JP2004350068A - Antenna switching semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路における入出力信号の切り換えを行うスイッチ半導体集積回路に係り、特に、簡易な構成で通過特性の改善等を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のスイッチ半導体集積回路としては、例えば、携帯電話機等の移動体通信機において、送信部と受信部とを、所望に応じて外部アンテナ又は内蔵アンテナに接続できるよう高周波スイッチを用いて構成されたものが公知・周知となっている(例えば、特許文献1参照)。
図5乃至図7には、上述の従来回路及び通過経路の切り換えを説明する説明図が示されており、以下、同図を参照しつつ従来回路について概括的に説明する。このスイッチ半導体集積回路は、例えば、移動体通信機などに用いられるもので、GaAsFETなどの半導体素子を用いてなる第1乃至第10のスイッチ1〜10の開閉成を制御することで、図示されない受信部及び送信部を、受信アンテナ23又は送受信アンテナ24へ、若しくは、第1の外部アンテナ端子29を介して図示されない外部アンテナか第2の外部アンテナ接続端子28を介して図示されない外部アンテナへ、選択的に接続可能に構成されてなるものである(図5参照)。
なお、図示されない受信部は、直流阻止キャパシタ18を介して受信部接続端子33に、また、図示されない送信部は、直流阻止キャパシタ16を介して送信部接続端子30に、それぞれ接続されるものとなっている。
【0003】
第1乃至第10のスイッチ1〜10の切り換えは、これらスイッチ1〜10を構成するGaAsFETなどの半導体素子の導通・非導通を制御することにより可能となっており、その制御は、アンテナスイッチデコーダ回路チップ(図5においては「SW−DEC」と表記)22により各々のスイッチ1〜10へ印加されるスイッチ制御信号によって行われるようになっている。
このアンテナスイッチデコーダ回路チップ22は、外部から入力される3つの制御信号VCTL1、VCTL2、VCTL3のHigh、Lowの論理値の組み合わせに応じて、スイッチ制御信号が生成、出力されるよう構成されてなるものである。
【0004】
図6及び図7には、第1乃至第10スイッチ1〜10のオン・オフによって形成される通過経路、すなわち、受信信号又は送信信号が伝搬される経路毎における制御信号VCTL1、VCTL2、VCTL3とスイッチ制御信号との関係を示す説明図が示されており、以下、同図を参照しつつこのスイッチ半導体集積回路の動作について具体的に説明することとする。
例えば、図6において、通過経路としてTX−ANT1を選択する場合、すなわち、送信部(図示せず)と送受信アンテナ24とを接続する場合には、制御信号VCTL1、VCTL2、VCTL3は、順に、論理値High、High(又はLow)、Highと外部から設定される必要がある。そして、このような制御信号がアンテナスイッチデコーダ回路チップ22へ印加されることで、第1のスイッチ1がオン、第7乃至第9のスイッチ7〜9がオンとされ、また、第2乃至第6のスイッチ2〜6、第10のスッチ10がオフとされて、送信部接続端子30に直流素子キャパシタ16を介して接続される送信部(図示せず)と、送受信アンテナ接続端子32に接続された送受信アンテナ24とが接続され、送信部による送信が可能となる。
【0005】
そして、この場合、未使用の状態にある受信アンテナ23は、第7のスイッチ7のオンにより、キャパシタ20を介して高周波接地され、また、第1の外部アンテナ接続端子29は、第9のスイッチ9のオンにより、キャパシタ12を介して高周波接地され、さらに、第2の外部アンテナ接続端子28は、第8のスイッチ8のオンにより、キャパシタ11を介して接地されることとなる。
以下、他の5つの通過経路についても基本的に同様に、図6に示されたように制御信号に応じてスイッチ制御信号が生成、出力されて、所望の通過経路が形成されるものとなっている。
【0006】
アンテナスイッチデコーダ回路チップ22へ外部から印加される制御信号とスイッチ制御信号の関係は図6に示されたものに限定されるものではなく、例えば、図7に示されたようなものも可能である。
以下、図7の場合のスイッチ半導体集積回路の動作について説明する。
この図7に示された例は、第1のスイッチ1と第4のスイッチ4が同相で動作し、かつ、第2のスイッチ2と第3のスイッチ3が同相で動作するように論理設定がなされた点が、先の図6の場合と異なるもので、他は図6の場合と基本的に同様である。
かかる構成においては、スイッチ制御信号の2箇所を共通化することができ、10個のスイッチに対して、実質的に8個分のスイッチ制御信号で済むという利点があるものとなっている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−290104号公報(第10−12頁、図1−4)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の従来回路においては、次述するような問題点があった。
すなわち、まず、図6に示されたような動作を有する従来回路にあっては、TX−ANT1が通過経路となる場合、受信部接続端子33は、非通過経路であるために、この場合には、不要な端子となり、そのため、この受信部接続端子33に接続された第2、第5、及び第6のスイッチ2,5,6は、いずれもオフ状態とされる。
そして、受信部接続端子33と、通過経路である送信部接続端子30との間には信号漏洩が生ずるが、それは、オフ状態にある第2のスイッチ2を介して、または、第3及び第4のスイッチ3,4の両方を介してもたらされる。
【0009】
スイッチ半導体集積回路においては、この信号漏洩を、通常、アイソレーション特性としている。
