JP2004007586A - 高周波スイッチ、高周波スイッチ・増幅回路、および移動体通信端末 - Google Patents
高周波スイッチ、高周波スイッチ・増幅回路、および移動体通信端末 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】制御電圧の設定範囲を拡大することができる高周波スイッチを提供する。
【解決手段】切替スイッチと基準電圧生成発生回路とで構成される。切替スイッチは、信号入力端子２１５にソース電極が接続され信号出力端子２１６にドレイン電極が接続され制御端子２１８にソース電極が接続された電界効果トランジスタ２１９と、信号入力端子２１５にソース電極が接続され信号出力端子２１７にドレイン電極が接続され制御端子にゲート電極が接続された電界効果トランジスタ２２０とを有する。基準電圧生成回路は、値の異なる基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を生成し、基準電圧Ｖｒｅｆ１を電界効果トランジスタ２１９のゲート電極に与え、基準電圧Ｖｒｅｆ２を電界効果トランジスタ２２０のソース電極に与える。
【選択図】 図１
【解決手段】切替スイッチと基準電圧生成発生回路とで構成される。切替スイッチは、信号入力端子２１５にソース電極が接続され信号出力端子２１６にドレイン電極が接続され制御端子２１８にソース電極が接続された電界効果トランジスタ２１９と、信号入力端子２１５にソース電極が接続され信号出力端子２１７にドレイン電極が接続され制御端子にゲート電極が接続された電界効果トランジスタ２２０とを有する。基準電圧生成回路は、値の異なる基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を生成し、基準電圧Ｖｒｅｆ１を電界効果トランジスタ２１９のゲート電極に与え、基準電圧Ｖｒｅｆ２を電界効果トランジスタ２２０のソース電極に与える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話端末等の移動体通信端末の送信部の高周波回路部に設けられて高周波信号の信号経路を切り替える高周波スイッチに関するものである。
【０００２】
また、本発明は、同じく高周波信号の信号経路を切り替えるとともに高周波信号を増幅する高周波スイッチ・増幅回路に関するものである。
【０００３】
さらに、本発明は、上記の高周波スイッチまたは高周波スイッチ・増幅回路を用いた移動体通信端末に関するものである。
【０００４】
特に、本発明は、制御電圧により、高周波信号の経路の切り替えを行う高周波スイッチと高周波スイッチ・増幅回路に関するものである。
【０００５】
【従来の技術】
最近、移動体通信分野では、通信方式として複数の通信方式を統合化した統合携帯電話端末が主流になりつつある。たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅ ｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式やＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）方式の両方式に対応した携帯電話端末が考えられる。このような統合携帯電話端末では、Ｗ−ＣＤＭＡ方式においてはデータ通信速度の高速性、ＰＤＣ方式においてはサービスエリアの広さといった、それぞれの長所を生かすことができるため、今後急速な普及が期待されている。
【０００６】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式とＰＤＣ方式とでは、搬送波として使用する周波数が異なるため、高周波回路ブロックをＷ−ＣＤＭＡ方式用とＰＤＣ方式用との２ブロック作成する必要がある。また、移動体通信端末の小型化と高周波回路ブロックの動作電流の削減を実現する上で、高周波回路ブロックの設計が重要視されている。
【０００７】
以下、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の通信方式に対応した従来の代表的な携帯電話端末について説明する。
【０００８】
図４は従来の代表的な携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。図４において、携帯電話端末の無線部は、送信部２００、受信部３００、シンセサイザ部４００、共用器部５００からなる。
【０００９】
送信部２００は、中間周波数（例えば６００ＭＨｚ）の変調信号入力（中間周波数変調信号）を送信周波数（ＰＤＣ方式の場合には、約９００ＭＨｚ、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の場合には、約１．９ＧＨｚ）に変換するアップコンバータ２０１、アップコンバータ２０１の出力信号（１ｍＷ以下）を最大１０ｍＷ程度まで増幅する可変利得の高周波増幅回路２０２、送信周波数に応じてバンドパスフィルタを切り替えて使用するための高周波スイッチ２０３、送信波帯域の信号を抽出するためのバンドパスフィルタ２０４とバンドパスフィルタ２０７、バンドパスフィルタ２０４から出力された高周波信号（１０ｍＷ以下）を最大１Ｗ程度まで増幅する固定利得の高出力高周波増幅回路２０５、高出力高周波増幅回路２０５の出力を電波として送信するために共用器部５００へ供給するアイソレータ２０６、バンドパスフィルタ２０７から出力された高周波信号（１０ｍＷ以下）を最大１Ｗ程度まで増幅する固定利得の高出力高周波増幅回路２０８、高出力高周波増幅回路２０８の出力を電波として送信するために共用器部５００へ供給するアイソレータ２０９で構成されている。
【００１０】
受信部３００は、共用器部５００で受信された受信信号を高周波増幅し、この受信信号とシンセサイザ部４００から供給される局部発振信号とを混合するフロントエンドＩＣ３０１、フロントエンドＩＣ３０１の出力信号から中間周波数信号を抽出するバンドパスフィルタ３０２で構成されている。
【００１１】
シンセサイザ部４００は、温度制御水晶発振器（ＴＣＸＯ）４０１、フェーズロックドループ（ＰＬＬ）回路４０２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４０３で構成されている。
【００１２】
共用器部５００は、アンテナ５０１、アンテナ５０２、デュプレクサ５０３で構成されている。
【００１３】
ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の通信方式に対応し、かつ移動体通信端末の高周波回路ブロックの小型化を実現するため、この無線部では、アップコンバータ２０１、高周波増幅回路２０２は共用化されている。一方、バンドパスフィルタ２０４，２０７、高出力高周波増幅回路２０５，２０８、およびアイソレータ２０６，２０９は、それぞれの通信周波数に対応した回路ブロックが必要とされる。そこで、通信周波数に対応した回路ブロックを選択するために高周波スイッチ２０３が必要とされる。
【００１４】
図５は他の従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。図５において、信号入力端子１０１には音声等が変調された中間周波数変調信号が入力される。アップコンバータ１０３には、信号入力端子１０１からの中間周波数変調信号と、発振器１０２からの局部発振信号とが入力される。これによって、アップコンバータ１０３は、中間周波数を送信周波数に変換する。具体的には、アップコンバータ１０３は、中間周波数の信号（中間周波数変調信号）と発振器１０２からの局部発振信号とを混合することにより、中間周波数を送信周波数に変換する。
【００１５】
ここで、アップコンバータ１０３に入力される、中間周波数変調信号の周波数をｆｉｆ、発振器１０２の局部発振周波数をｆｌｏ、送信信号の周波数をｆｃ とすると、送信信号の周波数と中間周波数変調信号の周波数と局部発振周波数とは、
ｆｃ ＝ｆｌｏ±ｆｉｆ
の関係になる。したがって、アップコンバータ１０３は、周波数ｆｃ の送信信号を出力する。なお、中間周波数および送信信号周波数は前述したものが例としてあげられる。また、発振器１０２の発振周波数を変更することにより、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の送信周波数に対応した送信波を合成することができる。
【００１６】
高周波増幅回路１０４は、利得制御機能を内蔵し、送信周波数の信号を最大１０ｍＷ程度まで増幅する。高周波スイッチ１０５は、通信周波数に対応した高周波回路を選択するために使用される。
【００１７】
ここでは、バンドパスフィルタ１０６、高出力高周波増幅回路１０７、およびアイソレータ１０８をそれぞれＰＤＣ方式に用いる高周波回路と定義し、バンドパスフィルタ１０９、高出力高周波増幅回路１１０、およびアイソレータ１１１をそれぞれＷ−ＣＤＭＡ方式で使用する高周波回路と定義する。
【００１８】
ＰＤＣ方式の場合、高周波増幅回路１０４の出力信号は、高周波スイッチ１０５の端子１０５ａから端子１０５ｂへ出力され、バンドパスフィルタ１０６に入力される。バンドパスフィルタ１０６は、入力された信号の中から、送信波帯域の信号のみを抽出して出力する。高出力高周波増幅回路１０７は、バンドパスフィルタ１０６の出力信号（送信周波数の信号）を最大１Ｗ程度まで増幅する。高出力高周波増幅回路１０７の出力は、アイソレータ１０８からデュプレクサ１１２の端子１１２ａに入力される。
【００１９】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式の場合、高周波増幅回路１０４の出力信号は、高周波スイッチ１０５の端子１０５ａから端子１０５ｃへ出力され、バンドパスフィルタ１０９に入力される。バンドパスフィルタ１０９は、入力された信号の中から、送信波帯域の信号のみを抽出して出力する。高出力高周波増幅回路１１０は、バンドパスフィルタ１０９の出力信号（送信周波数の信号）を最大１Ｗ程度まで増幅する。高出力高周波増幅回路１１０の出力は、アイソレータ１１１からデュプレクサ１１２の端子１１２ｂに入力される。
【００２０】
デュプレクサ１１２は、アイソレータ１０８から出力される送信信号をアンテナ１１３へ送り、アンテナ１１３で受信した受信信号を信号出力端子１１５へ送り、アイソレータ１１１から出力される送信信号をアンテナ１１４へ送り、アンテナ１１４で受信した受信信号を信号出力端子１１６へ送る機能を有する。
【００２１】
ここで、図５に示した高周波回路ブロックでは、通信方式に応じてアンテナ１１３，１１４を使い分けており、ＰＤＣ方式ではアンテナ１１３を用い、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、アンテナ１１４を用いている。具体的には、デュプレクサ１１２は、以下のような機能を有する。すなわち、端子１１２ａから端子１１２ｃへの方向の信号は通過させ、端子１１２ａから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｂから端子１１２ｄへの方向の信号は通過させ、端子１１２ｂから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｃから端子１１２ｅへの方向の信号は通過させ、端子１１２ｃから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｄから端子１１２ｆへの方向の信号は通過させ、端子１１２ｄから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｅ、および端子１１２ｆから各々他の端子への方向の信号は阻止する。
【００２２】
図５に示した構成では、高周波スイッチ１０５により高周波回路の選択を行うことで、複数の通信方式に対応した携帯電話端末のような移動体通信端末において、高周波回路ブロックの小型化を実現してきた。今後さらなる移動体通信端末の高周波回路ブロックの小型化を実現するためには、高周波増幅回路と高周波スイッチのような、個別素子で構成してきた回路ブロックを統合化していく必要がある。
【００２３】
次に、移動体通信端末の高周波回路ブロックで、使用される高周波スイッチについて説明する。
【００２４】
高周波回路ブロックで用いられる高周波スイッチには、ＭＥＳＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのＯＮ抵抗とＯＦＦ抵抗を用いてスイッチ動作が実現されてきた。一般にＭＥＳＦＥＴは、ディプレション型ＦＥＴで、しきい値が負電圧である。ＭＥＳＦＥＴを用いて、高周波スイッチを構成する場合、ＦＥＴのソース電極およびドレイン電極を２つの信号電極とし、ＦＥＴのゲート電極を制御電極として用いる。ＦＥＴのソース電極およびドレイン電極をそれぞれ０Ｖとした場合、ＦＥＴをＯＮ状態とするためには、ゲート電極を０Ｖに設定すればよく、ＦＥＴをＯＦＦ状態にするためには、ゲート電極をしきい値より低い電圧に設定すればよい。
【００２５】
図６は、高周波スイッチとして、ＦＥＴを用いたＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ ＤｕａｌＴｈｒｏｕｇｈ）スイッチ回路を示している。図６のＳＰＤＴスイッチ回路では、スイッチ素子である電界効果トランジスタ１３１のソース電極がコンデンサ１５１を介して信号入力端子１２５に接続され、電界効果トランジスタ１３１のドレイン電極がコンデンサ１５２を介して信号出力端子１２７に接続されている。また、スイッチ素子である電界効果トランジスタ１３２のソース電極がコンデンサ１５３を介して信号入力端子１２５に接続され、電界効果トランジスタ１３２のドレイン電極がコンデンサ１５４を介して信号出力端子１２８に接続されている。
【００２６】
電界効果トランジスタ１３１のソース電極が抵抗１４１を介して制御端子１２４に接続されている。また、電界効果トランジスタ１３２のゲート電極が抵抗１４２を介して制御端子１２４に接続されている。
【００２７】
電界効果トランジスタ１３１のソース電極およびドレイン電極は抵抗１４６を介して相互に接続され、同電位となっている。また、電界効果トランジスタ１３２のソース電極およびドレイン電極は抵抗１４７を介して相互に接続され、同電位となっている。
【００２８】
電源端子１２１とグラウンド端子１２２の間には、抵抗１４３，１４４の直列回路が接続され、抵抗１４３，１４４の接続点が基準電圧端子１２３となっている。電界効果トランジスタ１３１のゲート電極は、抵抗１４５を介して基準電圧端子１２３に接続されている。電界効果トランジスタ１３２のソース電極は、直接基準電圧端子１２３に接続されている。
【００２９】
基準電圧生成回路は、電源端子１２１とグラウンド端子１２２の間に接続された抵抗１４３，１４４により構成されている。コンデンサ１５１〜１５４は直流成分を除去するために挿入されている。抵抗１４１，１４２，１４５，１４６，１４７は高い抵抗値を有している。制御端子１２４は、スイッチ回路の動作状態を制御するための端子である。
【００３０】
また、基準電圧生成回路を構成する抵抗１４３，１４４としては、抵抗値が等しいものが使用されており、基準電圧生成回路に入力される電源電圧をＶｄｄとすると基準電圧端子１２３から出力される電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｄｄ／２となる。
【００３１】
たとえば、図６において、電源端子１２１に電圧Ｖｄｄとして３Ｖの電圧を印加し、グラウンド端子１２２を接地した場合、基準電圧生成回路により基準電圧端子１２３には基準電圧Ｖｒｅｆとして１．５Ｖの電圧が発生する。ここで、制御端子１２４に制御電圧Ｖｃとして０Ｖの電圧を印加したときは、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３１のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ０Ｖの電圧が印加され、同じくゲート電極には１．５Ｖの電圧が印加される。また、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３２のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ１．５Ｖの電圧が印加され、同じくゲート電極には０Ｖの電圧が印加される。
【００３２】
ここで、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値Ｖｔｈがそれぞれ−０．７Ｖであるとすると、電界効果トランジスタ１３１では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極に対し、電位が高く０Ｖ以上となっている。その結果、電界効果トランジスタ１３１のソース電極およびドレイン電極間は低インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３１はＯＮ状態となっている。このとき、電界効果トランジスタ１３２では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３２のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３２のソース電極およびドレイン電極間は高インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３２はＯＦＦ状態となっている。
【００３３】
この状態において、高周波信号が信号入力端子１２５から入力されると、低インピーダンスの電界効果トランジスタ１３１を通過し信号出力端子１２７より高周波信号が出力される。また、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、高インピーダンスの電界効果トランジスタ１３２によって遮断され、信号出力端子１２８からは高周波信号は出力されない。結果として、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、信号出力端子１２７より出力される。
【００３４】
つぎに、図６において、電源端子１２１に電源電圧Ｖｄｄとして３Ｖの電圧を印加し、グラウンド端子１２２を接地した場合、基準電圧生成回路により基準電圧端子１２３には基準電圧Ｖｒｅｆとして１．５Ｖの電圧が発生する。ここで、制御端子１２４に制御電圧Ｖｃとして３Ｖの電圧を印加したときは、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３１のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ３Ｖの電圧が印加され、同じくゲート電極には１．５Ｖの電圧が印加される。また、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３２のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ１．５Ｖの電圧が印加され、ゲート電極には３Ｖの電圧が印加される。
【００３５】
ここで、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値Ｖｔｈがそれぞれ−０．７Ｖであるとすると、電界効果トランジスタ１３１では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３１のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３１のソース電極およびドレイン電極間は高インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３１はＯＦＦ状態となっている。電界効果トランジスタ１３２では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極に対し、電位が高く０Ｖ以上となっている。その結果、電界効果トランジスタ１３２のソース電極およびドレイン電極間は低インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３２はＯＮ状態となっている。
