JP5319702B2 - アンテナ装置、無線通信端末 - Google Patents

Description

本発明は共振周波数を切り替えることのできるアンテナ装置、無線通信端末に関する。

一般的に、アンテナ装置において、異なる周波数の共振を得るには、異なる周波数の数だけアンテナ素子およびアンテナ素子を動作させるための送受信回路を用意すればよい。しかしながら、追加のアンテナ素子や、送受信回路を設けると、アンテナ装置内に大きなスペースが必要となる。すなわち、アンテナ装置において、共振させる周波数の数が増えるにつれ、アンテナ装置が大型化することになる。

そこで、従来、異なる周波数の共振を得つつ、アンテナ装置の小型化を図るための工夫が提案されてきた。

例えば、特許文献１には、２本のアンテナ素子の接続／開放を、スイッチによって切り替えるアンテナ装置が開示されている。

特許文献１に記載のアンテナ装置では、スイッチの切り替えにより、アンテナとして動作する当該アンテナの実質的な長さ（以降において、電気的な長さと称する）を変化させて、２種類の周波数の信号に共振するようにしたことで、アンテナ素子毎に設ける必要があった回路を共通化して、アンテナ装置の小型化を図っている。

日本国公開特許公報「特開２００８−２９００１号公報（２００８年２月７日公開）」

しかしながら、上述のような従来技術では、単に２つのアンテナ素子の導通・非導通を切り替えて、電気的な長さを変化させているだけなので、２つのアンテナ素子に対して、せいぜい２種類の共振周波数しか得られなかった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、２個のアンテナ素子により少なくとも３つの共振周波数を得ることができるアンテナ装置、無線通信端末を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るアンテナ装置では、第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子および上記第２のアンテナ素子にそれぞれ給電する給電部と、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通／非導通を切り替えるスイッチング素子とを備え、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とは、上記スイッチング素子により、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部とが非導通となっているとき、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とが互いに静電容量結合する位置に配置されていることを特徴としている。

上記構成によれば、第１の給電経路において、スイッチング素子によって、第１のアンテナと、給電部とが導通されているとき、第１のアンテナ素子、および、第２のアンテナ素子は、給電部からの給電を受けて、それぞれ所定の共振周波数にて、１／４波長アンテナとして動作する。

これに対して、第１の給電経路において、スイッチング素子によって、第１のアンテナ素子と、給電部とが非導通となっているときには、第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子とは、両者において電荷のやり取りが生じる状態、すなわち、静電容量結合した状態となる（以降において、電気的に結合すると表現する）ように配置されている。

このため、第１のアンテナ素子は、第２のアンテナ素子を介して、給電部からの給電を受けることができる。

このとき第１のアンテナ素子は、両端が開放されている状態であるため、１／２波長アンテナとして動作する。よって、第１のアンテナ素子の共振周波数は、第１のアンテナ素子と、給電部とが導通されているときよりも、高域に変化する。

すなわち、スイッチング素子によって、第１のアンテナ素子と、給電部との導通／非導通を切り替えることにより、第１のアンテナ素子のアンテナとしての動作を切り替えることができる。

また、スイッチング素子によって、第１のアンテナと、給電部とが非導通となっているときにおいても、第２のアンテナ素子は、給電部からの給電を受けて、１／４波長アンテナとして動作するが、上記静電結合により、第１のアンテナ素子と電気的に結合することで、第２のアンテナ素子の電気的な長さが長くなる。これにより、第２のアンテナ素子の共振周波数は、第１のアンテナ素子と、給電部とが導通されているときよりも、低域に変化する。

この結果、第１のアンテナと、給電部との間の導通／非導通を切り替える前後において、第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子のそれぞれを、異なる共振周波数にて動作させることができる。

つまり、第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子とにより、少なくとも３つの共振周波数を得ることができる。

本発明に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子および上記第２のアンテナ素子にそれぞれ給電する給電部と、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通／非導通を切り替えるスイッチング素子とを備え、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とは、上記スイッチング素子により、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部とが非導通となっているとき、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とが互いに静電容量結合する位置に配置されている構成である。

ゆえに、２個のアンテナ素子により少なくとも３つの共振周波数を得ることができるという効果を奏する。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分に分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の各構成を示すものであり、アンテナ装置を一方向から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を搭載するための携帯電話機を示した斜視図であり、（ａ）は、携帯電話機の外観を示したものであり、（ｂ）は、携帯電話機の筐体の図示を省略し、その内部に搭載されているアンテナ装置等を示したものである。 携帯電話機の概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ制御部の回路構成を概略的に示した模式図である。 ダイオード制御回路の回路構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置のリターンロス特性の概略を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を別の方向から見た斜視図であり、アンテナ装置の一実施例を示す図である。 整合回路の回路構成の一例を示す回路図である。 実施例１に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 実施例２に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 実施例３に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 実施例４に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 実施例５に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 実施例６に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を一の方向から見た斜視図であり、アンテナ装置の一検討例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を他の方向から見た斜視図であり、アンテナ装置の一検討例を示す図である。 検討例１に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を一の方向から見た斜視図であり、アンテナ装置の一検討例を示す図である。 アンテナ装置における、共振周波数の切り替え動作について示したフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の他の実施例を示す斜視図である。 整合回路の回路構成の一例を示す回路図である。 実施例７に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の別の実施例を示す斜視図である。 整合回路の回路構成の一例を示す回路図である。 実施例８に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。 ダイオード制御回路の回路構成の変形例を示す回路図である。 アンテナ装置の回路構成を概略的に示した模式図である。 本発明の他の実施形態に係る整合回路の回路構成について示した回路図である。 本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示すグラフである。

〔実施の形態１〕
本発明のアンテナ装置に関する一実施形態について図１〜図２６に基づいて説明すれば以下のとおりである。

まず、図２を用いて、本実施形態に係るアンテナ装置を搭載する携帯電話機（無線通信端末）について説明する。図２は、本実施形態に係るアンテナ装置を搭載するための携帯電話機の典型例を示した斜視図であり、（ａ）は、携帯電話機の外観を示したものであり、（ｂ）は、携帯電話機の筐体の図示を省略し、その内部に搭載されているアンテナ装置等を示したものである。

（携帯電話機の外観）
図２の（ａ）に示すように、アンテナ装置５０を搭載する携帯電話機１は、典型的には、表示部５４および操作部５７が設けられた筐体３を備えている。表示部５４は、各種情報をユーザに提供する表示を行うものであり、操作部５７は、ユーザからの操作を受け付けるためのものである。携帯電話機１は、操作部５７において受け付けた操作に応じて、携帯電話網等の通信システムへの接続を行うことができる。

また、図２の（ｂ）に示すように、携帯電話機１の筐体３の内部には、携帯電話機１に関する各種制御を行うため回路基板２が搭載されている。そして、回路基板２は、アンテナの制御を行うためのアンテナ制御部８を備えている。アンテナ装置５０は、アンテナ制御部８を含む回路基板２と、アンテナ部１０とから構成されている。

なお、携帯電話機１の筐体３は、折り畳み式の機構を備えるものであってもよいし、スライド式の機構を備えるものであってもよく、その形態には特に制限はない。

（携帯電話機の各種機能）
次に、図３を用いて、携帯電話機１の各種機能について説明する。図３は、携帯電話機の概略構成を示す機能ブロック図である。

図示のとおり、携帯電話機１は、制御部１９、振動部５１、照明部５２、記憶部５３、表示部５４、音声出力部５５、音声入力部５６、操作部５７、無線部（給電部）２０、スイッチ部５８、アンテナ部１０を備える構成である。

制御部１９は、携帯電話機１における各種構成を統括的に制御するものである。制御部１９の機能は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリなどの記憶素子に記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することによって実現される。本実施形態では、特に、制御部１９は、スイッチ部５８や、無線部２０の制御を行う通信制御部５９を備えている。

振動部５１は、着信時に、偏心モータなどの振動素子により携帯電話機１を振動させて、ユーザに対する報知を行うものである。

照明部５２は、ＬＥＤ（light emitting diode）などの発光素子を用いて光を照射するものである。

記憶部５３は、各種データおよびプログラムを記憶するものである。記憶部５３は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等により構成することができる。

表示部５４は、制御部１９から画像データを受信し、受信した画像データに基づいて表示画面に画像を表示するものである。具体的には、表示部５４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどを採用することができる。

音声出力部５５は、制御部１９からの音声信号を音波に変換して外部に出力するものである。具体的には、音声出力部５５は、レシーバ、スピーカ、音声出力用コネクタなどを備える構成である。例示的には、携帯電話機１では、通話を行う場合においてレシーバが利用され、着信を報知する場合においてスピーカが利用される。また、音声出力部５５が備える音声出力用コネクタにヘッドホンを接続して、ヘッドホンから音声出力を行うこともできる。

音声入力部５６は、外部から入力された音波を、電気信号である音声信号に変換して制御部１９に送信するものである。具体的には、音声入力部５６はマイクロホンを備える構成である。

操作部５７は、携帯電話機１が備える筐体３の表面に設けられた操作ボタンなどの入力デバイスをユーザが操作することにより、操作データを作成して制御部１９に送信するものである。入力デバイスとしては、ボタンスイッチの他にタッチパネルなどが挙げられる。

無線部２０は、制御部１９から受信した送信データを、送信信号に変調し、変調した送信信号を、アンテナ部１０を介して外部に送信するとともに、外部からアンテナ部１０を介して受信した受信信号を受信データに復調し、復調した受信データを制御部１９に送信するものである。また、使用するシステム（周波数帯域）に応じて、無線部２０の内部の回路がフィルタによって選択されたり、スイッチによって切り替えられたりすることで、携帯電話機１が各通信システムで使用可能になる。

スイッチ部５８は、制御部１９の制御を受けて、アンテナ部１０における共振周波数を切り替えるものである。

アンテナ部１０は、電波を外部に送り出すとともに外部から電波を受け取るためのものである。

なお、図２の（ｂ）に示したアンテナ制御部８は、無線部２０、スイッチ部５８、および通信制御部５９の３つの機能ブロックに対応している。

（アンテナ装置の構成要素）
次に、図１を用いて、アンテナ装置５０の構成要素について説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ装置５０の各構成を示すものであり、アンテナ装置５０を一方向から見た斜視図である。

なお、説明の便宜上、図１において、矢印Ｐ１の向きを「上向き」と定義する。また、以降の図面において、図１を用いて説明する部材と同じ機能を有するものについては、同じ符号を付しており、特筆すべきことが無ければ、その説明は省略する。

