JP2003110457A - スイッチ回路及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正負いずれか一方のバイアス電源のみで動作
し、低い挿入損失、良好なアイソレーション及び回路の
小型・低価格化を実現できるスイッチ回路を提供する。 【解決手段】 共有ポートＣＯＭ側から見て、経路１上
にシリーズ配置されたＰＩＮダイオードＤ１と同極性に
なるよう、経路２上にＰＩＮダイオードＤ２ａをシリー
ズ配置し、更にこのＰＩＮダイオードＤ２ａに対して逆
極性となるよう、経路２上にＰＩＮダイオードＤ２ｂを
シリーズ配置する。ＢＩＡＳ１、ＢＩＡＳ２ａ及びＢＩ
ＡＳ２ｂを介して加えるバイアス電圧は、経路１を用い
る場合でも経路２を用いる場合でも正電圧及びゼロ電圧
でよく、負のバイアス電圧を必要としない。経路１につ
いては低挿入損失、経路２については高アイソレーショ
ンであり、λ／４線路も不要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波無線送受信
機等において用いうるスイッチ回路及びその使用方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】単一のアンテナや局部発振回路を送信回
路と受信回路により共用させる際には、例えば、図３に
示すようにスイッチ回路を設ける。図３に示したスイッ
チ回路のうちスイッチ回路ＳＷ１は、アンテナＡＮＴを
ＢＰＦ１４等を介し送信回路（ＴＸ）１０及び受信回路
（ＲＸ）１２の何れに接続するかを、切り替えるための
スイッチ回路である。また、スイッチ回路ＳＷ２は、発
振回路１６をＴＸ１０及びＲＸ１２のいずれに接続する
かを、切り替えるためのスイッチ回路である。送信時に
は、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２が何れもＴＸ１０側
に接続され、スイッチ回路ＳＷ２を介して供給される発
振回路１６の発振出力をキャリアとして用いＴＸ１０が
送信信号を発生させ、この送信信号がスイッチ回路ＳＷ
１及びＢＰＦ１４等を介してアンテナＡＮＴから無線送
信される。受信時には、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２
が何れもＲＸ１２側に接続され、アンテナＡＮＴにより
受信された信号がＢＰＦ１４等及びスイッチ回路ＳＷ１
を介してＲＸ１２に供給され、スイッチ回路ＳＷ２を介
して供給される発振回路１６の発振出力を用いＲＸ１２
がこの受信信号を周波数変換・復調する。

【０００３】これら、スイッチ回路ＳＷ１及びＳＷ２
は、何れも高周波信号の伝送経路をスイッチングするた
めのスイッチ回路であり、信号入出力用のポート、伝送
経路の選択的形成／遮断のためのスイッチング素子、ス
イッチング素子をバイアスするための回路、スイッチン
グ素子を各ポートと結合させるための素子等から構成さ
れる。スイッチング素子としては、半導体によるスイッ
チング素子、例えばＰＩＮダイオード等の高周波向けダ
イオードを用いることができる。そこで、図４〜図６
に、ＰＩＮダイオードを用いたスイッチ回路に関する従
来技術を示す。各図中、ＰＯＲＴ１、ＰＯＲＴ２及びＣ
ＯＭはそれぞれ第１ポート、第２ポート及び共用ポート
である。図３中のスイッチ回路ＳＷ１として使用する際
には、例えば、ＰＯＲＴ１をＴＸ１０に、ＰＯＲＴ２を
ＲＸ１２に、ＣＯＭをアンテナＡＮＴ側に、それぞれ接
続する。スイッチ回路ＳＷ２として使用する際には、例
えば、ＰＯＲＴ１をＴＸ１０に、ＰＯＲＴ２をＲＸ１２
に、ＣＯＭを発振回路１６に、それぞれ接続する。

【０００４】まず、図４に示した従来技術では、ＰＯＲ
Ｔ１とＣＯＭとの間にＰＩＮダイオードＤ１がシリーズ
配置されている。即ち、ダイオードＤ１はＰＯＲＴ１と
ＣＯＭとを接続する高周波線路上に挿入されており、こ
のダイオードＤ１が導通している状態では当該高周波線
路が高周波的に導通して経路１が形成され、逆に導通し
ていない状態では当該高周波線路が高周波的に非導通と
なり経路１が遮断される。また、ＰＯＲＴ２とＣＯＭと
の間にはＰＩＮダイオードＤ２がシリーズ配置されてい
る。即ち、ダイオードＤ２はＰＯＲＴ２とＣＯＭとを接
続する高周波線路上に挿入されており、このダイオード
Ｄ２が導通している状態では当該高周波線路が高周波的
に導通して経路２が形成され、逆に導通していない状態
では当該高周波線路が高周波的に非導通となり経路２が
遮断される。

