JP2005136493A - 受信装置及び携帯型受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップアンテナにより電波を受信する受信装置及び携帯型受信装置に関し、搭載機器の小型化が容易となる受信装置及び携帯型受信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、チップアンテナ（１２）により電波を受信する受信装置（１１３）において、チップアンテナ（１２）を搭載する回路基板（１２１）と、回路基板（１２１）の接地パターン（１２１ａ）に接続され、回路基板（１２１）の接地パターン（１２１ａ）を延長させる可撓性導電部（１２２）とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は受信装置及び携帯型受信装置に係り、特に、チップアンテナにより電波を受信する受信装置及び携帯型受信装置に関する。

図５は従来の一例のブロック構成図を示す。

受信装置１は、ＧＰＳ（global positioning systems）衛星からの電波を受信し、位置測定のための信号処理を行うための装置であり、回路基板１１上にチップアンテナ１２、及び、電子部品１３が搭載された構成とされている。

チップアンテナ１２は、セラミックなどの誘電体の表面に導電パターンを形成した構成とされており、直線偏波受信構造とされている。チップアンテナ１２は、回路基板１１の角部に搭載される。回路基板１１には、チップアンテナ１２の搭載面とは反対面の略全面に接地パターン２１が形成されている。なお、接地パターン２１は、接地ラインに接続される。

回路基板１１は、チップアンテナ１２の受信性能を評価するための回路基板であり、そのサイズは、ＧＰＳ衛星からの電波の波長をλとしたとき、縦（λ／４）×横（λ／２）のサイズに形成されている。

チップアンテナ１２は、回路基板１１の略裏面全面に形成された導電パターン２１とともに、インピーダンス整合が取られており、ＧＰＳ衛星からの電波に共振し、ＧＰＳ衛星からの電波を受信可能とされている。

なお、回路基板１１のチップアンテナ１２の搭載面には、電子部品１３が搭載される。搭載された電子部品１３によりローノイズアンプ（ＬＮＡ）３１、及び、ＧＰＳ信号処理回路３２が形成されている。ローノイズアンプ３１には、チップアンテナ１２の出力信号が供給される。ローノイズアンプ３１は、雑音指数の小さいアンプであり、チップアンテナ１２からの信号を増幅して出力する。ローノイズアンプ３１の出力信号は、ＧＰＳ信号処理回路３２に供給される。

ＧＰＳ信号処理回路３２は、ローノイズアンプ３１からの信号を復調して、時刻情報を抽出する。ＧＰＳ信号処理回路３２は、異なるＧＰＳ衛星からの時刻情報のずれから現在位置の緯度、経度、高度などの情報を作成する。

なお、このとき、チップアンテナ１２、及び、ローノイズアンプ３１、並びに、ＧＰＳ信号処理回路３２は回路基板１１の半分以下の面積で搭載が可能であった。

なお、上記構成の受信装置に関する公知文献は発見できなかった。

しかるに、従来のチップアンテナを搭載した受信装置１は、チップアンテナ１２、及び、ローノイズアンプ３１、並びに、ＧＰＳ信号処理回路３２が回路基板１１の半分以下の面積で搭載が可能であったにもかかわらず、チップアンテナ１２とのインピーダンス整合のために、回路基板１１のサイズを縦（λ／４）×横（λ／２）程度とする必要があった。したがって、回路基板１１の大きさによって、搭載機器のサイズが決定されるため、搭載装置を腕時計サイズ程度に小型化することが困難であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、搭載機器の小型化が容易となる受信装置及び携帯型受信装置を提供することを目的とする。

本発明は、チップアンテナ（１２）により電波を受信する受信装置（１１３）において、チップアンテナ（１２）を搭載する回路基板（１２１）と、回路基板（１２１）の接地パターン（１３１）に接続され、回路基板（１２１）の接地パターン（１３１）を延長させる可撓性導電部（１２２）とを有することを特徴とする。

また、可撓性導電部（１２２）は、フレキシブルプリント配線基板から構成されたことを特徴とする。

さらに、回路基板（１２１）には、チップアンテナ（１２）からの信号を増幅する増幅回路（３１）と、増幅回路（３１）で増幅した信号を復調する復調回路（３２）とを有することを特徴とする。

また、本発明は、チップアンテナ（１２）が搭載される受信部本体（１１３）と、受信部本体（１１３）に連結されたバンド部（１１２）とを有する携帯型受信装置（１００）において、受信部本体（１１３）に内蔵され、チップアンテナ（１２）を搭載する回路基板（１２１）と、バンド部（１１２）に内蔵され、回路基板（１２１）の接地パターン（１２１ａ）に接続され、回路基板（１２１）の接地パターン（１２１ａ）を延長させる可撓性導電部（１２２）とを有することを特徴とする。

また、可撓性導電部（１２２）は、フレキシブルプリント配線基板から構成されたことを特徴とする。

さらに、回路基板（１２１）には、チップアンテナ（１２）からの信号を増幅する増幅回路（３１）と、増幅回路（３１）で増幅した信号を復調する復調回路（３２）とを有することを特徴とする。

