通常フレームのインダクタンスはコン
デンサを用いて磁界の周波数に同調される。ま
た、インダクタをトランスジユーサと直列に接続
することによりトランスジユーサを音響信号の周
波数に同調させ、ひいては発生される音のパワー
を増大し、トランスジユーサの効率を改善するこ
とも周知である。なお、トランスジユーサはその
ような装置中で一番エネルギーを使う機器であ
る。

このような改良は例えば２個の構成部品すなわ
ちコンデンサおよびインダクタによつて達成され
るが、その欠点は特に後者は、装置内でスペース
をとりかつコストを上昇させることである。これ
は、ページング装置を電子腕時計に入れる目的で
ページング装置のサイズを充分に小型化しようと
する場合に特に厄介である。

ページング装置を腕時計に組み合わせるアイデ
ア自体は新規でない。例えば、スイス国特許明細
書第533332号またはこれに対応する西ドイツ国特
許明細書第2149535号には、実施例こそ開示され
ていないがページング装置を腕時計に含ませる可
能性が述べられている。米国特許明細書第
3937004号は、間欠動作して電流を節約するペー
ジング装置が入れられた腕時計について述べてい
る。しかしながらこの米国特許明細書では、外部
電磁波をピツクアツプするための手段および音響
信号を発生するための手段が詳しく述べられてい
ない。言及されているのはアンテナおよび音声送
信器についてだけであり、それも詳しくは述べら
れていない。最後に、スイス国特許明細書第
639816号は、干渉磁界を検出できる検出器として
ドライブ・パルス間にモータのコイルが使用され
るアナログ腕時計を述べている。これらの磁界は
種々の周波数で起こり得るので、コイルの同調を
鈍くする。

腕時計製造技術に関する上述のどの文献も、コ
ンデンサによつて同調されるフレームおよびイン
ダクタによつて同調される圧電トランスジユーサ
に触れていないし、またコンデンサおよびインダ
クタを全部もしくは一部除去する可能性にも触れ
ていない。これら従来技術の問題点は、上述した
ように、スペースをとることおよび高価なことで
ある。

したがつて本発明の目的は、上述の問題点を解
決するために、フレーム同調用コンデンサ及び圧
電トランスジユーサ同調用インダクタを取り去る
にもかかわらず、ページング装置の性能を低下さ
せないことである。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、 一対の端子を有し、可変磁気信号をピツクアツ
プするためのフレームと、 一対の端子を有し、これら端子間に静電コンデ
ンサを備えた、音を発するための圧電トランスジ
ユーサと、 一対の端子を有し、音声周波数の電気信号を発
生できる信号源と、 前記磁気信号に応答して制御用論理信号を発生
するための手段と、 前記論理信号の第１状態に応答してフレームの
一端を圧電トランスジユーサの一端に短絡すると
共にフレームの他端を圧電トランスジユーサの他
端に短絡し、また前記論理信号の第２状態に応答
して信号源の一端をフレームの一端に、フレーム
の他端を圧電トランスジユーサの一端に、そして
圧電トランスジユーサの他端を信号源の他端に短
絡するスイツチング回路と、 を備えたページング装置が提供される。

発明の利点 上述のように、フレーム同調用コンデンサを除
去し、トランスジユーサのコンデンサで代用し、
かつトランスジユーサ同調用インダクタを除去し
てフレームで代用することにより、性能を低下さ
せることなくページング装置の所要スペースを減
少させることが可能となり、例えば電子腕時計等
に容易に組み込むことができる。

