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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterschalter, ein Sende-Empfangsgerät (Transceiver), einen Sender und einen Empfänger, die ein HF-Signal zwischen Leitungen schalten.
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Es hat ein Verlangen gegeben, Übertragungsverluste/Sendeverluste in Halbleiterschaltungen zu verringern, die allgemein in Millimeterwellenbändern tätig sind. Bei einigen Halbleiterschaltern sind Schaltvorrichtungen mit Signalübertragungsleitungen als Nebenschluss verbunden (Shunt-verbunden) (d. h., sie sind an einem Ende mit den Signalübertragungsleitungen und an dem anderen Ende mit Masse verbunden) zum Verringern der Übertragungsverluste. 30 zeigt einen herkömmlichen Halbleiterschalter, der solche Schaltvorrichtungen enthält. Genauer, ist der in 30 gezeigte Halbleiterschalter 100 ein allgemeiner SPDT-Schalter (Einpol-Zweiwege-Umschalter/einpoliger Umschalter) im Millimeterwellenbereich. Bei dem in 30 gezeigten Halbleiterschalter 100 enthält jede der zwei Verzweigungsleitungen zwei Schaltvorrichtungen und zwei Übertragungsleitungen zum Verstärken der Isolation der Zweigleitung, wenn sie in dem AUS-Zustand ist. Weiter sind die Schaltvorrichtungen Feldeffekttransistoren (FET).
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Bei dem in 30 gezeigten Halbleiterschalter 100 ist ein Hauptanschluss Tm für ein HF-Signal mit einem Verzweigungspunkt P durch eine Hauptübertragungsleitung Lmb1 verbunden, die eine Hauptleitung Lmb bildet. Der Verzweigungspunkt P ist mit einem Verzweigungsanschluss T1 durch eine Übertragungsleitung Lb11 und eine Übertragungsleitung Lb12 verbunden, die eine Verzweigungsleitung Lb1 bilden. Der Verzweigungspunkt P ist auch mit einem Verzweigungsanschluss T2 durch eine Übertragungsleitung Lb21 und eine Übertragungsleitung Lb22 verbunden, die eine Verzweigungsleitung Lb2 bilden. Die Hauptübertragungsleitung Lmb1 und die Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21 und Lb22 weisen die gleiche charakteristische Impedanz auf. Die Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21 und Lb22 weisen eine Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge λ des HF-Signales auf, das auf diesen Übertragungsleitungen übertragen wird.
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Eine Schaltvorrichtung SW11 ist mit der Verbindung zwischen den Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12 Shunt-verbunden. Das heißt, ein Ende der Schaltvorrichtung SW11 ist zwischen die Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12 geschaltet, und das andere Ende liegt auf Masse. Eine Schaltvorrichtung SW12 ist mit der Verbindung zwischen dem Verzweigungsanschluss T1 und der Übertragungsleitung Lb12 als Nebenschluss verbunden. Weiter ist eine Schaltvorrichtung SW21 mit der Verbindung zwischen den Übertragungsleitungen Lb21 und Lb22 als Nebenschluss verbunden.
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Eine Schaltvorrichtung SW22 ist mit der Verbindung zwischen der Übertragungsleitung Lb22 und dem Verzweigungsanschluss T2 als Nebenschluss verbunden. Eine Steuerspannung wird an die Steueranschlüsse V1 der Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 angelegt, und eine andere Steuerspannung wird an die Steueranschlüsse V2 der Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 angelegt. Da, wie oben beschrieben wurde, die Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21 und Lb22 eine Länge gleich einer viertel Wellenlänge λ/4 des HF-Signales aufweisen, können die Impedanzen dieser Übertragungsleitungen durch Steuern der Steuerspannungen gesteuert werden, die an die Steueranschlüsse V1 und V2 angelegt werden. Das heißt, das HF-Signal von dem Hauptanschluss Tm kann selektiv durch eine der zwei Verzweigungsleitungen übertragen werden. Dieser Aufbau ermöglicht die Verringerung des Übertragungsverlustes in dem Halbleiterschalter 100.
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31 zeigt einen Halbleiterschalter, der sich von dem in 30 gezeigten dadurch unterscheidet, dass die FETs durch Dioden ersetzt sind. In diesem Fall wird eine Steuerspannung an eine Diode D11 und eine Diode D12 durch den Verzweigungsanschluss T1 angelegt, und eine andere Steuerspannung wird an eine Diode D21 und eine Diode D22 durch den Verzweigungsanschluss T2 angelegt zum Schalten des HF-Signales zwischen den Verzweigungsleitungen. Obwohl bei dem in 30 gezeigten Halbleiterschaltung die Verzweigungsleitung Lb1 zwischen dem Verzweigungspunkt P und dem Verzweigungsanschluss T1 zwei Übertragungsleitungen (nämlich die Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12) enthält, brauchen andere Aufbauten der Verzweigungsleitung Lb1 nur eine Schaltvorrichtung und eine Übertragungsleitung zu enthalten. Zum Beispiel kann die Übertragungsleitung Lb12, die Schaltvorrichtung SW12, die Übertragungsleitung Lb22 und die Schaltvorrichtung SW22 von dem in 30 gezeigten Aufbau weggelassen werden zum Verringern der Größe des Halbleiterschalters 100 unter einer gewissen Opferung der Isolation der Verzweigungsleitungen.
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32 ist ein Äquivalentschaltbild des in 30 gezeigten Halbleiterschalters, wenn die Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 eingeschaltet sind (durch Anlegen einer Spannung von 0 V an die Steueranschlüsse V1) und die Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 ausgeschaltet sind (durch Anlegen einer Spannung kleiner als die Abklemmspannung (Abschnürspannung) an den Steueranschlüssen V2). In diesem Fall ist jede der Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 äquivalent einer Reihenverbindung eines EIN-Widerstandes (Ron) und einer parasitären induktiven Komponente (Lp). Daher wirken die Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12, die eine Länge gleich einer viertel Wellenlänge λ/4 des HF-Signales aufweisen, ungefähr als kurzgeschlossene Blindleitungen und haben folglich eine hohe Impedanz. Als Resultat breitet sich das HF-Signal nicht durch die Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12 aus.
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Andererseits ist jede der Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 äquivalent einer Reihenverbindung einer AUS-Kapazität (Coff) und einer parasitären induktiven Komponente Lp, da eine Spannung kleiner als die Abschnürspannung an die Steueranschlüsse V2 angelegt ist, wie oben beschrieben wurde. Daher sind die Impedanzen der Übertragungsleitungen Lb21 und Lb22 im Wesentlichen gleich zu ihren charakteristischen Impedanzen. Als Resultat breitet sich das HF-Signal, das von dem Hauptanschluss Tm eingegeben ist, durch die Verzweigungsleitung Lb2 zu dem Verzweigungsanschluss T2 aus.
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33 ist ein Smith-Diagramm (Generatordiagramm), das die Impedanzen in der in 32 gezeigten Äquivalentschaltung zeigt. In diesem Diagramm bezeichnet ein Punkt A die Impedanz, die zu dem Hauptanschluss Tm von dem Verzweigungspunkt P zeigt (d. h. in die Richtung des Pfeiles A in 32 schaut), welche Impedanz hier im Folgenden als die ”Impedanz A” bezeichnet wird; ein Punkt B bezeichnet die Impedanz, die zu dem Verzweigungsanschluss T1 von dem Verzweigungspunkt P zeigt (d. h. in die Richtung des Pfeiles B in 32 schaut), welche Impedanz hier im Folgenden als die ”Impedanz B” bezeichnet wird und der Punkt C bezeichnet die Impedanz, die zu dem Verzweigungsanschluss T2 von dem Verzweigungspunkt P zeigt (d. h. in die Richtung des Pfeiles C in 32 schaut), welche Impedanz hier im Folgenden als die ”Impedanz C” bezeichnet wird. Die Impedanz A der Hauptleitungsseite ist gleich der charakteristischen Impedanz Zo der Hauptleitung und ist daher an dem Zentrum des Smith-Diagrammes angeordnet. Die Impedanz C ist die kombinierte Impedanz der Übertragungsleitungen Lb21 und Lb22 (die eine Länge gleich einer viertel Wellenlänge λ/4 des HF-Signales aufweisen) und der AUS-Kapazitäten der Schaltvorrichtungen SW21 und SW22, und sie ist im Wesentlichen an dem Zentrum des Smith-Diagrammes angeordnet. Andererseits ist die Impedanz B hoch und nahe der rechten Kante der horizontalen Achse des Smith-Diagrammes angeordnet, da die Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12 im Wesentlichen als kurzgeschlossene λ/4-Blindleitungen wirken und eine hohe Impedanz aufweisen als Resultat, dass die Impedanzen der Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 sehr niedrig sind (gleich dem EIN-Widerstand).
