(57)【要約】【課題】  比較的製作が容易で、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる多周波対応パッチアンテナおよび多周波対応アンテナシステムを提供すること。【解決手段】  給電点２を含む給電パッチ１と給電点を含まない無給電パッチ３をスイッチ４の上面板４ａによって電気的にスイッチングすることにより送受信周波数を変えるようにしたパッチアンテナであって、無給電パッチ３の励振方向の長さを、給電パッチ１の励振方向の長さよりも小さくして給電パッチの整数倍（２倍や３倍等）やその途中の倍数（１.５倍や２.５倍等）の波長（周波数に逆比例）に対応でき、スイッチの接触面積を可変にできるようにすることにより周波数の調整を可能とした。図において、２ａは給電線、５ａは上部電極，５ｂは下部電極、６ａ，６ｂは絶縁体、７は誘電体基板、１１は地板である。【選択図】      図１
2006211212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電点を含む給電パッチと給電点を含まない無給電パッチをスイッチによって電気的に接続または切断することにより送受信周波数を変えるパッチアンテナであって、前記無給電パッチの励振方向の長さを前記給電パッチの励振方向の長さよりも小さくしたことを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、前記無給電パッチの励振方向の長さと前記スイッチの励振方向の長さを足した長さを、前記給電パッチの励振方向の長さとほぼ同じにしたことを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項３】
請求項１または２記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、前記無給電パッチと前記スイッチは電気的に常に接続されていることを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項４】
請求項３記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、電気的に接続または切断する給電パッチと前記スイッチの接続部分の距離は高周波カップリングが実質的に無視できる程度に離れていることを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項５】
請求項３記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、前記給電パッチに接続されていない無給電パッチは常に電気的に接地電位に落ちていることを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項６】
給電点を含む給電パッチと給電点を含まない無給電パッチをスイッチによって電気的に接続または切断することにより送受信周波数を変える多周波対応パッチアンテナであって、前記パッチと前記スイッチの接触部の接触面積を変更可能にしたことを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項７】
請求項６記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、前記パッチと前記スイッチの接触部の接触面積は、２つの電極間の静電力を利用して変更可能にされたことを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項８】
請求項６または７記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、励振方向とは垂直な方向の接触面積を変更可能にしたことを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項９】
請求項８記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、前記スイッチの支持部がパッチ以外のエリアに設けられていることを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項１０】
請求項９記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、前記スイッチはパッチ以外のエリアから伸びており、前記スイッチの長さが、接続するパッチの長さのほぼ半分であることを特徴とする多周波対応パッチアンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の多周波対応パッチアンテナのアンテナを用いたことを特徴とする多周波対応アンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数を選択することが可能な多周波対応パッチアンテナおよび多周波通信が可能な多周波対応アンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、通信技術の発達により、複数の周波数を１つのアンテナで送受信する要求が出てきている。基本的に、周波数はアンテナサイズや材料特性の影響によって決まるため、通常は複数の周波数を送受信するためには複数のアンテナが必要になる。