【０００５】更に、ダイオードＤ１には、第１バイアス
端子であるＢＩＡＳ１、ＢＩＡＳ１に接続された抵抗Ｒ
１、抵抗Ｒ１の他端に接続された一端接地のコンデンサ
Ｃ４、並びに抵抗Ｒ１とダイオードＤ１とを接続するイ
ンダクタ（チョーク）Ｌ１を介して、図示しないバイア
ス制御回路からバイアス電圧が印加される。同様に、ダ
イオードＤ２には、第２バイアス端子であるＢＩＡＳ
２、ＢＩＡＳ２に接続された抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ２の他端
に接続された一端接地のコンデンサＣ５、並びに抵抗Ｒ
２とダイオードＤ２とを接続するインダクタＬ２を介し
て、図示しないバイアス制御回路からバイアス電圧が印
加される。これらのバイアスに伴う直流成分は、ＰＯＲ
Ｔ１、ＰＯＲＴ２及びＣＯＭの各ポートに対応して設け
たコンデンサＣ１〜Ｃ３により遮断される。また、ダイ
オードＤ１及びＤ２のアノードがＰＯＲＴ１又はＰＯＲ
Ｔ２側に、カソードがＣＯＭ側に、それぞれ接続されて
いるため、それらのダイオードを導通状態にするための
バイアス電圧は正電圧である。非導通状態にするには負
電圧を印加するか接地すればよい。

【０００６】従って、ＢＩＡＳ１に正のバイアス電圧を
印加することにより、ダイオードＤ１を導通状態として
経路１を形成することができ、ゼロ電位とすることによ
り、ダイオードＤ１を非導通状態として経路１を遮断す
ることができる。また、ＢＩＡＳ２に正のバイアス電圧
を印加することにより、ダイオードＤ２を導通状態とし
て経路２を形成ことができ、ゼロ電位とすることによ
り、ダイオードＤ２を非導通状態として経路２を遮断す
ることができる。経路１を使用する際には、経路１を形
成すると同時に経路２を遮断し、経路２を使用する際に
は、経路２を形成すると同時に経路１を遮断する。この
ように、図４に示した従来技術では、バイアス電源とし
て正電源のみを用いたバイアス制御によって、経路１及
び２を選択的に形成／遮断できる。

【０００７】図５に示した従来技術は、シリーズ配置さ
れたＰＩＮダイオード（Ｄ１ａ及びＤ２ａ）を設けてい
ることや、バイアス用端子及び回路の配置・構成等の点
に関しては、図４に示した従来技術と同様である。図４
に示した従来技術に対する図５に示した従来技術の相違
点は、第１に、ダイオードＤ１ａから見てＰＯＲＴ１側
にＰＩＮダイオードＤ１ｂを、またダイオードＤ２ａか
ら見てＰＯＲＴ２側にＰＩＮダイオードＤ２ｃを、それ
ぞれシャント配置（即ち一端接地で並列腕に配置）して
いることである。第２の相違点は、ダイオードＤ２ａ及
びＤ２ｃがそれぞれダイオードＤ１ａ又はＤ１ｂとは逆
極性で接続されていることである。この従来技術では、
経路１を使用する際には、ＢＩＡＳ１に正のバイアス電
圧を印加してダイオードＤ１ａを導通、ダイオードＤ１
ｂを非導通状態とする一方、ＢＩＡＳ２に正のバイアス
電圧を印加してダイオードＤ２ａを非導通、ダイオード
Ｄ２ｃを導通状態とする。また、経路２を使用する際に
は、ＢＩＡＳ２に負のバイアス電圧を印加してダイオー
ドＤ２ａを導通、ダイオードＤ２ｂを非導通状態とする
一方、ＢＩＡＳ１に負のバイアス電圧を印加してダイオ
ードＤ１ａを非導通、ダイオードＤ１ｃを導通状態とす
る。

