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1. (WO2004059791) 無線通信アンテナ及び無線通信装置
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明細書

無線通信アンテナ及び無線通信装置

技術分野

本発明は、例えばパーソナルコンピュータ、オーディオ機器あるいは各種モパ ィル機器や携帯電話機等の無線通信機能を有する各種電子機器に備えられる無線 通信アンテナ及び無線通信装置に関する。

本出願は、日本国において 2002年 12月 26日に出願された日本特許出願 番号 2002— 378431を基礎として優先権を主張するものであり、この出 願は参照することにより、本出願に援用される。

景技術

例えば、音楽、映像あるいは画像等の各種情報は、データのデジタル化に伴つ てパーソナルコンピュータゃモパイルコンピュータ等によっても手軽に取り扱え るようになっている。これらの情報は、音声コ一ディック技術や画像コーデイツ ク技術により帯域圧縮が図られて、デジタル通信やデジタル放送により各種通信 端末装置に対して容易にかつ効率的に配信される環境が整いつつある。例えば、 オーディオ · ビデオデ一夕(AVデータ)等は、有線による受信ばかりでなく携 帯電話機等を介して屋内外での受信も可能となっている。

データ等の送受信システムは、家庭内や小規模な地域内においても好適なネッ トワークを構築することによって、様々に活用されるようになっている。ネット ワークシステムとしては、米国電気技術者協会(IEEE: Institute of Electrica 1 and Electronics Engineers, Inc. ) で L A N技術の標準を策定している 802 委員会が定めた無線 LANの規格の 1つである IEEE802.11aに準拠した 5. 2 GH z周辺の周波数帯域を使用して 36〜 54Mb p sの伝送速度でデータ通信を行 う高速無線 L ANシステムや IEEE802. libに準拠した 2. 4 GH z帯域を使って 1 1 M b p sの速度で通信を行う無線 L A Nシステム、あるいは、 Blue toothと呼ば れる近距離無線通信システム等の種々の次世代無線ネットワークシステムが提案 されている。

デ一夕等の送受信システムでは、かかる無線ネットワークシステムを有効に利 用して、家庭内や屋外などの様々な場所において手軽にかつ中継装置等を介する ことなくデータの授受、ィンターネット網へのアクセスやデータの送受信が可能 となっている。

一方、デ一夕等の送受信システムにおいては、特開 2 0 0 2— 2 8 0 7 4 5号 公報にも記載されるように、小型軽量で携帯可能であり上述した通信機能を有す る通信端末の実現が必須となる。

ところで、従来、各種通信方式が提案され、複数の通信方式を選択的に用いて 選択的な通信が可能となってきている。

例えば、 L A N (Local Area Ne twork) や P A N (Personal Area Ne twork) の 領域では、 IEEE802. l ibと IEEE802. 11aなどのマルチバンド通信ュニットが商品化 されようとしている。しかしながら、通信速度の大きな IEEE802. Ua 等の方式で は、消費電力が大きく、且つ、デュアル 'バンド 'アンテナなども通常のアンテ ナょりも大きいため、携帯型の機器などへの搭載は不向きであった。

P D A (Personal Digi tal Ass i s tant) や携帯電話等の携帯型の電子機器にお いても、イン夕一ネット経由で大きなファイルをダウンロードしたい用途は存在 し、これには、実現不可能であった。

発明の開示

本発明の目的は、上述したような従来の技術が有する問題点を解決することが できる新規な無線通信アンテナ及び無線通信装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、携帯型の電子機器でも、バッテリーに余裕がある場合や、 商用電源から直接電源供給を受けられる際には、高通信レートの通信を選択し、 逆に、外出時など、電源をセーブしたいときには、低消費電力モードに自動的に 設定可能なシステム構成及び八一ドウエア構成を可能とする無線通信アンテナ及

び無線通信装置を提供することにある。

本発明に係る無線通信アンテナは、アンテナ基板上に形成されたスィッチ ¾介 して接続される複数のアンテナ素子パターンを有し、スィツチによりアンテナ素 子パターンの接続状態を切り換えることにより選択される複数の共振周波数を有 する。