【０００３】
多周波アンテナに関する従来技術としては、例えば次の特許文献に開示されたものがある。
ａ）特開２００３−２８３２４０号公報（特許文献１）に開示されたものは、多周波数に対応した積層アンテナに関するものであり、複数のアンテナを積層することによってサイズを小さくし、あたかも１つのアンテナであるかのように構成し小型化している。
【０００４】
図１０は、特許文献１に開示された従来の多周波アンテナの一例を示す図であり、同図に示すように、 多周波共振積層パッチアンテナ２１は、多層基板２２，２３，２４と、各々が異なる共振周波数を有し、多層基板の各層にそれぞれ配置された複数の平面型アンテナ放射素子２５，２６，２７と、複数の平面型アンテナ放射素子の１つのみに設けられた給電点２５ｃとを含む。
【０００５】
複数の平面型アンテナ放射素子２５，２６，２７は、多層基板の上層から下層に向けて、最も高い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子２５から最も低い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子２７まで順番に配置されている。給電点２５ｃは、最も高い共振周波数を有する平面型アンテナ放射素子２５に設けられている。同図において、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８はグランドプレーン、２９は給電用同軸ケーブル、２９ａは信号伝送用導体、２９ｂは基準導体、２５ａ，２５ｂ，２７ａ，２７ｂはカットされた摂動パターン、Ｌ１〜Ｌ４は辺の長さ、１ｈ〜３ｈは厚さである。
【０００６】
ｂ）また、特開２００３−１５２４３１号公報（特許文献２）に開示されたものは、各周波数に応じたアンテナサイズの枠をあらかじめ同心状に設けておき、周波数に応じて枠を切り換えるようにしたものである。
【０００７】
図１１は、特許文献２に開示された従来の多周波アンテナの一例を示す図であり、同図に示すように、特許文献２に開示された多周波アンテナ３１は、誘電体基板３８の表面に正方形の電極による放射電極３２とその外側に環状の第２以下の放射電極３３を形成し、それらの2つの給電点（３４，３４’／３５，３５’）と配線基板３８に形成した90°ハイブリッド３９，４０の２つのポートと接続する。
【０００８】
９０°ハイブリッド３９，４０は１／４波長ごとに太さが変わり全体で１波長の環状導体パターンで構成し、複数の９０°ハイブリッドも同心状に配置され、それぞれ外部回路と接続される。いずれかのアンテナ素子３１を1点給電として直線偏波アンテナとして使うこともできる。同図において、３６は給電ピン、３７はアース、４１／４１’，４２／４２’は導電パターン対、４３は同軸コネクタ、４４はアースパターンである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２８３２４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特開２００３−２８３２４０号公報（特許文献１）に記載されたものは、図１０に示されているように、積層しているため製造プロセスが複雑になる可能性がある。
【００１１】
また、特開２００３−１５２４３１号公報（特許文献２）では、図１１に示されているように、給電点を複数用意しなければならないため、同軸給電を考えると狭い場所に複数の同軸を配線するのは製作上困難である。また、どちらも多周波対応は可能であるが、両方ともアンテナのパターンが一定であるため、あらかじめ決まっている周波数でしか使用できない。
【００１２】
そこで本発明は、比較的製作が容易で、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる多周波対応パッチアンテナおよび多周波通信が可能な多周波対応アンテナシステムを提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を採用した。以下、請求項毎の構成を述べる。
【００１４】
ａ）請求項１記載の発明は、給電点を含む給電パッチと給電点を含まない無給電パッチをスイッチによって電気的に接続または切断することにより送受信周波数を変えるパッチアンテナであって、無給電パッチの励振方向の長さを給電パッチの励振方向の長さよりも小さくしたことを特徴としている。
【００１５】
ｂ）請求項２記載の発明は、請求項１記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、無給電パッチの励振方向の長さとスイッチの励振方向の長さを足した長さを、給電パッチの励振方向の長さとほぼ同じにしたことを特徴としている。
【００１６】
