JP2003298304A - 高周波スイッチ - Google Patents

高周波スイッチ

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JP2003298304A JP2002102653A JP2002102653A JP2003298304A JP 2003298304 A JP2003298304 A JP 2003298304A JP 2002102653 A JP2002102653 A JP 2002102653A JP 2002102653 A JP2002102653 A JP 2002102653A JP 2003298304 A JP2003298304 A JP 2003298304A
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茂 釼持
Mitsuhiro Watanabe
光弘 渡辺
Keisuke Fukamachi
啓介 深町
Hiroyuki Tadai
裕之 但井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の周波数帯の信号を取り扱う高周波スイ
ッチモジュール等の高周波回路に好適な高周波スイッチ
を提供する。 【解決手段】 複数の異なる送受信系の送信回路と受信
回路を切り替える高周波スイッチであって、当該高周波
スイッチは、前記送受信系の送受信信号の入出力端と、
第1及び第2の送受信系の送信回路からの送信信号が入
力する入力端と、第1の送受信系の受信信号を受信回路
へ出力する第1の出力端と、第2の送受信系の受信信号
を受信回路へ出力する第2の出力端と、前記入出力端と
第1の出力端との間に配置される第1の伝送線路と、そ
の後段に配置される第1の帯域通過フィルタと、前記第
1の伝送線路の出力端とアース間に配置する電圧によっ
て駆動するスイッチング素子と、前記入出力端と第2の
出力端との間に配置される第2の伝送線路と、その後段
に配置される第2の帯域通過フィルタとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の異なる通信方
式を使用できる複数通信方式の無線機に用いられる高周
波スイッチおよびこれを用いた高周波スイッチモジュー
ルに関する。
【0002】
【従来の技術】携帯無線のシステムは、たとえば、主に
欧州で盛んなGSM(GlobalSystem fo
r Mobile Communications)方
式、DCS1800(Digital Cellula
r System 1800)方式、米国で盛んなPC
S(Personal Communications
Services)方式、日本で採用されているPD
C(PersonalDigital Cellula
r)方式などの様々なシステムがあるが、昨今の携帯電
話の急激な普及にともない、特に先進国の主要な大都市
部においては各システムに割り当てられた周波数帯では
システム利用者を賄い切れず、接続が困難であったり、
通話途中で接続が切断するなどの問題が生じている。そ
こで、前記利用者が複数のシステムを利用出来るように
して、実質的に利用可能な周波数の増加を計り、さらに
サービス区域の拡充や各システムの通信インフラの有効
活用することが提唱されている。しかしながら、複数の
システムを利用したい場合には、各システムに対応した
携帯機を必要な分だけ持たねばならず、従来1台で複数
のシステムを通信できる小型軽量の携帯機がなかった。
単純に、1台の携帯機で複数のシステムを利用可能とす
るには、システム毎の部品を用いて携帯機を構成すれば
よいが、信号の送信系においては、例えば希望の送信周
波数の送信信号を通過させるフィルタ、送受信回路を切
り替える高周波スイッチや送受信信号を入放射するアン
テナ、また信号の受信系では、前記高周波スイッチを通
過した受信信号の希望の周波数を通過させるフィルタ等
の高周波回路部品がシステム毎に必要となる。このため
携帯機が高価になるとともに、体積・重量も増加してし
まい携帯用としては不適であって、一台で複数のシステ
ムを利用可能な携帯機を実現するには複数のシステムの
周波数構成を満たし、かつ小型で複合機能化した高周波
回路部品が必須となる。
【0003】このような高周波回路部品として、高周波
スイッチを用いて複数のシステムの送信回路と受信回路
を切り換える高周波スイッチモジュールがある。本発明
者等は特開平11−225089号、特開平11−31
3003号で、2つの送受信系の受信回路と送信回路を
切り替える小型かつ高性能の高周波スイッチモジュール
を提案している。これらの高周波スイッチモジュール
は、異なる通過帯域を備えたフィルタを組み合わせて構
成する分波回路と、前記分波回路に接続し前記2つの送
受信系の受信回路と送信回路を切り替える2つのスイッ
チ回路を主構成としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記高周波スイッチモ
