JP2011166663A - アンテナスイッチおよびそれを内蔵した高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナスイッチの高調波歪特性を改善する。
【解決手段】アンテナスイッチのアンテナ端子２にアンテナが接続され、第１信号端子３とアンテナ端子２の間に第１転送スイッチ１００が接続され、第２信号端子４とアンテナ端子２の間に第２転送スイッチ１０１が接続され、第１信号端子３と接地電位の間に第１シャントスイッチ１０２が接続され、第２信号端子４と接地電位の間に第２シャントスイッチ１０３が接続される。負電圧生成回路１０４の入力１０は第１信号端子３に供給される送信信号に応答可能とされ、出力端子１１に生成される負電圧に応答して第２転送スイッチ１０１と第１シャントスイッチ１０２とはオフ状態に制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、アンテナスイッチを含む半導体集積回路およびそれを内蔵した高周波モジュールに関し、特に高調波歪特性を改善するのに有益な技術に関する。

従来では、ＰＩＮダイオードを用いたアンテナスイッチ装置が一般的であったが、近年では、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)、特に低いオン抵抗を持つヘテロ接合構造のＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)がアンテナスイッチ装置に使用されている。また、ＦＥＴを使用することによって、アンテナスイッチ装置は、モノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuit)として集積化することも可能である。

アンテナスイッチ装置にてＨＥＭＴデバイスのようなｎチャンネルを有するディプレッション型ＦＥＴを使用する場合には、オンとすべきＦＥＴのゲート・ソース間にしきい値電圧以上の高電位差を印加する一方、オフとすべきＦＥＴのゲート・ソース間にしきい値以下の低電位差を印加する。

下記特許文献１には、アンテナスイッチ装置の受信側スイッチ部のディプレッション型電界効果トランジスタのゲート電極に送信時に印加する低電圧の制御信号として接地電位よりも低い低電圧を供給することによって、スイッチの挿入損失特性とアイソレーション特性を改善することが記載されている。

下記特許文献２には、アンテナ端子と第１の入出力端子との間に第１のスルースイッチが接続され、第１の入出力端子と接地との間に第１のシャントスイッチが接続され、アンテナ端子と第２の入出力端子との間に第２のスルースイッチが接続され、第２の入出力端子と接地との間に第２のシャントスイッチが接続されたスイッチ回路が記載されている。第１のシャントスイッチは直列接続された４段のシャントＦＥＴにより構成され、この４段のシャントＦＥＴのうち最も第１の入出力端子側に接続されたシャントＦＥＴ以外の３個のシャントＦＥＴの各ソースは電位固定抵抗を介して電位固定端子と接続され、４段のシャントＦＥＴのうち最も第１の入出力端子側に接続されたシャントＦＥＴのソースと電位固定端子との間には抵抗とダイオードとが直列に接続されている。第１の入出力端子に大電力の高周波信号が入力された場合に、ダイオードが導通して電位固定端子の電位が上昇して高調波歪の発生を抑制することが可能となる。

下記特許文献３には、シリコンオンインシュレータ(ＳＯＩ)技術で製造可能なＲＦスイッチが記載され、このＲＦスイッチでは、アンテナ端子と第１の入出力端子との間に第１のパススイッチングトランジスタが接続され、第１の入出力端子と接地との間に第１の分路トランジスタが接続され、アンテナ端子と第２の入出力端子との間に第２のパススイッチングトランジスタが接続され、第２の入出力端子と接地との間に第２の分路トランジスタが接続されている。更に下記特許文献３には、このＲＦスイッチと負電圧発生回路とを集積化することが記載され、この負電圧発生回路は発振器とクロック発生回路と電荷ポンプ回路とによって構成されている。

特開平９−２０００２１号 公報 特開２００６−３０４０１３号 公報 特表２００５−５１５６５７号 公報

本発明者等は本発明に先立って、アンテナスイッチを含む半導体集積回路を搭載した高周波モジュールの研究・開発に従事した。

本発明に先立って本発明者等は、上記背景技術の上記特許文献１乃至上記特許文献３に記載された技術について検討を行った。

上記特許文献１に記載された技術によれば、スイッチの挿入損失特性とアイソレーション特性を改善することが可能であるが、接地電位よりも低い低電圧を生成する負電圧発生回路が発振器とドライブ回路と負電圧変換チャージポンプ回路とレベル制御回路によって構成されているので、アンテナスイッチを含む半導体集積回路の小型化の障害となると言う問題が明らかとされた。また回路規模が大きいので消費電力が大きく、発振器からの雑音も問題となると言う問題が明らかとされた。

上記特許文献２に記載された技術によれば、第１の入出力端子に大電力の高周波信号が入力された場合に、入力された高周波信号が第１のシャントスイッチを介して接地に漏洩されることが抑制されることが可能であるが、送受信の切り換え速度が遅延すると言う問題が明らかとされた。すなわち、上記特許文献２に記載されたスイッチ回路のアンテナ端子にはバイアス電圧が発生しているので直流成分遮断のためのＤＣカット容量をアンテナ端子と第１の入出力端子と第２の入出力端子に接続する必要がある。しかし、送受信の切り換えに際して、これらのＤＣカット容量の電荷充放電が必要なため送受信の切り換え速度が遅延すると言うものである。

上記特許文献３に記載された技術によれば、挿入損失とスイッチ分離とが改善されることが可能であるが、負電圧発生回路が発振器とクロック発生回路と電荷ポンプ回路とによって構成されているのでＲＦスイッチを含む半導体集積回路の小型化の障害となると言う問題が明らかとされた。

一方、本発明に先立って本発明者等は、電界効果トランジスタを使用したアンテナスイッチの大入力信号時の特性に関して検討を行った。

図１は、本発明に先立って本発明者等によって検討された電界効果トランジスタを使用したアンテナスイッチの構成を示す図である。

図１において、アンテナスイッチで使用される電界効果トランジスタＱは、ｎチャンネル型で、ノーマリーオンのＭＥＳ型電界効果トランジスタである。すなわち、しきい値電圧(Ｖｔｈ)が負のデバイスであって、ゲート電圧がＶｔｈ以上であれば、ドレインとソースとの間は低インピーダンスのオン状態となり、ゲート電圧がＶｔｈ以下であれば、高インピーダンスのオフ状態となる。また、この電界効果トランジスタＱは、ドレインとソースとを短絡することによって、ダイオードとして動作する。

図１に示したアンテナスイッチにおいて、電界効果トランジスタＱをスイッチとして使用する場合には、ドレインとソースとの間の導通(オン)と非導通(オフ)とをゲート電圧によって制御するため、図１に示すようにゲートＧと制御端子Ｔｃとの間に抵抗Ｒ１を接続して、ゲートＧとドレインＤとの間およびゲートＧとソースＳとの間に均等なバイアス電圧が供給されるように、抵抗Ｒ２によってドレインＤとソースＳとが接続される。ゲートＧと制御端子Ｔｃの間の抵抗Ｒ１は電圧降下を軽減するためスイッチオフ状態の挿入損失を損なわない程度の比較的小さな抵抗値に設定され、ドレインＤとソースＳと間の抵抗Ｒ２の抵抗値もスイッチのオフ状態の挿入損失よりも大きな抵抗値に設定される。

図２は、図１に示したアンテナスイッチの容量成分のゲート電圧の依存性を示す図である。

図２の縦軸は容量成分Ｃ(単位：Ｆ)であり、図２の横軸はゲート電圧Ｖｇ(単位：Ｖ)である。電界効果トランジスタＱのしきい値電圧Ｖｔｈ(＜０)とゲート電圧Ｖｇの関係において、Ｖｇ＞Ｖｔｈの場合には容量Ｃは急激に増加した後に大きな値で飽和する一方、Ｖｇ＜Ｖｔｈの場合には容量Ｃは次第に減少した後に小さな値で飽和する。図２に示したように、ゲート電圧Ｖｇがしきい値電圧Ｖｔｈ近辺では、容量Ｃの電圧依存性が大きいものとなる。

図１に示したアンテナスイッチにおいて、制御端子Ｔｃの制御電圧Ｖｃによって電界効果トランジスタＱがオフ状態にある場合にも、信号入力端子Ｔ１に供給される入力信号の信号電圧値に応答して制御電圧Ｖｃをバイアス点として電界効果トランジスタＱのゲート電圧Ｖｇは変動する。信号入力端子Ｔ１に供給される入力信号は、電界効果トランジスタＱのゲートＧ・ドレインＤ間の寄生容量とゲートＧ・ソースＳ間の寄生容量とによって分圧される。

電界効果トランジスタＱのゲートＧ・ドレインＤ間寄生容量とゲートＧ・ソースＳ間寄生容量は略等しいので、信号入力端子Ｔ１の入力信号の信号振幅電圧Ｖｍａｘの半分Ｖｍａｘ／２が制御端子Ｔｃの制御電圧Ｖｃに重畳される。従って、信号入力端子Ｔ１の入力信号の信号振幅電圧Ｖｍａｘが増大することによって重畳電圧｜Ｖｃ｜＋｜Ｖｍａｘ｜／２がしきい値電圧｜Ｖｔｈ｜と略等しくなると、電界効果トランジスタＱの非導通(オフ)から導通(オン)への変化が開始され、容量Ｃの急激な増加が開始される。この変化点は、図１のアンテナスイッチで、理想的にはオフ状態にあるべき電界効果トランジスタＱが信号振幅電圧Ｖｍａｘの増大によってオン状態となると言う誤動作の開始点となる。この変化点の信号入力端子Ｔ１の入力信号の信号振幅電圧Ｖｍａｘを、アンテナスイッチにおけるオフ耐圧と呼ぶ。この変化点でのオフ耐圧は、下記の(１)式によって与えられる。

図１に示すアンテナスイッチでは、上記(１)式で与えられるオフ耐圧Ｖｍａｘを改善することによって、容量Ｃの急激な増加による高調波歪特性を改善可能となる一方、電界効果トランジスタのオン誤動作による信号損失を改善可能とすることが可能となる。

本発明は、以上のような本発明に先立った本発明者等による検討の結果、なされたものである。

従って、本発明の目的とするところは、電界効果トランジスタを使用するアンテナスイッチの高調波歪特性を改善することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、アンテナスイッチの回路規模を削減することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、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の代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、本発明の代表的な実施の形態は、第１信号端子(３)と第２信号端子(４)と第１制御端子(５)と第２制御端子(７)とアンテナ端子(２)とを具備するアンテナスイッチである。

前記アンテナ端子(２)にアンテナが接続され、前記第１信号端子(３)と前記第２信号端子(４)には前記アンテナの受信信号と送信信号とのいずれかが供給または生成される。

前記第１信号端子(３)と前記アンテナ端子(２)との間には第１転送スイッチ(１００)の信号経路が接続され、前記第１転送スイッチ(１００)のオン・オフ制御は前記第１制御端子(５)の第１制御電圧(Ｖ_Ｔｘｃ)のレベルによって制御される。

