(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する基板と、
前記基板上において、前記凹部を介して離間配置された複数の金属層と、
前記凹部内に並列配置され、前記複数の金属層間の電気的結合を制御する複数の接点対を含む接点群と、
前記接点群を機械的に駆動して、各接点対を接触状態および非接触状態のいずれかの状態に切り換える駆動部と、
一端が前記駆動部に連結され、他端側に複数の梁を有すると共に、前記接点対の配列方向に沿って前記凹部内を摺動可能な可動部材とを備え、
前記基板と平行な面において、前記凹部は、前記可動部材および前記梁の形状に倣った凹凸形状を有し、
各接点対は、前記凹部の壁面に設けられた固定接点と、前記可動部材の梁に設けられた可動接点とを有し、かつ
前記接点群に対応する領域では、前記可動部材と前記梁が金属膜で被覆されている
送受信素子。
【請求項２】
前記駆動部は、前記接点群と電気的に絶縁されている
請求項１に記載の送受信素子。
【請求項３】
前記駆動部は、前記接点群と同一面内で、かつ前記複数の金属層の配置領域よりも外側の領域に設けられている
請求項１に記載の送受信素子。
【請求項４】
前記複数の金属層および前記接点群が誘電体層の一面側に設けられると共に、前記誘電体層の他方の面側が接地されたアンテナとして機能する
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の送受信素子。
【請求項５】
前記複数の金属層はそれぞれ平板状である
請求項４に記載の送受信素子。
【請求項６】
前記複数の金属層の平面形状はそれぞれ矩形状であり、
前記複数の金属層は、各矩形状の辺同士を対向させて給電方向に沿って配置され、
前記接点群は前記辺同士の間に設けられている
請求項５に記載の送受信素子。
【請求項７】
前記複数の金属層は、給電方向に沿った方向とこれに直交する方向との２方向に沿って２次元配置されている
請求項５に記載の送受信素子。
【請求項８】
前記複数の金属層は、給電点を中心として対称性を有する
請求項５に記載の送受信素子。
【請求項９】
前記複数の金属層は、各平面形状が互いに略同一な三角形状であると共に、複数の列に沿って互いに同一の向きに配置され、
給電点側からｎ列目（ｎは１以上の整数）には、ｎ個の金属層が配置され、かつ
前記接点群は前記複数の金属層の各頂点同士の間に設けられている
請求項８に記載の送受信素子。
【請求項１０】
前記複数の金属層はそれぞれ円筒状である
請求項４に記載の送受信素子。
【請求項１１】
前記駆動部は、前記接点群における前記複数の接点対を一括駆動する
請求項１に記載の送受信素子。
【請求項１２】
前記駆動部は、ＭＥＭＳアクチュエータを含む
請求項１に記載の送受信素子。
【請求項１３】
前記ＭＥＭＳアクチュエータは、ラテラル駆動による静電ＭＥＭＳアクチュエータである
請求項１２に記載の送受信素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ制御により周波数特性を変更可能なアンテナとして好適な送受信素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、送受信回路では、より多くの周波数に対応し、かつダイバーシティやビームフォーミングへの対応も要求されており、並列化すべきアンテナの数が増える傾向にある。アンテナは、送受信回路における回路面積の大部分を占める大型部品であるため、アンテナ数の増加は回路面積を大幅に増加させるため望ましくない。そこで、リコンフィギュラブルアンテナと呼ばれるアンテナの開発が進められている。リコンフィギュラブルアンテナは、例えば誘電体層上に、放射部（輻射部）となる複数の金属パターンを配し、これら金属パターン間の電気的結合をスイッチによって制御することにより放射部の電気長を変更可能となっている。
【０００３】
このようなリコンフィギュラブルアンテナは、周波数（放射周波数）を任意に切り換え制御できるタイプと、指向性を任意に制御できるタイプとに大別される。これらのうち周波数を切り換え制御するもの（例えば特許文献１）は、放射部の電気長に応じた周波数において電磁波を放射する。一般にアンテナでは、１の電気長に対して、基本周波数（ω）の整数倍の周波数（ω，２ω，３ω，…）を放射するが、リコンフィギュラブルアンテナでは、その電気長をスイッチ制御により変更可能であるため、互いに整数倍の関係にない周波数でも一つのアンテナで送受信することができる。従って、アンテナスペースの縮小化が可能となる。
【０００４】
例えば非特許文献１には、モノポールアンテナの一部にＭＯＳＦＥＴスイッチを設け、外部からの制御信号によって状態１（０．８ＧＨｚ、０．９ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ）と、状態２（１．８ＧＨｚ、１．９ＧＨｚ、２．１ＧＨｚ、５．０ＧＨｚ）とを切り換え可能なリコンフィギュラブルアンテナが開示されている。尚、例えば状態１では、０．８ＧＨｚと０．９ＧＨｚとは互いに整数倍の関係ではないが、これは、共振周波数の帯域を広く設計し、近い周波数を１つの共振周波数でまかなっているためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ２００９／０２０７０９１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Helen K.Pan、他５名（Intel Corporation，University of Illinois at Urbana-Champaign）「Reconfigurable Antenna Implementation in Multi-radio Platform」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記のようなリコンフィギュラブルアンテナでは、スイッチの設置スペースとして、金属パターン同士の間に間隙が設けられるため、金属パターン同士を導通した場合、その間隙部分により放射特性の帯域が狭まると共に、放射パターンに歪みが生じるという問題がある。また、スイッチ制御用の配線等を含む駆動回路からの電磁放射により、アンテナの指向性を悪化させるという問題もある。これを避けるために、スイッチ自体を金属パターンの外側に置くことが考えられるが、この場合、上記の間隙による影響が避けられない。また極端に偏ったスイッチの配置は、アンテナの指向性を悪化させるので、間隙部分の両端近くにスイッチを配置する手法も考えられる。但し、この場合には、上記の間隙による影響を避けられず、またスイッチの駆動回路が増加してしまう。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、放射特性を良好に保持しつつ、複数パターンの周波数切り換えが可能な送受信素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の送受信素子は、凹部を有する基板と、基板上において前記凹部を介して離間配置された複数の金属層と、凹部内に並列配置され、複数の金属層間の電気的結合を制御する複数の接点対を含む接点群と、接点群を機械的に駆動して、各接点対を接触状態および非接触状態のいずれかの状態に切り換える駆動部と、一端が駆動部に連結され、他端側に複数の梁を有すると共に、接点対の配列方向に沿って凹部内を摺動可能な可動部材とを備えたものである。基板と平行な面において、凹部は、可動部材および梁の形状に倣った凹凸形状を有し、各接点対は、凹部の壁面に設けられた固定接点と、可動部材の梁に設けられた可動接点とを有し、かつ接点群に対応する領域では、可動部材と梁が金属膜で被覆されている。
