天线装置、接收装置以及电波钟表的制作方法

专利名称：天线装置、接收装置以及电波钟表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接收电波信号的天线装置和接收装置以及接收包含时间码的标
准电波的电波钟表。
背景技术：
—般来说，公知有线状天线、绕线型的棒形天线、平面天线等各种天线。另外，在接 收标准电波的电波钟表等中，由于需要在较小的钟表主体上安装天线，因此使用绕线型的 棒形天线。 线状天线和绕线型的棒形天线等一般天线在小型化方面都存在极限。在线状天线 中，需要有与接收频带相应的长度，在绕线型的棒形天线中，若芯变短，则由于反磁场的影
响会导致实效Q值(共振峰值的锐度)和灵敏度降低。 另外，在绕线型的棒形天线中，由于绕线线圈和芯中产生的磁通的变化，当金属接 近时，会在那里产生涡电流，由于该涡电流的产生，灵敏度会显著降低。

发明内容
本发明的优选方式之一是一种天线装置，其特征在于，由以下部分构成天线部，
其具有振动体和转换部，所述振动体具有以预定的固有振动频率振动的特性，并且通过承
受外部磁场而移位，所述转换部将该振动体的运动转换成电信号，当使所述振动体共振的
频带的电波信号到来时，所述振动体由于该电波信号的磁场分量而共振，该共振通过所述
转换部被转换成电信号，由此，该频带的电波信号变成电信号被所述天线部取得；灵敏度可
变部，其使所述振动体相对于外部磁场的移位的程度变化；以及灵敏度控制部，其根据所取
得的所述电信号来调整基于所述灵敏度可变部的所述移位的程度的变化量。
另外，本发明的优选方式之一是一种天线装置，其特征在于，由以下部分构成天
线部，其具有振动体和转换部，所述振动体具有以预定的固有振动频率振动的特性，并且
通过承受外部磁场而移位，所述转换部将该振动体的运动转换成电信号，当使所述振动体
共振的频带的电波信号到来时，所述振动体由于该电波信号的磁场分量而共振，该共振通
过所述转换部被转换成电信号，由此，该频带的电波信号变成电信号被所述天线部取得，并
且，设置有多个所述天线部，多个所述天线部中所述振动体的基于外部磁场的移位程度互
不相同；以及合成部，其对多个所述天线部的输出进行合成并输出。 此外，本发明的优选方式之一是一种天线装置，其特征在于，由以下部分构成天 线部，其具有振动体和转换部，所述振动体具有以预定的固有振动频率振动的特性，并且 通过承受外部磁场而移位，所述转换部将该振动体的运动转换成电信号，当使所述振动体 共振的频带的电波信号到来时，所述振动体由于该电波信号的磁场分量而共振，该共振通 过所述转换部被转换成电信号，由此，该频带的电波信号变成电信号被所述天线部取得，并 且，设置有多个所述天线部，多个所述天线部中所述振动体的基于外部磁场的移位程度互 不相同；以及开关部，其有选择地将来自多个所述天线部中的某天线部的电信号输送到后
4级。


图1是表示本发明的第一实施方式的电波钟表的整体的结构图。 图2是表示图1中的MEMS天线10的结构的立体图。 图3是图1中的MEMS天线10的纵剖视图。 图4是图1中的MEMS天线的电气结构的电路图。 图5是表现MEMS天线和现有的线圈型天线的频率特性的曲线图。 图6是表示MEMS天线的第一变形例的纵剖视图。 图7是表示第一变形例的MEMS天线的电气连接结构的电路图。 图8是表示本发明的第二实施方式的电波接收部的结构图。 图9 (A)和图9 (B)表示图8中的MEMS天线，图9 (A)是纵剖视图，图9 (B)是基板 面的俯视图。 图10是表示本发明的第三实施方式的电波接收部的结构图。 图11 (A)和图11 (B)表示图10中的MEMS天线，图11 (A)是其纵剖视图，图11 (B)
是表示灵敏度调整用线圈的基板面的俯视图。 图12是表示灵敏度调整用线圈的第一变形例的俯视图。 图13是表示灵敏度调整用线圈的第二变形例的立体图。 图14是表示本发明的第四实施方式的电波接收部的结构图。 图15是表示本发明的第五实施方式的电波接收部的结构图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式的电波钟表的整体的结构图。
该实施方式的电波钟表1由以下等部件构成作为天线部的MEMS天线10，其接 收通过时间码调制后的标准电波；使MEMS天线10的灵敏度发生变化的作为灵敏度可变部 和可变阻抗部的可变电阻器107 ;固定电阻器IIO(参照图4);对从MEMS天线IO输入的接 收信号进行放大的放大器(AMP) 101 ;作为解调器的检波器102，其对接收信号进行检波提 取出时间码；进行钟表的整体控制的微型计算机103 ;进行时刻的显示输出的时刻显示器 104 ;以及进行计时的计时计数器105等。通过这些结构中的MEMS天线10、可变电阻器107、 放大器101和检波器102来构成作为接收装置的电波接收部100。 可变电阻器107发挥以下功能使通过MEMS天线10的接收动作而产生的电流流