前記第２信号端子(４)と前記アンテナ端子(２)との間には第２転送スイッチ(１０１)の信号経路が接続され、前記第２転送スイッチ(１０１)のオン・オフ制御は前記第２制御端子(７)の第２制御電圧(Ｖ_Ｒｘｃ)のレベルによって制御可能とされる。

前記第１信号端子(３)と接地電位との間に第１シャントスイッチ(１０２)の信号経路が接続され、前記第１シャントスイッチ(１０２)のオン・オフ制御は前記第１転送スイッチ(１００)の前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされる。

前記第２信号端子(４)と前記接地電位との間に第２シャントスイッチ(１０３)の信号経路が接続され、前記第２シャントスイッチ(１０３)のオン・オフ制御は前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされる。

前記アンテナスイッチは、負電圧生成回路(１０４)を更に具備する。

前記負電圧生成回路(１０４)の前記入力端子(１０)は前記第１信号端子(３)に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記負電圧生成回路(１０４)の前記出力端子(１１)に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路と前記第１シャントスイッチ(１０２)の前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされたことを特徴とする(図３参照)。

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下記の通りである。

すなわち、本発明によれば、アンテナスイッチの高調波歪特性を改善することができる。

図１は、本発明に先立って本発明者等によって検討された電界効果トランジスタを使用したアンテナスイッチの構成を示す図である。 図２は、図１に示したアンテナスイッチの容量成分の制御電圧の依存性を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態２によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態３によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態４によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。 図７は、図６の本発明の実施の形態４によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路１を内蔵した本発明の実施の形態５による高周波モジュールの構成を示す図である。 図８は、低レベルの送信信号が図３の本発明の実施の形態１による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図９は、高レベルの送信信号が図３の本発明の実施の形態１による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１０は、受信信号が図３に示した本発明の実施の形態１による半導体集積回路１のアンテナスイッチの受信端子４に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１１は、低レベルの第１の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１２は、高レベルの第１の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１３は、低レベルの第２の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１４は、高レベルの第２の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１５は、低レベルの送信信号が図５に示した本発明の実施の形態３による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１６は、高レベルの送信信号が図５に示した本発明の実施の形態３による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１７は、受信信号が図５に示した本発明の実施の形態３による半導体集積回路１のアンテナスイッチの受信端子４に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１８は、低レベルの第１の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図１９は、高レベルの第１の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図２０は、低レベルの第１の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図２１は、高レベルの第２の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。 図２２は、図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチが受信動作を行う際に、各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

１．実施の形態の概要
まず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

［１］本発明の代表的な実施の形態は、第１信号端子(３)と第２信号端子(４)と第１制御端子(５)と第２制御端子(７)とアンテナ端子(２)とを具備するアンテナスイッチである。

前記アンテナ端子(２)にはアンテナが接続可能とされ、前記第１信号端子(３)と前記第２信号端子(４)には前記アンテナによって受信される受信信号と前記アンテナによって送信される送信信号とのいずれかが供給可能かまたは生成可能とされる。

前記第１信号端子(３)と前記アンテナ端子(２)との間には第１転送スイッチ(１００)の信号経路が接続され、前記第１転送スイッチ(１００)の前記信号経路のオン・オフ制御は前記第１制御端子(５)に供給される第１制御電圧(Ｖ_Ｔｘｃ)のレベルによって制御可能とされる。

前記第２信号端子(４)と前記アンテナ端子(２)との間には第２転送スイッチ(１０１)の信号経路が接続され、前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路のオン・オフ制御は前記第２制御端子(７)に供給される第２制御電圧(Ｖ_Ｒｘｃ)のレベルによって制御可能とされる。

前記第１信号端子(３)と接地電位との間に第１シャントスイッチ(１０２)の信号経路が接続され、前記第１シャントスイッチ(１０２)の前記信号経路のオン・オフ制御は前記第１転送スイッチ(１００)の前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされる。

前記第２信号端子(４)と前記接地電位との間に第２シャントスイッチ(１０３)の信号経路が接続され、前記第２シャントスイッチ(１０３)の前記信号経路のオン・オフ制御は前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされる。

前記アンテナスイッチは、負電圧生成回路(１０４)を更に具備する。

前記負電圧生成回路(１０４)の前記入力端子(１０)は前記第１信号端子(３)に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記負電圧生成回路(１０４)の前記出力端子(１１)に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路と前記第１シャントスイッチ(１０２)の前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされたことを特徴とする(図３参照)。

前記実施の形態によれば、アンテナスイッチの高調波歪特性を改善することができる。

好適な実施の形態では、前記第１転送スイッチ(１００)の前記信号経路がオン状態に制御され前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路がオフ状態に制御される際に、前記負電圧生成回路(１０４)の前記入力端子(１０)は前記第１信号端子(３)に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記負電圧生成回路(１０４)の前記出力端子(１１)に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路と前記第１シャントスイッチ(１０２)の前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされたことを特徴とする(図３参照)。

他の好適な実施の形態では、前記第１転送スイッチ(１００)はソース・ドレイン経路が直列接続された第１の複数の転送電界効果トランジスタ(２００ａ〜ｄ)を含み、前記第１の複数の転送電界効果トランジスタ(２００ａ〜ｄ)の直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第１転送スイッチ(１００)の前記信号経路が形成され、前記第１の複数の転送電界効果トランジスタ(２００ａ〜ｄ)の複数のゲートには前記第１制御端子(５)に供給される前記第１制御電圧(Ｖ_Ｔｘｃ)が供給可能とされる。

前記第２転送スイッチ(１０１)はソース・ドレイン経路が直列接続された第２の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)を含み、前記第２の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)の直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路が形成され、前記第２の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)の複数のゲートには前記第２制御端子(７)に供給される前記第２制御電圧(Ｖ_Ｒｘｃ)が供給可能とされる。

前記第１シャントスイッチ(１０２)はソース・ドレイン経路が直列接続された第１の複数のシャント電界効果トランジスタ(２０２ａ〜ｄ)を含み、前記第１の複数のシャント電界効果トランジスタ(２０２ａ〜ｄ)の直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第１シャントスイッチ(１０２)の前記信号経路が形成され、前記第１の複数のシャント電界効果トランジスタ(２０２ａ〜ｄ)の複数のゲートには前記負電圧生成回路(１０４)の前記出力端子(１１)に生成される前記負電圧が供給可能とされる。

前記第２シャントスイッチ(１０３)はソース・ドレイン経路が直列接続された第２の複数のシャント電界効果トランジスタ(２０３ａ〜ｂ)を含み、前記第２の複数のシャント電界効果トランジスタ(２０３ａ〜ｂ)の直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第２シャントスイッチ(１０３)の前記信号経路が形成されたことを特徴とする(図３参照)。

より好適な実施の形態では、前記第１シャントスイッチ(１０２)の前記信号経路の一端と他端とは、第１容量(３１５)と第２容量(３１６)とを介して前記第１信号端子(３)と前記接地電位とにそれぞれ接続されたものである。

前記第２シャントスイッチ(１０３)の前記信号経路の一端と他端とは、第３容量(３１７)と第４容量(３１８)とを介して前記第２信号端子(４)と前記接地電位とにそれぞれ接続されたことを特徴とするものである(図３参照)。

他のより好適な実施の形態によるアンテナスイッチは、他の負電圧生成回路(１０８)を更に具備する。

前記他の負電圧生成回路(１０８)の入力端子(１７)は前記第２信号端子(３２)に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記他の負電圧生成回路(１０８)の出力端子(１８)に生成される負電圧に応答して前記第１転送スイッチ(１００)の前記信号経路と前記第２シャントスイッチ(１０６)の前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされたことを特徴とする(図４参照)。

また他のより好適な実施の形態によるアンテナスイッチでは、前記負電圧生成回路は第１負電圧生成回路(１０７)と第２負電圧生成回路(１０９)とを含む。

前記第１負電圧生成回路(１０７)の入力端子(２０)は前記第１信号端子(３)に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記第１負電圧生成回路(１０７)の出力端子(２１)に生成される負電圧に応答して前記第１シャントスイッチ(１０２)の前記信号経路はオフ状態に制御可能とされる。

前記第２負電圧生成回路(１０９)の入力端子(２２)は前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路で直列接続された前記第２の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)の段間接続点(４１０)に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第２負電圧生成回路(１０９)の出力端子(２３)に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチ(１０１)の前記信号経路はオフ状態に制御可能とされたことを特徴とする(図５参照)。

具体的な実施の形態によるアンテナスイッチは、第３信号端子(４１)と第４信号端子(４２)と第３制御端子(７)と第４制御端子(２５)と第３負電圧生成回路(１０８)と第４負電圧生成回路(１０９)と第５負電圧生成回路(１１２)とを更に具備する(図６参照)。

前記第３負電圧生成回路(１０８)の入力端子(１７)は前記第２信号端子(３２)に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記第３負電圧生成回路(１０８)の出力端子(１８)に生成される負電圧に応答して前記第１転送スイッチ(１００)の前記信号経路と前記第２シャントスイッチ(１０６)の前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされる。

前記第３信号端子(４１)と前記アンテナ端子(２)との間には第３転送スイッチ(１０１)の信号経路が接続され、前記第３転送スイッチ(１０１)の前記信号経路のオン・オフ制御は前記第３制御端子(７)に供給される第３制御電圧(Ｖ_Ｒｘ１ｃ)のレベルによって制御可能とされる。

前記第４信号端子(４２)と前記アンテナ端子(２)との間には第４転送スイッチ(１１０)の信号経路が接続され、前記第４転送スイッチ(１１０)の前記信号経路のオン・オフ制御は前記第４制御端子(２５)に供給される第４制御電圧(Ｖ_Ｒｘ２ｃ)のレベルによって制御可能とされる。

前記第３転送スイッチ(１０１)はソース・ドレイン経路が直列接続された第３の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)を含み、前記第３の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)の直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第３転送スイッチ(１０１)の前記信号経路が形成され、前記第３の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)の複数のゲートには前記第３制御端子(７)に供給される前記第３制御電圧(Ｖ_Ｒｘ１ｃ)が供給可能とされる。

前記第４転送スイッチ(１１０)はソース・ドレイン経路が直列接続された第４の複数の転送電界効果トランジスタ(２１４ａ〜ｄ)を含み、前記第４の複数の転送電界効果トランジスタ(２１４ａ〜ｄ)の直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第４転送スイッチ(１１０)の前記信号経路が形成され、前記第４の複数の転送電界効果トランジスタ(２１４ａ〜ｄ)の複数のゲートには前記第４制御端子(２５)に供給される第４制御電圧(Ｖ_Ｒｘ２ｃ)が供給可能とされる。

