JP2004104394A - 高周波スイッチ - Google Patents
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- H03K17/693—Switching arrangements with several input- or output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
Abstract
【課題】本発明は主として携帯電話のＲＦ回路に用いられる高周波スイッチに関するもので、特に複合化に適した高周波スイッチを提供するものである。
【解決手段】特にＦＥＴスイッチ３，６を用いた高周波スイッチにおいて、一端が入出力ポート１と受信ポート４との間に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチ６と入出力ポート１との間に電気長が送信ポート２から入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップライン５を設けた構成とする。
【選択図】 図１
【解決手段】特にＦＥＴスイッチ３，６を用いた高周波スイッチにおいて、一端が入出力ポート１と受信ポート４との間に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチ６と入出力ポート１との間に電気長が送信ポート２から入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップライン５を設けた構成とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として携帯電話のＲＦ回路に用いられる高周波スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に携帯電話などの高周波無線器のＲＦ回路に用いられる高周波スイッチとしては、ストリップラインを内蔵した多層基板上にＰＩＮダイオードを実装する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして現在、このような高周波スイッチにおいては、周辺に位置する高周波フィルタやアンプなどの高周波部品を取り込もうとする複合化が進められており、このような複合化を進めるにあたっては、多層基板上に実装される部品を小型化し、これによって生じたスペースにさらなる高周波部品を実装するものであり、現在ＰＩＮダイオードを用いた高周波スイッチを小型化する一つの手法として、ＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチを用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−９７７４３号公報（第３−４頁、図１、図２、図３）
【特許文献２】
特開平９−１８１５８８号公報（第４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＦＥＴスイッチを用いた場合、送信ポートから入力される高周波信号に関するＦＥＴスイッチを構成するＦＥＴの耐電圧性を考慮して、各ＦＥＴスイッチ内においてそれぞれＦＥＴを４〜８段といった多段構成とする必要が生じてしまい、高周波スイッチの十分な小型化が困難なものとなり、結果として複合化が困難なものとなっていた。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、複合化に適した高周波スイッチを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そして、この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチにおいて、一端が入出力ポートと受信ポートとの間に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチと入出力ポートとの間に電気長が前記送信ポートから入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップラインを設けたことにより、第１、第２のＦＥＴスイッチにかかる電圧が低減されるので各ＦＥＴスイッチの段数を削減でき高周波スイッチを小型化でき、高周波スイッチの複合化に適するものとできる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、特に受信ポート端に容量性結合により構成された高周波フィルタを設けたことで、この高周波フィルタを制御ポートから印加される制御電圧のＤＣカット用のコンデンサとしても利用でき、高周波スイッチの複合化ができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、特に高周波フィルタをＳＡＷフィルタとしたことで、高周波スイッチの複合化ができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、特に高周波フィルタを２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器としたことで、さらに高周波スイッチの複合化ができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、特にストリップラインを誘電体からなる多層基板の内層部分にて形成し、ＦＥＴスイッチを高周波デバイスとして多層基板の表面に実装したことで、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