JP2004297717A - アンテナスイッチモジュール回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波スイッチのＦＥＴの段数を低減してチップ面積を抑える。
【解決手段】高周波スイッチ２０の内部回路として、ＧＳＭ受信信号入力端子Ｔｒｘ１１およびＤＣＳ受信信号入力端子Ｔｒｘ２１と接地との間に、ＧＳＭまたはＤＣＳで送信するときオンするＦＥＴＱ５１およびＦＥＴＱ６１がそれぞれ接続されている。また、高周波スイッチ２０の外部回路として、ＧＳＭ受信信号入力端子Ｔｒｘ１１およびＤＣＳ受信信号入力端子Ｔｒｘ２１と、共通端子Ｔｃｏｍ２との間に移相器３０および４０がそれぞれ接続されている。ＧＳＭまたはＤＣＳの送信信号が共通端子Ｔｃｏｍ２に伝送されたとき、移相器３０，４０により全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが低減されるので、ＧＳＭおよびＤＣＳの受信信号経路のＦＥＴが２個のＦＥＴＱ１１，Ｑ１２およびＦＥＴＱ３１，Ｑ３２で構成されていても受信信号経路２１，２３を歪みなくオフすることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】高周波スイッチ２０の内部回路として、ＧＳＭ受信信号入力端子Ｔｒｘ１１およびＤＣＳ受信信号入力端子Ｔｒｘ２１と接地との間に、ＧＳＭまたはＤＣＳで送信するときオンするＦＥＴＱ５１およびＦＥＴＱ６１がそれぞれ接続されている。また、高周波スイッチ２０の外部回路として、ＧＳＭ受信信号入力端子Ｔｒｘ１１およびＤＣＳ受信信号入力端子Ｔｒｘ２１と、共通端子Ｔｃｏｍ２との間に移相器３０および４０がそれぞれ接続されている。ＧＳＭまたはＤＣＳの送信信号が共通端子Ｔｃｏｍ２に伝送されたとき、移相器３０，４０により全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが低減されるので、ＧＳＭおよびＤＣＳの受信信号経路のＦＥＴが２個のＦＥＴＱ１１，Ｑ１２およびＦＥＴＱ３１，Ｑ３２で構成されていても受信信号経路２１，２３を歪みなくオフすることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数帯域の異なる複数の送受信信号経路を切り換えるアンテナスイッチモジュール回路に関し、特に複数段の電界効果トランジスタＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有する高周波スイッチを用いたアンテナスイッチモジュール回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル携帯電話などの移動体無線通信装置において、例えば、９００ＭＨｚ帯のＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、１．８ＧＨｚ帯のＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）、１．９ＧＨｚ帯のＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）および２ＧＨｚ帯のＷＣＤＭＡ（ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ）等の送受信系のうちの複数の送受信系（マルチバンド）に対応したものが用いられている。このマルチバンドに対応して周波数帯域の異なる複数の送受信信号経路を切り換えるためにマルチバンド用のアンテナスイッチモジュール回路が用いられる。この種のアンテナスイッチモジュール回路において、複数段のＦＥＴを有する高周波スイッチを送受信信号経路に用いたものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
以下、特許文献１を参考に複数段のＦＥＴを有する従来の高周波スイッチについて、図３を参照して説明する。高周波スイッチ１０は次のように構成されている。ＷＣＤＭＡ送受信信号端子Ｔｗｃｄｍａ、ＤＣＳ送信信号端子Ｔｄｃｓｔｘ、ＤＣＳ受信信号端子Ｔｄｃｓｒｘの各信号端子とアンテナ端子Ｔａｎｔとの間には、ディプレッション形のｎ型ＧａＡｓ（ガリウム砒素）接合型ＦＥＴからなる直列接続されたＦＥＴＱ３１〜Ｑ３３，ＦＥＴＱ２１〜Ｑ２３，ＦＥＴＱ１１〜Ｑ１３がそれぞれ接続されている。ＦＥＴＱ３１〜Ｑ３３にはそれぞれ抵抗Ｒｇを介して制御端子Ｔｃｔｌ５から制御電圧が印加される。ＦＥＴＱ２１〜Ｑ２３にはそれぞれ抵抗Ｒｇを介して制御端子Ｔｃｔｌ４から制御電圧が印加される。同様に、ＦＥＴＱ１１〜Ｑ１３にはそれぞれ抵抗Ｒｇを介して制御端子Ｔｃｔｌ３から制御電圧が印加される。また、ＦＥＴＱ３３，Ｑ２３，Ｑ１３の送受信回路側のそれぞれの端子（ソースまたはドレイン）には、それぞれ抵抗Ｒ５，Ｒ４，Ｒ３を介してバイアス電圧端子Ｔｂｉａｓが接続されている。さらに、ＦＥＴＱ３１，Ｑ２１，Ｑ１１のアンテナ側の端子（ドレインまたはソース）には抵抗Ｒｂを介して端子Ｔｂｉａｓが接続されている。
【０００４】
つぎに、高周波スイッチ１０の動作について、図４を参照して説明する。ＤＣＳで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ４に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ５に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ２１〜Ｑ２３がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｄｃｓｔｘと端子Ｔａｎｔとの間がオンになり、ＤＣＳ送信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔａｎｔまで伝送される。
【０００５】
