(57)【要約】【課題】  共鳴するより多くの、あるいは任意の周波数帯を選択すべく、給電点位置を任意に可変にして最適なインピーダンス整合を取り、しかも余分な設置面積を必要とせず、高速なインピーダンス切り替えをも可能にするアンテナを提供する。【解決手段】  給電線１５Ａの給電点側に熱膨張率の異なる２種類以上の金属層からなり通電により発熱し変形運動するリボン状のバネ構造１７を構成する。リボン状のバネ構造１７の一端がパッチアンテナ１３上の所定周波数帯の給電点位置に接触し、通電によるリボン状のバネ構造１７の変形運動でパッチアンテナ１３の所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行う。【選択図】図２
2005333203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数帯の無線信号を送受信可能なパッチアンテナに対し、機械的に給電点位置を変更可能な給電線を接触し、
前記給電線を機械的に変形運動させることで前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記給電線の給電点側に熱膨張率の異なる２種類以上の金属層からなり通電により発熱し変形運動するリボン状のバネ構造を有し、
前記リボン状のバネ構造の一端が前記パッチアンテナ上の所定周波数の給電点位置に接触し、
通電による前記リボン状のバネ構造の変形運動で前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
複数の周波数の無線信号を送受信可能なパッチアンテナに対し、絶縁層と第１の静電電極層からなり機械的な変形運動が可能で給電点位置を変更可能な給電線を接触し、
前記パッチアンテナを載置する同一面上に該パッチアンテナに隣接して第２の静電電極層を設け、
前記第１と第２の静電電極層の間に印加した電圧により誘起された静電力で前記給電線を変形運動させ前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
前記給電線の給電点側に対し、前記静電力で機械的な変形運動が可能な前記第１の静電電極層を含むリボン状のバネ構造を構成したことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記給電線の給電点側、もしくは前記リボン状のバネ構造の給電点側を前記パッチアンテナ上の所定周波数帯の給電点位置にあらかじめ導電性結合材を以って接合したことを特徴とする請求項３または４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第１と第２の静電電極層の間に前記電圧を供給する通電回路に高周波カット用コイルを有することを特徴とする請求項３乃至５の何れか一つに記載のアンテナ。
【請求項７】
前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造から前記パッチアンテナの可動接点に圧力を印加することで、前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載のアンテナ。
【請求項８】
前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造とパッチアンテナの可動接点を密着性の低い絶縁膜を介した容量性結合とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のアンテナ。
【請求項９】
前記給電線と受信器及び送信器との間に対し、受信または送信する無線信号の周波数を判定する周波数判定回路を設け、
かつ、前記周波数判定回路と前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造との間に対し、前記周波数判定回路が判定した周波数に基づいて前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造の変形運動を制御して給電点位置を制御し、以って前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行う給電位置制御回路を設けたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮや携帯電話などに用いるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮがオフィスや家庭に普及しはじめ、重要な情報インフラとなりつつある。無線ＬＡＮでは、無線ＬＡＮカードを経由してＰＣや携帯機器に接続されることが多く、携帯電話に比べてアンテナの小型・低姿勢化が重要になる。また、アンテナには、通常使われる無線の周波数帯も幅広くなっており、相互接続可能なように、２ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯などの複数の周波数帯において通信を可能とする構成も必要である。
【０００３】
小型で低姿勢なアンテナとしてはパッチアンテナが使われることが多い。例えば矩形パッチアンテナを給電線とインピーダンスを整合させるためには、以下のような条件を考慮しなくてはならない。
