JP2005322972A - Antenna module, radio module, radio system, and its control method - Google Patents

Antenna module, radio module, radio system, and its control method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna module technology, having at least two functions from among multiple-frequency handling, polarization switching and directivity control. <P>SOLUTION: The antenna module has three functions of multiple frequency adaptation, polarization switching and directivity control. It comprises an antenna array composed of nine radiation elements (conductors) 11, three feed points (A12, B13 and C14), a matching circuit 15 for matching the input impedance of the antenna with the characteristic impedance of feed wires, 12 pieces of first switches 16 for controlling the interconnection between the plurality of adjacent radiation elements 11 and three pieces of second switches 17 for switching over the three feed points. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アンテナモジュール技術に係り、特に周波数切替え機能,偏波切替え機能、指向性制御機能が可能なアンテナモジュール技術に関する。   The present invention relates to an antenna module technology, and more particularly to an antenna module technology capable of a frequency switching function, a polarization switching function, and a directivity control function.

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。   Currently, mobile phones are second-generation mobile phones such as PDC (Personal Digital Celluler), FOMA, CDMA2000, PHS (Personal Handyphone System), and wireless LANs are IEEE802.11a, 802.11b, 802.11g, Bluetooth, etc., ITS (Intelligent Transport Systems (GPS) uses multiple frequencies corresponding to wireless standards such as GPS (Global Positioning System), VICS (Vehicle Information Communication System), ETC (Electronic Toll Collection System), etc., and multiple frequencies will coexist in the future. The environment is expected to continue.

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。   However, since a single-frequency antenna is used in conventional wireless communication, a wireless device corresponding to a plurality of frequencies needs to be provided with a plurality of single-frequency antennas, which is increased in size.

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。   In addition, the area where radio waves can be transmitted and received satisfactorily on the surface of the wireless device is limited, and there is a limit to installing all antennas in a favorable radio wave environment. Therefore, in recent years, multi-frequency (multi-band) compatible antennas that can handle a plurality of frequencies with one antenna have attracted attention.

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。   As a conventional example of a multiband antenna, one has a structure in which a radiation element corresponding to a plurality of frequencies is provided in the antenna. For example, as a structure using a plurality of radiating elements having different resonance lengths, a design and measurement result of a three-frequency resonance antenna having a multilayer plate configuration (Technical Report of IEICE, AP2002-141, p41-46, 2003) (Non-Patent Document 1), "Multifrequency Microstrip Patch Antenna Using Multiple Stacked Elements (IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol.13, No.3, p123-124, 2003)" (Non-Patent Document 2), "2 A study on a configuration method of a frequency shared microstrip antenna (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture No. B-1-161) ”(Non-patent Document 3) and the like.

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。   However, the above antenna has a structure in which a plurality of antennas are arranged in one place, and since a region where radio waves can be transmitted and received satisfactorily on the surface of the wireless device is limited, it is difficult to transmit and receive all desired radio waves satisfactorily. there were.

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。   A structure in which one radiating element has a plurality of resonance lengths has also been proposed. For example, "A Study on Radiation Characteristics of Modified Sirpinski Type Microstrip Antenna (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture Number B-1-162)" (Non-Patent Document 4), "Double Frequency Slot Bowtie Antenna" (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture No. B-1-176) ”(Non-Patent Document 5).

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。   However, the modified Sirpinski-type microstrip antenna has a problem that radiation patterns are different in the three bands, and three frequencies cannot be transmitted and received under the same conditions in the same area. Also, it seems that the dual-frequency slot bow tie antenna can only handle up to about three frequencies.

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)、『GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Design(2002年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest,p473〜476)』(非特許文献6)、『The GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Antenna(2003年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest,p683〜686)』(非特許文献7)等がある。   Thus, many methods for switching the resonance length of the antenna with a switch have been proposed. For example, JP-A-2000-236209 (Patent Document 1), JP-A-2002-261533 (Patent Document 2), JP-A-2003-124730 (Patent Document 3), US Pat. No. 6,198,438 (Patent Document 4), "GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Design (2002 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest, p473-476)" (Non-Patent Document 6), "The GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Design (2003 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest, p683)" ˜686) ”(Non-Patent Document 7).

特開2000−236209号公報(特許文献1)では、図22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。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。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236209 (Patent Document 1), as shown in FIG. 22, a metal piece 101 is connected by a PIN diode 102 to form a dipole antenna. A bias is applied to the PIN diode 102 to switch the conduction / cutoff of the PIN diode 102 to change the resonance length. The dipole antenna used in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-236209 (Patent Document 1) needs to be excited with a balanced current.

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。   However, the line used for the RF circuit often uses an unbalanced current such as a microstrip line or a coplanar line. When a balanced current is required, a balun must be provided between the antenna and the line.

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。   In general, since the balun has a narrow band, it cannot cope with a plurality of frequencies, and one balun is required for each frequency. Therefore, in order to support multiband, it is necessary to arrange baluns in the vicinity of the feeding point of the dipole antenna as many as the number of multibands, and the number of multibands is limited by the balun installation area. Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236209 (Patent Document 1) can be used when there are few frequency bands such as a dual band, but cannot be applied to multibands with many frequency bands.

特開2002−261533号公報(特許文献2)では、図23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。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2002-261533 (Patent Document 2), as shown in FIG. 23, one feeding point (feeding pattern) 219 and a plurality of grounding points (grounding patterns) 220a, 220b, and 220c are included in the antenna element pattern 218. , 220d, and these grounding points 220a, 220b, 220c, 220d are respectively switched by switches SW221a, SW221b, SW221c, SW221d to change the resonance length. Reference numeral 211 denotes an antenna unit, 212 denotes a wiring board, 213 denotes a ground pattern, and 214 denotes an RF module.

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。   However, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-261533 (Patent Document 2), since the short-circuit point is switched by a switch, the input impedance of the antenna changes at each frequency. Therefore, the ground point can be moved only within a matching range, and it seems that the frequency range that can be varied in multiband cannot be increased.

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5GHz帯を用いる場合は対応できないと予想される。   Actually, the variable frequency band disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-261533 (Patent Document 2) is 1.55 to 2.2 GHz, which is as small as 30% with respect to the center frequency of 1.8 GHz. Therefore, it is possible to cope with the case of using a relatively close frequency band such as a cellular phone, but it is not possible to cope with the case of using the 2.4 GHz band and the 5 GHz band like a wireless LAN.

特開2003−124730号公報(特許文献3)では、図24(a)および(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。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2003-124730 (Patent Document 3), as shown in FIGS. 24A and 24B, the first radiating element 320, the second radiating element 330, and the third radiating element 340 are switched. The power feeding point and the short-circuit point are shared, and four frequency bands are realized by switching the power feeding point and the short-circuit point by the switches SW360 and SW362. 300 is an antenna structure, 305 is a short-circuit plane, 310 is a sub-antenna structure, 322 is a first end, 324 is a feed line, 332 is a second end, 334 is an interval, 342 is a third end, 350 Is a feed line, 370 and 372 are radio frequency modules, and A1 and A2 are openings.

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。   However, in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-124730 (Patent Document 3), it is necessary to arrange the three radiating elements 320, 330, and 340 on the same plane, and the area where radio waves can be transmitted and received satisfactorily on the surface of the wireless device is limited. Therefore, it is difficult to transmit and receive all four radio waves satisfactorily.

米国特許USP6198438(特許文献4)では、図25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。   In US Pat. No. 6,1984,438 (Patent Document 4), as shown in FIG. 25, element elements 400 arranged in a matrix are connected by MEMS switches 420, respectively.

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。   When all the MEMS switches 420 are turned off (shut off state), one side of each element element has a resonance length and corresponds to a high frequency. On the other hand, when all the MEMS switches are turned on (conducting state), the individual element elements are connected to form one rectangular radiating element as a whole and resonate at a low frequency.

ここで、USP6198438号(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。   Here, in US Pat. No. 6,1984,438 (Patent Document 4), in order to match the characteristic impedance of the line (usually using 50Ω), a high-frequency feed point 405 (provided for each individual element) and a low-frequency feed point 410 ( A different point is used). Therefore, there is a drawback that the number of multibands that can be handled is limited by the number of feeding points that can be arranged in the array antenna arranged in a matrix.

また、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。図25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。   Further, there is a drawback that it is difficult to provide a feeding point on the MEMS switch 420. In the example of FIG. 25, the high-frequency feeding point 405 that resonates with one element element and the low-frequency feeding point 410 that resonates with the entire 3 × 3 array can be arranged on the element element (radiating element 400). When resonance is desired, the feeding point comes on the MEMS switch, so even if a 3 × 3 array is used, only two frequencies can be handled.

更に、MEMSスイッチ420で接続される導体幅は隣接した要素素子の幅よりも小さいため、全てのMEMSスイッチ420をONにして1個の矩形の放射素子を形成した場合、全体の放射素子の内部には大きな空隙が生じる。その結果放射素子を流れる電流は空隙によって制限され、帯域幅が減少し、通信に必要な帯域幅を確保することが困難になる問題も発生する。   Furthermore, since the conductor width connected by the MEMS switch 420 is smaller than the width of the adjacent element elements, when all the MEMS switches 420 are turned on to form one rectangular radiating element, the inside of the entire radiating element There is a large gap in the. As a result, the current flowing through the radiating element is limited by the air gap, the bandwidth is reduced, and it becomes difficult to secure the bandwidth necessary for communication.

GTRI Prototype Aperture Antennaでは、図26に示すように(非特許文献7参照)、マトリックス状に配置された要素素子510が各々FETスイッチ520で接続され、平衡電流によって1箇所の給電点で励振される構造となっている。   In the GTRI Prototype Aperture Antenna, as shown in FIG. 26 (see Non-Patent Document 7), element elements 510 arranged in a matrix are connected by FET switches 520 and excited at a single feeding point by a balanced current. It has a structure.

GTRI Prototype Aperture Antennaは、FETスイッチ520のON,OFFの組み合わせによって放射素子の形状を変化させ、周波数と指向性を切替えることができる。但し、この場合はFETスイッチ520のON,OFFを遺伝的アルゴリズムを用いて選択するため演算回路が複雑になる。   The GTRI Prototype Aperture Antenna can switch the frequency and directivity by changing the shape of the radiating element by the combination of ON and OFF of the FET switch 520. However, in this case, since the FET switch 520 is selected ON / OFF using a genetic algorithm, the arithmetic circuit becomes complicated.

また、給電点530が1箇所であり、放射素子510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合わせる必要があり、放射素子510の形状の自由度が小さく、可変できる周波数範囲が制限される可能性が高い。   Further, there is only one feeding point 530, and it is necessary to match the input impedance of the radiating element 510 with the characteristic impedance of the feeding line, and the degree of freedom of the shape of the radiating element 510 is small, and the frequency range that can be varied may be limited. Is expensive.

実際に上記の文献で報告された可変周波数範囲は1〜2GHz程度であり、約±50%の帯域幅に対応できる程度であった。また平衡電流で励振することからRF回路に広く用いられているマイクロストリップ線路やコプレナー線路に接続するためにはバランが必要となる。よってバランの設置面積によってもマルチバンドの数が制限される問題もある。   Actually, the variable frequency range reported in the above-mentioned literature was about 1 to 2 GHz, which was enough to handle a bandwidth of about ± 50%. In addition, since it is excited by a balanced current, a balun is required for connection to a microstrip line or coplanar line widely used in RF circuits. Therefore, there is a problem that the number of multibands is limited depending on the installation area of the balun.

なお、アンテナの入力ピーダンスを線路の特性インピーダンスに合わせるため整合回路を設ける場合がある。整合回路にはλ/4線路を用いて抵抗変換する方法や、インダクタとキャパシタをπ型やT型に構成した回路や、移相器とキャパシタからなる回路等が知られている。   A matching circuit may be provided to match the antenna input impedance to the characteristic impedance of the line. As a matching circuit, a method of resistance conversion using a λ / 4 line, a circuit in which an inductor and a capacitor are configured in a π type or a T type, a circuit including a phase shifter and a capacitor, and the like are known.

但し、λ/4線路は周波数によって線路長が一意に決まるため、アンテナの入力インピーダンス変動を調整する目的には適さず、従来から整合回路のインダクタ、キャパシタ、移相器等の定数をアンテナの入力インピーダンスによって可変する自動整合回路が提案されている。   However, since the line length of λ / 4 line is uniquely determined by the frequency, it is not suitable for adjusting the input impedance fluctuation of the antenna. Conventionally, constants such as matching circuit inductors, capacitors, phase shifters, etc. are input to the antenna. An automatic matching circuit that varies depending on impedance has been proposed.

例えば、携帯電話の基地局やハムのチューニングでは、モーターによってバリアブルコンデンサや可変コイルの定数を調整する方式が採用されている。しかしながらがモーター等の駆動部が必要になることから整合回路が大型化し、携帯端末や無線LAN端末、ITS端末には搭載できないのが現状であった。   For example, in the tuning of mobile phone base stations and hams, a system is adopted in which the constants of a variable capacitor and a variable coil are adjusted by a motor. However, since a driving unit such as a motor is required, the matching circuit becomes large and cannot be installed in a portable terminal, a wireless LAN terminal, or an ITS terminal.

最近になって小型の自動整合回路を目指した研究も活発に行なわれており、例えば、『アンテナ自動整合システムにおける整合回路(電子情報通信学会論文誌B,vol.J85-B,No.11,p1977〜1980,2002年)』(非特許文献8)、『アンテナ自動整合システムにおける整合回路(2003年電子情報通信学会総合大会,講演番号B-1-62)』(非特許文献9)や『最急降下法による人体近接アクティブアンテナの自動整合(電子情報通信学会技術報告,AP2003-31,p31〜36,2003年)』(非特許文献10)等がある。   Recently, research aimed at a small automatic matching circuit has also been actively conducted. For example, “A matching circuit in an automatic antenna matching system (Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers B, vol.J85-B, No. 11, (p1977-1980, 2002) ”(Non-patent document 8),“ Matching circuit in automatic antenna matching system (2003 IEICE General Conference, Lecture No. B-1-62) ”(Non-patent document 9) and“ Automatic matching of human proximity antennas by the steepest descent method (Technical Report of IEICE, AP2003-31, p31-36, 2003) ”(Non-patent Document 10).

アンテナ自動整合システムでは、3個の可変キャパシタと一定長の線路で自動整合回路を構成し、スミスチャート上の各領域で可変キャパシタの定数を予め定めておき、アンテナの入力インピーダンスによって定数を切替える方式を提案している。この方式ではアンテナの入力インピーダンスがVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)≦6.5の範囲で変動した場合もVSWRをほぼ2以下に整合できることを報告している。   In the automatic antenna matching system, an automatic matching circuit is configured by three variable capacitors and a fixed-length line, and constants of the variable capacitors are determined in advance in each region on the Smith chart, and the constants are switched according to the input impedance of the antenna. Has proposed. In this method, it has been reported that the VSWR can be matched to almost 2 or less even when the input impedance of the antenna fluctuates in the range of VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) ≦ 6.5.

また、上記『アンテナ自動整合システムにおける整合回路(2003年電子情報通信学会総合大会,講演番号B-1-62)』(非特許文献9)では、可変移相器と可変キャパシタで自動整合回路を構成し、f=2000MHzにおいてアンテナの入力インピーダンスを50Ωに整合できることを報告している。   In the above "Matching circuit in antenna automatic matching system (2003 IEICE General Conference, Lecture No. B-1-62)" (Non-Patent Document 9), an automatic matching circuit is constructed with a variable phase shifter and a variable capacitor. It is reported that the antenna input impedance can be matched to 50Ω at f = 2000MHz.

また、人体近接アクティブアンテナの自動整合では並列バラクタ, 直列バラクタ,バランによる4:1変成器で自動整合回路を構成している。業務用無線のアンテナは人体に近接すると共振周波数が7〜8MHzシフトするが、自動整合回路を用いると良好なVSWRを持って所定の周波数160MHzで励振できることを報告している。   In addition, the automatic matching circuit of a human body proximity active antenna is composed of a parallel varactor, a series varactor, and a 4: 1 transformer using a balun. It has been reported that the resonance frequency of a commercial radio antenna shifts by 7 to 8 MHz when it is close to the human body, but it can be excited at a predetermined frequency of 160 MHz with a good VSWR by using an automatic matching circuit.

しかしながら、前述の例は全て周波数を固定し、外部環境によってアンテナの入力インピーダンスが変動した場合に整合することを目的としており、マルチバンドでの可能性は明記されていない。整合回路の素子定数は1/ωC,ωLで作用するため、例えば周波数が1/2になった場合同じ入力インピーダンスを整合するためにはL,Cの定数は2倍となる。   However, the above examples are all intended to fix the frequency and match when the input impedance of the antenna varies depending on the external environment, and the possibility of multiband is not specified. Since the element constants of the matching circuit operate at 1 / ωC and ωL, for example, when the frequency is halved, the L and C constants are doubled to match the same input impedance.

整合回路を小型化する目的からマルチバンド対応アンテナの入力インピーダンス変動に対しても1つの自動整合回路でマッチングすることが望まれており、そのためには広い可変範囲を持つ微小なインダクタ、キャパシタ、移相器が必要とされる。   For the purpose of downsizing the matching circuit, it is desired to match the input impedance fluctuation of the multiband antenna with a single automatic matching circuit. To that end, a small inductor, capacitor, and shifter with a wide variable range are required. A phaser is required.

前述の方式は周波数が固定されていることから素子定数の可変範囲は狭いと予想され、マルチバンド対応アンテナの入力インピーダンス変動に適用することは困難と思われる。また可変移相器と可変キャパシタの組み合わせでは、アンテナの入力インピーダンスの抵抗成分が50Ωより大きい場合はスミスチャート上での整合の軌跡が長くなり、整合できる帯域が狭くなる欠点もあった。   Since the above-mentioned method has a fixed frequency, the variable range of the element constant is expected to be narrow, and it seems difficult to apply it to the input impedance fluctuation of the multiband antenna. Further, the combination of the variable phase shifter and the variable capacitor has a drawback that the matching locus on the Smith chart becomes long and the matching band becomes narrow when the resistance component of the input impedance of the antenna is larger than 50Ω.

大きな可変範囲を持つ微小な素子について見ると、可変キャパシタでは1〜20GHzの領域でバラクタにより2桁以上の可変範囲が既に実現されている。しかしミリ波領域ではバラクタ内でのリークが増加し、バラクタでは対応できない懸念がある。   Looking at small elements having a large variable range, a variable capacitor already has a variable range of two digits or more in the region of 1 to 20 GHz by a varactor. However, in the millimeter wave region, there is a concern that leaks in the varactor increase and cannot be handled by the varactor.

可変インダクタでは、鉄心等のコア材をコイルから機械的に抜き差しするチップ型可変インダクタが市販されている。しかし、チップ型可変インダクタの自己共振周波数はGHz以下であり、今後とも従来の構造では自己共振周波数を高めることは困難であり、マイクロ波〜ミリ波領域にはまったく対応できない。   As the variable inductor, a chip-type variable inductor is commercially available in which a core material such as an iron core is mechanically inserted and removed from a coil. However, the self-resonant frequency of the chip-type variable inductor is not higher than GHz, and it will be difficult to increase the self-resonant frequency with the conventional structure in the future, and it cannot cope with the microwave to millimeter wave region at all.

可変移相器ではフェライトやGaAs半導体を用いた可変移相器が市販・研究開発されているが、対応可能な周波数はフェライトで30GHz以下、GaAs半導体で60GHz以下であり、フェライト,GaAs半導体を用いた移相器ではミリ波領域をカバーするマルチバンド対応アンテナの自動整合回路へは適用できないと考えられる。   As for variable phase shifters, variable phase shifters using ferrite and GaAs semiconductors are commercially available and researched and developed, but the compatible frequencies are 30 GHz or less for ferrite and 60 GHz or less for GaAs semiconductor. Use ferrite and GaAs semiconductor. It is considered that the conventional phase shifter cannot be applied to an automatic matching circuit of a multiband antenna that covers the millimeter wave region.

一方、100GHz程度の高周波にも対応できる材料として液晶が注目されており、ネマチック液晶を用いた可変遅延線が検討されている。例えば、『液晶を用いたマイクロ波可変遅延線の設計とその挿入損に関する一考察(電子情報通信学会論文誌C,vol.J84-C,No.2,p90〜96,2001年)』(非特許文献11)、『Modeling Synthesis and Characterization of a Millimeter-Wave Multilayer Microstrip Liquid Crystal Phase Shifter, (Japanese Journal of Applied Physics,vol.36,p4409〜4413,1997年) 』(非特許文献12)等があるが、一般的な液晶材料は誘電正接が0.01〜0.11程度と無機材料よりも2桁以上大きく、液晶材料で可変遅延線を構成した場合は誘電損失が大きくなる欠点があった。   On the other hand, liquid crystal is attracting attention as a material that can cope with a high frequency of about 100 GHz, and a variable delay line using nematic liquid crystal has been studied. For example, “A Study on the Design of Microwave Variable Delay Line Using Liquid Crystal and Its Insertion Loss (The IEICE Transactions C, vol.J84-C, No.2, p90-96, 2001)” Patent Document 11), “Modeling Synthesis and Characterization of a Millimeter-Wave Multilayer Microstrip Liquid Crystal Phase Shifter, (Japanese Journal of Applied Physics, vol. 36, p4409 to 4413, 1997)” (Non-patent Document 12) However, a general liquid crystal material has a dielectric loss tangent of about 0.01 to 0.11, which is two orders of magnitude larger than that of an inorganic material. When a variable delay line is formed of a liquid crystal material, there is a disadvantage that a dielectric loss increases.

また、最近では100GHz程度まで良好に高周波信号を遮断でき、挿入ロスが小さくかつ消費電力も小さいことからMEMSによる可変キャパシタや可変インダクタが鋭意研究されている。   Recently, a high-frequency signal can be cut off well up to about 100 GHz, insertion loss is small, and power consumption is low.

例えば、可変キャパシタでは、『Distributed MEMS true-time delay phase shifters and wideband switches (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques,vol.46,No.11,p1881〜1890,1998年)』(非特許文献13)、『A low power/low voltage electrostatic actuator for RF MEMS applications (Solid-State Sensors and Actuator Workshop,p246-249,2000年)』(非特許文献14)等がある。   For example, in a variable capacitor, “Distributed MEMS true-time delay phase shifters and wideband switches (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques, vol. 46, No. 11, p1881 to 1890, 1998)” (Non-patent Document 13), “A low power / low voltage electrostatic actuator for RF MEMS applications (Solid-State Sensors and Actuator Workshop, p246-249, 2000)” (Non-Patent Document 14).

MEMSによる可変キャパシタは、上下電極間のエア・ギャップや対向する櫛歯電極間のエア・ギャップで容量を形成し、静電引力によって一方の電極を稼動してエア・ギャップを変え、容量を可変とする。しかしながら基板と電極との寄生容量や、絶縁膜で被覆された上下電極が接触した時の微小ギャップによる寄生容量によって、容量の可変範囲が制限され、現状では1桁程度の可変範囲に留まっている。   A variable capacitor by MEMS forms a capacitance by the air gap between the upper and lower electrodes and the air gap between the comb electrodes facing each other, and one electrode is operated by electrostatic attraction to change the air gap to change the capacitance. And However, the variable range of the capacitance is limited by the parasitic capacitance between the substrate and the electrode and the parasitic capacitance due to the minute gap when the upper and lower electrodes covered with the insulating film are in contact with each other. At present, the variable range is limited to about one digit. .

一方、可変インダクタの例としては、特開2003−68571号公報(特許文献5)、『オンチップRF可変インダクタの開発(電子情報通信学会技術報告,SDM2002-231,p23〜28,2003年)』(非特許文献15)や『Self-Asembling MEMS Variable and Fixed RF Inductor (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques,vol.49,No.11,p2093〜2098,2001年)』(非特許文献16)等がある。   On the other hand, as an example of a variable inductor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-68571 (Patent Document 5), “Development of an On-Chip RF Variable Inductor (Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, SDM2002-231, p23-28, 2003)” (Non-Patent Document 15), “Self-Asembling MEMS Variable and Fixed RF Inductor (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques, vol. 49, No. 11, p2093-2098, 2001)” (Non-Patent Document 16), etc. is there.

特開2003−68571号公報(特許文献5)では、図27に示すように、伝送線路(スパイラルインダクタ)691の下方に複数の導体板642,643を設け、スイッチ630(SW1’,SW2’)によって接地する導体板を切替えることでインダクタンスを可変する。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2003-68571 (Patent Document 5), as shown in FIG. 27, a plurality of conductor plates 642 and 643 are provided below a transmission line (spiral inductor) 691, and switches 630 (SW1 ′, SW2 ′) are provided. The inductance is varied by switching the conductor plate to be grounded.

特許文献5に開示された方法は、スイッチによって地板の位置を変化させることで伝送線路を構成する線路の特性インピーダンスを変える方法であるが、ここで報告されているインダクタンスの変化量は2.5〜4.8nHであり、大きな可変範囲は期待できないと予想される。   The method disclosed in Patent Document 5 is a method of changing the characteristic impedance of the line constituting the transmission line by changing the position of the ground plane with a switch. The amount of change in inductance reported here is 2.5 to 4.8. nH, and a large variable range is not expected.

オンチップRF可変インダクタは、図28に示すように、基板から浮いたバネ状のコイルを機械的に押してコイル高さを変え、コイルの側面から漏れる磁束を変化させてインダクタンスを可変としている。   As shown in FIG. 28, the on-chip RF variable inductor mechanically pushes a spring-like coil floating from the substrate to change the coil height, and changes the magnetic flux leaking from the side surface of the coil to make the inductance variable.

また、非特許文献16に開示されたSelf-Asembling MEMS Variable Inductorでは、図29に示すように、2本の直立したループを加熱し、一方のループを大きくカールさせることでループ間から漏れる磁束を変えてインダクタを可変とする。   In the Self-Asembling MEMS Variable Inductor disclosed in Non-Patent Document 16, as shown in FIG. 29, two upright loops are heated, and one of the loops is largely curled so that a magnetic flux leaking between the loops is generated. Change the inductor to be variable.

上述したオンチップRF可変インダクタ,Self-Asembling MEMS Variable Inductorともに、インダクタ側面からの漏れ磁束を利用してインダクタンスを可変する方法であるが、これらの文献で報告された可変範囲はオンチップRF可変インダクタで約3%、Self-Asembling MEMS Variable Inductorでは約50%であり、このような方法を用いても大きな可変範囲は実現できないと考えられる。   Both the above-described on-chip RF variable inductor and Self-Asembling MEMS Variable Inductor are methods of varying the inductance using leakage magnetic flux from the side surface of the inductor. The variable range reported in these documents is the on-chip RF variable inductor. About 3% and about 50% for the Self-Asembling MEMS Variable Inductor, it is considered that a large variable range cannot be realized even if such a method is used.

よって上記特許文献5に開示されたものや、非特許文献15や非特許文献16に開示されたオンチップRF可変インダクタ,Self-Asembling MEMS Variable Inductorともマルチバンド対応アンテナの自動整合回路の構成素子としては不適と考えられる。   Therefore, the on-chip RF variable inductor and the Self-Asembling MEMS Variable Inductor disclosed in the above-mentioned Patent Document 5, Non-Patent Document 15 and Non-Patent Document 16 are components of an automatic matching circuit of a multiband antenna. Is considered inappropriate.

多くの通信規格が並存するようになると周波数だけではなく偏波を制御して通信容量を改善する方法も取られている。従来は1個の直線偏波を用いていたが水平偏波と垂直偏波を切替える偏波ダイバシチーや円偏波が注目されつつあり、既にGPS(Global Positioning System),ETC(Electronic Toll Collection System),SADARS(Satellite Digital Audio Radio Services)等では円偏波が採用されている。   When many communication standards coexist, a method for improving communication capacity by controlling not only the frequency but also the polarization has been taken. In the past, a single linear polarization was used, but polarization diversity and circular polarization that switch between horizontal polarization and vertical polarization are attracting attention. Already, GPS (Global Positioning System), ETC (Electronic Toll Collection System) , SADARS (Satellite Digital Audio Radio Services) and the like employ circular polarization.

前記の従来例では、多層板構成の3周波共振アンテナにおいてGPS用アンテナとETC用アンテナは円偏波対応としている。しかしながら多層板構成の3周波共振アンテナでは1個の放射素子が1つの周波数に対応しており、1つの周波数では1個の偏波となり偏波自体を切替える機能は持っていない。そのため同一周波数で偏波を切替える場合は偏波に対応した数だけ放射素子が必要となり、アンテナが大型化する欠点がある。   In the above-described conventional example, the GPS antenna and the ETC antenna correspond to circular polarization in the three-frequency resonance antenna having a multilayer plate configuration. However, in a three-frequency resonant antenna having a multilayer plate configuration, one radiating element corresponds to one frequency, and one frequency becomes one polarization and does not have a function of switching the polarization itself. Therefore, when switching the polarization at the same frequency, the number of radiating elements corresponding to the polarization is required, and there is a disadvantage that the antenna becomes large.

また、アンテナの共振長をスイッチで切替える方法を開示した特許文献1〜4では円偏波は実現されておらず、偏波を切替える機能も持っていない。   Further, in Patent Documents 1 to 4 that disclose a method of switching the resonance length of an antenna with a switch, circularly polarized waves are not realized and the function of switching polarizations is not provided.

偏波切替えに特化したアンテナとしては、『Polarization Reconfigurable Patch Antenna using Microelectromechanical System(MEMS) Actuators(2002年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest,p6〜9)』(非特許文献17)、『ダイオードを用いた偏波切換えマイクロストリップアンテナ(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-1-137)』(非特許文献18)等がある。   As antennas specialized in polarization switching, "Polarization Reconfigurable Patch Antenna using Microelectromechanical System (MEMS) Actuators (2002 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest, p6-9)" (Non-Patent Document 17), The polarization-switching microstrip antenna used (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture No. B-1-137) ”(Non-patent Document 18) and the like.

非特許文献17のPolarization Reconfigurable Patch Antennaは、図30に示すように、パッチアンテナ600の直交する2辺に切り欠きを作り、一方の切り欠きにはメタルスタブを持ったMEMSアクチュエータ601を設けておく。給電線602はパッチアンテナ600の頂点からなされる。   As shown in FIG. 30, the Polarization Reconfigurable Patch Antenna of Non-Patent Document 17 has a notch formed on two orthogonal sides of the patch antenna 600, and a MEMS actuator 601 having a metal stub is provided on one of the notches. . The feed line 602 is made from the apex of the patch antenna 600.

図30において、MEMSアクチュエータ601がOFFの場合は励振される2方向で位相差が90度となり、円偏波が放射される。MEMSアクチュエータ601がONの場合はメタルスタブがアンテナに接続されるため一方の共振長が伸びて、2つの励振方向の位相差が90度からずれ楕円偏波あるいは直線偏波が放射される。   In FIG. 30, when the MEMS actuator 601 is OFF, the phase difference becomes 90 degrees in the two excited directions, and circularly polarized waves are radiated. When the MEMS actuator 601 is ON, since the metal stub is connected to the antenna, one of the resonance lengths is extended, and the phase difference between the two excitation directions is shifted from 90 degrees, and elliptical polarization or linear polarization is radiated.

非特許文献18の偏波切換えマイクロストリップアンテナでは、図31に示すように、マイクロストリップアンテナの地板に2つの励振方向に対応する電磁結合用スロット(701および702)を2個設け、更に地板の下にY字のマイクロストリップ線路710を配置し、Y字の線路の逆向きのPINダイオードD1(703),D2(704)を設けて地板と短絡しておく。PINダイオードのON,OFFによって一方の電磁結合用のスロットを選択できるため、直交する2つの偏波を切替えることができる。   In the polarization switching microstrip antenna of Non-Patent Document 18, as shown in FIG. 31, two slots for electromagnetic coupling (701 and 702) corresponding to two excitation directions are provided on the ground plane of the microstrip antenna. A Y-shaped microstrip line 710 is arranged underneath, and PIN diodes D1 (703) and D2 (704) opposite to the Y-shaped line are provided to short-circuit with the ground plane. Since one electromagnetic coupling slot can be selected by turning on and off the PIN diode, two orthogonally polarized waves can be switched.

上記の2つのアンテナは偏波の切替えが行なえるが、周波数は1個であり、マルチバンドには対応できていない。なおPolarization Reconfigurable Patch Antennaと同様な構造を用いて2バンドや3バンドに対応したマルチバンド対応アンテナが『Microelectromechanical Systems(MEMS) Actuators for Antenna Reconfigurability(2001年IEEE MTT-S. Digest,p215-218)』(非特許文献19)で報告されている。しかしながら、上記のアンテナで放射される電波は全て直線偏波であり、マルチバンドと偏波切替えの両立はできていない。   The above two antennas can switch the polarization, but have only one frequency and cannot support multiband. A multi-band antenna that supports two or three bands using the same structure as Polarization Reconfigurable Patch Antenna is “Microelectromechanical Systems (MEMS) Actuators for Antenna Reconfigurability (2001 IEEE MTT-S. Digest, p215-218)” (Non-patent document 19). However, all the radio waves radiated from the antenna are linearly polarized waves, and both multiband and polarization switching cannot be achieved.

