(57)【要約】【課題】  １個の給電点で多周波に対応でき、RF回路と接続が容易で良好な送受信効率を実現するマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ技術の提供。【解決手段】  誘電体１０の上面に矩形の給電素子１２と該給電素子を取り囲む矩形の無給電素子１４とがマトリックス状に配置し、給電素子１２と無給電素子１４間、隣接した無給電素子１４間がスイッチ１５で接続されて矩形の放射素子１６を形成する。給電素子１２の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向と直交する辺と給電点１３との距離をLi、励振方向の辺と給電点１３との距離をWi、矩形の放射素子１６の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向と直交する辺と給電点１３との距離をLi'、励振方向の辺と給電点１３の距離をWi'とした場合、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'としている。【選択図】      図１
2005340910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体の上面に、矩形の給電素子と該給電素子を取り囲む矩形の無給電素子とがマトリックス状に配置され、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間がスイッチによって接続されて矩形の放射素子を形成する構造を有するマルチバンド対応マイクロストリップアンテナであって、
前記矩形の給電素子の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向と直交する２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をLi、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi、前記スイッチによって接続された矩形の放射素子の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向と直交する２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をLi'、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi'とした場合、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
Wi/W=Wi'/W'
であることを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
Wi/W=Wi'/W'
との関係にある矩形の放射素子の形状が、給電素子と無給電素子間、及び隣接した無給電素子間を接続する前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって複数形成することが可能なことを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
Wi/W=Wi'/W'
となるように、前記無給電素子の外形と、給電素子と無給電素子の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整したことを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
前記給電点に切替スイッチによって接続される整合回路を設けたことを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項５】
誘電体の上面に、アンテナ端部から給電される矩形の給電素子と、該給電素子の給電点を除く３方を取り囲む矩形の無給電素子とがマトリックス状に配置され、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間がスイッチによって接続されて矩形の放射素子を形成する構造を有するマルチバンド対応マイクロストリップアンテナであって、
前記矩形の給電素子の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi、前記のスイッチによって接続された矩形の放射素子の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi'とした場合、
L/W=L'/W'
Wi/W=Wi'/W'
であることを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
L/W=L'/W'
Wi/W=Wi'/W'
との関係にある矩形の放射素子の形状が、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間を接続する前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって複数形成することが可能なことを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項７】
請求項５または６に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
L/W=L'/W'
Wi/W=Wi'/W'
となるように、無給電素子の外形と、給電素子と無給電素子の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整したことを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
前記給電点に整合回路を設けたことを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
前記スイッチが、ＭＥＭＳスイッチまたはＰＩＮダイオードであることを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
前記スイッチは、前記給電素子または無給電素子の辺とほぼ同じ長さにわたって形成されることを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、
前記スイッチの各々は、他のスイッチと対向する先端部分の形状をＶ字形状に延長し、対向する４つのスイッチの間隙がＸ字状になるようにしたことを特徴とするマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかのマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを用いたことを特徴とする無線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチバンド対応アンテナ技術に関し、特に、１個の給電点で多周波に対応でき、RF回路との接続が容易で、かつ良好な送信効率、受信効率を実現できるマルチバンド対応マイクロストリップアンテナおよびそれを用いた無線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話ではＰＤＣ（Personal Digital Celluler），ＦＯＭＡ，ＣＤＭＡ２０００，ＰＨＳ（Personal Handyphone System）等の第２世代の携帯電話、無線ＬＡＮではIEEE802.11a，802.11b，802.11gやBluetooth等、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）ではＧＰＳ（Global Positioning System），ＶＩＣＳ（Vehicle Information Communication System），ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）等の無線規格に対応して複数の周波数が用いられており、将来も複数の周波数が並存する環境が続くと予想されている。
【０００３】
しかし、従来の無線通信では単一周波数のアンテナが用いられていたため、複数の周波数に対応する無線装置では単一周波数のアンテナを複数設ける必要があり、大型化していた。
【０００４】
また、無線装置表面で電波を良好に送受信できる領域は限られており、全てのアンテナを良好な電波環境に設置するには限界があった。そこで近年では１個のアンテナで複数の周波数に対応できる多周波（マルチバンド)対応アンテナが注目されている。
【０００５】
マルチバンド対応アンテナの従来例としては、１つはアンテナに複数の周波数に対応した放射素子を持たせる構造がある。例えば、共振長の異なる複数の放射素子を用いた構造としては、『多層板構成の３周波共振アンテナの設計と実測結果（電子情報通信学会技術報告,AP2002-141,p41〜46,2003年）』（非特許文献１）、『Multifrequency Microstrip Patch Antenna Using Multiple Stacked Elements (IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol.13, No.3, p123-124,2003年) 』（非特許文献２）、『２周波共用マイクロストリップアンテナ構成法の一検討（2003年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,講演番号B-1-161）』（非特許文献３）等に開示されている。
【０００６】
しかしながら、上記のアンテナは、複数のアンテナを１箇所に配置した構造であり、無線装置表面で電波を良好に送受信できる領域は限られているため所望の電波全てを良好に送受信するのは困難であった。
【０００７】
また、１つの放射素子に複数の共振長を持たせた構造も提案されている。例えば、『変形シルピンスキー型マイクロストリップアンテナの放射特性に関する一検討（2003年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,講演番号B-1-162）』（非特許文献４）、『２周波スロットボウタイアンテナ（2003年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,講演番号B-1-176）』（非特許文献５）等の文献がある。
【０００８】
しかしながら、変形シルピンスキー型マイクロストリップアンテナでは、３つのバンドで放射パターンが異なり、同一エリアにおいて３周波を同じ条件で送受信できないという課題があった。また２周波スロットボウタイアンテナは、構造上３周波程度までしか対応できないと思われる。
【０００９】
そこで、アンテナの共振長をスイッチで切替える方法が多数提案されている。例えば、特開２０００−２３６２０９号公報（特許文献１）、特開２００２−２６１５３３号公報（特許文献２）、特開２００３−１２４７３０号公報（特許文献３）、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）等がある。
【００１０】
特開２０００−２３６２０９号公報（特許文献１）では、図１２に示すように、金属片１０１をＰＩＮダイオード１０２で接続してダイポールアンテナを構成している。ＰＩＮダイオード１０２にバイアスを印加してＰＩＮダイオード１０２の導通／遮断を切替えて共振長を変化させる。
【００１１】
そのため、１個の周波数に対してのみ共振し、所望以外の周波数の電波に対しては利得を小さくできるので、信号のS／N低下を抑制できる。特開２０００−２３６２０９号公報（特許文献１）に用いられるダイポールアンテナは平衡電流で励振する必要がある。
【００１２】
しかしながら、ＲＦ回路に用いられる線路はマイクロストリップ線路やコプレナー線路等の不平衡電流を用いる場合が多く、平衡電流が必要な場合はアンテナと線路の間にバランを設けなければならない。
【００１３】
