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Hintergrund
der Erfindung
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenzschalter
und insbesondere auf einen Hochfrequenzschalter, der als eine eingebaute Komponente
in einer Mobilkommunikationsausrüstung
verwendet wird, die sich an zwei Frequenzbandsysteme anpaßt.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Tragbare
Telefone, die zwei Sende-/Empfangsschaltungen umfassen und zu einem
Anpassen an ein Dualband in der Lage sind, sind gut bekannt. Aktuelle
tragbare Telefonsysteme verwenden z. B. die Kombination von GSM
(Betriebsfrequenzband: 800 MHz bis 1 GHz) und DCS1800 (Betriebsfrequenzband:
1,7 GHz bis 1,8 GHz), die Kombination von GSM und PCS (Betriebsfrequenzband:
1,8 GHz bis 1,9 GHz). Es wurde ein Hochfrequenzschalter vorgeschlagen,
der zwei Schalter umfaßt,
um zwischen der Sendeschaltung und der Empfangsschaltung jeder dieser
zwei Sende-/Empfangsschaltungen zu schalten.
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16 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das einen herkömmlichen Hochfrequenzschalter
zeigt. Zum Beispiel umfaßt
der Hochfrequenzschalter 1 einen Schalter 1a zu
einer Verwendung mit GSM und einen Schalter 1b zu einer
Verwendung mit DCS. Mit den sendeseitigen Anschlüssen Tx1 und Tx2 der Schalter 1a und 1b sind
die Kathoden von Dioden D1 bzw. D3 verbunden. Die Kathoden der Dioden
D1 und D3 sind über Übertragungsleitungen 2 bzw. 4 geerdet.
Die Anoden der Dioden D1 und D3 sind mit antennenseitigen Anschlüssen ANT1
bzw. ANT2 verbunden.
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Mit
den antennenseitigen Anschlüssen ANT1
und ANT2 sind empfangsseitige Anschlüsse Rx1 und Rx2 über Übertragungsleitungen 3 bzw.
5 verbunden. Mit den empfangsseitigen Anschlüssen Rx1 und Rx2 sind die Kathoden
von Dioden D2 bzw. D4 verbunden. Die Anoden der Dioden D2 und D4 sind über Kondensatoren
C1 bzw. C2 geerdet. Spannungssteueranschlüsse Vc1 und Vc2 sind mit den
jeweiligen Zwischenverbindungspunkten zwischen den Anoden der Dioden
D2 und D4 und den Kondensatoren C1 und C2 über Widerstände R1 bzw. R2 verbunden.
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Bei
diesem Hochfrequenzschalter 1 sind die antennenseitigen
Anschlüsse
ANT1 und ANT2 jeweils elektrisch mit einem Antennenelement 8 über einen
Diplexer verbunden, der die Funktion eines Mischens oder Verteilens
von Signalen von zwei Frequenzbändern
(z. B. GSM und DCS) durchführt
und der LPF/HPF, BEF/BEF, LPF/BEF oder BEF/HPF umfaßt, und
die sendeseitigen Anschlüsse
Tx1 und Tx2 sind elektrisch mit den Sendeschaltungen (nicht gezeigt)
von GSM bzw. DCS1800 verbunden und die empfangsseitigen Anschlüsse Rx1
und Rx2 sind mit der Empfangsschaltung (nicht gezeigt) von GSM bzw.
DCS1800 elektrisch verbunden. Durch ein Steuern der Spannung, die
an die Spannungssteueranschlüsse
Vc1 und Vc2 angelegt ist, wird der Schalter 1a während einer
Sendung von dem Schalter 1a in den Sendemodus gebracht
und der Schalter 1b wird in den Empfangsmodus gebracht,
während
der Schalter 1b während
einer Sendung von dem Schalter 1b in den Sendemodus gebracht
wird und der Schalter 1a in den Empfangsmodus gebracht
wird.
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Wenn
jedoch bei dem herkömmlichen
Hochfrequenzschalter 1 der Schalter 1a während einer Sendung
von dem Schalter 1a in den Sendemodus gebracht wird und
der Schalter 1b in den Empfangsmodus gebracht wird, werden
von dem Antennenelement 8 hohe harmonische Signale, wie
beispielsweise eine zweite Oberschwingung und eine dritte Oberschwingung
des Sendesignals von GSM, verbunden mit dem Schalter 1a,
gesendet.
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Diese
hohen harmonischen Signale treten auf, da, wenn der Schalter 1b in
dem Empfangsmodus ist, die zwei Dioden D3 und D4 in dem Aus-Zustand
sind. Da jedoch der in 16 gezeigte
Punkt X1 nicht nur über
die Übertragungsleitungen 4 und 5 und
den Kondensator C2, sondern auch die Dioden D3 und D4 in dem Aus-Zustand
mit der Masse verbunden ist, schwankt die Spannung bei dem Punkt X1.
Wenn die Spannung bei dem Punkt X1 schwankt, schwanken die Dioden
D3 und D4, die nichtlineare Elemente sind, in einer Kapazität. Falls
ein Sendesignal, das durch den Schalter 1a fließt, zu dem
Schalter 1b leckt, treten aus diesem Sendesignal hohe Oberschwingungen
aufgrund einer Schwankung bei der Kapazität auf. Insbesondere wird die
zweite Oberschwingung eines GSM-Sendesignals ohne weiteres von dem
Antennenelement 8 gesendet, da die Sendefrequenz der zweiten
Oberschwingung des GSM-Sendesignals mit der DCS1800-Sendefrequenz überlappt.