前記第４負電圧生成回路(１０９)の入力端子(２２)は前記第３転送スイッチ(１０１)の前記信号経路で直列接続された前記第３の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)の段間接続点(４１０)に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第４負電圧生成回路(１０９)の出力端子(２３)に生成される負電圧に応答して前記第３転送スイッチ(１０１)の前記信号経路はオフ状態に制御可能とされる。

前記第５負電圧生成回路(１１２)の入力端子(２７)は前記第４転送スイッチ(１１０)の前記信号経路で直列接続された前記第４の複数の転送電界効果トランジスタ(２１４ａ〜ｄ)の段間接続点(４１３)に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第５負電圧生成回路(１１０)の出力端子(２８)に生成される負電圧に応答して前記第４転送スイッチ(１１０)の前記信号経路はオフ状態に制御可能とされたことを特徴とするものである(図６参照)。

最も具体的な実施の形態では、前記第４負電圧生成回路(１０９)の前記入力端子(２２)と前記第３転送スイッチ(１０１)の前記第３の複数の転送電界効果トランジスタ(２０１ａ〜ｄ)の前記段間接続点(４１０)との間および前記第５負電圧生成回路(１１０)の前記入力端子(２７)と前記第４転送スイッチ(１１０)の前記第４の複数の転送電界効果トランジスタ(２１４ａ〜ｄ)の前記段間接続点(４１３)には可変減衰器(２１８ａ〜ｂ、２１９ａ〜ｂ、３６０、３６１ａ〜ｂ、３６２ａ〜ｂ、３６３ａ〜ｂ、３６４ａ〜ｂ)が接続される。

ローバンドの第１送信信号が第１信号端子(３１)に供給される場合には、前記可変減衰器は大きな減衰量に制御され、前記ローバンドの周波数よりも高い周波数のハイバンドの第２送信信号が第２信号端子(３２)に供給される場合には、前記可変減衰器は小さな減衰量に制御されることを特徴とする(図６参照)。

〔２〕本発明の別の観点の代表的な実施の形態は、ＲＦ電力増幅器(７０)とアンテナスイッチ(７３)を具備する高周波モジュール(ＲＦ_ＭＤ)である。

前記アンテナスイッチ(７３)は、上記［１］の本発明のいずれかの実施の形態で構成されたことを特徴とする(図７参照)。

前記実施の形態によれば、アンテナスイッチの高調波歪特性を改善することができる。

２．実施の形態の詳細
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。

［実施の形態１］
《送受信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ》
図３は、本発明の実施の形態１によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。

図３に示す本発明の実施の形態１による半導体集積回路１は、送信用トランスファーゲートスイッチ１００と受信用トランスファーゲートスイッチ１０１と送信側シャントゲートスイッチ１０２と受信側シャントゲートスイッチ１０３と降圧回路１０４とを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上を含むものである。従って、図３に示す半導体集積回路１は、送受信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチとして機能するものである。尚、ＳＰＤＴは、Single-Pole Double-Throughの略である。

また図３に示す本発明の実施の形態１による半導体集積回路１は、ガリウム砒素等の化合物半導体基板によって構成されている。更に、図３に示す本発明の実施の形態１による半導体集積回路１に含まれるアンテナスイッチで使用される電界効果トランジスタは、図１の本発明に先立って本発明者によって検討されたアンテナスイッチと同様にｎチャンネル型でノーマリーオンのＭＥＳ型電界効果トランジスタである。すなわち、しきい値電圧Ｖｔｈが負のデバイスであってゲート・ソース間電圧がしきい値電圧Ｖｔｈ以上であれば、ドレインとソースとの間は低インピーダンスのオン状態となり、ゲート・ソース間電圧がしきい値電圧Ｖｔｈ以下であれば、高インピーダンスのオフ状態となる。最近ではオン時の挿入損失低減から、高電子移動度トランジスタを使うことが多い。またこの電界効果トランジスタＱは、ドレインとソースとを短絡することによって、ダイオードとして動作する。これは、図３に示す本発明の実施の形態１だけてはなく、図４に示す本発明の実施の形態２から図６に示す本発明の実施の形態４においても同様に適応するものである。

《送信用スイッチ》
送信用トランスファーゲートスイッチ１００は送信端子３とアンテナ端子２との間に接続され、この送信用トランスファーゲートスイッチ１００の４個直列接続された電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのオン・オフ制御は送信制御端子５に供給される送信制御電圧Ｖ_Ｔｘｃのレベルによって制御可能である。

《受信用スイッチ》
受信用トランスファーゲートスイッチ１０１は受信端子４とアンテナ端子２との間に接続され、この受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのオン・オフ制御は受信制御端子７に供給される受信制御電圧Ｖ_Ｒｘｃのレベルによって制御可能である。

《送信側シャントスイッチ》
送信側シャントゲートスイッチ１０２の一端は容量３１５を介して送信端子３に接続される一方、他端は容量３１６を介して接地端子８に接続される。送信側シャントゲートスイッチ１０２の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのドレインとソースとにシャント制御端子６の制御電圧が抵抗３１４、３０９ａ〜ｄを介して供給され、そのオン・オフ制御は受信制御端子７に供給される受信制御電圧Ｖ_Ｒｘｃのレベルによって制御可能である。

《受信側シャントスイッチ》
受信側シャントゲートスイッチ１０３の一端は容量３１７を介して受信端子４に接続される一方、他端は容量３１８を介して接地端子９に接続される。受信側シャントゲートスイッチ１０３の２個直列接続された電界効果トランジスタ２０３ａ〜ｂのゲート端子は抵抗３１０、３１１ａ〜ｂを介して接地端子９に接続され、そのオン・オフ制御は受信制御端子７に供給される受信制御電圧Ｖ_Ｒｘｃのレベルによって制御可能である。

《負電圧生成降圧回路》
降圧回路１０４の入力端子１０は送信端子３と接続され、出力端子１１に生成される負の直流電圧が受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄと送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートに供給可能とされている。

図３に示す本発明の実施の形態１による半導体集積回路１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００と受信用トランスファーゲートスイッチ１０１と送信側シャントゲートスイッチ１０２と受信側シャントゲートスイッチ１０３の各スイッチで直列接続される電界効果トランジスタの個数は、送信端子３に供給される送信信号の電圧レベルとオフ耐圧とから設定される。

《低レベル送信動作》
送信時には、例えば、送信制御端子５とシャント制御端子６に３．０Vの電圧が供給され、受信制御端子７には０Vの電圧が供給される。この時には、送信用トランスファーゲートスイッチ１００の４個直列接続された電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄの各トランジスタのゲート・ソース間とゲート・ドレイン間とに、それぞれダイオード順方向特性が現れている。このダイオードの順方向電圧降下を０．６Vとすると、アンテナ端子２と送信端子３と受信端子４とのアンテナスイッチの信号経路の直流電圧(＝以後、アンテナ電圧と言う)は２．４Vである。従って、送信用トランスファーゲートスイッチ１００はオン状態となる一方、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのゲート・ソース間電圧とゲート・ドレイン間電圧とは−２．４Vとなり電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄはオフ状態となる。

送信側シャントゲートスイッチ１０２はその両端の２個の容量３１５、３１６によりアンテナ電圧の影響を受けることがなくシャント制御端子６に供給された３．０Vと受信制御端子７に供給された０Vとの電位差が−３Vとなるため、送信側シャントゲートスイッチ１０２はオフ状態となる。

受信側シャントゲートスイッチ１０３はその両端の２個の容量３１７、３１８によりアンテナ電圧の影響を受けることがなく受信制御端子７に供給された０Vと接地端子９の接地電位との電位差が０Vとなるため、受信側シャントゲートスイッチ１０３はオン状態となる。

この時に、受信端子４に漏洩する送信信号成分はオフ状態の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１によって減衰され、また更にオン状態の受信側シャントゲートスイッチ１０３により接地電位にバイパスされる。従って、受信端子４に漏洩する送信信号成分のレベルは、十分低減されることが可能となる。

送信端子３に供給された送信信号が降圧回路１０４の入力端子１０に供給され、ダイオード２０４、２０５の入力接続点４００に発生する入力電圧がダイオード２０４、２０５のしきい値電圧より小さい場合には、降圧回路１０４の出力端子１１に負電圧は発生しない。

図８は、低レベルの送信信号が図３の本発明の実施の形態１による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図８に示すように、送信端子３とアンテナ端子２の間に接続された送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、送信端子３に供給される送信信号がアンテナ端子２に伝達される。

《高レベル送信動作》
送信端子３と降圧回路１０４の入力端子１０とに供給される送信信号の電圧レベルが増大してダイオード２０４、２０５の入力接続点４００に発生する電圧と基準電位点４０１との間の電位差Ｖｉｎがダイオード２０４、２０５のしきい値電圧Ｖｆよりも大きくなるとダイオード２０４、２０５は整流動作を開始するので、降圧回路１０４の出力端子１１には下記(２)式に従った負電圧Vｏｕｔが生成される。

上記(２)式でＶｓｓは接地電圧レベルであり、また上記(２)式によって与えられる負電圧Vｏｕｔの電圧値は、負電圧Vｏｕｔを生成する降圧回路１０４の回路形式が変更されると異なる値に変化するものである。従って、負電圧Vｏｕｔを生成する降圧回路１０４の回路形式は、図３に示す本発明の実施の形態１による半導体集積回路１の降圧回路１０４の回路以外の回路を採用することが可能である。例えば、Ｖｉｎ=１．６V、Ｖｆ=０．６Vとすると、上記(２)式に従って、−２．０Vの負電圧Vｏｕｔが降圧回路１０４の出力端子１１に生成される。

図９は、高レベルの送信信号が図３の本発明の実施の形態１による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。すなわち、図９では、高レベルの送信信号がアンテナスイッチの送信端子３に供給されることによって、ダイオード２０４、２０５の入力接続点４００に発生する電圧と基準電位点４０１との間の電位差Ｖｉｎが１．６Vとなっているものである。

図９に示すように、図８と同様に、送信端子３とアンテナ端子２の間に接続された送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、送信端子３に供給される送信信号がアンテナ端子２に伝達される。また図９では、上記(２)式に従った−２．０Vの負電圧Vｏｕｔによって、オフ状態とされるスイッチ１０１、１０２の電界効果トランジスタのゲート・ソース間電圧が深い逆方向電圧とされている。その結果、アンテナスイッチのオフ耐圧を改善することが可能となり、またアンテナスイッチの容量の急激な増加による高調波歪特性を改善可能となる。

《受信動作》
受信時には、図３に示した本発明の実施の形態１による半導体集積回路１のアンテナスイッチにおいて、送信制御端子５に０Vの電圧が供給され、シャント制御端子６と受信制御端子７とに３．０Vの電圧が供給される。この時には、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の４個直列接続された電界効果トランジスタは２０１ａ〜ｄの各トランジスタのゲート・ソース間とゲート・ドレイン間とに、それぞれダイオード順方向特性が現れている。