过MEMS天线10的输出端子间，减小配线hl、h2之间的电压变化量，由此，抑制MEMS天线10
的接收动作，进一步通过使MEMS天线10的Q值降低，来降低MEMS天线10的灵敏度。通过
使可变电阻器107的电阻值变化，MEMS天线10的灵敏度的降低量会发生变化。 检波器102除了发挥对进行了振幅调制的接收信号进行检波提取出时间码的功
能之外，还作为灵敏度控制部发挥功能，例如，在内部生成表示接收信号的最大振幅的信
号，并且生成AGC(auto gain control :自动增益控制)信号，该AGC信号使上述可变电阻
5器107的电阻值变化以使该最大振幅不超过一定范围。例如，生成以下这样的AGC信号如 果接收信号的最大振幅变大，则使可变电阻器107的电阻值降低，如果接收信号的最大振 幅减小，则使可变电阻器107的电阻值增大。 另外，生成AGC信号的电路不需要设置于检波器102中，例如也可以设置专用的 AGC电路，该AGC电路接收检波器102、放大器101、或者MEMS天线10的输出，然后生成上述 那样的AGC信号。另外，还可以是这样的结构微型计算机103根据来自检波器102的检波 输出通过数字处理来生成上述那样的AGC信号。 电波接收部IOO，例如包括MEMS天线IO在内形成在一个半导体基板上。另外，还 可以是还包括微型计算机103和计时计数器105在内，与该电波接收部100 —起形成在一 个半导体基板上。 图2是表示第一实施方式的MEMS天线10的结构的立体图，图3是该MEMS天线10 的纵剖视图。 MEMS天线10是使用MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)制作技术形成在 半导体基板上的极小(例如数毫米以下，或者精密级(micron order)的大小)的天线，其 接收电波信号的磁场分量，将该接收电波转换成电信号。 如图2和图3所示，该MEMS天线10由以下等部分构成形成在基板11上面的梁 部12 ;将梁部12的一部分固定的由绝缘体构成的隔离件15、 15 ;形成于梁部12的可动范围 的磁性体13 ;固定在梁部12的下侧的永久磁铁14 ;形成于该梁部12的面状的电极(第一 电极)16 ;以及形成于基板11上面的与梁部12对置的部位的面状的电极17 (第二电极)。 并且，在梁部12的周围设置有空间，在梁部12能够上下移位的状态下通过树脂19等将梁 部12的周围密封起来。另外，也可以通过使梁部12本身具有导电性，将电极16兼用作梁 部12。 上述结构中，通过梁部12和磁性体13来构成振动体，通过电极16、 17来构成将梁 部12的移位转换成电信号的转换部。 梁部12例如由硅形成。梁部12是板状结构，其长度方向是沿着基板11的方向， 梁部12的一部分部位(例如，两端部)经隔离件15、15固定于基板ll，梁部12的其他 部位成为空开间隔悬浮在基板11之上的状态。梁部12的下侧的空间可通过牺牲层蚀刻 (sacrifice layer etching)等形成。并且，该没有固定的部位相对于基板11上下振动。
梁部12的固有振动频率可以根据梁部12的长度和厚度等设定成所希望的振动频 率，在本实施方式中，设定成与标准电波的载波的频率(例如，60kHz)相同。另外，通过在梁 部12中适当组合SiGe(硅 锗)或其他材料，还能够进行这样的振动特性的温度补偿。
形成于梁部12的面状的电极16、和形成于基板11的面状的电极17对置地配置， 从而构成电容，例如，该电极16、17通过对金属材料进行蒸镀而形成。该金属材料优选使用 不会磁化的铝等。另外，也可以代替在梁部12上形成电极16的方式，而通过对形成梁部12 的材料本身进行掺杂等来附加导电性，将该梁部12本身用作电极。 在电极16、 17上通过通常的半导体制造工序连接有布线hl 、 h2，这些布线hl 、 h2 为引出到基板11上面的结构。在图3中，简化表示了布线hl、 h2，但是实际上，基板11侧 的布线h2直接引出到基板11上面的MEMS天线10的外部，梁部12侧的布线hl在隔离件 15上形成接触孔(contact hole)并引导到基板11上面，然后引出到基板11上面的MEMS天线10的外部。 隔离件15、 15例如通过硅酸膜(Si02)等而形成，以便具有绝缘性。 永久磁铁14用于给梁部12的磁性体13带来磁力，该永久磁铁14例如可以这样
