(57)【要約】【課題】バリキャップダイオードの様な損失の大きな可変素子を使うことなく複数の容量値を持つ整合回路を実現する。【解決手段】第１の受動素子部と、これに並列に接続された第２の受動素子部を有する整合回路であって、前記第１の受動素子部および前記第２の受動素子部に制御電圧を加えるための駆動電圧供給端子と、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されて、他端が前記第１の受動素子部の一端に接続されている第１の分圧回路と、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されて、他端が前記第２の受動素子部の一端に接続されている第２の分圧回路を備え、前記第１および第２の分圧回路を構成する抵抗として磁気抵抗効果素子を用い、単一の切り替え電流供給端子により前記磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化の方向を切り替えることにより、前記第１の受動素子部および前記第２の受動素子部を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された第１のスイッチング素子と第１の受動素子を有する第１の受動素子部と、直列接続された第２のスイッチング素子と第２の受動素子を有し、前記第１の受動素子部に並列に接続された第２の受動素子部と、前記第１の受動素子部および前記第２の受動素子部に制御電圧を加えるための駆動電圧供給端子と、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されて、他端が前記第１の受動素子部の一端に接続されている第１の分圧回路と、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されて、他端が前記第２の受動素子部の一端に接続されている第２の分圧回路を備え、前記第１の分圧回路として、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されている第１の抵抗と、一端が前記第１の抵抗の他端に接続されて、他端が基準電位に接続されている第２の抵抗から構成され、前記第２の分圧回路として、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されている第３の抵抗と、一端が前記第３の抵抗の他端に接続されて、他端が基準電位に接続されている第４の抵抗から構成され、前記第１又は第２の抵抗のうち少なくとも１つ、および前記第３又は第４の抵抗のうち少なくとも１つは非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた磁気抵抗効果素子であり、前記第１乃至４の抵抗のうち、磁気抵抗効果素子により構成される抵抗に対して、それぞれ隣接して設置された磁場供給機構を有し、前記磁場供給機構は、単一の切り替え電流供給端子に接続されていることを特徴とする整合回路。
【請求項２】
前記磁場供給機構は、単一の導線を経由して前記単一の切り替え電流供給端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の整合回路。
【請求項３】
前記第１及び第２の抵抗は非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の整合回路。
【請求項４】
前記単一の電圧供給機構により一方向に大きな電圧を印加し、全ての前記磁場供給機構より誘起される磁場の方向に対して、それぞれ隣接する前記磁気抵抗効果素子の前記磁化自由層の磁化の方向を、磁場の方向と略同一となる方向に切り替えたとき、前記第１及び第２の抵抗は、いずれか一方が低抵抗値の状態をとり、他方は高抵抗値の状態となることを特徴とする請求項３に記載の整合回路
【請求項５】
アンテナと、前記アンテナに接続された請求項１乃至４いずれかに記載された整合回路を有するアンテナ装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末等の無線機器において、アンテナの周波数を調整するための整合回路および整合回路を有するアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の無線機器において、無線システムの増加に伴いアンテナの数は増加する傾向にある。またアンテナに許容される占有体積は減少される傾向にあり、内蔵アンテナにおいて小型化が強く要求されてきている。しかしながらアンテナ特性は一般的にアンテナのサイズに対してトレードオフの関係にあり、小型化が進むことにより周波数帯域の狭帯域化および効率の劣化が問題になっている。
この問題の解決方法として、１つのアンテナエレメントを用い、バリキャップダイオードの容量値を可変させて、同調周波数を複数の周波数に対応させる手法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３２３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、モノポールアンテナの給電部に可変容量素子としてバリキャップダイオードが接続されたアンテナ装置が開示されている。このアンテナではバリキャップダイオードに加える電圧を可変させることにより、整合素子である容量値を変化させて、所望の周波数に対応させることを可能にしている。しかしながらこの手法では、バリキャップダイオードの損失の影響が直接的にアンテナの特性を劣化させてしまう問題を避けられない。特にバリキャップダイオードの損失が大きくなる１ＧＨｚ以上の周波数のアプリケーションではアンテナの特性劣化が顕著になり問題となる。
【０００５】
また、直列接続されたスイッチング素子と受動素子を有する受動素子部を並列に接続し、それぞれのスイッチング素子に対して分圧比の異なる分圧回路を経由して単一の駆動電圧供給端子よりスイッチング素子のON/OFFを制御することにより、並列に接続されたそれぞれの受動素子部の状態を切り替えることで容量値を変化させて所望の周波数に対応させる手段が考えられる。しかしながらこの手法では、全てのスイッチング素子をONにするためには、最も分圧比の低い分圧回路においてもスイッチング素子がONとなる電圧を供給する必要があり、消費電力の観点から改善が求められる。
【０００６】
また、直列接続されたスイッチング素子と受動素子を有する受動素子部を並列に接続し、それぞれのスイッチング素子に対して磁気抵抗効果素子を使用した分圧回路を経由して単一の駆動電圧供給端子を接続し、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化の方向を切り替えることにより分圧回路の分圧比を切り替えることによりスイッチング素子のON/OFFを制御することにより並列に接続されたそれぞれの受動素子部の状態を切り替えることで容量値を変化させて所望の周波数に対応させる手段が考えられる。しかしながらこの手法では、磁気抵抗効果素子と同数の切り替え電流供給端子および制御デバイスが必要であり、回路の複雑化およびそれに伴う大型化がさけられず、小型化が重要視される携帯端末等の無線機器において使用するためには、改善が求められる。
【０００７】
本発明は、上記に課題を鑑みてなされたものであって、高周波帯域において特性劣化の少ない整合回路およびそれを用いたアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する本発明は、直列接続された第１のスイッチング素子と第１の受動素子を有する第１の受動素子部と、直列接続された第２のスイッチング素子と第２の受動素子を有し、前記第１の受動素子部に並列に接続された第２の受動素子部と、前記第１の受動素子部および前記第２の受動素子部に制御電圧を加えるための駆動電圧供給端子と、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されて、他端が前記第１の受動素子部の一端に接続されている第１の分圧回路と、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されて、他端が前記第２の受動素子部の一端に接続されている第２の分圧回路を備え、前記第１の分圧回路として、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されている第１の抵抗と、一端が前記第１の抵抗の他端に接続されて、他端が基準電位に接続されている第２の抵抗から構成され、前記第２の分圧回路として、一端が前記駆動電圧供給端子に接続されている第３の抵抗と、一端が前記第３の抵抗の他端に接続されて、他端が基準電位に接続されている第４の抵抗から構成され、前記第１又は第２の抵抗のうち少なくとも１つ、および前記第３又は第４の抵抗のうち少なくとも１つは非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた磁気抵抗効果素子であり、前記第１乃至４の抵抗のうち、磁気抵抗効果素子により構成される抵抗に対して、それぞれ隣接して設置された磁場供給機構を有し、前記磁場供給機構は、単一の切り替え電流供給端子に接続されたことを第1の特徴とする整合回路である。