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Bezug nehmend auf das in 32 gezeigte Äquivalentschaltbild breitet sich das HF-Signal, das an den Hauptanschluss Tm angelegt ist, durch die Hauptübertragungsleitung Lmb1 zu dem Verzweigungspunkt P aus. Das HF-Signal geht jedoch nicht durch die Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12, da die Impedanz B (von dem Verzweigungspunkt P gesehen) hoch ist. Andererseits ist die Impedanz C der Seite der Verzweigungsleitung Lb2, die die Übertragungsleitungen Lb21 und Lb22 enthält, ungefähr gleich der charakteristischen Impedanz Zo (d. h. ungefähr gleich der Impedanz A). Daher breitet sich das HF-Signal von dem Verzweigungspunkt P durch die Übertragungsleitungen Lb21 und Lb22 aus, da die Impedanz C konjugiert zu der Impedanz A gepasst ist. Das heißt, in diesem Fall funktioniert die Seite der Verzweigungsleitung Lb1 (einschließlich der Übertragungsleitungen Lb11 und Lb12) als die AUS-Seite oder die HF-Signal-Blockierseite des Schalters. Andererseits funktioniert die Seite der Verzweigung Lb2 (einschließlich der Übertragungsleitungen Lb21 und Lb22) als die EIN-Seite oder die HF-Signal-Übertragungsseite/HF-Signal-Sendeseite des Schalters. Dieses wird erzielt, da die oben beschriebenen Spannungen an die Steueranschlüsse der Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22 angelegt sind.
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Es soll angemerkt werden, dass, wenn das HF-Signal an den Verzweigungsanschluss der Verzweigungsleitungsseite angelegt wird, die als die AUS-Seite des Schalters funktioniert, statt dass es an den Hauptanschluss Tm angelegt wird, das HF-Signal nicht den Hauptanschluss Tm und den anderen Verzweigungsanschluss erreicht, da die Verzweigungsleitungsseite in einem Zustand hoher Impedanz ist. Andererseits, wenn das HF-Signal an den Verzweigungsanschluss der Verzweigungsleitungsseite angelegt wird, die als die EIN-Seite funktioniert, erreicht das HF-Signal den Hauptanschluss Tm, aber erreicht nicht den anderen Verzweigungsanschluss.
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Es soll angemerkt werden, dass Halbleiterschalter in
JP 2000-196495 A ,
JP H10-242826 A ,
JP H07-235802 A ,
JP 2002-171186 A und
JP 2000-183776 A offenbart sind. Die obige
JP 2000-196495 A offenbart einen Halbleiterschalter, der eine verkleinerte Zahl von Übertragungsteilen aufweist, was in einem verringerten Übertragungsverlust resultiert.
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Der Aufbau des obigen herkömmlichen Halbleiterschalters 100 verlangt, dass die Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21 und Lb22 eine Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales aufweisen. Diese Anforderung resultiert in einer Zunahme der Abmessungen des Halbleiterschalters, wodurch eine Verringerung der Größe des Schalters verhindert wird. Der in 31 gezeigte Aufbau, bei dem Dioden als die Schaltvorrichtungen benutzt werden, weist das gleiche Problem auf. Das bedeutet, dass es nicht möglich ist, die Abmessungen der Transceiver (Sende-Empfangs-Schaltungen), der Sender, der Empfänger zu verringern, die den obigen Halbleiterschalter benutzen.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese Probleme zu lösen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterschalter, einen Transceiver, einen Sender und einen Empfänger kleiner Abmessung vorzusehen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Halbleiterschalter nach Anspruch 1.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Halbleiterschalter eine Hauptleitung und eine Mehrzahl von Verzweigungsleitungen, die sich von der Hauptleitung an dem gleichen Verzweigungspunkt verzweigen. Schaltvorrichtungen sind als Nebenschluss zwischen einer der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen und Masse geschaltet und werden durch eine Steuerspannung so betrieben, dass eine der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen elektrisch mit Masse verbunden und davon getrennt wird. Ein Hauptanschluss ist mit einem Ende der Hauptleitung verbunden. Verzweigungsanschlüsse sind jeweils mit einem Ende einer der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen verbunden. Die Impedanz von einer der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen, wie sie von dem Verzweigungspunkt gesehen wird, ist konjugiert an die kombinierte Impedanz der Hauptleitung und dem Rest der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen angepasst, wie sie von dem Verzweigungspunkt gesehen wird. Die eine der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen funktioniert zum Übertragen eines HF-Signales. Der Rest der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen funktioniert zum Blockieren des HF-Signales.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Transceiver nach Anspruch 25.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Sensor nach Anspruch 26.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Empfänger nach Anspruch 27.
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Weitere und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
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1 ein Schaltbild, das einen Halbleiterschalter der ersten Ausführungsform zeigt;
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2 ein Äquivalentschaltbild des in 1 gezeigten Halbleiterschalters;
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3 ein Smith-Diagramm, das Impedanzen in der in 2 gezeigten Äquivalentschaltung zeigt,
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4 ein Symbol A + B, das die kombinierte Impedanz der Hauptleitungsseite und der AUS-Seite des Halbleiterschalters bezeichnet, wie sie von dem Punkt P gesehen wird, wobei die Impedanz eine Kombination der Impedanz A und der Impedanz B ist;
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5 ein Diagramm, das die Simulationsresultate des Übertragungsverlustes, der Isolation und des Rückkehrverlustes (Reflexionsverlust) in dem Halbleiterschalter der ersten Ausführungsform zeigt;
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6 ein Schaltbild einer ersten Variation des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform;
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7 ein Schaltbild einer zweiten Variation des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform;
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8 ein Schaltbild einer dritten Variation des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform;
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9 ein Schaltbild einer vierten Variation des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform;
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10 ein Schaltbild des Halbleiterschalters der zweiten Ausführungsform;
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11 ein Äquivalentschaltbild des in 10 gezeigten Halbleiterschalters;
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12 ein Smith-Diagramm, das Impedanzen in der in 11 gezeigten Äquivalent-Schaltung zeigt;
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13 Simulationsresultate der Charakteristiken des Einpol-Dreiwege-Umschalters;
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14 ein Schaltbild des Halbleiterschalters der dritten Ausführungsform;
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15 ein Schaltbild des Halbleiterschalters der vierten Ausführungsform;
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16 ein Schaltbild einer Variation des Halbleiterschalters. der vierten Ausführungsform;
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17 ein Schaltbild des Halbleiterschalters der fünften Ausführungsform;
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18 ein Äguivalentschaltbild des in 17 gezeigten Halbleiterschalters;
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19 eine erste Variation des Halbleiterschalters der fünften Ausführungsform;
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20 eine zweite Variation des Halbleiterschalters der fünften Ausführungsform;
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21 ein Schaltbild des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform;
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22 ein Schaltbild einer ersten Variation des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform;
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23 ein Schaltbild einer zweiten Variation des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform;
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24 ein Schaltbild einer dritten Variation des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform;
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25 ein Schaltbild des Halbleiterschalters der siebten Ausführungsform;
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26 ein Schaltbild einer Variation des Halbleiterschalters der siebten Ausführungsform;
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27 ein Blockschaltbild, das den Transceiver der achten Ausführungsform zeigt;
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28 ein Blockschaltbild, das den Transceiver der neunten Ausführungsform zeigt;
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29 ein Blockschaltbild, das den Empfänger der zehnten Ausführungsform zeigt;
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30 einen herkömmlichen Halbleiterschalter, der solche Schaltvorrichtungen enthält;
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31 einen Halbleiterschalter, der sich von dem in 30 darin unterscheidet, dass die FETs durch Dioden ersetzt sind;
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32 ein Äquivalentschaltbild des in 30 gezeigten Halbleiterschalters;
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33 ein Smith-Diagramm, das Impedanzen in der in 32 gezeigten Äquivalentschaltung zeigt; und
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34 Simulationsresultate des Übertragungsverlustes, der Isolation und des Rückkehrverlustes in dem in 30 gezeigten Halbleiterschalter.
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis beschrieben. Es soll angemerkt werden, dass bestimmte der gleichen oder entsprechenden Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nur einmal beschrieben werden.
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1 ist ein Schaltbild, das einen Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform zeigt. Ein Hauptanschluss Tm, ein Verzweigungsanschluss T1 und ein Verzweigungsanschluss T2 sind miteinander durch einen Verzweigungspunkt P verbunden. Das Millimeterwellen-HF-Signal, das durch den Hauptanschluss Tm eingegeben wird, wird zu dem Verzweigungsanschluss T1 oder T2 übertragen/gesendet.
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Der Aufbau des Halbleiterschalters 10 wird im Einzelnen beschrieben. Der Hauptanschluss Tm ist mit dem Verzweigungspunkt P über eine Hauptleitung Lm verbunden. Die Hauptleitung Lm enthält eine Leitung Lm1 niedriger Impedanz. Der Hauptanschluss Tm ist mit einem Ende der Hauptleitung Lm verbunden.
