EP0348636A1 - Antenna for a small radio-controlled watch - Google Patents
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- EP0348636A1 EP0348636A1 EP89107984A EP89107984A EP0348636A1 EP 0348636 A1 EP0348636 A1 EP 0348636A1 EP 89107984 A EP89107984 A EP 89107984A EP 89107984 A EP89107984 A EP 89107984A EP 0348636 A1 EP0348636 A1 EP 0348636A1
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/273—Adaptation for carrying or wearing by persons or animals
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
- G04R60/00—Constructional details
- G04R60/04—Antennas attached to or integrated in watch bracelets
Definitions
- the invention relates to an antenna according to the preamble of claim 1, in particular for the radio receiver of a radio clock, as is described in more detail in EP 0 242 717 A2.
- the invention has for its object to design an antenna of the generic type in such a way that it can be installed even in narrow and angled environmental conditions or can be used as a powerful long-wave antenna for portable devices such as, in particular, a radio-controlled wristwatch.
- Such an antenna can be angled in an L-shaped, U-shaped or Z-shaped manner in order to make optimal use of the free spaces available for installing the antenna and at the same time realize different spatial reception orientations.
- Such a flexible core stack of individual magnetically effective strips can also be designed, for example, bent into a ring cutout, as part of a bangle which represents or receives the antenna for a receiver worn, for example, under clothing or directly on the wrist , for example, can also serve directly as a bracelet antenna of a radio-controlled wristwatch or can be inserted into a watch bracelet.
- the capacity for tuning the resonant circuit of the antenna can also be integrated into a layer structure, for example by connecting individual layers which are electrically insulated from one another as reciprocal electrode groups to form a capacitor, and to connect the antenna coil in parallel, to avoid eddy current losses.
- a structure of multilayer conductive foils laminated onto insulating foils is expediently used, in the middle of which a relatively narrow conductor extends, which is electrically shielded by wider conductive foils extending above and below it can also serve as a return conductor for the antenna connection to the radio clock receiver.
- Such an electrically tunable ribbon cable is expediently glued to the core in front of the antenna coil, and a miniaturized matching capacitor for the antenna resonant circuit can also be applied in the connection area to the coil connecting wires.
- the opposite end of the ribbon cable is equipped with plug-in means, which are preferably oriented approximately transversely to the longitudinal extent and thus transversely to the direction of pull of the ribbon cable entering a watch case and are plugged together there with complementary plug-in means for connection to the receiver in the watch case.
- a soft, elastic encapsulation of the antenna core with its coil expediently also includes the course of the ribbon cable up to the plug-in means positioned in the watch case, so that a clamp-fixing of the bracelet bezel at the entry into the watch case at the same time mechanical fastening and moisture Sealing the connector is used.
- Such a ribbon cable can e.g. also run between an alarm clock folding stand equipped with the antenna and the clockwork that can be swiveled, in which the receiver is installed.
- An autonomous (wrist) radio-controlled watch 11 which is only symbolically outlined in the drawing, is equipped with a radio receiver 12 for receiving and decoding time information which, if necessary, serves to correct the time currently displayed by the radio-controlled watch 11.
- the receiver 12 is fed from an antenna 13 designed as an LC resonant circuit. This is constructed as a layered core frame antenna, that is to say from a coil 14 which is penetrated by a flexible core 15.
- the core 15 is preferably layered as a vertical stack of very thin strips 16 of amorphous, soft magnetic, highly permeable material, such as those under the trade name VITROVAC from Vacuumschmelze GmbH (D-6450 Hanau) as extremely thin and spring-hard flexible sheets, in particular for the construction of low-loss transformers in switched-mode power supplies and for magnetic switches of pulse power supplies are launched on the market and are characterized by low sensitivity to mechanical stresses.
- VITROVAC amorphous, soft magnetic, highly permeable material
- This core 15 is clamped transversely to the surface extension of its strips 16 by a border 17, as symbolized in the drawing by the triangles of tension direction.
- This border 17, for example designed as a plastic shell molded around the core 15, expediently also covers the coil 14 in order to fix it in position on the core 15 and to mechanically protect it against environmental influences. If the border 17 is flexible in order to give the antenna 13 different geometric shapes - for example for installation in limited space conditions or for configuration as a bracelet - the axial length 18 of the coil 14 is relatively limited in order to avoid the area of the non-flexible core 15 to keep small, which is stiffened by the applied coil 14.
- a coil 14 that applies as little as possible over the core 15 is to be aimed at for electromagnetic reasons, because the field strength decreases quadratically over the distance from the core 15, that is to say winding layers of the coil 14 that are further away only make very small contributions from the field-strengthening effect of the core 15 experienced.
- the coil 14 is expediently even introduced into a core constriction 48, as taken into account in FIGS. 5 and 6.
- a free space 19 is left in front of the ends 16 of the strips 16 opposite the border 17 surrounding them. This enables a longitudinal displacement of individual strips 16 against one another when the core 15 is bent about its longitudinal axis.
- the core 15 (FIG. 5) consists of individual or stacked strips 16 in frontal succession, with engagement of convexly rounded ends 49 each in concavely adapted joint sockets 50 of the adjoining strip 16.
- the strips 16 (or the external ones) can also be replaced by a filling 51 made of soft ferrite powder in the assigned part of the flexible border 17 in the course of the bracelet 28.
- the individual joint part strips 16 preferably consist of (sintered) ferrite.
- a relatively stiff core 15 for example a single or multi-layer ferrite body
- the connection to the clock 11 is then made via partial bracelets 28-28 which can be connected to the antenna core 15 via closures or articulated members 29.
- the individual layers of the strips 16 are provided with interposed insulating layers 20, for example foils or lacquer layers, mechanically and electrically separated from each other.
- a flexible material with a large dielectric constant is expediently used, such as is available on the market as the so-called X7R ceramic for the construction of small layer capacitors of high capacitance.
- X7R ceramic for the construction of small layer capacitors of high capacitance.