即ち、図１９に示すように、誘電体ｄｉ上の矩形のパッチアンテナＰａに入出力される電波の自由空間での波長をλ０、線路としてみたパッチアンテナＰａの特性アドミッタンスをＹ０、パッチアンテナＰａの長さをL（ｘ方向）、幅をＷ（ｙ方向）、給電点の位置をパッチ端からＬｆ、パッチアンテナＰａと地板Ｇｒとの距離（厚さ）をｈ、パッチアンテナＰａと地板Ｇｒの間に設けた誘電体ｄｉの比誘電率をεｒとすると、パッチアンテナＰａが共振するためには下記の数式を満たす必要がある。
【０００４】
［数１］
Ｌ＝λｇ／２
λg =λ０／ｓｑｒｔ（εｒ）
【０００５】
また共振時のパッチアンテナＰａの入力アドミッタンスＹｉｎは次式で表される（参考：新井宏之著「新アンテナ工学」、総合電子出版者、p６３）。
【０００６】
［数２］
Ｙｉｎ＝（２Ｇ）／｛ｃｏｓ＾２（β・Ｌｆ）
＋（Ｇ／Ｙ０）＾２・ｓｉｎ＾２（β・Ｌｆ）｝
Ｇ =（Ｗ／λ０）＾２／９０
Ｙ０=（ｓｑｒｔ（εｒ）・ｈ）／（１２０π・Ｗ）
β =２π／λｇ
【０００７】
即ち、パッチアンテナＰａで信号の反射が生じないよう、Ｙｉｎを給電線のアドミッタンスＹｆと等しくする（インピーダンス整合する）ため、共振波長λ０に応じて給電点の位置Ｌｆを合わせる。当然パッチアンテナＰａの使用波長であるλ０が変われば、給電点の位置Ｌｆも変えなくてはならない。パッチアンテナＰａの形状が矩形以外の場合でも、使用波長に応じて最適な給電点に変わることには代わりが無い。
【０００８】
つまり複数の周波数帯域を同じパッチアンテナＰａを用いて通信しようとすると、給電点を複数用意しなくてはならない。
このような従来例に、一つのパッチアンテナに複数の給電点を設け、電力分配及び合成回路１７で電力分配及び合成することで、一つのパッチアンテナで複数の共振状態を選択し、指向性の制御を行うというパッチアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、パッチアンテナではないが、周波数帯域に合わせて３種類の放射要素（アンテナ）を用意し、アンテナを切り替えることで、複数の周波数帯で共振可能となるという内部マルチバンドアンテナが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３１２１１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の従来例においては、給電点の位置があらかじめ固定であるので、共鳴する周波数帯もあらかじめ設定した周波数帯に固定的に限定されてしまうという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の従来例においては、あらかじめ複数の放射要素（アンテナ）を用意するため、その分、設置面積が増えてしまい、小型化の要求とは相反するという問題がある。
【００１３】
一方、ディスコーンアンテナのような広帯域アンテナを用いれば、複数の周波数帯域を送受信することも可能である。しかし、広帯域アンテナは立体的で低姿勢化が難しいことが多い。このため、低姿勢、小型化が可能な平面アンテナであるパッチアンテナであって、複数の周波数帯域でインピーダンス整合を取れるように、インピーダンスを可変にすることを可能にすることが望まれている。
【００１４】
一例として、電磁的に結合した可動の給電点を移動させることでインピーダンスを可変化し、アレーアンテナへの給電位相と給電電力を変化させ、指向性制御を行うという試みもあるが、給電点の移動にモータなどを考えており、高速なインピーダンス切り替えは期待できず、サイズも大きなものになるという問題がある。
【００１５】
既に述べたように、パッチアンテナでは給電位置に依存して入力インピーダンスが変化する。入出力信号の周波数に応じて給電線に整合する最適な給電位置は１ヶ所しかないため、給電位置を固定すると、入出力信号の周波数が変化することでアンテナの入力インピーダンスが変動する。
周波数の変化が小さい場合はよいが、例えば基本周波数が２倍になるなど、入出力信号（無線信号）に大きな周波数変化があると、パッチアンテナの入力インピーダンスが変動して給電線とインピーダンス整合が取れず、パッチアンテナから効率よく電波（無線信号）を送受信できなくなる問題がある。
【００１６】
また、パッチアンテナは、給電線と給電点もふくめて製造容易でなくてはならず、給電は安定で信頼性が必要とされる。しかもパッチアンテナ自身が周波数に応じて適切なインピーダンスを選択できる「スマートアンテナ」であることが望ましい。
【００１７】
本発明は、上記従来技術の課題を解決し、共鳴する周波数帯をより多く、あるいは共鳴する任意の周波数帯を選択すべく、給電点位置を任意に可変にして最適なインピーダンス整合を取ることを可能にし、かつ余分な設置面積を必要とせずに小型化の妨げともならず、しかも高速なインピーダンス切り替えをも可能にするアンテナ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】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、複数の周波数帯の無線信号を送受信可能なパッチアンテナに対し、機械的に給電点位置を変更可能な給電線を接触し、前記給電線を機械的に変形運動させることで前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記給電線の給電点側に熱膨張率の異なる２種類以上の金属層からなり通電により発熱し変形運動するリボン状のバネ構造を有し、前記リボン状のバネ構造の一端が前記パッチアンテナ上の所定周波数の給電点位置に接触し、通電による前記リボン状のバネ構造の変形運動で前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、複数の周波数の無線信号を送受信可能なパッチアンテナに対し、絶縁層と第１の静電電極層からなり機械的な変形運動が可能で給電点位置を変更可能な給電線を接触し、前記パッチアンテナを載置する同一面上に該パッチアンテナに隣接して第２の静電電極層を設け、前記第１と第２の静電電極層の間に印加した電圧により誘起された静電力で前記給電線を変形運動させ前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記給電線の給電点側に対し、前記静電力で機械的な変形運動が可能な前記第１の静電電極層を含むリボン状のバネ構造を構成したことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、前記給電線の給電点側、もしくは前記リボン状のバネ構造の給電点側を前記パッチアンテナ上の所定周波数帯の給電点位置にあらかじめ導電性結合材を以って接合したことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、前記第１と第２の静電電極層の間に前記電圧を供給する通電回路に高周波カット用コイルを有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造から前記パッチアンテナの可動接点に圧力を印加することで、前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造とパッチアンテナの可動接点を密着性の低い絶縁膜を介した容量性結合とすることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、前記給電線と受信器及び送信器との間に対し、受信または送信する無線信号の周波数を判定する周波数判定回路を設け、かつ、前記周波数判定回路と前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造との間に対し、前記周波数判定回路が判定した周波数に基づいて前記給電線もしくは前記給電線の前記リボン状のバネ構造の変形運動を制御して給電点位置を制御し、以って前記パッチアンテナの所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行う給電位置制御回路を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、共鳴する周波数帯をより多く、あるいは共鳴する任意の周波数帯を選択すべく、給電点位置を任意に可変にして最適なインピーダンス整合を取ることを可能にし、かつ余分な設置面積を必要とせずに小型化の妨げともならず、しかも高速なインピーダンス切り替えをも可能にする。
【００２８】
即ち、給電点の移動可能な給電線を用いてインピーダンスを変化させることでパッチアンテナの使用周波数帯が変わってもパッチアンテナの入力インピーダンスを給電線に整合できるので、一つのパッチアンテナで複数の周波数帯の電波（無線信号）を送受信することができる。
【００２９】
また、アーチ状の形状を有し、熱膨張率の相違で変形運動するリボン状のバネ構造を用いてパッチアンテナの給電点位置を変化させることで、給電点の移動機構をモノリシック化しているので、大量生産に向いた安価なパッチアンテナを実現することができる。
【００３０】
また、静電力で移動（変形運動）するリボン状のバネ構造を用いる場合も給電点の移動機構をモノリシック化しているので、大量生産に向いた安価なパッチアンテナを実現できる。
【００３１】
また、可動の給電点を圧力を印加して接触させることで、給電点の接触を確実にしているので、経時変化の少ない特性の安定なパッチアンテナを実現することができる。
【００３２】
また、可動の給電点を密着性の低い絶縁膜を介した容量性結合とすることで、給電点が密着しないようにしてるので、寿命の長いパッチアンテナを実現することができる。
【００３３】
また、周波数判定回路で判断された受信周波数帯（送信周波数帯）に合わせてリボン状のバネ構造をパッチアンテナの入力インピーダンスを整合する位置に自動的に可変移動（変形運動）させることで、受信周波数帯（送信周波数帯）ごとにインピーダンスを自動的に整合させるので、複数の周波数帯域を送受信可能なパッチアンテナを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の第１乃至第６の各実施の形態に係るアンテナについて順次に説明する。
【００３５】
まず、本発明の第１の実施の形態（請求項１に対応）に係るアンテナは、詳しく図示しないが、地板Ｇｒ上の誘電体ｄｉ上に成形（載置）された複数の周波数帯の無線信号（例えば電波等）を送受信することが可能なパッチアンテナに対し、機械的に給電点位置を変更可能な給電線を接触させて構成されている。
【００３６】
給電線は、例えば通電による発熱もしくは所定の圧力印加手段の駆動に基づく圧力の印加により変形運動し機械的に給電点位置を変更する。
【００３７】
給電線を機械的に可変させることで、送受信する無線信号の共鳴する周波数帯に合わせてパッチアンテナの入力インピーダンスを最適な値に可変する。つまり給電線を機械的に可変させることで、最適なインピーダンス整合が可能になる。
