專利名稱：天線裝置、接收裝置以及電波鐘表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收電波信號的天線裝置和接收裝置以及接收包含時間碼的標
準電波的電波鐘表。
背景技術(shù)：
—般來說，公知有線狀天線、繞線型的棒形天線、平面天線等各種天線。另外，在接 收標準電波的電波鐘表等中，由于需要在較小的鐘表主體上安裝天線，因此使用繞線型的 棒形天線。 線狀天線和繞線型的棒形天線等一般天線在小型化方面都存在極限。在線狀天線 中，需要有與接收頻帶相應的長度，在繞線型的棒形天線中，若芯變短，則由于反磁場的影
響會導致實效Q值(共振峰值的銳度)和靈敏度降低。 另外，在繞線型的棒形天線中，由于繞線線圈和芯中產(chǎn)生的磁通的變化，當金屬接 近時，會在那里產(chǎn)生渦電流，由于該渦電流的產(chǎn)生，靈敏度會顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)選方式之一是一種天線裝置，其特征在于，由以下部分構(gòu)成天線部，
其具有振動體和轉(zhuǎn)換部，所述振動體具有以預定的固有振動頻率振動的特性，并且通過承
受外部磁場而移位，所述轉(zhuǎn)換部將該振動體的運動轉(zhuǎn)換成電信號，當使所述振動體共振的
頻帶的電波信號到來時，所述振動體由于該電波信號的磁場分量而共振，該共振通過所述
轉(zhuǎn)換部被轉(zhuǎn)換成電信號，由此，該頻帶的電波信號變成電信號被所述天線部取得；靈敏度可
變部，其使所述振動體相對于外部磁場的移位的程度變化；以及靈敏度控制部，其根據(jù)所取
得的所述電信號來調(diào)整基于所述靈敏度可變部的所述移位的程度的變化量。
另外，本發(fā)明的優(yōu)選方式之一是一種天線裝置，其特征在于，由以下部分構(gòu)成天
線部，其具有振動體和轉(zhuǎn)換部，所述振動體具有以預定的固有振動頻率振動的特性，并且
通過承受外部磁場而移位，所述轉(zhuǎn)換部將該振動體的運動轉(zhuǎn)換成電信號，當使所述振動體
共振的頻帶的電波信號到來時，所述振動體由于該電波信號的磁場分量而共振，該共振通
過所述轉(zhuǎn)換部被轉(zhuǎn)換成電信號，由此，該頻帶的電波信號變成電信號被所述天線部取得，并
且，設置有多個所述天線部，多個所述天線部中所述振動體的基于外部磁場的移位程度互
不相同；以及合成部，其對多個所述天線部的輸出進行合成并輸出。 此外，本發(fā)明的優(yōu)選方式之一是一種天線裝置，其特征在于，由以下部分構(gòu)成天 線部，其具有振動體和轉(zhuǎn)換部，所述振動體具有以預定的固有振動頻率振動的特性，并且 通過承受外部磁場而移位，所述轉(zhuǎn)換部將該振動體的運動轉(zhuǎn)換成電信號，當使所述振動體 共振的頻帶的電波信號到來時，所述振動體由于該電波信號的磁場分量而共振，該共振通 過所述轉(zhuǎn)換部被轉(zhuǎn)換成電信號，由此，該頻帶的電波信號變成電信號被所述天線部取得，并 且，設置有多個所述天線部，多個所述天線部中所述振動體的基于外部磁場的移位程度互 不相同；以及開關(guān)部，其有選擇地將來自多個所述天線部中的某天線部的電信號輸送到后
4級。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的電波鐘表的整體的結(jié)構(gòu)圖。 圖2是表示圖1中的MEMS天線10的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖3是圖1中的MEMS天線10的縱剖視圖。 圖4是圖1中的MEMS天線的電氣結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖5是表現(xiàn)MEMS天線和現(xiàn)有的線圈型天線的頻率特性的曲線圖。 圖6是表示MEMS天線的第一變形例的縱剖視圖。 圖7是表示第一變形例的MEMS天線的電氣連接結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式的電波接收部的結(jié)構(gòu)圖。 圖9 (A)和圖9 (B)表示圖8中的MEMS天線，圖9 (A)是縱剖視圖，圖9 (B)是基板 面的俯視圖。 圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式的電波接收部的結(jié)構(gòu)圖。 圖11 (A)和圖11 (B)表示圖10中的MEMS天線，圖11 (A)是其縱剖視圖，圖11 (B)
是表示靈敏度調(diào)整用線圈的基板面的俯視圖。 圖12是表示靈敏度調(diào)整用線圈的第一變形例的俯視圖。 圖13是表示靈敏度調(diào)整用線圈的第二變形例的立體圖。 圖14是表示本發(fā)明的第四實施方式的電波接收部的結(jié)構(gòu)圖。 圖15是表示本發(fā)明的第五實施方式的電波接收部的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
第一實施方式
圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的電波鐘表的整體的結(jié)構(gòu)圖。
該實施方式的電波鐘表1由以下等部件構(gòu)成作為天線部的MEMS天線10，其接 收通過時間碼調(diào)制后的標準電波；使MEMS天線10的靈敏度發(fā)生變化的作為靈敏度可變部 和可變阻抗部的可變電阻器107 ;固定電阻器IIO(參照圖4);對從MEMS天線IO輸入的接 收信號進行放大的放大器(AMP) 101 ;作為解調(diào)器的檢波器102，其對接收信號進行檢波提 取出時間碼；進行鐘表的整體控制的微型計算機103 ;進行時刻的顯示輸出的時刻顯示器 104 ;以及進行計時的計時計數(shù)器105等。通過這些結(jié)構(gòu)中的MEMS天線10、可變電阻器107、 放大器101和檢波器102來構(gòu)成作為接收裝置的電波接收部100。 可變電阻器107發(fā)揮以下功能使通過MEMS天線10的接收動作而產(chǎn)生的電流流
過MEMS天線10的輸出端子間，減小配線hl、h2之間的電壓變化量，由此，抑制MEMS天線10
的接收動作，進一步通過使MEMS天線10的Q值降低，來降低MEMS天線10的靈敏度。通過
使可變電阻器107的電阻值變化，MEMS天線10的靈敏度的降低量會發(fā)生變化。 檢波器102除了發(fā)揮對進行了振幅調(diào)制的接收信號進行檢波提取出時間碼的功
能之外，還作為靈敏度控制部發(fā)揮功能，例如，在內(nèi)部生成表示接收信號的最大振幅的信
號，并且生成AGC(auto gain control :自動增益控制)信號，該AGC信號使上述可變電阻
5器107的電阻值變化以使該最大振幅不超過一定范圍。例如，生成以下這樣的AGC信號如 果接收信號的最大振幅變大，則使可變電阻器107的電阻值降低，如果接收信號的最大振 幅減小，則使可變電阻器107的電阻值增大。 另外，生成AGC信號的電路不需要設置于檢波器102中，例如也可以設置專用的 AGC電路，該AGC電路接收檢波器102、放大器101、或者MEMS天線10的輸出，然后生成上述 那樣的AGC信號。另外，還可以是這樣的結(jié)構(gòu)微型計算機103根據(jù)來自檢波器102的檢波 輸出通過數(shù)字處理來生成上述那樣的AGC信號。 電波接收部IOO，例如包括MEMS天線IO在內(nèi)形成在一個半導體基板上。另外，還 可以是還包括微型計算機103和計時計數(shù)器105在內(nèi)，與該電波接收部100 —起形成在一 個半導體基板上。 圖2是表示第一實施方式的MEMS天線10的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖3是該MEMS天線10 的縱剖視圖。 MEMS天線10是使用MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)制作技術(shù)形成在 半導體基板上的極小(例如數(shù)毫米以下，或者精密級(micron order)的大小)的天線，其 接收電波信號的磁場分量，將該接收電波轉(zhuǎn)換成電信號。 如圖2和圖3所示，該MEMS天線10由以下等部分構(gòu)成形成在基板11上面的梁 部12 ;將梁部12的一部分固定的由絕緣體構(gòu)成的隔離件15、 15 ;形成于梁部12的可動范圍 的磁性體13 ;固定在梁部12的下側(cè)的永久磁鐵14 ;形成于該梁部12的面狀的電極(第一 電極)16 ;以及形成于基板11上面的與梁部12對置的部位的面狀的電極17 (第二電極)。 并且，在梁部12的周圍設置有空間，在梁部12能夠上下移位的狀態(tài)下通過樹脂19等將梁 部12的周圍密封起來。另外，也可以通過使梁部12本身具有導電性，將電極16兼用作梁 部12。 上述結(jié)構(gòu)中，通過梁部12和磁性體13來構(gòu)成振動體，通過電極16、 17來構(gòu)成將梁 部12的移位轉(zhuǎn)換成電信號的轉(zhuǎn)換部。 梁部12例如由硅形成。梁部12是板狀結(jié)構(gòu)，其長度方向是沿著基板11的方向， 梁部12的一部分部位(例如，兩端部)經(jīng)隔離件15、15固定于基板ll，梁部12的其他 部位成為空開間隔懸浮在基板11之上的狀態(tài)。梁部12的下側(cè)的空間可通過犧牲層蝕刻 (sacrifice layer etching)等形成。并且，該沒有固定的部位相對于基板11上下振動。
梁部12的固有振動頻率可以根據(jù)梁部12的長度和厚度等設定成所希望的振動頻 率，在本實施方式中，設定成與標準電波的載波的頻率(例如，60kHz)相同。另外，通過在梁 部12中適當組合SiGe(硅 鍺)或其他材料，還能夠進行這樣的振動特性的溫度補償。