今後更に多くの通信規格が並存するようになると、電波を空間的に分離する方法も必要になると思われる。従来は無指向性アンテナが一般的であったが、指向性アンテナを用いると同一エリア内で電波を空間的に分離できるため、エリア内での通信容量を飛躍的に向上できる。   As more communication standards coexist in the future, a method of spatially separating radio waves will be necessary. Conventionally, an omnidirectional antenna has been generally used. However, if a directional antenna is used, radio waves can be spatially separated in the same area, so that the communication capacity in the area can be dramatically improved.

また、指向性制御アンテナは、ビームが放射される方向で無指向性アンテナより利得が改善されているので、受信側に用いた場合は受信電力が大きくなり、高速伝送が可能になる。送信側に用いた場合は同じ情報を送るための電力が少なくて済み、消費電力の低減が期待できることから、指向性制御アンテナの研究も活発に行なわれている。   In addition, since the gain of the directivity control antenna is improved in comparison with the non-directional antenna in the direction in which the beam is radiated, the reception power increases when used on the receiving side, and high-speed transmission is possible. When used on the transmission side, less power is required to send the same information, and a reduction in power consumption can be expected. Therefore, research on directivity control antennas has been actively conducted.

指向性アンテナの例としては携帯電話の基地局ではセクタアンテナにより通信路を空間的に分離する方法が採用されている。しかしながらセクタアンテナはビーム幅を絞ったアンテナを複数本準備し異なる方向へ個々のアンテナを向ける必要があり、アンテナが大型化して携帯端末や無線LANへの導入は困難である。   As an example of a directional antenna, a cellular phone base station employs a method of spatially separating communication paths by a sector antenna. However, it is necessary to prepare a plurality of antennas with narrowed beam widths and to direct the individual antennas in different directions, and the size of the antenna increases, making it difficult to introduce it into a portable terminal or a wireless LAN.

指向性アンテナとしては八木・宇田アンテナがよく知られている。八木・宇田アンテナとはダイポールアンテナの前後にダイポールアンテナよりも電気長の短い導波器と、ダイポールアンテナよりも電気長の長い反射器を置いて指向性を付与するものである。八木・宇田アンテナの原理を2次元の指向性制御に用いた例としては特開2001−36337号公報(特許文献6)がある。   The Yagi / Uda antenna is well known as a directional antenna. The Yagi / Uda antenna is designed to provide directivity by placing a director with a shorter electrical length than the dipole antenna and a reflector with a longer electrical length than the dipole antenna before and after the dipole antenna. As an example in which the principle of the Yagi / Uda antenna is used for two-dimensional directivity control, there is JP-A-2001-36337 (Patent Document 6).

特許文献6では、図32に示すように、給電素子800の回りに複数の無給電素子801を配置し、無給電素子801にキャパシタ802と地板803と導通するスイッチ回路804を並列に設け、スイッチ回路804を導通または遮断することで無給電素子801を導波器ないし反射器として作用させて指向性を制御する。   In Patent Document 6, as shown in FIG. 32, a plurality of parasitic elements 801 are arranged around a feeding element 800, and a switch circuit 804 that conducts a capacitor 802 and a ground plane 803 is provided in parallel to the parasitic element 801. By turning on or off the circuit 804, the parasitic element 801 acts as a director or reflector to control the directivity.

特許文献6の構成では、導波器や反射器を共通化するためアンテナの占有面積は小さくなるが、給電素子800や無給電素子801にモノポールアンテナを用いるためアンテナが立体的になり、携帯端末や無線LAN端末への導入は困難である。   In the configuration of Patent Document 6, the area occupied by the antenna is reduced because a director and a reflector are used in common, but since the monopole antenna is used for the feeding element 800 and the parasitic element 801, the antenna becomes three-dimensional and portable. Introduction to terminals and wireless LAN terminals is difficult.

指向性を制御する他の方法としては、例えば特開平6−112727号公報(特許文献7)がある。特許文献7において用いられているアンテナの構造を図33(a)に、放射パターンを図33(b),図33(c)に示す。   As another method for controlling directivity, for example, there is JP-A-6-112727 (Patent Document 7). The antenna structure used in Patent Document 7 is shown in FIG. 33 (a), and the radiation pattern is shown in FIGS. 33 (b) and 33 (c).

特許文献7に開示されたものでは、図33(a)に示すように、誘電体810の裏面に地板811を設け、誘電体810の表面には外周部が地板811と短絡した円環放射導体812を設け、更に円環状導体812の内部には地板810と短絡するダイオードを配置している。   In the one disclosed in Patent Document 7, as shown in FIG. 33A, an annular radiating conductor in which a ground plate 811 is provided on the back surface of a dielectric 810 and an outer peripheral portion is short-circuited to the ground plate 811 on the surface of the dielectric 810. 812 is provided, and a diode that is short-circuited to the ground plane 810 is disposed inside the annular conductor 812.

そして、ダイオードのON,OFFにより2つの励振モード(TM110モード(図33(b))とTM210モード(図33(c))を選択でき、TM110モードとTM210モードを同じ周波数にすると、2つの放射パターンの切替えが可能となる。しかしながら特許文献7では選択できる放射パターンは2つに限定され、きめ細かい指向性制御は不可能であり、限定的な用途にしか使えない。   Then, two excitation modes (TM110 mode (FIG. 33 (b)) and TM210 mode (FIG. 33 (c)) can be selected by turning on and off the diode. When the TM110 mode and the TM210 mode are set to the same frequency, two radiation modes are emitted. However, in Patent Document 7, the number of radiation patterns that can be selected is limited to two, fine directivity control is impossible, and the pattern can be used only for limited applications.

また、フェーズドアレイアンテナやアダプティブアレイアンテナのように複数のアンテナからの放射パターンを合成して指向性を制御する方法もある。フェーズドアレイアンテナではアンテナの数だけ移相器とフロントエンド回路が必要で、移相器を制御する演算回路も必要であることから無線モジュールが複雑化・大型化し、現状ではレーダーとして利用されているに過ぎず、携帯端末や無線LANへの導入は困難である。また移相器の挿入ロスによって送受信の電力が低下する欠点もある。   There is also a method for controlling directivity by combining radiation patterns from a plurality of antennas, such as a phased array antenna or an adaptive array antenna. Phased array antennas require as many phase shifters and front-end circuits as the number of antennas, and arithmetic circuits that control the phase shifters are also required, making wireless modules more complex and larger, and currently used as radar. However, it is difficult to introduce it into a portable terminal or a wireless LAN. In addition, there is a drawback in that transmission / reception power is reduced due to insertion loss of the phase shifter.

アダプティブアンテナでは、ベクトル合成するための演算回路と、ベクトル合成をベースバンドで行なう場合はアンテナの数だけベースバンド回路やフロントエンド回路が必要であり、ベクトル合成をフロントエンドで行なう場合はアンテナの数だけフロントエンド回路が必要であり、無線モジュールの複雑化・大型化は避けられない。   An adaptive antenna requires an arithmetic circuit for vector synthesis and baseband circuits and front-end circuits as many as the number of antennas when vector synthesis is performed in the baseband, and the number of antennas when vector synthesis is performed at the front-end. Only a front-end circuit is required, and the wireless module is inevitably complicated and enlarged.

しかしながら、空間ビーム形成によって信号を合成するエスパアンテナが提案され、ベクトル合成するための演算回路は必要であるが、ベースバンド回路とフロントエンド回路が1個でよいことから大きな期待を集めている。   However, an ESPAR antenna that synthesizes signals by spatial beam forming has been proposed, and an arithmetic circuit for vector synthesis is necessary. However, since only one baseband circuit and one front-end circuit are required, great expectation is gathered.

エスパアンテナの従来例としては、例えば特開平10−154911号公報(特許文献8),特開2002−325012号公報(特許文献9)がある。これらに開示されたエスパアンテナでは、図34に示すように、モノポールアンテナからなる給電素子820の回りに複数の可変リアクタンスXiを装荷した無給電素子821を配置し、無給電素子821のリアクタンスをスイッチによって切替えることで指向性を制御している。   As conventional examples of ESPAR antennas, there are, for example, JP-A-10-154911 (Patent Document 8) and JP-A-2002-325012 (Patent Document 9). In the ESPAR antenna disclosed in these, as shown in FIG. 34, a parasitic element 821 loaded with a plurality of variable reactances Xi is arranged around a feeding element 820 made of a monopole antenna, and the reactance of the parasitic element 821 is increased. Directivity is controlled by switching with a switch.

しかしながら、これら特許文献8,9では、給電素子の回りに多くの無給電素子を配置する必要があり、アンテナの小型化にも限界がある。またモノポールアンテナを用いるためアンテナが立体化し、携帯端末や無線LAN端末への導入は困難である。   However, in these Patent Documents 8 and 9, it is necessary to dispose many parasitic elements around the feeding elements, and there is a limit to miniaturization of the antenna. In addition, since the monopole antenna is used, the antenna is three-dimensional, and it is difficult to introduce it into a portable terminal or a wireless LAN terminal.

平面アンテナを用いて指向性を制御する方法としては、『Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna array(1995年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium,p1870)』(非特許文献20)、『Electronic beam steering using switched parasitic patch elements (Electronics Letters,vol.33,No.1,p7-8,1997年) 』(非特許文献21)、『ビーム成形用マイクロストリップアレーアンテナ(2002年電子情報通信学会総合大会,講演番号B-1-234)』(非特許文献22)、『X字型配列マイクロストリップアレーアンテナによる2次元ビーム成形(2003年電子情報通信学会総合大会,講演番号B-1-248)』(非特許文献23)等がある。   As a method of controlling directivity using a planar antenna, “Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna array (1995 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium, p1870)” (Non-patent Document 20), “Electronic beam steering using” "switched parasitic patch elements (Electronics Letters, vol.33, No.1, p7-8, 1997)" (Non-patent Document 21), "Beam-forming microstrip array antenna (2002 IEICE General Conference, Lecture) No. B-1-234) ”(Non-Patent Document 22),“ Two-dimensional beam shaping with X-shaped array microstrip array antenna (2003 IEICE General Conference, Lecture No. B-1-248) ”(Non-Patent Document 22) Patent Document 23) and the like.

非特許文献20(Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna array)では、図35に示すように、マイクロストリップアンテナを用い、反射器を共通して八木・宇田アンテナを4方向で構成し、給電素子を切替えることで4方向の指向性制御を実現している。   In Non-Patent Document 20 (Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna Array), as shown in FIG. 35, a microstrip antenna is used, a reflector is used in common and Yagi and Uda antennas are configured in four directions, and a feed element is formed. By switching, directivity control in four directions is realized.

非特許文献21(Electronic beam steering using switched parasitic patch elements)では、図36に示すように、マイクロストリップアンテナをE面方向で配列し、中心の素子を給電素子、両端の素子を無給電素子とし、無給電素子は地板と短絡するスイッチを設けている。一方の無給電素子を地板と短絡させることで反射器として機能させ、E面方向での指向性制御が行なえる。   In Non-Patent Document 21 (Electronic beam steering using switched parasitic patch elements), as shown in FIG. 36, microstrip antennas are arranged in the E-plane direction, the central element is a feeding element, and both end elements are parasitic elements. The parasitic element is provided with a switch that is short-circuited to the ground plane. One parasitic element is short-circuited to the ground plane to function as a reflector, and directivity control in the E-plane direction can be performed.

非特許文献22(ビーム成形用マイクロストリップアレーアンテナ)では、図37に示すように、マイクロストリップアンテナからなる給電素子(F−MSA)の両端に可変リアクタンスが装荷された無給電素子(P−MSA)を配置し、無給電素子のリアクタンスを変化させH面で指向性制御を行なっている。X字型配列マイクロストリップアレーアンテナは前記の効果を利用したものであり、給電素子の回り4方向に可変リアクタンスを装荷した無給電素子を配置し、2次元での指向性制御を実現している。   In Non-Patent Document 22 (beam forming microstrip array antenna), as shown in FIG. 37, a parasitic element (P-MSA) in which variable reactances are loaded at both ends of a feeding element (F-MSA) made of a microstrip antenna. ) To change the reactance of the parasitic element and perform directivity control on the H plane. The X-shaped array microstrip array antenna utilizes the above-described effect, and a parasitic element loaded with variable reactances is arranged around the feeding element in four directions to realize directivity control in two dimensions. .

上記の例はマイクロストリップアンテナを用いているため、特許文献6(特開2001−36337号公報)のアンテナや、特許文献8,9のエスパアンテナと異なり低背化されているためアンテナの小型化には有利である。   Since the above example uses a microstrip antenna, unlike the antenna of Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-36337) and the ESPAR antenna of Patent Documents 8 and 9, the antenna is downsized. Is advantageous.

しかしながら、セクタアンテナ、八木・宇田アンテナ、フェーズドアレイアンテナ、エスパアンテナ、Electronic beam steering using switched parasitic patch elements、ビーム成形用マイクロストリップアレーアンテナでは給電素子の共振長が1個であるため、周波数は1個に限定される。   However, in the sector antenna, Yagi / Uda antenna, phased array antenna, ESPAR antenna, electronic beam steering using switched parasitic patch elements, and beam shaping microstrip array antenna, the resonance length of the feed element is one, so the frequency is one. It is limited to.

よって、上記のアンテナ構造を利用してマルチバンドや偏波切替えを行なう場合は、バンドと偏波の数だけアンテナを配置する必要があり、アンテナの設置面積が非常に大きくなる欠点がある。ある程度の設置面積が確保できる場合は2〜3周波対応や1周波での偏波切替えは可能であろうが、携帯端末・無線LAN端末ではアンテナの設置面積が限られるためマルチバンド対応、偏波切替えは事実上不可能と予想される。   Therefore, when multiband or polarization switching is performed using the above antenna structure, it is necessary to arrange the antennas by the number of bands and polarizations, and there is a disadvantage that the installation area of the antenna becomes very large. If a certain installation area can be secured, it will be possible to switch between two to three frequencies and polarization switching at one frequency. However, in portable terminals and wireless LAN terminals, the antenna installation area is limited, so multiband compatibility and polarization are possible. Switching is expected to be virtually impossible.

また、特許文献7(特開平6−112727号公報)では元々2つのモードで励振しているため、2つのモードの周波数を異ならせて2周波にすることは可能であるが、その場合は同一周波数で指向性制御ができなくなり、指向性制御アンテナとしては使えない。   In Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-112727), since excitation is originally performed in two modes, the frequencies of the two modes can be made different to be two frequencies. It becomes impossible to control directivity by frequency and cannot be used as a directivity control antenna.

また、先に述べたGTRI Prototype Aperture AntennaはFETスイッチのON,OFFの組み合わせによって放射素子の形状を変化させ、多周波対応と指向性制御が可能である。但しGTRI Prototype Aperture Antenna ではFETスイッチのON,OFFを遺伝的アルゴリズムを用いて切替えるため演算回路が複雑で、平衡電流で給電するためバンドの数だけバランが必要となり、かつ可変周波数範囲も1〜2GHz程度と狭い等の欠点を持ち、多周波に特化したアンテナと比較して周波数可変のパフォーマンスは非常に悪い。   In addition, the GTRI Prototype Aperture Antenna described above can change the shape of the radiating element according to the combination of ON and OFF of the FET switch, and can support multi-frequency and directivity control. However, GTRI Prototype Aperture Antenna uses a genetic algorithm to switch FET switches ON / OFF using a genetic algorithm, and requires a balun for the number of bands to supply power with balanced current, and the variable frequency range is 1-2 GHz. The frequency variable performance is very poor compared to an antenna specialized in multi-frequency, which has drawbacks such as degree and narrowness.

以上述べたように、今後は通信規格が益々多くなり、アンテナや無線モジュールには多周波対応・偏波切替え・指向性制御の3つの機能が新たに要求されるようになるが、現状では3つのの機能を持つアンテナは全く提案されておらず、2つの機能を持つGTRI Prototype Aperture Antennaが提案されているのみである。またGTRI Prototype Aperture Antennaにおいても多周波対応の機能は単機能アンテナと比較して性能が著しく低く、実用化するためには大きな課題がある。   As described above, communication standards will increase in the future, and antennas and wireless modules will be required to have three new functions: multi-frequency support, polarization switching, and directivity control. An antenna having one function is not proposed at all, and only a GTRI Prototype Aperture Antenna having two functions is proposed. The GTRI Prototype Aperture Antenna also has a significant problem in terms of its practical use because the multi-frequency function has a significantly lower performance than a single-function antenna.

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10),特開平10−13143号公報(特許文献11),特開平10−173432号公報(特許文献12),特開平11−163626号公報(特許文献13)等がある。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。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。   The applicant has filed a patent application regarding the tapered slot antenna. For example, JP-A-10-13141 (Patent Document 10), JP-A-10-13143 (Patent Document 11), JP-A-10-173432 (Patent Document 12), JP-A-11-163626 (Patent Document) Reference 13). The tapered slot antenna has a constant input impedance over a wide band, and is classified into a wide band antenna. Although it can transmit and receive in a wide frequency band, it does not have polarization switching and directivity control functions.

特開2000−236209号公報JP 2000-236209 A 特開2002−261533号公報JP 2002-261533 A 特開2003−124730号公報JP 2003-124730 A USP6198438USP 6198438 特開2003−68571号公報JP 2003-68571 A 特開2001−36337号公報JP 2001-36337 A 特開平6−112727号公報JP-A-6-112727 特開平10−154911号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-154911 特開2002−325012号公報JP 2002-325012 A 特開平10−13141号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-13141 特開平10−13143号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-13143 特開平10−173432号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-173432 特開平11−163626号公報JP 11-163626 A 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)Design and measurement results of a three-frequency resonant antenna with a multi-layer configuration (Technical Report of IEICE, AP2002-141, p41-46, 2003) Multifrequency Microstrip Patch Antenna Using Multiple Stacked Elements (IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol.13, No.3, p123-124,2003年)Multifrequency Microstrip Patch Antenna Using Multiple Stacked Elements (IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol.13, No.3, p123-124, 2003) 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)A study on the configuration method of dual-band microstrip antenna (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture No. B-1-161) 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)A Study on Radiation Characteristics of Modified Sirpinski Type Microstrip Antenna (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture No. B-1-162) 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)Dual Frequency Slot Bowtie Antenna (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture No. B-1-176) GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Design(2002年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest,p473〜476)GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Design (2002 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest, p473-476) The GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Antenna(2003年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest,p683〜686)The GTRI Prototype Reconfigurable Aperture Antenna (2003 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest, p683 ~ 686) アンテナ自動整合システムにおける整合回路(電子情報通信学会論文誌B,vol.J85-B,No.11,p1977〜1980,2002年)Matching circuit in an automatic antenna matching system (The IEICE Transactions B, vol. J85-B, No. 11, p1977-1980, 2002) アンテナ自動整合システムにおける整合回路(2003年電子情報通信学会総合大会,講演番号B-1-62)Matching circuit for automatic antenna matching system (2003 IEICE General Conference, Lecture No. B-1-62) 最急降下法による人体近接アクティブアンテナの自動整合(電子情報通信学会技術報告,AP2003-31,p31〜36,2003年)Automatic matching of active antennas in proximity to human body by steepest descent method (Technical Report of IEICE, AP2003-31, p31-36,2003) 液晶を用いたマイクロ波可変遅延線の設計とその挿入損に関する一考察(電子情報通信学会論文誌C,vol.J84-C,No.2,p90〜96,2001年)A Study on Design of Microwave Variable Delay Line Using Liquid Crystal and Its Insertion Loss (The IEICE Transactions C, vol.J84-C, No.2, p90-96, 2001) Modeling Synthesis and Characterization of a Millimeter-Wave Multilayer Microstrip Liquid Crystal Phase Shifter, (Japanese Journal of Applied Physics,vol.36,p4409〜4413,1997年)Modeling Synthesis and Characterization of a Millimeter-Wave Multilayer Microstrip Liquid Crystal Phase Shifter, (Japanese Journal of Applied Physics, vol.36, p4409-4413, 1997) Distributed MEMS true-time delay phase shifters and wideband switches (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques,vol.46,No.11,p1881〜1890,1998年)Distributed MEMS true-time delay phase shifters and wideband switches (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques, vol.46, No.11, p1881-1890, 1998) A low power/low voltage electrostatic actuator for RF MEMS applications (Solid-State Sensors and Actuator Workshop,p246-249,2000年)A low power / low voltage electrostatic actuator for RF MEMS applications (Solid-State Sensors and Actuator Workshop, p246-249, 2000) 『オンチップRF可変インダクタの開発(電子情報通信学会技術報告,SDM2002-231,p23〜28,2003年)』"Development of on-chip RF variable inductor (Technical Report of IEICE, SDM2002-231, p23-28, 2003)" Self-Asembling MEMS Variable and Fixed RF Inductor (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques,vol.49,No.11,p2093〜2098,2001年)Self-Asembling MEMS Variable and Fixed RF Inductor (IEEE Transactions and Microwave Theory and Techniques, vol. 49, No. 11, p2093-2098, 2001) Polarization Reconfigurable Patch Antenna using Microelectromechanical System(MEMS) Actuators(2002年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest,p6〜9)Polarization Reconfigurable Patch Antenna using Microelectromechanical System (MEMS) Actuators (2002 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium Digest, p6-9) ダイオードを用いた偏波切換えマイクロストリップアンテナ(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-1-137)Polarization-switching microstrip antenna using a diode (2003 IEICE Communication Society Conference, Lecture No. B-1-137) Microelectromechanical Systems(MEMS) Actuators for Antenna Reconfigurability(2001年IEEE MTT-S. Digest,p215-218)Microelectromechanical Systems (MEMS) Actuators for Antenna Reconfigurability (2001 IEEE MTT-S. Digest, p215-218) Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna array(1995年IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium,p1870)Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna array (1995 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium, p1870) Electronic beam steering using switched parasitic patch elements (Electronics Letters,vol.33,No.1,p7-8,1997年)Electronic beam steering using switched parasitic patch elements (Electronics Letters, vol.33, No.1, p7-8, 1997) ビーム成形用マイクロストリップアレーアンテナ(2002年電子情報通信学会総合大会,講演番号B-1-234)Microstrip array antenna for beam forming (2002 IEICE General Conference, Lecture No. B-1-234) X字型配列マイクロストリップアレーアンテナによる2次元ビーム成形(2003年電子情報通信学会総合大会,講演番号B-1-248)Two-dimensional beam shaping with X-shaped array microstrip array antenna (2003 IEICE General Conference, Lecture No. B-1-248)

上述した背景技術において、従来技術とその問題点を述べたが、本発明はそのような問題点を解消し、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュール技術を提供することを目的としている。以下、請求項毎の目的を述べる。   In the background art described above, the prior art and its problems have been described. The present invention solves such problems, and the antenna module technology has at least two functions of multi-frequency compatibility, polarization switching, and directivity control. The purpose is to provide. The purpose of each claim is described below.

請求項1〜10に記載の発明は、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの構造を提供することを目的としている。更に請求項6,10に記載の発明は、上記の目的に加え、帯域を拡大できるアンテナモジュールの構造を提供することを目的としている。   The object of the present invention is to provide a structure of an antenna module having at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control. Furthermore, in addition to the above object, the inventions according to claims 6 and 10 have an object to provide an antenna module structure capable of expanding the band.

請求項11に記載の発明は、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を持つ本発明のアンテナモジュールにおいて、良好な送受信を行うための小型な整合回路の構成を提供することを目的としている。   The invention according to claim 11 provides a configuration of a small matching circuit for performing good transmission and reception in the antenna module of the present invention having at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control. The purpose is that.

請求項12,13に記載の発明は、広い制御範囲を持つ可変インダクタの構造を提供することを目的としている。   It is an object of the present invention to provide a variable inductor structure having a wide control range.

請求項14に記載の発明は、小型なアンテナモジュールを実現する構造を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a structure for realizing a small antenna module.

請求項15に記載の発明は、低損失でかつ低コストのアンテナモジュールを実現する構造を提供することを目的としている。   The object of the present invention is to provide a structure for realizing a low-loss and low-cost antenna module.

請求項16に記載の発明は、帯域幅の広いアンテナモジュールを実現する構造を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a structure for realizing an antenna module having a wide bandwidth.

請求項17に記載の発明は、簡単に指向性を持たせるための構造を提供することを目的としている。   The object of the present invention is to provide a structure for easily giving directivity.

請求項18,19に記載の発明は、複数の無線規格に対応でき、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を有する小型な無線モジュールの構造を提供することを目的としている。   It is an object of the present invention to provide a structure of a small wireless module that can support a plurality of wireless standards and has at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control. Yes.

請求項20に記載の発明は、複数の無線規格に対応でき、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を有する小型な無線システムの構成を提供することを目的としている。   An object of the invention described in claim 20 is to provide a configuration of a small wireless system that can support a plurality of wireless standards and has at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control.

請求項21〜23に記載の発明は、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法を提供することを目的としている。   It is an object of the present invention to provide a method for controlling an antenna module having at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control.

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成を具備させたものである。すなわち、
(1)請求項1記載の発明は、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールであって、複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるための定数を可変できる整合回路とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. That is,
(1) The invention described in claim 1 is an antenna module having at least two functions among three functions of frequency switching, polarization switching, and directivity control, and an antenna array including a plurality of radiating elements; A plurality of feeding points that feed power to a plurality of radiating elements, a first switch that selectively controls connection / disconnection between adjacent radiating elements among the plurality of radiating elements, and a feeding line is selected as the plurality of feeding points And a matching circuit capable of changing a constant for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feeder line.

(2)請求項2記載の発明は、請求項1に記載のアンテナモジュールにおいて、アンテナアレイは、前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる放射素子を形成する構造を有し、かつ同じ偏波を放射する場合は、前記第2のスイッチによって複数の給電点から同一の給電点を選択し、更に前記整合回路によって第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより形成される前記放射素子の入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスと整合させることを特徴とする。 (2) The invention according to claim 2 is the antenna module according to claim 1, wherein the antenna array forms a plurality of radiating elements having different resonance lengths by a combination of conduction / cutoff states of the first switch. And the same switch is selected from a plurality of feed points by the second switch, and further, by the combination of the conduction / cut-off state of the first switch by the matching circuit. The input impedance of the radiating element to be formed is matched with the characteristic impedance of the feeder line.

(3)請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載のアンテナモジュールにおいて、アンテナアレイは、マトリックス状に配置された複数の矩形の導体からなるマイクロストリップアンテナアレイであることを特徴とする。 (3) The invention according to claim 3 is the antenna module according to claim 1 or 2, characterized in that the antenna array is a microstrip antenna array comprising a plurality of rectangular conductors arranged in a matrix. To do.

(4)請求項4記載の発明は、請求項3に記載のアンテナモジュールにおいて、アンテナアレイは、前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる矩形の放射素子を形成する構造を有し、かつ励振方向の同じ直線偏波を放射する場合は、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された矩形の放射素子の励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とする。 (4) The invention according to claim 4 is the antenna module according to claim 3, wherein the antenna array forms a plurality of rectangular radiating elements having different resonance lengths by a combination of conduction / cutoff states of the first switch. When the linearly polarized wave having the same excitation direction is radiated, the side perpendicular to the excitation direction of the rectangular radiating element formed by the conduction of the first switch is supplied from the plurality of feeding points. The same feeding point on the perpendicular of the middle point is selected by the second switch.

(5)請求項5記載の発明は、請求項3に記載のアンテナモジュールにおいて、アンテナアレイは、前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長を異なる長方形の放射素子を形成する構造を有し、かつ同じ旋回方向の楕円偏波を放射する場合は、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された長方形の放射素子の対角線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とする。 (5) The invention according to claim 5 is the antenna module according to claim 3, wherein the antenna array forms a plurality of rectangular radiating elements having different resonance lengths according to a combination of conduction / cutoff states of the first switch. And having the same turning direction and radiating elliptically polarized waves in the same turning direction, the same feeding that is on the diagonal line of the rectangular radiating element formed by conduction of the first switch from the plurality of feeding points A point is selected by the second switch.

(6)請求項6記載の発明は、請求項3から5のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、第1のスイッチは、隣接する矩形の導体の辺のほぼ全面で導通あるいは遮断する構造を有することを特徴とする。 (6) The invention according to claim 6 is the antenna module according to any one of claims 3 to 5, wherein the first switch has a structure in which the first switch is electrically connected or cut off over substantially the entire side of the adjacent rectangular conductor. It is characterized by that.

(7)請求項7記載の発明は、請求項1または2に記載のアンテナモジュールにおいて、アンテナアレイは、直交する2方向に直線的に配置された複数のスロットが複数列あるスロットアンテナアレイであることを特徴とする。 (7) The invention according to claim 7 is the antenna module according to claim 1 or 2, wherein the antenna array is a slot antenna array having a plurality of rows of a plurality of slots linearly arranged in two orthogonal directions. It is characterized by that.

(8)請求項8記載の発明は、請求項7に記載のアンテナモジュールにおいて、アンテナアレイは、直交する2方向で前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる短冊状の放射素子を形成する構造を有し、かつ励振方向の同じ直線偏波を放射する場合は、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの接続によって形成された短冊状の放射素子の短手方向にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とする。 (8) According to an eighth aspect of the present invention, in the antenna module according to the seventh aspect, the antenna array has a plurality of strips having different resonance lengths depending on a combination of conduction / cutoff states of the first switch in two orthogonal directions. A strip-shaped radiating element formed by connecting the first switch from the plurality of feeding points when the linearly polarized wave having the same excitation direction is radiated. The same feeding point in the short direction is selected by the second switch.

(9)請求項9記載の発明は、請求項7に記載のアンテナモジュールにおいて、アンテナアレイは、直交する2方向で前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる短冊状の放射素子を形成する構造を有し、かつ楕円偏波を放射する場合は、直交する2方向で共振長の同じ短冊状の放射素子を形成し、更に前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの接続によって形成された前記2個の短冊状の放射素子の短手方向にある各給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とする。 (9) The invention according to claim 9 is the antenna module according to claim 7, wherein the antenna array has a plurality of strips having different resonance lengths depending on a combination of conduction / cutoff states of the first switch in two orthogonal directions. In the case of radiating elliptically polarized waves, a strip-shaped radiating element having the same resonance length is formed in two orthogonal directions, and the plurality of feeding points Each feeding point in the short direction of the two strip-shaped radiating elements formed by connection of one switch is selected by the second switch.

(10)請求項10記載の発明は、請求項7から9のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、第1のスイッチによって隣接するスロットは、スロットの短手のほぼ全面で接続する構造を有することを特徴とする。 (10) The invention according to claim 10 is the antenna module according to any one of claims 7 to 9, wherein the slot adjacent by the first switch is connected to almost the entire short surface of the slot. It is characterized by.

(11)請求項11記載の発明は、請求項1から10のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、整合回路は、MEMSによる可変インダクタと可変キャパシタの組み合わせで構成され、インダクタンスあるいはキャパシタンスを変えることによりアンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるものであることを特徴とする。 (11) The invention according to claim 11 is the antenna module according to any one of claims 1 to 10, wherein the matching circuit is composed of a combination of a variable inductor and a variable capacitor by MEMS, and the inductance or capacitance is changed. The input impedance of the antenna is matched with the characteristic impedance of the feeder line.

(12)請求項12記載の発明は、請求項11に記載のアンテナモジュールにおいて、前記可変インダクタは、可動配線と固定配線からなるスパイラルインダクタであり、可動配線を動かすことでスパイラルインダクタの内径,外径またはスパイラルのピッチの少なくとも1つを可変する構造を有することを特徴とする。 (12) The invention according to claim 12 is the antenna module according to claim 11, wherein the variable inductor is a spiral inductor composed of a movable wiring and a fixed wiring, and the inner diameter of the spiral inductor is increased by moving the movable wiring. It has a structure in which at least one of the diameter and the pitch of the spiral is variable.

(13)請求項13記載の発明は、請求項11または12に記載のアンテナモジュールにおいて、可変インダクタは、送信あるいは受信される高周波信号が通る第1のインダクタと第1のインダクタと分離された第2のインダクタからなり、前記第1のインダクタと前記第2のインダクタの距離を可変する構造を有することを特徴とする。 (13) The invention according to claim 13 is the antenna module according to claim 11 or 12, wherein the variable inductor is separated from the first inductor and the first inductor through which a high-frequency signal to be transmitted or received passes. It comprises two inductors, and has a structure in which the distance between the first inductor and the second inductor is variable.

(14)請求項14記載の発明は、請求項1から13のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、第1の基板に前記アンテナアレイと前記第1のスイッチがあり、第2の基板に前記整合回路と前記第2のスイッチがあり、第1の基板と第2の基板は積層されていることを特徴とする。 (14) The invention according to claim 14 is the antenna module according to any one of claims 1 to 13, wherein the antenna array and the first switch are provided on a first board, and the matching is provided on a second board. There is a circuit and the second switch, and the first substrate and the second substrate are stacked.

(15)請求項15記載の発明は、請求項14に記載のアンテナモジュールにおいて、第1の基板がガラス基板であることを特徴とする。 (15) The invention according to claim 15 is the antenna module according to claim 14, wherein the first substrate is a glass substrate.

(16)請求項16記載の発明は、請求項1から15のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、第1のスイッチの各々は、他の第1のスイッチと対向する先端部分の形状をV形状に延長し、対向する4つの第1のスイッチの間隙がX状になるようにしたことを特徴とする。 (16) The invention according to claim 16 is the antenna module according to any one of claims 1 to 15, wherein each of the first switches has a V-shaped tip portion facing the other first switch. And the gap between the four first switches facing each other is X-shaped.

