JP2001292075A - 高周波スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で性能の優れた高周波スイッチを提供す
る。 【解決手段】 ローパスフィルタ回路１９は、送信用端
子Ｔｘと送受信用スイッチ回路１８との間に接続されて
いる。ローパスフィルタ回路１９は、伝送線路１５と、
伝送線路１５の一方の端部とグランドとの間に接続され
たシャント（分路）コンデンサＣ１５と、伝送線路１５
の他方の端部とグランドとの間に接続された伝送線路１
６とシャント（分路）コンデンサＣ１６の直列回路と、
伝送線路１５に対して並列に接続されたコンデンサＣ１
４にて構成されている。このとき、シャントコンデンサ
Ｃ１６と伝送線路１６の直列共振周波数を、送信周波数
の３倍波と等しい周波数に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波スイッチ、
特に、移動体通信機器等に組み込まれて用いられる高周
波スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波スイッチは、一般的には、デジタ
ル携帯電話等において送信回路と受信回路とを切り換え
るために用いられる。図４は、従来の高周波スイッチ１
を示す電気回路図である。この高周波スイッチ１は、送
受信用スイッチ回路８と、該送受信用スイッチ回路８の
送信側に電気的に接続された３次ローパスフィルタ回路
９とを備えている。送受信用スイッチ回路８の送信用端
子Ｔｘ側には、ダイオードＤ１のアノードが接続されて
いる。ダイオードＤ１のアノードは、伝送線路２及びコ
ンデンサＣ１の直列回路を介し、グランドに接地してい
る。伝送線路２とコンデンサＣ１との中間接続点には、
電圧制御用端子Ｖｃ１が接続している。ダイオードＤ１
のカソードは、アンテナ用端子ＡＮＴに接続している。
また、ダイオードＤ１の両端には、伝送線路４およびコ
ンデンサＣ３の直列回路を接続している。

【０００３】アンテナ用端子ＡＮＴには、伝送線路３を
介して受信用端子Ｒｘが接続している。さらに、受信用
端子Ｒｘには、ダイオードＤ２のアノードが接続してい
る。ダイオードＤ２のカソードは、コンデンサＣ２を介
してグランドに接地している。ダイオードＤ２とコンデ
ンサＣ２との中間接続点には抵抗Ｒ１を介して電圧制御
用端子Ｖｃ２が接続している。

【０００４】一方、３次ローパスフィルタ回路９は、伝
送線路５と、伝送線路５の両端とグランドとの間にそれ
ぞれ接続されたコンデンサＣ５，Ｃ６と、伝送線路５に
対して並列に接続されたコンデンサＣ４にて構成されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高周波スイ
ッチの送信用端子Ｔｘ側にはパワーアンプが接続され
る。そして、このパワーアンプからは、送信周波数の信
号波（基本波）だけでなく、その２倍波、３倍波なども
漏れてくる。この２倍波や３倍波を減衰させるために
は、５次のローパスフィルタ回路などが必要であった。
ところが、５次のローパスフィルタ回路は構成素子数が
多く、高周波スイッチの挿入損失が大きくなるという問
題があった。

【０００６】そこで、図４に示している高周波スイッチ
１は、ローパスフィルタ回路９により２倍波を減衰させ
るとともに、伝送線路２と伝送線路４およびコンデンサ
Ｃ３の直列回路とで構成された回路により３倍波を減衰
させて、ローパスフィルタ回路９の次数を３次に抑え、
前述の問題を解消していた。

【０００７】ところが、小型化の要求されるデジタル携
帯電話等においては、その内部で使用される部品におい
ても小型化が要求されている。このため、高周波スイッ
チ１の小型化、低背化で伝送線路２，４のＱ値が悪くな
り、十分に３倍波を減衰することができなくなってき
た。

【０００８】そこで、本発明の目的は、小型で性能の優
れた高周波スイッチを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するために、本発明に係る高周波スイッチは、（ａ）少
なくとも二つのスイッチング素子を有した送受信用スイ
ッチ回路と、（ｂ）前記送受信用スイッチ回路の送信側
に電気的に接続されたローパスフィルタ回路とを備え、
（ｃ）前記ローパスフィルタ回路の二つのシャントコン
デンサのうちいずれか一方のシャントコンデンサに電気
的に直列に伝送線路を接続し、該シャントコンデンサと
伝送線路の直列共振周波数を送信周波数のｎ倍波（ｎ＝
２，３，４，…）と略等しい周波数に設定したこと、を
特徴とする。

【００１０】そして、例えば、送受信用スイッチ回路
が、送信側に第１のダイオードと第１の伝送線路を有す
るとともに、受信側に第２のダイオードと第２の伝送線
路を有し、かつ、ローパスフィルタ回路のシャントコン
デンサに電気的に直列に接続された伝送線路がビアホー
ルにて構成されている。