ｃ）請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、無給電パッチとスイッチは電気的に常に接続されていることを特徴としている。
【００１７】
ｄ）請求項４記載の発明は、請求項３記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、電気的に接続または切断する給電パッチとスイッチの接続部分の距離は高周波カップリングが実質的に無視できる程度に離れていることを特徴としている。
【００１８】
ｅ）請求項５記載の発明は、請求項３記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、給電パッチに接続されていない無給電パッチは常に電気的に接地電位に落ちていることを特徴としている。
【００１９】
ｆ）請求項６記載の発明は、給電点を含む給電パッチと給電点を含まない無給電パッチをスイッチによって電気的に接続または切断することにより送受信周波数を変える多周波対応パッチアンテナであって、パッチとスイッチの接触部の接触面積を変更可能にしたことを特徴としている。
【００２０】
ｇ）請求項７記載の発明は、請求項６記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、パッチとスイッチの接触部の接触面積は、２つの電極間の静電力を利用して変更可能にされたことを特徴としている。
【００２１】
ｈ）請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、励振方向とは垂直な方向の接触面積を変更可能にしたことを特徴としている。
【００２２】
ｉ）請求項９記載の発明は、請求項８記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、スイッチの支持部がパッチ以外のエリアに設けられていることを特徴としている。
【００２３】
ｊ）請求項１０記載の発明は、請求項９記載の多周波対応パッチアンテナにおいて、スイッチはパッチ以外のエリアから伸びており、スイッチの長さが、接続するパッチの長さのほぼ半分であることを特徴としている。
【００２４】
ｋ）請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の多周波対応パッチアンテナのアンテナを用いたことを特徴とする多周波対応アンテナシステムである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、比較的製作が容易で、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる多周波対応パッチアンテナおよび多周波対応アンテナシステムを実現できる。以下、各請求項毎の効果を述べる。
【００２６】
ａ）請求項１記載の発明における効果
請求項１記載の発明によれば、無給電パッチの励振方向の長さが給電パッチの励振方向の長さよりも小さいので、周波数を波長の整数倍以下の周波数で細かく設定できる。
【００２７】
ｂ）請求項２記載の発明における効果
請求項２記載の発明によれば、無給電パッチの励振方向の長さとスイッチの励振方向の長さを足した長さと給電パッチの励振方向の長さがほぼ同じであるので、周波数を波長の整数倍でかえることができる。
【００２８】
ｃ）請求項３記載の発明における効果
請求項３記載の発明によれば、無給電パッチとスイッチは電気的に常に繋がっているので、接触部を少なくすることができ、接触の信頼性を上げることができる。
【００２９】
ｄ）請求項４記載の発明における効果
請求項４載の発明によれば、接続するパッチとスイッチの接続部分の距離は高周波カップリングが無視できるくらい離れているので、カップリングによる影響を無視できる。
【００３０】
ｅ）請求項５記載の発明における効果
請求項５記載の発明によれば、給電パッチに接続されていない無給電パッチは常に電気的にＧＮＤに落ちているので、電気的に浮いている無給電パッチより安定で、かつ給電パッチに接続していない無給電パッチの影響を小さくできる。
【００３１】
ｆ）請求項６および７記載の発明における効果
請求項６記載の発明によれば、パッチとスイッチの接触部の接触面積を変えられ、また請求項７記載の発明によれば、２つの電極間の静電力を利用したので簡単な構成で該接触面積を変えられる。これによって電流を簡単な構成で制御できるようになる。
【００３２】
ｇ）請求項８記載の発明における効果
請求項８記載の発明によれば、励振方向とは垂直な方向の接触面積を変えられるので、電流のパスを制御できる。
【００３３】
ｈ）請求項９記載の発明における効果
請求項９記載の発明によれば、スイッチの支持部がパッチ以外のエリアに設けられているので、電流パスへの影響を最小限にできる。
【００３４】
ｉ）請求項１０記載の発明における効果
請求項１０記載の発明によれば、スイッチはパッチ以外のエリアから伸びており、スイッチの長さが、接続するパッチの長さのほぼ半分であるので、容易に多くのパッチを配置できる。
【００３５】
ｊ）請求項１１記載の発明における効果