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Der Verzweigungsanschluss T1 ist mit dem Verzweigungspunkt P durch eine Verzweigungsleitung L1 verbunden, d. h., der Verzweigungsanschluss T1 ist mit einem Ende der Verzweigungsleitung L1 verbunden. Diese Verzweigungsleitung L1 enthält eine Übertragungsleitung (Sendeleitung) L11 und eine Übertragungsleitung L12. Ein Ende der Übertragungsleitung L11 ist mit dem Verzweigungspunkt P verbunden. Das andere Ende der Übertragungsleitung L11 ist mit einem Ende der Übertragungsleitung L12 verbunden. Das andere Ende der Übertragungsleitung L12 ist mit dem Verzweigungsanschluss T1 verbunden. Die Übertragungsleitung L11 weist eine Länge gleich oder kleiner als ein Achtel der Wellenlänge des HF-Signales auf. Die Übertragungsleitung L12 weist eine Länge gleich einem Achtel bis einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales auf. Eine Schaltvorrichtung SW11 und eine Schaltvorrichtung SW12 sind mit der Verzweigungsleitung L1 verbunden. Ein Ende der Schaltvorrichtung SW11 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L11 und einem Ende der Übertragungsleitung L12 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW11 liegt auf Masse. Ein Ende der Schaltvorrichtung SW12 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L12 und den Verzweigungsanschluss T1 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW12 liegt auf Masse. Die Steueranschlüsse V1 der Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 sind mit einem externen Steueranschluss (nicht gezeigt) des Halbleiterschalters 10 oder einer anderen Steuerschaltung (nicht gezeigt) usw. verbunden.
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Der Verzweigungsanschluss T2 ist mit dem Verzweigungspunkt P durch eine Verzweigungsleitung L2 verbunden, d. h., der Verzweigungsanschluss T2 ist mit einem Ende der Verzweigungsleitung L2 verbunden. Diese Verzweigungsleitung L2 enthält eine Übertragungsleitung L21 und eine Übertragungsleitung L22. Ein Ende der Übertragungsleitung L21 ist mit dem Verzweigungspunkt P verbunden. Das andere Ende der Übertragungsleitung L21 ist mit einem Ende der Übertragungsleitung L22 verbunden. Das andere Ende der Übertragungsleitung L22 ist mit dem Verzweigungsanschluss T2 verbunden. Die Übertragungsleitung L21 weist eine Länge gleich oder kleiner als ein Achtel der Wellenlänge des HF-Signales auf. Die Übertragungsleitung L22 weist eine Länge gleich bis zu einem Achtel bis zu einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales auf. Eine Schaltvorrichtung SW21 und eine Schaltvorrichtung SW22 sind mit der Verzweigungsleitung L2 verbunden. Ein Ende der Schaltvorrichtung SW21 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L21 und das eine Ende der Übertragungsleitung L22 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW21 liegt auf Masse. Ein Ende der Schaltvorrichtung SW22 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L22 und den Verzweigungsanschluss T2 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW22 liegt auf Masse. Die Steueranschlüsse V2 der Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 sind mit einem externen Steueranschluss (nicht gezeigt) des Halbleiterschalters 10 oder einer anderen Steuerschaltung (nicht gezeigt) usw. verbunden.
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Somit ist jede der Mehrzahl von Schaltvorrichtungen (nämlich die Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22) nebenschlussgeschaltet zwischen eine der Mehrzahl von Verzweigungsleitungen (nämlich die Verzweigungsleitungen L1 und L2) und Masse. Steuerspannungen werden an diese Schaltvorrichtungen angelegt, um sie einzuschalten und auszuschalten, so dass sie die Verzweigungsleitungen mit Masse verbinden und die Verzweigungsleitungen von Masse trennen. Die Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22 sind FETs (Feldeffekttransistoren). Sie können GaAs-FETs oder GaN-FETs sein, sind aber nicht darauf begrenzt.
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Somit enthält der Halbleiterschalter 10 die Verzweigungsleitungen L1 und L2, die an dem Verzweigungspunkt F von der Hauptleitung Lm abzweigen. Die kombinierte Impedanz der Hauptleitung Lm und einer der Verzweigungsleitungen, die zum Blockieren des HF-Signales funktioniert, wie sie von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird, ist konjugiert (komplex) an die Impedanz der anderen Verzweigungsleitung angepasst, die zum Übertragen des HF-Signales funktioniert, wie von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird. Die Bedeutung hiervon wird später erläutert. Die Übertragungsleitungen L11 und L12, die die Verzweigungsleitung L1 bilden, und die Übertragungsleitungen L21 und L22, die die Verzweigungsleitung L2 bilden, weisen alle die gleiche charakteristische Impedanz (Zo) auf. Zo beträgt zum Beispiel 50 Ω und die charakteristische Impedanz der Hauptleitung Lm ist niedriger als Zo. Dieses beendet die Beschreibung des Aufbaus des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform.
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Der Betrieb des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform wird nun beschrieben. 2 ist ein Äquivalentschaltbild des in 1 gezeigten Halbleiterschalters 10, wenn die Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 eingeschaltet sind (durch Anlegen einer Spannung von 0 V an die Steueranschlüsse V1) und die Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 ausgeschaltet sind (durch Anlegen einer Spannung kleiner als die Abklemmspannung/Abschnürspannung der Steueranschlüsse V2). In diesem Fall ist jede der Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 einer Reihenverbindung eines EIN-Widerstandes (Ron) und einer parasitären induktiven Komponente (Lp) äquivalent, wie in 2 gezeigt ist. Jede der Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 ist andererseits äquivalent zu einer Reihenverbindung einer AUS-Kapazität (Coff) und einer parasitären induktiven Komponente (Lp). In 2 bedeutet der Ausdruck ”EIN-Seite” die Verzweigungsleitungsseite des Halbleiterschalters 10, die zum Übertragen des HF-Signales funktioniert. Der Ausdruck ”AUS-Seite” bedeutet die Verzweigungsleitungsseite des Halbleiterschalters 10, die zum Blockieren des HF-Signales funktioniert.
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3 ist ein Smith-Diagramm, das Impedanzen in der in 2 gezeigten Äquivalenzschaltung zeigt. In 3 bezeichnet ein Punkt A die Impedanz, wobei die Richtung eines Pfeiles A von 2 in dem Halbleiterschalter 10 in der ersten Ausführungsform gesehen wird (wobei die Impedanz hier im Folgenden als die ”Impedanz A” bezeichnet wird). Das heißt, die Impedanz A ist zum Beispiel die Impedanz bei 60 GHz, wobei zu dem Hauptanschluss Tm von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird. Ein Punkt B in 3 bezeichnet die Impedanz, wobei in die Richtung des Pfeiles B von 2 gesehen wird (wobei die Impedanz hier im Folgenden als die ”Impedanz B” bezeichnet wird). Das heißt, die Impedanz B ist die Impedanz, wobei zu dem Verzweigungsanschluss T1 von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird. Weiter bezeichnet. ein Punkt C in 3 die Impedanz, wobei in die Richtung des Pfeiles C von 2 gesehen wird (wobei die Impedanz hier im Folgenden als die ”Impedanz C” bezeichnet wird). Das heißt, die Impedanz C ist die Impedanz, bei der zu dem Verzweigungsanschluss T von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird.
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Die Impedanz A ist gleich der charakteristischen Impedanz der Hauptleitung Lm. Wenn die Hauptleitung Lm aus einer Leitung Lm1 niedriger Impedanz mit einer bestimmten Länge (wie in 1 gezeigt ist) aufgebaut ist, ist der Realteil der Impedanz A kleiner als die charakteristische Impedanz Zo, und der Imaginärteil der Impedanz A ist negativ (d. h. die Impedanz A ist kapazitiv). Das bedeutet, dass die Impedanz A in dem unteren linken Quadranten des Smith-Diagramms angeordnet ist. Die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 weisen eine charakteristische Impedanz von Zo auf. Es soll angemerkt werden, dass, wenn Leitungen (nicht gezeigt) und Vorrichtungen (nicht gezeigt) wie Verstärker mit der Hauptleitung Lm verbunden sind, die Impedanz A die Impedanzen dieser Komponenten enthält.
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Die Impedanz B, die die Impedanz der AUS-Seite des Halbleiterschalters C ist, ist eine Kombination der Impedanzen der Übertragungsleitungen L11 und L12 (die von ihren Längen abhängen) und der EIN-Widerstände (Ron) und der parasitären induktiven Komponenten der Schaltvorrichtungen SW11 und SW12. In dem Smith-Diagramm ist der Punkt B, der die Impedanz B darstellt, in einem Winkel im Uhrzeigersinn von dem Punkt beabstandet, der dem EIN-Widerstand Ron entspricht, in Bezug auf das Zentrum des Smith-Diagramms. Der Winkel wird durch die Längen der Übertragungsleitungen L11 und L12 bestimmt, und der Punkt entsprechend zu dem EIN-Widerstand Ron ist nahe der linken Kante der horizontalen Achse des Smith-Diagramms angeordnet, wobei die Kante 0 Ω entspricht.
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Die Impedanz C, die die Impedanz auf der EIN-Seite des Halbleiterschalters 10 ist, ist eine Kombination der Impedanzen der Übertragungsleitungen L21 und L22 und der AUS-Kapazitäten und der parasitären induktiven Komponenten der Schaltvorrichtungen SW21 und SW22. Da die Länge der Übertragungsleitung L22 gleich einem Achtel bis einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales ist, weist die Impedanz C, die durch den Punkt C in dem Smith-Diagramm dargestellt ist, einen positiven imaginären Teil auf (d. h. die Impedanz C ist induktiv).