- common dielectrics such as mica or foils of polyester or polycarbonate and the like are more advantageous.
- This insulating material can be coated or coated with electrically conductive electrodes in order to integrate the tuning capacitance 21 into the strip stack antenna 13 and to connect it electrically to the ends of the coil 14 within the protective enclosure 17, for example via welded connections 22. This reduces the capacitance value and thus the installation space requirement of an external tuning capacitor 23, provided that this cannot even be completely eliminated by the integrated capacitance 21.
- the electrically conductive core strips 16 themselves can serve as the capacitor electrodes on both sides of dielectric insulating films 20, so that the additional layering of separate capacitor electrodes on both sides of the insulating films 20 is unnecessary.
- these electrode strips 16 in the interest of a large effective electrode area and thus a high capacitance value, are alternately interconnected in such a way that electrode groups 24.1, 24.2, which mesh with one another in alternating fashion, result.
- the outer strip 16.1 or 16.2 can serve as a conductor for closing the coil connections 22.1, 22.2 to antenna connections 25.1, 25.2 leading to the outside.
- Flexible interconnections 26.1, 26.2 between the electrode strips 16 of the electrode groups 24 in the area of the associated free spaces 19.1, 19.2 ensure that the strips 16 can be displaced alternately in parallel with one another when the ferrite core 15 is subjected to bending stress.
- the antenna 13 from the coil 14 with the core 15 and optionally the resonance capacitance 21 can be connected via lines 27 to the radio receiver 12 of the clock 11, in whose housing this antenna 13 is inserted. If it is a portable radio-controlled watch 11 and in particular a training as a wristwatch, the flexible antenna 13 is expediently also designed as a bracelet 28 by its bezel 17, as outlined in the drawing by articulated links 29.
- a (wrist) radio-controlled clock 11 can be realized, when designing the size or design for installation space required for a receiving antenna 13 no longer has to be taken into account.
- a layered antenna 13 designed as a bracelet 28 or arranged on the bracelet provides an astonishingly high performance compared to conventional cylindrical ferrite cores as coil carriers, because the antenna voltage is proportional to and approximately proportional to the core cross section and above all the (very large) permeability of the core material to the core length and roughly inversely proportional to the core thickness.
- the core 15 carrying the coil 14 can, however, be of small thickness because of the high permeability, with, in the interest of good flexibility of the bracelet 28, the long axial length of the core 15 in relation to the magnetically effective thickness of the stacked core strips 16 as such.
- the electrical connection of the antenna 13 to the receiver 12 sketched in FIG. 1 to the watch case via wristband articulated sliders 29 is not sufficiently reliable, for example due to movements or dirt deposits between the articulated members.
- Free cables 27 can also interfere aesthetically or electrically, especially since they must be equipped with connectors for connection to the watch case, which would have to be designed to be moisture-proof with considerable construction effort.
- this layer structure of the ribbon cable 31 is fastened in the region in front of the coil end 35 to the surface of the flexible strip core 15 passing through the coil 14 by means of an insulating adhesive layer 36.
- connection end 37 (see Fig. 3) of the ribbon cable 31 in the upper shielding foil 33 '(omitted for the illustration of Fig. 3) and in the insulating foil 34 ⁇ above the lower foil 33 ⁇ recesses, here around the coil connecting wires 22 to be able to connect to the central conductor 32 and to the lower shielding foil 33 ⁇ serving as a return conductor.
- a shielding capacitor 23 is required for antenna tuning, it is also expediently arranged in this connection area between the ribbon cable 31 and the antenna coil 14, for example as a surface-mounted chip capacitor, conductively connected between the conductor 32 and the conductive foil 33 ⁇ .
- the overmolded antenna mount 17 then also surrounds this connection of the ribbon cable 31 equipped with the capacitor 23 to the antenna coil 14 on the surface of the flexible antenna core 15.
- the ribbon cable 31, as taken into account in FIG. 3, can initially emerge with a constant width in the interest of high bending strength, in order to then transition into a more flexible zone of a line taper 38.
- Plug-in means 43 are inserted into these eyes 40, 42 In order (in FIG. 4) to be able to be connected mechanically and electrically in the edge region of, for example, a wristwatch housing 44 with connecting conductors 45 insulated there to the radio clock receiver 12 in the plugging direction transverse to the longitudinal extension of the ribbon cable 31.
- a housing clamp connection 46 is provided for moisture-proof compression mounting of the elastic encapsulation 17, which ends with the connection region 39 of the ribbon cable 31 in a connection cavity 47.
- this housing-fixed counter contacts to the plug-in means 43 in the ribbon cable eyes 40, 42 are arranged insulated. This results in a moisture-proof and mechanically highly stressable electrically high-quality antenna connection to the receiver 12 in, for example, a wristwatch housing 44.
- a compensation control can act on the resonant circuit capacitance in the receiver 12, for example by means of a switchable capacitance cascade or via the corresponding activation of a capacitance diode.
Abstract
Eine magnetische Antenne für einen Funk-Empfänger, insbesondere für den Langwellen-Empfänger einer Funkuhr, soll dafür ausgelegt werden, auch in die beengten Raumverhältnisse eines kleinen Gehäuses eingebaut bzw. als Antenne einer Armbanduhr eingesetzt werden zu können. Dafür wird der die Spule (14) durchsetzende Kern (15) z. B. aus flexiblem hochpermeablem Material erstellt, so daß sich ein biegsamer Anschluß an die Uhr ergibt, der auch als Uhren-Armband (28) ausgelegt sein kann. Bei Zwischenlage von dielektrischen Folien können die Streifen eines Stapel-Kernes (15) zugleich als die Elektroden der Abgleich-Kapazität eines Antennenschwingkreises dienen. Als Antennenleitung zwischen Spule (14) und Empfänger dient vorzugsweise eine in ein Uhrenarmband (28) integrierbare, mehrlagig kaschierte Flachbandleitung (31).A magnetic antenna for a radio receiver, in particular for the long-wave receiver of a radio clock, is to be designed so that it can also be installed in the confined spaces of a small housing or used as the antenna of a wristwatch. For this, the core (15) passing through the coil (14) z. B. made of flexible highly permeable material, so that there is a flexible connection to the clock, which can also be designed as a watch strap (28). When dielectric foils are interposed, the strips of a stack core (15) can also serve as the electrodes of the adjustment capacitance of an antenna resonant circuit. A multi-layer laminated ribbon cable (31), which can be integrated into a watch band (28), preferably serves as the antenna line between the coil (14) and the receiver.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, also insbesondere für den Funkempfänger einer Funkuhr, wie sie in der EP 0 242 717 A2 näher beschrieben ist.The invention relates to an antenna according to the preamble of claim 1, in particular for the radio receiver of a radio clock, as is described in more detail in EP 0 242 717 A2.
