JP2007067762A - 半導体集積回路装置および高周波電力増幅モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＰＤＴスイッチにおけるスイッチ特性を改善し、大電力のスロットルの後の小電力のスロットルの立ち上がり遅延を低減する。
【解決手段】 ＳＰＤＴスイッチ２において、アンテナ用端子２ａと基準電位ＶＳＳとの間にリークパス用抵抗２７が接続されている。このリークパス用抵抗２７によって、送信信号端子２ｂ，２ｃ、ならびに受信信号端子２ｄ〜２ｇにそれぞれ接続されているＤＣカット容量として設けられている静電容量素子８〜１３，２８に蓄積した電荷容量を放電し、アンテナ端子２ａの電位を速やかに低下させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、移動体通信機器などに搭載される半導体集積回路装置に関し、特に送受信信号の歪みの低減に有効な技術に関する。

近年、携帯電話は、音声通話に加えてデータ通信を利用した多様なサービス展開をはかり、発展を続けている。

携帯電話の欧州における代表的な周波数帯は、９００ＭＨｚ帯のＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｏｒ）方式と１．８ＧＨｚ帯のＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国では１．９ＧＨｚ帯のＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ）と８５０ＭＨｚ帯のＧＳＭ方式がある。加えて、２ＧＨｚ帯を使用するＷ−ＣＤＭＡが加わり、マルチバンド／マルチモード化が携帯端末の必須の条件になっている。

このように、携帯電話のマルチバンド／マルチモード化に伴い、複雑な高周波信号の切替えが可能な小型で高性能な送受信切り替え用のＳＰＤＴ（Ｓｉｇｌｅ−Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｈｒｏｗ）スイッチが求められている。

ＳＰＤＴスイッチにおける主な要求は、高次高調波歪の低減である。

この高次高調波歪の低減を実現する技術として、たとえば、ＳＰＤＴスイッチを構成するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を多段接続したものがある（特許文献１参照）。

送信回路から送られる電力を上記ＳＰＤＴスイッチを介してアンテナ側に伝達する際、ＯＦＦとなっている受信回路側とアンテナ側とに接続されたＦＥＴが上記送信回路の電力に影響されずＯＮしなくなることで、入力された電力が、受信系に漏れることなくアンテナに出力されるため、低損失なスイッチを実現することができる。

また、多段接続することでＦＥＴにかかるＲＦ（高周波）電圧が分散され、１段あたりのＲＦ電圧を小さくすることができる。高調波歪の発生要因であるゲート−ソース間容量（Ｃｇｓ）、ゲート−ドレイン間容量（Ｃｇｄ）、ならびにＯＮ抵抗にかかるＲＦ電圧が小さくなるので、高調波歪を低減できる。

このマルチゲート化での更なる高調波歪改善策として、デュアルゲートＦＥＴのゲート−ゲート間の中点の電位供給用配線を設ける回路を採用した技術がある（特許文献２参照）。これにより、中間電位を安定させることが可能となり、その結果、高調波歪を低減することができる。

また、マルチゲート化の高調波歪改善策としては、デュアルゲートＦＥＴのゲート−ゲート間の中点の電位供給用配線を変更することで、リーク電流による電位の低下量を抑え、高調波歪を改善しているものがある（特許文献３参照）。

さらに、上記した特許文献１〜３の回路技術を踏まえ、一般的なＳＰＤＴスイッチでは、更なる低歪化のために昇圧回路を設けたものがある。

この昇圧回路は、送信回路側とアンテナ側との間に接続されるＦＥＴのゲートにそれぞれ接続されている。そして、ＦＥＴがＯＮした際に、そのＦＥＴからの高周波電力を昇圧回路に取り込み、制御電圧（約２Ｖ）よりも高い昇圧電圧（約４．５Ｖ）を発生し、その昇圧電圧をＦＥＴのゲートに印加する。

また、昇圧電圧は、ＯＮしたＦＥＴのゲートを介して、その他のＯＦＦとなっているＦＥＴのドレイン（ソース）に印加されることになる。ＯＦＦしているＦＥＴのゲートは、基準電位ＶＳＳ（０Ｖ）になっているため、これらＦＥＴのゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ（Ｖｇｄ）は、負電圧（〜−４．５Ｖ程度）となる。

そのため、ＦＥＴは、より深いＯＦＦ状態になるため、ゲート−ソース間容量（Ｃｇｓ）、ゲート−ドレイン間容量（Ｃｇｄ）が小さくなり、高調波歪を低減することができる。
特開平８−７０２４５号公報 特願２００４−３５３７１５号 特願２００５−１８１６６９号

ところが、上記のようなＳＰＤＴスイッチにおける高調波歪み特性の改善技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。

上記した昇圧回路を設けたことによって高調波歪特性は向上した。

ところで、ＧＳＭ方式では音声通話に加えてＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）モードと呼ばれるデータ通信モードがある。図１４に示すように両者ともスロットと呼ばれる一定時間（５７６．９２３μs）の通信単位を一定の間隔（送信：３４．２μs、受信：３０．４６μs）で８個含むフレームという単位で基地局と携帯端末間の通信を行う。近年多様なサービスを展開するためにＤＴＭ（Ｄｕａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）と称される音声通信とＥＤＧＥモードを同一のフレーム内で使用する通信モードの導入により新たな問題が生じた。

すなわち、ＧＳＭ方式における従来の送信モードでは、送信されるデータは同一フレームに含まれるスロットは音声通話もしくはデータ通信の何れか一方であったが、図１５に示すように上記ＤＴＭモードでは音声通話及びデータ通信の両方を含む。ＧＳＭ方式の音声通話のデータは位相変調であり同一フレーム内のスロットでは一定の大出力（約３３ｄＢｍ）である可能性がある。一方データ通信であるＥＤＧＥモードでは位相変調に加えて振幅変調を行っており小出力（約５ｄＢｍ）の可能性がある。

上記ＤＴＭモードではデータの形式（音声、データ通信）により同一フレームにおいて各スロット毎の高周波電力は変化する。大電力（約３３ｄＢｍ）が通過するスロットルの後に、小電力（約５ｄＢｍ）が通過するスロットが連続する場合が存在する。

図１６は、本発明者が検討したスイッチ出力端子での電力のスロットルタイミングを示した図である。理想的には、３３ｄＢｍのスロットルの後に続く５ｄＢｍの小電力スロットルが矩形波となるが、この大電力のスロットルの後の小電力のスロットルの立ち上がりにおいて、出力電力が速やかに立ち上がらずに、図中の点線で示すように、遅延が生じてしまい、この結果、高調波歪みが大きくなり、送電電力の損失が生じてしまうという問題がある。