本発明に係る無線通信アンテナは、スィッチが、例えば M E M Sスィッチ素子 からなり、多層基板からなるアンテナ基板に埋設される。

本発明に係る無線通信装置は、アンテナ基板上に形成されたスィツチを介して 接続される複数のアンテナ素子パターンを有し、スィツチによりアンテナ素子パ ターンの接続状態を切り換えることにより、選択される複数の共振周波数を有す る無線通信アンテナと、無線通信アンテナに接続される互いに通信帯域の異なる 複数の通信回路と、使用する通信帯域に応じて通信回路を選択するとともに無線 通信アンテナの共振周波数を選択する制御を行う制御部とを備える。

本発明に係る無線通信装置において、制御部は、例えば、予め設定可能な動作 モ一ドに応じて使用する通信帯域を自動的に決定して、通信回路を選択するとと もに無線通信アンテナの共振周波数を選択する制御を行う。

また、制御部は、例えば、各通信回路により得られる信号受信強度に基づいて, 使用する通信帯域を自動的に決定して、通信回路を選択するとともに無線通信ァ ンテナの共振周波数を選択する制御を行う。

さらに、無線通信アンテナのスィッチは、例えば M E M Sスィッチ素子からな り、多層基板からなるアンテナ基板に埋設されている。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下におい て図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう c

図面の簡単な説明

図 1は、本発明を適用した無線通信システムを示すプロック図である。

図 2は、無線通信システムに使用されるチューナプルアンテナの原的な構成を 示す回路構成図である。

図 3は、. MEMSスィツチ素子を用いて構成したチューナブルアンテナの構成 例を示す平面図である。

図 4は、チューナブルアンテナの帯域チューニングの様子を示す特性図である。 図 5は、 MEMSスィッチ素子の構造を示す要部縦断側面図である。

図 6は、 MEMSスィツチ素子の構造を示す要部平面図である。

図 7A〜図 7Dは、 MEMSスィツチ素子の実装の過程を示す要部縦断側面図 である。

図 8、図 9及び図 1 0は、制御部による無線通信システムの制御手順を示すフ ローチャー卜である。

図 1 1は、逆 F型のモノポールアンテナで構成されるチューナブルアンテナの 構成例を示す平面図である。

図 12は、スロットタイプのアンテナで構成されるチューナブルアンテナの構 成例を示す平面図である。

図 1 3は、スパイラル状のアンテナパターンを有するモノポールアンテナで構 成されるチューナブルアンテナの構成例を示す平面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明は、例えば図 1に示すように構成された無線通信システム 10に適用さ れる。図 1に示す無線通信システム 10は、 IEEE802.11aと IEEE802. libとに対応 するマルチバンド無線通信システムであって、チューナブルアンテナ 1と、この チューナブルアンテナ 1に接続されたディプレクサ 2と、このディプレクサ 2に 接続された第 1及び第 2の送受切換スィッチ 3 A, 3 Bと、第 1の送受切換スィ ツチ 3 Aを介してディプレクサ 2に接続される第 1の送受信回路 4と、第 2の送 受切換スィツチ 3 Bを介してディプレクサ 2に接続される第 2の送受信回路 5と, これらの動作を制御するシステム制御部 6からなる。

チューナブルアンテナ 1は、図 2に原理的な構成を示すように、 λΖ2ダイポ 一ルアンテナを構成する 2つのアンテナ素子 1 1, 1 2をそれぞれ 2分割し、そ の分割位置に、分割されたアンテナ素子 1 1 A, 1 1 B間を接続するスィッチ 1 3Aと、 アンテナ素子 1 2A, 1 2 B間を接続するスィッチ 1 3 Bとを設けるこ とにより、 2種類の周波数帯域で共振する構造としたもので、スィッチ 1 3A, 1 3 Bを開成した状態では R F給電端子 1 6に接続された給電点側の 2つのアン テナ素子 1 1 A, 1 2 Aのみで高域側の周波数帯域で共振する λ a/2ダイポー ルアンテナとして機能し、スィッチ 1 3 A, 1 3 Bを閉成した状態では 2分割さ れたアンテナ素子 1 1 A, 1 1 B, 1 2 A, 1 2 B全体で λ bZ2ダイポールァ ンテナとして機能する。

このチューナブルアンテナ 1は、 5. 2 GH z帯で共振する波長を λ aとし、 2. 4 GHz帯で共振する波長を λ bとし、給電点側の各アンテナ素子 1 1 A,