アイソレーションは、その絶対値が大きいほど、アイソレーション特選が良好であり、不要な端子への信号漏洩が少ないことを意味する。また、一般には、信号漏洩経路において、オフ状態のスイッチの数が多いほどアイソレーションが有利となるため、上述のようにTX−ANT1が通過経路となる場合、受信部接続端子33への信号漏洩の大きさは、主に第2のスイッチ2のアイソレーション特性に依存することとなる。
したがって、送信部接続端子30側から入力された送信信号電力は、上述したようなTX−RX(送受信部)間のアイソレーション特性により、受信部接続端子33側に一部漏洩することとなる。このとき、受信部接続端子33には、スイッチ半導体集積回路の外部で受信帯域以外を阻止する帯域阻止フィルタ(図示せず)を接続することが一般的となっており、この帯域阻止フィルタの帯域周波数の阻止特性により、上述のように漏洩して伝搬して来た送信信号がスイッチ半導体集積回路側へ反射されて、定在波が発生する。
【0010】
かかる場合に、スイッチ半導体集積回路内部のボンディングワイヤやICパッケージの寄生容量、さらには、スイッチ半導体集積回路外部において接続される素子などによる共振回路が形成され、特定周波数に共振点が発生し、スイッチ半導体集積回路の動作帯域内において急峻な損失点が生ずることがある。
例えば、図8には、そのような状態におけるスイッチ半導体集積回路の周波数特性のシュミレーション例が示されており、以下、同図について説明すれば、まず、同図において、横軸は周波数であり、縦軸は挿入損失である。この例の場合、動作帯域と動作帯域の外の2箇所で急峻な損失が生じるものとなっている。
そこで、このような不具合を解消するためには、TX−RX(送受信部)間のアイソレーション特性を向上させることが有効となる。すなわち、例えば、先の図5に示された構成において、第2のスイッチ2を構成するGaAsFETのゲート幅を小さくすることにより、FETのオフ容量が減少し、TX−RX間のアイソレーション特性を向上させることが可能となる。
しかしながら、ゲート幅を小さくすることは、一方で第2のスイッチ2が通過経路となる場合、つまり、図6において、RX−ANT1(受信部接続端子33−送受信部アンテナ接続端子32)間が通過経路となる場合の通過損失が増大する結果となり、周波数特性の改善策としてゲート幅を調整する方策を選択すると、トレードオフとして特性経路での特性劣化を招くという欠点がある。
【0011】
また、別の改善策としては、TX−ANT1が通過経路の場合に、受信部接続端子33に、シャントスイッチを設け、高周波的に接地することで、受信部接続端子33のインピーダンスを低下させて、外部回路の影響を小さくする方法がある。
しかし、この場合には、シャントスイッチを新たに設けるために、スイッチ半導体集積回路の回路構成が複雑化し、その回路規模が増大するばかりか、アンテナスイッチデコーダにおいても、シャントスイッチ制御のための新たな信号を生成、出力する必要が生ずるため、それに伴う回路規模の増大もあり、ひいてはチップコストの増大を招くという問題がある。
【0012】
また、図7に示されたような動作を行う従来回路にあっては、先に述べたように、スイッチ制御信号の一部共通化を図ることができ、それによるアンテナスイッチデコーダ回路チップの回路規模の縮小化が可能となるという利点がある反面、次述するような問題がある。
すなわち、まず、図7において、例えば、通過経路がTX−EXT1(送信部接続端子30−第1の外部アンテナ接続端子29)となる場合を例に採ると、この場合、不要端子である受信部接続端子33は、第2のスイッチ2がオン状態となっていることから、この第2のスイッチ2を介して第10のスイッチ10に接続され、それによって、第1のシャント接地端子31を介して外部で直流阻止コンデンサ19により接地されることとなる。そして、この場合、直流阻止コンデンサ19が、動作帯域に対して十分に低いインピーダンスとなるような容量値が選択されたものであれば、信号漏洩の問題は無い。
【0013】
しかし、図5に示された構成のスイッチ半導体集積回路が使用される携帯端末等の移動体通信システムにおいては、送受信アンテナ24と受信アンテナ23の2つのアンテナでダイバーシチ受信を行うことが一般的である。したがって、この場合には、受信アンテナ23を使用しているときに、未使用アンテナである送受信アンテナ24の干渉を防ぐように、第1のシャント接地端子31に接続する外部回路のインピーダンスを調整し、設定することがある。このような使い方をした場合には、第1のシャント接地端子のインピーダンスが動作周波数に対して十分に低いインピーダンスとならない場合も生じ、結果的に不要端子である受信部接続端子33に接続された外部回路の影響を受けてしまうことがある。
【0014】
さらに、図7において、RX−ANT2(受信部接続端子33−受信アンテナ23)を通過経路とする場合や、RX−EXT2(受信部接続端子33−第2の外部アンテナ接続端子28)を通過経路とする場合においては、DPDT(Dual Pole Dual 1 Throw)動作をする第1乃至第4のスイッチ1〜4が全てオフ状態であるため、不要端子である送信部接続端子30は、どこにも接続されない状態となる。このとき、RX−TX(受信部接続端子33−送信部接続端子30)間の信号漏洩は、DPDT動作をする2つのスイッチ、すなわち、第1のスイッチ1と第2のスイッチを介して、又は、第3のスイッチ3と第4のスイッチ4を介してもたらされる。換言すれば、RX−TX間のアイソレーション特性は、オフ状態にある2つのスイッチの経路分になるため、アイソレーション特性としては有利であるが、これらオフ状態にあるスイッチがオン状態にある時の挿入損失を優先して設計した場合には、RX−TX間のアイソレーションは不十分となり、結果的に不要端子である送信部接続端子30に接続された外部回路の影響を受けてしまうことがある。