本発明の目的は、ＳＰＤＴスイッチにおけるスロットルの変化による立ち上がり遅延を防止し、該ＳＰＤＴスイッチの高調波歪みを大幅に低減することのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の半導体集積回路装置は、アンテナに結合される第１端子と、信号処理回路に結合される第２端子と、第１端子と第２端子の間に設置され、第１端子と第２端子の接続切り替えを行う切り替えトランジスタと、該切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、第１端子と基準電位との間に接続され、第１〜第３端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

また、本発明の半導体集積回路装置は、アンテナに結合される第１端子と、第１送信回路に結合される第１送信端子と、第２送信回路に結合される第２送信端子と、受信回路に結合される受信端子と、第１端子と第１送信端子との間に設置され、第１端子と第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、第１端子と第２送信端子との間に設置され、第１端子と第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、第１端子と受信端子との間に設置され、第１端子と受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、第１、および第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、第３端子を介して制御信号が入力された際に第１、または第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、第１、または第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、第２送信端子と基準電位との間に接続され、第１端子、第３端子、第１送信端子、第２送信端子、および受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

さらに、本発明の半導体集積回路装置は、アンテナに結合される第１端子と、送信回路に結合される送信端子と、受信回路に結合される複数の受信端子と、第１端子と送信端子との間に設置され、第１端子と送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、第１端子と複数の受信端子との間にそれぞれ設置され、第１端子と受信端子の接続切り替えを行う受信切り替えトランジスタと、送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、複数の受信端子のうち、いずれか１つの受信端子と基準電位との間に接続され、第１端子、送信端子、および受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

また、本発明の半導体集積回路装置は、アンテナに結合される第１端子と、第１送信回路に結合される第１送信端子と、第２送信回路に結合される第２送信端子と、受信回路に結合される受信端子と、第１端子と第１送信端子との間に設置され、第１端子と第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、第１端子と第２送信端子との間に設置され、第１端子と第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、第１端子と受信端子との間に設置され、第１端子と受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、第１、および第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に第１、または第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、第１、または第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、第１送信端子と基準電位との間に接続され、第１端子、第３端子、第１送信端子、第２送信端子、および受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

さらに、本発明の半導体集積回路装置は、第１送信端子に第１送信回路に入力されるＧＳＭの送信信号が入力され、第２送信端子に第２送信回路に入力されるＰＣＳの送信信号が入力されるものである。

また、本発明の半導体集積回路装置は、アンテナに結合される第１端子と、送信回路に結合される送信端子と、受信回路に結合される複数の受信端子と、第１端子と送信端子との間に設置され、第１端子と送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、第１端子に接続され、第１端子の接続切り替えを行う第１受信切り替えトランジスタと、第１受信切り替えトランジスタと複数の受信端子との間にそれぞれ接続され、複数の受信端子の接続切り替えを行う複数の第２受信切り替えトランジスタと、送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、該送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、第１受信切り替えトランジスタ、および複数の第２受信切り替えトランジスタの接続部と基準電位との間に接続され、第１端子、送信端子、および複数の受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

さらに、本発明の半導体集積回路装置は、前記リークパス用抵抗の抵抗値が、１００ＫΩ以上よりなるものである。

また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。

本発明の高周波電力増幅モジュールは、アンテナ接続切り替え回路と、送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号を該アンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、該アンテナ接続切り替え回路は、アンテナに結合される第１端子と、高周波電力増幅器に結合される送信端子と、受信回路に結合される受信端子と、第１端子と送信端子との間に設置され、第１端子と送信端子の接続切り替えを行う切り替えトランジスタと、該切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記第１の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、前記第１端子と基準電位との間に接続され、前記第１〜第３端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

また、本発明の高周波電力増幅モジュールは、アンテナ接続切り替え回路と、第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号をアンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、該アンテナ接続切り替え回路は、アンテナに結合される第１端子と、高周波電力増幅器に結合される第１、および第２の送信端子と、受信回路に結合される受信端子と、第１端子と第１送信端子との間に設置され、第１端子と第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、第１端子と第２送信端子との間に設置され、第１端子と第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、第１端子と受信端子との間に設置され、第１端子と受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、第１、および第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に第１、または第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、第１、または第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、第２送信端子と基準電位との間に接続され、第１端子、第３端子、第１送信端子、第２送信端子、および受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

さらに、本発明の高周波電力増幅モジュールは、アンテナ接続切り替え回路と、第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号をアンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、アンテナ接続切り替え回路は、アンテナに結合される第１端子と、高周波電力増幅器に結合される送信端子と、受信回路に結合される複数の受信端子と、第１端子と送信端子との間に設置され、第１端子と送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、第１端子と複数の受信端子との間にそれぞれ設置され、第１端子と受信端子の接続切り替えを行う受信切り替えトランジスタと、送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、複数の受信端子のうち、いずれか１つの受信端子と基準電位との間に接続され、第１端子、送信端子、および受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

また、本発明の高周波電力増幅モジュールは、アンテナ接続切り替え回路と、第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号をアンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、該アンテナ接続切り替え回路は、アンテナに結合される第１端子と、高周波電力増幅器に結合される第１、および第２送信端子と、受信回路に結合される受信端子と、第１端子と第１送信端子との間に設置され、第１端子と第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、第１端子と第２送信端子との間に設置され、第１端子と第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、第１端子と受信端子との間に設置され、第１端子と受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、第１、および第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に第１、または第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、第１、または第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、第１送信端子と基準電位との間に接続され、第１端子、第３端子、第１送信端子、第２送信端子、および受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

さらに、本発明の高周波電力増幅モジュールは、前記第１送信端子に接続された高周波電力増幅器がＧＳＭの送信信号を出力し、前記第２送信端子に接続された高周波電力増幅器がＰＣＳの送信信号を出力するものである。

また、本発明の高周波電力増幅モジュールは、アンテナ接続切り替え回路と、第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号をアンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、該アンテナ接続切り替え回路は、アンテナに結合される第１端子と、高周波電力増幅器に結合される送信端子と、受信回路に結合される複数の受信端子と、第１端子と送信端子との間に設置され、第１端子と送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、第１端子に接続され、該第１端子の接続切り替えを行う第１受信切り替えトランジスタと、第１受信切り替えトランジスタと複数の受信端子との間にそれぞれ接続され、複数の受信端子の接続切り替えを行う複数の第２受信切り替えトランジスタと、送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、該第３端子を介して制御信号が入力された際に送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、第１受信切り替えトランジスタ、および複数の第２受信切り替えトランジスタの接続部と基準電位との間に接続され、第１端子、送信端子、および複数の受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたものである。

さらに、本発明の高周波電力増幅モジュールは、前記リークパス用抵抗の抵抗値が１００ＫΩ以上よりなるものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

