專利名稱：帶有天線的時計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于戴在人體呈圓柱形的某一部位(諸如胳膊或軀干)上的時計(jì)，所述時計(jì)包括一能收集載有無線電漫射信息的電磁場天線，和一個至少有一塊玻璃和一后蓋的外殼，所述外殼還包括為顯示一晝夜時間所需的若干元件，所述時計(jì)還包括一個微型接收機(jī)，接收由所述天線所獲取的信息，并將這種信息轉(zhuǎn)換為所述時計(jì)配戴者的可識別的數(shù)據(jù)。
在許多場合下，為收集無線電漫射信號，現(xiàn)有的時計(jì)已配備有一天線和一微型接收機(jī)。若這種時計(jì)是手表式的，則天線一般置于表帶部位，例如，專利文獻(xiàn)FR-A-1207640，EP-A-0100639，EP-A-0125930，EP-A-0184606和WO-A-86103645所述配置正是這樣。但是，將天線置于表的表帶部位則會產(chǎn)生為構(gòu)成表帶一部分的天線和位于所述表殼內(nèi)接收機(jī)的輸入端之間提供連接的問題，而表帶通常是通過連接頭與外殼鉸接的可動元件。這種天線引線轉(zhuǎn)接所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)問題，其解決方案往往不甚簡單。例如，在這些導(dǎo)線的轉(zhuǎn)接處若未采取避免斷線的措施，則它們會受到應(yīng)力作用或多或少會很快斷損。因此要求提供這種手段，而使表帶的更換變得復(fù)雜化了，此外，由于表帶帶有天線故必須特制，因而要更換時在市場上可能不總是易于買到這種表帶的。
由近來研制出的產(chǎn)品已知，可將微型接收機(jī)連同其天線一起裝于配戴在人體上的一個外殼內(nèi)。例如，由莫特勞拉公司(Motorolacompany)研制成的一種接收機(jī)，其外殼呈筆狀并備有一個可將該筆別到衣服上的夾子，這種產(chǎn)品已在標(biāo)以“Senscar”的注冊商標(biāo)下投產(chǎn)。同樣由飛利浦公司生產(chǎn)的一種接收機(jī)具有細(xì)長平行六面體似的形狀，也配備有可別到衣料上的夾子。這種接收機(jī)便是人們所知的“32B型BB機(jī)(Pager)”，其大小約為10cm長，2cm寬和厚。
上述接收機(jī)的尺寸已足夠大，以致使天線包含其內(nèi)已不成什么大問題了。然而，人們可能不會否認(rèn)要把一根天線裝入諸如手表或懷表那樣配戴在人體某一部位的時計(jì)外殼內(nèi)，則就會造成難以解決的問題了，因?yàn)橐惭b這種天線可用的空間非常有限。
然而，為解決這一問題，人們已作了很多努力。如，法國專利文獻(xiàn)FR-A-2505105(US-A-4419770)描述了一種含有-PLL合成器作為本機(jī)振蕩器的腕式AM無線電接收機(jī)。該配備有電子表的接收機(jī)，其棒狀天線裝在表殼內(nèi)，外殼呈圓形，以便扣在手腕上。該文獻(xiàn)的附圖清楚表明天線棒對準(zhǔn)表帶的寬度方向，以使該天線感受位于構(gòu)成手腕圓柱體的縱向磁場分量。這種配置正如以下對本發(fā)明的說明中所述是不利的。
在1977年10月4日出版的“日本專利文摘”第1卷116號，4486頁E77中之專利文獻(xiàn)JP-A-52-48364的英文摘要中描述了一種時計(jì)，其玻璃面下安置有一單根天線。然而現(xiàn)已斷言這種天線在本文下述研究的頻率范圍內(nèi)，若不配置另一導(dǎo)電元件以形成對位于構(gòu)成手腕圓柱體的徑向電場分量敏感的電容性天線的話，其效果不良。