1 2 Aの長さを λ a/4にして、この給電点側の各アンテナ素子 1 1 A, 1 2 A に (λ b - λ a ) / 4の長さのアンテナ素子 1 1 B, 1 2 Bがスィツチ 1 3 Bを 介して接続される構造とすることにより、スィッチ 1 3A, 1 3 Bを開成した状 態では給電点側の 2つのアンテナ素子 1 1 A, 1 2 Aのみで IEEE802.11aに準拠し たデータ通信に使用する 5. 2 GHz帯で共振する λ a/ 2ダイポールアンテナ として機能し、スィッチ 1 3 A, 1 3 Bを閉成した状態では 2分割されたアンテ ナ素子 1 1 A, 1 1 B, 1 2A, 1 2 B全体で IEEE802. libに準拠したデータ通信 に使用する 2. 4 GHz帯で共振する λ b/2ダイポールアンテナとして機能す る。

各スィッチ 1 3A, 1 3 Bには、それぞれ MEM S (Micro-Electro-Mechanic a卜 System) スィッチが用いられている。

各スィッチ 1 3 A, 1 3 Bを駆動するドライバ 14 A, 14Bにシステム制御 部 6からデコーダ 1 5を介して制御信号(conU, cont2) が供給され、各スィッチ

1 3 A, 1 3 Bは、 IEEE802.11aに準拠した通信モードのときに開成状態にされ、 IEEE802. libに準拠した通信モードのときに閉成状態にされる。

ここで、各スィッチ 1 3A, 1 3 Bに MEMSスィツチ素子を用いたチューナ ブルアンテナ 1の搆成例を図 3に示す。

図 3は、給電点から励振される対称型ダイポールアンテナをプリント基板上に 形成したチューナブルアンテナ 1の構成例を示している。

図 3に示すチューナブルアンテナ 1は、アンテナ基板 1 0 0の主面上に給電端 子部 1 10と、 2分割した折り返しパターン形状の各アンテナ素子パターン 1 1 1 A, 1 1 I B, 1 1 2 A, 1 1 2 Bと、その分割位置に M E M Sスィッチ素子 1 1 3 A, 1 1 3 Bを設けている。

この例においては、片方のダイポ一ル素子の長さは概略 1 /4え(誘電率 εの 材質中では略 R o u t ( ε ) ) であり、所望の長さの切換えを MEMSスィッチ 素子 1 1 3A, 1 1 3 Bにより行うことで図 4のように、共振周波数を変化させ ることが可能である。

図 4は、 MEM Sスィッチ素子( S W 1 , 2 ) 1 1 3A, 1 1 3 Bにより 5. 2 GHz帯と 2. 4 GHz帯の 2種類の周波数帯域に共振帯域を切り換えること ができる λノ 2ダイボールアンテナを形成したチュ一ナブルアンテナ 1の帯域チ ュ一ニングの様子を示している。図 4において、横軸は周波数(GHz ) で、縦 軸は揷入損失(dB) であり、チューナブルアンテナ 1は、 MEMSスィッチ素 子 1 1 3A, 1 1 3 Bを開成した状態では 5. 2 G H z帯で共振し、 M E M Sス イッチ素子 1 1 3 A, 1 1 3 Bを閉成した状態では 2. 4 GHz帯で共振するデ ユアルバンドアンテナとして機能する。

ここで、チューナブルアンテナ 1の各スィッチ 1 3 A, 1 3 Bとして用いられ ている MEMSスィツチ素子 1 1 3 A, 1 1 3 Bは、同様の構造であるので、 M EMSスィツチ素子 1 1 3として、その構造を説明する。

MEMSスィッチ素子 1 1 3は、図 5に要部縦断側面図に示すとともに、図 6 に要部平面図を示すように、第 1及び第 2の制御電極パターン 1 3 1 A, 1 3 1 B、第 1及び第 2の接地パターン 1 3 2 A, 1 3 2 B、第 1及び第 2の固定接点 電極パ夕一ン 1 3 3 A、 1 3 3 Bが互いに絶縁された状態で形成されたシリコン 基板 1 3 0と、シリコン基板 1 30上の第 1の制御電極パターン 1 3 1 Aの位置 に一端が固定されることにより片持ち状態で支持された可撓性を有する薄板状の 絶緣材料からなるカンチレバー 1 34からなる。

