JP5170121B2

JP5170121B2 - 電子機器

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Publication number: JP5170121B2
Application number: JP2010018081A
Authority: JP
Inventors: 和明阿部
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: US8482470B2; US20110187609A1; JP2011160055A

Description

本発明は、アンテナ装置およびソーラーパネルを備えた電子機器に関するものである。

近年、車載用GPS(Global Positioning System)受信カーナビゲーション装置あるいは携帯ハンディ型のGPS受信機が安価に実用化され広く利用されてきている。また、最近では、デジタル通信および移動体通信等の技術の進歩、ならびに誘電体セラミックスまたは強誘電体材料による短縮小型化等の部品の小型化によって、GPS受信機および受信モジュールの小型化が進んでいる。さらには、腕時計型等の超小型携帯用のGPS受信機または位置検出システムも各種提案されている。
この種の民生用GPS受信機では、受信用アンテナとして、受信機とは別の筐体に収容されたパッチ型平面アンテナまたは筒状ヘリカル、あるいは受信機筐体内に内蔵されたパッチ型アンテナなどが用いられている。
この中で、腕時計の時計ケース内に、板状の誘電体と、この誘電体の表面側に設けられた板状の放射導体と、誘電体の裏面側に設けられた板状の接地導体と、放射導体に電気的に接続された給電部材とを備え、放射導体のさらに表面側には、他の誘電体を介して周波数調整用プレートが設けられたパッチ型アンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１）。

また、近年、エコロジーの観点から、ソーラーパネルの発電を利用した時計が大きな割合を占めるようになってきており、多くの腕時計においては、時計ケースの時計ガラスの裏側にソーラーパネルを配置することが行われている（例えば、特許文献２）。そして、この腕時計においては、コイルばねのような電気接続部材を用いてソーラーパネルの外周部で該ソーラーパネルと回路基板との電気的接続を行っている。

特開平８−２１３８１９号公報（図２０）特開２００１−２８９９７０号公報

ところで、例えば腕時計の時計ケース内に、パッチ型アンテナ装置とソーラーパネルとを重ね合わせて設ける場合、上記特許文献２のように、コイルばねのような電気接続部材を用いてソーラーパネルの外周部の位置で該ソーラーパネルと回路基板との電気的接続を行うとすれば、ソーラーパネルの外形をアンテナ装置の外形よりも大きくしなければならず、その結果、板状の誘電体の外周部をソーラーパネルによって覆い隠してしまうという問題がある。
そればかりでなく、板状の誘電体の外周部の直ぐ外側位置に、ソーラーパネルで発電された電荷を回路基板に供給するための電極パッドが形成されていると、板状の誘電体の外周部は放射電界が著しく強い場所であることから、アンテナの放射電界がソーラーパネルの電極パッドによって悪影響を受け、アンテナの利得の低下を招くという大きな問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、アンテナ装置とソーラーパネルとを併用する場合にも、アンテナの利得低下を確実かつ容易に抑制することができる構造を持つ電子機器を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、
円形の板状の誘電体を挟んで表側面に円形の板状の放射導体、裏側面に円形の板状の接地導体、裏側面から前記放射導体に電気的に接続された給電部材が設けられた円偏波アンテナ装置と、前記円偏波アンテナ装置の表側に配置されたソーラーパネルと、前記円偏波アンテナ装置の裏側に配置された回路基板とを備えた電子機器において、
前記円偏波アンテナ装置は、前記板状の誘電体の中心又は近傍を貫通して形成された穴部と前記穴部の内周面に設けられ前記放射導体と前記接地導体とを電気的に接続して短絡させる電気接続部（短絡部６ｅ）とを備え、
前記ソーラーパネルは、裏側に前記穴部の内部に露出する電極パッドを備え、
前記回路基板は、前記電極パッドと対向する位置に導電パターンを備え、
前記穴部の内部に配置され、前記電極パッドと前記導電パターンとを接続させる電気接続部材と、
前記円偏波アンテナ装置および前記ソーラーパネルを収納した筒状の金属ケース本体と、
前記金属ケースの表側端部の開口部を閉塞する透明部材と、
前記金属ケース本体の裏側端部の開口部を閉塞する金属部材と、
を備えていることを特徴とする電子機器である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記ソーラーパネルの外形寸法は、前記放射導体の外形寸法よりも小さく形成されており、前記ソーラーパネルの外縁は、該放射導体の外縁からはみ出していないことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の電子機器において、前記金属ケース本体は、内部に前記ソーラーパネルの表側に配置された文字板と、この文字板の上で回転する指針が設けられた指針軸とをさらに備え、前記指針軸は、前記穴部内に挿通されて前記回路基板、前記アンテナ装置および前記ソーラーパネルを貫いていることを特徴とする。