請求項１１記載の発明によれば、請求項１〜１０記載の多周波対応パッチアンテナを用いているので、多周波対応アンテナシステムを小型かつ容易に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明は、給電点を含む給電パッチと給電点を含まない無給電パッチをスイッチによって電気的に接続または切断する（スイッチング）ことにより送受信周波数を変えるパッチアンテナにおいて、無給電パッチの励振方向の長さを、給電パッチの励振方向の長さよりも小さくして給電パッチの整数倍（２倍や３倍等）や、その途中の倍数（１.５倍や２.５倍等）の波長（周波数に逆比例）に対応でき、スイッチの接触面積を可変にできるようにすることにより周波数の調整を可能としたものである。
【００３７】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以降に使用する図は説明をわかりやすくするため、誇張したりあるいは一部を省略して描いてある。また説明しやすくするため、少ないパッチで説明している。また、各実施例において類似した機能を有する構成に対しては同様の参照符号を用いている。
【００３８】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る多周波対応アンテナを説明するための図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。（ａ）の平面図では、誘電体基板７と地板１１は省略されている。
【００３９】
基本となる給電パッチ１は、反対側に地板１１を設けた誘電体基板７の表面に配置されている。給電パッチ１には給電点２が設けられ、給電線２ａからの給電をこの給電点２を介して受けるようになっている。この給電パッチ１で励振方向（図１（ａ）中の双方向矢印を参照）の長さに対応したパッチアンテナとして働くようになっている。
【００４０】
給電パッチ１の横には無給電パッチ３が配置されている。無給電パッチ３は給電されておらず電気的に浮いている状態である。給電パッチ１と無給電パッチ３の間には、両方のパッチ間を電気的に接続するためのスイッチ４が配置されている。
【００４１】
スイッチ４は上部電極５ａと下部電極５ｂからなる駆動電極５を持ち、上部電極５ａと下部電極５ｂの間の静電力によって引き合う力が発生し、静電力をコントロールすることにより図１（ｂ）の矢印の方向に上部電極５ａを動かし、これによって上面板４ａを引き下げて電気的に接続状態にする（スイッチング）ようになっている。
【００４２】
上部電極５ａと下部電極５ｂの間には、それらが直接接触しないように絶縁体６ｂが設けられ、給電パッチ１と無給電パッチ３を直接電気的につなぐスイッチ４の上面板４ａとの間にも絶縁体６ａが設けられ絶縁されている。
【００４３】
上部電極５ａと下部電極５ｂの間の静電力により上部電極５ａが下がり、給電パッチ１と無給電パッチ３がスイッチ４の上面板４ａを介して電気的に接続された場合、パッチアンテナとしての周波数は、給電パッチ１とスイッチ４と無給電パッチ３の励振方向の電気的な長さに対応した周波数になる。図中、９はスイッチ４の上面板４ａとパッチのスイッチング接触部である。
【００４４】
なお、給電点２の入力インピーダンスは、図示していない整合回路によって常に最適なインピーダンスになるように調整されている。
【００４５】
本実施例によれば、無給電パッチ３のサイズを給電パッチ１のサイズに合わせる必要がなくなり、自由に寸法を選べるようになるため、様々な周波数に対応可能である。
【００４６】
また、無給電パッチ３とスイッチ４の励振方向の電気的な長さを給電パッチ１と同じにすることにより、給電パッチ１の整数倍（２倍や３倍等）の波長（周波数に逆比例）にも対応可能である。
【００４７】
従って、本実施例の構成を採用することにより、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる。
【００４８】
＜実施例２＞
図２は、本発明の実施例２に係る多周波対応アンテナを説明するための図である。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。平面図（ａ）では誘電体基板７と地板１１は省略されている。
【００４９】
基本となる給電パッチ１は反対側に地板１１を設けた誘電体基板７の表面に配置されている。給電パッチ１には給電点２が設けられ、給電線２ａからの給電をこの給電点２を介して受けるようになっている。
【００５０】
この給電パッチ１で励振方向の長さに対応したパッチアンテナとして働くようになっている。給電パッチ１の横には無給電パッチ３が配置されている。無給電パッチ３は給電されておらず電気的に浮いている状態である。
【００５１】
無給電パッチ３には、該無給電パッチ３と給電パッチ１を電気的に接続するための片持ち構造のスイッチ４の上面板４ａがあらかじめ電気的に接続してあり、給電パッチ１側は電気的なカップリングが無視できるくらいのスイッチ間隔が空くようになっている。
【００５２】
