JP2003198418A - 高周波スイッチ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気特性を劣化させることなく、小型化が可
能な高周波スイッチ回路を実現する。 【解決手段】高周波スイッチ回路１で送信ラインに挿入
される第１のスイッチングダイオードに接続される共振
回路をＬ、Ｃによる直列共振回路と並列共振回路を組み
合わせた回路にすることによって、送信信号周波数領域
でハイインピーダンスにして損失を減らすと共に、高調
波帯域での損失を減らすことにより、通常必要とされる
ローパスフィルタを不要とする。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、高周波スイッチ回
路に関し、特に移動体通信装置のアンテナに接続する信
号の切り替えを行うために用いられる高周波スイッチ回
路に関する。 【０００２】 【従来の技術】高周波スイッチ回路は図５に示すように
移動体通信装置などに於いて、送信回路ＴＸとアンテナ
ＡＮＴとの接続及び受信回路ＲＸとアンテナＡＮＴとの
接続を切り替えるために用いられる。図３は、従来の高
周波スイッチ回路１１の一例を示す電気回路図である。
ＡＮＴ端子にはコンデンサＣ１１が接続されている。こ
のコンデンサＣ１１の他端には伝送線路１２が接続され
結合コンデンサＣ１２を経て受信端子ＲＸに接続され
る。この伝送線路１２は、この高周波スイッチが制御す
る送信信号の中心周波数λに対して１／４λの電気長を
有する。さらに伝送線路１２と結合コンデンサＣ１２の
中点には第２のダイオードＤ１２のカソードが接続して
いる。第２のダイオードＤ１２のアノードは抵抗Ｒ１１
を経由して電圧制御端子Ｖｃに接続している。また、同
時に第２のダイオードＤ１２のアノードはコンデンサＣ
１３を介して接地されている。 【０００３】コンデンサＣ１１と伝送線路１２の中間に
第１のダイオードＤ１１のアノードが繋がっており、第
１のダイオードＤ１１のカソードはコンデンサＣ１４を
経由して送信端子ＴＸに接続している。また、第１のダ
イオードＤ１１のカソードはコイルＬ１１を通じて接地
されている。 【０００４】ここで、コンデンサＣ１、Ｃ１２、Ｃ１４
は直流成分カットのバイパスコンデンサであり、例え
ば、電圧制御端子Ｖｃから供給された送受信切り替え信
号(制御電流)が、送信回路ＴＸ、受信回路ＲＸ、アンテ
ナ回路ＡＮＴに漏れることを防止するものであり、コン
デンサC１３は、電圧制御端子Ｖｃから供給された制御
電流が第１のダイオードＤ１１、及び第２のダイオード
Ｄ１２を介さずにグランドに漏れることを防止するもの
である。 【０００５】上述の高周波スイッチ回路１１において、
送信動作する場合、電圧制御端子Ｖｃに正の電圧が与え
られる。この制御電流は、第１のダイオードＤ１１、伝
送線路１２、および第２のダイオードＤ１２に順バイア
スがかかる。そして、第２のダイオードＤ１２および第
１のダイオードＤ１１がＯＮ状態となる。 【０００６】第１のダイオードＤ１１がＯＮ状態となる
ことにより、送信回路ＴＸからの送信信号がアンテナＡ
ＮＴに送信される。また、伝送線路１２の一端は、第２
のダイオードＤ１２を介して接地され、送信信号に対し
て１／４波長の長さに設定しておくことにより、伝送線
路１２が送信信号の周波数に対してショートスタブとし
て動作してインピーダンスが無限大となるため、受信回
路ＲＸには伝達されない。 【０００７】また、高周波スイッチ回路１１において、
受信動作する場合、制御端子Ｖｃに電圧を印加しない。
即ち、第１のダイオードＤ１１および第２のダイオード
Ｄ１２はＯＦＦ状態となる。 【０００８】そのため、アンテナＡＮＴから受信信号は
伝送線路１２を介して受信回路ＲＸに伝達され、送信回
路ＴＸ側には伝達されない。ここで、コイルＬ１１は高
周波遮断回路であり、この高周波スイッチ回路が制御す
る送信信号の中心周波数に共振点がある。また、コイル
素子Ｌ１１はこの高周波スイッチ回路が制御する送信信
号の中心周波数λに対して１／４λの電気長を有する伝
送線路であっても良い。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記高
周波スイッチ回路に於いて、アンテナＡＮＴから受信端
子ＲＸへ、また送信端子ＴＸからアンテナＡＮＴへ、信
号を損失なく伝送するには高周波遮断回路であるコイル
素子Ｌ１１によりグランドへ流れないようするため、コ
イル素子Ｌ１１は送信周波数の信号波の使用帯域でハイ
インピーダンスとなるように設計しなければならない。
