(57)【要約】【課題】本発明はアンテナとそれを用いた電子機器において、そのアンテナの小型化、低コスト化を図ることを目的とする。【解決手段】その目的を達成するために、導電材料にて構成されるアンテナ電極１８と、このアンテナ電極１８に電気的に結合させた信号電極２０と、アンテナ電極１８の対向部分に設けたグランド電極１９とを備え、前記アンテナ電極１８はＸ軸とそれに直交またはほぼ直交するＹ軸のいずれか一方または両方の軸上に１つまたは複数のリアクタンス素子２１，２２を備え、信号電極２０はＸ軸、Ｙ軸の交点からほぼ４５度の本体部分に形成したアンテナである。【選択図】  図４
2004274223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料にて構成されるアンテナ電極と、このアンテナ電極に電気的に結合させた信号電極と、アンテナ電極の対向部分に設けたグランド電極とを備え、前記アンテナ電極はＸ軸とそれに直交またはほぼ直交するＹ軸のいずれか一方または両方の軸上に１つまたは複数のリアクタンス素子を設け、信号電極はＸ軸、Ｙ軸の交点からほぼ４５度の角度を有する直線上に形成したアンテナ。
【請求項２】
リアクタンス素子のアンテナ電極に電気的に接続されていない端部をグランド電極に接続した請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
アンテナ電極のＸ軸、Ｙ軸の交点に対して概ね点対称の位置に前記リアクタンス素子を設けた請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
リアクタンス素子とともにその近傍にスイッチを設けた請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
リアクタンス素子および／またはスイッチは高周波回路基板上に実装される請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
アンテナ電極のＸ軸とＹ軸の概ね交点の位置に第２の信号電極を設けた請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸上の電気長を概ね半波長とした請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】
アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸の両方の軸上にリアクタンス素子とスイッチが設けられ、Ｘ軸上のスイッチがＯＮの時はＹ軸上のスイッチがＯＦＦであり、Ｙ軸上のスイッチがＯＮの時はＸ軸上のスイッチがＯＦＦとなるように構成した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項９】
アンテナ電極のＸ軸上のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長とＹ軸上のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しいと共に、Ｘ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＸ軸上の電気長とＹ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＹ軸上の電気長が等しくなるように構成した請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸の両方の軸上にリアクタンス素子とスイッチが設けられ、Ｘ軸上のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、Ｙ軸上のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が異なる構成とした請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１１】
アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸の両方の軸上にリアクタンス素子とスイッチが設けられ、Ｘ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＸ軸上の電気長と、Ｙ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＹ軸上の電気長が異なる構成とした請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１２】
アンテナ電極のＸ軸上のスイッチがＯＦＦであると共にＹ軸上のスイッチがＯＮの時は右旋円偏波アンテナまたは左旋円偏波アンテナで動作し、Ｙ軸上のスイッチがＯＦＦであると共にＸ軸上のスイッチがＯＮの場合にその逆の旋回方向の円偏波アンテナとして動作するように構成した請求項１０または請求項１１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
アンテナ電極のＸ軸上およびＹ軸上のスイッチが共にＯＮである時に広帯域アンテナまたは２帯域アンテナとして動作するように構成した請求項１０または請求項１１に記載のアンテナ。
【請求項１４】
Ｘ軸およびＹ軸の長さを調整することにより単体で円偏波アンテナとして動作するアンテナ電極において、Ｘ軸またはＹ軸の一方の軸上にリアクタンス素子とスイッチを具備し、スイッチがＯＮの時にもアンテナ電極が円偏波アンテナとして動作するように前記リアクタンス素子値を選択した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１５】
Ｘ軸およびＹ軸の長さを調整することにより単体で円偏波アンテナとして動作するアンテナ電極において、Ｘ軸とＹ軸を比較したとき電気長の短いほうの軸上にコンデンサ素子とスイッチを具備し、スイッチがＯＮの時にもアンテナ電極が円偏波アンテナとして動作するように前記コンデンサ素子値を選択した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１６】
Ｘ軸およびＹ軸の長さを調整することにより単体で円偏波アンテナとして動作するアンテナ電極において、Ｘ軸とＹ軸を比較したとき電気長の長いほうの軸上にインダクタ素子とスイッチを具備し、スイッチがＯＮの時にもアンテナ電極が円偏波アンテナとして動作するように前記インダクタ素子値を選択した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１７】
アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＮで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦの時に右旋円偏波または左旋円偏波で動作し、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの時にその逆の旋回方向の円偏波アンテナとして動作するように構成した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１８】
アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＦＦの時に右旋円偏波または左旋円偏波で動作し、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＮの時にその逆の旋回方向の円偏波アンテナとして動作するように構成した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１９】
アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＮで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦの場合および第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの場合の両方の状態共に右旋円偏波または左旋円偏波のどちらか一方の偏波のみで動作するように構成した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項２０】
アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＦＦの場合および第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＮの場合の両方の状態共に右旋円偏波または左旋円偏波のどちらか一方の偏波のみで動作するように構成した請求項４に記載のアンテナ。
【請求項２１】
請求項１に記載のアンテナに送信回路と受信回路の少なくとも一方を電気的に結合した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナとそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子機器、例えばパソコンにおいては、そのスロットル部分に通信モジュールを挿入することにより、このパソコンを用いて各種通信サービスを行えるようにしたものがある。前記通信モジュールは、そのような通信が行えるようにするために、その内部にはアンテナが設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−９８０１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例で問題となるのは、アンテナが大型化してしまうということであった。すなわち、近年の通信方式においては、使用周波数が広帯域化しており、このような通信方式に対応するためには、アンテナを広帯域化しなければならない。このような広帯域なアンテナを形成しようとしたときに、アンテナの一般的な論理よりアンテナの体積を大きくする必要がある。
【０００５】
また、実際に室内等で通信を行う場合、信号が天井、壁、床により反射、減衰、回折することで室内空間に電界強度の高いエリア、低いエリアが発生する。この電界強度の粗密の分布は使用する周波数が異なれば変化し、また室内空間に移動体（例えば人等）が存在した場合には時間の変化と共に変化する。このような電波環境の中、良好な通信品質を維持するためにアンテナを複数本用意して構成するダイバーシティアンテナが用いられる。しかし、ダイバーシティアンテナを構成するためには複数本のアンテナを用意する必要があり、アンテナの実装面積、アンテナコストが増大してしまう。
【０００６】
そこで本発明は、アンテナを小型化するとともにダイバーシティアンテナを小型で低コストにて実現することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、導電材料にて構成されるアンテナ電極と、このアンテナ電極に電気的に結合させた信号電極と、アンテナ電極の対向部分に設けたグランド電極とを備え、前記アンテナ電極はＸ軸とそれに直交またはほぼ直交するＹ軸のいずれか一方または両方の軸上に１つまたは複数のリアクタンス素子を備え、信号電極はＸ軸、Ｙ軸の交点からほぼ４５度の角度を有する直線上に形成したアンテナであり、アンテナ電極はＸ軸とＹ軸を有し、それぞれの長さが異なることによりＸ軸とＹ軸でそれぞれ異なる周波数に共振することとなる。そして、このアンテナは、Ｘ軸とＹ軸の両者の共振周波数を近づけることにより広帯域なアンテナを構成することができ、低背なアンテナを実現することが可能となると共に、Ｘ軸上およびＹ軸上に設けられたリアクタンス素子によりそれぞれの軸の共振周波数を低く下げることが可能であるため、アンテナ電極を小型に設計することができ、アンテナの小型化を図ることができる。また、Ｘ軸上、Ｙ軸上に接続されるリアクタンス素子値を変更することにより、各軸の共振周波数をアンテナ電極形状を変更することなく微調整することが可能であり、アンテナの入力インピーダンスの整合を容易に取ることができる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、リアクタンス素子のアンテナ電極に電気的に接続されていない端部をグランド電極に接続したアンテナであり、リアクタンス素子がコンデンサの場合はその軸上の共振周波数を下げることができ、リアクタンス素子がインダクタの場合は共振周波数を上げることができることより、アンテナのインピーダンス特性をアンテナ電極の形状を変更することなく自在に設定することができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸、Ｙ軸の交点に対して概ね点対称の位置にリアクタンス素子を設けたアンテナであり、Ｚ軸に対して軸対称な放射特性を形成することが容易となる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、リアクタンス素子とともにその近傍にスイッチを設けたアンテナであり、スイッチのＯＮ，ＯＦＦにより共振周波数や放射特性を変更することができ、１つのアンテナで２つ以上の機能を持たせることが可能であるため、小型で低コストのダイバーシティアンテナを実現することができる。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、リアクタンス素子および／またはスイッチは高周波回路基板上に実装されたアンテナであり、アンテナの電極形状を変更することなく高周波回路基板上に実装されたリアクタンス素子値を変更することによりアンテナの入力インピーダンスや放射パターンを調整することができ、さまざまな筐体にアンテナを実装したときのアンテナ特性の調整が非常に容易なアンテナを提供できる。
【００１２】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸とＹ軸の概ね交点の位置に第２の信号電極を設けたアンテナであり、アイソレーションの確保された２つの信号電極を１つのアンテナに具現化でき、アンテナの小型化を図ることができる。
【００１３】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸上の電気長を概ね半波長としたアンテナであり、これにより独立した２つの共振モードを１つのアンテナに発生させることができ、アンテナの広帯域化、低背化が可能となる。
【００１４】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸の両方の軸上にリアクタンス素子とスイッチが設けられ、Ｘ軸上のスイッチがＯＮの時はＹ軸上のスイッチがＯＦＦであり、Ｙ軸上のスイッチがＯＮの時はＸ軸上のスイッチがＯＦＦとなるアンテナであり、Ｘ軸のスイッチがＯＦＦのときのＸ軸上の共振周波数がＡ、Ｘ軸のスイッチがＯＮのときのＸ軸上の共振周波数がＢ、Ｙ軸のスイッチがＯＦＦのときのＹ軸上の共振周波数がＣ、Ｙ軸のスイッチがＯＮのときのＹ軸上の共振周波数がＤとすると、共振周波数Ａ，ＢにおいてはＸ軸に平行な偏波で放射し、共振周波数Ｃ，ＤにおいてはＹ軸に平行な偏波で放射することより、例えば共振周波数ＢとＣが同一の周波数となるようにリアクタンス素子値、アンテナ電極形状等を調整した場合、この周波数においてはスイッチにより発生する偏波がＸ軸とＹ軸の間で切り替えられることとなり、時間的に切り替えられる偏波ダイバーシティアンテナとして利用できる。また、周波数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを別々の周波数として設計した場合、周波数ダイバーシティアンテナとして利用できる。
【００１５】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸上のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長とＹ軸上のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しいと共に、Ｘ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＸ軸上の電気長とＹ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＹ軸上の電気長が等しくなるように構成したアンテナであり、スイッチがＯＮの時の共振周波数をＡ、スイッチがＯＦＦの時の共振周波数をＢとした時に、Ｘ軸上のスイッチがＯＮ、Ｙ軸上のスイッチがＯＦＦの状態αにおいては、共振周波数ＡではＸ軸と平行の偏波で放射し、共振周波数ＢではＹ軸に平行の偏波で放射させることができるとともに、Ｘ軸上のスイッチがＯＦＦ、Ｙ軸上のスイッチがＯＮの状態βにおいては、共振周波数ＡではＹ軸と平行の偏波で放射し、共振周波数ＢではＸ軸に平行の偏波で放射させることができる。つまり、スイッチの状態を変更することにより、共振周波数ＡとＢにおける偏波方向を９０度変更することが可能となり、時間的に切り替えられる偏波ダイバーシティアンテナを具現化することが可能となる。更に、共振周波数ＡとＢを近接させて設計することにより広帯域特性を実現し、その帯域内の偏波方向を時間的に切り替えることにより、時間的に変化する室内のフェージング環境に対応したダイバーシティアンテナを実現できる。