【００１０】
本発明の送受信素子では、駆動部が接点群を駆動すると、各接点対が接触状態または非接触状態に切り換えられ、各金属層間の電気的結合が制御される。これにより、互いに導通した金属層全体において、その電気長に応じた周波数で電波の送受信がなされる。ここで、上記のような接点群の駆動を機械的に行うことにより、駆動回路を各金属層から離隔して配置することができるため、駆動回路から生じる電磁放射の影響が抑制される。また、各金属層間に物理的な間隙があると、所望の放射特性を得にくいが、接点群として複数の接点対が並列配置されていることにより、各金属層間ではそのような間隙が微小化される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の送受信素子によれば、複数の金属層間の電気的結合を制御するスイッチにおいて、駆動部が接点群を機械的に駆動するので、駆動回路に起因する電磁放射を抑制することができる。またその接点群において、複数の接点対が並列配置されているので、各金属層間の物理的な間隙を微小化して、所望の放射特性を得易くなる。よって、放射特性を良好に保持しつつ、複数パターンの周波数切り換えが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図２】図１に示したリコンアンテナのＩ−Ｉ線における矢視断面図である。
【図３】図１に示したリコンアンテナの領域II付近の構成を表す平面図であり、（Ａ）は開状態，（Ｂ）は閉状態をそれぞれ示す。
【図４】図１に示したリコンアンテナの作用を説明するための模式図である。
【図５】比較例１，２に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図６】図１に示したリコンアンテナの放射特性を説明するための模式図である。
【図７】実施例１の周波数および反射強度の関係を示す特性図である。
【図８】変形例１に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図９】図８に示したリコンアンテナの作用を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図１１】図１０に示したリコンアンテナの作用を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図１３】図１２に示したリコンアンテナの作用を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図１５】図１４に示したリコンアンテナの作用を説明するための模式図である。
【図１６】実施例２の周波数および反射強度の関係を示す特性図である。
【図１７】比較例３に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図１８】変形例２に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図である。
【図１９】図１８に示したリコンアンテナの作用を説明するための模式図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係るリコンアンテナの概略構成を表す平面図で    ある。
【図２１】図２０に示したリコンアンテナの作用を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（金属パターンを直列配置したリコンアンテナの例）
２．変形例１（第１の実施の形態の他の例）
３．第２の実施の形態（金属パターンを２次元配置した例）
４．第３の実施の形態（モノポールアンテナの例）
５．第４の実施の形態（ボウタイアンテナの例）
６．変形例２（第４の実施の形態の他の例）
７．第５の実施の形態（三角形状の金属パターンを２次元配置した例）
８．適用例（送受信素子を用いた電子機器の例）
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
［リコンアンテナ１の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るリコンフィギュラブルアンテナ（以下、リコンアンテナ１と称する）の概略構成を表したものである。図２は、図１のＩ−Ｉ線における矢視断面図である。リコンアンテナ１は、スイッチ制御により複数パターンの周波数切り換えが可能なパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）である。このリコンアンテナ１は、例えば、誘電体層１１０の表面の所定の領域に、互いに離間配置された２つの金属パターン１３ａ，１３ｂを有している。そのうち一方の金属パターン（ここでは金属パターン１３ａ）に給電点１２が設けられ、給電方向Ｅに沿って電流（電圧）が供給されるようになっている。金属パターン１３ａ，１３ｂ間には、接点群１０が配置されており、この接点群１０はプッシュロッド３０を介して、接点群１０を駆動する駆動部２０と連結されている。これらの接点群１０、駆動部２０およびプッシュロッド３０が、金属パターン１３ａ，１３ｂ間の電気的結合を制御するスイッチとして機能する。誘電体層１１０の裏面にはグランド層１１１が形成され、接地されている。
【００１５】
基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板の表面をシリコン窒化膜（ＳｉＮ）およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）等の絶縁膜で被覆してなる誘電体基板である。
【００１６】
金属パターン１３ａ，１３ｂは、リコンアンテナ１における放射部（輻射部）として機能し、例えば金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属膜を含むものである。この金属膜と基板１１との間には、密着層としてチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）等の薄膜が形成されていてもよい。あるいは、金属パターン１３ａ，１３ｂは、例えば白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を含んでいてもよい。本実施の形態では、これらの金属パターン１３ａ，１３ｂの平面形状が例えば矩形状となっており、金属パターン１３ａ，１３ｂは、その矩形状の１辺同士を対向させて、給電方向Ｅに沿って直列に配置されている。また、ここでは、金属パターン１３ａ，１３ｂは、後述の可動接点１４ａおよび固定接点１４ｂと同様、チタン層上に金層を設けた積層膜となっている。