このコイルＬ１１は高周波部品として形成する場合には
基板上か又は基板の内層に伝送線路として形成する。こ
の伝送線路をハイインピーダンス化するためには導体の
物理的長さを長くしなければならず、これが高周波スイ
ッチの小型化の妨げになっていた。 【００１０】また、高周波スイッチ回路の送信回路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、３倍
波などを減衰させるためには図４に示すようなローパス
フィルタ(ＬＰＦ)などが必要であった。ところが、この
ローパスフィルタ(ＬＰＦ)は構成素子数が多く、小型化
に不利なうえ、高周波スイッチ回路の挿入損失も大きく
してしまうという問題点があった。 【００１１】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は小型化が可能な高周波スイッチ
を提供することである。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、アンテナが接
続されるアンテナ端子と、送信回路が接続される送信端
子と、受信回路が接続される受信端子と、前記アンテナ
端子と前記送信端子との間に接続され、前記アンテナ端
子側にアノードが接続され、前記送信端子側にカソード
が接続されている第１のスイッチングダイオードと、前
記受信端子と前記アンテナ端子との間に接続される伝送
線路と、伝送線路の前記受信端子側端部とグランド電極
との間に接続される第２のスイッチングダイオードと、
前記第１のスイッチングダイオードのカソードと接地と
の間に配置した高周波遮断回路と、前記第２のスイッチ
ングダイオードのアノードに形成され、前記第１及び第
２のスイッチングダイオードのオン・オフの制御を行う
制御信号が供給される制御端子とをから成る高周波スイ
ッチ回路であって、前記高周波遮断回路は、第１のイン
ダクタンスと容量成分を直列に接続したＬＣ共振回路
と、該ＬＣ直列共振回路の前記容量成分と並列に第２の
インダクタンスを接続した第２のＬＣ共振回路から構成
されていることを特徴とする高周波スイッチ回路であ
る。 【作用】本発明の高周波スイッチ回路によると、高周波
遮断回路であるＬ１１は送信信号の信号波の通過帯域で
はハイインピーダンスでなければならないが、それ以外
の帯域ではローインピーダンスであることが必要であ
る。そこで、前記高周波遮断回路を第１のインダクタン
スと容量成分を直列に接続した第１のＬＣ共振回路と第
１のＬＣ直列共振回路の容量成分と並列に第２のインダ
クタンスを接続した第２のＬＣ共振回路から構成したこ
とによって、送信信号の信号波の通過帯域ではハイイン
ピーダンスであるが、それ以外の帯域ではローインピー
ダンスであるようにすることが出来る。特に、第２のＬ
Ｃ共振回路の共振点を送信周波数の信号波(基本波)の２
倍波、３倍波などにもってくることによって、図３に示
すようなローパスフィルタ(ＬＰＦ)などを必要としなく
なった。これによって高周波スイッチ回路を小型化する
ことが可能となった。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。 【００１４】図１は本発明の高周波スイッチの実施の一
例を示す電気回路図である。この高周波スイッチ回路１
は、デジタル携帯電話、移動体通信機を構成するアンテ
ナ、受信回路、送信回路に接続されるものである。図１
において、端子ＴＸに送信回路が接続され、端子ＡＮＴ
にアンテナが接続され、端子ＲＸに受信回路が接続され
る。尚、便宜上、アンテナについてはアンテナＡＮＴ
を、受信回路について受信回路ＲＸ、送信回路について
は送信回路ＴＸと付す。 【００１５】送信回路ＴＸは、コンデンサＣ４を介し
て、第１のダイオードＤ１のカソードに接続され、ま
た、第１のダイオードＤ１のアノードからアンテナＡＮ
Ｔに接続されている。アンテナＡＮＴは、伝送線路２、
コンデンサＣ２を介して受信回路ＲＸに接続されてい
る。この経路が所定周波数の送信信号、所定周波数の受
信信号の経路となる。 【００１６】尚、ＧＳＭ通信方式では、送信信号の周波
数帯域は８８０〜９１５ＭＨｚであり、受信信号の周波
数帯域は９２０〜９６０ＭＨｚである。 【００１７】また、送受信の切り換え制御を行う第２の
ダイオードＤ２は、アンテナＡＮＴよりも受信回路ＲＸ
側に設けられている。具体的には、伝送線路２とコンデ
ンサＣ２との間の接続点に、第２のダイオードＤ２のカ
ソードが接続されており、第２のダイオードＤ２のアノ
ードは、コンデンサＣ３を介して接地されている。そし