まず、図１を参照しながら、アンテナ装置５０の各構成について説明する。同図に示すとおり、アンテナ装置５０は、アンテナ部１０と、回路基板２とから構成される。

アンテナ部１０は、アンテナ土台９、アンテナ素子（第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子）１１、１２を備える。

図示のとおり、回路基板２の一端に、誘電体材料からなるアンテナ土台９が設けられており、アンテナ土台９の表面上に、電波を送受信するためのアンテナ素子１１、１２が設けられている。

回路基板２は、アンテナ部１０を制御するためのアンテナ制御部８を備える基板である。なお、回路基板２は、携帯電話機１の各種機能を実現するための回路を搭載していてもよい。

アンテナ制御部８には、アンテナ素子１１、１２と、アンテナ制御部８とを接続するための板ばね端子であるアンテナ接続部（接続部分）４１、４２が設けられている。

アンテナ素子１１、１２は、板状の導電性部材で構成されている。アンテナ素子１１、１２の線路は、アンテナ接続部４１、４２との接続箇所から、アンテナ土台９の側面に沿って、アンテナ土台９の上方に延びて、アンテナ土台９の上面に至り、アンテナ土台９の上面において屈曲しながら展開している。なお、アンテナの形状、長さ、幅、屈曲の数等は、適宜変更が可能であるが、その実施例については後ほど詳細に述べる。

また、アンテナ素子１１の共振周波数をｆとし、ｆに対する波長をλとすると、アンテナ接続部４１、４２の間の距離Ｗ１１は、アンテナ素子１１の電気的な長さがλ／４となるλに対して、λ／１５より小さくなるよう構成されている。

本実施形態では、例示的に、アンテナ素子１１の線路長は、アンテナ素子１２の線路長よりも大きいものとしている。また、これにより、アンテナ素子１１の電気的な長さは、アンテナ素子１２の電気的な長さよりも長くなっている。

（アンテナ制御部の回路構成）
次に、図４を用いて、アンテナ制御部８の回路構成について説明する。図４は、アンテナ制御部８の回路構成を概略的に示した模式図である。

アンテナ制御部８は、給電線路（第１の給電経路、第２の給電経路）１３、整合回路（インピーダンス整合回路）１４、給電接続部（第１の給電経路、第２の給電経路）１５ａ、１５ｂ、ＰＩＮダイオード（スイッチング素子、半導体素子）１６、ダイオード制御回路１７、信号線１８、制御部１９、無線部（給電部）２０、チョークコイル２１、ＤＣカット２２、およびアンテナ接続部４１、４２を備える。

同図に示すように、アンテナ制御部８において、アンテナ素子１１は、アンテナ接続部４１に接続されている。また、アンテナ接続部４１は、給電接続部１５ａに接続されている。

給電接続部１５ａは、ＤＣカット２２、整合回路１４を介して、給電線路１３の一端と接続されている。給電線路１３の他端は、無線部２０と接続されており、無線部２０から供給される高周波電流をアンテナ素子側に伝える。なお、ＤＣカット２２は、直流電流を、無線部２０に流入させないために設けられているものであり、高周波電流を透過的に流すので、アンテナ制御部８の高周波特性に影響を与えない。

また、アンテナ接続部４１と、ＤＣカット２２との間には、ＰＩＮダイオード１６が設けられている。そして、アンテナ接続部４１と、ＰＩＮダイオード１６との間に接続されているダイオード制御回路１７から制御電圧により、ＰＩＮダイオード１６のＯＮと、ＯＦＦとが切り替えられる。

また、アンテナ素子１２は、アンテナ接続部４２と接続されている。また、アンテナ接続部４２は、給電接続部１５ｂに接続されている。

給電接続部１５ｂは、ＤＣカット２２、整合回路１４を介して、給電線路１３と接続されている。また、ＰＩＮダイオード１６に電位差を持たせるためチョークコイル２１が接続されている。なお、チョークコイル２１は、所定周波数以上の高周波電流を流さないので、アンテナ素子１１の回路の高周波特性に影響を与えない。

無線部２０は、制御部１９と接続されている。また、制御部１９と、ダイオード制御回路１７とは、信号線１８によって接続されている。

ダイオード制御回路１７は、制御部１９から信号線１８を介して伝えられる。

なお、図３において示した、スイッチ部５８は、ＰＩＮダイオード１６、ダイオード制御回路１７から構成される。

（ダイオード制御回路について）
次に、図５を用いて、ダイオード制御回路１７の詳細について説明する。図５は、ダイオード制御回路１７の回路構成を示す回路図である。

図５に示すように、ダイオード制御回路１７は、ＰＩＮダイオード１６に流れる直流電流を調整する抵抗２３、高周波電流を遮断するためのチョークコイル２４、高周波電流を接地するためのＤＣカット２５によって構成される。信号線１８において、抵抗２３およびチョークコイル２４は、直列に接続され、ＤＣカット２５は、並列に接続されている。

チョークコイル２４と、ＤＣカット２５とは、ＰＩＮダイオード１６に直流電流を流す一方で、制御部１９に高周波電流を流入させないためのものである。

なお、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦは、制御部１９が、ダイオード制御回路１７を介してＰＩＮダイオード１６に印加する電圧を制御することにより行なわれる。

すなわち、制御部１９の制御により、所定値以上の順方向電圧をＰＩＮダイオード１６に対して印加すると、ＰＩＮダイオード１６はＯＮ状態になる。

また、抵抗２３の両端で発生する電圧と、抵抗２３の抵抗値とによって、ＰＩＮダイオード１６に流れる直流電流を制御することができ、ＰＩＮダイオード１６に流れる直流電流量によって、ＰＩＮダイオード１６の動作特性が決まる。なお、ＰＩＮダイオード１６に流れる直流電流量は、抵抗２３の両端で発生する電圧と、抵抗２３の抵抗値とから、オームの法則を用いて導出することができる。

一方、制御部１９の制御により、ＰＩＮダイオード１６に対して印加する順方向電圧が、所定値未満となれば、ＰＩＮダイオード１６は、ＯＦＦ状態になる。制御部１９は、ＰＩＮダイオード１６をＯＦＦ状態にするために、ＰＩＮダイオード１６に対して印加する順方向電圧の電圧値を０Ｖとしてもよい。

（アンテナ装置の動作について）
次に、図４を再び参照しつつ、図６を用いて、アンテナ装置５０の動作について説明する。図６は、本実施形態に係るアンテナ装置５０のリターンロス特性の概略を示すグラフである。

リターンロス特性は、アンテナ放射として利用される放射損失が大きいほど小さくなり、アンテナを設計する上では、できる限りこのリターンロス特性が小さくなるように設計することが望ましい。

図６において、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のときのリターンロス特性を、実線のグラフで示しており、また、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときのリターンロス特性を、破線のグラフで示している。同図に示す実線・破線グラフにおいて、下に凸となっている箇所が共振している周波数である。

図６に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置５０は、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態のそれぞれにおいて、複数の共振周波数を得る。

同図において、アンテナ素子１１、１２は、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、それぞれ共振周波数ｆ１、ｆ２で動作する。

なお、アンテナ素子１２は、アンテナ素子１１よりも電気的に短いため、図６に示すように、アンテナ素子１１が動作する周波数ｆ１よりも、高域の周波数ｆ２で共振している。

また、同図に示すように、アンテナ素子１１、１２は、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のとき、それぞれ共振周波数ｆ４、ｆ３で動作する。

すなわち、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることで、アンテナ素子１１の共振周波数は、矢印Ａで示すように変化し、ｆ１からｆ４になる。ここで、ｆ４は、ｆ１の略２倍となっている。

また、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることで、アンテナ素子１２の共振周波数は、矢印Ｂで示すように変化し、ｆ２からｆ３になる。ここで、ｆ３は、ｆ２よりも低域の周波数である。

（アンテナ素子の動作原理について）
次に、図４を参照しつつ、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、ＯＦＦ状態のとき、それぞれの状態におけるアンテナ素子１１、１２の動作原理について以下に説明する。

（１：アンテナ素子１１について）
（ｉ）ＯＮ状態の場合
ＯＮ状態となったＰＩＮダイオード１６は、微小な抵抗値を有する抵抗素子として機能するので、給電接続部１５ａの両端を接続し、これによりアンテナ素子１１は、給電接続部１５ａ経由で、給電線路１３に接続される。

このため、無線部２０から、給電線路１３を介して、アンテナ素子１１に所定の高周波電流が供給される。これにより、アンテナ素子１１は、周波数ｆ１（Ｈｚ：ヘルツ）で共振する１／４波長アンテナとして動作する。このときの波長をλ１（ｍ）、光速をｃ（ｍ／ｓ）（≒３×１０^８（ｍ／ｓ））、アンテナ素子１１の全長をＬ１（ｍ）とすると、λ１およびＬ１は、以下の式（１）、（２）により得ることができる。

λ１ ＝ ｃ／ｆ１ ・・・ （１）
Ｌ１ ＝ λ１／４ ・・・ （２）
アンテナ素子１１は、アンテナ素子１２よりも電気的に長いため、図６に示すように、アンテナ素子１１は、アンテナ素子１２が動作する周波数ｆ２よりも、低域の周波数で共振している。

また、このようにアンテナ素子１１が、１／４波長アンテナとして動作するとき、アンテナ接続部４１では、電流分布が最大となる。

（ｉｉ）ＯＦＦ状態の場合
ＯＦＦ状態となったＰＩＮダイオード１６は、非常に大きな抵抗値、および、非常に小さな容量値を有する抵抗素子として機能するので、給電接続部１５ａの両端を開放し、これにより、アンテナ素子１１と、給電線路１３との接続が開放された状態となる。

アンテナ素子１１の両端が開放されることにより、アンテナ素子１１は、１／２波長アンテナ素子として動作し、電気的な長さがλ４／２となる周波数ｆ４で共振する。

ところで、アンテナ素子１１、１２は導体からなるため、その面積・距離・誘電率に応じて決定される静電容量を有する。また、所定範囲内に２つの導体を設置すると、導体間で静電容量による電荷のやり取りが生じる。すなわち、アンテナ素子１１、１２間において、容量結合が起こる。

容量結合が起こるには、アンテナ接続部４１、４２の間の距離Ｗ１１は、アンテナ素子１１の電気的な長さが、λ１／４となるλ１に対して、λ１／１５以下となるよう構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態となっている状態において、アンテナ素子１１と、アンテナ素子１２との間で、静電容量による電荷のやり取りが生じる。なお、アンテナ素子１１と、アンテナ素子１２との間において、静電容量による電荷のやり取りが生じている状態を、以後、「アンテナ素子１１と、アンテナ素子１２とが電気的に結合している状態」と称する。