、特に送信ポート端にＬＣフィルタを接続するとともにこのＬＣフィルタを多層基板の内層部分に形成したことで、効率よく高周波スイッチの複合化ができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、特に受信ポート端にＳＡＷフィルタを接続するとともにこのＳＡＷフィルタを多層基板の表面に実装したことで、請求項３に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、特に受信ポート端に２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器を接続するとともにこの共用器を多層基板の表面に実装したことで、請求項４に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は携帯電話のＲＦ回路に用いられる高周波スイッチを示す回路図であり、この高周波スイッチは入出力ポート１と送信ポート２との間に接続された第１のＦＥＴスイッチ３と入出力ポート１と受信ポート４間に接続されたストリップライン５と、ストリップライン５の受信ポート４側とグランド間に接続された第２のＦＥＴスイッチ６と、上記２つのＦＥＴスイッチ３，６のオン−オフ制御する制御ポート７とを基本構成とするものである。
【００１７】
そして、送信時においては制御ポート７から２つのＦＥＴスイッチ３，６に対して制御電圧を印加することで、２つのＦＥＴスイッチ３，６をオン状態とし、また、ストリップライン５の電気長を送信信号の略４分の１波長に設定することで、ストリップライン５が第２のＦＥＴスイッチ６を介して接地され、入出力ポート１からみた受信ポート４の側がオープン状態となり、送信ポート２から入力された送信信号は効率よく入出力ポート１に流れるのである。
【００１８】
また、受信時においては、２つのＦＥＴスイッチ３，６に対する制御電圧の印加を止めることで、これらのＦＥＴスイッチ３，６がともにオフ状態となり、入出力ポート１から入力される受信信号は受信ポート４に効率よく流れるのである。
【００１９】
そしてこの高周波スイッチに用いられる２つのＦＥＴスイッチ３，６は、通常送信ポート２の前段に位置するアンプ（特に図示せず）で増幅された送信信号が送信ポート２から入力されるため、２つのＦＥＴスイッチ３，６の耐電圧性を考慮して各ＦＥＴスイッチ３，６を構成するＦＥＴ素子３ａ，６ａを４〜８段といった多段構成とする必要があるが、この高周波スイッチにおいてはＦＥＴ素子３ａ，６ａを２段構成としている。
【００２０】
これは、高周波スイッチの内部にストリップライン５を配置したことによるもので、ストリップライン５を用いた移相回路を構成することで高周波的に高インピーダンスになるためそれぞれのＦＥＴスイッチ３，６にかかる電圧が低減され、これによりＦＥＴ素子３ａ，６ａの段数を減らすことを可能としたからである。
【００２１】
そして、ＦＥＴ素子３ａ，６ａの段数を減らすことにより、高周波スイッチの複合化に大きく貢献できるのである。
【００２２】
すなわち、このような高周波スイッチは送信ポート２の側にＬＣ回路で構成されたローパスフィルタ８が接続され、受信ポート４の側に受信フィルタ９が接続される構成のもので、これらの構成を具現化したものとしては、図２に示すようにＬＣ回路で構成されたローパスフィルタ８を誘電体からなる多層基板１０の内層部分で形成し、この多層基板１０上に受信フィルタ９を実装する。また、図１に示す高周波スイッチは２つのＦＥＴスイッチ３，６を半導体素子１１により一体形成し多層基板１０の上面を実装するとともに、残りのストリップライン５を多層基板１０の内層で形成し、各構成要素はビアホールなどの接続電極により適宜接続した構成としている。
【００２３】
つまり、このような高周波スイッチをローパスフィルタ８や受信フィルタ９を複合化した構成においては、多層基板１０の上面に実装される受信フィルタ９や半導体素子１１などの各高周波部品の占有面積を小さくすることで、さらなる高周波部品の小型化、複合化を進めることができるのである。
【００２４】
また、図１に示す受信ポート４に接続される受信フィルタ９は、受信ポート４からその後段に至る経路内がコンデンサによる容量性結合により接続されるバンドパスフィルタやＳＡＷフィルタなどの高周波フィルタとすることが望ましいものであり、この容量性結合により制御ポート７から印加される制御電圧のＤＣカット用のコンデンサとしても付加利用することができるからである。
【００２５】
なお、現在のところこのような高周波スイッチ回路の後段に接続される受信フィルタ９としてはＳＡＷフィルタを用いる構造が主流であることから、受信フィルタ９の選択としてはＳＡＷフィルタを選択することが望ましい。
【００２６】
また、受信フィルタ９を２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器構造とすることで、受信ポート４から出力される高周波信号をさらに分波することができ、高周波スイッチをさらに高付加価値なものとできるのである。
【００２７】