【０００９】
上記特徴の本発明の整合回路によれば、前記第１乃至４の抵抗のうち、磁気抵抗効果素子により構成される抵抗に対して、それぞれ隣接して設置された前記磁場供給機構より誘起される磁場を印加することにより、前記磁気抵抗効果素子の抵抗値を高抵抗もしくは低抵抗の状態へと切り替えることが可能となる。それにより、前記第１及び第２のスイッチング素子に印加される電圧の分圧比率を変えることが出来るため、駆動電圧供給端子から一定の電圧を加えた状態において、前記第１及び第２のスイッチング素子を任意にＯＮとＯＦＦに切り替えることが可能になる。そのため、本発明をアンテナ装置に組み合わせれば、整合回路の状態として、受動素子部の接続が４通りに構成することができ、アンテナの周波数を広範囲に可変させることが可能となる。また、高周波伝送路にバリキャップダイオードが存在しないため、損失の少ない伝送が可能となる。また、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化の方向は、一般的に20ns以下のパルス電流により反転可能なため、磁化自由層の磁化の方向を反転させるために磁場供給機構に対して印加する電流は大きな消費電力とはならず、通信が行われている最中、常に前記駆動電圧供給端子より印加する必要がある電圧は、一定かつ小さく済むため、回路全体の消費電力を小さくすることが可能となる。また前記磁場供給機構に対して電流を印加するための前記切り替え電流供給端子は、前記磁気抵抗効果素子の個数によらず単一ですむため、制御デバイスも単一で済み、簡易な回路で構成することが可能となるため、小型化が実現可能となる。
【００１０】
なお、本発明において、磁気抵抗効果素子が低抵抗値の状態とは、磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化の方向と、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化の方向が、略平行の状態であることを意味し、略平行とは２つの方向の成す角度が-30度以上、+30度以下の角度であることを意味する。さらに、本発明において、磁気抵抗効果素子が高抵抗値の状態とは、磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化の方向と、磁気抵抗効果素子の磁化自由層の磁化の方向が、略反平行の状態であることを意味し、略反平行とは、２つの方向の成す角度が150度以上、210度以下の角度であることを意味する。
【００１１】
なお、本発明において、受動素子部とは、スイッチング素子と受動素子が隣接して接続された構成を意味する。
【００１２】
さらに本発明にかかる整合回路は、前記磁場供給機構が、単一の導線を経由して前記単一の切り替え電流供給端子に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
上記特徴の本発明の整合回路によれば、前記磁場供給機構は単一の導線により接続されるため、より小型化することが可能となる。また伝送線路が短くなるためアンテナ特性の劣化をさらに防ぐことが可能となる。
【００１４】
さらに本発明にかかる整合回路は、前記第１及び第２の抵抗は非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた磁気抵抗効果素子であることを特徴とする。
【００１５】
上記特徴の本発明の整合回路によれば、前記第1の分圧回路は、前記第1及び第２の抵抗の双方が磁気抵抗効果素子により構成されるため、いずれか一方を高抵抗値の状態とし他方を低抵抗値の状態とする、もしくはいずれか一方を低抵抗値の状態とし他方を高抵抗値の状態とすることにより、前記第1又は第２の抵抗のいずれか一方のみが磁気抵抗効果素子により構成される場合と比較し、分圧比の差を大きくすることが可能となる。それにより、磁気抵抗効果素子のMR比（磁気抵抗比）が小さくすむ、もしくは、前記第1のスイッチング素子のON／OFFの切り替え電圧の閾値のマージンが広がるなど、製造上のマージンが大きく広がり、歩留まり向上、製造上の省電力化、省資源化、コストの低下が可能となる。
【００１６】
さらに本発明にかかる整合回路は、前記単一の切り替え電流供給端子より一方向に大きな電流を印加し、全ての前記磁場供給機構より誘起される磁場の方向に対して、それぞれ隣接する前記磁気抵抗効果素子の前記磁化自由層の磁化の方向を、磁場の方向と略同一となる方向に切り替えたとき、前記第１及び２抵抗は、いずれか一方が低抵抗値の状態をとり、他方は高抵抗値の状態となることを特徴とする。
【００１７】
上記特徴の本発明の整合回路によれば、前記第１の分圧回路の分圧比の差は、前記切り替え電流供給端子より、正の大きな電流を印加した場合と負の大きな電流を印加した場合の差が最大となる。そのため、前記第１のスイッチング素子を切り替えるために前記第１及び２の抵抗に隣接して設置された磁場供給機構に印加する電流は、細かな制御を必要としないため、制御デバイスの設計が容易となる。
【００１８】
さらに本発明にかかるアンテナ装置は、アンテナと前記アンテナに接続された第１乃至４のいずれかの特徴に記載された整合回路とを備えたことを第５の特徴とする。
【００１９】
上記特徴の本発明のアンテナ装置によれば、単一の切り替え電流供給端子からの供給電流を制御することにより、任意の整合素子を選択することができる。そのため、１つのアンテナエレメントで複数の周波数に対応したアンテナ装置が実現でき、装置の小型化および部品点数の削減が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高周波帯域において特性劣化の少ない整合回路およびそれを用いたアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る整合回路の簡略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る整合回路の具体的な回路構成を示した回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る整合回路をアンテナ装置に用いた場合のＶＳＷＲを表した模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る整合回路をアンテナ装置に用いた場合の効率を表した模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る整合回路をアンテナ装置として携帯電話に搭載する場合のレイアウトの例示図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る整合回路の簡略図である。
【図７】本発明の第３および第４の実施形態に係る整合回路の簡略図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る整合回路の簡略図である。
【図９】従来例に係る整合回路の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。さらに、本実施形態はその趣旨を逸脱しない限り、さまざまな変更が可能である。
【００２３】
