EP1274150A1 - Montre-bracelet avec antenne - Google Patents

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Publication number
EP1274150A1
EP1274150A1 EP01202593A EP01202593A EP1274150A1 EP 1274150 A1 EP1274150 A1 EP 1274150A1 EP 01202593 A EP01202593 A EP 01202593A EP 01202593 A EP01202593 A EP 01202593A EP 1274150 A1 EP1274150 A1 EP 1274150A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
electronic module
instrument according
instrument
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01202593A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
David Barras
Jean-Philippe Rebeaud
François Klopfenstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ETA Manufacture Horlogere Suisse SA
Ebauchesfabrik ETA AG
Original Assignee
ETA Manufacture Horlogere Suisse SA
Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ETA Manufacture Horlogere Suisse SA, Ebauchesfabrik ETA AG filed Critical ETA Manufacture Horlogere Suisse SA
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Priority to JP2003511340A priority patent/JP2004534239A/ja
Priority to US10/571,198 priority patent/US20070041275A1/en
Priority to DE60230515T priority patent/DE60230515D1/de
Priority to PCT/EP2002/006669 priority patent/WO2003005484A1/fr
Priority to CNB028134974A priority patent/CN1331272C/zh
Priority to EP02743215A priority patent/EP1407510B1/fr
Priority to PCT/EP2002/007494 priority patent/WO2003005486A1/fr
Priority to US10/478,659 priority patent/US6914564B2/en
Priority to JP2003511342A priority patent/JP4044898B2/ja
Priority to EP02764633A priority patent/EP1407513B1/fr
Priority to DE60202213T priority patent/DE60202213T2/de
Priority to CNB028134869A priority patent/CN100373696C/zh
Publication of EP1274150A1 publication Critical patent/EP1274150A1/fr
Priority to US10/754,084 priority patent/US20040145975A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G21/00—Input or output devices integrated in time-pieces
    • G04G21/04—Input or output devices integrated in time-pieces using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R60/00—Constructional details
    • G04R60/06—Antennas attached to or integrated in clock or watch bodies
    • G04R60/08—Antennas attached to or integrated in clock or watch bodies inside bezels
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present invention relates generally to an instrument portable electronics including in particular a receiving antenna and / or transmission of radio frequency signals.
  • the present invention relates more particularly a portable electronic instrument, preferably intended to be worn on a user's wrist, such as a wristwatch, including an antenna intended for the reception of navigation and positioning signals by satellites or GPS signals.
  • antennas for receiving and / or transmitting radio frequency signals include antennas for receiving and / or transmitting radio frequency signals.
  • One of these solutions consists, for example, in winding a dipole antenna inside a box consisting for example of a track printed on a flexible dielectric substrate.
  • this solution is however unsuitable to allow the realization of an instrument for receiving GPS signals.
  • This solution is also unsuitable if you want to make an instrument with a housing made of metallic material, this housing significantly disturbing the characteristics transmission and reception of the antenna.
  • the document EP 0 982 639 describes an electronic instrument intended to be worn on the wrist of a user, this instrument being equipped with a type antenna patch allowing in particular the reception of GPS signals.
  • Various variants of are presented in this document, the patch antenna being placed in each of these variants in the immediate vicinity of the display device.
  • a main object of the present invention is to provide an instrument portable electronics including an antenna for receiving and / or transmitting radio frequency signals, the construction of which makes it possible in particular to use them of metallic materials for the realization of the external covering of the instrument.
  • Another object of the present invention is to propose such a solution which provides robust antenna support while facilitating the assembly of various components of the instrument.
  • Yet another object of the present invention is to provide a solution which is more elegant from an aesthetic point of view and is more comfortable to wear than solutions of the prior art, in particular the solution described in the application EP 0 982 639 mentioned above.
  • a particular object of the present invention is further to facilitate connection from the antenna to the electronic module of the portable instrument.
  • the present invention thus relates to a portable electronic instrument, such as a wristwatch, the characteristics of which are set out in the independent claim 1.
  • the housing containing the electronic module, the device display as well as the electrical power supply source advantageously a covering body comprising a bottom and side walls, as well as a fitting element fitted on the covering body and supporting the ice cream.
  • the spectacle element supports, on an external face of this element, the antenna for receiving and / or transmitting radio frequency signals.
  • the antenna rests with great robustness on the housing and is as far away as possible from the electronic components located inside the instrument case.
  • the electrical connection of the antenna to the electronic module is however not made more complex. This solution allows in particular the production of an instrument having a case made of material metal, the antenna being disposed entirely outside of this housing.
  • the assembly of the instrument is further facilitated by the fact that the antenna may be previously arranged on the spectacle element, this element being disposed, last only, in the covering body.
  • Another advantage of the present invention in particular compared to the instrument described in application EP 0 982 639, resides in the fact that the case really plays the role of mechanical support and not only an aesthetic role.
  • the invention is inspired by proven watchmaking construction techniques ensuring great robustness to the whole.
  • the electronic instrument according to the invention has a compactness higher promoting comfort on the user's wrist.
  • the instrument comprises further an element forming a casing circle disposed between the element forming bezel and the back, the electronic module and the display device being arranged between the element forming a bezel and the element forming a casing circle.
  • a subset complete including the electronic module and the device display can easily be made beforehand and then last mounted on the bottom of the covering body.
  • the spectacle element and the element forming a socket circle are made integral with each other, for example by welding or gluing.
  • the antenna is an antenna allowing the reception of navigation and positioning signals by satellites.
  • This antenna is preferably a patch type antenna comprising an element radiant separated from a ground plane by a dielectric and electrically connected to the electronic module by an excitation conductor, the antenna ground plane resting on the outer face of the lens element and being connected electrically to the electronic module by a ground conductor.
  • the plan mass can advantageously be formed from a stamped metal plate comprising at least one foot folded out of the ground plane and directly connecting it to the electronic module, this foot forming the ground conductor of the antenna.
  • the assembly and the antenna connection although it is relatively far from the module electronic, is greatly facilitated.
  • the antenna layout is such that the various electronic components and electrical instrument are located substantially behind the ground plane of the antenna, this is an advantage in order to reduce interference with the antenna.
  • FIG. 1 shows a plan view of a portable electronic instrument according to the invention indicated generally by the reference numeral 1 and advantageously being in the form of a wristwatch.
  • This wristwatch 1 is notably equipped with an antenna 20 electrically connected to an electronic module (6 in FIG. 2) disposed inside the wristwatch.
  • this antenna 20 is intended to allow the reception of radiofrequency signals emitted by one or more distant emission sources. More particularly, this antenna is intended to allow the reception of positioning and navigation signals by satellites, such as GPS signals ( G lobal P ositioning S ystem) coming from the American system NAVSTAR or other positioning signals by satellites coming from systems analogues such as the Russian GLONASS system or the future European satellite positioning system GALILEO.
  • GPS signals G lobal P ositioning S ystem
  • the present invention is applicable to any type of instrument portable electronics comprising an antenna for receiving and / or transmitting radio frequency signals and is therefore not limited to the single application as GPS signal receiver.
  • Wristwatch 1 has a general appearance similar to a wristwatch conventional and comprises, in addition to the antenna 20, a designated housing overall by the reference numeral 2, a bracelet (not shown) attached to the case 2, a window 3 under which is disposed a display device 5 enclosed in the housing 2 (such as a liquid crystal display), and control members 12 to 16, namely five push-buttons placed one (16) at 6 o'clock and the other four (12 15) on the periphery of the housing 2.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the wristwatch 1 illustrated in the figure 1 taken along the cutting line A-A 'parallel to the axis 6 am to 12 pm and passing through the center of the wristwatch.
  • Wrist watch 1 further includes, arranged inside the housing 2, an electronic module 6 including in particular a printed circuit 60, on which are mounted the various electronic and electrical components of the instrument, as well as a source supply 10 of electrical energy supplying in particular the electronic module 6 and the display device 5.
  • the power source 10 is consisting of a rechargeable battery placed in the bottom of the case 2.