(17)請求項17記載の発明は、請求項1から6、11から16のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、地板を有し、前記複数の放射素子を選択的に前記地板に接続する第3のスイッチを設けたことを特徴とする。 (17) The invention according to claim 17 is the antenna module according to any one of claims 1 to 6 and 11 to 16, further comprising a ground plane, wherein the plurality of radiating elements are selectively connected to the ground plane. 3 switches are provided.

(18)請求項18記載の発明は、請求項14から17のいずれかに記載のアンテナモジュールの第2の基板にフロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部があることを特徴とする。 (18) The invention according to claim 18 is characterized in that the second substrate of the antenna module according to any one of claims 14 to 17 includes at least a part of a front end circuit and a baseband circuit.

(19)請求項19記載の発明は、請求項14から17のいずれかに記載のアンテナモジュールまたは請求項16に記載の無線モジュールに第3の基板が積層されており、かつ前記第3の基板にはフロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部があることを特徴とする。 (19) According to the nineteenth aspect of the present invention, a third substrate is laminated on the antenna module according to any one of the fourteenth to seventeenth aspects or the wireless module according to the sixteenth aspect, and the third substrate. Has at least a part of a front-end circuit and a baseband circuit.

(20)請求項20記載の発明は、請求項1から19のいずれかに記載のアンテナモジュールまたは請求項16から17のいずれかに記載の無線モジュールを用いたことを特徴とする。 (20) The invention according to claim 20 is characterized in that the antenna module according to any one of claims 1 to 19 or the radio module according to any one of claims 16 to 17 is used.

(21)請求項21記載の発明は。複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるため整合回路とを有し、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法であって、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる放射素子を形成するステップと、第2のスイッチによって複数の給電点から同一の給電点を選択して同じ偏波を放射するステップと、整合回路によって第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより形成される前記放射素子の入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスと整合させるステップを有することを特徴とする。 (21) The invention according to claim 21. An antenna array including a plurality of radiating elements; a plurality of feeding points that feed power to the plurality of radiating elements; and a first switch that selectively controls connection / disconnection between adjacent radiating elements among the plurality of radiating elements; And a second switch for selectively switching the feed line to the plurality of feed points, and a matching circuit for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feed line, and frequency switching, polarization switching, directivity A method for controlling an antenna module having at least two functions among the three functions of control, wherein a plurality of radiating elements having different resonance lengths are formed by a combination of conduction / cutoff states of a first switch; A step of selecting the same feeding point from a plurality of feeding points by means of a switch and radiating the same polarization, and a conduction / It characterized by having a step of matching the characteristic impedance of the feed line input impedance of the radiating element formed by the combination of the cross-sectional state.

(22)請求項22記載の発明は、複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるため整合回路とを有し、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法であって、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる矩形の放射素子を形成するステップと、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された矩形の放射素子の励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することによって励振方向の同じ直線偏波を放射するステップとを有することを特徴とする。 (22) In the invention described in claim 22, an antenna array composed of a plurality of radiating elements, a plurality of feeding points that feed power to the plurality of radiating elements, and an adjacent radiating element among the plurality of radiating elements are selectively selected. A first switch for connecting / disconnecting to the power supply, a second switch for selectively switching the feed line to the plurality of feed points, and a matching circuit for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feed line. And a method for controlling an antenna module having at least two of the three functions of frequency switching, polarization switching, and directivity control, wherein a plurality of resonance lengths can be obtained by a combination of conduction / cutoff states of the first switch. A step of forming different rectangular radiating elements; and an excitation direction of the rectangular radiating element formed by conduction of the first switch from the plurality of feeding points. Characterized by a step of emitting the same linear polarization of the excitation direction by selecting the same feeding point located on a perpendicular line at the midpoint of the interlinking sides by said second switch.

(23)請求項23記載の発明は、複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるため整合回路とを有し、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法であって、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長を異なる長方形の放射素子を形成するステップと、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された長方形の放射素子の対角線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することによって同じ旋回方向の楕円偏波を放射するステップを有することを特徴とする。 (23) In the invention described in claim 23, an antenna array composed of a plurality of radiating elements, a plurality of feeding points that feed power to the plurality of radiating elements, and an adjacent radiating element among the plurality of radiating elements are selectively selected. A first switch for connecting / disconnecting to the power supply, a second switch for selectively switching the feed line to the plurality of feed points, and a matching circuit for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feed line. A method for controlling an antenna module having at least two of three functions of frequency switching, polarization switching, and directivity control, wherein a plurality of resonance lengths are obtained by a combination of conduction / cutoff states of the first switch. A step of forming different rectangular radiating elements, and a diagonal line of the rectangular radiating elements formed by conduction of the first switch from the plurality of feeding points Characterized by having a step of radiating the elliptically polarized in the same turning direction by selecting the same feeding point and the second switch in.

請求項1および2記載のアンテナモジュールによれば、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる放射素子を形成できるので多周波に対応できる。また第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成された放射素子に対し、所望の偏波を発生する方向に電流を流す給電点を第2のスイッチで選択することによって偏波切替えが実現できる。   According to the antenna module of the first and second aspects, a plurality of radiating elements having different resonance lengths can be formed by a combination of the conduction / cutoff states of the first switch, so that it is possible to cope with multiple frequencies. In addition, polarization switching is realized by selecting the feeding point for supplying current in the direction of generating the desired polarization to the radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch. it can.

さらに、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって、給電点を含む放射素子に隣接して無給電素子を配置できるため指向性制御が可能となる。よって多周波対応,偏波切替え,指向性制御の少なくとも2つの機能を持つことができる。   Furthermore, since the parasitic element can be arranged adjacent to the radiating element including the feeding point by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch, directivity control is possible. Therefore, it can have at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control.

また、定数を可変できる整合回路を持っているため、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成された複数の放射素子に対し、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とマッチングできる。その結果効率的な送受信が可能となる。   In addition, since the matching circuit that can change the constant is provided, the input impedance of the antenna can be matched with the characteristic impedance of the feeder line for a plurality of radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch. As a result, efficient transmission / reception is possible.

更に、同じ偏波を放射する場合は同一の給電点を用いることができるため、給電点を少なくできる。   Furthermore, since the same feeding point can be used when radiating the same polarization, the number of feeding points can be reduced.

請求項3記載のアンテナモジュールによれば、第1のスイッチの導通/遮断の組み合わせによって複数の外形の異なる放射素子を形成できる。ここで上記の複数の放射素子に対し、X方向の辺を励振長にするように給電点を第2のスイッチで選択すると、周波数の異なるX方向の直線偏波を放射できる。   According to the antenna module of the third aspect, a plurality of radiating elements having different external shapes can be formed by a combination of conduction / cutoff of the first switch. Here, when the feeding point is selected by the second switch so that the X-direction side has the excitation length for the plurality of radiating elements, linearly polarized waves in the X direction having different frequencies can be radiated.

また、上記複数の放射素子に対し、Y方向の辺を励振長にするように給電点を第2のスイッチで選択すると、周波数の異なるY方向の直線偏波を放射できる。   Further, when the feeding point is selected by the second switch so that the Y-direction side has the excitation length for the plurality of radiating elements, linearly polarized waves in the Y-direction having different frequencies can be radiated.

更に、上記の複数の放射素子に対し、楕円偏波を励振するように給電点を第2のスイッチで選択すると、周波数の異なる楕円偏波を放射できる。以上のように本請求項の構造を持つと多周波・偏波切替えが可能である。   Further, when the feeding point is selected by the second switch so as to excite the elliptically polarized wave with respect to the plurality of radiating elements, elliptically polarized waves having different frequencies can be radiated. As described above, the structure of the present claim enables multi-frequency / polarized wave switching.

また、第1のスイッチの導通/遮断の組み合わせによって、給電点を含む放射素子に隣接してマイクロストリップアンテナからなる無給電素子を配置できる。そのため給電素子の形状と無給電素子の形状を変えて無給電素子を反射器として動作させる方法や、隣接した無給電素子にリアクタンスを装荷する方法や、、隣接した無給電素子を地板と短絡する方法によって、指向性制御を実現できる。   Further, a parasitic element composed of a microstrip antenna can be arranged adjacent to the radiating element including the feeding point by the combination of conduction / cutoff of the first switch. Therefore, changing the shape of the feed element and the shape of the parasitic element to operate the parasitic element as a reflector, loading the reactance to the adjacent parasitic element, and shorting the adjacent parasitic element to the ground plane Directivity control can be realized by the method.

更に、アンテナアレイがマイクロストリップアンテナから構成されるため、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される放射素子もマイクロストリップアンテナ構造を取り、アンテナモジュールを低姿勢化(平面化)できる。   Furthermore, since the antenna array is composed of a microstrip antenna, the radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch can also have a microstrip antenna structure, and the antenna module can be lowered (planarized). .

加えてマイクロストリップアンテナ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によって励振できるため、フロントエンド回路との接続が容易である。   In addition, since the microstrip antenna can be excited by an unbalanced current such as a microstrip line or a coplanar line, it can be easily connected to a front-end circuit.

請求項4記載のアンテナモジュールによれば、第1のスイッチの導通、遮断の組み合わせによって形成された矩形の放射素子に対し給電点は前記放射素子の励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあることになり、所望の直線偏波と直交する偏波を効率的に抑制して良好な直線偏波を放射できる。   According to the antenna module of claim 4, the feeding point is on the perpendicular of the midpoint of the side perpendicular to the excitation direction of the radiating element with respect to the rectangular radiating element formed by the combination of conduction and cutoff of the first switch. Therefore, it is possible to efficiently suppress the polarization orthogonal to the desired linear polarization and radiate a good linear polarization.

更に、同一の給電点を用いるため、周波数の異なる直線偏波を放射する場合の給電点を少なくできる。   Furthermore, since the same feeding point is used, the number of feeding points when radiating linearly polarized waves having different frequencies can be reduced.

なお、同一の給電点を選択するため、第1のスイッチを導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の矩形の放射素子ではインセット給電される位置が変化するが、前記の放射素子は第2のスイッチを介して定数が可変できる整合回路と接続されているので、整合回路の定数を適切に選ぶことによって前記の放射素子は入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   In order to select the same feeding point, the position where the inset feeding is performed changes in the plurality of rectangular radiating elements formed by combining the first switch with the conduction / cutoff state. The radiating element can match the input impedance with the characteristic impedance of the feeder line by appropriately selecting the constant of the matching circuit.

また、請求項5記載のアンテナモジュールによれば、第1のスイッチを導通/遮断状態の組み合わせによって長方形の放射素子を形成した場合、給電点は前記の放射素子の対角線上にあることになり、同じ旋回方向の楕円偏波を放射できる。   According to the antenna module of claim 5, when the rectangular radiating element is formed by combining the first switch with the conduction / cutoff state, the feeding point is on the diagonal line of the radiating element, Can emit elliptically polarized waves in the same swiveling direction.

更に、同一の給電点を選択できるため、給電点の数を少なくでき、より多くのマルチバンドに対応できる。   Furthermore, since the same feeding point can be selected, the number of feeding points can be reduced and more multibands can be handled.

なお、同一の給電点を選択するため、第1のスイッチを導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の長方形の放射素子ではインセット給電される位置が変化するが、前記の放射素子は第2のスイッチを介して定数が可変できる整合回路と接続されているので、整合回路の定数を適切に選ぶことによって前記の放射素子は入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   In order to select the same feeding point, the position where the inset feeding is performed changes in the plurality of rectangular radiating elements formed by combining the first switch with the conduction / cutoff state. The radiating element can match the input impedance with the characteristic impedance of the feeder line by appropriately selecting the constant of the matching circuit.

請求項6記載のアンテナモジュールによれば、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって矩形ないし長方形の放射素子を形成した場合、放射素子内部では4個の第1のスイッチによって囲まれた空隙が請求項5の場合よりも小さくなる。その結果、放射素子の帯域を請求項3〜5の構造よりも拡大できる。   According to the antenna module of claim 6, when a rectangular or rectangular radiating element is formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch, the gap surrounded by the four first switches inside the radiating element. Is smaller than in the case of claim 5. As a result, the band of the radiating element can be expanded as compared with the structures of claims 3 to 5.

請求項7記載のアンテナモジュールによれば、第1のスイッチの導通/遮断の組み合わせによって複数の長手方向の長さが異なる短冊状の放射素子をX,Yの2方向で形成できる。ここで上記のX方向の複数の短冊状の放射素子に対し、短手の辺にある給電点を第2のスイッチで選択すると、周波数の異なるX方向の直線偏波を放射できる。   According to the antenna module of the seventh aspect, a plurality of strip-shaped radiating elements having different lengths in the longitudinal direction can be formed in two directions of X and Y depending on the combination of conduction / cutoff of the first switch. Here, when the feeding point on the short side is selected by the second switch for the plurality of strip-shaped radiating elements in the X direction, linearly polarized waves in the X direction having different frequencies can be radiated.

また、上記のY方向の複数の短冊状の複数の放射素子に対し、短手にある給電点を第2のスイッチで選択すると、周波数の異なるY方向の直線偏波を放射できる。   In addition, if a short feed point is selected by the second switch for the plurality of strip-shaped radiation elements in the Y direction, linearly polarized waves in the Y direction having different frequencies can be radiated.

更に、第1のスイッチの導通/遮断の組み合わせによって同じ長手方向の長さを持つX,Y方向にある2つの短冊状の放射素子を同時に形成し、各々の放射素子の短手にある給電点を選択し、給電点に流す電流に位相差を与えると、楕円偏波を放射する。楕円偏波を形成する場合もX,Y方向の2つの短冊状の放射素子は第1のスイッチの導通/遮断の組み合わせによって励振長を変えることができるので多周波にも対応できる。以上のように本請求項の構造を持つと多周波・偏波切替えが可能である。   Furthermore, two strip-shaped radiating elements having the same length in the X and Y directions are simultaneously formed by the combination of conduction / cutoff of the first switch, and a feeding point at the short side of each radiating element. When is selected and a phase difference is given to the current flowing through the feeding point, elliptically polarized waves are emitted. Even in the case of forming elliptically polarized waves, the two strip-shaped radiating elements in the X and Y directions can change the excitation length by the combination of conduction / cutoff of the first switch, and thus can cope with multiple frequencies. As described above, the structure of the present claim enables multi-frequency / polarized wave switching.

また、第1のスイッチの導通/遮断の組み合わせによって、給電点を含む放射素子に隣接してスロットアンテナからなる無給電素子を配置できる。そのため給電素子の形状と無給電素子の形状を変えて無給電素子を反射器として動作させる方法によって、指向性制御を実現できる。   Further, a parasitic element made up of a slot antenna can be arranged adjacent to the radiating element including the feeding point by a combination of conduction / cutoff of the first switch. Therefore, directivity control can be realized by a method of operating the parasitic element as a reflector by changing the shape of the feeder element and the parasitic element.

更に、アンテナアレイがスロットアンテナから構成されるため、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される放射素子もスロットアンテナ構造を取り、アンテナモジュールを低姿勢化(平面化)できる。   Furthermore, since the antenna array is composed of slot antennas, the radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch can also have a slot antenna structure, and the antenna module can be lowered (planarized).

加えてスロットアンテナは電磁結合によって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によって励振できるため、フロントエンド回路との接続が容易である。   In addition, since the slot antenna can be excited by an unbalanced current such as a microstrip line or a coplanar line by electromagnetic coupling, it can be easily connected to the front end circuit.

請求項8記載のアンテナモジュールによれば、給電点は第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成された前記短冊状の放射素子の短手方向にあることになり、前記給電点によって第1のスイッチの接続によって形成された前記の短冊状の放射素子を励振できる。   According to the antenna module of claim 8, the feeding point is in the short direction of the strip-shaped radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch. The strip-shaped radiating element formed by the connection of one switch can be excited.

また、同一の給電点を用いるため、周波数の異なる直線偏波を放射する場合の給電点を少なくできる。   In addition, since the same feeding point is used, feeding points when linearly polarized waves having different frequencies are radiated can be reduced.

更に、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成された前記の短冊状の放射素子は第2のスイッチを介して定数が可変できる整合回路と接続されているので、整合回路の定数を適切に選ぶことによって前記の放射素子は入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   Further, the strip-shaped radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch is connected to a matching circuit whose constant can be changed via the second switch. By appropriate selection, the radiating element can match the input impedance with the characteristic impedance of the feeder line.

請求項9記載のアンテナモジュールによれば、2個の給電点は第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成された前記の短冊状の2個の放射素子の短手方向にあることになり、前記の給電点によって第1のスイッチの接続によって形成された前記の短冊状の2個の放射素子を励振できる。ここで2個の給電点に流す電流に位相差を与えると、楕円偏波を放射できる。楕円偏波の場合もX,Y方向の2つの短冊状の放射素子は第1のスイッチの導通/遮断の組み合わせによって励振長を変えることができるので多周波にも対応できる。   According to the antenna module of claim 9, the two feeding points are in the short direction of the two strip-shaped radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch. Thus, the two strip-shaped radiating elements formed by the connection of the first switch can be excited by the feeding point. Here, when a phase difference is given to the currents flowing through the two feeding points, elliptically polarized waves can be emitted. Even in the case of elliptically polarized waves, the two strip-shaped radiating elements in the X and Y directions can change the excitation length by the combination of conduction / cutoff of the first switch, and thus can cope with multiple frequencies.

また、前記の2個の短冊状の放射素子の短手方向にある各給電点を第2のスイッチによって選択するので、同じ旋回方向を持つ周波数の異なる楕円偏波を放射する場合、給電点の数を少なくできる。   Further, since each feeding point in the short direction of the two strip-shaped radiating elements is selected by the second switch, when radiating elliptically polarized waves having the same turning direction and different frequencies, The number can be reduced.

更に、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成された前記の短冊状の2個の放射素子は第2のスイッチを介して定数が可変できる整合回路と接続されているので、整合回路の定数を適切に選ぶことによって前記の放射素子は入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   Further, the two strip-shaped radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch are connected to a matching circuit whose constant can be changed via the second switch. By appropriately selecting the constants, the radiating element can match the input impedance with the characteristic impedance of the feeder line.

請求項10記載のアンテナモジュールによれば、第1のスイッチの接続,遮断状態の組み合わせによって短冊状の放射素子を形成した場合、第1のスイッチが設けられた領域においてもスロットの短手の寸法は第1のスイッチの幅で制限されず、ほぼスロットの短手と同じになり、磁流の流れが制限されない。そのため放射素子の帯域を請求項7〜9の構造よりも拡大できる。   According to the antenna module of claim 10, when the strip-shaped radiating element is formed by a combination of connection and cutoff states of the first switch, the short dimension of the slot is also provided in the region where the first switch is provided. Is not limited by the width of the first switch and is almost the same as the short slot, and the flow of magnetic current is not limited. Therefore, the band of the radiating element can be expanded more than the structure of claims 7-9.

請求項11記載のアンテナモジュールによれば、整合回路を構成する要素であるインダクタとキャパシタは両者とも可変でき、従来の自動整合回路よりもインピーダンスの整合範囲を広くできる。また可変移相器を用いていないので、可変インダクタと可変キャパシタでπ型またはT型整合回路を構成すると、アンテナの入力インピーダンスの抵抗成分が50Ωより大きい場合でもスミスチャート上での整合の軌跡を比較的短くでき、整合できる帯域が狭くならない。   According to the antenna module of the eleventh aspect, both the inductor and the capacitor, which are elements constituting the matching circuit, can be varied, and the impedance matching range can be made wider than that of the conventional automatic matching circuit. Also, since a variable phase shifter is not used, if a π-type or T-type matching circuit is configured with a variable inductor and variable capacitor, even if the resistance component of the input impedance of the antenna is greater than 50Ω, the matching locus on the Smith chart is displayed. It can be made relatively short and the matching band is not narrowed.

また、可変インダクタと可変キャパシタはMEMSによって構成されるので挿入ロスが小さいので、効率的な送受信が可能となる。更にMEMSによって微細なインダクタとキャパシタを実現できるため整合回路をアンテナ裏面へも実装でき、アンテナモジュールの小型化が可能となる。更にMEMSによる可変キャパシタは高周波信号を良好に遮断できることから、100GHz程度の信号に対しても良好な可変容量として機能し、ミリ波領域まで整合できる回路を構成できる。   In addition, since the variable inductor and the variable capacitor are configured by MEMS, the insertion loss is small, so that efficient transmission / reception is possible. Furthermore, since a fine inductor and capacitor can be realized by MEMS, the matching circuit can be mounted on the back surface of the antenna, and the antenna module can be miniaturized. Furthermore, since the variable capacitor by MEMS can cut off a high frequency signal satisfactorily, it functions as a good variable capacitor even for a signal of about 100 GHz, and a circuit capable of matching to the millimeter wave region can be configured.

請求項12記載のアンテナモジュールによれば、スパイラルインダクタを通過する磁束やスパイラルインダクタから漏れる磁束を大きく変えるできる。そのためインダクタンスの大きな可変範囲を実現できる。   According to the antenna module of the twelfth aspect, the magnetic flux passing through the spiral inductor and the magnetic flux leaking from the spiral inductor can be greatly changed. Therefore, a variable range with a large inductance can be realized.

請求項13記載のアンテナモジュールによれば、第1のインダクタと第2のインダクタの距離を可変する構造を有するため、第1のインダクタと第2のインダクタの距離が近接すると、第2のインダクタで作られた磁束が送信あるいは受信される高周波信号が通る、つまり整合回路の構成要素である第1のインダクタを通るようになり、第1のインダクタと第2のインダクタの相互作用が大きくなり、見かけ上第1のインダクタのインダクタンスが増加する。一方第1のインダクタと第2のインダクタの距離を離すと第1のインダクタと第2のインダクタの相互作用が小さくなり、見かけ上第1のインダクタのインダクタンスが低下する。   According to the antenna module of the thirteenth aspect, since the distance between the first inductor and the second inductor is variable, when the distance between the first inductor and the second inductor is close, the second inductor The generated magnetic flux is transmitted or received through a high-frequency signal, that is, through the first inductor that is a component of the matching circuit, and the interaction between the first inductor and the second inductor is increased, and the apparent The inductance of the upper first inductor increases. On the other hand, when the distance between the first inductor and the second inductor is increased, the interaction between the first inductor and the second inductor is reduced, and the inductance of the first inductor is apparently reduced.

このように第1のインダクタと第2のインダクタの距離を制御することで相互結合の大きさを効率的に変化させることができる。そのため整合回路の構成要素である第1のインダクタのインダクタンスを広い範囲で制御することができる。   Thus, the magnitude of mutual coupling can be efficiently changed by controlling the distance between the first inductor and the second inductor. Therefore, the inductance of the first inductor that is a component of the matching circuit can be controlled in a wide range.

請求項14記載のアンテナモジュールによれば、第1の基板に前記のアンテナアレイと第1のスイッチがあり、第2の基板に前記の整合回路と第2のスイッチがあり、第1の基板と第2の基板は積層されている。   The antenna module according to claim 14, wherein the antenna array and the first switch are provided on a first board, the matching circuit and the second switch are provided on a second board, and the first board and The second substrate is laminated.

一般にMEMSによるスイッチ,可変キャパシタ,可変インダクタの大きさは1mm□以下である。一方アンテナアレイの大きさは数mm□以上になる場合が多いので、第1の基板にアンテナアレイと第1のスイッチを設け、第2の基板に整合回路と第2のスイッチを設け、第1の基板と第2の基板を積層すると、第2の基板上でアンテナアレイの占有面積に相当するエリア内に整合回路や第2のスイッチを全て集積することができ、アンテナモジュールを小型化できる。   In general, the size of a MEMS switch, variable capacitor, and variable inductor is 1 mm □ or less. On the other hand, since the size of the antenna array is often several mm □ or more, the antenna array and the first switch are provided on the first substrate, and the matching circuit and the second switch are provided on the second substrate. When the substrate and the second substrate are stacked, the matching circuit and the second switch can be integrated in an area corresponding to the area occupied by the antenna array on the second substrate, and the antenna module can be downsized.

請求項15記載のアンテナモジュールによれば、第1の基板がガラス基板であり、ガラス基板はMEMSプロセスが行える基板であり、かつ誘電正接が低いことから、損失の小さいアンテナモジュールを形成できる。またガラス材料は低コストであるため、アンテナモジュールのコストを低減できる。   According to the antenna module of the fifteenth aspect, since the first substrate is a glass substrate, and the glass substrate is a substrate capable of performing a MEMS process and has a low dielectric loss tangent, an antenna module with a small loss can be formed. Further, since the glass material is low in cost, the cost of the antenna module can be reduced.

請求項16記載のアンテナモジュールによれば、帯域幅の広いアンテナモジュールを実現する構造を実現でき、請求項17記載のアンテナモジュールによれば、簡単に指向性を持たせるための構造を実現できる。   According to the antenna module of the sixteenth aspect, a structure for realizing an antenna module with a wide bandwidth can be realized, and according to the antenna module according to the seventeenth aspect, a structure for easily giving directivity can be realized.

請求項18記載の無線モジュールによれば、第2の基板にフロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部がある。アンテナモジュールはほぼアンテナアレイで占有面積が決まるため小型である。よってアンテナモジュールを構成する第2の基板にフロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部を設けても、既存の無線モジュールよりも小型化な無線モジュールが実現できる。   According to the radio module of the eighteenth aspect, at least a part of the front end circuit and the baseband circuit is provided on the second substrate. The antenna module is small because the area occupied by the antenna array is almost determined. Therefore, even when at least part of the front-end circuit and the baseband circuit is provided on the second substrate constituting the antenna module, a wireless module that is smaller than the existing wireless module can be realized.

また、アンテナモジュールが多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を持つので、無線モジュールも同じ機能を持つ。そのため1個の無線モジュールで複数の無線規格に対応できる。また指向性も制御できるため、1個の周波数・偏波で用いる場合も、所定の方向に放射パターンを向けることで高い利得を実現でき、良好な送受信が行える。更に電波状況によって周波数,偏波,指向性を切替えることで絶えず良好な送受信を行うことができる。   In addition, since the antenna module has at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control, the wireless module has the same function. Therefore, a single wireless module can support a plurality of wireless standards. In addition, since directivity can also be controlled, a high gain can be realized by directing a radiation pattern in a predetermined direction even when using one frequency / polarized wave, and good transmission / reception can be performed. Furthermore, good transmission and reception can be performed constantly by switching the frequency, polarization, and directivity depending on the radio wave condition.

請求項19記載の無線モジュールによれば、アンテナモジュールまたは無線モジュールに第3の基板が積層されており、かつ第3の基板にはフロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部がある。本発明のアンテナモジュールはほぼアンテナアレイで占有面積が決まるため小型である。よってアンテナモジュールを構成する第2の基板の下方に第3の基板を積層し、フロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部を設けても、既存の無線モジュールよりも小型化な無線モジュールが実現できる。   According to the wireless module of the nineteenth aspect, the third substrate is laminated on the antenna module or the wireless module, and the third substrate includes at least a part of the front end circuit and the baseband circuit. The antenna module of the present invention is small because the occupation area is determined by the antenna array. Therefore, even if a third substrate is stacked below the second substrate constituting the antenna module and at least a part of the front-end circuit and baseband circuit is provided, a wireless module that is smaller than existing wireless modules can be realized. it can.

また、アンテナモジュールが多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を持つので、無線モジュールも同じ機能を持つ。そのため1個の無線モジュールで複数の無線規格に対応できる。また指向性も制御できるため、1個の周波数・偏波で用いる場合も、所定の方向に放射パターンを向けることで高い利得を実現でき、良好な送受信が行える。更に電波状況によって周波数,偏波,指向性を切替えることで絶えず良好な送受信を行うことができる。   In addition, since the antenna module has at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control, the wireless module has the same function. Therefore, a single wireless module can support a plurality of wireless standards. In addition, since directivity can also be controlled, a high gain can be realized by directing a radiation pattern in a predetermined direction even when using one frequency / polarized wave, and good transmission / reception can be performed. Furthermore, good transmission and reception can be performed constantly by switching the frequency, polarization, and directivity depending on the radio wave condition.

請求項20記載の無線システムによれば、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を持つ。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る。また指向性も制御できるため、1個の周波数・偏波で用いる場合も、所定の方向に放射パターンを向けることで高い利得を実現でき、良好な送受信が行える。更に電波状況によって周波数,偏波,指向性を切替えることで絶えず良好な送受信を行うことができる。   The radio system according to claim 20 has at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control. Therefore, a single wireless system can support a plurality of wireless standards. In addition, since directivity can also be controlled, a high gain can be realized by directing a radiation pattern in a predetermined direction even when using one frequency / polarized wave, and good transmission / reception can be performed. Furthermore, good transmission and reception can be performed constantly by switching the frequency, polarization, and directivity depending on the radio wave condition.

請求項21〜23記載の制御方法によれば、多周波対応、偏波切替え、指向性制御の少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法を実現できる。   According to the control method of claims 21 to 23, an antenna module control method having at least two functions of multi-frequency support, polarization switching, and directivity control can be realized.

以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<実施例1>
本発明の実施例1を説明する。
図1−Aは、本発明のアンテナモジュール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。
<Example 1>
A first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1A is a diagram illustrating an example of an antenna module of the present invention. FIG. 4A is a top view and FIG. 4B is a cross-sectional view.

本実施例のアンテナモジュールは周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能を有するアンテナモジュールであり、アンテナモジュールは9個の放射素子(導体)11からなるアンテナアレイと、3個の給電点(給電点A12,給電点B13,給電点C14)と、アンテナの入力ピーダンスを給電線の特性インピーダンスに合わせるため整合回路15と、前記複数の隣接する放射素子11間を相互に接続制御する12個の第1のスイッチ16と、前記3個の給電点を切替える3個の第2のスイッチ17を有している。   The antenna module according to the present embodiment is an antenna module having three functions of frequency switching, polarization switching, and directivity control. The antenna module includes an antenna array including nine radiating elements (conductors) 11 and three power feeds. In order to match the point (feeding point A12, feeding point B13, feeding point C14) and the input impedance of the antenna with the characteristic impedance of the feeding line, the connection between the plurality of adjacent radiating elements 11 is controlled. There are three first switches 16 and three second switches 17 for switching the three feeding points.

なお、整合回路15は、例えば図1−Dに示すように(a)π型、(b)T型、(c)L型のインダクタンスとキャパシタ接続からなり、そのインダクタンスとキャパシタの定数が可変な構成を有している。また、アンテナアレイはマトリックス状に配置された複数の矩形の導体からなるマイクロストリップアンテナアレイである。   The matching circuit 15 includes (a) π-type, (b) T-type, and (c) L-type inductance and capacitor connection as shown in FIG. 1D, for example, and the inductance and the constant of the capacitor are variable. It has a configuration. The antenna array is a microstrip antenna array composed of a plurality of rectangular conductors arranged in a matrix.

アンテナモジュールの構成を詳細に記述すると、比誘電率3.9の石英からなる第1の基板10の下面にCu層からなる地板18が形成されており、地板18の下にはアルミナからなる第2の基板19が積層されている。第1の基板10の上面にはCu層からなる9個の矩形の導体11がマトリックス状に配置されている。9個の導体11は全て外形が同じであり、X方向の長さはW1,Y方向の長さはL1である。   When the configuration of the antenna module is described in detail, a ground plane 18 made of a Cu layer is formed on the lower surface of the first substrate 10 made of quartz having a relative dielectric constant of 3.9, and a second ground made of alumina is formed under the ground plane 18. A substrate 19 is laminated. On the upper surface of the first substrate 10, nine rectangular conductors 11 made of a Cu layer are arranged in a matrix. All nine conductors 11 have the same outer shape, the length in the X direction is W1, and the length in the Y direction is L1.

また、導体11の間にはMEMSスイッチからなる第1のスイッチ16が設けられている。第1のスイッチ16は、詳細には図1−B(a)とその断面図(b)に示すように、上部電極161,下部電極162,上部電極161に接続されたヒンジ163,バイアス電圧を印加するバイアスライン(図示せず)から構成され、上部電極161はヒンジ163によって可動できる構造を持ち、アンテナアレイを構成する9個の導体11は第1のスイッチ16によって各々接続できる構造となっている。   A first switch 16 made of a MEMS switch is provided between the conductors 11. As shown in detail in FIG. 1-B (a) and its cross-sectional view (b), the first switch 16 has a hinge 163 connected to the upper electrode 161, the lower electrode 162, and the upper electrode 161, and a bias voltage. The upper electrode 161 has a structure that can be moved by a hinge 163, and the nine conductors 11 that constitute the antenna array can be connected by the first switch 16. Yes.

具体的に述べると、第1のスイッチ16の上部電極161にバイアスラインからバイアスが印加されると、上部電極161と下部電極162間に静電引力が生じ、上部電極161が下方に動いて導体11と接触し、隣接した導体11間は導通状態となる。   More specifically, when a bias is applied to the upper electrode 161 of the first switch 16 from the bias line, an electrostatic attractive force is generated between the upper electrode 161 and the lower electrode 162, and the upper electrode 161 moves downward to cause a conductor. 11 is in contact with each other and the adjacent conductors 11 become conductive.