上述の如く、本発明によれば、回路基板（１２１）の接地パターンに接続され、回路基板（１２１）の接地パターンを延長させる可撓性導電部（１２２）を設けることにより、受信性能を劣化させることなく、回路基板（１２１）のサイズを小型化できる。

〔携帯型受信装置１００〕
図１は本発明の一実施例の分解斜視図を示す。

本実施例の携帯型受信装置１００は、腕時計型であり、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、時間、緯度、経度、高度などの位置情報を表示する装置であり、主に、ケース１１１、バンド１１２、受信部１１３、情報処理部１１４、表示装置１１５、フロントパネル１１６から構成されている。

ケース１１１には、開口面１１１ａから受信部１１３、情報処理部１１４、表示装置１１５が収納される。ケース１１１の開口面は、受信部１１３、情報処理部１１４、表示装置１１５を収納された後、フロントパネル１１６によって閉蓋される。なお、ケース１１１の対向する側面には、バンド１１２が保持される。バンド１１２は、例えば、可撓性の樹脂材料から構成されており、その両端がそのケース１１１側面に連結され、中央部にバックル１１２ａが設けられている。バンド１１２は、ケース１１１とともに略円環状をなし、リストバンドとして作用する。

受信部１１３は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、緯度、経度、高度などの測位情報を抽出し、抽出した情報を情報処理部１１４に供給する。情報処理部１１４は、受信部１１３から供給された測位情報を受信し、表示装置１１５を駆動し、表示装置１１５に緯度、経度、高度などの測位情報を表示させる。また、情報処理部１１４は、受信部１１からの測位情報をログ情報として保持する。なお、情報処理部１１４は、地図情報を表示装置１１５に表示させ、地図上に測位位置を表示させるようにしてもよい。

また、ＧＰＳ衛星から正確な時刻情報が得られえるため、情報処理部１１４により時刻情報を処理して、表示装置１１５に現在時刻を表示するようにしてもうよい。これにより、正確な時刻を表示できる。
〔受信部１１３〕
図２は受信部１１３の斜視図を示す。図２（Ａ）は上面側、図２（Ｂ）は下面側の斜視図を示している。

受信部１１３は、チップアンテナ１２、チップアンテナ１２を搭載する回路基板１２１、回路基板１２１の接地パターンに接続され、回路基板１２１の接地パターンを延長させる可撓性導電部１２２とを有する構成とされている。
〔回路基板１２１〕
回路基板１２１には、矢印Ｘ１方向の端部で、かつ、矢印Ｙ１方向の端部の角部にチップアンテナ１２が搭載されている。なお、チップアンテナ１２は、短辺が矢印Ｘ１、Ｘ２方向に延在し、長辺が矢印Ｙ１、Ｙ２方向となるように搭載されている。また、チップアンテナ１２は、矢印Ｘ１、Ｘ２方向が偏波方向とされている。

回路基板１２１の矢印Ｘ１、Ｘ２方向の辺の長さは、（λ／４）より短い長さ、例えば、３２ｍｍ程度に設定されている。なお、ＧＰＳ衛星の場合、（λ／４）は約４７ｍｍ程度となり、回路基板１２１の矢印Ｘ１、Ｘ２方向の長さを（λ／４）より約１．５ｍｍ程度の小型化している。 また、回路基板１２１の矢印Ｙ１、Ｙ２方向の辺の長さは、（λ／４）より短い長さ、例えば、３０．６ｍｍ程度に設定されている。回路基板１２１の矢印Ｘ１、Ｘ２方向の長さを（λ／４）より約１．６ｍｍ程度の小型化している。

回路基板１２１は、３２ｍｍ×３０．６ｍｍ程度のサイズであれば、受信性能を劣化させることなく、ＧＰＳ衛星からの電波を受信可能である。

回路基板１２１の矢印Ｚ１方向側の面には、回路基板２１と同様に電子部品１３が搭載され、ローノイズアンプ３１及びＧＰＳ信号処理回路３２が形成されている。また、回路基板１２１の矢印Ｚ２方向側の面には、チップアンテナ１２の搭載された部分を除いた略全面にわたって接地パターン１２１ａが形成されている。

接地パターン１２１ａには、可撓性導電部１２２が接続される。接地パターン１２１ａは、可撓性導電部１２２とともに、チップアンテナ１２とのインピーダンス整合を取るべく作用する。

なお、回路基板１２１は、ローノイズアンプ３１及びＧＰＳ信号処理回路３２を構成する電子部品１３が小型化できれば、そのサイズを小さくすることも可能である。
〔可撓性導電部１２２〕
可撓性導電部１２２は、例えば、導電膜が全面に形成されたフレキシブルプリント配線基板から構成されており、回路基板１２１の矢印Ｘ２方向の端辺に矢印Ｙ１方向の端部から幅、約λ／８にわたって設けられ、半田付けされている。また、可撓性導電部１２２は、その短辺から矢印Ｘ２方向に約λ／４にわたって延出している。

可撓性導電部１２２の導電膜は、回路基板１２１の接地パターン１２１ａに半田付けされている。なお、回路基板１２１と接地パターン１２１ａとの接続は、半田付けに限定されるものではなく、コネクタなどを用いて接続するようにしてもよい。

