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Die vorliegende Erfindung betrifft ein zum Tragen auf dem Arm oder
Handgelenk bestimmtes Zeitmessgerät, welches Gerät entweder eine
Dipolantenne oder eine für das Auffangen und/oder Ausstrahlen eines
Funknachrichten tragenden elektromagnetischen Felds geeignete Strahler-
Schlitz-Antenne und ein erstes Gehäuse umfasst, das Organe zur Anzeige der
Uhrzeit und einen Mikro-Sender-Empfänger umfasst, der mit Hilfe der Antenne
Nachrichten empfängt oder aussendet.
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Man kennt bereits Zeitmessgeräte, die mit einer Dipolantenne und einem
Mikroempfänger ausgerüstet sind, um Funksignale aufzufangen. Beispielsweise
das Patent US 5'317'326 im Namen von Motorola, Inc. beschreibt ein
Zeitmessgerät in Form einer Armbanduhr, das eine im Armband eingebettete,
zusammengefaltete Dipolantenne umfasst.
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Das Plazieren der Antenne im Armband einer Uhr stellt
Verbindungsprobleme zwischen dem im Gehäuse der Uhr befindlichen Sender-
Empfänger und der Antenne dar, die ein Bestandteil des Armbands ist. Der
Durchlauf von die Antenne mit dem Empfänger verbindenden leitenden
Elementen durch das Gehäuse hindurch stellt somit Konstruktionsprobleme
dar, die zu Lösungen führen, die nie einfach sind. Ferner werden die leitenden
Elemente an der Stelle dieses Durchlasses quasi fortlaufend mechanisch
beansprucht, wenn die Uhr getragen wird, und sie brechen relativ schnell, wenn
keine Mittel zum Vermeiden dieses Brechens eingesetzt werden. Diese Mittel
sind im übrigen kostspielig und machen die Auswechseloperation des
Armbands kompliziert, wobei dieses letztere speziell ausgeführt werden muss,
da das Armband eine Antenne umfasst, und somit nicht durch ein
üblicherweise im Handel existierendes Armband ersetzt werden kann.
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Versuche sind jedoch angestellt worden, um dieses Problem zu lösen.
Somit beschreibt die englische Kurzfassung des Dokuments JP-A-52-48364,
welche in "Patent Abstracts of Japan", Vol. 1, Nr. 116, 4. Oktober 1977, Seite
4486 E 77 erschienen ist, ein Zeitmessgerät, das im Gehäuse einer zum
Tragen durch eine Person bestimmten Uhr einen Mikroempfänger und eine
Antenne umfasst. Dieses Zeitmessgerät umfasst zwei aneinander befestigte
Gläser. Die Antenne, eines Eindrahttyps, ist zwischen diesen beiden Gläsern
eingefügt.
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Das Plazieren der Antenne im Gehäuse einer Uhr erfordert jedoch wegen
dem sehr beschränkten Raum, der für die Montage der Antenne zur
Verfügung steht, die Miniaturisierung der Antenne. Wenn es möglich ist, die
Abmessungen der Antenne für eine gegebene Frequenz in einem gewissen
Mass zu vermindern, so ist dies immer zum Nachteil ihrer anderen Merkmale,
wie des Verstärkungsfaktors oder des Durchlassbandes. Bei einer festen
Frequenz hat also eine Miniaturantenne einen geringeren Verstärkungsfaktor
und ein geringeres Durchlassband als eine im Armband plazierte Antenne
normaler Grösse.
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Somit hat die vorliegende Erfindung zum Gegenstand, ein Zeitmessgerät
des oben definierten Typs zu liefern, das die Nachteile des Standes der
Technik behebt.
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Die Erfindung hat ebenfalls zum Gegenstand, ein solches Zeitmessgerät
zu liefern, dessen Antenne als solche sowie deren elektrischen Dimensionen
optimiert sind.
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Ferner hat die Erfindung zum Gegenstand, ein solches Zeitmessgerät zu
liefern, in dem die Konstruktion der Antenne und ihre Montage im Gehäuse
einfach sind. Diese Konstruktion ist im übrigen wenig sperrig.
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Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein zum Tragen am Handgelenk
bestimmtes Zeitmessgerät zum Gegenstand, welches Gerät entweder eine
Dipolantenne oder eine für das Auffangen und/oder Ausstrahlen eines
Funknachrichten tragenden elektromagnetischen Felds geeignete Strahler-
Schlitz-Antenne und ein erstes Gehäuse umfasst, das Organe zur Anzeige der
Uhrzeit und einen Mikro-Sender-Empfänger umfasst, der mit Hilfe der Antenne
Nachrichten empfängt oder aussendet. Das Zeitmessgerät ist dadurch
gekennzeichnet, dass es zudem ein zweites Gehäuse umfasst, das zur
Aufnahme des ersten Gehäuses bestimmt ist, so dass die Aussenfläche des
ersten Gehäuses und die Innenfläche des zweiten Gehäuses eine Montagefuge
definieren, dass die Antenne ein dielektrisches Substrat und mindestens ein
leitendes Element als gedruckte Schaltung umfasst, welches auf dem Substrat
befestigt ist und ein Strahlerelement der Antenne bildet, und dass sich die
Antenne in der Montagefuge befindet, so dass sie um das erste Gehäuse
herum gewickelt ist.