【００１６】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸の両方の軸上に前記リアクタンス素子とスイッチが設けられ、Ｘ軸上のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、Ｙ軸上のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が異なる構成としたアンテナであり、Ｘ軸およびＹ軸上のスイッチを共にＯＮにすることにより、各軸上のリアクタンス素子によりアンテナ電極を小型化することができ、また両スイッチがＯＮの時のＸ軸上およびＹ軸上の共振電流の共振周波数を共に近接させることにより、小型で広帯域なアンテナを実現できる。また、Ｘ軸上および／またはＹ軸上のスイッチをＯＦＦにすることにより時間的に使用可能周波数を切り替えることができ、周波数ダイバーシティアンテナ等に使用可能である。
【００１７】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸およびＹ軸の両方の軸上に前記リアクタンス素子とスイッチが設けられ、Ｘ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＸ軸上の電気長と、Ｙ軸上のスイッチがＯＦＦの時のＹ軸上の電気長が異なる構成としたアンテナであり、両スイッチがＯＦＦの時にはリアクタンス素子が機能しないため、そこでのロスがないため高い放射利得を実現できる。また、スイッチがＯＦＦの時のＸ軸、Ｙ軸上の共振電流の共振周波数を近接させることにより広帯域なアンテナを具現化できるとともに、Ｘ軸上および／またはＹ軸上のスイッチをＯＦＦにすることにより時間的に使用可能周波数を切り替えることができ、周波数ダイバーシティアンテナ等に使用可能である。
【００１８】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸上のスイッチがＯＦＦであると共にＹ軸上のスイッチがＯＮの時は右旋円偏波アンテナまたは左旋円偏波アンテナで動作し、Ｙ軸上のスイッチがＯＦＦであると共にＸ軸上のスイッチがＯＮの場合にその逆の旋回方向の円偏波アンテナとして動作するように構成したアンテナであり、Ｘ軸上およびＹ軸上のスイッチの状態により円偏波の旋回方向を切り替えることができるため、室内通信においてマルチパスにより到来波の垂直偏波と水平偏波の信号の位相差が時間的に変化した時に有効な円偏波ダイバーシティアンテナを実現することができる。また、Ｘ軸上およびＹ軸上のスイッチが共にＯＦＦの時のＸ軸上およびＹ軸上の共振電流の共振周波数を近接させることにより広帯域アンテナを具現化し、両スイッチがＯＦＦの時は広帯域な直線偏波アンテナとして動作し、Ｘ軸またはＹ軸のうちの一方のスイッチをＯＮにすることにより円偏波アンテナとして動作する時間的に偏波を切り替えられる偏波ダイバーシティアンテナを実現できる。
【００１９】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸上およびＹ軸上のスイッチが共にＯＮである時に広帯域アンテナまたは２帯域アンテナとして動作するように構成したアンテナであり、両スイッチがＯＮの時はＸ軸上およびＹ軸上のリアクタンス素子が機能するためアンテナ電極を小型にすることができ、また、Ｘ軸上または／およびＹ軸上のスイッチの状態により直線偏波の発生する共振周波数を変化させることができ、周波数選択性フェージング環境において有効な周波数ダイバーシティアンテナを実現できる。
【００２０】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、Ｘ軸およびＹ軸の長さを調整することにより単体で円偏波アンテナとして動作するアンテナ電極において、Ｘ軸またはＹ軸の一方の軸上に前記リアクタンス素子とスイッチを具備し、スイッチがＯＮの時にもアンテナ電極が円偏波アンテナとして動作するように前記リアクタンス素子値を選択したアンテナであり、例えばスイッチがＯＮ，ＯＦＦにより円偏波の旋回方向を切り替えることが可能であるため、時間的に旋回方向を切替可能な円偏波ダイバーシティアンテナを小型で安価に実現することができる。
【００２１】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、Ｘ軸およびＹ軸の長さを調整することにより単体で円偏波アンテナとして動作するアンテナ電極において、Ｘ軸とＹ軸を比較したとき電気長の短いほうの軸上にコンデンサ素子とスイッチを具備し、スイッチがＯＮの時にもアンテナ電極が円偏波アンテナとして動作するように前記コンデンサ素子値を選択したアンテナであり、例えば、スイッチとコンデンサ素子がＸ軸上の任意位置のアンテナ電極とグランド電極の間に直列構成で具備されているとすると、スイッチがＯＦＦの状態では、Ｘ軸の共振電流の共振周波数ＡがＹ軸上の共振電流の共振周波数Ｂよりも高い。ここで、共振周波数Ａと共振周波数Ｂの中間の周波数Ｃにおいて、Ｘ軸の共振電流の位相がＹ軸の共振電流の位相よりも９０度進んでいる。次に、スイッチをＯＮにした場合のＸ軸上の共振周波数Ｄを共振周波数Ｂよりも低く設定し、共振周波数Ｂと共振周波数Ｄの中間の周波数ＥにおいてＸ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相よりも９０度遅れるようにコンデンサの素子値を設定することにより、スイッチのＯＮ，ＯＦＦにより時間的に円偏波の旋回方向を反転することが可能であり、時間的に切替可能な円偏波ダイバーシティアンテナを実現することが可能となる。
【００２２】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、Ｘ軸およびＹ軸の長さを調整することにより単体で円偏波アンテナとして動作するアンテナ電極において、Ｘ軸とＹ軸を比較したとき電気長の長いほうの軸上にインダクタ素子とスイッチを具備し、スイッチがＯＮの時にもアンテナ電極が円偏波アンテナとして動作するように前記インダクタ素子値を選択したアンテナであり、例えば、スイッチとインダクタ素子がＸ軸上の任意位置のアンテナ電極とグランド電極の間に直列構成で具備されているとすると、スイッチがＯＦＦの状態では、Ｘ軸の共振電流の共振周波数ＡがＹ軸上の共振電流の共振周波数Ｂよりも低い。ここで、共振周波数Ａと共振周波数Ｂの中間の周波数Ｃにおいて、Ｘ軸の共振電流の位相がＹ軸の共振電流の位相よりも９０度進んでいるとする。次に、スイッチをＯＮにした場合のＸ軸上の共振周波数Ｄを共振周波数Ｂよりも高く設定し、共振周波数Ｂと共振周波数Ｄの中間の周波数ＥにおいてＸ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相よりも９０度遅れるようにインダクタの素子値を設定することにより、スイッチのＯＮ，ＯＦＦにより時間的に円偏波の旋回方向を反転することが可能であり、時間的に切替可能な円偏波ダイバーシティアンテナを実現することが可能となる。
【００２３】