一般にバランは帯域が狭いため複数の周波数には対応できず、１個の周波数に対して１個ずつバランが必要となる。そのためマルチバンドに対応するためには、ダイポールアンテナの給電点近傍にマルチバンドの数だけバランを配置する必要があり、バランの設置面積でマルチバンドの数が制限されてしまう。よって特開２０００−２３６２０９号公報（特許文献１）はデュアルバンド等の周波数帯の少ない場合は使えるが、周波数帯の多いマルチバンドには対応できないと思われる。
【００１４】
特開２００２−２６１５３３号公報（特許文献２）では、図１３に示すように、アンテナ素子パターン２１８に１個の給電点（給電パターン）２１９と複数の接地点（接地パターン）２２０a，２２０b，２２０ｃ，２２０ｄを設け、これらの接地点２２０a，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄをそれぞれスイッチＳＷ２２１ａ，ＳＷ２２１ｂ，ＳＷ２２１ｃ，ＳＷ２２１ｄで切替えて共振長を変化させるものである。２１１はアンテナ部、２１２は配線基板、２１３はグランドパターン、２１４はＲＦモジュールである。
【００１５】
しかしながら、特開２００２−２６１５３３号公報（特許文献２）ではスイッチで短絡点を切替えるため、各周波数でアンテナの入力インピーダンスが変化してしまう。よって整合の取れる範囲内でしか接地点を動かすことができず、マルチバンドで可変しうる周波数範囲を大きくできないと思われる。
【００１６】
実際に特開２００２−２６１５３３号公報（特許文献２）で開示された可変周波数帯は１.５５〜２.２ＧＨｚであり、中心周波数１.８ＧＨｚに対して３０％と小さい。よって携帯電話等の比較的近接した周波数帯を用いる場合は対応可能であるが、無線ＬＡＮのように２.４ＧＨｚ帯と５.２ＧＨｚ帯を用いる場合は対応できないと予想される。
【００１７】
特開２００３−１２４７３０号公報（特許文献３）では、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の放射素子３２０，第２の放射素子３３０，第３の放射素子３４０が切替え可能な給電点と短絡点を共有しており、スイッチＳＷ３６０，ＳＷ３６２によって給電点と短絡点を切替えることで４つの周波数帯を実現している。３００はアンテナ構造、３０５は短絡平面、３１０はサブアンテナ構造、３２２は第１の端部、３２４は給電ライン、３３２は第２の端部、３３４は間隔、３４２は第３の端部、３５０は給電ライン、３７０と３７２は無線周波数モジュール、Ａ１，Ａ２は開口である。
【００１８】
しかしながら、特開２００３−１２４７３０号公報（特許文献３）では３つの放射素子３２０，３３０，３４０を同一平面に配置する必要があり、無線装置表面で電波を良好に送受信できる領域は限られていることから、４つの電波全てを良好に送受信するのは困難である。
【００１９】
米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）では、図１５に示すように、マトリックス状に配置された要素素子４００が各々ＭＥＭＳスイッチ４２０で接続される構造となっている。
【００２０】
全てのＭＥＭＳスイッチ４２０をＯＦＦ(遮断状態)にした場合は個々の要素素子の１辺が共振長となり、高周波に対応する。一方、全てのＭＥＭＳスイッチをＯＮ(導通状態)にした場合は個々の要素素子は接続されて全体が１個の矩形の放射素子となり、低周波で共振する。
【００２１】
ここで、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）では線路の特性インピーダンス（通常は５０Ωを用いる）と整合するため、高周波の給電点４０５（個々の要素素子毎に設けられる）と低周波の給電点４１０（全体で一個設けられる）を異なる点を用いる。そのためマトリックス状に配置されたアレイアンテナに配置できる給電点の数によって対応できるマルチバンドの数が限定される欠点がある。
【００２２】
また、また給電点を切替えるスイッチが必要になることから、アンテナの構造が複雑化してしまう。更に、ＭＥＭＳスイッチ４２０上には給電点を設けることが困難といった欠点もある。
【００２３】
図１５の例では、１個の要素素子で共振させる高周波給電点４０５と３×３アレイ全体で共振させる低周波給電点４１０は要素素子（放射素子４００）上に配置できるが、２×２アレイを共振させたい場合はＭＥＭＳスイッチ上に給電点が来るため、たとえ３×３アレイを使っても２周波のみにしか対応できない。
【００２４】
なお、本出願人は、テーパードスロットアンテナに関して、特許出願を行っている。例えば、特開平１０−１３１４１号公報（特許文献５），特開平１０−１３１４３号公報（特許文献６），特開平１０−１７３４３２号公報（特許文献７），特開平１１−１６３６２６号公報（特許文献８）等がある。
【００２５】
テーパードスロットアンテナは入力インピーダンスが広帯域に渡り一定であり、広帯域アンテナに区分される。比較的広い周波数帯で送受信が可能であるが、偏波切替え・指向性制御の機能は持っていない。
【００２６】
【特許文献１】特開２０００−２３６２０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１５３３号公報
【特許文献３】特開２００３−１２４７３０号公報
【特許文献４】米国特許ＵＳＰ６１９８４３８
【特許文献５】特開平１０−１３１４１号公報
【特許文献６】特開平１０−１３１４３号公報
【特許文献７】特開平１０−１７３４３２号公報
【特許文献８】特開平１１−１６３６２６号公報
【非特許文献１】多層板構成の３周波共振アンテナの設計と実測結果（電子情報通信学会技術報告,AP2002-141,p41〜46,2003年）
【非特許文献２】Multifrequency Microstrip Patch Antenna Using Multiple Stacked Elements (IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol.13, No.3, p123-124,2003年)
【非特許文献３】２周波共用マイクロストリップアンテナ構成法の一検討（2003年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,講演番号B-1-161）
【非特許文献４】変形シルピンスキー型マイクロストリップアンテナの放射特性に関する一検討（2003年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,講演番号B-1-162）
【非特許文献５】２周波スロットボウタイアンテナ（2003年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,講演番号B-1-176）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は、１個の給電点で多周波に対応でき、RF回路との接続が容易で、かつ良好な送信効率、受信効率を実現できるマルチバンド対応マイクロストリップアンテナ技術を提供することを目的とするものである。以下、請求項毎の目的を記す。
【００２８】
請求項１〜８記載の発明は、１個の給電点で多周波に対応でき、RF回路との接続が容易で、かつ良好な送信効率、受信効率を実現できるマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの構造を提供することを目的としている。
【００２９】
請求項９記載の発明は、より高い周波数に対応できるマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの構造を提供することを目的としている。また無線LANや携帯電話に容易に対応できるマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの構造を提供することを目的としている。
【００３０】
請求項１０〜１１記載の発明は、前記スイッチの形状を工夫することによってスイッチ間の空隙を小さくして、より帯域幅の広いマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの構造を提供することを目的としている。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、良好な送信、受信あるいは送受信が行える無線システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成を採用した。以下、請求項毎の構成を述べる。
【００３３】
ａ）請求項１記載の発明は、誘電体の上面に、矩形の給電素子と該給電素子を取り囲む矩形の無給電素子とがマトリックス状に配置され、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間がスイッチによって接続されて矩形の放射素子を形成する構造を有するマルチバンド対応マイクロストリップアンテナであって、前記矩形の給電素子の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向と直交する２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をLi、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi、前記スイッチによって接続された矩形の放射素子の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向と直交する２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をLi'、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi'とした場合、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'であることを特徴としている。
【００３４】
ｂ）請求項２記載の発明は、請求項１に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'との関係にある矩形の放射素子の形状が、給電素子と無給電素子間、及び隣接した無給電素子間を接続する前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって複数形成することが可能なことを特徴としている。
【００３５】
ｃ）請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'となるように、前記無給電素子の外形と、給電素子と無給電素子の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整したことを特徴としている。
【００３６】
ｄ）請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、前記給電点に切替スイッチによって接続される整合回路を設けたことを特徴としている。
【００３７】
ｅ）請求項５記載の発明は、誘電体の上面に、アンテナ端部から給電される矩形の給電素子と、該給電素子の給電点を除く３方を取り囲む矩形の無給電素子とがマトリックス状に配置され、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間がスイッチによって接続されて矩形の放射素子を形成する構造を有するマルチバンド対応マイクロストリップアンテナであって、前記矩形の給電素子の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi、前記のスイッチによって接続された矩形の放射素子の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi'とした場合、L/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'であることを特徴としている。
【００３８】
ｆ）請求項６記載の発明は、請求項５に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、L/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'の関係にある矩形の放射素子の形状が、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間を接続するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって複数形成することが可能なことを特徴としている。