【００３８】
即ち、パッチアンテナ上において給電点の位置を機械的に移動（可変移動）できれば、入力インピーダンスを変化させられるので、無線信号の入出力周波数が変わるなどでパッチアンテナ自身の共鳴条件が変化したり、給電線のインピーダンスが変動しても、給電線とパッチアンテナのインピーダンス整合を取ることができる。なお、パッチアンテナのパッチ形状は、矩形、円形、その他の任意の形状の何れでも構わない。
【００３９】
次に、図１乃至図５を参照して、本発明の第２の実施の形態（請求項２に対応）に係るアンテナについて説明する。図１は本実施の形態に係るアンテナ１１の要部構成を示す斜視図である。
【００４０】
本例のアンテナ１１は、図１に示すように、地板Ｇｒ上に誘電体ｄｉを成形し、誘電体ｄｉ上の所定位置に所定の平面形状のパッチアンテナ１３が成形（設置）されている。パッチアンテナ１３は、詳しく図示しないが複数の周波数帯の無線信号（例えば電波等）を送受信することが可能な構成を有する。なお、パッチアンテナ１３のパッチ形状は、矩形、円形、その他の任意の形状の何れでも構わない。
【００４１】
誘電体ｄｉ上の他の所定位置、即ちパッチアンテナ１３の例えば中央の軸線（図示せず）に沿う方向の位置には、給電線１５Ａが成形（設置）されている。給電線１５Ａは誘電体ｄｉ上の例えばＡｌから構成されている。給電線１５の一端（給電点側の一端）には、後述する通電により変形運動が可能なリボン状のバネ構造１７が構成されている。なお、高周波信号を出力する発振器１８は、地板Ｇｒと給電線Ａ１５との間に接続されている。
【００４２】
リボン条のバネ構造（以下、リボン構造と称する）１７は、図２に示すように、熱膨張率の異なる２種類以上の金属による薄膜層を積層し通電による発熱でバイメタルのように変形する発熱体をアーチ状に形成して構成されている。リボン構造１７は、例えば、最下層の薄膜層２１がＡｌからなり、その上層の薄膜層２３がＳｉＮからなり、最上層の薄膜層２５が発熱体としてのＰｔからなる。なお、給電線１５Ａも例えばＡｌであり最下層の薄膜層（Ａｌ）２１とあらかじめ一体に成形されている。
【００４３】
リボン構造１７は、アーチ形状により給電線１５Ａとパッチアンテナ１３との間の離間幅を跨いで、その先端の最下層の薄膜層（Ａｌ）２１がパッチアンテナ１３上の所定の給電点位置に接触（固定でも良い）されている。
【００４４】
一方、最上層の薄膜層（Ｐｔ）２５は、図３に示すように、所謂Ｕ字状の形状を以って中間層の薄膜層２３上に積層されており、Ｕ字状の双方の一端は給電線１５Ａ側に向けられている。双方の一端には、図２及び図３に示すように、直流電源２７及びスイッチ２９を含む通電回路３１が接続されている。最上層の薄膜層（Ｐｔ）２５が通電により発熱すると、その発熱は下層の薄膜層２３，２１を加熱する。
【００４５】
リボン構造１７は、非通電時には、図４に示すように、緩やかなアーチ形状を保ってその先端がパッチアンテナ１３上において例えば中央側、即ち給電線１５Ａから最大に離れる給電点位置に接触されている。また、リボン構造１７は、通電時（発熱時）には、図５に示すように、各薄膜層２１，２３，２５の熱膨張率の相違により最上層の薄膜層（Ｐｔ）２５が反り下層の薄膜層２３，２１が内側に湾曲（変形運動）し、先端の給電点位置がパッチアンテナ１３上において内端側、即ち給電線１５Ａに近づく方向に摺接移動（変位運動）する。
【００４６】
リボン構造１７は、スイッチ２９のＯＮ、ＯＦＦにより所謂湾曲を広げる変形運動及び湾曲を狭める変形運動を自在に行うことが可能であり、これによりパッチアンテナ１３の複数のより多くの所定周波数帯の無線信号、もしくは任意の所定周波数帯の無線信号の送受信に際し最適なインピーダンス整合を行うことが可能となる。
【００４７】
一方、パッチアンテナ１３に高周波信号を供給する場合、図２に示す発振器１８を駆動して、高周波信号を地板Ｇｒと給電線Ａ（Ａｌ）１５との間に印加する。しかる時に、リボン構造１７の変形運動を最適なインピーダンス整合を行うべく制御する場合は、通電回路３１からの直流電流を最上層の薄膜層（Ｐｔ）２５のＵ字状の形状をなす２端間に供給する。スイッチ２９をＯＮして最上層の薄膜層（Ｐｔ）２５に直流電流を流すと薄膜層（Ｐｔ）２５が発熱し、中間層の薄膜層（ＳｉＮ）２３と最上層の薄膜層（Ｐｔ）２５の熱膨張率の差でリボン構造１７の最上層の薄膜層（Ｐｔ）２５側が伸びて反る。するとリボン構造１７とパッチアンテナ１３の接触位置が変わり、つまりはパッチアンテナ１３への給電点位置が変わる。
【００４８】
本実施の形態においては、高周波信号（無線信号）を送受信する場合に、リボン構造１７を熱で変形運動させることで、給電点位置を任意に可変にして最適なインピーダンス整合を取ることが可能であり、かつ余分な設置面積を必要とすることもなく、即ち小型化の妨げともならず、しかも高速なインピーダンス切り替えが可能となる。
【００４９】
なお、スイッチ２９を用いず、共鳴する周波数帯に応じてＯＮ，ＯＦＦのデューティ比を制御するデューティ比の制御回路等を用いても良い。
【００５０】
次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態（請求項３，４，５，６に対応）に係るアンテナについて説明する。
【００５１】