本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＮで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦの時に右旋円偏波または左旋円偏波で動作し、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの時にその逆の旋回方向の円偏波アンテナとして動作するように構成したアンテナであり、例えば、第２のスイッチおよび第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時にＸ軸上の共振周波数αとＹ軸上の共振周波数βが近接し、全体として広帯域特性を実現できるように第１のリアクタンス素子値を選択すると共に、第２のリアクタンス素子値も第１のリアクタンス素子値と同様の値を選択することにより、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦの状態で第１のスイッチまたは第３のスイッチのいずれか一方のみがＯＮとなるように時間的に切り替えることで共振周波数αとβの間で偏波方向を切り替えることができ、時間的に偏波面を切り替えることが可能な広帯域ダイバーシティアンテナを具現化できる。更に、例えば、第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＮの状態において、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数とＹ軸上の共振電流の共振周波数の中央周波数でのＸ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相より９０度進むように第２のリアクタンス値を設定し、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの状態において、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数とＹ軸上の共振電流の共振周波数の中央周波数でのＸ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相より９０度遅れるように第４のリアクタンス値を設定することにより、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＮであり第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦの時に右旋円偏波または左旋円偏波が放射され、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＦＦであり第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの時にその旋回方向と逆の旋回方向のアンテナを実現でき、時間的に旋回方向を切替可能な円偏波ダイバーシティアンテナを実現できる。つまり、各スイッチの状態により時間的に偏波方向が切り替えられる広帯域アンテナと時間的に円偏波の旋回方向を切り替えられる円偏波ダイバーシティアンテナを１つのアンテナにて実現できる。
【００２４】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＦＦの時に右旋円偏波または左旋円偏波で動作し、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＮの時にその逆の旋回方向の円偏波アンテナとして動作するように構成したアンテナであり、例えば、第２のスイッチおよび第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時にＸ軸上の共振周波数αとＹ軸上の共振周波数βが近接し、全体として広帯域特性を実現できるように第１のリアクタンス素子値を選択すると共に、第２のリアクタンス素子値も第１のリアクタンス素子値と同様の値を選択し、更に、第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの状態において、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数とＹ軸上の共振電流の共振周波数の中央周波数でのＸ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相より９０度進むように第２のリアクタンス値を設定し、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＮの状態において、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数とＹ軸上の共振電流の共振周波数の中央周波数でのＸ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相より９０度遅れるように第４のリアクタンス値を設定したときに、すべてのスイッチがＯＦＦの場合には１つの周波数帯域において２つの直交する偏波（Ｘ軸とＹ軸のそれぞれに平行な偏波）を有するアンテナとして機能し、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦであり、第１のスイッチまたは第３のスイッチのいずれか一方のスイッチが時間的に切り替わりつつＯＮ状態とされる場合には、広帯域特性を有し、その帯域を構成する２つの帯域の間で偏波方向が時間的に切り替えることが可能なダイバーシティアンテナとして機能し、また、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮであるとともに第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＦＦの場合、または、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦであるとともに第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＮの場合には旋回方向が互いに異なる円偏波アンテナとして機能させることができ、各スイッチの状態により種々の機能を持ったアンテナを実現でき、小型、低コストなアンテナとすることができる。尚、円偏波アンテナとして機能させる場合において、機能しているリアクタンス素子がＸ軸上およびＹ軸上にそれぞれ１素子となり、どちらかの軸上に機能するリアクタンス素子が集中することが無いため、２つの軸上に発生する共振電流値をほ��同様のものとすることができ、よって、軸比の小さい円偏波特性を実現できる。
【００２５】
本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＮで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦの場合および第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの場合の両方の状態共に右旋円偏波または左旋円偏波のどちらか一方の偏波のみで動作するように構成したアンテナであり、第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＮで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦの場合および第１のスイッチおよび第２のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮの場合の両方の状態においてＸ軸上の共振電流の位相に対してＹ軸上の共振電流の位相が９０度進むまたは遅れるように第２のリアクタンス素子値および第４のリアクタンス素子値を設定することにより旋回方向の同一な円偏波アンテナの共振周波数をずらすことが可能となり、時間的に共振周波数を変移可能な円偏波ダイバーシティアンテナを実現することが可能となる。また、当然ではあるが、スイッチの状態により時間的に偏波方向を切り替えられるダイバーシティアンテナとしても使用可能である。
【００２６】
本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項４に記載のアンテナにおいて、アンテナ電極のＸ軸上の第１の点に第１のリアクタンス素子および第１のスイッチを備え、Ｘ軸上の第２の点に第２のリアクタンス素子および第２のスイッチを備え、Ｙ軸上の第３の点に第３のリアクタンス素子および第３のスイッチを備えると共にＹ軸上の第４の点に第４のリアクタンス素子および第４のスイッチを備え、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第１のスイッチがＯＮの時のＸ軸上の電気長と、第２のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第３のスイッチがＯＮの時のＹ軸上の電気長が等しく、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＦＦの場合および第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＮの場合の両方の状態共に右旋円偏波または左旋円偏波のどちらか一方の偏波のみで動作するように構成したアンテナであり、第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＮで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＦＦの場合および第１のスイッチおよび第４のスイッチがＯＦＦで第２のスイッチおよび第３のスイッチがＯＮの場合の両方の状態においてＸ軸上の共振電流の位相に対してＹ軸上の共振電流の位相が９０度進むまたは遅れるように第２のリアクタンス素子値および第４のリアクタンス素子値を設定することにより旋回方向の同一な円偏波アンテナの共振周波数をずらすことが可能となり、時間的に共振周波数を変移可能な円偏波ダイバーシティアンテナを実現することが可能となる。尚、また、当然ではあるが、スイッチの状態により時間的に偏波方向を切り替えられるダイバーシティアンテナとしても使用可能である。尚、本構成とすることにより任意時間において機能しているリアクタンス素子がＸ軸上およびＹ軸上にそれぞれ１素子となり、どちらかの軸上に機能するリアクタンス素子が集中することが無いため、２つの軸上に発生する共振電流値をほぼ同様のものとすることができ、よって、軸比の小さい円偏波特性を実現できる。