【００３６】
この状態において、高周波信号が信号入力端子１２５から入力されると、低インピーダンスの電界効果トランジスタ１３２を通過し、信号出力端子１２８より高周波信号が出力される。また、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、高インピーダンスの電界効果トランジスタ１３１によって遮断され、信号出力端子１２７からは高周波信号は出力されない。結果として、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、信号出力端子１２８より出力される。
【００３７】
図６に示した高周波スイッチの回路構成によると、制御端子１２４に加える制御電圧値により、ＭＥＳＦＥＴを用いた高周波スイッチを制御することができる。この際、制御電圧値としては、正電圧のみでよい。
【００３８】
図７は、図６のＳＰＤＴスイッチ回路の制御電圧Ｖｃと信号入力端子１２５と信号出力端子１２７，１２８間の挿入損失の関係を示している。ここで、図７において、挿入損失が０ｄＢ程度の状態を導通状態と定義し、挿入損失が−２０ｄＢ以下の状態を遮断状態と定義する。
【００３９】
図７において、制御電圧Ｖｃと基準電圧ＶｒｅｆとがＶｃ ＜Ｖｒｅｆ−｜Ｖｔｈ｜の領域では、電界効果トランジスタ１３１のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位より高い電位となっており、電界効果トランジスタ１３１はＯＮ状態となる。またこのとき、電界効果トランジスタ１３２のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３２のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位よりも、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３２はＯＦＦ状態となる。このとき、信号入力端子１２５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ１３１を通過し信号出力端子１２７より出力される。
【００４０】
また、制御電圧Ｖｃと基準電圧ＶｒｅｆがＶｃ ＞ Ｖｒｅｆ＋｜Ｖｔｈ｜の領域では、電界効果トランジスタ１３１のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３１のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３１はＯＦＦ状態となる。またこのとき、電界効果トランジスタ１３２のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位より高い電位となっており、電界効果トランジスタ１３２はＯＮ状態となる。このとき、信号入力端子１２５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ１３２を通過し信号出力端子１２８より出力される。
【００４１】
しかしながら、制御電圧ＶｃがＶｒｅｆ−｜Ｖｔｈ｜ ＜ Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ＋｜Ｖｔｈ｜の範囲では、電界効果トランジスタ１３１または１３２の挿入損失が０ｄＢから−２０ｄＢの間に存在し、スイッチ回路の電界効果トランジスタ１３１と電界効果トランジスタ１３２のＯＮ／ＯＦＦ状態を決定できない状態となる。このことは、ＳＰＤＴスイッチ回路の信号入力端子１２５と信号出力端子１２７または信号出力端子１２８との間の経路を選択できないことを意味する。つまり、ＳＰＤＴスイッチ回路を制御する制御電圧Ｖｃの電圧として設定できない範囲が存在することを意味する。この範囲を、図７では“不確定領域”と記載している。
【００４２】
例えば、電源電圧Ｖｄｄを３Ｖとし、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値をそれぞれ−０．７Ｖとし、制御電圧Ｖｃの範囲を０Ｖから３Ｖまでの範囲としたとき、０．８Ｖから２．２Ｖまでの範囲（１．４Ｖ）で制御電圧Ｖｃを設定できないことになる。制御電圧Ｖｃの範囲は、０Ｖから３Ｖまでの範囲であるので、その約１／２の範囲で制御電圧Ｖｃを設定することができない領域が発生することになる。
【００４３】
つぎに、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の通信方式に対応した高周波増幅回路について説明する。図８は、図５の高周波増幅回路１０４の具体的な回路ブロック図を示している。
【００４４】
この高周波増幅回路１０４は、図８に示すように、信号入力端子１８１より入力された高周波信号がインピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路１８２を介して利得制御回路１８３に入力され、高周波入力信号の利得減衰が行われる。利得制御回路１８３の減衰量は、制御端子１８９の電圧値の設定により制御される。利得制御回路１８３の出力信号は、増幅器１８４に入力され増幅される。増幅器１８４の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路１８５を介して増幅器１８６に入力され増幅される。増幅器１８６の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路１８７を介し、信号出力端子１８８に送られる。
【００４５】
次に、図８の高周波増幅回路１０４を複数の通信方式に対応した通信端末の高周波回路ブロックに使用することについて説明する。ここで、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式では、使用する周波数と通信端末の出力電力が異なるため、求められる高周波特性の厳しい方式にあわせて、高周波増幅回路の回路構成を決定する必要がある。例えば、高周波増幅回路の出力電力の値が異なる場合を考える。一般的に、高周波増幅回路では、大きな出力電力を得ようとすれば、高周波増幅回路の動作電流は大きくなる。このため、出力電力の大きな方式にあわせて、高周波増幅回路の設計を行う必要がある。
【００４６】
【特許文献１】
特許第３０３１２２７号公報
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】
第１の課題は、高周波スイッチの従来技術において、高周波スイッチの制御電圧の設定範囲が高周波スイッチの電源電圧に依存し、高周波スイッチの制御電圧の設定範囲が狭いということである。
【００４８】
その理由は、スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタ１３１または電界効果トランジスタ１３２のＯＮ／ＯＦＦ状態を決定できない制御電圧範囲が存在するためである。例えば、電源電圧Ｖｄｄを３Ｖ、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値をそれぞれ−０．７Ｖとし、制御電圧Ｖｃの範囲を０Ｖから３Ｖとしたとき、０．８Ｖから２．２Ｖの範囲（１．４Ｖ）で制御電圧Ｖｃを設定できないことになる。制御電圧Ｖｃの範囲は、０Ｖから３Ｖであるので、約１／２の範囲で制御電圧Ｖｃを設定することができない領域が発生する。
【００４９】
ここで、電界効果トランジスタのしきい値は電源電圧に依存せずほぼ一定であるので、高周波スイッチの電源電圧が減少すると、基準電圧端子の電源電圧が減少し、制御電圧として設定できる範囲はさらに狭くなる。
【００５０】
第２の課題は、複数の通信方式に対応した高周波増幅回路を構成する場合、高周波増幅回路の動作電流が増大してしまうということである。
【００５１】
その理由は、通信方式によって高周波増幅回路に求められる出力電力等の高周波特性が異なる場合、求められる高周波特性の厳しい方式にあわせて、高周波増幅回路の回路構成を決定する必要が発生するからである。そのため、出力電力の低い通信方式の動作モードでは、過剰な動作電流が流れてしまうことになる。
【００５２】
特にＷ−ＣＤＭＡ方式の携帯電話端末の場合、通話中連続的に基地局との間で通信を行う必要があるため、消費電力が大きくなる傾向にある。そのため、限られた容量のバッテリで、より長時間の使用を可能とするためには、出力電力の低い通信方式の動作モードでの動作電流を減少させることが好ましい。しかも、それを小型軽量化の流れに反することなく実現することが要求される。
【００５３】
したがって、本発明の目的は、制御電圧の設定範囲を拡大することができる高周波スイッチを提供することである。
【００５４】
本発明の他の目的は、複数の通信方式に対応しつつ、動作電流の削減を実現できる高周波スイッチ・増幅回路を提供することである。
【００５５】
本発明のさらに他の目的は、制御電圧の設定範囲を拡大することができる移動体通信端末を提供することである。
【００５６】
本発明のさらに他の目的は、複数の通信方式に対応しつつ、動作電流の削減が実現できる移動体通信端末を提供することである。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の高周波スイッチは、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路とを備えている。
【００５８】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【００５９】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【００６０】
そして、この高周波スイッチは、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。
【００６１】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を第１および第２の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【００６２】
また、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子とを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【００６３】
請求項２記載の発明の高周波スイッチは、請求項１記載の高周波スイッチにおいて、第１のスイッチ素子は第１の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。また、第２のスイッチ素子は第２の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。
【００６４】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【００６５】
請求項３記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、第１の基準電圧より第２の基準電圧の方を高くしている。
【００６６】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【００６７】
請求項４記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、第１の基準電圧と第２の基準電圧の差が第１および第２の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである。
【００６８】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【００６９】
請求項５記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、基準電圧生成回路が３個以上の抵抗器の直列回路で構成されている。
【００７０】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【００７１】
請求項６記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、電界効果トランジスタが、ソース電極とドレイン電極と少なくとも一つ以上のゲート電極とを備え、ソース電極とドレイン電極との間にゲート電極が配置され、ゲート電極と制御端子あるいは基準電圧生成回路の出力端子とが抵抗を介して接続されている。
【００７２】
この構成によれば、請求項１と同様の作用を有する他、ゲート電極が２個以上の場合には、電界効果トランジスタのゲート幅を増加させることなく、電界効果トランジスタに入力する信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【００７３】
請求項７記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、第１の増幅器と、第２の増幅器と、基準電圧生成回路とを備えている。
【００７４】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【００７５】
第１の増幅器は、第１のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第１の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【００７６】
第２の増幅器は、第２のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第２の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【００７７】
基準電圧生成回路は、第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【００７８】
そして、この高周波スイッチ・増幅回路は、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させる。また、第１のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を動作状態とし、第２の増幅器を不動作状態とし、第２のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を不動作状態とし、第２の増幅器を動作状態とする。
【００７９】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を増幅信号として第１および第２の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【００８０】
また、第１の増幅器と第２の増幅器とを切替スイッチを介して接続しているので、複数の通信方式（例えば、ＰＤＣ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式）に対応して増幅器を構成することができ、通信方式にあわせて増幅器を設計することができる。そのため、最適な回路規模での設計ができ、回路規模の増大と動作電流の増加を防ぐことができる。
【００８１】
請求項８記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第１のスイッチ素子は第１の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。第２のスイッチ素子は第２の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。また、第１の増幅器は第３の電界効果トランジスタからなり、ゲート電極が入力端子となり、ドレイン電極が出力端子となり、ソース電極が高周波的に接地されている。第２の増幅器は第４の電界効果トランジスタからなり、ゲート電極が入力端子となり、ドレイン電極が出力端子となり、ソース電極が高周波的に接地されている。
【００８２】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【００８３】
請求項９記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第１の基準電圧より第２の基準電圧の方を高くしている。
【００８４】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【００８５】
請求項１０記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第１の基準電圧と第２の基準電圧の差が第１および第２の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである。
【００８６】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【００８７】
請求項１１記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路において、基準電圧生成回路が３個以上の抵抗器の直列回路で構成されている。
【００８８】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【００８９】
請求項１２記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路において、制御端子と第１および第２の増幅器の電源端子の何れか一方とが共通接続されている。
【００９０】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、切替スイッチの制御端子を別に設ける必要がないため、端子数を削減することができる。さらに、増幅器の動作／停止の制御と切替スイッチの経路選択の制御を一つの端子で実現できるため、制御が容易になる。
【００９１】
請求項１３記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路において、信号入力端子に出力端子が接続された第３の増幅器を有し、第３の増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して信号入力端子に入力するようにし、第３の増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源端子と共通に接続している。
【００９２】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第３の増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【００９３】
請求項１４記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路と、信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備えている。
【００９４】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【００９５】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える。
【００９６】
そして、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにする。また、増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して信号入力端子に入力するようにし、増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源電圧と共通にしている。