て、第２のダイオードＤ２のアノード端には抵抗Ｒ１を
介して電圧制御端子Ｖｃが設けられている。 【００１８】また、アンテナＡＮＴ端子には、送受信信
号のカップリングコンデンサＣ１が設けれている。ま
た、第１のダイオードＤ１のカソードは、第１のインダ
クタ素子Ｌ１を介して、接地されている。 【００１９】ここで、第１のインダクタ素子Ｌ１は、各
々の高周波の送受信信号が漏れることを防止する制限イ
ンダクタンス成分を形成するものであり、例えば、交流
遮断用インダクタンス成分は３０ｎＨ以上の値が必要と
なる。コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ４は、電圧制御端子Ｖ
ｃから供給された制御電流が、抵抗Ｒ１、第２のダイオ
ードＤ２、伝送線路２、第１のダイオードＤ１、第１の
インダクタ素子Ｌ１に印加されるように、直流成分遮断
用のバイパスコンデンサであり、さらに、抵抗Ｒ１は、
上述の制御電流を所定値に決定する抵抗である。 【００２０】上述の回路において、第２のダイオードＤ
２には、第２のダイオードＤ２のＯＮ状態で生じるイン
ダクタンス成分とともに直列共振回路を構成する容量成
分であるコンデンサＣ３が接続されていることである。 【００２１】このコンデンサＣ３は、第２のダイオード
Ｄ２がＯＮ状態で生じるインダクタンス成分を考慮し
て、このコンデンサＣ３の容量成分が送信信号の周波数
（例えば、ＧＳＭで周波数帯域は８８０〜９１５ＭＨｚ
に対してインピーダンス無限大となるような反共振周波
数（共振周波数）となるように設定する。 【００２２】このような構成の高周波スイッチ回路１に
おいて、送信回路ＴＸからアンテナＡＮＴに送信信号を
送る場合に（送信動作）には、電圧制御端子Ｖｃに正の
電圧を印加する。また、アンテナＡＮＴから受信回路Ｒ
Ｘに受信信号を送る場合（受信動作）には、電圧制御端
子Ｖｃに電圧を印加しない、または、負の電圧を印加す
る。 【００２３】上述の送信動作（制御端子Ｖｃに正の電圧
を印加）において、直流成分制限用コンデンサＣ１、Ｃ
２、Ｃ３、Ｃ４が存在するために、電圧制御端子Ｖｃか
ら供給された電圧は、抵抗Ｒ１、第２のダイオードＤ
２、伝送線路２、第１のダイオードＤ１、接地電位間に
安定的に印加される。即ち、その電圧は、第１のダイオ
ードＤ１、第２のダイオードＤ２に対して順バイアスと
なり、第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２
はＯＮ状態となる。 【００２４】上述のように、送信時においては、送信信
号はアンテナＡＮＴから受信回路ＲＸとの間の伝送線路
２及びＯＮ状態の第２のダイオードＤ２に発生するイン
ダクタンス成分及びコンデンサＣ３の容量成分との共振
回路が存在するため、この送信信号は受信回路ＲＸや接
地電位に漏れることはない。 【００２５】上述の送信信号に対して、コンデンサＣ２
とＯＮ状態の第２のダイオ一ドＤ２が直列共振になるよ
うにコンデンサＣ２の定数が定められる。このコンデン
サＣ２は、電圧制御端子Ｖｃより入力された高周波雑音
をグランドに逃がし、高周波雑音がアンテナ端子ＡＮ
Ｔ、送信回路ＴＸ及び受信仰路ＲＸに漏れないような機
能をもっている。 【００２６】また、受信時（制御電流がＯＦＦ状態また
は負の逆バイアス電圧）では、第１及び第２のダイオー
ドＤ１、Ｄ２がＯＦＦ状態となる。従って、アンテナＡ
ＮＴから受信された受信信号は、送信回路ＴＸ側に流れ
ることがない。また、受信回路ＲＸ側においては、伝送
線路２は単なる伝送路として動作することになる。そし
て、伝送線路２の端には接地電位に漏れることはない。 【００２７】以上のように、本発明では、電圧制御端子
Ｖｃは、アンテナＡＮＴと受信回路ＲＸとの間の受信回
路ＲＸ回路側で、伝送線路２の一端に接続された第２の
ダイオードＤ２に配置されている。そして、第２のダイ
オードＤ２のカソード側に接続されたコンデンサＣ２
は、バイアス電圧が第２のダイオードＤ２及び第１のダ
イオードＤ１に順バイアスとなるように直流成分を制限
するコンデンサであり、且つ、電圧制御端子Ｖｃに加わ
る高周波ノイズを接地電位に逃がすためのコンデンサで
あり、さらに、第２のダイオードＤ２がＯＮ状態におい
て伝送線路２を完全にショートスタブとして動作させる
ための第２のダイオードＤ２とともに直列共振を構成す
るコンデンサである。 【００２８】従って、以上のように、コンデンサＣ２は
複数の機能を有しているため、機能の向上、即ち、高周
波ノイズ対策及び送信時の伝送線路２の完全なショート
スタブ動作が達成されると同時に、回路全体のコンデン