このダイオードの順方向電圧降下を０．６Vとすると、アンテナ電圧は２．４Vとなり、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１はオン状態に制御される一方、送信用トランスファーゲートスイッチ１００の電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのゲート・ソース間電圧とゲート・ドレイン間電圧は−２．４Vとなり送信用トランスファーゲートスイッチ１００はオフ状態に制御される。

受信側シャントゲートスイッチ１０３はその両端の２個の容量３１７、３１８によりアンテナ電圧の影響を受けることなく、また受信制御端子７に供給された３．０Vと接地端子９のゲート接地電位との電位差が−３．０Vとなるため、受信側シャントゲートスイッチ１０３はオフ状態となる。

送信側シャントゲートスイッチ１０２はその両端の２個の容量３１５、３１６によりアンテナ電圧の影響を受けることなく、またシャント制御端子６に供給された３．０Vと受信制御端子７に供給された３．０Vとの電位差が０Vとなるため、送信側シャントゲートスイッチ１０２はオン状態となる。

この時に、送信端子３に漏洩する受信信号成分はオフ状態の送信用トランスファーゲートスイッチ１００によって減衰され、また更にオン状態の送信側シャントゲートスイッチ１０２によって接地電位にバイパスされる。従って、送信端子３に漏洩する受信信号成分のレベルは、十分低減されることが可能となる。

図１０は、受信信号が図３に示した本発明の実施の形態１による半導体集積回路１のアンテナスイッチの受信端子４に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図１０に示すように受信端子４とアンテナ端子２の間に接続された受信用トランスファーゲートスイッチ１０１がオン状態に制御されるので、アンテナ端子２に供給される受信信号が受信端子４に伝達される。

この受信時には、上述のように送信側シャントゲートスイッチ１０２はオン状態に制御されるので、送信端子３と降圧回路１０４の入力端子１０とに供給される信号成分は送信側シャントゲートスイッチ１０２と２個の容量３１５、３１６を介して接地電位にバイパスされるので、降圧回路１０４による負電圧Vｏｕｔの生成機能が停止され、受信端子４とアンテナ端子２との間に接続された受信用トランスファーゲートスイッチ１０１が不所望にオフ状態に制御されることが防止されることが可能となる。

［実施の形態２］
《送信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ》
図４は、本発明の実施の形態２によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。

図４に示す本発明の実施の形態２による半導体集積回路１は、第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００と第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５と第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２と第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６と第１と第２の降圧回路１０７、１０８とを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上を含むものである。従って、図４に示す半導体集積回路１は、送信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチとして機能するものである。

《第１の送信用スイッチ》
第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００は第１の送信端子３１とアンテナ端子２との間に接続され、第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００の電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのオン・オフ制御は第１の送信制御端子５に供給される送信制御電圧Ｖ_Ｔｘ１ｃのレベルによって制御可能である。

《第２の送信用スイッチ》
第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５は第２の送信端子３２とアンテナ端子２との間に接続され、第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５の電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄのオン・オフ制御は第２の送信制御端子１３に供給される受信制御電圧Ｖ_Ｔｘ２ｃのレベルによって制御可能である。

《第１の送信側シャントスイッチ》
第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２の一端は容量３１５を介して第１の送信端子３１に接続され、他端は容量３１６を介して接地端子８に接続され、第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのドレインとソースとにシャント制御端子６の制御電圧Ｖ_ｓｈｕｎｔが抵抗３４１、３１４、３０９ａ〜ｄを介して供給され、第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２のオン・オフ制御は第２の送信制御端子１３に供給される第２の送信制御電圧Ｖ_Ｔｘ２ｃのレベルによって制御可能である。

《第２の送信側シャントスイッチ》
第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の一端は容量３３０を介して第２の送信端子３２に接続され、他端は容量３３１を介して接地端子１４に接続され、第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の電界効果トランジスタ２０７ａ〜ｄのドレインとソースとにシャント制御端子６の制御電圧Ｖ_ｓｈｕｎｔが抵抗３４１、３４０、３２９ａ〜ｄを介して供給され、第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６のオン・オフ制御は第１の送信制御端子５に供給される第１の送信制御電圧Ｖ_Ｔｘ１ｃのレベルによって制御可能である。

《第１の負電圧生成降圧回路》
第１の降圧回路１０７の入力端子１５は第１の送信端子３１と接続され、出力端子１６に生成される負の直流電圧が第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５の電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄのゲートと第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートに供給可能とされている。

《第２の負電圧生成降圧回路》
第２の降圧回路１０８の入力端子１７は第２の送信端子３２と接続され、出力端子１８に生成される負の直流電圧が第１のトランスファーゲートスイッチ１００の電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのゲートと第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の電界効果トランジスタ２０７ａ〜ｄのゲートに供給可能とされている。

図４に示す本発明の実施の形態２による半導体集積回路１の第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００と第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５と第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２と第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の各スイッチで直列接続される電界効果トランジスタの個数は第１の送信端子３１と第２の送信端子３２とにそれぞれ供給される第１の送信信号と第２の送信信号の電圧レベルとオフ耐圧とから設定される。

《低レベルの第１送信動作》
低レベルの第１の送信信号の送信時、すなわち低レベルの第１の送信信号を第１の送信端子３１から供給して、アンテナ端子２に出力する場合には、例えば第１の送信制御端子５とシャント制御端子６とに３．０Vの電圧を供給して、第２の送信制御端子１３に０Vの電圧を供給する。この時には、送信用トランスファーゲートスイッチ１００の４個直列接続された電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄの各トランジスタのゲート・ソース間とゲート・ドレイン間とに、それぞれダイオード順方向特性が現れている。このダイオードの順方向電圧降下を０．６Vとすると、アンテナ端子２と第１の送信端子３１と第２の送信端子３２とのアンテナスイッチの信号経路の直流電圧(＝以後、アンテナ電圧と言う)は２．４Vである。従って、第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００はオン状態となる一方、第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５の電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄのゲート・ソース間電圧とゲート・ドレイン間電圧とは−２．４Vとなり電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄはオフ状態となる。

第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２はその両端の２個の容量３１５、３１６によりアンテナ電圧の影響を受けることなくシャント制御端子６に供給された３．０Vと第２の送信制御端子１３に供給された０Vとの電位差が−３Vとなるため、第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２はオフ状態となる。

第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６はその両端の２個の容量３３０、３３１によりアンテナ電圧の影響を受けることなくシャント制御端子６に供給された３．０Ｖと第１の送信制御端子５に供給された３．０Vとの電位差が０Vとなるため、第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６はオン状態となる。

この時、第２の送信端子３２に漏洩する第１の送信信号はオフ状態の第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５によって減衰され、また更にオン状態の第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６により接地電位にバイバスされる。その結果、第２の送信端子３２に漏洩する第１の送信信号成分は、十分に低減されることが可能となる。

第１の送信端子３１に供給された第１の送信信号が第１の降圧回路１０７の入力端子１５に供給され、ダイオード２０８、２０９の入力接続点４０３に発生する入力電圧と基準電位点４０２の電位差Ｖｉｎがダイオード２０８、２０９のしきい値電圧Ｖｆよりも小さい場合には、第１の降圧回路１０７の出力端子１６に負電圧は発生しない。

図１１は、低レベルの第１の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。尚、この際のオフスイッチのしきい値電圧は、−１．０Ｖとしている。

図１１に示すように、第１の送信端子３１とアンテナ端子２との間の第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、第１の送信端子３１に供給される低レベルの第１の送信信号がアンテナ端子２に伝達される。

《高レベルの第１送信動作》
第１の送信端子３１と第１の降圧回路１０７の入力端子１５とに供給される第１の送信信号の電圧レベルが増大して、ダイオード２０８、２０９の入力接続点４０３に発生する入力電圧と基準電位点４０２との間の電位差Ｖｉｎがダイオード２０８、２０９のしきい値電圧Ｖｆより大きくなるとダイオード２０４、２０５は整流動作を開始するので、上記(２)式に従った負電圧Ｖｏｕｔが生成される。また上記(２)式によって与えられる負電圧Vｏｕｔの電圧値は、負電圧Vｏｕｔを生成する第１の降圧回路１０７の回路形式が変更されると異なる値に変化するものである。従って、負電圧Vｏｕｔを生成する第１の降圧回路１０７の回路形式は、図４に示した本発明の実施の形態２による半導体集積回路１の第１の降圧回路１０７以外の回路を採用することが可能である。例えば、Ｖｉｎ=１．６V、Ｖｆ=０．６Vとすると、上記(２)式に従って、−２．０Vの負電圧Vｏｕｔが第１の降圧回路１０７の出力端子１６に生成される。

図１２は、高レベルの第１の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。すなわち、図１２では、高レベルの第１の送信信号がアンテナスイッチの第１の送信端子３１に供給されることによって、ダイオード２０８、２０９の入力接続点４０３に発生する入力電圧と基準電位点４０２との間の電位差Ｖｉｎが１．６Vとなっているものである。

図１２に示すように、第１の送信端子３１とアンテナ端子２との間に接続された第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、第１の送信端子３１に供給される第１の送信信号がアンテナ端子２に伝達される。また図１２では上記(２)式に従った−２．０Vの負電圧Vｏｕｔによってオフ状態とされるスイッチ１０５、１０２の電界効果トランジスタのゲート・ソース間電圧が、深い逆方向電圧とされている。従って、アンテナスイッチのオフ耐圧を改善することが可能となり、またアンテナスイッチの容量の急激な増加による高調波歪特性を改善可能となる。

《低レベルの第２送信動作》
低レベルの第２の送信信号の送信時、すなわち低レベルの第２の送信信号を第２の送信端子３２から供給して、アンテナ端子２に出力する場合には、例えば第１の送信制御端子５に０Vの電圧が供給され、シャント制御端子６と第２の送信制御端子１３とに３．０Vの電圧が供給される。第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄの各トランジスタのゲート・ソース間とゲート・ドレイン間に、それぞれダイオード順方向特性が現れている。このダイオードの順方向電圧降下を０．６Vとすると、アンテナ電圧は２．４Vである。従って、第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５はオン状態となる一方、第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００は電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのゲート・ソース間電圧とゲート・ドレイン間電圧とは−２．４Vとなり電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄオフ状態となる。

第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６はその両端の２個の容量３３０、３３１によりアンテナ電圧の影響を受けることがなくシャント制御端子６に供給された３．０Ｖと第１の送信制御端子５に供給された０Vとの電位差が−３．０Vとなるため、第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６はオフ状態となる。

第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２はその両端の２個の容量３１５、３１６によりアンテナ電圧の影響を受けることがなくシャント制御端子６に供給された３．０Vと第２の送信制御端子１３に供給された３．０Vとの電位差が０Vとなるため、第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２はオン状態となる。