図１は無線機に搭載されたアンテナの動作周波数を切り替えるための整合回路２０の簡略図である。整合回路２０は、電波を送受信するアンテナ１に接続された第１のスイッチング素子である第１のＰＩＮダイオード３ａと第１の受動素子である第１のコンデンサ２ａを有する第１の受動素子部４０ａと、前記第１の受動素子部４０ａに並列に接続され、第２のスイッチング素子である第２のＰＩＮダイオード３ｂと第２の受動素子である第２のコンデンサ２ｂを有する第２の受動素子部４０ｂと、前記第１の受動素子部４０ａおよび前記第２の受動素子部４０ｂに制御電圧を加えるための駆動電圧供給端子６と、一端が前記駆動電圧供給端子６に接続されて、他端が第１の受動素子部４０ａの一端に接続されている第１の分圧回路３０ａと、一端が前記駆動電圧供給端子６に接続されて、他端が第２の受動素子部４０ｂの一端に接続されている第２の分圧回路３０ｂを備えている。
【００２４】
また、前記第１の分圧回路３０ａは、一端が第２の接続ノード８を介して前記駆動電圧供給端子６に接続されている第１の抵抗４ａと、一端が前記第１の抵抗４ａの他端に接続されて、他端が基準電位に接続されている第２の抵抗５ａから構成され、前記第２の分圧回路３０ｂは、一端が前記第２の接続ノード８を介して前記駆動電圧供給端子６に接続されている第３の抵抗４ｂと、一端が前記第３の抵抗４ｂの他端に接続されて、他端が基準電位に接続されている第４の抵抗５ｂから構成されている。整合回路２０は、さらに、前記第２の受動素子部４０ｂが第１の接続ノード７およびＤＣカットのための第３のコンデンサ９を介して前記第１の受動素子部４０ａに接続されている。
【００２５】
また、前記第１の抵抗４ａは、非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた第１の磁気抵抗効果素子１５ａから構成され、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａに隣接して第１の磁場供給機構１８ａが設置され、第１の切り替え電流供給端子１４ａに接続された導線を介して印加される電流により前記第１の磁場供給機構１８ａを駆動することで誘起される磁場を前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａに対して印加する。前記第1の切り替え電流供給端子１４ａより印加される電流の正負を切り替えることにより前記第１の磁気抵抗化素子１５ａに対して印加される磁場の方向を切り替え、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替える。前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の磁化の方向が切り替わることにより、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化固定層の磁化の方向と前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の磁化の方向が、平行もしくは反平行の状態に切り替わるため、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａは低抵抗値もしくは高抵抗値の２つの抵抗値の状態が切り替わる。ただし、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの抵抗値の状態を切り替える際には、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層が持つ保持力（Ｈｃ）を上回る磁場を前記第１の磁場供給機構１８ａより供給させるために必要な電流量を前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより印加する必要がある。また、前記第３の抵抗４ｂは、非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた第３の磁気抵抗効果素子１５ｂから構成され、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂに隣接して第３の磁場供給機構１８ｂが設置され、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに接続された導線を介して印加される電流により前記第３の磁場供給機構１８ｂを駆動することで誘起される磁場を前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂに対して印加する。前記第1の切り替え電流供給端子１４ａより印加される電流の正負を切り替えることにより前記第３の磁気抵抗化素子１５ｂに対して印加される磁場の方向を切り替え、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替える。前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向が切り替わることにより、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化固定層の磁化の方向と前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向が、平行もしくは反平行の状態に切り替わるため、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂは低抵抗値もしくは高抵抗値の２つの抵抗値の状態が切り替わる。ただし、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの抵抗値の状態を切り替える際には、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層が持つ保持力（Ｈｃ）を上回る磁場を前記第３の磁場供給機構１８ｂより供給させるために必要な電流量を前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより印加する必要がある。
【００２６】
（第１の実施形態）
図２は第１の実施形態に係る整合回路２０の具体的な回路構成を示す。アンテナ１は並列接続された前記第１の受動素子部４０ａと前記第２の受動素子部４０ｂのそれぞれ一端に接続されると共に、第４のコンデンサ１３を介して送受信機１１に接続されている。
【００２７】
さらに整合回路２０は、一端が前記第１の分圧回路３０ａの他端に接続されて、他端が前記第１のスイッチング素子３ａの一端と接続されている第１の高周波カット素子である第１のチョークコイル１２ａと、一端が前記第１のスイッチング素子３ａの他端に接続されて、他端が基準電位と接続されている第２の高周波カット素子である第２のチョークコイル１２ｂを有し、及び、一端が前記第２の分圧回路３０ｂの他端に接続されて、他端が前記第２のスイッチング素子３ｂの一端と接続されている第３の高周波カット素子である第３のチョークコイル１２ｃと、一端が前記第２のスイッチング素子３ｂの他端に接続されて、他端が基準電位と接続されている第４の高周波カット素子である第４のチョークコイル１２ｄを有している。前記第１、第２、第３および第４のチョークコイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄは、ＤＣ信号に影響がなく高周波信号の通過を防ぐ役割を果たす。前記第１、および第３のチョークコイル１２ａおよび１２ｃは、前記第１の接続ノード７を経由した高周波成分が前記電圧供給源６に流入することを防ぎ、前記電圧供給源６の安定化を図る役割を果たす。また、チョークコイルの代わりに抵抗素子を用いても同様の効果が得られる。
【００２８】
前記第１および第２のＰＩＮダイオード３ａ、３ｂはスイッチング素子として機能し、そのＯＮ／ＯＦＦを制御する電圧供給源６が前記第２の接続ノード８を介して接続されている。前記第４のコンデンサ１３はアンテナのインピーダンスを調整するためのものである。
【００２９】
