Antenne pour récepteur miniature notamment pour récepteur en forme de boitier de montre

Description

[0001] La présente invention concerne une antenne pour récepteur miniature, notamment pour récepteur en forme de boîtier de montre.

[0002] La présente invention consiste en une antenne destinée à un récepteur de radio par exemple intégré dans un boîtier de montre.

[0003] L'invention peut être appliquée également à un émetteur de faible puissance affectant la même forme.

[0004] Une antenne de ce type est décrite dans le brevet JP-A-56169401.

[0005] L'invention est destinée à fonctionner dans une bande de fréquences fixée choisie dans les gammes VHF ou UHF (de 80 MHz à 500 MHz par exemple).

[0006] A ces fréquences les difficultés sont multiples pour réaliser une antenne efficace dans un boîtier de montre par exemple de type montre-bracelet:

• La place disponible est petite rapportée à la longueur d'onde ce qui aboutit à une résistance de rayonnement exprimée en dixièmes ou en centièmes d'ohms.
• La compensation de la réactance de l'antenne nécessite des composants avec des surtensions très élevées pour aboutir à des pertes acceptables.
• Le poignet du porteur et la proximité du reste de son corps absorbent les ondes ou se comportent comme des éléments rayonnants parasites de l'antenne utile, déformant ainsi son diagramme de rayonnement.

[0007] Par ailleurs un récepteur porté au poignet doit rester efficace pour un maximum d'attitudes du porteur en favorisant si possible les plus probables. Il est à noter aussi que les performances de l'antenne réalisée ne doivent être altérées ni par la présence de l'électronique, de la pile, du mouvement de la montre (si la montre garde sa fonction d'origine), ni par la nature des matériaux qui composent le boîtier.

[0008] L'invention a pour objet de résoudre ces problèmes en proposant une antenne dont le diagramme de rayonnement se rapproche le plus possible de celui d'une antenne isotrope.

[0009] L'invention propose à cet effet une antenne pour récepteur appartenant à un boîtier en forme de boîtier de montre, ledit boîtier contenant en outre des moyens de commande et d'alimentation et un circuit d'adaptation et d'accord de ladite antenne, ladite antenne comprenant un premier élément conducteur en forme de boucle annulaire fendue, situé dans la partie supérieure dudit boîtier et isolé du reste dudit boîtier,
ladite antenne étant caractérisée en ce qu'elle comprend un deuxième élément conducteur relié à la masse dudit récepteur, disposé dans la partie inférieure dudit boîtier et formant condensateur avec ledit premier élément, de manière à constituer une antenne capacitive, et en ce que ledit circuit d'adaptation et d'accord relie lesdits éléments conducteurs aux entrées dudit récepteur.

[0010] L'intégration de l'antenne dans le boîtier d'une montre permet d'éviter tous les problèmes d'interconnexion, de maintenance qui existeraient par exemple dans le cas d'une antenne intégrée dans un bracelet-montre; le bracelet étant une partie qui se détériore régulièrement et qui doit alors pouvoir être remplacée sans problème.

[0011] Plus particulièrement l'invention propose une antenne dans laquelle le premier élément conducteur est compris dans la couronne supérieure d'un boîtier de montre.

[0012] Ce premier élément forme avec le second élément conducteur un doublet capacitif sensible aux champs électriques. Le circuit d'adaptation est constitué d'un diviseur capacitif formé en partie par le condensateur constitué par les premier et deuxième éléments. Ce circuit d'adaptation accorde et adapte au récepteur (ou à l'émetteur éventuel) l'antenne ainsi réalisée, ces différents éléments étant intégrés à l'intérieur du boitier d'une montre-bracelet.