ＷＣＤＭＡで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ５に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ４に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ３１〜Ｑ３３がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｗｃｄｍａと端子Ｔａｎｔとの間がオンになり、ＷＣＤＭＡ送信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔａｎｔまで伝送される。
【０００６】
ＤＣＳで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ３に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ４，Ｔｃｔｌ５に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ１１〜Ｑ１３がオン状態になる。その結果、端子Ｔｄｃｓｒｘと端子ａｎｔとの間がオンになり、端子Ｔａｎｔから入ったＤＣＳ受信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔｄｃｓｒｘまで伝送される。
【０００７】
ＷＣＤＭＡで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ５に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ４に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ３１，Ｑ３２，Ｑ３３がオン状態になる。その結果、端子Ｔｗｃｄｍａと端子Ｔａｎｔとの間がオンになり、端子Ｔａｎｔから入ったＷＣＤＭＡ受信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔｗｃｄｍａまで伝送される。
【０００８】
なお、高周波スイッチ１０での送信を行わない場合、端子Ｔｂｉａｓに３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ４，Ｔｃｔｌ５に０Ｖを加えることにより、すべてのＦＥＴをオフにすることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２４６９４２号公報（段落番号００１９−００３７、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の高周波スイッチは、取り扱い電力を拡大させるには、直列接続されるＦＥＴの段数を増加させる必要がある。例えば、高周波スイッチをシングルバンドで用いる場合でも、最大送信電力を、例えば３５ｄＢｍＷ以上の高出力とする場合、直列接続されるＦＥＴがオフされる送受信信号経路（以下、オフポートという）において、この高出力の送信波を所定の規格内で歪みなくオフするには、ＦＥＴの段数を最低でも６段構成にする必要がある。また、マルチバンド用の高周波スイッチでは、オフポートがバンド分だけ増加し、オフポートが増加するに従い、オフポートごとには規格内であってもオフポート全体としては規格内で歪みなくオフするのが困難になり、高調波の発生を防ぐためさらにＦＥＴの段数を増加させる必要がある。この種の高周波スイッチは、例えば、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）からなる半導体集積回路で構成され、ＦＥＴの段数の増加に従い、チップ面積が大きくなり、チップ単価も高くなるという問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み、半導体集積回路で構成される高周波スイッチにおいて、ＦＥＴの段数を低減してチップ面積を抑えることにより、低コストのアンテナスイッチモジュール回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナスイッチモジュール回路は、複数の周波数帯域の各送受信信号経路に配置されたモノリシック半導体集積回路で構成される直列接続された複数段の電界効果トランジスタを有するをオン／オフさせることにより送受信信号経路を切り換えるアンテナスイッチモジュール回路において、前記各送受信信号経路のうち受信信号経路の電界効果トランジスタの段数を送信信号経路より少なく配置するとともに、前記受信信号経路の入力と接地間にシャント用の電界効果トランジスタを配置し、モノリシック半導体集積回路の外部回路として、前記各送信信号経路の共通出力および前記各受信信号経路の入力間に移相器を配置したことを特徴とする。
本発明のアンテナスイッチモジュール回路は、モノリシック半導体集積回路で構成された高周波スイッチの内部回路として、複数周波数帯域の送受信の共通端子、各受信信号入力端子、各受信信号出力端子および各送信信号入力端子と、共通端子および各送信信号入力端子間に複数段の電界効果トランジスタが直列接続された各送信信号経路と、各受信信号入力端子および受信信号出力端子間に前記送信信号経路より少ない段数の電界効果トランジスタが直列接続された受信信号経路と、各受信信号入力端子および接地間に接続されたシャント用の電界効果トランジスタを有し、高周波スイッチの外部回路として、前記共通端子および各受信信号入力端子間に接続された移相器を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例のアンテナスイッチモジュール回路について、第１の送受信系としてＧＳＭ、第２の送受信系としてＤＣＳの２つの送受信系に対応した構成を例として、図１を参照して説明する。アンテナスイッチモジュール回路１００は、図示しないモジュール基板上に搭載されモノリシック集積回路で構成された高周波スイッチ２０と、そのモジュール基板上に構成された移相器３０，４０とを具備している。
【００１３】