（１）アンテナ接続切り替え回路の高周波歪み特性を改善しながら、出力電力の立ち上がりの遅延を防止することができる。

（２）また、上記（１）のアンテナ接続切り替え回路を用いて高周波電力増幅モジュールを構成することにより、通信機器などの電子システムの信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明の一実施の形態による高周波電力増幅モジュールのブロック図、図２は、図１の高周波電力増幅モジュールに設けられたＳＰＤＴスイッチの回路図、図３は、本発明者が検討したＳＰＤＴスイッチの構成の一例を示す回路図、図４は、図３のＳＰＤＴスイッチにおける応答特性を示すシミュレーション結果の一例を示した説明図、図５は、図２のＳＰＤＴスイッチにおけるゲート電位Ｖｇとドレイン電位Ｖａｎｔとの時間変化をシミュレーションした結果を示した説明図、図６は、ＳＰＤＴスイッチにおける出力電力の立ち上がりの遅延時間とリークパス用抵抗との依存性の実測結果を示した説明図、図７は、挿入損失のリークパス用抵抗の接続による劣化をシミュレーションにて解析した結果の説明図、図８は、リークパス用抵抗が設けられていないＳＰＤＴスイッチを基準とした高調波歪みの変化量を示す説明図、図９は、図２のＳＰＤＴスイッチの他の構成例を示す回路図、図１０は、図９のＳＰＤＴスイッチの構成における他の例を示す回路図、図１１〜図１３は、リークパス用抵抗２７におけるプロセスフローを示した断面図である。

本実施の形態において、高周波電力増幅モジュール１は、たとえば、通信システムである携帯電話の送信用電力増幅モジュールである。高周波電力増幅モジュール１は、図１に示すように、ＳＰＤＴスイッチ（アンテナ接続切り替え回路）２、制御部３、高周波電力増幅器（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐ）４，５、ローパスフィルタ６，７、および静電容量素子８〜１３，２８から構成されている。

ＳＰＤＴスイッチ２は、制御部３の制御に基づいて送受信する信号の切り替えを行う。このＳＰＤＴスイッチ２は、アンテナ用端子２ａ、送信信号端子２ｂ，２ｃ、受信信号端子２ｄ〜２ｇ、制御端子２ｈ〜２ｎが備えられている。

送信信号端子２ｂ，２ｃ、受信信号端子２ｄ〜２ｇ、およびアンテナ用端子２ａには、静電容量素子８〜１３，２８の一方の接続部がそれぞれ接続されている。静電容量素子１０，１１の他方の接続部には、ローパスフィルタ６，７がそれぞれ接続されている。

静電容量素子８，９，１２，１３の他方の接続部には、受信系回路に設けられたＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）１４〜１７がそれぞれ接続されており、静電容量素子２８の他方の接続部には、アンテナＡＮＴが接続されている。

静電容量素子８〜１３，２８は、ＤＣカット容量として設けられている。ＳＡＷ１４〜１７は、圧電体の弾性表面波を利用し、伝播した特定周波数の信号を高周波信号として選び出す。

また、ＳＡＷ１４〜１７の後段には、低雑音増幅器であるＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐ）１８〜２１がそれぞれ接続されている。ＬＮＡ１８〜２１は、ＰＣＳ／ＤＳＣ、（１８００ＭＨｚ／１９００ＭＨｚ）、およびＧＳＭ（８００ＭＨｚ、９００ＭＨｚ）における各周波数帯域の受信信号を増幅する。

制御部３は、ベースバンド回路から出力される制御信号によって、ＳＰＤＴスイッチ２の動作制御を行う。高周波電力増幅器４は、送信回路２２から供給されるＧＳＭにおける周波数帯域の送信信号を増幅し、高周波電力増幅器５は、送信回路２３から供給されるＤＣＳ／ＰＣＳにおける周波数帯域の送信信号を増幅する。ローパスフィルタ６，７は、高周波電力増幅器４，５から出力された送信信号における送信周波帯をそれぞれ通過させる。

図２は、本発明の第一の実施例となるＳＰＤＴスイッチ２を示した回路図である。

図示するように、ＳＰＤＴスイッチ２は、送信信号切り替え部２４，２５、受信信号切り替え部２６、およびリークパス用抵抗２７から構成されている。

送信信号切り替え部２４は、トランジスタ（切り替え用トランジスタ）Ｑｔｘ１，Ｑｔｘ２、抵抗Ｒｇｇ１〜Ｒｇｇ５、抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ４、静電容量素子Ｃ１，Ｃ２、ならびに昇圧回路ＳＣ１から構成されている。

送信信号切り替え部２５は、トランジスタ（切り替え用トランジスタ）Ｑｔｘ３，Ｑｔｘ４、抵抗Ｒｇｇ６〜Ｒｇｇ１０、抵抗Ｒｄ５〜Ｒｄ８、静電容量素子Ｃ３，Ｃ４、および昇圧回路ＳＣ２から構成されている。

また、受信信号切り替え部２６は、トランジスタ（切り替えトランジスタ）Ｑｒｘ１〜Ｑｒｘ５、抵抗Ｒｇｇ１１〜Ｒｇｇ１８、抵抗Ｒｄ９〜Ｒｄ１５、および静電容量素子Ｃ５，Ｃ６から構成されている。

これらトランジスタＱｔｘ１，Ｑｔｘ２，Ｑｔｘ３，Ｑｔｘ４，Ｑｒｘ１〜Ｑｒｘ５は、たとえば、ＦＥＴからなる。また、トランジスタＱｔｘ１〜Ｑｔｘ４は、２つのゲートが設けられたデュアルゲートＦＥＴよりなり、トランジスタ（切り替え用トランジスタ）Ｑｒｘ１は、３つのゲートが設けられたマルチゲートＦＥＴよりなる。

トランジスタＱｔｘ１，Ｑｔｘ４，Ｑｒｘ１の一方の接続部、静電容量素子Ｃ２，Ｃ４，Ｃ６の一方の接続部、および抵抗Ｒｄ４，Ｒｄ８，Ｒｄ９の一方の接続部には、アンテナ用端子２ａがそれぞれ接続されている。

このアンテナ用端子２ａには、リークパス用抵抗２７の一方の接続部が接続されており、該リークパス用抵抗２７の他方の接続部は、基準電位ＶＳＳに接続されている。リークパス用抵抗２７は、送信信号端子２ｂ，２ｃ、ならびに受信信号端子２ｄ〜２ｇにそれぞれ接続されているＤＣカット容量として設けられている静電容量素子８〜１３，２８に蓄積した電荷容量を放電する放電用抵抗である。

また、抵抗Ｒｇｇ５の一方の接続部には、制御端子２ｈが接続されており、該抵抗Ｒｇｇ５の他方の接続部には、抵抗Ｒｇｇ１〜Ｒｇｇ４の一方の接続部がそれぞれ接続されている。

抵抗Ｒｇｇ４の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ１の一方のゲート、および静電容量素子Ｃ２の他方の接続部がそれぞれ接続されている。抵抗Ｒｇｇ３の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ１の他方のゲートが接続されている。