実施例の説明 第１図は従来のページング装置の一例を示し、
このページング装置はフレームすなわちコイル１
を備え、このフレーム１はインダクタンスLcを
持ち、磁界をピツクアツプするためのアンテナと
して働く。磁界によつてフレーム１に誘起された
電圧を、周知のようにフレーム１の両端間に接続
され容量Ccを有するコンデンサ２を用いて、フ
レーム１のインダクタンスLcを例えば28〜55kHz
の搬送周波数f₀に調させることによつて、磁界に
よりフレーム１に誘起された電圧を増大すること
ができる。この電圧は、搬送周波数f₀で算出され
たフレーム１のQcにより乗算された後、選択度
の良い高周波増幅器３の入力端子へ印加される。
この増幅器３は例えばセラミツク・フイルタまた
は水晶フイルタによつて搬送周波数f₀に同調され
ている。増幅器３の出力側は復調器４の入力側へ
接続されている。この復調器４はその出力端子に
信号４Ｓを発生する。この信号４Ｓは変調された
搬送波の包絡線の正の半サイクルに相当する一連
のパルスから成る。信号４Ｓのパルスの各配列に
特定のコードが対応する。

信号４Ｓはデコーダ５の入力端子へ印加され
る。デコーダ５は、受信器のコードが格納されて
いるメモリおよびこのコードを信号４Ｓによつて
送信されたコードと比較するための手段を備え
る。比較の結果２つのコードが同じであると分か
れば、デコーダ５の出力端子における通常、低論
理レベルの信号５Ｓは一瞬高論理レベルになる。
双安定フリツプフロツプ（FF）６はそのセツト
入力端子Ｓに信号５Ｓを受け、従つてもしデコー
ダ５の出力が高論理レベルにあれば双安定フリツ
プフロツプ６の出力Ｑを高論理レベルにさせる。
信号５Ｓは単安定フリツプフロツプ７の入力端子
にも印加される。単安定フリツプフロツプ７の出
力は、通常、低論理レベルにある。この出力は、
信号５Ｓが低論理レベルから高論理レベルへ遷移
する毎にそのt₂₁秒後に一瞬高論理レベルになる。
単安定フリツプフロツプ７の出力端子から発生さ
れた信号は双安定フリツプフロツプ６のリセツト
入力端子Ｒへ印加されるので、その出力Ｑはその
信号のパルス発生後毎に低論理レベルになる。双
安定フリツプフロツプ６の信号６Ｑを発生する出
力端子Ｑは２入力ANDゲート９の一方の入力端
子に結合される。ANDゲート９の他方の入力端
子は、例えば１〜2kHzの音声周波数f₁の信号を発
生する発生器８の出力端子へ接続される。AND
ゲート９の出力端子は、２個の出力端子S₁および
S₂がある電力増幅器１０の入力端子へ結合され
る。圧電トランスジユーサ１１と直列にインダク
タンスL₀を持つインダクタンス１２から成る回
路は出力端子S₁，S₂間に接続される。

第１図に示した回路の動作を、第２図および第
３図に示した信号について今から説明する。

ページング系の送信器によつて発せられたコー
ド化磁界の一例は、第２図に波形Ｅで時間の関数
として示される。これはオン／オフ振幅変調され
た搬送波であつて、コーデイング装置の種々異な
るコードを定めるルールに応じて持続時間が等し
くかつ時間が拡げられた一連の誘導放出を形成す
る。

送信器によつて生じた磁界は第１図のフレーム
１にＥと同一波形の電圧を誘起する。もしフレー
ム１がコンデンサ２で同調をとられるならば、得
られた電圧は数十マイクロボルトの範囲にある。
増幅器３で増幅されかつ復調器４で復調された後
に、フレーム１に誘起された電圧は第２図に示し
た信号４Ｓの形状になる。この信号４Ｓはもつと
長い期間に亙つて第３図にも示されている。信号
４Ｓは幾つかのパルス列から成り、各パルス列は
送信コードを定める。第１のパルス列は時点T₀
で始まつて時点T₁で終わる。同様に、第２のパ
ルス列は時点T₀′で始まつて時点T₁′で終わる。最
後に、第３のパルス列は時点T₀″で始まつて時点
T₁″で終わる。各パルス列の持続時間T₁−T₀，
T₁′−T₀′，T₁″−T₀″は一定である。同じことは
持続時間T₀′−T₀，T₀″−T₀′についても言え、こ
れは２つの連続するパルス列に分ける。呼出し中
の人が応答するか或は所定時間後に送信が終わる
まで、パルス列はこのようにして互いに追従す
る。