形成于梁部12的面狀的電極16、和形成于基板11的面狀的電極17對置地配置， 從而構(gòu)成電容，例如，該電極16、17通過對金屬材料進行蒸鍍而形成。該金屬材料優(yōu)選使用 不會磁化的鋁等。另外，也可以代替在梁部12上形成電極16的方式，而通過對形成梁部12 的材料本身進行摻雜等來附加導電性，將該梁部12本身用作電極。 在電極16、 17上通過通常的半導體制造工序連接有布線hl 、 h2，這些布線hl 、 h2 為引出到基板11上面的結(jié)構(gòu)。在圖3中，簡化表示了布線hl、 h2，但是實際上，基板11側(cè) 的布線h2直接引出到基板11上面的MEMS天線10的外部，梁部12側(cè)的布線hl在隔離件 15上形成接觸孔(contact hole)并引導到基板11上面，然后引出到基板11上面的MEMS天線10的外部。 隔離件15、 15例如通過硅酸膜(Si02)等而形成，以便具有絕緣性。 永久磁鐵14用于給梁部12的磁性體13帶來磁力，該永久磁鐵14例如可以這樣
形成在利用濺鍍(sputtering)通過強磁性體的薄膜堆積形成強磁性體塊之后，對該強磁
性體塊施加強磁場，使該強磁性體在特定方向磁化。 梁部12上面的磁性體13接收電波信號的磁場分量而磁化，由此，磁性體13相對 于永久磁鐵14產(chǎn)生斥力或引力，從而發(fā)揮使梁部12移位的作用，磁性體13例如可以通過 使用了濺鍍的磁性體(例如軟磁性體)的薄膜堆積來形成。
圖4是表示該MEMS天線10的電氣結(jié)構(gòu)的電路圖。 如圖4所示，MEMS天線10的電極16、17構(gòu)成通過梁部12的移位而使電容的大小 變化的可變電容Cv。在半導體基板上面與該可變電容Cv串聯(lián)地連接有電容元件Q，對它們
的串聯(lián)電路施加電壓E1。通過該結(jié)構(gòu)，梁部i2移位，可變電容c;的電容值變化，由此，向可
變電容(；的端子之間輸出與梁部12的移位對應的電信號(電壓)。另外，即使代替圖4中
的電容元件Q而使電阻元件與可變電容c;串聯(lián)鏈接，也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的作用。 這里，對可變電阻器107的作用進行說明?？勺冸娮杵?07在其電阻值設定得較
高時，幾乎沒有電流流過，因此，相對于上述梁部12的移位和可變電容c;的電容變化，幾乎 不會帶來能量上的損失。適當?shù)卦O定的固定電阻器iio也是一樣的。由于放大器101的輸
入阻抗也非常高，因此，幾乎沒有電流從MEMS天線10流入到放大器101中，相對于梁部12 的移位和可變電容Cv的電容變化，幾乎不會帶來能量上的損失。 另一方面，在可變電阻器107的電阻值設定成較低的值時，通過梁部12的移位，可
變電容(；的電容值發(fā)生變化，由此，電流流過可變電阻器107而產(chǎn)生了電力消耗。并且，該
電力消耗起到了抑制梁部12的移位的作用。因此，通過將可變電阻器107的電阻值設定成
較低的值，梁部12相對于外部磁場的移位程度降低，能夠降低MEMS天線10的接收靈敏度。 下面對上述結(jié)構(gòu)的電波鐘表1和電波接收部100的動作進行說明。 微型計算機103通過使對時刻顯示器104的輸出數(shù)據(jù)與計時計數(shù)器105的計數(shù)數(shù)
據(jù)同步地更新來進行時刻的顯示輸出。另外，微型計算機103在到了預定時刻之后執(zhí)行電
波接收的控制程序，使電波接收部100工作。由此，通過預定頻帶的載波發(fā)送來的標準電波
通過電波接收部100被接收，從該接收信號中提取出時間碼(time code)。 圖5是表現(xiàn)MEMS天線和現(xiàn)有的線圈型天線的頻率特性的曲線圖。 通過MEMS制作技術(shù)而形成的梁部12具有僅在帶寬窄的固有振動頻率范圍進行較
大的共振的頻率特性。因此，本實施方式的MEMS天線10中，在與梁部12的固有振動頻率
對應的頻帶(例如60kHz)的標準電波到來時，該電波信號的磁場分量給梁部12帶來作用
力，梁部12進行共振，并且，梁部12進行與電波信號的磁場分量大小對應的移位。 該梁部12的移位導致可變電容Cv的電容變化，與該電容變化對應的電信號從
MEMS天線IO輸出到放大器101中。該電信號成為將到來的標準電波大致直接轉(zhuǎn)換成電信
號而得到的信號。并且，該電信號通過放大器101被放大，然后輸送到檢波器102中來提取
出時間碼。 另一方面，在偏離梁部12的固有振動頻率的頻帶的電波到來時，該電波信號的磁 場分量會使作用力作用于梁部12，但是，由于是以偏離梁部12的固有振動頻率的頻率振動的作用力，因此，在梁部12中被吸收和抵消，梁部12不會振動。因此，也不會產(chǎn)生可變電容 Cv的電容變化，MEMS天線10的信號輸出大致為零。 另外，在上述標準電波及其以外的頻帶的電波混合著到來時，基于這兩者作用以 分別重疊的方式工作，因此，偏離梁部12的固有振動頻率的頻帶的電波被切斷，僅有標準 電波通過MEMS天線10被提取并接收。并且，僅有標準電波的信號被輸送到放大器101和 檢波器102。 如圖5的實線所示，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的MEMS天線10，以非常高的Q值僅接收特定頻 率fO(例如60kHz)的電波，能夠大幅度切斷偏離特定頻率fO的電波的輸入。作為比較用 途，示出了圖5的虛線所示的線圈型天線的頻率特性，而從圖5的實線和虛線的特性線比較 可知，MEMS天線10的天線本身的接收增益的Q值與線圈型天線相比非常高。