【0015】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、従来回路に僅かな変更を加えることで、特定経路の特性低下を招くことなく、外部回路の影響が極力少ないアンテナスイッチ半導体集積回路を提供するものである。
本発明の他の目的は、チップサイズの増加やチップコストの増大を招くことなく特定経路の特性低下がなく、外部回路の影響が極力少ないアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るアンテナスイッチ半導体集積回路は、
半導体素子を用いてなる複数のスイッチを有し、外部接続された送信部と受信部とが、前記複数のスイッチが外部からの制御により、その導通・非導通が制御されることにより、外部接続された2本の内蔵アンテナと2本の外部アンテナへ選択的に接続できるよう半導体チップに集積回路化されてなるアンテナスイッチ回路チップと、前記複数のスイッチの導通・非導通を制御するスイッチ制御信号を、外部から入力される制御信号に応じて出力するよう半導体チップに集積回路化されてなるアンテナスイッチデコーダ回路チップとがパッケージ化されて、2入力4出力の外部接続端子を有してなるアンテナスイッチ半導体集積回路であって、
前記アンテナスイッチデコーダ回路チップは、前記送信部又は受信部と、前記2本の内蔵アンテナと2本の外部アンテナのいずれか一つとを接続する通過経路の設定の際に、当該通過経路の形成に寄与しない前記スイッチを介して前記通過経路の形成に寄与しない外部接続端子を高周波的に接地可能とするスイッチ制御信号を出力するよう構成されてなるものである。
【0017】
かかる構成においては、受信部又は送信部と内蔵又は外部のアンテナとの接続に供されていない不要端子である外部接続端子を、複数のスイッチの内、通過経路に用いられていないスイッチを介して、高周波的に接地できるようにするために、その通過経路に用いられていないスイッチをオンとすべくスイッチ制御信号が出力されるようにアンテナスイッチデコーダ回路チップが構成されることで、従来回路においては、高周波的に接地されなかった不要端子である外部接続端子を、確実に高周波的に接地することができ、そのため、かかる外部接続端子を介して外部に接続された回路からの回路動作への影響を抑圧することができることとなるものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図3を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、図5に示された従来回路の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すこととする。
最初に、本発明の実施の形態におけるアンテナスイッチ半導体集積回路(以下「本回路」と言う)Sの構成について、図1を参照しつつ説明する。
本回路Sは、ガリウムヒ素半導体に形成されたアンテナスイッチ回路チップ25と、シリコンCMOS半導体に形成されたアンテナスイッチデコーダ回路チップ(図1においては「SW−DEC」と表記)22とを有し、両者25,22はワイヤーボンディングにより相互に接続されて構成されたものとなっている。
アンテナスイッチ回路チップ25は、第1乃至第10のスイッチ1〜10を有し、後述するようにして外部端子と接続されるようになっている。
以下、このアンテナスイッチ回路チップ25の具体的接続構成を説明すれば、まず、第1のスイッチ1の一端は、第2及び第10のスイッチ2,10の一端と共に、送受信アンテナ接続端子(ANT1)32に接続されており、この送受信アンテナ接続端子32は、本回路Sの外部においてこのアンテナ接続端子32に接続された直流阻止キャパシタ17を介して移動体通信機に内蔵された送受信アンテナ24に接続されるようになっている。
【0019】
一方、第1のアンテナスイッチ1の他端は、第3のアンテナスイッチ3の一端と共に、送信部接続端子(TX)30に接続されており、この送信部接続端子30は、本回路Sの外部においてこの送信部接続端子30に接続された直流阻止キャパシタ16を介して図示されない移動体通信機の送信部が接続されるようになっている。
また、第10のスイッチ10の他端は、第1のシャント接地端子(TER1)31に接続されており、この第1のシャント接地端子(TER1)31は、本回路Sの外部において、キャパシタ19を介して接地されるようになっている。
【0020】
第2のスイッチ2の他端は、第4乃至第6のスイッチ4〜6の一端と共に、受信部接続端子(RX)33に接続されており、この受信部接続端子33は、本回路Sの外部において接続された直流阻止キャパシタ18を介して移動体通信機の図示されない受信部に接続されるようになっている。
第3のスイッチ3の他端は、第4のスイッチ4の他端と共に、第1の外部アンテナ接続端子(EXT1)29に接続されており、この第1の外部アンテナ接続端子29は、本回路Sの外部において接続された直流阻止キャパシタ15を介して移動体通信機の図示されない外部アンテナに接続されるようになっている。また、第1の外部アンテナ接続端子29には、アンテナスイッチ回路チップ25内において第9のスイッチ9の一端が接続されており、この第9のスイッチ9の他端は、キャパシタ12を介して接地されるようになっている。
【0021】
第5のスイッチ5の他端は、第7のスイッチ7の一端と共に、受信アンテナ接続端子(ANT2)27に接続されており、この受信アンテナ接続端子27には、本回路Sの外部で直流阻止キャパシタ13が接続され、この直流阻止キャパシタ13を介して受信アンテナ23に接続されるようになっている。
一方、第7のスイッチ7の他端は、第2のシャント接地端子(TER2)26に接続されており、この第2のシャント接地端子(TER2)26は、本回路Sの外部において接続されたキャパシタ20を介して接地されるようになっている。
