JP2008288662A - スイッチ共用器とこれを用いたモジュール部品及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高周波スイッチにおける歪み信号の発生を抑制するスイッチ共用器を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために本発明のスイッチ共用器７は、高周波スイッチ９と第１周波数帯の送信信号を送信する送信回路を接続する送信端子１０との間に、第１周波数帯の整数倍の第２周波数帯において高周波スイッチ９から送信端子１０側を見たインピーダンスを０に近づけるノッチフィルタが接続された構成である。この構成により、高周波スイッチ９に入力される第１周波数帯の送信信号により高周波スイッチ９において発生する、第２周波数帯の歪み信号を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナに対し送信回路と他の回路とを切り替え接続するスイッチ共用器と、これを用いた携帯端末等の電子機器に関するものである。

以下、従来のスイッチ共用器について図１０を用いて説明する。図１０は、従来のスイッチ共用器の回路構成図を示す。

図１０において、従来のスイッチ共用器１は、アンテナ(図示せず)に接続されるアンテナ端子２と、このアンテナ端子２に接続されたフィルタ３と、このフィルタ３に接続された高周波スイッチ４と、この高周波スイッチ４に分岐接続されると共にアンテナ端子２から受信した信号を他の回路（図示せず）に入力する他の端子５と、高周波スイッチ４に分岐接続されると共に第１周波数帯の送信信号を送信回路(図示せず)からアンテナ端子２に入力する送信端子６とを有する。

フィルタ３は、上記第１周波数帯の略整数倍の第２周波数帯において通過信号を減衰させる。このフィルタ３は、第１周波数帯の送信信号が送信端子６から入力されたとき、高周波スイッチ４の歪み特性によって、第１周波数帯の整数倍の第２周波数帯の歪み信号が発生するため、この第２周波数帯の歪み信号を減衰させるために設けられたものである。これにより、第２周波数帯の歪み信号がアンテナ端子２からアンテナに入力されるのを抑制していた。その結果、この歪み信号が周辺に存在する他のシステムに対し妨害波となることを防止することができた。

尚、この出願の発明に関連する先行技術文献の情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００６−３０４０８１号公報

上記スイッチ共用器において、通信システムが受信状態となった場合、アンテナ端子２から入力された第３周波数帯（例えば、８８１．５ＭＨｚ）の受信信号がフィルタ３を介して高周波スイッチ４と他の端子５を通過し、他の回路（図示せず）に入力される。このとき、他の端子５とアンテナ端子２との間でフィルタ３の挿入損失が発生してしまうため、他の端子５に接続されたシステムの通信品質が劣化するという問題があった。

そこで、本発明は、スイッチ共用器が搭載された通信装置において、他の端子に接続されたシステムの通信品質を向上させることを目的とする。

この目的を達成するために本発明のスイッチ共用器は、アンテナ端子と、このアンテナ端子に接続された高周波スイッチと、この高周波スイッチに分岐接続されると共に送信回路からの第１周波数帯の信号を高周波スイッチに入力する送信端子と、高周波スイッチに分岐接続されると共に他の回路に接続される他の端子とを有し、高周波スイッチと送信端子との間に、第１周波数帯の略整数倍の第２周波数帯において、高周波スイッチから見た前記送信端子側のインピーダンスを０に近づけるノッチフィルタが接続された構成である。

上記構成により、第１周波数帯の略整数倍の第２周波数帯において、高周波スイッチから見た送信端子側のインピーダンスが０に近づくために、高周波スイッチにおいて、第２周波数帯の歪み信号が生じにくくなる。これにより、第２周波数帯の歪み信号がアンテナ端子からアンテナに入力されるのを抑制することができる。その結果、この歪み信号が周辺に存在する他のシステムに対し妨害波となることを防止することができる。また、他の端子とアンテナ端子との間におけるフィルタの挿入損失を抑制することにより、他の端子に接続されたシステムの通信品質を劣化させることを抑制することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明における実施の形態１について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるスイッチ共用器のブロック図である。図１において、スイッチ共用器７は、携帯電話等の電子機器に内蔵されたモジュール部品に搭載され、アンテナ端子８と、このアンテナ端子８に接続されると共に通信システムを切り替えるための高周波スイッチ９と、この高周波スイッチ９に分岐接続されると共に送信回路（図示せず）からの第１周波数帯の信号を高周波スイッチ９に入力する送信端子１０と、高周波スイッチ９に分岐接続されると共にアンテナ端子８から入力された受信信号を受信回路（図示せず）に入力する他の端子１１とを有する。そして、高周波スイッチ９と送信端子１０との間に、第１周波数帯の略整数倍の第２周波数帯において、高周波スイッチ９から見た送信端子１０側のインピーダンスを０に近づけるノッチフィルタ１２が接続されている。