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In 4 bezeichnet das Symbol A + B die kombinierte Impedanz der Hauptleitungsseite und der AUS-Seite des Halbleiterschalters 10, wie sie von dem Punkt P gesehen wird, wobei die Impedanz eine Kombination der Impedanz A und der Impedanz B ist. Der Punkt A + B in dem Smith-Diagramm von 3 bezeichnet die Impedanz A + B. Gemäß der ersten Ausführungsform ist die kombinierte Impedanz A + B konjugiert an die Impedanz C angepasst. Das heißt, in 3 sind die Punkte, die diese Impedanzen darstellen, symmetrisch um die reelle Achse oder horizontale Achse des Smith-Diagramms angeordnet. Das bedeutet, dass der Realteil der Impedanz A + B im Wesentlichen gleich zu Zo ist, und der Imaginärteil ist negativ. Um dieses zu erzielen, ist es bevorzugt, dass der Punkt A in dem unteren linken Quadranten des Smith-Diagramms angeordnet ist, was erzielt wird, wenn die Leitung Lm1 niedriger Impedanz kapazitiv ist.
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Je größer die Länge und Breite der Leitung Lm1 niedriger Impedanz ist, desto kapazitiver ist die Leitung. Weiterhin weist die Übertragungsleitung L11 bevorzugt eine Länge gleich oder kleiner als ein Achtel der Wellenlänge λ/8 des HF-Signales auf, so dass der Punkt B in dem oberen linken Quadranten des Smith-Diagramms angeordnet ist. Wenn die Länge der Übertragungsleitung L11 gleich λ/8 ist, ist der Punkt B im Wesentlichen an dem obersten Punkt des Diagramms angeordnet. Die Position des Punktes B in dem Smith-Diagramm hängt im Wesentlichen nur von der Länge der Übertragungsleitung L11 ab und hängt nicht wesentlich von der Länge der Übertragungsleitung L12 ab. Der Grund dafür ist der, dass die Impedanz der Schaltvorrichtung SW11, die mit dem anderen Ende der Übertragungsleitung L11 verbunden ist, im Wesentlichen null ist (da der Schalter in seinem EIN-Zustand ist). So sind die Längen und Breiten der Leitung Lm1 niedriger Impedanz und der Übertragungsleitungen L11 und L12 so gewählt, dass sie die oben angegeben konjugierten Anpassbedingungen erfüllen.
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Wenn die Impedanz A + B so konjugiert an die Impedanz C angepasst ist, erreicht das HF-Signal, das an den Hauptanschluss T angelegt ist, den Verzweigungspunkt P durch die Hauptleitung Lm, aber es breitet sich nicht durch die Verzweigungsleitung L1 (einschließlich der Übertragungsleitungen L11 und L12) aus, da sich die Impedanz B stark von der charakteristischen Impedanz Zo unterscheidet. Andererseits geht das HF-Signal durch die Verzweigungsleitung L2 (einschließlich der Übertragungsleitungen L21 und L22) zu dem Verzweigungsanschluss T2, da die Impedanz C konjugiert an die Impedanz A + B angepasst ist. Somit wird das an den Hauptanschluss Tm angelegte HF-Signal nur zu dem Verzweigungsanschluss T2 auf der EIN-Seite des Halbleiterschalters 10 übertragen.
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Die folgende Beschreibung wird auf die Übertragung eines HF-Signales gerichtet, wenn es an den Verzweigungsanschluss T1 angelegt wird und wenn es an den Verzweigungsanschluss T2 angelegt wird. Das an den Verzweigungsanschluss T1 angelegte HF-Signal wird nicht durch die Verzweigungsleitung L1 ausgebreitet, da sich die Impedanz B stark von der charakteristischen Impedanz Zo unterscheidet. Andererseits breitet sich das an den Verzweigungsanschluss T2 angelegte HF-Signal durch die Verzweigungsleitung L2 zu dem Verzweigungspunkt P aus, da die Impedanz C nahe zu der charakteristischen Impedanz Zo ist. Der größte Teil des HF-Signales, der den Verzweigungspunkt P erreicht, geht durch die Hauptleitung Lm zu dem Hauptanschluss Tm, da die Impedanz A + B an die Impedanz C angepasst ist und da sich die Impedanz B stark von der charakteristischen Impedanz Zo unterscheidet. Wenn somit ein HF-Signal an jeden Verzweigungsanschluss T1, T2 angelegt wird, wird nur das an den Verzweigungsanschluss T2 angelegte HF-Signal zu dem Hauptanschluss Tm übertragen, da der Verzweigungsanschluss T2 auf der EIN-Seite des Halbleiterschalters 10 ist. Somit ermöglicht der Halbleiterschalter 10 das Schalten zwischen Leitungen für eine bidirektionale Übertragung.
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Bei dem obigen Beispiel sind die Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 eingeschaltet (durch Anlegen einer Spannung von 0 V an die Steueranschlüsse V1), und die Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 sind ausgeschaltet (durch Anlegen einer Spannung kleiner als die Abschnürspannung der Steueranschlüsse V2). Andererseits können die Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 ausgeschaltet werden (durch Anlegen einer Spannung kleiner als die Abschnürspannung der Steueranschlüsse V1), und die Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 können eingeschaltet werden (durch Anlegen einer Spannung von 0 V an die Steueranschlüsse V2). Von dem Betriebsprinzip des oben beschriebenen Halbleiterschalters ist es ersichtlich, dass in diesem Fall die Verzweigungsleitung L1 in den EIN-Zustand (oder Übertragungszustand/Sendezustand) versetzt werden kann, und die Verzweigungsleitung L2 kann in den AUS-Zustand (oder blockierenden Zustand) versetzt werden. In diesem Fall müssen die kombinierte Impedanz der Impedanz A und der Impedanz C, wie sie von dem Verzweigungspunkt P gesehen werden, konjugiert an die Impedanz B angepasst werden. (Diese kombinierte Impedanz wird durch das Symbol A + C bezeichnet). Da die Verzweigungsschaltungen symmetrisch in Bezug auf die Hauptleitung sind, ist es leicht, diese konjugierte Anpassungsbedingung zu erfüllen, während die Bedingung erfüllt wird, dass die kombinierte A + B konjugiert an die Impedanz C in dem obigen Fall angepasst wird, in dem die Verzweigungsleitung L1 in dem AUS-Zustand ist, und die Verzweigungsleitung L2 in dem EIN-Zustand ist. Genauer, dies kann erzielt werden, wenn die Übertragungsleitungen L11 und L21 die gleiche Länge und die gleiche charakteristische Impedanz aufweisen und die Übertragungsleitungen L12 und L22 die gleiche Länge und die gleiche charakteristische Impedanz aufweisen.
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5 ist ein Diagramm, das die Simulationsresultate des Übertragungsverlustes, der Isolation und des Rückkehrverlustes (oder Reflexionsverlustes) in dem Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform zeigt. Die Simulation nimmt das Folgende an: Die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 sind Mikrostreifenleitungen mit einer charakteristischen Impedanz Zo von 50 Ω; die Übertragungsleitungen L11 und L21 weisen eine Länge von 30 μm auf, und die Übertragungsleitungen L21 (L12) und L22 weisen eine Länge von 250 μm auf; die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 weisen eine Breite von 70 μm auf; die Wellenlänge λ des HF-Signales, das auf den Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 übertragen wird, beträgt 1.600 μm bei 60 GHz; und die Leitung Lm niedriger Impedanz weist eine Länge von 200 μm und eine Breite von 300 μm auf und weist folglich eine niedrigere charakteristische Impedanz als die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 auf. Gemäß den Simulationsresultaten beträgt der Übertragungsverlust von dem Hauptanschluss Tm zu dem Verzweigungsanschluss T2 in dem Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform –0,4 dB bei 60 GHz, wenn die Seite des Verzweigungsanschlusses T2 des Halbleiterschalters 10 als die EIN-Seite des Schalters funktioniert.
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34 zeigt die Simulationsresultate des Übertragungsverlustes, der Isolation und des Rückkehrverlustes in dem in 30 gezeigten Halbleiterschalter 100. (32 ist ein Äquivalentschaltungsbild dieses Halbleiterschalters.) Die Simulation nimmt das Folgende an: Die Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21 und Lb22 weisen alle eine Länge von 400 μm, eine Breite von 70 μm und eine charakteristische Impedanz von 50 Ω auf; die Längen der Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21 und Lb22 (nämlich 400 μm) sind gleich einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales, das auf diesen Übertragungsleitungen bei 600 GHz übertragen wird, wobei die Wellenlänge 1.600 μm beträgt; die Hauptübertragungsleitung Lmb1 weist eine Länge von 200 μm, eine Breite von 70 μm und eine charakteristische Impedanz von 50 Ω auf. Gemäß den Simulationsresultaten beträgt der Übertragungsverlust von dem Hauptanschluss Tm zu dem Verzweigungsanschluss T2 in dem Halbleiterschalter 100 gleich –0,4 dB bei 60 GHz, wenn die Seite des Verzweigungsanschlusses T2 des Halbleiterschalters 100 als die EIN-Seite des Schalters funktioniert. Es soll angemerkt werden, dass sich der Übertragungsverlust nicht wesentlich mit der Länge der Hauptübertragungsleitung Lmb1 ändert, da die Hauptübertragungsleitung Lmb1 die gleiche charakteristische Impedanz wie die Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21 und Lb22 aufweist.