【００１７】
このような金属パターン１３ａ，１３ｂ同士は、誘電体層１１０上に離間配置されることで電気的な絶縁状態にあるが、接点群１０による開動作（オフ動作）および閉動作（オン動作）の切り換え（詳細は後述）により、電気的結合が制御されるようになっている。具体的には、金属パターン１３ａ，１３ｂ間が電気的に絶縁されている場合、金属パターン１３ａのみが放射部（放射部１１Ａ）となる。金属パターン１３ａ，１３ｂ間が電気的に導通している場合には、金属パターン１３ａから金属パターン１３ｂにかけての金属パターン全体の領域が放射部（放射部１１Ｂ）となる。
【００１８】
接点群１０は、複数の接点対１０ａを並列配置してなるものである。例えば、これら複数の接点対１０ａは、金属パターン１３ａ，１３ｂ同士の各対向辺に沿って、かつ金属パターン１３ａ，１３ｂ間の間隙のほぼ全域に渡って配列している。接点群１０は、その接点対１０ａの配列方向に延在するプッシュロッド３０の一端側に設けられている。
【００１９】
駆動部２０は、アクチュエータ２０ａとこのアクチュエータ２０ａを駆動する駆動回路２０ｂとを有するものである。アクチュエータ２０ａとしては、例えばＭＥＭＳ技術を用いて加工されたＭＥＭＳアクチュエータ、特にラテラル駆動を用いた静電アクチュエータが好適に用いられる。
【００２０】
プッシュロッド３０は、その一端が駆動部２０に連結され、他端側に接点群の一部（具体的には、後述する接点梁３０ａ，可動接点１４ａ）を有するものである。
【００２１】
以下、このような接点群１０（接点対１０ａ）、駆動部２０およびプッシュロッド３０の具体的な構成について、図３（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。図３（Ａ），（Ｂ）は、図１の領域II付近（接点群１０および金属パターン１３ａ，１３ｂと駆動部２０との境界付近）を詳細に表したものであり、図３（Ａ）はオフ状態、図３（Ｂ）はオン状態をそれぞれ示す。
【００２２】
本実施の形態では、金属パターン１３ａ，１３ｂ同士の間隙は、プッシュロッド３０を摺動可能に収容するキャビティ１１ａとなっている。プッシュロッド３０は、接点対１０ａの配列方向（動作軸Ｚ）に沿って延在する棒状部材であり、動作軸Ｚと直交する方向に向かって張り出す複数の接点梁３０ａを有している。また、キャビティ１１ａの壁面、即ち金属パターン１３ａ，１３ｂ同士の各対向面は、プッシュロッド３０および接点梁３０ａの形状に倣って凹凸構造（櫛歯状構造）を有している。金属パターン１３ａ，１３ｂは、その凹凸構造と張り出した接点梁３０ａとが噛み合うように、プッシュロッド３０および接点梁３０ａを挟み込むようにして配置されている。
【００２３】
プッシュロッド３０および接点梁３０ａは、例えば基板１１と同等の構成の基材の表面が、可動接点１４ａおよび固定接点１４ｂと同様の材料等よりなる金属膜１３０により被覆されたものである。但し、プッシュロッド３０が金属膜１３０で被覆されているのは、金属パターン１３ａ，１３ｂに対応する領域（放射部１１Ａ，１１Ｂ）のみである。
【００２４】
キャビティ１１ａの壁面、即ち金属パターン１３ａ，１３ｂにおける各凹凸面には、接点対１０ａの一部となる固定接点１４ｂが複数、互いに並列に設けられている。他方、プッシュロッド３０の各接点梁３０ａには、その各固定接点１４ｂに対向するように、可動接点１４ａが設けられている。これらの接点梁３０ａ、可動接点１４ａおよび固定接点１４ｂが１つの接点対１０ａとなる。接点対１０ａでは、プッシュロッド３０の摺動（動作軸Ｚに沿った位置変動）により、可動接点１４ａおよび固定接点１４ｂの接触状態（オン状態）と非接触状態（オフ状態）とが切り換えられる。
【００２５】
尚、このようなキャビティ１１ａは、基板１１を、例えばリソグラフィとドライエッチングを用いたＭＥＭＳ技術を用いて加工することにより形成することができる。また、このエッチングと同時に、プッシュロッド３０および接点梁３０ａを形成する（取り出す）。このようにして基板１１にキャビティ１１ａを形成した後、基板１１の表面に金属パターン１３ａ，１３ｂを成膜すると共に、接点梁３０ａおよびプッシュロッド３０の所定の領域に金属膜１３０を成膜すればよい。
【００２６】
可動接点１４ａおよび固定接点１４ｂは、例えばチタン層上に金層を積層した積層膜である。このような積層膜は、例えばスパッタとフォトリソグラフィにより形成することができ、各層の厚みは、例えばチタン０．１μｍ、金２．０μｍである。
【００２７】
駆動部２０では、上記のようなキャビティ１１ａが延在形成されており、このキャビティ１１ａ内にアクチュエータ２０ａが配設されている。即ち、アクチュエータ２０ａは、接点群１０と同一の基板１１内に形成されており、プッシュロッド３０に連結されている。但し、この駆動部２０に対応する領域でのプッシュロッド３０（詳細にはプッシュロッド３０の接点群１０とアクチュエータ２０ａとの間の部分）には、金属膜１３０が形成されておらず、例えば基板１１と同一材料よりなる基材が露出している。即ち、駆動部２０は、放射部１１Ａ，１１Ｂの外側の領域に設けられ、接点群１０とアクチュエータ２０ａとは、電気的に絶縁された状態で、プッシュロッド３０によって物理的に連結されている。駆動部２０において、アクチュエータ２０ａの駆動回路２０ｂは、アクチュエータ２０ａの更に外側の領域に設けられ、接点群１０ａおよび金属パターン１３ａ，１３ｂと十分に離隔して配置されている。
【００２８】
アクチュエータ２０ａは、プッシュロッド３０と同一の動作軸（動作軸Ｚ）に沿って摺動する可動電極２１と、基板１１に固定された固定電極２２とを有し、静電力によって可動電極２１を動作軸Ｚに沿って変位させる、いわゆるラテラル駆動による静電ＭＥＭＳアクチュエータである。
【００２９】
可動電極２１および固定電極２２はそれぞれ、櫛歯状の電極であり、互いに噛み合わせられて配置されている。これらの可動電極２１および固定電極２２は、例えば次のようにして形成する。即ち、基板１１を、エッチングおよびリソグラフィ技術を用いて３次元加工して櫛歯状の基材を形成した後、その表面に上記可動接点１４ａおよび固定接点１４ｂと同様の金属膜（金およびチタンによる積層膜）で被覆することにより形成することができる。また、可動電極２１は、プッシュロッド３０と連結あるいは一体的に形成されており、可動電極２１の摺動動作に伴ってプッシュロッド３０が摺動するようになっている。
【００３０】
尚、ここでは、アクチュエータ２０ａとしては、静電アクチュエータに限らず、ＭＥＭＳ機能を利用した他の駆動方式によるアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータ、電磁アクチュエータ、バイメタルアクチュエータ等も適用可能である。
【００３１】
［リコンアンテナ１の作用］
（周波数切り換え作用）