高周波スイッチ２０は、次のように構成されている。端子として、第１の共通端子Ｔｃｏｍ１と、第２の共通端子Ｔｃｏｍ２と、ＧＳＭ受信信号入力端子Ｔｒｘ１１と、ＤＣＳ受信信号入力端子Ｔｒｘ２１と、ＧＳＭ受信信号出力端子Ｔｒｘ１２と、ＤＣＳ受信信号出力端子Ｔｒｘ２２と、ＧＳＭ送信信号入力端子Ｔｔｘ１と、ＤＣＳ送信信号入力端子Ｔｔｘ２と、ＧＳＭ受信信号制御端子Ｔｃｒ１と、ＤＣＳ受信信号制御端子Ｔｃｒ２と、ＧＳＭ送信信号制御端子Ｔｃｔ１と、ＤＣＳ送信信号制御端子Ｔｃｔ２と、バイアス電圧端子Ｔｂｉａｓとを有している。端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と端子Ｔｒｘ１２，Ｔｒｘ２２との間には、直列接続された２個のＦＥＴＱ１１，Ｑ１２およびＦＥＴＱ３１，Ｑ３２がそれぞれ接続されて、ＧＳＭ受信信号経路２１およびＤＣＳ受信信号経路２３がそれぞれ形成されている。端子Ｔｃｏｍ１と端子Ｔｔｘ１，Ｔｔｘ２との間には、直列接続された６個のＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６，Ｑ４１〜Ｑ４６がそれぞれ接続されて、ＧＳＭ送信信号経路２２およびＤＣＳ送信信号経路２４がそれぞれ形成されている。
【００１４】
ＦＥＴＱ１１，Ｑ１２の各ゲートは、各抵抗Ｒｇを介して端子Ｔｃｒ１に接続されている。ＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６の各ゲートは、各抵抗Ｒｇを介して端子Ｔｃｔ１に接続されている。同様に、ＦＥＴＱ３１，Ｑ３２は端子Ｔｃｒ２に接続され、ＦＥＴＱ４１〜Ｑ４６は端子Ｔｃｔ２に接続されている。端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と接地との間には、シャント用のＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がそれぞれ接続されている。ＦＥＴＱ５１，Ｑ６１の各ゲートは、各抵抗Ｒｇを介してＯＲ回路２５の出力に接続されている。ＯＲ回路２５の２入力は、端子Ｔｃｔ１，Ｔｃｔ２に接続されている。また、端子Ｔｒｘ１２，Ｔｔｘ１，Ｔｒｘ２２，Ｔｔｘ２と端子Ｔｂｉａｓとの間には、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４がそれぞれ接続されている。さらに、端子Ｔｃｏｍ１と端子Ｔｂｉａｓとの間には抵抗Ｒｂが接続されている。
【００１５】
高周波スイッチ２０は、各端子に外部回路が次のように接続される。端子Ｔｃｏｍ１に図示しないモジュール基板の端子を介してアンテナが接続される。端子Ｔｃｏｍ２に移相器３０および４０の入力端子ａが接続されている。端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に移相器３０，４０の出力端子ｂがそれぞれ接続されている。端子Ｔｒｘ１２，Ｔｃｒ１に図示しないモジュール基板の端子を介してＧＳＭ受信回路が接続される。端子Ｔｒｘ２２，Ｔｃｒ２に図示しないモジュール基板の端子を介してＤＣＳ受信回路が接続される。端子Ｔｔｘ１，Ｔｃｔ１に図示しないモジュール基板の端子を介してＧＳＭ送信回路が接続される。端子Ｔｔｘ２，Ｔｃｔ２に図示しないモジュール基板の端子を介してＤＣＳ送信回路が接続される。
【００１６】
移相器３０，４０は、高周波スイッチ２０の外部回路として、図示しないモジュール基板上に、帯域通過フィルタ、例えば、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成されている。送信信号経路２２または２４がオンのとき、シャント用のＦＥＴＱ５１，Ｑ６１をオンにすることにより移相器３０，４０の出力端子ｂが接地され、送信信号経路２２または２４から伝送されてきた送信信号の周波数帯が移相器３０，４０においてオープンとなり、送信信号を全反射させる。また、受信信号経路２１または２３がオンのとき、シャント用のＦＥＴＱ５１，Ｑ６１をオフにすることにより、端子Ｔｃｏｍ１から移相器３０，４０に伝送されてきた受信信号をそのままパスさせる。
【００１７】
次に、アンテナスイッチモジュール回路１００の動作について、図２を参照して説明する。
ＧＳＭで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔ１に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ１，Ｔｃｒ２，Ｔｃｔ２に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６およびＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、送信信号経路２２がオンになり、ＧＳＭ送信信号は端子Ｔｃｏｍ１，Ｔｃｏｍ２まで伝送される。端子Ｔｃｏｍ１まで伝送されたＧＳＭ送信信号はアンテナから送信される。オフポートである受信信号経路２１，２３は、ＦＥＴが２段構成であるが、端子Ｔｃｏｍ２まで伝送されたＧＳＭ送信信号が移相器３０，４０で全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが十分低減されるため、歪みなくオフし、端子Ｔｒｘ１２，Ｔｒｘ２２から高調波が発生するのを防止することができる。また、オフポートである送信信号経路２４には、送信信号経路２２からＧＳＭ送信信号が直接伝送されるが、ＦＥＴが６段構成であり、端子Ｔｔｘ２から高調波が発生するのを防止することができる。
【００１８】
ＤＣＳで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔ２に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ１，Ｔｃｒ２，Ｔｃｔ１に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ４１〜Ｑ４６およびＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、送信信号経路２４がオンになり、ＤＣＳ送信信号は端子Ｔｃｏｍ１，Ｔｃｏｍ２まで伝送される。端子Ｔｃｏｍ１まで伝送されたＤＣＳ送信信号はアンテナから送信される。オフポートである受信信号経路２１，２３は、ＦＥＴが２段構成であるが、端子Ｔｃｏｍ２まで伝送されたＤＣＳ送信信号が移相器３０，４０で全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが十分低減されるため、歪みなくオフし、端子Ｔｒｘ１２，Ｔｒｘ２２から高調波が発生するのを防止することができる。また、オフポートである送信信号経路２２には、送信信号経路２４からＤＣＳ送信信号が直接伝送されるが、ＦＥＴが６段構成であり、端子Ｔｔｘ１から高調波が発生するのを防止することができる。