前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの抵抗値が変化することにより、前記第１の分圧回路３０ａの分圧比が変化する。前記第２の抵抗５ａの抵抗値は、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの低抵抗値と高抵抗値の間の抵抗値であることが好ましい。これにより、前記第１の分圧回路３０ａの分圧比の変化量が大きくなる。前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの抵抗値が変化することにより、前記第２の分圧回路３０ｂの分圧比が変化する。前記第４の抵抗５ｂの抵抗値は、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの低抵抗値と高抵抗値の間の抵抗値であることが好ましい。これにより、前記第２の分圧回路３０ｂの分圧比の変化量が大きくなる。前記第１の分圧回路３０ａの分圧比の変化量と、前記第２の分圧回路３０ｂの分圧比の変化量は近い値であることが好ましい。これにより、前記第１のスイッチング素子である前記第１のＰＩＮダイオード３ａと前記第２のスイッチング素子である前記第２のＰＩＮダイオード３ｂに同じＰＩＮダイオードを使用することが可能になる。
【００３０】
前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂに印加する必要のある臨界電流量は、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの方が、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂよりも小さい。このため、第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の磁化の方向と、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂから放出される磁場の方向が異なる場合、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａから印加される電流量を大きくしていった場合、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の向きが、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の向きよりも先に切り替わる。
【００３１】
前記第１および第２の分圧回路３０ａおよび３０ｂは、それぞれ独立して分圧比を変化させる必要がある。そのためには、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂは、それぞれ独立して磁化自由層の磁化の方向を切り替える必要がある。そのためには、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂに印加する必要のある臨界電流量が異なる値となる必要があるが、以下に記載するように多数の手法が存在するため、本発明ではその方法に関して限定しない。
【００３２】
例えば、図２に示すように、前記第1および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂとして、コイルが巻かれた軟磁性材料により構成される磁極を前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの近傍に配設し、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに接続された導線をコイルに接続することにより、コイルより誘起され磁極を介して放出される磁場を前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層に印加することにより、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替える方法が存在する。この場合、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの縦横の大きさのアスペクト比を変化させることにより、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の保持力（Hc）を変化させることが可能であるため、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値とすることが可能である。これにより、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａから印加される電流量の大小を調整することにより、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂは、それぞれ独立して磁化自由層の磁化の方向を切り替えることが可能である。また前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａを覆うように軟磁性材料より構成される磁場を吸収するための軟磁性カバー層を形成することにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂを覆うように軟磁性材料より構成される磁場を吸収するための軟磁性カバー層を形成した場合、軟磁性カバー層の縦横の大きさのアスペクト比を変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂの磁極の先端の断面積を変化させることで、コイルに同一の電流が流れた際に磁極先端から放出される磁場の大きさを変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂの磁極の先端から、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂまでの距離を変化させることで、コイルに同一の電流が流れた際に磁気抵抗効果素子の磁化自由層に印加される磁場の大きさを変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂの磁極の先端前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間に、軟磁性材料により構成され磁束を導くためのフラックスガイド（FluxGuide）を形成し、フラックスガイドの先端の断面積もしくはフラックスガイドの先端から磁気抵抗効果素子までの距離を変化させることで、コイルに同一の電流が流れた際に磁気抵抗効果素子の磁化自由層に印加される磁場の大きさを変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂのコイルの巻数を変化させることで、コイルに同一の電流が流れた際に磁極先端から放出される磁場の大きさを変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また上記手法を複数組み合わせて使用することにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。
【００３３】
また例えば、前記第1および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂとして前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの直上もしくは直下に導線を配設し前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに接続することにより、導線に電流が流れる際に導線の周りに環状に誘起される磁場を前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層に印加することにより、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替える方法が存在する。この場合、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの縦横の大きさのアスペクト比を変化させることにより、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の保持力（Hc）を変化させることが可能であるため、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値とすることが可能である。これにより、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａから印加される電流量の大小を調整することにより、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂは、それぞれ独立して磁化自由層の磁化の方向を切り替えることが可能である。