力ンチレバ一 1 34には、第 1の制御電極パターン 1 3 1 Aに電気的に接続さ れ第 2の制御電極パターン 1 3 1 Bに対向する位置まで延設された対向電極パ夕 —ン 1 3 5が設けられているとともに、その自由端側に第 1及び第 2の固定接点 電極パターン 1 3 3 A, 1 3 3 Bの両方に対向するように可動切片 1 36が設け られている。

このような構造の MEMSスィッチ素子 1 1 3では、第 1及び第 2の制御電極 パターン 1 3 1 A, 1 3 1 Bにドライノ 14A, 14 Bから駆動信号が供給され ると、第 1及び第 2の制御電極パターン 1 3 1 A, 1 3 1 Bの対向部分に印加さ れる駆動電圧により静電的な吸引力が生成される。この吸引力によって、片持ち 支持構造の力ンチレバー 1 34が撓み、自由端に設けられている可動切片 1 36 が第 1及び第 2の固定接点電極パターン 1 3 3 A, 1 33 Bに当接することによ り、この MEMSスィッチ素子 1 1 3は、第 1及び第 2の固定接点電極パターン 1 33 A, 1 3 3 B間が可動切片 1 3 6を介して導通し閉成状態を保持する。 また、 MEMSスィッチ素子 1 1 3は、閉成状態で第 1及び第 2の制御電極パ ターン 1 3 1 A, 1 3 1 Bにドライバ 14A, 14 Bから逆バイアスの駆動電圧 を印加する駆動信号が供給されると、カンチレバー 1 34が初期状態に戻り、可 動切片 1 36が第 1及び第 2の固定接点電極パターン 1 3 3 A, 1 3 3 Bから離 れて、開成状態となる。

MEMSスィッチ素子 1 1 3は、次のような処理により実装される。すなわち、 図 7 Aに示すように配線パターン 1 2 0が形成された有機べ一ス基板 1 0 0 A上 に、図 7 Bに示すようにシリコン基板 1 3 0を上側にして金属ポールバンプ 1 2 1によって対向間隔を保持した状態で位置決め載置する。そして、例えば、有機 ベース基板 1 0 0Aを 8 0 〜 1 20 程度に加熱した状態で金属ボールバンプ 1 2 1を数 1 0 g程度に加圧しながら超音波を印加することにより、有機ベース 基板 1 0 OA上に MEMSスィツチ素子 1 1 3を実装する。

なお、 MEMSスィッチ素子 1 1 3の実装方法としては、このような超音波プ リップチップ実装法に限られることなく、適宜のベアチップ実装法を採用するこ とができる。

このようにして MEMSスィツチ素子 1 1 3を実装した有機ベース基板 1 0 0 A上には、図 7 C, 図 7 Dに示すように、さらに、シールドパターン 1 22が形 成されたキヤップ基板 1 00 Bが載置され接合される。

キャップ基板 1 0 0 Bは、上記有機ベース基板 1 0 0 Aとの接合面に MEMS スィツチ素子 1 1 3を覆うに足る大きさを有する凹部 123が形成されており、 この凹部 123にシールドパターン 122が例えば樹脂成形品に対して三次元的 に電気回路パターンを形成する M I D (Molded Interconnect Device) 法や蒸着 法等により成膜形成されている。

キャップ基板 100 Bは、次のようにして有機べ一ス基板 10 OAに接合され る。

例えば窒素ボックスなどの不活性ガス雰囲気中で、有機べ一ス基板 10 OAに 対してキャップ基板 100 Bを位置合わせして重ね合わせた状態で例えば超音波 溶着法などで一体化する。

このように有機べ一ス基板 10 OAとキャップ基板 1 00 Bを窒素ボックス内 で接合することにより、有機ベース基板 1 0 OAとキャップ基板 100 Bは、接 合した状態で凹部 123により構成される MEMSスィツチ収納空間部 124内 に窒素を封入した状態で MEMSスィッチ素子 1 13を収納することになる。し たがって、 MEMSスィツチ素子 1 13は、 MEMSスィツチ収納空間部 124 内に耐湿特性及び耐酸化性を保持した状態で実装されるので、各構成要素の酸化 や可動切片 136の貼り付き等が防止され、耐久性及び動作安定性の向上が図ら れ、高周波的な損失を防ぎ、且つアンテナ全体をコンパクトに形成することがで さる。