本例のアンテナ４１は、概要として、パッチアンテナ１３に給電する給電線の先端側に絶縁層と第１の静電電極層からなるリボン構造４５を構成し、リボン構造４５の一端をパッチアンテナ１３上に接触もしくは固定し、パッチアンテナ１３を載置する同じ平面（誘電体）上に隣接して第２の静電電極を設け、第１と第２の静電電極層の間に印加した電圧により誘起された静電力でリボン構造４５が第２の静電電極層へ向けて変形運動し、リボン構造４５の変形運動でリボン構造４５とパッチアンテナ１３の接触位置（給電点位置）が変化することで、パッチアンテナ１３と給電線１５Ｂの接地位置（給電点位置）を変化させることを特徴とする。
【００５２】
以下、図６乃至図１０を参照して、本実施の形態に係るアンテナの具体的な構成について説明する。図６は本実施の形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。なお、図６において図１に示す部分と同一の部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５３】
本例のアンテナ４１は、図６に示すように、裏面に地板Ｇｒを設けた誘電体ｄｉ上に対し複数の周波数帯の無線信号を送受信可能なパッチアンテナ１３と給電線１５Ｂに構成したリボン構造４５を駆動（変形運動）するための静電電極層（第２の静電電極層）４７とを離間して設けている。静電電極層４７の上面には、図７に示すように、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層４８が積層されている。
【００５４】
一方、誘電体ｄｉ上において、パッチアンテナ４３及び静電電極層４７から所定の離間幅を有する位置には、給電線１５Ｂを成形（載置）する給電線用の誘電体ｄｉ２が台状に積層されており、この上に沿って給電線１５Ｂが配置されている。即ち誘電体ｄｉ２は、静電電極層４７とリボン構造４５との間に高低差（変形運動領域）を設けるスペーサとして用いる。なお、給電線１５Ｂと地板Ｇｒとの間には、図８に示すように、高周波信号を出力する発振器１８が接続されている。
【００５５】
リボン構造４５は、図７に示すように、Ａｌ等の金属からなる下層の静電電極層（第１の静電電極層）４９上に例えばＳｉＯ２等からなる絶縁層５０を積層して構成されている。リボン構造４５は、図８及び図９に示すように、先端がパッチアンテナ１３上の所定の給電点位置に例えば導電性接着材（導電性結合材：半田等その他でも良い）ｇｌで結合されており、この先端の結合により給電線１５Ｂの高さから下方へ湾曲する所謂緩やかなアーチ形状が保たれている（図１０参照）。なお、リボン構造４５の静電電極層４９は、給電線１５Ａと同一の材質でありあらかじめ給電線１５と一体のものである。
【００５６】
リボン構造４５の静電電極層４９と誘電体ｄｉ上の静電電極層４７との間には、図８に示すように、高周波カット用コイル５１、直流電源５３、及びスイッチ５５を含む通電回路５７が接続されている。スイッチ５５をＯＮした場合、図９及び図１１に示すように、リボン構造４５の静電電極層４９と誘電体ｄｉ上の静電電極層４７との間に引力として働く静電力が発生して、この引力によりリボン構造４５が静電電極層４７の方向に反る（撓む）、即ち静電電極層４７に接するまで所謂凹状の形状になるべく変形運動する。そして、リボン構造４５の変形運動は、リボン構造４５のパッチアンテナ１３上の給電点位置が先端の結合位置からパッチアンテナ１３上の内端、即ち給電線１５に近づく方向の一端に向けて連続的に給電点位置を変更してゆく。
【００５７】
リボン構造４５は、静電力により変形なしの状態と変形ありの状態とを任意に切り替える、即ち制御することが可能であり、これにより給電点位置を給電線１５Ｂから離れる方向へ、あるいは給電線１５Ｂに近づく方向に任意に変更することが可能となる。リボン構造４５は、電圧印加に伴う静電力で駆動するため誘電体ｄｉ上に電極（静電電極層４７）が必要になるが、熱を使わないので反り量（変形運動量）が周囲温度に依存しにくい。
【００５８】
次に、リボン構造４５のより詳細な構造について述べる。まず図７に示すように、裏面に地板Ｇｒを設けた誘電体ｄｉに、Ａｌ膜を積層し、一部をパッチアンテナ１３、一部を静電電極層４７になるようパターニングする。次に静電電極層４７上に例えばＳｉＯ２からなる絶縁膜４８を積層する。誘電体ｄｉ上に給電線用の誘電体ｄｉ２を積層し、さらにＡｌからなる静電電極層４９とＳｉＯ２からなる絶縁層５０とを含む給電線１５Ｂを庇状に設ける。庇状の部分がリボン構造４５となる。図８に示すように、リボン構造４５の先端をパッチアンテナ１３上に導電性接着剤ｇｌで固定する。通常はこの固定端が給電点として機能する。パッチアンテナ１３に給電する高周波信号は地板Ｇｒと給電線１５Ｂの静電電極層４９との間に印加される。通電回路５７の高周波カット用コイル５１は、高周波信号が静電電極層４７との間に印加されないために挿入している。
【００５９】
リボン構造４５の静電電極層４９と静電電極層４７との間に直流電圧を印加することで、双方の間に静電力を発生させ、この静電力によりリボン構造４５が静電電極層４７に向かって反り、リボン構造４５の静電電極層４９とパッチアンテナ１３との接触位置（給電点位置）が移動し、結果として静電電極層４７に印加した電圧により給電点位置を可変制御できることになる。
【００６０】