ジュールはその実施例に記載されているように、例え
ば、第1の送受信系としてGSM、第2の送受信系とし
てDCS1800が選択され、第2の送受信系の周波数
は第1の送受信系のおおよそ2倍と、その周波数帯域が
重複しない場合には高周波スイッチモジュールとして非
常に優れた機能を発揮するものであるが、第1、第2の
送受信系として一部周波数帯域が重複するDCS180
0、PCS等の受信回路と送信回路を切り替える場合に
は、分波回路で第1、第2の送受信系が分波できないた
め、前記高周波スイッチモジュールを使用するのは困難
であった。そこで本発明は、一台で複数のシステムを利
用可能な携帯機に用いる高周波回路部品として、高周波
スイッチを用いて複数のシステムの送信回路と受信回路
を切り換えることが可能な高周波スイッチモジュールを
提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の異なる
送受信系の送信回路と受信回路を切り替える高周波スイ
ッチであって、当該高周波スイッチは、前記送受信系の
送受信信号の入出力端と、第1及び第2の送受信系の送
信回路からの送信信号が入力する入力端と、第1の送受
信系の受信信号を受信回路へ出力する第1の出力端と、
第2の送受信系の受信信号を受信回路へ出力する第2の
出力端と、前記入出力端と第1の出力端との間に配置さ
れる第1の伝送線路と、その後段に配置される第1の帯
域通過フィルタと、前記第1の伝送線路の出力端とアー
ス間に配置する電圧によって駆動するスイッチング素子
と、前記入出力端と第2の出力端との間に配置される第
2の伝送線路と、その後段に配置される第2の帯域通過
フィルタとを有する高周波スイッチである。本発明にお
いて、前記スイッチング素子はダイオードあるいはトラ
ンジスタであるのが好ましい。また本発明の高周波スイ
ッチは、前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路とが
接続する接続端と、前記入出力端と第1及び第2の送受
信系の入力端との間に配置されるスイッチング素子と、
当該スイッチング素子の他端とアースとの間に配置され
る第3の伝送線路と、前記入出力端と前記接続端との間
に配置される第4の伝送線路と、前記接続端とアースと
の間に配置するスイッチング素子と、当該スイッチング
素子の他端とアースとの間に設けられるコンデンサとを
有するように構成するのが好ましい。そして、前記第1
の伝送線路の線路長を、第2の帯域通過フィルタの通過
帯域周波数において入出力端側から第1の出力端をみた
インピーダンスが略開放となるようになし、かつ、第2
の伝送線路の線路長を、第1の帯域通過フィルタの通過
帯域周波数において入出力端側から第2の出力端をみた
インピーダンスが略開放となるように構成される。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る高周波スイ
ッチの一実施例の等価回路図である。この高周波スイッ
チは、2つの送受信系を取り扱い、第1及び第2の送受
信系の送信回路TX1と第1の送受信系の受信回路RX
1と第2の送受信系の受信回路RX2を切り替えるもの
である。尚、説明の簡略化と具体化のため2つの送受信
系として、第1の信号周波数帯をDCS1800(送信
周波数:1710〜1785MHz 受信周波数:18
05〜1880MHz)、第2の信号周波数帯をPCS
(送信周波数:1850〜1910MHz 受信周波
数:1930〜1990MHz)とし、帯域通過フィル
タを弾性表面波フィルタとして以下説明する。図1にお
いて、DCS1800/PCSの送受信信号の入出力端
IP1を挟んで右側で破線で囲んだ回路は、DCS18
00とPCSの受信信号を分波する分波回路として機能
する。この分波回路は、PCSの受信周波数帯域で線路
長が略λ/4となるように構成された第1の伝送線路1
と、DCS1800の受信周波数帯域で線路長が略λ/
4となるように構成された第2の伝送線路2と、第1の
帯域通過フィルタ20と、第2の帯域通過フィルタ21
を有している。第1の帯域通過フィルタ20は、DCS
1800の受信周波数帯域を通過帯域としてシステム上
必要な減衰特性を有し、その入力側から見たインピーダ
ンス特性は、DCS1800の送信周波数帯域及び周波
数帯域はPCSの送受信周波数帯域で略ショートの状態
となっている。他方、第2の帯域通過フィルタ21のイ
ンピーダンス特性は、PCSの受信周波数帯域を通過帯
域としてシステム上必要な減衰特性を有すると共に、そ
の入力側から見たインピーダンス特性はDCS1800
の送受信周波数帯域及びPCSの送信周波数帯域で略シ
ョートの状態となっている。前記第1の帯域通過フィル
タ20の前段に第1の伝送線路1を設けて、DCSの送
信周波数帯域及びPCSの送受信周波数帯域で、接続端
IP2から第1の受信回路RX1をみたインピーダンス
特性が略開放の状態となるようにし、また第2の帯域通
過フィルタ21の前段にも第2の伝送線路2を設けDC
S1800の送受信周波数帯域及びPCSの送信周波数