以上のように構成されたアンテナ装置および電波受信機器に係る発明によれば、板状の誘電体に設けた穴部の内部に露出するソーラーパネルの電極パッドと回路基板とを、前記穴部の内部に配置された電気接続部材によって互いに電気的に接続しており、板状の誘電体の外周部の位置と対向したソーラーパネルの外周部位置に、ソーラーパネルで発電された電荷を回路基板に供給するための電極パッドが形成されていないので、アンテナの放射電界がソーラーパネルの電極パッドによって悪影響を受けにくくすることができ、アンテナの利得低下を確実かつ容易に抑制することができる。

本発明の実施形態の腕時計を示す縦断面図である。図１の腕時計のアンテナ装置、ソーラーパネルおよびそれらの周辺を拡大して示す断面図である。図２のアンテナ装置の図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は一部拡大斜視図である。アンテナ長の説明図であり、（Ａ）は比較例のアンテナ装置の平面図、（Ｂ）は図２のアンテナ装置の側面図である。本実施形態のアンテナ装置自体の入力インピーダンスを測定した結果を比較説明するためのスミスチャートである。本実施形態のアンテナ装置自体の右旋円偏波受信時の指向性利得パターンを示す図である。図１の腕時計のソーラーパネルの平面図である。図７のソーラーパネルのソーラーパネル同士の電気的接続構造を示す図である。図７のソーラーパネルの電極構造を示す図であり、（Ａ）はプラス側の電極パッドを説明するための図、（Ｂ）はマイナス側の電極パッドを説明するための図である。図２のアンテナ装置、ソーラーパネルおよび回路基板の中心部を示す断面図である。ソーラーパネルを配置した場合と配置しない場合のアンテナ装置の右旋円偏波受信時の指向性利得パターンを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明を、電子機器の１つである腕時計に適用した場合を説明するが、本発明は、この腕時計に限定されるものではなく、アンテナ装置およびソーラーパネルを備えた電子機器一般に適用できることは勿論である。

図１は、実施形態における腕時計１の概略縦断面図である。
この腕時計１は、筒状の金属ケース本体である時計ケース２と、この時計ケース２の一端の開口部を閉塞する金属部材である裏蓋３とを備えている。この時計ケース２と裏蓋３とで腕時計１の筐体が構成されている。時計ケース２の内部には、時計モジュール４と、文字板５とが設置されている。また、時計ケース２の内部には、時計モジュール４と文字板５との間にアンテナ装置６およびソーラーパネル２０が設けられている。
ここで、アンテナ装置６は、GPS(Global Positioning System)電波を受信するためのものであり、ソーラーパネル２０は、発電によって生じた電荷によって腕時計１に搭載された二次電池（図示せず）を充電するためのものである。
また、時計ケース２の１２時、６時方向には、腕時計１を腕に装着するためのバンド７Ａを取り付けるためのバンド取付部７が設けられている。時計ケース２の上部側面には、ベゼル１５、カバー部材１６が設けられている。このベゼル１５およびカバー部材１６は金属製である。

時計ケース２は、ステンレスやチタン等の金属で筒状に形成されている。時計ケース２の上面側には、文字板５を外部から視認可能となるように、時計ケース２の他端の開口部を閉塞する透明部材である時計ガラス８がパッキン９を介して嵌められている。この時計ガラス８は、時計ケース２の上面側開口部を閉塞している。時計ケース２の下面側には、この時計ケース２と同様の金属で形成された裏蓋３が防水リング１０を介して取り付けられている。この裏蓋３は、時計ケース２の下面側開口部を閉塞している。

時計ケース２の内部には、時計モジュール４、回路基板１１、アンテナ装置６、ソーラーパネル２０および文字板５が裏蓋３側からこの順で配置されている。

時計モジュール４は、図示はしないが、各種回路等が形成されたＩＣチップと、時針や秒針等の指針１２を文字板５上で運針させるためのアナログ指針機構とを備えている。ＩＣチップに形成された回路要素は、時計モジュール４の各部を制御するＣＰＵ等の制御ＩＣと、アンテナ装置６に電気的に接続されてGPS電波を受信し増幅・復調してGPS電波に含まれる位置データや時刻データを取り出す受信回路と、発振器を有して現在時刻を計時する計時回路とを備えている。
制御ＩＣは、例えば、受信回路で受信された位置データに基づいて現在位置の表示制御を行うとともに、受信回路で受信された時刻データに基づいて時刻修正処理を行う。なお、GPS電波から時刻データを取得するほかに、別途アンテナ装置を設けて標準電波から時刻データを取得するようにしてもよい。
なお、図１および図２において符号１２ａは指針軸を表し、この指針軸１２ａはアンテナ装置６およびソーラーパネル２０を貫いている。

