JP2009219027A - 高周波多分岐スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】RF信号が入力される入力端子10と、RF信号を出力する3つ以上の複数の出力端子11a〜11dと、入力端子10に一端が接続された主線路20と、主線路20の他端に接続された分岐点21と、分岐点21に一端が接続された複数の分岐線路30a〜30dと、複数の分岐線路30a〜30dの各他端に各一端が接続された複数のスイッチング素子50a〜50dと、複数のスイッチング素子50a〜50dの他端に接続されたグランドGNDと、複数の分岐線路30a〜30dと複数のスイッチング素子50a〜50dとの各接続点に各一端が接続され、かつ各他端が複数の出力端子11a〜11dの各々に接続された複数の高周波線路40a〜40dとを備え、複数の分岐線路30a〜30dのうちの少なくとも1つは、他の分岐線路とは異なる線路長に設定されている。
【選択図】図1
Description
各λ/4伝送線路と各接続線路との接続点は、FET(単位スイッチ)を介して接地されており、FETのゲート電極は、ゲート抵抗およびバイアス接続線路を介して制御端子に接続されている。
ここで、各単位スイッチの接続点(λ/4伝送線路と接続線路との接続点)の相互間距離と、接続線路の線路間距離とは、各出力端子間のアイソレーション特性が、「25dB以上かつ35dB以下」の範囲内になるように設定されている。
図1はこの発明の実施の形態1に係る高周波多分岐スイッチを示す回路構成図である。
図1において、高周波多分岐スイッチは、RF信号が入力される入力端子10と、RF信号を出力する第1〜第4(3つ以上)の出力端子11a〜11dと、入力端子10に一端が接続された主線路20と、主線路20の他端に接続された分岐点21と、分岐点21に一端が接続された第1〜第4の分岐線路30a〜30dと、第1〜第4の分岐線路30a〜30dの各他端に各一端が接続された第1〜第4のスイッチング素子50a〜50dと、各スイッチング素子50a〜50dの他端に接続されたグランドGNDと、第1〜第4の高周波線路40a〜40dとを備えている。
また、第1〜第4の高周波線路40a〜40dの各一端は、第1〜第4の分岐線路30a〜30dと第1〜第4のスイッチング素子50a〜50dとの各接続点に接続されている。すなわち、各スイッチング素子50a〜50dの一端は、各分岐線路30a〜30dと各高周波線路40a〜40dとの接続点にシャント接続され、各スイッチング素子50a〜50dの他端はグランドGNDに接地されている。
図1において、各分岐線路30a〜30dのインピーダンス(Z)および線路長(θ)は、それぞれ、(Z、θ1)、(Z、θ2)、(Z、θ3)、(Z、θ4)(θ1≠θ2≠θ3≠θ4)に設定されている。
まず、図1においては、第1〜第4のスイッチング素子50a〜50dがすべて開放されているので、第1〜第4の出力端子11a〜11dのすべてからRF信号が出力される状態にある。
図2のように、第1〜第4のスイッチング素子50a〜50dのうち、第1のスイッチング素子50aの1個のみを開放状態とし、第2〜第4のスイッチング素子50b〜50dの3個を短絡状態とした場合には、開放状態の第1のスイッチング素子50aが接続された第1の出力端子11aと入力端子10とが通過状態となり、1点鎖線矢印で示すように、RF信号RFが流れる。
しかし、実際の回路構成では、前述のように、線路間の結合などの影響により、各出力端子間で位相やインピーダンスが異なり、周波数特性に違いが生じる。
したがって、仮に、各分岐線路の線路長(θ)を同一(θ1=θ2=θ3=θ4)に設定した場合には、各出力端子間で損失差が生じる。
ここで、線路長θk(k=1、2、・・・)は、以下の式(1)で表すことができる。
上記式(1)のように、所望の周波数において同位相になるような、異なる線路長θkに設定することより、周波数特性を改善することができ、各出力端子間での損失差を抑制することができる。
同様に、第2および第3の出力端子11b、11cは、入力端子10に対して対称的な関係にあるので、各線路長θ2、θ3は同一(θ2=θ3)となる。
すなわち、SPNT(Single Pole N Throw:N=3、4、・・・)においても、各出力端子間に所望の周波数において、分岐点と各出力端子間が、所望の周波数において、上記式(1)を満たすように、異なる線路長の分岐線路を用いることにより、同等の作用効果を奏することができる。
このように、各出力端子間に異なる線路長の分岐線路30a〜30dを用いることにより、各出力端子間の損失差を少なくすることができる。
なお、上記実施の形態1(図1、図2)では、複数の分岐線路30a〜30dのうちの少なくとも1つを異なる線路長に設定したが、図3のように、複数の分岐線路30a〜30dのうちの少なくとも1つを、他の分岐線路とは異なるインピーダンス(Z)に設定してもよい。