Bei kleinen Uhren, etwa kleinen Stiluhren oder Reiseweckern, ist es problematisch, in dem verwinkelten Raum geringen Durchmessers, der zwischen dem Uhrwerk und der Innenwandung des Uhrengehäuses oder abklappbaren Konstruktionsteilen zur Verfügung steht, eine Langwellen-Antenne ausreichender Leistung für den Empfang von über Funk übermittelten Zeitinformationen unterzubringen.In the case of small clocks, such as small style clocks or travel alarm clocks, it is problematic to have a long-wave antenna of sufficient power for the reception of radio-transmitted signals in the small-diameter space that is angled between the clockwork and the inner wall of the watch case or hinged construction parts To accommodate time information.
Die Realisierung einer Funkuhr als Armbanduhr wurde von der Fachwelt bisher schon wegen des Platzbedarfes für den Aufbau des Funkempfängers als nicht realisierbar angesehen (vgl. R. Bermbach und M. Lobjinski "Neue Funkuhren aus dem Institut für Datentechnik" in FUNKUHREN, herausgegeben von W. Hilberg, Mitte von Seite 170); wobei dort die Problematik der Unterbringung eines ausreichenden Magnetkern-Rahmenantennenvolumens noch nicht einmal berücksichtigt ist. Der Platzbedarf für den Empfänger ist unterdessen gelöst, seit es auf einem Chip integrierte, fest abgestimmte Langwellenempfänger für Funkuhren gibt (vgl. DE 35 16 810 A1). Ungelöst ist jedoch das Problem der Miniaturisierung hinreichend leistungsfähiger passiver Antennen für Langwellenempfänger, die z.B., wie im Falle moderner Konsum-Funkuhren, aus einer einzelligen Batterie betrieben werden sollen.The realization of a radio-controlled watch as a wristwatch has so far been regarded by experts as not being feasible because of the space required for the construction of the radio receiver (see R. Bermbach and M. Lobjinski "New radio-controlled clocks from the Institute for Data Technology" in FUNKUHREN, published by W. Hilberg, center from page 170); the problem of accommodating a sufficient magnetic core loop antenna volume is not even taken into account there. The space requirement for the receiver has meanwhile been resolved since there have been permanently tuned long-wave receivers for radio clocks integrated on a chip (cf. DE 35 16 810 A1). However, the problem of miniaturization of sufficiently powerful passive antennas for long-wave receivers, which, for example, as in the case of modern consumer radio clocks, should be operated from a single-cell battery, remains unsolved.
In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antenne gattungsgemäßer Art derart auszugestalten, daß sie sich auch bei engen und verwinkelten Umgebungsverhältnissen einbauen läßt bzw. als leistungsstarke Langwellen-Antenne für tragbare Geräte wie insbesondere auch eine Funk-Armbanduhr einsetzen läßt.In recognition of these circumstances, the invention has for its object to design an antenna of the generic type in such a way that it can be installed even in narrow and angled environmental conditions or can be used as a powerful long-wave antenna for portable devices such as, in particular, a radio-controlled wristwatch.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Antenne gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.The object is essentially achieved in that the generic antenna is designed according to the characterizing part of claim 1.
Diese Lösung beruht auf der Überlegung, daß das wesentliche Hindernis für die Realisierung einer für beengte Raumverhältnisse geeigneten Rahmen-Antenne weniger das Volumen des die Rahmenspule durchsetzenden (Ferrit-) Kernes ist, als vielmehr der Raumbedarf für einen starren zylindrischen Kern oder für die Gruppierung mehrerer in definierter geometrischer Orientierung zueinander anzuordnender Kerne. Deshalb wird die Lösung in einem flexibel gehalterten Kern für eine Rahmenantenne gesehen, wie sie sich etwa durch mehrere gegeneinander verlager-bare flexible Streifen oder Weichferrit-Kerne aus weichmagnetischen Materialien hoher Permeabilität, wie insbesondere amorphen Metallen in Blatt- oder Pulverform, realisieren läßt. Eine solche Antenne kann je nach den vorliegenden Einbaugegebenheiten etwa L-, U- oder Z-förmig abgewinkelt werden, um die vorhandenen Freiräume zum Antenneneinbau optimal zu nutzen und dabei zugleich unterschiedliche räumliche Empfangs-Orientierungen zu realisieren. Ein solcher flexibler Kern-Stapel aus einzelnen magnetisch wirksamen Streifen läßt sich aber auch, etwa zu einem Ring-Auschnitt gebogen, als ein Teil eines Armreifens ausgestalten, der die Antenne für einen beispielsweise unter der Kleidung oder unmittelbar auf dem Handgelenk getragenen Empfänger darstellt oder aufnimmt, also z.B. auch unmittelbar als Armband-Antenne einer Funk-Armbanduhr dienen oder in ein Uhren-Armband eingesetzt sein kann.This solution is based on the consideration that the essential obstacle to the realization of a frame antenna suitable for confined spaces is less the volume of the (ferrite) core penetrating the frame coil than the space required for a rigid cylindrical core or for the grouping of several Cores to be arranged in a defined geometric orientation. Therefore, the solution is seen in a flexibly held core for a loop antenna, as can be realized, for example, by means of several flexible strips or soft ferrite cores made of soft magnetic materials of high permeability, such as amorphous metals in sheet or powder form, which can be displaced relative to one another. Depending on the existing installation conditions, such an antenna can be angled in an L-shaped, U-shaped or Z-shaped manner in order to make optimal use of the free spaces available for installing the antenna and at the same time realize different spatial reception orientations. Such a flexible core stack of individual magnetically effective strips can also be designed, for example, bent into a ring cutout, as part of a bangle which represents or receives the antenna for a receiver worn, for example, under clothing or directly on the wrist , for example, can also serve directly as a bracelet antenna of a radio-controlled wristwatch or can be inserted into a watch bracelet.