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Wie durch den Vergleich zwischen den Simulationsresultaten der Charakteristiken des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform (in 5 gezeigt) und jenen des herkömmlichen Halbleiterschalters 100 (in 34 gezeigt) gesehen wird, weist der Halbleiterschalter 100 der ersten Ausführungsform einen Übertragungsverlust im Wesentlichen gleich dem des herkömmlichen Halbleiterschalters 100 bei ungefähr 60 GHz auf. Somit kann ein HF-Signal durch den Halbleiterschalter 10 mit relativ niedrigem Verlust übertragen werden. Dieses resultiert aus der Tatsache, dass bei dem Halbleiterschalter 100 die kombinierte Impedanz der Hauptleitungsseite und der Verzweigungsleitungsseite, die als die AUS-Seite des Schalters funktioniert, konjugiert an die Impedanz der anderen Verzweigungsleitungsseite angepasst ist, die als die EIN-Seite funktioniert.
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Bei dem Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform beträgt, wenn die Seite des Verzweigungsanschlusses T2 des Schalters als die EIN-Seite funktioniert, der Betrag des Signalleckens von dem Hauptanschluss Tm zu dem Verzweigungsanschluss T1 (d. h. der Isolationswert) –30,2 dB bei 60 GHz. Bei dem herkömmlichen Halbleiterschalter 100 beträgt der Isolationswert –33,0 dB unter den gleichen Bedingungen. Das heißt, der Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform weist einen schlechteren Isolationswert als der herkömmliche Halbleiterschalter 100 um 3 dB auf. Der obige Isolationswert des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform erfüllt jedoch oft die Isolationsanforderung der gewünschten Anwendung.
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Bei dem Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform beträgt der Rückkehrverlust (d. h. des Verhältnisses der reflektierten Signalleistung zu der einfallenden Signalleistung an dem Hauptanschluss Tm) –24,2 dB bei 60 GHz. Bei dem herkömmlichen Halbleiterschalter 100 beträgt andererseits der Rückkehrverlust an dem Hauptanschluss –14,5 dB bei 60 GHz. Somit ist der Rückkehrverlust des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform niedriger als der des herkömmlichen Halbleiterschalters 100, obwohl der Verlust von den Längen der Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 abhängt.
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Wie in 5 gezeigt ist, ist die Übertragungscharakteristik (d. h. die Übertragungsverlustcharakteristik) des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform flach insbesondere über einen Frequenzbereich größer als 60 GHz. Das bedeutet, dass der Aufbau des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform ermöglicht, dass er bei Anwendungen in einem breiteren Frequenzband benutzt werden kann, als solche, die durch den Stand der Technik erlaubt sind. Ein anderer Nachteil des in 30 gezeigten Halbeiterschalters 100 im Stand der Technik ist der, dass es schwierig ist, da er λ/4-Leitungen benutzt, deren Eigenschaften sich deutlich mit der Wellenlänge des Signales variieren, sicherzustellen, dass die Verzweigungsleitungsseite, die als die AUS-Seite funktioniert, eine hohe Impedanz an einer anderen Frequenz als die Schaltfrequenz aufweist. Bei dem Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform kann andererseits das konjugierte Anpassen zwischen den Impedanzen der Haupt- und Verzweigungsleitungsseiten, die oben beschrieben wurden, über einen relativ breiten Frequenzbereich aufrecht erhalten werden, was in flacheren Übertragungseigenschaften des Schalters resultiert.
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Der Aufbau des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform macht es möglich, dass er kleiner ist als der in 30 gezeigte herkömmliche Halbleiterschalter 100. Der Grund dafür ist der, dass Verzweigungsleitungen des Halbleiterschalters 10 kürzer als die entsprechenden Verzweigungsleitungen des Halbleiterschalters 100 sind. Genauer, die Übertragungsleitungen Lb11, Lb12, Lb21, Lb22 des in 30 gezeigten Halbleiterschalters 100 müssen eine Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales aufweisen. Andererseits weisen die Übertragungsleitungen L11 und L21 des Halbleiterschalters 10 der ersten Ausführungsform eine Wellenlänge gleich oder kleiner als ein Achtel der Wellenlänge des HF-Signales auf, was ermöglicht, dass die Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 näher zu dem Verzweigungspunkt P vorgesehen werden können, wodurch es möglich gemacht wird, die Größe des Halbleiterschalters 10 zu verringern. Weiter weisen die Übertragungsleitungen L12 und L22 des Halbleiterschalters 10 eine Länge gleich einem Achtel bis einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales auf, was die Anordnung von benachbarten Schaltvorrichtungen erleichtert, wodurch es möglich gemacht wird, weiter die Größe des Halbleiterschalters 10 zu verringern. Weiter weist die Impedanz einer jeden Verzweigungsleitungsseite des Schalters, wie sie von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird, einen positiven Imaginärteil auf, wenn die Verzweigungsleitungsseite als die EIN-Seite funktioniert.
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Bei dem Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform ist die Hauptleitung Lm aus der Leitung Lm1 niedriger Impedanz aufgebaut. Weiter können einige oder alle der Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 kürzer in der Länge als ein Viertel der Wellenlänge des HF-Signales sein, da die Impedanzen der Haupt- und Verzweigungsleitungsseiten konjugiert auf die oben beschriebene Weise aneinander angepasst sind. Daher kann bei diesem Halbleiterschalter die Summe der Längen der Übertragungsleitungen einer jeden Verzweigungsleitung kürzer gemacht werden als in dem in 30 gezeigten Halbleiterschalter 100, kürzer als λ/2. Weiter kann bei dem Halbleiterschalter 10 der ersten Ausführungsform die kombinierte Länge der Übertragungsleitungen einer jeden Verzweigungsleitung gleich oder kleiner als λ/4 sein. Es soll angemerkt werden, dass, selbst wenn die Übertragungsleitung Lb12, die Schaltvorrichtung SW12, die Übertragungsleitung Lb22 und die Schaltvorrichtung SW22 von dem Aufbau des Halbleiterschalters 100 der 30 weggelassen werden, die kombinierte Länge der Übertragungsleitungen einer jeden Verzweigungsleitung des Schalters 100 gleich λ/4 ist. Somit sieht die erste Ausführungsform einen Halbleiterschalter einer verkleinerten Abmessung und verkleinerten Kosten vor durch Reduzieren der Längen der Übertragungsleitungen seiner Verzweigungsleitungen, während die Isolation aufrecht erhalten oder verbessert wird.
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Es soll angemerkt werden, dass die Längen der Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 der ersten Ausführungsform von den oben beschriebenen geändert werden können. Mit einer geeigneten Auswahl der Schaltfrequenz und der AUS-Kapazitäten der Schaltvorrichtungen können diese Übertragungsleitungen jegliche Längen aufweisen, solange die konjugierten Anpassbedingungen, die oben beschrieben wurden, erfüllt sind. Zum Beispiel brauchen die Längen der Übertragungsleitungen L12 und L22 nicht gleich einem Achtel bis einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales zu sein. Die Längen der Übertragungsleitungen L12 und L22 können kleiner als ein Achtel aber nicht kleiner als ein Zwölftel der Wellenlänge des HF-Signales sein. Weiter können sie kleiner als ein Zwölftel der Wellenlänge des HF-Signales zum weiteren Verringern der Größe des Halbleiterschalters 10 sein. Mit geeigneter Anordnung der Schaltvorrichtungen kann die Größe des Halbleiterschalters 10 so lange verringert werden, wie die Impedanz einer jeden Verzweigungsleitungsseite des Halbleiterschalters 10, wie sie von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird, einen positiven imaginären Teil aufweist, wenn die Verzweigungsleitungsseite als die EIN-Seite des Schalters funktioniert, so dass die oben beschriebenen konjugierten Anpassbedingungen erfüllt sind.
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Obwohl die erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf Halbleiterschaltungen beschrieben wurde, die bei 60 GHz tätig sind, ist zu verstehen, dass die erste Ausführungsform auf Halbleiterschalter anwendbar ist, die bei irgendeiner Frequenz in dem Millimeterwellenband (30 GHz überschreitend), in dem Quasi-Millimeterwellenband (von 20 GHz bis 30 GHz) und in dem Frequenzband von 300 MHz bis weniger als 20 GHz tätig sind, solange wie die Leitung Lm1 niedriger Impedanz und die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 so ausgewählt sind, dass die oben beschriebenen konjugierten Anpassbedingungen erfüllt sind. Es soll angemerkt werden, dass, wenn die Schaltvorrichtung SW12 von dem Verzweigungsanschluss T1 beabstandet ist, sie durch eine Übertragungsleitung (nicht gezeigt) verbunden sein können. Weiter kann, obwohl in der obigen ersten Ausführungsform der Halbleiterschalter FETs verwendet mit einer negativen Abschirmspannung, bei anderen Ausführungsformen der Halbleiterschalter andere Arten von FETs verwenden kann, die die Schalttätigkeit ermöglichen.
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6 ist ein Schaltbild einer ersten Variation des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform. Bei diesem Halbleiterschalter sind all die Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22 und die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 integral auf einem einzelnen Halbleitersubstrat (nämlich einem semiisolierenden Substrat 12 aus GaAs) gebildet. Das heißt, der Halbleiterschalter wird mit einem MMIC implementiert, was in reduzierten Kosten des Anbringens auf einem Modul resultiert. Es sei angemerkt, dass das semi-isolierende Substrat 12 aus einem Substratmaterial ungleich GaAs hergestellt sein kann, z. B. aus GaN oder InP mit den gleichen Effekten.