一方、上部電極161のバイアスを遮断すると、上下電極間の静電引力が無くなり、上部電極161はヒンジ163の剛性によって上方へ動き、導体11と遮断されて隣接した導体11間は遮断状態となる。なお12個の第1のスイッチ16は外形は全て同じで、第1の基板10上に形成されている。   On the other hand, when the bias of the upper electrode 161 is cut off, the electrostatic attractive force between the upper and lower electrodes disappears, and the upper electrode 161 moves upward due to the rigidity of the hinge 163 and is cut off from the conductor 11 and the adjacent conductors 11 are cut off. . The twelve first switches 16 have the same outer shape and are formed on the first substrate 10.

また、9個の導体のうち3個の導体には各々給電点A12〜C14が設けられており、各給電点は第1の基板10、第2の基板19を貫通したビアによって、第2の基板19上に形成された第2のスイッチ17に接続され、その後1個の整合回路15に接続されて給電される構造となっている。   Further, three of the nine conductors are provided with feeding points A12 to C14, respectively, and each feeding point is connected to the second substrate 19 by a via penetrating the first substrate 10 and the second substrate 19, and the second feeding point A12 to C14. It is connected to the second switch 17 formed on the substrate 19 and then connected to one matching circuit 15 to supply power.

第2のスイッチ17も第1のスイッチ16と同様の構成を有し、MEMSスイッチを備え、上部電極171,下部電極172,上部電極171に接続されたヒンジ,バイアスラインから構成され、上部電極171はヒンジによって可動して給電点を切替える。なお、図では第2のスイッチの上部電極は下部電極より下にあるが、本明細書では可動側の電極を上部電極と呼ぶことにする。   The second switch 17 has the same configuration as the first switch 16 and includes a MEMS switch. The second switch 17 includes an upper electrode 171, a lower electrode 172, a hinge connected to the upper electrode 171, and a bias line. Moves by a hinge to switch the feeding point. In the figure, the upper electrode of the second switch is located below the lower electrode, but in this specification, the movable electrode is referred to as the upper electrode.

第2のスイッチ17の上部電極171にバイアスラインからバイアスが印加されると、上部電極171と下部電極172間に静電引力が生じ、上部電極171が上方に動いて給電線20と接触し、所望の給電点を選択できる。図1−Cは、その様子を示す図である。   When a bias is applied to the upper electrode 171 of the second switch 17 from the bias line, an electrostatic attractive force is generated between the upper electrode 171 and the lower electrode 172, and the upper electrode 171 moves upward to come into contact with the feeder line 20, A desired feeding point can be selected. FIG. 1-C is a diagram showing this state.

また、上部電極171のバイアスを遮断すると、上下電極間の静電引力が無くなり、上部電極171はヒンジの剛性によって下方へ動き、給電線20と遮断される。その場合は別の給電点と接続された別の第2のスイッチを導通状態にすることにより別の給電点が選択できる。   When the bias of the upper electrode 171 is cut off, the electrostatic attractive force between the upper and lower electrodes disappears, and the upper electrode 171 moves downward due to the rigidity of the hinge and is cut off from the power supply line 20. In that case, another feeding point can be selected by bringing another second switch connected to another feeding point into a conductive state.

なお、給電点A12は第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の矩形の放射素子のうち、Y方向の直線偏波を放射する共振長の異なる3つの放射素子(放射素子A〜C、図2で詳細を説明)に用いられる給電点であり、3つの放射素子A〜Cの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある。   The feeding point A12 includes three radiating elements (radiating elements) having different resonance lengths that radiate linearly polarized waves in the Y direction among a plurality of rectangular radiating elements formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 16. This is a feeding point used for the elements A to C, the details of which will be described with reference to FIG. 2, and is on the vertical line of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the three radiating elements A to C.

給電点B13は、第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の矩形の放射素子のうち、X方向の直線偏波を放射する共振長の異なる3つの放射素子(放射素子D〜F、図3で詳細を説明)に用いられる給電点であり、3つの放射素子D〜Fの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある。   The feeding point B13 includes three radiating elements (radiating elements) having different resonance lengths that radiate linearly polarized waves in the X direction among a plurality of rectangular radiating elements formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 16. D to F, the details of which are used in FIG. 3), which are on the perpendicular line of the midpoint of the side perpendicular to the excitation direction of the three radiating elements D to F.

給電点C14は、第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の長方形の放射素子のうち、同じ旋回方向の楕円偏波を放射する共振長の異なる3つの放射素子(放射素子G〜I、図4で詳細を説明)に用いられる給電点であり、3つの放射素子G〜Iの対角線上にある。   The feeding point C14 includes three radiating elements having different resonance lengths (radiation) that radiate elliptically polarized waves in the same turning direction among a plurality of rectangular radiating elements formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 16. This is a feeding point used for the elements G to I, the details of which are shown in FIG.

また、整合回路15はMEMSによる可変インダクタと可変キャパシタをπ型に組み合わせた回路からなり、定数が可変できる構造となっている。
なお、本実施例では第2のスイッチ17、整合回路15、給電線20は全て第2の基板19に形成されているものとする。
The matching circuit 15 is a circuit in which a MEMS variable inductor and a variable capacitor are combined in a π type, and has a structure in which the constant can be varied.
In this embodiment, it is assumed that the second switch 17, the matching circuit 15, and the feeder line 20 are all formed on the second substrate 19.

次に、マルチバンド及び偏波切替えに対応する場合の第1のスイッチ、第2のスイッチの動作について詳しく説明する。   Next, the operation of the first switch and the second switch when dealing with multiband and polarization switching will be described in detail.

本発明のアンテナでは、9個の導体11からアレイアンテナが構成されており、第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって複数の共振長の異なる矩形の放射素子を形成できる構造を持ち、同じ偏波を放射する場合は、前記第2のスイッチ17によって複数の給電点から同一の給電点が選択され、更に定数(キャパシタの容量やインダクターのインダクタンス)が可変できる整合回路15が設けられているため、第1のスイッチ16の導通、遮断状態の組み合わせによって形成される前記放射素子の入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスと整合できることが特徴である。   In the antenna of the present invention, an array antenna is constituted by nine conductors 11, and has a structure that can form a plurality of rectangular radiating elements having different resonance lengths by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 16. When the same polarized wave is radiated, the second switch 17 selects the same feeding point from a plurality of feeding points, and further includes a matching circuit 15 that can change a constant (capacitor capacity and inductor inductance). Therefore, the input impedance of the radiating element formed by the combination of the conduction and cutoff states of the first switch 16 can be matched with the characteristic impedance of the feeder line.

より詳細に記述すると、励振方向の同じ直線偏波を放射する場合は、3個の給電点から第1のスイッチ16の導通によって形成された矩形の放射素子の励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある同一の給電点が第2のスイッチ17によって選択される。   More specifically, when the linearly polarized wave having the same excitation direction is radiated, the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the rectangular radiating element formed by the conduction of the first switch 16 from the three feeding points The same feeding point on the vertical line is selected by the second switch 17.

また、同じ旋回方向の楕円偏波を放射する場合は、3個の給電点A12〜C14から、第1のスイッチ16の導通によって形成された長方形の放射素子の対角線上にある同一の給電点を第2のスイッチ17によって選択される。   In addition, when radiating elliptically polarized waves in the same turning direction, the same feeding point on the diagonal line of the rectangular radiating element formed by the conduction of the first switch 16 from the three feeding points A12 to C14. It is selected by the second switch 17.

例えば、Y方向の直線偏波を放射する場合について図2を用いて説明する。第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される矩形の放射素子のうち、給電点A12を含みX方向1個とY方向1個の導体からなる矩形の放射素子A、給電点A12を含みX方向3個とY方向2個の導体からなる矩形の放射素子B、給電点A12を含みX方向3個とY方向3個の導体からなる矩形の放射素子Cを考える。   For example, the case of emitting linearly polarized waves in the Y direction will be described with reference to FIG. Among the rectangular radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch 16, the rectangular radiating element A including the feeding point A12 and including one conductor in the X direction and one conductor in the Y direction, the feeding point A12. A rectangular radiating element B including three conductors in the X direction and two Y directions, and a rectangular radiating element C including three conductors in the X direction and three Y directions including the feeding point A12 are considered.

3個の給電点のうち、給電点A12は、図示された導体のX方向の辺の中点の垂線上、つまりX方向1個とY方向1個の導体からなる矩形の放射素子AのX方向の辺(つまりW1)の中点の垂線上に設け、給電点B13は、9個の導体のうち任意の1個の導体のY方向の辺の中点の垂線上に設け、給電点C14は9個の導体のうち任意の1個の導体の対角線上に設けるものとする。   Of the three feeding points, the feeding point A12 is on the perpendicular of the midpoint of the X-direction side of the illustrated conductor, that is, the X of the rectangular radiating element A composed of one conductor in the X direction and one conductor in the Y direction. The feed point B13 is provided on the perpendicular of the midpoint of the Y direction side of any one conductor among the nine conductors, and is provided on the perpendicular of the midpoint of the direction side (that is, W1). Is provided on the diagonal of any one of the nine conductors.

第1のスイッチ16の導通/遮断の組み合わせによって形成される3つの放射素子の大きさについて考えると、放射素子A,B,Cの励振方向の長さ(つまりY方向の長さ)はL1,L2,L3であるため、放射素子AはL1を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Bは 概ねL2を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Cは概ねL3を半波長とする放射素子として動作する。厳密には放射素子B,Cは放射素子内部にある4つの第1のスイッチで囲まれた開口がインダクタンス成分として寄与するため、L2, L3は半波長からずれる。   Considering the size of the three radiating elements formed by the combination of conduction / cutoff of the first switch 16, the length of the radiating elements A, B, C in the excitation direction (that is, the length in the Y direction) is L1, Since L2 and L3, the radiating element A operates as a radiating element having L1 as a half wavelength, the radiating element B operates as a radiating element having approximately L2 as a half wavelength, and the radiating element C has approximately L3 as a half wavelength. Operating as a radiating element. Strictly speaking, in the radiating elements B and C, the opening surrounded by the four first switches inside the radiating element contributes as an inductance component, so that L2 and L3 deviate from a half wavelength.

放射素子A,B,Cの励振方向と直交する辺の長さ(つまりX方向の長さ)は、放射素子AではW1、放射素子B,CはW3となる。   The length of the side perpendicular to the excitation direction of the radiating elements A, B, and C (that is, the length in the X direction) is W1 for the radiating element A, and W3 for the radiating elements B and C.

また、9個の導体11と12個の第1のスイッチ16の外形は各々同じであることから、放射素子Aの励振方向と直交する辺(つまりW1)の中点の垂線、放射素子Bの励振方向と直交する辺(つまりW3)の中点の垂線、放射素子Cの励振方向と直交する辺(つまりW3)の中点の垂線は全て一致することになる。   Further, since the outer shapes of the nine conductors 11 and the twelve first switches 16 are the same, the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element A (that is, W1), the radiating element B The perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction (ie, W3) and the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element C (ie, W3) all coincide.

ここで、給電点A12は放射素子AのX方向の辺(つまりW1)の中点の垂線上に設けられており、X方向が励振方向と直交する方向と一致することから、給電点A12は放射素子Aの励振方向と直交する辺の中点の垂線上に設けられていることになる。   Here, the feeding point A12 is provided on the vertical line of the midpoint of the side in the X direction of the radiating element A (that is, W1), and the X direction coincides with the direction orthogonal to the excitation direction. It is provided on the perpendicular line of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element A.

また、放射素子Aの励振方向と直交する辺の中点の垂線と、放射素子B,Cの励振方向と直交する辺の中点の垂線は共通であるので、給電点A12は放射素子B,Cに対しても励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあることになる。   Further, since the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element A and the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating elements B and C are common, the feeding point A12 is the radiating element B, It is on the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction with respect to C.

よって、第1のスイッチ16を全て遮断して放射素子Aを形成し、給電点A12に接続された第2のスイッチ17を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点A12を選択した場合、給電点A12は放射素子Aの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあるため、Y方向の直線偏波と直交する偏波を効率的に抑制して良好な直線偏波を放射できる。   Therefore, all the first switches 16 are cut off to form the radiating element A, the second switch 17 connected to the feeding point A12 is turned on, and the other second switches 17 are cut off to turn off the feeding point A12. When selected, the feed point A12 is on the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element A, and therefore, the polarization orthogonal to the linear polarization in the Y direction is efficiently suppressed and a good linear polarization is achieved. Can emit waves.

また、放射素子Aの入力インピーダンスが給電線20の特性インピーダンスと異なった場合においても、放射素子Aは第2のスイッチ17を介して構成要素であるキャパシタの容量やインダクタのインダクタンスなどの定数が可変できる整合回路15と接続されているので、整合回路15の定数を適切に選ぶことによって放射素子Aの入力インピーダンスを給電線20の特性インピーダンスとマッチングさせることができる。   Even when the input impedance of the radiating element A is different from the characteristic impedance of the feeder line 20, the constant of the radiating element A such as the capacitance of the capacitor and the inductance of the inductor can be changed via the second switch 17. Since the matching circuit 15 is connected, the input impedance of the radiating element A can be matched with the characteristic impedance of the feeder line 20 by appropriately selecting the constant of the matching circuit 15.

また、第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって放射素子Bを形成し、給電点A12に接続された第2のスイッチ17を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点A12を選択した場合、給電点A12は放射素子Bの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあるため、Y方向の直線偏波と直交する偏波を効率的に抑制して良好な直線偏波を放射できる。   Further, the radiating element B is formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 16, the second switch 17 connected to the feeding point A12 is turned on, and the other second switch 17 is cut off to feed power. When the point A12 is selected, the feeding point A12 is on the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element B, and therefore, the polarization orthogonal to the linear polarization in the Y direction is efficiently suppressed and good Can radiate simple linearly polarized waves.

また、放射素子Bは、放射素子Aとインセット給電される位置が異なるため、放射素子Bは放射素子Aと異なる入力インピーダンスを持つが、放射素子Bも第2のスイッチ17を介して上記定数が可変できる整合回路15と接続されているので、整合回路15の定数を適切に選ぶことによって放射素子Bの入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   Further, since the radiating element B has a different input impedance from that of the radiating element A, the radiating element B has an input impedance different from that of the radiating element A. Therefore, the input impedance of the radiating element B can be matched with the characteristic impedance of the feeder line by appropriately selecting the constant of the matching circuit 15.

更に、第1のスイッチ16を全て導通して放射素子Cを形成し、給電点A12に接続された第2のスイッチ17を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点A12を選択した場合、給電点A12は放射素子Cの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあるため、Y方向の直線偏波と直交する偏波を効率的に抑制して良好な直線偏波を放射できる。   Further, the first switch 16 is all turned on to form the radiating element C, the second switch 17 connected to the feeding point A12 is turned on, the other second switch 17 is cut off, and the feeding point A12 is turned off. When selected, the feed point A12 is on the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element C. Therefore, the polarization orthogonal to the linearly polarized wave in the Y direction is efficiently suppressed to achieve a good linear polarization. Can emit waves.

また、放射素子Cは、放射素子A,Bとインセット給電される位置が異なるため、放射素子Cは放射素子A,Bと異なる入力インピーダンスを持つが、放射素子Cも第2のスイッチ17を介して定数が可変できる整合回路15と接続されているので、整合回路15の定数を適切に選ぶことによって放射素子Cの入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングすることができる。   Further, since the radiating element C has a different input impedance from the radiating elements A and B, the radiating element C has an input impedance different from that of the radiating elements A and B. Therefore, the input impedance of the radiating element C can be matched with the characteristic impedance of the feeder line by appropriately selecting the constant of the matching circuit 15.

次に、X方向の直線偏波を放射する場合について図3を用いて説明する。
第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される矩形の放射素子のうち、給電点B13を含みX方向1個とY方向1個の導体からなる矩形の放射素子D、給電点B13を含みX方向2個とY方向3個の導体からなる矩形の放射素子E、給電点B13を含みX方向3個とY方向3個の導体からなる矩形の放射素子Fを考える。
Next, the case of emitting linearly polarized waves in the X direction will be described with reference to FIG.
Among the rectangular radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch 16, the rectangular radiating element D including the feeding point B13 and including one conductor in the X direction and one conductor in the Y direction, the feeding point B13. A rectangular radiating element E including two conductors in the X direction and three in the Y direction, and a rectangular radiating element F including three feeders in the X direction and three in the Y direction including the feeding point B13 are considered.

給電点についてみると、図2と同様に、給電点A12は9個の導体のうち任意の1個の導体のX方向の辺の中点の垂線上、給電点B13は図示された導体のY方向の辺(つまりL1)の中点の垂線上、つまりX方向1個とY方向1個の導体からなる矩形の放射素子DのY方向の辺(つまりL1)の中点の垂線上に設け、給電点C14は9個の導体のうち任意の1個の導体の対角線上に設けている。   As for the feeding point, as in FIG. 2, the feeding point A12 is on the vertical line of the midpoint of the X direction of any one of the nine conductors, and the feeding point B13 is the Y of the conductor shown in the figure. Provided on the perpendicular of the midpoint of the direction side (ie, L1), that is, on the perpendicular of the midpoint of the side in the Y direction (ie, L1) of the rectangular radiating element D composed of one conductor in the X direction and one conductor in the Y direction. The feeding point C14 is provided on the diagonal line of any one of the nine conductors.

第1のスイッチ16の導通/遮断の組み合わせによって形成される3つの放射素子の大きさについて考えると、放射素子D,E,Fの励振方向の長さ(つまりX方向の長さ)はW1,W2,W3であるため、放射素子DはW1を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Eは 概ねW2を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Fは概ねW3を半波長とする放射素子として動作する。   Considering the size of the three radiating elements formed by the conduction / cutoff combination of the first switch 16, the length of the radiating elements D, E, F in the excitation direction (that is, the length in the X direction) is W1, Since W2 and W3, the radiating element D operates as a radiating element having W1 as a half wavelength, the radiating element E operates as a radiating element having W2 as a half wavelength, and the radiating element F generally has W3 as a half wavelength. Operating as a radiating element.

厳密には放射素子E,Fは放射素子内部にある4つの第1のスイッチ16で囲まれた開口がインダクタンス成分として寄与するため、W2, W3は半波長からずれる。   Strictly speaking, in the radiating elements E and F, the opening surrounded by the four first switches 16 inside the radiating element contributes as an inductance component, so that W2 and W3 deviate from a half wavelength.

放射素子D〜Fの励振方向と直交する辺の長さ(つまりY方向の長さ)は、放射素子DではL1、放射素子E,FはL3となる。   The length of the side perpendicular to the excitation direction of the radiating elements D to F (that is, the length in the Y direction) is L1 for the radiating element D, and L3 for the radiating elements E and F.

また、9個の導体11と12個の第1のスイッチ16の外形は各々同じであることから、図2と同様に放射素子Dの励振方向と直交する辺(つまりL1)の中点の垂線、放射素子Eの励振方向と直交する辺(つまりL3)の中点の垂線、放射素子Fの励振方向と直交する辺(つまりL3)の中点の垂線は全て一致することになる。   Since the nine conductors 11 and the twelve first switches 16 have the same external shape, the perpendicular to the midpoint of the side perpendicular to the excitation direction of the radiating element D (that is, L1) is the same as in FIG. The perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element E (ie, L3) and the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the radiating element F (ie, L3) all coincide.

よって、X方向の直線偏波を放射する場合、給電点B13は矩形の放射素子D〜Fの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあることになる。   Therefore, when the linearly polarized wave in the X direction is radiated, the feeding point B13 is on the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the rectangular radiating elements D to F.

よって、第1のスイッチ16を導通/遮断状態の組み合わせによって放射素子D,E,Fを各々形成し、給電点B13に接続された第2のスイッチ17を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点B13を選択した場合、給電点B13は放射素子D,E,Fの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあるため、X方向の直線偏波と直交する偏波を効率的に抑制して良好な直線偏波を放射できる。   Accordingly, the radiating elements D, E, and F are respectively formed by combining the first switch 16 with the conduction / cutoff state, the second switch 17 connected to the feeding point B13 is conducted, and the other second switch 17 is established. Is selected and the feed point B13 is selected, the feed point B13 is on the perpendicular of the midpoint of the side perpendicular to the excitation direction of the radiating elements D, E, F. Waves can be suppressed efficiently and good linearly polarized waves can be emitted.

また、放射素子D,E,Fの入力インピーダンスが給電線の特性インピーダンスと異なった場合においても、放射素子D,E,Fは第2のスイッチ17を介して定数が可変できる整合回路15と接続されているので、整合回路15の定数を適切に選ぶことにより放射素子D,E,Fの入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングすることができる。   Further, even when the input impedances of the radiating elements D, E, and F are different from the characteristic impedance of the feeder line, the radiating elements D, E, and F are connected to the matching circuit 15 whose constant can be varied via the second switch 17. Therefore, the input impedance of the radiating elements D, E, and F can be matched with the characteristic impedance of the feeder line by appropriately selecting the constant of the matching circuit 15.

次に、楕円偏波を放射する場合について、図4を用いて説明する。
第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される矩形の放射素子のうち、給電点C14を含みX方向1個とY方向1個の導体からなる長方形の放射素子G、給電点C14を含みX方向2個とY方向2個の導体からなる長方形の放射素子H、給電点C14を含みX方向3個とY方向3個の導体からなる長方形の放射素子Iを考える。
Next, the case of radiating elliptically polarized waves will be described with reference to FIG.
Of the rectangular radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch, the rectangular radiating element G and the feeding point C14 including one feeding point C14 and one conductor in the X direction including the feeding point C14. Consider a rectangular radiating element H that includes two conductors in the X direction and two conductors in the Y direction, and a rectangular radiating element I that includes three conductors in the X direction and three conductors in the Y direction, including the feeding point C14.

また、給電点A12は9個の導体のうち任意の1個の導体のX方向の辺の中点の垂線上、給電点B13は9個の導体のうち任意の1個の導体のY方向の辺の中点の垂線上に設け、給電点C14は図示された導体の導体の対角線上、つまりX方向1個とY方向1個の導体からなる長方形の放射素子Gの対角線上に設けている。   Further, the feeding point A12 is on the perpendicular of the midpoint of the side in the X direction of any one of the nine conductors, and the feeding point B13 is in the Y direction of any one of the nine conductors. The feeding point C14 is provided on the diagonal of the conductor of the illustrated conductor, that is, on the diagonal of the rectangular radiating element G composed of one conductor in the X direction and one conductor in the Y direction. .

マイクロストリップアンテナを対角線上から給電すると、マイクロストリップアンテナの直交する2辺を各々共振長とする2つモードが励振される。アンテナの外形を長方形にすると2つのモードに位相差が生じ楕円偏波が放射される。本実施例の放射素子Gは外形が長方形で対角線上から給電されているため、楕円偏波を放射する。   When the microstrip antenna is fed diagonally, two modes are excited with resonance lengths at two orthogonal sides of the microstrip antenna. If the outer shape of the antenna is rectangular, a phase difference occurs between the two modes, and elliptically polarized waves are radiated. Since the radiating element G of the present embodiment has a rectangular outer shape and is fed from a diagonal line, it radiates elliptically polarized waves.

第1のスイッチ6の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される3つの長方形の放射素子の大きさについて考えると、放射素子G,H,IのY方向の長さはL1,L2,L3であり、X方向の長さはW1,W2,W3となる。   Considering the size of the three rectangular radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 6, the lengths of the radiating elements G, H, and I in the Y direction are L1, L2, and L3. The lengths in the X direction are W1, W2, and W3.

また、9個の導体と12個の第1のスイッチの外形は各々同じであることから、放射素子Gの対角線、放射素子Hの対角線、放射素子Iの対角線は1本のライン上に乗る。   Further, since the nine conductors and the twelve first switches have the same external shape, the diagonal line of the radiating element G, the diagonal line of the radiating element H, and the diagonal line of the radiating element I are on one line.

ここで、給電点C14はX方向1個とY方向1個の導体からなる長方形の放射素子Gの対角線上に設けられているので、長方形の放射素子H,Iに対しても給電点C14は各々の対角線上に設けられていることになる。   Here, since the feeding point C14 is provided on the diagonal line of the rectangular radiating element G composed of one conductor in the X direction and one conductor in the Y direction, the feeding point C14 is also provided for the rectangular radiating elements H and I. It is provided on each diagonal line.

よって、第1のスイッチ16を導通/遮断状態の組み合わせによって放射素子G,H,Iを各々形成し、給電点C14に接続された第2のスイッチ16を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点C14を選択した場合、給電点C14は放射素子G,H,Iの対角線上にあるため同じ旋回方向の楕円偏波を放射できる。   Therefore, the radiating elements G, H, and I are respectively formed by combining the first switch 16 with the conduction / cutoff state, the second switch 16 connected to the feeding point C14 is turned on, and the other second switch 17 is turned on. When the feeding point C14 is selected by shutting off, the feeding point C14 is on the diagonal line of the radiating elements G, H, and I, and thus can emit elliptically polarized waves in the same turning direction.

また、放射素子G,H,Iの入力インピーダンスが給電線20の特性インピーダンスと異なった場合においても、放射素子G,H,Iは第2のスイッチ17を介して定数が可変できる整合回路15と接続されているので、整合回路15の定数を適切に選ぶことによって放射素子G,H,Iの入力インピーダンスを給電線20の特性インピーダンスとマッチングさせることができる。   Further, even when the input impedances of the radiating elements G, H, and I are different from the characteristic impedance of the feeder line 20, the radiating elements G, H, and I are connected to the matching circuit 15 whose constant can be changed via the second switch 17. Since they are connected, the input impedance of the radiating elements G, H, and I can be matched with the characteristic impedance of the feeder line 20 by appropriately selecting the constant of the matching circuit 15.

なお、第1のスイッチ16の接続によって形成される長方形の放射素子のX方向の長さとY方向の長さを適切に調整し、2つのモードの位相差を90度とすると円偏波が放射できる。   Note that when the length in the X direction and the length in the Y direction of the rectangular radiating element formed by the connection of the first switch 16 are appropriately adjusted and the phase difference between the two modes is 90 degrees, circularly polarized light is radiated. it can.

以上のように、本実施例のアンテナモジュールでは、異なる共振長でかつ同じ偏波面を持つ3つの矩形ないし長方形の放射素子は共通の給電点を用いることができるため、特許文献4(USP6198438)と比較して給電点の数を少なくできる。そのためより多くのマルチバンドに対応できる。   As described above, in the antenna module of the present embodiment, a common feeding point can be used for three rectangular or rectangular radiating elements having different resonance lengths and the same polarization plane, and therefore, as disclosed in Patent Document 4 (USP6198438). In comparison, the number of feeding points can be reduced. Therefore, it can cope with more multibands.

また、第2のスイッチ17によって給電点を切替えることによって、2方向の直線偏波と楕円偏波をマルチバンドの機能を維持したまま切替えることが可能となる。   Further, by switching the feeding point with the second switch 17, it is possible to switch between two directions of linearly polarized waves and elliptically polarized waves while maintaining the multiband function.

更に、定数が可変できる整合回路15を有しているため、第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される矩形または長方形の放射素子の入力インピーダンスを給電線20の特性インピーダンスとマッチングでき、効率的に送受信が可能となる。   Further, since the matching circuit 15 having a variable constant is provided, the input impedance of the rectangular or rectangular radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 16 is matched with the characteristic impedance of the feeder line 20. Can be efficiently transmitted and received.

更に、第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される矩形ないし長方形の放射素子はマイクロストリップアンテナ構造を取っているため、アンテナモジュールを低姿勢化(平面化)できる。加えて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によって励振でき、フロントエンド回路との接続が容易である。   Furthermore, since the rectangular or rectangular radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch 16 has a microstrip antenna structure, the antenna module can be lowered (planarized). In addition, it can be excited by an unbalanced current such as a microstrip line or a coplanar line, and can be easily connected to a front-end circuit.

なお、上述した図1〜4では9個の導体、及び12個の第1のスイッチの外形を各々同じとしたが、アンテナアレイを構成する導体は外形が矩形であれば異なっていても構わず、第1のスイッチ16の導通によって形成された複数の矩形の放射素子が励振方向の同じ直線偏波を放射する場合、その給電点が複数の矩形の放射素子の励振方向と直交する辺の中点の垂線上にあるように1個設けられ、また第1のスイッチ16の導通によって形成された複数の長方形の放射素子が同じ旋回方向の楕円偏波を放射する場合は、その給電点が複数の長方形の放射素子の対角線上に1個設けられるようになっていればよい。   In FIGS. 1 to 4 described above, the nine conductors and the twelve first switches have the same outer shape, but the conductors constituting the antenna array may be different as long as the outer shape is rectangular. When the plurality of rectangular radiating elements formed by the conduction of the first switch 16 radiate the same linearly polarized wave in the excitation direction, the feeding point is in the side perpendicular to the excitation direction of the plurality of rectangular radiating elements. When a plurality of rectangular radiating elements provided so as to lie on the vertical line of the point and radiating elliptically polarized waves in the same turning direction when a plurality of rectangular radiating elements formed by conduction of the first switch 16 radiate, It is sufficient that one rectangular radiation element is provided on the diagonal line.

また、本実施例では、9個の導体と3個の給電点によって3個の偏波と3個の周波数に対応できる構造を示したが、マトリックス状に配置された矩形の導体の数を多くすると、更に多くのバンドに適用できるようになる。   In the present embodiment, a structure capable of supporting three polarized waves and three frequencies by using nine conductors and three feeding points is shown. However, the number of rectangular conductors arranged in a matrix is increased. Then, it becomes possible to apply to more bands.

また、本実施例では、Y方向の3つの直線偏波は給電点A12から給電し、X方向の3つの直線偏波は給電点B13から給電し、3つの楕円偏波は給電点C14から給電される構造となっているが、マトリックス状に配置された導体数が非常に多くなると、同じ偏波面の放射素子全てを1個の給電点から給電すると整合回路の定数可変範囲が非常に広くなり、現実的ではない。   In this embodiment, the three linearly polarized waves in the Y direction are fed from the feeding point A12, the three linearly polarized waves in the X direction are fed from the feeding point B13, and the three elliptically polarized waves are fed from the feeding point C14. However, if the number of conductors arranged in a matrix becomes very large, the constant variable range of the matching circuit becomes very wide if all the radiation elements with the same polarization plane are fed from one feeding point. Is not realistic.

そのような場合は、第1のスイッチ16の導通によって形成され、同じ励振方向の直線偏波を放射する複数の矩形の放射素子をある程度の周波数範囲でブロック化し、そのブロック内に入る複数の矩形の放射素子に対して励振方向と直交する辺の中点の垂線上に1個の給電点の設け、異なるブロックでは該当するブロック内に入る複数の矩形の放射素子に対し励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある前記と異なる1個の給電点を設け、同じ直線偏波をもつ電波を放射する場合も第2のスイッチによって給電点を切替えればよい。   In such a case, a plurality of rectangular radiating elements that are formed by conduction of the first switch 16 and radiate linearly polarized waves in the same excitation direction are blocked in a certain frequency range, and a plurality of rectangles that fall within the block are included. For one radiating element, one feeding point is provided on the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction, and for different blocks, the sides orthogonal to the excitation direction for a plurality of rectangular radiating elements that fall within the corresponding block When a single feed point different from the above is provided on the vertical line of the center point and a radio wave having the same linear polarization is radiated, the feed point may be switched by the second switch.

また、楕円偏波を放射する場合も、前記と同様に第1のスイッチの導通によって形成され、同じ旋回方向の楕円偏波を放射する複数の長方形の放射素子をある程度の周波数範囲でブロック化し、そのブロック内に入る複数の長方形の放射素子に対し対角線上に1個の給電点の設け、異なるブロックでは該当するブロック内に入る複数の長方形の放射素子に対し対角線上にある前記と異なる1個の給電点を設け、同じ旋回方向の偏波面をもつ電波を放射する場合も第2のスイッチによって給電点を選択すればよい。このような方法によって特許文献4(USP6198438)よりも著しく給電点を少なくでき、非常に多くのバンドに対応可能となる。   Also, when radiating elliptically polarized waves, a plurality of rectangular radiating elements that radiate elliptically polarized waves in the same turning direction are formed in a certain frequency range, as formed by conduction of the first switch as described above, One feeding point is provided on a diagonal line for a plurality of rectangular radiating elements that fall within the block, and one different from the above that is located diagonally for a plurality of rectangular radiating elements that fall within the corresponding block in a different block Even when a radio wave having a plane of polarization in the same turning direction is radiated, the feed point may be selected by the second switch. By such a method, the number of feeding points can be remarkably reduced as compared with Patent Document 4 (USP 6198438), and a very large number of bands can be handled.

次に、指向性を制御する方法について具体的に述べる。
本発明のアンテナモジュールは矩形の導体がマトリックス状に配置されているため、給電される放射素子の周りに第1のスイッチの導通/遮断によって無給電素子を配置することができる。
Next, a method for controlling directivity will be specifically described.
In the antenna module of the present invention, since the rectangular conductors are arranged in a matrix, a parasitic element can be arranged around the radiating element to be fed by conduction / cutoff of the first switch.

指向性を切替える手段としては、給電素子の形状と無給電素子の形状を変える方法、給電素子の周りに配置した無給電素子に可変リアクタンスを装荷する方法、無給電素子を地板と短絡する方法が知られおり、本発明のアンテナモジュールも前述の方法が採用できる。   As a means for switching the directivity, there are a method of changing the shape of the feeding element and the shape of the parasitic element, a method of loading a variable reactance on the parasitic element arranged around the feeding element, and a method of shorting the parasitic element to the ground plane The antenna module of the present invention is known and can adopt the above-described method.