Dabei kann die Kapazität für eine Schwingkreis-Abstimmung der Antenne gleich mit in einen Schichtenaufbau integriert sein, indem beispielsweise einzelne - schon zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten - elektrisch gegeneinander isolierte Schichten als wechselseitige Elektrodengruppen zum Kondensator zusammengeschaltet und der Antennenspule parallelgeschaltet werden.The capacity for tuning the resonant circuit of the antenna can also be integrated into a layer structure, for example by connecting individual layers which are electrically insulated from one another as reciprocal electrode groups to form a capacitor, and to connect the antenna coil in parallel, to avoid eddy current losses.
Für den elektrischen Anschluß der Spule einer solchen flexiblen Rahmenantenne wird zweckmäßigerweise eine Struktur aus mehrlagigen, auf Isolierstoff-Folien aufkaschierten Leitfolien eingesetzt, in deren Mitte sich ein relativ schmaler Leiter erstreckt, der eine elektrische Abschirmung durch darüber und darunter sich erstreckende breitere Leitfolien erfährt, die zugleich als Rückleiter des Antennenanschlusses an den Funkuhren-Empfänger dienen können. Eine solche elektrisch abstimmbare Flachbandleitung ist zweckmäßigerweise vor der Antennenspule auf den Kern aufgeklebt, wobei im Anschlußbereich zu den Spulen-Verbindungsdrähten ein miniaturisierter Abgleichkondensator für den Antennenresonanzkreis gleich mit aufgebracht sein kann. Das gegenüberliegende Ende der Flachbandleitung ist mit Steckmitteln ausgestattet, die vorzugsweise etwa quer zur Längserstreckung und damit quer zur Zugrichtung der in ein Uhrengehäuse eintretenden Flachbandleitung orientiert und dort mit komplementären Steckmitteln zum Anschluß an den Empfänger im Uhrengehäuse zusammengesteckt sind. Eine weiche elastische Umguß-Einfassung des Antennenkerns mit seiner Spule umfaßt zweckmäßigerweise auch den Verlauf der Flachbandleitung bis hin zu den im Uhrengehäuse positionierten Steckmitteln, so daß eine Klemm-Festlegung der Armband-Einfassung am Eintritt in das Uhrengehäuse gleichzeitig der mechanischen Befestigung und der Feuchtigkeits-Abdichtung der Steckverbinder dient. Eine solche Flachbandleitung kann aber z.B. auch zwischen einem mit der Antenne bestückten Wecker-Klappständer und dem dagegen verschwenkbaren Uhrwerk verlaufen, in das der Empfänger eingebaut ist.For the electrical connection of the coil of such a flexible loop antenna, a structure of multilayer conductive foils laminated onto insulating foils is expediently used, in the middle of which a relatively narrow conductor extends, which is electrically shielded by wider conductive foils extending above and below it can also serve as a return conductor for the antenna connection to the radio clock receiver. Such an electrically tunable ribbon cable is expediently glued to the core in front of the antenna coil, and a miniaturized matching capacitor for the antenna resonant circuit can also be applied in the connection area to the coil connecting wires. The opposite end of the ribbon cable is equipped with plug-in means, which are preferably oriented approximately transversely to the longitudinal extent and thus transversely to the direction of pull of the ribbon cable entering a watch case and are plugged together there with complementary plug-in means for connection to the receiver in the watch case. A soft, elastic encapsulation of the antenna core with its coil expediently also includes the course of the ribbon cable up to the plug-in means positioned in the watch case, so that a clamp-fixing of the bracelet bezel at the entry into the watch case at the same time mechanical fastening and moisture Sealing the connector is used. Such a ribbon cable can e.g. also run between an alarm clock folding stand equipped with the antenna and the clockwork that can be swiveled, in which the receiver is installed.
Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche abstrahiert, insbesondere nicht-maß stabsgerecht verzerrt vergrößert, skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösungen für den Fall von an ein Armbanduhrgehäuse anschließbaren Armband-Antennen. Es zeigt:
- Fig. 1 in unterbrochener Axial-Längsschnittdarstellung eine flexible magnetische Antenne in der Ausgestaltung als Funkuhren-Armband,
- Fig. 2 in stark überhöhter Querschnittsdarstellung eine Armband-Antenne gemäß Fig. 1 unter Berücksichtigung einer auf dem Streifen-Kern vor der Spulen-Stirn aufliegenden Antennen-Flachbandleitung,
- Fig. 3 die Flachbandleitung gemäß Fig. 2 in unterbrochener und abgebrochener Draufsicht-Darstellung, bei fortgelassener Umguß-Einlassung und fortgelassener oberer Abschirm-Leitfolie samt darunter angeordneter Isolierfolie und ohne Berücksichtigung des im Spulen-Anschlußbereich montierten Abstimmkondensators,
- Fig. 4 in abgebrochener Längsschnittdarstellung die Klemmbefestigung der Armband-Einfassung am Rande eines Uhrengehäuses mit quer zur Zugbeanspruchungs-Richtung orientierten Steckmitteln für die elektrische Verbindung vom Uhrwerks-Empfänger zur Antennen-Flachbandleitung;
- Fig. 5 im Armband-Ausschnitt einen auch quer zu seiner Längserstrekkung flexibel eingefaßten Kern und
- Fig. 6 einen relativ steifen Kern im Anschluß zwischen flexiblen Armband-Teilen.