  • This power source 10 could nevertheless consist of a conventional battery (in which case a battery door should preferably be provided at the bottom of the box to allow its exchange) or any other source likely to provide an adequate supply of electrical energy.
  • the display device 5 namely a liquid crystal display
  • the display device 5 is connected electrically to the electronic module 6 by a flexible connector 50.
  • a sheet light-emitting lamp designated by the reference numeral 56 is interposed between the display device 5 and the electronic module 6.
  • This electroluminescent sheet 56 is electrically connected to the electronic module 6 by a pair of connectors designated 57, only one of them being illustrated by way of explanation in FIG. 2.
  • Each of these connectors 57 comprises a lug and a contact spring.
  • the rechargeable battery is recharged by means of an inductive charging system well known to those skilled in the art.
  • the wristwatch 1 is equipped with a coil intended to be coupled to a coil external of an inductive charging device.
  • the arrangement of this charging coil inductive will be presented later with reference to Figures 3, 5, 5a and 5b.
  • the housing 2 comprises a covering body 4 having a bottom 4a and side walls 4b as well as a lens element 7 adjusted on the covering body 4a.
  • the bottom 4a and the side walls 4b are preferably made of a part, although it is possible to provide for two separate parts assembled to each other, and together form, in this example, a case-back of the wristwatch 1 on which the bracelet is typically attached (not shown).
  • the spectacle element 7 is adjusted to the covering body 4, or more exactly on the side walls 4b of the covering body 4, and supports the glass 3, the latter preferably being glued or welded to the element 7.
  • this lens element 7 is made of plastic material and the glass 3 is for example welded by a known ultrasonic process.
  • the spectacle element 7 is preferably tightly adjusted on the covering body, for example by means of an O-ring 30 placed between a shoulder formed on the periphery of the element 7 and a similar shoulder formed on the side walls 4b of the covering body 4.
  • the antenna 20 is mechanically supported by the element forming bezel 7 and rests on an outer face, designated 7a, of this element.
  • This antenna 20 can optionally be glued to this outer face 7a or held by other suitable fastening means.
  • the antenna 20 is advantageously arranged at 12 o'clock and in an inclined position relative to the plane, designated ⁇ , in which the display device 5 is located. In this way, the antenna is advantageously oriented substantially upwards in order to optimize the reception of GPS signals for natural wrist position when wearer reads information on the display device 5.
  • the element 7 supports also the control members 12 to 16 of the wristwatch.
  • the wristwatch 1 further comprises an element additional 8 forming casing circle disposed in the housing 2 between the element forming bezel 7 and the bottom 4a of the covering body 4.
  • the elements 7 and 8 form sort of the upper and lower parts of a container inside which are enclosed the display device 5 and the electronic module 6.
  • the source supply 10 is disposed between the element forming a casing circle 8 and the bottom 4a of the covering body 4. It will be readily understood that this accumulator could alternatively be enclosed between elements 7 and 8 with the display device 5 and the electronic module 6.
  • the elements 7 and 8 are made integral with one another (by example by gluing, welding, clipping or other similar fixing means) of so as to form a sub-assembly comprising in particular the antenna 20, the lens 3, the display device 5, the electronic module 6 and the control members 12 to 16 (see the power source 10 as already mentioned).
  • this subset can be mounted separately and tested before being mounted in the bottom 4a of the covering body.
  • this sub-assembly can easily be dismantled of the casing to be replaced if necessary.
  • the covering body 4 can for example be made in metallic material without compromising the function of the antenna.
  • Figures 3 and 4 illustrate other additional features of the preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a sectional view of the wristwatch 1 taken along the cutting line B-B 'shown in Figure 1 parallel to the 9 a.m. to 3 a.m. axis of the watch and passing through its center.
  • Figure 4 is quant to her a partial sectional view of the wristwatch 1 taken along the cutting line C-C 'of Figure 1 parallel to the axis 6 am to 12 pm of the watch in an eccentric position.
  • FIG. 4 illustrates in particular fixing means making it possible to make the aforementioned sub-assembly secured to the bottom 4a of the covering body 4.
  • these fixing means comprise four screws 40 (only one of they being shown in Figure 4) entering the element 8 through an orifice formed in the bottom 4a of the covering body in accordance with the illustration in the figure 5 which shows a back view of the wristwatch 1.
  • Each screw 40 cooperates with a clamping element 42 holding the element 8 in abutment against the bottom 4a.
  • the screws 40 are also each provided with an O-ring 45 disposed between the head of the screw and the bottom 4a of the covering body so as to also ensure a tightness of the whole at this level.
  • the covering body 4 is made of metallic material and the lens element 7 (as well as element 8) is made of plastic material.
  • An external covering element, designated by the reference numeral 11, of form essentially annular is further adjusted on element 7, here by clipping as illustrated in the section of figure 3, in order to cover this element 7.
  • the annular covering element 11 is preferably made of a material metallic similar to the material used for the production of the covering body 4 and has an opening 11a (shown in Figure 1) in which is housed the antenna 20.
  • a protective cover made of dielectric material 9 is also added on the lens element 7 in order to protect the antenna 20 from the environment outside.
  • the covering element ring 11 and the protective cover 9 could be made in one piece material not disturbing the operation of the antenna 20.
  • FIG. 3 also partially shows the arrangement of the coil inductive load, indicated by the numerical reference 80, allowing the recharging of the rechargeable accumulator 10.
  • This charging coil 80 is wound around a ferromagnetic core 81 formed of a superposition of thin sheets. As illustrated in FIGS. 5a and 5b, this core 81 is placed in a housing 8a made in the element forming a casing circle 8, the latter having a portion 8b extending in an opening 4c made in the bottom 4a of the body dressing. More specifically, the ferromagnetic core 81 has a shape general "U" opening towards the bottom 4a in the opening 4c provided for this purpose.
  • the essential role of the ferromagnetic core 81 is to concentrate the flow and direct the latter out of the housing 2 so as to ensure coupling inductive suitable with an external coil of an inductive charging device (not represented).
  • an O-ring 82 is also disposed between a shoulder provided on element 8 and a similar shoulder provided on the bottom 4a of the covering body in order to ensure sealing of the assembly at the level of opening 4c.
  • the wristwatch 1 further comprises an infrared transmission element bidirectional, designated 85, directed towards the opening 4c made in the bottom 4a of the casing and enabling two-way communication with a external communication device advantageously connected to a terminal computer science.
  • This bidirectional infrared transmission element 85 comprises typically an infrared emitting diode for transmitting data from the watch as well as a phototransistor (or alternatively a photodiode) of infrared reception for receiving data from outside. This element thus forms a means of communication for exchanging data, such as positioning data, with a computer terminal.
  • the element of infrared transmission 85 is arranged on the underside of the electronic module 6 and is oriented so that the infrared beam can pass through the portion 8b of the element forming a casing circle 8 which extends in the opening 4c.
  • the material used for the production of element 8, or at least for the realization of the portion 8b must imperatively be transparent to infrared radiation.
  • the element of infrared transmission 85 could alternatively be arranged in a housing separate and / or in a position closer to the bottom 4a of the covering body.
  • the covering body 4 and the lens element 7 are respectively made of metallic and plastic materials, it will advantageous to metallize the interior walls of element 7, designated by the reference numeral 7b in FIGS. 2 to 4, and to electrically connect this metallization to the metal covering body 4. Such metallization would have advantage of further improving the shielding of the electronic components arranged at inside the wristwatch.
  • a conductive cord for example in metallic material, between the element 7 and the covering body 4.
  • FIGS. 2, 3 and 4 shows such a conductive cord, designated by the reference numeral 35, disposed at the junction between elements 7 and 8 on the covering body 4.
  • antenna 20 is a patch type antenna, that is to say a shaped antenna essentially parallelepipedic comprising a radiant element 21 separated from a plane of mass 23 of larger dimension by a dielectric 22, such as an element in ceramic.
  • the radiant element 21 is excited by an excitation conductor 25 isolated from the ground plane 23 and passing through the dielectric 22 to be connected to the module electronic 6, the element 7 being provided with an opening 7c allowing the passage of this excitation conductor 25.