【０００８】図６に示した従来技術は、シリーズ配置さ
れたＰＩＮダイオードを有しておらず、経路１及び２そ
れぞれに対応してＰＩＮダイオードＤ１ｃ又はＤ２ｃを
シャント配置し、更にそれらのシャント回路から見てＣ
ＯＭ側にＰＩＮダイオードＤ３によるシャント回路を設
けた構成を有している。ダイオードＤ１ｃ、Ｄ２ｃ及び
Ｄ３は、それぞれＢＩＡＳ１及びインダクタＬ１、ＢＩ
ＡＳ２及びインダクタＬ２又は第３バイアス端子たるＢ
ＩＡＳ３及びインダクタＬ４を介し、図示しないバイア
ス制御回路から印加されるバイアス電圧に応じ、導通／
非導通状態となる。ダイオードＤ１ｃによるシャント回
路とダイオードＤ３によるシャント回路との間にはλ／
４線路１８が、ダイオードＤ２ｃによるシャント回路と
ダイオードＤ３によるシャント回路との間にはλ／４線
路２２が、ＣＯＭとダイオードＤ３によるシャント回路
との間にはλ／４線路２０が、それぞれアイソレーショ
ンのため設けられている。コンデンサＣ７及びＣ８はＤ
Ｃカット用のコンデンサである。この従来技術では、Ｂ
ＩＡＳ１に負電圧、ＢＩＡＳ２に正電圧、ＢＩＡＳ３に
負電圧を印加することによって、経路１を形成し経路２
を遮断することができる。また、ＢＩＡＳ１に正電圧、
ＢＩＡＳ２に負電圧、ＢＩＡＳ３に負電圧を印加するこ
とによって、経路２を形成し経路１を遮断することがで
きる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上示した三種類の従
来技術には、それぞれ問題点がある。まず、図４に示し
た従来技術は、回路構成が最も簡素であり従って小型化
・低価格化に適しているし、バイアス電源は正電圧を発
生させる電源だけでよい。しかし、非導通状態のシリー
ズ配置ＰＩＮダイオード１個分（経路１使用時：Ｄ２、
経路２使用時：Ｄ１）のアイソレーションであるため、
図５及び図６に比べると、ＰＯＲＴ１とＰＯＲＴ２の間
のアイソレーションが低い。

【００１０】次に、図５に示した従来技術は、図６に比
べれば小型化・低価格化に適しているし、導通状態のシ
ャント配置ＰＩＮダイオード（経路１使用時：Ｄ２ｃ、
経路２使用時：Ｄ１ｂ）がある分、図４に比べＰＯＲＴ
１とＰＯＲＴ２の間のアイソレーションが高いという利
点を有している。しかし、正電圧だけでなく負電圧をも
バイアスに使用するため、バイアス電源は正負両電源が
必要になる。

【００１１】そして、図６に示した従来技術では、λ／
４線路１８及び２２によるアイソレーション作用によ
り、ＰＯＲＴ１とＰＯＲＴ２の間のアイソレーションが
高まっている。しかし、λ／４線路１８、２０及び２２
を用いているため、図４及び図５の何れに比べても回路
規模特に基板占有面積が大きくなる。例えばキャリア周
波数が５．８ＧＨｚである場合λ／４＝５ｃｍ程度にも
なってしまい、λ／４線路による占有面積が問題にな
る。更に、図５と同様、正電圧だけでなく負電圧をもバ
イアスに使用するため、バイアス電源は正負両電源が必
要になる。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、小型・低価格化に
適する回路構成を有しており、ポート間のアイソレーシ
ョンが高く、更にバイアス電源として正負のうちいずれ
か一方を使用するのみでよいスイッチ回路を提供するこ
とを、その目的の一つとしている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、（１）第１ポートと共用ポートと
を接続する第１経路と、第２ポートと共用ポートとを接
続する第２経路と、第１及び第２経路それぞれにシリー
ズ配置された経路スイッチ用ダイオードと、を備え、各
ダイオードに対するバイアス制御によって第１及び第２
経路を選択的に導通させるスイッチ回路において、
（２）第１及び第２経路のうち少なくとも一方に、その
アノード同士又はカソード同士が接続されるよう複数個
の経路スイッチ用ダイオードを互いにシリーズ接続し
て、シリーズ配置し、（３）第１経路上に存する経路ス
イッチ用ダイオードのうち最も共用ポート寄りのもの
と、第２経路上に存する経路スイッチ用ダイオードのう
ち最も共用ポート寄りのものを、共用ポートに対して同
極性で接続したことを特徴とする。

【００１４】ここに、「共用ポートに対して同極性で接
続」とは、ちょうど、図４におけるＣＯＭに対するＰＩ
ＮダイオードＤ１及びＤ２の関係と同様の関係をさして
いる。即ち、図４に示した従来技術では、ダイオードＤ
１及びＤ２のカソードがいずれもＣＯＭ側に接続されて
いるため、ＣＯＭ側から見るとこれらのダイオードＤ１
及びＤ２が同極性である。これに対して、図５では、共
に対応する経路上にシリーズ配置されているＰＩＮダイ
オードＤ１ａのカソード及びＤ２のアノードが、ＣＯＭ
側に接続されている。即ち、ＣＯＭ側から見てこれらの
ダイオードＤ１ａ及びＤ２ａが異極性である。

【００１５】図５に示した従来技術にてバイアス用に正
負両電源が必要であったのは、このように、シリーズ配
置されているＰＩＮダイオードがＣＯＭに対して互いに
異極性で接続されていたためである。そこで、本発明に
おいては、第１経路側の経路スイッチ用ダイオードのう
ち最も共用ポート寄りのものと、第２経路側の経路スイ
ッチ用ダイオードのうち最も共用ポート寄りのものを、
共用ポートに対して同極性で接続している。従って、本
発明においては、バイアス電源として正負のうちいずれ
か一方を使用するのみでよい。