第6のスイッチ6の他端は、第8のスイッチ8の一端と共に、第2の外部アンテナ接続端子(EXT2)28に接続されており、この第2の外部アンテナ接続端子28は、本回路Sの外部において接続された直流阻止キャパシタ14を介して移動体通信機の図示されない外部アンテナに接続されるようになっている。一方、第8のスイッチ8の他端は、キャパシタ11を介して接地されるようになっている。
【0022】
ここで、第1乃至第10のスイッチ1〜10は、具体的には、いずれも基本的に同一の半導体スイッチからなるもので、例えば、図2に示されたような構成を有してなるものである。
図2に示された半導体スイッチは、例えば、デプレション型のGaAs電界効果トランジスタ(FET)が好適である。
この図2におけるFET50は、ゲートに対して、ドレイン及びソースに印加された電圧と同電位か、それより高い電圧が印加されると導通状態(オン状態)となる一方、ドレイン及びソースに印加した電圧に対して、ピンチオフ電圧まで低下した電位差、又は、それ以下の電圧をゲートに印加することで非導通状態(オフ状態)となるものである。
なお、ドレイン、ソース電圧は、図1の構成において電源入力端子34に、本回路Sの外部において接続された直流電源21により供給されるものとなっている。
【0023】
アンテナスイッチデコーダ回路22は、上述の第1乃至第10のスイッチ1〜10のそれぞれのオン、オフを制御するためのスイッチ制御信号、すなわち、ゲート電圧を発生するもので、本発明の実施の形態におけるアンテナスイッチデコーダ回路22は、第1の制御入力端子35を介して外部から入力される第1の制御信号VCTL1、第2の制御入力端子36を介して外部から入力される第2の制御信号VCTL2及び第3の制御入力端子37を介して外部から入力される第3の制御信号VCTL3の3つの信号の組み合わせに応じて、スイッチ制御信号が発生されるようになっている。
図3には、第1乃至第10のスイッチ1〜10のオン・オフを制御して選択される各々の通過経路におけるアンテナスイッチデコーダ回路22へ外部から入力される制御信号とスイッチ制御信号の関係が示されており、以下、同図を参照しつつ本回路Sの動作について説明する。
【0024】
まず、図3の”通過経路”の欄において、”TX−ANT1”は、送信部接続端子30と送受信アンテナ接続端子32間が通過経路であることを、”TX−EXT1”は、送信部接続端子30と第1の外部アンテナ接続端子29間が通過経路であることを、”RX−ANT1”は、受信部接続端子33と送受信アンテナ接続端子32間が通過経路であることを、”RX−ANT2”は、受信部接続端子33と受信アンテナ接続端子27間が通過経路であることを、”RX−EXT1”は、受信部接続端子33と第1の外部アンテナ接続端子29間が通過経路であることを、”RX−EXT2”は、受信部接続端子33と第2の外部アンテナ接続端子28間が通過経路であることを、それぞれ意味するものとする。
また、図3において、”H”は論理値Highを、”L”は論理値Lowを、それぞれ意味し、また、”ON”はスイッチの閉成状態(導通状態)を意味するものとする。
【0025】
まず、通過経路として”TX−ANT1”が選択される場合、第1の制御信号は論理値Highに、第2の制御信号は論理値High(又は論理値Low)に、第3の制御信号は論理値Highに、それぞれ設定されることで、アンテナスイッチデコーダ回路チップ22からのスイッチ制御信号は、第1のスイッチ1及び第6乃至第9のスイッチ6〜9へ対するものは、これらをオンとするゲート電圧となる一方、第2乃至第5のスイッチ2〜5及び第10のスイッチ10へ対しては、これらをオフとするゲート電圧となる(図3参照)。
そして、第1のスイッチ1がオンにより、送信部接続端子30と送受信アンテナ接続端子32とが導通状態(通過状態)となる一方、この際、不要経路となる第2乃至第5のスイッチ2〜5及び第10のスイッチ10は、オフ状態となる。また、この場合に不要となる受信アンテナ接続端子27は、第7のスイッチ7のオンによりキャパシタ20を介して接地され、第1の外部アンテナ接続端子29は、第9のスイッチ9のオンによりキャパシタ12を介して接地され、さらに、第2の外部アンテナ接続端子28は、第8のスイッチ8のオンによりキャパシタ11を介して接地されることとなる。
またさらに、受信部接続端子33は、第6及び第8のスイッチ6,8のオンによりキャパシタ11を介して接地されることとなる。
このように、TX−ANT1が通過経路となる場合に、不要端子である受信部接続端子33が、高周波的に十分に低いインピーダンス状態とされるため、受信部接続端子33側の外部回路(図示せず)の影響を受けにくくなる。
【0026】
他の通過経路の場合でも、基本的に同様で、個々の通過経路における各スイッチの導通・非導通については省略するが、概略のみ述べれば、通過経路が”TX−EXT1”の場合は、通過経路が”TX−ANT1”の場合同様、受信部接続端子33が第6及び第8のスイッチ6,8のオンによりキャパシタ11を介して接地されることとなる。
また、通過経路が”RX−ANT1”,”RX−ANT2”,”RX−EXT2”の場合は、不要端子である送信部接続端子30は、第3及び第9のスイッチ3,9のオンによりキャパシタ12を介して接地されることとなる。
さらに、通過経路が”RX−EXT1”の場合は、不要端子である送信部接続端子30は、第1及び第10のスイッチ1,10によりキャパシタ19を介して接地されることとなる。
図4には、上記構成における本回路Sの周波数に対する挿入損失のシュミレーション結果が示されており、従来回路の特性(図8参照)と比較して、特定周波数における急峻な損失がなく、良好な周波数特性となることが確認できるものとなっている。なお、図4において、横軸は周波数であり、縦軸は本回路Sの挿入損失である。