この無線通信システム 10におけるチューナブルアンテナ 1は、このようにし て有機ベース基板 10 OAとキャップ基板 100 Bを接合してなるアンテナ基板 100の MEMSスィッチ素子 1 1 3が埋設され、有機ベース基板 1 0 OAに形 成されている配線パターン 120にビア 126 A, 126 Bを介して接続された アンテナ素子パターン 1 25 A, 125 Bがキヤップ基板 1 00 B上に成膜形成 される。

この無線通信システム 10では、チューナブルアンテナ 1にディプレクサ 2と 第 1及び第 2の送受切換スィツチ 3 A, 3 Bを介して第 1の送受信回路 4及び第 2の送受信回路 5が接続されている。

第 1及び第 2の送受切換スィッチ 3 A, 3 Bは、後述するようにシステム制御 部 6によつて動作が制御される。

第 1の送受信回路 4は、図 1に示すように、送信データの変調方式として直交 周波数分割多重 (0FDM:0rt ogonal Frequency Division Multiplexing) を採用し て 5. 2 GH z帯域のキヤリァで IEEE802.11aに準拠したデ一夕通信 Aを行うデジ 夕ル制御部 40と RFフロントエンド部 140からなる。

デジタル制御部 40は、 CPU41、フラッシュメモリ 42、デジタル物理層 43及び MAC (Media Access Control) 44等からなり、送信データを生成し て RFフロントエンド部 140に送出し、 R Fフロントエンド部 140から復調 された受信デ一夕を受信する。

R Fフロントエンド部 140は、送信ブロック 240、受信ブロック 340及 び局部発振プロック 440からなる。

送信プロック 240は、図 1に示すように、デジタル制御部 40から送信デ一 夕がデマルチプレクサ(DEMUX) 241を介して供給されるデータ変換部 2 42、 このデータ変換部 242に接続された D/A変換部 243、この D/A変 換部 243に接続された変調部 244、この変調処理部 244の変調出力が供給 される電力増幅部 245、電力増幅部 245で生じる信号歪みを補償するための 歪み補償処理部(デジタルプリディストーション) 246などからなる。

データ変換部 242では、デマルチプレクサ(DEMUX) 241を介して供 給される送信データ (時系列データ) をシリアルデータからパラレルデータに変 換することにより、送信する各キヤリアに上記送信データのピットを割り当てて、 逆高速フーリエ変換(I- FFT) することにより時間領域のデータに変換する。

DZA変換部 243は、データ変換部 242により各キヤリアに割り当てられ た時間領域の送信データをアナログ信号に変換して変調部 244に供給する。 変調部 244は、 D/A変換部 243によりアナログ信号に変換された時間領 域の送信データで直交キヤリアを変調する。

電力増幅部 245は、変調部 244により得られる直交変調信号を増幅する。 この電力増幅部 245により増幅された直交変調信号が第 1の送受切換スィツチ 3 A及びディプレクサ 2を介してチューナブルアンテナ 1に供給される。

なお、歪み補償処理部 246は、電力増幅部 245から出力される直交変調信 号に生じる信号歪みを補償するための歪み補償処理を各キヤリアに割り当てられ

た時間領域の送信データに対して予め行っている。

また、受信ブロック 340は、送信ブロック 240と逆の処理を行うもので、 RF増幅部 341、復調部 342、八/0変換部343、データ逆変換部 344 及びマルチプレクサ(MUX) 345からなる。

RF増幅部 3 1は、チューナプルアンテナ 1からディプレクサ 2及び第 1の 送受切換スィツチ 3 Aを介して供給される受信信号を増幅して復調部 342に供 給する。

復調部 342は、 RF増幅部 3 1から供給される受信信号(直交変調信号) に直交キャリアを乗算することにより、各キャリアにピットが割り当てられた時 間領域の受信デー夕のアナログ信号を復調する。

AZD変換部 343は、時間領域の受信データのアナログ信号をデジタル化す ることにより時間領域の受信デ一夕に変換してデ一夕逆変換部 344に供給する とともに、時間領域の受信データのアナログ信号の振幅値により示される受信強 度信号(RS S I— A) をシステム制御部 6に供給する。