この時に、第１の送信端子３１に漏洩する第２の送信信号成分はオフ状態の第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００によって減衰され、また更にオン状態の第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２により接地電位にバイパスされる。従って、第１の送信端子３１に漏洩する第２の送信信号成分のレベルは、十分低減されることが可能である。

第２の送信端子３２に入力された送信信号が第２の降圧回路１０８の入力端子１７に入力され、ダイオード２１０、２１１の入力接続点４０５に発生する入力電圧と基準電位点４０４との間の電位差Ｖｉｎがダイオード２１０、２１１のしきい値電圧Ｖｆより小さい場合には、第２の降圧回路１０８の出力端子１８に負電圧は発生しない。

図１３は、低レベルの第２の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。尚、この際のオフスイッチのしきい値電圧は、−１．０Ｖとしている。

図１３に示すように、第２の送信端子３２とアンテナ端子２との間の第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５がオン状態に制御されるので、第２の送信端子３２に供給される低レベルの第２の送信信号がアンテナ端子２に伝達される。

《高レベルの第２送信動作》
第２の送信端子３２と第２の降圧回路１０８の入力端子１７とに供給される第２の送信信号の電圧レベルが増大して、ダイオード２１０、２１１の入力接続点４０５に発生する入力電圧と基準電位点４０４との間の電位差Ｖｉｎがダイオード２１０、２１１のしきい値電圧Ｖｆよりも大きくなるとダイオード２１０、２１１は整流動作を開始するので、上記(２)式に従った負電圧Ｖｏｕｔが生成される。また上記(２)式によって与えられる負電圧Vｏｕｔの電圧値は、負電圧Vｏｕｔを生成する第２の降圧回路１０８の回路形式が変更されると異なる値に変化するものである。従って、負電圧Vｏｕｔを生成する第２の降圧回路１０８の回路形式は、図４に示した本発明の実施の形態２による半導体集積回路１の第２の降圧回路１０８以外の回路を採用することが可能である。例えば、Ｖｉｎ=１．６V、Ｖｆ=０．６Vとすると、上記(２)式に従って、−２．０Vの負電圧Vｏｕｔが第２の降圧回路１０８の出力端子１８に生成される。

図１４は、高レベルの第２の送信信号が図４の本発明の実施の形態２による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２に供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６の電圧と動作状態の関係とを示す図である。すなわち、図１４では、高レベルの第２の送信信号がアンテナスイッチの第２の送信端子３２に供給されることによって、ダイオード２１０、２１１の入力接続点４０５に発生する入力電圧と基準電位点４０４との間の電位差Ｖｉｎが１．６Vとなっているものである。

図１４に示すように、第２の送信端子３２とアンテナ端子２との間に接続された第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５がオン状態に制御されるので、第２の送信端子３２に供給される第２の送信信号がアンテナ端子２に伝達される。また図１４では上記(２)式に従った−２．０Vの負電圧Vｏｕｔによってオフ状態とされるスイッチ１００、１０６の電界効果トランジスタのゲート・ソース間電圧が、深い逆方向電圧とされている。従って、アンテナスイッチのオフ耐圧を改善することが可能となり、またアンテナスイッチの容量の急激な増加による高調波歪特性を改善可能となる。

［実施の形態３］
《送受信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ》
図５は、本発明の実施の形態３によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。

図５に示す本発明の実施の形態３による半導体集積回路１は、送信用トランスファーゲートスイッチ１００と受信用トランスファーゲートスイッチ１０１と送信側シャントゲートスイッチ１０２と受信側シャントゲートスイッチ１０３と第１と第２の降圧回路１０７、１０９とを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上を含むものである。従って、図５に示す半導体集積回路１は、図３に示した半導体集積回路１と同様に、送受信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチとして機能するものである。

送受信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチとして機能する図５に示す半導体集積回路１が図３に示した半導体集積回路１と相違するのは、下記の点である。

まず、図３に示す半導体集積回路１では単一の降圧回路１０４の出力端子１１に生成される負電圧が受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのゲートと送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートに供給されていたのに対して、図５に示す半導体集積回路１では第１の降圧回路１０７の出力端子２１に生成される負電圧が送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートに供給され第２の降圧回路１０９の出力端子２３に生成される負電圧が受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのゲートに供給される。その結果、図５に示す半導体集積回路１では、送信側シャントゲートスイッチ１０２の負電圧駆動と受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の負電圧駆動とで駆動能力を増大することが可能となる。

また、図５に示す半導体集積回路１では第１の降圧回路１０７の入力端子２０と第２の降圧回路１０９の入力端子２２を送信端子３に共通接続することも可能であるが、その場合には送信端子３の負荷容量が増大する。従って、図５に示す半導体集積回路１で、第１の降圧回路１０７の入力端子２０を送信端子３に接続して、第２の降圧回路１０９の入力端子２２をアンテナ端子２に接続することも検討された。しかし、第２の降圧回路１０９の入力端子２２をアンテナ端子２に接続すると、アンテナ端子２の歪率が劣化することが判明した。その結果、図５に示す半導体集積回路１では、第２の降圧回路１０９の入力端子２２は、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄの段間接続点４１０に接続されている。

《送信用スイッチ》
送信用トランスファーゲートスイッチ１００は送信端子３とアンテナ端子２との間に接続され、この送信用トランスファーゲートスイッチ１００の４個直列接続された電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのオン・オフ制御は送信制御端子５に供給される送信制御電圧Ｖ_Ｔｘｃのレベルによって制御可能である。

《受信用スイッチ》
受信用トランスファーゲートスイッチ１０１は受信端子４とアンテナ端子２との間に接続され、この受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのオン・オフ制御は受信制御端子７に供給される受信制御電圧Ｖ_Ｒｘｃのレベルによって制御可能である。

《送信側シャントスイッチ》
送信側シャントゲートスイッチ１０２の一端は容量３１５を介して送信端子３に接続される一方、他端は容量３１６を介して接地端子８に接続される。送信側シャントゲートスイッチ１０２の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートは抵抗３３５、３４６を介して接地端子１９に接続され、ドレインとソースとは抵抗３４７、３００を介して送信制御端子５に接続され、そのオン・オフ制御は送信制御端子５に供給される送信制御電圧Ｖ_Ｔｘ１ｃのレベルによって制御可能である。

《受信側シャントスイッチ》
受信側シャントゲートスイッチ１０３の一端は容量３１７を介して受信端子４に接続される一方、他端は容量３１８を介して接地端子９に接続される。受信側シャントゲートスイッチ１０３の２個直列接続された電界効果トランジスタ２０３ａ〜ｂのゲート端子は抵抗３１０と抵抗３１１ａ〜ｂとを介して接地端子９に接続され、ドレインとソースは抵抗３４２を介して受信制御端子７に接続され、そのオン・オフ制御は受信制御端子７に供給される受信制御電圧Ｖ_Ｒｘｃのレベルによって制御可能である。

《第１の負電圧生成降圧回路》
第１の降圧回路１０７の入力端子２０は送信端子３と接続され、出力端子２１に生成される負の直流電圧が送信側シャントゲートスイッチ１０２の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートに供給可能とされる。

《第２の負電圧生成降圧回路》
第２の降圧回路１０９の入力端子２２は受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄの段間接続点４１０と接続され、出力端子２３に生成される負の直流電圧が受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのゲートに供給可能とされている。

図５に示す本発明の実施の形態３による半導体集積回路１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００と受信用トランスファーゲートスイッチ１０１と送信側シャントゲートスイッチ１０２と受信側シャントゲートスイッチ１０３の各スイッチで直列接続される電界効果トランジスタの個数は、送信端子３に供給される送信信号の電圧レベルとオフ耐圧とから設定される。

《低レベル送信動作》
送信時には、例えば、送信制御端子５に３．０Ｖの電圧が供給され、受信制御端子７に０Ｖの電圧が供給される。この時には、送信用トランスファーゲートスイッチ１００の４個直列接続された電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄの各トランジスタのゲート・ソース間とゲート・ドレイン間に、それぞれダイオード順方向特性が現れている。このダイオードの順方向電圧降下を０．６Ｖとすると、アンテナ端子２と送信端子３と受信端子４とのアンテナスイッチの信号経路のバイアス電圧(＝以後、アンテナ電圧)は２．４Vである。従って、送信用トランスファーゲートスイッチ１００はオン状態となる一方、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのゲート・ソース間電圧とゲート・ドレイン間電圧とは−２．４Vとなり電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄはオフ状態となる。

送信側シャントゲートスイッチ１０２はその両端の２個の容量３１５、３１６によりアンテナ電位の影響を受けることなく電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのドレインとソースには抵抗３４７を介して送信制御端子５からの３．０Ｖの電圧が供給され、電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートには抵抗３４６、３３４を介して接地端子１９の接地電位(０Ｖ)が供給されるため、送信側シャントゲートスイッチ１０２はオフ状態となる。

受信側シャントゲートスイッチ１０３はその両端の２個の容量３１７、３１８によりアンテナ電位の影響を受けることなく電界効果トランジスタ２０３ａ〜ｂのドレインとソースには抵抗３４２を介して受信制御端子７に供給された０Ｖの電圧が供給され、電界効果トランジスタ２０３ａ〜ｂのゲートには抵抗３１０、３１１ａ〜ｂを介して接地端子９の接地電位(０Ｖ)が供給されるため、受信側シャントゲートスイッチ１０３はオン状態となる。

この時に、受信端子４に漏洩する送信信号成分はオフ状態の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１によって減衰され、また更にオン状態の受信側シャントゲートスイッチ１０３によって接地電位にバイパスされる。従って、受信端子４に漏洩する送信信号成分のレベルは、十分低減されることが可能となる。

送信端子３に供給された送信信号が第１の降圧回路１０７の入力端子２０に供給され、ダイオード２０８、２０９の入力接続点４０７に発生する入力電圧と基準電位点４０６との電位差がダイオード２０８、２０９のしきい値電圧より低い場合には、第１の降圧回路１０７の出力端子２１に負電圧は発生しない。また受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄの段間の接続点４１０に伝達される送信信号成分が第２の降圧回路１０９の入力端子２２に供給され、ダイオード２１２、２１３の入力接続点４０９に発生する入力電圧と基準電位点４０８との間の電位差がダイオード２１２、２１３のしきい値電圧よりも低い場合には、第２の降圧回路１０９の出力端子２３に負電圧は発生しない。

図１５は、低レベルの送信信号が図５に示した本発明の実施の形態３による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。尚、この際のオフスイッチのしきい値電圧は、−１．０Ｖとしている。

図１５に示すように送信端子３とアンテナ端子２の間に接続された送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、送信端子３に供給される送信信号がアンテナ端子２に伝達される。