回路基板１１は、電源回路や、受信回路および計時回路などの回路に接続される導電パターン１１a、１１ｂ等が上面に形成されたものである。

アンテナ装置６は、図２に示すように、板状の放射導体６ａおよび接地導体６ｂで板状の誘電体６ｃを上下から挟み込んだ平面アンテナ構造となっている。放射導体６ａおよび接地導体６ｂは例えば厚み１２μｍの銀箔で構成されている。他方、誘電体６ｃは例えば厚み５０μｍのセラミックを１３層積層して構成されている。
ここでは、誘電体６ｃの比誘電率は波長短縮化が十分に図れる値に設定されている。誘電体を設けないとすれば、放射導体の直径は受信電波の波長に対して１／２になっている必要がある。この場合、GPS衛星からの受信周波数が1.57542GHZだとすれば、放射導体３２ａの直径は９５．２ｍｍとすることが必要となる。しかし、それでは大きすぎて腕時計の時計ケース２の内部に放射導体３２ａを組み込むことができない。そこで、本実施形態では、誘電体６ｃを使用するとともに、誘電体６ｃの比誘電率を比較的に高くすることによって、波長短縮化を図っている。
短縮された波長とアンテナ基板の誘電率との関係は次式で表せる。
すなわち、受信する電波の波長をλ、アンテナ基板の実効誘電率をεeとすると、電気
的に短縮された波長λgは、式λg＝λ／√εeで表される。
例えば、時計ケース２の内径が３０ｍｍ程度であれば、誘電体の比誘電率を１０〜３０程度にすればよいことになる。

放射導体６ａの中心ＳＡの位置には、放射導体６ａはもとより、誘電体６ｃおよび接地導体６ｂの中心ＳＡを貫通する穴部６ｄが形成されている。穴部６ｄの直径は例えば２．５ｍｍである。そして、放射導体６ａと接地導体６ｂとは、穴部６ｄを画成する内壁の全周、すなわち穴部６ｄの内周面の全周に沿って付設した短絡導体６ｅによって電気的に短絡されている。この短絡導体６ｅによって、放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に接続する電気接続部が構成されている。
また、放射導体６ａの外周のうち、放射導体６ａの中心を挟んで互いに対向する位置に一対の切り欠き部６ｆが形成されている。一対の切り欠き部６ｆを設けたのは、アンテナ装置６を円偏波アンテナとして機能させるためである。

接地導体６ｂには、穴部６ｇが形成されており，誘電体６ｃの一部が露出する。露出した誘電体部分の中央には、給電ランド部を持つ給電部材である給電ピン６ｉが設けられている。この給電ピン６ｉは、放射導体６ａと電気的に接続されている。さらに、給電ピン６ｉは、回路基板１１上に形成されている導電パターン（図示せず）と電気的に接続されている。これによって、給電ピン６ｉの給電ランド部は回路基板１１の導電パターン（図示せず）を介して受信回路に電気的に接続されている。なお、接地導体６ｂは、図示しない箇所で、回路基板１１上に形成されている導電パターン（図示せず）を介して接地されている。
この実施の形態では、図２に示すとおり、ソーラーパネル２０の外形寸法Ｌ０は、２７ｍｍ、時計ケース２の内径Ｌ１は、３０ｍｍ、誘電体６ｃの外形の直径Ｌ２は、２９．５ｍｍ、誘電体６ｃの穴部の半径Ｌ３は、１．２５ｍｍ、誘電体６ｃの厚みＬ４は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、その比誘電率は１０〜３０としているが、これに限られない。
また、ソーラーパネル２０の外形寸法Ｌ０は、放射導体６ａの外形寸法Ｌ２よりも小さく形成されており、ソーラーパネル２０の外縁２０aは、該放射導体６ａの外縁６ａ１からはみ出していない。