本実施の形態においては、高周波信号（無線信号）を送受信する場合に、リボン構造４５を静電力で変形運動させることで、周囲温度に依存することなく給電点位置を任意に可変にして最適なインピーダンス整合を取ることが可能であり、かつ余分な設置面積を必要とすることもなく、即ち小型化の妨げともならず、しかも高速なインピーダンス切り替えが可能となる。
【００６１】
なお、スイッチ５５の代りにＯＮ，ＯＦＦのデューティ比を制御する制御回路等を用いても良い。
【００６２】
次に、図１２及び図１３を参照して、本発明の第４の実施の形態（請求項７に対応）に係るアンテナについて説明する。
【００６３】
本例のアンテナ６１は、概要として、給電線１５Ｃに構成したリボン構造６３の給電点とパッチアンテナ１３の可動接点に圧力を印加することで双方の接触を図ることを特徴とする。
【００６４】
給電線１５Ｃの先端部（リボン構造）はパッチアンテナ１３上に固定しなくとも、リボン構造６３のバネ力に伴う圧力をパッチアンテナ１３上の可動接点に押し付けて双方を接触させることで、給電点の離間距離は常にゼロとなり、安定な給電ができる。例えばパッチアンテナ１３自身を金で製造し、リボン構造６３の電極面を同じく金で製造すれば、接点が錆に強くなる。
【００６５】
以下、図１２及び図１３を参照して、本実施の形態に係るアンテナの具体的な構成について説明する。図１２は本実施の形態に係るアンテナの構成を示す側面図である。なお、図２に示す部分と同一の部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００６６】
本例のアンテナ６１は、図１２に示すように、給電線１５Ｃの先端に湾曲したリボン構造６３を作成する時、次の多層構造を成膜する。まず誘電体ｄｉ上にＡｌ層からなるパッチアンテナ１３を積層し、エッチングでアンテナパターンを形成する。次に例えばＳｉＯ２からなり一部がパッチアンテナ１３上の可動接点、即ちリボン構造６３の摺接領域上に積層されるとともに、他の一部が誘電体ｄｉ上において給電線１５Ｃを形成するその先端に達する位置まで積層される犠牲層６５を成膜し、給電線１５Ｃの横幅に対応する形にエッチングする。次に誘電体ｄｉ上にＡｌ層からなる給電線１５Ｃを成膜するとともに、その一部のＡｌ層６７を犠牲層６５上に積層する。同様に、順次、Ａｌ層６７上にＳｉＮ層６９を積層し、かつＳｉＮ層６９上にＰｔ層７１を積層する。
【００６７】
Ａｌ層６７とＳｉＮ層６９とＰｔ層７１を成膜する際に、成膜条件を制御することで各層に内部応力を設け、リボン構造６３自身がはじめから反ってパッチアンテナ１３と接している状態を作っておく。成膜時の内部応力の制御はＭＥＭＳプロセスなどで一般的に行われており、難しいことではない。最後に犠牲層６５であるＳｉＯ２を除去すると、図１３に示すような形状のリボン構造６３が得られるが、リボン構造６３はＡｌ層６７とＳｉＮ層６９とＰｔ層７１の内部応力のため、図２に示すような湾曲（アーチ形状）が生じ、この湾曲に伴う圧力でリボン構造６３の先端がパッチアンテナ１３上の可動接点に押し付けられることになる。なお、リボン構造６３の変形運動の制御は第２の実施の形態の場合と同様で良く詳しい説明は省略する。
【００６８】
本実施の形態にいては、リボン構造６３がモノリシックに製造可能であり、従って製造が容易であるとともに、内部応力の付加によりリボン構造６３の先端（Ａｌ層６７）とパッチアンテナ１３との接触を良好に保つことが可能となり、かつインピーダンス整合を良好にすることが可能となる。
【００６９】
次に、図１４及び図１７を参照して、本発明の第５の実施の形態（請求項８に対応）に係るアンテナについて説明する。
【００７０】
本例のアンテナ８１は、概要として、給電点とパッチアンテナ１３の可動接点に密着性の低い絶縁膜を介した容量性結合とすることを特徴とする。
【００７１】
パッチアンテナ１３の金属面と給電線１５Ｄ（１５Ｅ）のリボン構造８３Ａ（８３Ｂ）の金属が同じ位置で長期間押し付けられていると、密着してしまい離れなくなってしまうことがある。そこで密着を避けるため、密着性の低い例えばＳｉＮやＳｉＯ２等の絶縁膜でパッチアンテナ１３とリボン構造８３Ａ（８３Ｂ）との接点の一方又は両方を被覆する。絶縁膜で被覆して接触させることで、パッチアンテナ１３と給電線１５Ｄ（１５Ｅ）は容量性結合になるが、その容量が十分小さければ高周波信号の給電に影響はない。容量は絶縁膜の材料と厚さで制御できる。
【００７２】
以下、図１４及び図１５を参照して、本実施の形態に係るアンテナの具体的な構成の一態様について説明する。図１４は本実施の形態に係るアンテナの構成の一態様を示す斜視図である。なお、図２に示す部分と同一の部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００７３】
本例のアンテナ８１の一態様は、図１４に示すように、給電線１５Ｄの先端に湾曲したリボン構造８３Ａを作成する時、次の多層構造を成膜する。まず誘電体ｄｉ上にＡｌ層からなるパッチアンテナ１３を積層し、エッチングでアンテナパターンを形成する。次に例えばＳｉＯ２からなり一部がパッチアンテナ１３上の可動接点、即ちリボン構造８３Ａの摺接領域上に積層されるとともに、他の一部が誘電体ｄｉ上において給電線１５Ｄを形成する位置の先端に達する位置まで積層される犠牲層８５を成膜し、給電線１５Ｄの横幅に対応する形にエッチングする。次に誘電体ｄｉ上及び犠牲層８５上にＳｉＮ層８７を積層し、かつＳｉＮ層８７上に給電線１５Ｄを構成するＡｌ層８９を積層する。次に同様にリボン構造８３Ａを構成する領域分のＡｌ層８９上にＳｉＮ層９１を積層し、かつＳｉＮ層９１上にＰｔ層９３を積層する。