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Die
EP 0 921 642 A2 offenbart
ein Mehrbandhochfrequenzschaltmodul in der Form eines laminierten
Körpers
zu einer Verwendung bei einem Kommunikationssystem, das eine Mehrzahl
von Sende-/Empfangssystemen benutzt, die unterschiedliche Durchlaßbänder aufweisen.
Das Mehrbandhochfrequenzschaltmodul weist grundsätzlich eine Bandtrennschaltung
und eine Mehrzahl von Schaltschaltungen für die Sende-/Empfangssysteme
auf. Die Schaltschaltungen sind durch die Bandtrennschaltung mit
einer gemeinsamen Antenne verbunden und verbinden die gemeinsame
Antenne abwechselnd mit Sendeschaltungen oder Empfangsschaltungen der
Sende-/Empfangssysteme. Jedes der Sende-/Empfangssysteme kann durch
ein Anlegen einer Spannung an eine getrennte Verbindung des Sende-/Empfangssystems
zu einem Sendemodus geschaltet werden. Ein Nachteil des Mehrbandhochfrequenzschaltmoduls
besteht darin, daß ein
Sendesignal, das durch ein erstes Sende-/Empfangssystem fließt, zu einem
zweiten Sende-/Empfangssystem leckt, wobei hohe Oberschwingungen
aufgrund einer Schwankung bei einer Kapazität des zweiten Sende-/Empfangssystems,
wie es oben beschrieben ist, aus diesem leckenden Sendesignal auftreten.
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Die
US 5,911,166 beschreibt
eine Sende-/Empfangsumschaltschaltungsanordnung für ein Sende-/Empfangsgerät, die einen
Senderanschluß, einen
Empfängeranschluß, der durch
jeweilige Sende- und Empfangsschaltungsabschnitte mit einem Schaltungszusammenführungspunkt
verbunden ist, der mit einem Antennenanschluß gekoppelt ist, umfaßt. Ein
steuerbarer Halbleiterschalter ist mit dem Sendeschaltungsabschnitt
verbunden. Ein weiterer steuerbarer Halbleiterschalter ist mit dem
Empfangsschaltungsabschnitt verbunden. Ein Nachteil dieser Sende-/Empfangsumschaltschaltungsanordnung
besteht darin, daß zwei
Spannungen an die Schaltungsanordnung angelegt werden müssen, um
den Betriebsmodus des Geräts
zu steuern, d. h. um den Sendemodus oder den Empfangsmodus zu steuern. Ein
weiterer Nachteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß dieselbe
lediglich in einem einzigen Sende-/Empfangsband wirksam ist.
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Die
US 5,473,293 offenbart einen
Hochfrequenzschalter, der eine Mehrschichtplatine oder eine laminierte
Struktur umfaßt.
Es ist ein Nachteil dieses Hochfrequenzschalters, daß derselbe
einen Verbindungspunkt aufweist, der den Sende- und den Empfangsabschnitt
trennt, wobei dieser Verbindungspunkt bei einigen Betriebsmodi ein
schwebendes Potential aufweist. Ferner ist der Hochfrequenzschalter lediglich
in einem einzigen Sende-/Empfangsband wirksam.
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Die
EP 0 704 925 A1 offenbart
eine zusammengesetzte Hochfrequenzvorrichtung, die ein Hochfrequenzfilter
und einen Hochfrequenzschalter umfaßt, die eine wesentlich reduzierte
Größe aufweisen
und keine Impedanzanpassungsschaltung erfordern. Die Vorrichtung
umfaßt
eine Mehrschichtbasis, die eine äußere Oberfläche mit
einer Mehrzahl von Dioden, eine externe Masseelektrode, eine externe Elektrode
für eine
Sendeschaltung, eine externe Elektrode für eine Empfangsschaltung, eine
externe Elektrode für
eine Antennen schaltung und externe Elektroden für an denselben positionierte
Steueranschlüsse
aufweist. Es ist ein Nachteil dieser zusammengesetzten Hochfrequenzvorrichtung,
daß die Vorrichtung
lediglich in einem einzigen Sende-/Empfangsband wirksam ist und
daß die
Vorrichtung einen Verbindungspunkt aufweist, der bei einigen Betriebsmodi
ein schwebendes Potential aufweist, was in den oben beschriebenen
Problemen resultiert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu bewältigen, stellen bevorzugte
Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung einen Hochfrequenzschalter bereit, der ein
geringes Auftreten von hohen harmonischen Signalen aufweist.
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Der
Hochfrequenzschalter gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfaßt
einen ersten Schalter zu einer Verwendung mit einem ersten Sende-/Empfangsband, wobei
der erste Schalter zumindest zwei Schaltelemente aufweist, einen
zweiten Schalter zu einer Verwendung mit einem zweiten Sende-/Empfangsband, das
eine Frequenz verwendet, die von der Betriebsfrequenz des ersten
Sende-/Empfangsbands unterschiedlich ist, wobei der zweite Schalter
zumindest zwei Schaltelemente aufweist, und einen Mechanismus, um
eine Spannung zwischen die zwei Schaltelemente eines des ersten
und des zweiten Schalters anzulegen, wenn der andere der Schalter
sich in einem Zustand des Sendemodus befindet. Hierin kann z. B.
als der Spannungsanlegemechanismus ein Widerstand verwendet werden,
der elektrisch zwischen den ersten und den zweiten Schalter geschaltet
ist.