次に、給電ピン６ｉと放射導体６ａとの給電位置Ｓの設置場所について説明する。
図３（Ａ）は、この実施形態のアンテナ装置６の平面図であり、図３（Ｂ）は、そのアンテナ装置６の底面図、図３（Ｃ）は斜視図である。
これら図３に示される誘電体６ｃおよび接地導体６ｂは平面視で円形となっている。
GPS電波は右旋円偏波であるので、この実施形態では、放射導体６ａを通る線分のうち切り欠き部６ｆ同士を結ぶ線分（Ｙ(+)−Ｙ(-)）と、放射導体６ａの中心ＳＡと給電点Ｓとを結ぶ線分（ＳＡ−Ｓ）とがＸ＜０，Ｙ＞０の領域において４５°となるような位置に設けてある。右旋円偏波とするには、放射導体６ａを通る線分のうち切り欠き部６ｆ同士を結ぶ線分（Ｙ(+)−Ｙ(-)）と、放射導体６ａの中心ＳＡと給電点Ｓとを結ぶ線分（ＳＡ−Ｓ）とがＸ＞０，Ｙ＜０の領域において４５°となるような位置に設けてもよい。ちなみに、左旋円偏波とした場合には、放射導体６ａを通る線分のうち切り欠き部６ｆ同士を結ぶ線分（Ｙ(+)−Ｙ(-)）と、放射導体６ａの中心ＳＡと給電点Ｓとを結ぶ線分（ＳＡ−Ｓ）とがＸ＞０，Ｙ＞０の領域またはＸ＜０，Ｙ＜０の領域において４５°となるような位置に設ければよい。
また、放射導体６ａの中心ＳＡから給電位置Ｓまでの距離はインピーダンスが例えば５０Ωとなるように設定され、オフセット給電を行っている。すなわち、この給電位置で入力インピーダンスの調整を行っている。
なお、アンテナ装置６を多角形としてもよい。多角形とすることにより、腕時計１その他の機器のケース内に組み込んだ際にその角部が位置決めとなり、ケースに対する誘電体６ｃおよび接地導体６ｂの回転防止と、ケースに対して誘電体６ｃおよび接地導体６ｂを組み込む際、その角部が指標として向きを簡単に合わせることができる。

ここで、放射導体６ａの中心位置に穴部６ｃを設ける一方で、この穴部６ｄを画成する内周面に沿って付設した短絡導体６ｅによって放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に接続し、短絡させることとした理由について述べる。
本実施形態のアンテナ装置はパッチ型アンテナであるが、通常のパッチ型アンテナでは放射導体の中心位置で電圧が０Ｖになるため、仮に、この中心位置で放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に接続し短絡させただけではアンテナ特性にはほとんど影響しない。
しかしながら、本発明者は、放射導体６ａの中心位置に穴部６ｄを設ける一方で、この穴部６ｄを画成する内壁の全周に沿って付設した短絡導体６ｅを介して、放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に接続し短絡させると、短絡導体６ｅ自身がアンテナの利得向上に寄与するアンテナ素子として機能し、この結果、穴部６ｄを設けたのみでこの穴部６ｄの内周面に短絡導体６ｅを設けない場合と比較して、短絡導体６ｅが設けられている分、電波を受ける面積または容積が増加し，アンテナ利得が増加することを見い出した。
このことから、放射導体６ａの中心位置に穴部６ｃを設ける一方で、この穴部６ｄを画成する内周面に沿って付設した短絡導体６ｅによって放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に接続したものである。
また、このような構造の短絡導体６ｅを穴部６ｄ内に設けると、短絡導体６ｅを穴部６ｄ内に設けない構造の場合と比較して、ソーラーパネル２０からの悪影響を少なくすることができ、アンテナ利得の低下を極力抑えることに有効となる。
この理由は，短絡導体６ｅを穴部６ｄ内に設けることで穴部６ｄの電位差が無くなり，穴部６ｄ内での電界強度が著しく小さくなるからである。

図４（Ａ）は、穴部において放射導体と接地導体とを電気的に短絡導体で短絡させていない構造の、短絡導体無しのアンテナ装置の平面図であり、図４（Ｂ）は、穴部において放射導体と接地導体とを短絡導体で電気的に短絡させた構造の本実施形態に係るアンテナ装置の側面図である。
この両図面に従って、説明すると、図４（Ａ）に示す短絡導体無しのアンテナ装置の場合、穴部６ｄの周囲とアンテナの長さを足した長さが誘電体６ｃ中での波長λ’の１／２に相当するように誘電体６ｃの外形形状が設計されている。穴部６ｄが形成されているために、その周囲で電流が迂回するので、迂回する分、電流経路長が長くなる。このために、穴部がない構造に比べてアンテナ全体の外形形状のサイズを小さくすることができる。
これに対して、図４（Ｂ）に示す本実施形態のアンテナ装置の場合、穴部６ｄを形成したほかに、その穴部６ｄの内周面に短絡導体６ｅを設けている。このために、短絡導体６ｅの高さＬ５と放射導体６ａの長さＬ６を足した長さが波長λ’の１／４に相当するように誘電体６ｃの外形形状が設計されている。このために、本実施形態のアンテナ装置によれば、短絡導体６ｄが設けられている分だけ、図４（Ａ）に示す短絡導体無しのアンテナ装置の場合よりも電波を受ける面積または容積が大きくなり、アンテナ利得が増加するものと考えられる。