《高レベル送信動作》
送信端子３と第１の降圧回路１０７の入力端子２０に供給される送信信号の電圧レベルが増大して、ダイオード２０８、２０９の入力接続点４０７に発生する入力電圧と基準電位点４０６(Ｖｓｓ)との間の電位差Ｖｉｎがダイオード２０８、２０９のしきい値電圧Ｖｆより大きくなると、整流動作が開始される。従って、(２)式に従った負電圧Ｖｏｕｔが第１の降圧回路１０７の出力端子２１から生成され、送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートに供給される。例えば、Ｖｉｎ＝１．６Ｖ、Ｖｆ＝０．６Ｖとすると、上記(２)式に従って−２．０Ｖの負電圧Vｏｕｔが第１の降圧回路１０７の出力端子２１に生成される。

また、第２の降圧回路１０９の入力端子２２に供給される受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の段間接続点４１０の送信信号成分に応答してダイオード２１２、２１３の入力接続点４０９に発生する電圧Ｖｉｎ３と基準電位点４０８(Ｖｓｓ)との電位差がダイオード２１２、２１３のしきい値電圧Ｖｆよりも大きくなると、整流動作が開始される。その結果、第２の降圧回路１０９の出力端子２３には、下記(３)式に従った負電圧Vｏｕｔ３が生成される。

上記(３)式でＶｓｓは接地電圧レベルであり、また上記(３)式によって与えられる負電圧Vｏｕｔ３の電圧値は、負電圧Vｏｕｔ３を生成する第２の降圧回路１０９の回路形式が変更されると異なる値に変化するものである。第２の降圧回路１０９の出力端子２３に生成される負電圧Vｏｕｔ３は、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのゲートに供給にされる。例えば、Ｖｉｎ３＝１．６Ｖ、Ｖｆ＝０．６Ｖとすると、上記(３)式に従って−２．０Ｖの負電圧Vｏｕｔ３が、第２の降圧回路１０９の出力端子２３に生成される。

図１６は、高レベルの送信信号が図５に示した本発明の実施の形態３による半導体集積回路１のアンテナスイッチの送信端子３に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図１６に示すように送信端子３とアンテナ端子２の間に接続された送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、送信端子３に供給される送信信号がアンテナ端子２に伝達される。

また図１６では、上記(２)式と上記(３)式とにそれぞれ従った−２．０Vの負電圧Vｏｕｔ、負電圧Vｏｕｔ３によって、オフ状態とされるスイッチ１０１、１０２の電界効果トランジスタのゲート・ソース間電圧が深い逆方向電圧とされている。従って、アンテナスイッチのオフ耐圧を改善することが可能となり、またアンテナスイッチの容量の急激な増加による高調波歪特性を改善可能となる。

《受信動作》
受信時には、図５に示した本発明の実施の形態３による半導体集積回路１のアンテナスイッチにおいて、送信制御端子５に０Ｖの電圧が供給され、受信制御端子７には３．０Ｖの電圧が供給される。従って、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の４個直列接続の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄの各トランジスタのゲート・ソース間とゲート・ドレイン間とにそれぞれ０．６Ｖの順方向電圧が現れて、受信用トランスファーゲートスイッチ１０１はオン状態となり、アンテナ電圧は２．４Vとなる。その結果、送信用トランスファーゲートスイッチ１００の４個直列接続の電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄの各トランジスタのゲート・ソース間電圧とゲート・ドレイン間電圧とは−２．４Ｖとなるので、送信用トランスファーゲートスイッチ１００はオフ状態となる。

受信側シャントゲートスイッチ１０３はその両端の２個の容量３１７、３１８によりアンテナ電圧の影響を受けることなく、電界効果トランジスタ２０３ａ〜ｂのドレインとソースは抵抗３４２を介して受信制御端子７の３．０Ｖの電圧と接地端子９のゲート接地電位との間の電位差が−３．０Ｖとなるため、受信側シャントゲートスイッチ１０３はオフ状態となる。

送信側シャントゲートスイッチ１０２はその両端の２個の容量３１５、３１６によりアンテナ電圧の影響を受けることなく、電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのドレインとソースは抵抗３００、３４７を介して送信制御端子５の０Ｖの電圧が供給され、ゲートには接地端子１９の０Ｖが供給されるため、送信側シャントゲートスイッチ１０２はオン状態となる。

この時に、送信端子３に漏洩する受信信号成分はオフ状態の送信用トランスファーゲートスイッチ１００によって減衰され、また更にオン状態の送信側シャントゲートスイッチ１０２によって接地電位にバイパスされる。従って、送信端子３に漏洩する受信信号成分のレベルは、十分低減されることが可能となる。

図１７は、受信信号が図５に示した本発明の実施の形態３による半導体集積回路１のアンテナスイッチの受信端子４に供給される際に各スイッチ１００、１０１、１０２、１０３の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図１７に示すように受信端子４とアンテナ端子２の間に接続された受信用トランスファーゲートスイッチ１０１がオン状態に制御されるので、アンテナ端子２に供給される受信信号が受信端子４に伝達される。

この受信時には、上述のように送信側シャントゲートスイッチ１０２はオン状態に制御されるので、送信端子３と第１の降圧回路１０７の入力端子２０とに供給される信号成分は送信側シャントゲートスイッチ１０２と２個の容量３１５、３１６を介して接地電位にバイパスされるので、第２の降圧回路１０９による負電圧Vｏｕｔ３の生成機能が停止され、受信端子４とアンテナ端子２との間に接続された受信用トランスファーゲートスイッチ１０１が不所望にオフ状態に制御されることが防止されることが可能となる。

［実施の形態４］
《送受信用ＳＰ４Ｔ型アンテナスイッチ》
図６は、本発明の実施の形態４によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路の構成を示す図である。

図６に示す本発明の実施の形態４による半導体集積回路１は、第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００と第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５と第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２と第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６と第１の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１と第２の受信用トランスファーゲートスイッチ１１０と第１の受信側シャントゲートスイッチ１０３と第２の受信側シャントゲートスイッチ１１１と第１と第２の降圧回路１０７、１０８と第３と第４の降圧回路１０９、１１２とを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上を含むものである。

その結果、図６に示す半導体集積回路１は、送受信用ＳＰ４Ｔ型アンテナスイッチとして機能するものである。尚、ＳＰ４Ｔは、Single-Pole 4(Four)-Throughの略である。すなわち、図６に示す半導体集積回路１の半導体チップの上側には図４に示した本発明の実施の形態２による送信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチが配置される一方、図６に示す半導体集積回路１の半導体チップの下側には図５に示した本発明の実施の形態３による受信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチに含まれた受信用トランスファーゲートスイッチ１０１と受信用シャントゲートスイッチ１０３と降圧回路１０９からなる受信スイッチが２個分、配置されている。

更に図６に示す本発明の実施の形態４による半導体集積回路１の第１の送信端子３１と第２の送信端子３２には、略８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの比較的低い周波数と約３５ｄＢｍの比較的大きな送信電力を持つローバンドの第１のＲＦ送信信号と略１．７ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚの比較的高い周波数と約３２ｄＢｍの比較的小さな送信電力を持つハイバンドの第２のＲＦ送信信号とがそれぞれ供給される。従って、この第１と第２のＲＦ送信信号の送信電力の相違に対応するために、図６に示す半導体集積回路１の半導体チップの下側には、電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂ、２１９ａ〜ｂと抵抗３６０、３６１ａ〜ｂ、３６２ａ〜ｂ、３６３ａ〜ｂ、３６４ａ〜ｂとから構成された可変減衰器が接続される。従って、ローバンドの第１のＲＦ送信信号が第１の送信端子３１に供給される場合には、可変減衰器の電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂ、２１９ａ〜ｂはオフ状態に制御され、可変減衰器は大きな減衰量に制御される。逆に、ハイバンドの第２のＲＦ送信信号が第２の送信端子３２に供給される場合には、可変減衰器の電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂ、２１９ａ〜ｂはオン状態に制御され、可変減衰器は小さな減衰量に制御される。

《第１の送信用スイッチ》
第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００は第１の送信端子３１とアンテナ端子２との間に接続され、この第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００の４個直列接続された電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのオン・オフ制御は第１の送信制御端子５に供給される第１の送信制御電圧Ｖ_Ｔｘ１ｃのレベルによって制御可能である。

《第２の送信用スイッチ》
第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５は第２の送信端子３２とアンテナ端子２との間に接続され、この第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄのオン・オフ制御は第２の送信制御端子１３に供給される第２の受信制御電圧Ｖ_Ｔｘ２ｃのレベルによって制御可能である。

《第１の送信側シャントスイッチ》
第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２の一端は容量３１５を介して第１の送信端子３１に接続される一方、他端は容量３１６を介して接地端子８に接続される。第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのドレインとソースにシャント制御端子６の制御電圧Ｖ＿ｓｈｕｎｔが抵抗３４１、３１４、３０９ａ〜ｄを介して供給され、そのオン・オフ制御は第２の送信制御端子１３に供給される第２の送信制御電圧Ｖ_Ｔｘ２ｃのレベルによって制御可能である。

《第２の送信側シャントスイッチ》
第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の一端は容量３３０を介して第２の送信端子３２に接続される一方、他端は容量３３１を介して接地端子１４に接続される。第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０７ａ〜ｄのドレインとソースとにシャント制御端子６の制御電圧Ｖ＿ｓｈｕｎｔが抵抗３４１、３４０、３２９ａ〜ｄを介して供給され、そのオン・オフ制御は第１の送信制御端子５に供給される第１の送信制御電圧Ｖ_Ｔｘ１ｃのレベルによって制御可能である。

《第１の受信用スイッチ》
第１の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１は第１の受信端子４１とアンテナ端子２との間に接続され、この受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の４個直列接続された電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのオン・オフ制御は第１の受信制御端子７に供給される第１の受信制御電圧Ｖ_Ｒｘ１ｃのレベルによって制御可能である。

《第２の受信用スイッチ》
第２の受信用トランスファーゲートスイッチ１１０は第２の受信端子４２とアンテナ端子２との間に接続され、この受信用トランスファーゲートスイッチ１１０の４個直列接続された電界効果トランジスタ２１４ａ〜ｄのオン・オフ制御は第２の受信制御端子２５に供給される第２の受信制御電圧Ｖ_Ｒｘ２ｃのレベルによって制御可能である。

《第１の受信側シャントスイッチ》
第１の受信側シャントゲートスイッチ１０３の一端は容量３１７を介して第１の受信端子４１に接続される一方、他端は容量３１８を介して接地端子９に接続される。第１の受信側シャントゲートスイッチ１０３の２個直列接続された電界効果トランジスタ２０３ａ〜ｂのゲートは抵抗３１０、３１１ａ〜ｂを介して接地端子９に接続され、ドレインとソースとは抵抗３４２を介して第１の受信制御端子７に接続され、オン・オフ制御は第１の受信制御端子７に供給される第１の受信制御電圧Ｖ_Ｒｘ1ｃのレベルによって制御可能である。