【００１１】ローパスフィルタ回路のシャントコンデン
サと伝送線路の直列共振周波数を送信周波数のｎ倍波と
略等しい周波数に設定することにより、送受信用スイッ
チ回路の送信側のスイッチング素子の両端に接続されて
いる伝送線路が担っているｎ倍波の減衰作用をサポート
する。

【００１２】また、本発明に係る高周波スイッチは、複
数の誘電体層と送受信用スイッチ回路の第１および第２
の伝送線路とを積層して構成した積層体に、ローパスフ
ィルタ回路のシャントコンデンサに電気的に直列に接続
された伝送線路であるビアホールが内蔵され、積層体の
表面に送受信用スイッチ回路の第１および第２のダイオ
ードを搭載したことを特徴とする。

【００１３】以上の構成により、一つの部品内に必要な
回路が内蔵された積層構造の高周波スイッチが得られ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高周波スイッ
チの実施形態について添付図面を参照して説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る高周波スイッチの一
例を示す電気回路図である。この高周波スイッチ１１
は、送受信用スイッチ回路１８と、該送受信用スイッチ
回路１８の送信側に電気的に接続されたローパスフィル
タ回路１９とを備えている。送受信用スイッチ回路１８
の送信用端子Ｔｘ側には、スイッチング素子であるダイ
オードＤ１１のアノードが接続されている。ダイオード
Ｄ１１のアノードは、伝送線路１２およびコンデンサＣ
１１の直列回路を介してグランドに接地している。伝送
線路１２とコンデンサＣ１１との中間接続点には、電圧
制御用端子Ｖｃ１が接続している。この電圧制御用端子
Ｖｃ１には、高周波スイッチ１１の伝送路を切り換える
ためのコントロール回路が接続される。ダイオードＤ１
１のカソードは、アンテナ用端子ＡＮＴに接続してい
る。

【００１６】アンテナ用端子ＡＮＴには、伝送線路１３
を介して受信用端子Ｒｘが接続している。さらに、受信
用端子Ｒｘには、ダイオードＤ１２のアノードが接続し
ている。ダイオードＤ１２のカソードは、バイアスカッ
ト用コンデンサＣ１２を介してグランドに接地してい
る。ダイオードＤ１２とコンデンサＣ１２との中間接続
点には、抵抗Ｒ１１を介して電圧制御用端子Ｖｃ２が接
続している。この電圧制御用端子Ｖｃ２には、高周波ス
イッチ１１の伝送路を切り換えるためのコントロール回
路が接続される。

【００１７】ダイオードＤ１１の両端（アノード・カソ
ード間）には、伝送線路１４及びコンデンサＣ１３の直
列回路が接続している。伝送線路１４及びコンデンサＣ
１３は伝送線路１２とともに、送信用端子Ｔｘ側に接続
されたパワーアンプ（図示せず）から漏れてくる送信周
波数の３倍波を減衰させるように作用する。

【００１８】ここに、伝送線路１２，１３として、特性
インピーダンスが４０Ω以上の分布定数線路、あるい
は、高周波インダクタが使用される。分布定数線路の場
合、伝送線路１２，１３の線路長は、λ／１２以上λ／
４以下（λ：所望周波数の波長）の範囲に設定される。
伝送線路１４も、分布定数線路や高周波インダクタが使
用される。

【００１９】一方、ローパスフィルタ回路１９は、送信
用端子Ｔｘと送受信用スイッチ回路１８との間に接続さ
れている。ローパスフィルタ回路１９は、伝送線路１５
と、伝送線路１５の一方の端部とグランドとの間に接続
されたシャント（分路）コンデンサＣ１５と、伝送線路
１５の他方の端部とグランドとの間に接続された伝送線
路１６とシャント（分路）コンデンサＣ１６の直列回路
と、伝送線路１５に対して並列に接続されたコンデンサ
Ｃ１４にて構成されている。このとき、シャントコンデ
ンサＣ１６と伝送線路１６の直列共振周波数を、送信周
波数の３倍波と等しい周波数に設定する。本実施形態で
は、シャントコンデンサＣ１６のキャパシタンス値を約
１．７ｐＦとし、伝送線路１６を後述のビアホール２３
ａ，２３ｂにて形成して、そのインダクタンス値を０．
５ｎＨとすることにより、直列共振周波数を５．５ＧＨ
ｚに設定した。なお、伝送線路１６は、シャントコンデ
ンサＣ１６と直列回路を構成する代わりに、シャントコ
ンデンサＣ１５と直列回路を構成するようにしてもよ
く、シャントコンデンサＣ１５，Ｃ１６の両方に設けて
も良い。