【００１９】
ＧＳＭで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｒ１に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ２，Ｔｃｔ１，Ｔｃｔ２に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ１１，Ｑ１２がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｃｏｍ１から入ったＧＳＭ受信信号は、移相器３０をそのままパスし、オンした受信信号経路２１を介して端子Ｔｒｘ１２まで伝送される。
【００２０】
ＤＣＳで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｒ２に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ１，Ｔｃｔ１，Ｔｃｔ２に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ３１，Ｑ３２がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｃｏｍ１から入ったＤＣＳ受信信号は、移相器４０をそのままパスし、オンした受信信号経路２１を介して端子Ｔｒｘ２２まで伝送される。
【００２１】
以上に説明したように、高周波スイッチ２０の内部回路として、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と接地との間、ＧＳＭまたはＤＣＳで送信するときオンするＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がそれぞれ接続されている。また、高周波スイッチ２０の外部回路として、高周波スイッチ２０の端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と端子Ｔｃｏｍ２との間に移相器３０，４０がそれぞれ接続されている。その結果、ＧＳＭまたはＤＣＳの送信信号が端子Ｔｃｏｍ２に伝送されたとき、移相器３０，４０により全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが低減されるので、ＧＳＭおよびＤＣＳの受信信号経路２１，２３のＦＥＴが６個ではなく２個のＦＥＴＱ１１，Ｑ１２およびＦＥＴＱ３１，Ｑ３２で構成されていても受信信号経路２１，２３を歪みなくオフすることができる。これにより、高周波スイッチを構成するＦＥＴの個数を減らすことができ、モノリシック集積回路のチップ面積を低減できる。その結果、チップコストを低減でき、低コストのアンテナスイッチモジュール回路を提供することができる。
【００２２】
尚、上記実施例では、ＧＳＭおよびＤＣＳの２つの送受信系を例に説明したが、他の送受信系との組合せ、他の送受信系での組合せ、３つ以上の送受信系の組合せであってもよい。また、送受信信号経路のＦＥＴの段数を、送信信号経路は６段、受信信号経路は２段を例に説明したが、適用される移動体無線通信装置の最大送信電力の大きさにより、他の最適な段数を選択することができる。また、シャント用ＦＥＴＱ５１，Ｑ６１の各ゲートへの制御信号の供給を高周波スイッチ２０の内部のＯＲ回路２５から供給する例で説明したが、高周波スイッチ２０の外部回路から供給することもできる。また、各ＦＥＴのソースおよびドレインへの電圧バイアスを端子Ｔｒｘ１２，Ｔｔｘ１，Ｔｒｘ２２，Ｔｔｘ２と端子Ｔｂｉａｓとの間に抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４、および端子Ｔｃｏｍ１と端子Ｔｂｉａｓとの間に抵抗Ｒｂが接続されている例で示したが、各ＦＥＴのオン／オフ動作が確実にできれば他のバイアス方法であってもよい。。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波スイッチを構成するＦＥＴの個数を減らすことができ、モノリシック集積回路のチップ面積を低減でき、低コストのアンテナスイッチモジュール回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のアンテナスイッチモジュール回路の回路図。
【図２】図１のアンテナスイッチモジュール回路におけるＦＥＴの制御状態を示す図。
【図３】従来のアンテナスイッチモジュール回路の回路図。
【図４】図３のアンテナスイッチモジュール回路におけるＦＥＴの制御状態を示す図。
【符号の説明】
２０ 高周波スイッチ（モノリシック集積回路）
２１ ＧＳＭ受信信号経路
２２ ＧＳＭ送信信号経路
２３ ＤＣＳ受信信号経路
２４ ＤＣＳ送信信号経路
２５ ＯＲ回路
３０、４０ 移相器
Ｑ１１，Ｑ１２ ＦＥＴ（ＧＳＭ受信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ２１〜Ｑ２６ ＦＥＴ（ＧＳＭ送信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ３１，Ｑ３２ ＦＥＴ（ＤＣＳ受信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ４１〜Ｑ４６ ＦＥＴ（ＤＣＳ送信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ５１ ＦＥＴ（ＧＳＭ受信信号経路のシャント用）
Ｑ６１ ＦＥＴ（ＤＣＳ受信信号経路のシャント用）