為在所述微型接收機(jī)的輸入端獲得所需信號，因此有必要采取某些保護(hù)措施，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的特點(diǎn)是將天線的方位設(shè)置成使其能獲取與人體戴表部分所構(gòu)成的圓柱體相切的磁場H的分量Hφ，或所述圓柱體徑向電場E的分量Er，或獲取所述分量Hφ和Er的合成量。
從以下參考舉例說明的附圖和相應(yīng)說明將會更好地理解本發(fā)明。


圖1是模擬人體或其一部分并表示該人體附近的兩個電磁場分量的示意圖;
圖2表示戴有手表手腕以及作用于該表的兩個電磁場分量;
圖3表示怎樣在本發(fā)明手表內(nèi)配置一電感天線;
圖4表示在本發(fā)明手表內(nèi)怎樣設(shè)置一電容性天線;
圖5表示戴有懷表的人體以及作用于該表的兩個電懦》至 圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一種手表的頂視圖;
圖7是沿圖6Ⅶ-Ⅶ線所取的剖視圖;
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一種手表的頂視圖;
圖9是沿圖8之Ⅸ-Ⅸ線所取的剖視圖;
圖10是一個將該天線與一個微型接收機(jī)匹配實(shí)例的簡化電路圖。
確定電磁場在真空中傳播的規(guī)律是已知的。這些規(guī)律是由將電磁場的磁和電分量相聯(lián)系的麥克斯韋方程式表達(dá)的，這種分量彼此正交。這些方程告訴我們在一個周期內(nèi)的一個變化的電場可產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，反之亦然。由此可知電磁場的電場分量可由一電容性天線捕獲，而磁場分量可由一電感天線捕獲。電容天線采取由某種電介質(zhì)隔離的兩個電極形式，而電感天線采取線圈形式。至于電介質(zhì)在此必須理解為隔離兩個電極的一種絕緣介質(zhì)，這種介質(zhì)也可為空氣。假設(shè)使入射電場的極性垂直該電容天線的兩極，而使入射磁場的極性平行于電感天線的線圈軸線。
本發(fā)明涉及適于戴在人體一部分上的時計(jì)，因此，了解人體對所述電磁場的構(gòu)型的影響是非常重要的。人們已經(jīng)確認(rèn)對于頻率范圍為VHF頻帶(30到300MHz)，和至少在UHF頻帶(300至3000MH)的起始段來說，則在人體附近范圍內(nèi)的電磁場的大小和方向顯著地被改變了，這主要因?yàn)槿梭w的介電性能與空氣的介電性能是完全不同的。
現(xiàn)在采取如圖1所示的人體模型的形式對人體附近的電磁場進(jìn)行研究。該模型是一個高180cm，直徑為25cm的圓柱體1。該人體的材料是由成比例的乙二醇(glycolethcmdiol)、蒸餾水和氯化鈉溶液模擬而成，以使該溶液的介電性能相當(dāng)于人體的介電性能。
當(dāng)用一個垂直極性場輻射該模型時，在本發(fā)明范圍內(nèi)所進(jìn)行的若干測量結(jié)果已能得出以下三點(diǎn)結(jié)論-在離該“人體”表面的距離、r＜15cm處，電場基本上為徑向場，即垂直于皮膚。該電場將稱為Er。
-在離該“人體”表面距離為r＜15cm處，磁場基本上為水平的或說沿切線方向的，即圍繞該“人體”旋轉(zhuǎn)。該磁場將稱為Hφ。
-電磁場的Er和H分量幾乎與角度φ無關(guān)，這意味著在垂直于人體平面上的一種場輻射幾乎為全向輻射。