放射素子Dを例に取って指向性を制御する方法を詳細に述べる。
図5は、給電素子の形状と無給電素子の形状を変える方法を説明するための図である。
A method for controlling directivity will be described in detail by taking the radiating element D as an example.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of changing the shape of the feeding element and the shape of the parasitic element.

給電点B13を持つ導体に接続された4個の第1のスイッチ16を全て遮断して矩形の放射素子Dを形成し、給電点B13に接続された第2のスイッチ17を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点B13を選択すると、W1を半波長とするX方向の直線偏波が放射される。   All four first switches 16 connected to the conductor having the feeding point B13 are cut off to form a rectangular radiating element D, the second switch 17 connected to the feeding point B13 is turned on, and the other When the second switch 17 is cut off and the feeding point B13 is selected, a linearly polarized wave in the X direction with W1 as a half wavelength is radiated.

ここで、図5中の一点鎖線で囲まれた3個の導体間を接続する2個の第1のスイッチを導通状態にすると3個の導体からなる無給電子が形成される。無給電素子は放射素子Dよりも励振方向の長さが非常に大きいので、放射素子Dに対して反射器23として動作し、放射素子Dのビームを天頂から+Y方向に傾かせる。図5のように、放射素子Dに接続されていない導体同士を第1のスイッチによって接続して反射器を構成すると、X,Yの2次元で指向性を制御することができる。   Here, when the two first switches that connect the three conductors surrounded by the one-dot chain line in FIG. 5 are turned on, unpaid electrons composed of the three conductors are formed. Since the parasitic element is much longer in the excitation direction than the radiating element D, it operates as a reflector 23 with respect to the radiating element D, and tilts the beam of the radiating element D in the + Y direction from the zenith. As shown in FIG. 5, if the reflector is configured by connecting conductors not connected to the radiating element D by the first switch, the directivity can be controlled in two dimensions of X and Y.

図6は、給電素子の周りに配置した無給電素子に可変リアクタンスを装荷して指向性を制御する方法を説明するための図である。
給電点B13を持つ導体11に接続された4個の第1のスイッチ16を全て遮断して矩形の放射素子Dを形成し、給電点B13に接続された第2のスイッチ17を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点B13を選択すると、W1を半波長とするX方向の直線偏波が放射される。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of controlling directivity by loading a variable reactance to a parasitic element arranged around a feeding element.
All four first switches 16 connected to the conductor 11 having the feeding point B13 are cut off to form a rectangular radiating element D, and the second switch 17 connected to the feeding point B13 is turned on. When the second switch 17 is cut off and the feeding point B13 is selected, linearly polarized waves in the X direction with W1 as a half wavelength are emitted.

また、放射素子DにX方向及びY方向で隣接した4個の導体、つまり図中の一点鎖線で囲まれた4個の導体に可変リアクタンス24を装荷しておく。   Further, the variable reactance 24 is loaded on four conductors adjacent to the radiating element D in the X direction and the Y direction, that is, four conductors surrounded by a one-dot chain line in the drawing.

放射素子Dに対して一方向で隣接した2個の導体に装荷された可変リアクタンス24の一方を誘導性、他方を容量性にすると、放射素子Dの放射パターンは天頂方向から誘導性側の無給電素子側へ傾く。   When one of the variable reactances 24 loaded on two conductors adjacent to the radiating element D in one direction is inductive and the other is capacitive, the radiating pattern of the radiating element D is the non-inductive side from the zenith direction. Tilt toward the feed element.

このように放射素子Dに隣接した導体に可変リアクタンス24を装荷し、放射素子Dに対して一方向で隣接した2個の導体に装荷された可変リアクタンス24の正負を逆にすることによって、X,Yの2次元で指向性を制御することができる。なお、可変リアクタンス24はバラクタやMEMSによる可変キャパシタンタと線路を直列接続することで構成できる。   Thus, by loading the variable reactance 24 on the conductor adjacent to the radiating element D and reversing the sign of the variable reactance 24 loaded on the two conductors adjacent to the radiating element D in one direction, , Y can control the directivity in two dimensions. The variable reactance 24 can be configured by connecting a variable capacitor using a varactor or MEMS and a line in series.

図7は、給電素子の周りに配置した無給電素子を地板と短絡することで指向性を制御する方法を説明するための図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining a method of controlling directivity by short-circuiting a parasitic element arranged around a feeder element with a ground plane.

給電点B13を持つ導体に接続された4個の第1のスイッチ16を全て遮断して矩形の放射素子Dを形成し、給電点B13に接続された第2のスイッチ17を導通し、他の第2のスイッチ17を遮断して給電点B13を選択すると、W1を半波長とするX方向の直線偏波が放射される。   All four first switches 16 connected to the conductor having the feeding point B13 are cut off to form a rectangular radiating element D, the second switch 17 connected to the feeding point B13 is turned on, and the other When the second switch 17 is cut off and the feeding point B13 is selected, a linearly polarized wave in the X direction with W1 as a half wavelength is radiated.

また、放射素子DにX方向及びY方向で隣接した4個の導体、つまり図中の一点鎖線で囲まれた4個の導体に地板と短絡する第3のスイッチ25を設ける。   In addition, a third switch 25 that is short-circuited to the ground plane is provided on four conductors adjacent to the radiating element D in the X direction and the Y direction, that is, four conductors surrounded by a one-dot chain line in the drawing.

放射素子Dに対して一方向で隣接した2個の導体のうち片側の第3のスイッチ25のみを導通して地板と短絡させると、放射素子Dの放射パターンは天頂方向から地板と短絡した無給電素子と反対側へ傾く。   When only the third switch 25 on one side of the two conductors adjacent to the radiating element D in one direction is made conductive and short-circuited to the ground plane, the radiation pattern of the radiating element D is not short-circuited to the ground plane from the zenith direction. Tilt to the opposite side of the feed element.

このように放射素子Dに隣接した導体に地板と短絡する第3のスイッチ25を設け、放射素子Dに対して一方向で隣接した2個の導体のうち一方のみを地板と短絡するとによって、X,Yの2次元で指向性を制御することができる。なお第3のスイッチ25はPINダイオードやMEMSスイッチによって構成できる。   Thus, by providing the third switch 25 that is short-circuited to the ground plane on the conductor adjacent to the radiating element D, and by short-circuiting only one of the two conductors adjacent to the radiating element D in one direction with the ground plane, X , Y can control the directivity in two dimensions. The third switch 25 can be configured by a PIN diode or a MEMS switch.

なお、図5〜7では放射素子Dについて指向性を制御する方法を述べたが、放射素子A,B,C,E,F,G,H,Iで指向性を制御する場合は、9個の導体の外に各々が第1のスイッチ16によって接続される矩形の導体をマトリックス状に配置して、放射素子A,B,C,E,F,G,H,Iに対して図5のような反射器を構成するか、図6のように放射素子に隣接する4個の無給電素子に可変リアクタンスを装荷するか、図7のように放射素子に隣接する4個の無給電素子に地板と短絡する第3のスイッチを設ければよい。   5 to 7 describe the method of controlling the directivity with respect to the radiating element D. However, in the case where the directivity is controlled with the radiating elements A, B, C, E, F, G, H, and I, there are nine methods. The rectangular conductors connected to each other by the first switch 16 are arranged in a matrix form in addition to the conductors of the radiating elements A, B, C, E, F, G, H, and I in FIG. Or a variable reactance is loaded on four parasitic elements adjacent to the radiating element as shown in FIG. 6, or four parasitic elements adjacent to the radiating element as shown in FIG. What is necessary is just to provide the 3rd switch which short-circuits with a ground plane.

以上のように本発明のアンテナモジュールは多周波切替え機能と偏波切替え機能と指向性制御機能の3つの機能を持っている。   As described above, the antenna module of the present invention has three functions of a multi-frequency switching function, a polarization switching function, and a directivity control function.

次に、本実施例のアンテナモジュールに使われる定数が可変の整合回路について説明する。本実施例の整合回路はMEMSによる可変インダクタと可変キャパシタをπ型に組み合わせた回路からなる。   Next, a matching circuit with a variable constant used in the antenna module of this embodiment will be described. The matching circuit of this embodiment is a circuit in which a variable inductor and a variable capacitor by MEMS are combined in a π type.

一般に、1個の整合回路でマッチングできるインピーダンス範囲は整合回路の各要素の可変範囲によって決まる。従来の自動整合回路は可変キャパシタ(バラクタ)と線路、バラクタとバランの組み合わせのように一方が固定である場合が多く、1個の整合回路でマッチングできる範囲は比較的狭かった。   In general, the impedance range that can be matched by one matching circuit is determined by the variable range of each element of the matching circuit. Conventional automatic matching circuits are often fixed in a fixed manner, such as a variable capacitor (varactor) and line, or a combination of varactor and balun, and the range that can be matched with one matching circuit is relatively narrow.

また、可変キャパシタ(バラクタ)と可変移相器の組み合わせのように各要素が可変の場合もあるが、アンテナの入力インピーダンスの抵抗成分が50Ωより大きい場合は整合できる帯域が狭くなる欠点があった。   In addition, there are cases where each element is variable, such as a combination of a variable capacitor (varactor) and a variable phase shifter. However, if the resistance component of the input impedance of the antenna is larger than 50Ω, there is a drawback that the matching band becomes narrow. .

本実施例の整合回路を構成する要素であるインダクタとキャパシタは両者とも可変となっているので、従来の自動整合回路よりもインピーダンスの整合範囲を広くできる。   Since both the inductor and the capacitor, which are elements constituting the matching circuit of this embodiment, are variable, the impedance matching range can be made wider than that of the conventional automatic matching circuit.

また、本実施例の整合回路は可変移相器を用いておらず、可変インダクタと可変キャパシタでπ型整合回路を構成しているため、アンテナの入力インピーダンスの抵抗成分が50Ωより大きい場合でもスミスチャート上での整合の軌跡を比較的短くできるため、整合できる帯域が狭くならない利点がある。   In addition, since the matching circuit of this embodiment does not use a variable phase shifter and a π-type matching circuit is configured with a variable inductor and a variable capacitor, even if the resistance component of the antenna input impedance is greater than 50Ω, Smith is required. Since the locus of matching on the chart can be made relatively short, there is an advantage that the band that can be matched is not narrowed.

また、MEMSによる可変インダクタと可変キャパシタは挿入ロスが小さいので、効率的な送受信が可能となる。   Moreover, since the variable inductor and the variable capacitor by MEMS have a small insertion loss, efficient transmission / reception becomes possible.

更に、MEMSによって微細なインダクタとキャパシタを実現できるため整合回路をアンテナ裏面へも実装でき、アンテナモジュールの小型化が可能となる。   Further, since a fine inductor and capacitor can be realized by MEMS, the matching circuit can be mounted on the back surface of the antenna, and the antenna module can be miniaturized.

更に、MEMSによる可変キャパシタはエア・ギャップによる容量で高周波信号を良好に遮断できることから、100GHz程度の信号に対しても良好な可変容量として機能し、ミリ波領域まで整合できる回路を構成できる。   Furthermore, since the variable capacitor by MEMS can cut off a high-frequency signal satisfactorily by the capacity due to the air gap, it can function as a good variable capacitor even for a signal of about 100 GHz, and a circuit capable of matching to the millimeter wave region can be configured.

なお、本実施例ではπ型の整合回路を用いたが、MEMSによる可変インダクタと可変キャパシタによってT型の整合回路を構成してもよい。更にアンテナの入力インピーダンスの変動範囲が小さい場合はMEMSによる可変インダクタと可変キャパシタによるL型の整合回路でも適応できる場合があり、本発明の整合回路はπ型に限定される必要はない(図1−D参照)。   In this embodiment, a π-type matching circuit is used. However, a T-type matching circuit may be configured by a variable inductor and a variable capacitor using MEMS. Furthermore, when the variation range of the input impedance of the antenna is small, there is a case where it can be applied even with an L-type matching circuit using a variable inductor by MEMS and a variable capacitor, and the matching circuit of the present invention is not necessarily limited to a π-type (FIG. 1). -D).

次に、本実施例の整合回路を構成するMEMSによる可変キャパシタついて説明する。   Next, the variable capacitor by MEMS which constitutes the matching circuit of this embodiment will be described.

本実施例の可変キャパシタは、マルチバンドの整合回路に対応するため広い可変範囲が必要となるが、従来のMEMS可変キャパシタは1桁程度の可変範囲であった。   The variable capacitor of the present embodiment requires a wide variable range in order to cope with a multiband matching circuit, but the conventional MEMS variable capacitor has a variable range of about one digit.

そこで本実施例では容量値の異なるMEMS可変キャパシタを第2の基板上に複数個設け、図示されていない第4のスイッチによってMEMS可変キャパシタを切替える方式を採用した。これによって数桁の可変範囲を持つ可変キャパシタを容易に実現できる。   Therefore, in this embodiment, a plurality of MEMS variable capacitors having different capacitance values are provided on the second substrate, and a method of switching the MEMS variable capacitors by a fourth switch (not shown) is adopted. As a result, a variable capacitor having a variable range of several digits can be easily realized.

次に、本実施例の整合回路を構成するMEMSによる可変インダクタついて説明する。   Next, the variable inductor by MEMS which constitutes the matching circuit of this embodiment will be described.

可変インダクタもマルチバンドの整合回路に対応するため広い可変範囲が必要となるが、従来の可変インダクタは数10%の可変範囲しか実現できていないため、上記のMEMS可変キャパシタのように複数個の可変インダクタをスイッチで切替える方式は現実的ではない。   A variable inductor also requires a wide variable range to support a multi-band matching circuit. However, since a conventional variable inductor can only achieve a variable range of several tens of percent, a plurality of variable inductors such as the MEMS variable capacitor described above can be used. The method of switching the variable inductor with a switch is not realistic.

本発明の特徴は可動配線と固定配線からなるスパイラルインダクタによって可変インダクタを構成し、可動配線を動かすことでスパイラルインダクタの内径,外径またはスパイラルのピッチの少なくとも1つを可変できる構造としたことである。   A feature of the present invention is that a variable inductor is formed by a spiral inductor composed of a movable wiring and a fixed wiring, and at least one of an inner diameter, an outer diameter or a spiral pitch of the spiral inductor can be varied by moving the movable wiring. is there.

図8は、本実施例における可変インダクタの一例を示す図である。
同図に示すように、電気的に分離されかつ同じ向きの大小2つループA26,ループB27からなる固定配線28があり、ループA26の一端は線路29に接続され、ループB27の一端はビアホール30を介して他の層にある線路31に接続されている。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a variable inductor in the present embodiment.
As shown in the figure, there is a fixed wiring 28 composed of two loops A26 and B27 which are electrically separated and have the same orientation. One end of the loop A26 is connected to a line 29, and one end of the loop B27 is a via hole 30. Is connected to the line 31 in another layer.

線路に接続されていないループA26とループB27の両端はループA26,ループB27とは逆向きのループCからなる可動配線32と接触している。可動配線32は図示されていないMEMSアクチエーターによって同一面内でY方向に擦動する構造となっている。   Both ends of the loop A26 and the loop B27 that are not connected to the line are in contact with the movable wiring 32 formed of the loop C opposite to the loop A26 and the loop B27. The movable wiring 32 has a structure that is rubbed in the Y direction within the same plane by a MEMS actuator (not shown).

可動配線32がループA26,ループB27の先端にある場合(図8(a))は、スパイラルインダクタの外径が最大になる。そのため、スパイラルインダクタを通過できる磁束が増加して大きなインダクタを与える。   When the movable wiring 32 is at the tip of the loop A26 and the loop B27 (FIG. 8A), the outer diameter of the spiral inductor is maximized. Therefore, the magnetic flux that can pass through the spiral inductor is increased to give a large inductor.

一方、可動配線が+Y方向に擦動すると(図8(b))、 スパイラルインダクタの外径が小さくなり、スパイラルインダクタを通過できる磁束が減ってインダクタンスが低下する。   On the other hand, when the movable wiring is rubbed in the + Y direction (FIG. 8B), the outer diameter of the spiral inductor is reduced, the magnetic flux that can pass through the spiral inductor is reduced, and the inductance is reduced.

このように、図8の構造では可動配線の位置によってスパイラルインダクタの外径を効率的に変化させることができるため、スパイラルインダクタを通過する磁束を大きく変えることが可能である。そのため従来のMEMS可変インダクタよりも大きな可変範囲が得られる。   Thus, in the structure of FIG. 8, the outer diameter of the spiral inductor can be changed efficiently depending on the position of the movable wiring, so that the magnetic flux passing through the spiral inductor can be greatly changed. Therefore, a larger variable range than the conventional MEMS variable inductor can be obtained.

図9は、可変インダクタの別の一例を示す図である。
同図に示すように、3ターンのスパイラルインダクタからなる固定配線33があり、固定配線33の外側の端は線路34に接続され、内側の端はスパイラルの上方に設けられた可動配線35にエア・ブリッジ構造で接続され、可動配線35はスパイラルインダクタの図中の楕円で囲まれた領域で接触しながら、図示されていないMEMSアクチエーターによって同一面内でY方向に擦動するよう構造となっている。
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the variable inductor.
As shown in the figure, there is a fixed wiring 33 composed of a three-turn spiral inductor, the outer end of the fixed wiring 33 is connected to a line 34, and the inner end is connected to a movable wiring 35 provided above the spiral. -Connected in a bridge structure, the movable wiring 35 is structured to be rubbed in the Y direction in the same plane by a MEMS actuator (not shown) while contacting the area surrounded by the ellipse in the spiral inductor diagram. ing.

可動配線35がスパイラルインダクタの端にある場合(図9(a))は、スパイラルインダクタの内径が最大となる。そのためスパイラルインダクタを通過する磁束が増加して大きなインダクタンスを与える。   When the movable wiring 35 is at the end of the spiral inductor (FIG. 9A), the inner diameter of the spiral inductor is maximized. As a result, the magnetic flux passing through the spiral inductor increases, giving a large inductance.

一方、可動配線35が-Y方向に擦動すると(図9(b))、 スパイラルインダクタの内径が小さくなってインダクタンスが低下する。   On the other hand, when the movable wiring 35 is rubbed in the −Y direction (FIG. 9B), the inner diameter of the spiral inductor is reduced and the inductance is reduced.

このように、図9の構造では可動配線35の位置によってスパイラルインダクタの内径を効率的に変えることができるため、スパイラルインダクタを通過する磁束を大きく変化できる。そのため大きな可変範囲を実現できる。   As described above, in the structure of FIG. 9, the inner diameter of the spiral inductor can be changed efficiently depending on the position of the movable wiring 35, so that the magnetic flux passing through the spiral inductor can be greatly changed. Therefore, a large variable range can be realized.

図10は、可変インダクタの別の一例を示す図である。
同図に示すように、直列に接続されかつ異なる向きの大小2つのループA36,ループB37からなる固定配線があり、ループA36の一端はビアホール38を介して他の層にある線路39に接続されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the variable inductor.
As shown in the figure, there is a fixed wiring composed of two large and small loops A36 and B37 connected in series and having different directions, and one end of the loop A36 is connected to a line 39 in another layer via a via hole 38. ing.

また、ループB37の一端はループA36と同じ向きのループCからなる可動配線40の一端と接触しており、可動配線40の他端は線路41に接触している。   One end of the loop B 37 is in contact with one end of the movable wiring 40 formed of the loop C in the same direction as the loop A 36, and the other end of the movable wiring 40 is in contact with the line 41.

なお、可動配線40は、図示されていないMEMSアクチエーターによって同一面内のY方向に擦動できる構造となっている。   The movable wiring 40 has a structure that can be rubbed in the Y direction on the same plane by a MEMS actuator (not shown).

可動配線(ループC)40がループB37の端にある場合(図10(a))は、スパイラルインダクタのスパイラルのピッチが最大となる。そのためスパイラルインダクタから漏れる磁束が増加して小さなインダクタンスとなる。   When the movable wiring (loop C) 40 is located at the end of the loop B37 (FIG. 10A), the spiral pitch of the spiral inductor is maximized. As a result, the magnetic flux leaking from the spiral inductor increases, resulting in a small inductance.

一方、可動配線40が-Y方向に擦動すると(図10(b))、 スパイラルのピッチが小さくなって漏れ磁束が減少してインダクタンスが増加する。   On the other hand, when the movable wiring 40 is rubbed in the −Y direction (FIG. 10B), the spiral pitch is reduced, the leakage magnetic flux is reduced, and the inductance is increased.

図10の構造では可動配線40の位置によってスパイラルインダクタのピッチを効率的に変化できるため、スパイラルインダクタから漏れる磁束を大きく変えることができる。そのため大きな可変範囲が実現される。   In the structure of FIG. 10, since the pitch of the spiral inductor can be efficiently changed depending on the position of the movable wiring 40, the magnetic flux leaking from the spiral inductor can be greatly changed. Therefore, a large variable range is realized.

また、本発明の可変インダクタは、送信あるいは受信される高周波信号が通る第1のインダクタと第1のインダクタと分離された第2のインダクタからなり、第1のインダクタと第2のインダクタの距離を可変する構造を採用してもよい。図11は、この原理による可変インダクタの一例を示す図である。   The variable inductor of the present invention includes a first inductor through which a high-frequency signal to be transmitted or received passes and a second inductor separated from the first inductor, and the distance between the first inductor and the second inductor is determined. A variable structure may be adopted. FIG. 11 is a diagram showing an example of a variable inductor based on this principle.

図11において、ループインダクタからなる第1のインダクタ42は整合回路の構成要素となっており、送信あるいは受信される高周波信号が通る。第1のインダクタ42の上方に該第1のインダクタ42と分離されたループインダクタからなる第2のインダクタ43があり、第2のインダクタ43は直列抵抗44を介して電流源45に接続されている。   In FIG. 11, a first inductor 42 formed of a loop inductor is a component of a matching circuit, and a high-frequency signal to be transmitted or received passes therethrough. Above the first inductor 42 is a second inductor 43 comprising a loop inductor separated from the first inductor 42, and the second inductor 43 is connected to a current source 45 via a series resistor 44. .

そして、第2のインダクタ42は図示されていないMEMSアクチエーターによって垂直方向(Z方向)に移動する構造となっており、第1のインダクタ42と第2のインダクタ43の距離を可変できる。   The second inductor 42 is structured to move in the vertical direction (Z direction) by a MEMS actuator (not shown), and the distance between the first inductor 42 and the second inductor 43 can be varied.

第1のインダクタ42と第2のインダクタ43の距離が近接すると、第2のインダクタ43で作られた磁束が整合回路の構成要素である第1のインダクタ42を通るようになるため、第1のインダクタ42と第2のインダクタ43の相互作用が大きくなり、見かけ上第1のインダクタ42のインダクタンスが増加する。   When the distance between the first inductor 42 and the second inductor 43 is close, the magnetic flux generated by the second inductor 43 passes through the first inductor 42 that is a component of the matching circuit. The interaction between the inductor 42 and the second inductor 43 is increased, and the inductance of the first inductor 42 is apparently increased.

一方、第1のインダクタ42と第2のインダクタ43の距離を離すと第1のインダクタ42と第2のインダクタ43の相互作用が小さくなり、見かけ上第1のインダクタ42のインダクタンスが低下する。   On the other hand, if the distance between the first inductor 42 and the second inductor 43 is increased, the interaction between the first inductor 42 and the second inductor 43 becomes smaller, and the inductance of the first inductor 42 apparently decreases.

このように、図11の構造では第1のインダクタ42と第2のインダクタ43の距離を制御することで相互結合の大きさを効率的に変化させることができる。そのため、整合回路の構成要素である第1のインダクタ42のインダクタンスを広い範囲で制御することが可能となる。   Thus, in the structure of FIG. 11, the magnitude of the mutual coupling can be efficiently changed by controlling the distance between the first inductor 42 and the second inductor 43. Therefore, the inductance of the first inductor 42 that is a component of the matching circuit can be controlled in a wide range.

上記図8〜図11で示した構造を持つ可変インダクタと先に述べたMEMSの可変キャパシタから整合回路を構成すると、インダクタ、キャパシタとも大きな可変範囲を持つことができるため、広いインピーダンス範囲で整合することが可能となる。   When the matching circuit is configured by the variable inductor having the structure shown in FIGS. 8 to 11 and the MEMS variable capacitor described above, both the inductor and the capacitor can have a large variable range, and therefore the matching is performed in a wide impedance range. It becomes possible.

その結果、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される本実施例の放射素子A〜I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十分整合できるようになる。   As a result, the input impedance of the radiation elements A to I of the present embodiment formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch can be sufficiently matched with the characteristic impedance of the feeder line.

なお、図8〜図11の可変インダクタは、可変インダクタの外径,内径,スパイラルのピッチあるいは隣接する第2のインダクタとの距離のうち1つを変えてインダクタンスを制御する構造であったが、同時に2つ以上のパラメーターを制御しても何ら構わない。その場合は2つ以上のパラメーターを同時に制御することで可変インダクタを通過する磁束を更に大きく変化できるため、より大きな可変範囲を実現できる。   The variable inductors in FIGS. 8 to 11 have a structure in which the inductance is controlled by changing one of the outer diameter, inner diameter, spiral pitch of the variable inductor, or the distance from the adjacent second inductor. It does not matter if two or more parameters are controlled at the same time. In that case, the magnetic flux passing through the variable inductor can be changed more greatly by simultaneously controlling two or more parameters, so that a larger variable range can be realized.

なお、本実施例のアンテナモジュールは、図1で説明したように第1の基板10には9個の導体11がマトリックス状に配置されたアンテナアレイと、12個の第1のスイッチ16があり、第2の基板19には少なくともMEMSによる可変キャパシタと可変インダクタからなる定数が可変の整合回路15と給電点A12〜C14を切替える第2のスイッチ17があり、第1の基板10と第2の基板19は積層されている。   The antenna module according to the present embodiment includes an antenna array in which nine conductors 11 are arranged in a matrix on the first substrate 10 and twelve first switches 16 as described with reference to FIG. The second substrate 19 includes a matching circuit 15 having a variable constant consisting of at least a variable capacitor and a variable inductor by MEMS and a second switch 17 for switching the feeding points A12 to C14. The substrate 19 is laminated.

一般に、MEMSによるスイッチ,可変キャパシタ,可変インダクタの大きさは1mm□以下である。一方アンテナアレイの大きさについて考えると、導体1個で60GHzのミリ波に対応するとした場合、第1の基板10の比誘電率が3.9の時はほぼ1mm□となり、9個アレイでは最低限3mm□程度が必要となり、第2の基板19上においてアンテナアレイの占有面積に相当するエリア内に整合回路15や第2のスイッチ17を全て集積することができる。   In general, the size of a MEMS switch, variable capacitor, and variable inductor is 1 mm □ or less. On the other hand, when considering the size of the antenna array, when one conductor is compatible with 60 GHz millimeter waves, when the relative permittivity of the first substrate 10 is 3.9, it is about 1 mm □, and in the case of nine arrays, the minimum is 3 mm. A degree is required, and the matching circuit 15 and the second switch 17 can all be integrated on the second substrate 19 in an area corresponding to the area occupied by the antenna array.

第1の基板10の比誘電率を大きして波長短縮を大きくすればアンテナアレイの大きさも小さくなるが、アンテナの放射効率も同時に低下するため好ましくなく、アンテナアレイの縮小には限界があり、第2の基板19に形成される整合回路15と第2のスイッチ17が占有する面積がアンテナアレイの占有面積から著しく大きくなることはない。   If the relative permittivity of the first substrate 10 is increased to increase the wavelength shortening, the size of the antenna array also decreases, but the radiation efficiency of the antenna also decreases at the same time, which is not preferable, and there is a limit to the reduction of the antenna array, The area occupied by the matching circuit 15 and the second switch 17 formed on the second substrate 19 does not significantly increase from the area occupied by the antenna array.

以上のように、本実施例では、第1の基板10にアンテナアレイと第1のスイッチ16があり、第2の基板19には定数が可変の整合回路15と第2のスイッチ17があり、第1の基板10と第2の基板19は積層されているので、第1の基板10にあるアンテナアレイの占有面積でアンテナモジュールの面積がほぼ決まり、アンテナモジュールを小型にできる。   As described above, in the present embodiment, the first substrate 10 has the antenna array and the first switch 16, and the second substrate 19 has the variable constant matching circuit 15 and the second switch 17, Since the first substrate 10 and the second substrate 19 are laminated, the area of the antenna module is almost determined by the area occupied by the antenna array on the first substrate 10, and the antenna module can be made smaller.

<実施例2>
次に、本発明の実施例2を説明する。
図12は、本発明のアンテナモジュールの別の一例を示す図である。同図(a)はアンテナモジュールの上面図、同図(b)はその断面図を示している。
<Example 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 12 is a diagram showing another example of the antenna module of the present invention. FIG. 4A is a top view of the antenna module, and FIG. 4B is a cross-sectional view thereof.

本実施例のアンテナモジュールは、周波数切替えと偏波切替えの2つの機能を有するアンテナモジュールであり、アンテナモジュールは9個の放射素子(導体)11からなるアンテナアレイと、3個の給電点A12〜C14と、定数を可変できる整合回路15を有し、かつ前記放射素子間を接続する12個の第1のスイッチ16aと、前記3個の給電点を切替える3個の第2のスイッチ17を持っている。   The antenna module of the present embodiment is an antenna module having two functions of frequency switching and polarization switching. The antenna module includes an antenna array including nine radiating elements (conductors) 11 and three feeding points A12 to A12. C14, a matching circuit 15 that can change the constant, twelve first switches 16a that connect the radiating elements, and three second switches 17 that switch the three feeding points. ing.

本実施例の特徴は、第1のスイッチが隣接する矩形の導体の辺のほぼ全面で導通あるいは遮断する構造を持っていることである。なお、アンテナアレイはマトリックス状に配置された複数の矩形の導体からなるマイクロストリップアンテナアレイである。   The feature of the present embodiment is that the first switch has a structure in which the first switch is electrically connected or cut off over almost the entire side of the adjacent rectangular conductor. The antenna array is a microstrip antenna array composed of a plurality of rectangular conductors arranged in a matrix.

アンテナモジュールの構成を詳細に記述すると、比誘電率4.5のパイレックス(登録商標)ガラスからなる第1の基板10の下面にCu層からなる地板18が形成されており、地板18の下にはアルミナからなる第2の基板19が積層されている。第1の基板10の上面にはCu層からなる9個の矩形の導体11がマトリックス状に配置されている。   When the configuration of the antenna module is described in detail, a ground plane 18 made of a Cu layer is formed on the lower surface of the first substrate 10 made of Pyrex (registered trademark) glass having a relative dielectric constant of 4.5, and alumina is formed under the ground plane 18. A second substrate 19 made of is laminated. On the upper surface of the first substrate 10, nine rectangular conductors 11 made of a Cu layer are arranged in a matrix.

9個の導体は全て外形が同じであり、X方向の長さはW1,Y方向の長さはL1である。また、導体11間にはMEMSスイッチからなる第1のスイッチ16aが設けられている。   All nine conductors have the same outer shape, the length in the X direction is W1, and the length in the Y direction is L1. In addition, a first switch 16 a made of a MEMS switch is provided between the conductors 11.

第1のスイッチ16aは上部電極161a,下部電極162a,上部電極に接続されたヒンジ(図示せず),バイアスライン(図示せず)から構成され、上部電極161aは隣接する矩形の導体11の辺とほぼ同じ長さを持ち、ヒンジによって可動でき、アンテナアレイを構成する9個の導体は第1のスイッチ16aによって各々接続できる構造となっている。なお、12個の第1のスイッチ16aは外形は全て同じで、第1の基板上に形成されている。   The first switch 16a includes an upper electrode 161a, a lower electrode 162a, a hinge (not shown) connected to the upper electrode, and a bias line (not shown). The upper electrode 161a is a side of the adjacent rectangular conductor 11. The nine conductors constituting the antenna array can be connected to each other by the first switch 16a. The twelve first switches 16a have the same outer shape and are formed on the first substrate.

また、9個の導体11のうち3個の導体には各々給電点A12〜C14が設けられており、各給電点は第1の基板10、第2の基板19を貫通したビア21によって、第2の基板19上に形成された第2のスイッチ17に接続され、その後1個の整合回路15に接続されて給電される構造となっている。   Further, three of the nine conductors 11 are provided with feeding points A12 to C14, and each feeding point is provided by a via 21 penetrating the first substrate 10 and the second substrate 19 to provide a first feeding point A12 to C14. It is connected to the second switch 17 formed on the second substrate 19 and then connected to one matching circuit 15 to supply power.

第2のスイッチ17は実施例1と同じ構造であり、上部電極171,下部電極172,上部電極171に接続されたヒンジ(図示せず),バイアスライン(図示せず)から構成され、給電点を切替える。ヒンジの構造については実施例1の図1−Bを参照されたい。   The second switch 17 has the same structure as that of the first embodiment, and includes an upper electrode 171, a lower electrode 172, a hinge (not shown) connected to the upper electrode 171, and a bias line (not shown). Is switched. For the structure of the hinge, refer to FIG.