ノッチフィルタ１２は、例えば図２（ａ）（ｂ）に示すように、キャパシタ１３とインダクタ１４の直列共振器がシャントに接地接続されたものである。このノッチフィルタ１２は、例えば、樹脂基板上に形成されたチップ実装部品若しくは、ＬＴＣＣなどの誘電体基板内に形成されたパターンである。また、ノッチフィルタ１２は、高周波スイッチ９から送信端子１０側を見たインピーダンスの位相を、スミスチャート上でインピーダンスが０の位相から±２０度以内に移相するものである。

上記構成により、第１周波数帯の略整数倍の第２周波数帯において、高周波スイッチ９から見た送信端子１０側のインピーダンスが０に近づくために、高周波スイッチ９において、第２周波数帯の歪み信号が生じにくくなる。これにより、第２周波数帯の歪み信号がアンテナ端子８からアンテナに入力されるのを抑制することができる。また、他の端子１１とアンテナ端子８との間におけるフィルタの挿入損失を抑制することにより、他の端子１１に接続されたシステムの通信品質を劣化させることを抑制することができる。

さらに、ノッチフィルタ１２は、高周波スイッチ９から送信端子１０側を見たインピーダンスの位相を、スミスチャート上でインピーダンスが０の位相から±１０度以内に移相するものであることが望ましい。これにより、高周波スイッチ９において、第２周波数帯の歪み信号が更に生じにくくなる。その結果、第２周波数帯の歪み信号がアンテナ端子８からアンテナに入力されるのを抑制することができる。

尚、前記ノッチフィルタ１２と送信端子１０との間には、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、整合回路として、インダクタ１５あるいはコンデンサ１６がシャントに接地接続された回路が接続されていても構わない。これにより、ノッチフィルタ１２と送信端子１０に接続された送信回路とのインピーダンスを整合することが可能となる。

また、ノッチフィルタ１２には、図４に示すように、整合回路としてシャントに接地接続されたインダクタ１５と、このインダクタ１５とノッチフィルタ１２との間に直流信号を遮断し高周波信号を通過させるコンデンサ１６とが接続されていても構わない。このコンデンサ１６により、高周波スイッチ９を制御する直流電流がインダクタ１５を介してアースに流れることを防止する。つまり、高周波スイッチ９の機能不良を防止することができる。

さらにまた、高周波スイッチ９とノッチフィルタ１２との間には、図５に示すように、高周波スイッチ９から出力される直流電流を遮断し、高周波信号を通過させるためのコンデンサ１７が接続されていても構わない。この時、第２周波数帯において、高周波スイッチ９側から送信端子１０側を見たインピーダンスが略０の状態となるようなコンデンサの特性でなければならない。このコンデンサ１６により、高周波スイッチ９を制御する直流電流がインダクタ１５を介してアースに流れることを防止する。つまり、高周波スイッチ９の機能不良を防止することができる。

尚、ノッチフィルタ１２は高周波スイッチ９と同一パッケージ内に収納されていても良い。これにより小型且つ低背な高調波歪みを低減することができる。

尚、高周波スイッチ９と送信端子１０との間には、ノッチフィルタ１２の代わりに、高周波スイッチ９から見た送信端子１０側のインピーダンスを０に近づける移相器が接続されても構わない。この構成においても、第１周波数帯の略整数倍の第２周波数帯において、高周波スイッチ９から見た送信端子１０側のインピーダンスが０に近づくために、高周波スイッチ９において、第２周波数帯の歪み信号が生じにくくなる。これにより、第２周波数帯の歪み信号がアンテナ端子８からアンテナに入力されるのを抑制することができる。その結果、この歪み信号が周辺に存在する他のシステムに対し妨害波となることを防止することができる。また、他の端子１１とアンテナ端子８との間におけるフィルタの挿入損失を抑制することにより、他の端子１１に接続されたシステムの通信品質を劣化させることを抑制することができる。

次に、図６から図９を用いて、本発明のスイッチ共用器７を用いた測定実験について説明する。

図６に示すように、スイッチ共用器７の送信端子１０に信号を発生させる信号発生器１８を接続し、アンテナ端子８に第２周波数帯の歪み信号の信号レベルを測定するスペクトルアナライザ１９を接続して実験を行った。また、図６に示す各受動素子の値は、Ｌ１＝５．６ｎＨ、Ｃ１＝１．５ｐＦ、Ｌ２＝１５ｎＨ、Ｃ２＝１００ｐＦである。