  • the ground plane 23 is in turn connected electrically to the electronic module by a separate ground conductor 26 also passing through the opening 7c.
  • Patch type antennas are commonly used and have the advantage of simple construction and low cost of manufacturing.
  • the antenna 20 thus rests on the outer face 7a of the lens element 7 by its ground plane 23.
  • this type of antenna is generally placed directly on the surface of the module this presents the drawbacks already mentioned, namely greater interference with watch electronics requiring specific shielding as well as the impossibility of realizing the case in a material metallic.
  • the ground plane 23 of the antenna 20 will preferably be bonded to the outer face 7a of the lens element 7.
  • FIGS. 6a and 6b thus respectively show a view in section and a plan view of the patch 20 antenna used in the mode of preferred embodiment of the invention.
  • the excitation conductor 25 is off-center relative to the center of symmetry of the radiant element 21, so that the antenna 20 has a circular type polarization.
  • the distance from the excitation conductor 25 earth conductor 26 additionally selected from conventional way to allow an adequate adaptation of the antenna to associated receiving circuit.
  • the ground plane 23 comprises two feet 26a and 26b extending out of the ground plane 23 and forming the conductor of mass 26.
  • Figures 7a and 7b show in more detail the structure of the plane of mass 23.
  • This ground plane 23 is advantageously produced from a plate of metal formed by a conventional stamping process. This plate is initially cut so that it has a central opening 23a in which projects an extension 23b having essentially the shape of a "U" opening in the central opening 23a and from which are finally formed the feet 26a, 26b.
  • the structure of the ground plan 23, at the end of the operation of cutting, is illustrated in broken lines in Figure 7b, the feet being designated at this stage by the reference numerals 26a * and 26b *.
  • the extension 23b is subsequently folded so that the feet 26a, 26b thus formed extend in outside of the ground plane 23 as illustrated.
  • the excitation conductor 25 is formed so as to present a similar profile as illustrated in the Figures 6a and 6b.
  • ground conductor 26 forms an integral part of the plane of mass 23, thus greatly simplifying the connection of antenna 20 to the module electronics 6, although this antenna 20 does not rest directly on the module electronic 6.
  • FIGS. 8a and 8b are plan views, respectively of the glass side and of the bottom side, of the electronic module 6 to which the antenna 20 is connected.
  • the circuit printed 60 of the electronic module carries, on each of its faces, the components electric and electronic ensuring the various functions of the instrument.
  • the printed circuit 60 carries in particular ice-side an integrated watchmaker-type circuit 61 ensuring watchmaking functions conventional watch, as well as other components such as a resonator quartz and its division chain (not shown).
  • a plurality of connection terminals 55 intended to be connected to the device display 5 are further arranged on the printed circuit 60 of the ice side.
  • this face of the electronic module 6 is also arranged the pair already mentioned of connectors 57 of the light-emitting sheet 56.
  • the face of the ice side of the printed circuit 60 further comprises two flanges designated 90 and 91 intended to cooperate with the pushbuttons 12 to 15 arranged on the periphery of the wristwatch.
  • Each flange 90 and 91 has a pair of elastic blades 90a, 90b and 91a, 91b capable of coming into contact, under the action of each push button 12 to 15, with contact pads 92 to 95 arranged on the printed circuit 60 and connected to terminals of the clock integrated circuit 61.
  • the face of the glass side of the printed circuit further comprises a first blade contact 97 of a contact 96 associated with the push button 16 placed at 6 o'clock.
  • This first contact blade 97 cooperates with a second contact blade 98 placed on the opposite side of the printed circuit 60 as illustrated in Figure 8b.
  • This contact 96 is also illustrated in section in FIG. 2.
  • the printed circuit 60 carries in particular on the bottom side a circuit 62 for receiving the radiofrequency signals or RF circuit, a microprocessor 63 responsible for extracting data from positioning and navigation contained in radio frequency signals from satellites as well as an EEPROM memory or FLASH 64 memory allowing in particular the memorization of certain parameters necessary for the acquisition of satellites (such as the pseudo-random codes of the various satellites).
  • a microprocessor 63 responsible for extracting data from positioning and navigation contained in radio frequency signals from satellites as well as an EEPROM memory or FLASH 64 memory allowing in particular the memorization of certain parameters necessary for the acquisition of satellites (such as the pseudo-random codes of the various satellites).
  • FIGS. 8a and 8b show on the other hand an excitation point, designated 65, to which the excitation conductor 25 of the antenna 20 is connected, as well as a point of ground 66 to which the ground plane 23 of the antenna 20 is linked. More particularly, the earth point 66 comprising two contact openings 66a and 66b making it possible to receive the two feet 26a and 26b of the ground plane of the antenna 20.
  • protection means to protect the antenna 20 and the circuits associated with this antenna (part RF electronics, input amplifier circuit, etc.) against discharge electrostatic.
  • These protection means advantageously comprise, produced on the electronic module 6 on the bottom side as illustrated in FIG. 8b, a printed coil designated 70 forming a resonant circuit electrically connected by its ends 70a and 70b between the excitation 25 and ground 26 conductors of the antenna.
  • the first end 70a of the printed coil 70 is thus connected to the point excitation 65 of the antenna and the other end 70b is electrically connected (this connection not visible in Figure 8b) at ground point 66.
  • FIG. 9a thus shows the electronic module 6 on the window side as well as the device display 5 connected to the electronic module 6 via the connector flexible 50 connected to the connection terminals 55 arranged on the printed circuit 60 of the ice side.
  • this flexible connector 50 allows the display device 5 to be arranged, after folding, on the upper face of the electronic module 6 once these are fitted in wristwatch 1.
  • the shielding of the components on the ice side is produced by means of a first metal plate stamped 100 secured (for example by welding) to the printed circuit 60 and covering substantially the entire surface of this printed circuit 60.
  • This first plate metallic 100 further includes a flange 100a folded towards the surface of the circuit printed 60 and allowing to form a slit-like opening as narrow as possible through which the flexible connector 50 of the display device passes 5.
  • the purpose of this narrow slit is to improve the shielding effect and produce a maximum capacitive coupling against ground of the signals leaving the module electronics 6 to display device 5, which greatly reduces the transmission of electromagnetic disturbances from electronic module 6 to the outside of the shield.
  • Portions 100b and 100c of the first metal plate 100 are by elsewhere folded in the direction of the glass to serve in particular as a support and stop for positioning for display device 5 when it is folded over the module electronic 6. It will be noted that the pair of connectors 57 of the sheet light emitting (not shown in this figure) passes through the metal plate 100 by an opening in the vicinity of one of the portions 100b.
  • the shielding of the components on the bottom side namely in particular the RF circuit 62, the microprocessor 63 and the FLASH memory 64, is produced by means of three other stamped metal plates designated 102, 104 and 106.
  • Figure 9b shows part of the shield on the bottom side.
  • RF circuit 62 is thus covered by a second stamped metal plate 102 secured to the printed circuit 60.
  • a third plate stamped metal or frame 104 also integral with printed circuit 60, covers the microprocessor 63 responsible for extracting data from positioning and navigation as well as FLASH 64 memory.
  • This third stamped metal plate 104 and the second 102 serve to support a fourth stamped metal plate 106, illustrated in FIG. 9d, covering substantially the entire surface of the printed circuit 60 on the bottom side and allowing adequately shield all electronic components.
  • This fourth metal plate 106 rests on the second and third plates 102 and 104, ends 106a of this fourth plate 106 being folded over the periphery of plates 102 and 104.
  • This fourth metal plate 106 is so arranged that it can be easily removed if necessary in order to access the electronic components located below as well as tests (not shown) arranged on this face of the printed circuit 60.
  • the present invention is not limited a wristwatch or a portable instrument comprising a type antenna patch.
  • This patch antenna nevertheless constitutes an example of an antenna perfectly suitable for the reception of positioning signals by satellites and whose construction is very simple and inexpensive.