スイッチ４の上面板４ａは給電パッチ１から遠ざかる方向にあらかじめ撓ませてあり、上部電極５ａと下部電極５ｂからなる駆動電極５を持ち、上部電極５ａと下部電極５ｂの間の静電力によって引き合う力が発生し、静電力をコントロールすることにより図２（ｂ）の矢印の方向に動かし、これによってスイッチングできるようになっている。
【００５３】
上部電極５ａと下部電極５ｂの間は直接接触しないように絶縁体６ｂが設けられ、無給電パッチ３と給電パッチ１を直接電気的につなぐスイッチ４の上面板４ａとの間にも絶縁体６ａが設けられ絶縁されている。
【００５４】
スイッチ４の上面板４ａが下がり、給電パッチ１と無給電パッチ３がスイッチ４を介して電気的に接続された場合、パッチアンテナとしての周波数は、給電パッチ１とスイッチ４と無給電パッチ３の励振方向の電気的な長さに対応した周波数になる。なお、給電点の入力インピーダンスは、図示していない整合回路によって常に最適なインピーダンスになるように調整されている。
【００５５】
無給電パッチ３のサイズは給電パッチのサイズに合わせる必要がなく自由に寸法を選べるため、様々な周波数に対応可能である。また、無給電パッチ３とスイッチ４の励振方向の電気的な長さを給電パッチ１と同じにすることにより給電パッチ１の整数倍（２倍や３倍等）の波長（周波数に逆比例）にも対応可能である。
【００５６】
また、スイッチ４の上面板４ａの接触部が図１の２ヶ所にくらべ１ヶ所なので、スイッチングの信頼性が上がる。
【００５７】
従って、本実施例の構成を採用することにより、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる。
【００５８】
図３は、本発明の実施例３に係る多周波対応アンテナを説明するための図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は（ａ）の平面図のＡ−Ａ’断面図である。（ａ）の平面図では誘電体基板７と地板１１は省略されている。
【００５９】
基本となる給電パッチ１は反対側に地板１１を設けた誘電体基板７の表面に配置されている。給電パッチ１は給電点２が設けられ、給電線２ａからの給電をこの給電点２を介して受けるようになっている。この給電パッチ１で励振方向の長さに対応したパッチアンテナとして働くようになっている。
【００６０】
図３において、給電パッチ１の横には無給電パッチ３が配置されている。この無給電パッチ３には給電はされておらず、通常は図示していないスイッチでＧＮＤ（グランド；接地電位）に電気的に落ちている状態である。
【００６１】
無給電パッチ３には両方のパッチを電気的に接続するための片持ち構造の上面板４ａを持つスイッチ４があらかじめ電気的に接続してあり、給電パッチ１側は電気的なカップリングが無視できるくらいのスイッチ間隔が空くようにになっている。
【００６２】
スイッチ４の上面板４ａが給電パッチ１から遠ざかる方向にあらかじめ撓ませてあり、上部電極５ａと下部電極５ｂからなる駆動電極５を持ち、上部電極５ａと下部電極５ｂの間の静電力によって引き合う力が発生し、静電力をコントロールすることによりスイッチングできるようになっている。
【００６３】
上部電極５ａと下部電極５ｂ間は直接接触しないように絶縁体６ｂが設けられ、給電パッチ１と無給電パッチ３を直接電気的につなぐスイッチ４の上面板４ａとの間にも絶縁体６ａが設けられ絶縁されている。例えば、右横の無給電パッチ１はスイッチ４の上面板４ａが下がり、給電パッチ１と無給電パッチ３が該スイッチ４の上面板４ａを介して電気的に接続される。
【００６４】
このとき図示していないスイッチによって右横の無給電パッチ３はＧＮＤから離され電気的に浮いている状態である。
【００６５】
一方、左横の無給電パッチ３は給電パッチ１とスイッチ４の上面板４ａで接続はされていない状態で、左横の無給電パッチ３は図示していないスイッチによって電気的にＧＮＤ（接地電位）に落ちている。
【００６６】
パッチアンテナとしての周波数は、給電パッチ１とスイッチ４と無給電パッチ３の励振方向の電気的な長さに対応した周波数になる。なお、給電点２の入力インピーダンスは、図示していない整合回路によって常に最適なインピーダンスになるように調整されている。
【００６７】
無給電パッチ３のサイズは給電パッチのサイズに合わせる必要がなく自由に寸法を選べるため、様々な周波数に対応可能である。また、無給電パッチ３とスイッチの励振方向の電気的な長さを給電パッチ１と同じにすることにより給電パッチ１の整数倍（２倍や３倍等）の波長（周波数に逆比例）にも対応可能である。
【００６８】
また、スイッチ４の上面板４ａのスイッチング接触部９が図１の２ヶ所にくらべ１ヶ所なので、スイッチングの信頼性が上がる。さらに給電パッチ１とは電気的に接続していない無給電パッチ３を電気的にＧＮＤ（接地電位）に落とすことにより、電気的なカップリングの影響をさらに小さくすることが可能になる。
【００６９】
従って、本実施例の構成を採用することにより、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる。
【００７０】