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7 ist ein Schaltbild einer zweiten Variation des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform. Der in 7 gezeigte Aufbau unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten darin, dass die Übertragungsleitung L12, die Schaltvorrichtung SW12, die Übertragungsleitung L22 und die Schaltvorrichtung SW22 weggelassen sind. Dieser Aufbau kann auch ausgelegt werden zum Erfüllen der oben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen konjugierten Anpassbedingungen. In diesem Fall enthält die Verzweigungsleitung L1 nur die Übertragungsleitung L11. Ein Ende der Übertragungsleitung L11 ist mit dem Verzweigungspunkt P verbunden, und das andere Ende ist mit dem Verzweigungsanschluss T1 verbunden. Entsprechend enthält die Verzweigungsleitung L12 nur die Übertragungsleitung L21. Ein Ende der Übertragungsleitung L21 ist mit dem Verzweigungspunkt P verbunden, und das andere Ende ist mit dem Verzweigungsanschluss T2 verbunden. Die Übertragungsleitungen L11 und L21 weisen die gleiche charakteristische Impedanz (Zo) auf. Die Hauptleitung Lm weist eine niedrigere charakteristische Impedanz als die Übertragungsleitungen L11 und L21 auf. Ein Ende der Schaltvorrichtung SW11 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L11 und den Verzweigungsanschluss T1 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW21 ist auf Masse gelegt. Ein Ende der Schaltvorrichtung SW21 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L21 und den Verzweigungsanschluss T2 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW21 ist auf Masse gelegt. Die Längen der Übertragungsleitungen L11 und L21 sind bevorzugt gleich oder kleiner als ein Achtel der Wellenlänge des HF-Signales, wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Der Aufbau dieses Halbleiterschalters ermöglicht die Verringerung der Größe des Schalters.
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8 ist ein Schaltbild einer dritten Variation des Halbleiterschaltes der ersten Ausführungsform. Es soll angemerkt werden, dass, obwohl bei der ersten Ausführungsform die Verzweigungsleitung L1, die zwei Übertragungsleitungen L11 und L22 enthält, die Modifikationen der Ausführungsform der Verzweigungsleitung L1 drei oder mehr Übertragungsleitungen enthalten können. In solchen Fällen können drei oder mehr Schaltvorrichtungen mit der Verzweigungsleitung L1 verbunden sein, wie in 8 gezeigt ist. Weiter kann auch die andere Verzweigungsleitung L12 drei oder mehr Übertragungsleitungen enthalten, und drei oder mehr Schaltvorrichtungen können mit der Verzweigungsleitung L2 verbunden sein.
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Bei dem in 8 gezeigten Halbleiterschalter enthält die Verzweigungsleitung eine Übertragungsleitung L11, eine Übertragungsleitung L12 und eine Übertragungsleitung L13. Ein Ende der Übertragungsleitung L11 ist mit dem Verzweigungspunkt P verbunden. Ein Ende der Übertragungsleitung L12 ist mit dem anderen Ende der Übertragungsleitung L11 verbunden. Ein Ende der Übertragungsleitung L13 ist mit dem anderen Ende der Übertragungsleitung L12 verbunden. Das andere Ende der Übertragungsleitung L13 ist mit dem Verzweigungsanschluss T1 verbunden.
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Ein Ende der Schaltvorrichtung SW11 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L11 und das eine Ende der Übertragungsleitung L12 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW11 liegt auf Masse. Ein Ende einer Schaltvorrichtung SW12 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L12 und das eine Ende der Übertragungsleitung L13 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW12 liegt auf Masse. Ein Ende einer Schaltvorrichtung SW13 ist zwischen das andere Ende der Übertragungsleitung L13 und den Verzweigungsanschluss T1 geschaltet. Das andere Ende der Schaltvorrichtung SW13 liegt auf Masse. Bezüglich der Seite der Verzweigungsleitung L2 enthält die Verzweigungsleitung L2 drei Übertragungsleitungen L21, L22 und L23, die miteinander auf die gleiche Weise wie bei den Übertragungsleitungen L11, L12 und L13 der Verzweigungsleitung L1 verbunden sind, wie oben beschrieben wurde. Weiter sind die Schaltvorrichtungen SW21, SW22 und SW23 mit den Übertragungsleitungen L21, L22 und L23 auf die gleiche Weise verbunden, wie die Schaltvorrichtungen SW11, SW12 und SW13 mit den Übertragungsleitungen L11, L12 und L13 der Verzweigungsleitung L1 verbunden sind. Die Übertragungsleitungen L11, L12, L13, L21, L22 und L23 weisen alle die gleiche charakteristische Impedanz (Zo) auf. Die Hauptleitung Lm weist eine niedrigere charakteristische Impedanz als die Übertragungsleitungen L11, L12, L13, L21, L22 und L23 auf.
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Die Länge einer jeden Übertragungsleitung einer jeden Verzweigungsleitung ist so gewählt, dass sie die oben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen konjugierten Anpassbedingungen erfüllen. Genauer, die Übertragungsleitungen L11 und L21 weisen eine Länge gleich oder kleiner als ein Achtel der Wellenlänge des HF-Signales auf, wie bei der ersten Ausführungsform. Weiter sind die Summe der Längen der Übertragungsleitungen L12 und L13 und die Summen der Längen der Übertragungsleitungen L22 und L23 jeweils bevorzugt gleich einem Achtel bis einem Viertel der Wellenlänge des HF-Signales. Allgemein, je mehr Schaltvorrichtungen mit einer Verzweigungsleitung verbunden sind (und folglich, je mehr zugehörige Übertragungsleitungen in der Verzweigungsleitung), desto besser ist die Isolation der Verzweigungsleitung.
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9 ist ein Schaltbild einer vierten Variation des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform. Bei diesem Halbleiterschalter sind die Leitung Lm1 niedriger Impedanz und die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 auf der Oberfläche eines Substrates hoher dielektrischer Konstante gebildet. Die Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22 sind diskrete Halbleitervorrichtungen, die auf dem Substrat 14 hoher Dielektrizitätskonstante angebracht sind. Die Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22 sind an einem Ende mit den Übertragungsleitungen L11, L12, L21 bzw. L22 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Massepotential (Masse) durch Durchgangslöcher 16 zum Legen auf Masse verbunden. Die Steueranschlüsse der Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22 sind mit einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) verbunden.
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Der Aufbau dieses Halbleiterschalters ermöglicht dem Schalter, nur durch Anbringen der diskreten Schaltvorrichtungen auf dem Substrat 14 hoher Dielektrizitätskonstante (z. B. ein Aluminiumsubstrat) hergestellt zu werden, was in verringerten Kosten resultiert. Die Verbindung der Schaltvorrichtungen mit den Übertragungsleitungen wird durch Löten, Drahtbonden oder Flip-Chip-Bonden, usw. erzielt. Dieser Aufbau ermöglicht Variationen in den Charakteristiken, usw. der Schaltvorrichtungen, die aufzunehmen sind, selbst nach Zusammenbauen durch Einstellen der Längen der Übertragungsleitungen auf dem Substrat 14 hoher Dielektrizitätskonstante. Genauer, die Schaltvorrichtungen können von den Übertragungsleitungen getrennt werden und dann wieder mit den Übertragungsleitungen an geeigneten Punkten durch Löten oder Drahtbonden verbunden werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 10 bis 13 beschrieben. Ein Halbleiterschalte der zweiten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass er drei Verzweigungsleitungen aufweist. 10 ist ein Schaltbild des Halbleiterschalters der zweiten Ausführungsform. Dieser Halbleiterschalter ist ein Einpol-Dreiwege-Umschalter. Das heißt, der Aufbau dieses Halbleiterschalters unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten darin, dass er zusätzlich einen Verzweigungsanschluss T3, eine Übertragungsleitung L31, eine Übertragungsleitung L32, eine Schaltvorrichtung SW31 und eine Schaltvorrichtung SW32 aufweist. Die Übertragungsleitung L31 weist die gleiche Länge wie die Übertragungsleitung L11 auf, und die Übertragungsleitung L32 weist die gleiche Länge wie die Übertragungsleitung L12 auf. Die Impedanz, die von dem Verzweigungspunkt P zu dem Anschluss T3 gesehen wird, der mit der Übertragungsleitung L32 verbunden ist (d. h., die Impedanz, die in der Richtung eines Pfeiles D in 11 gesehen wird), wird hier im Folgenden als die”Impedanz D” bezeichnet. Bei diesem Halbleiterschalter sind die Impedanzen A, B und C (oben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben) und die Impedanz D so ausgewählt, dass eine konjugierte Anpassung erzielt wird, wie später beschrieben wird.