【００２７】
本発明の請求項２１に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナに送信回路と受信回路の少なくとも一方を電気的に結合した電子機器であり、アンテナおよびダイバーシティアンテナが小型・低背であるため、小型で持ち運びが容易な電子機器を実現できると共に、アンテナを低コストにて製作できるため、電子機器を安価に製作することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
【００２９】
図１において、１はノートパソコンであり、このノートパソコン１は入力部２と表示部３を備えている。また、入力部２の側方にはスロット４が設けられ、このスロット４には通信モジュール５が挿入されるようになっている。
【００３０】
この通信モジュール５には、図２に示すように、板状の本体ケース６内に回路基板７が設けられ、この回路基板７上には各種電子部品８が実装されている。また、回路基板７の図２における右側部分には、スロット４に挿入し電気的結合を得るためのコネクタ９が設けられている。また、回路基板７の図２における左側部分には、アンテナ１０が実装されている。
【００３１】
すなわち、図２における本体ケース６を図１のスロット４に挿入したときには、アンテナ１０だけがスロット４から外部に突出した状態となり、これによりアンテナ１０を利用した信号の送受信を行うことが可能となる。さて、そのような状態は、図３においても示されている。図３において、アンテナ１０は第１のスイッチ１１に接続され、この第１のスイッチ１１の接点１１ａにはフィルタ１４、増幅器１３を介して送信回路１２が接続され、更に接点１１ｂにはフィルタ１６、増幅器１７を介して受信回路１５が接続されている。これにより、アンテナ１０を介して他の電子機器と通信を行うことができるのである。
【００３２】
アンテナ１０の一例を図４に示す。図４に示すように平面の導電材料からなるアンテナ電極１８が同じく平面の導電材料からなるグランド電極１９の上方に対向して配置されている。アンテナ電極１８のＸ軸上の概ね端部には第１のリアクタンス素子２１がアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に電気的に接続され、また、アンテナ電極１８のＹ軸上の端部には第２のリアクタンス素子２２がアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に電気的に接続される。更に、Ｘ軸とＹ軸の交点において、両軸に対して４５度の角度を有する軸上のアンテナ電極１８の端部に信号電極２０が配置され、アンテナ電極１８とグランド電極１９に電気的に接続されている。
【００３３】
この位置に信号電極２０を配置することによりＸ軸とＹ軸上に高周波信号電力を供給することができ、例えば、アンテナ電極１８の形状およびリアクタンス素子２１，２２の接続位置およびその素子値がアンテナ電極１８のＸ軸およびＹ軸の交点に対して点対称であり、Ｘ軸およびＹ軸上の電気長が等しい場合には、信号電極２０から供給される電力はＸ軸およびＹ軸に均等に供給される。
【００３４】
本アンテナの特長の一つはＸ軸とＹ軸の電気長をアンテナ電極１８の形状および第１のリアクタンス素子２１と第２のリアクタンス素子２２の素子値や位置等を調整することにより適当に異ならせることにより広帯域特性を実現できる点である。
【００３５】
図５に本アンテナのＶＳＷＲ特性の一例を示す。ここで示されている特性は、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数をＹ軸上の共振電流の共振周波数よりも高くなるように設定した場合のものである。このＸ軸およびＹ軸上の共振電流の共振周波数の設定は、図４中の各軸上の電気長を設定したい共振周波数の波長の半分の長さにすることで行う。Ｘ軸上とＹ軸上の共振周波数を適度に近接させることによりＶＳＷＲ＜３の帯域幅を広く設計することが可能となる。
【００３６】
図６には、Ｘ軸上およびＹ軸上に配置されるリアクタンス素子２１，２２のアンテナ特性への効果を示している。図６（ａ）においては、リアクタンス素子としてコンデンサを用いた場合のアンテナのＶＳＷＲ特性変移の方向を示している。コンデンサを用いた場合、アンテナ電極１８とグランド電極１９の間の容量が増加したことと等価であるため、コンデンサの素子値を増加するに従いアンテナの共振周波数を下げることが可能となる。つまり、アンテナ電極１８に容量を付加することにより、同じ共振周波数を得るために必要となるアンテナサイズを小型にすることが可能となる。尚、コンデンサの配置する位置に関しては、アンテナ電極１８の端部の近くに配置するほど、周波数を低下させる効果が大きくなる。これは、アンテナ電極１８とグランド電極１９の間に発生する電界強度がアンテナ電極端部に近いほど高くなるためである。
【００３７】
図６（ｂ）にはリアクタンス素子としてインダクタを使用した場合のアンテナのＶＳＷＲ特性変移を示している。インダクタをアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に接続した場合、アンテナ電極１８とグランド電極１９の間に発生する容量が減少することと等価の効果がある。インダクタの値が∞から小さくなるにつれてアンテナの共振周波数は高くなっていく。尚、図６においては、便宜上、Ｘ軸上のリアクタンス素子（第１のリアクタンス素子２１）を変更した場合の効果を示しているが、Ｙ軸上のリアクタンス素子（第２のリアクタンス素子２２）に関しても同様の効果が得られることは言うまでも無い。また、図５におけるアンテナ電極１８は方形形状で表されているが、円状、楕円状でも本アンテナを実現できることは言うまでも無い。
【００３８】
図７には本発明の別の実施形態を示している。アンテナ等からなる板状の本体２６の表面側には、ほぼ一面において銀・パラジウム合金からなる正方形のアンテナ電極１８が焼結されている。また、本体２６の裏面側にはほぼ全面に銀・パラジウム電極からなるグランド電極１９が焼結されている。
【００３９】
また、本体２６の外周面部分にはアンテナ電極１８、グランド電極１９とは非接触状態で信号電極２０が設けられている。このように非接触にて給電することにより、アンテナ電極１８と信号電極２０間の容量値を、非接触部分の形状を研摩変更することにより容易に調整することができるため、アンテナ量産時のアンテナ特性のバラツキ低減に貢献できる。
【００４０】
Ｘ軸上の本体２６の外周面部分には第１のリアクタンス素子２１および第２のリアクタンス素子２２が設けられている。図７においては、導電パターン線路によりインダクタを形成している。更にＹ軸上の本体２６の外周面部分には第３のリアクタンス素子２３および第４のリアクタンス素子２４が設けられている。図７においては、その途中にギャップを有する導電パターン線路によりコンデンサを形成している。これらのリアクタンス素子は、その形状を研摩することにより変更し、それぞれの素子値を変更することが可能であり、量産時のアンテナ特性の調整に利用できる。図７のアンテナにおいては、Ｘ軸上にインダクタが設けられ、Ｙ軸上にコンデンサが設けられているため、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数はＹ軸上のものと比較して高くなるため、各リアクタンス値を最適化することにより図５に示したような特性を得ることができる。