また前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａとその直上もしくは直下に配設された前記第１の磁場供給機構１８ａである導線をまとめて覆うように軟磁性材料より構成される磁場を収束するための軟磁性ヨークを形成することにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂとその直上もしくは直下に配設された前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂである導線をまとめて覆うように軟磁性材料より構成される磁場を収束するための軟磁性ヨークを形成した場合、軟磁性ヨークの縦横の大きさのアスペクト比を変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの直上もしくは直下に配設された前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂである導線の太さを変化させることで、導線に同一の電流が流れた際に導線の周りに環状に誘起される磁場の大きさを変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａとその直上もしくは直下に配設された前記第１の磁場供給機構１８ａである導線との間に比磁性材料より構成されるギャップ層を挿入することにより、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａとその直上もしくは直下に配設された前記第１の磁場供給機構１８ａである導線との距離を変化させることで、導線に同一の電流が流れた際に磁気抵抗効果素子の磁化自由層に印加される磁場の大きさを変化させることにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。また上記手法を複数組み合わせて使用することにより、磁化自由層の磁化の向きを切り替えるために磁場供給機構に印加する必要のある臨界電流量を、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの間で異なる値としても良い。
【００３４】
これらの構造により、単一の電圧供給源から２つのPINダイオードに同時に一定電圧を供給した状態において、単一の切り替え電流供給端子より印加する電流量および電流の正負の方向を調整することにより、整合素子を任意に選択することが可能となる。このことにより、低消費電力、回路の簡素化、小型化、コストおよび回路損失の削減が図れる。
【００３５】
第１の実施形態に係る整合回路２０の具体的な動作を表１に示す。前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに印加する電流量および電流の正負の方向を制御することで、前記第１および第２のＰＩＮダイオード３ａ、３ｂのＯＮ／ＯＦＦの状態を制御し、４つの状態を持つ。負の方向に大電流を印加した場合は、状態１として、前記ＰＩＮダイオード３ａおよび３ｂ共にＯＦＦになりキャパシタンスは０となる。負の方向に大電流を印加した後に続けて正の方向に小電流を印加した場合は、状態２として、前記ＰＩＮダイオード３ａのみがＯＮになりキャパシタンスはＣ１となる。正の方向に大電流を印加した場合は、状態３として、前記ＰＩＮダイオード３ａおよび３ｂ共にＯＮになりキャパシタンスはＣ１＋Ｃ２となる。正の方向に大電流を印加した後に続けて負の方向に小電流を印加した場合は、状態４として、前記ＰＩＮダイオード３ｂのみがＯＮになりキャパシタンスはＣ２となる。
【００３６】
【表１】
2014230023.tif 000003
【００３７】
図３に図２の整合回路をアンテナ装置に用いた場合のＶＳＷＲ特性を表した模式図を示す。この図の縦軸はＶＳＷＲ(電圧定在波比)、横軸は周波数を表している。
【００３８】
図４に図２の整合回路をアンテナ装置に用いた場合の放射効率特性を表した模式図を示す。この図の縦軸は放射効率、横軸は周波数を表している。
【００３９】
図３および図４のグラフ中に示した状態２、状態３の表示はスイッチング素子としての前記第１および第２のＰＩＮダイオード３ａ、３ｂのＯＮ／ＯＦＦの状態を示している。これらの図から分かるように前記第１および第２のＰＩＮダイオード３ａ、３ｂの２状態による整合回路の切り替えにより、ＧＰＳ周波数帯(１．５７５ＧＨｚ)からＷ−ＬＡＮ周波数帯(２．４４ＧＨｚ)までの周波数２状態の可変を実現している。なお、図３および図４の周波数変化は、一例を示したものであり実際のアンテナ構成や無線機器端末に応じて調整されるものである。また図３および図４に記載していないが、Ｃ１およびＣ２のキャパシタンスの値を調整することにより、状態１および状態４としてさらに異なる周波数２状態の可変を実現できるため、ＧＰＳ周波数帯およびＷ−ＬＡＮ周波数帯と異なる周波数を利用する規格に同時に対応することも可能である。
【００４０】
例えば、本例の抵抗値を第１の抵抗４ａである第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が平行状態の抵抗値＝２００Ω、反平行状態の抵抗値＝５００Ω、第２の抵抗５ａ＝３２０Ω、第３の抵抗４ｂである第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が平行状態の抵抗値＝２００Ω、反平行状態の抵抗値＝５００Ω、第４の抵抗５ｂ＝３２０Ωとし、また、駆動電圧供給端子から印加される供給電圧を標準順方向電圧で１．２Ｖとし、また、第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために第１の磁場供給機構１８ａに印加する必要のある臨界電流量＝４mA、第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために第３の磁場供給機構１８ｂに印加する必要のある臨界電流量＝８mAとする。この場合、第1の切り替え電流供給端子１４ａに−８ｍＡ ⇒ ＋４ｍＡと電流を印加した場合の各抵抗の抵抗値は、前記第１の抵抗４ａは２００Ωとなり前記第２の抵抗５ａの３２０Ωよりも低抵抗値であり、前記第３の抵抗４ｂは５００Ωとなり前記第４の抵抗５ｂの３２０Ωよりも高抵抗値である。よって、分圧比率は、前記第２の分圧回路３０ｂ（比率０．３９）よりも前記第１の分圧回路３０ａ（比率０．６２）の方が高比率となり、その結果、前記整合回路２０は、前記第１のＰＩＮダイオード３ａがＯＮになり前記第２のＰＩＮダイオード３ｂがＯＦＦになる。
【００４１】
アンテナ１に並列接続された前記第１および第２のコンデンサ２ａ、２ｂは周波数調整用の整合素子であり、直列接続された前記第４のコンデンサ１３はインピーダンス調整用の整合素子である。本例の容量値は例えば、前記第１のコンデンサ２ａ＝０．１ｐＦ、前記第２のコンデンサ２ｂ＝１．５ｐＦ、前記第４のコンデンサ１３＝０．５ｐＦである。つまりＷ−ＬＡＮ周波数帯(状態２)では並列接続コンデンサはＣ１(０．１ｐＦ)を選択し、ＧＰＳ周波数帯(状態３)では並列接続コンデンサはＣ１＋Ｃ２(１．６ｐＦ)を選択することにより周波数の違う２つのアプリケーションを選択することを可能としている。これらのコンデンサの容量値はアンテナエレメントおよびＧＮＤ間距離に依存するため、実際のアンテナに接続させる場合は各アンテナの特性に合うように容量値を調整する。
【００４２】
図５に整合回路２０をアンテナ装置として携帯電話機に搭載した場合の実装レイアウトの例示図を示す。実装基板２２上に給電点２１、整合回路２０、送受信機１１が設けられている。実装基板２２は汎用の電子部品が実装される基板で携帯電話に内蔵され、アンテナエレメントは給電点２１に接続される。なお、実装基板２２の材質としては、ＡＢＳ樹脂やＦＲ４などを用いることができる。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態は、周波数変更のための可変整合素子としてバリキャップダイオードを使用していなく、ＰＩＮダイオードをスイッチング素子としてコンデンサを選択することにより整合回路を実現している。この構成によれば、バリキャップダイオードを使用していないので、バリキャップダイオードの損失によるアンテナ特性劣化を回避できる。この特性劣化の回避は、特に１ＧＨｚ以上の周波数で有用である。さらにバリキャップダイオードよりも大きく容量値を変化させる事が可能となるため、広い周波数範囲での周波数可変が可能となる。