アンテナ素子１１と、アンテナ素子１２とが電気的に結合すると、給電接続部１５ｂには、無線部２０から高周波電流が供給されるので、アンテナ素子１１は、アンテナ接続部４１、４２における静電容量による電荷のやり取りを通じてこの高周波電流の供給を受け得る。

ここで、ｆ４に対する波長をλ４とすると、ｆ１、ｆ４、λ１、λ４の関係は次の式（３）、（４）で表すことができる。

λ４ ＝ ｃ／ｆ４ ・・・ （３）
Ｌ１ ＝ λ４／２ ＝ （２×λ４）／４ ・・・（４）
また、ここで、（２）式の左辺と、（４）式の左辺とは、ともに「Ｌ１」で等しいため、次の式（５）を得る。

λ１ ＝ ２×λ４ ・・・ （５）
すなわち、（５）式より、λ４は、λ１の半分の長さである。

また、（１）式と、（３）式とを変形したものに、（５）式を適用すると、次の式（６）を得る。

ｆ４ ＝ ｃ／λ４ ＝ ２×ｃ／λ１ ＝ ２×ｆ１ ・・・ （６）
すなわち、（６）式より、ｆ４は、ｆ１の２倍の周波数である。

これら（１）〜（６）式の関係は、実際には若干の誤差により厳密には成り立たない場合がある。上記誤差の原因としては、例えば、アンテナ素子１１と電気的に結合しているアンテナ素子１２の長さによる影響が少なからず含まれ、また周波数特性を有する整合回路１４の影響等が挙げられる。このため、ｆ４は、厳密に、ｆ１の周波数の２倍とならないこが多い。

（２：アンテナ素子１２について）
（ｉ）ＯＮ状態の場合
上述のとおり、アンテナ素子１２は、アンテナ素子１１よりも電気的に短いため、図６に示すように、アンテナ素子１２は、アンテナ素子１１が動作する周波数ｆ１よりも、高域の周波数で共振している。

なお、このとき、アンテナ素子１２は、１／４波長アンテナとして動作する。また、このようにアンテナ素子１２が、１／４波長アンテナとして動作するとき、アンテナ接続部４１では、電流分布が最大となる。

（ｉｉ）ＯＦＦ状態の場合
ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態およびＯＦＦ状態のいずれの状態においても、アンテナ素子１２は、１／４波長アンテナとして動作する。

しかし、ここで、アンテナ素子１１と、アンテナ素子１２との距離が所定以内であれば、アンテナ素子１２と、アンテナ素子１１とが電気的に結合し、共振周波数が変化する。

具体的には、上述のとおり、アンテナ接続部４１と、アンテナ接続部４２との距離が、λ１／１５以内であれば、アンテナ素子１２と、アンテナ素子１１と電気的に結合する。

このため、アンテナ素子１２と、アンテナ素子１１とが電気的に結合し、これにより、アンテナ素子１２の電気的な長さが長くなる。

この結果、アンテナ素子１２は、ｆ２よりも、低域の周波数ｆ３で共振する。

（アンテナ装置の実施例）
次に、図７〜図１４を用いて、本実施形態に係るアンテナ装置５０において、アンテナ素子１１の長さＬ１を一定として、アンテナ素子１２の長さＬ２を変化させた場合の実施例１〜６について説明する。

図７は、本実施形態に係るアンテナ装置を別の方向から見た斜視図であり、アンテナ装置の一実施例を示す図である。図８は、整合回路１４の回路構成の一例を示す回路図である。また、図９〜図１４は、それぞれ、実施例１〜６に係るアンテナ装置５０のリターンロス特性を示すグラフである。

図７では、矢印Ｐ２１の向きを、アンテナ土台９の裏面の向き、矢印Ｐ２２の向きをアンテナ土台９の前面の向き、矢印Ｐ２３の向きをアンテナ土台９の上方の向きとして説明する。

実施例１〜６では、図７に示すように、回路基板２の厚さを０．８ｍｍとし、長辺方向（矢印Ｐ２１の方向）の長さを、１０５ｍｍ、短辺方向の長さを４２ｍｍとしている。また、アンテナ土台９の高さを６ｍｍとしている。

また、実施例１〜６では、図７に示すように、アンテナ素子１１は、６つの直線部分Ｋ１１ａ〜Ｋ１１ｆから構成されている。直線部分Ｋ１１ａ〜Ｋ１１ｆは、アンテナ素子１１の先端である直線部分Ｋ１１ａから、アンテナ素子１１の根元にあるアンテナ接続部４１と接続されている直線部分Ｋ１１ｆまで、直列に接続されている。

図７に示すように、直線部分Ｋ１１ａ〜Ｋ１１ｆは、アンテナ土台９の上面に配置されており、また接続された直線部分どうしがなす角は、直線部分Ｋ１１ｄを除き、直角になるように構成されている。なお、直線部分Ｋ１１ｃおよび直線部分Ｋ１１ｄがなす角と、直線部分Ｋ１１ｄおよび直線部分Ｋ１１ｅがなす角とは、それぞれ略１２０°である。

そして、直線部分Ｋ１１ｆは、図面上では、アンテナ土台９の裏面に隠れているが、アンテナ土台９の裏面、すなわち直線部分Ｋ１１ｅと、アンテナ接続部４１（不図示）との間に配置されている。

また、直線部分Ｋ１１ａ〜Ｋ１１ｆの長さは、それぞれ、８ｍｍ、７ｍｍ、１９ｍｍ、８ｍｍ、１５ｍｍ、６ｍｍに構成されている。よって、アンテナ素子１１全体の長さＬ１は、Ｌ１＝８＋７＋１９＋８＋１５＋６＝６３ｍｍである。

一方、アンテナ素子１２は、４つの直線部分Ｋ１２ａ〜Ｋ１２ｄを備えている。直線部分Ｋ１２ａ〜Ｋ１２ｄは、アンテナ素子１２の先端である直線部分Ｋ１２ａから、アンテナ素子１２の根元にあるアンテナ接続部４２と接続されている直線部分Ｋ１２ｄまで、直列に接続されている。

直線部分Ｋ１２ｄは、アンテナ土台９の前面、すなわち、直線部分Ｋ１２ｃと、アンテナ接続部４２との間に配置される。また、直線部分Ｋ１２ｃは、アンテナ土台９の上面に配置されており、アンテナ土台９の裏面に配置される直線部分Ｋ１２ｂに接続されている。

直線部分Ｋ１２ａ、Ｋ１２ｂは、アンテナ土台９の前面に配置されており、直線部分Ｋ１２ａ、Ｋ１２ｂどうしは、直角に接続されておりＬ字形状となっている。

また、直線部分Ｋ１２ｂ、Ｋ１２ｃおよびＫ１２ｄの長さは、それぞれ、１ｍｍ、７ｍｍ、および６ｍｍに構成されている。以下の各実施例では、直線部分Ｋ１２ａの長さを変化させて長さＬ２を調整する。

また、図７において、アンテナ装置５０の回路構成については、図面のレイアウトの都合上、一部省略して記載している。

続いて、図８を用いて整合回路１４の回路構成について説明する。図８に示すように、整合回路１４は、給電線路１３に対し並列にチップコイル２８が設けられている構成である。整合回路１４に設けられているチップコイル２８は、３．３ｎＨのものを使用している。そして、アンテナ素子１１、１２の給電接続部１５ａ、１５ｂの幅は、１．５ｍｍとしている。なお、チップコイル２８は、チョークコイル２１の機能を兼ねることもできる。

以下、図９〜図１４を用いて、各実施例について説明する。図９〜図１４では、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のときのリターンロス特性を示すグラフを実線により記載し、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときのリターンロス特性を示すグラフを破線により記載している。

［実施例１：Ｌ２＝４０ｍｍ（ｆ１：ｆ２≒４：５）］
実施例１について、図９を参照しながら説明する。

実施例１では、Ｌ２を４０ｍｍに調整している。すなわち、直線部分Ｋ１２ａの長さは、２６ｍｍである。図９に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数ｆ１、ｆ２の比は、およそ４：５となっている。

また、図９に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のとき、アンテナ素子１２の共振周波数ｆ３は、ｆ２よりわずかに低域に変化している。そして、アンテナ素子１１の共振周波数ｆ４は、ｆ１の略２倍となっているが、ｆ４においては、共振が小さく、放射損失も小さい。

しかしながら、結果として、２つのアンテナ素子によって４つの共振周波数が得られている。

［実施例２：Ｌ２＝３５ｍｍ（ｆ１：ｆ２≒３：４）］
実施例２について、図１０を参照しながら説明する。

実施例２では、Ｌ２を３５ｍｍに調整している。すなわち、直線部分Ｋ１２ａの長さは、２１ｍｍである。図１０に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数ｆ１、ｆ２の差が、実施例１の場合よりも、やや大きくなっている。

また、図１０に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のとき、アンテナ素子１２の共振周波数ｆ３は、ｆ２よりわずかに低域に変化するとともに、より大きな共振を得ている。

そして、アンテナ素子１１の共振周波数ｆ４は、ｆ１の略２倍となっているが、実施例１のときと同様、ｆ４においては、共振が小さく、放射損失も小さい。

しかしながら、結果として、２つのアンテナ素子によって４つの共振周波数が得られている。

［実施例３：Ｌ２＝３０ｍｍ（ｆ１：ｆ２≒２：３）］
実施例３について、図１１を参照しながら説明する。

実施例３では、Ｌ２を３０ｍｍに調整している。すなわち、直線部分Ｋ１２ａの長さは、１６ｍｍである。図１１に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数ｆ１、ｆ２の差が、上記各実施例の場合よりも、さらに大きくなっている。

また、図１１に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のとき、アンテナ素子１２の共振周波数ｆ３は、ｆ２より低域に変化している。この変化の幅は、上記各実施例とくらべると大きくなっている。

そして、アンテナ素子１１の共振周波数ｆ４は、ｆ１の略２倍となっているが、これまでの各実施例と同様、ｆ４においては、共振が小さく、放射損失も小さい。

しかしながら、結果として、２つのアンテナ素子によって４つの共振周波数が得られている。

［実施例４：Ｌ２＝２５ｍｍ（ｆ１：ｆ２≒１：２）］
実施例４について、図１２を参照しながら説明する。

実施例４では、Ｌ２を２５ｍｍに調整している。すなわち、直線部分Ｋ１２ａの長さは、１１ｍｍである。図１２に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数ｆ１、ｆ２の比は、およそ１：２となっている。

また、図１２に示すように、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときにおけるアンテナ素子１２の共振周波数ｆ３と、ｆ２との差が、上述の各実施例の場合よりも大きくなっている。

そして、ｆ４では、上述の各実施例の場合と比べて、共振が大きく、良好なリターンロス特性が得られているため、放射損失が大きくなっている。

実施例４では、２つのアンテナ素子によって４つの共振周波数が得られており、かつ好ましいアンテナ特性が得られている。

［実施例５：Ｌ２＝２０ｍｍ（ｆ１：ｆ２≒５：１１）］
実施例５について、図１３を参照しながら説明する。

実施例５では、Ｌ２を２０ｍｍに調整している。すなわち、直線部分Ｋ１２ａの長さは、６ｍｍである。図１３に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数ｆ１、ｆ２の差が、実施例４の場合よりも大きくなっている。

また、図１３に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときにおけるアンテナ素子１２の共振周波数ｆ３と、ｆ２との差が、実施例４の場合よりも大きくなっている。

そして、アンテナ素子１１の共振周波数ｆ４は、ｆ１の略２倍となっており、また実施例４のときよりも、ｆ４において、共振が大きく、良好なリターンロス特性が得られているため、放射損失が大きくなっている。

このように、実施例５では、２つのアンテナ素子によって４つの共振周波数が得られており、かつ好ましいアンテナ特性が得られている。

［実施例６：Ｌ２＝１５ｍｍ（ｆ１：ｆ２≒１：３）］
実施例６について、図１４を参照しながら説明する。

実施例６では、Ｌ２を１５ｍｍに調整している。すなわち、直線部分Ｋ１２ａの長さは、１ｍｍである。図１４に示すとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数ｆ１、ｆ２の差が、これまでの実施例と比べて、さらに大きくなっている。

また、図１４に示すように、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときにおけるアンテナ素子１１の共振周波数ｆ４は、ｆ２とほぼ同じ帯域に変化している。また、ｆ４における共振は、ｆ２におけるものと比べて、帯域が広く、かつリターンロス特性もより良好である。

一方、アンテナ素子１２の共振周波数ｆ３は、ｆ２と比べて大きく低域に変化している。

このように、実施例６では、２つのアンテナ素子によって４つの共振周波数が得られており、かつ好ましいアンテナ特性が得られている。

（実施例１〜６についてのまとめ）
以上の検討から、ｆ１が、ｆ２の略１／２であるとき、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときに、より良好なリターンロス特性を得られる傾向があるといえる。

（さらなる検討）
次に、図１５〜図１８を用いて、上記検討において、良好なリターンロス特性を示した実施例４の構成を参考に、アンテナ接続部４１と、アンテナ接続部４２を離間した場合の構成について検討する。

［検討例１］
まず、図１５および図１６を用いて、検討例１として検討するアンテナ装置５０について説明すると次のとおりである。図１５および図１６は、本検討例に係るアンテナ装置５０を、それぞれ別の方向から見た斜視図である。

図示のとおり、検討例１に係るアンテナ装置５０は、実施例４の構成よりも、アンテナ接続部４１と、アンテナ接続部４２との距離を離間させるとともに、実施例４の構成のように、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の周波数ｆ１、ｆ２の比が、ｆ１：ｆ２≒１：２となるようにアンテナ素子１１、１２のパターンや整合を適宜調整している。

図１５および図１６に示すとおり、アンテナ装置５０は、交流電源４０を備える。交流電源４０は、図１を用いて示したアンテナ装置５０における無線部２０と同等の機能を備えるものである。

同図において、アンテナ接続部４１と、交流電源４０との間は、給電接続部１５ａで接続されており、アンテナ接続部４２と、交流電源４０との間は、給電接続部１５ｂで接続されている。ＰＩＮダイオード１６付近には、３．３ｎＨの整合用のチップコイル４５と、１０００ｐＦのＤＣカット４６とを設けている。ここで、チップコイル４５は直流電流を流すチョークコイルの機能も兼ねている。また、アンテナ接続部４２に設けられている整合用のチップコイル４９には、３．３ｎＨのものを使用している。

ここで、アンテナ部１０について、実施例４の構成と、本検討例の構成との異同について詳細に説明すると次のとおりである。

なお、説明の便宜上、アンテナ土台９において、アンテナ接続部４２が設けられている一端をＴ２端とし、他端を、Ｔ１端とする。また、矢印Ｐ２５の向きを、アンテナ土台９の上面とし、矢印Ｐ２４の向きをアンテナ土台の背面として、以下、図１５および図１６を参照しながら説明する。

まず、アンテナ素子１１、１２の幅は、１．５ｍｍのままである。

そして、アンテナ１２の形状、長さＬ２は、実施例４から変更しておらず、アンテナ接続部４２の位置にも変更はない。

一方、実施例４に比べると、本検討例に係る構成では、アンテナ接続部４１と、アンテナ接続部４２との間の距離が大きくなっており、両者の距離は、３ｍｍから、２３ｍｍに変更されている。

すなわち、実施例４に比べて、アンテナ接続部４１は、実施例４の場合に比べて、よりＴ１端側に位置が変更されており、この変更によって、アンテナ接続部４１と、Ｔ１端との距離がより短くなっている。アンテナ接続部４１と、Ｔ１端との間の距離は、１７．５ｍｍである。

このため、本検討例では、アンテナ素子１１の形状を次に示すように変更して、アンテナ接続部４１と、Ｔ１端との距離が短くなった分のアンテナ素子１１の長さを、確保するとともに、電気的な長さを確保している。

すなわち、本検討例では、アンテナ素子１１は、アンテナ土台９の上面において、アンテナ接続部４１の上部から、矢印Ｐ２７の向きに、Ｔ１端にかけて伸びるつづら折の形状となっており、アンテナ土台９のＴ１端において、コの字に折り返されており、そこからさらにアンテナ土台９の背面に伸びる構成である。

言い換えれば、アンテナ素子１１のアンテナパターンは、アンテナ土台９において、アンテナ接続部４１よりもＴ１端側に配置されている。

より詳細には、アンテナ土台９の上面において、アンテナ素子１１のつづら折の折り返し部分がなす角は全て直角であり、アンテナパターンどうしの隙間は、全て１ｍｍである。また、アンテナ土台９のＴ１端において、アンテナ土台９の上面から６ｍｍの位置で折り返されている。そして、アンテナ土台９の背面において、Ｔ１端から伸びるアンテナ素子１１の長さは、１７．５ｍｍである。

続いて、図１７を用いて、検討例１に係るアンテナ装置５０のリターンロス特性について説明すると以下のとおりである。

図１７に示すように、上述のとおり、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の周波数ｆ１、ｆ２の比が、ｆ１：ｆ２≒１：２となっている。

ここで、ＰＩＮダイオード１６をＯＦＦ状態とした場合、アンテナ素子１１の周波数ｆ３は、ｆ２とほとんど変わらない。また、この場合において、アンテナ素子１２については、共振周波数帯が、発生していない。すなわち、図１７に示すグラフでは、図１２に見られたようなアンテナ素子１２の共振周波数ｆ４は現れていない。

ｆ１は、略９３０ＭＨｚであるため、ｆ１での波長λ１≒３２３ｍｍである。アンテナ接続部４１と、アンテナ接続部４２との間の距離は、２３ｍｍであるので、λ１／１５≒２１．５ｍｍよりも少し大きい。

このことから、アンテナ素子１１のアンテナパターンを、アンテナ土台９において、アンテナ接続部４１よりもＴ１端側に配置する場合、アンテナ素子１１、１２が電気的に結合するには、アンテナ接続部４１、４２の間の距離が、λ１／１５以下であることが好ましい。

［検討例２］
図１８を用いて、検討例２として検討するアンテナ装置５０について説明すると次のとおりである。図１８は、本検討例に係るアンテナ装置５０を示す斜視図である。

図示のとおり、検討例２に係るアンテナ装置５０は、検討例１に係るアンテナ装置５０について、アンテナ素子１１のパターンを、アンテナ土台９の上面においてＴ２端側に突出させるとともに、アンテナ土台９の背面におけるアンテナ素子１１の長さを短くしたものである。

より具体的には、アンテナ素子１１のパターンを、アンテナ土台９の上面においてＴ２端側に８ｍｍ突出させている。また、アンテナ土台９の背面におけるアンテナ素子１１の長さを、４ｍｍに変更している。

本検討例に係る構成において、ＰＩＮダイオード１６をＯＦＦ状態とすると、ｆ３、ｆ４の共振を得ることができる。このように、アンテナ素子１１のパターンを、アンテナ土台９の上面においてＴ２端側に突出した形状とすると、ｆ３、ｆ４の共振を得られる場合がある。

[検討例３]
アンテナ装置５０において、アンテナ接続部４１、４２の間の距離が、λ１／１５より大きく、また、アンテナ素子１１のアンテナパターンを、アンテナ土台９において、アンテナ接続部４１よりもＴ１端側に配置するという構成における変形例についてさらに検討する。

このような構成のアンテナ装置５０において、アンテナ素子１２の先端を伸ばして、アンテナ素子１２が、上記各検討例の場合よりも、アンテナ素子１１により近づくような配線にすると、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときに、ｆ３、ｆ４の共振が得られる場合がある。

すなわち、本検討例に係るアンテナ装置５０では、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のときには、ｆ１と、ｆ２との比が、２よりも小さいような構成であるが、当該構成においても、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときに、ｆ３、ｆ４の共振が得られる場合がある。

以上で検討したように、アンテナ素子の配置、アンテナ素子の形状等を適宜調整することにより、アンテナ素子１１と、アンテナ素子１２とを、ある程度近接させた構成とすれば、アンテナ素子１１と、アンテナ素子１２とを電気的に結合させることができる。

これにより、ＯＦＦ状態のときに、アンテナ素子１１、１２において、共振周波数ｆ３、ｆ４を得るという本発明の効果を得ることができる。

（携帯電話機への適用例）
次に、図１９を用いて、このようなアンテナ装置５０を、携帯電話機１における通信に適用する際の処理の流れについて説明する。図１９は、アンテナ装置５０における、共振周波数の切り替え動作について示したフローチャートである。以下では、例示的に、携帯電話機１が、所定の周波数で通信を行うよう指定する周波数指定情報を含む電波を受信したとき、どのように動作するかについて説明する。

なお、周波数指定情報は、例えば、特定の周波数を指定する情報であってもよく、使用すべき周波数帯を特定できるような情報であればよい。以下では、一例として、周波数指定情報では、図６で示したｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４のいずれか１つが指定されているものとする。

（処理の流れ）
まず、アンテナ部１０において周波数ｆ１〜ｆ４のうち、いずれか１つの周波数帯域の使用を指定する周波数指定情報を含む電波を受信すると（Ｓ１１）、受信した電波を無線部２０が復調して、周波数指定情報を含む受信データを生成する（Ｓ１２）。