【0027】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、複数のスイッチの内、通過経路の形成に用いられていないスイッチを介して、通過経路に用いられていない外部接続端子を高周波的に接地できるようにしたので、スイッチの導通・非導通を制御するスイッチ制御信号を変えるだけで済み、既存の回路の簡易な変更により、特定経路の特性低下を招くことなく、外部回路の影響が極力少ないアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することができるという効果を奏するものである。
また、本発明によれば、新たな回路素子を増やすことなく特定経路の特性低下を招くことなく、外部回路の影響を極力少なくできるので、回路規模の増大によるチップサイズの増加やチップコストの増大を回避できるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるアンテナスイッチ半導体集積回路の構成例を示す回路図である。
【図2】図1に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路のスイッチの具体的構成例としての半導体スイッチの回路構成例である。
【図3】図1に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路を構成するアンテナスイッチデコーダ回路チップに入力される制御信号と出力信号であるスイッチ制御信号との関係を通過経路毎に示した説明図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるアンテナスイッチ半導体集積回路の挿入損失特性のシュミレーション結果を示す特性図である。
【図5】従来回路の構成例を示す回路図である。
【図6】図6に示された従来回路を構成するアンテナスイッチデコーダ回路チップに入力される制御信号と出力信号であるスイッチ制御信号との関係を通過経路毎に示した説明図である。
【図7】図6に示された従来回路を構成するアンテナスイッチデコーダ回路チップに入力される制御信号と出力信号であるスイッチ制御信号との他の関係例を通過経路毎に示した説明図である。
【図8】従来回路の挿入損失特性のシュミレーション結果を示す特性図である。
【符号の説明】
22…アンテナスイッチデコーダ回路チップ
25…アンテナスイッチ回路チップ
26…第2のシャント接地端子
27…受信アンテナ接続端子
28…第2の外部アンテナ接続端子
29…第1の外部アンテナ接続端子
30…送信部接続端子
31…第1のシャント接地端子
32…送受信アンテナ接続端子
33…受信部接続端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switch semiconductor integrated circuit that switches input / output signals in a high-frequency circuit, and more particularly to a switch semiconductor integrated circuit with a simple configuration for improving the pass characteristics.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a switch semiconductor integrated circuit of this type, for example, in a mobile communication device such as a mobile phone, a high frequency switch is used so that a transmission unit and a reception unit can be connected to an external antenna or a built-in antenna as desired. The configuration is publicly known (for example, see Patent Document 1).
FIGS. 5 to 7 are explanatory diagrams illustrating the above-described conventional circuit and the switching of the passing path. Hereinafter, the conventional circuit will be generally described with reference to FIG. This switch semiconductor integrated circuit is used, for example, in a mobile communication device or the like, and is not shown by controlling opening and closing of first to
The receiving unit (not shown) is connected to the receiving
[0003]
The first to
The antenna switch
[0004]
FIGS. 6 and 7 show control paths VCTL1, VCTL2, and VCTL3 for each of the paths formed by turning on and off the first to