- 1 shows an interrupted axial longitudinal sectional view of a flexible magnetic antenna in the form of a radio watch bracelet,
- 2 in a greatly exaggerated cross-sectional view of a bracelet antenna according to FIG. 1, taking into account an antenna ribbon cable resting on the strip core in front of the coil end,
- 3 shows the ribbon cable according to FIG. 2 in an interrupted and broken top view, with omitted encapsulation and omitted upper shielding guiding foil including insulating foil arranged underneath and without taking into account the tuning capacitor mounted in the coil connection area,
- 4 shows a broken longitudinal section of the clamp fastening of the bracelet bezel on the edge of a watch case with plug means oriented transversely to the direction of the tensile stress for the electrical connection from the clockwork receiver to the antenna ribbon cable;
- Fig. 5 in the bracelet cutout a core and also flexibly edged transversely to its longitudinal extent
- Fig. 6 shows a relatively rigid core in the connection between flexible bracelet parts.
Eine in der Zeichnung nur symbolisch skizzierte autonome (Armband-) Funkuhr 11 oben näher erläuterter Art ist mit einem Funkempfänger 12 für Empfang und Dekodierung von Zeitinformationen, die erforderlichenfalls zur Korrektur der von der Funkuhr 11 aktuell angezeigten Zeit dienen, ausgestattet. Der Empfänger 12 wird aus einer als L-C-Schwingkreis ausgelegten Antenne 13 gespeist. Diese ist als Schichtkern-Rahmenantenne aufgebaut, also aus einer Spule 14, die von einem flexiblen Kern 15 durchsetzt ist.An autonomous (wrist) radio-controlled
Der Kern 15 ist vorzugsweise als gestrechter Stapel aus sehr dünnen Streifen 16 von amorphem weichmagnetischem hoch-permeablem Material geschichtet, wie sie etwa unter der Handelsbezeichnung VITROVAC von der Firma Vacuumschmelze GmbH (D-6450 Hanau) als extrem dünne und federhart-flexible Bleche insbesondere für den Aufbau verlustarmer Übertrager in Schaltnetzteilen und für magnetische Schalter von Impulsstromversorgungen auf den Markt gebracht werden und die sich durch geringe Empfindlichkeit gegen mechanische Spannungen auszeichnen.The
Dieser Kern 15 ist quer zu der Flächenerstreckung seiner Streifen 16 von einer Einfassung 17 eingespannt, wie in der Zeichnung durch die Spannrichtungs-Dreiecke symbolisiert. Diese Einfassung 17, beispielsweise ausgeführt als um den Kern 15 herumgespritzte Kunststoffhülle, bedeckt zweckmäßigerweise auch die Spule 14, um sie lagemäßig auf dem Kern 15 zu fixieren und gegen Umgebungseinflüsse mechanisch zu schützen. Wenn die Einfassung 17 flexibel ist, um der Antenne 13 unterschiedliche geometrische Formen zu geben - beispielsweise zum Einbau in beschränkte Raumverhältnisse oder zur Ausgestaltung als Armband - ist die axiale Länge 18 der Spule 14 relativ beschränkt, um den Bereich des nicht-biegsamen Kerns 15 möglichst klein zu halten, der durch die aufgebrachte Spule 14 versteift ist. Andererseits ist eine radial möglichst wenig über den Kern 15 auftragende Spule 14 schon aus elektromagnetischen Gründen anzustreben, weil die Feldstärke quadratisch über der Entfernung vom Kern 15 abnimmt, also weiter entfernt liegende Wicklungslagen der Spule 14 nur noch sehr geringe Beiträge aus der feldverstärkenden Wirkung des Kernes 15 erfahren. Zweckmäßigerweise wird die Spule 14 sogar in eine Kern-Einschnürung 48 eingebracht, wie in Fig. 5 und Fig 6. berücksichtigt.This
Ebenfalls im Interesse der Flexibilität eines Stapel-Kernes 15 ist vor den beiderseitigen Stirnenden der Streifen 16, gegenüber der diese umschließenden Einfassung 17, ein Freiraum 19 ausgespart. Dadurch ist eine Längsverschiebung einzelner Streifen 16 gegeneinander ermöglicht, wenn der Kern 15 um seine Längsachse gebogen wird.Also in the interest of the flexibility of a
Wenn stattdessen oder zusätzlich eine Flexibilität des Antennenarmbandes 28 quer zur Längserstreckung der Streifen 16 erwünscht ist, besteht der Kern 15 (Fig. 5) aus einzelnen oder gestapelten Streifen 16 in stirnseitiger Folge voreinander, mit Eingriff konvex abgerundeter Stirnenden 49 jeweils in konkav angepaßte Gelenkpfannen 50 des benachbart sich anschließenden Streifens 16. Die Streifen 16 (oder die außengelegenen davon) können aber auch durch eine Füllung 51 aus Weichferritpulver in dem zugeordneten Teil der biegsamen Einfassung 17 im Zuge des Armbandes 28 ersetzt sein. Wenn es auf eine Biegsamkeit in Richtung der Längsachse nicht so sehr ankommt, bestehen die einzelnen Gelenkteil-Streifen 16 vorzugsweise aus (gesinterem) Ferrit.If instead or in addition a flexibility of the
Wenn ein relativ steifer Kern 15, etwa als ein- oder mehrlagiger Ferritkörper realisiert, gegeben ist, dann kann es aus ästhetischen Gründen zweckmäßig sein, ihn in seiner Einfassung 17 geometrisch gewissermaßen als optisches Gegenstück zur Uhr 11 selbst auszugestalten (Fig. 6) und in anatomischer Anpassung an einen Arm als Ringausschnitt gebogen auszubilden. Der Anschluß an die Uhr 11 erfolgt dann über Teil-Armbänder 28-28, die über Verschlüsse oder Gelenkgliedern 29 mit dem Antennen-Kern 15 verbindbar sind.If a relatively