図４は、本発明の実施例４に係る多周波対応アンテナを説明するための図である。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。平面図（ａ）では誘電体基板７と地板１１は省略されている。
【００７１】
基本となる給電パッチ１は反対側に地板１１を設けた誘電体基板７の表面に配置されている。給電パッチ１は給電点２が設けられ、給電線２ａからの給電をこの給電点２を介して受けるようになっている。
【００７２】
この給電パッチ１で励振方向の長さに対応したパッチアンテナとして働くようになっている。給電パッチ１の横には無給電パッチ３が配置され、給電はされておらず電気的に浮いている状態である。
【００７３】
給電パッチ１と無給電パッチ３の間には、両方のパッチを電気的に接続するためのスイッチ４が配置されている。
【００７４】
スイッチ４は駆動電極５を持ち、上部電極と下部電極の間の静電力によって引き合う力が発生し、静電力をコントロールすることにより図４（ｂ）の矢印の方向に動きスイッチングできるようになっている（図では接触しているが、接触、切断できるということ）。
【００７５】
上部電極と下部電極の間は直接接触しないように絶縁体６ｂが設けられ、給電パッチ１と無給電パッチ３を直接電気的につなぐスイッチ４の上面板との間にも絶縁体６ａが設けられ絶縁されている。
【００７６】
さらに、スイッチ４の上面板４ａは、図４（ｂ）に示すように、あらかじめ端部がパッチとは離れる方向に撓ませてあり、スイッチが接続された後さらに静電力をコントロールすることでそのスイッチング接触部の面積を変えることができるようになっている。次に、その状態を、図５を用いて具体的に説明する。
【００７７】
図５（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）は平面図、図５（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）は図４（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。平面図では誘電体基板７と地板１１は省略されている。また、図５（ａ３）、（ｂ３）、（ｃ３）は平面図で図中の矢印は定在電流の流れる状態を表している。
【００７８】
図５（ａ１）〜（ａ３）は、スイッチ４の上面板４ａが下がり給電パッチ１と無給電パッチ３がスイッチ４を介して電気的に接続され始める状態を示している。パッチアンテナとしての周波数は、給電パッチ１とスイッチ４と無給電パッチ３の励振方向の電気的な長さに対応した周波数になるはずであるが、実際には同図に示すように、スイッチング接触部９の接触面積はパッチの励振方向とは垂直方向の中心付近でしか接触していなく小さいため、定在電流は図５（ａ３）で示すように蛇行するようになる。
【００７９】
このため、図５（ｃ１）で示すようにパッチの励振方向とは垂直方向の全面で接触している場合（この場合の定在電流は図５（ｃ３）に示すようにきれいな直線になる）に比べ、電流の軌跡の長さが長くなるためその分周波数が低くなる（発振波長が長くなるため）。
【００８０】
同様に、図５（ｂ１）〜（ｂ３）は、図５（ａ１）〜（ａ３）と図５（ｃ１）〜（ｃ３）の中間の状態で、上部電極と下部電極間の静電力を図５（ａ１）〜（ａ３）の場合より強くなるようにコントロールすることにより得られる状態である。なお、給電点２の入力インピーダンスは、図示していない整合回路によって常に最適なインピーダンスになるように調整されている。
【００８１】
本構成によれば、無給電パッチ３のサイズは給電パッチ１のサイズに合わせる必要がなく自由に寸法を選べるため、様々な周波数に対応可能である。また、無給電パッチ３とスイッチ４の励振方向の電気的な長さを給電パッチ１とほぼ同じにすることにより給電パッチ１の整数倍（２倍や３倍等）の波長（周波数に逆比例）にも対応可能である。
【００８２】
さらに、本発明によれば、スイッチ４におけるスイッチング接触部９の面積をコントロールすることにより周波数を微調整できるので、パッチサイズによって決まる周波数以外の複数の周波数にも対応可能である。
【００８３】
従って、本実施例の構成を採用することにより、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる。
【００８４】
図６は、本発明の実施例５に係る多周波対応アンテナを説明するための図である。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。平面図（ａ）では誘電体基板７と地板１１は省略されている。
【００８５】
基本となる給電パッチ１は反対側に地板１１を設けた誘電体基板７の表面に配置されている。給電パッチ１には給電点２が設けられ、給電線２ａからの給電を給電点２を介して受けるようになっている。この給電パッチ１で励振方向の長さに対応したパッチアンテナとして働くようになっている。
【００８６】