接下來，對標準電波的信號電平變大的情況進行說明。當標準電波的信號電平過 大時，梁部12的振動振幅達到最大振幅而飽和。于是，無論是在對標準電波進行振幅調(diào)制 得到的時間碼的高電平期間還是低電平期間，梁部12的振動振幅幾乎不產(chǎn)生變化。在這樣 的情況下，再生得到的時間碼的信號波形發(fā)生畸變。 因此，該實施方式的電波接收部100中，MEMS天線10的輸出信號的振幅最大值超 過了一定范圍的情況下，該情況被檢測出來，從檢波器102輸出使可變電阻器107的電阻值 降低的AGC信號。 當可變電阻器107的電阻值降低時，如先前說明過的那樣，通過可變電阻器107中 的電力消耗抑制了 MEMS天線10的梁部12的振動。并且，通過該振動的抑制作用，即使接 收到了信號電平過大的標準電波，梁部12的振動振幅也通過基于可變電阻器107的Q值的 降低而收納在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。即，如圖5的單點劃線的特性線所示，MEMS天線10的接收靈 敏度降低，即使收到了信號電平過大的標準電波，也能夠輸出信號電平適當?shù)慕邮招盘?。?且，該信號電平適當?shù)慕邮招盘柋话l(fā)送到檢波器102，從該接收信號中提取出時間碼。
微型計算機103接收到檢波所得到的時間碼時，根據(jù)該時間碼求出正確的當前時 刻。并且，在計時計數(shù)器105的計時時刻有偏差的情況下，自動對其進行修正。通過這樣的 控制動作，始終進行正確的時刻顯示。 如上所述，根據(jù)該實施方式的MEMS天線IO和電波接收部IOO，通過可變電阻器 107能夠使MEMS天線10的接收靈敏度變化。因此，即使是接收的標準電波的信號電平過大 的情況下，通過使接收靈敏度降低，能夠進行正常的電波接收。 另外，在接收信號的振幅過大的情況下，通過從檢波器102輸出的AGC信號可變 電阻器107的電阻值被控制成自動降低，因此，跟隨標準電波的信號電平的變化自動調(diào)整 MEMS天線10的靈敏度，能夠始終進行正常的電波接收。 另外，作為抑制MEMS天線10的梁部12的振動的靈敏度可變部，采用了連接在 MEMS天線10的輸出端子之間的可變電阻器107，因此，能夠通過半導體制造工序容易地形 成靈敏度可變部，另外，還能夠縮小靈敏度可變部的芯片的占用面積。 另外，根據(jù)該實施方式的電波鐘表l，包括MEMS天線IO在內(nèi)能夠使電波接收部 IOO構(gòu)成得極為小型。另外，由于對MEMS天線IO本身賦予了帶寬窄的濾波(filter)特性， 因此不需要另行設置窄帶寬的濾波器等，能夠?qū)崿F(xiàn)電波接收部100的電路的簡單化和安裝 面積的削減。因此，即使是在腕表主體等小的裝置上，也能夠富有余地地安裝天線和接收電路。 另外，在線圈型天線中，隨著電波接收，線圈和芯會產(chǎn)生比較大的磁通變化，因此， 會在周圍的金屬中產(chǎn)生渦電流，由于該渦電流的產(chǎn)生存在接收靈敏度大幅度降低的問題， 而在MEMS天線10中，由于不會產(chǎn)生這樣的渦電流，因此，也不會因此而導致接收靈敏度降 低。因此，即使是被金屬殼體包圍的電波鐘表的內(nèi)部，也能夠增大天線和接收電路的安裝部 位的自由度。MEMS天線的變形例
圖6是表示MEMS天線的變形例的縱剖視圖。 該變形例的MEMS天線10A通過將電極也設置在梁部12的上方(基板11的相反 側(cè))，來使得從MEMS天線10A取出比較大的電信號，其基本結(jié)構(gòu)與圖2中的MEMS天線10相 同。對于同樣的結(jié)構(gòu)標以相同的標號并省略說明。 在該變形例的MEMS天線10A中，以覆蓋梁部12的上方的方式設置有板狀的蓋板 20，在該蓋板20上形成有面狀的電極(第三電極)21。蓋板20以不妨礙梁部12的自由移 位的方式形成為例如經(jīng)隔離件22、22從梁部12浮起的狀態(tài)。 該蓋板20能夠通過例如與梁部12相同的材料和制造工序形成。另外，蓋板20形
成為例如使厚度增加或者使硬度增加以便使其不會像梁部12那樣振動。 電極21能夠通過與梁部12的電極16相同的材料和制造工序形成，隔離件22、22
能夠通過與支撐梁部12的隔離件15、15相同的材料和制造工序形成。隔離件22、22例如
以與支撐梁部12的隔離件15、15重疊的配置方式形成。 圖7是表示變形例的MEMS天線的電連接結(jié)構(gòu)的電路圖。 如圖7所示，上述的三個電極17、16、21構(gòu)成通過梁部12的移位而使各自的電容 變化的兩個可變電容Cv、 Cv2。詳細地說，通過梁部12的電極16和基板11側(cè)的電極17構(gòu) 成一個可變電容(;，通過梁部12的電極16和蓋板20的電極21構(gòu)成另一可變電容Cv2。另
夕卜，這兩個可變電容(；、(;2串聯(lián)連接，并對該串聯(lián)電路施加恒定電壓Ei。而且，在輸出接收
信號的可變電容C的兩端子之間連接有可變電阻器107。 根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，當梁部12移位時，兩個可變電容c;、 cv2的電容值彼此正負反向 地變化。由此，向可變電容c;的端子間輸出與梁部i2的移位對應的電信號。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，