Um bei gegenseitiger Parallel-Verlagerung von gestapelten Streifen 16 eines flexiblen Kernes 15 Abrieberscheinungen möglichst zu vermeiden, und um zugleich elektromagnetische Wirbelstromverluste in dem Ferritkern 15 zu reduzieren, sind die einzelnen Lagen der Streifen 16 durch zwichengelegte Isolierschichten 20, etwa Folien oder Lack-Schichten, voneinander mechanisch und elektrisch getrennt.In order to avoid signs of abrasion as far as possible when mutually parallel shifting of stacked
Für diese Isolierung 20 wird zweckmäßigerweise ein flexibles Material mit großer Dielektrizitätskonstanter eingesetzt, wie es etwa als die sogenannte X7R-Keramik für den Aufbau von kleinen Schicht-Kondensatoren hoher Kapazität am Markt verfügbar ist. Wenn der Kern 15 auch mit kleinen Radien gebogen werden soll, sind gängige Dielektrika wie Glimmer oder Folien von Polyester bzw. Polycarbonat und dergleichen vorteilhafter.For this
Dies Isoliermaterial kann mit elektrisch leitenden Elektroden beschichtet oder belegt sein, um die Abstimm-Kapazität 21 gleich mit in die Streifenstapel-Antenne 13 zu integrieren und innerhalb der schützenden Einfassung 17 beispielsweise über Schweiß-Verbindungen 22 an die Enden der Spule 14 elektrisch anzuschließen. Das verkleinert den Kapazitätswert und damit den Einbau-Raumbedarf eines externen Abstimmkondensators 23, sofern dieser nicht durch die integrierte Kapazität 21 sogar ganz entfallen kann.This insulating material can be coated or coated with electrically conductive electrodes in order to integrate the
Als die Kondensatorelektroden beiderseits von Dielektrikum-Isolierfolien 20 können sogar die elektrisch leitenden Kern-Streifen 16 selbst dienen, so daß sich das zusätzliche Einschichten gesonderter Kondensatorelektroden beiderseits der Isolierfolien 20 erübrigt. Wie aus der Technologie der Schichtkondensatoren als solches bekannt, werden diese Elektroden-Streifen 16, im Interesse einer großen wirksamen Elektrodenfläche und damit eines hohen Kapazitätswertes, wechselweise so miteinander zusammengeschaltet, daß sich abwechselnd kammförmig ineinandergreifende Elektrodengruppen 24.1, 24.2 ergeben. Von denen kann jeweils der außenliegende Streifen 16.1 bzw. 16.2 als Leiterbahn für den Schluß der Spulen-Verbinden 22.1, 22.2 an nach außen führende Antennenanschlüsse 25.1, 25.2 dienen. Durch flexible Verschaltungen 26.1, 26.2 zwischen den Elektrodenstreifen 16 der Elektrodengruppen 24 im Bereiche der zugeordneten Freiräume 19.1, 19.2 bleibt die wechselweise achsparallele Verschiebbarkeit der Streifen 16 gegeneinander bei Biegebeanspruchung des Ferritkernes 15 gewährleistet.Even the electrically
Die Antenne 13 aus Spule 14 mit Kern 15 sowie gegebenenfalls Resonanz-Kapazität 21 kann über Leitungen 27 an den Funkempfänger 12 der Uhr 11 angeschlossen sein, in dessen Gehäuse diese Antenne 13 eingesetzt ist. Wenn es sich um eine tragbare Funkuhr 11 und dabei insbesondere um eine Ausbildung als Armbanduhr handelt, ist die flexible Antenne 13 durch ihre Einfassung 17 zweckmäßigerweise ebenfalls als Armband 28 ausgestaltet, wie in der Zeichnung durch Gelenkglieder 29 skizziert.The antenna 13 from the
Diese können unmittelbar - oder erforderlichenfalls über zwischengefügte Verlängerungsglieder - an die Hörnchen eines Armbanduhrengehäuses angeschlossen werden, wenn diese Hörnchen elektrisch gegeneinander isoliert sind, so daß sich zusätzliche Verbindungsleitungen (27) erübrigen. Jedoch genügt es schon, eine Armbandhälfte oder ein Zwischenstück eines Armbandes 28 als Antenne 13 auszulegen. Um defekte Armbänder 28 leicht und kostengünstig austauschen zu können, kann auch vorgesehen sein, die Antenne 13 als einen oder auf einem hüllenförmigen flexiblen Hohlkörper auszubilden, durch den das Ersatz-Armband 28 hindurchgefädelt wird, ohne auch die Antenne 13 austauschen und den Empfänger 12 oder seinen Antennenschwingkreis neu abgleichen zu müssen.These can be connected directly - or if necessary via interposed extension members - to the croissants of a wristwatch case if these croissants are electrically insulated from one another, so that additional connecting lines (27) are unnecessary. However, it is sufficient to design a bracelet half or an intermediate piece of a
So ist eine (Armband-) Funkuhr 11 realisierbar, bei deren Größenauslegung oder Gestaltung auf Einbauraumbedarf für eine Empfangsantenne 13 keine Rücksicht mehr genommen werden muß. Eine solche als Armband 28 ausgeführte oder am Armband angeordnete geschichtete Antenne 13 erbringt eine erstaunlich hohe Leistung, verglichen mit herkömmlichen zylindrischen Ferritkernen als Spulenträgern, weil die Antennenspannung dem Kernquerschnitt und vor allem der (hier sehr großen) Permeabilität des Kernmaterials proportional ist, sowie etwa proportional zur Kernlänge und etwa umgekehrt proportional zur Kerndicke. Der die Spule 14 tragende Kern 15 kann wegen der hohen Permeabilität aber von geringer Dicke sein, bei, im Interesse guter Biegsamkeit des Armbandes 28, großer axialer Länge des Kernes 15 im Verhältnis zur magnetisch wirksamen Dicke der aufeinandergestapelten Kern-Streifen 16 als solchen.Thus, a (wrist) radio-controlled
Unter Umständen ist der in Fig. 1 skizzierte elektrische Anschluß der Antenne 13 an den Empfänger 12 über Armband-Gelenkgleider 29 zum Uhrgehäuse jedoch nicht hinrichend zuverlässig, etwa aufgrund von Bewegungen oder Schmutzablagerungen zwischen den Gelenkgliedern. Auch frei geführte Leitungen 27 können ästhetisch oder elektrisch stören, zumal sie mit Steckverbindern zum Anschluß an das Uhrgehäuse ausgestattet seinmüssen, die unter erheblichem konstruktiven Aufwand feuchtigkeitsdicht ausglegt werden müßten.Under certain circumstances, however, the electrical connection of the antenna 13 to the