形成在利用溅镀(sputtering)通过强磁性体的薄膜堆积形成强磁性体块之后，对该强磁
性体块施加强磁场，使该强磁性体在特定方向磁化。 梁部12上面的磁性体13接收电波信号的磁场分量而磁化，由此，磁性体13相对 于永久磁铁14产生斥力或引力，从而发挥使梁部12移位的作用，磁性体13例如可以通过 使用了溅镀的磁性体(例如软磁性体)的薄膜堆积来形成。
图4是表示该MEMS天线10的电气结构的电路图。 如图4所示，MEMS天线10的电极16、17构成通过梁部12的移位而使电容的大小 变化的可变电容Cv。在半导体基板上面与该可变电容Cv串联地连接有电容元件Q，对它们
的串联电路施加电压E1。通过该结构，梁部i2移位，可变电容c;的电容值变化，由此，向可
变电容(；的端子之间输出与梁部12的移位对应的电信号(电压)。另外，即使代替图4中
的电容元件Q而使电阻元件与可变电容c;串联链接，也能够实现同样的作用。 这里，对可变电阻器107的作用进行说明。可变电阻器107在其电阻值设定得较
高时，几乎没有电流流过，因此，相对于上述梁部12的移位和可变电容c;的电容变化，几乎 不会带来能量上的损失。适当地设定的固定电阻器iio也是一样的。由于放大器101的输
入阻抗也非常高，因此，几乎没有电流从MEMS天线10流入到放大器101中，相对于梁部12 的移位和可变电容Cv的电容变化，几乎不会带来能量上的损失。 另一方面，在可变电阻器107的电阻值设定成较低的值时，通过梁部12的移位，可
变电容(；的电容值发生变化，由此，电流流过可变电阻器107而产生了电力消耗。并且，该
电力消耗起到了抑制梁部12的移位的作用。因此，通过将可变电阻器107的电阻值设定成
较低的值，梁部12相对于外部磁场的移位程度降低，能够降低MEMS天线10的接收灵敏度。 下面对上述结构的电波钟表1和电波接收部100的动作进行说明。 微型计算机103通过使对时刻显示器104的输出数据与计时计数器105的计数数
据同步地更新来进行时刻的显示输出。另外，微型计算机103在到了预定时刻之后执行电
波接收的控制程序，使电波接收部100工作。由此，通过预定频带的载波发送来的标准电波
通过电波接收部100被接收，从该接收信号中提取出时间码(time code)。 图5是表现MEMS天线和现有的线圈型天线的频率特性的曲线图。 通过MEMS制作技术而形成的梁部12具有仅在带宽窄的固有振动频率范围进行较
大的共振的频率特性。因此，本实施方式的MEMS天线10中，在与梁部12的固有振动频率
对应的频带(例如60kHz)的标准电波到来时，该电波信号的磁场分量给梁部12带来作用
力，梁部12进行共振，并且，梁部12进行与电波信号的磁场分量大小对应的移位。 该梁部12的移位导致可变电容Cv的电容变化，与该电容变化对应的电信号从
MEMS天线IO输出到放大器101中。该电信号成为将到来的标准电波大致直接转换成电信
号而得到的信号。并且，该电信号通过放大器101被放大，然后输送到检波器102中来提取
出时间码。 另一方面，在偏离梁部12的固有振动频率的频带的电波到来时，该电波信号的磁 场分量会使作用力作用于梁部12，但是，由于是以偏离梁部12的固有振动频率的频率振动的作用力，因此，在梁部12中被吸收和抵消，梁部12不会振动。因此，也不会产生可变电容 Cv的电容变化，MEMS天线10的信号输出大致为零。 另外，在上述标准电波及其以外的频带的电波混合着到来时，基于这两者作用以 分别重叠的方式工作，因此，偏离梁部12的固有振动频率的频带的电波被切断，仅有标准 电波通过MEMS天线10被提取并接收。并且，仅有标准电波的信号被输送到放大器101和 检波器102。 如图5的实线所示，根据上述结构的MEMS天线10，以非常高的Q值仅接收特定频 率fO(例如60kHz)的电波，能够大幅度切断偏离特定频率fO的电波的输入。作为比较用 途，示出了图5的虚线所示的线圈型天线的频率特性，而从图5的实线和虚线的特性线比较 可知，MEMS天线10的天线本身的接收增益的Q值与线圈型天线相比非常高。