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Vorzugsweise
umfaßt
jeder des ersten und des zweiten Schalters einen ersten Anschluß, einen zweiten
Anschluß,
einen dritten Anschluß und
einen Spannungssteueranschluß,
eine erste Diode, deren Kathode elektrisch mit der ersten Anschlußseite verbunden
ist und deren Anode elektrisch mit der zweiten Anschlußseite verbunden
ist, eine erste Übertragungsleitung,
die elektrisch zwischen den zweiten Anschluß und den dritten Anschluß geschaltet
ist, eine zweite Diode, deren Kathode elektrisch mit der dritten
Anschlußseite
verbunden ist und deren Anode elektrisch mit der Spannungssteueranschlußseite verbunden
ist, und eine zweite Übertragungsleitung, die
elektrisch zwischen den ersten Anschluß und eine Masse geschaltet
ist.
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Die
Anordnung ist derart, daß jeder
des ersten und des zweiten Schalters einen ersten Anschluß, einen
zweiten Anschluß,
einen dritten Anschluß und
einen Spannungssteueranschluß und eine
erste Diode, deren Anode elektrisch mit der ersten Anschlußseite verbunden
ist, deren Kathode elektrisch mit der zweiten Anschlußseite verbunden ist,
eine erste Übertragungsleitung,
die elektrisch zwischen den zweiten Anschluß und den dritten Anschluß geschaltet
ist, eine zweite Diode, die elektrisch zwischen den dritten Anschluß und eine
Masse in dem Zustand geschaltet ist, wobei die Anode elektrisch
mit der dritten Anschlußseite
verbunden ist, und eine zweite Übertragungsleitung
umfaßt,
die elektrisch zwischen den ersten Anschluß und den Spannungssteueranschluß geschaltet
ist.
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Wenn
einer des ersten und des zweiten Schalters in einem Zustand des
Sendemodus ist, wird, selbst wenn der andere Schalter in einem Empfangsmodus
ist, bei diesen eindeutigen Merkmalen und Anordnungen eine Spannung
durch den Spannungsanlegemechanismus an einen vorbestimmten Punkt
zwischen den zwei Schaltelementen des anderen Schalters angelegt,
so daß die
Spannung bei diesem Punkt konstant ist. Dies verhindert, daß die Vorspannungsspannung
der Schaltelemente des anderen Schalters schwankt, was in stark
reduzierten Auftretensfällen
von hohen harmonischen Signalen resultiert.
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Ferner
ist es bevorzugt, daß bei
dem Hochfrequenzschalter gemäß bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung auf der Oberfläche des laminierten Körpers, der
durch ein Laminieren einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten und
der ersten und der zweiten Übertragungsleitung jedes
des ersten und des zweiten Schalters aufgebaut ist, die ersten,
die zweiten und die dritten Anschlüsse und die Spannungssteueranschlüsse von jedem
des ersten und des zweiten Schalters vorgesehen sind, sowie die
ersten und die zweiten Dioden des ersten und des zweiten Schalters
und Widerstände
als der Spannungsanlegemechanismus befestigt sind.
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Mit
diesen eindeutigen Merkmalen und Anordnungen ist ein laminierter
Hochfrequenzschalter erreicht, der notwendige Schaltungen aufweist,
die in eine einzige Komponente eingebaut sind. Dies eliminiert die
Notwendigkeit von Anpassungseinstellungskomponenten zu einem Verbinden
von Anpassungseinstellungselementen, die erforderlich sind, um Komponenten
für die
zwei Schalter zusammenzufügen.
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Andere
Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von
bevorzugten Ausführungsbeispielen
derselben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Hochfrequenzschalters gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das ein Beispiel eines Filters darstellt,
das bei dem in 1 gezeigten
Hochfrequenzschalter verwendet wird.
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3 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das eine Modifizierung zu einem Verbessern
der Trennung zeigt, wenn eine Diode in dem Aus-Zustand ist.
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4 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das ein Beispiel eines Diplexers zeigt.
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5 ist eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht, die konzeptionell den Aufbau eines laminierten
Hochfrequenzschalters darstellt, der die elektrische Schaltung des
Hochfrequenzschalters aufweist, der in 1 gezeigt ist.
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6 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Erscheinungsbild des in 5 gezeigten Hochfrequenzschalters darstellt.
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7 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das eine Modifizierung des in 1 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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8 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das eine andere Modifizierung des in 1 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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9 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das noch eine andere Modifizierung des in 1 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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10 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das eine weitere Modifizierung des in 1 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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11 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Hochfrequenzschalters gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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12 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das eine Modifizierung des in 11 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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13 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das eine andere Modifizierung des in 11 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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14 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das noch eine andere Modifizierung des in 11 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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15 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das eine weitere Modifizierung des in 11 gezeigten Hochfrequenzschalters
darstellt.
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16 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das einen herkömmlichen Hochfrequenzschalter
zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
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1 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das ein Beispiel eines Hochfrequenzschalters
gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Hochfrequenzschalter 21 umfaßt zwei
Schalter 21a und 21b. Mit den sendeseitigen Anschlüssen Tx1 und
Tx2 der Schalter 21a und 21b sind die Kathoden von
Dioden D11 und D13, die jeweils Schaltelemente sind, über Filter 31 bzw. 34 verbunden.
Die Kathoden der Dioden D11 und D13 sind über Übertragungsleitungen 22 bzw. 24 geerdet.
Jede der Übertra gungsleitungen 22 und 24 führt die
Funktion von Drosselelementen durch. Die Anoden der Dioden D11 und D13
sind mit den antennenseitigen Anschlüssen ANT1 und ANT2 über Filter 32 bzw. 35 verbunden.
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Mit
den antennenseitigen Anschlüssen ANT1
und ANT2 sind empfangsseitige Anschlüsse Rx1 und Rx2 über die
Filter 32 bzw. 35, die Übertragungsleitungen 23 bzw.
25 und Filter 33 bzw. 36 verbunden.