このようなアンテナ装置６によれば次のような効果を得ることができる。
まず、アンテナ装置の中心ＳＡに穴部６ｄを設けている一方で、この穴部６ｄの内周面に設けられた短絡導体６ｅを介して、放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に短絡させているので、短絡導体６ｅ自身がアンテナ素子の機能として働き，この短絡導体６ｅがない場合と比較して、短絡導体６ｅが設けられている分、電波を受ける面積または容積が増加し、アンテナ利得を増加させることができる。
さらに、アンテナ装置６を金属の時計ケース２内に組み込んだとしても，アンテナ指向性を文字板５の開口部に持たせることで，金属時計ケース２によるアンテナ利得の減少を少なくすることができる。

本実施形態に係るアンテナ装置の入力インピーダンスを測定した結果が図５のスミスチャートに示されている。このアンテナ装置は円偏波特性を有するアンテナのため、同図に示すようにくびれ部があり、そのくびれ部分が中心周波数（1.57542GHz）においてインピーダンス整合されていることが分かる。

一方、図６は、右旋円偏波受信時の指向性利得特性を示す図であり、３つの右旋円偏波受信時の指向性利得特性曲線が示されている。
この図において、円の外周の数字は、パッチアンテナ装置の頂点方向（時計ガラス８側の方向）を０度とした方位を示す角度（単位：°）、円の半径方向は利得（単位：ｄＢ）を示す。特性曲線６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、放射導体６ａ等の放射特性、すなわち利得の方位特性を示す。
同図において２点鎖線で示す指向性利得特性曲線６Ａは、アンテナ装置６を金属裏蓋３付きの金属時計ケース２内に内蔵せずに、当該アンテナ装置６の単体状態で入力インピーダンスを測定した場合における指向性利得特性曲線を示す。
実線で示す指向性利得特性曲線６Ｂは、放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に短絡導体６ｅで短絡させた構造の、この実施の形態に係るアンテナ装置６を、金属裏蓋３付きの金属時計ケース２内に内蔵した状態で入力インピーダンスを測定した場合における指向性利得特性曲線を示す。
また、破線で示す指向性利得特性曲線６Ｃは、金属裏蓋３付きの金属時計ケース２の形状が同じ形状であるが、放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に短絡導体６ｅで短絡させていない、短絡無しのアンテナ装置６を金属裏蓋３付きの金属時計ケース２内に内蔵した状態で入力インピーダンスを測定した場合における指向性利得特性曲線を示す。
なお、同図では実施形態のアンテナ装置６を金属裏蓋３付きの金属時計ケース２内に内蔵した状態で入力インピーダンスを測定した場合における最大利得０ｄＢを基準としたときの各指向性利得特性曲線を示している。
同図に示す指向性利得特性６Ｂから明らかなように、この実施の形態に係るアンテナ装置６、すなわち、金属裏蓋３付きの金属時計ケース２内に放射導体６ａと接地導体６ｂとを電気的に短絡導体６ｅで短絡させた構造の実施形態のアンテナ装置６によれば、アンテナ装置を金属裏蓋３付きの金属時計ケース２内に入れた状態でも、文字板側（図６中の上部方向側）に指向性を持つ円偏波特性となっていて、金属時計ケース２の影響による利得低下が少ないことが分かる。
上記実施形態に係る実線の指向性利得特性６Ｂと破線で示す指向性利得特性６Ｃとを比較すれば、この実施形態に係る実線の指向性利得特性６Ｂは、破線で示す指向性利得特性６Ｃの場合よりも、金属の時計ケース２の影響を受けながらも、接地導体６ｂが設けられている面の方向から放射導体６eが設けられている面の方向（図６における０°の方向）の利得特性を、図６中の利得Ｒの分、増加させることができ、この結果、電波受信感度の向上を図れることが分かる。