昇圧回路ＳＣ１は、トランジスタＱｔｘ１，Ｑｔｘ２に制御端子２ｈを介して制御信号が入力された際に、送信信号端子２ｂからの送信信号（ＧＳＭ帯）を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、該昇圧電圧をトランジスタＱｔｘ１，Ｑｔｘ２のゲートに印加する。

抵抗Ｒｇｇ１の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ２の一方のゲート、および静電容量素子Ｃ１の一方の接続部がそれぞれ接続されている。抵抗Ｒｇｇ２の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ２の他方のゲートが接続されている。

トランジスタＱｔｘ１の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ２の一方の接続部が接続されている。トランジスタＱｔｘ２の他方の接続部、および静電容量素子Ｃ１の他方の接続部には、送信信号端子２ｂがそれぞれ接続されている。

トランジスタＱｔｘ１の一方の接続部とトランジスタＱｔｘ２の他方の接続部との間には、抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ４が直列接続されている。抵抗Ｒｄ１，Ｒｄ２の接続部は、トランジスタＱｔｘ２のゲート−ゲート間に接続されており、抵抗Ｒｄ３，Ｒｄ４の接続部は、トランジスタＱｔｘ１のゲート−ゲート間に接続されている。抵抗Ｒｄ２，Ｒｄ３の接続には、トランジスタＱｔｘ１，Ｑｔｘ２の接続部が接続されている。

これら抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ４は、トランジスタＱｔｘ１のゲート−ゲート間電位供給用抵抗として用いられる。

抵抗Ｒｇｇ１０の一方の接続部には、制御端子２ｉが接続されており、該抵抗Ｒｇｇ１０の他方の接続部には、抵抗Ｒｇｇ６〜Ｒｇｇ９の一方の接続部がそれぞれ接続されている。

抵抗Ｒｇｇ６の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ３の一方のゲート、および静電容量素子Ｃ３の他方の接続部がそれぞれ接続されている。抵抗Ｒｇｇ７の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ３の他方のゲートが接続されている。

抵抗Ｒｇｇ９の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ４の一方のゲート、および静電容量素子Ｃ４の他方の接続部がそれぞれ接続されており、抵抗Ｒｇｇ８の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ４の他方のゲートが接続されている。

トランジスタＱｔｘ３の他方の接続部には、トランジスタＱｔｘ４の一方の接続部が接続されている。トランジスタＱｔｘ３の一方の接続部、および静電容量素子Ｃ３の他方の接続部には、送信信号端子２ｃがそれぞれ接続されている。

トランジスタＱｔｘ３の一方の接続部とトランジスタＱｔｘ４の他方の接続部との間には、抵抗Ｒｄ５〜Ｒｄ８が直列接続されている。抵抗Ｒｄ５，Ｒｄ６の接続部は、トランジスタＱｔｘ３のゲート−ゲート間に接続されており、抵抗Ｒｄ７，Ｒｄ８の接続部は、トランジスタＱｔｘ４のゲート−ゲート間に接続されている。抵抗Ｒｄ６，Ｒｄ７の接続には、トランジスタＱｔｘ３，Ｑｔｘ４の接続部が接続されている。

これら抵抗Ｒｄ５〜Ｒｄ８は、トランジスタＱｔｘ２のゲート−ゲート間電位供給用抵抗として用いられる。

抵抗Ｒｇｇ１０の一方の接続部には、制御端子２ｉが接続されており、該抵抗Ｒｇｇ１０の他方の接続部には、抵抗Ｒｇｇ６〜Ｒｇｇ９の一方の接続部がそれぞれ接続されている。

昇圧回路ＳＣ２は、トランジスタＱｔｘ３，Ｑｔｘ４に制御端子２ｉを介して制御信号が入力された際に、送信信号端子２ｃからの送信信号（ＤＳＣ／ＰＣＳ帯）を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、該昇圧電圧をトランジスタＱｔｘ１，Ｑｔｘ２のゲートに印加する。

また、抵抗Ｒｇｇ１４の一方の接続部には、制御端子２ｊが接続されている。この抵抗Ｒｇｇ１４の他方の接続部には、抵抗Ｒｇｇ１１〜Ｒｇｇ１３の一方の接続部がそれぞれ接続されている。

これら抵抗Ｒｇｇ１１〜Ｒｇｇ１３の他方の接続部には、トランジスタＱｒｘ１の３つのゲートがそれぞれ接続されている。また、抵抗Ｒｇｇ１１の他方の接続部には、静電容量素子Ｃ６の他方の接続部が接続されており、抵抗Ｒｇｇ１３の他方の接続部には、静電容量素子Ｃ５の他方の接続部が接続されている。

抵抗Ｒｄ９〜Ｒｄ１１は、トランジスタＱｒｘ１の一方の接続部と他方の接続部との間に直列接続されている。抵抗Ｒｄ９と抵抗Ｒｄ１０との接続部は、トランジスタＱｒｘ１の第１のゲートと第２のゲートにおけるゲート−ゲート間に接続されている。

また、抵抗Ｒｄ１０と抵抗Ｒｄ１１との接続部は、トランジスタＱｒｘ１の第２のゲートと第３のゲートにおけるゲート−ゲート間に接続されている。静電容量素子Ｃ５の一方の接続部には、トランジスタＱｒｘ１の他方の接続部、トランジスタＱｒｘ２〜Ｑｒｘ５の一方の接続部、および抵抗Ｒｄ１２〜Ｒｄ１５の一方の接続部がそれぞれ接続されている。

トランジスタＱｒｘ２の他方の接続部、および抵抗Ｒｄ１２の他方の接続部には、受信信号端子２ｄがそれぞれ接続されている。トランジスタＱｒｘ３の他方の接続部、および抵抗Ｒｄ１３の他方の接続部には、受信信号端子２ｅが接続されている。

トランジスタＱｒｘ４の他方の接続部、および抵抗Ｒｄ１４の他方の接続部には、受信信号端子２ｆが接続されており、トランジスタＱｒｘ５の他方の接続部、ならびに抵抗Ｒｄ１５の他方の接続部には、受信信号端子２ｇが接続されている。

また、トランジスタＱｒｘ２〜Ｑｒｘ５のゲートには、抵抗Ｒｇｇ１５〜Ｒｇｇ１８の一方の接続部がそれぞれ接続されている。これら抵抗Ｒｇｇ１５〜Ｒｇｇ１８の他方の接続部には、制御端子２ｋ〜２ｎがそれぞれ接続されている。

抵抗Ｒｇｇ１〜Ｒｇｇ１３は、トランジスタＱｔｘ１〜Ｑｔｘ４，Ｑｒｘ１の制御信号供給用抵抗である。静電容量素子Ｃ１〜Ｃ６は、トランジスタＱｔｘ１〜Ｑｔｘ４，Ｑｒｘ１の耐電力用容量素子として用いられる。