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Mit
den empfangsseitigen Anschlüssen
Rx1 und Rx2 sind die Kathoden der Dioden D12 und D14 über die
Filter 33 bzw. 36 verbunden. Die Anoden der Dioden
D12 und D14 sind über
Vorspannungsschnitt- (bias-cut) Kondensatoren C11 bzw. C12 geerdet. Spannungssteueranschlüsse Vc1
und Vc2 sind mit den jeweiligen Zwischenverbindungspunkten zwischen
den Anoden der Dioden C12 und C14 und den Kondensatoren C11 und
C12 über
Widerstände
R11 bzw. R12 verbunden. Eine Steuerspannung zu einem Schalten von Übertragungsleitungen
des Hochfrequenzschalters 21 ist an diese Spannungssteueranschlüsse Vc1
und Vc2 angelegt. Der Widerstandswert der Widerstände R11
und R12 beträgt
vorzugsweise z. B. etwa 100 Ω bis
etwa 5 kΩ.
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Ferner
sind mit den jeweiligen Zwischenverbindungspunkten (Punkte X2 und
X1) zwischen den Anoden der Dioden D11 und D13 und den Übertragungsleitungen 23 und 25 die
Spannungssteueranschlüsse
Vc2 und Vc1 über
Widerstände
r2 bzw. r1 verbunden.
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Hierin
werden als die Übertragungsleitungen 22–25 Verteilte-Konstante-Leitungen,
die jeweils eine charakteristische Impedanz aufweisen, die nicht
geringer als etwa 40 Ω ist,
oder Hochfrequenzinduktivitäten
verwendet. Bei einer Verteilte-Konstante-Leitung liegt die Länge jeder
der Übertragungsleitungen 22–25 vorzugsweise
in dem Bereich von in etwa λ/12 bis
in etwa einschließlich λ/4 (λ: die Wellenlänge bei einer
erwünschten
Frequenz).
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Für jedes
der Filter 31–36 wird
z. B. ein drittes Tiefpaßfilter
verwendet, wie es in 2 gezeigt ist.
Die gegenüberliegenden
Seiten einer Übertragungsleitung 40 sind
jeweils über
Kondensatoren C18 und C19 geerdet. Ein Kondensator 20 ist
mit der Übertragungsleitung 40 parallel
geschaltet. Als die Übertragungsleitung 40 wird
eine Verteilte-Konstante-Leitung oder eine Hochfrequenzinduktivität verwendet.
Hier sind die Filter 31–36 nicht notwendigerweise
erforderlich. Diese Filter können
abhängig
von der erwünschten
Verwendung weggelassen sein.
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Ferner
ist, wie es in 3 gezeigt
ist, über die
gegenüberliegenden
Seiten (über
die Anode und die Kathode) jeder der Dioden D11 und D13 eine Reihenschaltung
geschaltet, die eine Übertragungsleitung 41 und
einen Kondensator 21 umfaßt, oder es kann ein Kondensator
C211 geschaltet sein. Die Übertragungsleitung 41 und
der Kondensator 21 werden verwendet, um die Trennung zu
verbessern, wenn die Dioden D11 und D13 in dem Aus-Zustand sind.
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Als
nächstes
wird die Sendung durch die Verwendung des Hochfrequenzschalters 21 beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt
ist, sind bei dem Hochfrequenzschalter 21 die antennenseitigen
Anschlüsse
ANT1 und ANT2 jeweils mit einem Antennenelement 28 über einen
Diplexer 27 verbunden und der sendeseitige Anschluß Tx1 und
der empfangsseitige Anschluß Rx1
des Schalters 21a sind elektrisch mit der Sende- bzw. der
Empfangsschaltung (nicht gezeigt) von GSM (erstes Hochfrequenzsignal)
verbunden, während
der sendeseitige Anschluß Tx2
und der empfangsseitige Anschluß Rx2 des
Schalters 21b elektrisch mit der Sende- bzw, der Empfangsschaltung
(nicht gezeigt) von DCS1800 (zweites Hochfrequenzsignal) verbunden
sind.
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Der
Diplexer 27 wird zu einem Schalten zwischen dem Frequenzband
von GSM und demselben von DCS1800 verwendet und, wie es in 4 gezeigt ist, ist der Diplexer
durch ein Kombinieren eines Tiefpaßfilters 27a und eines
Hochpaßfil ters 27b aufgebaut.
Das Tiefpaßfilter 27a umfaßt eine Übertragungsleitung 42,
einen Kondensator 22, der zwischen ein Ende der Übertragungsleitung 42 und
eine Masse geschaltet ist, und einen Kondensator 23, der mit
der Übertragungsleitung 42 parallel
geschaltet ist. Das Hochpaßfilter 27b ist
durch ein T-Verbinden der Reihenschaltung von zwei Kondensatoren
C24 und C25 und der Reihenschaltung von einer Übertragungsleitung 43 und
einem Kondensator 26 aufgebaut. Die Eingangs-/Ausgangstore
P1 und P2 des Diplexers 27 sind elektrisch mit den antennenseitigen Anschlüssen ANT1
bzw. ANT2 des Hochfrequenzschalters 21 verbunden und ein
Eingangs-/Ausgangstor P3 ist elektrisch mit dem Antennenelement 28 verbunden.
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Wenn
ein positives Potential an den Spannungssteueranschluß Vc1 (den
ersten Spannungssteueranschluß)
des Hochfrequenzschalters 21 angelegt ist und ein Massepotential
an den Spannungssteueranschluß Vc2
(den zweiten Spannungssteueranschluß) desselben angelegt ist,
wirkt das an den Spannungssteueranschluß Vc1 angelegte positive Potential
als eine Vorwärtsvorspannungsspannung an
den Dioden D11 und D12 des Schalters 21a. Hier kann an
den Spannungssteueranschluß Vc2
ein negatives Potential oder ein schwaches positives Potential (z.