なお、上述した高周波スイッチにおいては、主として一つの入出力ポート１に対して送信ポート２或いは受信ポート４を適宜切り替え接続するＳＰＤＴ型の高周波スイッチ回路を説明したものであるが、図３に示すように２つの高周波スイッチ１２の入出力ポート１をダイプレクサ１３で接続し、周波数帯域の異なる２以上の送受信信号を取り扱う、いわゆるマルチバンド対応型の複合化高周波スイッチとして用いることで、回路構成が複雑化してしまい、多層基板１０の上面におけるＦＥＴスイッチ３，６やコンデンサやインダクタなどのチップ部品の実装レイアウトが過密な状態となりやすく、上述したように多層基板１０の上面における実装スペースの確保はこのような複合化に対して極めて有効な手段となるのである。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチにおいて、一端が入出力ポートと受信ポートとの間に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチと入出力ポートとの間に電気長が前記送信ポートから入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップラインを設けたことにより、第１、第２のＦＥＴスイッチにかかる電圧が低減されるので各ＦＥＴスイッチの段数を削減でき高周波スイッチを小型化でき、高周波スイッチの複合化に適するものとできるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における高周波スイッチの等価回路図
【図２】同高周波スイッチの斜視図
【図３】他の実施の形態における高周波スイッチの等価回路図
【符号の説明】
１ 入出力ポート
２ 送信ポート
３ 第１のＦＥＴスイッチ
４ 受信ポート
５ ストリップライン
６ 第２のＦＥＴスイッチ
７ 制御ポート
８ ローパスフィルタ
９ 受信フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は主として携帯電話のＲＦ回路に用いられる高周波スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に携帯電話などの高周波無線器のＲＦ回路に用いられる高周波スイッチとしては、ストリップラインを内蔵した多層基板上にＰＩＮダイオードを実装する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして現在、このような高周波スイッチにおいては、周辺に位置する高周波フィルタやアンプなどの高周波部品を取り込もうとする複合化が進められており、このような複合化を進めるにあたっては、多層基板上に実装される部品を小型化し、これによって生じたスペースにさらなる高周波部品を実装するものであり、現在ＰＩＮダイオードを用いた高周波スイッチを小型化する一つの手法として、ＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチを用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−９７７４３号公報（第３−４頁、図１、図２、図３）
【特許文献２】
特開平９−１８１５８８号公報（第４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＦＥＴスイッチを用いた場合、送信ポートから入力される高周波信号に関するＦＥＴスイッチを構成するＦＥＴの耐電圧性を考慮して、各ＦＥＴスイッチ内においてそれぞれＦＥＴを４〜８段といった多段構成とする必要が生じてしまい、高周波スイッチの十分な小型化が困難なものとなり、結果として複合化が困難なものとなっていた。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、複合化に適した高周波スイッチを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そして、この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチにおいて、一端が入出力ポートと受信ポートとの間に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチと入出力ポートとの間に電気長が前記送信ポートから入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップラインを設けたことにより、第１、第２のＦＥＴスイッチにかかる電圧が低減されるので各ＦＥＴスイッチの段数を削減でき高周波スイッチを小型化でき、高周波スイッチの複合化に適するものとできる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、特に受信ポート端に容量性結合により構成された高周波フィルタを設けたことで、この高周波フィルタを制御ポートから印加される制御電圧のＤＣカット用のコンデンサとしても利用でき、高周波スイッチの複合化ができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、特に高周波フィルタをＳＡＷフィルタとしたことで、高周波スイッチの複合化ができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、特に高周波フィルタを２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器としたことで、さらに高周波スイッチの複合化ができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、特にストリップラインを誘電体からなる多層基板の内層部分にて形成し、ＦＥＴスイッチを高周波デバイスとして多層基板の表面に実装したことで、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、特に送信ポート端にＬＣフィルタを接続するとともにこのＬＣフィルタを多層基板の内層部分に形成したことで、効率よく高周波スイッチの複合化ができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、特に受信ポート端にＳＡＷフィルタを接続するとともにこのＳＡＷフィルタを多層基板の表面に実装したことで、請求項３に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、特に受信ポート端に２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器を接続するとともにこの共用器を多層基板の表面に実装したことで、請求項４に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は携帯電話のＲＦ回路に用いられる高周波スイッチを示す回路図であり、この高周波スイッチは入出力ポート１と送信ポート２との間に接続された第１のＦＥＴスイッチ３と入出力ポート１と受信ポート４間に接続されたストリップライン５と、ストリップライン５の受信ポート４側とグランド間に接続された第２のＦＥＴスイッチ６と、上記２つのＦＥＴスイッチ３，６のオン−オフ制御する制御ポート７とを基本構成とするものである。
【００１７】
そして、送信時においては制御ポート７から２つのＦＥＴスイッチ３，６に対して制御電圧を印加することで、２つのＦＥＴスイッチ３，６をオン状態とし、また、ストリップライン５の電気長を送信信号の略４分の１波長に設定することで、ストリップライン５が第２のＦＥＴスイッチ６を介して接地され、入出力ポート１からみた受信ポート４の側がオープン状態となり、送信ポート２から入力された送信信号は効率よく入出力ポート１に流れるのである。
【００１８】
また、受信時においては、２つのＦＥＴスイッチ３，６に対する制御電圧の印加を止めることで、これらのＦＥＴスイッチ３，６がともにオフ状態となり、入出力ポート１から入力される受信信号は受信ポート４に効率よく流れるのである。
【００１９】
そしてこの高周波スイッチに用いられる２つのＦＥＴスイッチ３，６は、通常送信ポート２の前段に位置するアンプ（特に図示せず）で増幅された送信信号が送信ポート２から入力されるため、２つのＦＥＴスイッチ３，６の耐電圧性を考慮して各ＦＥＴスイッチ３，６を構成するＦＥＴ素子３ａ，６ａを４〜８段といった多段構成とする必要があるが、この高周波スイッチにおいてはＦＥＴ素子３ａ，６ａを２段構成としている。
【００２０】
これは、高周波スイッチの内部にストリップライン５を配置したことによるもので、ストリップライン５を用いた移相回路を構成することで高周波的に高インピーダンスになるためそれぞれのＦＥＴスイッチ３，６にかかる電圧が低減され、これによりＦＥＴ素子３ａ，６ａの段数を減らすことを可能としたからである。
【００２１】
そして、ＦＥＴ素子３ａ，６ａの段数を減らすことにより、高周波スイッチの複合化に大きく貢献できるのである。
【００２２】
すなわち、このような高周波スイッチは送信ポート２の側にＬＣ回路で構成されたローパスフィルタ８が接続され、受信ポート４の側に受信フィルタ９が接続される構成のもので、これらの構成を具現化したものとしては、図２に示すようにＬＣ回路で構成されたローパスフィルタ８を誘電体からなる多層基板１０の内層部分で形成し、この多層基板１０上に受信フィルタ９を実装する。また、図１に示す高周波スイッチは２つのＦＥＴスイッチ３，６を半導体素子１１により一体形成し多層基板１０の上面を実装するとともに、残りのストリップライン５を多層基板１０の内層で形成し、各構成要素はビアホールなどの接続電極により適宜接続した構成としている。
【００２３】
つまり、このような高周波スイッチをローパスフィルタ８や受信フィルタ９を複合化した構成においては、多層基板１０の上面に実装される受信フィルタ９や半導体素子１１などの各高周波部品の占有面積を小さくすることで、さらなる高周波部品の小型化、複合化を進めることができるのである。
【００２４】
また、図１に示す受信ポート４に接続される受信フィルタ９は、受信ポート４からその後段に至る経路内がコンデンサによる容量性結合により接続されるバンドパスフィルタやＳＡＷフィルタなどの高周波フィルタとすることが望ましいものであり、この容量性結合により制御ポート７から印加される制御電圧のＤＣカット用のコンデンサとしても付加利用することができるからである。
【００２５】
なお、現在のところこのような高周波スイッチ回路の後段に接続される受信フィルタ９としてはＳＡＷフィルタを用いる構造が主流であることから、受信フィルタ９の選択としてはＳＡＷフィルタを選択することが望ましい。
【００２６】
また、受信フィルタ９を２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器構造とすることで、受信ポート４から出力される高周波信号をさらに分波することができ、高周波スイッチをさらに高付加価値なものとできるのである。
【００２７】