【００９７】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を増幅信号として第１および第２の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【００９８】
また、増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【００９９】
請求項１５記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチを有する移動体通信端末であって、高周波スイッチが信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路とを備えている。
【０１００】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【０１０１】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【０１０２】
そして、高周波スイッチは、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。
【０１０３】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【０１０４】
請求項１６記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、高周波スイッチ・増幅回路が信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、第１の増幅器と、第２の増幅器と、基準電圧生成回路とを備えている。
【０１０５】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【０１０６】
第１の増幅器は、第１のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第１の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【０１０７】
第２の増幅器は、第２のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第２の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【０１０８】
基準電圧生成回路は、第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【０１０９】
そして、この高周波スイッチ・増幅回路は、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させる。また、第１のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を動作状態とし、第２の増幅器を不動作状態とし、第２のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を不動作状態とし、第２の増幅器を動作状態とする。
【０１１０】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【０１１１】
請求項１７記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、高周波スイッチ・増幅回路が、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路と、信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備えている。
【０１１２】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【０１１３】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える。
【０１１４】
そして、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。また、増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源電圧と共通にしている。
【０１１５】
この構成によれば、請求項１４記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【０１１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の高周波増幅回路およびそれを用いた携帯電話端末について図面を参照しながら説明する。
【０１１７】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態における高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図１の高周波スイッチは、ＳＰＤＴスイッチ回路であり、図４に示した従来の携帯電話端末の送信部のブロック図における高周波スイッチ２０３に対応している。すなわち、本発明の実施の形態の携帯電話端末では、図４に示した従来の携携帯電話端末の送信部において、高周波スイッチ２０３に代えて図１の高周波スイッチを用いている。
【０１１８】
以下、図１の高周波スイッチについて詳しく説明する。
【０１１９】
図１において、スイッチ素子である電界効果トランジスタ２１９のソース電極がコンデンサ２３０を介して信号入力端子２１５に接続され、電界効果トランジスタ２１９のドレイン電極がコンデンサ２３１を介して信号出力端子２１６に接続されている。また、スイッチ素子である電界効果トランジスタ２２０のソース電極がコンデンサ２３２を介して信号入力端子２１５に接続され、電界効果トランジスタ２２０のドレイン電極がコンデンサ２３３を介して信号出力端子２１７に接続されている。なお、電界効果トランジスタ２１９，２２０のソース電極とドレイン電極は、構造的に同じであるので、接続が逆であってもよい。
【０１２０】
電界効果トランジスタ２１９のソース電極が抵抗２２１を介して制御端子２１８に接続されている。また、電界効果トランジスタ２２０のゲート電極が抵抗２２８を介して制御端子２１８に接続されている。
【０１２１】
電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極は抵抗２２２を介して相互に接続され、同電位となっている。また、電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極は抵抗２２７を介して相互に接続され、同電位となっている。
【０１２２】
電源端子２１１とグラウンド端子２１２の間には、抵抗２２４，２２５，２２６の直列回路が接続され、抵抗２２４，２２５，２２６の直列回路の２つの接続点がそれぞれ基準電圧端子２１３および基準電圧端子２１４となっている。電界効果トランジスタ２１９のゲート電極は、抵抗２２３を介して基準電圧端子２１４に接続されている。また、電界効果トランジスタ２２０のソース電極は、抵抗２２９を介して基準電圧端子２１３に接続されている。
【０１２３】
基準電圧生成回路は、電源端子２１１とグラウンド端子２１２の間に接続された抵抗２２４，２２５，２２６の直列回路により構成されている。コンデンサ２３０〜２３３は直流成分を除去するために挿入されている。抵抗２２１，２２２，２２３，２２７，２２８，２２９は高い抵抗値を有している。制御端子（Ｖｃ）２１８は、スイッチ回路の動作状態を制御するための端子である。
【０１２４】
次に、図１の回路での高周波スイッチの動作について簡単に説明する。制御端子２１８に与えられる制御電圧Ｖｃと基準電圧生成回路より得られる基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２の関係を所定の状態に設定することによって、電界効果トランジスタ２１９，２２０を選択的に導通させたり、あるいは開放させたりする。
【０１２５】
具体的には、電界効果トランジスタ２１９，２２０のソース電極とドレイン電極との間を導通状態としたり、あるいは開放状態としたりする。そして、これによって信号入力端子２１５と信号出力端子２１６，２１７間の切り替えを実現している。
【０１２６】
ここで、抵抗２２１、抵抗２２２、抵抗２２３、抵抗２２７、抵抗２２８、抵抗２２９は、高抵抗値を有し、各抵抗２２１〜２２３，２２７〜２２９の各々の両端子間の電圧降下は、ほとんどないものとする。各端子および電極の電位は以下のとおりである。すなわち、制御電圧Ｖｃを印加する制御端子２１８と電界効果トランジスタ２２０のゲート電極と電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極とは同電位となる。また、基準電圧端子２１３と電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極とは同電位となる。また、基準電圧端子２１４と電界効果トランジスタ２１９のゲート電極とは同電位となる。
【０１２７】
図１の回路でスイッチ動作を行わせる場合、制御端子２１８に印加する制御電圧をＶｃ、基準電圧端子２１３に現れる基準電圧をＶｒｅｆ１、基準電圧端子２１４に現れる基準電圧をＶｒｅｆ２とすると、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のソース電極−ドレイン電極間の導通／開放の関係はつぎのようになる。
電界効果トランジスタ２１９の場合
Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ２ ソース電極−ドレイン電極間：導通
Ｖｃ ＞ Ｖｒｅｆ２ ＋ ｜Ｖｔｈ｜ ソース電極−ドレイン電極間：開放
電界効果トランジスタ２２０の場合
Ｖｃ ＞ Ｖｒｅｆ１ ソース電極−ドレイン電極間：導通
Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ１ − ｜Ｖｔｈ｜ ソース電極−ドレイン電極間：開放
ただし、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のしきい値を電圧Ｖｔｈとする。
【０１２８】
なお、制御電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆ２に対して、
Ｖｒｅｆ２ ＜ Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ２ ＋ ｜Ｖｔｈ｜
の関係にあるときは、電界効果トランジスタ２１９のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態になっている。
【０１２９】
また、制御電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆ１に対して
Ｖｒｅｆ１ ― ｜Ｖｔｈ｜ ＜ Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ１
の関係にあるときは、電界効果トランジスタ２２０のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態になっている。
【０１３０】
このような制御電圧範囲は、スイッチを制御する際の電圧値として設定できない。ここで、スイッチ回路の動作範囲を拡大するため、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態となる制御電圧範囲を重ね合わせることを考える。
【０１３１】
このとき、基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の関係は次のようになる。
【０１３２】
Ｖｒｅｆ２ ＝ Ｖｒｅｆ１ − ｜Ｖｔｈ｜ ―――（１）
また、制御電圧Ｖｃの上限値とスイッチ回路の電源電圧Ｖｄｄが等しい場合、電界効果トランジスタ２１９と電界効果トランジスタ２２０が導通状態となる制御電圧Ｖｃの範囲を等しくするため、電源電圧Ｖｄｄと基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の関係は次のようになる。
【０１３３】
Ｖｄｄ ＝ （Ｖｒｅｆ１ ＋ Ｖｒｅｆ２） ―――（２）
式（１）、（２）より、基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２と電源電圧Ｖｄｄと電界効果トランジスタのしきい値Ｖｔｈの関係は次のようになる。
【０１３４】
Ｖｒｅｆ１ ＝ ０．５ × Ｖｄｄ ＋ ０．５ × ｜Ｖｔｈ｜
Ｖｒｅｆ２ ＝ ０．５ × Ｖｄｄ ― ０．５ × ｜Ｖｔｈ｜
つぎに、図１のスイッチ回路の動作について説明する。一例として、電源電圧Ｖｄｄを３Ｖ、制御電圧Ｖｃの上限値を３Ｖ、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のしきい値Ｖｔｈを−０．７Ｖとした場合を考える。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２の電圧値はそれぞれ、１．１５Ｖと１．８５Ｖになる。
【０１３５】
なお、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２の電圧値は上記した値に限らない。例えば、基準電圧Ｖｒｅｆ１については、１．１５Ｖ±０．３４Ｖの範囲内にあれば、従来例に比べて制御電圧範囲を広くできる。同様に、基準電圧Ｖｒｅｆ２については、１．８５Ｖ±０．３４Ｖの範囲内にあれば、従来例に比べて制御電圧範囲を広くできる。なお、従来例の制御電圧範囲は、０Ｖ〜０．８Ｖ、２．２Ｖ〜３Ｖである。
【０１３６】
また、電界効果トランジスタのしきい値についても、−０．７Ｖに限らず、また、２つの電界効果トランジスタが同じしきい値である必要はない。
【０１３７】
図２は、図１の高周波スイッチの制御電圧Ｖｃと信号入力端子２１５と信号出力端子２１６，２１７間の挿入損失の関係を示している。ここで、図２において、挿入損失が０ｄＢ程度の状態を導通状態と定義し、挿入損失が−２０ｄＢ以下の状態を遮断状態と定義する。
【０１３８】
図２において、制御電圧ＶｃがＶｃ ＜ ０．５ × （Ｖｄｄ−｜Ｖｔｈ｜）の領域では、電界効果トランジスタ２１９のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極より高い電位となっており、電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極間は導通状態となっている。また、電界効果トランジスタ２２０のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ２２０のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっている。このとき、信号入力端子２１５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ２１９を通過し信号出力端子２１６より出力される。
【０１３９】
また、制御電圧ＶｃがＶｃ ＞ ０．５ × （Ｖｄｄ＋｜Ｖｔｈ｜）の領域では、電界効果トランジスタ２１９のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ２１９のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極間は開放状態となっている。また、電界効果トランジスタ２２０のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極より高い電位となっており、電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極間は導通状態となっている。このとき、信号入力端子２１５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ２２０を通過し、信号出力端子２１７より出力される。
【０１４０】
制御電圧Ｖｃが０．５ × （Ｖｄｄ−｜Ｖｔｈ｜） ＜ Ｖｃ ＜ ０．５ ×（Ｖｄｄ＋｜Ｖｔｈ｜）の範囲では、電界効果トランジスタ２１９または電界効果トランジスタ２２０の挿入損失が０ｄＢから−２０ｄＢの間に存在し、スイッチ回路の電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極間が、導通、開放の中間状態となっている。この場合、高周波スイッチの信号入力端子２１５と信号出力端子２１６または信号出力端子２１７の間の経路が選択できない。そのときの制御電圧Ｖｃの範囲は、１．１５Ｖから１．８５Ｖ（０．７Ｖ）である。
【０１４１】
図１の回路では、高周波スイッチの切り替えを制御電圧Ｖｃにより実現し、高周波スイッチの電界効果トランジスタで用いられる、基準電圧を２種類設けることにより、制御電圧の設定範囲を拡大することができた。
【０１４２】
なお、図１の回路において、電界効果トランジスタ２１９，２２０としてはシングルゲートの電界効果トランジスタを用いていたが、図９に示すように、ソース電極とドレイン電極の間に複数（２個以上）のゲート電極を配置した構造のマルチゲート電界効果トランジスタを用いた構成とすることも可能である。図９において、参照符号２１９Ａ，２２０Ａはそれぞれマルチゲート電界効果トランジスタを示し、参照符号２２３Ａ，２２３Ｂはマルチゲート電界効果トランジスタ２１９Ａの２個のゲート電極と基準電圧端子２１４との間に接続した抵抗を示し、参照符号２２８Ａ，２２８Ｂはマルチゲート電界効果トランジスタ２２０Ａの２個のゲート電極と制御端子２１８との間に接続した抵抗を示している。その他の構成は図１と同様である。
【０１４３】
上記のように、マルチゲート電界効果トランジスタを使用することにより、マルチゲート電界効果トランジスタ２１９Ａ，２２０Ａのゲート幅を、シングルゲートタイプの電界効果トランジスタ２１９，２２０のゲート幅に比べて増加させることなく、電界効果トランジスタに入力される信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【０１４４】
また、マルチゲート電界効果トランジスタ２１９Ａ，２２０Ａにおいて、ソース電極とドレイン電極の間に配置された複数のゲート電極と制御端子２１８あるいは基準電圧端子２１１とをそれぞれ抵抗２２３Ａ，２２３Ｂ，２２８Ａ，２２８Ｂを介して接続した構成とすることにより、ゲート電極のアイソレーションを向上させることができる。したがって、高周波特性を劣化させることなく、高周波スイッチを構成することができる。
【０１４５】
〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明の第２の実施の形態における高周波スイッチ・増幅回路を含む高周波回路の構成を示すブロック図である。図３の高周波スイッチ・増幅回路は、図５に示した従来の携帯電話端末の送信部のブロック図において、高周波増幅回路１０４および高周波スイッチ１０５に対応している。また、本発明の実施の形態の携帯電話端末では、図４に示した従来の携携帯電話端末の送信部２００において、高周波増幅回路２０２および高周波スイッチ２０３に代えて図３の高周波スイッチ・増幅回路を用いている。
【０１４６】
以下、図３の高周波スイッチ・増幅回路について詳しく説明する。
【０１４７】
図３において、信号入力端子２４０より入力された高周波信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２４１を介して利得制御回路２４２に入力され、高周波入力信号の利得減衰が行われる。利得制御回路２４２の減衰量は、制御端子２４３の電圧値の設定により制御される。利得制御回路２４２の出力信号は、増幅器２４４に入力され増幅される。増幅器２４４の出力信号は、高周波スイッチ２４５の共通端子２４５ａに入力される。
【０１４８】
高周波スイッチ２４５の端子２４５ｃより出力された信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２４６を介して増幅器２４７に入力され増幅される。増幅器２４７の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２４８を介し、信号出力端子２４９に送られる。
【０１４９】
高周波スイッチ２４５の端子２４５ｂより出力された信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２５０を介して増幅器２５１に入力され増幅される。増幅器２５１の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２５２を介し、信号出力端子２５３に送られる。
【０１５０】
電源電圧端子２５４は、利得制御回路２４２の基準電圧端子２４２ｂと増幅器２４４の電源端子と高周波スイッチ２４５の電源端子２４５ｄに接続される。電源電圧端子２５５は、高周波スイッチ２４５の制御端子２４５ｅと増幅器２４７の電源端子に接続される。電源端子２５６は、増幅器２５１の電源端子に接続される。
【０１５１】
上記した増幅器２４４，２４７，２５１は、例えば図１０に示すように、電界効果トランジスタ２６１、コイル２６２、キャパシタ２６３〜２６５、抵抗２６６，２６７で構成されている。ゲート電極にはキャパシタ２６３を介して入力端子２６８が接続され、ドレイン電極にはキャパシタ２６４を介して出力端子２６９が接続され、ソース電極が高周波的に接地されている。
【０１５２】
なお、増幅器２４４，２４７，２５１としては、電界効果トランジスタの代わりに、バイポーラトランジスタを用いることも可能である。その場合、バイポーラトランジスタのコレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極が、それぞれ電界効果トランジスタのドレイン電極、ゲート電極、ソース電極に対応する。具体的には、例えば図１１に示すように、バイポーラトランジスタ２７１、コイル２７２、キャパシタ２７３，２７４、抵抗２７５，２７６で構成されている。ベース電極にはキャパシタ２７３を介して入力端子２７７が接続され、コレクタ電極にはキャパシタ２７４を介して出力端子２７８が接続され、エミッタ電極が接地されている。
【０１５３】
なお、増幅器として、電界効果トランジスタの代わりに、バイポーラトランジスタを用いることも可能である。その場合、バイポーラトランジスタのコレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極が、それぞれ電界効果トランジスタのドレイン電極、ゲート電極、ソース電極に対応する。
【０１５４】
次に、図３の高周波スイッチ・増幅回路の動作について簡単に説明する。また、高周波スイッチ２４５は図１に示した高周波スイッチで構成され、高周波スイッチ２４５の各端子と図１の高周波スイッチとは以下のように対応する。高周波スイッチ２４５の共通端子２４５ａは信号入力端子２１５に対応し、同じく端子２４５ｂは信号出力端子２１６に対応し、同じく端子２４５ｃは信号出力端子２１７に対応し、電源端子２４５ｄは電源端子２１１に対応し、制御端子２４５ｅは、制御端子２１８に対応している。
【０１５５】
一例として、電源端子２５４に３Ｖの電圧を印加し、電源端子２５５に３Ｖの電圧を印加し、電源端子２５６を０Ｖとした場合を考える。このとき、増幅器２４４はＯＮ（動作）状態であり、増幅器２４７はＯＮ（動作）状態であり、増幅器２５１はＯＦＦ（不動作）状態である。また、高周波スイッチ２４５は、共通端子２４５ａと端子２４５ｃとが接続された状態となっている。このとき、図３の高周波回路の信号入力端子２４０に入力された高周波信号は、増幅器２４４と増幅器２４７とにより増幅され、信号出力端子２４９より出力される。
【０１５６】
次に、電源端子２５４に３Ｖの電圧を印加し、電源端子２５５を０Ｖとし、電源端子２５６に３Ｖの電圧を印加した場合を考える。このとき、増幅器２４４はＯＮ（動作）状態であり、増幅器２４７はＯＦＦ（不動作）状態であり、増幅器２５１はＯＮ（動作）状態である。また、高周波スイッチ２４５は、共通端子２４５ａと端子２４５ｂとが接続された状態となっている。このとき、高周波増幅回路の信号入力端子２４０に入力された信号は、増幅器２４４と増幅器２５１により増幅され、信号出力端子２５３より出力される。
【０１５７】
ここで、増幅器２４７と増幅器２５１とについて、ＰＤＣ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式での仕様にそれぞれ合わせて回路構成することで、それぞれの仕様に最適な動作電流値を設定することができる。
【０１５８】
また、高周波スイッチ２４５の制御電圧２４５ｅと増幅器２４７の電源端子２５５を共通にすることにより、端子の数を削減でき、スイッチの経路の選択と増幅回路の選択を同時にでき、高周波増幅回路の制御を簡略化することができる。
【０１５９】
以上説明したように、本発明の実施の形態の高周波スイッチによれば、切替スイッチを２つの電界効果トランジスタ２１９，２２０により構成し、基準電圧生成回路に電圧値の異なる２つの基準電圧端子２１３，２１４を設ける。そして、一方の基準電圧端子２１３からは、電源電圧の中間値に電界効果トランジスタ２１９，２２０のしきい値の絶対値の１／２の電圧値をプラスした値を発生させ、電界トランジスタ２２０のソース電極に印加する。他方の基準電圧端子２１４からは、電源電圧の中間値から電界効果トランジスタ２１９，２２０のしきい値の絶対値の１／２の電圧値をマイナスした値を発生させ、電界効果トランジスタ２１９のゲート電極に印加する。これにより、電界効果トランジスタ２１９，２２０がオンオフの中間の状態となる電圧範囲をちょうど重ならせることができるので、電界効果トランジスタ２１９，２２０をオンオフさせるための制御電圧の設定範囲を広くすることができる。
【０１６０】
また、本発明の実施の形態の高周波スイッチ・増幅回路によれば、第１の増幅器２４７と第２の増幅器２４８を選択する高周波スイッチを設けるとともに、使用する通信システムに対応して第１および第２の増幅器２４７，２４８の何れか一方を選択する構成を採用している。これにより、それぞれの通信システムの仕様に対応した増幅器の回路構成を実現できるので、増幅器の回路設計を最適な状態にすることができ、動作電流を少なくできる。
【０１６１】
また、高周波スイッチ２４５の制御電圧と増幅器２４７の電源電圧とを共通にすることにより、端子数を削減することができ、高周波スイッチ・増幅回路の制御を簡略化することができる。
【０１６２】
また、第３の増幅器２４４の電源電圧と高周波スイッチ２４５における基準電圧生成回路の電源電圧とを共通にすることにより、端子数を削減することができる。
【０１６３】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の高周波スイッチによれば、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子とを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【０１６４】
本発明の請求項２記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【０１６５】
本発明の請求項３記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【０１６６】
本発明の請求項４記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【０１６７】
本発明の請求項５記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【０１６８】
本発明の請求項６記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、ゲート電極が２個以上の場合には、電界効果トランジスタのゲート幅を増加させることなく、電界効果トランジスタに入力する信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【０１６９】
本発明の請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、第１の増幅器と第２の増幅器とを切替スイッチを介して接続しているので、複数の通信方式（例えば、ＰＤＣ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式）に対応して増幅器を構成することができ、通信方式にあわせ、増幅器を設計することができる。そのため、最適な回路規模での設計ができ、回路規模の増大と動作電流の増加を防ぐことができる。
【０１７０】
本発明の請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【０１７１】
本発明の請求項９記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【０１７２】
本発明の請求項１０記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【０１７３】
本発明の請求項１１記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【０１７４】
本発明の請求項１２記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、切替スイッチの制御端子を別に設ける必要がないため、端子数を削減することができる。さらに、増幅器の動作／停止の制御と切替スイッチの経路選択の制御を一つの端子で実現できるため、制御が容易になる。
【０１７５】
本発明の請求項１３記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第３の増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【０１７６】
本発明の請求項１４記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【０１７７】
本発明の請求項１５記載の移動体通信端末によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【０１７８】
本発明の請求項１６記載の移動体通信端末によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【０１７９】
本発明の請求項１７記載の移動体通信端末によれば、請求項１４記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の高周波スイッチの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の高周波スイッチにおける切替スイッチの状態を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態の高周波スイッチ・増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。
【図５】他の従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の高周波スイッチの構成を示すブロック図である。
【図７】従来の高周波スイッチにおける切替スイッチの状態を示すグラフである。
【図８】従来の利得制御機能を内蔵した高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の高周波スイッチの他の例の構成を示す回路図である。
【図１０】図３の高周波スイッチ・増幅回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図１１】図３の高周波スイッチ・増幅回路の具体的な構成の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０１ 信号入力端子
１０２ 発振器
１０３ アップコンバータ
１０４ 高周波増幅回路
１０５ 高周波スイッチ
１０６ バンドパスフィルタ
１０７ 高出力高周波増幅回路
１０８ アイソレータ
１０９ バンドパスフィルタ
１１０ 高出力高周波増幅回路
１１１ アイソレータ
１１２ デュプレクサ
１１３ アンテナ
１１４ アンテナ
１１５ 信号出力端子
１１６ 信号出力端子
１２１ 電源端子
１２２ グラウンド端子
１２３ 基準電圧端子
１２４ 制御端子
１２５ 信号入力端子
１２７ 信号出力端子
１２８ 信号出力端子
１３１ 電界効果トランジスタ
１３２ 電界効果トランジスタ
１８１ 信号入力端子
１８２ インピーダンス整合回路
１８３ 利得制御回路
１８４ 増幅器
１８５ インピーダンス整合回路
１８６ 増幅器
１８７ インピーダンス整合回路
１８８ 信号出力端子
１８９ 制御端子
２００ 携帯電話端末の送信部
２０１ アップコンバータ
２０２ 可変利得の高周波増幅回路
２０３ 高周波スイッチ
２０４ バンドパスフィルタ
２０５ 高出力高周波増幅回路
２０６ アイソレータ
２０７ バンドパスフィルタ
２０８ 高出力高周波増幅回路
２０９ アイソレータ
２１１ 電源端子
２１２ グラウンド端子
２１３ 基準電圧端子
２１４ 基準電圧端子
２１５ 信号入力端子
２１６ 信号出力端子
２１７ 信号出力端子
２１８ 制御端子
２１９ 電界効果トランジスタ
２２０ 電界効果トランジスタ
２２１ 抵抗
２２２ 抵抗
２２３ 抵抗
２２４ 抵抗
２２５ 抵抗
２２６ 抵抗
２２７ 抵抗
２２８ 抵抗
２２９ 抵抗
２３０ キャパシタ
２３１ キャパシタ
２３２ キャパシタ
２３３ キャパシタ
２４０ 信号入力端子
２４１ インピーダンス整合回路
２４２ 利得制御回路
２４３ 制御回路
２４４ 増幅器
２４５ 高周波スイッチ
２４６ インピーダンス整合回路
２４７ 増幅器
２４８ インピーダンス整合回路
２４９ 信号出力端子
２５０ インピーダンス整合回路
２５１ 増幅器
２５２ インピーダンス整合回路
２５３ 信号出力端子
２５４ 電源端子
２５５ 電源端子
２５６ 電源端子
３００ 携帯電話端末の受信部
３０１ フロントエンドＩＣ
３０２ バンドパスフィルタ
４００ 携帯電話端末のシンセサイザ部
４０１ 温度制御水晶発振器（ＴＣＸＯ）
４０２ フェーズロックドループ（ＰＬＬ）
４０３ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
５００ 携帯電話端末の共用器部
５０１ アンテナ
５０２ アンテナ
５０３ デュプレクサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話端末等の移動体通信端末の送信部の高周波回路部に設けられて高周波信号の信号経路を切り替える高周波スイッチに関するものである。
【０００２】
また、本発明は、同じく高周波信号の信号経路を切り替えるとともに高周波信号を増幅する高周波スイッチ・増幅回路に関するものである。
【０００３】
さらに、本発明は、上記の高周波スイッチまたは高周波スイッチ・増幅回路を用いた移動体通信端末に関するものである。
【０００４】
特に、本発明は、制御電圧により、高周波信号の経路の切り替えを行う高周波スイッチと高周波スイッチ・増幅回路に関するものである。
【０００５】
【従来の技術】
最近、移動体通信分野では、通信方式として複数の通信方式を統合化した統合携帯電話端末が主流になりつつある。たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅ ｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式やＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）方式の両方式に対応した携帯電話端末が考えられる。このような統合携帯電話端末では、Ｗ−ＣＤＭＡ方式においてはデータ通信速度の高速性、ＰＤＣ方式においてはサービスエリアの広さといった、それぞれの長所を生かすことができるため、今後急速な普及が期待されている。
【０００６】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式とＰＤＣ方式とでは、搬送波として使用する周波数が異なるため、高周波回路ブロックをＷ−ＣＤＭＡ方式用とＰＤＣ方式用との２ブロック作成する必要がある。また、移動体通信端末の小型化と高周波回路ブロックの動作電流の削減を実現する上で、高周波回路ブロックの設計が重要視されている。
【０００７】
以下、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の通信方式に対応した従来の代表的な携帯電話端末について説明する。
【０００８】
図４は従来の代表的な携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。図４において、携帯電話端末の無線部は、送信部２００、受信部３００、シンセサイザ部４００、共用器部５００からなる。
【０００９】
送信部２００は、中間周波数（例えば６００ＭＨｚ）の変調信号入力（中間周波数変調信号）を送信周波数（ＰＤＣ方式の場合には、約９００ＭＨｚ、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の場合には、約１．９ＧＨｚ）に変換するアップコンバータ２０１、アップコンバータ２０１の出力信号（１ｍＷ以下）を最大１０ｍＷ程度まで増幅する可変利得の高周波増幅回路２０２、送信周波数に応じてバンドパスフィルタを切り替えて使用するための高周波スイッチ２０３、送信波帯域の信号を抽出するためのバンドパスフィルタ２０４とバンドパスフィルタ２０７、バンドパスフィルタ２０４から出力された高周波信号（１０ｍＷ以下）を最大１Ｗ程度まで増幅する固定利得の高出力高周波増幅回路２０５、高出力高周波増幅回路２０５の出力を電波として送信するために共用器部５００へ供給するアイソレータ２０６、バンドパスフィルタ２０７から出力された高周波信号（１０ｍＷ以下）を最大１Ｗ程度まで増幅する固定利得の高出力高周波増幅回路２０８、高出力高周波増幅回路２０８の出力を電波として送信するために共用器部５００へ供給するアイソレータ２０９で構成されている。
【００１０】
受信部３００は、共用器部５００で受信された受信信号を高周波増幅し、この受信信号とシンセサイザ部４００から供給される局部発振信号とを混合するフロントエンドＩＣ３０１、フロントエンドＩＣ３０１の出力信号から中間周波数信号を抽出するバンドパスフィルタ３０２で構成されている。
【００１１】
シンセサイザ部４００は、温度制御水晶発振器（ＴＣＸＯ）４０１、フェーズロックドループ（ＰＬＬ）回路４０２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４０３で構成されている。
【００１２】
共用器部５００は、アンテナ５０１、アンテナ５０２、デュプレクサ５０３で構成されている。
【００１３】
ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の通信方式に対応し、かつ移動体通信端末の高周波回路ブロックの小型化を実現するため、この無線部では、アップコンバータ２０１、高周波増幅回路２０２は共用化されている。一方、バンドパスフィルタ２０４，２０７、高出力高周波増幅回路２０５，２０８、およびアイソレータ２０６，２０９は、それぞれの通信周波数に対応した回路ブロックが必要とされる。そこで、通信周波数に対応した回路ブロックを選択するために高周波スイッチ２０３が必要とされる。
【００１４】