Abstract

Il est décrit un instrument électronique portable, telle une montre-bracelet (1), comprenant un boîtier (2) renfermant un module électronique (6) et un dispositif d'affichage (5), une glace (3) ajustée sur le boîtier (2), une source d'alimentation (4) en énergie électrique logée dans le boîtier (2) et alimentant le module électronique (6) et le dispositif d'affichage (5), et une antenne (20) de réception et/ou d'émission de signaux radiofréquences connectée électriquement au module électronique (6), Le boîtier (2) comporte un corps d'habillage (4) comprenant un fond (4a) et des parois latérales (4b) et un élément formant lunette (7) ajusté sur le corps d'habillage (4) et supportant la glace (3), L'antenne (20) repose sur une face extérieure (7a) de l'élément formant lunette (7). <IMAGE>

Description

La présente invention concerne de manière générale un instrument électronique portable comportant notamment une antenne de réception et/ou d'émission de signaux radiofréquences. La présente invention concernent plus particulièrement un instrument électronique portable, préférablement destiné à être porté au poignet d'un utilisateur, telle une montre-bracelet, comprenant une antenne destinée à la réception des signaux de navigation et de positionnement par satellites ou signaux GPS.
Il a déjà été proposé divers instruments électroniques portables comprenant des antennes de réception et/ou d'émission de signaux radiofréquences. L'une de ces solutions consiste par exemple à enrouler à l'intérieur d'un boítier une antenne-dipôle constituée par exemple d'une piste imprimée sur un substrat diélectrique flexible. Du fait de l'agencement spécifique de l'antenne, cette solution est toutefois inadaptée pour permettre la réalisation d'un instrument de réception de signaux GPS. Cette solution est également inadaptée s'il l'on désire réaliser un instrument possédant un boítier en matériau métallique, ce boítier perturbant notablement les caractéristiques d'émission et de réception de l'antenne.
On connaít également d'autres solutions consistant à placer une antenne sous ou sur le cadran d'une montre. Au même titre que la solution précédente, cette solution est généralement inadaptée à la réalisation d'un instrument possédant un boítier en matériau métallique.
Le document EP 0 982 639 décrit un instrument électronique destiné à être porté au poignet d'un utilisateur, cet instrument étant équipé d'une antenne de type patch permettant notamment la réception de signaux GPS. Diverses variantes de réalisation sont présentées dans ce document, l'antenne patch étant placée dans chacune de ces variantes au voisinage direct du dispositif d'affichage. Bien que cette solution soit relativement compacte, celle-ci présente néanmoins de multiples désavantages.
L'un de ces désavantages réside dans la proximité de l'antenne et des composants électroniques de l'instrument, cette proximité nécessitant l'élaboration d'un blindage relativement compliqué afin de réduire voire éviter les perturbations mutuelles entre l'antenne et les composants électroniques de l'instrument, notamment le dispositif d'affichage et le module électronique de l'instrument. Ce blindage complique passablement les opérations d'assemblage des divers éléments et composants de cet instrument électronique.
Un autre désavantage de cette solution, analogue aux désavantages déjà énoncés au sujet des solutions précédentes, réside dans le fait que l'habillage externe de l'instrument est nécessairement réalisé dans un matériau ne perturbant pas le fonctionnement de l'antenne, notamment un matériau non métallique. L'esthétique de l'instrument est par ailleurs tributaire du choix limité de matériaux pouvant être utilisés pour réaliser l'habillage de l'instrument.
Encore un autre désavantage de cette solution réside dans l'apparence esthétique générale de l'instrument électronique. Par ailleurs, bien que relativement compact, les diverses dispositions de l'antenne envisagées conduisent à un instrument présentant des parties proéminentes qui s'avèrent dérangeantes et inconfortables lorsque cet instrument est porté au poignet d'un utilisateur.
Un but principal de la présente invention est de proposer un instrument électronique portable comprenant une antenne de réception et/ou d'émission de signaux radiofréquences et dont la construction rend notamment possible l'utilisation de matériaux métalliques pour la réalisation de l'habillage externe de l'instrument.
Un autre but de la présente invention est de proposer une telle solution qui assure un support robuste de l'antenne tout en facilitant l'assemblage des divers composants de l'instrument.
Encore un autre but de la présente invention est de proposer une solution qui soit plus élégante du point de vue esthétique et soit plus confortable à porter que les solutions de l'art antérieur, notamment la solution décrite dans la demande EP 0 982 639 susmentionnée.
Un but particulier de la présente invention est en outre de faciliter la connexion électrique de l'antenne au module électronique de l'instrument portable.
La présente invention a ainsi pour objet un instrument électronique portable, telle une montre-bracelet, dont les caractéristiques sont énoncées dans la revendication indépendante 1.
Des modes de réalisation avantageux de la présente invention font l'objet des revendications dépendantes.
Selon l'invention, le boítier renfermant le module électronique, le dispositif d'affichage ainsi que la source d'alimentation en énergie électrique comporte avantageusement un corps d'habillage comprenant un fond et des parois latérales, ainsi qu'un élément formant lunette ajusté sur le corps d'habillage et supportant la glace. L'élément formant lunette supporte, sur une face extérieure de cet élément, l'antenne de réception et/ou d'émission de signaux radiofréquences.
De la sorte, l'antenne repose avec une grande robustesse sur le boítier et est éloignée autant que possible des composants électroniques situés à l'intérieur du boítier de l'instrument. Selon l'invention, la connexion électrique de l'antenne au module électronique n'est toutefois pas rendue plus complexe. Cette solution permet en particulier la réalisation d'un instrument possédant un boítier en matériau métallique, l'antenne étant disposée entièrement à l'extérieur de ce boítier.
L'assemblage de l'instrument est en outre facilité de part le fait que l'antenne peut être préalablement disposée sur l'élément formant lunette, cet élément étant disposé, en dernier lieu seulement, dans le corps d'habillage.
Un autre avantage de la présente invention, notamment par rapport à l'instrument décrit dans la demande EP 0 982 639, réside dans le fait que le boítier joue réellement office de support mécanique et non uniquement un rôle esthétique. En particulier, l'invention s'inspire de techniques de construction horlogères éprouvées assurant une grande robustesse à l'ensemble.
En outre, par rapport aux solutions décrites dans la demande EP 0 982 639 susmentionnée, l'instrument électronique selon l'invention présente une compacité plus élevée favorisant le confort au poignet de l'utilisateur.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'instrument comporte en outre un élément formant cercle d'emboítage disposé entre l'élément formant lunette et le fond, le module électronique et le dispositif d'affichage étant disposés entre l'élément formant lunette et l'élément formant cercle d'emboítage. Un sous-ensemble complet renfermant notamment le module électronique et le dispositif d'affichage peut ainsi aisément être réalisé au préalable puis monté en dernier lieu sur le fond du corps d'habillage. Préférablement, l'élément formant lunette et l'élément formant cercle d'emboítage sont rendus solidaires l'un de l'autre, par exemple par soudage ou collage.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'antenne est une antenne permettant la réception de signaux de navigation et de positionnement par satellites. Cette antenne est préférablement une antenne de type patch comprenant un élément radiant séparé d'un plan de masse par un diélectrique et connecté électriquement au module électronique par un conducteur d'excitation, le plan de masse de l'antenne reposant sur la face extérieure de l'élément formant lunette et étant connecté électriquement au module électronique par un conducteur de masse. Le plan de masse peut avantageusement être formé d'une plaque de métal étampée comportant au moins un pied replié hors du plan de masse et reliant directement celui-ci au module électronique, ce pied formant le conducteur de masse de l'antenne.