もし上述した第１のパルス列のコードがデコー
ダ５に格納されたコードと一致するなら、デコー
ダ５は第３図に信号５Ｓで示したように時点T₁
の直後に短いパルスを発生する。このパルスは双
安定フリツプフロツプ６のセツト入力端子Ｓと単
安定フリツプフロツプ７の入力端子とへ同時に印
加され、前記の出力Ｑを信号６Ｑで示したように
高論理レベルにさせ、後者の出力を低論理レベル
にさせる。ANDゲート９は、その一方の入力端
子に信号６Ｑを受けると、発生器８によつて発生
されかつ他方の入力端子に印加された信号を電力
増幅器１０の入力端子に至らせる。

電力増幅器１０を介してインダクタ１２によつ
て励磁される圧電トランスジユーサ１１は時点
T₁から音響信号を発生する。この信号は時点T₂
までt₂₁秒続く、すなわち単安定フリツプフロツ
プ７の出力が一瞬高論理レベルになり双安定フリ
ツプフロツプ６の出力Ｑを再び低論理レベルにさ
せるのに充分な時間だけ継続する。ANDゲート
９の一方の入力端子は時点T₂から低論理レベル
になり、発生器８からの信号は阻止されてもはや
圧電トランスジユーサ１１を励振できない。

もし呼出し中の人が時点T₂以前に必要なこと
をすれば例えば電話をかければ、音響信号はパル
スを停止させるために時点T₂で完全に停止する。
さもなければ、第１のパルス列と同じ第２のパル
ス列が時点T₀′から送信され、時点T₁′でトリガし
て時点T₂′まで第２の音響信号が継続する。

２個の端子ＡおよびＢが設けられた第４図の回
路は、圧電トランスジユーサ１１およびこれに直
列に接続されてインダクタンスL₀を持つ同調用
インダクタ１２の等価回路図である。第４図にお
いて、静電コンデンサC₀はその両端子が、イン
ダクタL₁、抵抗R₁およびコンデンサC₁から成る
駆動分枝路へ接続される。静電コンデンサC₀は
圧電トランスジユーサ１１の端子間容量に等しい
容量を持つが、圧電トランスジユーサの振動特性
は駆動分枝路のパラメータL₁，R₁，C₁で表わさ
れる。

駆動コンデンサC₁は静電コンデンサC₀よりも
約1000倍小さく、静電コンデンサC₀の値は、腕
時計のトランスジユーサの場合、金属化する際の
形状に依存して1nF〜50nFとなり得る。

腕時計の大きさに応じて組立てられたフレーム
１について言及すると、これは代表的な例では円
形であり、約25mmの直径を有しそして直径約
50μmの導線1000ターンを含む。そのようなフレ
ーム１のインダクタンスLcは10mH〜50mHであ
る。

従つてコンデンサC₀はインダクタンスLcの同
調をとるのに非常に適している。限界値に基づけ
ば、これら２つの部品はページング装置中で使用
される周波数も含めて3kHz〜50kHzの範囲の周波
数を持ち得る。前述したように、本発明の目的は
フレーム同調用コンデンサ２を除去することにあ
り、この目的は圧電トランスジユーサ１１のコン
デンサC₀を使用することによつて達成される。