図５は他の従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。図５において、信号入力端子１０１には音声等が変調された中間周波数変調信号が入力される。アップコンバータ１０３には、信号入力端子１０１からの中間周波数変調信号と、発振器１０２からの局部発振信号とが入力される。これによって、アップコンバータ１０３は、中間周波数を送信周波数に変換する。具体的には、アップコンバータ１０３は、中間周波数の信号（中間周波数変調信号）と発振器１０２からの局部発振信号とを混合することにより、中間周波数を送信周波数に変換する。
【００１５】
ここで、アップコンバータ１０３に入力される、中間周波数変調信号の周波数をｆｉｆ、発振器１０２の局部発振周波数をｆｌｏ、送信信号の周波数をｆｃ とすると、送信信号の周波数と中間周波数変調信号の周波数と局部発振周波数とは、
ｆｃ ＝ｆｌｏ±ｆｉｆ
の関係になる。したがって、アップコンバータ１０３は、周波数ｆｃ の送信信号を出力する。なお、中間周波数および送信信号周波数は前述したものが例としてあげられる。また、発振器１０２の発振周波数を変更することにより、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の送信周波数に対応した送信波を合成することができる。
【００１６】
高周波増幅回路１０４は、利得制御機能を内蔵し、送信周波数の信号を最大１０ｍＷ程度まで増幅する。高周波スイッチ１０５は、通信周波数に対応した高周波回路を選択するために使用される。
【００１７】
ここでは、バンドパスフィルタ１０６、高出力高周波増幅回路１０７、およびアイソレータ１０８をそれぞれＰＤＣ方式に用いる高周波回路と定義し、バンドパスフィルタ１０９、高出力高周波増幅回路１１０、およびアイソレータ１１１をそれぞれＷ−ＣＤＭＡ方式で使用する高周波回路と定義する。
【００１８】
ＰＤＣ方式の場合、高周波増幅回路１０４の出力信号は、高周波スイッチ１０５の端子１０５ａから端子１０５ｂへ出力され、バンドパスフィルタ１０６に入力される。バンドパスフィルタ１０６は、入力された信号の中から、送信波帯域の信号のみを抽出して出力する。高出力高周波増幅回路１０７は、バンドパスフィルタ１０６の出力信号（送信周波数の信号）を最大１Ｗ程度まで増幅する。高出力高周波増幅回路１０７の出力は、アイソレータ１０８からデュプレクサ１１２の端子１１２ａに入力される。
【００１９】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式の場合、高周波増幅回路１０４の出力信号は、高周波スイッチ１０５の端子１０５ａから端子１０５ｃへ出力され、バンドパスフィルタ１０９に入力される。バンドパスフィルタ１０９は、入力された信号の中から、送信波帯域の信号のみを抽出して出力する。高出力高周波増幅回路１１０は、バンドパスフィルタ１０９の出力信号（送信周波数の信号）を最大１Ｗ程度まで増幅する。高出力高周波増幅回路１１０の出力は、アイソレータ１１１からデュプレクサ１１２の端子１１２ｂに入力される。
【００２０】
デュプレクサ１１２は、アイソレータ１０８から出力される送信信号をアンテナ１１３へ送り、アンテナ１１３で受信した受信信号を信号出力端子１１５へ送り、アイソレータ１１１から出力される送信信号をアンテナ１１４へ送り、アンテナ１１４で受信した受信信号を信号出力端子１１６へ送る機能を有する。
【００２１】
ここで、図５に示した高周波回路ブロックでは、通信方式に応じてアンテナ１１３，１１４を使い分けており、ＰＤＣ方式ではアンテナ１１３を用い、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、アンテナ１１４を用いている。具体的には、デュプレクサ１１２は、以下のような機能を有する。すなわち、端子１１２ａから端子１１２ｃへの方向の信号は通過させ、端子１１２ａから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｂから端子１１２ｄへの方向の信号は通過させ、端子１１２ｂから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｃから端子１１２ｅへの方向の信号は通過させ、端子１１２ｃから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｄから端子１１２ｆへの方向の信号は通過させ、端子１１２ｄから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子１１２ｅ、および端子１１２ｆから各々他の端子への方向の信号は阻止する。
【００２２】
図５に示した構成では、高周波スイッチ１０５により高周波回路の選択を行うことで、複数の通信方式に対応した携帯電話端末のような移動体通信端末において、高周波回路ブロックの小型化を実現してきた。今後さらなる移動体通信端末の高周波回路ブロックの小型化を実現するためには、高周波増幅回路と高周波スイッチのような、個別素子で構成してきた回路ブロックを統合化していく必要がある。
【００２３】
次に、移動体通信端末の高周波回路ブロックで、使用される高周波スイッチについて説明する。
【００２４】
高周波回路ブロックで用いられる高周波スイッチには、ＭＥＳＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのＯＮ抵抗とＯＦＦ抵抗を用いてスイッチ動作が実現されてきた。一般にＭＥＳＦＥＴは、ディプレション型ＦＥＴで、しきい値が負電圧である。ＭＥＳＦＥＴを用いて、高周波スイッチを構成する場合、ＦＥＴのソース電極およびドレイン電極を２つの信号電極とし、ＦＥＴのゲート電極を制御電極として用いる。ＦＥＴのソース電極およびドレイン電極をそれぞれ０Ｖとした場合、ＦＥＴをＯＮ状態とするためには、ゲート電極を０Ｖに設定すればよく、ＦＥＴをＯＦＦ状態にするためには、ゲート電極をしきい値より低い電圧に設定すればよい。
【００２５】
図６は、高周波スイッチとして、ＦＥＴを用いたＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ ＤｕａｌＴｈｒｏｕｇｈ）スイッチ回路を示している。図６のＳＰＤＴスイッチ回路では、スイッチ素子である電界効果トランジスタ１３１のソース電極がコンデンサ１５１を介して信号入力端子１２５に接続され、電界効果トランジスタ１３１のドレイン電極がコンデンサ１５２を介して信号出力端子１２７に接続されている。また、スイッチ素子である電界効果トランジスタ１３２のソース電極がコンデンサ１５３を介して信号入力端子１２５に接続され、電界効果トランジスタ１３２のドレイン電極がコンデンサ１５４を介して信号出力端子１２８に接続されている。
【００２６】
電界効果トランジスタ１３１のソース電極が抵抗１４１を介して制御端子１２４に接続されている。また、電界効果トランジスタ１３２のゲート電極が抵抗１４２を介して制御端子１２４に接続されている。
【００２７】
電界効果トランジスタ１３１のソース電極およびドレイン電極は抵抗１４６を介して相互に接続され、同電位となっている。また、電界効果トランジスタ１３２のソース電極およびドレイン電極は抵抗１４７を介して相互に接続され、同電位となっている。
【００２８】
電源端子１２１とグラウンド端子１２２の間には、抵抗１４３，１４４の直列回路が接続され、抵抗１４３，１４４の接続点が基準電圧端子１２３となっている。電界効果トランジスタ１３１のゲート電極は、抵抗１４５を介して基準電圧端子１２３に接続されている。電界効果トランジスタ１３２のソース電極は、直接基準電圧端子１２３に接続されている。
【００２９】
基準電圧生成回路は、電源端子１２１とグラウンド端子１２２の間に接続された抵抗１４３，１４４により構成されている。コンデンサ１５１〜１５４は直流成分を除去するために挿入されている。抵抗１４１，１４２，１４５，１４６，１４７は高い抵抗値を有している。制御端子１２４は、スイッチ回路の動作状態を制御するための端子である。
【００３０】
また、基準電圧生成回路を構成する抵抗１４３，１４４としては、抵抗値が等しいものが使用されており、基準電圧生成回路に入力される電源電圧をＶｄｄとすると基準電圧端子１２３から出力される電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｄｄ／２となる。
【００３１】
たとえば、図６において、電源端子１２１に電圧Ｖｄｄとして３Ｖの電圧を印加し、グラウンド端子１２２を接地した場合、基準電圧生成回路により基準電圧端子１２３には基準電圧Ｖｒｅｆとして１．５Ｖの電圧が発生する。ここで、制御端子１２４に制御電圧Ｖｃとして０Ｖの電圧を印加したときは、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３１のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ０Ｖの電圧が印加され、同じくゲート電極には１．５Ｖの電圧が印加される。また、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３２のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ１．５Ｖの電圧が印加され、同じくゲート電極には０Ｖの電圧が印加される。
【００３２】
ここで、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値Ｖｔｈがそれぞれ−０．７Ｖであるとすると、電界効果トランジスタ１３１では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極に対し、電位が高く０Ｖ以上となっている。その結果、電界効果トランジスタ１３１のソース電極およびドレイン電極間は低インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３１はＯＮ状態となっている。このとき、電界効果トランジスタ１３２では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３２のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３２のソース電極およびドレイン電極間は高インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３２はＯＦＦ状態となっている。
【００３３】
この状態において、高周波信号が信号入力端子１２５から入力されると、低インピーダンスの電界効果トランジスタ１３１を通過し信号出力端子１２７より高周波信号が出力される。また、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、高インピーダンスの電界効果トランジスタ１３２によって遮断され、信号出力端子１２８からは高周波信号は出力されない。結果として、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、信号出力端子１２７より出力される。
【００３４】
つぎに、図６において、電源端子１２１に電源電圧Ｖｄｄとして３Ｖの電圧を印加し、グラウンド端子１２２を接地した場合、基準電圧生成回路により基準電圧端子１２３には基準電圧Ｖｒｅｆとして１．５Ｖの電圧が発生する。ここで、制御端子１２４に制御電圧Ｖｃとして３Ｖの電圧を印加したときは、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３１のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ３Ｖの電圧が印加され、同じくゲート電極には１．５Ｖの電圧が印加される。また、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ１３２のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ１．５Ｖの電圧が印加され、ゲート電極には３Ｖの電圧が印加される。
【００３５】
ここで、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値Ｖｔｈがそれぞれ−０．７Ｖであるとすると、電界効果トランジスタ１３１では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３１のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３１のソース電極およびドレイン電極間は高インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３１はＯＦＦ状態となっている。電界効果トランジスタ１３２では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極に対し、電位が高く０Ｖ以上となっている。その結果、電界効果トランジスタ１３２のソース電極およびドレイン電極間は低インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ１３２はＯＮ状態となっている。
【００３６】
この状態において、高周波信号が信号入力端子１２５から入力されると、低インピーダンスの電界効果トランジスタ１３２を通過し、信号出力端子１２８より高周波信号が出力される。また、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、高インピーダンスの電界効果トランジスタ１３１によって遮断され、信号出力端子１２７からは高周波信号は出力されない。結果として、信号入力端子１２５から入力された高周波信号は、信号出力端子１２８より出力される。
【００３７】
図６に示した高周波スイッチの回路構成によると、制御端子１２４に加える制御電圧値により、ＭＥＳＦＥＴを用いた高周波スイッチを制御することができる。この際、制御電圧値としては、正電圧のみでよい。
【００３８】
図７は、図６のＳＰＤＴスイッチ回路の制御電圧Ｖｃと信号入力端子１２５と信号出力端子１２７，１２８間の挿入損失の関係を示している。ここで、図７において、挿入損失が０ｄＢ程度の状態を導通状態と定義し、挿入損失が−２０ｄＢ以下の状態を遮断状態と定義する。
【００３９】
図７において、制御電圧Ｖｃと基準電圧ＶｒｅｆとがＶｃ ＜Ｖｒｅｆ−｜Ｖｔｈ｜の領域では、電界効果トランジスタ１３１のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位より高い電位となっており、電界効果トランジスタ１３１はＯＮ状態となる。またこのとき、電界効果トランジスタ１３２のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３２のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位よりも、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３２はＯＦＦ状態となる。このとき、信号入力端子１２５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ１３１を通過し信号出力端子１２７より出力される。
【００４０】
また、制御電圧Ｖｃと基準電圧ＶｒｅｆがＶｃ ＞ Ｖｒｅｆ＋｜Ｖｔｈ｜の領域では、電界効果トランジスタ１３１のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ１３１のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ１３１はＯＦＦ状態となる。またこのとき、電界効果トランジスタ１３２のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位より高い電位となっており、電界効果トランジスタ１３２はＯＮ状態となる。このとき、信号入力端子１２５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ１３２を通過し信号出力端子１２８より出力される。
【００４１】
しかしながら、制御電圧ＶｃがＶｒｅｆ−｜Ｖｔｈ｜ ＜ Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ＋｜Ｖｔｈ｜の範囲では、電界効果トランジスタ１３１または１３２の挿入損失が０ｄＢから−２０ｄＢの間に存在し、スイッチ回路の電界効果トランジスタ１３１と電界効果トランジスタ１３２のＯＮ／ＯＦＦ状態を決定できない状態となる。このことは、ＳＰＤＴスイッチ回路の信号入力端子１２５と信号出力端子１２７または信号出力端子１２８との間の経路を選択できないことを意味する。つまり、ＳＰＤＴスイッチ回路を制御する制御電圧Ｖｃの電圧として設定できない範囲が存在することを意味する。この範囲を、図７では“不確定領域”と記載している。
【００４２】
例えば、電源電圧Ｖｄｄを３Ｖとし、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値をそれぞれ−０．７Ｖとし、制御電圧Ｖｃの範囲を０Ｖから３Ｖまでの範囲としたとき、０．８Ｖから２．２Ｖまでの範囲（１．４Ｖ）で制御電圧Ｖｃを設定できないことになる。制御電圧Ｖｃの範囲は、０Ｖから３Ｖまでの範囲であるので、その約１／２の範囲で制御電圧Ｖｃを設定することができない領域が発生することになる。
【００４３】
つぎに、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式といった複数の通信方式に対応した高周波増幅回路について説明する。図８は、図５の高周波増幅回路１０４の具体的な回路ブロック図を示している。
【００４４】
この高周波増幅回路１０４は、図８に示すように、信号入力端子１８１より入力された高周波信号がインピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路１８２を介して利得制御回路１８３に入力され、高周波入力信号の利得減衰が行われる。利得制御回路１８３の減衰量は、制御端子１８９の電圧値の設定により制御される。利得制御回路１８３の出力信号は、増幅器１８４に入力され増幅される。増幅器１８４の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路１８５を介して増幅器１８６に入力され増幅される。増幅器１８６の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路１８７を介し、信号出力端子１８８に送られる。
【００４５】
次に、図８の高周波増幅回路１０４を複数の通信方式に対応した通信端末の高周波回路ブロックに使用することについて説明する。ここで、ＰＤＣ方式やＷ−ＣＤＭＡ方式では、使用する周波数と通信端末の出力電力が異なるため、求められる高周波特性の厳しい方式にあわせて、高周波増幅回路の回路構成を決定する必要がある。例えば、高周波増幅回路の出力電力の値が異なる場合を考える。一般的に、高周波増幅回路では、大きな出力電力を得ようとすれば、高周波増幅回路の動作電流は大きくなる。このため、出力電力の大きな方式にあわせて、高周波増幅回路の設計を行う必要がある。
【００４６】
【特許文献１】
特許第３０３１２２７号公報
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】
第１の課題は、高周波スイッチの従来技術において、高周波スイッチの制御電圧の設定範囲が高周波スイッチの電源電圧に依存し、高周波スイッチの制御電圧の設定範囲が狭いということである。
【００４８】