図3において、第1〜第4の分岐線路30a〜30dのインピーダンス(Z)および線路長(θ)は、それぞれ、(Z1、θ)、(Z2、θ)、(Z3、θ)、(Z4、θ)(Z1≠Z2≠Z3≠Z4)に設定されている。
また、第1〜第4のスイッチング素子50a〜50dは、一端が各分岐線路30a〜30dと高周波線路40a〜40dとの接続点にシャント接続され、他端がグランドGNDに接地されている。
前述と同様に、4個のスイッチング素子50a〜50dのうち、第1のスイッチング素子50aのみを開放状態、他の3個のスイッチング素子50b〜50dを短絡状態とした場合、開放状態にある第1のスイッチング素子50aが接続された第1の出力端子11aと入力端子10とが通過状態となり、1点鎖線矢印(図2参照)のようにRF信号RFが流れる。
したがって、仮に、各分岐線路のインピーダンス(Z)を同一(Z1=Z2=Z3=Z4)に設定した場合には、各出力端子間で損失差が生じる。
また、前述と同様に、SPNT(N=3、4、・・・)においても、インピーダンスの異なる分岐線路を用いることで、同等の作用効果を奏することができる。
なお、上記実施の形態1、2(図1〜図3)では、各分岐線路30a〜30dのうちの少なくとも1つの線路長(θ)またはインピーダンス(Z)を異なるように設定したが、図4のように、各スイッチング素子に代わる第1〜第4のFETスイッチ60a〜60dおよびインダクタ70a〜70dを用い、各FETスイッチ60a〜60dのサイズ、または、各インダクタ70a〜70dのインダクタンスを異なるように設定してもよい。
図4において、第1〜第4の分岐線路30a〜30dの各他端には、第1〜第4のFETスイッチ60a〜60dの各一端が接続されており、第1〜第4のFETスイッチ60a〜60dの他端にはグランドGNDが接続されている。
各分岐線路30a〜30dと各FETスイッチ60a〜60dとの各接続点には、第1〜第4の高周波線路40a〜40dの各一端が接続され、第1〜第4の高周波線路40a〜40dの各他端は、第1〜第4の出力端子11a〜11dの各々に接続されている。
または、第1〜第4のインダクタ70a〜70dのうちの少なくとも1つは、他のインダクタとは異なるインダクタンスに設定されている。
各FETスイッチ60a〜60dおよび各インダクタ70a〜70dは、それぞれ、単位スイッチを構成している。
一方、各FETスイッチ60a〜60dのオフ時には、各FETスイッチ60a〜60dのオフ容量と並列接続された各インダクタ70a〜70dとが所要帯域で並列共振することにより、各単位スイッチは所要周波数で開放状態にあると見なすことができる。
前述と同様に、4個の単位スイッチのうちの1個のみを開放状態(第1のFETスイッチ60aをオフ)とし、他の3個の単位スイッチを短絡状態(第2〜第4のFETスイッチ60b〜60dをオン)とした場合、開放状態にある単位スイッチが接続された第1の出力端子11aと入力端子10とが通過状態となる。
したがって、仮に、各単位スイッチをすべて同一のFETスイッチおよびインダクタで構成した場合には、各出力端子間で損失差が生じる。
同様に、第2の出力端子11bと第3の出力端子11cとは、入力端子10に対して対称関係にあるので、同一構成の単位スイッチとなる。
または、複数のインダクタ70a〜70dのうちの少なくとも1つは、他のインダクタとは異なるインダクタンスに設定されている。
また、前述と同様に、SPNT(N=3、4、・・・)においても、各出力端子間に、サイズの異なるFETスイッチ、または、インダクタンスの異なるインダクタを用いることにより、同等の作用効果を奏することができる。
なお、上記実施の形態3(図4)では、特に言及しなかったが、図5のように、各単位スイッチ(複数のFETスイッチ60a〜60dおよびインダクタ70a〜70dからなる各並列回路)に対してそれぞれ直列接続された第1〜第4のキャパシタ80a〜80dを設けてもよい。
図5において、第1〜第4のFETスイッチ60a〜60dおよびインダクタ70a〜70dからなる各並列回路(単位スイッチ)には、それぞれ、第1〜第4のキャパシタ80a〜80dが直列接続されている。
各FETスイッチ60a〜60d、各インダクタ70a〜70dおよび各キャパシタ80a〜80dは、それぞれ単位スイッチを構成している。
一方、各FETスイッチ60a〜60dのオフ時には、各FETスイッチ60a〜60dのオフ容量と各インダクタ70a〜70dとが所要帯域で並列共振することにより、各単位スイッチは所要周波数で開放状態にあると見なすことができる。
前述と同様に、4個の単位スイッチのうちの1個のみを開放状態、他の3個を短絡状態とした場合、開放状態にある単位スイッチ(第1のFETスイッチ60a)が接続された出力端子11aと入力端子10とが通過状態となる。
また、複数のキャパシタ80a〜80dのうちの少なくとも1つを、他のキャパシタとは異なる容量に設定し、各出力端子間に容量の異なるキャパシタを用いることにより、出力端子間の損失差を少なくすることができる。