本実施の形態では、図１に示したように、接点群１０を挟んで２つの金属パターン１３ａ，１３ｂが配置され、これらの金属パターン１３ａ，１３ｂ間の電気的結合が接点群１０におけるオフ動作およびオン動作の切り換えによって制御される。具体的には、オフ動作の際には、金属パターン１３ａ，１３ｂ間が電気的に絶縁され、給電点１２を含む金属パターン１３ａにおいてのみ電磁波が放射される（放射部１１Ａが機能する）。他方、オン動作の際には、金属パターン１３ａ，１３ｂ間が電気的に導通し、金属パターン１３ａから金属パターン１３ｂにかけての金属パターン全体において、電磁波が放射される（放射部１１Ｂが機能する）。
【００３２】
ここで、リコンアンテナ１では、その電気長に応じた周波数で電磁波が放射される。例えば、図４（Ａ）に示したように、オフ動作の際には、放射部１１Ａの電気長λAに応じた周波数ｆAで電磁波が放射される。一方、図４（Ｂ）に示したように、オン動作の際には、放射部１１Ｂの電気長λBに応じた周波数ｆBで電磁波が放射される。例えば、ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）からなるプリント基板上に、金属パターン１３ａ，１３ｂを形成した場合、λA＝１．１，λB＝１．５とすると、ｆA＝６０ＧＨｚ，ｆB＝５０ＧＨｚの２種類の周波数（基本周波数）が得られる。
【００３３】
また、アンテナにおいて放射可能な周波数は、基本周波数とこの基本周波数の整数倍の周波数となる。そのため、本実施の形態では、周波数ｆA，ｆBとそれらの整数倍の周波数（ｆA，２ｆA，３ｆA，…、およびｆB，２ｆB，３ｆB，…）を放射可能となる。即ち、接点群１０によって２つの金属パターン１３ａ，１３ｂ間の電気的結合を制御することにより、２種類の周波数ｆA，ｆBに基づく周波数切り換えが可能となる。
【００３４】
（放射特性に対する作用）
ここで、図５（Ａ）に比較例１に係るリコンアンテナ１００、図５（Ｂ）に比較例２に係るリコンアンテナ１０２を示す。リコンアンテナ１００，１０２は、本実施の形態と同様、離間配置された２つの金属パターン１００Ａ，１００Ｂ間の電気的結合を、スイッチ１０１を用いて制御することにより、２種類の周波数に基づく周波数切り換えを行うものである。
【００３５】
但し、リコンアンテナ１００では、金属パターン１００Ａ，１００Ｂ間の間隙の中央付近にのみ、１つのスイッチ１０１が設けられた構造となっている。そのため、リコンアンテナ１００では、金属パターン１００Ａ，１００Ｂ間を導通した場合の放射部における放射面（放射面Ｓ１００）には、大きな切欠きＸ１が形成される。このような切欠きＸ１が生じると、放射特性の帯域が狭まると共に、放射パターンに歪みが生じてしまう。また、スイッチ１０１には、スイッチ制御のための駆動回路ＤＣが接続されるため、この駆動回路ＤＣによる電磁波放射Ｘ２の影響を受け、その結果、指向性が悪化してしまう。即ち、放射面Ｓ１００では、金属パターン１００Ａ，１００Ｂ間を導通した場合の理想的な放射面（放射面ＳＢ）と相違し、所望の放射特性を得ることが難しい。
【００３６】
他方、リコンアンテナ１０２では、金属パターン１００Ａ，１００Ｂ間の間隙の両端付近に１つずつスイッチ１０１が設けられた構造となっている。リコンアンテナ１０２では、スイッチ１０１が外側近くに配置されるため、駆動回路ＤＣを金属パターン１００Ａ，１００Ｂから離れて配置することができる。そのため、上記のような駆動回路ＤＣによる電磁波放射の影響は軽減される。しかしながら、金属パターン１００Ａ，１００Ｂ間を導通した場合の放射部における放射面（放射面Ｓ１０２）において、切欠きＸ１をなくすことはできない。即ち、放射面Ｓ１０２においても、放射面ＳＢと相違し、所望の放射特性を得にくい。
【００３７】
これに対し、本実施の形態では、駆動部２０が接点群１０を機械的に駆動することによって、金属パターン１３ａ，１３ｂ間の電気的結合を制御する。具体的には、図３（Ａ），（Ｂ）に示したようなアクチュエータ２０ａを用いて、以下のようなスイッチ制御動作を行う。
【００３８】
即ち、駆動部２０では、電圧無印加のオフ状態において、閉動作（オン状態への切り換え）の指令を受けると、アクチュエータ２０ａにおける可動電極２１と固定電極２２との間に駆動電圧を印加する。これにより、可動電極２１，固定電極２２間に電磁力が発生し、可動電極２１が固定電極２２に近接するように動作軸Ｚに沿って摺動する。これに伴って、プッシュロッド３０が動作軸Ｚに沿って摺動し、各接点対１０ｄにおいて接触がなされ、オン状態となる（図３（Ｂ））。一方、電圧が印加されたオン状態において、開動作（オフ状態への切り換え）の指令を受けると、可動電極２１と固定電極２２との間への電圧印加を解除する。これにより、可動電極２１，固定電極２２間における電磁力も解除され、可動電極２１は固定電極２２から乖離するように動作軸Ｚに沿って摺動する。これに伴って、プッシュロッド３０が動作軸Ｚに沿って摺動し、接点対１０ｄにおける接触が解除されて、図３（Ａ）の位置に復帰する。尚、駆動回路２０ｂ（図３には図示せず）では、可動電極２１をＧＮＤ、固定電極２２を制御電位にそれぞれ接続してアクチュエータ２０ａを駆動することが望ましい。可動電極２１と接続されプッシュロッド３０をＧＮＤ電位に保つことができるからである。
【００３９】
このように、アクチュエータ２０ａによりプッシュロッド３０が駆動され、このプッシュロッド３０が動作軸Ｚに沿って摺動（変位）すると、この摺動動作によって、接点群１０における各接点対１０ａの接触状態および非接触状態が切り替わる。これにより、金属パターン１３ａ，１３ｂ間の電気的結合が制御される。
【００４０】
即ち、駆動回路２０ｂからの駆動力は、アクチュエータ２０ａにおいて機械運動に変換され、この機械運動がプッシュロッド３０を通じて各接点対１０ａに伝達される。つまり、接点群１０と駆動部２０とを機械的に連結すればよく、電気的に絶縁した状態で配置することができるので、スイッチ制御線等を含む駆動回路２０ｂに起因する電磁放射の影響が抑制される。
【００４１】
また、本実施の形態では、各金属パターン１３ａ，１３ｂ間において、接点群１０として複数の接点対１０ａが並列配置されている。これにより、図６に示したように、金属パターン１３ａ，１３ｂ間を導通した場合の放射部１１Ｂの放射面（放射面ＳＢ0）には、各接点対１０ａの配置間隔等に応じて、切欠きＸ０が複数生じるが、これらの切欠きＸ０は極微小なものであるため、近似的に放射面ＳＢと等価となる。加えて、複数の接点対１０ａを一つの駆動部２０で一括駆動することができるので、接点対毎に駆動部を設ける場合に比べ、駆動回路や制御線の数を大幅に減らすことができる。
【００４２】
更に、本実施の形態では、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、キャビティ１１ａの壁面（金属パターン１３ａ，１３ｂの各対向面）が、プッシュロッド３０および接点梁３０ａの形状に倣った凹凸構造とされ、プッシュロッド３０および接点梁３０ａの表面が金属膜１３０で被覆されている。これにより、図６に示したように、金属パターン１３ａ，１３ｂ間の間隙がより微小化され、放射面ＳＢ0における切欠きＸ０もより微小化される。よって、放射部１１Ｂの放射面ＳＢ0は、理想的な放射面ＳＢにより近づく。
【００４３】