データ逆変換部 344は、 AZD変換部 343から供給される時間領域の受信 データを高速フ一リエ変換(I- FFT) することにより得られる周波数領域の受信デ 一夕をシリアルデータからパラレルデータに変換して、マルチプレクサ(DEM UX) を介して上記デジタル制御部 40に供給する。

局部発振ブロック 440は、 5. 2 GHz帯の直交 2相信号を生成する電圧制 御型発振器(VCO) 44 1と、この VCO 441を P L L制御する P L L回路 442からなり、 VCO 441により得られる直交 2相信号を送信用の直交キヤ リアとして送信プロック 240の変調部 244に供給するとともに、直交 2相信 号を直交変調用の直交キヤリアとして受信ブロック 340の復調部 342に供給 する。

また、第 2の送受信回路 5は、送信データの変調方式として直交周波数分割多 重 (0FDM:0rthogonal Frequency Division Multiplexing) を採用して 2. 4 GH z帯域のキヤリァで IEEE802. libに準拠したデ一タ通信 Bを行うデジタル制御部 5 0と RFフロントエンド部 1 5 0からなる。

デジタル制御部 5 0は、 CPU 5 1、フラッシュメモリ 5 2、デジタル物理層

5 3及び MAC (Media Access Control) 54等からなり、送信データを生成し て RFフロントエンド部 1 5 0に送出し、 RFフロントエンド部 1 5 0から復調 された受信データを受信する。

RFフロントエンド部 1 5 0は、送信ブロック 2 50、受信ブロック 3 5 0及 び局部発振ブロック 450からなる。

送信ブロック 2 50は、図 1に示すように、デジタル制御部 50から送信デー 夕がデマルチプレクサ(DEMUX) 2 5 1を介して供給されるデータ変換部 2 5 2、このデータ変換部 25 2に接続された DZA変換部 2 5 3、この D/A変 換部 2 5 3に接続された変調部 2 54、この変調処理部 254の変調出力が供給 される電力増幅部 2 5 5、電力増幅部 2 5 5で生じる信号歪みを補償するための 歪み補償処理部(デジタルプリディストーション) 256などからなる。

データ変換部 2 52では、デマルチプレクサ(DEMUX) 2 5 1を介して供 給される送信データ(時系列デ一夕)をシリアルデータからパラレルデータに変 換することにより、送信する各キャリアに送信データのビットを割り当てて、逆 高速フーリエ変換(I-FFT) することにより時間領域のデータに変換する。

DZA変換部 2 5 3は、データ変換部 2 5 2により各キヤリアに割り当てられ た時間領域の送信デ一夕をアナログ信号に変換して変調部 2 54に供給する。 変調部 2 54は、 D/A変換部 2 5 3によりアナログ信号に変換された時間領 域の送信デ一夕で直交キヤリァを変調する。

電力増幅部 255は、変調部 2 54により得られる直交変調信号を増幅する。 そして、電力増幅部 2 5 5により増幅された直交変調信号が第 1の送受切換ス ィツチ 3 B及びディプレクサ 2を介してチューナブルアンテナ 1に供給される。 なお、歪み補償処理部 2 5 6は、電力増幅部 2 5 5から出力される直交変調信 号に生じる信号歪みを補償するための歪み補償処理を各キヤリアに割り当てられ た時間領域の送信データに対して予め行っている。

また、受信プロック 3 50は、送信ブロック 2 5 0と逆の処理を行うもので、 RF増幅部 3 5 1、復調部 3 52、 0変換部3 53、データ逆変換部 3 54 及びマルチプレクサ(MUX) 3 5 5からなる。

R F増幅部 3 5 1は、チューナプルアンテナ 1からディプレクサ 2及び第 2の 送受切換スィツチ 3 Bを介して供給される受信信号を増幅して復調部 352に供 給する。

復調部 352は、 RF増幅部 35 1から供給される受信信号(直交変調信号) に直交キヤリァを乗算することにより、各キャリアにピットが割り当てられた時 間領域の受信データのアナ口グ信号を復調する。

AZD変換部 353は、時間領域の受信データのアナログ信号をデジタル化す ることにより時間領域の受信データに変換してデータ逆変換部 354に供給する とともに、時間領域の受信データのアナログ信号の振幅値により示される受信強 度信号(RS S I— B) をシステム制御部 6に供給する。