【００４１】
尚、図５のＶＳＷＲ特性のＶＳＷＲ＜３の帯域において、低域側においてはＹ軸と平行な偏波が支配的となり、また、高域側においてはＸ軸と平行の偏波が支配的となる。また、図７のアンテナ構成により円偏波アンテナを具現化した場合、アンテナ構造がＸ軸とＹ軸の交点において点対称であるため、Ｘ軸上およびＹ軸上に発生する共振電流の値をほぼ同様のものとすることができ、高い軸比を得やすい。図中の固定用端子２５は、このアンテナを高周波回路基板に実装する時に高周波回路基板にはんだ固定され、アンテナが振動等によって高周波回路基板から剥離することを防ぐことができる。
【００４２】
図８（ａ）及び図８（ｂ）には本発明の他の実施形態を示す。図８（ａ）のアンテナは、平面の導電材料からなるアンテナ電極１８が同じく平面の導電材料からなるグランド電極１９の上方に対向して配置されている。アンテナ電極１８のＸ軸上の概ね端部には第１のリアクタンス素子２１と第１のスイッチ２７がアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に電気的に直列接続され、また、アンテナ電極１８のＹ軸上端部には第２のリアクタンス素子２２と第２のスイッチ２８がアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に電気的に直列接続される。更に、Ｘ軸とＹ軸の交点において、両軸に対して４５度の角度を有する軸上のアンテナ電極１８の端部に信号電極２０が配置され、アンテナ電極１８とグランド電極１９に電気的に接続されている。
【００４３】
アンテナ電極１８の形状は第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８がＯＦＦの時にＸ軸およびＹ軸の電気長が等しくなるように設計されている。また、第１のリアクタンス素子２１および第２のリアクタンス素子２２の素子値は、第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８がＯＮの時のＸ軸上とＹ軸上の電気長が等しくなるように設計されている。図８（ｂ）のアンテナは、スイッチ２７、２８とリアクタンス素子２１，２２が並列に配置された場合を示しており、スイッチの状態により、アンテナ電極１８に装荷されるリアクタンス値を変更し、アンテナの共振周波数や帯域幅、又、放射特性を変更することができる。
【００４４】
図９に図８（ａ）のアンテナの第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８の状態によるＶＳＷＲ特性の変化を示している。図９（ａ）には第１のスイッチ２７がＯＮで第２のスイッチ２８がＯＦＦの時のＶＳＷＲ特性が示されている。第１のスイッチ２７がＯＮであるため、第１のリアクタンス素子２１であるコンデンサが機能し、Ｘ軸上の共振周波数Ｆ１がＹ軸の共振周波数Ｆ２よりも下がることを示している。よって、ＶＳＷＲ＜３の帯域における低域側においてはＸ軸方向の偏波が支配的となり、広域側においてはＹ軸方向の偏波が支配的となる。
【００４５】
これに対して、第１のスイッチ２７がＯＦＦで第２のスイッチ２８がＯＮの場合のＶＳＷＲ特性を図９（ｂ）に示す。この場合は、Ｙ軸上のリアクタンス素子２２であるコンデンサのみが機能し、共振周波数がＦ１に変移する。つまり、第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８の状態により、アンテナの共振周波数および帯域幅は同一でありながら、その偏波方向をＸ軸とＹ軸の間で切り替えることが可能となり、時間的に偏波面を変更可能な偏波ダイバーシティアンテナを実現することができる。
【００４６】
尚、第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８が共にＯＮの場合は、共振周波数がＦ１でＸ軸、Ｙ軸の両軸偏波を有するアンテナとして機能させることができ、また第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８が共にＯＦＦの場合は、共振周波数がＦ２でＸ軸、Ｙ軸の両軸偏波を有するアンテナとして機能させる。また、第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８は、ＰＩＮダイオードやメカニカルスイッチ、またはＭＥＭＳスイッチ等により具現化される。更に、図８の実施形態においては、第１のリアクタンス素子２１および第２のリアクタンス素子２２をコンデンサにて具現化しているが、インダクタによっても時間的に偏波方向が切り替わる偏波ダイバーシティを構成することは可能である。但し、この場合には、第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８がＯＮの場合は、Ｘ軸およびＹ軸の共振周波数はＯＦＦ時に比べて高くなるため、それを考慮してアンテナを設計する必要がある。
【００４７】
図１０に本発明のアンテナの他の実施形態を示す。平面の導電材料からなるアンテナ電極１８が同じく平面の導電材料からなるグランド電極１９の上方に対向して配置されている。アンテナ電極１８のＸ軸上の概ね端部には第１のリアクタンス素子２１と第１のスイッチ２７がアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に電気的に直列接続され、また、アンテナ電極１８のＹ軸上端部には第２のリアクタンス素子２２と第２のスイッチ２８がアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に電気的に直列接続される。更に、Ｘ軸とＹ軸の交点において、両軸に対して４５度の角度を有する軸上のアンテナ電極１８の端部に信号電極２０が配置され、アンテナ電極１８とグランド電極１９に電気的に接続されている。
【００４８】
アンテナ電極１８の形状は第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８がＯＦＦの時にＸ軸の電気長がＹ軸の電気長より短くなるように設計されている。また、第１のリアクタンス素子２１であるコンデンサの値は、第１のスイッチ２７がＯＮで第２のスイッチ２８がＯＦＦの時のＸ軸上の共振電流の位相に対してＹ軸上の共振電流の位相が９０度進むように設定される。また、第２のリアクタンス素子２２であるインダクタの値は、第１のスイッチ２７がＯＦＦで第２のスイッチ２８がＯＮの時のＸ軸上の共振電流の位相に対してＹ軸上の共振電流の位相が９０度遅れるように設定される。このように電気長が等しくなるように設計されている。また第２のリアクタンス素子２２の素子値は、第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８がＯＮの時のＸ軸上とＹ軸上の電気長が等しくなるように設計されている。
【００４９】
このアンテナの特性を図１１に示す。図１１（ａ）には第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８がＯＦＦの時のＶＳＷＲ特性が示されており、Ｘ軸上の電気長がＹ軸の電気長より短い為、ＶＳＷＲ＜３の帯域における低域側においてはＸ軸方向の偏波が支配的となり、広域側においてはＹ軸方向の偏波が支配的となる。図１１（ｂ）には、第１のスイッチ２７がＯＮで第２のスイッチ２８がＯＦＦのときのＶＳＷＲ特性およびＸ軸およびＹ軸上の共振電流の位相特性を示している。Ｘ軸上の共振周波数がＦ２からＦ３へ第１のリアクタンス素子２１の効果で下がり、周波数Ｆ１と周波数Ｆ３の中間の周波数Ｆ４で、Ｘ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相よりも９０度進んでいることが分かる。これにより、周波数Ｆ４においては左旋円偏波アンテナとして動作する。
【００５０】
また、図１１（ｃ）には、第１のスイッチ２７がＯＦＦで第２のスイッチ２８がＯＮの時のＶＳＷＲ特性およびＸ軸およびＹ軸上の共振電流の位相特性を示している。Ｙ軸上の共振周波数がＦ１からＦ５へ第２のリアクタンス素子２２の効果で上がり、周波数Ｆ２と周波数Ｆ５の中間の周波数Ｆ６で、Ｘ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相よりも９０度遅れていることが分かる。これにより、周波数Ｆ６においては右旋円偏波アンテナとして動作する。
【００５１】