ここで、本実施の形態の実施例（実施例１）として、電磁界シミュレータを用いて、リコンアンテナ１の周波数（ＧＨｚ）に対する反射強度（ｄＢ）を計算した。その結果を図７に示す。但し、破線矢印が示す特性は、金属パターン１３ａ，１３ｂ間を電気的に絶縁した場合（オフ状態）における放射部１１Ａ（電気長λA，周波数ｆA）の特性である。また、実線矢印が示す特性は、金属パターン１３ａ，１３ｂ間を電気的に導通した場合（オン状態）における放射部１１Ｂ（電気長λB，周波数ｆB）の特性である。尚、オフ状態ではλA＝１．１、オン状態ではλB＝１．５とした。また、この実施例１の比較例として、上記比較例２に係るリコンアンテナ１０２についても、同様にして周波数に対する反射強度を計算した。
【００４４】
その結果、実施例１および比較例２のいずれにおいても、オフ状態（電気長λA＝１．１）では、共振周波数は６０ＧＨｚにおいて観測され、オン状態（電気長λB＝１．５）では、５０ＧＨｚ付近で共振を得られることがわかった。これらの結果は、実施例１および比較例２のいずれにおいても、５０ＧＨｚおよび６０ＧＨｚの２種類の基本周波数を有するリコンフィギュラブルアンテナが実現できていることを示している。但し、オン状態においては、実施例１の方が比較例２よりも反射強度のピークが約２ｄＢ大きくなることが確認できた。これは、実施例１の方が比較例２よりもゲイン（利得）が大きく、指向性に優れていることを示している。即ち、複数の接点対１０ａを並列に配置すると共に、これらを機械的に駆動することにより、放射特性が向上することがわかる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、駆動部２０が接点群１０を機械的に駆動して金属パターン１３ａ、１３ｂ間の電気的結合を制御することにより、駆動回路２０ｂを接点群１０から離隔して配置することができ、駆動回路２０ｂからの電磁放射による影響を抑制することができる。また、接点群１０において、複数の接点対１０ａが並列配置されていることにより、金属パターン１３ａ，１３ｂ間の物理的な間隙を減らし、所望の放射特性を得易くなる。よって、放射特性を良好に保持しつつ、複数パターンの周波数切り換え（ここでは、基本周波数ＦA，ＦBに基づく周波数切り換え）が可能となる。
【００４６】
＜変形例１＞
図８は、上記第１の実施形態の変形例に係るリコンフィギュラブルアンテナ（リコンアンテナ２）の概略構成を表すものである。リコンアンテナ２は、上記リコンアンテナ１と同様、給電方向Ｅに沿って複数の矩形状の金属パターンが接点群１０を介して直列に配置されてなるパッチアンテナである。また、接点群１０はプッシュロッド３０を介して駆動部２０Ａ，２０Ｂと連結され、機械的駆動により各接点対１０ａにおける接触状態および非接触状態が切り換えられるようになっている。尚、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。
【００４７】
但し、本変形例のリコンアンテナ２では、計３つの金属パターン１３ａ〜１３ｃが互いに離間配置されており、金属パターン１３ａ，１３ｂ間および金属パターン１３ｂ，１３ｃ間に、接点群１０がそれぞれ設けられている。また、これらの接点群１０のそれぞれに駆動部２０Ａ，２０Ｂが連結されている。駆動部２０Ａ，２０Ｂは、上述の駆動部２０と同様、プッシュロッド３０に連結されたアクチュエータ２０ａとこれを駆動する駆動回路２０ｂとを有する。
【００４８】
金属パターン１３ａ〜１３ｃ同士は、誘電体層上に離間配置されることで電気的な絶縁状態にあるが、上記第１の実施の形態と同様、各接点群１０による開動作（オフ動作）および閉動作（オン動作）の切り換えにより、電気的結合が制御されるようになっている。また、金属パターン１３ａ，１３ｂ間の電気的結合状態に応じて、放射部１１Ａおよび放射部１１Ｂのいずれかが機能する。但し、本変形例では、更に金属パターン１３ｂ，１３ｃ間を導通させることにより、金属パターン１３ａ〜１３ｃにかけての領域が放射部（放射部１１Ｃ）として機能する。
【００４９】
本変形例では、接点群１０を介して３つの金属パターン１３ａ〜１３ｃが配置され、金属パターン１３ａ，１３ｂ間および金属パターン１３ｂ，１３ｃ間の各電気的結合が接点群１０によって制御される。この際、図９（Ａ）に示したように、いずれの金属パターン間も電気的に絶縁されている場合には、放射部１１Ａの電気長λAに応じた周波数ｆAで電磁波が放射される。一方、図９（Ｂ）に示したように、駆動部２０Ａが対応する接点群１０を駆動して、金属パターン１３ａ，１３ｂ間を電気的に導通した場合には、放射部１１Ｂの電気長λBに応じた周波数ｆBで電磁波が放射される。更に、図９（Ｃ）に示したように、駆動部２０Ａ，２０Ｂの両方が、それぞれ対応する接点群１０を駆動して、金属パターン１３ａ，１３ｂ間および金属パターン１３ｂ，１３ｃ間を電気的に導通した場合には、放射部１１Ｃの電気長λCに応じた周波数ｆCで電磁波が放射される。これにより、本変形例では、周波数ｆA，ｆB，ｆCとそれらの整数倍の周波数（ｆA，２ｆA，３ｆA，…、ｆB，２ｆB，３ｆB，…、およびｆC，２ｆC，３ｆC，…）を放射可能となる。即ち、３種類の周波数ｆA，ｆB，ｆCに基づく周波数切り換えが可能となる。
【００５０】
このように、誘電体層上に離隔配置する金属パターンの数は上記第１の実施の形態で説明したような２つに限らず、本変形例のように３つであってもよく、あるいは４つ以上であってもよい。いずれの場合にも、各金属パターン間にそれぞれ接点群を配置し、接点群毎に機械的駆動を可能とする駆動部を設けるようにすれば、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。但し、金属パターン数が増え、切り換え可能な周波数が多くなる程、その分スイッチの設置数も増えるため、接点群の機械的駆動および接点対の並列配置による上記効果は、より有効である。
【００５１】
また、本変形例のように、３つ以上の金属パターンを有する場合、接点群１０の数が２つ以上配置されることとなるが、そのような場合には、給電点１２側の接点群１０から順に重畳的に駆動して、オフ状態からオン状態へ切り換えていけばよい。また、このような駆動手順は、以下に説明する実施の形態および変形例においても同様である。
【００５２】
＜第２の実施の形態＞
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るリコンフィギュラブルアンテナ（リコンアンテナ３）の概略構成を表すものである。リコンアンテナ３は、上記第１の実施の形態に係るリコンアンテナ１と同様、複数パターンの周波数切り換えが可能なパッチアンテナであり、離隔配置された複数の金属パターン１５ａ〜１５ｃ間に接点群１０を配置したものである。また、接点群１０はプッシュロッド３０を介して駆動部と連結され、機械的駆動により各接点対１０ａにおける接触状態および非接触状態が切り換えられるようになっている。尚、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。
【００５３】