また、ソーラーパネル２０は、図７に示すように、平板状の６枚のセル２００によって構成されている。セル２００の枚数は６枚に限定されないことはいうまでもない。なお、以下の説明において、６枚のセル２００を説明の便宜上で区別して用いる場合には符号２００に代えて符号２０１から２０６を用いるものとする。
この６枚のセル２００は平面視でそれぞれ扇形に形成されている。具体的には、この６枚のセル２００の各々は、平面視で、互いに６０度の中心角をなす直線状の２つの辺と、この直線状の２つの辺が接近する一端同士を結ぶ弧状にへこむ１つの辺と、この直線状の２つの辺が離反する他端同士を結ぶ弧状に膨らむ１つの辺とを備えている。そして、この６枚のセル２００が平面的に並設されることによって、全体として円形で中央位置に穴部２１を備えるソーラーパネル２０が構成されている。この場合、６枚のセル２００の弧状に膨らむ辺が重なることなくループ状に連なってソーラーパネル２０の円形の外縁が形成され、６枚のセル２００の弧状にへこむ辺が重なることなくループ状に連なってソーラーパネル２０の中央の穴部２０ａが形成されている。

このソーラーパネル２０においては、セル２０１から２０６は、この順で直列に接続されている。すなわち、セル２０１とセル２０２との間、セル２０２とセル２０３との間、セル２０３とセル２０４との間、セル２０４とセル２０５との間、セル２０５とセル２０６との間は、ソーラーパネル２０の外周部の電気接続部２１によって電気的に接続されている（図８参照）。また、セル２０１にはプラス側の電極パッド２２、セル２０６にはマイナス側の電極パッド２３が形成されている（図９参照）。

続いて、電気接続部２１による接続構造を図８に基づいて説明する。この接続構造は図７に破線の丸で囲んだ部分、すなわちソーラーパネル２０の外周部で隣り合うセルの境界部分に設けられている。なお、以下では、セル２０１とセル２０２との間の接続構造を例に説明する。
セル２０１とセル２０２は、それぞれ、表側のプラス極と裏側のマイナス極とが重なり合った構造となっている。ここで、セル２０１のプラス極を２０１（＋）、マイナス極２０１（−）とし、セル２０２のプラス極を２０２（＋）、マイナス極２０２（−）で表せば、セル２０１のマイナス極２０１（−）の一部は切り欠かれた構造となっており、その切り欠き部分で電気接続部２１の一端部がセル２０１のプラス極２０１（＋）に電気的に接続されている。そして、この電気接続部２１の他端側はセル２０２の裏面側に引き出され、この電気接続部２１の他端部はマイナス極２０２（−）に接続されている。なお、図７において符号２４は導電性接着剤を示している。
同様の接続構造によって、セル２０２とセル２０３との間、セル２０３とセル２０４との間、セル２０４とセル２０５との間、セル２０５とセル２０６との間もそれぞれ電気的に接続されている。

次に、電極パッド２２，２３の構造を図９に基づいて説明する。この電極パッド２２，２３はソーラーパネル２０の中央の穴部２０ａ近くに設けられている。
図９（Ａ）にはセル２０１の電極パッド２２が示され、図９（Ｂ）にはセル２０２の電極パッド２３が示されている。
電極パッド２２の一端は、図９（Ａ）に示すように、セル２０１のプラス極２０１（＋）に電気的に接続されている。そして、電極パッド２２の他端側はセル２０２のマイナス極２０２（−）の下方まで延びている。なお、電極パッド２２とセル２０２のマイナス極２０２（−）との間は直接接続されないように絶縁されている。
一方、電極パッド２３の一端は、図９（Ｂ）に示すように、セル２０６のマイナス極２０６（−）に接続されている。そして、電極パッド２３の他端側はセル２０５のマイナス極２０５（−）の下方まで延びている。なお、電極パッド２３とセル２０５のマイナス極２０５（−）との間は直接接続されないように絶縁されている。

次に、ソーラーパネル２０と回路基板１１との電気的接続構造を図１０に基づいて説明する。
電極パッド２２においてセル２０２のマイナス極２０２（−）の下方に延在するパッド部分と、電極パッド２３においてセル２０５のマイナス極２０５（−）の下方に延在するパッド部分とは、アンテナ装置６の穴部６ｄ内に露出している。一方、アンテナ装置６の裏側（下側）に配置された回路基板１１において、上記電極パッド２２，２３に対応する導電パターン１１a、１１ｂもアンテナ装置６の穴部６ｄ内に露出している。そして、電極パッド２２，２３と、それに対応する導電パターン１１a、１１ｂとは１対１でコイルばね状の電気接続部材２５，２６によって電気的に接続されている。なお、電気接続部材２５，２６はアンテナ装置６の短絡導体６ｅと電気的に絶縁されている。