次に、本発明におけるＳＰＤＴスイッチ２との比較のために、本発明者が検討したＳＰＤＴスイッチ５０について説明する。

図３は、本発明者が検討したＳＰＤＴスイッチ５０の従来構成の一例を示す回路図である。

図示するように、ＳＰＤＴスイッチ５０は、送信信号切り替え部５１，５２、および受信信号切り替え部５３から構成されている。送信信号切り替え部５１は、トランジスタＱｔｘ５０，Ｑｔｘ５１、抵抗Ｒｇｇ５０〜Ｒｇｇ５３、抵抗Ｒｄ５０〜Ｒｄ５３、静電容量素子Ｃ５０，Ｃ５１、ならびに昇圧回路ＳＣ５０から構成されている。

送信信号切り替え部５２は、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３、抵抗Ｒｇｇ５４〜Ｒｇｇ５７、抵抗Ｒｄ５４〜Ｒｄ５７、静電容量素子Ｃ５２，Ｃ５３、昇圧回路ＳＣ５１から構成されている。

また、受信信号切り替え部５３は、トランジスタＱｒｘ５０〜Ｑｒｘ５４、抵抗Ｒｇｇ５８〜Ｒｇｇ６４、抵抗Ｒｄ５８〜Ｒｄ６４、ならびに静電容量素子Ｃ５４，Ｃ５５から構成されている。

ＳＰＤＴスイッチ５０は、リーク用抵抗２７（図２）が設けられていない点を除けば、ＳＰＤＴスイッチ２と同様の接続構成からなるので、詳細な説明は省略する。

この図３において、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３がＯＮ状態（制御端子２ｉに約２．８Ｖが印加、その他の制御端子２ｈ，２ｊ〜２ｎは０Ｖ（基準電位ＶＳＳ））で、大電力（約３３ｄＢｍ）が送信信号端子２ｃから入力されている状態から入力電力を小電力にした時のトランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のゲート電位Ｖｇとドレイン電位（アンテナ端子電位）Ｖａｎｔの時間変化をシミュレーションにてトランジスタにかかる電圧の時間変化を解析し、ＯＮトランジスタの損失増加について検討する。

図４は、図３のＳＰＤＴスイッチ５０の応答特性を示すシミュレーション結果の一例を示したものである。リーク用抵抗２７は、抵抗値を３００Ωとした。

図４（ａ）は、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のゲート電位Ｖｇ−ドレイン（アンテナ端子）電位Ｖａｎｔの過渡応答特性を示したものである。

時間２．５μｓｅｃの時点で入力電力を大電力ー約３３ｄＢｍから小電力約５ｄＢｍに切り替えた時のトランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のゲート電位ＶｇとトランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のドレイン(ソース)電位Ｖａｎｔの時間変化を示している。

大電力入力時間内（０〜２．５μｓｅｃ）は、昇圧回路ＳＣ５１により昇圧された昇圧電圧がトランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のゲートに印加され、ゲートのショットキーを介してトランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のドレイン（ソース）電位Ｖａｎｔを上昇させる。

上昇したドレイン電位Ｖａｎｔにより、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のドレイン−ソース間に接続された抵抗ＲＤ５０〜ＲＤ５３，ＲＤ５４〜ＲＤ５７，ＲＤ５８〜ＲＤ６４を介して、送信信号端子２ｂ，２ｃ、および受信信号端子２ｄ〜２ｇにそれぞれ接続されている静電容量素子８〜１３，２８に電荷が蓄積される。

図４（ｂ）は、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３におけるゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ（＝ゲート電位Ｖｇ−ドレイン電位Ｖａｎｔ）の時間変化を示したものである。

図示するように、大電力入力時間内でのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは正電圧（約＋０．３５Ｖ）となり、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のＯＮによる損失は小さくなっている。

時間２．５μｓｅｃ時、入力電力が小電力（約５ｄＢｍ）のレベルに切り替わった際、ゲート電位Ｖｇは、制御端子２ｉの印加電圧である約２．８Ｖまで低下を開始する。

トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のドレイン（ソース）電位Ｖａｎｔは、緩やかな低下を示す。静電容量素子８〜１３，２８に蓄積された電荷は、各トランジスタのゲートのショットキーによる逆方向リークにより放電される。

リーク電流は極めて小さい（たとえば、１μＡ/ｍｍ以下）ために、ドレイン電位Ｖａｎｔは緩やかな低下を示すことになる。図４（ｂ）に示すように、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ（＝ゲート電位Ｖｇ−ドレイン電位Ｖａｎｔ）は、電力切り替え後に、トランジスタのしきい値電圧Ｖｔｈを超えるまで逆バイアスされるので大電力時にオンしていたトランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３はオフ状態になってしまい損失が増大してしまうことになる。

以上は試験用として大出力と小出力のスロットが時間的な間隔を空けずに連続する場合をシミュレーションしたもので、実際の使用時には送信ロット同士の間隔は３４．２μｓだけある。しかしながら、ドレイン電位Ｖａｎｔの低下が緩やかでトランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３のゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓが逆バイアスされることに変わりはない。

その結果、実際の使用時においても大電力の入力（大電力のスロット）が終わり、一定時間をおいて小電力が入力（小電力のスロット）された場合に出力［電力］電力が［低下し］十分に立ち上がらず、図１６に示した立ち上がりの遅延となって現れ、通信エラーなどが生じてしまう恐れがある。この遅延の解消は、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３の損失が小さくなるゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ≒０Ｖ（基準電位ＶＳＳ）となる時点であり、約１００μｓｅｃを要し、上記の送信ロット同士の間隔以内ではゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ≒０Ｖに回復せず、遅延は解消できない。これが立ち上がりの遅延現象となる。

次に、本実施の形態におけるＳＰＤＴスイッチ２にリークパス用抵抗２７を設けた際の作用について説明する。

まず、図２において、点線で示す経路は、リークパス用抵抗２７を設けたことによるリークパスの経路を示している。このリークパス用抵抗２７を接続して電荷放電経路を形成することで、静電容量素子８〜１３，２８に蓄積されている電荷を速やかに放電することができる。

送信信号端子２ｂ，２ｃ、ならびに受信信号端子２ｄ〜２ｇに接続されているＤＣカット容量である静電容量素子８〜１３，２８に蓄積した電荷がトランジスタＱｔｘ１，Ｑｔｘ２，Ｑｔｘ３，Ｑｔｘ４，Ｑｒｘ１〜Ｑｒｘ５のドレイン−ソース間に接続されている抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ４，Ｒｄ５〜Ｒｄ８，Ｒｄ９〜Ｒｄ１５を介してリーク用抵抗２７に流れ込む。

図５は、ＳＰＤＴスイッチ２のトランジスタＱｔｘ３，Ｑｔｘ４におけるゲート電位Ｖｇとドレイン電位（アンテナ電位）Ｖａｎｔの時間変化をシミュレーションした結果を示したものである。