For example, in FIG. 6, when TX-ANT1 is selected as a passage route, that is, when a transmission unit (not shown) is connected to the transmission /
[0005]
In this case, the unused
Hereinafter, the switch control signal is generated and output in accordance with the control signal as shown in FIG. 6 for the other five passing paths, and a desired passing path is formed. ing.
[0006]
The relationship between the control signal applied externally to the antenna switch
Hereinafter, the operation of the switch semiconductor integrated circuit in the case of FIG. 7 will be described.
In the example shown in FIG. 7, the logic setting is such that the
In such a configuration, two portions of the switch control signal can be shared, and there is an advantage that eight switch control signals are sufficient for ten switches.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-290104 (pages 10-12, FIGS. 1-4)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional circuit having the above configuration has the following problems.
That is, first, in the conventional circuit having the operation as shown in FIG. 6, when the TX-ANT1 is a passing path, the receiving
Then, signal leakage occurs between the reception
[0009]
In a switch semiconductor integrated circuit, this signal leakage is usually regarded as an isolation characteristic.
As for the isolation, the larger the absolute value is, the better the selection of the isolation is, and the less signal leakage to unnecessary terminals is. In general, the greater the number of switches in the off state, the more advantageous the isolation in the signal leakage path. Therefore, when the TX-ANT1 serves as a passage path as described above, signal leakage to the
Therefore, the transmission signal power input from the transmission
[0010]
In such a case, a resonance circuit is formed by a bonding wire inside the switch semiconductor integrated circuit, a parasitic capacitance of the IC package, and an element connected outside the switch semiconductor integrated circuit, and a resonance point is generated at a specific frequency. A steep loss point may occur in the operation band of the semiconductor integrated circuit.
For example, FIG. 8 shows a simulation example of the frequency characteristic of the switch semiconductor integrated circuit in such a state. Hereinafter, when the figure is described, first, in the figure, the horizontal axis represents the frequency, The vertical axis is the insertion loss. In the case of this example, a steep loss occurs at two points outside the operation band and the operation band.