信号発生器１８から＋２０ｄＢｍの第１周波数（８３６．５ＭＨｚ）帯の信号を送信端子１０に入力し、高周波スイッチで発生する第１周波数帯の２倍の周波数である第２周波数帯（１６７３ＭＨｚ）の歪み信号レベルをスペクトルアナライザ１９で測定した。この測定結果を図７（ａ）に示す。尚、図７（ａ）（ｂ）の縦軸はアンテナ端子８からの出力電力（ｄＢｍ）を示し、横軸は周波数（ＭＨｚ）を示す。図７（ａ）に示す様に、アンテナ端子８から出力される第２周波数帯の歪み信号レベルは−７６．５ｄＢｍであった。尚、図８は、高周波スイッチ９から送信端子１０側を見たインピーダンスを測定したスミスチャートであり、図中のｍａｋｅｒが第２周波数帯である１６７３ＭＨｚを示している。

次に、ノッチフィルタ１２と受動素子Ｌ２、Ｃ２が接続されていない従来のスイッチ共用器を用いて同じ実験を行った。この測定結果を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示す様に、アンテナ端子８から出力される第２周波数帯の歪み信号レベルは−６１．６ｄＢｍであった。尚、図９は、この場合の高周波スイッチ９から送信端子１０側を見たインピーダンスを測定したスミスチャートであり、図中のｍａｋｅｒが第２周波数帯である１６７３ＭＨｚを示している。

図７（ａ）（ｂ）より、ノッチフィルタ１２等を用いて、高周波スイッチ９から送信端子１０側を見たときのインピーダンスを０に近づけることにより、アンテナ端子８から出力される第２周波数帯の歪み信号レベルを約１５ｄＢ程度低減することができることがわかる。

本発明のスイッチ共用器は、他の端子に接続されたシステムの通信品質を劣化させることを抑制するので、このスイッチ共用器の送信端子に接続された送信回路を有するモジュール部品や、さらにアンテナ端子に接続されたアンテナを有する電子機器等に搭載され得る。

本発明の実施の形態１におけるスイッチ共用器の構成図 （ａ）、（ｂ）は、同スイッチ共用器におけるノッチフィルタの回路図 （ａ）〜（ｄ）は、同スイッチ共用器におけるノッチフィルタ周辺の回路図 同スイッチ共用器におけるノッチフィルタ周辺の回路図 同スイッチ共用器におけるノッチフィルタ周辺の回路図 同スイッチ共用器を用いた測定実験における構成図 （ａ）は、同スイッチ共用器を用いた測定実験結果を示す図、（ｂ）は、従来のスイッチ共用器を用いた測定実験結果を示す図 本発明の実施の形態１におけるスイッチ共用器を用いた測定実験において高周波スイッチから送信端子側を見たインピーダンスを測定したスミスチャート 従来のスイッチ共用器を用いた測定実験において高周波スイッチから送信端子側を見たインピーダンスを測定したスミスチャート 従来のスイッチ共用器の構成図

符号の説明

７ スイッチ共用器
８ アンテナ端子
９ 高周波スイッチ
１０ 送信端子
１１ 他の端子
１２ ノッチフィルタ

Claims (9)

1. アンテナ端子と、
   このアンテナ端子に接続された高周波スイッチと、
   この高周波スイッチに分岐接続されると共に送信回路からの第１周波数帯の信号を前記高周波スイッチに入力する送信端子と、
   前記高周波スイッチに分岐接続されると共に他の回路に接続される他の端子とを有し、
   前記高周波スイッチと前記送信端子との間に、前記第１周波数帯の略整数倍の第２周波数帯において、前記高周波スイッチから見た前記送信端子側のインピーダンスを０に近づけるノッチフィルタが接続されたスイッチ共用器。
2. 前記ノッチフィルタは、前記高周波スイッチから前記送信端子側を見たインピーダンスの位相を、スミスチャート上でインピーダンスが０の位相から±２０度以内に移相する請求項１に記載のスイッチ共用器。
3. 前記ノッチフィルタは、前記高周波スイッチから前記送信端子側を見たインピーダンスの位相を、スミスチャート上でインピーダンスが０の位相から±１０度以内に移相する請求項１に記載のスイッチ共用器。
4. 前記ノッチフィルタに、インダクタあるいはコンデンサがシャントに接地接続された回路が接続された請求項１に記載のスイッチ共用器。
5. 前記ノッチフィルタに、シャントに接地接続されたインダクタと、このインダクタと前記ノッチフィルタとの間にコンデンサとが接続された請求項１に記載のスイッチ共用器。
6. 前記高周波スイッチと前記ノッチフィルタとの間に、コンデンサが接続された請求項１に記載のスイッチ共用器。
7. 前記高周波スイッチと前記ノッチフィルタとが同一パッケージ内に接続された請求項１に記載のスイッチ共用器。
8. 請求項１に記載のスイッチ共用器を搭載したモジュール部品であって、
   前記送信端子に接続された送信回路を有するモジュール部品。
9. 請求項１に記載のスイッチ共用器を搭載した電子機器であって、
   前記アンテナ端子に接続されたアンテナと、
   前記送信端子に接続された送信回路とを有する電子機器。

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