図５（ａ）は、トランジスタＱｔｘ３，Ｑｔｘ４のゲート電位Ｖｇ−ドレイン（アンテナ）電位Ｖａｎｔの過渡応答特性を示したものであり、図４（ａ）と同様に、時間２．５μｓｅｃの時点で入力電力を大電力約３３ｄＢｍから小電力約５ｄＢｍに切り替えた際のトランジスタＱｔｘ３，Ｑｔｘ４のゲート電位ＶｇとトランジスタＱｔｘ３，Ｑｔｘ４のドレイン(ソース)電位Ｖａｎｔの時間変化を示している。

また、図５（ｂ）は、トランジスタＱｔｘ３，Ｑｔｘ４におけるゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ（＝ゲート電位Ｖｇ−ドレイン電位Ｖａｎｔ）の時間変化を示したものである。

この場合、図５（ａ），（ｂ）に示すように、図４（ａ），（ｂ）と比較して、ドレイン電位Ｖａｎｔは速やかに低下しており、遅延時間が１／１０以下に低減されていることがわかる。

また、トランジスタＱｔｘ５２，Ｑｔｘ５３の損失が小さくなるゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ≒０Ｖ（基準電位ＶＳＳ）となる時点は大電力の入力（大電力のスロット）終了時から約１０μｓｅｃであり、上記の送信ロット同士の間隔以内にゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓ≒０Ｖに回復するので、図６の内臓抵抗３００ｋΩの線で示す様に遅延は解消は解消される。

リークパス用抵抗２７は、図２に示した接続位置（図２、ノードａ）以外に、たとえば、送信信号端子２ｂと基準電位ＶＳＳとの間（図２、ノードｂ）、送信信号端子２ｃと基準電位ＶＳＳとの間（図２、ノードｃ）、トランジスタＱｒｘ１の他方の接続部と基準電位ＶＳＳとの間（図２、ノードｄ）、または受信信号端子２ｄ〜２ｇのいずれか１つと基準電位ＶＳＳとの間（図２、ノードｅ）であれば、同様な効果を得ることができる。

しかし、アンテナスイッチには、重要特性項目に高調波歪（２倍高調波歪（以下、２ＨＤという）、３倍高調波歪（以下、３ＨＤという））、および挿入損失があるために接続位置には制約がある。

図６は、大電力（約３３ｄＢｍ）のスロットの後に、続けて、小電力（約５ｄＢｍ）のスロットが通過する際の出力電力（Ｐｏｕｔ）の立ち上がりの遅延時間とリークパス用抵抗２７の依存性の実測結果を示した図である。

リーク用抵抗２７を（１）接続せず（図３）、（２）９１０ＫΩ、（３）５１０ＫΩ、（４）３００ＫΩのそれぞれにおいて立ち上がり特性を評価した。３３ｄＢｍのスロットルの後に続く５ｄＢｍの小電力スロットが矩形波となる場合が理想的であるが、図示するように、３００ＫΩ以下の抵抗値の場合に遅延時間が仕様を満足するレベルになることがわかった。

次に、挿入損失のリークパス用抵抗２７の接続による劣化をシミュレーションにて解析した結果を図７に示す。

リークパス用抵抗２７が接続されていない図３における挿入損失に対して、送信時に上記リークパス用抵抗を接地した場合の挿入損失、受信時に上記リークパス用抵抗を接地した場合の挿入損失の変化量を示している。

図７より、受信時では挿入損失劣化がみられるが、挿入損失の低下は極力小さくしたい。そのため、リークパス用抵抗２７は３００ＫΩを下限値とした。

ＳＰＤＴスイッチ２において、リークパス用抵抗２７の接続位置（ノードａ〜ｅ）について、ＧＳＭ方式の周波数帯とＰＣＳ方式の周波数帯について、２ＨＤ，３ＨＤのシミュレーションをそれぞれ行った。リークパス用抵抗２７が設けられていない従来回路であるＳＰＤＴスイッチ５０（図３）を基準とした高調波歪み（２ＨＤ、３ＨＤ）の変化量を図８に示す。

ノードａでは、上記いずれの周波数帯においても高調波歪が僅かではあるが改善している。送信系への接続位置であるノードｂ，ｃについては、ノードｂはＴｘ１（ＧＳＭ方式の周波数帯）からの入力に対しては良い結果であるが、Ｔｘ２（ＰＣＳ方式の周波数帯）からの入力に対しては著しく劣化しており、また、ノードｃについてはノードｂとは逆の結果となっている。それにより、ＧＳＭ帯／ＰＣＳ帯共に最適な位置としては、ノードａ＞ノードｃ＞ノードｅ＞ノードｄ≒ノードｂの順となる。

図９は、リークパス用抵抗２７をノードｃ、すなわち、送信信号端子２ｃと基準電位ＶＳＳとの間に接続した際の一例を示すＳＰＤＴスイッチ２の回路図である。

この場合、ＳＰＤＴスイッチ２は、リークパス用抵抗２７の接続位置以外は、図２に示す接続構成と同じとなる。このように、リークパス用抵抗２７を接続することで、静電容量素子８〜１３，２８に蓄積された電荷を、抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ４，Ｒｄ５〜Ｒｄ８，Ｒｄ９〜Ｒｄ１５を介してリーク用抵抗２７に流れることになり、ドレイン電位Ｖａｎｔの電位を速やかに低下させることができる。

よって、ＯＮしているトランジスタのゲート−ソース（ドレイン）間電圧Ｖｇｓが負電圧となる時間を短縮することができ、出力電力の立ち上がり遅延を防止することができる。

図１０は、リークパス用抵抗２７をノードｅ、すなわち、受信信号端子２ｄ〜２ｇのいずれか１つと基準電位ＶＳＳとの間（図９では、受信信号端子２ｅと基準電位ＶＳＳとの間）に接続した際の一例を示すＳＰＤＴスイッチ２の回路図である。

この場合においても、ＳＰＤＴスイッチ２は、リークパス用抵抗２７の接続位置以外は、図２に示す接続構成と同じとなる。よって、静電容量素子８〜１３，２８に蓄積された電荷は、抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ４，Ｒｄ５〜Ｒｄ８，Ｒｄ９〜Ｒｄ１５を介してリーク用抵抗２７に流れることになり、ドレイン電位Ｖａｎｔの電位を速やかに低下させることができる。

図１１〜図１３は、リークパス用抵抗２７におけるプロセスフローを示した断面図である。

まず、図１１に示すように、半絶縁性ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）からなる基板２９上にＧａＡｓのエピタキシャル層３０が形成されており、該エピタキシャル層３０の上面には、バッファ層３１が形成されている。

そして、バッファ層３１の上面には、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）層３２が形成されており、その上面には、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）層３３が形成されている。