【００４４】
本発明の第１の実施の形態は、受動素子としてコンデンサを使用し、インピーダンスを容量性に変化させることにより整合回路を構成しているが、本発明ではそれに限定されない。受動素子としてインダクタを使用し、インピーダンスを誘導性に変化させることにより整合回路を構成しても同様の効果が得られる。
【００４５】
本発明の第１の実施の形態は、磁場供給機構として、コイルが巻かれた軟磁性材料により構成される磁極を磁気抵抗効果素子の近傍に配設し、切り替え電流供給端子に接続された導線をコイルに接続することにより、コイルより誘起され磁場を磁極を介して放出する構成としているが、本発明ではそれに限定されない。電流により駆動し磁場を放出する構成であれば同様の効果が得られる。
【００４６】
本発明の第１の実施の形態は、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂに印加する必要のある臨界電流量は、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの方が、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂよりも小さいとしているが、本発明ではそれに限定されない。前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの方が、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａよりも小さいとしても同様の効果が得られる。
【００４７】
本発明の第１の実施の形態は、前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂに正の方向の大電流を印加する際に、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が平行となり低抵抗値の状態となるとしているが、本発明ではそれに限定されない。前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂに負の方向の大電流を印加する際に、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が平行となり低抵抗値の状態となるとしてしても同様の効果が得られる。また前記第１および第３の磁場供給機構１８ａおよび１８ｂに正の方向の大電流を印加する際に、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が一方が平行となり他方が反平行となるとしてしても同様の効果が得られる。
【００４８】
本発明の第１の実施の形態は、前記第１および第３の抵抗４ａおよび４ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとしているが、本発明ではそれに限定されない。前記第２および第４の抵抗５ａおよび５ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとしてしても同様の効果が得られる。また前記第１および第２の抵抗４ａおよび５ａのいずれか一方と、前記第３および第４の抵抗４ｂおよび５ｂのいずれか一方が磁気抵抗効果素子で構成されるとしてしても同様の効果が得られる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図６に第２の実施形態に係る整合回路の簡略図を示す。図２に示す第１の実施形態に係る整合回路との異なる点は、第１および第３の磁場供給機構１５ａおよび１５ｂは、単一の導線を経由して前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに接続されている点である。それ以外の点は第１の実施形態に係る整合回路と同様である。このため、より小型化することが可能となる。また伝送線路が短くなるためアンテナ特性の劣化をさらに防ぐことが可能となる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図７に第３の実施形態に係る整合回路の簡略図を示す。図６に示す第２の実施形態に係る整合回路との異なる点は、第１、第２、第３および第４の抵抗４ａ、５ａ、４ｂおよび５ｂが第１、第２、第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂにより構成されており、それぞれの磁気抵抗効果素子に隣接して第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂが設置され、第１の切り替え電流供給端子１４ａに接続された導線を介して印加される電流により前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂを駆動することで誘起される磁場を前記第１、第２、第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂに対して印加する点である。それ以外の点は第２の実施形態に係る整合回路と同様である。
【００５１】
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１６ａの抵抗値が変化することにより、前記第１の分圧回路３０ａの分圧比が変化する。前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第１の磁場供給機構１８ａに印加する必要のある臨界電流量は、前記第２の磁気抵抗効果素子１６ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第２の磁場供給機構１９ａに印加する必要のある臨界電流量よりも小さい。それにより、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより印加する電流を調整し、前記第１および第２の磁気抵抗化素子１５ａおよび１６ａのいずれか一方が低抵抗値の状態をとり、他方は高抵抗値の状態となるようにすることにより、前記第１の分圧回路３０ａの分圧比の変化量が大きくなる。前記第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ｂおよび１６ｂの抵抗値が変化することにより、前記第２の分圧回路３０ｂの分圧比が変化する。前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第３の磁場供給機構１８ｂに印加する必要のある臨界電流量は、前記第４の磁気抵抗効果素子１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第４の磁場供給機構１９ｂに印加する必要のある臨界電流量よりも小さい。それにより、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより印加する電流を調整し、前記第３および第４の磁気抵抗化素子１５ｂおよび１６ｂのいずれか一方が低抵抗値の状態をとり、他方は高抵抗値の状態となるようにすることにより、前記第２の分圧回路３０ｂの分圧比の変化量が大きくなる。前記第２の磁気抵抗効果素子１６ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第２の磁場供給機構１９ａに印加する必要のある臨界電流量は、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第３の磁場供給機構１８ｂに印加する必要のある臨界電流量よりも小さい。それにより、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより印加する電流を調整することで前記第１および第２の分圧回路３０ａおよび３０ｂの分圧比を独立して変化させることが可能となる。
【００５２】