また、本実施例のアンテナアレイにある3個の給電点のうち給電点A12は、第1のスイッチ16aの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の矩形の放射素子のうち、Y方向の直線偏波を放射する共振長の異なる3つの放射素子(放射素子A〜C、図2と同様の形状)に用いられる給電点であり、3つの放射素子A〜Cの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある。   Further, among the three feeding points in the antenna array of the present embodiment, the feeding point A12 is the Y direction among the plurality of rectangular radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 16a. A feeding point used for three radiating elements (radiating elements A to C having the same shape as in FIG. 2) having different resonance lengths that radiate linearly polarized waves, and a side orthogonal to the excitation direction of the three radiating elements A to C It is on the perpendicular of the midpoint.

給電点B13は、第1のスイッチ16aの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の矩形の放射素子のうち、X方向の直線偏波を放射する共振長の異なる3つの放射素子(放射素子D〜F、図3と同様の形状)に用いられる給電点であり、3つの放射素子D〜Fの励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある。   The feeding point B13 includes three radiating elements (radiating elements) having different resonance lengths that radiate linearly polarized waves in the X direction among a plurality of rectangular radiating elements formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 16a. D to F, the same feeding point used in FIG. 3), and is on the vertical line of the middle point of the side orthogonal to the excitation direction of the three radiating elements D to F.

給電点C14は第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される複数の長方形の放射素子のうち、同じ旋回方向の楕円偏波を放射する共振長の異なる3つの放射素子(放射素子G〜I、図4と同様の形状)に用いられる給電点であり、3つの放射素子G〜Iの対角線上に設けられている。   The feeding point C14 includes three radiating elements (radiating elements G) having different resonance lengths that radiate elliptically polarized waves in the same turning direction among a plurality of rectangular radiating elements formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch. To I, the same shape as in FIG. 4, and is provided on diagonal lines of the three radiating elements G to I.

また、本実施例の整合回路15もMEMSによる可変インダクタと可変キャパシタをπ型に組み合わせた回路からなり、定数が可変できる構造となっている。   In addition, the matching circuit 15 of the present embodiment also includes a circuit in which a variable inductor and a variable capacitor by MEMS are combined in a π type, and has a structure in which a constant can be varied.

本実施例においても第2のスイッチ17、整合回路15、給電線20は全て第2の基板19に形成されている。   Also in this embodiment, the second switch 17, the matching circuit 15, and the feeder line 20 are all formed on the second substrate 19.

第1のスイッチ16aの動作を詳細に述べると、第1のスイッチ16aの上部電極161aにバイアスラインからバイアスが印加されると上部電極161aと下部電極162a間に静電引力が生じ、上部電極161aが下方に動いて導体11と接触する。   The operation of the first switch 16a will be described in detail. When a bias is applied from the bias line to the upper electrode 161a of the first switch 16a, an electrostatic attractive force is generated between the upper electrode 161a and the lower electrode 162a, and the upper electrode 161a. Moves downward and contacts the conductor 11.

ここで、上部電極161aは隣接する矩形の導体11の辺とほぼ同じ長さであるため、第1のスイッチ16aは隣接する矩形の導体11の辺のほぼ全面で導通することになる。   Here, since the upper electrode 161a has substantially the same length as the side of the adjacent rectangular conductor 11, the first switch 16a conducts on almost the entire side of the adjacent rectangular conductor 11.

一方、上部電極161aのバイアスを遮断すると上下電極間の静電引力が無くなり、上部電極161aはヒンジの剛性によって上方へ動き、導体11と遮断される。   On the other hand, when the bias of the upper electrode 161a is cut off, the electrostatic attractive force between the upper and lower electrodes disappears, and the upper electrode 161a moves upward by the rigidity of the hinge and is cut off from the conductor 11.

ここで、上部電極161aは隣接する矩形の導体11の辺とほぼ同じ長さであるため、第1のスイッチ16aは隣接する矩形の導体11の辺のほぼ全面で遮断されることになる。   Here, since the upper electrode 161a has substantially the same length as the side of the adjacent rectangular conductor 11, the first switch 16a is cut off on almost the entire side of the adjacent rectangular conductor 11.

そのため、実施例1と同様に第1のスイッチ161aの接続/遮断状態の組み合わせによって矩形ないし長方形の放射素子B,C,E,F,H,Iを形成した場合、つまりY方向の直線偏波を放射しかつ給電点A12を含みX方向が3個とY方向が2個の導体からなる矩形の放射素子B、Y方向の直線偏波を放射しかつ給電点A12を含みX方向3個とY方向3個の導体11からなる矩形の放射素子C、X方向の直線偏波を放射しかつ給電点B13を含みX方向2個とY方向3個の導体11からなる矩形の放射素子E、X方向の直線偏波を放射しかつ給電点Bを含みX方向3個とY方向3個の導体からなる矩形の放射素子F、楕円偏波を放射しかつ給電点Cを含みX方向2個とY方向2個の導体からなる長方形の放射素子H、楕円偏波を放射しかつ給電点Cを含みX方向3個とY方向3個の導体からなる長方形の放射素子Iを形成した場合、放射素子内部では4個の第1のスイッチによって囲まれた空隙が実施例1の場合よりも小さくなる。そのため放射素子の帯域を実施例1よりも拡大できる。   Therefore, when the rectangular or rectangular radiating elements B, C, E, F, H, and I are formed by the combination of the connection / cutoff states of the first switch 161a as in the first embodiment, that is, linear polarization in the Y direction. A rectangular radiating element B comprising three conductors in the X direction and two conductors in the Y direction, including the feeding point A12, and radiating linearly polarized waves in the Y direction and including the feeding point A12, and three in the X direction. Rectangular radiating element C composed of three conductors 11 in the Y direction, rectangular radiating element E radiating linearly polarized waves in the X direction and including the feeding point B13 and composed of two conductors 11 in the X direction and three conductors in the Y direction, A rectangular radiating element F that radiates linearly polarized waves in the X direction and includes the feed point B and includes three conductors in the X direction and three conductors in the Y direction, two radiating elements that radiate elliptically polarized waves and include the feed point C in the X direction And a rectangular radiating element H consisting of two conductors in the Y direction, radiating elliptically polarized waves In addition, when the rectangular radiating element I including the feeding point C and including three conductors in the X direction and three in the Y direction is formed, the gap surrounded by the four first switches is formed in the radiating element. Smaller than the case. Therefore, the band of the radiating element can be expanded as compared with the first embodiment.

また、本実施例ではアンテナアレイを形成する第1の基板10はパイレックス(登録商標)ガラスである。パイレックス(登録商標)ガラスは石英と同等にMEMSプロセスが行なえる基板であり、かつ石英と同等の比誘電率を持ち誘電正接が低いことから、損失の小さいアンテナモジュールを形成できる。   In this embodiment, the first substrate 10 forming the antenna array is Pyrex (registered trademark) glass. Pyrex (registered trademark) glass is a substrate on which a MEMS process can be performed in the same manner as quartz, and has a dielectric constant equivalent to that of quartz and a low dielectric loss tangent, so that an antenna module with low loss can be formed.

また、石英と比較して低コストであるため、実施例1よりもアンテナモジュールのコストを低減できる。なお青板ガラスもMEMSプロセスが行え、かつ石英と同等の比誘電率を持ち誘電正接が低いことから同様に使用できる。   In addition, since the cost is lower than that of quartz, the cost of the antenna module can be reduced as compared with the first embodiment. Blue plate glass can also be used in the same manner because it can perform a MEMS process and has a dielectric constant equivalent to quartz and a low dielectric loss tangent.

本実施例も実施例1と同じMEMSによる可変キャパシタと可変インダクタからなる整合回路15を持っているため、従来の自動整合回路よりもインピーダンスの整合範囲を広くできる。   Since this embodiment also has the matching circuit 15 including the variable capacitor and the variable inductor by the same MEMS as in the first embodiment, the impedance matching range can be made wider than that of the conventional automatic matching circuit.

そのため、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される本実施例の放射素子A〜I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十分整合できる。   Therefore, the input impedance of the radiation elements A to I of this embodiment formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch can be sufficiently matched with the characteristic impedance of the feeder line.

また、本実施例のアンテナモジュールも、図12で説明したように第1の基板10にはアンテナアレイと第1のスイッチ16aがあり、第2の基板19にはMEMSによる可変キャパシタと可変インダクタからなる定数が可変の整合回路15と給電点を切替える第2のスイッチ17があり、第1の基板10と第2の基板19は積層されているので、アンテナモジュールを小型にできる。   In the antenna module of this embodiment, as described with reference to FIG. 12, the first substrate 10 includes an antenna array and a first switch 16a, and the second substrate 19 includes a variable capacitor and a variable inductor formed by MEMS. There are a matching circuit 15 having a variable constant and a second switch 17 for switching the feeding point. Since the first substrate 10 and the second substrate 19 are laminated, the antenna module can be reduced in size.

なお、本実施例では説明されていないが、図12のアンテナモジュールで指向性を制御する場合は、実施例1で述べた図5〜7の方法を用いればよい。   Although not described in the present embodiment, when the directivity is controlled by the antenna module of FIG. 12, the method of FIGS. 5 to 7 described in the first embodiment may be used.

本実施例では、上述したように、上部電極161aを隣接する矩形の導体11の辺とほぼ同じ長さにしたため、放射素子内部で4個の第1のスイッチによって囲まれた空隙を実施例1の場合よりも小さくしているが、図12(c)に示すように、4つの第1のスイッチ16aが対向する先端部分の形状をV形状に延長し、4つの第1のスイッチ16aの間隙がX状になるようにすることにより、4個の第1のスイッチ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。   In the present embodiment, as described above, since the upper electrode 161a has substantially the same length as the side of the adjacent rectangular conductor 11, the gap surrounded by the four first switches inside the radiating element is formed in the first embodiment. However, as shown in FIG. 12C, the shape of the tip portion where the four first switches 16a face each other is extended to a V shape, and the gap between the four first switches 16a is increased. By making the X form an X shape, the gap surrounded by the four first switches can be substantially eliminated, and the band can be expanded, which is effective in improving the characteristics.

<実施例3>
次に、本発明の実施例3を説明する。
図13は、本発明のアンテナモジュールの別の一例を示す図である。同図(a)は本実施例のアンテナモジュールの上面図、(b)はその断面図である。
<Example 3>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 is a diagram showing another example of the antenna module of the present invention. FIG. 4A is a top view of the antenna module of the present embodiment, and FIG.

本実施例のアンテナモジュールは、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能を有するアンテナモジュールであり、アンテナモジュールは18個の放射素子(スロット)51からなるアンテナアレイと、2個の給電点A52およびB53と、定数を可変できる整合回路54を有し、かつ前記放射素子間を接続する12個の第1のスイッチ55と、前記2個の給電点を切替える2個の第2のスイッチ56を持っている。なお、アンテナアレイは直交する2方向に直線的に配置された3個のスロットが各々3列配置されたスロットアンテナアレイとなっている。   The antenna module of the present embodiment is an antenna module having three functions of frequency switching, polarization switching, and directivity control. The antenna module includes an antenna array including 18 radiating elements (slots) 51 and two antenna modules. Feeding points A52 and B53, a matching circuit 54 capable of changing a constant, and twelve first switches 55 for connecting the radiation elements, and two second switches for switching the two feeding points A switch 56 is provided. The antenna array is a slot antenna array in which three rows of three slots linearly arranged in two orthogonal directions are arranged in three rows.

アンテナモジュールの構成を詳細に記述すると、比誘電率3.9の石英からなる第1の基板50の上面にCu層からなる地板57が形成されており、第1の基板50の下には窒化アルミからなる第2の基板58が積層されている。   When the configuration of the antenna module is described in detail, a ground plate 57 made of a Cu layer is formed on the upper surface of a first substrate 50 made of quartz having a relative dielectric constant of 3.9, and aluminum nitride is formed under the first substrate 50. A second substrate 58 is stacked.

また、地板57には直交する2方向(つまりX,Yの2方向)に直線的に配置された3個のスロット51が各3列形成されている。18個のスロット51は全て外形が同じであり、長手方向の長さはL1,短手方向の長さはWである。   The base plate 57 has three rows of three slots 51 arranged linearly in two orthogonal directions (that is, two directions of X and Y). The eighteen slots 51 all have the same outer shape, the length in the longitudinal direction is L1, and the length in the short direction is W.

また、直線的に配置された3個のスロット51間にはMEMSスイッチからなる第1のスイッチ55が設けられており、3個のスロット51は第1のスイッチ55によって接続できる構造となっている。   Further, a first switch 55 made of a MEMS switch is provided between the three slots 51 arranged linearly, and the three slots 51 can be connected by the first switch 55. .

第1のスイッチ55は前記各スロット51を分離する導体からなる上部電極551,下部電極552,上部電極551に接続されたヒンジ,バイアスラインから構成され、上部電極551はヒンジによって可動できる構造を持つ。ヒンジの構成については図1−Bと同様である。   The first switch 55 includes an upper electrode 551, a lower electrode 552, and a hinge and a bias line connected to the upper electrode 551. The upper electrode 551 has a structure movable by the hinge. . The configuration of the hinge is the same as in FIG.

第1のスイッチ55の動作を述べると、第1のスイッチ55の上部電極551にバイアスラインからバイアスが印加されると、上部電極551と下部電極552間に静電引力が生じ、上部電極551が下方に動き、スロット51の短手方向の両端で地板57と短絡し、各スロット51は分離された状態となる。   The operation of the first switch 55 will be described. When a bias is applied to the upper electrode 551 of the first switch 55 from the bias line, an electrostatic attractive force is generated between the upper electrode 551 and the lower electrode 552, and the upper electrode 551 is moved. It moves downward and short-circuits with the ground plane 57 at both ends of the slot 51 in the short direction, and the slots 51 are separated.

一方、上部電極551のバイアスを遮断すると、上下電極間の静電引力が無くなり、上部電極551はヒンジの剛性によって上方へ動いて地板57と遮断され、隣接したスロット間は接続された状態となる。なお、12個の第1のスイッチ55の外形は全て同じであり、第1の基板50上に形成されている。   On the other hand, when the bias of the upper electrode 551 is cut off, the electrostatic attractive force between the upper and lower electrodes disappears, the upper electrode 551 moves upward due to the rigidity of the hinge and is cut off from the ground plane 57, and the adjacent slots are connected. . The external shapes of the twelve first switches 55 are the same and are formed on the first substrate 50.

また、X,Y方向に各々3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロット51の下方には、第2の基板58表面に形成された線路59がスロット51と直交して設けられ、前記スロット51と電磁的に結合し給電点A52,BB53を構成している。   A line 59 formed on the surface of the second substrate 58 is provided perpendicular to the slot 51 below the slot 51 in the center of the slot antenna array arranged in three rows in each of the X and Y directions. The slots 51 are electromagnetically coupled to form feed points A52 and BB53.

また、給電点A52は第2の基板58上に形成された第2のスイッチ56に接続され、更に整合回路54に接続されて給電される構造となっている。給電点B53も第2の基板58上にある別の第2のスイッチ56に接続され、その後別の整合回路54に接続されて給電される構造となっている。   The feeding point A52 is connected to a second switch 56 formed on the second substrate 58, and further connected to a matching circuit 54 to supply power. The feeding point B53 is also connected to another second switch 56 on the second substrate 58, and then connected to another matching circuit 54 to supply power.

本実施例では整合回路54、第2のスイッチ56を介して給電点に至る線路を給電線60と表現する。給電線60は第2の基板58の下面に設けられた第2の地板61と第1の基板50上面の地板57で囲まれているのでトリプレート線路構造になっている。   In this embodiment, a line that reaches the feeding point via the matching circuit 54 and the second switch 56 is expressed as a feeding line 60. Since the feeder line 60 is surrounded by a second ground plane 61 provided on the lower surface of the second substrate 58 and a ground plane 57 on the upper surface of the first substrate 50, it has a triplate line structure.

第2のスイッチ56もMEMSスイッチからなり、上部電極561,下部電極562,上部電極561に接続されたヒンジ,バイアスラインから構成され、上部電極561はヒンジによって可動し給電点を切替える。つまり第2のスイッチ56の上部電極561にバイアスラインからバイアスが印加されると、上部電極561と下部電極562間に静電引力が生じ、上部電極561が上方に動いて線路59と接触し、所望の給電点を選択できる。   The second switch 56 is also a MEMS switch, and includes a hinge and a bias line connected to the upper electrode 561, the lower electrode 562, and the upper electrode 561. The upper electrode 561 is moved by the hinge and switches a feeding point. That is, when a bias is applied to the upper electrode 561 of the second switch 56 from the bias line, an electrostatic attractive force is generated between the upper electrode 561 and the lower electrode 562, and the upper electrode 561 moves upward to contact the line 59, A desired feeding point can be selected.

また、上部電極561のバイアスを遮断すると、上下電極間の静電引力が無くなり、上部電極561はヒンジの剛性によって下方へ動き、線路59と遮断される。   When the bias of the upper electrode 561 is cut off, the electrostatic attractive force between the upper and lower electrodes disappears, and the upper electrode 561 moves downward due to the rigidity of the hinge and is cut off from the line 59.

その場合は、他方の給電点と接続された別の第2のスイッチを導通状態にすることにより別の給電点が選択できる。また2つの第2のスイッチ56を導通状態にすると、2つの給電点を同時に選択でき、2点給電が可能になる。   In that case, another feeding point can be selected by bringing another second switch connected to the other feeding point into a conductive state. Further, when the two second switches 56 are turned on, two feeding points can be selected simultaneously, and two-point feeding is possible.

また、本実施例の整合回路54は、MEMSによる可変インダクタと可変キャパシタをT型に組み合わせた回路からなり、定数が可変できる構造となっている。   In addition, the matching circuit 54 of this embodiment is composed of a circuit in which a variable inductor and a variable capacitor by MEMS are combined in a T type, and has a structure in which a constant can be varied.

本実施例では第2のスイッチ56、整合回路54、給電線60は全て第2の基板58に形成されているものとする。   In this embodiment, it is assumed that the second switch 56, the matching circuit 54, and the feeder line 60 are all formed on the second substrate 58.

次に、マルチバンド及び偏波切替えに対応する場合の第1のスイッチ55、第2のスイッチ56の動作について説明する。   Next, operations of the first switch 55 and the second switch 56 in the case of dealing with multiband and polarization switching will be described.

本実施例のアンテナモジュールは18個のスロット51から構成されており、直交する2方向で第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって複数の共振長の異なる短冊状の放射素子を形成でき、かつ励振方向の同じ直線偏波を放射する場合は、2個の給電点から、第1のスイッチ55の接続によって形成された短冊状の放射素子の短手方向にある同一の給電点を第2のスイッチ56によって選択し、更に定数が可変できる整合回路54が設けられているため、第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される前記放射素子の入力インピーダンスを給電線60の特性インピーダンスに整合できることが特徴である。   The antenna module of the present embodiment is composed of 18 slots 51, and a plurality of strip-shaped radiating elements having different resonance lengths can be formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 55 in two orthogonal directions. When the same linearly polarized wave in the excitation direction is radiated, the same feeding point in the short direction of the strip-shaped radiating element formed by the connection of the first switch 55 is connected to the second feeding point from the two feeding points. Since the matching circuit 54 which can be selected by the switch 56 and can further change the constant is provided, the input impedance of the radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55 is set to the power supply line 60. It can be matched to the characteristic impedance.

また、直交する2方向で第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる短冊状の放射素子を形成でき、楕円偏波を放射する場合は、直交する2方向で共振長の同じ短冊状の放射素子を形成し、かつ複数の給電点から、第1のスイッチ55の接続によって形成された前記2個の短冊状の放射素子の短手方向にある各給電点を第2のスイッチ56によって選択し、更に定数が可変できる整合回路54によって第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される前記放射素子の入力インピーダンスを給電線60の特性インピーダンスと整合できることが特徴である。   In addition, a plurality of strip-shaped radiating elements having different resonance lengths can be formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 55 in two orthogonal directions. When elliptically polarized light is radiated, resonance occurs in two orthogonal directions. The strip-shaped radiating elements having the same length are formed, and the feeding points in the short direction of the two strip-shaped radiating elements formed by the connection of the first switch 55 are formed from the plurality of feeding points. The matching circuit 54 that can be selected by the switch 56 and can further change the constant can match the input impedance of the radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55 with the characteristic impedance of the feeder line 60. It is a feature.

例えば、Y方向の直線偏波を放射する場合について、図14を用いて説明する。図14中の給電点A52はY方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと線路(図示されていないが、線路は図13のように配置されている)が交差して電磁結合した給電点であり、給電点B53はX方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと別の線路が交差して電磁結合した給電点である。   For example, the case of emitting linearly polarized waves in the Y direction will be described with reference to FIG. A feed point A52 in FIG. 14 intersects a slot and a line (not shown, but the line is arranged as shown in FIG. 13) at the center of the slot antenna array arranged in three rows in the Y direction. The feed point B53 is a feed point that is electromagnetically coupled, and the feed point B53 is a feed point that is electromagnetically coupled by intersecting another slot with a slot at the center of the slot antenna array arranged in three rows in the X direction.

第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される短冊状の放射素子、つまり第1のスイッチ55によって接続されたスロットによって構成される放射素子のうち、給電点A52を含みY方向1個のスロットからなる短冊状の放射素子A、給電点A52を含みY方向2個のスロット51からなる短冊状の放射素子B、給電点A52を含みY方向3個のスロット51からなる短冊状の放射素子Cを考える。   Among strip-shaped radiating elements formed by a combination of conduction / cut-off states of the first switch 55, that is, radiating elements composed of slots connected by the first switch 55, the feed point A52 is included and the Y direction 1 A strip-shaped radiating element A composed of a plurality of slots, a strip-shaped radiating element B composed of two slots 51 including the feeding point A52, and a strip-shaped radiating element B composed of three slots 51 including the feeding point A52. Consider a radiating element C.

第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される3つの放射素子の大きさについて考えると、放射素子A,B,Cの励振方向の長さ(つまりY方向の長さ)はL1,L2,L3であるため、放射素子AはL1を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Bは 概ねL2を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Cは概ねL3を半波長とする放射素子として動作する。厳密には放射素子B,Cは第1のスイッチが地板と遮断された時の遮断幅で磁流が制限されるため、半波長はL2,L3からずれる。   Considering the size of the three radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55, the length of the radiating elements A, B, C in the excitation direction (that is, the length in the Y direction) is L1. , L2 and L3, the radiating element A operates as a radiating element having L1 as a half wavelength, the radiating element B operates as a radiating element having approximately L2 as a half wavelength, and the radiating element C approximately has L3 as a half wavelength. It operates as a radiating element. Strictly speaking, since the magnetic current of the radiating elements B and C is limited by the cut-off width when the first switch is cut off from the ground plane, the half wavelength shifts from L2 and L3.

ここで、給電点A52を構成する線路59はY方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと直交して配置され、電磁結合している。そのため第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって放射素子B,Cを形成した場合も、給電点A52を構成する線路59は放射素子B,Cのスロットと直交して配置されることになり、電磁結合によって給電できる。   Here, the line 59 constituting the feeding point A52 is disposed orthogonally to the slot at the center of the slot antenna array disposed in each of the three rows in the Y direction, and is electromagnetically coupled. Therefore, even when the radiating elements B and C are formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch 55, the line 59 constituting the feeding point A52 is arranged orthogonal to the slots of the radiating elements B and C. Thus, power can be supplied by electromagnetic coupling.

つまり、第1のスイッチ55全てを地板57と短絡して放射素子Aを形成し、給電点A52に接続された第2のスイッチ56を導通し、他の第2のスイッチ56を遮断して給電点A52を選択した場合、給電点A52は放射素子Aと電磁結合するので良好なY方向の直線偏波を放射できる。   In other words, all the first switches 55 are short-circuited with the ground plane 57 to form the radiating element A, the second switch 56 connected to the feeding point A52 is turned on, and the other second switches 56 are cut off to feed power. When the point A52 is selected, the feeding point A52 is electromagnetically coupled to the radiating element A, so that a good linearly polarized wave in the Y direction can be emitted.

また、放射素子Aの入力インピーダンスが給電線の特性インピーダンスと異なった場合も、放射素子Aは第2のスイッチ56を介して定数が可変できる整合回路54と接続されているので、整合回路54の定数を適切に選ぶことによって放射素子Aの入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   Further, even when the input impedance of the radiating element A is different from the characteristic impedance of the feeder line, the radiating element A is connected to the matching circuit 54 whose constant can be changed via the second switch 56. By appropriately selecting the constant, the input impedance of the radiating element A can be matched with the characteristic impedance of the feeder line.

また、第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって放射素子Bを形成し、具体的に述べるとY方向に3列配置されたスロットアンテナアレイの真中の列にある3個のスロット間を接続する2個の第1のスイッチ55のうち-Y方向にあるスイッチを地板57と遮断し、+Y方向にあるスイッチと他の第1のスイッチ55全てを地板57と短絡して放射素子Bを形成し、給電点A52に接続された第2のスイッチ56を導通し、他の第2のスイッチ56を遮断して給電点A52を選択した場合、給電点A52は放射素子Bとも電磁結合するので良好なY方向の直線偏波を放射できる。   Further, the radiating element B is formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55, and more specifically, between the three slots in the middle row of the slot antenna array arranged in three rows in the Y direction. Of the two first switches 55 to be connected, the switch in the −Y direction is disconnected from the ground plane 57, and the switch in the + Y direction and all other first switches 55 are short-circuited to the ground plane 57 to connect the radiating element B. When the power supply point A52 is selected when the power supply point A52 is selected by turning on the second switch 56 connected to the power supply point A52 and shutting off the other second switch 56, the power supply point A52 is electromagnetically coupled. A good linearly polarized wave in the Y direction can be emitted.

また、放射素子Bも第2のスイッチ56を介して定数が可変できる整合回路54と接続されているので、整合回路54の定数を適切に選ぶことによって放射素子Bの入力インピーダンスを給電線60の特性インピーダンスとマッチングできる。   Further, since the radiating element B is also connected to the matching circuit 54 whose constant can be changed via the second switch 56, the input impedance of the radiating element B can be set to the power supply line 60 by appropriately selecting the constant of the matching circuit 54. Can be matched with characteristic impedance.

更に、第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって放射素子Cを形成し、つまりY方向に3列配置されたスロットアンテナアレイの真中の列にある3個のスロット間を接続する2個の第1のスイッチ55のみを地板57と遮断し、他の第1のスイッチ55全てと地板57と短絡して放射素子Cを形成し、給電点A52に接続された第2のスイッチ56を導通し、他の第2のスイッチ56を遮断して給電点A52を選択した場合、給電点A52は放射素子Cとも電磁結合するので良好なY方向の直線偏波を放射できる。   Further, the radiating element C is formed by a combination of the conduction / cutoff states of the first switch 55, that is, two connecting the three slots in the middle row of the slot antenna array arranged in three rows in the Y direction. Only the first switch 55 is cut off from the ground plate 57, and all the other first switches 55 and the ground plate 57 are short-circuited to form the radiating element C, and the second switch 56 connected to the feeding point A52 is conducted. However, when the other second switch 56 is cut off and the feeding point A52 is selected, the feeding point A52 is electromagnetically coupled with the radiating element C, so that a good linearly polarized wave in the Y direction can be radiated.

また、放射素子Cも第2のスイッチ56を介して定数が可変できる整合回路54と接続されているので、整合回路54の定数を適切に選ぶことによって放射素子Cの入力インピーダンスを給電線60の特性インピーダンスとマッチングできる。   Since the radiating element C is also connected to the matching circuit 54 whose constant can be changed via the second switch 56, the input impedance of the radiating element C can be set to the power supply line 60 by appropriately selecting the constant of the matching circuit 54. Can be matched with characteristic impedance.

次に、X方向の直線偏波を放射する場合について、図15を用いて説明する。図中の給電点A52はY方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと線路59が交差して電磁結合した給電点であり、給電点B53はX方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと別の線路(図示されていないが、線路は図13のように配置されている)が交差して電磁結合した給電点である。   Next, the case of emitting linearly polarized waves in the X direction will be described with reference to FIG. In the figure, feed points A52 are feed points in which slots in the center of the slot antenna array arranged in three rows in the Y direction and the line 59 intersect and electromagnetically coupled, and feed points B53 are arranged in three rows in the X direction. The slot at the center of the slot antenna array is a feeding point where another line (not shown, but the line is arranged as shown in FIG. 13) intersects and is electromagnetically coupled.

第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される短冊状の放射素子のうち、給電点B53を含みX方向1個のスロットからなる短冊状の放射素子D、給電点B53を含みX方向2個のスロットからなる短冊状の放射素子E、給電点B53を含みX方向3個のスロットからなる短冊状の放射素子Fを考える。   Of the strip-shaped radiating elements formed by the combination of the conduction / cut-off states of the first switch 55, the strip-shaped radiating element D including the feeding point B53 and including one slot in the X direction, the feeding point B53 and the X Consider a strip-shaped radiating element E composed of two slots in the direction, and a strip-shaped radiating element F composed of three slots in the X direction including the feeding point B53.

第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される3つの放射素子D,E,Fの励振方向の長さ(つまりX方向の長さ)はL1,L2,L3であるため、放射素子DはL1を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Eは 概ねL2を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Fは概ねL3を半波長とする放射素子として動作する。厳密には放射素子E,Fは第1のスイッチ55で磁流が制限されるため半波長はL2,L3からずれる。   Since the length of the three radiating elements D, E, and F formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch 55 (that is, the length in the X direction) is L1, L2, and L3, radiation is performed. The element D operates as a radiating element having L1 as a half wavelength, the radiating element E operates as a radiating element having L2 as a half wavelength, and the radiating element F operates as a radiating element having L3 as a half wavelength. Strictly speaking, since the magnetic current of the radiating elements E and F is limited by the first switch 55, the half wavelength is shifted from L2 and L3.

ここで、給電点B53を構成する線路59はX方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと直交して配置され、電磁結合している。そのため第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって放射素子E,Fを形成した場合も、給電点B53を構成する線路59は放射素子E,Fのスロットと直交して配置されることになり、電磁結合によって給電できる。   Here, the lines 59 constituting the feeding point B53 are arranged orthogonally to the slots at the center of the slot antenna array arranged in three rows in the X direction, and are electromagnetically coupled. Therefore, even when the radiating elements E and F are formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55, the line 59 constituting the feeding point B53 is arranged orthogonal to the slots of the radiating elements E and F. Thus, power can be supplied by electromagnetic coupling.

つまり、第1のスイッチ55の導通/遮断の組み合わせによって放射素子D,E,Fを各々形成し、給電点B53に接続された第2のスイッチを導通し、他の第2のスイッチを遮断して給電点Bを選択した場合、給電点B53は放射素子D,E,F各々に対し電磁結合するので良好なX方向の直線偏波を放射できる。   That is, the radiating elements D, E, and F are formed by the combination of conduction / cutoff of the first switch 55, the second switch connected to the feeding point B53 is turned on, and the other second switches are cut off. When the feeding point B is selected, the feeding point B53 is electromagnetically coupled to each of the radiating elements D, E, and F, so that a good linearly polarized wave in the X direction can be emitted.

また、放射素子D,E,Fの入力インピーダンスが給電線の特性インピーダンスと異なった場合も、放射素子D,E,Fは第2のスイッチを介して定数が可変できる整合回路と接続されているので、整合回路の定数を適切に選ぶことによって放射素子D,E,Fの入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   Also, when the input impedance of the radiating elements D, E, and F is different from the characteristic impedance of the feeder line, the radiating elements D, E, and F are connected to a matching circuit whose constant can be varied via the second switch. Therefore, the input impedance of the radiating elements D, E, and F can be matched with the characteristic impedance of the feeder line by appropriately selecting the constant of the matching circuit.

次に、楕円偏波を放射する場合について、図16を用いて説明する。
図14,図15と同様に給電点A52はY方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと図示されていない線路が交差して電磁結合した給電点であり、給電点B53はX方向に各3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットと図示されていない別の線路が交差して電磁結合した給電点である。
Next, the case of emitting elliptically polarized waves will be described with reference to FIG.
14 and 15, the feeding point A52 is a feeding point where a slot at the center of the slot antenna array arranged in each of the three rows in the Y direction intersects with a line (not shown) and is electromagnetically coupled, and the feeding point B53 Is a feed point where a slot at the center of the slot antenna array arranged in three rows in the X direction crosses another line (not shown) and is electromagnetically coupled.

第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される短冊状の放射素子のうち、給電点A52を含みY方向1個のスロットからなる短冊状の放射素子A、給電点Aを含みY方向2個のスロットからなる短冊状の放射素子B、給電点A52を含みY方向3個のスロットからなる短冊状の放射素子Cと、給電点B53を含みX方向1個のスロットからなる短冊状の放射素子D、給電点B53を含みX方向2個のスロットからなる短冊状の放射素子E、給電点B53を含みX方向3個のスロットからなる短冊状の放射素子Fを考える。   Among the strip-shaped radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff states of the first switch 55, the strip-shaped radiating element A including the feeding point A52 and including one slot in the Y direction, the feeding point A including Y A strip-shaped radiating element B composed of two slots in the direction, a strip-shaped radiating element C composed of three slots in the Y direction including the feeding point A52, and a strip composed of one slot in the X direction including the feeding point B53. Let us consider a strip-shaped radiating element E including two radiating elements D, a feeding point B53 and two slots in the X direction, and a strip-shaped radiating element F including three feeding slots B53 and the three slots in the X direction.