Selon ce mode de réalisation préféré de l'invention, l'assemblage et la connexion de l'antenne, bien que celle-ci se trouve relativement éloignée du module électronique, est grandement facilité. Selon ce mode de réalisation, il n'est en effet pas nécessaire de pourvoir l'instrument d'une paire de conducteurs distincts, tel un conducteur coaxial, pour permettre l'excitation de l'antenne, le conducteur de masse faisant avantageusement partie intégrante du plan de masse de l'antenne. En outre, la disposition de l'antenne est telle que les divers composants électroniques et électriques de l'instrument sont situés sensiblement derrière le plan de masse de l'antenne, ceci s'avérant un avantage dans l'optique de réduire les interférences avec l'antenne.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention donné uniquement à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés où :
  • la figure 1 est une vue en plan d'une montre-bracelet constituant un mode de réalisation préféré de l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en coupe de la montre-bracelet prise selon la ligne de coupe A-A' dans la figure 1 ;
  • la figure 3 est une vue en coupe de la montre-bracelet prise selon la ligne de coupe B-B' dans la figure 1 ;
  • la figure 4 est une vue en coupe partielle de la montre-bracelet prise selon la ligne de coupe C-C' dans la figure 1 ;
  • la figure 5 est une vue en plan du dos de la montre-bracelet de la figure 1 ;
  • les figures 5a et 5b sont respectivement une vue en plan partielle agrandie du dos de la montre-bracelet ainsi qu'une vue en coupe partielle prise selon la ligne de coupe D-D' dans la figure 5 montrant la disposition d'un élément de transmission infrarouge et d'une bobine de charge inductive dans la montre-bracelet selon l'invention ;
  • les figures 6a et 6b sont respectivement des vues en coupe et en plan d'une antenne de type patch équipant la montre-bracelet de la figure 1 ;
  • les figures 7a et 7b sont respectivement des vues en coupe et en plan du plan de masse de l'antenne illustrée dans les figures 6a et 6b ;
  • les figures 8a et 8b sont des vues en plan, respectivement du côté glace et du côté fond, du module électronique de la montre-bracelet ;
  • la figure 9a est une vue en plan du module électronique et du dispositif d'affichage de la montre-bracelet montrant notamment le blindage du module électronique du côté glace ;
  • la figure 9b est une vue en plan, du côté fond, du module électronique et du dispositif d'affichage de la montre-bracelet montrant une partie du blindage du module électronique du côté fond ;
  • la figure 9c est une vue latérale du module électronique et du dispositif d'affichage illustré dans les figures 9a et 9b ;
  • la figure 9d est une vue en plan, du côté fond, du module électronique et du dispositif d'affichage de la montre-bracelet montrant l'ensemble du blindage du module électronique du côté fond ; et
  • la figure 9e est une vue latérale du module électronique et du dispositif d'affichage illustré dans la figure 9d.
La figure 1 montre une vue en plan d'un instrument électronique portable selon l'invention indiqué globalement par la référence numérique 1 et se présentant avantageusement sous la forme d'une montre-bracelet. Cette montre-bracelet 1 est notamment équipée d'une antenne 20 reliée électriquement à un module électronique (6 dans la figure 2) disposé à l'intérieur de la montre-bracelet. Dans cet exemple, cette antenne 20 est destinée à permettre la réception de signaux radiofréquences émis par une ou plusieurs sources d'émission éloignées. Plus particulièrement, cette antenne est destinée à permettre la réception de signaux de positionnement et de navigation par satellites, tels les signaux GPS (Global Positioning System) provenant du système américain NAVSTAR ou d'autres signaux de positionnement par satellites provenant de systèmes analogues tels le système russe GLONASS ou le futur système de positionnement par satellites européen GALILEO.
Par extension, la présente invention est applicable à tout type d'instrument électronique portable comportant une antenne de réception et/ou d'émission de signaux radiofréquences et n'est donc pas limitée à la seule application comme récepteur de signaux GPS.
La montre-bracelet 1 présente une allure générale analogue à une montre-bracelet conventionnelle et comporte, outre l'antenne 20, un boítier désigné globalement par la référence numérique 2, un bracelet (non représenté) attaché au boítier 2, une glace 3 sous laquelle est disposé un dispositif d'affichage 5 enfermé dans le boítier 2 (tel un affichage à cristaux liquides), et des organes de commande 12 à 16, à savoir cinq boutons-poussoirs placé l'un (16) à 6 h et les quatre autres (12 à 15) sur la périphérie du boítier 2.
La figure 2 montre une vue en coupe de la montre-bracelet 1 illustrée dans la figure 1 prise selon la ligne de coupe A-A' parallèle à l'axe 6 h-12 h et passant par le centre de la montre-bracelet. On y retrouve le boítier 2, la glace 3, le dispositif d'affichage 5, l'antenne 20 et le bouton-poussoir 16 placé à 6 h. La montre-bracelet 1 comporte en outre, disposés à l'intérieur du boítier 2, un module électronique 6 comprenant notamment un circuit imprimé 60, sur lequel sont montés les divers composants électroniques et électriques de l'instrument, ainsi qu'une source d'alimentation 10 en énergie électrique alimentant notamment le module électronique 6 et le dispositif d'affichage 5. Dans cet exemple, la source d'alimentation 10 est constituée d'un accumulateur rechargeable placé dans le fond du boítier 2. Cette source d'alimentation 10 pourrait néanmoins être constituée d'une pile conventionnelle (auquel cas une trappe de pile devrait préférablement être prévue dans le fond du boítier afin de permettre son échange) ou de toute autre source susceptible de fournir une alimentation adéquate en énergie électrique.
Comme illustré dans la figure 2, le dispositif d'affichage 5, à savoir un affichage à cristaux liquides, est superposé au module électronique 6 et repose sur une face supérieure de ce module électronique 6. Le dispositif d'affichage 5 est relié électriquement au module électronique 6 par un connecteur souple 50. Une feuille électroluminescente désignée par la référence numérique 56 est interposée entre le dispositif d'affichage 5 et le module électronique 6. Cette feuille électroluminescente 56 est reliée électriquement au module électronique 6 par une paire de connecteurs désignés 57, seul l'un d'entre eux étant illustré à titre explicatif dans la figure 2. Chacun de ces connecteurs 57 comporte un tenon et un ressort de contact.
Dans la figure 2, on notera que les références numériques 100, 102, 104 et 106 indiquent des plaques métalliques assurant un blindage de l'électronique du module 6. Les figures 9a à 9e qui seront discutées ultérieurement montrent de manière plus détaillée la configuration de ce blindage.
Dans l'exemple illustré, l'accumulateur rechargeable est rechargé au moyen d'un système de charge inductif bien connu de l'homme du métier. A cet effet, la montre-bracelet 1 est équipée d'une bobine destinée à être couplée à une bobine externe d'un dispositif de charge inductif. La disposition de cette bobine de charge inductive sera présenté ultérieurement en référence aux figures 3, 5, 5a et 5b.
Selon l'invention, le boítier 2 comporte un corps d'habillage 4 présentant un fond 4a et des parois latérales 4b ainsi qu'un élément formant lunette 7 ajusté sur le corps d'habillage 4a. Le fond 4a et les parois latérales 4b sont préférablement réalisés d'une pièce, quoiqu'il soit envisageable de prévoir deux pièces distinctes assemblées l'une à l'autre, et forment ensemble, dans cet exemple, un fond-carrure de la montre-bracelet 1 sur lequel est typiquement attaché le bracelet (non représenté).
L'élément formant lunette 7 est ajusté sur le corps d'habillage 4, ou plus exactement sur les parois latérales 4b du corps d'habillage 4, et supporte la glace 3, cette dernière étant préférablement collée ou soudée sur l'élément 7. Avantageusement, cet élément formant lunette 7 est réalisé en matériau plastique et la glace 3 est par exemple soudée par un procédé à ultrasons connu.
L'élément formant lunette 7 est préférablement ajusté de manière étanche sur le corps d'habillage, par exemple par l'intermédiaire d'un joint torique 30 placé entre un épaulement ménagé sur la périphérie de l'élément 7 et un épaulement analogue ménagé sur les parois latérales 4b du corps d'habillage 4.