無線部２０は、生成した受信データを制御部１９に送信すると、制御部１９が、受信データに含まれる周波数指定情報に基づいて、周波数ｆ１〜ｆ４のうち、いずれの周波数帯域を使用すべきかを判定する（Ｓ１３）。

そして、制御部１９は、この判定の結果、使用する周波数帯域に応じて、使用する周波数帯域等、適式な通信を行うための情報を無線部２０に通知するとともに、スイッチ部５８に制御信号を出力して、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

すなわち、使用すべき周波数帯域が、ｆ１またはｆ２である場合（Ｓ１３において「ｆ１またはｆ２」）、制御部１９は、ＰＩＮダイオード１６に所定値以上の順方向電圧を印加し、ＰＩＮダイオード１６をＯＮ状態にする（Ｓ１４）。これにより、アンテナ部１０は、共振周波数ｆ１、ｆ２により動作（Ｓ１５）して、携帯電話機１は、共振周波数ｆ１またはｆ２での通信が可能となる。

一方、使用すべき周波数帯域が、ｆ３またはｆ４である場合（Ｓ１３において「ｆ３またはｆ４」）、制御部１９は、ＰＩＮダイオード１６に印加する順方向電圧を、所定値以下にして、ＰＩＮダイオード１６をＯＦＦ状態にする（Ｓ１６）。これにより、アンテナ部１０は、共振周波数ｆ３、ｆ４により動作（Ｓ１７）して、携帯電話機１は、共振周波数ｆ３またはｆ４での通信が可能となる。

（変形例）
以下に、アンテナ装置５０における、共振周波数の切り替え動作の好ましい変形例について説明する。

周波数指定情報は、受信する電波に含まれている場合に限定されない。例えば、周波数指定情報が、特定の通信アプリケーションに対応付けられて記憶部５３に記憶されていてもよい。そして、制御部１９が、実行するアプリケーションに応じて、当該アプリケーションに対応づけられている周波数指定情報を記憶部５３から読み出し、読み出した周波数指定情報に基づいて、図１９で示したような通信処理を行ってもよい。

例示的に、携帯電話機１の位置情報を特定するためのＧＰＳ（global positioning system）アプリケーションを制御部１９が実行する場合について示すと次のとおりである。

まず、操作部５７において、ユーザからＧＰＳアプリケーションを起動する旨の操作を受け付ける。ＧＰＳアプリケーションを起動する旨の操作に応じて、制御部１９は、記憶部５３に格納されているＧＰＳアプリケーションを読み出し、起動するとともに、周波数指定情報を読み出す。

このとき、制御部１９は、上記Ｓ１３〜Ｓ１７の処理を実行し、所定の周波数帯域での通信を可能な状態にする。その後、制御部１９は、ＧＰＳアプリケーションによる通信を行い、通信によって得られた情報に基づいて位置情報を算出し、表示部５４に算出した位置情報等を表示する。

例えば、制御部１９は、読み出した周波数指定情報から、ＧＰＳアプリケーションが通信するための周波数帯域を特定する。ここで、ＧＰＳアプリケーションが使用する周波数帯域がｆ３であったとすると、制御部１９は、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１７の順に処理を行い、共振周波数ｆ３にて、アンテナ部１０を動作させる。

以上のように、特定の通信アプリケーションが用いる周波数帯に適合するように、アンテナ部１０を制御してもよい。

すなわち、周波数指定情報を含む電波を受信した後に、アンテナ部１０の制御を開始するのではなく、まず、特定の周波数帯域の通信が可能なようにアンテナ部１０の制御を行った後に、電波の送信や受信を開始することにより通信を行ってもよい。

なお、制御部１９が実行する通信アプリケーションは、ＧＰＳアプリケーションに限られず、他にも無線ＬＡＮ（Local Area Network）、テレビジョン放送、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信アプリケーションであってもよい。

そして、特定の周波数帯域の通信が可能なようにアンテナ部１０の制御を行った後に、電波の送信や受信を開始するのは、上記のような通信アプリケーション実行時のみならず、音声通話やデータ通信実行時であってもよい。

音声通話の場合には、ユーザが携帯電話機１の操作部５７に設けられた通話開始ボタン（不図示）を押すと、制御部１９において、図１９で示したような通信処理を行って、送信や受信を開始する。また、ユーザからの電話番号入力を検出すると、制御部１９において、入力された電話番号で使用する周波数を特定することで、図１９で示したような通信処理を行って、送信や受信を開始してもよい。

データ通信の場合には、ユーザが携帯電話機１の操作部５７に設けられたデータ取得ボタン（不図示）を押すと、制御部１９において、図１９で示したような通信処理を行って、アンテナ部１０を制御した後に、送信や受信を開始する。

また、アンテナ装置５０は、携帯電話機１に限られず、その他の無線による通信を行う機器、すなわち無線端末に適用することが可能である。具体的に例示すると、アンテナ装置５０は、パーソナルコンピューター、ベースステーション、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ゲーム機等に適用が可能である。

（通信システムへの適合）
次に、本実施形態に係るアンテナ装置５０を、各通信システムに適合させる、実施例について説明する。すなわち、以下で説明するのは、アンテナ装置５０を、各無線通信方式で使用される周波数帯に適合させる実施例である。

［実施例７］
まず、図２０、図２１、および図２２を用いて、アンテナ素子１１、１２の共振周波数を、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）帯、ＰＣＳ（Personal Communication Service）帯、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）帯を用いる通信システムに適合させる場合について説明する。具体的には、この例では、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数を、それぞれＧＳＭ帯、ＰＣＳ帯に適合させ、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときに、アンテナ素子１１、１２の共振周波数を、それぞれＷ−ＣＤＭＡ方式のバンドＩ、バンドＸＩに適合させる場合について説明する。

図２０は、本実施形態に係るアンテナ装置５０の一実施例を示す斜視図である。図２０では、矢印Ｐ３１の向きを、アンテナ土台９の上面の向き、また、矢印Ｐ３２の向きをアンテナ土台９の前面の向きとして説明する。

（アンテナ素子およびアンテナ土台の構成）
アンテナ素子１１、１２は、板状の導電性部材で構成されており、その幅を１．５ｍｍで作成している。また、アンテナ土台９は、比誘電率２程度の誘電体により構成している。本実施例では、図２０に示すように、アンテナ素子１１、１２は、アンテナ土台上に設けられている。

アンテナ素子１１は、６つの直線部分Ｋ２１ａ〜Ｋ２１ｆを備える。

また、本実施例では、直線部分Ｋ２１ａ〜Ｋ２１ｆの長さは、それぞれ、１２ｍｍ、７ｍｍ、２０ｍｍ、８ｍｍ、１５ｍｍ、６ｍｍである。よって、アンテナ素子１１全体の長さＬ１は、Ｌ１＝１２＋７＋２０＋８＋１５＋６＝６８ｍｍである。

それ以外の特徴点については、図７を用いて示したアンテナ素子１１と同様であるので、その説明を省略する。

一方、アンテナ素子１２は、３つの直線部分Ｋ２２ａ〜Ｋ２２ｃを備えている。直線部分Ｋ２２ａ〜Ｋ２２ｃは、アンテナ素子１２の先端である直線部分Ｋ２２ａから、アンテナ素子１２の根元にあるアンテナ接続部４２と接続されている直線部分Ｋ２２ｃまで、直列に接続されている。

直線部分Ｋ２２ｃは、アンテナ土台９の前面、すなわち、直線部分Ｋ２２ｂと、アンテナ接続部４２との間に配置される。

直線部分Ｋ２２ａ、Ｋ２２ｂは、アンテナ土台９の上面に配置されており、直線部分２２ａ、２２ｂどうしは、直角に接続されておりＬ字形状となっている。

直線部分Ｋ２２ａ、Ｋ２２ｂは、アンテナ土台９の上面に配置されており、直線部分２２ａ、２２ｂどうしは、直角に接続されておりＬ字形状となっている。
また、直線部分Ｋ２２ａ、Ｋ２２ｂおよびＫ２２ｃの長さは、それぞれ、１４ｍｍ、７ｍｍ、および６ｍｍに構成されている。よって、アンテナ素子１２全体の長さＬ２は、Ｌ２＝１４＋７＋６＝２７ｍｍである。

（回路の構成）
続いて、本実施例におけるアンテナ制御部８の回路構成について以下に説明する。

まず、整合回路１４に説明すると以下のとおりである。図２１は、整合回路１４の回路構成の一例を示す回路図である。

図２１に示すように、整合回路１４には、チップコイル２６、チップコンデンサ２７を備えるものを使用している。給電線路１３に対して、チップコイル２６は、並列に接続され、チップコンデンサ２７は、直列に接続されている。

また、チップコイル２６には、４．３ｎＨのものを、チップコンデンサ２７には、５．０ｐＦのものを使用している。

上記構成により、整合回路１４におけるチップコイル２６は、図１におけるチョークコイル２１の直流電流を流す機能を兼ね、また整合回路１４におけるチップコンデンサ２７は、図１におけるＤＣカット２２の直流電流を遮断する機能を兼ねている。

給電接続部１５ａ、１５ｂは、基板上の導電性パターンと、板ばねとを含む構成である。

ダイオード制御回路１７の抵抗２３は、１ｋΩ、チョークコイル２４は、１００ｎＨ、ＤＣカット２５は、１０００ｐＦのものを使用している。

ＰＩＮダイオード１６をＯＮにするときには、制御部１９が、ダイオード制御回路１７およびＰＩＮダイオード１６に対して、３Ｖの順方向電圧を印加するように構成している。

ここで、ＯＮ状態になることで、ＰＩＮダイオード１６において、０．８Ｖの電圧降下が発生するものとすると、抵抗２３の両端では２．２Ｖの電圧降下が発生するため、オームの法則よりＰＩＮダイオード１６には２．２ｍＡの直流電流が流れることになる。また、給電線路の幅は、１．５ｍｍである。

（リターンロス特性）
図２２を用いて、上記構成のアンテナ装置５０のリターンロス特性について以下に説明する。図２２は、本実施例に係るアンテナ装置５０のリターンロス特性を示すグラフである。

同図において、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のときのリターンロス特性を、実線のグラフで示しており、また、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときのリターンロス特性を、破線のグラフで示している。

図２２に示すように、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１は、ＧＳＭ帯（ｆ１）で共振しており、アンテナ素子１２は、ＰＣＳ帯（ｆ２）で共振している。なお、ｆ１は、９００ＭＨｚであり、ｆ２は、１９２０ＭＨｚである。