音響送信器としての圧電トランスジユーサ１１
の動作を今から説明する。周知のように、発せら
れる音は第４図の駆動分枝路L₁，R₁，C₁に流れ
る電流が大きい時により大きくなる。最良に達成
されるべきこの状態のために、コンデンサC₀の
端子間電圧はできるだけ高くなければならず、そ
して電流の周波数は駆動分枝路の共振周波数f₁
（2π）^-1（L₁C₁）^-1/2に相当すべきである。もしＶが
電力増幅器１０によつて第４図の回路の端子Ａ，
Ｂ間に発生された周波数f₁の交流電圧であるなら
ば、また駆動分枝路がオープンしていると考える
ならば、さらにインダクタ１２のインダクタンス
L₀がL₀C₀＝L₁C₁であるならば、コンデンサC₀の
端子間電圧はQ₀Vに等しい。ただし、Q₀は周波
数f₁でのインダクタ１２のＱである。音声周波数
ではQ₀の値は３〜10であり得る。コンデンサC₀
の端子間電圧は、C₀のインピーダンスよりも高
いインピーダンスの駆動分枝路が負荷された時で
さえ、事実上Ｖよりも高いままである。

かさばつて高価な構成部品を避けるために、本
発明の他の目的によれば、インダクタ１２をフレ
ーム１で代用することができる。しかしながら、
もしフレーム１のインダクタンスLcおよび圧電
トランスジユーサ１１のコンデンサC₀が搬送波
の周波数f₀に同調されるならば、このf₀よりも約
20倍低い音声周波数f₁でのフレーム１の効率は適
切ではない。一方でフレーム１は、電力増幅器１
０により圧電トランスジユーサ１１を直接駆動す
る場合とくらべていくらか改善される。

インダクタンスLcを音声周波数f₁に同調させる
ために、容量の別なコンデンサ１３を、第４図に
示したようにコンデンサC₀と並列に接続できる。
もしC₀′の値が関係（C₀′＋C₀）Lc＝L₁C₁を満足
するならば、同調は達成される。圧電トランスジ
ユーサ１１の端子間にそのようなコンデンサを使
用すると複雑になるが、これは第１図におけるコ
ンデンサ２およびインダクタ１２を除去する可能
性によつて充分に補償される。別なコンデンサ１
３は、静電容量C₀′を持つ第２の圧電トランスジ
ユーサになり得る。２個の圧電トランスジユーサ
は、一方の側にコモン端子をそして他方の側に一
対の端子を持つ単一の素子から成り、一対の端子
の各々は圧電トランスジユーサの１つを規定す
る。

フレーム１を磁界ピツクアツプとして或は圧電
トランスジユーサ１１の同調用インダクタンスと
して使用すること、およびこの圧電トランスジユ
ーサを音響送信器として或はフレーム１の同調用
コンデンサとして使用することは、これらの異な
る機能を満たすためにフレームと圧電トランスジ
ユーサとを適切に接続するためのスイツチング回
路を用いる場合にのみ可能である。

第５図に概略図で示した腕時計は、標準設計の
ものであり、タイム・ベースとして働く水晶２
０、維持回路２１、カウンタ２２、ドライブ回路
２４およびデジタル・デイスプレイ２５を備え
る。水晶と維持回路２１は互いに接続され、一緒
になつて発振器を形成する。維持回路２１の出力
端子からの信号は、主出力端子S₁並びに２個の補
助出力端子S₂およびS₃を有するカウンタ２２の入
力側へ印加される。補助出力端子S₂，S₃はそれぞ
れパルスから成る高周波信号、音声周波数の信号
を発生する。他方、主出力端子S₁は時間情報を提
供する信号を発生する。この信号はドライブ回路
２４の入力側へ印加される。ドライブ回路２４
は、これに接続されて時間を表示するためのデジ
タル・デイスプレイ２５が必要とする信号を発生
する。