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Dank dieser Kombination von Merkmalen kann die Antenne einerseits
unabhängig von den anderen Elementen des Zeitmessgeräts hergestellt
werden. Andererseits kann die Antenne bei ihrer Montage leicht in diesem
Zeitmessgerät untergebracht werden, um sich die Eigenabmessungen des
Zeitmessgeräts für die Optimierung der elektrischen Abmessungen der
Antenne zunutze zu machen.
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Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das
Zeitmessgerät ferner eine in der Montagefuge zwischen der Antenne und der
Aussenfläche des ersten Gehäuses befindliche Massefläche, so dass sie dieses
Gehäuse umgibt.
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Somit kann man die im Innern des Zeitmessgeräts befindliche Antenne
von den störenden Elementen elektrisch isolieren.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich klarer aus
der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen gemacht wird, die beispielshalber verschiedene
Ausführungsformen des Zeitmessgeräts der Erfindung darstellen, und in denen:
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- Fig. 1 ein ein Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung
tragendes Handgelenk zeigt;
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- Fig. 2 eine Draufsicht des Zeitmessgeräts der Fig. 1 ist;
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- Fig. 3 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer zum
Zeitmessgerät der Fig. 1 gehörenden Antenne ist;
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- Fig. 4 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer zum
Zeitmessgerät der Fig. 1 gehörenden Antenne ist;
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Fig. 5 eine Schnittansicht des Zeitmessgeräts der Fig. 2 ist;
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Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der um das erste Gehäuse des
Zeitmessgeräts der Fig. 5 herum gewickelten Antenne der Fig. 3 ist;
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- Fig. 7 eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform der zum
Zeitmessgerät der Fig. 2 gehörenden Antenne ist;
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- Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der um das erste Gehäuse des
Zeitmessgeräts der Fig. 5 herum gewickelten Antenne der Fig. 6 ist; und
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Fig. 9 eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform der zum
Zeitmessgerät der Fig. 2 gehörenden Antenne ist.
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Fig. 1 stellt schematisch einen Vorderarm dar, welcher eine
Armbanduhr 1 trägt, die ein Gehäuse 2 und ein Armband 3 umfasst. Um ein
Funknachrichten tragendes elektromagnetisches Feld aufzufangen, enthält das
Gehäuse 2 eine Antenne 4.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht der Armbanduhr 1, die das Gehäuse 2, das
Armband 3 und die Antenne 4 umfasst. Die Armbanduhr 1 umfasst ferner ein
zusätzliches Gehäuse 5, das im Gehäuse 2 angeordnet ist. Im Gehäuse 5 ist
zusätzlich zu den Organen zur Anzeige der Uhrzeit, die insbesondere ein
Uhrwerk 7, ein Zifferblatt 8, Zeiger 9 und eine Speisungsbatterie 10 umfassen,
ein Mikro-Sender-Empfänger 6 angeordnet. Der Mikro-Sender-Empfänger 6 ist
mit der Antenne 4 verbunden, damit er mit Hilfe dieser letzteren Nachrichten
empfängt oder aussendet und dann diese Nachrichten in durch den Träger
der Armbanduhr 1 wahrnehmbare Daten umwandelt, indem er beispielsweise
Tonsignale aussendet.
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Indem man nun auf Fig. 3 Bezug nimmt, erkennt man, dass die
Antenne 4 leitende Elemente als gedruckte Schaltungen 11 und 12 umfasst,
die auf einem dielektrischen Substrat 13 befestigt sind. Um die Montage der
Antenne im Zeitmessgerät der Erfindung zu erleichtern, ist das Substrat 13
ferner vorzugsweise biegsam. Man hat beispielsweise bestimmt, dass die im
Handel erhältlichen Materialien Kapton® und Espanex® diesbezüglich geeignet
sind.
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Das leitende Element 11 definiert einen Dipol. Vorzugsweise hat dieser
Dipol eine Länge von ungefähr λ/2, wobei λ die Wellenlänge des
elektromagnetischen Signals ist, welches die Antenne auffangen oder
aussenden soll. Das leitende Element 12 bildet einen Kompensationsarm, der
zu diesem Dipol hinzugefügt ist. Die Länge des Arms wird so eingestellt, dass
die Impedanz der Antenne einer Übertragungsleitung angepasst ist, die die
Antenne 1 mit dem im Gehäuse des Zeitmessgeräts der Erfindung
angeordneten Mikro-Sender-Empfänger 6 verbindet.