【００３９】
ｇ）請求項７記載の発明は、請求項５または６に記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、L/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'となるように、無給電素子の外形と、給電素子と無給電素子の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整したことを特徴としている。
【００４０】
ｈ）請求項８記載の発明は、請求項５〜７のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、前記給電点に整合回路を設けたことを特徴としている。
【００４１】
ｉ）請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、前記スイッチが、ＭＥＭＳスイッチまたはＰＩＮダイオードであることを特徴としている。
【００４２】
ｊ）請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、前記スイッチは、前記給電素子または無給電素子の辺とほぼ同じ長さにわたって形成されることを特徴としている。
【００４３】
ｋ）請求項１１記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいて、前記スイッチの各々は、他のスイッチと対向する先端部分の形状をＶ字形状に延長し、対向する４つのスイッチの間隙がＸ字状になるようにしたことを特徴としている。
【００４４】
ｌ）請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１のいずれかのマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを用いた無線システムである。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、１個の給電点で多周波に対応でき、RF回路との接続が容易で、かつ良好な送信効率、受信効率を実現できるマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを得ることができる。以下、請求項毎の効果を述べる。
【００４６】
ａ）請求項１のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナは、誘電体の上面に、矩形の給電素子と該給電素子を取り囲む矩形の無給電素子とがマトリックス状に配置され、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間がスイッチによって接続されて矩形の放射素子を形成する構造を有するマルチバンド対応マイクロストリップアンテナであって、前記矩形の給電素子の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向と直交する２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をLi、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi、前記スイッチによって接続された矩形の放射素子の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向と直交する２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をLi'、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi'とした場合、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'となっている。
【００４７】
そのため、全てのスイッチをＯＦＦした場合とスイッチをＯＮして矩形の放射素子を形成した場合では共振長が異なり（共振長はLとL'）、スイッチによって２周波を選択することが可能となる。その結果、低周波に相当するアンテナ面積でデュアルバンドに対応でき、アンテナを小型化できる。
【００４８】
また、給電素子は、矩形の放射素子に含まれるので、矩形の放射素子を無線機上で最もよい電波状況にある領域に配置することで、給電素子も良好な電波状況に置くことができる。更に、給電素子、 矩形の放射素子とも単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため類似した放射パターンとなる。
【００４９】
また、給電素子がマイクロストリップアンテナの構造を取っているため不平衡電流で励振される。そのためRF回路との接続が容易になる。
【００５０】
更に、スイッチによって接続された矩形の放射素子は給電素子に対して、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'の関係が成り立つため、スイッチで接続された矩形の放射素子の入力インピーダンスは矩形の給電素子単体の入力インピーダンスと近い値となり、そのため同一の給電点を用いても、給電素子単体及びスイッチで接続された矩形の放射素子は給電線の特性インピーダンスにほぼ整合され、反射を抑制できる。その結果１個の給電点を用いても２周波とも良好な受信効率や送信効率が得られる。
【００５１】
ｂ）請求項２のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいては、更に、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'との関係にある矩形の放射素子の形状が、給電素子と無給電素子間、及び隣接した無給電素子間を接続する前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって複数形成することを可能にしている。
【００５２】
そのため、全てのスイッチをＯＦＦした場合とスイッチをＯＮして複数の矩形の放射素子を形成した場合では全て共振長が異なり、スイッチによってマルチバンドの各周波数帯を選択することができる。その結果、最も低周波に相当するアンテナ面積でマルチバンドに対応でき、アンテナを小型化できる。
【００５３】
また、給電素子及び矩形の放射素子は、最も低周波で共振する矩形の放射素子に含まれるので、矩形の放射素子を無線機上で最もよい電波状況にある領域に配置することで、給電素子及び放射素子を良好な電波状況に置くことができる。更に、給電素子、 複数の放射素子とも単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため類似した放射パターンとなる。
【００５４】
また、給電素子がマイクロストリップアンテナの構造を取っているため不平衡電流で励振される。そのためRF回路との接続が容易になる。更に、スイッチによって接続される複数の矩形の放射素子は給電素子に対して、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'の関係が成り立つため、スイッチで接続された複数の矩形の放射素子の入力インピーダンスは、矩形の給電素子単体の入力インピーダンスと近い値となる。
【００５５】
そのため、同一の給電点を用いても、給電素子単体及びスイッチで接続された複数の矩形の放射素子は給電線の特性インピーダンスにほぼ整合され、反射を抑制できる。その結果、１個の給電点を用いてもマルチバンドの全ての周波数帯で良好な受信効率や送信効率が得られる。
【００５６】
ｃ）請求項３のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナは、更に、L/W=L'/W'、Li/L=Li'/L'、Wi/W=Wi'/W'となるように、前記無給電素子の外形と、給電素子と無給電素子の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整しているので、請求項１〜２のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを実現できる。
【００５７】
ｄ）請求項４のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナは、給電点に切替スイッチによって接続される整合回路を設けている。
【００５８】
そのため、給電線の特性インピーダンスを給電素子の入力インピーダンスに合わせた場合、給電素子と無給電素子間、及び隣接した無給電素子間のスイッチを全てＯＦＦして給電素子で励振する時は切替スイッチをＯＦＦにして給電線から整合回路を遮断することで、給電素子と給電線は整合される。
【００５９】
また、スイッチの接続によって矩形の放射素子を形成し、スイッチで囲まれた空隙によってアンテナ内の電流が制限されて入力インピーダンスが後述する近似式（１）（２）から若干ずれた時は、切替スイッチをＯＮにしてアンテナを整合回路に接続することでアンテナの入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスに整合できる。その結果、マルチバンドの各周波数帯で良好な受信効率・送信効率が得られる。
【００６０】
ｅ）請求項５のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナでは、誘電体の上面に、アンテナ端部から給電される矩形の給電素子と、該給電素子の給電点を除く３方を取り囲む矩形の無給電素子とがマトリックス状に配置され、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間がスイッチによって接続されて矩形の放射素子を形成する構造を有するマルチバンド対応マイクロストリップアンテナであって、前記矩形の給電素子の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi、前記のスイッチによって接続された矩形の放射素子の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWi'とした場合、L/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'となっている。
【００６１】
そのため、全てのスイッチをＯＦＦした場合とスイッチをＯＮして矩形の放射素子を形成した場合とでは共振長が異なり（共振長はLとL'）、スイッチによって２周波を選択することが可能となる。その結果、低周波に相当するアンテナ面積で２周波に対応でき、アンテナを小型化できる。
【００６２】
また、給電素子は低周波で共振する矩形の放射素子に含まれるので、矩形の放射素子を無線機上で最もよい電波状況にある領域に配置することで給電素子を良好な電波状況に置くことができる。更に、給電素子、 矩形の放射素子とも単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため類似した放射パターンとなる。
【００６３】
また、給電素子がマイクロストリップアンテナの構造を取っているため不平衡電流で励振される。そのためRF回路との接続が容易になる。
【００６４】
更に、スイッチによって接続された矩形の放射素子は給電素子に対して、L/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'の関係が成り立つため、スイッチで接続された矩形の放射素子のアンテナ端での入力インピーダンスは矩形の給電素子のアンテナ端での入力インピーダンスと近い値となる。
【００６５】
ここで、給電素子のアンテナ端の入力インピーダンスと等しい特性インピーダンスを持つ給電線でアンテナ端から給電すると、給電素子単体及びスイッチで接続された矩形の放射素子は給電線の特性インピーダンスにほぼ整合されるため、反射が抑制される。その結果、１個の給電点を用いても２周波とも良好な受信効率や送信効率が得られる。
【００６６】