接下来，对标准电波的信号电平变大的情况进行说明。当标准电波的信号电平过 大时，梁部12的振动振幅达到最大振幅而饱和。于是，无论是在对标准电波进行振幅调制 得到的时间码的高电平期间还是低电平期间，梁部12的振动振幅几乎不产生变化。在这样 的情况下，再生得到的时间码的信号波形发生畸变。 因此，该实施方式的电波接收部100中，MEMS天线10的输出信号的振幅最大值超 过了一定范围的情况下，该情况被检测出来，从检波器102输出使可变电阻器107的电阻值 降低的AGC信号。 当可变电阻器107的电阻值降低时，如先前说明过的那样，通过可变电阻器107中 的电力消耗抑制了 MEMS天线10的梁部12的振动。并且，通过该振动的抑制作用，即使接 收到了信号电平过大的标准电波，梁部12的振动振幅也通过基于可变电阻器107的Q值的 降低而收纳在适当的范围内。即，如图5的单点划线的特性线所示，MEMS天线10的接收灵 敏度降低，即使收到了信号电平过大的标准电波，也能够输出信号电平适当的接收信号。并 且，该信号电平适当的接收信号被发送到检波器102，从该接收信号中提取出时间码。
微型计算机103接收到检波所得到的时间码时，根据该时间码求出正确的当前时 刻。并且，在计时计数器105的计时时刻有偏差的情况下，自动对其进行修正。通过这样的 控制动作，始终进行正确的时刻显示。 如上所述，根据该实施方式的MEMS天线IO和电波接收部IOO，通过可变电阻器 107能够使MEMS天线10的接收灵敏度变化。因此，即使是接收的标准电波的信号电平过大 的情况下，通过使接收灵敏度降低，能够进行正常的电波接收。 另外，在接收信号的振幅过大的情况下，通过从检波器102输出的AGC信号可变 电阻器107的电阻值被控制成自动降低，因此，跟随标准电波的信号电平的变化自动调整 MEMS天线10的灵敏度，能够始终进行正常的电波接收。 另外，作为抑制MEMS天线10的梁部12的振动的灵敏度可变部，采用了连接在 MEMS天线10的输出端子之间的可变电阻器107，因此，能够通过半导体制造工序容易地形 成灵敏度可变部，另外，还能够縮小灵敏度可变部的芯片的占用面积。 另外，根据该实施方式的电波钟表l，包括MEMS天线IO在内能够使电波接收部 IOO构成得极为小型。另外，由于对MEMS天线IO本身赋予了带宽窄的滤波(filter)特性， 因此不需要另行设置窄带宽的滤波器等，能够实现电波接收部100的电路的简单化和安装 面积的削减。因此，即使是在腕表主体等小的装置上，也能够富有余地地安装天线和接收电路。 另外，在线圈型天线中，随着电波接收，线圈和芯会产生比较大的磁通变化，因此， 会在周围的金属中产生涡电流，由于该涡电流的产生存在接收灵敏度大幅度降低的问题， 而在MEMS天线10中，由于不会产生这样的涡电流，因此，也不会因此而导致接收灵敏度降 低。因此，即使是被金属壳体包围的电波钟表的内部，也能够增大天线和接收电路的安装部 位的自由度。MEMS天线的变形例
图6是表示MEMS天线的变形例的纵剖视图。 该变形例的MEMS天线10A通过将电极也设置在梁部12的上方(基板11的相反 侧)，来使得从MEMS天线10A取出比较大的电信号，其基本结构与图2中的MEMS天线10相 同。对于同样的结构标以相同的标号并省略说明。 在该变形例的MEMS天线10A中，以覆盖梁部12的上方的方式设置有板状的盖板 20，在该盖板20上形成有面状的电极(第三电极)21。盖板20以不妨碍梁部12的自由移 位的方式形成为例如经隔离件22、22从梁部12浮起的状态。 该盖板20能够通过例如与梁部12相同的材料和制造工序形成。另外，盖板20形
成为例如使厚度增加或者使硬度增加以便使其不会像梁部12那样振动。 电极21能够通过与梁部12的电极16相同的材料和制造工序形成，隔离件22、22
能够通过与支撑梁部12的隔离件15、15相同的材料和制造工序形成。隔离件22、22例如
以与支撑梁部12的隔离件15、15重叠的配置方式形成。 图7是表示变形例的MEMS天线的电连接结构的电路图。 如图7所示，上述的三个电极17、16、21构成通过梁部12的移位而使各自的电容 变化的两个可变电容Cv、 Cv2。详细地说，通过梁部12的电极16和基板11侧的电极17构 成一个可变电容(;，通过梁部12的电极16和盖板20的电极21构成另一可变电容Cv2。另
夕卜，这两个可变电容(；、(;2串联连接，并对该串联电路施加恒定电压Ei。而且，在输出接收
信号的可变电容C的两端子之间连接有可变电阻器107。 根据这样的结构，当梁部12移位时，两个可变电容c;、 cv2的电容值彼此正负反向 地变化。由此，向可变电容c;的端子间输出与梁部i2的移位对应的电信号。根据该结构，
与图4所示的上述电路相比，能够使输出电压的振幅放大接近大致两倍。 另外，在这样的结构的MEMS天线10A中，也通过使可变电阻器107的电阻值变化