なお、上述した高周波スイッチにおいては、主として一つの入出力ポート１に対して送信ポート２或いは受信ポート４を適宜切り替え接続するＳＰＤＴ型の高周波スイッチ回路を説明したものであるが、図３に示すように２つの高周波スイッチ１２の入出力ポート１をダイプレクサ１３で接続し、周波数帯域の異なる２以上の送受信信号を取り扱う、いわゆるマルチバンド対応型の複合化高周波スイッチとして用いることで、回路構成が複雑化してしまい、多層基板１０の上面におけるＦＥＴスイッチ３，６やコンデンサやインダクタなどのチップ部品の実装レイアウトが過密な状態となりやすく、上述したように多層基板１０の上面における実装スペースの確保はこのような複合化に対して極めて有効な手段となるのである。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチにおいて、一端が入出力ポートと受信ポートとの間に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチと入出力ポートとの間に電気長が前記送信ポートから入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップラインを設けたことにより、第１、第２のＦＥＴスイッチにかかる電圧が低減されるので各ＦＥＴスイッチの段数を削減でき高周波スイッチを小型化でき、高周波スイッチの複合化に適するものとできるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における高周波スイッチの等価回路図
【図２】同高周波スイッチの斜視図
【図３】他の実施の形態における高周波スイッチの等価回路図
【符号の説明】
１ 入出力ポート
２ 送信ポート
３ 第１のＦＥＴスイッチ
４ 受信ポート
５ ストリップライン
６ 第２のＦＥＴスイッチ
７ 制御ポート
８ ローパスフィルタ
９ 受信フィルタ
Claims (8)
- 入出力ポートと送信ポートとの間に接続された第１のＦＥＴスイッチと、一端が前記入出力ポートと受信ポートとの間に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチと、これらの第１、第２のＦＥＴスイッチのオン−オフを制御する制御ポートとを備え、前記第２のＦＥＴスイッチの一端と前記入出力ポートとの間に電気長が前記送信ポートから入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップラインを設けた高周波スイッチ。
- 受信ポート端に容量性結合により構成された高周波フィルタを設けた請求項１に記載の高周波スイッチ。
- 高周波フィルタをＳＡＷフィルタとした請求項２に記載の高周波スイッチ。
- 高周波フィルタを２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器とした請求項２に記載の高周波スイッチ。
- 入出力ポートと送信ポートとの間に接続された第１のＦＥＴスイッチと、前記入出力ポートと受信ポート間に接続されるとともに電気長が前記送信ポートから入力される高周波信号の４分の１波長に相当するストリップラインと、一端が前記ストリップラインの受信ポート側端に接続され他端が接地された第２のＦＥＴスイッチと、前記第１、第２のＦＥＴスイッチのオン−オフを制御する制御ポートとを備え、前記ストリップラインは誘電体からなる多層基板の内層部分にて形成し、前記第１、第２のＦＥＴスイッチは高周波デバイスとして前記多層基板の表面に実装した高周波スイッチ。
- 送信ポート端にＬＣフィルタを接続するとともにこのＬＣフィルタを多層基板の内層部分にて形成した請求項５に記載の高周波スイッチ。
- 受信ポート端にＳＡＷフィルタを接続するとともにこのＳＡＷフィルタを多層基板の表面に実装した請求項５に記載の高周波スイッチ。
- 受信ポート端に２つのＳＡＷフィルタを組み合わせた共用器を接続するとともにこの共用器を多層基板の表面に実装した請求項５に記載の高周波スイッチ。
Priority Applications (3)
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| JP2002262415A JP2004104394A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 高周波スイッチ |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=32024652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002262415A Withdrawn JP2004104394A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 高周波スイッチ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6933802B2 (ja) |
| JP (1) | JP2004104394A (ja) |
| CN (1) | CN1251408C (ja) |
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| JP4321359B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2009-08-26 | パナソニック株式会社 | 半導体スイッチ |
| US7177619B2 (en) * | 2005-01-25 | 2007-02-13 | International Business Machines Corporation | Dual gate FinFET radio frequency switch and mixer |
| JP6166608B2 (ja) * | 2013-07-18 | 2017-07-19 | 太陽誘電株式会社 | スイッチ装置およびモジュール |
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|---|---|---|---|---|
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