ｆ）請求項６のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいては、更にL/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'の関係にある矩形の放射素子の形状が、前記給電素子と前記無給電素子間、及び隣接した前記無給電素子間を接続するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって複数形成することが可能となっている。
【００６７】
そのため、全てのスイッチをＯＦＦした場合とスイッチをＯＮして複数の矩形の放射素子を形成した場合では全て共振長が異なり、スイッチによってマルチバンドの各周波数帯を選択することができる。その結果、最も低周波に相当するアンテナ面積でマルチバンドに対応でき、アンテナを小型化できる。
【００６８】
また、給電素子及び複数の放射素子は最も低周波で共振する矩形の放射素子に含まれるので、最も低周波で共振する矩形の放射素子を無線機上で最もよい電波状況に配置することで給電素子及び放射素子を良好な電波状況に置くことができる。
【００６９】
更に、給電素子、 複数の放射素子とも単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため類似した放射パターンとなる。
【００７０】
また、給電素子がマイクロストリップアンテナの構造を取っているため不平衡電流で励振でき、RF回路との接続が容易になる。
【００７１】
更に、スイッチによって接続される複数の矩形の放射素子は給電素子に対して、L/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'の関係が成り立つため、スイッチで接続された複数の矩形の放射素子のアンテナ端での入力インピーダンスは矩形の給電素子のアンテナ端での入力インピーダンスと近い値となる。
【００７２】
ここで、給電素子のアンテナ端の入力インピーダンスと等しい特性インピーダンスを持つ給電線でアンテナ端から給電すると、給電素子単体及びスイッチで接続された複数の矩形の放射素子は給電線の特性インピーダンスにほぼ整合されるため、反射が抑制される。その結果１個の給電点を用いてもマルチバンドの全ての周波数帯で良好な受信効率や送信効率が得られる。
【００７３】
ｇ）請求項７のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいては、更に、L/W=L'/W'、Wi/W=Wi'/W'となるように、無給電素子の外形と、給電素子と無給電素子間の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整しているので、良好なマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを実現できる。
【００７４】
ｈ）請求項８のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいては、給電点に整合回路を設けている。
【００７５】
そのため、給電素子のアンテナ端での入力インピーダンスをRF回路の出力インピーダンスに整合するように整合回路の定数を選ぶと、給電素子とRF回路の間で反射を抑制できる。
【００７６】
また、給電素子と無給電素子間、及び隣接した無給電素子間を接続するスイッチをＯＮして矩形の放射素子を形成した場合も、アンテナ端の入力インピーダンスは給電素子のアンテナ端での入力インピーダンスとほぼ近い値であるため、矩形の放射素子を選択した場合もアンテナとRF回路との間で反射を抑制できる。
【００７７】
ｉ）請求項９のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいては、更に、前記スイッチをＭＥＭＳスイッチまたはＰＩＮダイオードにしている。
【００７８】
そのため、ＭＥＭＳスイッチを用いた場合は、１００GHz程度までの高周波も良好に信号を遮断でき、更に挿入ロスも小さいことから、より高い周波数、例えばミリ波を対象としたマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを構成することができる。
【００７９】
一方、ＰＩＮダイオードは安価に入手でき、かつ１０〜２０GHｚまでは良好に信号を遮断できることから、無線LANの周波数切替えや携帯電話での多周波対応に適用できる。
【００８０】
ｊ）請求項１０記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいては、スイッチの形状を工夫した結果、スイッチ間の空隙を小さくできるので、より広い帯域のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを実現できる。
【００８１】
ｋ）請求項１１記載のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナにおいては、スイッチ間の空隙を更に小さくできるので、より広い帯域のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを実現できる。
【００８２】
ｌ）請求項１２の無線システムは、請求項１〜１１のいずれかのマルチバンド対応マイクロストリップアンテナを用いている。そのため１個の無線システムで複数の無線規格に対応でき、所望の周波数では良好な送信・受信あるいは送受信が行える。
【００８３】
また、アンテナの給電点が１個であるため米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）よりもアンテナの構造が簡単になり、より安価にアンテナを製造できる。その結果良好な送信・受信あるいは送受信特性を持つ無線システムをより安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
以下に本発明を実施例に従って説明する。
＜実施例１＞
図１は、本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの一例を示す図である。同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図を示している。
【００８５】
本例のマルチバンド対応マイクロストリップアンテは２周波に対応しており、比誘電率３.９の石英基板からなる誘電体１０の下面に銅箔パターンからなる地板１１が形成されており、誘電体１０の上面には銅箔パターンからなる１個の矩形の給電素子１２と、該給電素子１２を取り囲む矩形の無給電素子１４がマトリックス状に配置されている。
【００８６】
また、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間はスイッチ１５によって接続できる構造となっており、全てのスイッチ１５がＯＮになった場合は矩形の放射素子１６が形成される。尚、給電素子１２は誘電体１０を貫通した同軸線１７によってインセット給電される構造となっている。
【００８７】
ここで、矩形の給電素子１２の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向と直交する２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をLi、励振方向の２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をWiとする。尚、本例ではWiはW/2とした（つまりWの中心に給電点１３を設けた）。
【００８８】
全てのスイッチ１５がＯＦＦの場合、給電素子１２は無給電素子１４と分離され、給電素子１２のみで共振し、その時の共振周波数はフリンジ効果はあるが概ねL≒λ/2（λ：共振周波数での波長）に相当する。
【００８９】
また、矩形のマイクロストリップアンテナの入力インピーダンスは近似式から求めることができ、誘電体１０の比誘電率をεr、アンテナ端での入力インピーダンスをRa、インセット給電での入力インピーダンスをRinとすると、次のように記述される。
Ra＝90{εr２/（εr-1）｝(L/W)２    ・・・・・・（１）
Rin＝Ra{cos(π/L)Li'}２            ・・・・・・（２）
【００９０】
上記の式でも判るように矩形のマイクロストリップアンテナではアンテナ端での入力インピーダンスRaは（L/W)２に比例し、インセット給電での入力インピーダンスRinは(L'/L)に影響される。
【００９１】
次に、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４間をスイッチで接続して矩形の放射素子１６を形成した場合を説明する。矩形の放射素子１６の励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向と直交する２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をLi'、 励振方向の２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をWi'とする。尚、スイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６も給電点１３は給電素子１２と同じ給電点を用いることとする。
【００９２】
本発明の特徴は、
L/W=L'/W'    ・・・・・・・・・・・・（３）
Li/L=Li'/L'    ・・・・・・・・・・・（４）
Wi/W=Wi'/W'  ・・・・・・・・・・・・（５）
となることである。
【００９３】
本例では、スイッチ１５で接続された放射素子１６は給電素子１２の２倍の大きさとし、L'=2L、W'=2Wとしている。そのため、Li'=2Liとなっている。また、給電素子１２はWiはW/2なっており、Wi/W= Wi'/W'の関係があるためWi'もW'/2となり、スイッチ１５で接続した放射素子１６はW'の中心から給電していることになる。
【００９４】
スイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６では、共振長は給電素子１２の長さと無給電素子１４の長さとスイッチ１５の長さの総和つまりL'で決まる。厳密にはフリンジ効果やスイッチで囲まれた空隙による影響も考慮しなければならないが、L'=λ'/2に近い周波数、つまり給電素子１２の１/２に近い周波数となり、給電素子１２単体で共振させる場合と合わせて２周波に対応できる。
【００９５】
上記のように、本例のアンテナは全てのスイッチ１５をＯＦＦした場合は高周波のみで共振し、全てのスイッチ１５をＯＮした場合は低周波のみで共振するため、低周波に相当するアンテナ面積でデュアルバンドに対応でき、アンテナを小型化できる。
【００９６】
また、給電素子１２は矩形の放射素子１６に含まれるので、矩形の放射素子１６を無線機上で最もよい電波状況にある領域に配置することで給電素子１２も良好な電波状況に置くことができる。更に、給電素子１２、矩形の放射素子１６とも単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため同様の放射パターンとなる。
【００９７】
また、給電素子１２がマイクロストリップアンテナの構造を取っているため、同軸線１７を用いた不平衡電流で励振できる。そのため、特開２０００−２３６２０９号公報（特許文献１）とは異なり、バランが必要なくRF回路との接続が容易になる。尚、同軸線１７の代わりにマイクロスストリップ線やコプレナー線等の不平衡モードを用いても励振が可能である。
【００９８】
次に、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４間をスイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６の入力インピーダンスRin'について説明する。
【００９９】
スイッチ１５で接続された放射素子１６はスイッチ１５で囲まれた空隙を持つが外形は矩形であるため、アンテナ端の入力インピーダンスやインセット給電での入力インピーダンスは前記（１）式および（２）式から算出される値と概ね近い値となる。
【０１００】