B. 0 bis 0,4 V) anstelle des Massepotentials angelegt sein (hierin
geht im folgenden das gleiche, wann immer ein Massepotential an
den Spannungssteueranschluß angelegt
ist).
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Dadurch
werden die Dioden D11 und D12 EIN-geschaltet und der Schalter 21a tritt
in einen Zustand des Sendemodus ein. Folglich wird das GSM-Sendesignal,
das bei dem sendeseitigen Anschluß Tx1 eingegeben wird, zu dem
antennenseitigen Anschluß ANT1 über die
Diode D11 gesendet. Zu dieser Zeit wird das GSM-Sendesignal nicht
wesentlich zu dem empfangsseitigen Anschluß Rx1 gesendet. Da die Induktivität, die die
Diode D12 besitzt, selbst in dem EIN-Zustand ist und die Kapazität des Kondensators
C11 eine Reihenresonanz bei der Sendefrequenz bewirkt und die Impedanz
dieser Reihenre sonanzschaltung 0 wird, ist jede der Übertragungsleitungen 22 und 23 als
eine Kurzstichleitung mit einer Leitungslänge von in etwa λ/4 wirksam
und somit sind der sendeseitige Anschluß Tx1 und der antennenseitige
Anschluß ANT1
verbunden und der empfangsseitige Anschluß Rx1 ist geerdet.
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Ferner
ist das positive Potential, das an dem Spannungssteueranschluß Vc1 angelegt
war, an den Zwischenverbindungspunkt (Punkt X1) zwischen der Anode
der Diode D13 des anderen Schalters 21b und der Übertragungsleitung 25 über den
Widerstand r1 angelegt und macht dadurch den Punkt X1 zu einem positiven
Potential. Dies resultiert in einem Zustand, bei dem die Dioden
D13 und D14 des Schalters 21b einer Spannung unterzogen
sind. Dies macht die Kapazitäten
der Dioden D13 und D14 konstant. Selbst falls das GSM-Sendesignal, das
durch den Schalter 21a fließt, zu dem Schalter 21b leckt,
ist daher das Auftreten von hohen harmonischen (zweite Oberschwingung,
dritte Oberschwingung etc.) Signalen von diesem Sendesignal aufgrund
von Variationen bei der Kapazität
der Dioden D13 und D14 wesentlich unterbunden. Dies führt zu einer
Verbesserung bei Störcharakteristika
aufgrund der Nichtlinearität
der Dioden.
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Falls
hierin der Widerstandswert des Widerstands r1 reduziert ist (auf
näherungsweise
10 kΩ oder
darunter), ist die Diode D13 EIN-geschaltet und das Potential des
Punkts X1 wird stabil. Zu dieser Zeit ist der Schalter 21b in
einem Zustand von weder einem Sendemodus noch einem Empfangsmodus.
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Falls
hierin der Strom, der durch den Widerstand r1 fließt, erhöht ist,
erhöht
sich auch ein Leistungsverbrauch. Der Widerstandswert des Widerstands
r1 ist daher z. B. auf zumindest in etwa 500 Ω festgelegt. Falls der Widerstandswert
des Widerstands r1 jedoch zu groß ist, erhöht sich die Instabilität des Potentials
des Punkts X1. Bei diesem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist daher vorzugsweise der Widerstandswert des Widerstands r1 näherungsweise 3
kΩ. Der
Widerstand ist ferner auf näherungsweise
3 kΩ festgelegt.
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Wenn
jedoch ein Massepotential an den Spannungssteueranschluß Vc1 angelegt
ist und ein positives Potential an den Spannungssteueranschluß Vc2 angelegt
ist, wirkt das an den Spannungssteueranschluß Vc2 angelegte positive Potential
als eine Vorwärtsvorspannungsspannung
an den Dioden D13 und D14 des Schalters 21b. Dadurch werden
die Dioden D13 und D14 EIN-geschaltet und der Schalter 21b tritt
in einen Zustand des Sendemodus ein. Folglich wird das DCS1800-Sendesignal, das
bei dem sendeseitigen Anschluß Tx2
eingegeben wird, zu dem antennenseitigen Anschluß ANT2 über die Diode D13 gesendet.
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Ferner
ist die positive Spannung, die an den Spannungssteueranschluß Vc2 angelegt
ist, an den Zwischenverbindungspunkt (Punkt X2) zwischen der Anode
der Diode D11 des anderen Schalters 21a und der Übertragungsleitung 23 über den
Widerstand r2 angelegt, wodurch der Punkt X2 ein gegebenes positives
Potential aufweist. Dies resultiert in einem Zustand, bei dem die
Dioden D11 und D12 des Schalters 21a einer gegebenen Spannung
unterzogen sind. Dies macht die Kapazitäten der Dioden D11 und D12
konstant. Selbst falls das DCS1800-Sendesignal, das durch den Schalter 21b fließt, zu dem
Schalter 21a leckt, ist daher das Auftreten von hohen harmonischen
(zweite Oberschwingung, dritte Oberschwingung etc.) Signalen von
diesem Sendesignal aufgrund von Variationen bei der Kapazität der Dioden
D11 und D12 verhindert.
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Falls
hierin der Widerstandswert des Widerstands r2 reduziert ist (auf
näherungsweise
10 kΩ oder
darunter), ist die Diode D11 EIN-geschaltet und das Potential des
Punkts X2 ist stabil.