来使梁部12的振动的抑制量变化，即使是信号电平过大的标准电波到来时，也能够从MEMS
天线IOA输出正常的接收信号。第二实施方式
图8是表示本发明的第二实施方式的电波接收部100B的结构图。
第二实施方式的电波接收部100B只有MEMS天线10E和使其接收灵敏度变化的结 构与第一实施方式不同。对于与第一实施方式相同的结构，标以相同的标号并省略说明。
该实施方式的电波接收部100B包括具有线圈磁铁25的MEMS天线10E ;向线圈 磁铁25输出电流并且根据AGC信号使电流量变化的作为可变电流部的VI转换器108 ;对 接收信号进行放大的放大器101 ;以及从接收信号中提取出时间码并输出调整接收灵敏度 的AGC信号的检波器102。
9
图9A和图9B表示第二实施方式的MEMS天线IOE，图9A是纵剖视图，图9B是基板 面的俯视图。 第二实施方式的MEMS天线10E中，作为对梁部12的磁性体13提供磁力的结构， 使用了线圈磁铁(电磁铁)25来代替永久磁铁。 线圈磁铁25如图9B所示，将布线巻绕成多匝而构成，通过使恒定电流流过该巻绕 起来的布线，来使磁性体13带有预定的磁力。在该实施方式中，线圈磁铁25配置在基板11 上面的磁性体13的下方。 该磁性线圈25例如在形成基板11上面的电极17E的蒸镀工序中通过在掩模图案 上附加线圈磁铁25的布线图案而与电极17E同时形成。如图9B所示，在电极17E的中央 部位设置有间隙171，在该部位形成有线圈磁铁25的巻绕布线。巻绕起来的布线通过多层 布线将内侧的布线引出到外侧。 另外，从电极17E的中央部位到一个端部形成有狭缝172，在该狭缝172的部位形 成有从线圈磁铁25的巻绕布线延伸到外部端子T25a、T25b的引出线。通过这样在电极17E 上设置狭缝172，电极17E形成为不是包围线圈磁铁25的巻绕布线的整周，由此，在使电流 流过线圈磁铁25或使电流停止时，在电极17E的巻绕布线的周围，避免产生了环绕巻绕布 线的那样的涡电流，从而不会因该涡电流而对线圈磁铁25产生影响。 根据该第二实施方式的MEMS天线IOE，通过在电波接收时使恒定电流流过线圈磁 铁25，能够从线圈磁铁25给磁性体13带来预定的磁力，此外，能够通过与第一实施方式的 MEMS天线10相同的动作进行标准电波的接收。 另外，根据该第二实施方式的MEMS天线IOE，通过使流过线圈磁铁25的电流量变 化，能够使从线圈磁铁25提供给梁部12的磁性体13的磁力的大小变化。通过线圈磁铁25 的磁力的减小，相对于到来的外部磁场，梁部12的移位量减小，由此，MEMS天线10E的接收 灵敏度降低。 因此，当标准电波的信号电平过大、从检波器102输出的AGC信号的电压电平降低 时，通过VI转换器108，流到线圈磁铁25的电流降低，MEMS天线10E的接收灵敏度降低。 而且，通过这样的控制，即使对于信号电平过大的标准电波，也能进行正常的接收动作，能 够输出信号电平适度的接收信号。
第三实施方式
图10是表示本发明的第三实施方式的电波接收部的结构图。 第三实施方式的电波接收部100C只有MEMS天线10F的结构和使MEMS天线10F 的接收灵敏度变化的结构与第一或第二实施方式不同。对于与第一和第二实施方式相同的 结构标以相同标号，并省略说明。 该实施方式的电波接收部IOOC包括具有灵敏度调整用线圈25F的MEMS天线 10F ;针对流过灵敏度调整用线圈25F的电流附加可变的电阻的作为可变阻抗部的可变电 阻器109 ;对接收信号进行放大的放大器101 ;以及从接收信号中提取时间码并输出调整接 收灵敏度的AGC信号的检波器102。 图IIA和图IIB表示第三实施方式的MEMS天线IOF，图11A是其纵剖视图，图11B 是表示灵敏度调整用线圈的基板面的俯视图。 该实施方式的MEMS天线10F是通过在图6所示的MEMS天线10A的盖板20上形
10成图11A、图1 IB所示的灵敏度调整用线圈25F而构成的。灵敏度调整用线圈25F的巻绕布 线和引出线可以通过在形成盖板20的电极21的半导体制造工序中在掩模图案上附加灵敏 度调整用线圈25F的布线图案来形成。 根据该实施方式的MEMS天线IOF，当可变电阻器109的电阻值设定为较小的值时， 当梁部12由于标准电波的磁场分量而振动的时候，通过梁部12的磁性体13而发生的磁通 的变化贯穿灵敏度调整用线圈25F。并且，由此，在灵敏度调整用线圈25F中流过电流，由 于该电流，在可变电阻器109中产生电力消耗。该电力消耗起到了抑制梁部12的移位的作 用，因此，梁部12的相对于外部磁场的移位程度减小，MEMS天线10F的接收灵敏度变低。