ここで、本例では、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
が成り立っている。そのため、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間をスイッチ１５で接続した本例の放射素子１６では、インセット給電での入力インピーダンスRin'は給電素子１２単体での入力インピーダンスRinとほぼ近い値となる。
【０１０１】
一般に、インセット給電では、給電素子１２の給電点１３は同軸線の特性インピーダンス（通常は５０Ω）と整合できる位置に設けられている。本例のアンテナではスイッチ１５で接続した放射素子１６の入力インピーダンスRin'が給電素子１３の入力インピーダンスRinと近いため、スイッチ１５で接続して低周波対応とした場合も同軸線１７の特性インピーダンス（通常は５０Ω）とほぼ整合された状態となり、反射が抑制され、電波を効率よく送信あるいは受信できる。
【０１０２】
そのため、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）と異なり、周波数毎に給電点１３を切替える必要がなく、給電素子１２の給電点１３のみで２周波に対応でき、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）のアンテナよりも構造が簡単になる。
【０１０３】
尚、本例では（３）式、（４）式、（５）式の関係を満たすため、図２に示すように、給電素子１２の回りに配置した８個の無給電素子１４（P１〜P8）とスイッチ１５の外形を以下のようにした。
PL1+SW1=L-Li   ・・・・・・・・・・・・（６）
PL2+SW2=Li     ・・・・・・・・・・・・（７）
PW+SW3=W/2     ・・・・・・・・・・・・（８）
【０１０４】
ここで、
P1,P2,P3の励振方向の長さ：PL1
P4,P5の励振方向の長さ：L
P6,P7,P8の励振方向の長さ：PL2
P1-P4,P2-給電素子,P3-P5を接続するスイッチの励振方向の長さ：SW1
P4-P6,給電素子-P8,P5-P8を接続するスイッチの励振方向の長さ：SW2
P1,P4,P6の励振方向と直交する方向の長さ：PW
P2,P7の励振方向と直交する方向の長さ：W
P3,P5,P8の励振方向と直交する方向の長さ：PW
P1-P2,P4-給電素子,P6-P7を接続するスイッチの励振方向と直交する方向の長さ：SW3
P2-P3,給電素子-P5,P7-P8を接続するスイッチの励振方向と直交する方向の長さ：SW3
【０１０５】
（６）式、（７）式、（８）式のように無給電素子１４（P1〜P8）とスイッチ１５の外形、間隔を設定したため、スイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６の外形は、
L'=PL1+SW1+L+SW2+PL2=(L-Li)+L+(Li)=2L
W'=PW+SW3+W+SW3+PW=(W/2)+W+(W/2)=2W
∴L/W=L'/W'
となり、（３）式を満たし、スイッチ１５で接続した放射素子１６は給電素子１２の２倍の大きさとなる。
【０１０６】
また、スイッチ１５で接続した放射素子１６の給電点１３の位置を見ると、励振方向でアンテナ端から距離をLi'とすると、
Li'=PL2+SW2+Li=(Li)+Li=2Li
となっているので、
Li'/L'=2Li/2L=Li/L
となり、（４）式を満たすことが判る。
【０１０７】
また、励振方向と直交する方向では給電点１３はアンテナ端から、
Wi'=PW+SW3+(W/2)=(W/2)+(W/2)=W=(W'/2)
の位置にある。つまりW'の中心に給電点１３がある。ここで、給電素子１２もWの中心に給電点１３があるので、（５）式を満たすことが判る。
【０１０８】
その他のスイッチ１５の寸法、つまりP1-P4, P3-P5，P4-P6,P5-P8を接続するスイッチの励振方向と直交する方向の長さはPW以下、P2-給電素子,給電素子-P8を接続するスイッチの励振方向と直交する方向の長さはW以下、P1-P2, P2-P3を接続するスイッチの励振方向の長さはPL1以下、P6-P7, P7-P8を接続するスイッチの励振方向の長さはPL2以下、P4-給電素子,給電素子-P5を接続するスイッチの励振方向の長さはL以下とすればよい。
【０１０９】
尚、（６）式〜（８）式の関係は、スイッチ１５によって接続された矩形の放射素子１６と給電素子１２の外形や給電点１２の相対位置が、（３）式〜（５）式を満たすための１条件に過ぎず、本発明が（６）式〜（８）式に限定される必要はない。
【０１１０】
本発明は、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
Wi/W=Wi'/W'
となるように、無給電素子１４の外形と、給電素子１２と無給電素子１４の間隔、及び無給電素子１４間の間隔を調整していればよく、上記条件を満たすように無給電素子１４の外形と、給電素子１２と無給電素子１４の間隔、及び無給電素子１４間の間隔を調整していれば本発明に含まれるものとする。
【０１１１】
また、本例では給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間を接続するスイッチ１５はＭＥＭＳスイッチあるいはＰＩＮダイオードからなることが望ましい。
【０１１２】
すなわち、ＭＥＭＳスイッチを用いた場合は１００GHz程度までの高周波も良好に信号を遮断でき、更に挿入ロスも小さいことから、より高い周波数、例えばミリ波を対象とした２周波対応マイクロストリップアンテナを構成することができる。
【０１１３】
一方、ＰＩＮダイオードは安価に入手でき、かつ１０〜２０GHｚまでは良好に信号を遮断できることから、現在主流の２.４GHz，５.２GHzを用いた無線LANの周波数切替えや携帯電話での多周波対応に適している。
【０１１４】
ＭＥＭＳスイッチやＰＩＮダイオードは表面実装によって誘電体１０の表面に設け、給電素子１２と無給電素子１４の間、あるいは無給電素子１４の間を接続すればよい。またGaAs基板等の高抵抗半導体基板を誘電体１０として用いる場合は、半導体プロセスを用いてＭＥＭＳスイッチやＰＩＮダイオードを半導体基板に作り込み、給電素子１２と無給電素子１４の間、あるいは無給電素子１４の間を接続すればよい。
【０１１５】
＜実施例２＞
図３は、本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【０１１６】
本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナは、比誘電率約１０のアルミナ基板からなる誘電体１０の下面には銅箔パターンからなる地板（図示せず）が形成されており、誘電体１０の上面には銅箔パターンからなる１個の矩形の給電素子１２と、該給電素子１２を２重に取り囲む矩形の無給電素子１４がマトリックス状に配置されている。
【０１１７】
また、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間はスイッチ１５によって接続できる構造となっており、給電素子１２を１重で取り囲む無給電素子１４と給電素子１２を接続するスイッチ１５と、給電素子１２を１重で取り囲む無給電素子１４間を接続するスイッチ１５がＯＮになった場合は第１の矩形の放射素子１６１（外形はL'×W'）が形成され、全てのスイッチ１５がＯＮになった場合は第２の矩形の放射素子１６２（外形はL''×W''） が形成される。
【０１１８】
尚、本例においても給電素子１２は上述した実施例１と同様に、誘電体１０を貫通した同軸線（図示せず）によってインセット給電される構造となっている。尚、本例においてもWiはW/2とした（つまりWの中心に給電点１３を設けた）。
【０１１９】
本発明の特徴は、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
Wi/W=Wi'/W'
との関係にある矩形の放射素子の形状が、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間を接続する前記スイッチ１５によって複数形成することができることである。
【０１２０】
本例ではスイッチ１５で接続した第１の放射素子１６１と、スイッチで接続した第２の放射素子１６２が給電素子１２と、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
Wi/W=Wi'/W'
との関係にある。
【０１２１】
つまり、給電素子１２を１重で取り囲む無給電素子１４と給電素子１２を接続するスイッチ１５と、給電素子１２を１重で取り囲む無給電素子１４の間を接続するスイッチ１５をＯＮにした場合に形成される第１の矩形の放射素子１６１（外形はL'×W'）の励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向と直交する２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をLi'、 励振方向の２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をWi'とし、給電素子１２を１重で取り囲む無給電素子１４と給電素子１２を接続するスイッチ１５と、給電素子１２を２重で取り囲む無給電素子１４の間を接続するスイッチ１５をＯＮにした場合、つまり全てのスイッチ１５がＯＮになった場合に形成される第２の矩形の放射素子１６２（外形はL''×W''）の励振方向の長さをL''、励振方向と直交する辺の長さをW''、励振方向と直交する２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をLi''、 励振方向の２つの辺と給電点１３との距離のうち小さい方をWi''とした場合、
L/W=L'/W'=L''/W''        ・・・・・・・・・・・・（９）
Li/L=Li'/L'=Li''/L''     ・・・・・・・・・・・（１０）
Wi/W=Wi'/W'=Wi''/W''     ・・・・・・・・・・・（１１）
となっている。尚、第１の矩形の放射素子１６１および第２の矩形の放射素子１６２の給電点は給電素子１２と同じ給電点１３を用いている。
【０１２２】
本実施例ではスイッチ１５で接続された第１の放射素子１６１は給電素子１２の２倍の大きさとし、L'=2L、W'=2W、Li'=2Liであり、スイッチ１５で接続された第２の放射素子１６２は給電素子１２の３倍の大きさとし、L''=3L、W''=3W、Li''=3Liである。
【０１２３】
また、給電素子１２はWiはW/2なっており、Wi/W=Wi'/W'=   Wi''/W''の関係があることから、Wi'はW'/2、Wi''はW''/2となり、スイッチ１５で接続した第１及び第２の放射素子１６１，１６２もW'、W''の中心から給電していることになる。
【０１２４】
全てのスイッチ１５がＯＦＦの場合、給電素子１２は無給電素子１４と分離され、給電素子１２のみで共振し、周波数は概ねL≒λ/2に相当する。
【０１２５】
スイッチ１５で接続した第１の矩形の放射素子１６１では共振長はほぼL'となる。厳密にはフリンジ効果やスイッチで囲まれた空隙による影響も考慮しなければならないが、L'=λ'/2に近い周波数、つまり給電素子の１/２に近い周波数で共振する。
【０１２６】
また、スイッチ１５で接続した第２の矩形の放射素子１６２では共振長はほぼL''となる。厳密にはフリンジ効果やスイッチで囲まれた空隙による影響も考慮しなければならないが、L''=λ''/2に近い周波数、つまり給電素子の１/３に近い周波数で共振する。
【０１２７】
よって、本例のアンテナではスイッチ１５のＯＮ/ＯＦＦ制御によって選択的に３周波に対応できる。よって低周波に相当するアンテナ面積で３周波に対応でき、アンテナを小型化できる。
【０１２８】
また、給電素子１２および第１の放射素子１６１は第２の放射素子１６２に含まれるので、第２の放射素子１６２を無線機上で最もよい電波状況にある領域に配置することで給電素子１２と第１の放射素子１６１を良好な電波状況に置くことができる。
【０１２９】
更に、給電素子１２、第１の放射素子１６１、 第２の放射素子１６２とも単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため同様の放射パターンとなる。