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数帯域の異なる複数の送受信信号経路を切り換えるアンテナスイッチモジュール回路に関し、特に複数段の電界効果トランジスタＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有する高周波スイッチを用いたアンテナスイッチモジュール回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル携帯電話などの移動体無線通信装置において、例えば、９００ＭＨｚ帯のＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、１．８ＧＨｚ帯のＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）、１．９ＧＨｚ帯のＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）および２ＧＨｚ帯のＷＣＤＭＡ（ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ）等の送受信系のうちの複数の送受信系（マルチバンド）に対応したものが用いられている。このマルチバンドに対応して周波数帯域の異なる複数の送受信信号経路を切り換えるためにマルチバンド用のアンテナスイッチモジュール回路が用いられる。この種のアンテナスイッチモジュール回路において、複数段のＦＥＴを有する高周波スイッチを送受信信号経路に用いたものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
以下、特許文献１を参考に複数段のＦＥＴを有する従来の高周波スイッチについて、図３を参照して説明する。高周波スイッチ１０は次のように構成されている。ＷＣＤＭＡ送受信信号端子Ｔｗｃｄｍａ、ＤＣＳ送信信号端子Ｔｄｃｓｔｘ、ＤＣＳ受信信号端子Ｔｄｃｓｒｘの各信号端子とアンテナ端子Ｔａｎｔとの間には、ディプレッション形のｎ型ＧａＡｓ（ガリウム砒素）接合型ＦＥＴからなる直列接続されたＦＥＴＱ３１〜Ｑ３３，ＦＥＴＱ２１〜Ｑ２３，ＦＥＴＱ１１〜Ｑ１３がそれぞれ接続されている。ＦＥＴＱ３１〜Ｑ３３にはそれぞれ抵抗Ｒｇを介して制御端子Ｔｃｔｌ５から制御電圧が印加される。ＦＥＴＱ２１〜Ｑ２３にはそれぞれ抵抗Ｒｇを介して制御端子Ｔｃｔｌ４から制御電圧が印加される。同様に、ＦＥＴＱ１１〜Ｑ１３にはそれぞれ抵抗Ｒｇを介して制御端子Ｔｃｔｌ３から制御電圧が印加される。また、ＦＥＴＱ３３，Ｑ２３，Ｑ１３の送受信回路側のそれぞれの端子（ソースまたはドレイン）には、それぞれ抵抗Ｒ５，Ｒ４，Ｒ３を介してバイアス電圧端子Ｔｂｉａｓが接続されている。さらに、ＦＥＴＱ３１，Ｑ２１，Ｑ１１のアンテナ側の端子（ドレインまたはソース）には抵抗Ｒｂを介して端子Ｔｂｉａｓが接続されている。
【０００４】
つぎに、高周波スイッチ１０の動作について、図４を参照して説明する。ＤＣＳで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ４に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ５に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ２１〜Ｑ２３がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｄｃｓｔｘと端子Ｔａｎｔとの間がオンになり、ＤＣＳ送信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔａｎｔまで伝送される。
【０００５】
ＷＣＤＭＡで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ５に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ４に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ３１〜Ｑ３３がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｗｃｄｍａと端子Ｔａｎｔとの間がオンになり、ＷＣＤＭＡ送信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔａｎｔまで伝送される。
【０００６】
ＤＣＳで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ３に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ４，Ｔｃｔｌ５に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ１１〜Ｑ１３がオン状態になる。その結果、端子Ｔｄｃｓｒｘと端子ａｎｔとの間がオンになり、端子Ｔａｎｔから入ったＤＣＳ受信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔｄｃｓｒｘまで伝送される。
【０００７】
ＷＣＤＭＡで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔｌ５に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ４に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ３１，Ｑ３２，Ｑ３３がオン状態になる。その結果、端子Ｔｗｃｄｍａと端子Ｔａｎｔとの間がオンになり、端子Ｔａｎｔから入ったＷＣＤＭＡ受信信号は高周波スイッチ１０を通って端子Ｔｗｃｄｍａまで伝送される。
【０００８】