データ逆変換部 354は、 AZD変換部 353から供給される時間領域の受信 データを高速フーリエ変換(I-FFT) することにより得られる周波数領域の受信デ —夕をシリアルデータからパラレルデータに変換して、マルチプレクサ (MU X) 355を介して上記デジタル制御部 50に供給する。

局部発振ブロック 450は、 2. 4 GH z帯の直交 2相信号を生成する電圧制 御型発振器(VCO) 451と、この VC045 1を P L L制御する P L L回路 452からなり、 VC0451により得られる直交 2相信号を送信用の直交キヤ リアとして送信ブロック 250の変調部 254に供給するとともに、直交 2相信 号を直交変調用の直交キヤリアとして上記受信プロック 350の復調部 352に 供給する。

そして、システム制御部 6は、図 8〜図 10のフローチャートに示す手順に従 つて無線通信システム 10を制御する。

先ず、システム制御部 6は、図 8に示すように、無線通信システム 1 0全体を リセット状態としてから、第 2の送受信回路 5によりデ一夕通信 Bを行う IEEE80 2. libに準拠した通信モードとし(ステップ S 1) 、制御信号(contl, cont2) を ONとして、チューナブルアンテナ 1の各スィッチ 1 3 A, 13 Bを閉成状態に することにより、チュ一ナブルアンテナ 1を IEEE802. libに準拠したデータ通信 B に使用する 2. 4 GHz帯で共振する λ b / 2ダイポ一ルアンテナとして機能す るように設定する(ステップ S 2) 。

そして、第 2の送受信回路 5の局部発振ブロック 440を制御して、周波数ス

キャンを行い(ステップ S 3) 、第 2の送受信回路 5の受信強度信号(RS S I _B) をモニタしながら (ステップ S 4) 、 IEEE802. に準拠したデ一夕通信 B が可能であるか否かを判定する(ステップ S 5) 。

このステップ S 5における判定結果が YE S、すなわち、 IEEE802. libに準拠し たデータ通信 Bが可能である場合には、この IEEE802. libに準拠したデータ通信 B の使用可否状態を示すステータス Bを「1」としてメモリに記憶する(ステップ S 6 ) 。

また、ステップ S 5における判定結果が NO、すなわち、 IEEE802. libに準拠し たデータ通信 Bができない場合には、この IEEE802. libに準拠したデータ通信 Bの 使用可否状態を示すステータス Bを「0」としてメモリに記憶する(ステップ S 7) 。

次に、システム制御部 6は、図 9に示すように、無線通信システム 10全体を リセット状態として、第 1の送受信回路 4によりデータ通信 Aを行う IEEE802.11 aに準拠した通信モードとし(ステップ S 8) 、制御信号(contl,cont2) を OF Fとして、チューナブルアンテナ 1の各スィッチ 1 3 A, 1 3 Bを開成状態にす ることにより、チューナブルアンテナ 1を IEEE802.11aに準拠したデータ通信 Aに 使用する 5. 2 GHz帯で共振する λ aZ 2ダイポールアンテナとして機能する ように設定する(ステップ S 9) 。

そして、第 1の送受信回路 4の局部発振プロック 440を制御して、周波数 S c a nを行い(ステップ S 10) 、第 1の送受信回路 4の受信強度信号(R S S I— A) をモニタしながら(ステップ S l l) 、 IEEE802.11aに準拠したデータ通 信 Aが可能であるか否かを判定する(ステップ S 12) 。

このステップ S 1 2における判定結果が YE S、すなわち、 IEEE802.11aに準拠 したデータ通信 Aが可能である場合には、この IEEE802.1 laに準拠したデータ通信 Aの使用可否状態を示すステータス Aを「 1」としてメモリに記憶する(ステツ プ S 1 3 ) 。

また、ステップ S 12における判定結果が NO、すなわち、 IEEE802.11aに準拠 したデータ通信 Aができない場合には、この IEEE802.11aに準拠したデータ通信 A の使用可否状態を示すステータス Aを「0」としてメモリに記憶する(ステップ そして、システム制御部 6は、図 1 0に示すように、このようにして IEEE802. 11aに準拠したデータ通信 A及び IEEE802. libに準拠したデータ通信 Bの使用可否 状態を判定して、データ通信 A及びデータ通信 Bの使用可否状態を示すステ一夕 ス A及びステータス Bをメモリにメモリに記憶する(ステップ S 1 5) 。