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Als
nächstes
wird ein Beispiel eines laminierten Hochfrequenzschalters 21,
der die in 1 gezeigte
elektrische Schaltung aufweist, mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben. 5 ist eine auseinandergezogene
perspektivische Ansicht, die konzeptionell den Aufbau eines laminierten
Hochfrequenzschalters 21 darstellt, der die in 1 gezeigte elektrische Schaltung
aufweist. In 5 sind
Durchgangslöcher
zum elektrischen Verbinden von Schichten lediglich teilweise beschrieben
und alle der Herausführungselektroden
zum elektrischen Verbinden interner Elektroden und externer Anschlüsse sind weggelassen.
Alle der Filter 31–36 sind
ebenfalls weggelassen.
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Der
Hochfrequenzschalter 21 umfaßt eine dielektrische Lage 75,
die Verteilte-Konstante-Leitungen 52a und 54a aufweist,
eine dielektrische Lage 75, die Verteilte-Konstante-Leitungen 52b und 54b aufweist,
eine dielektrische Lage 75, die Verteilte-Konstante-Leitungen 58 und 59 aufweist,
und eine dielektrische Lage 75, die eine Anschlußfläche 71 aufweist.
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Die
Verteilte-Konstante-Leitungen 52a und 52b weisen
jeweils z. B. Spiralformen auf und sind elektrisch über Löcher 73,
die in der Lage 75 vorgesehen sind, elektrisch in Reihe
geschaltet, wodurch die Übertragungsleitung 22 definiert
ist. Auf eine ähnliche
Weise sind ferner die Verteilte-Konstante-Leitungen 54a und 54b über Löcher 73,
die in der Lage 75 vorgesehen sind, elektrisch in Reihe
geschaltet und definieren dadurch die Übertragungsleitung 24. Die
Verteilte-Konstante-Leitungen 58, die die Übertragungsleitung 23 definieren,
und die Verteilte-Konstante-Leitungen 59,
die die Übertragungsleitung 25 definieren,
sind an der Rückseite
bzw. der Vorderseite der Lage 75 angeordnet.
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Alle
Lagen, die die oben beschriebenen Merkmale aufweisen, werden laminiert
und integriert gebrannt, um einen laminierten Körper 80 zu definieren,
wie es in 6 darge stellt
ist. An dem Seitenabschnitt an der Rückseite des laminierten Körpers 80 sind
der sendeseitige Anschluß Tx1,
der antennenseitigen Anschluß ANT,
der Spannungssteueranschluß Vc1,
der empfangsseitige Anschluß Rx1
und der Masseanschluß G3
des Schalters 21a vorgesehen. An dem Seitenabschnitt an
der Vorderseite des laminierten Körpers 80 sind der
sendeseitige Anschluß Tx2,
der Spannungssteueranschluß Vc2,
der empfangsseitige Anschluß Rx2
und die Masseanschlüsse
G4 und G5 des Schalters 21b vorgesehen. An den Seitenabschnitten
an der rechten und der linken Seite des laminierten Körpers 80 sind
Masseanschlüsse
G1 bzw. G2 vorgesehen. An den Anschlußflächen 71 auf der oberen
Oberfläche
des laminierten Körpers 80 sind
die Dioden D11 – D14
und die Widerstände
R11, R12, r1 und r2 gelötet.
Der so erhaltene laminierte Hochfrequenzschalter 21 weist
eine Konfiguration auf, bei der die hintere Hälfte desselben einen Schalter 21a bildet,
während
die vordere Hälfte desselben
einen Schalter 21b bildet, und bei der die Strukturen und
Elemente an der Rückseite
und dieselben an der Vorderseite im wesentlichen symmetrisch zueinander
angeordnet sind.
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Die
Verbindungspositionen von einseitigen Enden der Widerstände r1 und
r2 zum Anlegen gegebener Spannungen an die Dioden der Schalter in dem
Nichtsendemodus sind zwischen den Dioden D13 und D14 bzw. zwischen
den Dioden D11 und D12 positioniert. Wie es z. B. in 7 gezeigt ist, sind die
Widerstände
r2 und r1 zwischen die jeweiligen Zwischenverbindungspunkte zwischen
den Dioden D12 und D14 und den Übertragungsleitungen 23 und 24 bzw.
die Spannungssteueranschlüsse
Vc2 und Vc2 geschaltet. Wie es alternativ in 8 gezeigt ist, können die Widerstände r2 und
r1 zwischen die jeweiligen Zwischenverbindungspunkte zwischen den
Dioden D11 und D13 und den Übertragungsleitungen 23 und 25 bzw.
die jeweiligen Zwischenverbindungspunkte zwischen den Dioden D14
und D12 und den Kondensatoren C12 und C11 geschaltet sein. Oder,
wie es in 9 gezeigt
ist, können
die Widerstände
r2 und r1 zwischen die jeweiligen Zwischen verbindungspunkte zwischen
den Dioden D12 und D14 und den Übertragungsleitungen 23 und 25 bzw.
die jeweiligen Zwischenverbindungspunkte zwischen den Dioden D14
und D12 und den Kondensatoren C12 und C11 geschaltet sein.
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Wie
es alternativ in 10 gezeigt
ist, kann der Widerstand r zum Anlegen einer Spannung zwischen den
Zwischenverbindungspunkt zwischen der Diode D12 und der Übertragungsleitung 23 und
den Zwischenverbindungspunkt zwischen der Diode D14 und der Übertragungsleitung 25 geschaltet
sein (siehe die durchgezogene Linie). Oder der Widerstand r kann
zwischen den Zwischenverbindungspunkt zwischen der Diode D11 und
der Übertragungsleitung 23 und
den Zwischenverbindungspunkt zwischen der Diode D13 und der Übertragungsleitung 25 geschaltet
sein (siehe die gepunktete Linie). Oder der Widerstand r kann zwischen
den Zwischenverbindungspunkt zwischen der Diode D11 und der Übertragungsleitung 23 und
den Zwischenverbindungspunkt zwischen der Diode D14 und der Übertragungsleitung 25 geschaltet
sein (siehe die Strichpunktlinie).