Erschwerend wäre darüberhinaus, daß solche Antennenanschluß-Leitungen 27 zwischen dem Empfänger 12 und der magnetischen Antenne 13 abgeschirmt ausgeführt werden müßten, um Störeinstreuungen zu vermeiden.It would also make it more difficult that such
Deshalb ist es zweckmäßiger, die elektrische Funktion der Leitungen 27 bzw. der Kontakt-Gelenkglieder 29 gemäß Fig. 2 bis Fig. 4 und Fig. 6 durch eine mehrlagige, elektrisch auf den Antennenschwingkreis abgeglichene Flachbandleitung 31 zu realisieren, etwa nach Art der kaschierten Mehrschichtfolien wie sie etwa von der Firma DuPont unter der Handelsbezeichnung PYRALUX in Verkehr gebracht werden. Der Aufbau ist nun jedoch so, daß wenigstens ein schmaler Leiter 32 nach Sandwich-Art zwischen zwei äußeren breiten Leitfolien 33 elektrisch isoliert angeordnet ist. Diese Leitfolien 33 stehen an beiden Längsrändern etwa um die Breite des schmalen, in der Mitte liegenden Leiters 32 seitlich über diesen über, so daß sich ein guter Abschirmeffekt der äußeren Leitfolien 33 für den im Innern liegenden Leiter 32 ergibt. Der schmale Leiter 32 und die Leitfolien 33 sind zweckmäßigerweise als metallische Kaschierungen auf isolierenden Kunststoffträgerfolien 34 ausgebildet.It is therefore more expedient to implement the electrical function of the
Im Interesse einfach herstellbaren aber haltbaren Anschlusses ist die Gesamtheit dieses Schichtenaufbaues der Flachbandleitung 31 im Bereiche vor der Spulen-Stirn 35 auf die Oberfläche des die Spule 14 durchsetzenden flexiblen Streifenkernes 15 mittels einer isolierenden Kleberschicht 36 befestigt. Dabei sind am Anschlußende 37 (siehe Fig. 3) der Flachbandleitung 31 in der oberen Abschirmleitfolie 33′ (für die Darstellung der Fig. 3 weggelassen) und in der Isolierfolie 34˝ über der unteren Leitfolie 33˝ Aussparungen, um hier die Spulen-Verbindungsdrähte 22 an den zentralen Leiter 32 und an die untere, als Rückleiter dienende Abschirmfolie 33˝ anschließen zu können. Falls ein Abschirmkondensator 23 für die Antennenabstimmung erforderlich ist, wird er zweckmäßigerweise ebenfalls in diesem Anschlußbereich zwischen Flachbandleitung 31 und Antennenspule 14 angeordnet, etwa als Oberlächenmontage-Chipkondensator leitend zwischen Leiter 32 und Leitfolie 33˝ angeschlossen.In the interest of a connection that is simple to manufacture but durable, the entirety of this layer structure of the
Die umspritzte Antennen-Einfassung 17 umgibt dann auch diesen mit dem Kondensator 23 bestückten Anschluß der Flachbandleitung 31 an die Antennspule 14 auf der Oberfläche des flexiblen Antennenkernes 15.The
Vor dem Kern-Ende 37 kann die Flachbandleitung 31, wie in Fig. 3 berücksichtigt, zunächst im Interesse hoher Biegebeanspruchbarkeit mit konstanter Breite austreten, um dann in eine biegeweichere Zone einer Leitungs-Verjüngung 38 überzugehen. Diese endet schließlich in einem wieder aufgeweiteten Anschlußbereich 39 mit einem Leiter-Auge 39 im Bereiche einer Leitfolien-Aussparung 41 und einem Augenpaar 42 durch die Leitfolien 33 beiderseits dieser Aussparung 41. Steckmittel 43 (Steckbuchsen oder Steckstifte) sind in diese Augen 40, 42 eingesetzt, um (vgl. Fig. 4), bei Steckrichtung quer zur Längserstreckung der Flachbandleitung 31, mechanisch und elektrisch im Randbereich etwa eines Armbanduhrengehäuses 44 mit dort isoliert gehalterten Verbindungsleitern 45 zum Funkuhren-Empfänger 12 verbunden werden zu können.Before the
Für diesen Antennenanschluß über die Flachbandleitung 31 ist eine Gehäuse-Klemmverbindung 46 zur feuchtigkeitsdichen Stauch-Halterung der elastischen Umguß-Einfassung 17 vorgesehen, die mit dem Anschlußbereich 39 der Flachbandleitung 31 in einem Anschlußhohlraum 47 endet. In diesem sind gehäusefeste Gegenkontakte zu den Steckmitteln 43 in den Flachbandleitungs-Augen 40, 42 isoliert angeordnet. So ergibt sich ein feuchtigkeitsdichter und mechanisch hoch beanspruchbarer elektrisch hochwertiger Antennnenanschluß an den Empfänger 12 in beispielsweise einem Armbanduhren-Gehäuse 44.For this antenna connection via the
In der Zeichnung nicht gesondert ausgeführt ist eine zweckmäßige Zusatzmaßnahme zur Kompensation der Veränderung der Induktivität aufgrund der relativen Permeabilität des Kernmaterials bei mechanischer (Biege-) Beanspruchung im Sinne des Nachstimmens der damit veränderten Kreisfrequenz. Hierfür kann im Empfänger 12 eine Ausgleichssteuerung auf die Schwingkreis-Kapazität einwirken, etwa mittels einer umschaltbaren Kapazitäts-Kaskade oder über die entsprechende Ansteuerung einer Kapazitätsdiode.An expedient additional measure to compensate for the change in inductance due to the relative permeability of the core material under mechanical (bending) stress in the sense of retuning the angular frequency thus changed is not shown separately in the drawing. For this purpose, a compensation control can act on the resonant circuit capacitance in the
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einer flexiblen Einfassung (17) für eine von einem Kern (15) durchsetzten Spule (14) ausgestattet ist.1. antenna (13), for a small radio clock (11),
characterized,
that it is equipped with a flexible enclosure (17) for a core (15) with a coil (14).