帯域で、前記接続端IP2から第2の受信端RX2をみ
たインピーダンス特性が略開放の状態となるようにして
いる。ここで、前記第1の伝送線路1と第2の伝送線路
2は位相器として機能する。上記において帯域通過フィ
ルタ(弾性表面波フィルタ)のインピーダンス特性につ
いて述べたが、不平衡入力平衡出力型の弾性表面波フィ
ルタ等、弾性表面波フィルタの種類によっては通過させ
るべき送受信系以外の送受信系で略ショートの状態とな
らない場合もある。この場合には、帯域通過フィルタの
前段に配置される伝送線路の線路長さをλ/4の長さか
ら、長くまたは短く適宜構成すれば良い。更に第1の出
力端側にカソードが接続され、そのアノード側にコンデ
ンサ44を介してアースと接続するダイオード30を配
置している。またコンデンサ44とダイオード30との
間にコントロール回路VC1が接続される。前記ダイオ
ード30と並列にチョークコイルとして機能する第5の
伝送線路5が配置される。前記入出力端IP1と接続端
IP2との間には第4の伝送線路4が配置され、前記第
4の伝送線路4の接続端IP2側とアースとの間にダイ
オード32が配置されコンデンサ43を介して接地され
る。またコンデンサ43とダイオード32との間にコン
トロール回路VC2が接続される。また、入出力端IP
1を挟んで左側の回路は、DCS1800及びPCSの
送信信号を扱う回路であって、前記入出力端IP1とD
CS1800/PCSの送受信系の入力端TX1との間
に配置され、アノードが入出力端IP1と接続するダイ
オードと、アースとの間に設けられ、チョークコイルと
して機能する第3の伝送線路3とを備えている。また、
入出力端IP1とアンテナANTの間、入力端TX1と
入出力端IP1の間、入出力端IP1と接続端IP2の
間には、それぞれDCカット用のコンデンサ40、4
1、42を配置している。
【0007】以下に前記高周波スイッチ回路の動作につ
いて説明する。 DCS1800/PCS送信モード 第1及び第2の送受信系の送信回路TX1とアンテナA
NTとを接続する場合、コントロール回路VC2から正
の電圧が与えられ、この正の電圧がダイオード31、3
2を含む回路に印加され、ダイオード31,32がON
状態となる。また、コンデンサ40、41、42により
直流分がカットされる。ダイオード31がON状態とな
ることにより、第1及び第2の送信回路TX1と入出力
端IP1間のインピーダンスが低くなる。また、ON状
態となったダイオード32及びコンデンサ43によっ
て、第4の伝送線路4が高周波的に接地されることによ
り共振して、入出力端IP1から接続端IP2を見たイ
ンピーダンスが非常に大きくなる。さらに本発明では、
前記分波回路の第1の出力端101側にカソードを接続
し、そのアノード側にコンデンサ44を介してアースと
接続するダイオード30を配置し、コンデンサ44とダ
イオード30との間に設けられたコントロール回路VC
1から正の電圧が与えられる。この正の電圧がダイオー
ド30を含む回路に印加され、ダイオード31がON状
態となる。また、コンデンサ42、44、通過帯域フィ
ルタ20,21により直流分がカットされる。ダイオー
ド30がON状態となることにより、ダイオード30及
びコンデンサ44によって、第1の伝送線路1が高周波
的に接地されることにより共振して、接続端IP2から
第1の受信回路RX1を見たインピーダンスが非常に大
きくなる。また、前記の様に第1及び第2の送受信系の
送信周波数帯域で入出力端IP1から第2の受信回路R
X2を見たインピーダンスは大きい。このため、このた
め、DCS1800とPCSのようにDCS1800の
受信周波数(DCS1800:1805〜1880MH
z)とPCSの送信周波数(PCS:1850〜191
0MHz)の一部が重複する場合であっても、第1及び
第2の送受信系の送信回路TX1から第1及び第2の受
信回路RX1、RX2に漏洩する送信信号を極めて少な
くすることが出来る。
【0008】DCS1800受信モード 第1の受信回路RX1とアンテナANTとを接続する場
合、コントロール回路VC1、VC2から0の電圧が与
えられることにより、ダイオード30、31、32がO
FF状態となる。ダイオード31がOFF状態となるこ
とにより、入出力端IP1と送信回路TX1の間のイン
ピーダンスが大きくなる。また、前記の様に、第2の帯
域通過フィルタ21の前段の第2の分伝送線路2によ
り、DCS1800の受信周波数帯域で、接続端IP2
から第2の受信回路RX2を見たインピーダンス特性が
略開放の状態となるように構成しているので、アンテナ
ANTからの受信信号は、送信回路TX1及び受信回路
RX2に漏洩することなく、第1の受信回路RX1に伝
送される。
【0009】PCS受信モード 第2の受信回路RX2とアンテナANTとを接続する場
合は2種類の電圧印加状態が選択できる。1つは、DC
S1800受信モードとおおよそ同様であって、コント
ロール回路VC1、VC2から0の電圧が与えられるこ
とにより、ダイオード30、31、32がOFF状態と