《第２の受信側シャントスイッチ》
第２の受信側シャントゲートスイッチ１１１の一端は容量３５５を介して第２の受信端子４２に接続される一方、他端は容量３５６を介して接地端子２６に接続される。第２の受信側シャントゲートスイッチ１１１の２個直列接続された電界効果トランジスタ２１５ａ〜ｂはゲートを抵抗３５２、３５３ａ〜ｂを介して接地端子２６に接続され、ドレインとソースとは抵抗３６５を介して第２の受信制御端子２５に接続され、オン・オフ制御は第２の受信制御端子２５に供給される第２の受信制御電圧Ｖ_Ｒｘｃ2のレベルによって制御可能である。

《第１と第２と第３と第４の負電圧生成降圧回路》
第１の降圧回路１０７の入力端子１５は第１の送信端子３１と接続され、出力端子１６に生成される負の直流電圧が第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５の電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄのゲートと第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートに供給可能とされる。

第２の降圧回路１０８の入力端子１７は第２の送信端子３２と接続され、出力端子１８に生成される負の直流電圧が第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００の電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのゲートと第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の電界効果トランジスタ２０７ａ〜ｄのゲートに供給可能とされる。

第３の降圧回路１０９の入力端子２２は電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂを介して第１の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄの段間接続点４１０と接続され、出力端子２３に生成される負の直流電圧が第１の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１の電界効果トランジスタ２０１ａ〜ｄのゲートに供給可能とされる。

第４の降圧回路１１２の入力端子２７は電界効果トランジスタ２１９ａ〜ｂを介して第２の受信用トランスファーゲートスイッチ１１０の電界効果トランジスタ２１４ａ〜ｄの段間接続点４１３と接続され、出力端子２８に生成される負の直流電圧が第２の受信用トランスファーゲートスイッチ１１０の電界効果トランジスタ２１４ａ〜ｄのゲートに供給可能とされている。

図６に示す本発明の実施の形態４による半導体集積回路１の第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００と第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５と第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２と第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６と第１の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１と第２の受信用トランスファーゲートスイッチ１１０と第１の受信側シャントゲートスイッチ１０３と第２の受信側シャントゲートスイッチ１１１の各スイッチで直列接続される電界効果トランジスタの個数は、第１の送信端子３１と第２の送信端子３２にそれぞれ供給される第１の送信信号と第２の送信信号の電圧レベルとオフ耐圧とから設定される。

《低レベルの第１送信動作》
低レベルの第１の送信信号の送信時、すなわち低レベルの第１の送信信号を第１の送信端子３１から供給して、アンテナ端子２に出力する場合には、例えば第１の送信制御端子５とシャント制御端子６とに３．０Ｖの電圧を供給して、第２の送信制御端子１３と第１の受信制御端子７と第２の受信制御端子２５とに０Ｖの電圧を供給する。

図１８は、低レベルの第１の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図１８に示すように、第１の送信端子３１とアンテナ端子２との間に接続された第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、第１の送信端子３１に供給される第１の送信信号がアンテナ端子２に伝達される。

《高レベルの第１送信動作》
第１の送信端子３１と第１の降圧回路１０７の入力端子１５とに供給される第１の送信信号のレベルが増大すると、ダイオード２０８、２０９の入力接続点４０３に発生する電圧と基準電位点４０２との電位差Ｖｉｎがダイオード２０８、２０９のしきい値電圧Ｖｆよりも高くなりダイオード２０８、２０９により整流動作が開始され、(２)式に従った負電圧Ｖｏｕｔが出力端子１６に生成され、第１の送信側シャントゲートスイッチ１０２の電界効果トランジスタ２０２ａ〜ｄのゲートと第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５の電界効果トランジスタ２０６ａ〜ｄのゲートに供給される。

一方、アンテナ電圧が２．４Vであり、第２の送信制御端子１３が０Ｖであるため、第３の降圧回路１０９の入力端子２２に接続された電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂと第４の降圧回路１１２の入力端子２７に接続された電界効果トランジスタ２１９ａ〜ｂとはオフ状態となる。その結果、第３の降圧回路１０９の入力接続点４０９に発生する電圧は３つの抵抗３６２ａ〜ｂ、３４４の抵抗値で決定され、第４の降圧回路１１２の入力接続点４１２に発生する電圧も３つの抵抗３６４ａ〜ｂ、３５８の抵抗値で決定される。すなわち、比較的大きな送信電力を持ったローバンドの第１のＲＦ送信信号が第１の送信端子３１に供給される場合には、電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂ、２１９ａ〜ｂと抵抗３６０、３６１ａ〜ｂ、３６２ａ〜ｂ、３６３ａ〜ｂ、３６４ａ〜ｂとから構成された可変減衰器は大きな減衰量に制御される。

第３の降圧回路１０９の入力接続点４０９に発生する電圧をＶｉｎ４、ダイオードのしきい値電圧をＶｆ、基準電位４０８の接地電圧レベルをＶｓｓとすると、第３の降圧回路１０９の出力端子２３には、下記(４)式に従った負電圧Vｏｕｔ４が生成される。

また、上記(４)式によって与えられる負電圧Vｏｕｔ４の電圧値は、負電圧Vｏｕｔ４を生成する第３の降圧回路１０９の回路形式が変更されると異なる値に変化するものである。例えば、第３の降圧回路１０９の出力端子２３に生成される負電圧Vｏｕｔ４は、例えば、Ｖｉｎ４＝１．６Ｖ、Ｖｆ＝０．６Ｖとすると、上記(４)式に従って−２．０Ｖの負電圧Vｏｕｔ４が、第３の降圧回路１０９の出力端子２３に生成される。第４の降圧回路１１２の出力端子２８に生成される負電圧も、第３の降圧回路１０９の出力端子２３に生成される負電圧Vｏｕｔ４と同様に計算されることができる。従って、第４の降圧回路１１２の回路形式が第３の降圧回路１０９と同一の場合には、上記(４)式に従って−２．０Ｖの負電圧Vｏｕｔ４が、第４の降圧回路１１２の出力端子２８に生成されることが可能である。

図１９は、高レベルの第１の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第１の送信端子３１から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図１９に示すように、図１８と同様に、第１の送信端子３１とアンテナ端子２との間に接続された第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００がオン状態に制御されるので、第１の送信端子３１に供給される第１の送信信号がアンテナ端子２に電圧される。また、図１９では、−２．０Vの負電圧によって、オフ状態とされるスイッチ１０１、１０２、１０５、１１０の電界効果トランジスタのゲート・ソース間電圧が深い逆方向電圧とされている。その結果、アンテナスイッチのオフ耐圧を改善することが可能となり、またアンテナスイッチの容量の急激な増加による高調波歪特性を改善可能となる。

《低レベルの第２送信動作》
低レベルの第２の送信信号の送信時、すなわち低レベルの第２の送信信号を第２の送信端子３２から供給して、アンテナ端子２に出力する場合には、例えば第２の送信制御端子１３とシャント制御端子６とに３．０Ｖの電圧を供給して、第１の送信制御端子５と第１の受信制御端子７と第２の受信制御端子２５とに０Ｖの電圧を供給する。

図２０は、低レベルの第２の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図２０に示すように、第１の送信端子３２とアンテナ端子２との間に接続された第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５がオン状態に制御されるので、第２の送信端子３２に供給される第２の送信信号がアンテナ端子２に伝達される。

《高レベルの第２送信動作》
第２の送信端子３２と第２の降圧回路１０８の入力端子１７とに供給される第１の送信信号のレベルが増大すると、ダイオード２１０、２１１の入力接続点４０５に発生する電圧と基準電位点４０４との電位差Ｖｉｎがダイオード２１０、２１１のしきい値電圧Ｖｆよりも高くなりダイオード２１０、２１１により整流動作が開始され、(２)式に従った負電圧Ｖｏｕｔが出力端子１８に生成され、第２の送信側シャントゲートスイッチ１０６の電界効果トランジスタ２０７ａ〜ｄのゲートと第１の送信用トランスファーゲートスイッチ１００の電界効果トランジスタ２００ａ〜ｄのゲートに供給される。

一方、アンテナ電圧が２．４Vであり、第２の送信制御端子１３が０Ｖであるため、第４の降圧回路１１２の入力端子２７に接続された電界効果トランジスタ２１９ａ〜ｂと第３の降圧回路１０９の入力端子２２に接続された電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂはオフ状態となる。その結果、第３の降圧回路１０９の入力接続点４０９に発生する電圧は３つの抵抗３６２ａ〜ｂ、３４４の抵抗値で決定され、第４の降圧回路１１２の入力接続点４１２に発生する電圧も３つの抵抗３６４ａ〜ｂ、３５８の抵抗値で決定される。すなわち、比較的小さな送信電力を持ったハイバンドの第２のＲＦ送信信号が第２の送信端子３２に供給される場合には、電界効果トランジスタ２１８ａ〜ｂ、２１９ａ〜ｂと抵抗３６０、３６１ａ〜ｂ、３６２ａ〜ｂ、３６３ａ〜ｂ、３６４ａ〜ｂとから構成された可変減衰器は小さな減衰量に制御される。

第４の降圧回路１１２の入力接続点４１２に発生する電圧をＶｉｎ５、ダイオードのしきい値電圧をＶｆ、基準電位４１１の接地電圧レベルをＶｓｓとすると、第４の降圧回路１１２の出力端子２８には、下記(５)式に従った負電圧Vｏｕｔ５が生成される。

また、上記(５)式によって与えられる負電圧Vｏｕｔ５の電圧値は、負電圧Vｏｕｔ５を生成する第４の降圧回路１１２の回路形式が変更されると異なる値に変化するものである。例えば、第４の降圧回路１１２の出力端子２８に生成される負電圧Vｏｕｔ５は、例えば、Ｖｉｎ５＝１．６Ｖ、Ｖｆ＝０．６Ｖとすると、上記(５)式に従って−２．０Ｖの負電圧Vｏｕｔ５が第４の降圧回路１１２の出力端子２８に生成される。第３の降圧回路１０９の出力端子２３に生成される負電圧も、第４の降圧回路１１２の出力端子２８に生成される負電圧Vｏｕｔ５と同様に計算されることができる。従って、第３の降圧回路１０９の回路形式が第４の降圧回路１１２と同一の場合には、上記(５)式に従って−２．０Ｖの負電圧Vｏｕｔ５が、第３の降圧回路１０９の出力端子２３に生成されることが可能である。

図２１は、高レベルの第２の送信信号が図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチの第２の送信端子３２から供給される際に各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図２１に示すように、図２０と同様に、第２の送信端子３２とアンテナ端子２との間に接続された第２の送信用トランスファーゲートスイッチ１０５がオン状態に制御されるので、第２の送信端子３２に供給される第２の送信信号がアンテナ端子２に電圧される。また、図２１では、−２．０Vの負電圧によって、オフ状態とされるスイッチ１００、１０１、１１０、１０６の電界効果トランジスタのゲート・ソース間電圧が深い逆方向電圧とされている。その結果、アンテナスイッチのオフ耐圧を改善することが可能となり、またアンテナスイッチの容量の急激な増加による高調波歪特性を改善可能となる。