【０１３０】
また、本例のアンテナは、上述した実施例１と同様に、給電素子１２がマイクロストリップアンテナの構造を取っているため、不平衡電流での励振が可能であることから、RF回路との接続が容易になる。
【０１３１】
次に、第１、第２の矩形の放射素子の入力インピーダンスRin'、Rin''について説明する。本例においてもスイッチで接続された第１、第２の放射素子１６１，１６２はスイッチ１５で囲まれた空隙を持つが外形は矩形であるため、アンテナ端の入力インピーダンスやインセット給電での入力インピーダンスは前記（１）式，（２）式から算出される値と概ね近い値となる。
【０１３２】
ここで、本例では、
L/W=L'/W'=L''/W''
Li/L=Li'/L'=Li''/L''
が成り立っているため、スイッチ１５で接続した第１及び第２の放射素子１６１，１６２では、インセット給電での入力インピーダンスRin'、Rin''は給電素子１２単体での入力インピーダンスRinとほぼ近い値となる。
【０１３３】
よって、スイッチ１５の接続制御により第１の放射素子１６１や第２の放射素子１６２を形成して、給電素子１２よりも低周波対応とした場合も同軸線１７の特性インピーダンスとほぼ整合された状態となり、反射が抑制され、電波を効率よく送信あるいは受信できる。そのため、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）と異なり、周波数毎に給電点を切替える必要がなく、給電素子１２の給電点１３のみで３周波に対応できる。
【０１３４】
本例においても実施例１と同様に、無給電素子１４の外形と、給電素子１２と無給電素子１４の間隔、及び無給電素子１４間の間隔を調整して、
L/W=L'/W'=L''/W''
Li/L=Li'/L'=Li''/L''
Wi/W=Wi'/W'=Wi''/W''
とした。また、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間を接続するスイッチ１５はＭＥＭＳスイッチあるいはＰＩＮダイオードが使用できる。
【０１３５】
尚、実施例１では２周波対応、本例では３周波対応のアンテナについて説明したが、本発明のアンテナは２周波や３周波対応に限定されるものではない。より多くの周波数帯に対応する場合は、給電素子１２を無給電素子１４によってより多重に取り囲み、給電素子１２と無給電素子１４の間、無給電素子１４間をスイッチ１５で接続できる構造とし、マルチバンドの各周波数で、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
Wi/W=Wi'/W'
との関係になるように、無給電素子１４の外形、給電素子１２と無給電素子１４の間隔、及び無給電素子１４間の間隔等を調整すればよい。
【０１３６】
＜実施例３＞
図４は、本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【０１３７】
本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテは、実施例１のアンテナの給電点１３とＲＦ回路１９の間に、切替スイッチ１８１，１８２によって接続される整合回路１８を設けたものである。
【０１３８】
実施例１ではスイッチ１５で接続された放射素子１６は、
L/W=L'/W'
Li/L=Li'/L'
が成り立っているが、スイッチ１５で囲まれた空隙がアンテナ内の電流を制限するためインセット給電での入力インピーダンスRin'は（１）式，（２）式の値から若干のずれが生じる。
【０１３９】
一般にインセット給電では、給電素子１２の給電点１３をRF回路１９の出力インピーダンス（通常５０Ω）と整合できる位置に設けるため、スイッチ１５で接続した放射素子１６はRF回路１９の出力インピーダンスと完全には整合できず、電波の送信・受信効率が若干低下する。
【０１４０】
そのため、本例ではアンテナの給電点１３の直下に切替スイッチ１８１，１８２によって接続される整合回路１８を設けており、給電素子１２を共振させて高周波対応にする場合は切替スイッチ１８１，１８２をＯＦＦにし、同軸線１７によって給電素子１２を直接励振する。
【０１４１】
一方、スイッチ１５によって接続した放射素子１６を用いて低周波対応とする場合は、切替スイッチ１８１，１８２をＯＮしてアンテナを整合回路１８に接続し、アンテナの入力インピーダンスを５０Ωに整合してからRF回路１９と接続する。そのため、スイッチ１５で接続した放射素子１６を用いる低周波対応において、より効率的な送受信が可能となる。
【０１４２】
なお、本例では整合回路１８によってスイッチ１５で接続した放射素子１６の入力インピーダンスを整合する場合を説明したが、逆に、スイッチ１５で接続した放射素子１６の入力インピーダンスをRF回路１９の出力インピーダンスに合せ、給電素子１２を励振する場合は切替スイッチ１８１，１８２をＯＮにして整合回路１８とアンテナを接続して整合を行ってもよい。
【０１４３】
整合回路１８の構成としては、アンテナの共振周波数が比較的小さい場合はキャパシタやインダクタの集中定数素子をL型、π型、T型に構成した回路を用いればよい。
【０１４４】
アンテナの共振周波数が高い場合は、スタブ等の分布定数回路をL型、π型、T型に構成した回路を用いることができる。また、移相器とキャパシタによって整合回路を構成してもよく、一般的に知られている整合回路をアンテナの共振周波数に合わせて使い分ければよい。
【０１４５】
尚、実施例１は２周波対応であるため給電素子１２を５０Ωに整合した場合は、スイッチ１５で接続した放射素子１６を５０Ωに整合する整合回路１８を設ければよいので固定式が適している。
【０１４６】
一方、実施例２では３周波対応となっているため、給電素子１２を５０Ωに整合した場合、固定式の整合回路１８では第１あるいは第２の放射素子１６１，１６２の一方のみを５０Ωに整合し、他方を５０Ωに整合することはできない。第１、第２の放射素子１６１，１６２の受信・送信効率をより改善するためには個々の周波数毎に整合回路を設け、周波数毎に切替スイッチで選択するか、あるいは、可変のキャパシタや可変の移相器を１個以上含む可変の整合回路を設けるのがよい。
【０１４７】
＜実施例４＞
図５は、本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図を示している。
【０１４８】
本例のマルチバンド対応マイクロストリップアンテは、２周波に対応しており、誘電率３.９の石英基板からなる誘電体１０の下面にAu箔パターンからなる地板１１が形成されており、誘電体１０の上面にはAu箔パターンからなりアンテナ端部から給電される１個の矩形の給電素子１２と、該給電素子１２の給電点１３を除く３方を取り囲む矩形の無給電素子１４がマトリックス状に配置されている。
【０１４９】
また、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間はスイッチ１５によって接続できる構造となっており、全てのスイッチ１５がＯＮになった場合は矩形の放射素子１６が形成される。
【０１５０】
ここで、矩形の給電素子１２の辺のうち励振方向の長さをL、励振方向と直交する辺の長さをW、励振方向の２つの辺と給電点との距離のうち小さい方をWiとする。尚、給電線１３０は誘電体１０の表面にマイクロストリップ線で構成し、Wi=W/2から給電を行っている（Wの中心が給電点１３１になる）。
【０１５１】
全てのスイッチ１５がＯＦＦの場合、給電素子１２は無給電素子１４と分離され、給電素子１２のみで共振する。その時の共振周波数はフリンジ効果はあるが概ねL≒λ/2に相当する。
【０１５２】
また、給電素子１２はアンテナ端から給電されているので入力インピーダンスRaは（１２）式で記述される。
Ra＝90{εr２/(εr-1）｝(L/W))２    ・・・・・・・・・（１２）
上記の式でも判るように、矩形のマイクロストリップアンテナではアンテナ端での入力インピーダンスRaは(L/W)２に比例する。
【０１５３】
次に、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間をスイッチ１５で接続して矩形の放射素子１６を形成した場合を説明する。
【０１５４】
矩形の放射素子１６において、スイッチ１５によって接続された矩形の放射素子１６の辺のうち励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、励振方向の２つの辺と給電点１３１との距離のうち小さい方をWi'とする。尚、スイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６も給電点は給電素子１２と同じ給電点１３１を用いるので、アンテナ端から給電されることになる。
【０１５５】
本発明の特徴は、
L/W=L'/W'・・・・・・・・・・・・（１３）
Wi/W=Wi'/W'・・・・・・・・・・・（１４）
となることである。本例では、スイッチ１５で接続された放射素子１６は給電素子１２の２倍の大きさとし、L'=2L、W'=2Wとなっている。
【０１５６】
また、給電素子１２はWiはW/2なっており、Wi/W= Wi'/W'の関係があるためWi'もW'/2となり、スイッチ１５で接続した放射素子１６もアンテナ端でW'の中心から給電されていることになる。
【０１５７】
スイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６では、共振長は給電素子１２の長さと無給電素子１４の長さとスイッチ１５の長さの総和つまりL'で決まる。
【０１５８】
厳密には、フリンジ効果やスイッチで囲まれた空隙による影響も考慮しなければならないが、L'=λ'/2に近い周波数、つまり給電素子の１/２に近い周波数となり、給電素子１２単体で共振させる場合と合わせて２周波に対応できる。
【０１５９】
上記のように、本例のアンテナにおいても全てのスイッチ１５をＯＦＦした場合は高周波のみで共振し、全てのスイッチ１５をＯＮした場合は低周波のみで共振するため、低周波に相当するアンテナ面積でデュアルバンドに対応でき、アンテナを小型化できる。
【０１６０】
また、給電素子１２は矩形の放射素子１６に含まれるので、矩形の放射素子１６を無線機上で最もよい電波状況にある領域に配置することで給電素子１２も良好な電波状況に置くことができる。
【０１６１】
更に、給電素子１２、矩形の放射素子１６とも単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため類似した放射パターンとなる。
【０１６２】
また、給電素子１２がマイクロストリップアンテナの構造を取っているため、マイクロストリップ線で励振できる。そのため、特開２０００−２３６２０９（特許文献１）とは異なり、バランが必要なくRF回路１９との接続が容易になる。なお、給電線１３０としてはコプレナー線、同軸線等の不平衡モードが使用できる。
【０１６３】
次に、スイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６の入力インピーダンスRaについて説明する。
【０１６４】
スイッチ１５で接続された放射素子６は、スイッチ１５で囲まれた空隙を持つが外形は矩形であるため、アンテナ端の入力インピーダンスは前記（１２）式から算出される値と概ね近い値である。
【０１６５】
ここで本例では、
L/W=L'/W'
が成り立っているため、スイッチ１５で接続した放射素子１６の入力インピーダンスRa'は、給電素子１２単体の入力インピーダンスRaとほぼ近い値となる。
【０１６６】
よって、給電素子１２の入力インピーダンスRaに等しい特性インピーダンスを用いて給電線１３０を構成すると、スイッチ１５で接続された放射素子１６が共振する場合、アンテナの入力インピーダンスRa'は給電線１３０の特性インピーダンスに近いため、反射が抑制され、電波を効率よく送信あるいは受信できる。
【０１６７】
尚、給電素子１２の入力インピーダンスRaは先に述べたように給電線１３０の特性インピーダンスと等しいので、反射がなく、電波を効率よく送信あるいは受信できる。
【０１６８】