[0013] Avantageusement la présente invention permet de réaliser une antenne intégrée d'efficacité optimum en utilisant la structure du boîtier de la montre, en combinant deux modes de réception par boucle magnétique et par doublet capacitif, et apportant aussi :

• une résistance de rayonnement maximum pour le volume imparti;
• une réception multipolarisation;
• la suppression de tout élément inductif d'adaptation.
  Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles:
• la figure 1 est un bloc-diagramme de l'invention ;
• la figure 2 illustre une vue schématique en élévation d'une réalisation de l'invention ;
• la figure 3 illustre une vue en perspective d'un détail de la réalisation illustrée à la figure 2 ;
• les figures 4, 5 et 6 représentent des schémas électriques équivalents de différentes réalisations de l'antenne de l'invention.

[0014] Comme représenté aux figures 1 et 2 l'antenne de l'invention comprend :

• un premier élément conducteur 10 formé d'une boucle annulaire fendue,
• un deuxième élément conducteur 11,
• un circuit 12 d'adaptation et d'accord.

[0015] Le premier élément conducteur 10, représenté plus particulièrement sur la figure 3, forme une inductance ici d'une seule spire. Il est disposé dans la partie supérieure d'un boîtier 13 de montre qui comporte un bracelet 14. Cet élément 10 peut être la couronne supérieure d'une montre métallique, mais il doit alors être isolé du reste du boitier 13. Il peut également être un fil ou un ruban conducteur noyé dans un boîtier moule en matière isolante. Ce premier élément 10 permet de former une boucle sensible à la composante magnétique du champ électromagnétique.

[0016] Le deuxième élément conducteur 11 est constitué du reste du boîtier si celui-ci est totalement métallique, ou, dans le cas d'un boîtier en matière isolante, d'un élément rapporté comme représente sur la figure 2. Cet élément conducteur 11 permet de réaliser le rassemblement compact des masses conductrices les plus importantes de la montre récepteur dont notamment celles du récepteur proprement dit, celles de la ou des piles et de l'électronique, et celle du moteur si la montre dispose d'un système à aiguilles d'affichage de l'heure. Toutes ces différentes parties de commande du fonctionnement de la montre récepteur sont représentées sur les figures 1 et 2 en un ensemble 18.

[0017] Ces masses conductrices principales, dont surtout celle de la pile d'alimentation, sont ainsi éloignés au maximum de la couronne supérieure 10 et placées en fond de boîtier de façon à prendre une référence de potentiel au niveau de l'épiderme du porteur permettant de capter le champ électrique radial apparaissant par la présence du bras ou du corps du porteur de la montre.

[0018] Le circuit 12 d'adaptation et d'accord relie les deux éléments conducteurs 10 et 11 aux entrées du récepteur 17 contenu dans la montre. Sur la représentation schématique de la figure 4 le premier élément 10 est représenté par une inductance.

[0019] Sur cette figure 4 le circuit 12 d'adaptation et d'accord est constitué du diviseur capacitif (15, 16), l'élément 15 comprenant en partie la capacité créée par le dipole capacitif réalisé entre la partie haute et la partie basse du boîtier : Les deux capacités 15 et 16 apparaissent donc entre les deux éléments conducteurs 10 et 11 comme représenté à la figure 2. Ce doublet capacitif (15, 16) est sensible aux champs dirigés perpendiculairement à la spire conductrice 10. L'inductance formée par le premier élément conducteur 10 est sensible à tout champ magnétique axial par rapport à la spire qu'elle forme.

[0020] L'aspect mixte électrique et magnétique diminue la sensibilité à la présence du corps de celui qui porte la montre et à celle des masses magnétiques.

[0021] Etant donné l'aspect flottant du montage, on peut avoir également un schéma électrique équivalent tel que celui représenté à la figure 5.

[0022] Les deux capacités 15 et 16 qui constituent par exemple le circuit 12 permettent :

• de compléter l'accord du circuit résonnant et la mise à la fréquence d'opération. En effet dans le fonctionnement d'un récepteur intégré dans une montre, comme décrit précédemment, la surtension est très élevée et la bande passante étroite;
• de transformer la résistance pure vue à l'accord qui est très élevée en une résistance plus basse optimisée pour le récepteur (optimisation du rapport signal/bruit de l'étage d'entrée).