【００１６】また、図６に示した従来技術では、ＰＩＮ
ダイオードＤ１ｃ等によるシャント回路を設けている。
そのため、非導通状態を安定に維持するため負電圧によ
るバイアスが必要である。これに対して、本発明におい
ては、経路スイッチ用ダイオードを各経路上にシリーズ
配置している。本発明を実施するに当たって経路スイッ
チ用ダイオードとしてＰＩＮダイオードを用いるにして
も、本発明ではシャント回路を設ける必要がないためバ
イアス用の負電源は必要でなく正電源のみでよい。

【００１７】更に、本発明においては、各経路上に経路
スイッチ用ダイオードをシリーズ配置した構成を変形利
用して、アイソレーションの確保及び回路の小型・低価
格化を図っている。即ち、第１及び第２経路のうち少な
くとも一方については、単独の経路スイッチ用ダイオー
ドをシリーズ配置するのではなく、そのアノード同士又
はカソード同士が接続されるよう複数個の経路スイッチ
用ダイオードを互いにシリーズ接続したものを、シリー
ズ配置するようにしている。これによって、アイソレー
ションに寄与する経路スイッチ用ダイオードの個数が、
少なくともその経路については複数個になり、従って良
好なアイソレーションが実現される。また、当該複数個
の経路スイッチ用ダイオードについては、そのアノード
同士又はカソード同士が接続されるようシリーズ接続し
ているため、バイアス電圧を印加するための回路も簡素
である。

【００１８】更に、本発明の好適な実施形態において
は、第２経路についは、第１経路上に設けた経路スイッ
チ用ダイオードより多い個数の経路スイッチ用ダイオー
ドを、そのアノード同士又はカソード同士が接続される
よう互いにシリーズ接続して、複数個設ける。例えば、
第１経路における経路スイッチ用ダイオードの個数を１
個とし、第２経路における経路スイッチ用ダイオードの
個数を２個以上とする。このように、第１経路に設ける
経路スイッチ用ダイオードの個数を抑えることによっ
て、回路が小型・低価格化される。

【００１９】また、その種の実施形態では、アイソレー
ションの確保に寄与する経路スイッチ用ダイオードの個
数を比べると、第２経路の方が第１経路のそれより多
い。これは、一面では第２経路の利点であるが、逆に言
えば第２経路に比べて第１経路が劣る点である。更に、
経路スイッチ用ダイオードによる挿入損失を比べると、
第１経路の方が第２経路より少ない。これは、一面では
第１経路の利点であるが、逆に言えば第１経路に比べて
第２経路の劣る点である。このような長所短所を有効利
用する途としては、例えば、アンテナを送受信共用する
無線通信装置、通常の送受信動作に加えキャリアセンス
機能を有する無線通信装置等の用途がある。

【００２０】例えば、アンテナを送受信共用する無線通
信装置を考える。この種の無線通信装置におけるアンテ
ナ共用のためのスイッチ回路として本発明を利用する際
には、例えば、第１、第２及び共用ポートをそれぞれ送
信回路、受信回路及びアンテナに接続する。

【００２１】第１経路に係る経路スイッチ用ダイオード
を順バイアスし、第２経路に係る経路スイッチ用ダイオ
ードを逆バイアスした状態では、送信回路からアンテナ
に至る第１経路が形成されるため、送信回路からの送信
信号をアンテナに供給して無線送信することができる。
このとき、送信信号がたどる経路即ち第１経路に存する
経路スイッチ用ダイオードの個数が少ないため、経路ス
イッチ用ダイオードの挿入損失による送信信号の減衰を
抑えることができ、また、遮断状態を保持すべき経路即
ち第２経路の方が、アイソレーションに寄与する経路ス
イッチ用ダイオードの個数が多いため、受信回路側への
送信信号の漏れを好適に抑えることができる。

【００２２】逆に、第１経路に係る経路スイッチ用ダイ
オードを逆バイアスし、第２経路に係る経路スイッチ用
ダイオードを順バイアスした状態では、アンテナから受
信回路に至る第２経路が形成されるため、アンテナによ
る受信信号を受信回路に供給することができる。このと
き、受信信号がたどる経路、即ち第２経路に存する経路
スイッチ用ダイオードの挿入損失による受信信号の減衰
については、受信回路内の増幅器で補うことができ、ま
た、送信回路に対する電源供給を停止することによっ
て、遮断状態を保持すべき経路即ち第１経路のアイソレ
ーションを補い実質的に高めることができる。

【００２３】他の例として、通常の信号送受信だけでな
く、この通常の信号送受信に加えてキャリアセンスを行
う無線通信装置を考える。この種の無線通信装置にて本
発明のスイッチ回路を利用するに際しては、例えば、第
１、第２及び共用ポートをそれぞれキャリアセンス用の
回路、通常時信号送受信用の回路及びアンテナに接続す
る。