以上所用“基本上”一詞說明還存在一些測量幅值小于特定方向Er和Hφ的其他方向的電磁場。這些其它方向的電磁場特別是徑向和縱向磁場以及切向和縱向電場(所述縱向平行于人體的Z軸)。舉例來說，一個切向磁場Hφ的測量值比所述經(jīng)向磁場的測量值大6～8db。
我們不僅對人體驅(qū)干而且對手腕或臂前部離軀干不同距離的若干位置上均已重復(fù)進(jìn)行過多次上述情況的類似測量。除有一處例外之外，所有測量位置均得到前述同一結(jié)果，因而確認(rèn)了對手腕來說也是所述Er和Hφ場占優(yōu)勢。所述引起例外的位置是指胳膊對于胸脯彎曲的肘關(guān)節(jié)處-在此情況下，磁場的縱向分量占優(yōu)勢，因?yàn)榇嬖谝环N同由人體軀干引起的切向分量Hφ的耦合。但在這特定情況下，Er分量保持不變。
根據(jù)前述重要見解，緊接著就要探索如何達(dá)到關(guān)于將天線裝入欲戴在人體某一部位(無論是軀干還是人體的前臂部)的時計(jì)內(nèi)的方式-這一本發(fā)明主要目的，也就是說所述天線的配置和方位必須可獲取與代表人體或其某一部分的圓柱體相切的電磁場的磁場分量Hφ或位于所述圓柱體徑向的同一電磁場的電場分量Er。
圖2表示戴有手表4的前臂。手表4包括一外殼2和一表帶3。所述兩個主要場Er(徑向電分量)和Hφ(水平或切向磁分量)作用于這外殼上。
圖5表示戴有懷表5的人體形象，該懷表5包括一與一表鏈6相連的外殼2。同樣，兩個主要場Er和Hφ作用在這外殼上。
人們會理解在圖2和5這兩例中，切向磁場Hφ通過外殼的嶠孛嬙溉臚飪牽渲玫奶煜弒匭胗刪哂幸桓齷蛉舾扇譜櫚南呷鉤桑孟呷Φ鬧嵯呱柚貿(mào)善叫杏謁鐾飪塹暮蟾恰 對手表實(shí)例來說，圖3概略地表示了如何將電感天線設(shè)置在手表外殼2中的方式。此外天線7只包括被連到微型接收機(jī)8的一個繞組。請注意，重要的是本例中，所述線圈的軸線除了要平行于外殼的后蓋之外還必須設(shè)置成平行于表帶3的縱向。
在懷表例中，從圖5可顯見電感天線(未示出)的軸線，不但必須設(shè)置成平行于外殼的后蓋，而且必須設(shè)置成垂直于懸線的鉛垂線。
圖6和圖7所示實(shí)際裝置表示本發(fā)明的第一實(shí)施例，其要點(diǎn)是獲取電磁場的切向磁場分量，其原理已在本文前面解釋過。
圖6是塊手表的平面視圖，它包括外殼2和表帶3，而圖7是沿圖6之Ⅶ-Ⅶ線的剖視圖。這塊表受切向磁場分量Hφ的作用。為了獲取這一分量，該表包括一電感天線7-此處由5個繞組11構(gòu)成，每個繞組均有兩個借助連接件13端對端相連的部分9和12。如圖7所示，第一部分12是埋入外殼2的后蓋14的金屬線，而第二部分9呈沉積在玻璃10下的金屬態(tài)。在此，所述第一和第二部分借助撓性連接件13端對端地連接在一起，連接件13可以由具有若干導(dǎo)電區(qū)的“Zebra”(注冊商標(biāo))構(gòu)成。連接件13的導(dǎo)電區(qū)15和16連接到一個微型接收機(jī)(未示出)的輸入端，除了為顯示晝夜時間所必需的所有另部件如機(jī)芯17、表盤18和把手19外，該接收機(jī)也置于外殼2內(nèi)。對該裝置供電的電池可裝在外殼內(nèi)側(cè)向設(shè)置的一個抽屜里或在后蓋內(nèi)設(shè)置的一個開口內(nèi)。在后一種情況下，第一部分12將經(jīng)過該開口的蓋并借助柔性連接件與同樣埋入后蓋的其他諸部分相連。
本發(fā)明并不局限于前述實(shí)施例。諸部分彼此間的連接可以用釬焊或焊接而不用所述的連接件。金屬化部分9也可處于玻璃上方或埋入玻璃內(nèi)。同樣，第一部分12可以只是部分地埋入后蓋14或甚至置于其表面上。