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11 ist ein Diagramm einer
elektrischen Schaltung, das ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Hochfrequenzschalters 91 zeigt. Der Hochfrequenzschalter 91 umfaßt zwei
Schalter 21a und 21b. Mit den sendeseitigen Anschlüssen Tx1
und Tx2 der Schalter 21a und 21b sind die Anoden
von Dioden D11 und D13, die Schaltelemente sind, über jeweilige
Filter 31 bzw. 34 verbunden. Die Anode der Diode
D11 ist über
die Reihenschaltung einer Sendeleitung 22 und eines Kondensators 13 geerdet.
Auf eine ähnliche
Weise ist die Anode der Diode D14 über die Reihenschaltung einer Übertragungsleitung 24 und
eines Kondensators 14 geerdet. Spannungssteueranschlüsse Vc3
und Vc4 sind zwischen die Zwischenverbindungspunkte zwischen der Übertragungsleitung 22 und
dem Kondensator 13 bzw. die Zwischenverbindungspunkte zwischen
der Übertragungsleitung 24 und
dem Kondensator 14 geschaltet. Die Kathoden der Dioden
D11 und D13 sind mit den antennenseitigen Anschlüssen ANT1 und ANT2 über Filter 32 bzw. 35 verbunden.
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Mit
den antennenseitigen Anschlüssen ANT1
und ANT2 sind empfangsseitige Anschlüsse Rx1 und Rx2 über die
Filter 32 bzw. 35, die Übertragungsleitungen 23 bzw. 25 und
die Filter 33 bzw. 36 verbunden. Mit den empfangsseitigen
Anschlüssen Rx1
und Rx2 sind die Anoden der Dioden D12 und D14 über die Filter 33 bzw.
36 verbunden. Die Kathoden der Dioden D12 und D14 sind über Vorspannungsschnittkondensatoren
C11 bzw. C12 geerdet. Mit den jeweiligen Zwischenverbindungspunkten
zwischen den Kathoden der Dioden D12 und D14 und den Kondensatoren
C11 und C12 sind die Spannungssteueranschlüsse Vc1 und Vc2 über Widerstände R11
bzw. R12 verbunden. Die Spannungssteueranschlüsse Vc1 und Vc2 können jedoch
geerdet sein. Mit den jeweiligen Zwischenverbindungspunkten zwischen
den Kathoden der Dioden D11 und D13 und den Übertragungsleitungen 23 und 25 sind ferner
die Spannungssteueranschlüsse
Vc4 und Vc3 über
Widerstände
r2 bzw. r1 verbunden. In 11 sind
die gleichen Komponenten und die gleichen Teile, wie dieselben in 1 gezeigt sind, durch die
gleichen Bezugszeichen identifiziert und Beschreibungen derselben
sind weggelassen.
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Als
nächstes
wird die Sendung durch die Verwendung des Hochfrequenzschalters 91 beschrieben.
Wenn ein positives Potential an den Spannungssteueranschluß Vc3 angelegt
ist und ein Massepotential an den Spannungssteueranschluß Vc1 angelegt
ist, wirkt das an den Spannungssteueranschluß Vc3 angelegte positive Potential
als eine Vorwärtsvorspannungsspannung
an den Dioden D11 und D12 des Schalters 21a. Dadurch werden
die Dioden D11 und D12 EIN-geschaltet und der Schalter 21a tritt
in einen Zustand des Sendemodus ein. Folglich wird das GSM-Sendesignal,
das bei dem sendeseitigen Anschluß Tx1 eingegeben wird, über die
Diode D11 zu dem antennenseitigen Anschluß ANT1 gesendet. Zu dieser
Zeit wird das GSM-Sendesignal nicht zu dem empfangsseitigen Anschluß Rx1 gesendet.
Dies ist so, weil die Impedanz der Übertragungsleitung 23 unendlich
wird, da die Übertragungsleitung 23 durch
die Diode D12 geerdet ist, und bewirkt eine Resonanz bei der Sendefrequenz.
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Mit
Bezug auf den Schalter 21b ist jedoch eine positive Spannung
an den Spannungssteueranschluß Vc2
angelegt und ein Massepotential ist an den Spannungssteueranschluß Vc4 angelegt,
wodurch der Schalter 21b in den Empfangsmodus gebracht
ist.
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Ferner
ist das positive Potential, das an den Spannungssteueranschluß Vc3 angelegt
war, an den Zwischenverbindungspunkt (Punkt X1) zwischen der Kathode
der Diode D13 des anderen Schalters 2lb und der Übertragungsleitung 25 über den
Widerstand r1 angelegt und macht dadurch den Punkt X1 zu einem gegebenen
positiven Potential. Dies resultiert in einem Zustand, bei dem die
Dioden D13 und D14 des Schalters 21b einer Spannung unterzogen
sind. Dadurch ist verhindert, daß die Vorspannungsspannung der
Dioden D13 und D14 schwankt, und somit sind die Kapazitäten der
Dioden D13 und D14 konstant. Selbst falls das GSM-Sendesignal, das
durch den Schalter 21a fließt, zu dem Schalter 21b leckt,
ist daher ein Auftreten von hohen harmonischen (zweite Oberschwingung,
dritte Oberschwingung etc.) Signalen von diesem Sendesignal aufgrund
von Variationen bei der Kapazität
der Dioden D13 und D14 unterbunden. Dies führt zu einer Verbesserung bei
Störcharakteristika
aufgrund der Nichtlinearität
der Dioden.