給電パッチ１の横には無給電パッチ３が配置される。無給電パッチ３は給電されておらず電気的に浮いている状態である。給電パッチ１と無給電パッチ３の間には、両方のパッチを電気的に接続するための給電パッチ１の長さの約半分に分割されたスイッチ４がパッチ以外のエリアにスイッチ支持部１０を設けて配置されている。
【００８７】
分割されたスイッチ４はそれぞれ駆動電極５ｃ、５ｄを持ち、それぞれの上部電極と下部電極の間の静電力によって引き合う力が発生し、静電力をコントロールすることにより図６（ｂ）の矢印の方向に動きスイッチングできるようになっている（図では接触しているが、接触、切断できるということ）。
【００８８】
なお、詳細は図示していないが、図２（ｂ）と同様に、各駆動電極５ｃ，５ｄの上部電極と下部電極の間は直接接触しないように絶縁体が設けられ、両方のパッチを直接電気的につなぐスイッチ４の上面板４ａとの間にも絶縁体が設けられ絶縁されている。
【００８９】
さらに、図６（ｂ）に示すように、スイッチ４の上面板４ａはあらかじめ端部がパッチとは離れる方向に撓ませてあり、スイッチが接続された後さらに静電力をコントロールすることでそのスイッチング接触部の面積を変えることができるようになっている。次に、その状態を、図７を用いて具体的に説明する。
【００９０】
図７（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）は平面図、図７（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）は図６（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。平面図では誘電体基板７と地板１１は省略されている。また、図７（ａ３）、（ｂ３）、（ｃ３）は平面図で、図中の矢印は定在電流の流れる状態を表している。
【００９１】
図７（ａ）はスイッチ４の上面板が下がり始め、給電パッチ１と無給電パッチ３がスイッチ４の上面板４ａを介して電気的に接続され始めた状態を示している。
【００９２】
パッチアンテナとしての周波数は、給電パッチ１とスイッチ４と無給電パッチ３の励振方向の電気的な長さに対応した周波数になるはずであるが、実際には、接触部の接触面積９はパッチの励振方向とは垂直方向の中心付近でしか接触していなく小さいため、定在電流は図７（ａ３）で示すように蛇行するようになる。
【００９３】
このため、図７（ｃ１）〜（ｃ３）で示すようなパッチの励振方向とは垂直方向の全面で接触している場合（この場合は同図（ｃ３）に示すように定在電流はきれいな直線になる）に比べ、電流の軌跡の長さが長くなるためその分周波数が低くなる（発振波長が長くなるため）。
【００９４】
同様に、図７（ｂ）は図７（ａ）と図７（ｃ）の中間の状態で、上部電極と下部電極の静電力を図７（ａ）より強くなるようにコントロールすることにより得られる状態である。
【００９５】
なお、給電点の入力インピーダンスは、図示していない整合回路によって常に最適なインピーダンスになるように調整されている。
【００９６】
本実施例によれば、無給電パッチ３のサイズを給電パッチ１のサイズに合わせる必要がなく自由に寸法を選べるため、様々な周波数に対応可能である。
【００９７】
また、無給電パッチ３とスイッチ４の励振方向の電気的な長さを給電パッチ１と同じにすることにより給電パッチ１の整数倍（２倍や３倍等）の波長（周波数に逆比例）にも対応可能である。
【００９８】
さらに、スイッチ４のスイッチング接触部９の面積をコントロールすることにより周波数を微調整できるので、パッチサイズによって決まる周波数以外の複数の周波数にも対応可能である。また、スイッチ４の長さをパッチサイズの半分程度にすることにより、多パッチでのレイアウトも容易になる。
【００９９】
従って、本実施例の構成を採用することにより、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる。
【０１００】
＜実施例６＞
図８は、本発明に係るパッチを複数レイアウトした実施例６を説明するための図である。
【０１０１】
同図において、中心に、本発明のパッチアンテナの基本となる給電パッチ１があり、その周りを無給電パッチ３と支持部１０でスイッチ４とが取り囲んでいる。給電パッチ１は給電点２を有している。図中、括弧付き数字で示した部分がスイッチ部で、その基本構成は図６で示したものと同じである。
【０１０２】
括弧付き数字で示したスイッチ４がすべてＯＦＦのとき送受信周波数は基本パッチである給電パッチ１の励振方向の長さに対応した周波数になる。
【０１０３】
括弧付き数字で示したスイッチ４のうち、スイッチ（８）、（１０）がＯＮのときは、給電パッチ１とスイッチ（８）、（１０）と図の右側の無給電パッチ３の励振方向の電気的な長さに対応した周波数になる。
【０１０４】
このとき、同時にスイッチ（２）、（４）、（５）、（６）、（１２）、（１３）、（１４）、（１６）もＯＮすると、励振方向とは垂直の方向のパッチサイズが広がることになり、周波数帯域を広げることが可能となる。
【０１０５】