In order to solve such a problem, it is effective to improve the isolation characteristics between the TX and the RX (transmitter / receiver). That is, for example, in the configuration shown in FIG. 5, by reducing the gate width of the GaAs FET constituting the
However, reducing the gate width means that, on the other hand, the
[0011]
Further, as another remedy, when the TX-ANT1 is a passing path, a shunt switch is provided in the receiving
However, in this case, the provision of a new shunt switch complicates the circuit configuration of the switch semiconductor integrated circuit, which not only increases the circuit scale, but also provides a new antenna switch decoder for controlling the shunt switch. Since it is necessary to generate and output a signal, there is a problem that the circuit scale is increased and the chip cost is increased.
[0012]
Further, in the conventional circuit that performs the operation as shown in FIG. 7, as described above, the switch control signal can be partially shared, and the circuit of the antenna switch decoder circuit chip is thereby realized. While there is an advantage that the scale can be reduced, there are problems as described below.
That is, first, in FIG. 7, for example, taking a case where the passage route is TX-EXT1 (transmitter connection terminal 30-first external antenna connection terminal 29) as an example, in this case, the reception unit which is an unnecessary terminal The
[0013]
However, in a mobile communication system such as a portable terminal in which the switch semiconductor integrated circuit having the configuration shown in FIG. 5 is used, it is general to perform diversity reception with two antennas, ie, the transmitting / receiving
[0014]
Further, in FIG. 7, a case where the RX-ANT2 (the receiving unit connection terminal 33-the receiving antenna 23) is set as the passing path, or a case where the RX-EXT2 (the receiving unit connecting terminal 33-the second external antenna connecting terminal 28) is the passing path In this case, since the first to
[0015]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an antenna switch semiconductor integrated circuit having a minimal effect on an external circuit by making a slight change to a conventional circuit without deteriorating the characteristics of a specific path. Things.
It is another object of the present invention to provide an antenna switch semiconductor integrated circuit which does not cause an increase in chip size or chip cost, does not cause a decrease in characteristics of a specific path, and has as little influence of an external circuit as possible.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object of the present invention, an antenna switch semiconductor integrated circuit according to the present invention comprises:
It has a plurality of switches using semiconductor elements, and an externally connected transmitting unit and a receiving unit are connected externally by controlling the conduction / non-conduction of the plurality of switches by external control. An antenna switch circuit chip integrated on a semiconductor chip so as to be selectively connected to the two built-in antennas and the two external antennas, and a switch control signal for controlling conduction / non-conduction of the plurality of switches And an antenna switch decoder circuit chip integrated on a semiconductor chip so as to output in response to a control signal input from the outside, and having an external connection terminal with two inputs and four outputs A switch semiconductor integrated circuit,
The antenna switch decoder circuit chip is configured to form a passage when connecting the transmission unit or the reception unit and one of the two built-in antennas and the two external antennas. The switch is configured to output a switch control signal that enables an external connection terminal that does not contribute to the formation of the passage path via the non-contributing switch to be grounded at high frequency.
[0017]
In such a configuration, an external connection terminal, which is an unnecessary terminal that is not provided for connection between the reception unit or the transmission unit and the built-in or external antenna, is connected to a plurality of switches via a switch that is not used in a passage path. In order to enable grounding at a high frequency, the antenna switch decoder circuit chip is configured so that a switch control signal is output to turn on a switch that is not used in the passing path. Can reliably ground an external connection terminal, which is an unnecessary terminal that has not been grounded at a high frequency, at a high frequency, so that a circuit externally connected to the circuit via the external connection terminal can perform circuit operation. The effect can be suppressed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention, but can be variously modified within the scope of the present invention. The same components as those of the conventional circuit shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
First, a configuration of an antenna switch semiconductor integrated circuit (hereinafter, referred to as “this circuit”) S according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The circuit S has an antenna switch circuit chip 25 formed of a gallium arsenide semiconductor and an antenna switch decoder circuit chip (denoted as “SW-DEC” in FIG. 1) 22 formed of a silicon CMOS semiconductor. The two 25 and 22 are connected to each other by wire bonding.
The antenna switch circuit chip 25 has first to
Hereinafter, a specific connection configuration of the antenna switch circuit chip 25 will be described. First, one end of the
[0019]
On the other hand, the other end of the
Further, the other end of the
[0020]
The other end of the
The other end of the
[0021]
The other end of the
On the other hand, the other end of the
The other end of the
[0022]
Here, the first to
The semiconductor switch shown in FIG. 2 is preferably, for example, a depletion type GaAs field effect transistor (FET).
The
The drain and source voltages are supplied from the
[0023]
The antenna
FIG. 3 shows a relationship between a control signal and a switch control signal externally input to the antenna
[0024]
First, in the column of “passing path” in FIG. 3, “TX-ANT1” indicates that the transmission path is between the transmission
In FIG. 3, “H” means a logical value High, “L” means a logical value Low, and “ON” means a switch closed state (conductive state).