Selon l'invention, l'antenne 20 est supportée mécaniquement par l'élément formant lunette 7 et repose sur une face extérieure, désignée 7a, de cet élément. Cette antenne 20 peut le cas échéant être collée sur cette face extérieure 7a ou maintenue par d'autres moyens de fixation adéquats. L'antenne 20 est avantageusement disposée à 12 h et en position inclinée par rapport au plan, désigné Π, dans lequel se trouve le dispositif d'affichage 5. De la sorte, l'antenne est avantageusement orientée sensiblement vers le haut afin d'optimiser la réception des signaux GPS pour la position naturelle du poignet quant le porteur lit les informations sur le dispositif d'affichage 5. Outre l'antenne 20, on notera que l'élément 7 supporte également les organes de commande 12 à 16 de la montre-bracelet.
Préférablement, la montre-bracelet 1 comporte en outre un élément additionnel 8 formant cercle d'emboítage disposé dans le boítier 2 entre l'élément formant lunette 7 et le fond 4a du corps d'habillage 4. Les éléments 7 et 8 forment en quelque sorte les parties supérieure et inférieure d'un container à l'intérieur duquel sont enfermés le dispositif d'affichage 5 et le module électronique 6. La source d'alimentation 10 est disposée entre l'élément formant cercle d'emboítage 8 et le fond 4a du corps d'habillage 4. On comprendra aisément que cet accumulateur pourrait alternativement être enfermé entre les éléments 7 et 8 avec le dispositif d'affichage 5 et le module électronique 6.
De préférence, les éléments 7 et 8 sont rendus solidaires l'un de l'autre (par exemple par collage, soudage, clipsage ou d'autres moyens de fixation analogues) de manière à former un sous-ensemble comprenant notamment l'antenne 20, la glace 3, le dispositif d'affichage 5, le module électronique 6 et les organes de commande 12 à 16 (voire la source d'alimentation 10 comme déjà mentionné). De la sorte, ce sous-ensemble peut être monté séparément et être testé avant d'être monté dans le fond 4a du corps d'habillage. Inversement, ce sous-ensemble peut aisément être démonté du corps d'habillage pour être remplacé le cas échéant.
Cette construction avantageuse offre par ailleurs une grande flexibilité au niveau de l'habillage, le corps d'habillage 4 pouvant par exemple être réalisé en matériau métallique sans que cela ne compromette le fonctionnement de l'antenne.
Les figures 3 et 4 illustrent d'autres caractéristiques additionnelles du mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe de la montre-bracelet 1 prise selon la ligne de coupe B-B' représentée dans la figure 1 parallèle à l'axe 9 h-3 h de la montre et passant par son centre. La figure 4 est quant à elle une vue en coupe partielle de la montre-bracelet 1 prise selon la ligne de coupe C-C' de la figure 1 parallèle à l'axe 6 h-12 h de la montre dans une position excentrée.
La figure 4 illustre en particulier des moyens de fixation permettant de rendre le sous-ensemble susmentionné solidaire du fond 4a du corps d'habillage 4. En l'occurrence, ces moyens de fixation comprennent quatre vis 40 (seule l'une d'entre elles étant représentée dans la figure 4) pénétrant dans l'élément 8 par un orifice ménagé dans le fond 4a du corps d'habillage conformément à l'illustration de la figure 5 qui montre une vue de dos de la montre-bracelet 1. Chaque vis 40 coopère avec un élément de serrage 42 maintenant l'élément 8 en appui contre le fond 4a. Les vis 40 sont par ailleurs pourvue chacune d'un joint torique 45 disposé entre la tête de la vis et le fond 4a du corps d'habillage afin d'assurer également une étanchéité de l'ensemble à ce niveau.
Préférablement, le corps d'habillage 4 est réalisé en matériau métallique et l'élément formant lunette 7 (ainsi que l'élément 8) est réalisé en matériau plastique. Un élément d'habillage externe, désigné par la référence numérique 11, de forme essentiellement annulaire est en outre ajusté sur l'élément 7, ici par clipsage comme illustré dans la coupe de la figure 3, afin de couvrir cet élément 7. Dans cet exemple, l'élément d'habillage annulaire 11 est préférablement réalisé dans un matériau métallique analogue au matériau utilisé pour la réalisation du corps d'habillage 4 et présente une ouverture 11a (indiquée dans la figure 1) dans laquelle est logée l'antenne 20. Un capot de protection en matériau diélectrique 9 est en outre rapporté sur l'élément formant lunette 7 afin de protéger l'antenne 20 de l'environnement extérieur. Alternativement, on comprendra aisément que l'élément d'habillage annulaire 11 et le capot de protection 9 pourraient être réalisés d'une pièce en un matériau ne perturbant pas le fonctionnement de l'antenne 20.
La figure 3 montre par ailleurs partiellement la disposition de la bobine de charge inductive, indiquée par la référence numérique 80, permettant la recharge de l'accumulateur rechargeable 10. Cette bobine de charge 80 est enroulée autour d'un noyau ferromagnétique 81 formé d'une superposition de tôles de faible épaisseur. Comme illustré dans les figures 5a et 5b, ce noyau 81 est disposé dans un logement 8a pratiqué dans l'élément formant cercle d'emboítage 8, ce dernier présentant une portion 8b s'étendant dans une ouverture 4c pratiquée dans le fond 4a du corps d'habillage. Plus spécifiquement, le noyau ferromagnétique 81 présente une forme générale en « U » s'ouvrant vers le fond 4a dans l'ouverture 4c prévue à cet effet. On notera que le rôle essentiel du noyau ferromagnétique 81 est de concentrer le flux et de diriger ce dernier vers l'extérieur du boítier 2 de manière à assurer un couplage inductif adéquat avec une bobine externe d'un dispositif de charge inductif (non représenté).
Comme précédemment, un joint torique 82 est par ailleurs disposé entre un épaulement ménagé sur l'élément 8 et un épaulement analogue ménagé sur le fond 4a du corps d'habillage afin d'assurer une étanchéité de l'ensemble au niveau de l'ouverture 4c.
Outre la bobine de charge inductive 80 et son noyau ferromagnétique 81, la montre-bracelet 1 comporte en outre un élément de transmission infrarouge bidirectionnel, désigné 85, dirigée vers l'ouverture 4c pratiquée dans le fond 4a du corps d'habillage et permettant d'établir une communication bidirectionnelle avec un périphérique de communication externe avantageusement relié à un terminal informatique. Cet élément de transmission infrarouge bidirectionnel 85 comporte typiquement une diode d'émission infrarouge pour la transmission de données depuis la montre ainsi qu'un phototransistor (ou alternativement une photodiode) de réception infrarouge pour la réception de données provenant de l'extérieur. Cet élément forme ainsi un moyen de communication permettant d'échanger des données, telles des données de positionnement, avec un terminal informatique.
Plus spécifiquement, comme illustré dans les figures 5a et 5b, l'élément de transmission infrarouge 85 est disposé sur la face inférieure du module électronique 6 et est orientée de sorte que le faisceau infrarouge puisse traverser sans obstacle la portion 8b de l'élément formant cercle d'emboítage 8 qui s'étend dans l'ouverture 4c. Dans ce cas, le matériau utilisé pour la réalisation de l'élément 8, ou tout du moins pour la réalisation de la portion 8b, devra impérativement être transparent au rayonnement infrarouge. On comprendra bien évidemment que l'élément de transmission infrarouge 85 pourrait alternativement être disposé dans un logement séparé et/ou dans une position plus proche du fond 4a du corps d'habillage.
Dans le cas où le corps d'habillage 4 et l'élément formant lunette 7 sont respectivement réalisés dans des matériaux métalliques et plastiques, il sera avantageux de métalliser les parois intérieures de l'élément 7, désignées par la référence numérique 7b dans les figures 2 à 4, et de relier électriquement cette métallisation au corps d'habillage métallique 4. Une telle métallisation aurait pour avantage d'améliorer encore le blindage des composants électroniques disposés à l'intérieur de la montre-bracelet. Afin d'assurer une connexion optimale entre une telle métallisation des parois intérieures 7b de l'élément 7 et le corps d'habillage métallique 4, il sera avantageux de prévoir en outre un cordon conducteur, par exemple en matériau métallique, entre l'élément 7 et le corps d'habillage 4. Les figures 2, 3 et 4 montre un tel cordon conducteur, désigné par la référence numérique 35, disposé à la jonction entre les éléments 7 et 8 sur le corps d'habillage 4.