圖2和5也說明了所述徑向電場Er透入外殼垂直地到達(dá)其玻璃或其后蓋，也說明了在這種情況下要為捕獲該徑向電場的天線將必須由被一種電介質(zhì)隔開的兩個基本呈平面的電極構(gòu)成并配置成平行于外殼的后蓋。
在手表實(shí)例中，圖4以概略方式表明了為何將電容性天線50配置于外殼2中。此處，天線包括連到微型接收機(jī)8的兩個電極20和21。
在懷表實(shí)例中，由圖5可顯見也必須將電極(未示出)配置成平行于玻璃或平行于外殼的后蓋。
由圖8和9所示的實(shí)際裝置說明了包含獲取所述電場的徑向電場分量的本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖8是一包括外殼2和表帶3的手表的平面視圖，而圖9是沿圖8Ⅸ-Ⅸ線的剖視圖。這手表受徑向電場分量Er的作用。為捕獲這一分量，該手表包括由電極20和21構(gòu)成的電容性天線。第一電極是玻璃10的金屬化外緣20，而第二電極是可全為金屬的金屬后蓋21，或如圖9所示為一敷在塑料制成的蓋32上的金屬薄片。這樣，將電極20和21設(shè)置成彼此平行以獲取電磁場的徑向電場分量Er。這兩電極被支承在由絕緣材料制成的殼圈33上。電極20和21連到微型接收機(jī)(未示出)的輸入端，除了為顯示晝夜時間所需的所有其它元件如機(jī)芯17、表盤18和把手19外，所述接收機(jī)也置于外殼2內(nèi)。電極20、21和微型接收機(jī)的輸入端之間的連接可由彈簧加載支架來實(shí)現(xiàn)，例如象在歐洲專利EP-B-O041145(US-A-4523856)中所述那樣。
本發(fā)明不限于前述具體實(shí)施例，最重要的是電極20必須置于離電極21有一定距離處并相對電極21呈現(xiàn)一定表面。因此，若電極20位于盤18下面，則電極20可具有與電極21基本相同的表面。在某些情況下，電極20本身可為裝有指計(jì)的表盤，蓋且穿有一開孔，以便能顯露出要發(fā)送的信息(如回叫電話號，會議日期等)同樣，圖8所示環(huán)狀電極20可被分割或呈螺旋形。
圖10示出一種能使電感天線7對微型接收機(jī)8的輸入匹配的電路簡圖。該接收機(jī)可為標(biāo)以UAA2033標(biāo)記的飛利浦公司銷售的接收機(jī)。若電感天線包括5個繞組，而且是平衡的話，則對接收機(jī)輸入端的匹配將采取電容C1和C2的形式，其每個容量大約為4PF.根據(jù)天線與接收機(jī)輸入匹配或不匹配還能用其它不同配置法。
現(xiàn)人們已知，怎樣利用電感或電容天線捶直鴆痘竦绱懦〉拇懦》至縃φ或電場分量Er。顯然，本發(fā)明不限于去捕獲這些分量之一而排除另一分量;人們也能同時很容易地捕獲兩個分量，因?yàn)闆]有這一個分量，另一個也不能傳播。在此情況下，該時計(jì)應(yīng)用時具有根據(jù)前述說明所獲得的一個電容天線和一個電感天線。不用多說，這種配置對所采集信號的幅度可能是有利的。也不必多說，當(dāng)將兩天線平行安置，以其中之一用作另一個的匹配電路時，則必然導(dǎo)至微型接收機(jī)輸入電路的簡化。
權(quán)利要求