以上より、各スイッチの状態により、広帯域アンテナまたは左旋円偏波アンテナまたは右旋円偏波アンテナと動作させることができ、時間的に偏波方向、周波数帯域を変移可能なダイバーシティアンテナと具現化することができる。尚、第１のリアクタンス素子２１および第２のリアクタンス素子２２の選択の仕方により、第１のスイッチ２７がＯＮで第２のスイッチ２８がＯＦＦの状態で右旋円偏波を発生すること、また第１のスイッチ２７がＯＦＦで第２のスイッチ２８がＯＮの状態で左旋円偏波を発生することが可能であることは言うまでも無い。また、第１のスイッチ２７と第２のスイッチ２８が共にＯＦＦの場合にＸ軸上の電気長がＹ軸上の電気長より長い場合は、第１のリアクタンス素子２１をインダクタで構成し、第２のリアクタンス素子２２をコンデンサで構成することにより、同様の特性を得ることができる。
【００５２】
図１２に本発明の他の実施形態を示す。平面の導電材料からなるアンテナ電極１８が同じく平面の導電材料からなるグランド電極１９の上方に対向して配置されている。アンテナ電極１８のＸ軸上の端部には第１のリアクタンス素子２１と第１のスイッチ２７がアンテナ電極１８とグランド電極１９の間に電気的に直列接続されており、Ｘ軸とＹ軸の交点において、両軸に対して４５度の角度を有する軸上のアンテナ電極１８の端部に信号電極２０が配置され、アンテナ電極１８とグランド電極１９に電気的に接続されている。アンテナ電極１８のＸ軸上の端部は削除されている。
【００５３】
図１３（ａ）に示すように、第１のスイッチ２７がＯＦＦのときに、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数Ｆ２がＹ軸上の共振電流の共振周波数Ｆ１より高くなるように設計されているとともに、周波数Ｆ１とＦ２の中間周波数Ｆ３において、Ｘ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相よりも９０度進むように削除するアンテナ電極の量を調整している。これにより周波数Ｆ３においては左旋円偏波として動作する。
【００５４】
次に、図１３（ｂ）に示すように、第１のスイッチ２７がＯＮの場合には、Ｘ軸上の共振電流の共振周波数がＹ軸の共振周波数Ｆ１よりも低くなるように、また、周波数Ｆ１とＦ４の中間周波数Ｆ５において、Ｘ軸上の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相よりも９０度遅れるように第１のリアクタンス素子２１であるコンデンサの素子値を決定している。以上、説明したように、第１のスイッチ２７の状態により円偏波アンテナの旋回方向を時間的に切り替えることが可能であるため、時間的に旋回方向を切り替えられる円偏波ダイバーシティを実現することができる。尚、第１のリアクタンス素子２１および第１のスイッチ２７を図１２のＸ軸上でなくＹ軸上に設ける場合は、第１のリアクタンス素子２１としてインダクタを使用すれば同様の特性を得ることができる。
【００５５】
Ｘ軸とＹ軸の交点には第２の信号電極２９が設けられている。この点はＸ軸上およびＹ軸上に発生する共振電流が最大となるとともにアンテナ電極１８とグランド電極１９の電位が同電位（０電位）となる点であるため、信号電極２０との間に大きなアイソレーションを取ることが可能である。よって、１つのアンテナに２つの信号電極を設けることが可能であり、実質的にアンテナの小型化を実現することができると共に、第１のスイッチ２７の状態により、第２の信号電極２９からアンテナを見た時の共振周波数を変移させるため、周波数ダイバーシティとして機能させることができる。
【００５６】
図１４に本発明の他の実施形態を示す。平面の導電材料からなるアンテナ電極１８が同じく平面の導電材料からなるグランド電極１９の上方に対向して配置されている。アンテナ電極１８のＸ軸上の端部には第１のリアクタンス素子２１と第１のスイッチ２７および第２のリアクタンス素子２２と第２のスイッチ２８が設けられ、また、アンテナ電極１８のＹ軸上端部には第３のリアクタンス素子２３と第３のスイッチ３０および第４のリアクタンス素子２４と第４のスイッチ３１が設けられている。更に、Ｘ軸とＹ軸の交点において、両軸に対して４５度の角度を有する軸上のアンテナ電極１８の端部に信号電極２０が配置され、アンテナ電極１８とグランド電極１９に電気的に接続されている。アンテナ電極１８の形状はすべてのスイッチがＯＦＦの時にＸ軸の電気長とＹ軸の電気長が等しくなるように設計されている。また、第１のリアクタンス素子２１であるコンデンサと第３のリアクタンス素子２３であるコンデンサの値は、第２のスイッチ２８と第４のスイッチ３１がＯＦＦの状態で、第１のスイッチ２７と第３のスイッチ３０がＯＮの状態でのＸ軸上とＹ軸上の電気長が等しくなるように設定されている。また、第２のリアクタンス素子２２の素子値は、第１のスイッチ２７と第２のスイッチ２８がＯＮでそれ以外のスイッチがＯＦＦの場合に、Ｘ軸の共振電流の位相がＹ軸の共振電流の位相と比べて９０度位相が遅くなるように設定されるとともに、第４のリアクタンス素子２４の素子値は、第３のスイッチ３０と第４のスイッチ３１がＯＮでそれ以外のスイッチがＯＦＦの場合に、Ｘ軸の共振電流の位相がＹ軸の共振電流の位相と比べて９０度位相が早くなるように設定される。
【００５７】
この時のスイッチの状態とアンテナの共振周波数および偏波方向を図１５に説明する。
【００５８】
すべてのスイッチがＯＦＦの場合、又は、第１のスイッチ２７および第３のスイッチ３０のみがＯＮの場合は、Ｘ軸上およびＹ軸上の電気長が等しいため、共振周波数Ｆ１又はＦ２で動作するアンテナとなり、この時の偏波方向はＸ軸およびＹ軸の２軸を有する。つまり、単純な構造にて２軸の偏波ダイバーシティアンテナの共振周波数を切り替えることができる。又、Ｘ軸上およびＹ軸上に装荷するリアクタンス素子およびスイッチの数を増やすことにより、切り替え可能な共振周波数の数を増やすことが可能であることはいうまでも無い。
【００５９】
次に、第１のスイッチ２７のみがＯＮの場合は、第１のリアクタンス素子２１の影響によりＸ軸上の共振電流の共振周波数のみ周波数Ｆ２へ変化し、共振周波数Ｆ１および共振周波数Ｆ２で動作するアンテナとなる。ここで、Ｆ１とＦ２が近接するように第１のリアクタンス素子２１の値を決定すれば、広帯域なアンテナとして動作させることもできる。偏波方向に関しては、周波数Ｆ２においてはＸ軸に平行な偏波で、周波数Ｆ１においてはＹ軸に平行な偏波方向でそれぞれ放射する。これに対して、第３のスイッチ３０のみがＯＮの場合は、アンテナの有する帯域幅、共振周波数は同一となるが、偏波方向が逆となる。これにより、時間的に偏波方向を切り替えられる偏波ダイバーシティアンテナを実現できる。
【００６０】
次に、第１のスイッチ２７および第２のスイッチ２８のみがＯＮの場合、周波数Ｆ５においてＸ軸の共振電流の位相がＹ軸の共振電流の位相に対して９０度遅れているため、周波数Ｆ５において右旋円偏波が放射される。それに対して、第３のスイッチ３０および第４のスイッチ３１のみがＯＮの場合、周波数Ｆ５においてＹ軸の共振電流の位相がＸ軸の共振電流の位相に対して９０度遅れているため周波数Ｆ５において左旋円偏波が放射される。つまり、時間的に円偏波の旋回方向を切り替えることが可能なダイバーシティアンテナを実現できる。
【００６１】
尚、第３のスイッチ３０および第４のスイッチ３１がＯＮの場合に、第４のリアクタンス素子であるインダクタの素子値を小さくすることで、Ｙ軸上の共振電流の共振周波数をＸ軸上の共振電流の共振周波数Ｆ１より高い周波数Ｆ６に設定し、さらに、周波数Ｆ１と周波数Ｆ６の中間の周波数Ｆ７において、Ｘ軸の共振電流の位相がＹ軸上の共振電流の位相に対して９０度遅れるように第４のリアクタンス素子２４であるインダクタの素子値を設定することにより、右旋円偏波を放射することができる。このことは、第２のリアクタンス素子２２であるインダクタの値を小さくした場合にも当てはまり、この場合は２つの周波数で左旋円偏波アンテナとして動作させることが可能である。
【００６２】
以上のように、各スイッチの状態を制御することにより、１つのアンテナで種々の特徴を持たせることができ、アンテナの小型化と低コスト化を図ることができる。
【００６３】