第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成され、Y方向の直線偏波を放射する3つの放射素子A,B,Cの励振方向の長さ(つまりY方向の長さ)はL1,L2,L3であるため、放射素子DはL1を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Eは 概ねL2を半波長とする放射素子として動作し、放射素子Fは概ねL3を半波長とする放射素子として動作する。   The length in the excitation direction (that is, the length in the Y direction) of the three radiating elements A, B, and C that are formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55 and radiate linearly polarized waves in the Y direction is L1. , L2 and L3, the radiating element D operates as a radiating element having L1 as a half wavelength, the radiating element E operates as a radiating element having approximately L2 as a half wavelength, and the radiating element F approximately has L3 as a half wavelength. It operates as a radiating element.

一方、X方向の直線偏波を放射する3つの放射素子D,E,Fの励振方向の長さ(つまりX方向の長さ)はL1,L2,L3であり、放射素子Dは放射素子Aと同じ共振周波数で直交する直線偏波を放射し、放射素子Eは放射素子Bと同じ共振周波数で直交する直線偏波を放射し、放射素子Fは放射素子Cと同じ共振周波数で直交する直線偏波を放射することが判る。   On the other hand, the lengths of the three radiating elements D, E, and F that radiate linearly polarized waves in the X direction (that is, the lengths in the X direction) are L1, L2, and L3. Radiate linearly polarized waves orthogonal to each other at the same resonance frequency, radiating element E radiates orthogonally polarized waves orthogonal to the radiating element B at the same resonance frequency, and radiating element F is a straight line orthogonal to the radiating element C at the same resonance frequency. It can be seen that it emits polarized light.

よって、直交する2方向で第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせにより同じ共振長を持つ短冊状の放射素子を形成し、2個の給電点A52,B53から、第1のスイッチ55の導通によって形成された前記2個の短冊状の放射素子の短手方向にある各給電点A52,B53を第2のスイッチによって2個とも選択すると、直交する2つのモードを励振できる。   Therefore, a strip-shaped radiating element having the same resonance length is formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55 in two orthogonal directions, and the two switch points A52 and B53 When two feed points A52 and B53 in the short direction of the two strip-shaped radiating elements formed by conduction are selected by the second switch, two orthogonal modes can be excited.

ここで、給電点A52,B53に流す電流に位相差を与えると、2つの直交したモードは位相差が生じて楕円偏波を放射できる。なお、給電点A52,B53に流す電流の位相差を90度とすると円偏波になる。   Here, when a phase difference is given to the currents flowing through the feeding points A52 and B53, the two orthogonal modes generate a phase difference and can radiate elliptically polarized waves. If the phase difference between the currents flowing through the feeding points A52 and B53 is 90 degrees, circular polarization is obtained.

また、直交する2方向で形成された同じ共振長を持つ2個の短冊状の放射素子は各々定数が可変できる別の整合回路に接続されているので、整合回路の定数を適切に選ぶことによって、直交する2方向で第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより形成された前記の短冊状の2個の放射素子の入力インピーダンスは給電線の特性インピーダンスとマッチングできる。   In addition, the two strip-shaped radiating elements having the same resonance length formed in two orthogonal directions are connected to different matching circuits each having a variable constant, and therefore by appropriately selecting the matching circuit constants. The input impedance of the two strip-shaped radiating elements formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch in two orthogonal directions can be matched with the characteristic impedance of the feeder line.

つまり、第1のスイッチ55を全て地板57と短絡して直交する2方向で放射素子Aと放射素子Dを形成し、放射素子Aの短手方向にある給電点A52と放射素子Dの短手方向にある給電点B53を同時に選択すると、L1を半波長とする直交する2つのモードが励振できる。ここで給電点A52,B53に流す電流に位相差を与えると、放射素子A,Dの直線偏波は合成されて楕円偏波となる。   That is, all the first switches 55 are short-circuited to the ground plane 57 to form the radiating element A and the radiating element D in two orthogonal directions, and the feed point A52 in the short direction of the radiating element A and the short side of the radiating element D are formed. When the feeding point B53 in the direction is selected at the same time, two orthogonal modes with L1 as a half wavelength can be excited. Here, when a phase difference is given to the currents flowing through the feeding points A52 and B53, the linearly polarized waves of the radiating elements A and D are combined into an elliptically polarized wave.

また、第1のスイッチ55の導通/遮断の組み合わせによって直交する2方向で放射素子Bと放射素子Eを形成し、放射素子Bの短手方向にある給電点A52と放射素子Eの短手方向にある給電点B53を同時に選択しかつ給電点A52,B53に流す電流に位相差を与えると、放射素子A,Dで作られる楕円偏波とは共振周波数の異なる楕円偏波が放射できる。   Further, the radiating element B and the radiating element E are formed in two orthogonal directions by a combination of conduction / cutoff of the first switch 55, and the feeding point A 52 in the short direction of the radiating element B and the short direction of the radiating element E When the feeding point B53 at the same time is simultaneously selected and a phase difference is given to the currents flowing through the feeding points A52 and B53, elliptically polarized waves having a resonance frequency different from that of the elliptically polarized waves produced by the radiating elements A and D can be radiated.

更に、第1のスイッチ55の導通/遮断の組み合わせによって直交する2方向で放射素子Cと放射素子Fを形成し、放射素子Cの短手方向にある給電点A52と放射素子Fの短手方向にある給電点B53を同時に選択しかつ給電点A,Bに流す電流に位相差を与えると、放射素子A,Dや放射素子B,Eで作られる楕円偏波とは異なる共振周波数を持つ楕円偏波が放射できる。   Further, the radiating element C and the radiating element F are formed in two orthogonal directions by the combination of conduction / cutoff of the first switch 55, and the feed point A 52 in the short direction of the radiating element C and the short direction of the radiating element F When the feeding point B53 in the above is simultaneously selected and a phase difference is given to the currents flowing through the feeding points A and B, an ellipse having a resonance frequency different from the elliptical polarization generated by the radiating elements A and D and the radiating elements B and E Polarized light can be emitted.

また、放射素子AとD,放射素子BとE,放射素子CとFは各々別の整合回路に接続されているので、放射素子AとD,放射素子BとE,放射素子CとFの両方とも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とマッチングできる。   Further, since the radiating elements A and D, the radiating elements B and E, and the radiating elements C and F are connected to different matching circuits, the radiating elements A and D, the radiating elements B and E, and the radiating elements C and F are connected. Both can match the input impedance of the antenna with the characteristic impedance of the feeder.

以上のように本実施例のアンテナモジュールでは、異なる共振長でかつ同じ直線偏波偏を持つ3つの短冊状の放射素子は共通の給電点を用いることができ、同じ旋回方向の楕円偏波で異なる共振長の放射素子を形成した場合も共通の給電点を用いることができる。よって特許文献4(USP6198438)と比較して給電点の数を少なくでき、より多くのマルチバンドに対応できる。   As described above, in the antenna module of this embodiment, the three strip-shaped radiating elements having different resonance lengths and the same linear polarization polarization can use a common feeding point, and have elliptical polarization in the same turning direction. A common feeding point can also be used when radiating elements having different resonance lengths are formed. Therefore, the number of feeding points can be reduced as compared with Patent Document 4 (USP6198438), and more multibands can be handled.

また、第2のスイッチによって給電点を切替えることにより、2方向の直線偏波をマルチバンドの機能を維持したまま切替えることが可能である。更に2つの給電点を同時に選択して給電点に流す電流に位相差を与えると楕円偏波を放射できる。このように本実施例のアンテナモジュールは、第1のスイッチと第2のスイッチの導通/遮断の組み合わせにより、マルチバンドと偏波制御が実現できる。   Further, by switching the feeding point with the second switch, it is possible to switch the two directions of linearly polarized waves while maintaining the multiband function. Furthermore, if two feeding points are selected simultaneously and a phase difference is given to the current flowing through the feeding point, elliptically polarized waves can be emitted. Thus, the antenna module of the present embodiment can realize multiband and polarization control by a combination of conduction / cutoff of the first switch and the second switch.

更に、定数が可変できる整合回路を有しているため、第1のスイッチの導通、遮断状態の組み合わせによって形成される短冊状の放射素子の入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスとマッチングでき、効率的に送受信が可能となる。   In addition, since it has a matching circuit that can change the constant, the input impedance of the strip-shaped radiating element formed by the combination of the conduction and cutoff states of the first switch can be matched with the characteristic impedance of the feeder line, which is efficient. Can be sent and received.

更に、第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される短冊状の放射素子はスロットアンテナ構造を取っているため、アンテナモジュールを低姿勢化(平面化)できる。加えて電磁結合を用いることで不平衡電流によって励振でき、フロントエンド回路との接続が容易である。   Furthermore, since the strip-shaped radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55 has a slot antenna structure, the antenna module can be lowered (planarized). In addition, it can be excited by an unbalanced current by using electromagnetic coupling, and can be easily connected to the front-end circuit.

なお、図13〜16では18個のスロット51、及び12個の第1のスイッチ55の外形を各々同じとしたが、アンテナアレイを構成するスロットは外形が同じである必要はない。   13 to 16, the eighteen slots 51 and the twelve first switches 55 have the same outer shape, but the slots constituting the antenna array need not have the same outer shape.

また、本実施例では18個のスロット51と2個の給電点によって3個の偏波と3個の周波数に対応できる構造を示したが、直交する2方向に並べたスロットの数を多くすると、更に多くのバンドに適用できる。   In the present embodiment, a structure capable of supporting three polarizations and three frequencies by using 18 slots 51 and two feeding points is shown. However, if the number of slots arranged in two orthogonal directions is increased. It can be applied to more bands.

また、本実施例ではY方向の3つの直線偏波は給電点A52から給電し、X方向の3つの直線偏波は給電点B53から給電し、3つの楕円偏波は給電点A52,B53から給電される構造となっているが、直交する2方向に並べたスロットの数が非常に多い場合、同じ偏波面の放射素子全てを1個の給電点から給電すると整合回路の定数可変範囲が非常に広くなり、現実的ではない。   In this embodiment, the three linearly polarized waves in the Y direction are fed from the feeding point A52, the three linearly polarized waves in the X direction are fed from the feeding point B53, and the three elliptically polarized waves are fed from the feeding points A52 and B53. Although it is structured to be fed, if the number of slots arranged in two orthogonal directions is very large, feeding all radiating elements with the same polarization plane from one feeding point will result in a very constant variable range of the matching circuit. Widen and not realistic.

そのような場合は第1のスイッチ55の導通によって形成され、同じ励振方向の直線偏波を放射する短冊状の放射素子をある程度の周波数範囲でブロック化し、そのブロック内に入る複数の短冊状の放射素子に対して短手方向に共通の給電点の1個設け、異なるブロックでは該当するブロック内に入る複数の短冊状の放射素子に対し短手方向に共通の別の給電点を1個設け、同じ直線偏波を放射する場合も第2のスイッチによって給電点を切替えればよい。   In such a case, a strip-shaped radiating element which is formed by conduction of the first switch 55 and radiates linearly polarized waves in the same excitation direction is blocked in a certain frequency range, and a plurality of strip-shaped elements entering the block are formed. Provide one common feed point in the short direction for the radiating element, and provide another common feed point in the short direction for multiple strip-shaped radiating elements that fall within the corresponding block in different blocks. When the same linearly polarized wave is radiated, the feeding point may be switched by the second switch.

楕円偏波を放射する場合も、同じ旋回方向の楕円偏波を放射する短冊状の放射素子の一対をある程度の周波数範囲でブロック化しかつブロック毎で共通の給電点を設け、同じ旋回方向の偏波面をもつ電波を放射する場合も第2のスイッチによって給電点を切替えればよい。   Even when elliptically polarized waves are radiated, a pair of strip-shaped radiating elements that radiate elliptically polarized waves in the same turning direction are blocked in a certain frequency range, and a common feeding point is provided for each block. Even when a radio wave having a wavefront is radiated, the feeding point may be switched by the second switch.

このような方法を用いれば給電点は非常に少なくなり、より多くのバンドに対応できる。   If such a method is used, the number of feeding points becomes very small, and more bands can be handled.

次に、指向性を制御する方法について述べる。
本実施例のアンテナモジュールは直交する2方向に直線的に配置された複数のスロットが複数列あるので、給電される放射素子の両側に第1のスイッチの導通/遮断によって無給電素子を配置することができる。そのため給電素子の形状と無給電素子の形状を変える方法により指向性制御が実現できる。
Next, a method for controlling directivity will be described.
Since the antenna module of the present embodiment has a plurality of rows of a plurality of slots linearly arranged in two orthogonal directions, parasitic elements are arranged on both sides of the radiating element to be fed by conduction / cutoff of the first switch. be able to. Therefore, directivity control can be realized by changing the shape of the feed element and the shape of the parasitic element.

放射素子Dを例に取り、図17に従って指向性を制御する方法を詳細に述べる。給電点B52を持つスロット51に接続された2個の第1のスイッチ55を全て地板57と短絡し短冊状の放射素子Dを形成し、給電点B53に接続された第2のスイッチを導通し、他の第2のスイッチを遮断して給電点B53を選択すると、L1を半波長とするX方向の直線偏波が放射される。   Taking the radiating element D as an example, a method for controlling directivity according to FIG. 17 will be described in detail. The two first switches 55 connected to the slot 51 having the feeding point B52 are all short-circuited with the ground plane 57 to form a strip-shaped radiating element D, and the second switch connected to the feeding point B53 is made conductive. When the other second switch is cut off and the feeding point B53 is selected, linearly polarized waves in the X direction with L1 as a half wavelength are radiated.

ここで、図中の一点鎖線で囲まれた3個のスロットを接続する2個の第1のスイッチ55を地板57と遮断すると3個のスロットからなる無給電子が形成される。   Here, when the two first switches 55 connecting the three slots surrounded by the one-dot chain line in the figure are disconnected from the ground plane 57, unpaid electrons consisting of the three slots are formed.

無給電素子は放射素子Dよりも励振方向の長さが非常に大きいので、放射素子Dに対して反射器として動作し、放射器Dのビームを天頂から+Y方向に傾かせる。図17のように放射素子Dと同じ向きスロット同士を第1のスイッチ55によって接続して反射器を構成すると、X方向で指向性を切替えることができる。   Since the parasitic element is much longer in the excitation direction than the radiating element D, it operates as a reflector with respect to the radiating element D, and tilts the beam of the radiator D in the + Y direction from the zenith. As shown in FIG. 17, when the reflectors are configured by connecting slots having the same orientation as the radiating element D by the first switch 55, the directivity can be switched in the X direction.

また、X方向で指向性を制御する場合は、直線的に配置したスロット51の数を増やして、第1のスイッチ55の導通/遮断の組み合わせによって給電素子に対してX方向で並んだ無給電素子を形成し、無給電素子の励振長を給電素子の励振長よりも長くすればよい。   When directivity is controlled in the X direction, the number of slots 51 arranged in a straight line is increased, and the first switch 55 is turned on / off in the X direction with respect to the feed element by the conduction / cutoff combination. An element is formed, and the excitation length of the parasitic element may be longer than the excitation length of the feed element.

放射素子Aについても上記の方法を用いることがができ、更に放射素子A〜F全てで2次元で指向性を切替えたい場合は、給電素子に対しX方向とY方向で隣接した無給電素子を形成し、かつ無給電素子の長さが給電素子より長くなるように、スロットの数や配置、長手方向の長さを調整すればよい。   For the radiating element A, the above-described method can be used, and when it is desired to switch the directivity in two dimensions in all of the radiating elements A to F, parasitic elements adjacent to the feeding element in the X direction and the Y direction can be used. The number and arrangement of the slots and the length in the longitudinal direction may be adjusted so that the parasitic element is formed longer than the feeder element.

以上のように本発明のアンテナモジュールは多周波切替えと偏波切替えと指向性制御の3つの機能を同時に実現できる。   As described above, the antenna module of the present invention can simultaneously realize the three functions of multi-frequency switching, polarization switching, and directivity control.

なお、本実施例も実施例1,2と同じようにMEMSによる可変キャパシタと可変インダクタからなる整合回路を持っているため、従来の自動整合回路よりもインピーダンスの整合範囲を広くできる。   Since this embodiment also has a matching circuit composed of a variable capacitor and a variable inductor by MEMS as in the first and second embodiments, the impedance matching range can be made wider than that of a conventional automatic matching circuit.

そのため、第1のスイッチ55の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される本実施例の放射素子A〜F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十分整合できる。   Therefore, the input impedance of the radiation elements A to F of the present embodiment formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch 55 can be sufficiently matched with the characteristic impedance of the feeder line.

また、本実施例のアンテナモジュールにおいても、第1の基板にはアンテナアレイと第1のスイッチがあり、第2の基板にはMEMSによる可変キャパシタと可変インダクタからなる定数が可変の整合回路と給電点を切替える第2のスイッチがあり、第1の基板と第2の基板は積層されているので、アンテナモジュールを小型にできる。   Also in the antenna module of this embodiment, the first substrate has an antenna array and a first switch, and the second substrate has a matching circuit having a variable constant consisting of a variable capacitor and a variable inductor by MEMS and a power supply. There is a second switch for switching the points, and the first substrate and the second substrate are stacked, so that the antenna module can be reduced in size.

<実施例4>
次に、本発明の実施例4を説明する。
図18は、本発明のアンテナモジュールの別の一例を示す図である。同図(a)は本実施例のアンテナモジュール上面図、(b)は断面図を示している。
<Example 4>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 18 is a diagram showing another example of the antenna module of the present invention. FIG. 5A is a top view of the antenna module of the present embodiment, and FIG.

本実施例のアンテナモジュールも周波数切替えと偏波切替えの2つの機能を有するアンテナモジュールであり、アンテナモジュールは18個の放射素子(スロット)51からなるアンテナアレイと、2個の給電点A52,B53と、定数を可変できる整合回路54を有し、かつ前記の放射素子間を接続する12個の第1のスイッチ55aと、2個の給電点を切替える2個の第2のスイッチ56を持っている。   The antenna module of this embodiment is also an antenna module having two functions of frequency switching and polarization switching. The antenna module includes an antenna array including 18 radiating elements (slots) 51, and two feeding points A52 and B53. And having 12 matching first switches 55a for connecting between the radiating elements and 2nd second switches 56 for switching between the two feeding points. Yes.

本実施例の特徴は第1のスイッチ55aによって隣接するスロットはスロットの短手のほぼ全面で接続する構造を持っていることである。   A feature of this embodiment is that the first switch 55a has a structure in which adjacent slots are connected to almost the entire short surface of the slot.

アンテナモジュールの構成を詳細に記述すると、アンテナモジュールの構成を詳細に記述すると、比誘電率4.5のパイレックス(登録商標)からなる第1の基板50の上面にCu層からなる地板57が形成されており、第1の基板50の下にはアルミナからなる第2の基板58が積層されている。   When the configuration of the antenna module is described in detail, when the configuration of the antenna module is described in detail, a ground plane 57 made of a Cu layer is formed on the upper surface of the first substrate 50 made of Pyrex (registered trademark) having a relative dielectric constant of 4.5. A second substrate 58 made of alumina is laminated under the first substrate 50.

また、地板57には直交する2方向(つまりX,Yの2方向)に直線的に配置された3個のスロット51が各3列形成されている。18個のスロット51は全て外形が同じで、長手方向の長さはL1,短手方向の長さはWである。   The base plate 57 has three rows of three slots 51 arranged linearly in two orthogonal directions (that is, two directions of X and Y). The eighteen slots 51 all have the same outer shape, the length in the longitudinal direction is L1, and the length in the short direction is W.

また、直線的に配置された3個のスロット間にはMEMSスイッチからなる第1のスイッチ55aが設けられており、3個のスロット51は第1のスイッチ55aによって接続できる構造となっている。   In addition, a first switch 55a composed of a MEMS switch is provided between three linearly arranged slots, and the three slots 51 can be connected by the first switch 55a.

第1のスイッチ55aは前記各スロット51を分離し、スロットの短手とほぼ同じ長さの導体からなる上部電極551a,下部電極552a,上部電極551aに接続されたヒンジ,バイアスラインから構成され、直線的に配列されたスロット間を接続ないし分離する機能を持つ。なお、12個の第1のスイッチ55aの外形は全て同じであり、第1の基板50上に形成されている。   The first switch 55a separates the slots 51, and includes an upper electrode 551a, a lower electrode 552a, a hinge connected to the upper electrode 551a, and a bias line made of a conductor having substantially the same length as the short side of the slot. It has a function to connect or separate between slots arranged in a straight line. The external shapes of the twelve first switches 55a are all the same and are formed on the first substrate 50.

また、X,Y方向に各々3列配置されたスロットアンテナアレイの中心にあるスロットの下方には、第2の基板58表面に形成された線路59と電磁結合している給電点A52,B53がある。   Also, feed points A52 and B53 that are electromagnetically coupled to the line 59 formed on the surface of the second substrate 58 are provided below the slots at the center of the slot antenna array arranged in three rows in the X and Y directions. is there.

給電点A52,B53は第2の基板58上に形成された各々の第2のスイッチ56に接続され、更に各々別の整合回路54に接続されて給電される構造となっている。   The feeding points A52 and B53 are connected to respective second switches 56 formed on the second substrate 58, and are further connected to different matching circuits 54 to supply power.

なお、本実施例でも整合回路54、第2のスイッチ56を介して給電点に至る線路59を給電線60と表現する。給電線60は第2の基板58の下面に設けられた第2の地板61と第1の基板50上面の地板57で囲まれているのでトリプレート線路構造になっている。   In this embodiment, the line 59 that reaches the feeding point via the matching circuit 54 and the second switch 56 is also expressed as a feeding line 60. Since the feeder line 60 is surrounded by a second ground plane 61 provided on the lower surface of the second substrate 58 and a ground plane 57 on the upper surface of the first substrate 50, it has a triplate line structure.

第2のスイッチ56もMEMSスイッチからなり、上部電極561,下部電極562,上部電極561に接続されたヒンジ,バイアスラインから構成され、給電点を切替える機能を持つ。また2つの第2のスイッチ56を導通状態にすると2つの給電点を同時に選択でき、2点給電が可能になる。   The second switch 56 is also a MEMS switch, and includes a hinge and a bias line connected to the upper electrode 561, the lower electrode 562, and the upper electrode 561, and has a function of switching a feeding point. Further, when the two second switches 56 are turned on, two feeding points can be selected at the same time, and two-point feeding is possible.

また、整合回路54は、実施例3と同様にMEMSによる可変インダクタと可変キャパシタをT型に組み合わせた回路からなり、定数が可変できる構造となっている。   Similarly to the third embodiment, the matching circuit 54 is composed of a circuit in which a variable inductor and a variable capacitor by MEMS are combined in a T type, and has a structure in which a constant can be varied.

本実施例では第2のスイッチ56、整合回路54、給電線60は全て第2の基板58に形成されているものとする。   In this embodiment, it is assumed that the second switch 56, the matching circuit 54, and the feeder line 60 are all formed on the second substrate 58.

第1のスイッチ55aの動作を詳細に述べると、第1のスイッチ55aの上部電極551aにバイアスラインからバイアスが印加されると、上部電極551aと下部電極552a間に静電引力が生じ、上部電極551aが下方に動き、スロットの短手方向の両端で地板57と短絡し、各スロット51は分離された状態となる。   The operation of the first switch 55a will be described in detail. When a bias is applied from the bias line to the upper electrode 551a of the first switch 55a, an electrostatic attractive force is generated between the upper electrode 551a and the lower electrode 552a. 551a moves downward, and short-circuits with the ground plane 57 at both ends in the short direction of the slot, so that each slot 51 is separated.

一方、上部電極551aのバイアスを遮断すると、上下電極間の静電引力が無くなり、上部電極551aはヒンジの剛性によって上方へ動いて地板と遮断され、隣接したスロット間は接続された状態となる。   On the other hand, when the bias of the upper electrode 551a is cut off, the electrostatic attractive force between the upper and lower electrodes disappears, the upper electrode 551a moves upward due to the rigidity of the hinge and is cut off from the ground plane, and the adjacent slots are connected.

ここで、上部電極551aはスロットの短手とほぼ同じ長さの導体からなるため、隣接したスロット間はスロットの短手のほぼ全面で接続される。   Here, since the upper electrode 551a is made of a conductor having substantially the same length as the short slot, adjacent slots are connected to almost the entire short slot.

そのため、実施例3と同様に、第1のスイッチ55aの接続/遮断状態の組み合わせによって短冊状の放射素子B,C,E,Fを形成した場合、つまりY方向の直線偏波を放射しかつ給電点Aを含みY方向が2個のスロットからなる短冊状の放射素子B、Y方向の直線偏波を放射しかつ給電点Aを含みY方向が3個のスロットからなる短冊状の放射素子C、X方向の直線偏波を放射しかつ給電点Bを含みX方向2個のスロットからなる短冊状の放射素子E、X方向の直線偏波を放射しかつ給電点Bを含みX方向3のスロットからなる短冊状の矩形の放射素子Fを形成した場合、スロットの短手の寸法は第1のスイッチが設けられた領域でも第1のスイッチの幅で制限されず、ほぼWとなって磁流の流れが制限されにくくなる。そのため放射素子の帯域を実施例3よりも拡大できる。   Therefore, as in the third embodiment, when the strip-shaped radiating elements B, C, E, and F are formed by the combination of the connection / cutoff state of the first switch 55a, that is, the linearly polarized wave in the Y direction is radiated and A strip-shaped radiating element B including the feeding point A and including two slots in the Y direction, and a strip-shaped radiating element radiating linearly polarized waves in the Y direction and including the feeding point A and including three slots in the Y direction. C, a strip-shaped radiating element E that radiates linearly polarized waves in the X direction and includes the feeding point B and includes two slots in the X direction, radiates linearly polarized waves in the X direction and includes the feeding point B, and the X direction 3 When the rectangular rectangular radiating element F is formed of the slots, the short dimension of the slot is not limited by the width of the first switch even in the region where the first switch is provided, and is almost W. Magnetic flow is less likely to be restricted. Therefore, the band of the radiating element can be expanded as compared with the third embodiment.

また、本実施例ではアンテナアレイを形成する第1の基板50はパイレックス(登録商標)ガラスである。パイレックス(登録商標)ガラスは石英と同等にMEMSプロセスが行なえる基板であり、かつ石英と同等の比誘電率を持ち誘電正接が低いことから、低コストで損失の小さいアンテナモジュールを形成できる。   In this embodiment, the first substrate 50 forming the antenna array is Pyrex (registered trademark) glass. Pyrex (registered trademark) glass is a substrate on which a MEMS process can be performed in the same manner as quartz, and has a dielectric constant equivalent to that of quartz and a low dielectric loss tangent, so that an antenna module with low cost and low loss can be formed.

更に、本実施例も実施例1〜3と同様に同じMEMSによる可変キャパシタと可変インダクタからなる整合回路を持っているため、従来の自動整合回路よりもインピーダンスの整合範囲を広くできる。   Furthermore, since this embodiment also has a matching circuit composed of a variable capacitor and a variable inductor using the same MEMS as in the first to third embodiments, the impedance matching range can be made wider than that of a conventional automatic matching circuit.

そのため、第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって形成される本実施例の放射素子A〜F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十分整合できる。   Therefore, the input impedance of the radiation elements A to F of the present embodiment formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch can be sufficiently matched with the characteristic impedance of the feeder line.

また、本実施例のアンテナモジュールも、図18で説明したように第1の基板50にはアンテナアレイと第1のスイッチ55aがあり、第2の基板58にはMEMSによる可変キャパシタと可変インダクタからなる定数が可変の整合回路54と給電点を切替える第2のスイッチ56があり、第1の基板50と第2の基板58は積層されているので、アンテナモジュールを小型にできる。   Also, in the antenna module of this embodiment, as described with reference to FIG. 18, the first substrate 50 has an antenna array and a first switch 55a, and the second substrate 58 includes a variable capacitor by MEMS and a variable inductor. There are a matching circuit 54 having a variable constant and a second switch 56 for switching the feeding point. Since the first substrate 50 and the second substrate 58 are laminated, the antenna module can be reduced in size.

なお、本実施例のアンテナモジュールにおいても、指向性を制御する場合は実施例3で述べた図17の方法を用いることができる。   Also in the antenna module of the present embodiment, the method of FIG. 17 described in the third embodiment can be used to control the directivity.

<実施例5>
次に、本発明の無線モジュールの実施例を説明する。
図19は、本発明の無線モジュールの一例を示す図である。本実施例は図7に示したアンテナモジュールの下層に多孔質ポリイミド基板からなる第3の基板62が積層された構造を持ち、第3の基板62にはチップ部品を用いてフロントエンド回路63が構成され、第3の基板62を貫通するビアホール64によってフロントエンド回路63とアンテナモジュールが接続されている。
<Example 5>
Next, an embodiment of the wireless module of the present invention will be described.
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a wireless module according to the present invention. This embodiment has a structure in which a third substrate 62 made of a porous polyimide substrate is laminated on the lower layer of the antenna module shown in FIG. 7, and the front-end circuit 63 is formed on the third substrate 62 using chip parts. The front end circuit 63 and the antenna module are connected by a via hole 64 that is configured and penetrates the third substrate 62.

つまり、第1の基板10にはアンテナアレイと第1のスイッチ16が設けられており、第2の基板19には整合回路15と第2のスイッチ17が設けられており、第3の基板62にはチップ部品を用いてフロントエンド回路63が構成され、第1,第2、第3の基板は積層された構造である。   That is, the antenna array and the first switch 16 are provided on the first substrate 10, the matching circuit 15 and the second switch 17 are provided on the second substrate 19, and the third substrate 62 is provided. The front end circuit 63 is configured using chip parts, and the first, second, and third substrates are stacked.

なお、本実施例に用いたアンテナモジュールは放射素子Dに対してのみ隣接した導体に地板と短絡する第3のスイッチ62が形成されているので、放射素子Dは指向性制御が可能であるが、放射素子A,B,C,E,F,G,Iは前記の構造がないため指向性を切替えることはできない。   In the antenna module used in this embodiment, the third switch 62 that is short-circuited to the ground plane is formed on a conductor adjacent to the radiating element D only, but the radiating element D can be controlled in directivity. Since the radiating elements A, B, C, E, F, G, and I do not have the above structure, the directivity cannot be switched.

本実施例の無線モジュールは、図7のアンテンモジュールを用いているので、多周波対応,偏波切替え,指向性制御が可能である。そのため1個の無線モジュールで複数の無線規格に対応できる。   Since the radio module of the present embodiment uses the anten module of FIG. 7, it is possible to cope with multiple frequencies, switch polarization, and control directivity. Therefore, a single wireless module can support a plurality of wireless standards.

また、アンテナモジュールの下層、つまり第2の基板19の下方に第3の基板62を積層し、第3の基板62に第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される本実施例の放射素子A〜Iに対するフロントエンド回路63が設けられているので、小型な無線モジュールを実現できる。   Further, in this embodiment, a third substrate 62 is stacked below the antenna module, that is, below the second substrate 19, and the first substrate 16 is formed on the third substrate 62 by a combination of conduction / cutoff states. Since the front end circuit 63 for the radiating elements A to I is provided, a small wireless module can be realized.

なお、本実施例では第3の基板62にフロントエンド回路63のみを実装したが、フロントエンド回路63とベースバンド回路の両方を実装してもよく、フロントエンド回路63とベースバンド回路の一部を実装しても同様に無線モジュールを小型化できる。   In the present embodiment, only the front end circuit 63 is mounted on the third substrate 62. However, both the front end circuit 63 and the baseband circuit may be mounted, or a part of the front end circuit 63 and the baseband circuit may be mounted. Even if is mounted, the wireless module can be reduced in size.

また、本実施例では第2の基板19の下方に第3の基板62を積層し、第3の基板62に第1のスイッチ16の導通/遮断状態の組み合わせによって形成される放射素子A〜Iに対するフロントエンド回路63を設けたが、第2の基板19上にスペースがある場合は第2の基板19上にフロントエンド回路63とベースバンド回路の一部を実装しても同様の効果が期待できる。   In the present embodiment, a third substrate 62 is stacked below the second substrate 19, and the radiation elements A to I are formed on the third substrate 62 by a combination of conduction / cutoff states of the first switch 16. However, if there is a space on the second substrate 19, the same effect can be expected even if the front end circuit 63 and a part of the baseband circuit are mounted on the second substrate 19. it can.

次に、本発明の無線システムを説明する。
図20は、本発明に係る無線システムの一例を示す図である。本実施例では図7のアンテナモジュールを使用しており、アンテナモジュール70は多周波の送信系・受信系を切替える送受信切替えスイッチ74に接続されている。
Next, the wireless system of the present invention will be described.
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a wireless system according to the present invention. In this embodiment, the antenna module of FIG. 7 is used, and the antenna module 70 is connected to a transmission / reception changeover switch 74 for switching between a multi-frequency transmission system and a reception system.

所望の周波数,偏波,指向性に従って、制御回路75によって第1,第2,第3のスイッチの導通/遮断の組み合わせと、π型整合回路の可変キャパシタ,可変インダクタの各定数を設定する。   According to the desired frequency, polarization, and directivity, the control circuit 75 sets the conduction / cutoff combination of the first, second, and third switches and the constants of the variable capacitor and variable inductor of the π-type matching circuit.