ここで、本実施例における、アンテナ素子１１、１２の長さＬ１、Ｌ２と、共振周波数ｆ１、ｆ２と、波長λ１、λ２との関係について考察すれば次のとおりである。

まず、アンテナ素子１１は、１／４波長アンテナで動作しているので、λ１／４＝ｃ／４ｆ１≒８３ｍｍとなっている。

上述の式（２）によれば、Ｌ１＝λ１／４であるが、Ｌ１＝６８ｍｍであり、厳密には、Ｌ１＝λ１／４となっていない。

また、アンテナ素子１１は、１／４波長アンテナで動作しているので、λ２／４＝ｃ／４ｆ２≒３９ｍｍとなっている。

上述の式（２）に従えば、Ｌ２＝λ２／４であるが、Ｌ２＝２７ｍｍであり、厳密には、Ｌ２＝λ２／４となっていない。

このように、厳密に、Ｌ１＝λ１／４、Ｌ２＝λ２／４とならないのは、誘電体で構成されているアンテナ土台９による波長短縮効果や、整合回路１４の特性による影響である。

図２２に示すように、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のとき、アンテナ素子１１は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンドＩ帯（ｆ４：２０００ＭＨｚ）で共振している一方、アンテナ素子１２は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンドＸＩ帯（ｆ３：１４８０ＭＨｚ）で共振している。

このように、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることで、アンテナ素子１１の共振周波数は、矢印Ｃで示すように変化し、ｆ１からｆ４になる。ここで、ｆ４は、ｆ１の略２倍となっている。これにより、アンテナ素子１１の共振周波数は、ＧＳＭ帯から、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンドＩ帯に変化している。

また、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることで、アンテナ素子１２の共振周波数は、矢印Ｄで示すように変化し、ｆ２からｆ３になる。ここで、ｆ３は、ｆ２よりも低域の周波数である。これにより、アンテナ素子１２の共振周波数は、ＰＣＳ帯から、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンドＸＩ帯に変化している。

（効果）
このように、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態の切り替えにより、合計４つの共振周波数を得ることができ、これら４つの共振周波数を、ＧＳＭ方式、Ｗ−ＣＤＭＡ方式（バンドＩおよびバンドＸＩ）、ＰＣＳ方式の３つの通信システム（４つの通信帯域）に適合させることができる。

［実施例８］
続いて、図２３、図２４、および図２５を用いて、アンテナ素子１１、１２の共振周波数を、ＧＳＭ帯、ＧＰＳ帯、ＰＣＳ帯を用いる通信システムに適合させる場合について説明する。具体的には、この例では、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１、１２の共振周波数を、それぞれＧＳＭ帯、ＰＣＳ帯に適合させ、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときに、アンテナ素子１２の共振周波数を、ＧＰＳ帯に適合させる場合について説明する。

図２３は、本実施形態に係るアンテナ装置５０の一実施例を示す斜視図である。図２３では、矢印Ｐ４１の向きを、アンテナ土台９の上面の向き、また、矢印Ｐ４２の向きをアンテナ土台９の前面の向きとして説明する。

（アンテナ素子の構成）
アンテナ素子１１は、６つの直線部分Ｋ３１ａ〜Ｋ３１ｆを備える。

また、本実施例では、直線部分Ｋ３１ａ〜Ｋ３１ｆの長さは、それぞれ、９ｍｍ、７ｍｍ、２１ｍｍ、８ｍｍ、１４ｍｍ、６ｍｍに構成されている。よって、アンテナ素子１１全体の長さＬ１は、Ｌ１＝９＋７＋２１＋８＋１４＋６＝６５ｍｍである。

それ以外の特徴点については、図７等を用いて示したアンテナ素子１１と同様であるので、その説明を省略する。

一方、アンテナ素子１２は、３つの直線部分Ｋ３２ａ〜Ｋ３２ｃを備えている。

また、本実施例では、直線部分Ｋ３２ａ、Ｋ３２ｂおよびＫ３２ｃの長さは、それぞれ、１３ｍｍ、７ｍｍ、および６ｍｍに構成されている。よって、アンテナ素子１２全体の長さＬ２は、Ｌ２＝１３＋７＋６＝２６ｍｍである。

それ以外の特徴点については、図２０を用いて示したアンテナ素子１２と同様であるので、その説明を省略する。

（回路の構成）
続いて、本実施例におけるアンテナ制御部８の回路構成について以下に説明する。

まず、図２４を用いて、整合回路１４に説明すると以下のとおりである。図２４は、整合回路１４の回路構成の一例を示す回路図である。

図２４に示すように、整合回路１４には、給電線路１３に対して並列に接続されたチップコイル２８を備えるものを使用している。チップコイル２８には、３．３ｎＨのものを使用している。なお、整合回路１４におけるチップコイル２８は、ＤＣカット２２よりもアンテナ側に配置することで、図１におけるチョークコイル２１の直流電流を流す機能を兼ねている。

また、ＤＣカット２２には、１０００ｐＦのものを使用している。

整合回路１４およびＤＣカット２２以外の構成については、図２０を用いて示したものと同様であるので、その説明を省略する。

（リターンロス特性）
図２５を用いて、上記構成のアンテナ装置５０のリターンロス特性について以下に説明する。図２５は、本実施例に係るアンテナ装置５０のリターンロス特性を示すグラフである。

同図において、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のときのリターンロス特性を、実線のグラフで示しており、また、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときのリターンロス特性を、破線のグラフで示している。

図２５に示すように、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき、アンテナ素子１１は、ＧＳＭ帯（ｆ１）で共振しており、アンテナ素子１２は、ＰＣＳ帯（ｆ２）で共振している。

また、同図に示すように、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のとき、アンテナ素子１２は、ＧＰＳ帯（Ｆ３）で共振している。一方、このとき、アンテナ素子１１は、２１５０ＭＨｚ付近（ｆ４）で共振しているが、この帯域付近には、利用可能な通信システムは存在していない。このため、アンテナ素子１１は、通信には使用されていない。

このように、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることで、アンテナ素子１１の共振周波数は、矢印Ｅで示すように変化し、ｆ１からｆ４になる。ここで、ｆ４は、ｆ１の略２倍となっている。

これにより、アンテナ素子１１の共振周波数は、ＧＳＭ帯から、通信システムが存在しない帯域に変化している。

また、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることで、アンテナ素子１２の共振周波数は、矢印Ｆで示すように変化し、ｆ２からｆ３になる。ここで、ｆ３は、ｆ２よりも低域の周波数である。これにより、アンテナ素子１２の共振周波数は、ＰＣＳ帯から、ＧＰＳ帯に変化している。

（効果）
このように、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態の切り替えにより、合計４つの共振周波数を得ることができ、そのうち３つの共振周波数を、ＧＳＭ方式、ＧＰＳ方式、ＰＣＳ方式の３つの通信システムに適合させることができる。

（変形例）
以上のように、アンテナ素子１１、１２の寸法、配置や、また整合回路１４の構成等の要素を変更することにより、ＰＩＮダイオード１６が、ＯＮ状態のとき、および、ＯＦＦ状態のとき、それぞれ場合において、アンテナ素子１１、１２の共振周波数を調整することが可能である。

本実施形態によれば、アンテナ素子１１、１２は、それぞれＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態を通じて２つの共振周波数を得ることができる。すなわち、２つのアンテナ素子により計４つの共振周波数を得ることができる。このため、アンテナ素子の個数の低減や、回路構成の小型化を実現することができる。

また、適合させる通信システムは、ＧＳＭ、ＧＰＳ、ＰＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡに限られない。アンテナ素子１１、１２の寸法、配置や、また整合回路１４の構成等を調整することにより所望の通信システムに適合させることができる。

すなわち、上記実施例７では、アンテナ装置５０において、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態を通じて得られる４つの共振周波数すべてを、所定の通信システムに適合させる例について説明した。そして、上記実施例８では、アンテナ装置５０において、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態を通じて得られる４つの共振周波数のうち、３つの共振周波数を所定の通信システムに適合させる例について説明した。

このように、アンテナ装置５０において、得られる複数の共振周波数の一部または全部を、所定の通信システムに適合できるよう構成することができる。

本実施形態では、スイッチとして、ＰＩＮダイオード１６を使用したが、これに限られず、例えばＦＥＴや、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）等のスイッチ切り替え手段を用いてもかまわない。

また、以上に示した例では、２つのアンテナ素子１１、１２は、１／４波長アンテナとして動作させるため、略Ｌ字型のアンテナとして説明した。しかしながら、これに限られず、アンテナ素子１１、１２は、略Ｆ字型のアンテナ等の異なる形状のアンテナであっても良い。

また、２つのアンテナ素子１１、１２は、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態を通じて４つの共振周波数が得られるものとしたが、アンテナの形状によって逓倍波を励振するような形状のアンテナとすることで、４つよりも多い共振周波数を得るようにしてもよい。

また、２つのアンテナ素子１１、１２を、異なる周波数で共振するよう、異なる長さとしたが、これに限られず、同じ長さとしてもよい。

この場合、例えば、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のときに、アンテナ素子１１、１２は、同一の周波数で共振するために、偏波ダイバーシチ効果を得るアンテナとして動作させることができる。一方、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときには、アンテナ素子１１、１２は、異なる周波数で共振するため、アンテナ素子１１、１２を、２つの周波数帯を利用する通信システムに適合させることも可能である。

また、アンテナ素子１１、１２は、それぞれ、給電接続部１５ａ、１５ｂを介して給電線路１３から給電される構成としたが、これに限られない。アンテナ素子１１、１２が、それぞれ、別々の給電線路から給電される構成としてもかまわない。

また、ＰＩＮダイオード１６をＯＦＦ状態とする場合、ＰＩＮダイオード１６に対して逆方向に電圧を印加することが好ましい。この理由について以下に説明する。

まず、送信波の輻射時に、意図せずして、ＰＩＮダイオード１６に大きな高周波電流が流れる場合がある。ＰＩＮダイオード１６に対して印加する順方向電圧が０Ｖであっても、このような場合に、ＰＩＮダイオード１６に意図しない大きな高周波電流が流れると、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態になってしまうおそれがある。

また、このように意図しないときに、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態になってしまうと、アンテナ・回路について、所望の特性や、設計どおりの特性が得られなくなってしまうおそれがある。

また、このような形でＰＩＮダイオードがＯＮ状態になってしまうと、ＰＩＮダイオード１６の非線形性により、高調波歪みが大きくなってしまい、送信波を輻射する際に、２倍波、３倍波等の不要な輻射が発生する場合がある。

これに対して、ＰＩＮダイオード１６に対して逆方向に電圧を印加することで、バイアスを確定することができ、誘導電位などによりダイオードがＯＮ状態になることを防ぐことができる。