括弧付き数字で示したスイッチ４のうち、スイッチ（８）、（１０）、（７）、（９）がＯＮのときは、給電パッチ１とスイッチ（８）、（１０）、（７）、（９）と図の右側と左側の無給電パッチ３の励振方向の電気的な長さに対応した周波数になる。このとき、残りのスイッチ４全部をＯＮすると、励振方向とは垂直の方向のパッチサイズが広がることになり、周波数帯域を広げることが可能となる。
【０１０６】
さらに、励振方向に配置されているスイッチの接触面積をコントロールすることにより周波数を微調整できるので、パッチサイズによって決まる周波数以外の複数の周波数にも対応可能である。
【０１０７】
従って、本実施例の構成を採用することにより、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる。
【０１０８】
＜実施例７＞
図９は、本発明の実施例７に係る多周波対応アンテナシステムを説明するための図である。
【０１０９】
本実施例に係る多周波対応アンテナシステム１５は、同図に示すように、多周波対応パッチアンテナ１６、周波数制御部１７、および入出力部１８から構成される。
【０１１０】
多周波対応パッチアンテナ１６は上記実施例１〜６で説明した本発明に係る多周波対応パッチアンテナであり、周波数制御部１７は周波数の検出や切り換えを行うものであり、入出力部１８は図示しない通信装置からの情報や命令を受けたり、通信装置に情報を出力するためのインタフェースである。
【０１１１】
入出力部１８により情報伝達に必要な命令を周波数制御部１７へ送ると、アンテナスイッチにより必要な周波数に切り換えて送信する。また、多周波対応パッチアンテナ１６が受ける周波数をアンテナスイッチを切り換えて周波数制御部１７で検出判断して得た受信情報を入出力部１８へ送る。
【０１１２】
本発明に係る多周波対応アンテナシステムは図９に示した実施例の構成に限るものではなく、通信装置から受け取った情報を本発明に係る多周波対応パッチアンテナから放射したり、逆に、本発明に係る多周波対応パッチアンテナによって受信した情報を通信装置に送る機能を有するものであれば如何なるものであってもよい。
【０１１３】
以上、本発明の実施例をいくつか説明したが、多周波対応パッチアンテナの給電点２ａは１つでなく、複数個存在してもかまわない。また、上記実施例では給電パッチ１を１つとして例としたが、給電パッチ１が複数個あっても何ら問題ない。さらに、無給電パッチ３は必要に応じてＧＮＤ（接地電位）に落としたり浮かしたりしてもかまわない。
【０１１４】
以上述べてきたように、本発明の構成を採用することにより、比較的製作が容易で、複数のアンテナを用意することなく、複数の周波数を選択することが可能となる多周波対応パッチアンテナおよび多周波対応アンテナシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施例１に係る多周波対応パッチアンテナを説明するための図である。
【図２】本発明の実施例２に係る多周波対応パッチアンテナを説明するための図である。
【図３】本発明の実施例３に係る多周波対応パッチアンテナを説明するための図である。
【図４】本発明の実施例４に係る多周波対応パッチアンテナを説明するための図である。
【図５】本発明の実施例４に係る多周波対応パッチアンテナにおいて、静電力をコントロールすることでスイッチング接触部の面積が変化する状態を示す図である。
【図６】本発明の実施例５に係る多周波対応パッチアンテナを説明するための図である。
【図７】本発明の実施例５に係る多周波対応パッチアンテナにおいて、静電力をコントロールすることによりスイッチング接触部の面積が変化する状態を示す図である。
【図８】本発明に係る多周波対応パッチアンテナを複数レイアウトした実施例６を説明するための図である。
【図９】本発明に係る多周波対応パッチアンテナを用いた多周波対応アンテナシステムの一例を示す図である。
【図１０】特開２００３−２８３２４０号公報（特許文献１）に開示された従来のアンテナを説明するための図である。
【図１１】特開２００３−１５２４３１号公報（特許文献２）に開示された従来のアンテナを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１：給電パッチ
２：給電点
２ａ：給電線
３：無給電パッチ
４：スイッチ
４ａ：上面板
５：駆動電極
５ａ：上部電極
５ｂ：下部電極
５ｃ：駆動電極
５ｄ：駆動電極
６ａ：絶縁体
６ｂ：絶縁体
７：誘電体基板
８：接地点
８ａ：接地線
９：スイッチング接触部
１０：スイッチ支持部
１１：地板
１５：多周波対応アンテナシステム
１６：多周波対応パッチアンテナ
１７：周波数制御部
１８；入出力部
【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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【図１０】
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【図１１】
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