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11 ist ein Äquivalentschaltbild des in 10 gezeigten Halbleiterschalters. 12 ist ein Smith-Diagramm, das die Impedanzen in der in 11 gezeigten Äquivalenzschaltung zeigt. Bezug nehmend auf 11 und das Smith-Diagramm von 12 ist die Impedanz C konjugiert an die kombinierte Impedanz A + B + D der Impedanzen A, B und D, wie von dem Verzweigungspunkt P gesehen wird, wenn die Seite des Verzweigungsanschlusses T2 des Schalters als die EIN-Seite des Schalters funktioniert, angepasst. Konjugierte Anpassung wird auch erzielt auf eine ähnliche Weise, wenn die Seite des Verzweigungsanschlusses T1 des Schalters als die EIN-Seite funktioniert, als auch wenn die Seite des Verzweigungsanschlusses T3 als die EIN-Seite funktioniert. Diese Anordnung erzeugt auch den vorangehenden Effekt der vorliegenden Erfindung. 13 zeigt die Simulationsresultate der Charakteristiken des Einpol-Dreiwege-Umschalters. Wie in 13 gezeigt ist, ist der Übertragungsverlust dieses Halbleiterschalters im Wesentlichen gleich dem des Halbleiterschalters der ersten Ausführungsform über den gewünschten Frequenzbereich. Somit ermöglicht der Aufbau des Halbleiterschalters die Verringerung der Größe des Schalters ohne Verschlechterungen der Charakteristiken.
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Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Ein Halbleiterschalter der dritten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass er vier oder mehr Verzweigungsleitungen aufweist. 14 ist ein Schaltbild des Halbleiterschalters der dritten Ausführungsform. Dieser Halbleiterschalter ist ein Einpol-n-Wege-Umschalter/einpoliger Umschalter mit n Wegen. Die Impedanzen der Hauptleitungsseite und der Verzweigungsleitungsseiten dieses einpoligen n-Wege Umschalters werden auch so ausgewählt, dass eine konjugierte Anpassung auf die gleiche Weise wie oben beschrieben erzielt wird, und folglich wird eine detaillierte Beschreibung dieses Halbleiterschalters nicht gegeben. Der Aufbau des einpoligen n-Wege Schalters, der in 14 gezeigt ist, erzeugt auch den vorangehenden Effekt der vorliegenden Erfindung.
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Vierte Ausführungsform
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Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 15 und 16 beschrieben. Eine Halbleiterschaltung der vierten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Blindleitung mit der Hauptleitung verbunden ist. 15 ist ein Schaltbild des Halbleiterschalters der vierten Ausführungsform. Wie in 15 gezeigt ist, ist eine offene Blindleitung So an einem Ende mit einer Verzweigung einer Hauptübertragungsleitung Lm2 verbunden. (Diese Verzweigung der Hauptübertragung Lm2 ist zwischen dem Hauptanschluss Tm und dem Verzweigungspunkt P angeordnet.) Das andere Ende der offenen Blindleitung So ist eine offene Schaltung. Wenn die Länge der offenen Blindleitung So kürzer als eine Viertel Wellenlänge λ/4 des HF-Signales ist, ist die Blindleitung kapazitiv. Selbst wenn daher die Hauptübertragungsleitung Lm2 die gleiche charakteristische Impedanz wie die Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 aufweist, kann die Impedanz der Hauptleitung Lm kapazitiv sein. Die Länge der offenen Blindleitung So kann so gewählt werden, dass die oben beschriebenen konjugierten Anpassbedingungen erfüllt sind. Zum Beispiel kann die offene Blindleitung So eine Länge nahe zu einer Achtel Wellenlänge λ/8 des HF-Signales aufweisen. Daher ermöglicht die Verbindung der offenen Blindleitung So der Hauptübertragungsleitung Lm2 an einem Zwischenpunkt entlang der Leitung der Hauptübertragungsleitung Lm2, dass sie eine kürzere Länge als die Leitung Lm1 niedriger Impedanz der ersten Ausführungsform aufweist, usw., wodurch es möglich gemacht wird, die Größe des Halbleiterschalters zu verringern.
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16 ist ein Schaltbild einer Variation des Halbleiterschalters der vierten Ausführungsform. Dieser Halbleiterschalter unterscheidet sich von dem der vierten Ausführungsform darin, dass die offene Blindleitung So durch eine kurzgeschlossene Blindleitung Sg ersetzt ist. Ein Ende der kurzgeschlossenen Blindleitung Sg ist mit der Hauptleitung Lm verbunden, und das andere Ende ist mit Masse kurzgeschlossen. Die Benutzung der kurzgeschlossenen Blindleitung Sg macht es einfach, das Gleichstrompotential auf den HF-Signal-Übertragungsleitungen bei 0 V zu halten. Dieses beseitigt die Notwendigkeit, die Übertragungsleitung extern gleichstromförmig auf null zu legen, wodurch ein stabiler Schaltbetrieb der Transistoren sichergestellt wird.
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Fünfte Ausführungsform
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Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 17 bis 20 beschrieben. Ein Halbleiterschalter der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkertransistor für die Leitung Lm1 niedriger Impedanz der Hauptleitung Lm ersetzt ist und an seinem Eingang mit dem Hauptanschluss Tm und an seinem Ausgang mit dem Verzweigungspunkt P verbunden ist. 17 ist ein Schaltbild des Halbleiterschalters der fünften Ausführungsform.
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Der Verstärkertransistor Tr verstärkt dann das von dem Hauptanschluss Tm empfangene HF-Signal und gibt das verstärkte HF-Signal an den Verzweigungspunkt P aus. Die folgende Beschreibung nimmt an, dass die Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 EIN sind und die Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 AUS sind. Da die Ausgangsimpedanz des Verstärkertransistors Tr kapazitiv ist, kann die Impedanz, die zu dem Hauptanschluss Tm von dem Verzweigungspunkt P sieht, durch einen Punkt A in 3 dargestellt werden. Das bedeutet, dass es keine Notwendigkeit für eine Ausgangsanpassschaltung gibt, die mit dem Verstärkertransistor Tr zu verbinden ist, und die Ausgangsimpedanz des Verstärkertransistors (direkt mit dem Verzweigungspunkt P verbunden) und die Impedanzen der Verzweigungsleitenseiten können so gewählt werden, dass sie die oben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen konjugierten Anpassbedingungen erfüllen. Das heißt, das HF-Signal, das von dem Verstärkertransistor Tr ausgegeben wird, kann selektiv durch eine der Verzweigungsleitungen übertragen werden ohne Verbinden einer Ausgangsanpassschaltung mit dem Verstärkungstransistor, was in einer verringerten Schaltungsfläche und verringerten Kosten resultiert. Es soll angemerkt werden, dass 18 ein Äquivalentschaltbild des in 17 gezeigten Halbleiterschalters ist, wenn, wie oben beschrieben wurde, die Schaltvorrichtungen SW11 und SW12 EIN sind und die Schaltvorrichtungen SW21 und SW22 AUS sind.
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19 ist eine erste Variation des Halbleiterschalters der fünften Ausführungsform. Bei diesem Halbleiterschalter sind der Verstärkertransistor Tr und andere Komponenten integral auf einem halbisolierenden (semi-isolierenden) Substrat 18 (ein GaAs-Substrat usw.) gebildet. Das heißt, der Halbleiterschalter wird mit einem MMIC implementiert, was in verringerten Kosten des Anbringens desselben auf einem Modul resultiert. Es soll angemerkt werden, dass ein GaN- oder ein InP-Substrat anstelle des GaAs-Substrates benutzt werden können mit dem gleichen Effekt.
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20 ist eine zweite Variation des Halbleiterschalters der fünften Ausführungsform. Bei diesem Halbleiterschalter sind der Verstärkertransistor Tr und die folgende Verzweigungsstufe (die hier im Folgenden als die ”Verzweigungseinheit” bezeichnet wird) auf getrennten Substraten angebracht. Genauer, der Verstärkertransistor Tr ist auf einem Substrat 20 angebracht, und die Verzweigungseinheit ist auf einem Substrat 22 angebracht. Dieses ermöglicht, dass der Verstärkertransistor T1 und die Verzweigungseinheit getrennt ausgelegt werden. Daher kann der Halbleiterschalter an verschiedene Anwendungen angepasst werden. Das heißt, der Aufbau des Halbleiterschalters kann leicht durch verschiedene Typen von Halbleiterschaltern implementiert werden. Die Substrate 20 und 22 können halbisolierende Substrate aus GaAs usw. hergestellt sein.
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Sechste Ausführungsform
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Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 21–24 beschrieben. Ein Halbleiterschalter der sechsten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptleitung auf einem Substrat hoher Dielektrizitätskonstante gebildet ist. 21 ist ein Schaltbild des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform. Wie in 21 gezeigt ist, ist eine Leitung Lm1 niedriger Impedanz auf dem Substrat 24 hoher Dielektrizitätskonstante gebildet. Übertragungsleitungen L11, L12, L21 und L22 und Schaltvorrichtungen SW11, SW12, SW21 und SW22 sind auf einem halbisolierenden Substrat 26 gebildet. Das Substrat 24 hoher Dielektrizitätskonstante ist mit dem halbisolierenden Substrat 26 durch Drähte W usw. verbunden. Die Leitung Lm1 niedriger Impedanz ist allgemein durch eine relativ breite Leitung implementiert. Die Benutzung des Substrates 24 hoher Dielektrizitätskonstante ermöglicht es jedoch der Leitung Lm1 niedriger Impedanz, dass sie durch eine Leitung mit einer relativ schmalen Breite implementiert wird, was in einer verringerten Schaltungsfläche resultiert.