【００７４】
ＳｉＮ層８７とＡｌ層８９とＳｉＮ層９１とＰｔ層９３を成膜する際に、成膜条件を制御することで各層に内部応力を設け、リボン構造８３Ａ自身がはじめから反ってパッチアンテナ１３と接している状態を作っておく。成膜時の内部応力制御は同じくＭＥＭＳプロセスなどで一般的に行われており、難しいことではなく、最後に犠牲層８５であるＳｉＯ２を除去すると、図１５に示すような形状のリボン構造８３Ａが得られるが、リボン構造８３ＡはＡｌ層８９とＳｉＮ層９１とＰｔ層９３の内部応力のため、図２に示すような湾曲（アーチ形状）が生じ、この湾曲に伴う圧力でリボン構造８３Ａの先端がパッチアンテナ１３上の可動接点に押し付けられることになる。なお、リボン構造８３Ａの変形運動の制御は第２の実施の形態の場合と同様で良く詳しい説明は省略する。
【００７５】
次に、図１６及び図１７を参照して、本実施の形態に係るアンテナの具体的な構成の他の一態様について説明する。図１６は本実施の形態に係るアンテナの構成の他の一態様を示す側面図である。なお、図２に示す部分と同一の部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００７６】
一方、本例のアンテナ８１の他の一態様は、図１６に示すように、給電線１５Ｅの先端に湾曲したリボン構造８３Ｂを作成する時、次の多層構造を成膜する。まず誘電体ｄｉ上にＡｌ層からなるパッチアンテナ１３を積層し、エッチングでアンテナパターンを形成した後、パッチアンテナ１３上にＳｉＮ層８４を成膜する。次に例えばＳｉＯ２からなり一部がパッチアンテナ１３のＳｉＮ層８４上の可動接点、即ちリボン構造８３Ｂの摺接領域上に積層されるとともに、他の一部が誘電体ｄｉ上において給電線１５Ｅを形成するその先端に達する位置まで積層される犠牲層８５を成膜し、給電線１５Ｅの横幅に対応する形にエッチングする。次に誘電体ｄｉ上及び犠牲層８５上に給電線１５Ｅを構成するＡｌ層８９を積層する。次に同様にリボン構造８３Ｂを構成する領域分のＡｌ層８９上にＳｉＮ層９１を積層し、かつＳｉＮ層９１上にＰｔ層９３を積層する。
【００７７】
Ａｌ層８９とＳｉＮ層９１とＰｔ層９３を成膜する際に、成膜条件を制御することで各層に内部応力を設け、リボン構造８３Ｂ自身がはじめから反ってパッチアンテナ１３と接している状態を作っておく。成膜時の内部応力制御は同じくＭＥＭＳプロセスなどで一般的に行われており、難しいことではなく、最後に犠牲層８５であるＳｉＯ２を除去すると、図１７に示すような形状のリボン構造８３Ｂが得られるが、リボン構造８３ＢはＡｌ層８９とＳｉＮ層９１とＰｔ層９３の内部応力のため、図２に示すような湾曲（アーチ形状）が生じ、この湾曲に伴う圧力でリボン構造８３Ｂの先端がパッチアンテナ１３のＳｉＮ層８４上の可動接点に押し付けられることになる。なお、リボン構造８３Ｂの変形運動の制御も第２の実施の形態の場合と同様で良く詳しい説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態においては、パッチアンテナ１３の金属面と給電線のリボン構造８３の金属の双方、もしくは何れか一方に密着性の低い絶縁膜を用いるため、パッチアンテナ１３とリボン構造８３が同じ位置（給電点位置）で長期間押し付けられていても、密着して離れなくなってしまうことがなく、これにより複数の周波数帯の無線信号を送受信する際に密着による制御不良が生じることを有効に防止することができる。
【００７９】
次に、図１８を参照して、本発明の第６の実施の形態（請求項９に対応）に係るアンテナについて説明する。図１８は本実施の形態に係るアンテナの構成を示すブロック図である。図１に示す部分と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００８０】
本例のアンテナは、図１に示すアンテナ１１に対し周波数判定回路１０３、及び給電位置制御回路１０５を備えたものである。
【００８１】
即ち、図１に示すアンテナ１１と、周波数判定回路１０３と、給電位置制御回路１０５とを備えてなり、受信時には周波数判定回路１０５で判断された受信周波数帯に応じて、また送信時には送信器１０７の送信周波数に応じて、給電位置制御回路１０５により給電線１５Ａとインピーダンス整合が取れる位置へリボン構造１７の給電点位置を移動（制御）させることを特徴とする。
【００８２】
周波数判定回路１０３は、図１８に示すように、給電線１５Ａと送信器１０７及び受信器１０９に接続されたＲＦスイッチ１１１との間に接続されている。ＲＦスイッチ１１１は、無線信号の送受信時に、例えばベースバンド処理回路（図示せず）等の制御部からの制御信号により切換わり、周波数判定回路１０３に対し送信器１０７あるいは受信器１０９の何れかを接続するものである。なお、送信器１０７は、無線信号を送信する際にその周波数信号を周波数判定回路１０３に出力する。
【００８３】
周波数判定回路１０３は、無線信号の送受信時にその周波数を判定し、その周波数に対応する制御信号を給電位置制御回路１０５に出力する。給電位置制御回路１０５は、周波数判定回路１０３からの制御信号に基づいてリボン構造の給電点位置を最適なインピーダンス整合の取れる給電点位置に制御する電圧、電流（給電位置制御信号）をリボン構造１７に対し出力する。
【００８４】