本実施例の受信部１１３では、評価用回路基板１１と略同等の受信性能を維持しつつ、回路基板１２１をその半分以下に小型化できる。また、可撓性導電部１２２により搭載時の配置の自由度を向上させることができる。

本実施例の受信部１１３では、実験の結果、ＧＰＳのコールドスタート時間を９０秒程度で納めることができた。コールドスタート時間９０秒は、通常の、例えば、パッチアンテナを用いた場合と同様である。
〔変形例１〕
図３は受信部１１３の第１変形例の斜視図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本変形例の受信部２１３は、可撓性導電部２２２の延出方向が受信部１１３とは相違する。本変形例の受信部２１３は、可撓性導電部２２２が回路基板１２１の矢印Ｙ２方向の端辺から延出した構成とされている。

本変形例によれば、実験の結果、受信部１１３と同等の受信性能が得られた。本変形例によれば、受信性能を劣化させることなく、回路基板１２１を小型化することができる。
〔変形例２〕
図４は受信部１１３の第２変形例の斜視図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本変形例の受信部３１３は、回路基板３２１のサイズを（λ／４）×（λ／４）とし、可撓性導電部３２２を回路基板３２１の矢印Ｚ２方向側の面に形成された接地パターン３２１ａの矢印Ｘ２方向の端辺、全辺にわたって接続し、矢印Ｘ２方向の端辺から矢印Ｘ２方向に約（λ／４）にわたって延出させた構成とされている。

これによって、チップアンテナ１２から矢印Ｘ１、Ｘ２方向に約（λ／２）、また、矢印Ｙ１、Ｙ２方向に約（λ／４）にわたって接地パターンが形成されることになる。したがって、図５に示すチップアンテナ１２の評価用回路基板１１と略同等の受信性能を実現できるようになる。

本変形例によれば、受信性能を劣化させることなく、回路基板１２１を小型化することができる。
〔その他〕
なお、実施例では、回路基板１２１の長さ（λ／４）程度とし、可撓性導電部１２２の長さを（λ／４）程度とすることにより、接地パターン全体の長さを（λ／２）程度とすることにより、受信性能を劣化させることなく、回路基板１２１のサイズを小型化したが、回路基板１２１と可撓性導電部１２２の長さの割合は、チップアンテナ１２とのインピーダンス整合が取れれば、これに限定されるものではない。

また、可撓性導電部１２２は、プリント配線板に限定されるものではなく、銅板、金属板など可撓性を有する導電材であればよい。

さらに、回路基板１２１のサイズは、縦横とも、（λ／８）、（λ／１６）、（λ／３２）などに近似して設定することも可能であるが、（λ／８）では、ローノイズアンプ３１及びＧＰＳ信号処理回路３２を搭載できなくなる。

また、本実施例では、受信部１１３、２１３、３１３を腕時計型の装置に搭載する例について説明したが、本実施例の受信部１１３、２１３、３１３は小型化、搭載時の自由度が大きいので、腕時計型の装置に搭載する場合に限定されることはなく、ＰＤＡ、携帯電話などの携帯型の装置一般に搭載可能となる。

本発明の一実施例の斜視図である。 受信部１１３の斜視図である。 受信装置１１３の第１変形例の斜視図である。 受信装置１１３の第２変形例の斜視図である。 従来の一例の斜視図である。

符号の説明

１２ チップアンテナ、２１ 接地パターン
１００ 携帯型受信装置
１１１ ケース、１１２ バンド、１１３、２１３、３１３ 受信部
１１４ 情報処理部、１１５ 表示装置、１１６ フロントパネル
１２１、３２１ 回路基板、１２２、２２２、３２２ フレキシブル配線基板
１２１ａ、３２１ａ 接地パターン

Claims (6)

1. チップアンテナにより電波を受信する受信装置において、
   前記チップアンテナを搭載する回路基板と、
   前記回路基板の接地パターンに接続され、前記回路基板の接地パターンを延長させる可撓性導電部とを有することを特徴とする受信装置。
2. 前記可撓性導電部は、フレキシブルプリント配線基板から構成されたことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記回路基板には、前記チップアンテナからの信号を増幅する増幅回路と、
   前記増幅回路で増幅した信号を復調する復調回路とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の受信装置。
4. チップアンテナが搭載される受信部本体と、該受信部本体に連結されたバンド部とを有する携帯型受信装置において、
   前記受信部本体に内蔵され、前記チップアンテナを搭載する回路基板と、
   前記バンド部に内蔵され、前記回路基板の接地パターンに接続され、前記回路基板の接地パターンを延長させる可撓性導電部とを有することを特徴とする携帯型受信装置。
5. 前記可撓性導電部は、フレキシブルプリント配線基板から構成されたことを特徴とする請求項４記載の携帯型受信装置。
6. 前記回路基板には、前記チップアンテナからの信号を増幅する増幅回路と、
   前記増幅回路で増幅した信号を復調する復調回路とを有することを特徴とする請求項４又は５記載の携帯型受信装置。

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