このような電気的接続構造によれば次のような効果を得ることができる。
すなわち、従来のアンテナ装置の場合、板状の誘電体の外周部とソーラーパネルの外周部に設けた電極とが近接した位置にあると、板状の誘電体の外周部は，放射電界が著しく強い場所であることから、ソーラーパネルの外周部に導電パターンが形成されていると、当該導電パターンによる影響を受けやすくなる。
すなわち、アンテナの放射電界がソーラーパネルの導電パターンによって変化することになる。アンテナの放射電界が変化すると，それに伴いアンテナ素子の電流分布も変化し，更にアンテナのインピーダンスも変化することになるために、アンテナの利得の低下を招くという大きな問題がある。
これに対して、この実施の形態によれば、アンテナ装置６の穴部６ｄの内部に配置された電気接続部材２５，２６によってソーラーパネル２０の電極パッド２２，２３と回路基板１１の導電パターン１１a、１１ｂとが互いに電気的に接続されており、したがって、ソーラーパネル２０のうち、アンテナ装置６の穴部６ｄ内に露出する位置に電極パッド２２，２３が形成されていることから、アンテナ装置６は、この電極パッド２２，２３からの悪影響を受けにくく、アンテナの利得低下を確実かつ容易に抑制することができる。

図１１は、ソーラーパネルがある場合と無い場合のアンテナ装置６の右旋円偏波受信時の指向性利得特性を示す図であり、３つの右旋円偏波受信時の指向性利得特性曲線が示されている。なお、アンテナ装置６自体は実施形態と同様の構造のものを使用し、ソーラーパネルは中央に穴部が形成されたものを使用した。そして、金属製の時計ケース内にアンテナ装置６を配置した。ソーラーパネルをアンテナ装置６の上に配置する場合には、特に、ソーラーパネルと回路基板との電気的接続は行わなかった。ソーラーパネルの大きさや有無によるアンテナ装置６への影響を調べるためである。
この図において、円の外周の数字は、パッチアンテナ装置の頂点方向（時計ガラス８側の方向）を０度とした方位を示す角度（単位：°）、円の半径方向は利得（単位：ｄＢ）を示す。特性曲線１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、放射導体６ａ等の放射特性、すなわち利得の方位特性を示す。
同図において２点鎖線で示す指向性利得特性曲線１１Ａは、ソーラーパネル２０をアンテナ装置６の上に配置した構造のアンテナ装置６の入力インピーダンスを測定した場合における指向性利得特性曲線を示す。
実線で示す指向性利得特性曲線１１Ｂは、ソーラーパネル２０をアンテナ装置６の上に配置するとともに、ソーラーパネル２０を放射導体６ａの外径よりも小さくして該放射導体６ａの外縁からはみ出させない構造のアンテナ装置６の入力インピーダンスを測定した場合における指向性利得特性曲線を示す。
また、破線で示す指向性利得特性曲線１１Ｃは、ソーラーパネル２０をアンテナ装置６の上に配置するとともに、ソーラーパネル２０を放射導体６ａの外形よりも大きくして該放射導体６ａの外縁からはみ出させた構造のアンテナ装置６の入力インピーダンスを測定した場合における指向性利得特性曲線を示す。
なお、同図ではソーラーパネル２０をアンテナ装置６の上に設けない状態で入力インピーダンスを測定した場合における最大利得０ｄＢを基準としたときの各指向性利得特性曲線を示している。
同図に示す指向性利得特性１１Ａ．１１Ｂから明らかなように、ソーラーパネル２０をアンテナ装置６の上に設けるとともに、ソーラーパネル２０を放射導体６ａの外形よりも小さくして該放射導体６ａの外縁からはみ出させない構造の実施形態のアンテナ装置６によれば、アンテナ装置６の上にソーラーパネル２０を設けた状態でも、文字板側（図１１中の上部方向側）に指向性を持つ円偏波特性となっていて、ソーラーパネル２０の影響による利得低下が少なく、文字板側ではソーラーパネル無しの場合とほとんど同じ特性が得られた。
一方、同図に示す指向性利得特性１１Ａ．１１Ｃから明らかなように、ソーラーパネル２０をアンテナ装置６の上に配置するとともに、ソーラーパネル２０を放射導体６ａの外形よりも大きくして該放射導体６ａの外縁からはみ出させた構造のアンテナ装置６によれば、アンテナ装置６の上にソーラーパネル２０を設けた状態では、文字板側（図１１中の上部方向側）に指向性を持つ円偏波特性となっているが、ソーラーパネル２０の影響による利得低下が２ｄＢと大きいことが分かる。
ちなみに、中央に穴部が無く放射導体６ａの外形よりも小さいソーラセルをアンテナ装置６の上に配置した場合、最大利得は−０．１ｄＢであった（誤差範囲内）。
以上から、ソーラーパネル２０をアンテナ装置６の上に設けるとともに、ソーラーパネル２０を放射導体６ａの外形よりも小さくして該放射導体６ａの外縁からはみ出させない構造の実施形態のアンテナ装置６を使用すれば、ソーラーパネル２０の影響による利得低下を抑制できることが分かる。その上、アンテナ装置６の穴部６ａの内部に配置される電気接続部材２５，２６によって回路基板１１に電気的に接続しているので、ソーラーパネル２０の影響による利得低下を可及的に減ずることができる。