【００２４】第１経路に係る経路スイッチ用ダイオード
を順バイアスし、第２経路に係る経路スイッチ用ダイオ
ードを逆バイアスした状態では、アンテナからキャリア
センス用の回路に至る第１経路が形成されるため、アン
テナによる受信信号をキャリアセンス用の回路に供給し
てキャリアセンスを実行することができる。このとき、
先の送受信共用の例と同様の理由で、経路スイッチ用ダ
イオードの挿入損失による受信信号の減衰を抑えること
ができかつ通常信号送受信用の回路側への送信信号の漏
れを好適に抑えることができる。

【００２５】逆に、第１経路に係る経路スイッチ用ダイ
オードを逆バイアスし、第２経路に係る経路スイッチ用
ダイオードを順バイアスした状態では、アンテナと通常
信号送受信用の回路とを接続する第２経路が形成される
ため、アンテナによる受信信号を通常信号送受信用の回
路に供給し、また当該通常信号送受信用の回路からの送
信信号をアンテナに供給することができる。このとき、
先の送受信共用の例と同様の理由で、第２経路に存する
経路スイッチ用ダイオードの挿入損失による受信信号の
減衰を受信回路内の増幅器等で補い、また、キャリアセ
ンス用の回路に対する電源供給を停止することによっ
て、第１経路のアイソレーションを補い実質的に高める
ことができる。

【００２６】更に、本発明を実施するに際しては、好ま
しくは、第１及び第２経路と共用ポートとの接続点に抵
抗素子を設ける。抵抗素子とその最寄りの経路スイッチ
用ダイオードとの間にＤＣカット用のコンデンサ等を設
けない限り、第１経路に係る経路スイッチ用ダイオード
のうち最も共用ポート寄りの経路スイッチ用ダイオード
にバイアス電流が流れると、抵抗素子において電圧が発
生し、この電圧は、第２経路に係る経路スイッチ用ダイ
オードのうち最も共用ポート寄りの経路スイッチ用ダイ
オードに対して、逆バイアス方向の電圧として作用す
る。従って、第２経路に係る経路スイッチ用ダイオード
のうち最も共用ポート寄りの経路スイッチ用ダイオード
によるアイソレーション効果が高まる。仮に、第１経路
に、第２経路における個数（例えば２個）より少ない個
数（例えば１個）の経路スイッチ用ダイオードをシリー
ズ配置した場合であっても、このように抵抗素子により
アイソレーション効果が高められているため、第１ポー
トと第２ポートの間のアイソレーションが良好になる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。なお、図４乃至図６に示し
た実施形態と同様の又は対応する部材については同一の
符号を付し、重複する説明を省略する。

【００２８】図１に、本発明の一実施形態に係るスイッ
チ回路の構成を示す。本実施形態においては、第１ポー
トＰＯＲＴ１と共用ポートＣＯＭとを接続する経路１を
形成／遮断するための経路スイッチ用ダイオードとして
ＰＩＮダイオードＤ１が、また、第２ポートＰＯＲＴ２
と共用ポートＣＯＭとを接続する経路２を形成／遮断す
るための経路スイッチ用ダイオードとしてＰＩＮダイオ
ードＤ２ａ及びＤ２ｂが、それぞれ設けられている。

【００２９】ダイオードＤ１のカソードはＤＣカット用
のコンデンサＣ３を介してＣＯＭに、アノードはＤＣカ
ット用のコンデンサＣ１を介してＰＯＲＴ１に、それぞ
れ接続されている。即ち、ダイオードＤ１は経路１上に
シリーズ配置されている。また、ダイオードＤ１に対し
ては、第１バイアス端子ＢＩＡＳ１、インダクタＬ１及
びコンデンサＣ４を介して図示しないバイアス制御回路
から、バイアス電圧が印加される。ダイオードＤ１のカ
ソードと、接地との間には、抵抗Ｒ３にコンデンサＣ６
を並列接続し更にそれにインダクタＬ３を直列接続した
回路が設けられている。従って、ダイオードＤ１に加わ
る実効的なバイアス電圧は、バイアス制御回路からのバ
イアス電圧だけでなく、ダイオードＤ１又はＤ２ａのバ
イアスによりこの回路に流れる電流によっても、左右さ
れる。なお、図示した回路では、図４中のＲ１に相当す
る抵抗素子を設けていないが、これは適宜設けうるもの
とする。