與圖4所示的上述電路相比，能夠使輸出電壓的振幅放大接近大致兩倍。 另外，在這樣的結(jié)構(gòu)的MEMS天線10A中，也通過使可變電阻器107的電阻值變化
來使梁部12的振動的抑制量變化，即使是信號電平過大的標準電波到來時，也能夠從MEMS
天線IOA輸出正常的接收信號。第二實施方式
圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式的電波接收部100B的結(jié)構(gòu)圖。
第二實施方式的電波接收部100B只有MEMS天線10E和使其接收靈敏度變化的結(jié) 構(gòu)與第一實施方式不同。對于與第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)，標以相同的標號并省略說明。
該實施方式的電波接收部100B包括具有線圈磁鐵25的MEMS天線10E ;向線圈 磁鐵25輸出電流并且根據(jù)AGC信號使電流量變化的作為可變電流部的VI轉(zhuǎn)換器108 ;對 接收信號進行放大的放大器101 ;以及從接收信號中提取出時間碼并輸出調(diào)整接收靈敏度 的AGC信號的檢波器102。
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圖9A和圖9B表示第二實施方式的MEMS天線IOE，圖9A是縱剖視圖，圖9B是基板 面的俯視圖。 第二實施方式的MEMS天線10E中，作為對梁部12的磁性體13提供磁力的結(jié)構(gòu)， 使用了線圈磁鐵(電磁鐵)25來代替永久磁鐵。 線圈磁鐵25如圖9B所示，將布線巻繞成多匝而構(gòu)成，通過使恒定電流流過該巻繞 起來的布線，來使磁性體13帶有預定的磁力。在該實施方式中，線圈磁鐵25配置在基板11 上面的磁性體13的下方。 該磁性線圈25例如在形成基板11上面的電極17E的蒸鍍工序中通過在掩模圖案 上附加線圈磁鐵25的布線圖案而與電極17E同時形成。如圖9B所示，在電極17E的中央 部位設置有間隙171，在該部位形成有線圈磁鐵25的巻繞布線。巻繞起來的布線通過多層 布線將內(nèi)側(cè)的布線引出到外側(cè)。 另外，從電極17E的中央部位到一個端部形成有狹縫172，在該狹縫172的部位形 成有從線圈磁鐵25的巻繞布線延伸到外部端子T25a、T25b的引出線。通過這樣在電極17E 上設置狹縫172，電極17E形成為不是包圍線圈磁鐵25的巻繞布線的整周，由此，在使電流 流過線圈磁鐵25或使電流停止時，在電極17E的巻繞布線的周圍，避免產(chǎn)生了環(huán)繞巻繞布 線的那樣的渦電流，從而不會因該渦電流而對線圈磁鐵25產(chǎn)生影響。 根據(jù)該第二實施方式的MEMS天線IOE，通過在電波接收時使恒定電流流過線圈磁 鐵25，能夠從線圈磁鐵25給磁性體13帶來預定的磁力，此外，能夠通過與第一實施方式的 MEMS天線10相同的動作進行標準電波的接收。 另外，根據(jù)該第二實施方式的MEMS天線IOE，通過使流過線圈磁鐵25的電流量變 化，能夠使從線圈磁鐵25提供給梁部12的磁性體13的磁力的大小變化。通過線圈磁鐵25 的磁力的減小，相對于到來的外部磁場，梁部12的移位量減小，由此，MEMS天線10E的接收 靈敏度降低。 因此，當標準電波的信號電平過大、從檢波器102輸出的AGC信號的電壓電平降低 時，通過VI轉(zhuǎn)換器108，流到線圈磁鐵25的電流降低，MEMS天線10E的接收靈敏度降低。 而且，通過這樣的控制，即使對于信號電平過大的標準電波，也能進行正常的接收動作，能 夠輸出信號電平適度的接收信號。
第三實施方式
圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式的電波接收部的結(jié)構(gòu)圖。 第三實施方式的電波接收部100C只有MEMS天線10F的結(jié)構(gòu)和使MEMS天線10F 的接收靈敏度變化的結(jié)構(gòu)與第一或第二實施方式不同。對于與第一和第二實施方式相同的 結(jié)構(gòu)標以相同標號，并省略說明。 該實施方式的電波接收部IOOC包括具有靈敏度調(diào)整用線圈25F的MEMS天線 10F ;針對流過靈敏度調(diào)整用線圈25F的電流附加可變的電阻的作為可變阻抗部的可變電 阻器109 ;對接收信號進行放大的放大器101 ;以及從接收信號中提取時間碼并輸出調(diào)整接 收靈敏度的AGC信號的檢波器102。 圖IIA和圖IIB表示第三實施方式的MEMS天線IOF，圖11A是其縱剖視圖，圖11B 是表示靈敏度調(diào)整用線圈的基板面的俯視圖。 該實施方式的MEMS天線10F是通過在圖6所示的MEMS天線10A的蓋板20上形
10成圖11A、圖1 IB所示的靈敏度調(diào)整用線圈25F而構(gòu)成的。靈敏度調(diào)整用線圈25F的巻繞布 線和引出線可以通過在形成蓋板20的電極21的半導體制造工序中在掩模圖案上附加靈敏 度調(diào)整用線圈25F的布線圖案來形成。 根據(jù)該實施方式的MEMS天線IOF，當可變電阻器109的電阻值設定為較小的值時， 當梁部12由于標準電波的磁場分量而振動的時候，通過梁部12的磁性體13而發(fā)生的磁通 的變化貫穿靈敏度調(diào)整用線圈25F。并且，由此，在靈敏度調(diào)整用線圈25F中流過電流，由 于該電流，在可變電阻器109中產(chǎn)生電力消耗。該電力消耗起到了抑制梁部12的移位的作 用，因此，梁部12的相對于外部磁場的移位程度減小，MEMS天線10F的接收靈敏度變低。