なお、高周波スイッチ１０での送信を行わない場合、端子Ｔｂｉａｓに３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｔｌ３，Ｔｃｔｌ４，Ｔｃｔｌ５に０Ｖを加えることにより、すべてのＦＥＴをオフにすることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２４６９４２号公報（段落番号００１９−００３７、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の高周波スイッチは、取り扱い電力を拡大させるには、直列接続されるＦＥＴの段数を増加させる必要がある。例えば、高周波スイッチをシングルバンドで用いる場合でも、最大送信電力を、例えば３５ｄＢｍＷ以上の高出力とする場合、直列接続されるＦＥＴがオフされる送受信信号経路（以下、オフポートという）において、この高出力の送信波を所定の規格内で歪みなくオフするには、ＦＥＴの段数を最低でも６段構成にする必要がある。また、マルチバンド用の高周波スイッチでは、オフポートがバンド分だけ増加し、オフポートが増加するに従い、オフポートごとには規格内であってもオフポート全体としては規格内で歪みなくオフするのが困難になり、高調波の発生を防ぐためさらにＦＥＴの段数を増加させる必要がある。この種の高周波スイッチは、例えば、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）からなる半導体集積回路で構成され、ＦＥＴの段数の増加に従い、チップ面積が大きくなり、チップ単価も高くなるという問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み、半導体集積回路で構成される高周波スイッチにおいて、ＦＥＴの段数を低減してチップ面積を抑えることにより、低コストのアンテナスイッチモジュール回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナスイッチモジュール回路は、複数の周波数帯域の各送受信信号経路に配置されたモノリシック半導体集積回路で構成される直列接続された複数段の電界効果トランジスタを有するをオン／オフさせることにより送受信信号経路を切り換えるアンテナスイッチモジュール回路において、前記各送受信信号経路のうち受信信号経路の電界効果トランジスタの段数を送信信号経路より少なく配置するとともに、前記受信信号経路の入力と接地間にシャント用の電界効果トランジスタを配置し、モノリシック半導体集積回路の外部回路として、前記各送信信号経路の共通出力および前記各受信信号経路の入力間に移相器を配置したことを特徴とする。
本発明のアンテナスイッチモジュール回路は、モノリシック半導体集積回路で構成された高周波スイッチの内部回路として、複数周波数帯域の送受信の共通端子、各受信信号入力端子、各受信信号出力端子および各送信信号入力端子と、共通端子および各送信信号入力端子間に複数段の電界効果トランジスタが直列接続された各送信信号経路と、各受信信号入力端子および受信信号出力端子間に前記送信信号経路より少ない段数の電界効果トランジスタが直列接続された受信信号経路と、各受信信号入力端子および接地間に接続されたシャント用の電界効果トランジスタを有し、高周波スイッチの外部回路として、前記共通端子および各受信信号入力端子間に接続された移相器を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例のアンテナスイッチモジュール回路について、第１の送受信系としてＧＳＭ、第２の送受信系としてＤＣＳの２つの送受信系に対応した構成を例として、図１を参照して説明する。アンテナスイッチモジュール回路１００は、図示しないモジュール基板上に搭載されモノリシック集積回路で構成された高周波スイッチ２０と、そのモジュール基板上に構成された移相器３０，４０とを具備している。
【００１３】
高周波スイッチ２０は、次のように構成されている。端子として、第１の共通端子Ｔｃｏｍ１と、第２の共通端子Ｔｃｏｍ２と、ＧＳＭ受信信号入力端子Ｔｒｘ１１と、ＤＣＳ受信信号入力端子Ｔｒｘ２１と、ＧＳＭ受信信号出力端子Ｔｒｘ１２と、ＤＣＳ受信信号出力端子Ｔｒｘ２２と、ＧＳＭ送信信号入力端子Ｔｔｘ１と、ＤＣＳ送信信号入力端子Ｔｔｘ２と、ＧＳＭ受信信号制御端子Ｔｃｒ１と、ＤＣＳ受信信号制御端子Ｔｃｒ２と、ＧＳＭ送信信号制御端子Ｔｃｔ１と、ＤＣＳ送信信号制御端子Ｔｃｔ２と、バイアス電圧端子Ｔｂｉａｓとを有している。端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と端子Ｔｒｘ１２，Ｔｒｘ２２との間には、直列接続された２個のＦＥＴＱ１１，Ｑ１２およびＦＥＴＱ３１，Ｑ３２がそれぞれ接続されて、ＧＳＭ受信信号経路２１およびＤＣＳ受信信号経路２３がそれぞれ形成されている。端子Ｔｃｏｍ１と端子Ｔｔｘ１，Ｔｔｘ２との間には、直列接続された６個のＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６，Ｑ４１〜Ｑ４６がそれぞれ接続されて、ＧＳＭ送信信号経路２２およびＤＣＳ送信信号経路２４がそれぞれ形成されている。
【００１４】
ＦＥＴＱ１１，Ｑ１２の各ゲートは、各抵抗Ｒｇを介して端子Ｔｃｒ１に接続されている。ＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６の各ゲートは、各抵抗Ｒｇを介して端子Ｔｃｔ１に接続されている。同様に、ＦＥＴＱ３１，Ｑ３２は端子Ｔｃｒ２に接続され、ＦＥＴＱ４１〜Ｑ４６は端子Ｔｃｔ２に接続されている。端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と接地との間には、シャント用のＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がそれぞれ接続されている。ＦＥＴＱ５１，Ｑ６１の各ゲートは、各抵抗Ｒｇを介してＯＲ回路２５の出力に接続されている。ＯＲ回路２５の２入力は、端子Ｔｃｔ１，Ｔｃｔ２に接続されている。また、端子Ｔｒｘ１２，Ｔｔｘ１，Ｔｒｘ２２，Ｔｔｘ２と端子Ｔｂｉａｓとの間には、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４がそれぞれ接続されている。さらに、端子Ｔｃｏｍ１と端子Ｔｂｉａｓとの間には抵抗Ｒｂが接続されている。