但し、本実施の形態では、金属パターン１５ａ〜１５ｃが、給電方向Ｅに沿った方向ｄ１と給電方向Ｅに直交する方向ｄ２との２方向に沿って２次元配置されている。具体的には、方向ｄ１に沿って、給電点１２の側から、金属パターン１５ａ、金属パターン１５ｂおよび金属パターン１５ｃがこの順に配置されている。また、方向ｄ２に沿って、金属パターン１５ａが２つ、金属パターン１５ｂが３つ、金属パターン１５ｃが４つ、それぞれ配置されている。ここでは、金属パターン１５ａ同士、金属パターン１５ｂ同士および金属パターン１５ｃ同士はそれぞれ、互いに同時に導通されるようになっている。即ち、方向ｄ２に沿って配列した金属パターン毎に電気的結合が制御されるようになっている。図１０では、便宜上、金属パターン１５ａ〜１５ｃに対応させて、各パターン上に符号「Ａ」〜「Ｃ」を付している。
【００５４】
これらの金属パターン１５ａ〜１５ｃ同士の間隙には、接点群１０が設けられている。但し、接点群１０は全ての間隙に配置されている訳ではなく、方向ｄ１に沿って隣り合う金属パターン同士の間（異なる金属パターン間）あるいは、方向ｄ２に沿って隣り合う金属パターン同士の間（同一の金属パターン間）に設けられている。
【００５５】
各接点群１０は、方向ｄ１，ｄ２毎にそれぞれ異なる駆動部２０Ａ１〜２０Ｃ１，２０Ａ２〜２０Ｃ２に連結されている。具体的には、給電点１２と金属パターン１５ａとの間の接点群１０は駆動部２０Ａ１、金属パターン１５ａ，１５ｂ間の接点群１０は駆動部２０Ｂ１、金属パターン１５ｂ，１５ｃ間の接点群１０は駆動部２０Ｃ１にそれぞれ連結されている。また、金属パターン１５ａ同士の間の接点群１０は駆動部２０Ａ２、金属パターン１５ｂ同士の間の接点群１０は駆動部２０Ｂ２、金属パターン１５ｃ同士の間の接点群１０は駆動部２０Ｃ２にそれぞれ連結されている。これらの駆動部２０Ａ１〜２０Ｃ１，２０Ａ２〜２０Ｃ２はそれぞれ、上記第１の実施の形態の駆動部２０と同様、プッシュロッド３０に連結されたアクチュエータ２０ａと、これを駆動する駆動回路２０ｂを有している。
【００５６】
本実施の形態では、上記のように金属パターン１５ａ〜１５ｃが、給電方向Ｅに沿った方向ｄ１と給電方向Ｅに直交する方向ｄ２との２方向に沿って２次元配置され、これらの金属パターン間の電気的結合が接点群１０によって機械的に制御される。ここで、パッチアンテナでは、その平面形状における給電方向Ｅに沿った方向における長さが周波数を制御する一方、それに直交する方向における長さが帯域（指向性）を制御する。即ち、本実施の形態では、方向ｄ１が周波数切り換えの軸、方向ｄ２が指向性制御の軸となる。
【００５７】
具体的には、駆動部２０Ａ１，２０Ａ２が、給電点１２と金属パターン１５ａ、および金属パターン１５ａ同士を導通させた場合には、給電点１２から金属パターン１５ａにかけての領域が放射部となり、周波数ｆA，帯域ＨAを示す電磁波が放射される（図１１（Ａ））。また、駆動部２０Ｂ１，２０Ｂ２が、金属パターン１５ａ，１５ｂ間、および金属パターン１５ｂ同士を導通させると、給電点１２から金属パターン１５ｂにかけての領域が放射部となり、周波数ｆB，帯域ＨBを示す電磁波が放射される（図１１（Ｂ））。更に、駆動部２０Ｃ１，２０Ｃ２が、金属パターン１５ｂ，１５ｃ間、および金属パターン１５ｃ同士を導通させると、給電点１２から金属パターン１５ｃにかけての全領域が放射部となり、周波数ｆC，帯域ＨCを示す電磁波が放射される（図１１（Ｃ））。
【００５８】
上記のように、本実施の形態では、離隔配置した金属パターン１５ａ〜１５ｃ間の電気的結合を、接点群１０を用いて機械的に制御することにより、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、金属パターン１５ａ〜１５ｃを、方向ｄ１，ｄ２の２方向に沿って２次元配置すると共に、各金属パターン１５ａ〜１５ｃを重畳的に導通することにより、周波数だけでなく、指向性についても制御可能となる。
【００５９】
また、比較例１，２では、前述したように、スイッチを放射部となる領域の中央付近に配置してしまうと、駆動回路等の電磁波放射によって放射特性に悪影響が生じることから、この影響を回避するために、スイッチはアンテナの外側に配置せざるを得ない。従って、本実施の形態のように、アンテナ寸法を２次元的に変化させ、周波数と指向性の両方を制御し得るようなリコンフィギュラブルアンテナを実現することはできない。本実施の形態では、アンテナ寸法を２次元的に任意に制御することができるため、送受信環境の変化等に応じて最適な送受信感度を実現するために、きめ細かなアンテナ特性の制御が可能となる。
【００６０】
尚、上記第２の実施の形態では、２次元配置した金属パターンを、方向ｄ２に沿って配列した金属パターン毎に電気的結合が制御されるようにしたが、これに限らず、方向ｄ１に沿って配列した金属パターン毎に、あるいは金属パターン毎に電気的結合を切り換えてもよい。
【００６１】
＜第３の実施の形態＞
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るリコンフィギュラブルアンテナ（リコンアンテナ４）の概略構成を表すものである。リコンアンテナ４は、上記第１の実施の形態のリコンアンテナ１と同様、複数パターンの周波数切り換えが可能となっており、給電方向Ｅに沿って離隔配置された３つの金属パターン１６ａ〜１６ｃ間に、駆動部２０Ａ，２０Ｂにより機械的に駆動される接点群１０を配置したものである。尚、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。
【００６２】
但し、本実施の形態のリコンアンテナ４は、いわゆるモノポールアンテナであり、金属パターン１６ａ〜１６ｃはそれぞれ、給電方向Ｅに沿って延在する円筒状の誘電体の表面に形成されている。また、金属パターン１６ａ，１６ｂ間に配置された接点群１０を駆動する駆動部２０Ａと、金属パターン１６ｂ，１６ｃ間に配置された接点群１０を駆動する駆動部２０Ｂとを備えている。
【００６３】
本実施の形態においても、上記のように金属パターン１６ａ〜１６ｃが、給電方向Ｅに沿って離隔配置され、これらの金属パターン間の電気的結合が接点群１０によって機械的に制御される。この際、金属パターン１６ａ，１６ｂ間が電気的に絶縁されている場合には、金属パターン１６ａが放射部となり、周波数ｆAを基本周波数とする電磁波が放射される（図１３（Ａ））。一方、駆動部２０Ａが、金属パターン１６ａ，１６ｂ間を導通させると、金属パターン１６ａから金属パターン１６ｂにかけての領域が放射部となり、周波数ｆBを基本周波数とする電磁波が放射される（図１３（Ｂ））。更に、駆動部２０Ｂが、金属パターン１６ｂ，１６ｃ間を導通させると、金属パターン１６ａから金属パターン１６ｃにかけての領域が放射部となり、周波数ｆCを基本周波数とする電磁波が放射される（図１３（Ｃ））。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。尚、このようなモノポールアンテナに限らず、いわゆるダイポールアンテナにも適用することができる。
【００６４】
＜第４の実施の形態＞
図１４は、本発明の第４の実施形態に係るリコンフィギュラブルアンテナ（リコンアンテナ５）の概略構成を表すものである。リコンアンテナ５は、上記第１の実施の形態に係るリコンアンテナ１と同様、複数パターンの周波数切り換えが可能なパッチアンテナであり、給電方向Ｅに沿って離隔配置された２つの金属パターン１７ａ，１７ｂ間に、駆動部２０により機械的に駆動される接点群１０を配置したものである。尚、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。