その後、制御回路75から制御信号Aを第1のスイッチのバイアス発生回路78に与えて所定のバイアスを発生し、第1のスイッチの導通/遮断を行い、アンテナアレイに放射素子A〜Iを形成する。   Thereafter, a control signal A is supplied from the control circuit 75 to the bias generation circuit 78 of the first switch to generate a predetermined bias, the first switch is turned on / off, and the radiating elements A to I are formed in the antenna array. To do.

また、制御回路75から制御信号Bを第2のスイッチのバイアス発生回路79に与えて所定のバイアスを発生し、第2のスイッチを導通または遮断して給電点A,B,Cから1個を選択し、偏波の方向を決める。   Further, a control signal B is supplied from the control circuit 75 to the bias generation circuit 79 of the second switch to generate a predetermined bias, and the second switch is turned on or off to remove one from the feeding points A, B, C. Select and determine the direction of polarization.

更に、放射素子Dに対しては制御回路75から制御信号Cを第3のスイッチのバイアス発生回路80を与えて所定のバイアスを発生し、第3のスイッチを導通、遮断し、地板と短絡する無給電素子を切替えてXY方向でビーム切替えを行う。   Further, a control signal C is supplied from the control circuit 75 to the bias generating circuit 80 of the third switch for the radiating element D to generate a predetermined bias, the third switch is turned on and off, and is short-circuited to the ground plane. The parasitic element is switched to perform beam switching in the XY directions.

また、制御制御回路75から制御信号Dを可変キャパシタ・可変インダクタ制御回路76に与える。   The control signal D is supplied from the control control circuit 75 to the variable capacitor / variable inductor control circuit 76.

可変キャパシタ制御回路では、所望の可変キャパシタに接続した第4のスイッチのみを導通させるためのバイアスと可変キャパシタの定数を制御するバイアスを発生し、第4のスイッチによって複数の可変キャパシタから所望の可変キャパシタを選択し、かつ定数を変化させる。   In the variable capacitor control circuit, a bias for controlling only a fourth switch connected to a desired variable capacitor and a bias for controlling a constant of the variable capacitor are generated, and a desired variable is selected from a plurality of variable capacitors by the fourth switch. Select a capacitor and change the constant.

また、可変インダクタ制御回路では所定のバイアスを発生して、可変インダクタの可動配線についているMEMSアクチエーターを駆動して所望のインダクタを得る。これにより整合回路の定数を変化させて、放射素子A〜I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マッチングする。   Further, the variable inductor control circuit generates a predetermined bias and drives a MEMS actuator attached to the movable wiring of the variable inductor to obtain a desired inductor. Thereby, the constant of the matching circuit is changed to match the input impedance of the radiating elements A to I with the characteristic impedance of the feeder line.

更に、送信あるいは受信モードを考慮し、制御回路75より制御信号Eを送受信切替えスイッチ制御回路77に与え所定のバイアスを発生し、放射素子A〜Iの送信あるいは受信に該当するスイッチ74を導通させ、アンテナモジュール70とフロントエンド回路63を電気的に導通して送受信を行なう。   Further, in consideration of the transmission or reception mode, a control signal E is supplied from the control circuit 75 to the transmission / reception selector switch control circuit 77 to generate a predetermined bias, and the switch 74 corresponding to transmission or reception of the radiating elements A to I is turned on. The antenna module 70 and the front end circuit 63 are electrically connected to perform transmission / reception.

尚、上記実施例では第1〜第3のスイッチを制御するためにバイアス発生回路78〜80を設けているが、このようなバイアス発生回路を設けず、制御回路75からの制御信号A〜Cにより直接第1〜3のスイッチの接続/遮断制御を行ってもよい。   In the above embodiment, the bias generation circuits 78 to 80 are provided to control the first to third switches. However, such a bias generation circuit is not provided, and the control signals A to C from the control circuit 75 are provided. Thus, the connection / cutoff control of the first to third switches may be performed directly.

以上のように、本実施例の無線システムは3周波,3偏波に対応し、一部の電波については指向性の切替えも可能である。よって1個の無線システムで3周波,3偏波の規格に対応でき、無線システム自体を小型化できる。   As described above, the wireless system of the present embodiment supports three frequencies and three polarizations, and the directivity can be switched for some radio waves. Therefore, one radio system can cope with the standards of three frequencies and three polarizations, and the radio system itself can be downsized.

また、指向性も制御できるため、1個の周波数・偏波で用いる場合も、所定の方向に放射パターンを向けることで高い利得を実現でき、良好な送受信が行える。更に電波状況によって周波数,偏波,指向性を切替えることで絶えず良好な送受信を行なうことができる。   In addition, since directivity can also be controlled, a high gain can be realized by directing a radiation pattern in a predetermined direction even when using one frequency / polarized wave, and good transmission / reception can be performed. Furthermore, good transmission and reception can be performed continuously by switching the frequency, polarization, and directivity according to the radio wave condition.

本発明に係る無線システムの別の例を説明する。
図21は、本発明の無線システムの別の一例を示す図である。図21では第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせによって複数の放射素子を形成した場合、制御回路75から制御信号Dを可変キャパシタ・可変インダクタ制御回路76に与えて可変キャパシタと可変インダクタの定数を変化させるのに加え、送信モードではアンテナアレイ71からの反射波を反射波検出回路151で検出し、反射波に応じてインピーダンス自動制御回路152によって整合回路15の最適な定数を求め、整合回路15の可変キャパシタと可変インダクタの定数を制御する自動整合回路150を設けたものである。
Another example of the wireless system according to the present invention will be described.
FIG. 21 is a diagram illustrating another example of the wireless system of the present invention. In FIG. 21, when a plurality of radiating elements are formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch, a control signal D is supplied from the control circuit 75 to the variable capacitor / variable inductor control circuit 76 and the constants of the variable capacitor and the variable inductor. In the transmission mode, the reflected wave from the antenna array 71 is detected by the reflected wave detection circuit 151, and the optimum constant of the matching circuit 15 is obtained by the automatic impedance control circuit 152 according to the reflected wave, and the matching circuit An automatic matching circuit 150 for controlling the constants of 15 variable capacitors and variable inductors is provided.

図21の無線システムでは、外部環境によってアンテナアレイの入力インピーダンスが変化した場合も、自動整合回路150によってアンテナアレイ71の入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスと整合できるので、良好な通信状態をより維持できるようになる。   In the wireless system of FIG. 21, even when the input impedance of the antenna array changes due to the external environment, the input impedance of the antenna array 71 can be matched with the characteristic impedance of the feeder line by the automatic matching circuit 150. become able to.

なお、本実施例は送受信可能な無線システムについて説明したが、受信のみの無線システムであっても本発明の効果は期待できるので、受信のみ、送信のみの無線システムも本発明に含まれるものとする。   Although the present embodiment has been described with respect to a wireless system capable of transmitting and receiving, since the effect of the present invention can be expected even with a reception-only wireless system, a reception-only and transmission-only wireless system is also included in the present invention. To do.

本発明のアンテナモジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the antenna module of this invention. ヒンジの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a hinge. 給電点と第2のスイッチと整合回路の接続を示す図である。It is a figure which shows the connection of a feeding point, a 2nd switch, and a matching circuit. 可変キャパシタと可変インダクタからなる整合回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the matching circuit which consists of a variable capacitor and a variable inductor. 実施例1のアンテナモジュールの多周波対応、偏波切替えを説明する図である。It is a figure explaining the multi-frequency response | compatibility of the antenna module of Example 1, and polarization switching. 実施例1のアンテナモジュールの多周波対応、偏波切替えを説明する図である。It is a figure explaining the multi-frequency response | compatibility of the antenna module of Example 1, and polarization switching. 実施例1のアンテナモジュールの多周波対応、偏波切替えを説明する図である。It is a figure explaining the multi-frequency response | compatibility of the antenna module of Example 1, and polarization switching. 実施例1のアンテナモジュールの指向性制御を説明する図である。It is a figure explaining the directivity control of the antenna module of Example 1. FIG. 実施例1のアンテナモジュールの指向性制御を説明する図である。It is a figure explaining the directivity control of the antenna module of Example 1. FIG. 実施例1のアンテナモジュールの指向性制御を説明する図である。It is a figure explaining the directivity control of the antenna module of Example 1. FIG. 本発明の可変インダクタの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the variable inductor of this invention. 本発明の可変インダクタの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the variable inductor of this invention. 本発明の可変インダクタの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the variable inductor of this invention. 本発明の可変インダクタの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the variable inductor of this invention. 本発明のアンテナモジュールの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the antenna module of this invention. 本発明のアンテナモジュールの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the antenna module of this invention. 実施例3のアンテナモジュールの多周波対応、偏波切替えを説明する図である。It is a figure explaining the multi-frequency response | compatibility of the antenna module of Example 3, and polarization switching. 実施例3のアンテナモジュールの多周波対応、偏波切替えを説明する図である。It is a figure explaining the multi-frequency response | compatibility of the antenna module of Example 3, and polarization switching. 実施例3のアンテナモジュールの多周波対応、偏波切替えを説明する図である。It is a figure explaining the multi-frequency response | compatibility of the antenna module of Example 3, and polarization switching. 実施例3のアンテナモジュールの指向性制御を説明する図である。It is a figure explaining the directivity control of the antenna module of Example 3. FIG. 本発明のアンテナモジュールの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the antenna module of this invention. 本発明の無線モジュールの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the radio | wireless module of this invention. 本発明の無線システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the radio | wireless system of this invention. 本発明の無線システムの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the radio | wireless system of this invention. アンテナの従来例(特開2000−236209号公報)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-236209) of an antenna. アンテナの従来例(特開2002−261533号公報)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-261533) of an antenna. アンテナの従来例(特開2003−124730号公報)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-124730) of an antenna. アンテナの従来例(USP(米国特許)第6198438号)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (USP (US Patent) 6198438) of an antenna. アンテナの従来例(GTRI Prototype Aperture Antenna)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (GTRI Prototype Aperture Antenna) of an antenna. 可変インダクタの従来例(特開2003−68571号公報)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-68571) of a variable inductor. 可変インダクタの従来例(オンチップRF可変インダクタ)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (on-chip RF variable inductor) of a variable inductor. 可変インダクタの従来例(Self-Asembling MEMS Variable Inductor)を示す図である。It is a figure which shows the conventional example (Self-Asembling MEMS Variable Inductor) of a variable inductor. アンテナの従来例(Polarization Reconfigurable Patch Antenna)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Polarization Reconfigurable Patch Antenna) of an antenna. アンテナの従来例(偏波切換えマイクロストリップアンテナ)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (polarization switching microstrip antenna) of an antenna. アンテナの従来例(特開2001−36337号公報)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-36337) of an antenna. アンテナの従来例(特開平6−112727号公報)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Unexamined-Japanese-Patent No. 6-112727) of an antenna. アンテナの従来例(特開平10−154911号公報,特開2002−325012号公報)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Unexamined-Japanese-Patent No. 10-154911, Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-325012) of an antenna. アンテナの従来例(Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna array)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Electronically Steering Yagi-Uda Microstrip Patch Antenna array) of an antenna. アンテナの従来例(Electronic beam steering using switched parasitic patch elements)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (Electronic beam steering using switched parasitic patch elements) of an antenna. アンテナの従来例(ビーム成形用マイクロストリップアレーアンテナ)を示す図である。It is a figure which shows the prior art example (microstrip array antenna for beam shaping | molding) of an antenna.

符号の説明Explanation of symbols

10,50:第1の基板
11:放射素子(導体)
12,52:給電点A
13,53:給電点B
14:給電点C
15,54:整合回路
16,16a,55,55a:第1のスイッチ
161,161a,551,551a:上部電極
162,162a,552,552a:下部電極
163:ヒンジ
17,17a,56:第2のスイッチ
171,171a,561:上部電極
172,172a,562:下部電極
18,57:地板
19,58:第2の基板
20,60:給電線
24:可変リアクタンス
25:第3のスイッチ
26,36:ループA
27,37:ループB
28,33:固定配線
29,34,41,59:線路
30,38:ビアホール
31,39:他層にある線路
32,40:可動配線(ループC)
42:第1のインダクタ
43:第2のインダクタ
44:抵抗
45:電流源
51:スロット
61:第2の地板
62:第3の基板
63:フロントエンド回路
64:ビア
70:アンテナモジュール
71:マイクロストリップアンテナアレイ
72:放射素子A〜I送信系
73:放射素子A〜I受信系
74:送受信切替スイッチ
75:制御回路
76:可変キャパシタ,可変インダクタ制御回路
77:送受信切替スイッチ制御回路
78:第1のスイッチのバイアス発生回路
79:第2のスイッチのバイアス発生回路
80:第3のスイッチのバイアス発生回路
150:自動整合回路
151:反射波検出回路
152:インピーダンス自動制御回路
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
500:絶縁基板
510:導体(放射素子)
520:FETスイッチ
530:給電点
600:パッチアンテナ
601:MEMSアクチュエータ
602:給電線
616a,616b:接続用端子
622:絶縁体層
630:スイッチ素子
640A:可変インダクタ
642,643:導体板
691:伝送線路(スパイラルインダクタ)
700:パッチ
701,702:スロット
703,704:ダイオード
710:マイクロストリップ線路
800:給電素子
801:無給電素子
802:キャパシタ
803:地板
804:スイッチ回路
810:誘電体
811:地板
812:円環放射導体
813:ダイオード
820:給電素子
821:無給電素子
10, 50: First substrate 11: Radiation element (conductor)
12, 52: Feeding point A
13, 53: Feeding point B
14: Feed point C
15, 54: Matching circuit 16, 16a, 55, 55a: First switch 161, 161a, 551, 551a: Upper electrode 162, 162a, 552, 552a: Lower electrode 163: Hinge 17, 17a, 56: Second Switches 171, 171a, 561: Upper electrodes 172, 172a, 562: Lower electrodes 18, 57: Ground plate 19, 58: Second substrate 20, 60: Feed line 24: Variable reactance 25: Third switches 26, 36: Loop A
27, 37: Loop B
28, 33: Fixed wiring 29, 34, 41, 59: Line 30, 38: Via hole 31, 39: Line in other layer 32, 40: Movable wiring (loop C)
42: first inductor 43: second inductor 44: resistor 45: current source 51: slot 61: second ground plane 62: third substrate 63: front end circuit 64: via 70: antenna module 71: microstrip Antenna array 72: Radiation elements A to I transmission system 73: Radiation elements A to I reception system 74: Transmission / reception changeover switch 75: Control circuit 76: Variable capacitor, variable inductor control circuit 77: Transmission / reception changeover switch control circuit 78: First Switch bias generation circuit 79: Bias generation circuit of the second switch 80: Bias generation circuit of the third switch 150: Automatic matching circuit 151: Reflected wave detection circuit 152: Automatic impedance control circuit 101: Metal strip 102: PIN diode 211: Antenna part 212: Wiring board 213: Gras De Pattern 214: RF module 218: antenna element pattern 219: feed point (feed pattern)
220a to 220d: grounding points 221a to 221d: switch 300: antenna structure 305: short-circuit plane 310: sub-antenna structure 320: first radiating element 322: first end 324: feed line 330: second radiating element 332 : Second end 334: spacing 340: third radiating element 342: third end 350: feed line 360, 362: switch 370, 372: radio frequency module A 1, A 2: aperture 400: radiating element 405: High-frequency feeding point 410: Low-frequency feeding point 420: MEMS switch 500: Insulating substrate 510: Conductor (radiating element)
520: FET switch 530: Feed point 600: Patch antenna 601: MEMS actuator 602: Feed line 616a, 616b: Connection terminal 622: Insulator layer 630: Switch element 640A: Variable inductor 642, 643: Conductor plate 691: Transmission line (Spiral inductor)
700: Patch 701, 702: Slot 703, 704: Diode 710: Microstrip line 800: Feeding element 801: Parasitic element 802: Capacitor 803: Ground plane 804: Switch circuit 810: Dielectric 811: Ground plane 812: Toroidal radiation conductor 813: Diode 820: Feeding element 821: Parasitic element

Claims (23)

周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールであって、
複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるための定数を可変できる整合回路とを有することを特徴とするアンテナモジュール。
An antenna module having at least two functions among the three functions of frequency switching, polarization switching, and directivity control,
An antenna array including a plurality of radiating elements; a plurality of feeding points that feed power to the plurality of radiating elements; and a first switch that selectively controls connection / disconnection between adjacent radiating elements among the plurality of radiating elements; An antenna comprising: a second switch that selectively switches a feeding line to the plurality of feeding points; and a matching circuit that can vary a constant for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feeding line. module.
請求項1に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナアレイは、前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる放射素子を形成する構造を有し、かつ同じ偏波を放射する場合は、前記第2のスイッチによって複数の給電点から同一の給電点を選択し、更に前記整合回路によって第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより形成される前記放射素子の入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスと整合させることを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 1, wherein
The antenna array has a structure in which a plurality of radiating elements having different resonance lengths are formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch, and when the same polarization is radiated, Selecting the same feeding point from a plurality of feeding points, and further matching the input impedance of the radiating element formed by the combination of the conduction / cutoff state of the first switch by the matching circuit with the characteristic impedance of the feeding line. A featured antenna module.
請求項1または2に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナアレイは、マトリックス状に配置された複数の矩形の導体からなるマイクロストリップアンテナアレイであることを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 1 or 2,
The antenna module is a microstrip antenna array comprising a plurality of rectangular conductors arranged in a matrix.
請求項3に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナアレイは、前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる矩形の放射素子を形成する構造を有し、かつ励振方向の同じ直線偏波を放射する場合は、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された矩形の放射素子の励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 3, wherein
The antenna array has a structure in which a plurality of rectangular radiating elements having different resonance lengths are formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch and radiates linearly polarized waves having the same excitation direction. From the plurality of feeding points, the same feeding point that is on the perpendicular of the midpoint of the side perpendicular to the excitation direction of the rectangular radiating element formed by the conduction of the first switch is selected by the second switch. An antenna module characterized by that.
請求項3に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナアレイは、前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長を異なる長方形の放射素子を形成する構造を有し、かつ同じ旋回方向の楕円偏波を放射する場合は、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された長方形の放射素子の対角線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 3, wherein
The antenna array has a structure in which rectangular radiation elements having different resonance lengths are formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch and radiates elliptically polarized waves in the same turning direction. The antenna module, wherein the second switch selects the same feed point on a diagonal line of a rectangular radiating element formed by conduction of the first switch from the plurality of feed points.
請求項3から5のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、
前記第1のスイッチは、隣接する矩形の導体の辺のほぼ全面で導通あるいは遮断する構造を有することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to any one of claims 3 to 5,
The antenna module according to claim 1, wherein the first switch has a structure in which the first switch is electrically connected or cut off over substantially the entire side of the adjacent rectangular conductor.
請求項1または2に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナアレイは、直交する2方向に直線的に配置された複数のスロットが複数列あるスロットアンテナアレイであることを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 1 or 2,
2. The antenna module according to claim 1, wherein the antenna array is a slot antenna array having a plurality of rows of a plurality of slots linearly arranged in two orthogonal directions.
請求項7に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナアレイは、直交する2方向で前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる短冊状の放射素子を形成する構造を有し、かつ励振方向の同じ直線偏波を放射する場合は、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの接続によって形成された短冊状の放射素子の短手方向にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 7, wherein
The antenna array has a structure in which a plurality of strip-like radiating elements having different resonance lengths are formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch in two orthogonal directions, and the linearly polarized waves having the same excitation direction When the second switch is used, the same feeding point in the short direction of the strip-shaped radiation element formed by the connection of the first switch is selected from the plurality of feeding points. A featured antenna module.
請求項7に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナアレイは、直交する2方向で前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる短冊状の放射素子を形成する構造を有し、かつ楕円偏波を放射する場合は、直交する2方向で共振長の同じ短冊状の放射素子を形成し、更に前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの接続によって形成された前記2個の短冊状の放射素子の短手方向にある各給電点を前記第2のスイッチによって選択することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 7, wherein
The antenna array has a structure in which a plurality of strip-shaped radiating elements having different resonance lengths are formed by a combination of conduction / cutoff states of the first switch in two orthogonal directions, and radiates elliptically polarized waves Forms a strip-shaped radiating element having the same resonance length in two orthogonal directions, and further, a short of the two strip-shaped radiating elements formed by connecting the first switch from the plurality of feeding points. An antenna module, wherein each feeding point in a hand direction is selected by the second switch.
請求項7から9のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、
前記第1のスイッチによって隣接するスロットは、スロットの短手のほぼ全面で接続する構造を有することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to any one of claims 7 to 9,
An antenna module having a structure in which slots adjacent to each other by the first switch are connected to almost the entire short surface of the slot.
請求項1から10のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、
前記整合回路は、MEMSによる可変インダクタと可変キャパシタの組み合わせで構成され、インダクタンスあるいはキャパシタンスを変えることによりアンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるものであることを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to any one of claims 1 to 10,
The antenna module is configured by a combination of a variable inductor and a variable capacitor by MEMS, and adjusts an input impedance of the antenna to a characteristic impedance of the feeder line by changing an inductance or a capacitance.
請求項11に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記可変インダクタは、可動配線と固定配線からなるスパイラルインダクタであり、可動配線を動かすことでスパイラルインダクタの内径,外径またはスパイラルのピッチの少なくとも1つを可変する構造を有することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 11, wherein
The variable inductor is a spiral inductor composed of a movable wiring and a fixed wiring, and has a structure in which at least one of an inner diameter, an outer diameter, or a spiral pitch of the spiral inductor is changed by moving the movable wiring. module.
請求項11または12に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記可変インダクタは、送信あるいは受信される高周波信号が通る第1のインダクタと第1のインダクタと分離された第2のインダクタからなり、前記第1のインダクタと前記第2のインダクタの距離を可変する構造を有することを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 11 or 12,
The variable inductor includes a first inductor through which a high-frequency signal to be transmitted or received passes and a second inductor separated from the first inductor, and varies a distance between the first inductor and the second inductor. An antenna module having a structure.
請求項1から13のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、
第1の基板に前記アンテナアレイと前記第1のスイッチがあり、第2の基板に前記整合回路と前記第2のスイッチがあり、第1の基板と第2の基板は積層されていることを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to any one of claims 1 to 13,
The first substrate includes the antenna array and the first switch, the second substrate includes the matching circuit and the second switch, and the first substrate and the second substrate are stacked. A featured antenna module.
請求項14に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記第1の基板がガラス基板であることを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to claim 14, wherein
The antenna module, wherein the first substrate is a glass substrate.
請求項1から15のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、
前記第1のスイッチの各々は、他の第1のスイッチと対向する先端部分の形状をV形状に延長し、対向する4つの第1のスイッチの間隙がX状になるようにしたことを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to any one of claims 1 to 15,
In each of the first switches, the shape of the tip portion facing the other first switch is extended to a V shape so that the gap between the four first switches facing each other is X-shaped. An antenna module.
請求項1から6、11から16のいずれかに記載のアンテナモジュールにおいて、
地板を有し、前記複数の放射素子を選択的に前記地板に接続する第3のスイッチを設けたことを特徴とするアンテナモジュール。
The antenna module according to any one of claims 1 to 6 and 11 to 16,
An antenna module comprising a ground plate, wherein a third switch for selectively connecting the plurality of radiating elements to the ground plate is provided.
請求項14から17のいずれかに記載のアンテナモジュールの第2の基板にフロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部があることを特徴とする無線モジュール   18. A radio module, wherein the second substrate of the antenna module according to claim 14 has at least a part of a front end circuit and a baseband circuit. 請求項14から17のいずれかに記載のアンテナモジュールまたは請求項16に記載の無線モジュールに第3の基板が積層されており、かつ前記第3の基板にはフロントエンド回路,ベースバンド回路の少なくとも一部があることを特徴とする無線モジュール。   A third substrate is stacked on the antenna module according to any one of claims 14 to 17 or the wireless module according to claim 16, and at least a front end circuit and a baseband circuit are disposed on the third substrate. A wireless module characterized in that there is a part. 請求項1から19のいずれかに記載のアンテナモジュールまたは請求項16から17のいずれかに記載の無線モジュールを用いたことを特徴とする無線システム。   A radio system using the antenna module according to any one of claims 1 to 19 or the radio module according to any one of claims 16 to 17. 複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるため整合回路とを有し、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法であって、
前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる放射素子を形成するステップと、
前記第2のスイッチによって複数の給電点から同一の給電点を選択して同じ偏波を放射するステップと、
前記整合回路によって第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより形成される前記放射素子の入力インピーダンスを給電線の特性インピーダンスと整合させるステップを有することを特徴とするアンテナモジュールの制御方法。
An antenna array including a plurality of radiating elements; a plurality of feeding points that feed power to the plurality of radiating elements; and a first switch that selectively controls connection / disconnection between adjacent radiating elements among the plurality of radiating elements; And a second switch for selectively switching the feed line to the plurality of feed points, and a matching circuit for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feed line, and frequency switching, polarization switching, directivity A method for controlling an antenna module having at least two of the three functions of control,
Forming a plurality of radiating elements having different resonance lengths by a combination of conduction / cutoff states of the first switch;
Selecting the same feeding point from a plurality of feeding points by the second switch to radiate the same polarization; and
A method for controlling an antenna module, comprising: matching an input impedance of the radiating element formed by a combination of a conduction / cutoff state of a first switch by the matching circuit with a characteristic impedance of a feeder line.
複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるため整合回路とを有し、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法であって、
前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長の異なる矩形の放射素子を形成するステップと、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された矩形の放射素子の励振方向と直交する辺の中点の垂線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することによって励振方向の同じ直線偏波を放射するステップとを有することを特徴とするアンテナモジュールの制御方法。
An antenna array including a plurality of radiating elements; a plurality of feeding points that feed power to the plurality of radiating elements; and a first switch that selectively controls connection / disconnection between adjacent radiating elements among the plurality of radiating elements; And a second switch for selectively switching the feed line to the plurality of feed points, and a matching circuit for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feed line, and frequency switching, polarization switching, directivity A method for controlling an antenna module having at least two of the three functions of control,
A step of forming a plurality of rectangular radiating elements having different resonance lengths by a combination of conduction / cutoff states of the first switch, and a rectangular radiation formed by conduction of the first switch from the plurality of feeding points. Radiating linearly polarized waves having the same excitation direction by selecting the same feeding point on the perpendicular of the midpoint of the side orthogonal to the excitation direction of the element by the second switch. Control method of antenna module.
複数の放射素子からなるアンテナアレイと、前記複数の放射素子に給電する複数の給電点と、前記複数の放射素子のうち隣接する放射素子間を選択的に接続/遮断制御する第1のスイッチと、給電線を前記複数の給電点に選択的に切替える第2のスイッチと、アンテナの入力ピーダンスを前記給電線の特性インピーダンスに合わせるため整合回路とを有し、周波数切替え、偏波切替え、指向性制御の3つの機能のうち少なくとも2つの機能を有するアンテナモジュールの制御方法であって、
前記第1のスイッチの導通/遮断状態の組み合わせにより複数の共振長を異なる長方形の放射素子を形成するステップと、前記複数の給電点から、前記第1のスイッチの導通によって形成された長方形の放射素子の対角線上にある同一の給電点を前記第2のスイッチによって選択することによって同じ旋回方向の楕円偏波を放射するステップを有することを特徴とするアンテナモジュールの制御方法。
An antenna array including a plurality of radiating elements; a plurality of feeding points that feed power to the plurality of radiating elements; and a first switch that selectively controls connection / disconnection between adjacent radiating elements among the plurality of radiating elements; And a second switch for selectively switching the feed line to the plurality of feed points, and a matching circuit for matching the input impedance of the antenna to the characteristic impedance of the feed line, and frequency switching, polarization switching, directivity A method for controlling an antenna module having at least two of the three functions of control,
Forming a plurality of rectangular radiating elements having different resonance lengths by a combination of conduction / cutoff states of the first switch; and rectangular radiation formed by conduction of the first switch from the plurality of feeding points. A method for controlling an antenna module, comprising the step of radiating elliptically polarized waves in the same turning direction by selecting the same feeding point on the diagonal line of the element by the second switch.
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007142854A (en) * 2005-11-18 2007-06-07 Sony Corp Signal transmission circuit device and method of manufacturing the same
US7388552B2 (en) 2004-08-24 2008-06-17 Sony Corporation Multibeam antenna
JP2011044997A (en) * 2009-08-24 2011-03-03 Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd Antenna
WO2011096027A1 (en) * 2010-02-08 2011-08-11 パナソニック株式会社 Transmission device and high-frequency wireless communication system provided with same
US9692127B2 (en) 2014-05-13 2017-06-27 Fujitsu Limited Antenna device and antenna system
KR20180137774A (en) * 2017-06-19 2018-12-28 주식회사 워프솔루션 Transmitter based on antenna using feed switching in wireless charging system
US10270186B2 (en) 2015-08-31 2019-04-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Antenna module and electronic device
JP2019537391A (en) * 2016-12-12 2019-12-19 スカイワークス ソリューションズ, インコーポレイテッドSkyworks Solutions, Inc. Antenna system with reconfigurable frequency and polarization
CN112804734A (en) * 2021-01-14 2021-05-14 武汉虹信科技发展有限责任公司 Multi-mode base station access control system and control method
CN113067129A (en) * 2021-03-23 2021-07-02 Oppo广东移动通信有限公司 Antenna device, housing, electronic tag device, and antenna matching method
CN113206386A (en) * 2021-04-09 2021-08-03 华中科技大学 Millimeter wave intelligent super-surface unit and millimeter wave intelligent super-surface
WO2021171997A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Antenna device
WO2021182347A1 (en) 2020-03-10 2021-09-16 株式会社 東芝 Radio wave emission source visualizing device, and bandwidth expansion method
CN113437533A (en) * 2021-06-10 2021-09-24 深圳技术大学 Miniaturized directional diagram reconfigurable pixel antenna and application method
CN114628893A (en) * 2022-04-13 2022-06-14 安徽大学 S-band frequency reconstruction orbital angular momentum antenna and frequency reconstruction method
WO2023098686A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-08 华为技术有限公司 Antenna, antenna array, and communication device
US11735815B2 (en) 2019-05-01 2023-08-22 Skyworks Solutions, Inc. Reconfigurable antenna systems integrated with metal case
US11973283B2 (en) 2017-05-18 2024-04-30 Skyworks Solutions, Inc. Reconfigurable antenna systems with ground tuning pads

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11395381B2 (en) * 2017-01-10 2022-07-19 Panasonic Holdings Corporation Electromagnetic field distribution adjustment device and microwave heating device

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7388552B2 (en) 2004-08-24 2008-06-17 Sony Corporation Multibeam antenna
JP2007142854A (en) * 2005-11-18 2007-06-07 Sony Corp Signal transmission circuit device and method of manufacturing the same
JP2011044997A (en) * 2009-08-24 2011-03-03 Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd Antenna
WO2011096027A1 (en) * 2010-02-08 2011-08-11 パナソニック株式会社 Transmission device and high-frequency wireless communication system provided with same
JP2011166382A (en) * 2010-02-08 2011-08-25 Panasonic Corp Transmitting device and high frequency radio communication system having the same
US9692127B2 (en) 2014-05-13 2017-06-27 Fujitsu Limited Antenna device and antenna system
US10270186B2 (en) 2015-08-31 2019-04-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Antenna module and electronic device
US10498046B2 (en) 2015-08-31 2019-12-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Antenna module and electronic device
JP2019537391A (en) * 2016-12-12 2019-12-19 スカイワークス ソリューションズ, インコーポレイテッドSkyworks Solutions, Inc. Antenna system with reconfigurable frequency and polarization
US11424541B2 (en) 2016-12-12 2022-08-23 Skyworks Solutions, Inc. Frequency and polarization reconfigurable antenna systems
US11973283B2 (en) 2017-05-18 2024-04-30 Skyworks Solutions, Inc. Reconfigurable antenna systems with ground tuning pads
KR101963582B1 (en) 2017-06-19 2019-04-01 주식회사 워프솔루션 Transmitter based on antenna using feed switching in wireless charging system
KR20180137774A (en) * 2017-06-19 2018-12-28 주식회사 워프솔루션 Transmitter based on antenna using feed switching in wireless charging system
US11735815B2 (en) 2019-05-01 2023-08-22 Skyworks Solutions, Inc. Reconfigurable antenna systems integrated with metal case
WO2021171997A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Antenna device
WO2021182347A1 (en) 2020-03-10 2021-09-16 株式会社 東芝 Radio wave emission source visualizing device, and bandwidth expansion method
CN112804734A (en) * 2021-01-14 2021-05-14 武汉虹信科技发展有限责任公司 Multi-mode base station access control system and control method
CN113067129A (en) * 2021-03-23 2021-07-02 Oppo广东移动通信有限公司 Antenna device, housing, electronic tag device, and antenna matching method
CN113067129B (en) * 2021-03-23 2023-08-29 Oppo广东移动通信有限公司 Antenna device, housing, electronic tag device, and antenna matching method
CN113206386A (en) * 2021-04-09 2021-08-03 华中科技大学 Millimeter wave intelligent super-surface unit and millimeter wave intelligent super-surface
CN113437533A (en) * 2021-06-10 2021-09-24 深圳技术大学 Miniaturized directional diagram reconfigurable pixel antenna and application method
WO2023098686A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-08 华为技术有限公司 Antenna, antenna array, and communication device
CN114628893A (en) * 2022-04-13 2022-06-14 安徽大学 S-band frequency reconstruction orbital angular momentum antenna and frequency reconstruction method

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