[0025]
First, when “TX-ANT1” is selected as the passage route, the first control signal is at the logical value High, the second control signal is at the logical value High (or logical value Low), and the third control signal is By being set to the logical value High, respectively, the switch control signal from the antenna switch
Then, when the
Further, the receiving
As described above, when the TX-ANT1 is a passing path, the receiving
[0026]
In the case of other passing paths, the same is basically applied, and the conduction / non-conduction of each switch in each passing path is omitted. However, if only the passing path is “TX-EXT1”, the passing Similarly to the case where the path is “TX-ANT1”, the
When the passage route is “RX-ANT1”, “RX-ANT2”, or “RX-EXT2”, the transmission
Further, when the passage route is “RX-EXT1”, the transmission
FIG. 4 shows a simulation result of the insertion loss with respect to the frequency of the circuit S in the configuration described above. Compared with the characteristics of the conventional circuit (see FIG. 8), there is no sharp loss at a specific frequency, and a favorable result is obtained. The frequency characteristics can be confirmed. In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents insertion loss of the circuit S.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an external connection terminal that is not used in a passage path can be grounded at a high frequency through a switch that is not used to form a passage path among a plurality of switches. Therefore, it is only necessary to change the switch control signal that controls the conduction and non-conduction of the switch.Since the simple change of the existing circuit does not cause the characteristic of the specific path to deteriorate, the antenna switch is less affected by the external circuit. This has an effect that a semiconductor integrated circuit can be provided.
According to the present invention, the influence of an external circuit can be minimized without increasing the number of new circuit elements and without deteriorating the characteristics of a specific path. It is possible to avoid the problem.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of an antenna switch semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration example of a semiconductor switch as a specific configuration example of a switch of the antenna switch semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a control signal input to an antenna switch decoder circuit chip included in the antenna switch semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1 and a switch control signal as an output signal for each passing path; is there.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a simulation result of insertion loss characteristics of the antenna switch semiconductor integrated circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional circuit.
6 is an explanatory diagram showing a relationship between a control signal input to an antenna switch decoder circuit chip included in the conventional circuit shown in FIG. 6 and a switch control signal as an output signal for each passing path.
7 is an explanatory diagram showing another example of a relation between a control signal input to an antenna switch decoder circuit chip constituting the conventional circuit shown in FIG. 6 and a switch control signal as an output signal for each passing path. is there.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a simulation result of insertion loss characteristics of a conventional circuit.
[Explanation of symbols]
22 ... Antenna switch decoder circuit chip
25 ... Antenna switch circuit chip
26: Second shunt ground terminal
27 ... Reception antenna connection terminal
28: second external antenna connection terminal
29: first external antenna connection terminal
30 ... transmitter connection terminal
31: first shunt ground terminal
32 ... Transmitter / receiver antenna connection terminal
33 ... Receiver connection terminal
Claims (2)
前記アンテナスイッチデコーダ回路チップは、前記送信部又は受信部と、前記2本の内蔵アンテナと2本の外部アンテナのいずれか一つとを接続する通過経路の設定の際に、当該通過経路の形成に寄与しない前記スイッチを介して前記通過経路の形成に寄与しない外部接続端子を高周波的に接地可能とするスイッチ制御信号を出力するよう構成されてなることを特徴とするアンテナスイッチ半導体集積回路。It has a plurality of switches using semiconductor elements, and an externally connected transmitting unit and a receiving unit are connected externally by controlling the conduction / non-conduction of the plurality of switches by external control. An antenna switch circuit chip integrated on a semiconductor chip so as to be selectively connected to the two built-in antennas and the two external antennas, and a switch control signal for controlling conduction / non-conduction of the plurality of switches And an antenna switch decoder circuit chip integrated on a semiconductor chip so as to output in response to a control signal input from the outside, and having an external connection terminal with two inputs and four outputs A switch semiconductor integrated circuit,
The antenna switch decoder circuit chip is configured to form a passage when connecting the transmission unit or the reception unit and one of the two built-in antennas and the two external antennas. An antenna switch semiconductor integrated circuit configured to output a switch control signal that enables an external connection terminal that does not contribute to the formation of the passage path via the switch that does not contribute to ground at a high frequency.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US7579930B2 (en) | 2005-04-18 | 2009-08-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | High-frequency module |
JP2012054635A (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Hitachi Metals Ltd | High frequency circuit, high frequency component, and communication device |
-
2003
- 2003-05-23 JP JP2003145572A patent/JP2004350068A/en active Pending
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