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Die Verbindung zwischen der Antenne 4 und dieser Übertragungsleitung
wird zwei Erregungspunkten 14 und 15, jeweils auf halber Länge des leitenden
Elements 11 bzw. auf dem leitenden Element 12, zugeordnet. Die leitenden
Elemente 11 und 12 werden vorzugsweise von Metallniederschlägen, zum
Beispiel von einem Kupferniederschlag, auf dem dielektrischen Substrat 13
gebildet.
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Fig. 4 zeigt eine Variante der Antenne der Fig. 3. Man erkennt auf
dieser Figur, dass die Antenne 16 leitende Elemente als gedruckte Schaltungen
17.1 und 17.2 umfasst, die auf einem dielektrischen Substrat 18 befestigt
sind.
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Das leitende Element 17.1 bildet einen Dipol. Vorzugsweise hat dieser
Dipol eine Länge von ungefähr λ/2. Das leitende Element 17.2 bildet einen
Kompensationsarm, der zu diesem Dipol hinzugefügt ist. Ein Belag eines
Kondensators 19 ist mit dem Endstück des leitenden Elements 17.2
verbunden, um mit diesem letzteren eine Gammaanpassungsverbindung
zwischen dem Dipol 17.1 und der die Antenne 16 mit dem Mikroempfänger 6
verbindenden Übertragungsleitung zu bilden. Die Verbindung zwischen der
Antenne 16 und der Übertragungsleitung wird zwei Erregungspunkten, jeweils
auf halber Länge des leitenden Elements 17.1 bzw. auf dem anderen Belag
des Kondensators 19, zugeordnet.
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht der Armbanduhr 1. Das Zeitmessgerät 1
umfasst die Dipolantenne 4 der Fig. 3 sowie die beiden Gehäuse 2 und 5, das
Uhrwerk 7, den Mikroempfänger 6 und die Speisungsbatterie 10 der Fig. 2.
Das Zeitmessgerät 1 umfasst ebenfalls eine im Gehäuse 5 montierte
Printplatte 20, ein Glas 21, einen Boden 22 und eine Übertragungsleitung 23.
Der Mikro-Sender-Empfänger 6 ist auf der Printplatte 20 montiert. Der Mikro-
Sender-Empfänger 6 und das Uhrwerk 7 werden von der tragbaren
Energiequelle 10 gespeist.
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Das Gehäuse 2 ist zur Aufnahme des Gehäuses 5 bestimmt, so dass
die Aussenfläche des Gehäuses 5 und die Innenfläche des Gehäuses 2 eine
Montagefuge 25 definieren. Wie man dies auf Fig. 6 erkennt, befindet sich die
Antenne 4 in der Montagefuge 25, so dass sie das Gehäuse 5 umwickelt.
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Die soeben beschriebene Anordnung ermöglicht, die Antenne unabhängig
von den anderen Elementen des Zeitmessgeräts herzustellen. Dies erleichtert
nicht nur die Herstellung der Antenne sondern auch des Zeitmessgeräts als
solches.
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Ferner ermöglicht diese Anordnung, das Einbetten der Antenne bei ihrer
Montage im Zeitmessgerät zu erleichtern, um sich die Eigenabmessungen
dieses letzteren zunutze zu machen und um die elektrischen Dimensionen der
Antenne zu optimieren.
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Vorzugsweise, und wie man dies auf den Fig. 3, 4 und 5 erkennt,
erstrecken sich die Oberflächen der leitenden Elemente 11 und 12 in der
Richtung der Tiefe der Armbanduhr 1, nämlich in der zwischen ihrem Uhrglas
und ihrem Boden verlaufenden Richtung. Somit ist die Optimierung der Antenne
4 an diese Oberflächen gebunden. Die Tiefe einer Armbanduhr ist eine
Abmessung, die relativ leicht verändert werden kann, ohne bedeutend auf ihr
visuelles Aussehen noch auf die Leichtigkeit ihrer Verwendung einzuwirken.
Somit ermöglicht eine solche Anordnung der Antenne, die Optimierung der
Antenne in einer Armbanduhr zu erleichtern.
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Die Antenne 4 wird mit Hilfe der Übertragungsleitung 23 erregt, die die
Antenne 4 mit dem Mikroempfänger 6 verbindet. Die Übertragungsleitung 23
besteht vorzugsweise aus einer Mikrobandspur. Als Alternative könnte diese
Übertragungsleitung ebenfalls von einem koaxialen Kabel gebildet sein.
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Vorzugsweise läuft die Übertragungsleitung 23 durch eine Öffnung 23
hindurch, die in der seitlichen Wand des Gehäuses 5 vorgesehen ist. Indem man
den Mikroempfänger 6 an die Antenne 4 heranrückt, ermöglicht diese
Anordnung, die Länge der Übertragungsleitung 23 und somit die durch diese
letztere verursachten Verluste zu minimieren.