そして、図１２の右側のＡｌＧａＡｓ層３２、およびｎ型ＧａＡｓ層３３をエッチングした後、ＰＳＧ（ＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）／ＳｉＯからなる絶縁膜３４を形成する。そして、絶縁膜３４上において、ＡｌＧａＡｓ層３２、およびｎ型ＧａＡｓ層３３をエッチングした位置に、たとえば、ＷＳｉＮからなるリークパス用抵抗２７を形成する。

続いて、ソース／ドレイン配線Ｈ１，Ｈ２が配線される位置の絶縁膜３４をエッチングし、メタル配線などによって該ソース／ドレイン配線Ｈ１，Ｈ２を形成する。ソース／ドレイン配線Ｈ１は、トランジスタＱｔｘ２に接続され、ソース／ドレイン配線Ｈ２は、トランジスタＱｔｘ１に接続される。

そして、図１３に示すように、ソース／ドレイン配線Ｈ１，Ｈ２に挟まれた領域において、第１ゲートと第２ゲートとが配線される位置の絶縁膜３４をエッチングし、同じくメタル配線などによって２つのゲートにそれぞれ接続されるゲート配線Ｇ１，Ｇ２、および該ゲート配線Ｇ１，Ｇ２に挟まれた図示しないｎ＋給電パッドが接続される給電配線ＳＨを形成する。

ゲート配線Ｇ１は、トランジスタＱｔｘ１の一方のゲートに接続され、ゲート配線Ｇ２は、トランジスタＱｔｘ１の他方のゲートに接続される。ｎ＋給電パッドＳＰは、トランジスタＱｔｘ１のゲート−ゲート間の中間電位を供給する給電配線ＳＨに接続された電極である。

それにより、本実施の形態によれば、ＳＰＤＴスイッチ２にリークパス用抵抗２７を設けることにより、高調波歪みを低減しながら、出力電力の立ち上がりの遅延を防止することができるので、該ＳＰＤＴスイッチ２、および高周波電力増幅モジュール１の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、携帯電話などの通信システムに用いられるＳＰＤＴスイッチにおける高調波の歪みの低減化技術に適している。

本発明の一実施の形態による高周波電力増幅モジュールのブロック図である。 図１の高周波電力増幅モジュールに設けられたＳＰＤＴスイッチの回路図である。 本発明者が検討したＳＰＤＴスイッチの構成の一例を示す回路図である。 図３のＳＰＤＴスイッチにおける応答特性を示すシミュレーション結果の一例を示した説明図である。 図２のＳＰＤＴスイッチにおけるゲート電位Ｖｇとドレイン電位Ｖａｎｔとの時間変化をシミュレーションした結果を示した説明図である。 ＳＰＤＴスイッチにおける出力電力の立ち上がりの遅延時間とリークパス用抵抗との依存性の実測結果を示した説明図である。 挿入損失のリークパス用抵抗の接続による劣化をシミュレーションにて解析した結果の説明図である。 リークパス用抵抗が設けられていないＳＰＤＴスイッチを基準とした高調波歪みの変化量を示す説明図である。 図２のＳＰＤＴスイッチの他の構成例を示す回路図である。 図９のＳＰＤＴスイッチの構成における他の例を示す回路図である。 図２のリークパス用抵抗におけるプロセスフローを示した断面図である。 図１１に続くプロセスフローを示した断面図である。 図１２に続くプロセスフローを示した断面図である。 ＧＳＭ／ＥＤＧＥ方式による受信データの管理タイミング例を示したタイミングチャートである。 ＤＴＭを用いたＧＳＭ／ＥＤＧＥ方式による受信データの管理タイミング例を示したタイミングチャートである。 本発明者が検討したスイッチ出力端子での電力のスロットルタイミングを示した説明図である。

符号の説明

１ 高周波電力増幅モジュール
２ ＳＰＤＴスイッチ（アンテナ接続切り替え回路）
２ａ アンテナ用端子
２ｂ，２ｃ 送信信号端子
２ｄ〜２ｇ 受信信号端子
２ｈ〜２ｎ 制御端子
３ 制御部
４，５ 高周波電力増幅器
６．７ ローパスフィルタ
８〜１３ 静電容量素子
１４〜１７ ＳＡＷ
１８〜２１ ＬＮＡ
２２ 送信回路
２３ 送信回路
２４，２５ 送信信号切り替え部
２６ 受信信号切り替え部
２７ リークパス用抵抗
２８ 静電容量素子
ＡＮＴ 送受信用アンテナ
Ｑｔｘ１，Ｑｔｘ２ トランジスタ（切り替え用トランジスタ）
Ｑｔｘ３，Ｑｔｘ４ トランジスタ（切り替え用トランジスタ）
Ｑｒｘ１〜Ｑｒｘ５ トランジスタ（切り替えトランジスタ）
Ｒｇｇ１〜Ｒｇｇ１８ 抵抗
Ｒｄ１〜Ｒｄ１５ 抵抗
Ｃ１〜Ｃ６ 静電容量素子
ＳＣ１，ＳＣ２ 昇圧回路
５０ ＳＰＤＴスイッチ
５１，５２ 送信信号切り替え部
５３ 受信信号切り替え部
Ｑｔｘ５０〜Ｑｔｘ５３ トランジスタ
Ｑｒｘ５０〜Ｑｒｘ５４ トランジスタ
Ｒｇｇ５０〜Ｒｇｇ６４ 抵抗
Ｒｄ５０〜Ｒｄ６４ 抵抗
Ｃ５０〜Ｃ５５ 静電容量素子
ＳＣ５０，ＳＣ５１ 昇圧回路

Claims (16)