另外，通過將可變電阻器109的電阻值設定成較低的值，由于標準電波的磁場分 量在靈敏度調(diào)整用線圈25F中流過電流，由此，標準電波的一部分被吸收。而且，由此起到 了使MEMS天線10F的接收靈敏度降低的作用。 另一方面，當可變電阻器109的電阻值設定為較大的值時，在靈敏度調(diào)整用線圈 25F中不會流過因梁部12的振動而引起的電流、或由于標準電波的磁場分量而引起的電 流。所以，不再起到上述的使接收靈敏度降低的作用。因此，通過使可變電阻器109的電阻 值變化，能夠調(diào)整MEMS天線10F的靈敏度。 在第三實施方式的MEMS天線10F中，也是當標準電波的信號電平過大、便從檢波 器102輸出使可變電阻器109的電阻值降低那樣的AGC信號，由此，MEMS天線10F的接收 靈敏度降低。并且，通過這樣的控制，相對于信號電平過大的標準電波能夠進行正常的接收 動作，能夠輸出信號電平適度的接收信號。 另外，在第三實施方式中，示出了將電極21的一部分范圍切掉并在其中形成靈敏 度調(diào)整用線圈25F的例子，但是靈敏度調(diào)整用線圈25F的形成方法和形成配置可以進行各 種變形。 圖12是表示靈敏度調(diào)整用線圈的第一變形例的俯視圖，圖13是表示靈敏度調(diào)整 用線圈的第二變形例的立體圖。 第一變形例的靈敏度調(diào)整用線圈25D如圖12所示從蓋板20上省掉電極21、并相 應地在大的范圍內(nèi)形成了靈敏度調(diào)整用線圈25D。通過使靈敏度調(diào)整用線圈25D的巻繞布 線形成得大，能夠增大MEMS天線10F的靈敏度的調(diào)整幅度。 第二變形例的靈敏度調(diào)整用線圈25G如圖13所示，通過在基板11上面的梁部12 的周圍以包圍梁部12的方式形成巻繞布線而構(gòu)成。雖然省略了圖示，但是在靈敏度調(diào)整用 線圈25G的端子之間連接有可變電阻器。 即使使靈敏度調(diào)整用線圈25G為這樣的配置，也能夠由于梁部12的振動使電流流 過靈敏度調(diào)整用線圈25G，以使MEMS天線IOG的靈敏度變化，或者通過用靈敏度調(diào)整用線圈 25G吸收從外部到來的標準電波的一部分來使MEMS天線10G的靈敏度變化。
第四實施方式
圖14是表示本發(fā)明的第四實施方式的電波接收部的結(jié)構(gòu)圖。 第四實施方式的電波接收部IOOD中，設置了接收靈敏度不同的多個MEMS天線IO、
10a 10z，從其中有選擇地使用接收靈敏度與到來的標準電波的信號電平相適合的MEMS
天線，來進行電波接收。 該電波接收部IOOD包括接收靈敏度不同的多個MEMS天線10、10a 10z ;與這些多個MEMS天線10、10a 10z中的某一個有選擇地連接的作為開關(guān)部的開關(guān)電路201 ; 對經(jīng)開關(guān)電路201取得的接收信號進行放大的放大器101 ;從接收信號中提取時間碼并且 輸出AGC信號的檢波器102 ;接收AGC信號并進行與其大小對應的開關(guān)電路201的切換的 控制邏輯電路200等。 多個MEMS天線10、10a lOz例如通過使形成于梁部12的磁性體13的體積不同， 來使梁部12相對于外部磁場的移位量的程度、即天線的就誒收靈敏度彼此不同。這些多個 MEMS天線10、10a 10z通過同一制造工序形成在同一芯片上。另外，在這些多個MEMS天 線10、10a 10z中，梁部12的固有振動頻率設定為全部相同。 開關(guān)電路201例如是組合MOS晶體管和雙極晶體管(bipolar-transistor)而 形成的開關(guān)，開關(guān)電路201有選擇地將多個MEMS天線10、10a 10z的多個輸出端子tl、 tl、…tl中的某一個與放大器IOI的輸入端子t2連接起來。 控制邏輯電路200例如組裝成在AGC信號的電壓電平變高后輸出選擇信號以將 MEMS天線的連接切換到接收靈敏度低一級的MEMS天線，并且，在AGC信號的電壓電平變低 后輸出選擇信號以將MEMS天線的連接切換至接收靈敏度高一級的MEMS天線。
即使在這樣的結(jié)構(gòu)的電波接收部100D中，通過切換開關(guān)電路201的連接，來從接 收靈敏度不同的MEMS天線10、 10a 10z中的某一個進行電波接收。因此，在接收的標準電 波的信號電平過大的情況下，通過選擇接收靈敏度低的MEMS天線來進行正常的電波接收。
第五實施方式
圖15是表示本發(fā)明的第五實施方式的電波接收部的結(jié)構(gòu)圖。第五實施方式的電波接收部IOOE對從接收靈敏度不同的多個MEMS天線10、
10a 10z分別輸出的多個接收信號進行合成，從該合成得到的接收信號提取時間碼。 該電波接收部IOOE包括接收靈敏度不同的多個MEMS天線10、10a 10z ;對多