dadurch gekennzeichnet,
daß ihre Einfassung (17) als Armband (28) oder als ein Teil davon ausgestaltet ist.2. Antenna according to claim 1,
characterized,
that its border (17) is designed as a bracelet (28) or as a part thereof.
dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Hohlkörper zur Aufnahme eines Armbandes (28) ausgebildet ist.3. Antenna according to claim 2,
characterized,
that it is designed as a hollow body for receiving a bracelet (28).
dadurch gekennzeichnet,
daß sich an einem gebogenen Kern (15) flexible Armbänder (28) anschließen.4. Antenna according to one of the preceding claims,
characterized,
that flexible bracelets (28) connect to a curved core (15).
dadurch gekennzeichnet,
daß als flexibler Kern (15) Weichferrit-Pulver in elastischer Kunststoff-Einfassung (17) vorgesehen ist.5. Antenna according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that as a flexible core (15) soft ferrite powder is provided in an elastic plastic enclosure (17).
dadurch gekennzeichnet,
daß dünne Streifen (16) hochpermeablen amorphen Metalles zum Kern (15) gestapelt sind.6. Antenna according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that thin strips (16) of highly permeable amorphous metal are stacked to form the core (15).
gekennzeichnet durch eine Einfassung (17) mit einem eine gegenseitige Längsverlagerung übereinandergestapelter flexibler Streifen (16) ermöglichenden Freiraum (19) vor den Streifen-Stirnenden.7. Claim 6
characterized by a border (17) with a free space (19) in front of the end faces of the strips which allows a mutual longitudinal displacement of flexible strips (16) stacked one on top of the other.
dadurch gekennzeichnet,
daß Streifen (16) mit konvexen Stirnenden (49) in davor angeordnete konkave Gelenkpfannen (50) benachbarter Streifen (16) eingreifen.8. Antenna according to one of the preceding claims,
characterized,
that strips (16) with convex front ends (49) engage in concave joint pans (50) of adjacent strips (16) arranged in front of them.
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Streifen (16) Isolierungen (20) aus Material mit hoher Dielektrizitätkonstante angeordnet sind, beiderseits derer Elektroden einer, der Spule (14) parallelgeschalteten, Resonanz-Kapazität (21) vorgesehen sind.9. Antenna according to claim 8,
characterized,
that insulations (20) made of material with a high dielectric constant are arranged between the strip (16), on both sides of which electrodes of a resonance capacitance (21) connected in parallel with the coil (14) are provided.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden einer Resonanz-Kapazität (21) bzw. einer Abstimmkapazität (23) die Magnetmaterial-Streifen (16) selbst sind.10. Antenna according to claim 9,
characterized,
that the electrodes of a resonance capacitance (21) or a tuning capacitance (23) are the magnetic material strips (16) themselves.
dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einer Abstimm-Kapazität (23) ausgestattet ist, die für Kompensation einer Kreisfrequenzänderung aufgrund mechanisch bedingter Permeabilitätsänderung des Kernes (15) ausgelegt ist.11. Antenna according to one of claims 5 to 10,
characterized,
that it is equipped with a tuning capacity (23), which is designed to compensate for an angular frequency change due to mechanically induced change in permeability of the core (15).
dadurch gekennzeichnet,
daß eine dünne Spule (14) und gegebenenfalls ihre Resonanz- bzw. Abgleich-Kapazitäten (21, 23) über eine am oder im Armband (28) verlaufende mehrschichtige Flachbandleitung (31) an den Funkuhren-Empfänger (12) angeschlossen sind.12. Antenna according to one of the preceding claims,
characterized,
that a thin coil (14) and possibly its resonance or balancing capacitances (21, 23) are connected to the radio clock receiver (12) via a multilayer ribbon cable (31) running on or in the bracelet (28).
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ende (37) der Flachbandleitung (31) vor einer Stirn (35) der Spule (14) auf dem Kern (15) befestigt und das andere Ende mit Steckmitteln (43) ausgelegt ist.13. Antenna according to claim 12,
characterized,
that one end (37) of the ribbon cable (31) in front of an end (35) of the coil (14) on the core (15) and the other end is designed with plug-in means (43).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flachbandleitung (31) bis in die Nähe ihres Anschlußbereiches (39) in einer elastischen Einfassung (17) verläuft, die von einer Klemmverbindung (46) am Funkuhren-Gehäuse (44) etwa quer zu ihrer Längserstreckung stauchbar ist.14. Antenna according to claim 12 or 13,
characterized,
that the ribbon cable (31) extends into the vicinity of its connection area (39) in an elastic casing (17) which is compressible by a clamping connection (46) on the radio-controlled watch housing (44) approximately transversely to its longitudinal extent.
dadurch gekennzeichnet,
daß im Zentrumsbereich der Flachbandleitung (31) ein Leiter (32) verläuft, beiderseits dessen sich abschirmende Leitfolien (33) erstrecken, die auch als Rückleiter anschließbar sind und die sich wesentlich über die Breite des inneren Leiters (32) erstrecken.15. Antenna according to one of claims 12 to 14,
characterized,
that a conductor (32) runs in the center region of the ribbon cable (31), on both sides of which shielding guiding foils (33) extend, which can also be connected as return conductors and which extend substantially over the width of the inner conductor (32).
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