【００３０】ダイオードＤ２ａのカソードはコンデンサ
Ｃ３を介してＣＯＭに、アノードはダイオードＤ２ｂの
アノードに、それぞれ接続されており、またダイオード
Ｄ２ｂのカソードはＤＣカット用のコンデンサＣ２を介
してＰＯＲＴ２に接続されている。即ち、ダイオードＤ
２ａは、ＣＯＭ側から見た極性がダイオードＤ１と同じ
になるようＣＯＭ側に接続されており、かつ、ダイオー
ドＤ２ａ及びＤ２ｂは、互いに逆極性でシリーズ接続さ
れた状態で経路２上にシリーズ配置されている。また、
ダイオードＤ２ａ及びＤ２ｂのアノードに対しては、第
２バイアス端子ＢＩＡＳ２ａ、インダクタＬ２ａ及びコ
ンデンサＣ５ａを介して図示しないバイアス制御回路か
ら、バイアス電圧が印加される。先にも述べたとおり、
抵抗Ｒ３にコンデンサＣ６を並列接続し更にそれにイン
ダクタＬ３を直列接続した回路が設けられているため、
ダイオードＤ２ａに加わる実効的なバイアス電圧は、バ
イアス制御回路からのバイアス電圧だけでなく、ダイオ
ードＤ１又はＤ２ａのバイアスによりこの回路に流れる
電流によっても、左右される。また、ダイオードＤ２ｂ
のカソードに対しては、もう一つの第２バイアス端子Ｂ
ＩＡＳ２ａ、抵抗Ｒ２、インダクタＬ２ａ及びコンデン
サＣ５ａを介して図示しないバイアス制御回路から、バ
イアス電圧が印加される。なお、図示した回路では、Ｒ
２に相当する抵抗素子をＢＩＡＳ２ａに設けていない
が、これは適宜設けうるものとする。

【００３１】経路１を使用するときには、バイアス制御
回路によりＢＩＡＳ１及びＢＩＡＳ２ｂに正のバイアス
電圧を印加する一方、バイアス制御回路内でＢＩＡＳ２
ａを接地に接続する。このとき、ＢＩＡＳ１に印加され
る正電圧により、ダイオードＤ１は順バイアスされ導通
状態となるため、経路１を介した高周波信号の伝送が可
能になる。挿入損失はダイオード１個分（Ｄ１）である
ため少ない。また、このとき、ＢＩＡＳ２ａがゼロ電位
となりまたダイオードＤ１に流れるバイアス電流に応じ
抵抗Ｒ３等にて電圧が発生するため、ダイオードＤ２ａ
は逆バイアスされ非導通状態となり、かつ、ＢＩＡＳ２
ｂに印加される正電圧によりダイオードＤ２ｂが逆バイ
アスされ非導通状態となるため、経路２を介した高周波
信号の伝送は阻止される。非導通状態のダイオード２個
分（Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）であるため、アイソレーションが
良好である。

【００３２】経路２を使用するときには、バイアス制御
回路によりＢＩＡＳ２ａに正のバイアス電圧を印加する
一方、バイアス制御回路内でＢＩＡＳ１及びＢＩＡＳ２
ｂを接地に接続する。このとき、ＢＩＡＳ２ａに印加さ
れる正電圧によりダイオードＤ２ａは順バイアスされ導
通状態となり、かつ、ＢＩＡＳ２ａに印加される正電圧
及びＢＩＡＳ２ｂのゼロ電位によりダイオードＤ２ｂが
順バイアスされ導通状態となるため、経路２を介した高
周波信号の伝送が可能になる。また、このとき、ＢＩＡ
Ｓ１のゼロ電位及び抵抗Ｒ３等の電圧により、ダイオー
ドＤ１は逆バイアスされ非導通状態となるため、経路１
を介した高周波信号の伝送は阻止される。

【００３３】経路２を使用する際には、経路２上にシリ
ーズ配置されるダイオードが２個であるため、経路１を
使用する場合に比べ挿入損失がダイオード１個分多くな
り、また、経路１上にシリーズ配置されるダイオードが
１個であるため、経路１を使用する場合に比べアイソレ
ーションが不足する。しかし、増幅器等を含む回路をＰ
ＯＲＴ２側に接続することによって、挿入損失の増大分
を補うことが可能であり、また、経路２使用時に電源供
給停止可能な回路をＰＯＲＴ１側に接続することによっ
て、アイソレーションの不足分を補うことができる。ま
た、ここでいう「増幅器等を含む回路」「電源供給停止
可能な回路」は、決して特殊な回路ではないから、本実
施形態に係るスイッチ回路の用途は広い。

【００３４】第１の用途例として、図３に示した無線送
受信機を掲げることができる。例えば、本実施形態に係
る回路をスイッチ回路ＳＷ１として使用する際には、Ｐ
ＯＲＴ１をＴＸ１０側に、ＰＯＲＴ２をＲＸ１２側に、
ＣＯＭをアンテナＡＮＴ側に、それぞれ接続する。ＲＸ
１２内には、通常、受信した微弱な信号を増幅するため
の増幅器があるため、その増幅器により挿入損失を補う
ことも可能である。また、受信時にはＴＸ１０の動作を
停止させてもよく、動作を停止させれば事実上アイソレ
ーションが増大するため、アイソレーション不足分を補
うことができる。なお、本実施形態に係るスイッチ回路
をスイッチ回路ＳＷ２として用いることもできる。