さらに、システム制御部 6は、メモリに記憶したステータス A及びステータス Bをチェックして (ステップ S 1 6 ) 、データ通信 A及びデータ通信 Bの双方と も使用可能であれば、現在の子機の状態が希望している通信モード(パワーセー ブモ一ドか髙通信 R a t eモード)をチェック(ステップ S 1 7) する。

そして、現在の子機の状態が希望している通信モ一ドがパワーセーブモ一ドで あれば、制御信号(contl, cont2) を ONとして、 IEEE802. libに準拠したデータ 通信 Bでの受信モードに固定する(ステップ S 1 8) 。

逆に、高通信 R a t eモードが優先される設定であれば制御信号(contl, cont 2) を OFFとして、チューナブルアンテナ 1の受信感度を 5. 2 GHz帯にチュ —ニングした後、 IEEE802.11aに準拠したデータ通信 Aでの受信モードに設定する (ステップ S 1 9 ) 。

また、システム制御部 6は、ステップ S 1 6でステ一タス A及びステータス B をチェックした結果、どちらか一方のデータ通信しか使用可能でない場合は、強 制的に使用可能な通信方式に固定し、強制モードである旨を表示する(ステップ S 2 0 ) 。

また、どちらのデータ通信も使用可能でない場合は、使用不可を表示し、通信 を 「OF F」とする(ステップ S 2 1) 。

この無線通信システム 10では、各送受信回路 4, 5により得られる受信強度 信号 (RS S I信号)に基づいて、システム制御部 6で制御信号(contl, cont2) を生成して動作モードを切り換えることにより、自動的に適正な通信モ一ドを選 択してデータ通信を行うことができる。

なお、前述の、 2つの方式のデータ通信の使用可否状態を、例えば、ある特定 時間間隔でモニタしておくことによって、何らかの原因、例えば、スリープモー ドから目覚めたとき、状態がリセットされたときなど一方の通信方式が使用不能

となったときは、自動的にどちらか可能な方式に切り換えることも可能である。 上述の説明では、 2パンドの通信システムを切り換える例を示したが、 3バン ド以上でも同様の手法で通信状態をチェック、モニタし、アンテナも 3分割とし、 MEMSスィツチ素子より切換え可能とすることで自動チューニング機構を容易 に構築することができる。

なお、アンテナの共振周波数を切り換えるスィッチ 1 3A, 1 3 Bとして、 M EMSスィッチ素子 1 1 3 A, 1 1 3 Bを応用した例を示したが、勿論通常のダ ィォードゃトランジスタを用いた能動素子スィツチでも、消費電力の上昇が懸念 される以外、何ら不都合なことなく実現可能である。

また、上述の例では、チューナブルアンテナ 1として折り返しパターン状のァ ンテナ素子パターン 1 1 1 A, 1 1 I B, 1 1 2 A, 1 1 28を有する又ノ2ダ イポールアンテナを用いたが、例えば図 1 1に示すように、逆 F型のモノポール アンテナ 2 1 0でアンテナ素子パターン 2 1 1の長さを MEMSスィツチ素子 2 1 3により切り換えて、共振周波数を変化させるようにしたり、図 1 2に示すよ うに、マイクロストリップ給電されるスロッ卜タイプのアンテナ 3 1 0でアンテ ナ素子パターン 3 1 1を MEMSスィッチ素子 3 1 3により切り換えて共振周波 数を変化させることもできる。

さらに、多層のプリント基板の多層構造を利用して Ξ次元構造のアンテナを構 成し、 MEMSスィッチ素子により切り換えることもでき、例えば、図 1 3に示 すように、多層のプリント基板の多層構造を利用して形成したスパイラル状のァ ンテナパターン 41 1を有するモノポールアンテナ 41 0で MEM Sスィツチ素 子 4 1 3により共振周波数を切り換えるようにすることもできる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものでは なく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又 はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。

産業上の利用可能性

上述したように、本発明によれば、複数の通信システムを切り換え選択しなが ら用いるという煩雑さを解消し、ユーザはいずれの通信を用いているかを意識す ることなく、その場の環境、使用状態に応じた通信方式を選択して用いることが 可能となる。

また、本発明は、 M E M Sスィッチ素子をアンテナ基板に内蔵することで、全 体をコンパクト且つ低消費電力に構成することができる。