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Falls
hierin der Widerstandswert des Widerstands r1 reduziert ist (auf
näherungsweise
10 kΩ oder
darunter), ist die Diode D13 EIN-geschaltet und die Stabilität des Potentials
des Punkts X1 ist stark verbessert. Zu dieser Zeit ist der Schalter 21b in
einem Zustand von weder einem Sendemodus noch einem Empfangsmodus.
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Wenn
ein Massepotential an den Spannungssteueranschluß Vc2 angelegt ist und ein
positives Potential an den Span nungssteueranschluß Vc4 angelegt
ist, wirkt das positive Potential, das an den Spannungssteueranschluß Vc4 angelegt
ist, als eine Vorwärtsvorspannungsspannung
an den Dioden D13 und D14 des Schalters 21b. Dadurch werden
die Dioden D13 und D14 EIN-geschaltet und der Schalter 21b tritt
in den Sendemodus ein. Folglich wird das DCS1800-Sendesignal, das
bei dem sendeseitigen Anschluß Tx2
eingegeben wird, über
die Diode D13 zu dem antennenseitigen Anschluß ANT2 gesendet.
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Mit
Bezug auf den Schalter 21a ist jedoch ein Massepotential
an den Spannungssteueranschluß Vc3
angelegt und ein positives Potential ist an den Spannungssteueranschluß Vc1 angelegt,
wodurch der Schalter 21a in den Empfangsmodus gebracht ist.
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Ferner
ist das positive Potential, das an den Spannungssteueranschluß Vc4 angelegt
war, an den Zwischenverbindungspunkt (Punkt X2) zwischen der Kathode
der Diode D11 des anderen Schalters 21a und der Übertragungsleitung 23 über den
Widerstand r2 angelegt und versieht dadurch den Punkt X2 mit einem
gegebenen positiven Potential. Dies resultiert in einem Zustand,
bei dem die Dioden D11 und D12 des Schalters 21a einer
Spannung unterzogen sind. Dadurch schwankt die Vorspannungsspannung
der Dioden D11 und D12 nicht und somit sind die Kapazitäten der
Dioden D11 und D12 konstant. Selbst falls das DCS-Sendesignal, das
durch den Schalter 21b fließt, zu dem Schalter 21a leckt,
ist daher das Auftreten von hohen harmonischen Signalen von diesem Sendesignal
aufgrund von Variationen bei der Kapazität der Dioden D11 und D12 verhindert.
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Falls
der Widerstandswert des Widerstands r2 reduziert ist (auf näherungsweise
10 kΩ oder
darunter), ist die Diode D11 EIN-geschaltet und die Stabilität des Potentials
des Punkts X2 ist stark verbessert. Zu dieser Zeit ist der Schalter 21a in
einem Zustand von weder einem Sendemodus noch einem Empfangsmodus.
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Die
Verbindungspositionen eines einseitigen Endes der Widerstände r1 und
r2, um gegebene Spannungen an die Dioden der Schalter in dem Nichtsendemodus
anzulegen, sind lediglich zwischen den Dioden D13 und D14 bzw. zwischen
den Dioden D11 und D12 positioniert. Die Widerstände r1 und r2 sind daher verbunden,
wie es in 12–14 gezeigt ist. Alternativ
kann, wie es in 15 gezeigt ist,
der Widerstand als ein Mechanismus zum Anlegen einer Spannung verbunden
sein, wie es durch eine jegliche der durchgezogenen Linie, der gepunkteten
Linie und der Strichpunktlinie in der Figur angegeben ist.
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Der
Hochfrequenzschalter gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele
begrenzt. Insbesondere ist es nicht notwendigerweise erforderlich,
daß bei
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
beide der Widerstände
r1 und r2 verbunden sind. Es ist lediglich wesentlich, daß einer
der Widerstände
r1 und r2 verbunden ist. Ferner können neben Dioden Schaltelemente,
Transistoren, ein FET oder andere geeignete Elemente als Schaltelemente verwendet
werden.
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Wie
es aus den obigen Beschreibungen offensichtlich ist, ist es bei
dem Hochfrequenzschalter gemäß der vorliegenden
Erfindung, da der Mechanismus zum Anlegen einer Spannung zwischen
die zwei Schaltelemente eines des ersten und des zweiten Schalters,
wenn der andere der Schalter in einem Zustand des Sendemodus ist,
vorgesehen ist, verhindert, daß die
Vorspannungsspannung des einen der Schalter schwankt, was das Auftreten
von hohen Oberschwingungen stark unterbindet. Folglich ist das Auftreten
von hohen harmonischen Signalen aufgrund der Nichtlinearitätscharakteristika
der Schaltelemente verhindert, was die Störcharakteristika stark verbessert.
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Ferner
ist gemäß bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung durch ein Implementieren eines laminierten
Hochfrequenzschalters, bei dem erforderliche Schaltungen in eine
einzige Komponente eingebaut sind, die Fläche auf einer gedruckten Schaltungsplatine,
die durch den Hochfrequenzschalter eingenommen wird, stark reduziert und
die Notwendigkeit für
Anpassungseinstellungsmechanismen, die benötigt werden, um Komponenten
für die
zwei Schalter zusammenzufügen,
ist eliminiert.
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Während die
Erfindung in den bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben
beschrieben wurde, sind angesichts der obigen Lehren offensichtlich viele
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es
ist daher klar, daß die
Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche anderweitig
praktiziert werden kann, als es spezifisch beschrieben ist.