よって、本例においても米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）と異なり、周波数毎に給電点１３１を切替える必要がなく、給電素子１２のアンテナ端に給電することによって２周波に対応でき、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）のアンテナよりも構造が簡単になる。
【０１６９】
尚、本例では（１３）式、（１４）式の関係を満たすため、図６に示すように給電素子１２の回りに配置した５個の無給電素子P1〜P5とスイッチ１５の外形を以下のようにした。
PL+SW1=L  ・・・・・・・・・・・・（１５）
PW+SW2=W/2・・・・・・・・・・・・（１６）
【０１７０】
ここで、
P1,P2,P3の励振方向の長さ：PL
P4,P6の励振方向の長さ：L
P1-P4,P2-給電素子,P3-P5を接続するスイッチの励振方向の長さ：SW1
P1,P4の励振方向と直交する方向の長さ：PW
P2の励振方向と直交する方向の長さ：W
P3,P5の励振方向と直交する方向の長さ：PW
P1-P2,P4-給電素子を接続するスイッチの励振方向と直交する方向の長さ：SW2
P2-P3,給電素子-P5を接続するスイッチの励振方向と直交する方向の長さ：SW2
【０１７１】
（１５）式および（１６）式のように、無給電素子P1〜P5とスイッチ１５の外形、間隔を設定したため、スイッチ１５で接続した矩形の放射素子１６の外形は、
L'=PL+SW1+L=(L)+L=2L
W'=PW+SW2+W+SW2+PW=(W/2)+W+(W/2)=2W
∴L/W=L'/W'
となり、（１３）式を満たし、スイッチ１５で接続した放射素子１６は給電素子１２の２倍の大きさとなる。
【０１７２】
また、スイッチ１５で接続した放射素子１６の給電点１３１の位置を見ると、励振方向と直交する方向では給電点１３１はアンテナ端から、
Wi'= PW+SW2+(W/2)=(W/2)+(W/2)=W=(W'/2)
の位置にある。つまりW'の中心に給電点がある。ここで給電素子１２もWの中心に給電点があるので、（１４）式を満たすことが判る。
【０１７３】
その他のスイッチ１５の寸法、つまりP1-P4, P3-P5を接続するスイッチ１５の励振方向と直交する方向の長さはPW以下、P2-給電素子１２を接続するスイッチ１５の励振方向と直交する方向の長さはW以下、P1-P2, P2-P3を接続するスイッチ１５の励振方向の長さはPL以下、P4-給電素子,給電素子-P5を接続するスイッチ１５の励振方向の長さはL以下とすればよい。
【０１７４】
尚、（１５）〜（１６）式の関係は、スイッチ１５によって接続された矩形の放射素子１６と給電素子１２の外形や給電点１３１の相対位置が、（１３）式、（１４）式を満たすための１条件に過ぎず、本発明は（１５）式、（１６）式に限定されない。
L/W=L'/W'
Wi/W=Wi'/W'
となるように、無給電素子の外形と給電素子と無給電素子の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整していれば本発明に含まれる。
【０１７５】
なお、本例においても給電素子と無給電素子、及び隣接した無給電素子間を接続するスイッチ１５はＭＥＭＳスイッチあるいはＰＩＮダイオードを用いるのがよい。
【０１７６】
＜実施例５＞
図７は、本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【０１７７】
本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテは、比誘電率約１０のアルミナ基板からなる誘電体１０の下面にはAu箔パターンからなる地板（図示せず）が形成されており、誘電体１０の上面にはAu箔パターンからなりアンテナ端部から給電される１個の矩形の給電素子１２と、該給電素子１２の給電点１３１を除く３方を取り囲む矩形の無給電素子１４が２重にマトリックス状に配置されている。
【０１７８】
また、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間はスイッチ１５によって接続できる構造となっており、給電素子１２の給電点１３１を除く３方を１重で取り囲む無給電素子１４と給電素子１２を接続するスイッチ１５と、給電素子１２の給電点１３１を除く３方を１重で取り囲む無給電素子１４間を接続するスイッチ１５がＯＮになった場合は第１の矩形の放射素子１６１（外形はL'×W'）が形成され、全てのスイッチ１５がＯＮになった場合は第２の矩形の放射素子１６２（外形はL''×W''）が形成される。本例においてもWiはW/2とした（つまりWの中心に給電点１３１を設けた）。
【０１７９】
本発明の特徴は、
L/W=L'/W'
Wi/W=Wi'/W'
との関係にある矩形の放射素子の形状が、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間を接続する前記スイッチ１５によって複数取ることができることである。
【０１８０】
本例では、スイッチ１５で接続した第１の放射素子１６１とスイッチ１５で接続した第２の放射素子１６２が給電素子１２と、
L/W=L'/W'
Wi/W=Wi'/W'
との関係にある。
【０１８１】
つまり、給電素子１２の給電点１３１を除く３方を１重で取り囲む無給電素子１４と給電素子１２を接続するスイッチと、給電素子１２の給電点１３１を除く３方を１重で取り囲む無給電素子１４間を接続するスイッチをＯＮにした場合に形成される第１の矩形の放射素子１６１（外形はL'×W'）の励振方向の長さをL'、励振方向と直交する辺の長さをW'、 励振方向の２つの辺と給電点１３１との距離のうち小さい方をWi'とし、給電素子１２の給電点１３１を除く３方を１重で取り囲む無給電素子１４と給電素子１２を接続するスイッチ１５と、給電素子１２の給電点１３１を除く３方を２重で取り囲む無給電素子１４間を接続するスイッチ１５をＯＮにした場合、つまり全てのスイッチ１５がＯＮになった場合に形成される第２の矩形の放射素子１６２（外形はL''×W''）の励振方向の長さをL''、励振方向と直交する辺の長さをW''、 励振方向の２つの辺と給電点１３１との距離のうち小さい方をWi''とした場合、
L/W=L'/W'=L''/W''・・・・・・・・・・・・（１７）
Wi/W=Wi'/W'=Wi''/W'' ・・・・・・・・・・（１８）
となっている。尚、第１の矩形の放射素子１６１および第２の矩形の放射素子１６２の給電点は給電素子１２と同じ給電点１３１を用いている。
【０１８２】
本実施例では、スイッチ１５で接続された第１の放射素子１６１は給電素子１２の２倍の大きさとし、L'=2L、W'=2W、スイッチ１５で接続された第２の放射素子１６２は給電素子１２の３倍の大きさとし、L''=3L、W''=3Wである。
【０１８３】
また、給電素子１２はWiはW/2なっており、Wi/W=Wi'/W'=   Wi''/W''の関係があることから、Wi'はW'/2、Wi''はW''/2となり、スイッチ１５で接続した第１の矩形の放射素子１６１および第２の矩形の放射素子１６２もW'、W''の中心から給電していることになる。
【０１８４】
全てのスイッチ１５がＯＦＦの場合、給電素子１２は無給電素子１４と分離され、給電素子１２のみで共振し、周波数は概ねL≒λ/2に相当する。
【０１８５】
スイッチ１５で接続した第１の矩形の放射素子１６１では共振長はほぼL'となる。厳密には、フリンジ効果やスイッチで囲まれた空隙による影響も考慮しなければならないが、L'=λ'/2に近い周波数、つまり給電素子の１/２に近い周波数で共振する。
【０１８６】
また、スイッチ１５で接続した第２の矩形の放射素子１６２では、共振長はほぼL''となる。厳密には、フリンジ効果やスイッチで囲まれた空隙による影響も考慮しなければならないが、L''=λ''/２に近い周波数、つまり給電素子１２の１/３に近い周波数で共振する。
【０１８７】
よって、本例のアンテナではスイッチ１５のＯＮ/ＯＦＦ制御によって選択的に３周波に対応できる。その結果、低周波に相当するアンテナ面積で３周波に対応でき、アンテナを小型化できる。
【０１８８】
また、給電素子１２と第１の放射素子１６１は第２の放射素子１６２に含まれるので、第２の放射素子１６２を無線機上で最もよい電波状況にある領域に配置することで給電素子１２と第１の放射素子１６１を良好な電波状況に置くことができる。
【０１８９】
更に、給電素子１２、第１の放射素子１６１、第２の放射素子１６２ともに単純なマイクロストリップアンテナ構造であるため、類似した放射パターンとなる。
【０１９０】
また、本例のアンテナは、実施例４と同様に、マイクロストリップ線で給電できることから、RF回路との接続が容易になる。
【０１９１】
次に、第１、第２の矩形の放射素子の入力インピーダンスRa'、Ra''について説明する。本例においてもスイッチ１５で接続された第１、第２の放射素子１６１，１６２は、スイッチ１５で囲まれた空隙を持つが外形は矩形であるため、アンテナ端の入力インピーダンスは前記（１２）式から算出される値と概ね近い値となる。
【０１９２】
ここで、本例では、
L/W=L'/W'=L''/W''
が成り立っているため、スイッチ１５で接続した第１及び第２の放射素子１６１，１６２では、アンテナ端での入力インピーダンスRa'、Ra''はアンテナ端から給電される給電素子１２単体の入力インピーダンスRaとほぼ近い値となる。
【０１９３】
よって、給電素子１２の入力インピーダンスRaに等しい特性インピーダンスを用いて給電線１３０を構成すると、スイッチ１５で接続された第１、第２の放射素子１６１，１６２が共振する場合も、アンテナの入力インピーダンスRa'、Ra''は給電線１３０の特性インピーダンスに近いため、反射が抑制され、電波を効率よく送信あるいは受信できる。
【０１９４】
そのため、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）と異なり、周波数毎に給電点１３１を切替える必要がなく、給電素子１２の給電点１３１のみで３周波に対応できる。
【０１９５】
本例においても実施例４と同様に、無給電素子１４の外形と、給電素子と無給電素子の間隔、及び無給電素子間の間隔を調整して、
L/W=L'/W'=L''/W''
Wi/W=Wi'/W'=Wi''/W''
とした。また、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間を接続するスイッチ１５はＭＥＭＳスイッチあるいはＰＩＮダイオードが適している。
【０１９６】
尚、実施例４では２周波対応、本例では３周波対応のアンテナについて説明したが、本発明のアンテナは２周波や３周波対応に限定されるものではない。より多くの周波数帯に対応する場合は、給電素子１２の給電点１３１を除く３方を無給電素子１４によってより多重に取り囲み、給電素子１２と無給電素子１４の間、無給電素子１４の間をスイッチ１５で接続制御できる構造とし、マルチバンドの各周波数で、
L/W=L'/W'
Wi/W=Wi'/W'
との関係になるように、無給電素子１４の外形、給電素子１２と無給電素子１４の間隔、及び無給電素子１４間の間隔等を調整すればよい。
【０１９７】
＜実施例６＞
図８は、本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【０１９８】
本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテは、実施例４のアンテナの給電点１３１に整合回路１８を設けたものであり、アンテナ端からの給電線１３０はビアホール２０を通って地板１１の下層にあるSiO2表面のマイクロストリップ線に接続され。その後、整合回路１８を介してRF回路１９へ接続されている。尚、本例では給電線１３０の特性インピーダンスは５０Ωを用いている。
【０１９９】
実施例４、５のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナは、アンテナ端から給電しているため、給電線の特性インピーダンスをアンテナ端での入力インピーダンスRa、Ra'に近い値にする必要がある。
【０２００】
（１２）式から正方形のマイクロストリップアンテナのアンテナ端での入力インピーダンスを見積もると、約４７０Ωとなる。よって、RF回路の出力インピーダンスも４７０Ωに合せる必要がある。