【００１５】
高周波スイッチ２０は、各端子に外部回路が次のように接続される。端子Ｔｃｏｍ１に図示しないモジュール基板の端子を介してアンテナが接続される。端子Ｔｃｏｍ２に移相器３０および４０の入力端子ａが接続されている。端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に移相器３０，４０の出力端子ｂがそれぞれ接続されている。端子Ｔｒｘ１２，Ｔｃｒ１に図示しないモジュール基板の端子を介してＧＳＭ受信回路が接続される。端子Ｔｒｘ２２，Ｔｃｒ２に図示しないモジュール基板の端子を介してＤＣＳ受信回路が接続される。端子Ｔｔｘ１，Ｔｃｔ１に図示しないモジュール基板の端子を介してＧＳＭ送信回路が接続される。端子Ｔｔｘ２，Ｔｃｔ２に図示しないモジュール基板の端子を介してＤＣＳ送信回路が接続される。
【００１６】
移相器３０，４０は、高周波スイッチ２０の外部回路として、図示しないモジュール基板上に、帯域通過フィルタ、例えば、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成されている。送信信号経路２２または２４がオンのとき、シャント用のＦＥＴＱ５１，Ｑ６１をオンにすることにより移相器３０，４０の出力端子ｂが接地され、送信信号経路２２または２４から伝送されてきた送信信号の周波数帯が移相器３０，４０においてオープンとなり、送信信号を全反射させる。また、受信信号経路２１または２３がオンのとき、シャント用のＦＥＴＱ５１，Ｑ６１をオフにすることにより、端子Ｔｃｏｍ１から移相器３０，４０に伝送されてきた受信信号をそのままパスさせる。
【００１７】
次に、アンテナスイッチモジュール回路１００の動作について、図２を参照して説明する。
ＧＳＭで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔ１に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ１，Ｔｃｒ２，Ｔｃｔ２に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６およびＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、送信信号経路２２がオンになり、ＧＳＭ送信信号は端子Ｔｃｏｍ１，Ｔｃｏｍ２まで伝送される。端子Ｔｃｏｍ１まで伝送されたＧＳＭ送信信号はアンテナから送信される。オフポートである受信信号経路２１，２３は、ＦＥＴが２段構成であるが、端子Ｔｃｏｍ２まで伝送されたＧＳＭ送信信号が移相器３０，４０で全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが十分低減されるため、歪みなくオフし、端子Ｔｒｘ１２，Ｔｒｘ２２から高調波が発生するのを防止することができる。また、オフポートである送信信号経路２４には、送信信号経路２２からＧＳＭ送信信号が直接伝送されるが、ＦＥＴが６段構成であり、端子Ｔｔｘ２から高調波が発生するのを防止することができる。
【００１８】
ＤＣＳで送信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｔ２に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ１，Ｔｃｒ２，Ｔｃｔ１に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ４１〜Ｑ４６およびＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、送信信号経路２４がオンになり、ＤＣＳ送信信号は端子Ｔｃｏｍ１，Ｔｃｏｍ２まで伝送される。端子Ｔｃｏｍ１まで伝送されたＤＣＳ送信信号はアンテナから送信される。オフポートである受信信号経路２１，２３は、ＦＥＴが２段構成であるが、端子Ｔｃｏｍ２まで伝送されたＤＣＳ送信信号が移相器３０，４０で全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが十分低減されるため、歪みなくオフし、端子Ｔｒｘ１２，Ｔｒｘ２２から高調波が発生するのを防止することができる。また、オフポートである送信信号経路２２には、送信信号経路２４からＤＣＳ送信信号が直接伝送されるが、ＦＥＴが６段構成であり、端子Ｔｔｘ１から高調波が発生するのを防止することができる。
【００１９】
ＧＳＭで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｒ１に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ２，Ｔｃｔ１，Ｔｃｔ２に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ１１，Ｑ１２がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｃｏｍ１から入ったＧＳＭ受信信号は、移相器３０をそのままパスし、オンした受信信号経路２１を介して端子Ｔｒｘ１２まで伝送される。
【００２０】
ＤＣＳで受信する場合は、端子Ｔｂｉａｓ，Ｔｃｒ２に３Ｖの電圧を加え、端子Ｔｃｒ１，Ｔｃｔ１，Ｔｃｔ２に０Ｖを加える。これによりＦＥＴＱ３１，Ｑ３２がオン状態、および、それ以外のＦＥＴはオフ状態になる。その結果、端子Ｔｃｏｍ１から入ったＤＣＳ受信信号は、移相器４０をそのままパスし、オンした受信信号経路２１を介して端子Ｔｒｘ２２まで伝送される。
【００２１】