さらには、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態となっている間に送信波を輻射する際には、ＰＩＮダイオード１６に対して、輻射する送信波の送信電力の大きさに比例した電流を流すことが好ましい。これにより、ＰＩＮダイオード１６の非線形性による高調波歪みを抑制することができる。

具体的に例示すると、２〜３ｍＡの直流電流を流すことにより、ＰＩＮダイオード１６をＯＮ状態にしている場合には、ＰＩＮダイオード１６の動作特性が非線形になり、高調波歪みが大きくなってしまい、送信波を輻射する際の送信電力が大きいほど、２倍波や、３倍波等の不要な輻射が発生する。

これに対して、１０ｍＡの直流電流を流して、ＰＩＮダイオード１６をＯＮ状態にする場合には、ＰＩＮダイオード１６の動作特性は、線形となるので、高調波歪みを抑制することができる。

図２６を用いて、ＰＩＮダイオード１６に供給する直流電流を制御するダイオード制御回路（直流電流供給手段）１７０の例について示すと次のとおりである。図２６は、ダイオード制御回路１７の回路構成の変形例を示す回路図である。

図２６に示すダイオード制御回路１７０は、図５に示すダイオード制御回路１７において、抵抗２３に対して並列に抵抗４７を設けた構成である。それ以外の構成については、図５のものと同様であるので、その説明を省略する。

ダイオード制御回路１７０が抵抗４７を備えることにより、抵抗２３と抵抗４７との合成抵抗４８は、抵抗２３よりも小さくなる。このため、ＰＩＮダイオード１６に流れる直流電流を、抵抗２３単体の場合よりも大きくすることができる。

また、抵抗４７は、送信電力の大きさに応じてＯＮ／ＯＦＦするスイッチ（不図示）を備えていてもよく、スイッチによりＰＩＮダイオード１６に流れる直流電流の大きさを制御することができるようになっていてもよい。

さらには、ダイオード制御回路１７０の構成において、送信電力の大きさに応じてＯＮ／ＯＦＦするスイッチを備えた抵抗を、抵抗２３に対して並列に複数配置してもよい。このような構成の場合、配置した抵抗において、送信電力の大きさに応じてスイッチのＯＮ／ＯＦＦが切り替わるので、ＰＩＮダイオード１６に流れる直流電流の大きさを自由に調整することが可能である。

〔実施形態２〕
本発明のアンテナ装置に関する他の実施形態について図２７〜図２９に基づいて説明すれば以下のとおりである。本実施形態では、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦ状態の切り替えに応じて、整合回路のインピーダンス整合を調整可能とした場合について説明する。以下では、上記調整機能により、一例として、ＧＳＭ帯、ＧＰＳ帯、ＤＣＳ帯（Digital Cellular System）、ＰＣＳ帯、Ｗ−ＣＤＭＡ帯、ＩＳＭ（Industry-Science-Medical）帯の６つの帯域を利用する各システムに共振周波数を適合させることのできるアンテナ装置について説明する。

（アンテナ装置の回路構成について）
次に、図２７を用いて、本実施形態に係るアンテナ装置５００の回路構成について説明する。図２７は、アンテナ装置５００の回路構成を概略的に示した模式図である。

なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図４を用いて示したアンテナ装置５０と、図２７に示すアンテナ装置５００との違いについて説明すると次のとおりである。

図２７に示すアンテナ装置５００では、整合回路（インピーダンス整合回路）１４１の内部構成が前記実施形態とは大きく異なっており、また、制御部１９と、整合回路１４１との間が、信号ライン３０で接続されている点で、図４を用いて示したアンテナ装置５０と異なる。

それ以外の構成については、既に説明したとおりであるので、その説明を省略する。

（整合回路について）
図２８を用いて、本実施形態に係る整合回路１４１について説明する。図２８は、本実施形態に係る整合回路１４１の回路構成について示した回路図である。

図２８に示すように、整合回路１４１は、ダイオード制御回路２９と、可変リアクタンス素子３４と、チップコイル３７とを備える構成である。

ダイオード制御回路２９は、抵抗３１、チョークコイル３２、およびＤＣカット３３を備える。

図示のとおり、ダイオード制御回路２９は、信号ライン３０に接続されている。また、ダイオード制御回路２９は、可変リアクタンス素子３４と接続されている。

また、ダイオード制御回路２９内では、信号ライン３０において、抵抗３１と、チョークコイル３２とが、制御部１９側から順に直列に接続されており、ＤＣカット３３が、信号ライン３０に対して、並列に接続されている。

可変リアクタンス素子３４は、ＰＩＮダイオード３５およびチップコンデンサ３６を備える。また、可変リアクタンス素子３４は、ダイオード制御回路２９に接続されている一方で、給電線路１３に並列に接続されている。

また、可変リアクタンス素子３４内では、ダイオード制御回路２９が、ＰＩＮダイオード３５のアノード側に接続されている。より具体的には、ダイオード制御回路２９のチョークコイル３２が、可変リアクタンス素子３４のＰＩＮダイオード３５のアノード側とチップコンデンサ３６との間に接続されている。

また、チップコイル３７は、給電線路１３に並列に接続されている。

（アンテナ装置の動作について）
ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦは、制御部１９が、ダイオード制御回路１７およびＰＩＮダイオード１６に印加する電圧を制御することにより行なわれるのは、上述のとおりである。本実施形態では、制御部１９は、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦに伴い、信号ライン３０を介して、整合回路１４１に制御信号を送出し、整合回路１４１におけるインピーダンス整合を調整する。

より具体的には、制御部１９は、整合回路１４１のダイオード制御回路２９に制御信号を送出することで、ＰＩＮダイオード３５に流入する電流を調節し、ＰＩＮダイオード３５のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによってインピーダンス整合を調整する。

これにより、図２９に示すような、リターンロス特性を得ることができる。図２９は、本実施形態に係るアンテナ装置５００のリターンロス特性を示すグラフである。

図２９に示すように、アンテナ装置５００では、制御部１９が、ＰＩＮダイオード１６のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを制御するとともに、整合回路１４１のインピーダンス整合を調整することによって、アンテナ部１０において、複数の共振周波数を得る。

同図において、ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のときのリターンロス特性を、実線のグラフで示している。また、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態、かつ、ＰＩＮダイオード３５がＯＮ状態のときのリターンロス特性を、破線のグラフで示しており、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態、かつ、ＰＩＮダイオード３５がＯＦＦ状態のときのリターンロス特性を、一点鎖線のグラフで示している。以下、各場合にわけて具体的に説明する。

（ＰＩＮダイオード１６がＯＮ状態のとき）
制御部１９は、ダイオード制御回路２９を介して、ＰＩＮダイオード３５に所定値以上の順方向電圧を印加して、ＰＩＮダイオード３５をＯＮ状態にする。

このとき、アンテナ素子１１は、ＧＳＭ帯（ｆ１）で共振している。また、アンテナ素子１２は、上記整合回路１４１が備えるチップコンデンサ３６、チップコイル３７の並列共振により、広い帯域において、共振している（ｆ２）。図示のとおり、アンテナ素子１２は、ＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、Ｗ−ＣＤＭＡ帯の３つの帯域に共振を得ている。すなわち、アンテナ装置５００は、ＧＳＭ方式、ＤＣＳ方式、ＰＣＳ方式、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の通信システムと通信可能となっている。

（ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のとき）
図２９を参照しながら、ＰＩＮダイオード１６がＯＦＦ状態のときにおいて、ＰＩＮダイオード３５を、ＯＮ状態、ＯＦＦ状態とした場合についてそれぞれ説明する。

（１）ＰＩＮダイオード３５がＯＮ状態のとき
ＰＩＮダイオード３５がＯＮ状態のとき、図示のとおり、アンテナ素子１１は、ＩＳＭ帯（ｆ４）で共振を得ている。また、アンテナ素子１２は、ＧＰＳ帯（ｆ３）で共振を得ている。すなわち、アンテナ装置５００は、ＩＳＭ方式およびＧＰＳ方式の通信システムと通信可能となっている。

図２９において破線にて示すリターンロス特性は、インピーダンス整合が切り替えられない回路の場合と略等価である。

（２）ＰＩＮダイオード３５がＯＦＦ状態のとき
ＰＩＮダイオード３５がＯＦＦ状態のとき、アンテナ素子１１、１２と、給電線路１３とのインピーダンス整合の調整には、チップコイル３７のみが作用している。これによりインピーダンスが変化し、図示のとおり、アンテナ素子１２は、ＧＰＳ帯（ｆ５）で共振を得ている。ここで、ｆ５においては、ＰＩＮダイオード３５がＯＮ状態の場合の共振周波数ｆ３よりも、大きな共振を得ており、リターンロス特性が向上している。

なお、図２９において、アンテナ素子１１は、２０７０ＭＨｚで共振している（ｆ６）ので、Ｗ−ＣＤＭＡ帯での通信に用いることが可能である。

このように、ＰＩＮダイオード１６とＰＩＮダイオード３５とがＯＮ状態の時よりもＷ−ＣＤＭＡ帯でのリターンロス特性が向上している周波数ｆ６があるため、Ｗ−ＣＤＭＡ帯で通信を行う場合には、ＰＩＮダイオード１６とＰＩＮダイオード３５とをＯＦＦ状態に切り替えて通信しても良い。

（効果）
このように、本実施形態のアンテナ装置５００は、２本のアンテナ素子１１、１２によって、６つの周波数帯域で通信システムと通信が可能である。

これにより、新たにアンテナ素子や、送受信回路を追加しなくても、より多くの共振周波数を得ることができ、アンテナ装置５００の小型化を図ることができる。

なお、本実施形態では、可変リアクタンス素子３４を、並列接続のコンデンサ３６と、グランド（ＧＮＤ）との間に、ＰＩＮダイオード３５を配置した構成としていたが、可変リアクタンス素子３４に替えて、バリキャップ等の可変リアクタンス素子を使用してもよいし、ＦＥＴやＳＰＤＴ等を使用して、図２８において示した可変リアクタンス素子３４とは異なる構成で、可変リアクタンス素子を実現してもかまわない。

また、制御部１９が、整合回路１４１におけるインピーダンス整合を調整して、適合させる対象となる通信システムは、ＧＳＭ方式、ＧＰＳ方式、ＤＣＳ方式、ＰＣＳ方式、Ｗ−ＣＤＭＡ方式、ＩＳＭ方式に限られず、その他の通信システムが使用する帯域に適合するようインピーダンス整合を調整することができる。