【００２０】このローパスフィルタ回路１９は、送信用
端子Ｔｘ側に接続されたパワーアンプ（図示せず）から
漏れてくる送信周波数の２倍波を減衰させるだけでな
く、３倍波も減衰させるように作用する。つまり、ロー
パスフィルタ回路１９は、伝送線路１２，１４が担って
いる３倍波の減衰作用をサポートすることができる。従
って、ローパスフィルタ回路１９の構成素子数が、図４
に示した従来の高周波スイッチ１と比較して一つ増える
だけで、３倍波の減衰を十分に取ることができる。具体
的には、本実施形態の高周波スイッチ１１の３倍波減衰
量は２８ｄＢで、挿入損失は１．４１ｄＢであったのに
対して、図４に示した従来の高周波スイッチ１の３倍波
減衰量は２２ｄＢで、挿入損失は１．４４ｄＢであっ
た。

【００２１】次に、この高周波スイッチ１１を用いての
送受信について説明する。電圧制御用端子Ｖｃ１に正電
位を印加し、電圧制御用端子Ｖｃ２を負電位または接地
電位にした場合、ダイオードＤ１１，Ｄ１２はＯＮ状態
となる。この結果、送信用端子Ｔｘに入った送信信号
は、ローパスフィルタ回路１９、ダイオードＤ１１を経
てアンテナ用端子ＡＮＴに伝送される。このとき、送信
信号は受信用端子Ｒｘに殆ど伝送されない。ダイオード
Ｄ１２がＯＮ状態のときの自身が有するインダクタンス
とコンデンサＣ１２の容量が送信周波数で直列共振し、
インピーダンスが０となるからである。つまり、伝送線
路１２，１３はλ／４のショートスタブとして動作する
ため、送信用端子Ｔｘとアンテナ用端子ＡＮＴが接続さ
れ、受信用端子Ｒｘはグランドに接地される。

【００２２】また、電圧制御用端子Ｖｃ１を負電位また
は接地電位にし、電圧制御用端子Ｖｃ２に正電位を印加
した場合、ダイオードＤ１１，Ｄ１２はＯＦＦ状態とな
る。従って、送信用端子Ｔｘとアンテナ用端子ＡＮＴと
の間が遮断されると共に、受信用端子Ｒｘとグランドと
の間も遮断される。この結果、アンテナ用端子ＡＮＴに
入った受信信号は、伝送線路１３を経て受信用端子Ｒｘ
に伝送され、送信用端子Ｔｘには殆ど伝送されない。こ
のように、高周波スイッチ１１は、電圧制御用端子Ｖｃ
１，Ｖｃ２に印加するバイアス電圧をコントロールする
ことにより、送受の信号の伝送路を切り換えることがで
きる。

【００２３】次に、図１に示した電気回路を有した、積
層型高周波スイッチ１１について、図２および図３を参
照して説明する。図２は、図１に示した電気回路を有し
た積層型高周波スイッチ１１の構成概念を示す分解斜視
図である。なお、図２において、層間を電気的に接続す
るためのビアホールは一部しか記載しておらず、また、
内部電極と外部端子を電気的に接続するための引出し電
極も一部しか記載していない。

【００２４】高周波スイッチ１１は、分布定数線路２
０，２１，２２を設けた誘電体シート４５と、広面積の
グランド電極３５，３６，３７を設けた誘電体シート４
５と、コンデンサ電極２５，２６，２７，２８を設けた
誘電体シート４５と、パッド４１を設けた誘電体シート
４５等にて構成されている。

【００２５】分布定数線路２０，２２は例えば蛇行形状
をしており、それぞれ伝送線路１２，１３を形成する。
分布定数線路２１は例えば渦巻き形状をしており、伝送
線路１５を形成する。コンデンサ電極２５，２６，２
７，２８はそれぞれシート４５を挟んでグランド電極３
６，３７に対向しており、グランド電極３６，３７とと
もにコンデンサＣ１１，Ｃ１５，Ｃ１６，Ｃ１２を形成
する。

【００２６】また、伝送線路１５を形成している分布定
数線路２１とコンデンサＣ１６を形成しているコンデン
サ電極２７とは、誘電体シート４５に設けたビアホール
２３ａ，２３ｂを介して電気的に接続している。このビ
アホール２３ａ，２３ｂは、伝送線路１６を形成する。