以上に説明したように、高周波スイッチ２０の内部回路として、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と接地との間、ＧＳＭまたはＤＣＳで送信するときオンするＦＥＴＱ５１，Ｑ６１がそれぞれ接続されている。また、高周波スイッチ２０の外部回路として、高周波スイッチ２０の端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１と端子Ｔｃｏｍ２との間に移相器３０，４０がそれぞれ接続されている。その結果、ＧＳＭまたはＤＣＳの送信信号が端子Ｔｃｏｍ２に伝送されたとき、移相器３０，４０により全反射され、端子Ｔｒｘ１１，Ｔｒｘ２１に入力されるそのパワーが低減されるので、ＧＳＭおよびＤＣＳの受信信号経路２１，２３のＦＥＴが６個ではなく２個のＦＥＴＱ１１，Ｑ１２およびＦＥＴＱ３１，Ｑ３２で構成されていても受信信号経路２１，２３を歪みなくオフすることができる。これにより、高周波スイッチを構成するＦＥＴの個数を減らすことができ、モノリシック集積回路のチップ面積を低減できる。その結果、チップコストを低減でき、低コストのアンテナスイッチモジュール回路を提供することができる。
【００２２】
尚、上記実施例では、ＧＳＭおよびＤＣＳの２つの送受信系を例に説明したが、他の送受信系との組合せ、他の送受信系での組合せ、３つ以上の送受信系の組合せであってもよい。また、送受信信号経路のＦＥＴの段数を、送信信号経路は６段、受信信号経路は２段を例に説明したが、適用される移動体無線通信装置の最大送信電力の大きさにより、他の最適な段数を選択することができる。また、シャント用ＦＥＴＱ５１，Ｑ６１の各ゲートへの制御信号の供給を高周波スイッチ２０の内部のＯＲ回路２５から供給する例で説明したが、高周波スイッチ２０の外部回路から供給することもできる。また、各ＦＥＴのソースおよびドレインへの電圧バイアスを端子Ｔｒｘ１２，Ｔｔｘ１，Ｔｒｘ２２，Ｔｔｘ２と端子Ｔｂｉａｓとの間に抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４、および端子Ｔｃｏｍ１と端子Ｔｂｉａｓとの間に抵抗Ｒｂが接続されている例で示したが、各ＦＥＴのオン／オフ動作が確実にできれば他のバイアス方法であってもよい。。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波スイッチを構成するＦＥＴの個数を減らすことができ、モノリシック集積回路のチップ面積を低減でき、低コストのアンテナスイッチモジュール回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のアンテナスイッチモジュール回路の回路図。
【図２】図１のアンテナスイッチモジュール回路におけるＦＥＴの制御状態を示す図。
【図３】従来のアンテナスイッチモジュール回路の回路図。
【図４】図３のアンテナスイッチモジュール回路におけるＦＥＴの制御状態を示す図。
【符号の説明】
２０ 高周波スイッチ（モノリシック集積回路）
２１ ＧＳＭ受信信号経路
２２ ＧＳＭ送信信号経路
２３ ＤＣＳ受信信号経路
２４ ＤＣＳ送信信号経路
２５ ＯＲ回路
３０、４０ 移相器
Ｑ１１，Ｑ１２ ＦＥＴ（ＧＳＭ受信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ２１〜Ｑ２６ ＦＥＴ（ＧＳＭ送信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ３１，Ｑ３２ ＦＥＴ（ＤＣＳ受信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ４１〜Ｑ４６ ＦＥＴ（ＤＣＳ送信信号経路のオン／オフ制御用）
Ｑ５１ ＦＥＴ（ＧＳＭ受信信号経路のシャント用）
Ｑ６１ ＦＥＴ（ＤＣＳ受信信号経路のシャント用）
Claims (2)
- 複数の周波数帯域の各送受信信号経路に配置されたモノリシック半導体集積回路で構成される直列接続された複数段の電界効果トランジスタをオン／オフさせることにより送受信信号経路を切り換えるアンテナスイッチモジュール回路において、
前記各送受信信号経路のうち受信信号経路の電界効果トランジスタの段数を送信信号経路より少なく配置するとともに、前記受信信号経路の入力と接地間にシャント用の電界効果トランジスタを配置し、
モノリシック半導体集積回路の外部回路として、前記各送信信号経路の共通出力および前記各受信信号経路の入力間に移相器を配置したことを特徴とするアンテナスイッチモジュール回路。 - モノリシック半導体集積回路で構成された高周波スイッチの内部回路として、複数周波数帯域の送受信の共通端子、各受信信号入力端子、各受信信号出力端子および各送信信号入力端子と、共通端子および各送信信号入力端子間に複数段の電界効果トランジスタが直列接続された各送信信号経路と、各受信信号入力端子および受信信号出力端子間に前記送信信号経路より少ない段数の電界効果トランジスタが直列接続された受信信号経路と、各受信信号入力端子および接地間に接続されたシャント用の電界効果トランジスタを有し、
高周波スイッチの外部回路として、前記共通端子および各受信信号入力端子間に接続された移相器を有するアンテナスイッチモジュール回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003090831A JP2004297717A (ja) | 2003-03-28 | 2003-03-28 | アンテナスイッチモジュール回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004297717A true JP2004297717A (ja) | 2004-10-21 |
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| JP (1) | JP2004297717A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8401492B2 (en) | 2009-05-26 | 2013-03-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | High frequency switch module |
-
2003
- 2003-03-28 JP JP2003090831A patent/JP2004297717A/ja active Pending
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