[0023] L'invention consiste donc à réaliser une antenne capacitive formée de la couronne supérieure du boîtier, isolée du reste dudit boîtier, et formant condensateur avec le fond du boîtier et le reste des composants conducteurs, dont la pile, et d'utiliser cette couronne comme inductance d'accord.

[0024] Le deuxième élément conducteur 11 peut également présenter une structure inductive mais plus massive que celle du premier élément 10. On a alors par exemple le schéma équivalent représenté à la figure 6.

[0025] Les rayonnements apportés par l'aspect capacitif et inductif sont déphasés de

dans le temps, ainsi la polarisation est elliptique.

[0026] Selon la fréquence où l'on réalisera l'antenne et l'épaisseur que l'on acceptera de donner au boîtier, l'aspect magnétique sera ou ne sera pas prépondérant sur l'aspect l'électrique.

[0027] Ainsi :

• à 450 MHz la spire 10 ne nécessite qu'un léger appoint d'accord: L'équilibrage magnétique-électrique est quasiment réalisé. On a alors par exemple deux capacités respectivement de quelques picofarads et de quelques dizaine de picofarads, un coefficient Q d'environ 300 à - 3dB et une bande passante d'environ 1,5 MHz à - 3dB;
• à 150 MHz on a essentiellement une bobine magnétique. Mais le petit apport électrique est le bien-venu pour capter dans les directions où la boucle présente un trou de réception.
• à 900 MHz (si des réseaux venaient à cette fréquence) on devrait maîtriser aisément les rapports entre les composantes.

[0028] Une antenne selon l'invention permet d'obtenir, à titre d'exemple, dans la gamme des fréquences 450-470 MHz une bande passante de 1,5 MHz avec un gain d'antenne dans les directions optimales de 13dB au dessous de celui d'un dipole λ/2 de référence et lorsque la montre récepteur est en espace libre. Le gain de cette même réalisation se situe vers 18dB au dessous de celui du dipole lorsque la montre est portée au poignet.

[0029] Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention.

[0030] Ainsi pour des fréquences plus basses qu'en UHF, par exemple le premier élément conducteur 10 peut comporter plusieurs spires.

Revendications

1. Antenne pour récepteur appartenant à un boîtier en forme de boîtier de montre, ledit boîtier contenant en outre des moyens de commande et d'alimentation et un circuit d'adaptation et d'accord de ladite antenne, ladite antenne comprenant un premier élément conducteur (10) en forme de boucle annulaire fendue, situé dans la partie supérieure dudit boîtier (13) et isolé du reste dudit boîtier (13), ladite antenne étant caractérisée en ce qu'elle comprend un deuxième élément conducteur (11) relié à la masse dudit récepteur, disposé dans la partie inférieure dudit boîtier (13) et formant condensateur avec ledit premier élément (10), de manière à constituer une antenne capacitive, et en ce que ledit circuit d'adaptation et d'accord (12) relie lesdits éléments conducteurs (10, 11) aux entrées dudit récepteur (17).

2. Antenne selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit premier élément conducteur (10) est compris dans la couronne supérieure d'un boîtier de montre.

3. Antenne selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que ledit premier élément conducteur (10) est constitué par la couronne supérieure d'un boîtier de montre si ladite couronne est métallique, ladite couronne étant dans ce cas isolée du reste dudit boîtier.

4. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que ledit circuit d'adaptation et d'accord (12) est constitué en partie par ledit condensateur formé par ledit premier élément (10) et ledit deuxième élément (11).

5. Antenne selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ledit circuit d'adaptation et d'accord est constitué dudit condensateur formé par ledit premier élément (10) et ledit deuxième élément (11) ainsi que d'un condensateur supplémentaire d'ajustage.