另外，通过将可变电阻器109的电阻值设定成较低的值，由于标准电波的磁场分 量在灵敏度调整用线圈25F中流过电流，由此，标准电波的一部分被吸收。而且，由此起到 了使MEMS天线10F的接收灵敏度降低的作用。 另一方面，当可变电阻器109的电阻值设定为较大的值时，在灵敏度调整用线圈 25F中不会流过因梁部12的振动而引起的电流、或由于标准电波的磁场分量而引起的电 流。所以，不再起到上述的使接收灵敏度降低的作用。因此，通过使可变电阻器109的电阻 值变化，能够调整MEMS天线10F的灵敏度。 在第三实施方式的MEMS天线10F中，也是当标准电波的信号电平过大、便从检波 器102输出使可变电阻器109的电阻值降低那样的AGC信号，由此，MEMS天线10F的接收 灵敏度降低。并且，通过这样的控制，相对于信号电平过大的标准电波能够进行正常的接收 动作，能够输出信号电平适度的接收信号。 另外，在第三实施方式中，示出了将电极21的一部分范围切掉并在其中形成灵敏 度调整用线圈25F的例子，但是灵敏度调整用线圈25F的形成方法和形成配置可以进行各 种变形。 图12是表示灵敏度调整用线圈的第一变形例的俯视图，图13是表示灵敏度调整 用线圈的第二变形例的立体图。 第一变形例的灵敏度调整用线圈25D如图12所示从盖板20上省掉电极21、并相 应地在大的范围内形成了灵敏度调整用线圈25D。通过使灵敏度调整用线圈25D的巻绕布 线形成得大，能够增大MEMS天线10F的灵敏度的调整幅度。 第二变形例的灵敏度调整用线圈25G如图13所示，通过在基板11上面的梁部12 的周围以包围梁部12的方式形成巻绕布线而构成。虽然省略了图示，但是在灵敏度调整用 线圈25G的端子之间连接有可变电阻器。 即使使灵敏度调整用线圈25G为这样的配置，也能够由于梁部12的振动使电流流 过灵敏度调整用线圈25G，以使MEMS天线IOG的灵敏度变化，或者通过用灵敏度调整用线圈 25G吸收从外部到来的标准电波的一部分来使MEMS天线10G的灵敏度变化。
第四实施方式
图14是表示本发明的第四实施方式的电波接收部的结构图。 第四实施方式的电波接收部IOOD中，设置了接收灵敏度不同的多个MEMS天线IO、
10a 10z，从其中有选择地使用接收灵敏度与到来的标准电波的信号电平相适合的MEMS
天线，来进行电波接收。 该电波接收部IOOD包括接收灵敏度不同的多个MEMS天线10、10a 10z ;与这些多个MEMS天线10、10a 10z中的某一个有选择地连接的作为开关部的开关电路201 ; 对经开关电路201取得的接收信号进行放大的放大器101 ;从接收信号中提取时间码并且 输出AGC信号的检波器102 ;接收AGC信号并进行与其大小对应的开关电路201的切换的 控制逻辑电路200等。 多个MEMS天线10、10a lOz例如通过使形成于梁部12的磁性体13的体积不同， 来使梁部12相对于外部磁场的移位量的程度、即天线的就诶收灵敏度彼此不同。这些多个 MEMS天线10、10a 10z通过同一制造工序形成在同一芯片上。另外，在这些多个MEMS天 线10、10a 10z中，梁部12的固有振动频率设定为全部相同。 开关电路201例如是组合MOS晶体管和双极晶体管(bipolar-transistor)而 形成的开关，开关电路201有选择地将多个MEMS天线10、10a 10z的多个输出端子tl、 tl、…tl中的某一个与放大器IOI的输入端子t2连接起来。 控制逻辑电路200例如组装成在AGC信号的电压电平变高后输出选择信号以将 MEMS天线的连接切换到接收灵敏度低一级的MEMS天线，并且，在AGC信号的电压电平变低 后输出选择信号以将MEMS天线的连接切换至接收灵敏度高一级的MEMS天线。
即使在这样的结构的电波接收部100D中，通过切换开关电路201的连接，来从接 收灵敏度不同的MEMS天线10、 10a 10z中的某一个进行电波接收。因此，在接收的标准电 波的信号电平过大的情况下，通过选择接收灵敏度低的MEMS天线来进行正常的电波接收。
第五实施方式
图15是表示本发明的第五实施方式的电波接收部的结构图。第五实施方式的电波接收部IOOE对从接收灵敏度不同的多个MEMS天线10、
10a 10z分别输出的多个接收信号进行合成，从该合成得到的接收信号提取时间码。 该电波接收部IOOE包括接收灵敏度不同的多个MEMS天线10、10a 10z ;对多
个MEMS天线10、 10a 10z的输出进行合成的合成器(合成部)202 ;对经合成器202取得