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22 ist ein Schaltbild einer ersten Variation des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform. Während in dem in 21 gezeigten Aufbau die Leitung Lm1 niedriger Impedanz eine Mikrostreifenleitung ist, ist der in 22 gezeigte Aufbau eine koplanare Leitung. Der in 22 gezeigte Aufbau ermöglicht die Benutzung eines Substrates 28 niedriger Elektrizitätskonstante, was niedriger in den Kosten ist als das Substrat 24 hoher Dielektrizitätskonstante. Weiter weist in 22 das Substrat 28 niedriger Dielektrizitätskonstante Durchgangslöcher 29 zum Legen auf Masse auf. Dieser Aufbau macht es möglich, die Größe und die Kosten des Halbleiterschalters zu verringern.
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23 ist ein Schaltbild einer zweiten Variation des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform. Bei diesem Halbleiterschalter ist die Leitung Lm1 niedriger Impedanz eine koplanare Leitung mit offenen Blindleitungen. Der Aufbau dieser Leitung Lm1 niedriger Impedanz ermöglicht es, eine niedrigere Impedanz im Vergleich mit dem Aufbau der in 22 gezeigten Leitung niedriger Impedanz zu erzielen, wodurch es leicht gemacht wird, die Größe des Halbleiterschalters zu verringern.
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24 ist ein Schaltbild einer dritten Variation des Halbleiterschalters der sechsten Ausführungsform. Bei diesem Halbleiterschalter weisen die Leiter zum Legen auf Masse einen Schlitzleitungsaufbau auf und weisen einen Abschnitt auf, der näher zu der Leitung niedriger Impedanz als die anderen Abschnitte sind. Dieser Aufbau ist ähnlich im Effekt zu jenen, die in 23 gezeigt sind, und es wird möglich gemacht, leicht die Impedanz der Leitung Lm1 niedriger Impedanz zu verringern und die Größe des Halbleiterschalters zu verringern.
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Siebte Ausführungsform
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Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 25 und 26 beschrieben. Ein Halbleiterschalter der siebten Ausführungsform ist gekennzeichnet durch Aufweisen von Dioden, die als Schaltvorrichtungen dienen. 25 ist ein Schaltbild des Halbleiterschalters der siebten Ausführungsform. Genauer, dieser Halbleiterschalter enthält Dioden D11, D12, D21 und D22, die als Schaltvorrichtungen benutzt werden. Eine durch eine Diode gebildete Schaltvorrichtung kann einen niedrigeren EIN-Widerstand und AUS-Kapazität als ein FET aufweisen. Daher ist es möglich, den Übertragungsverlust zu verringern und die Isolationscharakteristiken des Halbleiterschalters zu verstärken. Obwohl bei dieser Ausführungsform die Dioden D11, D12, D21 und D22 GaAs-Schottky-Barrierendioden sind, können sie in anderen Ausführungsformen GaN- oder InP-Schottky-Barrierendioden mit dem gleichen Effekt sein.
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26 ist ein Schaltbild einer Variation des Halbleiterschalters der siebten Ausführungsform. Dieser Halbleiterschalter unterscheidet sich von dem in 9 gezeigten darin, dass die FETs durch Dioden D11, D12, D21 und D22 ersetzt sind. Der resultierende Effekt ist der gleiche wie oben beschrieben wurde.
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Achte Ausführungsform
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Ein Transceiver gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 27 beschrieben.
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Der Transceiver der achten Ausführungsform ist durch Enthalten eines der Halbleiterschalter der obigen Ausführungsformen gekennzeichnet. 27 ist ein Blockschaltbild, das diesen Transceiver zeigt. Der Transceiver 30 enthält einen der Halbleiterschalter der obigen Ausführungsformen. (Dieser Halbleiterschalter wird durch das Bezugszeichen 32 bezeichnet.) Der Halbleiterschalter 32 enthält zwei Verzweigungsleitungen. Ein Transceiveranschluss 31 ist mit dem Hauptanschluss 33 des Halbleiterschalters 32 verbunden. Eine Sende/Empfangsantenne (nicht gezeigt) ist mit dem Transceiveranschluss 31 verbunden. Der Eingang der Empfangsschaltung 35 ist mit einem Verzweigungsanschluss 34 des Halbleiterschalters verbunden, und die Empfangsschaltung 35 empfängt ein Signal von dem Verzweigungsanschluss 34 und gibt es an einen Signalausgangsanschluss 36 aus. Der Ausgang der Sendeschaltung 38 ist mit einem Verzweigungsanschluss 39 des Halbleiterschalters verbunden, und die Sendeschaltung 38 empfängt ein Signal von einem Signaleingangsanschluss 37 und verstärkt und gibt das Signal an den Verzweigungsanschluss 39 aus. Der Halbleiterschalter 32 kann zum Schalten zwischen Senden und Empfangen benutzt werden. Da der Halbleiterschalter 32 kompakt ist, ermöglicht dieser Aufbau, dass die Größe des Transceivers 30 verringert wird, ohne dass die Übertragungsverlusteigenschaften verschlechtert werden.
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Neunte Ausführungsform
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Ein Sender (Übertrager) gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 28 beschrieben. Der Sender der neunten Ausführungsform ist durch Enthalten von einem der Halbleiterschalter der obigen Ausführungsformen gekennzeichnet. 28 ist ein Blockschaltbild, das diesen Sender zeigt. Der Sender 40 enthält einen der Halbleiterschalter der obigen Ausführungsformen. (Dieser Halbleiterschalter wird durch das Bezugszeichen 43 bezeichnet.) Der in 28 gezeigte Halbleiterschalter 43 enthält fünf Verzweigungsleitungen. Der Ausgang einer Sendeschaltung 42 ist mit dem Hauptanschluss 44 des Halbleiterschalters 43 verbunden, und die Sendeschaltung 42 empfängt ein Sendesignal von einem Signaleingangsanschluss 41. Übertragungsanschlüsse 50, 51, 52, 53 und 54 sind mit Verzweigungsanschlüssen 45, 46, 47, 48 bzw. 49 des Halbleiterschalters verbunden. Eine Sendeantenne (nicht gezeigt) ist mit jedem Übertragungsanschluss verbunden. Der Halbleiterschalter 43 kann benutzt werden zum Auswählen irgendeiner dieser Sendeantennen zum Senden. Da der Halbleiterschalter 43 kompakt ist, ermöglicht dieser Aufbau, dass die Größe des Senders 40 verringert wird, ohne dass die Übertragungsverlusteigenschaften verschlechtert werden. Der Sender 40 kann die Sendeeinheit einer Radarvorrichtung sein.
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Zehnte Ausführungsform
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Ein Empfänger gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 29 beschrieben. Der Empfänger der zehnten Ausführungsform ist gekennzeichnet durch Enthalten von einem der Halbleiterschalter der obigen Ausführungsformen. 29 ist ein Blockschaltbild, das den Empfänger zeigt. Der Empfänger 60 enthält einen der Halbleiterschalter der obigen Ausführungsformen. (Dieser Halbleiterschalter wird durch das Bezugszeichen 90 bezeichnet.) Der in 29 gezeigte Halbleiterschalter 90 enthält fünf Verzweigungsleitungen. Der Eingang einer Empfangsschaltung 94 ist mit dem Hauptanschluss 92 des Halbleiterschalters 90 verbunden, und die Empfangsschaltung 94 empfängt ein Signal von dem Hauptanschluss 92 und gibt es an einen Signalausgangsanschluss 96 aus. Empfangsanschlüsse 62, 64, 66, 68 und 70 sind mit Verzweigungsanschlüssen 72, 74, 76, 78 bzw. 80 des Halbleiterschalters verbunden. Eine Empfangsantenne (nicht gezeigt) ist mit jedem Empfangsanschluss verbunden. Der Halbleiterschalter 90 kann zum Auswählen von irgendeiner der Empfangsantennen zum Empfang benutzt werden. Da der Halbleiterschalter 90 kompakt ist, ermöglicht dieser Aufbau, dass die Größe des Empfängers verringert wird, ohne dass die Übertragungsverlustcharakteristiken verschlechtert werden. Der Empfänger 60 kann die Empfängereinheit einer Radarvorrichtung sein. Es soll angemerkt werden, dass die Sendeschaltung 42 der neunten Ausführungsform und die Empfangsschaltung 94 der zehnten Ausführungsform jeweils angepasst sind zum Einschalten und Ausschalten der Schaltvorrichtungen in dem Halbleiterschalter, so dass eine der Verzweigungsleitungen zum Blockieren des HF-Signales funktioniert. Das heißt, die Sendeschaltung 42 und die Empfangsschaltung 94 können als Steuerschaltungen betrachtet werden, die mit Steueranschlüssen der Schaltvorrichtungen verbunden sind. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verringerung der Abmessungen der Halbleiterschalter, Transceiver, Sender und Empfänger.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2000-196495 A [0012, 0012]
- JP 10-242826 A [0012]
- JP 07-235802 A [0012]
- JP 2002-171186 A [0012]
- JP 2000-183776 A [0012]