【００３５】第２の用途例として、図２に示したキャリ
アセンス型無線送受信機を掲げることができる。この図
に示す無線送受信機は、例えばＥＴＣ（Electronic Tol
l Collection：自動料金収受システム）向けの送受信機
２８に、スイッチ回路ＳＷ４を介し、通常送受信用の回
路例えばアッテネータ２６と、キャリアセンス用の回路
例えば低雑音増幅器（ＬＮＡ）２４とを、接続し、更
に、両回路をスイッチ回路ＳＷ３及びＢＰＦ１４等を介
しアンテナＡＮＴに接続した構成でＥＴＣ移動局（車載
機）の無線設備を試験する試験機に使用可能である。通
常の送受信の際には、スイッチ回路ＳＷ３及びＳＷ４を
制御することによって、送受信機２８及びアンテナＡＮ
Ｔを共にアッテネータ２６側に接続し、通常の送受信に
割り込んで行うキャリア検出・監視即ちキャリアセンス
の際には、スイッチ回路ＳＷ３及びＳＷ４を制御するこ
とによって、送受信機２８及びアンテナＡＮＴを共にＬ
ＮＡ２４側に接続する。

【００３６】この用途例において、本実施形態に係る回
路をスイッチ回路ＳＷ３として使用する際には、ＰＯＲ
Ｔ１をＬＮＡ２４側に、ＰＯＲＴ２をアッテネータ２６
側に、ＣＯＭをアンテナＡＮＴ側に、それぞれ接続す
る。即ち、キャリアセンス時には、微弱なキャリアをも
検出できるようにするため、挿入損失が比較的少ない経
路１を用いる。経路２側のアイソレーションが良好であ
るため、キャリアセンス中に受信した信号の漏れによる
送受信機２８の不正常な応答・動作を防ぐにも好都合で
ある。また、通常の送受信時例えばＥＴＣ車載機の無線
設備を試験する際は、既存のＥＴＣ送受信機に比べ、送
信電力が１０ｄＢ程度低いこと、受信感度も１０ｄＢ程
度低くて問題がないことから、経路２を使用する。経路
２使用時における経路１側への漏れについては、通常送
受信時にＬＮＡ２４への電源供給を断つようにすれば、
充分なポート間アイソレーションを実現できる。なお、
本実施形態に係るスイッチ回路をスイッチ回路ＳＷ４と
して用いることもできる。

【００３７】このように、本実施形態によれば、ダイオ
ードＤ２ａ及びＤ２ｂを互いに逆極性でシリーズ接続し
た回路を経路２上にシリーズ配置し、また、ダイオード
Ｄ１とダイオードＤ２ａとをＣＯＭから見て同極性とな
るよう配置・接続したため、バイアス用の電源は正電源
のみでよく、電源回路の構成の簡素化その他の効果が得
られる。また、経路１使用時には経路１における低挿入
損失という効果が、経路２使用時には経路２上のダイオ
ードによる良好なアイソレーションという効果が、それ
ぞれ得られる。経路２使用時における経路１の挿入損失
及び経路１使用時におけるポート間アイソレーションに
ついては、先に用途例を示して述べたとおり、本実施形
態では問題にならない。そして、シャント回路を用いる
場合と異なりアイソレーション用のλ／４線路例えばマ
イクロストリップラインによるλ／４線路は不要で、従
って主としてチップ部品のみにより実現することができ
るため、基板専有面積を狭くすることができる。このよ
うにして、本実施形態では、ポート間のアイソレーショ
ンが高く、更にバイアス電源として正負のうちいずれか
一方を使用するのみでよいスイッチ回路であって、小型
・低価格化に適する回路を、実現している。抵抗Ｒ３に
て発生する電圧による逆バイアス効果、ひいては良好な
非導通状態の確保という効果も得られる。

【００３８】なお、本実施形態では、経路２上にシリー
ズ配置された経路スイッチ用ダイオードは２個である
が、より多くの個数であってもよい。この点について
は、経路１でも同様である。但し、回路構成の簡素化・
小型低価格化のためには、本実施形態のような個数設定
及び回路接続が望ましい。また、ダイオードの極性を変
え、バイアス電源として負のバイアス電源のみを用いる
形態でも、本発明を実施できる。正負いずれかの電源の
みでよい、という効果については、経路１上に２個以上
の経路スイッチ用ダイオードを逆極性シリーズ接続して
シリーズ配置した場合にも、得ることができる。更に、
以上説明した実施形態では、高周波向けのスイッチング
素子として広く用いられているＰＩＮダイオードを想定
したが、本発明は、ＰＩＮダイオード以外のダイオード
をスイッチング素子として用いて実施することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るスイッチ回路の構
成を示す回路図である。