その理由は、スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタ１３１または電界効果トランジスタ１３２のＯＮ／ＯＦＦ状態を決定できない制御電圧範囲が存在するためである。例えば、電源電圧Ｖｄｄを３Ｖ、電界効果トランジスタ１３１，１３２のしきい値をそれぞれ−０．７Ｖとし、制御電圧Ｖｃの範囲を０Ｖから３Ｖとしたとき、０．８Ｖから２．２Ｖの範囲（１．４Ｖ）で制御電圧Ｖｃを設定できないことになる。制御電圧Ｖｃの範囲は、０Ｖから３Ｖであるので、約１／２の範囲で制御電圧Ｖｃを設定することができない領域が発生する。
【００４９】
ここで、電界効果トランジスタのしきい値は電源電圧に依存せずほぼ一定であるので、高周波スイッチの電源電圧が減少すると、基準電圧端子の電源電圧が減少し、制御電圧として設定できる範囲はさらに狭くなる。
【００５０】
第２の課題は、複数の通信方式に対応した高周波増幅回路を構成する場合、高周波増幅回路の動作電流が増大してしまうということである。
【００５１】
その理由は、通信方式によって高周波増幅回路に求められる出力電力等の高周波特性が異なる場合、求められる高周波特性の厳しい方式にあわせて、高周波増幅回路の回路構成を決定する必要が発生するからである。そのため、出力電力の低い通信方式の動作モードでは、過剰な動作電流が流れてしまうことになる。
【００５２】
特にＷ−ＣＤＭＡ方式の携帯電話端末の場合、通話中連続的に基地局との間で通信を行う必要があるため、消費電力が大きくなる傾向にある。そのため、限られた容量のバッテリで、より長時間の使用を可能とするためには、出力電力の低い通信方式の動作モードでの動作電流を減少させることが好ましい。しかも、それを小型軽量化の流れに反することなく実現することが要求される。
【００５３】
したがって、本発明の目的は、制御電圧の設定範囲を拡大することができる高周波スイッチを提供することである。
【００５４】
本発明の他の目的は、複数の通信方式に対応しつつ、動作電流の削減を実現できる高周波スイッチ・増幅回路を提供することである。
【００５５】
本発明のさらに他の目的は、制御電圧の設定範囲を拡大することができる移動体通信端末を提供することである。
【００５６】
本発明のさらに他の目的は、複数の通信方式に対応しつつ、動作電流の削減が実現できる移動体通信端末を提供することである。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の高周波スイッチは、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路とを備えている。
【００５８】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【００５９】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【００６０】
そして、この高周波スイッチは、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。
【００６１】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を第１および第２の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【００６２】
また、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子とを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【００６３】
請求項２記載の発明の高周波スイッチは、請求項１記載の高周波スイッチにおいて、第１のスイッチ素子は第１の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。また、第２のスイッチ素子は第２の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。
【００６４】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【００６５】
請求項３記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、第１の基準電圧より第２の基準電圧の方を高くしている。
【００６６】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【００６７】
請求項４記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、第１の基準電圧と第２の基準電圧の差が第１および第２の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである。
【００６８】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【００６９】
請求項５記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、基準電圧生成回路が３個以上の抵抗器の直列回路で構成されている。
【００７０】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【００７１】
請求項６記載の発明の高周波スイッチは、請求項２記載の高周波スイッチにおいて、電界効果トランジスタが、ソース電極とドレイン電極と少なくとも一つ以上のゲート電極とを備え、ソース電極とドレイン電極との間にゲート電極が配置され、ゲート電極と制御端子あるいは基準電圧生成回路の出力端子とが抵抗を介して接続されている。
【００７２】
この構成によれば、請求項１と同様の作用を有する他、ゲート電極が２個以上の場合には、電界効果トランジスタのゲート幅を増加させることなく、電界効果トランジスタに入力する信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【００７３】
請求項７記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、第１の増幅器と、第２の増幅器と、基準電圧生成回路とを備えている。
【００７４】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【００７５】
第１の増幅器は、第１のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第１の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【００７６】
第２の増幅器は、第２のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第２の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【００７７】
基準電圧生成回路は、第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【００７８】
そして、この高周波スイッチ・増幅回路は、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させる。また、第１のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を動作状態とし、第２の増幅器を不動作状態とし、第２のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を不動作状態とし、第２の増幅器を動作状態とする。
【００７９】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を増幅信号として第１および第２の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【００８０】
また、第１の増幅器と第２の増幅器とを切替スイッチを介して接続しているので、複数の通信方式（例えば、ＰＤＣ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式）に対応して増幅器を構成することができ、通信方式にあわせて増幅器を設計することができる。そのため、最適な回路規模での設計ができ、回路規模の増大と動作電流の増加を防ぐことができる。
【００８１】
請求項８記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第１のスイッチ素子は第１の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。第２のスイッチ素子は第２の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。また、第１の増幅器は第３の電界効果トランジスタからなり、ゲート電極が入力端子となり、ドレイン電極が出力端子となり、ソース電極が高周波的に接地されている。第２の増幅器は第４の電界効果トランジスタからなり、ゲート電極が入力端子となり、ドレイン電極が出力端子となり、ソース電極が高周波的に接地されている。
【００８２】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【００８３】
請求項９記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第１の基準電圧より第２の基準電圧の方を高くしている。
【００８４】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【００８５】
請求項１０記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第１の基準電圧と第２の基準電圧の差が第１および第２の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである。
【００８６】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【００８７】
請求項１１記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路において、基準電圧生成回路が３個以上の抵抗器の直列回路で構成されている。
【００８８】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【００８９】
請求項１２記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路において、制御端子と第１および第２の増幅器の電源端子の何れか一方とが共通接続されている。
【００９０】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、切替スイッチの制御端子を別に設ける必要がないため、端子数を削減することができる。さらに、増幅器の動作／停止の制御と切替スイッチの経路選択の制御を一つの端子で実現できるため、制御が容易になる。
【００９１】
請求項１３記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路において、信号入力端子に出力端子が接続された第３の増幅器を有し、第３の増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して信号入力端子に入力するようにし、第３の増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源端子と共通に接続している。
【００９２】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第３の増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【００９３】
請求項１４記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路と、信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備えている。
【００９４】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【００９５】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える。
【００９６】
そして、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにする。また、増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して信号入力端子に入力するようにし、増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源電圧と共通にしている。
【００９７】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を増幅信号として第１および第２の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【００９８】
また、増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【００９９】
請求項１５記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチを有する移動体通信端末であって、高周波スイッチが信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路とを備えている。
【０１００】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【０１０１】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【０１０２】
そして、高周波スイッチは、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。
【０１０３】
この構成によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【０１０４】
請求項１６記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、高周波スイッチ・増幅回路が信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、第１の増幅器と、第２の増幅器と、基準電圧生成回路とを備えている。
【０１０５】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【０１０６】
第１の増幅器は、第１のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第１の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【０１０７】
第２の増幅器は、第２のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第２の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【０１０８】
基準電圧生成回路は、第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【０１０９】
そして、この高周波スイッチ・増幅回路は、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させる。また、第１のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を動作状態とし、第２の増幅器を不動作状態とし、第２のスイッチ素子の導通時には、第１の増幅器を不動作状態とし、第２の増幅器を動作状態とする。
【０１１０】
この構成によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【０１１１】
請求項１７記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、高周波スイッチ・増幅回路が、信号入力端子と、第１および第２の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路と、信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備えている。
【０１１２】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する。
【０１１３】
基準電圧生成回路は、値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、第１の基準電圧を第１のスイッチ素子の制御電極に与え、第２の基準電圧を第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える。
【０１１４】
そして、制御電圧と第１の基準電圧との関係、および制御電圧と第２の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。また、増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源電圧と共通にしている。
【０１１５】
この構成によれば、請求項１４記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【０１１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の高周波増幅回路およびそれを用いた携帯電話端末について図面を参照しながら説明する。
【０１１７】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態における高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図１の高周波スイッチは、ＳＰＤＴスイッチ回路であり、図４に示した従来の携帯電話端末の送信部のブロック図における高周波スイッチ２０３に対応している。すなわち、本発明の実施の形態の携帯電話端末では、図４に示した従来の携携帯電話端末の送信部において、高周波スイッチ２０３に代えて図１の高周波スイッチを用いている。
【０１１８】
以下、図１の高周波スイッチについて詳しく説明する。
【０１１９】
図１において、スイッチ素子である電界効果トランジスタ２１９のソース電極がコンデンサ２３０を介して信号入力端子２１５に接続され、電界効果トランジスタ２１９のドレイン電極がコンデンサ２３１を介して信号出力端子２１６に接続されている。また、スイッチ素子である電界効果トランジスタ２２０のソース電極がコンデンサ２３２を介して信号入力端子２１５に接続され、電界効果トランジスタ２２０のドレイン電極がコンデンサ２３３を介して信号出力端子２１７に接続されている。なお、電界効果トランジスタ２１９，２２０のソース電極とドレイン電極は、構造的に同じであるので、接続が逆であってもよい。
【０１２０】
電界効果トランジスタ２１９のソース電極が抵抗２２１を介して制御端子２１８に接続されている。また、電界効果トランジスタ２２０のゲート電極が抵抗２２８を介して制御端子２１８に接続されている。
【０１２１】
電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極は抵抗２２２を介して相互に接続され、同電位となっている。また、電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極は抵抗２２７を介して相互に接続され、同電位となっている。
【０１２２】