（むすび）
以上のように、上記各実施形態に係るアンテナ装置５０、５００は、アンテナ素子１１、１２と、アンテナ素子１１、１２に給電する無線部２０と、アンテナ素子１１と、アンテナ素子１１と、無線部２０との導通／非導通を切り替えるＰＩＮダイオード１６とを備え、アンテナ素子１１、１２は、ＰＩＮダイオード１６により、上記アンテナ素子１１と、無線部２０とが非導通となっているとき、アンテナ素子１１、１２が互いに静電容量結合する位置に配置されている構成である。

これにより、２個のアンテナ素子により少なくとも３つの共振周波数を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

また、本発明は次のように表現することもできる。すなわち、本発明に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子および上記第２のアンテナ素子にそれぞれ給電する給電部と、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通／非導通を切り替えるスイッチング素子とを備え、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とは、上記スイッチング素子により、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部とが非導通となっているとき、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とが互いに静電容量結合する位置に配置されている構成である。

よって、第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子とにより、少なくとも３つの共振周波数を得ることができる。

また、本発明に係るアンテナ装置では、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部とを電気的に接続する第１の給電経路と、上記第２のアンテナ素子と、上記給電部とを電気的に接続する第２の給電経路とを備え、上記スイッチング素子は、上記第１の給電経路において設けられており、上記第１のアンテナ素子と上記第１の給電経路との接続部分と、上記第２のアンテナ素子と上記第２の給電経路との接続部分との間の距離が、０よりも大きく、上記第１のアンテナ素子の電気的な長さをλ／４とする波長λの１５分の１であるλ／１５以下となるように配置されることが好ましい。

上記構成は、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とが電気的に結合することができる具体的構成例である。

すなわち、上記構成のように、上記第１のアンテナ素子と上記第１の給電経路との接続部分と、上記第２のアンテナ素子と上記第２の給電経路との接続部分との間の距離が、０よりも大きく、上記第１のアンテナ素子の電気的な長さをλ／４とする波長λの１５分の１であるλ／１５以下となるような位置関係により、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とが電気的に結合することができる。

本発明に係るアンテナ装置では、上記スイッチング素子は、所定値の順方向電圧が印加されることにより、導通／非導通の状態が切り替わる半導体素子であることが好ましい。

上記構成によれば、スイッチング素子としての半導体素子に対して、所定値の順方向電圧を印加することにより、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との間における、導通／非導通が切り替わる。すなわち、スイッチング素子に対して、所定値の順方向電圧が印加されると、上記給電経路が接続される一方で、スイッチング素子に対して印加される順方向電圧が所定値以下になると、上記給電経路が開放される。このように、スイッチング素子に印加する順方向電圧を制御することで、複雑な機構を設けることなく、給電経路の接続／開放を制御することができるという効果を奏する。

なお、このようなスイッチング素子としては、例えば、ＰＩＮダイオードや、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等を採用することができる。なお、所定値の順方向電圧は、これらの半導体素子に応じて定めることができる。

本発明に係るアンテナ装置では、上記スイッチング素子は、逆方向電圧が印加されることにより、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部とを非導通とすることが好ましい。

スイッチング素子に対して印加される順方向電圧が所定値未満になると、非導通の状態になるが、送信波の輻射時には、意図せずして、スイッチング素子に大きな高周波電流が流れてしまう場合がある。この場合、アンテナ装置において、スイッチング素子が導通状態になってしまい、所望の特性・設計どおりの特性が得られなくなってしまう可能性がある。

また、意図せずして、スイッチング素子が導通状態になってしまうと、スイッチング素子の非線形性のため、高調波歪みが大きくなってしまい、送信波を輻射する際に、２倍波、３倍波等の不要な輻射が発生する場合がある。

上記構成によれば、スイッチング素子に対して逆方向に電圧を印加するので、バイアスを確定することができ、誘導電位などにより、意図せずしてスイッチング素子がＯＮ状態になることを防ぐことができる。

本発明に係るアンテナ装置では、上記スイッチング素子に対して、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通時に、上記各アンテナ素子から輻射する送信波の送信電力の大きさに比例した直流電流を供給する直流電流供給手段を備えることが好ましい。

上記構成によれば、スイッチング素子の非線形性による高調波歪みを抑制することができる。

例えば、２〜３ｍＡの直流電流を流すことにより、スイッチング素子を導通状態にしている場合には、スイッチング素子の動作特性が非線形性になり、高調波歪みが大きくなってしまい、送信波を輻射する際の送信電力が大きいほど、２倍波や、３倍波等の不要な輻射が発生する。

これに対して、１０ｍＡの直流電流を流して、スイッチング素子を導通状態にする場合には、スイッチング素子の動作特性は、線形となるので、高調波歪みを抑制することができる。

本発明に係るアンテナ装置では、上記スイッチング素子による上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通／非導通に応じて、インピーダンス整合値を変化させるインピーダンス整合回路を備えることが好ましい。

上記構成によれば、インピーダンス整合値の変化に応じて、共振の度合い、共振周波数を調整することができるという効果を奏する。

本発明に係るアンテナ装置では、上記波長λに対応する共振周波数ｆ、および、上記第２のアンテナ素子が共振する周波数ｆ´に関して、ｆとｆ´との比が、略２となるように構成されていることが好ましい。

上記波長λに対応する共振周波数ｆ、および、上記第２のアンテナ素子が共振する周波数ｆ´に関して、ｆとｆ´との比が、略２となるように構成されていることにより、良好なアンテナ特性を得ることができる。具体的には、上記構成のアンテナ装置は、リターンロス特性において、良好な特性を示す傾向がある。

本発明に係るアンテナ装置では、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とがなす角は、直角となるように配置されており、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とは、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通時において、同一の電気的な長さを有することが好ましい。

上記構成によれば、上記スイッチング素子による第１のアンテナ素子と、第１の給電経路の導通時には、第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子は、同一の電気的な長さを有することから、ともに同一の共振周波数で動作し、また、両者がなす角が、直角となるように配置されているので、偏波ダイバーシチ効果を得ることができる。

また、上記スイッチング素子による第１のアンテナ素子と、第１の給電経路の非導通時には、第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子は、異なる周波数において共振するため、アンテナ装置は、２つの周波数帯域で通信が可能となる。

本発明に係るアンテナ装置では、上記第１のアンテナ素子および／または上記第２のアンテナ素子が共振する周波数は、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通／非導通の前後で、無線通信方式において使用される異なる周波数帯域に適合されていることが好ましい。

上記構成によれば、上記給電部との導通／非導通の前後で、通信に用いる無線通信方式を切り替えることができる。すなわち、スイッチング素子による切り替えにより、無線通信方式を切り替えることができる。

無線通信方式（通信システム）の例としては、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）、ＰＣＳ（Personal Communication Service）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、テレビジョン放送、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＰＳ（global positioning system）等が挙げられる。

本発明に係るアンテナ装置は、無線通信端末に好ましく適用できる。例えば、上記第１のアンテナ素子および／または上記第２のアンテナ素子が共振する周波数を、無線通信方式で使用される周波数帯域に適合させることにより、様々な無線通信方式を用いて通信を行うことができる。

無線通信端末の例としては、携帯電話機、パーソナルコンピューター、ベースステーション、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ゲーム機等が挙げられる。

尚、発明を実施するための形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

本発明は、２つのアンテナ素子を用いて、３つの共振周波数が利用可能になるので、無線による通信を行う機器（無線通信端末）、例えば、ベースステーション、携帯端末、携帯電話機等に利用することができる。

１ 携帯電話機（無線通信端末）
２ 回路基板
８ アンテナ制御部
９ アンテナ土台
１０ アンテナ部
１１、１２ アンテナ素子（第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子）
１３ 給電線路（第１の給電経路、第２の給電経路）
１４ 整合回路（インピーダンス整合回路）
１４１ 整合回路（インピーダンス整合回路）
１５ａ、１５ｂ 給電接続部（第１の給電経路、第２の給電経路）
１６ ＰＩＮダイオード（スイッチング素子、半導体素子）
１７、１７０ ダイオード制御回路（直流電流供給手段）
１９ 制御部
２０ 無線部（給電部）
４１、４２ アンテナ接続部（接続部分）
５０ アンテナ装置
５８ スイッチ部
５９ 通信制御部
５００ アンテナ装置

Claims (10)

1. 第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子と、
   上記第１のアンテナ素子および上記第２のアンテナ素子に給電する給電部と、
   上記第１のアンテナ素子と上記給電部との導通／非導通を切り替えるスイッチング素子とを備え、
   上記スイッチング素子の状態が上記導通／非導通のいずれの状態であっても、上記第２のアンテナ素子は、アンテナとして動作し、
   上記スイッチング素子により、上記第１のアンテナ素子と上記給電部とが非導通となっているとき、上記第１のアンテナ素子と上記第２のアンテナ素子とが互いに静電容量結合する位置に配置されているアンテナ装置。
2. 上記第１のアンテナ素子と、上記給電部とを電気的に接続する第１の給電経路と、
   上記第２のアンテナ素子と、上記給電部とを電気的に接続する第２の給電経路とを備え、
   上記スイッチング素子は、上記第１の給電経路において設けられており、
   上記第１のアンテナ素子と上記第１の給電経路との接続部分と、上記第２のアンテナ素子と上記第２の給電経路との接続部分との間の距離が、０よりも大きく、上記第１のアンテナ素子の電気的な長さをλ／４とする波長λの１５分の１であるλ／１５以下となるように配置される請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 上記スイッチング素子は、所定値の順方向電圧が印加されることにより、導通／非導通の状態が切り替わる半導体素子である請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 上記スイッチング素子は、逆方向電圧が印加されることにより、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部とを非導通とする請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 上記スイッチング素子に対して、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通時に、上記各アンテナ素子から輻射する送信波の送信電力の大きさに比例した直流電流を供給する直流電流供給手段を備える請求項３または４に記載のアンテナ装置。
6. 上記スイッチング素子による上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通／非導通に応じて、インピーダンス整合値を変化させるインピーダンス整合回路を備える請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
7. 上記波長λに対応する共振周波数ｆ、および、上記第２のアンテナ素子が共振する周波数ｆ´に関して、ｆとｆ´との比が、略２となるように構成されている請求項２に記載のアンテナ装置。
8. 上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とがなす角は、直角となるように配置されており、
   上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子とは、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通時において、同一の電気的な長さを有する請求項１から７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
9. 上記第１のアンテナ素子および／または上記第２のアンテナ素子が共振する周波数は、上記第１のアンテナ素子と、上記給電部との導通／非導通の前後で、無線通信方式において使用される異なる周波数帯域に適合されている請求項１から８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のアンテナ装置を備える無線通信端末。
    

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