En se référant à nouveau plus particulièrement à la figure 2, on peut voir que l'antenne 20 est une antenne de type patch, c'est-à-dire une antenne de forme essentiellement parallélépipédique comportant un élément radiant 21 séparé d'un plan de masse 23 de plus grande dimension par un diélectrique 22, tel un élément en céramique. L'élément radiant 21 est excité par un conducteur d'excitation 25 isolé du plan de masse 23 et traversant le diélectrique 22 pour être connecté au module électronique 6, l'élément 7 étant pourvu d'une ouverture 7c permettant le passage de ce conducteur d'excitation 25. Le plan de masse 23 est quant à lui relié électriquement au module électronique par un conducteur de masse 26 séparé traversant également l'ouverture 7c. Les antennes de type patch sont couramment utilisées et présentent l'avantage d'une construction simple et des faibles coûts de fabrication.
Selon l'invention, l'antenne 20 repose ainsi sur la face extérieure 7a de l'élément formant lunette 7 par son plan de masse 23. Dans les solutions de l'art antérieur, ce type d'antenne est généralement disposé à même la surface du module électronique ceci présentant les inconvénients déjà mentionnés, à savoir des interférences plus importantes avec l'électronique de la montre nécessitant un blindage spécifique ainsi que l'impossibilité de réaliser le boítier en un matériau métallique. On notera que le plan de masse 23 de l'antenne 20 sera préférablement collé à la face extérieure 7a de l'élément formant lunette 7.
On se référera maintenant aux figures 6a, 6b, 7a et 7b qui illustrent de manière plus détaillée la structure particulière de l'antenne patch 20 et notamment de son plan de masse 23. Les figures 6a et 6b montrent ainsi respectivement une vue en coupe et une vue en plan de l'antenne patch 20 utilisée dans le cadre du mode de réalisation préféré de l'invention. On y retrouve l'élément radiant 21, le diélectrique 22 et le plan de masse 23, ainsi que les conducteurs d'excitation 25 et de masse 26.
Comme illustré dans la figure 6b, le conducteur d'excitation 25 est décentré par rapport au centre de symétrie de l'élément radiant 21, ceci de manière à ce que l'antenne 20 présente une polarisation de type circulaire. La distance séparant le conducteur d'excitation 25 du conducteur de masse 26 en outre sélectionné de manière conventionnelle pour permettre une adaptation adéquate de l'antenne au circuit de réception associé.
Plus particulièrement, selon l'invention, le plan de masse 23 comporte deux pieds 26a et 26b s'étendant hors du plan de masse 23 et formant le conducteur de masse 26. Les figures 7a et 7b montrent de manière plus détaillée la structure du plan de masse 23. Ce plan de masse 23 est avantageusement réalisé à partir d'une plaque de métal formée par un procédé conventionnel d'étampage. Cette plaque est initialement découpée de sorte qu'elle présente une ouverture centrale 23a dans laquelle se projette une extension 23b présentant essentiellement la forme d'un « U » s'ouvrant dans l'ouverture centrale 23a et à partir de laquelle sont finalement formés les pieds 26a, 26b. La structure du plan de masse 23, au terme de l'opération de découpage, est illustrée en traits interrompus dans la figure 7b, les pieds étant désignés à ce stade par les références numériques 26a* et 26b*. L'extension 23b est par la suite repliée de manière à ce que les pieds 26a, 26b ainsi formés s'étendent en dehors du plan de masse 23 comme illustré. On notera que le conducteur d'excitation 25 est formé de manière à présenter un profil analogue comme illustré dans les figures 6a et 6b.
De la sorte, le conducteur de masse 26 forme partie intégrante du plan de masse 23, simplifiant ainsi grandement la connexion de l'antenne 20 au module électronique 6, bien que cette antenne 20 ne repose pas directement sur le module électronique 6.
Les figures 8a et 8b sont des vue en plan, respectivement du côté glace et du côté fond, du module électronique 6 sur lequel est connectée l'antenne 20. Le circuit imprimé 60 du module électronique porte, sur chacune de ses faces, les composants électriques et électroniques assurant les diverses fonctions de l'instrument. Comme schématiquement illustré dans la figure 8a, le circuit imprimé 60 porte notamment du côté glace un circuit intégré de type horloger 61 assurant les fonctions horlogères conventionnelles de la montre, ainsi que d'autres composants tel un résonateur à quartz et sa chaíne de division (non représentés). Comme illustré dans la figure 8a, une pluralité de bornes de connexion 55 destinées à être connectées au dispositif d'affichage 5 sont en outre aménagées sur le circuit imprimé 60 du côte glace. Sur cette face du module électronique 6 est en outre disposée la paire déjà mentionnée de connecteurs 57 de la feuille électroluminescente 56.
La face du côte glace du circuit imprimé 60 comporte en outre deux brides désignées 90 et 91 destinées à coopérer avec les boutons-poussoirs 12 à 15 disposés sur la périphérie de la montre-bracelet. Chaque bride 90 et 91 possède une paire de lames élastiques 90a, 90b et 91a, 91b susceptibles de venir en contact, sous l'action de chaque bouton-poussoir 12 à 15, avec des plots de contacts 92 à 95 disposés sur le circuit imprimé 60 et reliés à des bornes du circuit intégré horloger 61.
La face du côté glace du circuit imprimé comporte en outre une première lame de contact 97 d'un contact 96 associé au bouton-poussoir 16 placé à 6 h. Cette première lame de contact 97 coopère avec une seconde lame de contact 98 placée sur la face opposée du circuit imprimé 60 comme illustré dans la figure 8b. Ce contact 96 est également illustré en coupe dans la figure 2.
Comme illustré schématiquement dans la figure 8b, le circuit imprimé 60 porte notamment du côté fond un circuit de réception 62 des signaux radiofréquences ou circuit RF, un microprocesseur 63 chargé de l'extraction des données de positionnement et de navigation contenues dans les signaux radiofréquences provenant des satellites ainsi qu'une mémoire EEPROM ou mémoire FLASH 64 permettant notamment la mémorisation de certains paramètres nécessaires à l'acquisition des satellites (tels les codes pseudo-aléatoire des divers satellites). On retrouve par ailleurs sur cette face du module électronique 6 l'élément de transmission infrarouge 85 mentionné plus haut.
On ne s'attardera pas ici sur la réalisation particulière de l'électronique permettant l'extraction de données de positionnement et de navigation. L'homme du métier pourra par exemple se référer à la vaste littérature technique relative aux composants GPS disponibles sur le marché.
Les figures 8a et 8b montrent d'autre part un point d'excitation, désigné 65, auquel est relié le conducteur d'excitation 25 de l'antenne 20, ainsi qu'un point de masse 66 auquel est relié le plan de masse 23 de l'antenne 20. Plus particulièrement, le point de masse 66 comportant deux orifices de contacts 66a et 66b permettant de recevoir les deux pieds 26a et 26b du plan de masse de l'antenne 20.
Selon la présent invention, il est en outre prévu des moyens de protection permettant de protéger l'antenne 20 et les circuits associés à cette antenne (partie électronique RF, circuit amplificateur d'entrée, etc.) contre des décharges électrostatiques. Ces moyens de protection comprennent avantageusement, réalisé sur le module électronique 6 du côte fond comme illustré dans la figure 8b, un serpentin imprimé désigné 70 formant un circuit résonant relié électriquement par ses extrémités 70a et 70b entre les conducteurs d'excitation 25 et de masse 26 de l'antenne. La première extrémité 70a du serpentin imprimé 70 est ainsi reliée au point d'excitation 65 de l'antenne et l'autre extrémité 70b est reliée électriquement (cette connexion n'étant pas visible sur la figure 8b) au point de masse 66.