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Die Armbanduhr 1 könnte ebenfalls eine Massefläche 24 umfassen. Die
Massefläche 24 befindet sich in der Montagefuge 25 zwischen der Antenne 4
und der Aussenfläche des Gehäuses 5, so dass sie dieses letztere umgibt. Die
Massefläche 24 weist den Vorteil auf, dass sie die Antenne 4 von den im
Inneren der Armbanduhr 1 befindlichen störenden Elementen elektrisch isoliert,
beispielsweise von den metallischen Massen, wie dem Uhrwerk 7, dem
Mikroempfänger 6 und der Speisungsbatterie 10. Somit können die Merkmale
der Antenne 4 ohne Berücksichtigung der vom Inneren der Armbanduhr 1
herrührenden störenden Auswirkungen gewählt werden. Einer der Vorteile einer
solchen Anordnung ist, dass sie die Verwendung der gleichen Antenne mit
verschiedenen Uhrwerken ermöglicht.
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Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der Antenne des
Zeitmessgeräts der Erfindung. Diese Antenne 30 besteht aus einem leitenden
Element als gedruckte Schaltung 31, das auf einem dielektrischen Substrat 32
befestigt ist. Wie dies zuvor beschrieben worden ist, besteht das Substrat 32
vorzugsweise aus einem biegsamen Material. Das leitende Element 31 wird
vorzugsweise durch einen Metallniederschlag auf dem dielektrischen Substrat
32 ausgeführt.
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Ein Strahlerschlitz 33 wird im leitenden Element 31 gebildet. Der
Fachmann weiss, dass diese Antenne gemäss dem Babinet-Prinzip das Dual
einer herkömmlichen Dipolantenne ist, wie des vom leitenden Element 11
gebildeten Dipols. Somit bildet der Strahlerschlitz 33 das Komplement eines
Dipols. Der Schlitz hat vorzugsweise eine Länge von ungefähr λ/2, wobei λ die
Wellenlänge des elektromagnetischen Signals ist, das die Antenne auffangen
soll.
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Die Verbindung zwischen der Antenne 30 und der Übertragungsleitung
23 wird zwei Erregungspunkten 34 und 35, jeweils auf halber Länge auf den
gegenüberliegenden Seiten des Strahlerschlitzes 33, zugeordnet. Wenn es
nötig ist, kann die Anpassung der Antenne 30 an die Impedanz der
Übertragungsleitung 23 mit Hilfe eines Kondensators ausgeführt werden, der
zwischen einem der Erregungspunkte und einem der Leiter der
Übertragungsleitung 23 angeschlossen ist.
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Wie man auf Fig. 8 erkennt, ist die Antenne 30 ebenfalls in der
Montagefuge 25 angeordnet, so dass sie um das Gehäuse 5 herum gewickelt
ist.
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Fig. 8 zeigt eine vierte Ausführungsform der Antenne des
Zeitmessgeräts der Erfindung. Wie die Antenne 30 besteht die Antenne 40 aus
einem leitenden Element 41, das auf einem dielektrischen Substrat 42 befestigt
ist. Dieses letztere besteht vorzugsweise aus einem biegsamen Material. Das
leitende Element 41 ist vorzugsweise durch einen Metallniederschlag auf dem
Substrat 32 realisiert und durch einen Strahlerschlitz 43 definiert, der in der
Massefläche 41 ausgebildet ist. Während der Schlitz 33 geradlinig ist, weist
der Schlitz 43 der Fig. 6 eine "V"-Form auf.
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Die Verbindung zwischen der Antenne 40 und der Übertragungsleitung
23 wird zwei Erregungspunkten 44 und 45 auf den entgegengesetzten Seiten
des "V"-Scheitels des Strahlerschlitzes 43 zugeordnet. Die Anpassung der
Antenne 40 an die Impedanz der Übertragungsleitung 23 könnte ebenfalls mit
Hilfe eines Kondensators ausgeführt werden, der zwischen einem der
Erregungspunkte und einem Draht der Übertragungsleitung 23 angeschlossen
ist.
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Eine solche Schlitzform ermöglicht, die Erregungspunkte 44 und 45 in
der Richtung der Tiefe der Armbanduhr 1 anzuordnen, damit sie gegenüber
dem Mikroempfänger 6 sind. Somit kann man die Länge der die Antenne 40
mit dem Mikroempfänger 6 verbindenden Übertragungsleitung minimieren.
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Schliesslich kann festgehalten werden, dass mehrere Veränderungen
und/oder Verbesserungen im System zum Identifizieren von Objekten gemäss
der Erfindung angebracht werden können, ohne den Rahmen dieser letzteren
zu sprengen.