第３の実施形態に係る整合回路２０の具体的な動作を表２に示す。前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第１の磁場供給機構１８ａに印加する必要のある臨界電流量を電流（１）、前記第２の磁気抵抗効果素子１６ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第２の磁場供給機構１９ａに印加する必要のある臨界電流量を電流（２）、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第３の磁場供給機構１８ｂに印加する必要のある臨界電流量を電流（３）、前記第４の磁気抵抗効果素子１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第４の磁場供給機構１９ｂに印加する必要のある臨界電流量を電流（４）とし、電流（１）＜電流（２）＜電流（３）＜電流（４）となる。前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに印加する電流量および電流の正負の方向を制御することで、前記第１および第２のＰＩＮダイオード３ａ、３ｂのＯＮ／ＯＦＦの状態を制御し、４つの状態を持つ。
【００５３】
【表２】
2014230023.tif 000004
【００５４】
これらの構造により、前記第２の実施形態と比較して、分圧比の差を大きくすることが可能となる。それにより、磁気抵抗効果素子のMR比（磁気抵抗比）が小さくすむ、もしくは、前記第1のスイッチング素子のON／OFFの切り替え電圧の閾値のマージンが広がるなど、製造上のマージンが大きく広がり、歩留まり向上、製造上の省電力化、省資源化、コストの低下が可能となる。
【００５５】
本発明の第３の実施の形態は、前記第１の磁気抵抗効果素子１５ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第１の磁場供給機構１８ａに印加する必要のある臨界電流量を電流（１）、前記第２の磁気抵抗効果素子１６ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第２の磁場供給機構１９ａに印加する必要のある臨界電流量を電流（２）、前記第３の磁気抵抗効果素子１５ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第３の磁場供給機構１８ｂに印加する必要のある臨界電流量を電流（３）、前記第４の磁気抵抗効果素子１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第４の磁場供給機構１９ｂに印加する必要のある臨界電流量を電流（４）とした場合、電流（１）＜電流（２）＜電流（３）＜電流（４）としているが、それに限定されない。電流（１）および電流（２）の双方と比較し、電流（３）および電流（４）の双方が小さいもしくは大きい構成であれば、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに印加する電流量および電流の正負の方向を制御することで同様の効果が得られる。例えば、電流（２）＜電流（１）＜電流（４）＜電流（３）でもよく、電流（３）＜電流（４）＜電流（１）＜電流（２）でも良い。
【００５６】
本発明の第３の実施の形態は、前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂに負の方向の大電流を印加する際に、前記第１、第２、第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ａ、１６ａ、１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が平行となり低抵抗値の状態となるとしているが、本発明ではそれに限定されない。前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂに負の方向の大電流を印加する際に、前記第１、第２、第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ａ、１６ａ、１５ｂおよび１６ｂのいずれかの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が反平行となり高抵抗値の状態となるとしても、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに印加する電流量および電流の正負の方向を制御することで同様の効果が得られる。
【００５７】
本発明の第３の実施の形態は、前記第１、第２、第３および第４の抵抗４ａ、５ａ、４ｂおよび５ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとしているが、本発明ではそれに限定されない。前記第１、第２および第３の抵抗４ａ、５ａ、および４ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとしても一定の効果が得られる。また、前記第１、第３および第４の抵抗４ａ、４ｂおよび５ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとして一定の効果が得られる。
【００５８】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る整合回路の簡略図も図７となる。第３の実施形態に係る整合回路との異なる点は、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより一方向に大きな電流を印加し、前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂより誘起される磁場の方向に対して、前記第１、第２、第３および第４の磁気抵抗化素子１５ａ、１６ａ、１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を、磁場の方向と略同一となる方向に切り替えたとき、前記第１および第２の磁気抵抗化素子１５ａおよび１６ａにおける磁化自由層の磁化の方向と磁化固定層の磁化の方向はいずれか一方が平行状態となり他方が反平行状態となり、前記第３および第４の磁気抵抗化素子１５ｂおよび１６ｂにおける磁化自由層の磁化の方向と磁化固定層の磁化の方向はいずれか一方が平行状態となり他方が反平行状態となる構成とされた点である。それ以外の点は第３の実施形態に係る整合回路と同様である。
【００５９】
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１６ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第１および第２の磁場供給機構１８ａおよび１９ａに印加する必要のある臨界電流量は、前記第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第３および第４の磁場供給機構１８ｂおよび１９ｂに印加する必要のある臨界電流量よりも小さい。このため、前記第１、第２、第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ａ、１６ａ、１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層の磁化の方向と、前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂから放出される磁場の方向が異なる場合、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａから印加される電流量を大きくしていった場合、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１６ａの磁化自由層の向きが、前記第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層の向きよりも先に切り替わる。それにより、前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより印加する電流を調整することで前記第１および第２の分圧回路３０ａおよび３０ｂの分圧比を独立して変化させることが可能となる。
【００６０】
第４の実施形態に係る整合回路２０の具体的な動作を表３に示す。前記第１の切り替え電流供給端子１４ａに印加する電流量および電流の正負の方向を制御することで、前記第１および第２のＰＩＮダイオード３ａ、３ｂのＯＮ／ＯＦＦの状態を制御し、４つの状態を持つ。