1. アンテナに結合される第１端子と、
   信号処理回路に結合される第２端子と、
   前記第１端子と前記第２端子の間に設置され、前記第１端子と前記第２端子の接続切り替えを行う切り替えトランジスタと、
   前記切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
   前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
   前記第１端子と基準電位との間に接続され、前記第１〜第３端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする移動体通信機器に用いられる半導体集積回路装置。
2. アンテナに結合される第１端子と、
   第１送信回路に結合される第１送信端子と、
   第２送信回路に結合される第２送信端子と、
   受信回路に結合される受信端子と、
   前記第１端子と前記第１送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、
   前記第１端子と前記第２送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、
   前記第１端子と前記受信端子との間に設置され、前記第１端子と前記受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、
   前記第１、および前記第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
   前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
   前記第２送信端子と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記第３端子、前記第１送信端子、前記第２送信端子、および前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする移動体通信機器に用いられる半導体集積回路装置。
3. 請求項２記載の半導体集積回路装置において、
   前記第１送信端子は、前記第１送信回路に入力されるＧＳＭの送信信号が入力され、
   前記第２送信端子は、前記第２送信回路に入力されるＰＣＳの送信信号が入力されることを特徴とする半導体集積回路装置。
4. アンテナに結合される第１端子と、
   送信回路に結合される送信端子と、
   受信回路に結合される複数の受信端子と、
   前記第１端子と前記送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、
   前記第１端子と複数の前記受信端子との間にそれぞれ設置され、前記第１端子と前記受信端子の接続切り替えを行う受信切り替えトランジスタと、
   前記送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
   前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
   前記複数の受信端子のうち、いずれか１つの受信端子と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記送信端子、および前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする移動体通信機器に用いられる半導体集積回路装置。
5. アンテナに結合される第１端子と、
   第１送信回路に結合される第１送信端子と、
   第２送信回路に結合される第２送信端子と、
   受信回路に結合される受信端子と、
   前記第１端子と前記第１送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、
   前記第１端子と前記第２送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、
   前記第１端子と前記受信端子との間に設置され、前記第１端子と前記受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、
   前記第１、および前記第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
   前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
   前記第１送信端子と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記第３端子、前記第１送信端子、前記第２送信端子、および前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする移動体通信機器に用いられる半導体集積回路装置。
6. 請求項５記載の半導体集積回路装置において、
   前記第１送信端子は、前記第１送信回路に入力されるＧＳＭの送信信号が入力され、
   前記第２送信端子は、前記第２送信回路に入力されるＰＣＳの送信信号が入力されることを特徴とする半導体集積回路装置。
7. アンテナに結合される第１端子と、
   送信回路に結合される送信端子と、
   受信回路に結合される複数の受信端子と、
   前記第１端子と前記送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、
   前記第１端子に接続され、前記第１端子の接続切り替えを行う第１受信切り替えトランジスタと、
   前記第１受信切り替えトランジスタと複数の前記受信端子との間にそれぞれ接続され、複数の前記受信端子の接続切り替えを行う複数の第２受信切り替えトランジスタと、
   前記送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
   前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
   前記第１受信切り替えトランジスタ、および複数の前記第２受信切り替えトランジスタの接続部と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記送信端子、および複数の前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする移動体通信機器に用いられる半導体集積回路装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
   前記リークパス用抵抗の抵抗値は、１００ＫΩ以上であることを特徴とする半導体集積回路装置。
9. アンテナ接続切り替え回路と、
   送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号を前記アンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、
   前記アンテナ接続切り替え回路は、
   アンテナに結合される第１端子と、
   高周波電力増幅器に結合される送信端子と、
   受信回路に結合される受信端子と、
   前記第１端子と前記送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記送信端子の接続切り替えを行う切り替えトランジスタと、
   前記切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
   前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記第１の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
   前記第１端子と基準電位との間に接続され、前記第１〜第３端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
10. アンテナ接続切り替え回路と、
    第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号を前記アンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、
    前記アンテナ接続切り替え回路は、
    アンテナに結合される第１端子と、
    前記高周波電力増幅器に結合される第１、および第２の送信端子と、
    受信回路に結合される受信端子と、
    前記第１端子と前記第１送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、
    前記第１端子と前記第２送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、
    前記第１端子と前記受信端子との間に設置され、前記第１端子と前記受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、
    前記第１、および前記第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
    前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
    前記第２送信端子と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記第３端子、前記第１送信端子、前記第２送信端子、および前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
11. 請求項１０記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
    前記第１送信端子に接続された高周波電力増幅器は、ＧＳＭの送信信号を出力し、
    前記第２送信端子に接続された高周波電力増幅器は、ＰＣＳの送信信号を出力することを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
12. アンテナ接続切り替え回路と、
    第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号を前記アンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、
    前記アンテナ接続切り替え回路は、
    アンテナに結合される第１端子と、
    前記高周波電力増幅器に結合される送信端子と、
    受信回路に結合される複数の受信端子と、
    前記第１端子と前記送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、
    前記第１端子と複数の前記受信端子との間にそれぞれ設置され、前記第１端子と前記受信端子の接続切り替えを行う受信切り替えトランジスタと、
    前記送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
    前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
    前記複数の受信端子のうち、いずれか１つの受信端子と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記送信端子、および前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
13. アンテナ接続切り替え回路と、
    第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号を前記アンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、
    前記アンテナ接続切り替え回路は、
    アンテナに結合される第１端子と、
    前記高周波電力増幅器に結合される第１、および第２送信端子と、
    受信回路に結合される受信端子と、
    前記第１端子と前記第１送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第１送信端子の接続切り替えを行う第１の切り替えトランジスタと、
    前記第１端子と前記第２送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記第２送信端子の接続切り替えを行う第２の切り替えトランジスタと、
    前記第１端子と前記受信端子との間に設置され、前記第１端子と前記受信端子の接続切り替えを行う第３の切り替えトランジスタと、
    前記第１、および前記第２の切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
    前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記第１、または前記第２の切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
    前記第１送信端子と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記第３端子、前記第１送信端子、前記第２送信端子、および前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
14. 請求項１３記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
    前記第１送信端子に接続された高周波電力増幅器は、ＧＳＭの送信信号を出力し、
    前記第２送信端子に接続された高周波電力増幅器は、ＰＣＳの送信信号を出力することを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
15. アンテナ接続切り替え回路と、
    第１、および第２の送信回路から送信信号を受取り、増幅された送信信号を前記アンテナ接続切り替え回路に供給する高周波電力増幅器とを具備し、
    前記アンテナ接続切り替え回路は、
    アンテナに結合される第１端子と、
    前記高周波電力増幅器に結合される送信端子と、
    受信回路に結合される複数の受信端子と、
    前記第１端子と前記送信端子との間に設置され、前記第１端子と前記送信端子の接続切り替えを行う送信切り替えトランジスタと、
    前記第１端子に接続され、前記第１端子の接続切り替えを行う第１受信切り替えトランジスタと、
    前記第１受信切り替えトランジスタと複数の前記受信端子との間にそれぞれ接続され、複数の前記受信端子の接続切り替えを行う複数の第２受信切り替えトランジスタと、
    前記送信切り替えトランジスタの制御信号を生成する制御回路に結合される第３端子と、
    前記第３端子を介して制御信号が入力された際に前記送信切り替えトランジスタを介して出力される送信信号を取り込み、制御信号の電圧レベルよりも高い昇圧電圧を発生し、前記送信切り替えトランジスタの制御端子に印加する昇圧回路と、
    前記第１受信切り替えトランジスタ、および複数の前記第２受信切り替えトランジスタの接続部と基準電位との間に接続され、前記第１端子、前記送信端子、および複数の前記受信端子にそれぞれ接続されたＤＣカット容量である静電容量素子に蓄積した電荷容量を放電するリークパス用抵抗とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
16. 請求項９〜１５のいずれか１項に記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
    前記リークパス用抵抗の抵抗値は、１００ＫΩ以上であることを特徴とする高周波電力増幅モジュール。

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