【０２０１】
しかしながら、RF回路１９を構成するPA、LPA、ミキサー等で容易に入手できるものは、入出力インピーダンスが５０Ωになっており、実施例４、５のアンテナにそのまま用いると反射が大きくなり、電波の受信・送信が効率的に行えない。
【０２０２】
本例では、給電点１３１直下の整合回路１８によって給電素子１２の入力インピーダンスRaやスイッチ１５で接続した放射素子１６の入力インピーダンスRa'をほぼ５０Ωに整合し、その後、RF回路１９と接続する。
【０２０３】
そのため、アンテナとRF回路１９での反射を抑制でき、電波の受信・送信を効率的に行なうことができる。
【０２０４】
また、実施例４においてスイッチで接続された放射素子は、
L/W=L'/W'
が成り立っているが、スイッチで囲まれた空隙がアンテナ内の電流を制限するためアンテナ端の入力インピーダンスRa'は（１２）式の値から若干のずれてしまう。
【０２０５】
そのため、給電素子１２の入力インピーダンスRaを５０Ωに整合する固定式の整合回路では、スイッチ１５で接続した放射素子１６を完全には整合できず、電波の送受信の効率が若干低下する。
【０２０６】
スイッチ１５で接続した放射素子１６の送受信の効率を改善するためには可変のキャパシタや可変の移相器を１個以上含む可変の整合回路を設け、スイッチで接続した放射素子も５０Ωに整合する必要がある。
【０２０７】
本例に使用される整合回路１８は、実施例２と同様であり、具体的にはキャパシタやインダクタの集中定数素子をL型、π型、T型に構成した集中定数回路やスタブ等の分布定数回路をL型、π型、T型に構成した回路、移相器とキャパシタによる整合回路等をアンテナの共振周波数に合わせて使い分ければよい。
【０２０８】
次に、スイッチ形状の改善例を説明する。
図９は、改善されたスイッチを説明するための図である。
本例のスイッチ１５１は、図９に示すように、隣接する長方形の給電素子１２と無給電素子１４間、無給電素子１４間で辺のほぼ全面で導通あるいは遮断する構造を有している。
【０２０９】
図９の如きスイッチ１５１の形状にすることにより、放射素子１６内部では４個のスイッチ１５１によって囲まれた空隙が図８の場合よりも小さくなる。そのため放射素子１６の帯域を図８の場合よりも拡大できる。
【０２１０】
図１０は、さらに空隙を小さくするスイッチ形状を示す図である。
本例は、同図に示すように、４つのスイッチ１５１が対向する先端部分の形状をＶ形状に延長し、４つスイッチ１５１の間隙がＸ状になるようにすることにより、４個のスイッチ１５１によって囲まれた空隙を実質的になくすことができ、さらに帯域を拡大できるので特性の改善に有効である。
【０２１１】
なお、図９および図１０のスイッチの形状は、本発明の他の実施例にも適用可能なことはいうまでもない。
【０２１２】
＜実施例７＞
図１１は、本発明の送受信可能な無線システムの一例を示す図である。
【０２１３】
本例は、２.４GHzと５.２GHzに対応したデュアルバンドの送受信可能な無線システム６０であり、実施例１のアンテナ（デュアルバンド対応マイクロストリップアンテナ）３０を用いている。
【０２１４】
また、アンテナ３０と送受信切替スイッチ３３の間には切替スイッチ３２で接続されるC、L、Cからなるπ型の集中定数回路による整合回路３１が設けられており、給電素子１２のみで共振して５.２GHzに対応する場合は切替スイッチ３１はＯＦＦ（整合回路３１を介さない）になり、給電素子１２と送受信切替スイッチ３３を介して給電素子１２はフロントエンド回路５０と直接接続される。
【０２１５】
また、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４間をスイッチで接続して矩形の放射素子１６を形成し２.４GHzで共振する場合は切替スイッチはＯＮ（整合回路３１を介する）になり、放射素子１６の入力インピーダンスを５０Ωに整合し送受信切替スイッチ３３を介してフロントエンド回路５０に接続される。
【０２１６】
以下、本無線システムの送受信の動作を具体的に述べる。
【０２１７】
５.２GHz対応では、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４間のスイッチ１５は全てＯＦＦとなり矩形の給電素子１２のみで励振する。
【０２１８】
５.２GHzの受信では、切替スイッチ３２をＯＦＦ（整合回路３１を介さない）として整合回路３１を給電線から遮断しておく。また、送受信切替スイッチ３３は受信側にし、周波数選択スイッチSW１〜SW４ではSW１（３４）のみがＯＮとなり、他はＯＦＦとする。
【０２１９】
給電素子１２で受信した信号は、送受信切替スイッチ３３を通して受信側のフロントエンド回路５０に入り、SW１（３４）を通って５.２GHz側に入る。
【０２２０】
信号は、LNA３６で増幅された後、BPF３７で帯域が制限され、ミキサー３８でダウンコンバージョンされて中間周波数となり、その後、ベースバンド回路に送られる。
【０２２１】
一方、５.２GHzの送信では、切替スイッチ３２をＯＦＦ（整合回路３１を介さない）として整合回路を給電線から遮断しておく。
【０２２２】
また、送受信切替スイッチ３３は送信側にし、周波数選択スイッチSW１〜SW４ではSW４（４６）のみがＯＮとなり、他はＯＦＦとする。
【０２２３】
ベースバンド回路で作られた信号は、中間周波数にアップコンバージョンされた後、ミキサー４１で５.２GHzにアップコンバージョンされる。その後、BPF４３で帯域を制限した後、PA４４で増幅し、SW４（４６）、送受信切替スイッチ３３を通って給電素子１２から電波として放出される。
【０２２４】
一方、２.４GHz対応では、給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間のスイッチ１５は全てＯＮとなり、矩形の放射素子１６を形成し、放射素子１６で励振する。２.４GHzの受信では、切替スイッチ３２をＯＮとして整合回路を給電線に接続しておく。
【０２２５】
また，送受信切替スイッチ３３は受信側にし、周波数選択スイッチSW１〜SW４ではSW２（３５）のみがＯＮとなり、他はＯＦＦとする。
【０２２６】
給電素子１２で受信した信号は、整合回路３１と送受信切替スイッチ３３を通って受信側のフロントエンド回路５０に入り、SW２（３５）を通って２.４GHz側に入る。
【０２２７】
信号は、LNA３６で増幅された後、BPF３７で帯域が制限され、ミキサー３８でダウンコンバージョンされて中間周波数となり、その後、ベースバンド回路に送られる。
【０２２８】
一方、２.４GHzの送信では、切替スイッチ３２をＯＮとして整合回路を給電線に接続しておく。
【０２２９】
また，送受信切替スイッチ３３は送信側にし、周波数選択スイッチSW１〜SW４ではSW3（４５）のみがＯＮとなり、他はＯＦＦとする。
【０２３０】
ベースバンド回路で作られた信号は、中間周波数にアップコンバージョンされた後、ミキサー４１で２.４GHzにアップコンバージョンされる。
【０２３１】
その後、BPF４３で帯域を制限した後、PA４４で増幅され、SW3（４５）、送受信切替スイッチ３３、整合回路３１を通って給電素子１２から電波として放出される。
【０２３２】
以上のように，本例の無線システムでは５.２GHz対応の場合は給電素子１２のみで励振し、２.４GHz対応では給電素子１２と無給電素子１４の間、及び隣接した無給電素子１４の間のスイッチ１５が全てＯＮとなって矩形の放射素子１６で励振するので、１個の無線システムで２つの無線規格に対応できる。
【０２３３】
また，２.４GHz対応では、アンテナ３０に整合回路３１が接続されてアンテナ３０の入力インピーダンスを５０Ωに整合できるため、アンテナ３０とフロントエンド回路５０での反射が抑制できる。その結果、信号のS/Nを大きくでき、２.４GHzでも良好な送受信が行える。
【０２３４】
また、実施例１のアンテナは給電点が１個であり、米国特許ＵＳＰ６１９８４３８（特許文献４）よりもアンテナの構造が簡単であるので、より安価にアンテナを製造できる。その結果良好な送信・受信あるいは送受信特性を持つ無線システムをより安価に製造できる。
【０２３５】
尚、本例は実施例１のアンテナを用いたため２周波の無線システムとなったが、実施例２、５のアンテナを用い、各々の周波数帯に相当する受信系・送信系のフロントエンド回路５０を設けると３周波対応の無線システムが構成できる。
【０２３６】
更に，実施例２で述べたように、本発明では４周波以上に対応したアンテナも可能であり、そのようなアンテナを用いれば更に多くの周波数に対応できるマルチバンド対応の無線システムが構成できる。
【０２３７】
また，本例は送受信可能な無線システムについて説明したが、マルチバンド対応であれば送信のみ、受信のみの無線システムであっても本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０２３８】
【図１】本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの一例を示す図である。
【図２】実施例１のマイクロストリップアンテナの寸法を説明する図である。
【図３】本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【図４】本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【図５】本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【図６】実施例４のマイクロストリップアンテナの寸法を説明する図である。
【図７】本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【図８】本発明のマルチバンド対応マイクロストリップアンテナの別の一例を示す図である。
【図９】空隙を小さくした改善されたスイッチを説明するための図である。
【図１０】空隙をさらに小さくした改善されたスイッチを説明するための図である。
【図１１】本発明の無線システムの一例を示す図である。
【図１２】従来例（特開２０００-２３６２０９号公報）を示す図である。
【図１３】従来例（特開２００２-２６１５３３号公報）を示す図である。
【図１４】従来例（特開２００３-１２４７３０号公報）を示す図である。
【図１５】従来例（米国特許ＵＳＰ６１９８４３８）を示す図である。
【符号の説明】
【０２３９】
１０：誘電体
１１：地板
１２：矩形の給電素子
１３：給電点
１３０：給電線
１３１：給電点
１４：無給電素子
１５，１５１：スイッチ
１６：矩形の放射素子
１６１：第１の矩形の放射素子
１６２：第２の矩形の放射素子
１７：同軸線
１８：整合回路
１８１，１８２：切替スイッチ
１９：ＲＦ回路
２０：ビアホール
３０：アンテナ（デュアルバンド対応マイクロストリップアンテナ）
３１：整合回路
３２：切替スイッチ
３３：送受信切替スイッチ
３４：周波数選択スイッチＳＷ１
３５：周波数選択スイッチＳＷ２
３６，４４：ＰＡ
３７，４３：ＢＰＦ
３８，４１：ミキサー
３９：５.８GHz発信器
４０：１.５７５GHz発信器
４２：５.８GHz発信器
４５：周波数選択スイッチＳＷ３
４６：周波数選択スイッチＳＷ４
５０：フロントエンド回路
６０：無線システム
１０１：金属片
１０２：ＰＩＮダイオード
２１１：アンテナ部
２１２：配線基板
２１３：グランドパターン
２１４：ＲＦモジュール
２１８：アンテナ素子パターン
２１９：給電点（給電パターン）
２２０ａ〜２２０ｄ：接地点
２２１ａ〜２２１ｄ：スイッチ
３００：アンテナ構造
３０５：短絡平面
３１０：サブアンテナ構造
３２０：第１の放射素子
３２２：第１の端部
３２４：給電ライン
３３０：第２の放射素子
３３２：第２の端部
３３４：間隔
３４０：第３の放射素子
３４２：第３の端部
３５０：給電ライン
３６０，３６２：スイッチ
３７０，３７２：無線周波数モジュール
Ａ１，Ａ２：開口
４００：放射素子
４０５：高周波給電点
４１０：低周波給電点
４２０：ＭＥＭＳスイッチ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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