【００６５】
但し、本実施の形態のリコンアンテナ５は、いわゆるボウタイアンテナであり、給電点１２を中心として対称性を有している。例えば、給電点１２を中心として左右対称となるように、一対の金属パターン１７ａと、一対の金属パターン１７ｂとがそれぞれ配置されている。金属パターン１７ａは、その平面形状が例えば三角形状であり、その三角形状の頂点を給電点１２に向けて配置されている。金属パターン１７ｂは、その平面形状が例えば台形状であり、その台形状の上底が金属パターン１７ａの三角形状の底辺と対向するように配置されている。
【００６６】
本実施の形態においても、上記のように金属パターン１７ａ，１７ｂが、給電方向Ｅに沿って離隔配置され、これらの金属パターン１７ａ，１７ｂ間の電気的結合が接点群１０によって機械的に制御される。この際、金属パターン１７ａ，１７ｂ間が電気的に絶縁されている場合には、一対の金属パターン１７ａのみが放射部として機能し、周波数ｆAを基本周波数とする電磁波が放射される（図１５（Ａ））。一方、駆動部２０が、金属パターン１７ａ，１７ｂ間を導通させると、金属パターン１７ａから金属パターン１７ｂにかけての領域が放射部として機能し、周波数ｆBを基本周波数とする電磁波が放射される（図１５（Ｂ））。即ち、２種類の周波数ｆA，ｆBに基づく周波数切り換えが可能となる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６７】
ここで、本実施の形態の実施例（実施例２）として、電磁界シミュレータを用いて、リコンアンテナ５の周波数（ＧＨｚ）に対する反射強度（ｄＢ）を計算した。その結果を図１６に示す。但し、破線矢印が示す特性は、金属パターン１７ａ，１７ｂ間を電気的に絶縁した場合（オフ状態）における放射部（電気長λA，周波数ｆA）の特性である。また、実線矢印が示す特性は、金属パターン１７ａ，１７ｂ間を電気的に導通した場合（オン状態）における放射部（電気長λB，周波数ｆB）の特性である。尚、オフ状態ではλA＝１．１、オン状態ではλB＝１．５とした。また、この実施例２の比較例（比較例３）として、図１７に示したようなリコンアンテナ１０３についても、同様にして周波数に対する反射強度を計算した。尚、比較例３に係るリコンアンテナ１０３は、実施例２と同じく一対の金属パターン１０３ａと一対の金属パターン１０４ａとを給電点に対して対称となるように配置したものである。但し、金属パターン１０３ａ，１０４ａの間隙の両端にのみスイッチ１０１が配置されている。
【００６８】
その結果、実施例２および比較例３のいずれにおいても、オフ状態（電気長λA＝１．１）では、共振周波数は６０ＧＨｚにおいて観測され、オン状態（電気長λB＝１．５）では、５０ＧＨｚ付近で共振を得られることがわかった。これらの結果は、実施例２および比較例３のいずれにおいても、５０ＧＨｚおよび６０ＧＨｚの２種類の基本周波数を有するリコンフィギュラブルアンテナが実現できていることを示している。但し、オン状態においては、実施例２の方が比較例３よりも反射強度のピークが３ｄＢ以上も大きくなることが確認できた。これは、実施例２の方が比較例３よりもゲイン（利得）が大きく、優れた指向性を発揮することを示している。即ち、複数の接点対１０ａを並列に配置すると共に、これらを機械的に駆動することにより、放射特性が向上することがわかる。
【００６９】
＜変形例２＞
図１８は、上記第４の実施形態の変形例（変形例２）に係るリコンフィギュラブルアンテナ（リコンアンテナ６）の概略構成を表すものである。リコンアンテナ６は、上記リコンアンテナ５と同様、複数パターンの周波数切り換えが可能なボウタイアンテナであり、給電方向Ｅに沿って離隔配置された複数の金属パターン間に、駆動部により機械的に駆動される接点群１０を配置したものである。また、複数の金属パターンが給電点１２を中心として左右対称となるように配置されている。尚、上記第１および第４の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。
【００７０】
但し、本変形例のリコンアンテナ６では、計４つの金属パターン１７ａ〜１７ｄが用いられている。金属パターン１７ｃ，１７ｄは、金属パターン１７ｂと同様、その平面形状が例えば台形状であり、各台形状の底辺同士が対向するように配置されている。また、金属パターン１７ａ，１７ｂ間の接点群１０を駆動部２０Ａ、金属パターン１７ｂ，１７ｃ間の接点群１０を駆動部２０Ｂ、金属パターン１７ｃ，１７ｄ間の接点群１０を駆動部２０Ｃがそれぞれ駆動するようになっている。
【００７１】
本変形例においても、上記のように金属パターン１７ａ〜１７ｄが、給電方向Ｅに沿って離隔配置され、これらの金属パターン間の電気的結合が接点群１０によって機械的に制御される。この際、金属パターン１７ａ，１７ｂ間が電気的に絶縁されている場合には、一対の金属パターン１７ａのみが放射部として機能し、周波数ｆAを基本周波数とする電磁波が放射される（図示省略）。一方、駆動部２０Ａが、金属パターン１７ａ，１７ｂ間を導通させると、金属パターン１７ａから金属パターン１７ｂにかけての領域が放射部として機能し、周波数ｆBを基本周波数とする電磁波が放射される（図１９（Ａ））。更に、駆動部２０Ｂが、金属パターン１７ｂ，１７ｃ間を導通させると、金属パターン１７ａから金属パターン１７ｃにかけての領域が放射部として機能し、周波数ｆCを基本周波数とする電磁波が放射される（図１９（Ｂ））。更に、駆動部２０Ｃが、金属パターン１７ｃ，１７ｄ間を導通させると、金属パターン１７ａから金属パターン１７ｄにかけての領域が放射部として機能し、周波数ｆDを基本周波数とする電磁波が放射される（図１９（Ｃ））。即ち、４種類の周波数ｆA〜ｆDに基づく周波数切り換えが可能となる。
【００７２】
このように、金属パターンの数は上記第４の実施の形態で説明したような２つに限らず、本変形例のように４つであってもよく、あるいは３つ、また５つ以上であってもよい。いずれの場合にも、各金属パターン間にそれぞれ接点群を配置し、接点群毎に機械的駆動を可能とする駆動部を設けるようにすれば、上記第１および第４の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００７３】
＜第５の実施の形態＞
図２０は、本発明の第５の実施形態に係るリコンフィギュラブルアンテナ（リコンアンテナ７）の概略構成を表すものである。リコンアンテナ７は、上記第４の実施の形態のリコンアンテナ５と同様、複数パターンの周波数切り換えが可能なボウタイアンテナに属するものである。また、離隔配置された複数の金属パターン１８ａ〜１８ｄ間に、駆動部により機械的に駆動される接点群１０を配置したものである。更に、これらの金属パターン１８ａ〜１８ｄが給電点１２を中心として左右対称となるように配置されている。尚、上記第１および第４の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し適宜説明を省略する。
【００７４】