第５図に示した腕時計のうちでページング装置
部分は、第１図について既に説明しかつ第１図と
第５図の両方で同様に接続された構成部品１，
３，４，５，６，９および１０を備える。第１図
の単安定フリツプフロツプ７は第５図ではより簡
単な設計のカウンタ２３で置き換えられている。
カウンタ２３は、その一方の入力端子に、腕時計
のカウンタ２２の補助出力端子S₂から発生された
パルスを受け、またその他方の入力端子に信号５
Ｓを受ける。信号５Ｓの各パルスはカウンタ２３
をリセツトし、計数動作をトリガする。計数完了
時、カウンタ２３は、双安定フリツプフロツプ６
のリセツト入力端子Ｒに接続された出力端子にパ
ルスを発生する。このカウンタ２３を一杯にする
のに要する時間は、単安定フリツプフロツプ７に
よつて先に設定された時間間隔t₂₁に相当する。
第１図では音声周波数の信号を発生する発生器８
の出力端子と接続されたANDゲート９の一方の
入力端子は、第５図の回路では同一周波数の信号
を発生するカウンタ２２の補助出力端子S₃へ接続
される。

上述したフレーム１および圧電トランスジユー
サ１１のスイツチング回路は第５図ではブロツク
１５で表わされる。このスイツチング回路１５は
３個の入力端子E₁，E₂およびE₃並びに３個の出
力端子S₁，S₂およびS₃を有する。入力端子E₁，
E₂は電力増幅器１０のそれぞれ出力端子S₁，S₂
へ接続されている。入力端子S₃は双安定フリツプ
フロツプ６の出力端子から信号６Ｑを受ける。ス
イツチング回路１５の出力端子S₁はフレーム１の
一方の端子へ接続されている。スイツチング回路
１５の出力端子S₂は、第４図のコンデンサ１３の
容量C₀′に等しい容量を有するコンデンサ１４の
一方の端子へ接続されている。このコンデンサ１
４の他方の端子は圧電トランスジユーサ１１の一
方の端子およびフレーム１の他方の端子へ接続さ
れている。フレーム１、圧電トランスジユーサ１
１およびコンデンサ１４は従つてコモン接続を有
する。最後に、出力端子S₃と入力端子E₁と圧電
トランスジユーサ１１の他方の端子とは互いに接
続されている。

スイツチング回路１５は、リレー（図示しな
い）によつて作動される２個のスイツチＡおよび
Ｂを含む。スイツチＡは２つの位置a₁とa₂をとれ
る。位置a₁では、スイツチＡが出力端子S₁を入力
端子E₁に結合する接点を閉じる。位置a₂では、出
力端子S₁が入力端子E₂へ接続される。スイツチ
Ｂも２つの位置b₁とb₂をとれる。位置b₁では接点
は閉じないため、出力端子S₂は動作しない。そし
て位置b₂では出力端子S₂が入力端子E₁へ接続され
る。

スイツチＡおよびＢを作動するリレー（図示し
ない）は、第３図に示した信号６Ｑによつて制御
される。この信号６Ｑはスイツチング回路１５の
入力端子E₃へ印加される。信号６Ｑが低レベル
にある時にスイツチＡおよびＢは位置a₁およびb₁
をとり、信号６Ｑが高レベルにある時にスイツチ
ＡおよびＢは位置a₂およびb₂をとる。

第５図の回路におけるページング装置部分は以
下のように作動する。コード化された磁界Ｅの無
い場合、第２図および第３図の信号４Ｓ，５Ｓお
よび６Ｑは全て低レベルに留まり、従つてスイツ
チＡおよびＢは位置a₁およびb₁を占める。この時
圧電トランスジユーサ１１の両方の端子はフレー
ム１の両方の端子へ接続され、そしてコンデンサ
１４の一方の端子は不動作である。この状態で
は、フレーム１はコード化された磁界Ｅの搬送周
波数f₀で圧電トランスジユーサ１１の静電容量に
よつて同調され、そして第１図の同調用コンデン
サ２は冗長になる。