電源端子２１１とグラウンド端子２１２の間には、抵抗２２４，２２５，２２６の直列回路が接続され、抵抗２２４，２２５，２２６の直列回路の２つの接続点がそれぞれ基準電圧端子２１３および基準電圧端子２１４となっている。電界効果トランジスタ２１９のゲート電極は、抵抗２２３を介して基準電圧端子２１４に接続されている。また、電界効果トランジスタ２２０のソース電極は、抵抗２２９を介して基準電圧端子２１３に接続されている。
【０１２３】
基準電圧生成回路は、電源端子２１１とグラウンド端子２１２の間に接続された抵抗２２４，２２５，２２６の直列回路により構成されている。コンデンサ２３０〜２３３は直流成分を除去するために挿入されている。抵抗２２１，２２２，２２３，２２７，２２８，２２９は高い抵抗値を有している。制御端子（Ｖｃ）２１８は、スイッチ回路の動作状態を制御するための端子である。
【０１２４】
次に、図１の回路での高周波スイッチの動作について簡単に説明する。制御端子２１８に与えられる制御電圧Ｖｃと基準電圧生成回路より得られる基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２の関係を所定の状態に設定することによって、電界効果トランジスタ２１９，２２０を選択的に導通させたり、あるいは開放させたりする。
【０１２５】
具体的には、電界効果トランジスタ２１９，２２０のソース電極とドレイン電極との間を導通状態としたり、あるいは開放状態としたりする。そして、これによって信号入力端子２１５と信号出力端子２１６，２１７間の切り替えを実現している。
【０１２６】
ここで、抵抗２２１、抵抗２２２、抵抗２２３、抵抗２２７、抵抗２２８、抵抗２２９は、高抵抗値を有し、各抵抗２２１〜２２３，２２７〜２２９の各々の両端子間の電圧降下は、ほとんどないものとする。各端子および電極の電位は以下のとおりである。すなわち、制御電圧Ｖｃを印加する制御端子２１８と電界効果トランジスタ２２０のゲート電極と電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極とは同電位となる。また、基準電圧端子２１３と電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極とは同電位となる。また、基準電圧端子２１４と電界効果トランジスタ２１９のゲート電極とは同電位となる。
【０１２７】
図１の回路でスイッチ動作を行わせる場合、制御端子２１８に印加する制御電圧をＶｃ、基準電圧端子２１３に現れる基準電圧をＶｒｅｆ１、基準電圧端子２１４に現れる基準電圧をＶｒｅｆ２とすると、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のソース電極−ドレイン電極間の導通／開放の関係はつぎのようになる。
電界効果トランジスタ２１９の場合
Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ２ ソース電極−ドレイン電極間：導通
Ｖｃ ＞ Ｖｒｅｆ２ ＋ ｜Ｖｔｈ｜ ソース電極−ドレイン電極間：開放
電界効果トランジスタ２２０の場合
Ｖｃ ＞ Ｖｒｅｆ１ ソース電極−ドレイン電極間：導通
Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ１ − ｜Ｖｔｈ｜ ソース電極−ドレイン電極間：開放
ただし、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のしきい値を電圧Ｖｔｈとする。
【０１２８】
なお、制御電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆ２に対して、
Ｖｒｅｆ２ ＜ Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ２ ＋ ｜Ｖｔｈ｜
の関係にあるときは、電界効果トランジスタ２１９のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態になっている。
【０１２９】
また、制御電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆ１に対して
Ｖｒｅｆ１ ― ｜Ｖｔｈ｜ ＜ Ｖｃ ＜ Ｖｒｅｆ１
の関係にあるときは、電界効果トランジスタ２２０のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態になっている。
【０１３０】
このような制御電圧範囲は、スイッチを制御する際の電圧値として設定できない。ここで、スイッチ回路の動作範囲を拡大するため、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態となる制御電圧範囲を重ね合わせることを考える。
【０１３１】
このとき、基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の関係は次のようになる。
【０１３２】
Ｖｒｅｆ２ ＝ Ｖｒｅｆ１ − ｜Ｖｔｈ｜ ―――（１）
また、制御電圧Ｖｃの上限値とスイッチ回路の電源電圧Ｖｄｄが等しい場合、電界効果トランジスタ２１９と電界効果トランジスタ２２０が導通状態となる制御電圧Ｖｃの範囲を等しくするため、電源電圧Ｖｄｄと基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の関係は次のようになる。
【０１３３】
Ｖｄｄ ＝ （Ｖｒｅｆ１ ＋ Ｖｒｅｆ２） ―――（２）
式（１）、（２）より、基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２と電源電圧Ｖｄｄと電界効果トランジスタのしきい値Ｖｔｈの関係は次のようになる。
【０１３４】
Ｖｒｅｆ１ ＝ ０．５ × Ｖｄｄ ＋ ０．５ × ｜Ｖｔｈ｜
Ｖｒｅｆ２ ＝ ０．５ × Ｖｄｄ ― ０．５ × ｜Ｖｔｈ｜
つぎに、図１のスイッチ回路の動作について説明する。一例として、電源電圧Ｖｄｄを３Ｖ、制御電圧Ｖｃの上限値を３Ｖ、電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のしきい値Ｖｔｈを−０．７Ｖとした場合を考える。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２の電圧値はそれぞれ、１．１５Ｖと１．８５Ｖになる。
【０１３５】
なお、基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２の電圧値は上記した値に限らない。例えば、基準電圧Ｖｒｅｆ１については、１．１５Ｖ±０．３４Ｖの範囲内にあれば、従来例に比べて制御電圧範囲を広くできる。同様に、基準電圧Ｖｒｅｆ２については、１．８５Ｖ±０．３４Ｖの範囲内にあれば、従来例に比べて制御電圧範囲を広くできる。なお、従来例の制御電圧範囲は、０Ｖ〜０．８Ｖ、２．２Ｖ〜３Ｖである。
【０１３６】
また、電界効果トランジスタのしきい値についても、−０．７Ｖに限らず、また、２つの電界効果トランジスタが同じしきい値である必要はない。
【０１３７】
図２は、図１の高周波スイッチの制御電圧Ｖｃと信号入力端子２１５と信号出力端子２１６，２１７間の挿入損失の関係を示している。ここで、図２において、挿入損失が０ｄＢ程度の状態を導通状態と定義し、挿入損失が−２０ｄＢ以下の状態を遮断状態と定義する。
【０１３８】
図２において、制御電圧ＶｃがＶｃ ＜ ０．５ × （Ｖｄｄ−｜Ｖｔｈ｜）の領域では、電界効果トランジスタ２１９のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極より高い電位となっており、電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極間は導通状態となっている。また、電界効果トランジスタ２２０のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ２２０のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっている。このとき、信号入力端子２１５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ２１９を通過し信号出力端子２１６より出力される。
【０１３９】
また、制御電圧ＶｃがＶｃ ＞ ０．５ × （Ｖｄｄ＋｜Ｖｔｈ｜）の領域では、電界効果トランジスタ２１９のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ２１９のしきい値Ｖｔｈだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ２１９のソース電極およびドレイン電極間は開放状態となっている。また、電界効果トランジスタ２２０のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極より高い電位となっており、電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極間は導通状態となっている。このとき、信号入力端子２１５より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ２２０を通過し、信号出力端子２１７より出力される。
【０１４０】
制御電圧Ｖｃが０．５ × （Ｖｄｄ−｜Ｖｔｈ｜） ＜ Ｖｃ ＜ ０．５ ×（Ｖｄｄ＋｜Ｖｔｈ｜）の範囲では、電界効果トランジスタ２１９または電界効果トランジスタ２２０の挿入損失が０ｄＢから−２０ｄＢの間に存在し、スイッチ回路の電界効果トランジスタ２１９および電界効果トランジスタ２２０のソース電極およびドレイン電極間が、導通、開放の中間状態となっている。この場合、高周波スイッチの信号入力端子２１５と信号出力端子２１６または信号出力端子２１７の間の経路が選択できない。そのときの制御電圧Ｖｃの範囲は、１．１５Ｖから１．８５Ｖ（０．７Ｖ）である。
【０１４１】
図１の回路では、高周波スイッチの切り替えを制御電圧Ｖｃにより実現し、高周波スイッチの電界効果トランジスタで用いられる、基準電圧を２種類設けることにより、制御電圧の設定範囲を拡大することができた。
【０１４２】
なお、図１の回路において、電界効果トランジスタ２１９，２２０としてはシングルゲートの電界効果トランジスタを用いていたが、図９に示すように、ソース電極とドレイン電極の間に複数（２個以上）のゲート電極を配置した構造のマルチゲート電界効果トランジスタを用いた構成とすることも可能である。図９において、参照符号２１９Ａ，２２０Ａはそれぞれマルチゲート電界効果トランジスタを示し、参照符号２２３Ａ，２２３Ｂはマルチゲート電界効果トランジスタ２１９Ａの２個のゲート電極と基準電圧端子２１４との間に接続した抵抗を示し、参照符号２２８Ａ，２２８Ｂはマルチゲート電界効果トランジスタ２２０Ａの２個のゲート電極と制御端子２１８との間に接続した抵抗を示している。その他の構成は図１と同様である。
【０１４３】
上記のように、マルチゲート電界効果トランジスタを使用することにより、マルチゲート電界効果トランジスタ２１９Ａ，２２０Ａのゲート幅を、シングルゲートタイプの電界効果トランジスタ２１９，２２０のゲート幅に比べて増加させることなく、電界効果トランジスタに入力される信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【０１４４】
また、マルチゲート電界効果トランジスタ２１９Ａ，２２０Ａにおいて、ソース電極とドレイン電極の間に配置された複数のゲート電極と制御端子２１８あるいは基準電圧端子２１１とをそれぞれ抵抗２２３Ａ，２２３Ｂ，２２８Ａ，２２８Ｂを介して接続した構成とすることにより、ゲート電極のアイソレーションを向上させることができる。したがって、高周波特性を劣化させることなく、高周波スイッチを構成することができる。
【０１４５】
〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明の第２の実施の形態における高周波スイッチ・増幅回路を含む高周波回路の構成を示すブロック図である。図３の高周波スイッチ・増幅回路は、図５に示した従来の携帯電話端末の送信部のブロック図において、高周波増幅回路１０４および高周波スイッチ１０５に対応している。また、本発明の実施の形態の携帯電話端末では、図４に示した従来の携携帯電話端末の送信部２００において、高周波増幅回路２０２および高周波スイッチ２０３に代えて図３の高周波スイッチ・増幅回路を用いている。
【０１４６】
以下、図３の高周波スイッチ・増幅回路について詳しく説明する。
【０１４７】
図３において、信号入力端子２４０より入力された高周波信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２４１を介して利得制御回路２４２に入力され、高周波入力信号の利得減衰が行われる。利得制御回路２４２の減衰量は、制御端子２４３の電圧値の設定により制御される。利得制御回路２４２の出力信号は、増幅器２４４に入力され増幅される。増幅器２４４の出力信号は、高周波スイッチ２４５の共通端子２４５ａに入力される。
【０１４８】
高周波スイッチ２４５の端子２４５ｃより出力された信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２４６を介して増幅器２４７に入力され増幅される。増幅器２４７の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２４８を介し、信号出力端子２４９に送られる。
【０１４９】
高周波スイッチ２４５の端子２４５ｂより出力された信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２５０を介して増幅器２５１に入力され増幅される。増幅器２５１の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路２５２を介し、信号出力端子２５３に送られる。
【０１５０】
電源電圧端子２５４は、利得制御回路２４２の基準電圧端子２４２ｂと増幅器２４４の電源端子と高周波スイッチ２４５の電源端子２４５ｄに接続される。電源電圧端子２５５は、高周波スイッチ２４５の制御端子２４５ｅと増幅器２４７の電源端子に接続される。電源端子２５６は、増幅器２５１の電源端子に接続される。
【０１５１】
上記した増幅器２４４，２４７，２５１は、例えば図１０に示すように、電界効果トランジスタ２６１、コイル２６２、キャパシタ２６３〜２６５、抵抗２６６，２６７で構成されている。ゲート電極にはキャパシタ２６３を介して入力端子２６８が接続され、ドレイン電極にはキャパシタ２６４を介して出力端子２６９が接続され、ソース電極が高周波的に接地されている。
【０１５２】
なお、増幅器２４４，２４７，２５１としては、電界効果トランジスタの代わりに、バイポーラトランジスタを用いることも可能である。その場合、バイポーラトランジスタのコレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極が、それぞれ電界効果トランジスタのドレイン電極、ゲート電極、ソース電極に対応する。具体的には、例えば図１１に示すように、バイポーラトランジスタ２７１、コイル２７２、キャパシタ２７３，２７４、抵抗２７５，２７６で構成されている。ベース電極にはキャパシタ２７３を介して入力端子２７７が接続され、コレクタ電極にはキャパシタ２７４を介して出力端子２７８が接続され、エミッタ電極が接地されている。
【０１５３】
なお、増幅器として、電界効果トランジスタの代わりに、バイポーラトランジスタを用いることも可能である。その場合、バイポーラトランジスタのコレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極が、それぞれ電界効果トランジスタのドレイン電極、ゲート電極、ソース電極に対応する。
【０１５４】
次に、図３の高周波スイッチ・増幅回路の動作について簡単に説明する。また、高周波スイッチ２４５は図１に示した高周波スイッチで構成され、高周波スイッチ２４５の各端子と図１の高周波スイッチとは以下のように対応する。高周波スイッチ２４５の共通端子２４５ａは信号入力端子２１５に対応し、同じく端子２４５ｂは信号出力端子２１６に対応し、同じく端子２４５ｃは信号出力端子２１７に対応し、電源端子２４５ｄは電源端子２１１に対応し、制御端子２４５ｅは、制御端子２１８に対応している。
【０１５５】
一例として、電源端子２５４に３Ｖの電圧を印加し、電源端子２５５に３Ｖの電圧を印加し、電源端子２５６を０Ｖとした場合を考える。このとき、増幅器２４４はＯＮ（動作）状態であり、増幅器２４７はＯＮ（動作）状態であり、増幅器２５１はＯＦＦ（不動作）状態である。また、高周波スイッチ２４５は、共通端子２４５ａと端子２４５ｃとが接続された状態となっている。このとき、図３の高周波回路の信号入力端子２４０に入力された高周波信号は、増幅器２４４と増幅器２４７とにより増幅され、信号出力端子２４９より出力される。
【０１５６】
次に、電源端子２５４に３Ｖの電圧を印加し、電源端子２５５を０Ｖとし、電源端子２５６に３Ｖの電圧を印加した場合を考える。このとき、増幅器２４４はＯＮ（動作）状態であり、増幅器２４７はＯＦＦ（不動作）状態であり、増幅器２５１はＯＮ（動作）状態である。また、高周波スイッチ２４５は、共通端子２４５ａと端子２４５ｂとが接続された状態となっている。このとき、高周波増幅回路の信号入力端子２４０に入力された信号は、増幅器２４４と増幅器２５１により増幅され、信号出力端子２５３より出力される。
【０１５７】
ここで、増幅器２４７と増幅器２５１とについて、ＰＤＣ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式での仕様にそれぞれ合わせて回路構成することで、それぞれの仕様に最適な動作電流値を設定することができる。
【０１５８】
また、高周波スイッチ２４５の制御電圧２４５ｅと増幅器２４７の電源端子２５５を共通にすることにより、端子の数を削減でき、スイッチの経路の選択と増幅回路の選択を同時にでき、高周波増幅回路の制御を簡略化することができる。
【０１５９】
以上説明したように、本発明の実施の形態の高周波スイッチによれば、切替スイッチを２つの電界効果トランジスタ２１９，２２０により構成し、基準電圧生成回路に電圧値の異なる２つの基準電圧端子２１３，２１４を設ける。そして、一方の基準電圧端子２１３からは、電源電圧の中間値に電界効果トランジスタ２１９，２２０のしきい値の絶対値の１／２の電圧値をプラスした値を発生させ、電界トランジスタ２２０のソース電極に印加する。他方の基準電圧端子２１４からは、電源電圧の中間値から電界効果トランジスタ２１９，２２０のしきい値の絶対値の１／２の電圧値をマイナスした値を発生させ、電界効果トランジスタ２１９のゲート電極に印加する。これにより、電界効果トランジスタ２１９，２２０がオンオフの中間の状態となる電圧範囲をちょうど重ならせることができるので、電界効果トランジスタ２１９，２２０をオンオフさせるための制御電圧の設定範囲を広くすることができる。
【０１６０】
また、本発明の実施の形態の高周波スイッチ・増幅回路によれば、第１の増幅器２４７と第２の増幅器２４８を選択する高周波スイッチを設けるとともに、使用する通信システムに対応して第１および第２の増幅器２４７，２４８の何れか一方を選択する構成を採用している。これにより、それぞれの通信システムの仕様に対応した増幅器の回路構成を実現できるので、増幅器の回路設計を最適な状態にすることができ、動作電流を少なくできる。
【０１６１】
また、高周波スイッチ２４５の制御電圧と増幅器２４７の電源電圧とを共通にすることにより、端子数を削減することができ、高周波スイッチ・増幅回路の制御を簡略化することができる。
【０１６２】
また、第３の増幅器２４４の電源電圧と高周波スイッチ２４５における基準電圧生成回路の電源電圧とを共通にすることにより、端子数を削減することができる。