サの数を減少させることができる。 【００２９】尚、第１のインダクタンス素子Ｌ１及び第
２のインダクタンス素子Ｌ２は、送信回路ＴＸ側の信号
ラインと接地電位との間を、高インピ一ダンス状態に保
ち、送信信号が接地電位に流れることを防止するために
用いられている。 【００３０】本発明は、前記第１のインダクタンス素子
Ｌ１及び第２のインダクタンス素子Ｌ２の機能を高めよ
うとするものであり、第１のインダクタンス素子Ｌ１と
第２のインダクタンス素子Ｌ２を合成したインダクタン
スが送信周波数の中心周波数で共振しハイインピーダン
スとなるようにした。また、第１のインダクタンス素子
Ｌ２とコンデンサＣ５とで形成される第１のＬＣ共振回
路の共振周波数が略送信周波数の２倍の周波数になるよ
うに設定し、その周波数でローインピーダンスになるた
め、送信信号の高調波信号が接地電位に流れるようにし
た。 【００３１】したがって、送信信号の高調波信号を減衰
させる機能を有しているため、従来必要としていたロー
パスフィルタ(ＬＰＦ)が必要なくなる。 【００３２】すなわち、送受信回路を、プリント基板上
に高密度に配置した場合でも、高周波ノイズによって動
作が不安定になることがなく、また、部品点数の削減に
よって、高密度実装且つ小型な回路構成を達成すること
が出来る。 【００３３】図１では、第１のインダクタンス素子、第
２のインダクタンス素子として、送信周波数から求まる
共振周波数、２倍の共振周波数に基づいて、コイル素子
を用いている。 【００３４】これに対して、図２では、1つのインダク
タ導体膜を所定長さの第1のインダクタンス成分と、第2
のインダクタンス成分とに分割して、この分割点にコン
デンサＣ5を接続した構造である。このように、第1のイ
ンダクタンス素子L1、第2のインダクタンス素子が、1つ
のインダクタンス導体膜で構成できるため、回路全体の
小型化が可能となる。 【００３５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高周波
遮断回路を第1のインダクタンスと容量成分(コンデンサ
Ｃ５)を直列に接続した第１のＬＣ共振回路と第１のＬ
Ｃ直列共振回路の容量成分と並列に第2のインダクタン
スＬ２を接続した第２のＬＣ共振回路から構成したこと
によって、通過帯域ではハイインピーダンスであるが、
それ以外の帯域ではローインピーダンスであるようにす
ることが出来る。特に、第２のＬＣ共振回路の共振点を
送信周波数の信号波(基本波)の２倍波、３倍波などにも
ってくることによって、送信端子側にローパスフィルタ
(ＬＰＦ)などを必要としなくなった。これによって高周
波スイッチ回路を小型化することが可能となった。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の高周波スイッチ部品の回路図である。 【図２】本発明の他の高周波スイッチ部品の回路図であ
る。 【図３】従来の高周波スイッチ部品の回路図である。 【図４】従来の第２の高周波スイッチ部品の回路図であ
る。 【図５】高周波スイッチ部品の概念図である。 【符号の説明】 ＡＮＴ アンテナ端子 ＴＸ 送信端子 ＲＸ 受信端子 Ｖｃ 電圧制御端子 Ｄ１ 第１のスイッチングダイオード Ｄ２ 第２のスイッチングダイオード ２ 伝送線路 ＬＰＦ．ローパスフィルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】アンテナが接続されるアンテナ端子と、送
   信回路が接続される送信端子と、受信回路が接続される
   受信端子と、前記アンテナ端子と前記送信端子との間に
   接続され、前記アンテナ端子側にアノードが接続されて
   いる第１のスイッチングダイオードと、前記受信端子と
   前記アンテナ端子との間に接続される伝送線路と、前記
   伝送線路の前記受信端子側端部とグランド電位との間に
   接続される第２のスイッチングダイオードと、前記第１
   のスイッチングダイオードのカソードとグランド電位と
   の間に配置した高周波遮断回路と、前記第２のスイッチ
   ングダイオードのアノード形成され、前記第１及び第２
   のスイッチングダイオードのオン・オフの制御を行う制
   御信号が供給される制御端子とから成る高周波スイッチ
   回路であって、 前記高周波遮断回路は、第１のインダクタンスと容量成
   分を直列に接続したＬＣ共振回路と、該ＬＣ直列共振回
   路の前記容量成分と並列に第２のインダクタンスを接続
   した第２のＬＣ共振回路から構成されていることを特徴
   とする高周波スイッチ回路。