なり、入出力端IP1と送信回路TX1の間のインピー
ダンスが大きくなる。また、前記の様に、第1の帯域通
過フィルタ20の前段に設けた第1の伝送線路1によ
り、PCSの受信周波数帯域で、接続端IP2から第1
の受信回路RX1を見たインピーダンス特性が略開放の
状態となるように構成しているので、アンテナANTか
らの受信信号は、送信回路TX1及び受信回路RX1に
漏洩することなく、第2の受信回路RX2に伝送され
る。もう1つは、コントロール回路VC1から0の電圧
が、VC2から正の電圧が印加されることにより、ダイ
オード30、31をOFF状態とし、ダイオード32を
ON状態とする。ダイオード30、31がOFF状態と
なり、入出力端IP1と送信回路TX1の間のインピー
ダンスが大きくなる。また、ダイオード30がON状態
となることにより、ダイオード30及びコンデンサ44
によって、第1の伝送線路1が高周波的に接地されるこ
とにより共振して、接続端IP2から第1の受信回路R
X1を見たインピーダンスが非常に大きくなる。このた
め、アンテナANTからの受信信号は、送信回路TX1
及び受信回路RX1に漏洩することなく、第2の受信回
路RX2に伝送される。
【0010】以上の説明において送受信系としてDCS
1800,PCSを用いたが、他のシステム(例えばG
SM,GPS,D−AMPS等々)との組み合わせであ
っても、その効果に変わりは無い。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、複数の周波数帯の信号
を取り扱う高周波スイッチモジュール等の高周波回路に
好適な高周波スイッチを提供することができる。
【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例の等価
回路図である。
【符号の説明】
1,2,3,4,5 伝送線路 20,21 帯域通過フィルタ 30,31,32 ダイオード 40,41,42,43,44 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 但井 裕之 鳥取県鳥取市南栄町70番地2号日立金属株 式会社鳥取工場内 Fターム(参考) 5J012 BA02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の異なる送受信系の送信回路と受信
    回路を切り替える高周波スイッチであって、当該高周波
    スイッチは、前記送受信系の送受信信号の入出力端と、
    第1及び第2の送受信系の送信回路からの送信信号が入
    力する入力端と、第1の送受信系の受信信号を受信回路
    へ出力する第1の出力端と、第2の送受信系の受信信号
    を受信回路へ出力する第2の出力端と、 前記入出力端と第1の出力端との間に配置される第1の
    伝送線路と、その後段に配置される第1の帯域通過フィ
    ルタと、前記第1の伝送線路の出力端とアース間に配置
    する電圧によって駆動するスイッチング素子と、 前記入出力端と第2の出力端との間に配置される第2の
    伝送線路と、その後段に配置される第2の帯域通過フィ
    ルタとを有することを特徴とする高周波スイッチ。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング素子がダイオードある
    いはトランジスタであ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】 前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線
    路とが接続する接続端と、 前記入出力端と第1及び第2の送受信系の入力端との間
    に配置されるスイッチング素子と、当該スイッチング素
    子の他端とアースとの間に配置される第3の伝送線路
    と、 前記入出力端と前記接続端との間に配置される第4の伝
    送線路と、前記接続端とアースとの間に配置するスイッ
    チング素子と、当該スイッチング素子の他端とアースと
    の間に設けられるコンデンサとを有することを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の高周波スイッチ。
  4. 【請求項4】 前記第1の伝送線路の線路長を、第2の
    帯域通過フィルタの通過帯域周波数において入出力端側
    から第1の出力端をみたインピーダンスが略開放となる
    ようになし、かつ、第2の伝送線路の線路長を、第1の
    帯域通過フィルタの通過帯域周波数において入出力端側
    から第2の出力端をみたインピーダンスが略開放となる
    ようになしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
    かに記載の高周波スイッチ。
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