さらに、上記実施の形態1〜4に係る高周波多分岐スイッチを、任意に複数個組み合わせて高周波多分岐スイッチを構成しても、同等の作用効果を奏することができる。
Claims (7)
- RF信号が入力される入力端子と、
前記RF信号を出力する3つ以上の複数の出力端子と、
前記入力端子に一端が接続された主線路と、
前記主線路の他端に接続された分岐点と、
前記分岐点に一端が接続された複数の分岐線路と、
前記複数の分岐線路の各他端に各一端が接続された複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子の他端に接続されたグランドと、
前記複数の分岐線路と前記複数のスイッチング素子との各接続点に各一端が接続され、かつ各他端が前記複数の出力端子の各々に接続された複数の高周波線路とを備え、
前記複数の分岐線路のうちの少なくとも1つは、他の分岐線路とは異なる線路長に設定されたことを特徴とする高周波多分岐スイッチ。 - RF信号が入力される入力端子と、
前記RF信号を出力する3つ以上の複数の出力端子と、
前記入力端子に一端が接続された主線路と、
前記主線路の他端に接続された分岐点と、
前記分岐点に一端が接続された複数の分岐線路と、
前記複数の分岐線路の各他端に各一端が接続された複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子の他端に接続されたグランドと、
前記複数の分岐線路と前記複数のスイッチング素子との各接続点に各一端が接続され、かつ各他端が前記複数の出力端子の各々に接続された複数の高周波線路とを備え、
前記複数の分岐線路のうちの少なくとも1つは、他の分岐線路とは異なるインピーダンスに設定されたことを特徴とする高周波多分岐スイッチ。 - RF信号が入力される入力端子と、
前記RF信号を出力する3つ以上の複数の出力端子と、
前記入力端子に一端が接続された主線路と、
前記主線路の他端に接続された分岐点と、
前記分岐点に一端が接続された複数の分岐線路と、
前記複数の分岐線路の各他端に各一端が接続された複数のFETスイッチと、
前記複数のFETスイッチの他端に接続されたグランドと、
前記複数のFETスイッチの各々に並列接続された複数のインダクタと、
前記複数の分岐線路と前記複数のFETスイッチとの各接続点に各一端が接続され、かつ各他端が前記複数の出力端子の各々に接続された複数の高周波線路とを備え、
前記複数のFETスイッチのうちの少なくとも1つは、他のFETスイッチとは異なるサイズに設定されたことを特徴とする高周波多分岐スイッチ。 - RF信号が入力される入力端子と、
前記RF信号を出力する3つ以上の複数の出力端子と、
前記入力端子に一端が接続された主線路と、
前記主線路の他端に接続された分岐点と、
前記分岐点に一端が接続された複数の分岐線路と、
前記複数の分岐線路の各他端に各一端が接続された複数のFETスイッチと、
前記複数のFETスイッチの他端に接続されたグランドと、
前記複数のFETスイッチの各々に並列接続された複数のインダクタと、
前記複数の分岐線路と前記複数のFETスイッチとの各接続点に各一端が接続され、かつ各他端が前記複数の出力端子の各々に接続された複数の高周波線路とを備え、
前記複数のインダクタのうちの少なくとも1つは、他のインダクタとは異なるインダクタンスに設定されたことを特徴とする高周波多分岐スイッチ。 - 前記複数のFETスイッチおよびインダクタからなる各並列回路に対してそれぞれ直列接続された複数のキャパシタを備えたことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の高周波多分岐スイッチ。
- RF信号が入力される入力端子と、
前記RF信号を出力する3つ以上の複数の出力端子と、
前記入力端子に一端が接続された主線路と、
前記主線路の他端に接続された分岐点と、
前記分岐点に一端が接続された複数の分岐線路と、
前記複数の分岐線路の各他端に各一端が接続された複数のFETスイッチと、
前記複数のFETスイッチの他端に接続されたグランドと、
前記複数のFETスイッチの各々に並列接続された複数のインダクタと、
前記複数のFETスイッチおよびインダクタからなる各並列回路に直列接続された複数のキャパシタと、
前記複数の分岐線路と前記複数のFETスイッチとの各接続点に各一端が接続され、かつ各他端が前記複数の出力端子の各々に接続された複数の高周波線路とを備え、
前記複数のキャパシタのうちの少なくとも1つは、他のキャパシタとは異なる容量に設定されたことを特徴とする高周波多分岐スイッチ。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の高周波多分岐スイッチを複数個組み合わせて構成されたことを特徴とする高周波多分岐スイッチ。
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