1.適于戴在諸如人體胳膊或軀干圓柱形的某部位上的時計(jì)，所述時計(jì)包括能獲取含有磁場H和電場E的電磁場天線，所述電磁場載有無線電漫射信息；和一個至少有一塊玻璃和一后蓋的外殼，所述處殼包括除為顯示晝夜時間所必需的元件外還有一微型接收機(jī)，該接收機(jī)接收由天線捕獲的信息，以便將這類信息轉(zhuǎn)換為該時計(jì)攜帶者的可覺察信息；所述天線位于由所述外殼界定的空間內(nèi)并由包含至少一繞組的線圈構(gòu)成；所述繞組是為捕獲與所述圓柱體相切的磁場分量(Hφ)而設(shè)置和定向的，所述繞組的軸線被配置成平行于外殼的后蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的時計(jì)，它是手表式的，其所述繞組的軸線被定位于平行于表帶的縱向。
3.如權(quán)利要求1所述的時計(jì)，它是懷表式的，其所述繞組的軸線被定位于垂直于懸線之鉛垂線。
4.如權(quán)利要求1的時計(jì)，其中所述繞組包括由連接件端對端連接的若干部分。
5.如權(quán)利要求4所述的時計(jì)，其中所述繞組包括埋入外殼后蓋的第一部分和在玻璃下金屬化的第二部分，第一和第二部分借助位于所述后蓋和玻璃間的柔性連接件被端對端地相連。
6.適于戴在諸如人體胳膊或身軀呈圓柱形的某部位上的時計(jì)，所述時計(jì)包括能獲取含有磁場H和電場E的電磁場天線，所述電磁場載有無線電漫射信息;和一個至少有一塊玻璃和一后蓋的外殼，所述外殼包括除為顯示晝夜時間所必需的元件外還有一微型接收機(jī)，該接收機(jī)接收由天線捕獲的信息;以便將這類信息轉(zhuǎn)換為該時計(jì)攜帶者的可覺察信息;所述天線位于由所述外殼界定的空間內(nèi)并由被一種電介質(zhì)隔開彼此平行配置和大致呈平面狀的第一和第二電極構(gòu)成，所述電極被配置和定向成可捕獲與所述圓柱體成徑向的電場E的分量Er，所述電極平面均平行于所述外殼的后蓋。
7.如權(quán)利要求6所述的時計(jì)它是手表或懷表式的，還包括涂敷在所述玻璃下以構(gòu)成所述第一電極的金屬層，所述后蓋和玻璃支承在絕緣材料制成的殼圈上。
8.適于戴在諸如人體胳膊或軀干呈圓柱形的某部位上的時計(jì)，所述時計(jì)包括能獲取含有磁場H和電場E的電磁場天線，所述電磁場載有無線電漫射信息;和一個至少有一塊玻璃和一后蓋的外殼，所述外殼包括除為顯示晝夜時間所必需的元件外還有一微型接收機(jī)，該接收機(jī)接收由天線捕獲的信息，以便將這類信息轉(zhuǎn)換為該時計(jì)攜帶者的可覺察數(shù)據(jù);所述天線位于由所述外殼界定的空間內(nèi)并由包括至少一個繞組的線圈組合體組成，所述線圈被配置和定向成可捕獲與所述圓柱體相切的磁場H的分量Hφ，所述線圈的軸線配置成平行于所述外殼的后蓋，而大致呈平面的第一和第二電極彼此由電介質(zhì)隔開而平行地配置，所述電極被配置和定向成可捕獲與所述圓柱體成徑向的電場分量Er，所述電極平面設(shè)置成平行于所述外殼的后蓋。
9.如權(quán)利要求8所述的時計(jì)，其中線圈與第一和第二電極是并聯(lián)連接的。
全文摘要
適于戴在人體某一部位如胳膊上的表(4)，它配備有能獲取載有無線電信息的電磁場天線。多次測試已證明在手腕附近的電磁場以徑向電場分量(Er)和水平或切向磁場分量(HΦ)為主。因此，為獲取徑向電場分量(Er)，設(shè)置一電容天線并使其電極平行于該表的后蓋(2)，為獲取切向磁場分量(HΦ)則設(shè)置一包括一繞組的電感天線并使該繞組軸線平行于表帶(3)的縱向。
文檔編號G04G21/04GK1037407SQ8910291
公開日1989年11月22日 申請日期1989年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月26日
發(fā)明者瓦伊倫·蒂奧多利迪斯, 貝納德·喬斯 申請人:Eta草圖制造公司