【００６１】
【表３】
2014230023.tif 000005
【００６２】
これらの構造により、前記第３の実施形態と比較して、前記第１および第２のスイッチング素子を切り替えるために前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより印加する電流は、細かな制御を必要としないため、制御デバイスの設計が容易となる。
【００６３】
本発明の第４の実施の形態は、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１６ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第１および第２の磁場供給機構１８ａおよび１９ａに印加する必要のある臨界電流量は、前記第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第３および第４の磁場供給機構１８ｂおよび１９ｂに印加する必要のある臨界電流量よりも小さいとしているが、それに限定されない。前記第１および第２の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１６ａの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第１および第２の磁場供給機構１８ａおよび１９ａに印加する必要のある臨界電流量は、前記第３および第４の磁気抵抗効果素子１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を切り替えるために前記第３および第４の磁場供給機構１８ｂおよび１９ｂに印加する必要のある臨界電流量よりも大きいとしても同様の効果が得られる。
【００６４】
本発明の第４の実施の形態は、前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂに負の方向の大電流を印加する際に、前記第２および第４の磁気抵抗効果素子１６ａおよび１６ｂの磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が平行となり低抵抗値の状態となるとしているが、本発明ではそれに限定されない。前記第１の切り替え電流供給端子１４ａより一方向に大きな電流を印加し、前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂより誘起される磁場の方向に対して、前記第１、第２、第３および第４の磁気抵抗化素子１５ａ、１６ａ、１５ｂおよび１６ｂの磁化自由層の磁化の方向を、磁場の方向と略同一となる方向に切り替えたとき、前記第１および第２の磁気抵抗化素子１５ａおよび１６ａにおける磁化自由層の磁化の方向と磁化固定層の磁化の方向はいずれか一方が平行状態となり他方が反平行状態となり、前記第３および第４の磁気抵抗化素子１５ｂおよび１６ｂにおける磁化自由層の磁化の方向と磁化固定層の磁化の方向はいずれか一方が平行状態となり他方が反平行状態となる構成が保たれていれば、前記第１、第２、第３および第４の磁場供給機構１８ａ、１９ａ、１８ｂおよび１９ｂに負の方向の大電流を印加する際に、前記第１および第３の磁気抵抗効果素子１５ａおよび１５ｂのいずれかもしくは双方の磁化自由層と磁化固定層の磁化の方向が平行となり低抵抗値の状態となるとしても同様の効果が得られる。
【００６５】
本発明の第４の実施の形態は、前記第１、第２、第３および第４の抵抗４ａ、５ａ、４ｂおよび５ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとしているが、本発明ではそれに限定されない。前記第１、第２および第３の抵抗４ａ、５ａ、および４ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとしても一定の効果が得られる。また、前記第１、第３および第４の抵抗４ａ、４ｂおよび５ｂが磁気抵抗効果素子で構成されるとして一定の効果が得られる。
【００６６】
（第５の実施形態）
図８に第５の実施形態に係る整合回路の簡略図を示す。図７に示す第４の実施形態に係る整合回路との異なる点は、受動素子部と分圧回路が３段並列に接続されている点である。それ以外の点は第４の実施形態に係る整合回路と同様である。第４の実施形態に係る整合回路では４状態の切り替えが可能となるが、さらに並列に第３の分圧回路３０ｃおよび第３の受動素子部４０ｃを接続することにより６状態の切り替えが可能となる。
【００６７】
（比較例）
図９に比較例として本発明を使用しないアンテナ装置の回路の簡略図を示す。この構造によれば磁気抵抗効果素子と同数の切り替え電流供給端子と制御デバイスが必要となる。しかしながら本発明では、前記切り替え電流供給端子１４ａは、磁気抵抗効果素子が複数にも拘らず単一ですむため、制御デバイスも単一で済む。そのため回路の複雑化および回路損失増加を避けられる。また小型化が実現可能となる。また、部品点数が少なくなるためコストを抑えることが出来る。
【００６８】
本発明では全てのＰＩＮダイオードがＯＮの場合に最も低い周波数の状態となるが、その際には全てのＰＩＮダイオードが並列に接続されているため、ＰＩＮダイオードの高周波抵抗が最小になる。このことにより全体のＰＩＮダイオードの損失は低減できる。また、インピーダンス調整の前記コンデンサ１３は整合回路２０とは別に送受信機１１の直前に接続されているため個別のアンテナおよび送受信機に合わせた調整が容易である。
【００６９】
本発明は携帯無線機器に搭載される１ＧＨｚ以上のアプリケーション(例えばＧＰＳ、Ｗ−ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの多周波数のアンテナ周波数を切り替える複合アンテナ)に有効である。
【００７０】
本発明は、また、薄膜構造により1チップ内に構成させることもできる。１チップ内に構成することのより、低背化および小型化が可能となり、線路損失の低減化が図れる。
【００７１】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、上記で説明した実施例以外にも変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明に係る整合回路は、広帯域でアンテナの周波数を調整できる低損失の整合回路である。この整合回路により、１つのアンテナエレメントを使い複数のアプリケーションに対応可能なアンテナを実現できるため、アンテナの小型化、部品点数の削減などが可能となり、アンテナの付加価値を大きく向上させることが出来る。
【符号の説明】
【００７３】
１  送受信用アンテナ
２ａ  第１のコンデンサ、２ｂ  第２のコンデンサ、２ｃ  第５のコンデンサ
３ａ  第１のＰＩＮダイオード、３ｂ  第２のＰＩＮダイオード
３ｃ  第３のＰＩＮダイオード
４ａ  第１の抵抗、４ｂ  第３の抵抗、４ｃ  第５の抵抗
５ａ  第２の抵抗、５ｂ  第４の抵抗、５ｃ  第６の抵抗
６  駆動電圧供給端子
７  第１の接続ノード
８  第２の接続ノード
９  第３のコンデンサ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０g、１０ｈ  基準電位（ＧＮＤ）
１１  送受信機
１２ａ  第１のチョークコイル、１２ｂ  第２のチョークコイル
１２ｃ  第３のチョークコイル、１２ｄ  第４のチョークコイル
１３  第４のコンデンサ
１４ａ  第１の切り替え電流供給端子
１４ｂ  第２の切り替え電流供給端子
１５ａ  第１の磁気抵抗効果素子、１５ｂ  第３の磁気抵抗効果素子
１６ａ  第２の磁気抵抗効果素子、１６ｂ  第４の磁気抵抗効果素子
１７  第６のコンデンサ
１８ａ  第１の磁場供給機構、１８ｂ  第３の磁場供給機構
１９ａ  第２の磁場供給機構、１９ｂ  第４の磁場供給機構
２０  整合回路
２１  給電点
２２  実装基板
３０ａ  第１の分圧回路、３０ｂ  第２の分圧回路、３０ｃ  第３の分圧回路
４０ａ  第１の受動素子部、４０ｂ  第２の受動素子部
４０ｃ  第３の受動素子部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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