スイツチング回路１５は、フレーム１で受信し
たコード化信号をデコーダ５が認識するまでこの
状態に留まる。双安定フリツプフロツプ６の出力
端子Ｑにおける信号６Ｑが時点T₁で高レベルに
なると、これはスイツチＡおよびＢを位置a₂およ
びb₂に動かす。音声周波数信号源として働く電力
増幅器１０の出力端子S₁およびS₂はスイツチＡに
よりフレーム１を介して圧電トランスジユーサ１
１の両端子へ接続され従つて第２図のインダクタ
１２を不用にし、容量C₀′のコンデンサ１４はス
イツチＢにより圧電トランスジユーサ１１の両端
子へ直結される。その結果、電力増幅器１０によ
つて励振される圧電トランスジユーサ１１は音響
信号を最良の出力状態で発生する。この音響信号
はt₂₁秒間送信される。その後、時点t₂で双安定フ
リツプフロツプ６の出力端子Ｑからの信号６Ｑが
低レベルになると、圧電トランスジユーサ１１は
動作サイクルの開始時におけるようにフレーム１
の両端子へもう一度接続される。もし音響信号に
対する応答が無かつたならば、新しい動作サイク
ルは上述した通り時点T₀′でトリガされる。

この発明は図示して上述したページング装置だ
けに限定されず、その等価な形態の回路全てに拡
張される。例えば、第１図に示したスイツチング
回路１５の理解を容易にするために接点を示した
が、その代わりにトランジスタや伝送ゲートのよ
うな電子スイツチング素子を周知の仕方で用いる
こともできる。

発明の効果 この発明では、第２図に示したフレーム同調用
コンデンサ２および圧電トランスジユーサ同調用
インダクタ１２を省略できるので、スペースをと
らずかつ安価なページング装置を提供できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は周知のページング装置の一例を示すブ
ロツク図、第２図はページング装置のフレームで
受信されたコード化信号およびこのコードに対応
する論理信号の形状を示す波形図、第３図は第１
図の主要な点での信号の形状を示す波形図、第４
図は同調用インダクタと直列に接続された圧電ト
ランスジユーサの等価回路図、第５図はこの発明
のページング装置が入れられた例えばデジタル腕
時計のブロツク図である。 １…フレーム、１１…圧電トランスジユーサ、
１０…音声周波数信号源としての電力増幅器、６
…双安定フリツプフロツプ（FF）、１５…スイツ
チング回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ページング装置において、 (a) インダクタンスおよび一対の端子を有し、可
   変磁気信号をピツクアツプするためのフレーム
   １と、 (b) 一対の端子を有し、これら端子間に静電容量
   を存在させ、音を発することのできる圧電トラ
   ンスジユーサ１１と、 (c) 一対の端子S₁，S₂を有し、音声周波数の電気
   信号を発生できる信号源１０と、 (d) 前記磁気信号に応答して制御用論理信号６Ｑ
   を発生するための手段５，６，２２，２３と、 (e) さらにスイツチング回路１５とが設けられて
   おり、該スイツチング回路は、 前記論理信号の第１状態に応答して前記フレー
   ム１の一方の端子を前記圧電トランスジユーサ１
   １の一方の端子に短絡接続すると共に前記フレー
   ム１の他方の端子を前記圧電トランスジユーサの
   他方の端子に短絡接続し、また前記論理信号の第
   ２状態に応答して前記信号源１０の一方の端子を
   前記フレーム１の一方の端子に、前記フレームの
   他方の端子を前記圧電トランスジユーサの一方の
   端子に、そして前記圧電トランスジユーサの他方
   の端子を前記信号源１０の他方の端子に短絡接続
   するようにしたことを特徴とするページング装
   置。 ２ 前記フレーム１のインダクタンスが圧電トラ
   ンスジユーサの静電容量によつて前記可変磁気信
   号の周波数に同調される特許請求の範囲第１項記
   載のページング装置。 ３ 論理信号が前記第２状態にある時に、スイツ
   チング回路を介して前記圧電トランスジユーサ１
   １の端子間に接続される付加的なコンデンサ１４
   を更に備える特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のページング装置。 ４ 前記フレーム１のインダクタンスが前記コン
   デンサ１４の容量によつて増加された静電容量に
   より音声周波数に同調される特許請求の範囲第３
   項記載のページング装置。