個MEMS天線10、 10a 10z的輸出進行合成的合成器(合成部)202 ;對經(jīng)合成器202取得
的接收信號進行放大的放大器101 ;以及從接收信號提取時間碼的檢波器102等。 合成器202例如是將多個輸入信號的信號電平直接在模擬方式下進行加法運算
并進行輸出的電路。 根據(jù)該電波接收部IOOE，例如，在接收到了信號電平低的標準電波的情況下，在接 收靈敏度高的MEMS天線10z中，梁部12產(chǎn)生適度的振動，信號電平適度的接收信號被輸 出。另外，在接收靈敏度不同的其他MEMS天線10、10a…中，梁部12產(chǎn)生的振動變小，通過 該梁部12的振動，輸出信號電平低的接收信號。而且，通過用合成器202將這些接收信號合 成起來，能夠?qū)⒒跁r間碼的調(diào)制分量大幅度增強(乗3 )的接收信號輸送到放大器IOI。
另一方面，在接收到了信號電平非常高的標準電波的情況下，在接收靈敏度低的 MEMS天線10中，梁部12產(chǎn)生適度的振動，輸出信號電平適度的接收信號。另外，在接收靈 敏度高的MEMS天線10z中，由于信號電平非常高的標準電波，梁部12的振動振幅達到最大 振幅而飽和。因此，從該MEMS天線10z輸出幾乎不包含基于時間碼的調(diào)制分量的接收信號。 另外，從接收靈敏度處于中間的MEMS天線10、10a…輸出中間的接收信號。因此，通過利用 合成器202將這些接收信號合成起來，能夠輸出含有一定以上的基于時間碼的調(diào)制分量的 接收信號，并將其輸送到放大器101。 因此，即使在第五實施方式的電波接收部100E中，即使在接收的標準電波的信號電平過大的情況下，也能夠進行正常的電波接收和正常的時間碼的檢波。 另外，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，其可以進行各種變更。例如，在上述第一
和第三實施方式中，示出了作為可變阻抗部使用了可變電阻器的例子，但是只要能夠接收
梁部12的振動分量的信號并且使振動移位量可變，則不限定于電阻器。 另外，在上述第一 第五實施方式中，示出了將給梁部12的磁性體13帶來磁力的
磁鐵14或者線圈磁鐵25配置在梁部12的下方的例子，但是也可以經(jīng)隔離件配置在梁部12
的上方、或者配置在側(cè)方，可以進行各種變更。另外，也可以通過與MEMS天線的制造工序不
同的工序來對形成有MEMS天線的芯片在后來附加磁鐵或線圈磁鐵。 另外，在上述第一 第五實施方式中，示出了將MEMS天線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機材料等上面。而且，作為 振動體，例示了兩端被支撐、中央部位上下振動的梁部12，但是例如也可以使用被懸臂支撐 的懸臂桿型的振動體或者使用音叉結(jié)構(gòu)的振動體。 另外，在上述第一 第五實施方式中，示出了將磁性體13形成于梁部12的一部分 的例子，但是也可以將磁性體薄薄地形成在梁部12的整體上。另外，也可以由磁性體來構(gòu) 成梁部12本身。此外，只要是接收電波信號的磁場分量、接收僅通過磁性體而移位的大小 的電波信號的結(jié)構(gòu)，則也可以省略給磁性體帶來磁力的磁鐵。 并且，在上述第一 第五實施方式中，示出了使梁部12的固有振動頻率與接收電 波的頻帶一致的例子，但是在梁部12實際共振的情況下，在振動頻率相對于本來的固有振 動頻率略微偏移的情況下，也可以以反應了該振動頻率的偏移的特性來形成梁部12。
另外，在第四和第五實施方式中，示出了通過使梁部12上面的磁性體13的體積不 同來使多個MEMS天線10、10a 10z的接收靈敏度互不相同的例子，但是，例如也可以針對 各個MEMS天線10、10a 10z使永久磁鐵14的磁力的大小不同，另外，也可以使用線圈磁 鐵25來代替永久磁鐵14，使流過線圈磁鐵25的電流值針對各個MEMS天線10、 10a 10z 而不同。另外，不需要使多個MEMS天線10、10a 10z全部為同一種類，也可以混合結(jié)構(gòu)不 同的MEMS天線。
1權(quán)利要求
一種天線裝置，其由以下部分構(gòu)成天線部，其具有振動體和轉(zhuǎn)換部，所述振動體具有以預定的固有振動頻率振動的特性，并且通過承受外部磁場而移位，所述轉(zhuǎn)換部將該振動體的運動轉(zhuǎn)換成電信號，當使所述振動體共振的頻帶的電波信號到來時，所述振動體由于該電波信號的磁場分量而共振，該共振通過所述轉(zhuǎn)換部被轉(zhuǎn)換成電信號，由此，該頻帶的電波信號變成電信號被所述天線部取得；靈敏度可變部，其使所述振動體相對于外部磁場的移位的程度變化；以及靈敏度控制部，其根據(jù)所取得的所述電信號通過所述靈敏度可變部來調(diào)整所述移位的程度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線裝置，其特征在于，所述靈敏度可變部由相對于所述轉(zhuǎn)換部的輸出附加可變的阻抗的可變阻抗部構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線裝置，其特征在于， 所述天線裝置具有給所述振動體帶來磁力的線圈磁鐵，所述靈敏度可變部由使流過所述線圈磁鐵的電流量變化的可變電流部構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線裝置，其特征在于， 所述靈敏度可變部由以下部分構(gòu)成 配置在所述振動體周圍的線圈；禾口相對于流過所述線圈的電流附加可變的阻抗的可變阻抗部。