的接收信号进行放大的放大器101 ;以及从接收信号提取时间码的检波器102等。 合成器202例如是将多个输入信号的信号电平直接在模拟方式下进行加法运算
并进行输出的电路。 根据该电波接收部IOOE，例如，在接收到了信号电平低的标准电波的情况下，在接 收灵敏度高的MEMS天线10z中，梁部12产生适度的振动，信号电平适度的接收信号被输 出。另外，在接收灵敏度不同的其他MEMS天线10、10a…中，梁部12产生的振动变小，通过 该梁部12的振动，输出信号电平低的接收信号。而且，通过用合成器202将这些接收信号合 成起来，能够将基于时间码的调制分量大幅度增强(乗3 )的接收信号输送到放大器IOI。
另一方面，在接收到了信号电平非常高的标准电波的情况下，在接收灵敏度低的 MEMS天线10中，梁部12产生适度的振动，输出信号电平适度的接收信号。另外，在接收灵 敏度高的MEMS天线10z中，由于信号电平非常高的标准电波，梁部12的振动振幅达到最大 振幅而饱和。因此，从该MEMS天线10z输出几乎不包含基于时间码的调制分量的接收信号。 另外，从接收灵敏度处于中间的MEMS天线10、10a…输出中间的接收信号。因此，通过利用 合成器202将这些接收信号合成起来，能够输出含有一定以上的基于时间码的调制分量的 接收信号，并将其输送到放大器101。 因此，即使在第五实施方式的电波接收部100E中，即使在接收的标准电波的信号电平过大的情况下，也能够进行正常的电波接收和正常的时间码的检波。 另外，本发明并不限定于上述实施方式，其可以进行各种变更。例如，在上述第一
和第三实施方式中，示出了作为可变阻抗部使用了可变电阻器的例子，但是只要能够接收
梁部12的振动分量的信号并且使振动移位量可变，则不限定于电阻器。 另外，在上述第一 第五实施方式中，示出了将给梁部12的磁性体13带来磁力的
磁铁14或者线圈磁铁25配置在梁部12的下方的例子，但是也可以经隔离件配置在梁部12
的上方、或者配置在侧方，可以进行各种变更。另外，也可以通过与MEMS天线的制造工序不
同的工序来对形成有MEMS天线的芯片在后来附加磁铁或线圈磁铁。 另外，在上述第一 第五实施方式中，示出了将MEMS天线形成于硅基板上面的例 子，但是并不限定于硅基板，例如，也可以集成在玻璃基板或者有机材料等上面。而且，作为 振动体，例示了两端被支撑、中央部位上下振动的梁部12，但是例如也可以使用被悬臂支撑 的悬臂杆型的振动体或者使用音叉结构的振动体。 另外，在上述第一 第五实施方式中，示出了将磁性体13形成于梁部12的一部分 的例子，但是也可以将磁性体薄薄地形成在梁部12的整体上。另外，也可以由磁性体来构 成梁部12本身。此外，只要是接收电波信号的磁场分量、接收仅通过磁性体而移位的大小 的电波信号的结构，则也可以省略给磁性体带来磁力的磁铁。 并且，在上述第一 第五实施方式中，示出了使梁部12的固有振动频率与接收电 波的频带一致的例子，但是在梁部12实际共振的情况下，在振动频率相对于本来的固有振 动频率略微偏移的情况下，也可以以反应了该振动频率的偏移的特性来形成梁部12。
另外，在第四和第五实施方式中，示出了通过使梁部12上面的磁性体13的体积不 同来使多个MEMS天线10、10a 10z的接收灵敏度互不相同的例子，但是，例如也可以针对 各个MEMS天线10、10a 10z使永久磁铁14的磁力的大小不同，另外，也可以使用线圈磁 铁25来代替永久磁铁14，使流过线圈磁铁25的电流值针对各个MEMS天线10、 10a 10z 而不同。另外，不需要使多个MEMS天线10、10a 10z全部为同一种类，也可以混合结构不 同的MEMS天线。
1权利要求
一种天线装置，其由以下部分构成天线部，其具有振动体和转换部，所述振动体具有以预定的固有振动频率振动的特性，并且通过承受外部磁场而移位，所述转换部将该振动体的运动转换成电信号，当使所述振动体共振的频带的电波信号到来时，所述振动体由于该电波信号的磁场分量而共振，该共振通过所述转换部被转换成电信号，由此，该频带的电波信号变成电信号被所述天线部取得；灵敏度可变部，其使所述振动体相对于外部磁场的移位的程度变化；以及灵敏度控制部，其根据所取得的所述电信号通过所述灵敏度可变部来调整所述移位的程度。
2. 根据权利要求l所述的天线装置，其特征在于，所述灵敏度可变部由相对于所述转换部的输出附加可变的阻抗的可变阻抗部构成。
3. 根据权利要求l所述的天线装置，其特征在于， 所述天线装置具有给所述振动体带来磁力的线圈磁铁，所述灵敏度可变部由使流过所述线圈磁铁的电流量变化的可变电流部构成。