6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ledit deuxième élément (11) est constitué du reste dudit boîtier (13) si ce dernier est métallique.

7. Antenne selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ledit deuxième élément (11) est constitué d'un élément rapporté réalisant le rassemblement compact des masses conductrices se trouvant dans ledit boîtier (13).

8. Antenne selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'elle est entièrement intégrée à l'intérieur du boitier d'une montre-bracelet.

Claims

1. An antenna for a receiver in a case in the form of a watch case, the said case further containing control and power supply means and a matching and tuning circuit for the said antenna, the said antenna comprising a first conductor member (10) in the form of a slotted annular loop located in the upper part of the said case (13) and insulated from the rest of the said case (13), the said antenna being characterized in that it comprises a second conductor member (11) connected to the earth of the said receiver, located in the lower part of the said case (13) and forming a capacitor with the said first member (10), in such a manner as to form a capacitive antenna, and in that the said matching and tuning circuit (12) connects the said conductor members (10, 11) to the inputs to the said receiver (17).

2. An antenna according to claim 1, characterized in that the said first conductor member (10) is comprised in the upper ring of a watch case.

3. An antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the said first conductor member (10) is formed by the upper ring of a watch case provided the said ring is metallic, the said ring being in this case insulated from the rest of the said case.

4. An antenna according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the said matching and tuning circuit (12) is formed in part by the said capacitor formed by the said first member (10) and the said second member (11).

5. An antenna according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the said matching and tuning circuit is formed by the said first member (10) and the said second member (11) as well as a supplementary adjusting capacitor.

6. An antenna according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the said second member (11) is formed by the rest of the said case (13), provided the latter is metallic.

7. An antenna according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the said second member (11) is formed by a mounting member effecting compact assembly of the conductive masses located in the said case (13).

8. An antenna according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is completely integrated within the interior of the case of a wrist watch.

Ansprüche

1. Antenne für einen Empfänger, der zu einem Gehäuse in Form eines Uhrengehäuses gehört, wobei das Gehäuse außerdem Steuer-und Stromversorgungsmittel und einen Anpassungs- und Abstimmkreis für die Antenne enthält und wobei die Antenne ein erstes leitendes Element (10) in Form einer geschlitzten ringförmigen Schleife aufweist, das sich vom Rest des Gehäuses (13) isoliert im oberen Teil dieses Gehäuses (13) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne ein zweites leitendes Element (11) aufweist, das an die Masse des Empfängers angeschlossen und im unteren Teil des Gehäuses (13) angeordnet ist sowie mit dem ersten Element (10) einen Kondensator bildet, so daß beide eine kapazitive Antenne darstellen, und daß der Anpassungs- und Abstimmkreis (12) die leitenden Elemente (10, 11) an die Eingänge des Empfängers (17) anschließt.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste leitende Element (10) in der oberen Krone eines Uhrengehäuses integriert ist.

3. Antenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste leitende Element (10) von dem oberen Kranz eines Uhrengehäuses gebildet wird, wenn dieser Kranz aus Metall ist, wobei der Kranz in diesem Fall vom übrigen Gehäuse isoliert ist.

4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungs- und Abstimmkreis (12) teilweise von dem aus dem ersten und dem zweiten Element (10, 11) gebildeten Kondensator gebildet wird.

5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungs- und Abstimmkreis aus dem von dem ersten und dem zweiten Element (10, 11) gebildeten Kondensator sowie aus einem zusätzlichen Abstimmkondensator besteht.

6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (11) aus dem übrigen Gehäuse (13) gebildet wird, falls letzteres aus Metall ist.

7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (11) von einem getrennten Element gebildet wird, das die kompakte Zusammenfassung der in dem Gehäuse (13) enthaltenen leitenden Massen bildet.

8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ganz in das Gehäuse einer Armbanduhr integriert ist.

Dessins