【図２】 本実施形態の用途例の一つを示すブロック図
である。

【図３】 本実施形態の用途例の他の一つを示すブロッ
ク図である。

【図４】 第１の従来技術に係るスイッチ回路の構成を
示す回路図である。

【図５】 第２の従来技術に係るスイッチ回路の構成を
示す回路図である。

【図６】 第３の従来技術に係るスイッチ回路の構成を
示す回路図である。

【符号の説明】

Ｄ１，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ ＰＩＮダイオード、Ｒ３ 抵
抗、ＰＯＲＴ１ 第１ポート、ＰＯＲＴ２ 第２ポー
ト、ＣＯＭ 共用ポート、ＢＩＡＳ１ 第１バイアス端
子、ＢＩＡＳ２ａ，ＢＩＡＳ２ｂ 第２バイアス端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 義則 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日本 無線株式会社内 Ｆターム(参考） 5K011 BA04 DA22 DA25 JA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ポートと共用ポートとを接続する第
   １経路と、第２ポートと共用ポートとを接続する第２経
   路と、第１及び第２経路それぞれにシリーズ配置された
   経路スイッチ用ダイオードと、を備え、各ダイオードに
   対するバイアス制御によって第１及び第２経路を選択的
   に導通させるスイッチ回路において、 第１及び第２経路のうち少なくとも一方には、そのアノ
   ード同士又はカソード同士が接続されるよう複数個の経
   路スイッチ用ダイオードを互いにシリーズ接続して、シ
   リーズ配置し、 第１経路上に存する経路スイッチ用ダイオードのうち最
   も共用ポート寄りのものと、第２経路上に存する経路ス
   イッチ用ダイオードのうち最も共用ポート寄りのもの
   を、共用ポートに対して同極性で接続したことを特徴と
   するスイッチ回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスイッチ回路において、 第１及び第２経路と共用ポートとの接続点に抵抗素子を
   設け、 この抵抗素子が、第１経路に係る経路スイッチ用ダイオ
   ードのうち最も共用ポート寄りの経路スイッチ用ダイオ
   ードに流れるバイアス電流に応じ、第２経路に係る経路
   スイッチ用ダイオードのうち最も共用ポート寄りの経路
   スイッチ用ダイオードに対して、逆バイアス方向の電圧
   を発生させ印加することを特徴とするスイッチ回路。
3. 【請求項３】 請求項２記載のスイッチ回路において、 第２経路については、第１経路上に設けた経路スイッチ
   用ダイオードより多い個数の経路スイッチ用ダイオード
   を、そのアノード同士又はカソード同士が接続されるよ
   う互いにシリーズ接続して、複数個設けたことを特徴と
   するスイッチ回路。
4. 【請求項４】 請求項３記載のスイッチ回路において、 第１経路における経路スイッチ用ダイオードの個数が１
   個であり、第２経路における経路スイッチ用ダイオード
   の個数が２個以上であることを特徴とするスイッチ回
   路。
5. 【請求項５】 アンテナを送受信共用する無線通信装置
   にて請求項３又は４記載のスイッチ回路を使用する方法
   であって、 第１、第２及び共用ポートをそれぞれ送信回路、受信回
   路及びアンテナに接続しておき、 送信回路からの送信信号をアンテナに供給する際には、
   第１経路に係る経路スイッチ用ダイオードを順バイア
   ス、第２経路に係る経路スイッチ用ダイオードを逆バイ
   アスし、 アンテナによる受信信号を受信回路に供給する際には、
   送信回路に対する電源供給を停止する一方、第１経路に
   係る経路スイッチ用ダイオードを逆バイアス、第２経路
   に係る経路スイッチ用ダイオードを順バイアスすること
   を特徴とする方法。
6. 【請求項６】 通常の信号送受信に加えてキャリアセン
   ス機能を有する無線通信装置にて請求項３又は４記載の
   スイッチ回路を使用する方法であって、 第１、第２及び共用ポートをそれぞれキャリアセンス用
   の回路、通常時信号送受信用の回路及びアンテナに接続
   しておき、 アンテナを用いてキャリアセンスを行う際には、第１経
   路に係る経路スイッチ用ダイオードを順バイアス、第２
   経路に係る経路スイッチ用ダイオードを逆バイアスし、 アンテナを用いて通常時信号送受信を行う際には、キャ
   リアセンス用の回路に対する電源供給を停止する一方、
   第１経路に係る経路スイッチ用ダイオードを逆バイア
   ス、第２経路に係る経路スイッチ用ダイオードを順バイ
   アスすることを特徴とする使用方法。