4. 根据权利要求l所述的天线装置，其特征在于， 所述灵敏度可变部由以下部分构成 配置在所述振动体周围的线圈；禾口相对于流过所述线圈的电流附加可变的阻抗的可变阻抗部。
5. —种天线装置，其由以下部分构成天线部，其具有振动体和转换部，所述振动体具有以预定的固有振动频率振动的特 性，并且通过承受外部磁场而移位，所述转换部将该振动体的运动转换成电信号，当使所述 振动体共振的频带的电波信号到来时，所述振动体由于该电波信号的磁场分量而共振，该 共振通过所述转换部被转换成电信号，由此，该频带的电波信号变成电信号被所述天线部 取得，并且，设置有多个所述天线部，多个所述天线部中所述振动体的基于外部磁场的移位 程度互不相同；以及合成部，其对多个所述天线部的输出进行合成并输出。
6. —种天线装置，其由以下部分构成天线部，其具有振动体和转换部，所述振动体具有以预定的固有振动频率振动的特 性，并且通过承受外部磁场而移位，所述转换部将该振动体的运动转换成电信号，当使所述 振动体共振的频带的电波信号到来时，所述振动体由于该电波信号的磁场分量而共振，该 共振通过所述转换部被转换成电信号，由此，该频带的电波信号变成电信号被所述天线部 取得，并且，设置有多个所述天线部，多个所述天线部中所述振动体的基于外部磁场的移位 程度互不相同；以及开关部，其有选择地将来自多个所述天线部中的某天线部的电信号输送到后级。
7. 根据权利要求l所述的天线装置，其特征在于， 在一个芯片的基板上至少形成有所述天线部。
8. 根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于， 在一个芯片的基板上至少形成有所述天线部。
9. 根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，在一个芯片的基板上至少形成有所述天线部。
10. 根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于， 在一个芯片的基板上至少形成有所述天线部。
11. 根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于， 在一个芯片的基板上至少形成有所述天线部。
12. 根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于， 在一个芯片的基板上至少形成有所述天线部。
13. —种接收装置，其特征在于， 该接收装置包括权利要求1所述的天线装置；对从所述天线装置输送来的电信号进行放大的放大器；以及 解调器，其对通过所述放大器进行了放大的信号进行解调处理。
14. 一种接收装置，其特征在于， 该接收装置包括权利要求5所述的天线装置；对从所述天线装置输送来的电信号进行放大的放大器；以及 解调器，其对通过所述放大器进行了放大的信号进行解调处理。
15. —种接收装置，其特征在于， 该接收装置包括权利要求6所述的天线装置；对从所述天线装置输送来的电信号进行放大的放大器；以及 解调器，其对通过所述放大器进行了放大的信号进行解调处理。
16. —种电波钟表，其特征在于，通过权利要求13所述的接收装置来接收标准电波，并且将该标准电波解调成时间码， 根据该时间码来进行时刻修正。
17. —种电波钟表，其特征在于，通过权利要求14所述的接收装置来接收标准电波，并且将该标准电波解调成时间码， 根据该时间码来进行时刻修正。
18. —种电波钟表，其特征在于，通过权利要求15所述的接收装置来接收标准电波，并且将该标准电波解调成时间码， 根据该时间码来进行时刻修正。
全文摘要
本发明涉及天线装置、接收装置以及电波钟表。天线装置，其包括天线部，其具有振动体和转换部，所述振动体具有以预定的固有振动频率振动的特性，并且通过承受外部磁场而移位，所述转换部将该振动体的运动转换成电信号，当使所述振动体共振的频带的电波信号到来时，所述振动体由于该电波信号的磁场分量而共振，该共振通过所述转换部被转换成电信号，由此，该频带的电波信号变成电信号被所述天线部取得；灵敏度可变部，其使所述振动体相对于外部磁场的移位的程度变化；以及灵敏度控制部，其根据所取得的所述电信号来调整基于所述灵敏度可变部的所述移位的程度的变化量。
文档编号G04G21/04GK101752645SQ20091025802
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月9日 优先权日2008年12月10日
发明者染谷薰 申请人:卡西欧计算机株式会社