例えば、インピーダンス可変のパッチアンテナ１３に周波数を判別する周波数判定回路１０３を設ければ、受信時に周波数が分かる。あらかじめその周波数帯でインピーダンス整合する給電点位置を求めておけば、給電位置制御回路１０５からの電力で給電点位置を整合する位置に移動させることで、使用周波数に合わせて自動的にインピーダンス整合することができる。送信時には周波数は分かっているので、その情報（制御信号）を給電位置制御回路１０５に送れば、自動的にインピーダンス整合する。アンテナ自身がリボン構造１７の変位運動で使用周波数に応じてインピーダンス整合を行うので、一種の「スマートアンテナ」となる。
【００８５】
本実施の形態においては、周波数判定回路１０３、及び給電位置制御回路１０５を備えたため、無線信号の送受信に際してより高精度にインピーダンス整合を行うことが可能である。
【００８６】
なお、周波数判定回路１０３及び給電位置制御回路１０５は、図６に示す第３の実施の形態のアンテナ４１、あるいは第４、第５の実施の形態のアンテナ６１，８１に適用しても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの要部構成を示す斜視図である。
【図２】第２の実施の形態に係るアンテナの全体的構成を示す側面図である。
【図３】第２の実施の形態に係るアンテナの上面視構成を示す上面図である。
【図４】第２の実施の形態に係るアンテナの非動作時の状態を示す側面図である。
【図５】第２の実施の形態に係るアンテナの動作時（発熱時）の状態を示す側面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの要部構成を示す斜視図である。
【図７】第３の実施の形態に係るアンテナの先端非固定時の側面視要部構成を示す側面図である。
【図８】第３の実施の形態に係るアンテナの先端固定時の全体的構成を説明する説明図である。
【図９】第３の実施の形態に係るアンテナの動作時（静電力印加時）の状態を示す側面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るアンテナの非動作時の状態を示す側面図である。
【図１１】第３の実施の形態に係るアンテナの動作時の状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るアンテナの前段の製作過程を説明する説明図である。
【図１３】第４の実施の形態に係るアンテナの中段の製作過程を説明する説明図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係るアンテナの一態様において前段の製作過程を説明する説明図である。
【図１５】第５の実施の形態に係るアンテナの一態様において中段の製作過程を説明する説明図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係るアンテナの他の一態様において前段の製作過程を説明する説明図である。
【図１７】第５の実施の形態に係るアンテナの他の一態様において中段の製作過程を説明する説明図である。
【図１８】本発明の本発明の第６の実施の形態に係るアンテナの全体的構成を説明するブロック図である。
【図１９】従来の技術を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１１，４１，６１，８１  アンテナ
１３  パッチアンテナ
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ  給電線
１７，４５，６３，８３Ａ，８３Ｂ  リボン状のバネ構造（リボン構造）
１８  発信器
２１，２３，２５  薄膜層
２７，５３  直流電源
２９，５５  スイッチ
３１，５７  通電回路
４７  静電電極層（第２の静電電極層）
４８，５０  絶縁層
４９  静電電極層（第１の静電電極層）
５１  高周波カット用コイル
６５，８５  犠牲層
６７，８９  Ａｌ層
６９，８４，８７，９１  ＳｉＮ層
７１，９３  Ｐｔ層
１０３  周波数判定回路
１０５  給電位置制御回路
１０７  送信器
１０９  受信器
１１１  ＲＦスイッチ
Ｇｒ  地板
ｄｉ，ｄｉ２  誘電体
ｇｌ  導電性接着剤
【図１】
2005333203.tif 000003
【図２】
2005333203.tif 000004
【図３】
2005333203.tif 000005
【図４】
2005333203.tif 000006
【図５】
2005333203.tif 000007
【図６】
2005333203.tif 000008
【図７】
2005333203.tif 000009
【図８】
2005333203.tif 000010
【図９】
2005333203.tif 000011
【図１０】
2005333203.tif 000012
【図１１】
2005333203.tif 000013
【図１２】
2005333203.tif 000014
【図１３】
2005333203.tif 000015
【図１４】
2005333203.tif 000016
【図１５】
2005333203.tif 000017
【図１６】
2005333203.tif 000018
【図１７】
2005333203.tif 000019
【図１８】
2005333203.tif 000020
【図１９】
2005333203.tif 000021