以上、この発明の実施形態を説明したが、本発明は、かかる実施形態および変形例に限定されるものではなく、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、短絡導体６ｅを穴部６ｄ内に設けた場合について説明しているが、この短絡導体６ｅは、穴部６ｄ内に設けない構成でも良い。
また、上記実施形態では、電極パッド２２，２３を板状の誘電体６ｃの中心の位置に設けているが、これに代えて、電極パッド２２，２３を板状の誘電体６ｃの中心の位置ではなく、その中心位置の近傍位置に穴部を形成し、その穴部の内部に露出するように電極パッドを配置する一方で、回路基板１１のうち、電極パッド２２，２３に対向する位置に設けられた導電パターン１１a、１１ｂとを電気接続部材２５，２６にて電気的に接続するようにしても良い。
また、上記実施形態では、時計ケース２および裏蓋３が金属製の場合について説明したが、樹脂製のものであっても適用できる。
また、上記実施形態では、GPS受信機能付きの腕時計の場合について説明したが、GPS受信機能付きの腕時計以外の携帯電話、GPS専用受信機などの他の電波受信機器にも適用できる。
さらに、上記実施形態では、電波を受信する場合について説明したが、電波を受信する場合に限られず、電波を送信する場合にも適用できる。

１，１００腕時計
２時計ケース
３裏蓋
６アンテナ装置
６ａ放射導体
６ｂ接地導体
６ｃ誘電体
６ｄ穴部
６ｅ短絡導体（電気接続部）
６ｉ給電ピン（給電部材）
１１回路基板
２０ソーラーパネル
２２，２３電極パッド
２５，２６電気接続部材
２００セル
２０１〜２０６セル
ＳＡ中心
Ｓ給電点

Claims

円形の板状の誘電体を挟んで表側面に円形の板状の放射導体、裏側面に円形の板状の接地導体、裏側面から前記放射導体に電気的に接続された給電部材が設けられた円偏波アンテナ装置と、前記円偏波アンテナ装置の表側に配置されたソーラーパネルと、前記円偏波アンテナ装置の裏側に配置された回路基板とを備えた電子機器において、
前記円偏波アンテナ装置は、前記板状の誘電体の中心又は近傍を貫通して形成された穴部と前記穴部の内周面に設けられ前記放射導体と前記接地導体とを電気的に接続して短絡させる電気接続部とを備え、
前記ソーラーパネルは、裏側に前記穴部の内部に露出する電極パッドを備え、
前記回路基板は、前記電極パッドと対向する位置に導電パターンを備え、
前記穴部の内部に配置され、前記電極パッドと前記導電パターンとを接続させる電気接続部材と、
前記円偏波アンテナ装置および前記ソーラーパネルを収納した筒状の金属ケース本体と、
前記金属ケースの表側端部の開口部を閉塞する透明部材と、
前記金属ケース本体の裏側端部の開口部を閉塞する金属部材と、
を備えていることを特徴とする電子機器。
前記ソーラーパネルの外形寸法は、前記放射導体の外形寸法よりも小さく形成されており、前記ソーラーパネルの外縁は、該放射導体の外縁からはみ出していないことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記金属ケース本体は、内部に前記ソーラーパネルの表側に配置された文字板と、この文字板の上で回転する指針が設けられた指針軸とをさらに備え、
前記指針軸は、前記穴部内に挿通されて前記回路基板、前記円偏波アンテナ装置および前記ソーラーパネルを貫いていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。