En référence aux figures 9a à 9e, on décrira maintenant brièvement la structure employée pour blinder les divers composants électroniques du module 6. La figure 9a montre ainsi le module électronique 6 du côté glace ainsi que le dispositif d'affichage 5 connecté au module électronique 6 par l'intermédiaire du connecteur flexible 50 relié aux bornes de connexion 55 aménagées sur le circuit imprimé 60 du côté glace. Comme illustré dans la figure 2, ce connecteur flexible 50 permet au dispositif d'affichage 5 d'être disposé, après repliement, sur la face supérieure du module électronique 6 une fois que ceux-ci sont montés dans la montre-bracelet 1.
Le blindage des composants du côté glace, à savoir notamment le microprocesseur horloger 61, est réalisé au moyen d'une première plaque métallique étampée 100 solidaire (par exemple par soudage) du circuit imprimé 60 et recouvrant sensiblement toute la surface de ce circuit imprimé 60. Cette première plaque métallique 100 comporte en outre un rebord 100a replié vers la surface du circuit imprimé 60 et permettant de former une ouverture en forme de fente aussi étroite que possible au travers de laquelle passe le connecteur flexible 50 du dispositif d'affichage 5. Cette fente étroite a pour objet d'améliorer l'effet de blindage et produire un effet de couplage capacitif maximum contre la masse des signaux sortant du module électronique 6 vers le dispositif d'affichage 5, ce qui contribue à réduire grandement la transmission des perturbations électromagnétiques du module électronique 6 vers l'extérieur du blindage.
Des portions 100b et 100c de la première plaque métallique 100 sont par ailleurs repliées en direction de la glace pour servir notamment d'appui et de butée de positionnement pour le dispositif d'affichage 5 lorsque celui-ci est replié sur le module électronique 6. On notera que la paire de connecteurs 57 de la feuille électroluminescente (non représentée dans cette figure) traverse la plaque métallique 100 par une ouverture ménagée au voisinage de l'une des portions 100b.
Le blindage des composants du côté fond, à savoir notamment le circuit RF 62, le microprocesseur 63 et la mémoire FLASH 64, est réalisé au moyen de trois autres plaques métalliques étampées désignées 102, 104 et 106. La figure 9b montre une partie du blindage côté fond. Le circuit RF 62 est ainsi couvert par une seconde plaque métallique étampée 102 solidaire du circuit imprimé 60. Une troisième plaque métallique étampée ou cadre 104, également solidaire du circuit imprimé 60, recouvre quant à elle le microprocesseur 63 chargé de l'extraction des données de positionnement et de navigation ainsi que la mémoire FLASH 64. Cette troisième plaque métallique étampée 104 ainsi que la seconde 102 servent de support à une quatrième plaque métallique étampée 106, illustrée dans la figure 9d, recouvrant sensiblement toute la surface du circuit imprimé 60 du côté fond et permettant de blinder de manière adéquate l'ensemble des composants électroniques. Cette quatrième plaque métallique 106 repose sur les seconde et troisième plaques 102 et 104, des extrémités 106a de cette quatrième plaque 106 étant repliées sur la périphérie des plaques 102 et 104. Cette quatrième plaque métallique 106 est disposée de la sorte de manière à pouvoir être aisément retirée le cas échéant afin d'accéder aux composants électroniques situés en-dessous ainsi qu'à des bornes de tests (non représentées) aménagées sur cette face du circuit imprimé 60.
On comprendra que de nombreuses modifications pourraient être apportées à la structure de blindage qui vient d'être décrite. Ce qui vient d'être décrit au sujet du blindage des composants ne doit donc nullement être considéré comme une limitation de la portée de l'invention.
On comprendra de manière générale que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées au mode de réalisation décrit dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, la présente invention n'est pas limitée à une montre-bracelet ni à un instrument portable comprenant une antenne de type patch. Cette antenne patch constitue néanmoins un exemple d'antenne parfaitement adapté à la réception de signaux de positionnement par satellites et dont la construction est très simple et peu coûteuse.
On comprendra par ailleurs que l'utilisation de l'élément 8 formant cercle d'emboítage n'est pas strictement nécessaire et que le choix des matériaux utilisés pour la réalisation des divers éléments d'habillage et de construction n'est donnée qu'à titre d'exemple uniquement.

Claims (14)

  1. Instrument électronique portable, telle une montre-bracelet (1), comprenant :
    un boítier (2) renfermant un module électronique (6) et un dispositif d'affichage (5) ;
    une glace (3) ajustée sur ledit boítier (2) ;
    une source d'alimentation (10) en énergie électrique logée dans ledit boítier (2) et alimentant ledit module électronique (6) et ledit dispositif d'affichage (5) ; et
    une antenne (20) de réception et/ou d'émission de signaux radiofréquences connectée électriquement au dit module électronique (6),
       caractérisé en ce que ledit boítier (2) comporte
    un corps d'habillage (4) comprenant un fond (4a) et des parois latérales (4b); et
    un élément formant lunette (7) ajusté sur ledit corps d'habillage (4) et supportant ladite glace (3),
       et en ce que ladite antenne (20) repose sur une face extérieure (7a) dudit élément formant lunette (7).
  2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément formant lunette (7) est ajusté de manière étanche sur ledit corps d'habillage (4).
  3. Instrument selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément formant cercle d'emboítage (8) disposé entre ledit élément formant lunette (7) et ledit fond (4a), ledit module électronique (6) et ledit dispositif d'affichage (5) étant enfermés entre ledit élément formant lunette (7) et ledit élément formant cercle d'emboítage (8).
  4. Instrument selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément formant cercle d'emboítage (8) et ledit élément formant lunette (7) sont rendus solidaires l'un de l'autre de manière à former un sous-ensemble pouvant être monté et démonté dudit corps d'habillage (4).
  5. Instrument selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit élément formant cercle d'emboítage (8) est maintenu dans ledit fond (4a) par des moyens de fixation (40, 42).
  6. Instrument selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps d'habillage (4) est en matériau métallique et en ce que ledit élément formant lunette (7) est en matériau plastique.
  7. Instrument selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une face intérieure (7b) dudit élément formant lunette (7) est métallisée et est connectée électriquement au dit corps d'habillage (4) en matériau métallique.
  8. Instrument selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément d'habillage (11) en matériau métallique de forme essentiellement annulaire ajusté sur ledit élément formant lunette (7), cet élément d'habillage de forme annulaire (11) présentant une ouverture (11a) à l'intérieure de laquelle est logée ladite antenne (20).
  9. Instrument selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un couvercle de protection (9) en matériau diélectrique ajusté sur ledit élément formant lunette (7) et recouvrant ladite antenne (20).
  10. Instrument selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite antenne (20) est une antenne de type patch comprenant un élément radiant (21) séparé d'un plan de masse (23) par un diélectrique (22) et connecté électriquement au dit module électronique (6) par un conducteur d'excitation (25),
       ledit plan de masse (23) reposant sur ladite face extérieure (7a) dudit élément formant lunette (7) et étant connecté électriquement au dit module électronique (6) par un conducteur de masse (26).
  11. Instrument selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit plan de masse (23) est formé d'une plaque de métal étampée comportant au moins un pied replié (26a, 26b) hors dudit plan de masse et reliant directement ledit plan de masse (23) au dit module électronique (6), ce pied (26a, 26b) formant ledit conducteur de masse (26) de l'antenne.
  12. Instrument selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que ladite antenne (20) est disposée à 12 heures par rapport au dit dispositif d'affichage (5) et en position inclinée par rapport au plan (Π) dans lequel se trouve ledit dispositif d'affichage (5).
  13. Instrument selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que ledit module électronique (6) comporte un circuit imprimé (60) sur lequel est connectée ladite antenne (20),
       et en ce que ledit instrument comporte en outre des moyens de protection (70) permettant de protéger l'antenne (20) et les circuits associés à cette antenne (20) contre des décharges électrostatiques, ces moyens de protection comprenant un serpentin imprimé (70) connecté électriquement par ses extrémités (70a, 70b) entre lesdits conducteurs d'excitation (25) et de masse (26) de l'antenne.
  14. Instrument selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fond (4a) et lesdites parois latérales (4b) sont réalisés d'une pièce.
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