図１６（ａ）〜図１６（ｈ）に本発明の実施形態の詳細を示す。このアンテナは、誘電体材料よりなる本体２６の平坦な上面に導電材料により形成される長方形状のアンテナ電極１８が設けられ、本体２６の下面中央部には凸部が形成され（Ｘ軸上およびＹ軸上においてアンテナ電極１８の周辺部から電気長でλ／８の位置に対向する本体２６の下面位置から形成されている）、本体２６の下面のほぼ全面にはグランド電極１９が設けられてある。また、グランド電極１９の一部にグランド電極非形成部が設けられ、そこにグランド電極１９と非接触状態にて信号電極２０および第１のリアクタンス素子への接続線路３２および第２のリアクタンス素子への接続線路３３が設けられており、信号電極２０および第１のリアクタンス素子への接続線路３２および第２のリアクタンス素子への接続線路３３の上端部はアンテナ電極１８に電気的に接続されている。
【００６４】
アンテナ電極１８に第１のリアクタンス素子への接続線路３２および第２のリアクタンス素子への接続線路３３を介して接続されるリアクタンス素子やスイッチはアンテナ電極１８の下方で高周波回路基板３５に実装される。このような構成を取ることにより、アンテナ電極１８とグランド電極１９の間隔がアンテナ電極１８の中央部が大きくなるため、アンテナ電極１８の中央部付近の特性インピーダンスが大きくなり、ＳＩＲ（Ｓｔｅｐｐｅｄ  Ｉｍｐｅｄｅｎｃｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）共振器の原理よりアンテナの小型化を図ることが可能となる。尚、平坦なアンテナ電極１８の形状を中央に突起のある凸形状とすることにより、更に小型化を図ることが可能となる。また、本体２６の下面凸部のみが高周波回路基板３５に実装され、高周波回路基板３５の上のそれ以外の領域には高周波回路部品３４が実装可能となることにより、高周波回路基板上の実質的な実装面積を増やすことができ、通信機器の小型化を図ることが可能となる。
【００６５】
図１７（ａ）〜図１７（ｈ）に本発明の他の実施形態を示す。図１７（ａ）〜図１７（ｈ）のアンテナは、誘電体により構成された本体２６の上面に長方形状のアンテナ電極１８を設け、このアンテナ電極１８の周辺角部に信号電極２０を設ける。また、アンテナ電極１８のＸ軸とＹ軸の交点上に第２の信号電極２９を設けると共に、Ｘ軸上に第１のリアクタンス素子への接続線路３２および第２のリアクタンス素子への接続線路３３を設け、Ｙ軸上に第３のリアクタンス素子への接続線路３６および第４のリアクタンス素子への接続線路３７が設けられている。更に、本体２６の下面中央部を凹部形状とし、第２の信号電極２９は導電性ピン３８で構成され、この下端部はこの凹部内側へ貫通している。また、この凹部内側で、高周波回路基板３５上にはアンテナ電極１８に各リアクタンス素子への接続線路を介して接続されるリアクタンス素子やスイッチ、またそれ以外の整合回路やＩＣ等の高周波回路部品３４が実装される。尚、第２の信号電極２９は高周波回路基板３５の上に形成された高周波回路と接続される伝送線路と電気的に接続される。
【００６６】
このようなアンテナ構成を取ることにより、アイソレーションの取れた２つの信号電極を有するアンテナの実装面積を低減できると共に、本体２６の下面の凹部により形成される空域部分により、アンテナの中央部分のインピーダンスを高くすることができるため、アンテナの小型化を図ることもできる。また、アンテナ電極１８にはＸ軸とＹ軸の両方の軸に線対称となるように４つのスロット４１が設けられている。これによりＸ軸およびＹ軸周辺のアンテナ電極１８の幅がアンテナ電極１８の端部から電気長でλ／８の位置で狭くなる。よって、Ｘ軸上およびＹ軸上の特性インピーダンスがアンテナ電極１８の端部から電気長でλ／８の位置で大きくなるため、ＳＩＲ共振器の原理よりアンテナを小型化することが可能となる。
【００６７】
更に、本体２６の外周部から内側へ電気長でλ／８の位置までを第１の基材３９で構成し、それ以外を第２の基材４０で構成し、第１の基材３９の比透磁率を比誘電率で割った値が第２の基材４０の比透磁率を比誘電率で割った値よりも小さく設定することにより、アンテナ電極１８の中央周辺の特性インピーダンスを大きく設定することができ、アンテナを小型化することが可能となる。尚、アンテナ電極１８の端部からλ／８の位置で特性インピーダンスを変化させるのは、この位置でインピーダンスを変化させた時が最もアンテナを小型化できるためであり、λ／８以外のそれに近い値でインピーダンスを変化させても同様の効果が得られることは言うまでも無い。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、導電材料にて構成されるアンテナ電極と、このアンテナ電極に電気的に結合させた信号電極と、アンテナ電極の対向部分に設けたグランド電極とを備え、前記アンテナ電極はＸ軸とそれに直交またはほぼ直交するＹ軸のいずれか一方または両方の軸上に１つまたは複数のリアクタンス素子を設け、信号電極はＸ軸、Ｙ軸の交点からほぼ４５度の本体部分に形成したアンテナであり、リアクタンス素子によりアンテナ電極を小型にできると共に、１つのアンテナにより２つの共振特性を有することを利用し、広帯域なアンテナを構成することができる。また、リアクタンス素子と共にスイッチを設けることにより、偏波方向や円偏波の旋回方向を時間的に変更できるダイバーシティアンテナを１つのアンテナにより具現化でき、低コスト化、小型化を図ることができ、よって、本発明のアンテナが実装された通信機器を小型で低コストとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のアンテナを用いた電子機器の斜視図
【図２】同電子機器の要部の断面図
【図３】同電子機器の回路図
【図４】本発明の実施形態のアンテナの斜視図
【図５】図４のアンテナのＶＳＷＲ特性図
【図６】（ａ）、（ｂ）リアクタンス素子によるＶＳＷＲ特性変移図
【図７】（ａ）本発明の他の実施形態のアンテナの表面側の斜視図
（ｂ）同アンテナの裏面側の斜視図
【図８】（ａ）、（ｂ）本発明の他の実施形態のアンテナの斜視図
【図９】（ａ）、（ｂ）図８のアンテナのＶＳＷＲ特性図
【図１０】本発明の他の実施形態のアンテナの斜視図
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）図１０のアンテナのＶＳＷＲ特性図と位相特性図
【図１２】本発明の他の実施形態のアンテナの斜視図
【図１３】（ａ）、（ｂ）図１２のアンテナのＶＳＷＲ特性図と位相特性図
【図１４】本発明の他の実施形態のアンテナの斜視図
【図１５】図１４のアンテナの各スイッチにおけるＶＳＷＲ特性図
【図１６】（ａ）本発明の他の実施形態のアンテナの斜視図
（ｂ）本発明の他の実施形態のアンテナの断面図
（ｃ）本発明の他の実施形態のアンテナの上面図
（ｄ）本発明の他の実施形態のアンテナの第１側面図
（ｅ）本発明の他の実施形態のアンテナの第２側面図
（ｆ）本発明の他の実施形態のアンテナの第３側面図
（ｇ）本発明の他の実施形態のアンテナの第４側面図
（ｈ）本発明の他の実施形態のアンテナの下面図
【図１７】（ａ）本発明の他の実施形態のアンテナの斜視図
（ｂ）本発明の他の実施形態のアンテナの断面図
（ｃ）本発明の他の実施形態のアンテナの上面図
（ｄ）本発明の他の実施形態のアンテナの第１側面図
（ｅ）本発明の他の実施形態のアンテナの第２側面図
（ｆ）本発明の他の実施形態のアンテナの第３側面図
（ｇ）本発明の他の実施形態のアンテナの第４側面図
（ｈ）本発明の他の実施形態のアンテナの下面図
【符号の説明】
１８  アンテナ電極
１９  グランド電極
２０  信号電極
２１  第１のリアクタンス素子
２２  第２のリアクタンス素子
２７  第１のスイッチ
２８  第２のスイッチ
【図１】
2004274223.tif 000003
【図２】
2004274223.tif 000004
【図３】
2004274223.tif 000005
【図４】
2004274223.tif 000006
【図５】
2004274223.tif 000007
【図６】
2004274223.tif 000008
【図７】
2004274223.tif 000009
【図８】
2004274223.tif 000010
【図９】
2004274223.tif 000011
【図１０】
2004274223.tif 000012
【図１１】
2004274223.tif 000013
【図１２】
2004274223.tif 000014
【図１３】
2004274223.tif 000015
【図１４】
2004274223.tif 000016
【図１５】
2004274223.tif 000017
【図１６】
2004274223.tif 000018
【図１７】
2004274223.tif 000019