【００２７】以上の構成からなる各シート４５は積み重
ねられ、一体的に焼成されることにより、図３に示すよ
うに積層体５０とされる。積層体５０の奥側の側面部に
は、送信用端子Ｔｘ、グランド用端子Ｇ３および受信用
端子Ｒｘが形成される。積層体５０の手前側の側面部に
は、電圧制御用端子Ｖｃ１，Ｖｃ２およびアンテナ用端
子ＡＮＴが形成される。積層体５０の左右の側面部に
は、それぞれグランド用端子Ｇ２，Ｇ１が形成される。
積層体５０の上面のパッド４１には、それぞれダイオー
ドＤ１１，Ｄ１２、コンデンサＣ１３，Ｃ１４、抵抗Ｒ
１１、並びに、伝送線路１４を形成するインダクタＬ１
が半田付けされる。

【００２８】さらに、積層体５０の上面には、金属製カ
バー５１が被せられる。金属製カバー５１の左右に設け
た足部５２は、それぞれ積層体５０の左右に設けたグラ
ンド用端子Ｇ２，Ｇ１に半田付けされる。

【００２９】こうして、図１に示した電気回路を有し
た、表面実装タイプの積層型高周波スイッチ１１が得ら
れる。この積層型高周波スイッチ１１は、一つの部品内
に必要な回路が内蔵されており、小型化を図ることがで
きる。

【００３０】なお、本発明に係る高周波スイッチは前記
実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で
種々に変更することができる。例えば、ダイオードＤ１
１，Ｄ１２のカソードとアノードを逆にするとともに電
圧制御用端子Ｖｃ１，Ｖｃ２に印加する電位を前記実施
形態とは逆にすることによって、ダイオードＤ１１，Ｄ
１２をＯＮ／ＯＦＦ制御してもよい。

【００３１】また、ローパスフィルタ回路のシャントコ
ンデンサに直列に接続される伝送線路は、ビアホール以
外に、分布定数線路や高周波インダクタを使用してもよ
いことは言うまでもない。さらに、送受信用スイッチ回
路のスイッチング素子として、可変容量ダイオード、バ
イポーラトランジスタ、電界効果トランジスタなどを用
いてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ローパスフィルタ回路の二つのシャントコンデ
ンサのうちいずれか一方のシャントコンデンサに電気的
に直列に伝送線路を接続し、シャントコンデンサと伝送
線路の直列共振周波数を送信周波数のｎ倍波と略等しい
周波数に設定することにより、送受信用スイッチ回路の
送信側のスイッチング素子の両端に接続されている伝送
線路が担っているｎ倍波の減衰作用をサポートすること
ができる。従って、ローパスフィルタ回路の構成素子数
が一つ増えるだけでｎ倍波の減衰を十分に取ることがで
きる。しかも、シャントコンデンサに直列に接続する伝
送線路のインダクタンス値は小さくてよいため、ビアホ
ールなどで構成することができる。この結果、小型で性
能の優れた高周波スイッチを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高周波スイッチの一実施形態を示
す電気回路図。

【図２】図１に示した電気回路を有した積層型高周波ス
イッチの分解斜視図。

【図３】図２に示した積層型高周波スイッチの外観を示
す斜視図。

【図４】従来の高周波スイッチを示す電気回路図。

【符号の説明】

１１…高周波スイッチ １２，１３…伝送線路 １６…伝送線路 １８…送受信用スイッチ回路 １９…ローパスフィルタ回路 ４５…誘電体シート ５０…積層体 Ｃ１５，Ｃ１６…シャントコンデンサ Ｄ１１，Ｄ１２…ダイオード Ｔｘ…送信用端子 Ｒｘ…受信用端子 ＡＮＴ…アンテナ用端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二つのスイッチング素子を有
   した送受信用スイッチ回路と、 前記送受信用スイッチ回路の送信側に電気的に接続され
   たローパスフィルタ回路とを備え、 前記ローパスフィルタ回路の二つのシャントコンデンサ
   のうちいずれか一方のシャントコンデンサに電気的に直
   列に伝送線路を接続し、該シャントコンデンサと伝送線
   路の直列共振周波数を送信周波数のｎ倍波（ｎ＝２，
   ３，４，…）と略等しい周波数に設定したこと、 を特徴とする高周波スイッチ。
2. 【請求項２】 前記送受信用スイッチ回路が、送信側に
   第１のダイオードと第１の伝送線路を有するとともに受
   信側に第２のダイオードと第２の伝送線路を有し、か
   つ、前記ローパスフィルタ回路のシャントコンデンサに
   電気的に直列に接続された伝送線路がビアホールにて構
   成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波
   スイッチ。
3. 【請求項３】 複数の誘電体層と前記送受信用スイッチ
   回路の第１および第２の伝送線路とを積層して構成した
   積層体に、前記ローパスフィルタ回路のシャントコンデ
   ンサに電気的に直列に接続された伝送線路であるビアホ
   ールが内蔵され、前記積層体の表面に前記送受信用スイ
   ッチ回路の第１および第２のダイオードを搭載したこと
   を特徴とする請求項２に記載の高周波スイッチ。