【０１６３】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の高周波スイッチによれば、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子とを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【０１６４】
本発明の請求項２記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【０１６５】
本発明の請求項３記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【０１６６】
本発明の請求項４記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【０１６７】
本発明の請求項５記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【０１６８】
本発明の請求項６記載の高周波スイッチによれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、ゲート電極が２個以上の場合には、電界効果トランジスタのゲート幅を増加させることなく、電界効果トランジスタに入力する信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【０１６９】
本発明の請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、第１の増幅器と第２の増幅器とを切替スイッチを介して接続しているので、複数の通信方式（例えば、ＰＤＣ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式）に対応して増幅器を構成することができ、通信方式にあわせ、増幅器を設計することができる。そのため、最適な回路規模での設計ができ、回路規模の増大と動作電流の増加を防ぐことができる。
【０１７０】
本発明の請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第１および第２の基準電圧の値を異ならせることにより、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【０１７１】
本発明の請求項９記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【０１７２】
本発明の請求項１０記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第１の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第２の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【０１７３】
本発明の請求項１１記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【０１７４】
本発明の請求項１２記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、切替スイッチの制御端子を別に設ける必要がないため、端子数を削減することができる。さらに、増幅器の動作／停止の制御と切替スイッチの経路選択の制御を一つの端子で実現できるため、制御が容易になる。
【０１７５】
本発明の請求項１３記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第３の増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【０１７６】
本発明の請求項１４記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【０１７７】
本発明の請求項１５記載の移動体通信端末によれば、請求項１記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【０１７８】
本発明の請求項１６記載の移動体通信端末によれば、請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【０１７９】
本発明の請求項１７記載の移動体通信端末によれば、請求項１４記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の高周波スイッチの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の高周波スイッチにおける切替スイッチの状態を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態の高周波スイッチ・増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。
【図５】他の従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の高周波スイッチの構成を示すブロック図である。
【図７】従来の高周波スイッチにおける切替スイッチの状態を示すグラフである。
【図８】従来の利得制御機能を内蔵した高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の高周波スイッチの他の例の構成を示す回路図である。
【図１０】図３の高周波スイッチ・増幅回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図１１】図３の高周波スイッチ・増幅回路の具体的な構成の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０１ 信号入力端子
１０２ 発振器
１０３ アップコンバータ
１０４ 高周波増幅回路
１０５ 高周波スイッチ
１０６ バンドパスフィルタ
１０７ 高出力高周波増幅回路
１０８ アイソレータ
１０９ バンドパスフィルタ
１１０ 高出力高周波増幅回路
１１１ アイソレータ
１１２ デュプレクサ
１１３ アンテナ
１１４ アンテナ
１１５ 信号出力端子
１１６ 信号出力端子
１２１ 電源端子
１２２ グラウンド端子
１２３ 基準電圧端子
１２４ 制御端子
１２５ 信号入力端子
１２７ 信号出力端子
１２８ 信号出力端子
１３１ 電界効果トランジスタ
１３２ 電界効果トランジスタ
１８１ 信号入力端子
１８２ インピーダンス整合回路
１８３ 利得制御回路
１８４ 増幅器
１８５ インピーダンス整合回路
１８６ 増幅器
１８７ インピーダンス整合回路
１８８ 信号出力端子
１８９ 制御端子
２００ 携帯電話端末の送信部
２０１ アップコンバータ
２０２ 可変利得の高周波増幅回路
２０３ 高周波スイッチ
２０４ バンドパスフィルタ
２０５ 高出力高周波増幅回路
２０６ アイソレータ
２０７ バンドパスフィルタ
２０８ 高出力高周波増幅回路
２０９ アイソレータ
２１１ 電源端子
２１２ グラウンド端子
２１３ 基準電圧端子
２１４ 基準電圧端子
２１５ 信号入力端子
２１６ 信号出力端子
２１７ 信号出力端子
２１８ 制御端子
２１９ 電界効果トランジスタ
２２０ 電界効果トランジスタ
２２１ 抵抗
２２２ 抵抗
２２３ 抵抗
２２４ 抵抗
２２５ 抵抗
２２６ 抵抗
２２７ 抵抗
２２８ 抵抗
２２９ 抵抗
２３０ キャパシタ
２３１ キャパシタ
２３２ キャパシタ
２３３ キャパシタ
２４０ 信号入力端子
２４１ インピーダンス整合回路
２４２ 利得制御回路
２４３ 制御回路
２４４ 増幅器
２４５ 高周波スイッチ
２４６ インピーダンス整合回路
２４７ 増幅器
２４８ インピーダンス整合回路
２４９ 信号出力端子
２５０ インピーダンス整合回路
２５１ 増幅器
２５２ インピーダンス整合回路
２５３ 信号出力端子
２５４ 電源端子
２５５ 電源端子
２５６ 電源端子
３００ 携帯電話端末の受信部
３０１ フロントエンドＩＣ
３０２ バンドパスフィルタ
４００ 携帯電話端末のシンセサイザ部
４０１ 温度制御水晶発振器（ＴＣＸＯ）
４０２ フェーズロックドループ（ＰＬＬ）
４０３ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
５００ 携帯電話端末の共用器部
５０１ アンテナ
５０２ アンテナ
５０３ デュプレクサ
Claims (17)
- 信号入力端子と、
第１および第２の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、前記第１の基準電圧を前記第１のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第２の基準電圧を前記第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、前記制御電圧と前記第１の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第２の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにした高周波スイッチ。 - 前記第１のスイッチ素子は第１の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が前記他方の信号電極となり、ゲート電極が前記制御電極となり、
前記第２のスイッチ素子は第２の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が前記他方の信号電極となり、ゲート電極が前記制御電極となる請求項１記載の高周波スイッチ。 - 前記第１の基準電圧より前記第２の基準電圧の方が高い請求項２記載の高周波スイッチ。
- 前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧の差が前記第１および第２の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである請求項２記載の高周波スイッチ。
- 前記基準電圧生成回路が３個以上の抵抗器の直列回路で構成されている請求項２記載の高周波スイッチ。
- 前記電界効果トランジスタは、ソース電極とドレイン電極と少なくとも一つ以上のゲート電極とを備え、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記ゲート電極が配置され、前記ゲート電極と前記制御端子あるいは前記基準電圧生成回路の出力端子とが抵抗を介して接続されたことを特徴とする請求項２記載の高周波スイッチ。
- 信号入力端子と、
第１および第２の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
前記第１のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第１の信号出力端子に出力端子が接続された第１の増幅器と、
前記第２のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第２の信号出力端子に出力端子が接続された第２の増幅器と、
第１および第２の基準電圧を生成し、前記第１の基準電圧を前記第１のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第２の基準電圧を前記第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、
前記制御電圧と前記第１の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第２の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させ、
前記第１のスイッチ素子の導通時には、前記第１の増幅器を動作状態とし、前記第２の増幅器を不動作状態とし、前記第２のスイッチ素子の導通時には、前記第１の増幅器を不動作状態とし、前記第２の増幅器を動作状態とした高周波スイッチ・増幅回路。 - 前記第１のスイッチ素子は第１の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が前記他方の信号電極となり、ゲート電極が前記制御電極となり、
前記第２のスイッチ素子は第２の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が前記他方の信号電極となり、ゲート電極が前記制御電極となり、
前記第１の増幅器は、第３の電界効果トランジスタまたは第１のバイポーラトランジスタからなり、ゲート電極あるいはベース電極が入力端子となり、ドレイン電極あるいはコレクタ電極が出力端子となり、ソース電極またはエミッタ電極が高周波的に接地され、
前記第２の増幅器は、第４の電界効果トランジスタまたは第２のバイポーラトランジスタからなり、ゲート電極あるいはベース電極が入力端子となり、ドレイン電極あるいはコレクタ電極が出力端子となり、ソース電極またはエミッタ電極が高周波的に接地されている請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路。 - 前記第１の基準電圧より前記第２の基準電圧の方が高い請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路。
- 前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧の差が第１および第２の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路。
- 前記基準電圧生成回路が３個以上の抵抗器の直列回路で構成されている請求項８記載の高周波スイッチ・増幅回路。
- 前記制御端子と前記第１および第２の増幅器の電源端子の何れか一方とが共通接続されている請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路。
- 前記信号入力端子に出力端子が接続された第３の増幅器を有し、前記第３の増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、前記第３の増幅器の電源端子を前記基準電圧生成回路の電源端子と共通に接続した請求項７記載の高周波スイッチ・増幅回路。
- 信号入力端子と、
第１および第２の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、前記第１の基準電圧を前記第１のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第２の基準電圧を前記第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える基準電圧生成回路と、
前記信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備え、
前記制御電圧と前記第１の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第２の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにし、
前記増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、前記増幅器の電源端子を前記基準電圧生成回路の電源電圧と共通にした高周波スイッチ・増幅回路。 - 高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチを有する移動体通信端末であって、
前記高周波スイッチが
信号入力端子と、
第１および第２の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、前記第１の基準電圧を前記第１のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第２の基準電圧を前記第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、前記制御電圧と前記第１の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第２の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしたことを特徴とする移動体通信端末。 - 高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、
前記高周波スイッチ・増幅回路が
信号入力端子と、
第１および第２の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
前記第１のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第１の信号出力端子に出力端子が接続された第１の増幅器と、
前記第２のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第２の信号出力端子に出力端子が接続された第２の増幅器と、
第１および第２の基準電圧を生成し、前記第１の基準電圧を前記第１のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第２の基準電圧を前記第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、
前記制御電圧と前記第１の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第２の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させ、
前記第１のスイッチ素子の導通時には、前記第１の増幅器を動作状態とし、前記第２の増幅器を不動作状態とし、前記第２のスイッチ素子の導通時には、前記第１の増幅器を不動作状態とし、前記第２の増幅器を動作状態とした移動体通信端末。 - 高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、
前記高周波スイッチ・増幅回路が、
信号入力端子と、
第１および第２の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第１の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第１のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第２の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第２のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第１および第２の基準電圧を生成し、前記第１の基準電圧を前記第１のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第２の基準電圧を前記第２のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える基準電圧生成回路と、
前記信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備え、
前記制御電圧と前記第１の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第２の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第１および第２のスイッチ素子を選択的に導通させるようにし、
前記増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、前記増幅器の電源端子を前記基準電圧生成回路の電源電圧と共通にした移動体通信端末。
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