5. —種天線裝置，其由以下部分構(gòu)成天線部，其具有振動體和轉(zhuǎn)換部，所述振動體具有以預定的固有振動頻率振動的特 性，并且通過承受外部磁場而移位，所述轉(zhuǎn)換部將該振動體的運動轉(zhuǎn)換成電信號，當使所述 振動體共振的頻帶的電波信號到來時，所述振動體由于該電波信號的磁場分量而共振，該 共振通過所述轉(zhuǎn)換部被轉(zhuǎn)換成電信號，由此，該頻帶的電波信號變成電信號被所述天線部 取得，并且，設置有多個所述天線部，多個所述天線部中所述振動體的基于外部磁場的移位 程度互不相同；以及合成部，其對多個所述天線部的輸出進行合成并輸出。
6. —種天線裝置，其由以下部分構(gòu)成天線部，其具有振動體和轉(zhuǎn)換部，所述振動體具有以預定的固有振動頻率振動的特 性，并且通過承受外部磁場而移位，所述轉(zhuǎn)換部將該振動體的運動轉(zhuǎn)換成電信號，當使所述 振動體共振的頻帶的電波信號到來時，所述振動體由于該電波信號的磁場分量而共振，該 共振通過所述轉(zhuǎn)換部被轉(zhuǎn)換成電信號，由此，該頻帶的電波信號變成電信號被所述天線部 取得，并且，設置有多個所述天線部，多個所述天線部中所述振動體的基于外部磁場的移位 程度互不相同；以及開關(guān)部，其有選擇地將來自多個所述天線部中的某天線部的電信號輸送到后級。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線裝置，其特征在于， 在一個芯片的基板上至少形成有所述天線部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，其特征在于， 在一個芯片的基板上至少形成有所述天線部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線裝置，其特征在于，在一個芯片的基板上至少形成有所述天線部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置，其特征在于， 在一個芯片的基板上至少形成有所述天線部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線裝置，其特征在于， 在一個芯片的基板上至少形成有所述天線部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線裝置，其特征在于， 在一個芯片的基板上至少形成有所述天線部。
13. —種接收裝置，其特征在于， 該接收裝置包括權(quán)利要求1所述的天線裝置；對從所述天線裝置輸送來的電信號進行放大的放大器；以及 解調(diào)器，其對通過所述放大器進行了放大的信號進行解調(diào)處理。
14. 一種接收裝置，其特征在于， 該接收裝置包括權(quán)利要求5所述的天線裝置；對從所述天線裝置輸送來的電信號進行放大的放大器；以及 解調(diào)器，其對通過所述放大器進行了放大的信號進行解調(diào)處理。
15. —種接收裝置，其特征在于， 該接收裝置包括權(quán)利要求6所述的天線裝置；對從所述天線裝置輸送來的電信號進行放大的放大器；以及 解調(diào)器，其對通過所述放大器進行了放大的信號進行解調(diào)處理。
16. —種電波鐘表，其特征在于，通過權(quán)利要求13所述的接收裝置來接收標準電波，并且將該標準電波解調(diào)成時間碼， 根據(jù)該時間碼來進行時刻修正。
17. —種電波鐘表，其特征在于，通過權(quán)利要求14所述的接收裝置來接收標準電波，并且將該標準電波解調(diào)成時間碼， 根據(jù)該時間碼來進行時刻修正。
18. —種電波鐘表，其特征在于，通過權(quán)利要求15所述的接收裝置來接收標準電波，并且將該標準電波解調(diào)成時間碼， 根據(jù)該時間碼來進行時刻修正。
全文摘要
本發(fā)明涉及天線裝置、接收裝置以及電波鐘表。天線裝置，其包括天線部，其具有振動體和轉(zhuǎn)換部，所述振動體具有以預定的固有振動頻率振動的特性，并且通過承受外部磁場而移位，所述轉(zhuǎn)換部將該振動體的運動轉(zhuǎn)換成電信號，當使所述振動體共振的頻帶的電波信號到來時，所述振動體由于該電波信號的磁場分量而共振，該共振通過所述轉(zhuǎn)換部被轉(zhuǎn)換成電信號，由此，該頻帶的電波信號變成電信號被所述天線部取得；靈敏度可變部，其使所述振動體相對于外部磁場的移位的程度變化；以及靈敏度控制部，其根據(jù)所取得的所述電信號來調(diào)整基于所述靈敏度可變部的所述移位的程度的變化量。
文檔編號G04G21/04GK101752645SQ20091025802
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者染谷薰 申請人:卡西歐計算機株式會社