但し、本実施の形態のリコンアンテナ７では、金属パターン１８ａ〜１８ｄの各平面形状が、互いに同一の三角形状となっており、給電点１２側から給電方向Ｅに沿って段階的に金属パターン１８ａ〜１８ｄの数が増えていくように配置されている。具体的には、給電点１２側から、１つの金属パターン１８ａ（よりなる列）、２つの金属パターン１８ｂよりなる列、３つの金属パターン１８ｃよりなる列、４つの金属パターン１８ｄよりなる列が、この順に配置されている。即ち、給電点１２側からｎ列目（ｎは１以上の整数、ここでは１〜４）には、ｎ個の金属パターンが配置されている。
【００７５】
これらの金属パターン１８ａ〜１８ｄの各列においては、それぞれ金属パターン１８ａ〜１８ｄが互いに同一の向きに（三角形状の頂点を給電点１２側に向けて）、かつ三角形状の頂点同士を近接させて配置されている。即ち、各金属パターン１８ａ〜１８ｄの各辺同士の間には、三角形状１個分の間隙が設けられている。このように規則的な配列を有する金属パターン１８ａ〜１８ｄが、給電点１２を中心として左右対称となるように設けられ、全体としていわゆるフラクタル形状となっている。尚、図２０では、便宜上、金属パターン１８ａ〜１８ｄに「Ａ」〜「Ｄ」の符号を付している。
【００７６】
このような金属パターン１８ａ〜１８ｄに対し、接点群１０は、各三角形状の頂点同士の間に配置され、列毎に駆動されるようになっている。具体的には、金属パターン１８ａ，１８ｂ間の接点群１０は駆動部２０Ａ、金属パターン１８ｂ，１８ｃ間の接点群１０は駆動部２０Ｂ、金属パターン１８ｃ，１８ｄ間の接点群１０は駆動部２０Ｃによってそれぞれ駆動されるようになっている。
【００７７】
本実施の形態では、金属パターン１８ａ〜１８ｄが所定の配列で離隔配置され、これらの金属パターン１８ａ〜１８ｄ間の電気的結合が接点群１０によって機械的に制御される。この際、金属パターン１８ａ，１８ｂ間が電気的に絶縁されている場合には、一対の金属パターン１８ａのみが放射部として機能し、周波数ｆAを基本周波数とする電磁波が放射される（図示省略）。一方、駆動部２０Ａが、金属パターン１８ａ，１８ｂ間を導通させると、金属パターン１８ａから金属パターン１８ｂにかけての領域が放射部として機能し、周波数ｆBを基本周波数とする電磁波が放射される（図２１（Ａ））。更に、駆動部２０Ｂが、金属パターン１８ｂ，１８ｃ間を導通させると、金属パターン１８ａから金属パターン１８ｃにかけての領域が放射部として機能し、周波数ｆCを基本周波数とする電磁波が放射される（図２１（Ｂ））。更に、駆動部２０Ｃが、金属パターン１８ｃ，１８ｄ間を導通させると、金属パターン１８ａから金属パターン１８ｄにかけての領域が放射部として機能し、周波数ｆDを基本周波数とする電磁波が放射される（図２１（Ｃ））。即ち、４種類の周波数ｆA〜ｆDに基づく周波数切り換えが可能となる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００７８】
また、金属パターン１８ａ〜１８ｄの配列をフラクタル化することにより、周波数を変化させたときの各放射部の形状を相似形とすることができ、切り換え可能な周波数における各周波数応答を互いに似たようなものにすることができる。具体的には、中心周波数ｆｒとそのバンド幅δｆとの比、δｆ／ｆｒを揃えることが可能となる。一般的なリコンフィギュラブルアンテナでは、周波数切り換えによって周波数応答が大きく歪むが、本実施の形態のリコンアンテナ７では、そのような歪みを抑制し易い。
【００７９】
また、比較例１，２で説明したようなスイッチ１０１の設置手法では、本実施の形態のような複数列、特に３列以上の金属パターンを配列させることができない。というのも、３列以上に渡って金属パターンを配置する場合には、スイッチ１０１を放射部の中央付近に設置することになり、前述のように駆動回路からの電磁放射により放射特性に悪影響が生じるからである。本実施の形態では、接点群１０を駆動部と電気的に絶縁して、かつ離隔して配置することができるため、放射特性を悪化させることなく、放射部となる領域の中央付近に接点群１０を配設することが可能となる。具体的には、金属パターン１８ｂ，１８ｃ間の内側１箇所に接点群１０を配置すると共に、金属パターン１８ｃ，１８ｄ間の内側２箇所に接点群１０を配置することができる。従って、良好な放射特性を発揮するフラクタル形状の利点を活かしつつ、金属パターンの列数を増やして、切り換え可能な周波数を増加させることが可能となる。
【００８０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、本発明の送受信素子として周波数切り換えの可能なリコンフィギュラブルアンテナを例に挙げたが、金属パターンを機械的制御によって変化させる本発明の原理を用いて、指向性制御のリコンフィギュラブルアンテナをも実現可能である。例えば、アンテナの対称性を変化させることにより、指向性（具体的には放射方向、放射面の拡がり）を制御することができる。また、周波数および指向性を変化させるのではなく、アンテナの有効面積に対応させてアンテナ感度を制御することも可能である。これは、例えばアレイ状に金属パターンを配置してなるパッチアンテナにおいて有効なアンテナ数を制御することにより実現することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１〜７…リコンアンテナ，１０…接点群、１０ａ…接点対、１１…基板、１２…給電点、１３ａ〜１３ｃ，１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃ，１７ａ〜１７ｄ，１８ａ〜１８ｄ…金属パターン、２０…駆動部、２０ａ…アクチュエータ、２０ｂ…駆動回路、３０ａ…接点梁、１４ａ…可動接点電極、１４ｂ…固定接点電極、２１…可動電極、２２…固定電極、１１０…誘電体層、１１１…グランド層。
【図１】
0005573204.tif 000002
【図２】
0005573204.tif 000003
【図３】
0005573204.tif 000004
【図４】
0005573204.tif 000005
【図５】
0005573204.tif 000006
【図６】
0005573204.tif 000007
【図７】
0005573204.tif 000008
【図８】
0005573204.tif 000009
【図９】
0005573204.tif 000010
【図１０】
0005573204.tif 000011
【図１１】
0005573204.tif 000012
【図１２】
0005573204.tif 000013
【図１３】
0005573204.tif 000014
【図１４】
0005573204.tif 000015
【図１５】
0005573204.tif 000016
【図１６】
0005573204.tif 000017
【図１７】
0005573204.tif 000018
【図１８】
0005573204.tif 000019
【図１９】
0005573204.tif 000020
【図２０】
0005573204.tif 000021
【図２１】
0005573204.tif 000022