《第１受信動作》
第１のアンテナ受信信号の受信時、すなわちアンテナ端子２に供給される第１のアンテナ受信信号を第１の受信端子４１に出力する場合には、例えば第１の送信制御端子５と第２送信制御端子１３とシャント制御端子６と第２の受信制御端子２５に０Ｖの電圧が供給され、第１の受信制御端子７に３．０Ｖの電圧が供給される。

図２２は、図６の本発明の実施の形態４による半導体集積回路１のアンテナスイッチが受信動作を行う際に、各スイッチ１００、１０５、１０２、１０６、１０１、１１０、１０３、スイッチ１１１の電圧と動作状態の関係とを示す図である。

図２２の各エントリーの上側は、第１受信動作を示すものある。図２２の多数のエントリーの上側に示すように、第１受信動作では第１の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１がオン状態に制御されるので、アンテナ端子２に供給される第１のアンテナ受信信号は第１の受信用トランスファーゲートスイッチ１０１を介して第１の受信端子４１に伝達される。この時には、第１の送信側シャントスイッチ１０２がオン状態に制御されるので第１の送信端子３１の漏洩信号成分は接地電位にバイパスされ、第２の送信側シャントスイッチ１０６がオン状態に制御されるので第２の送信端子３２の漏洩信号成分は接地電位にバイパスされ、第２の受信側シャントスイッチ１１１がオン状態に制御されるので第２の受信端子４２の漏洩信号成分は接地電位にバイパスされることが可能となる。

《第２受信動作》
第２のアンテナ受信信号の受信時、すなわちアンテナ端子２に供給される第２のアンテナ受信信号を第２の受信端子４２に出力する場合には、例えば第１の送信制御端子５と第２送信制御端子１３とシャント制御端子６と第１の受信制御端子７に０Ｖの電圧が供給され、第２の受信制御端子２５に３．０Ｖの電圧が供給される。

図２２の各エントリーの下側は、第２受信動作を示すものある。図２２の多数のエントリーの下側に示すように、第２受信動作では第２の受信用トランスファーゲートスイッチ１１０がオン状態に制御されるので、アンテナ端子２に供給される第２のアンテナ受信信号は第２の受信用トランスファーゲートスイッチ１１０を介して第２の受信端子４２に伝達される。この時には、第１の送信側シャントスイッチ１０２がオン状態に制御されるので第１の送信端子３１の漏洩信号成分は接地電位にバイパスされ、第２の送信側シャントスイッチ１０６がオン状態に制御されるので第２の送信端子３２の漏洩信号成分は接地電位にバイパスされ、第１の受信側シャントスイッチ１０３がオン状態に制御されるので第１の送信端子４１の漏洩信号成分は接地電位にバイパスされることが可能となる。

この第１と第２の受信動作では、アンテナ端子２に供給される第１と第２のアンテナ受信信号は微弱な信号電圧レベルであるので、第３の降圧回路１０９と第４の降圧回路１１２は駆動されず、その出力端子２３、２８から負電圧は生成されない。

［実施の形態５］
《高周波モジュールの構成》
図７は、図６の本発明の実施の形態４によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路１を内蔵した本発明の実施の形態５による高周波モジュールの構成を示す図である。

図７に示す高周波モジュールＲＦ_ＭＤは携帯電話端末に搭載可能であり、ＲＦ電力増幅器７０とローパスフィルタ７１、７２とアンテナスイッチ７３とを含んでいる。アンテナスイッチ７３は、図６の本発明の実施の形態４によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路１によって構成されている。すなわち、アンテナスイッチ７３は、第１の送信端子３１と第２の送信端子３２と第１の受信端子４１と第２の受信端子４２と第１の送信制御端子５と第２の送信制御端子１３と第１の受信制御端子５と第２の受信制御端子２５とシャント制御端子６とアンテナ端子２を含み、アンテナ端子２は携帯電話端末に搭載される送受信アンテナＡＮＴに接続される。

高周波モジュールＲＦ_ＭＤのＲＦ電力増幅器７０は、第１の電力増幅回路７０１と第２の電力増幅回路７０２と制御回路７０３とを含み、第１の電力増幅回路７０１の入力端子にはローバンドの周波数８８０〜９１５ＭＨｚの第１の送信信号Ｔｘ１が供給可能とされ、第２の電力増幅回路７０２の入力端子にはハイバンドの周波数１７１０〜１７８５ＭＨｚの第２の送信信号Ｔｘ２が供給可能とされる。第１の電力増幅回路７０１の出力端子に生成される第１の送信増幅信号はローパスフィルタ７１を介してアンテナスイッチ７３の第１の送信端子３１に供給可能とされ、第２の電力増幅回路７０２の出力端子に生成される第２の送信増幅信号はローパスフィルタ７２を介してアンテナスイッチ７３の第２の送信端子３２に供給可能とされる。また、制御回路７０３の出力ポートからは、アンテナスイッチ７３の第１の送信制御端子５と第２の送信制御端子１３と第１の受信制御端子５と第２の受信制御端子２５とシャント制御端子６に供給される種々の制御信号が生成されるので、アンテナスイッチ７３の送受信動作が制御される。

アンテナスイッチ７３による送信動作では、アンテナスイッチ７３によって第１の電力増幅回路７０１の出力端子に生成されアンテナスイッチ７３の第１の送信端子３１に供給される第１の送信増幅信号と第２の電力増幅回路７０２の出力端子に生成されアンテナスイッチ７３の第２の送信端子３２に供給される第２の送信増幅信号とのいずれか一方が選択されて、選択されたＲＦ送信増幅信号がアンテナ端子２に接続された送受信アンテナＡＮＴに供給される。

アンテナスイッチ７３による受信動作では、アンテナ端子２に接続された送受信アンテナＡＮＴによって受信されたローバンドの周波数９２５〜９６０ＭＨｚの第１の受信信号とハイバンドの周波数１８０５〜１８８０ＭＨｚの第２の受信信号とのいずれか一方がアンテナスイッチ７３によって選択されて、選択されたＲＦ受信信号が第１の受信端子４１と第２の受信端子４２のいずれか一方に供給される。アンテナスイッチ７３の第１の受信端子４１と第２の受信端子４２は、携帯電話端末に搭載されるＲＦ半導体集積回路の受信回路部に含まれるローバンドの低雑音増幅器の入力端子とハイバンドの低雑音増幅器の入力端子にそれぞれ接続される。

このようにして図６の本発明の実施の形態４によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路１を搭載した 図７に示す本発明の実施の形態５による高周波モジュールＲＦ_ＭＤによれば、ローバンドとハイバンドの複数の周波数を使用した送受信動作の切り換えが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を種々の実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、図７に示した本発明の実施の形態５による高周波モジュールＲＦ_ＭＤで、ハイバンド側の第２の送信端子３２と第２の受信端子４２とが省略される場合には、図３に示した本発明の実施の形態１または図５に示した本発明の実施の形態３による送受信用ＳＰＤＴ型のアンテナスイッチの半導体集積回路１を使用することが可能である。

また図７に示した本発明の実施の形態５による高周波モジュールＲＦ_ＭＤで、第１の受信端子４１と第２の受信端子４２とが省略される場合には、図４に示した本発明の実施の形態２による送信用ＳＰＤＴ型アンテナスイッチの半導体集積回路１を使用することが可能である。

更に例えば、本発明によるアンテナスイッチを含む半導体集積回路１の半導体基板はガリウム砒素等の化合物半導体に限定されるものではなく、半導体集積回路１に含まれるアンテナスイッチで使用される電界効果トランジスタは化合物半導体基板表面上に形成されるｎチャンネル型でノーマリーオンのＭＥＳ型電界効果トランジスタに限定されるものではない。例えば、アンテナスイッチの半導体集積回路１の半導体基板にシリコンを利用してｎチャンネル型のショットキーゲート型のＭＥＳ型電界効果トランジスタを利用することが可能である一方、シリコンオンインシュレータ(ＳＯＩ)技術を利用した絶縁ゲート型のＭＯＳ型電界効果トランジスタを利用することが可能である。

また本発明による半導体集積回路１のアンテナスイッチは、携帯電話端末に搭載可能な高周波モジュールに内蔵されるアンテナスイッチに限定されるものではなく、無線ＬＡＮ(Local Area Network)に使用される高周波モジュールに内蔵されるアンテナスイッチに適用されることも可能である。

１…半導体集積回路
２〜２８…回路の端子
１００〜１１２…降圧回路ブロック及びスイッチブロック
２００〜２１９…電界効果トランジスタ及びダイオード
３００〜３６４…抵抗及びコンデンサ
４００〜４１１…ノード端子

Claims (16)

1. 第１信号端子と第２信号端子と第１制御端子と第２制御端子とアンテナ端子とを具備するアンテナスイッチであって、
   前記アンテナ端子にはアンテナが接続可能とされ、前記第１信号端子と前記第２信号端子には前記アンテナによって受信される受信信号と前記アンテナによって送信される送信信号とのいずれかが供給可能かまたは生成可能とされ、
   前記第１信号端子と前記アンテナ端子との間には第１転送スイッチの信号経路が接続され、前記第１転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第１制御端子に供給される第１制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
   前記第２信号端子と前記アンテナ端子との間には第２転送スイッチの信号経路が接続され、前記第２転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第２制御端子に供給される第２制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
   前記第１信号端子と接地電位との間に第１シャントスイッチの信号経路が接続され、前記第１シャントスイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第１転送スイッチの前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされ、
   前記第２信号端子と前記接地電位との間に第２シャントスイッチの信号経路が接続され、前記第２シャントスイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第２転送スイッチの前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされ、
   前記アンテナスイッチは、負電圧生成回路を更に具備して、
   前記負電圧生成回路の入力端子は前記第１信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチの前記信号経路と前記第１シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされる
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
2. 請求項１において、
   前記第１転送スイッチの前記信号経路がオン状態に制御され前記第２転送スイッチの前記信号経路がオフ状態に制御される際に、前記負電圧生成回路の前記入力端子は前記第１信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記負電圧生成回路の前記出力端子に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチの前記信号経路と前記第１シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされる
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
3. 請求項２において、
   前記第１転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第１の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第１の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第１転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第１の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第１制御端子に供給される前記第１制御電圧が供給可能とされ、
   前記第２転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第２の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第２の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第２転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第２の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第２制御端子に供給される前記第２制御電圧が供給可能とされ、
   前記第１シャントスイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第１の複数のシャント電界効果トランジスタを含み、前記第１の複数のシャント電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第１シャントスイッチの前記信号経路が形成され、前記第１の複数のシャント電界効果トランジスタの複数のゲートには前記負電圧生成回路の前記出力端子に生成される前記負電圧が供給可能とされ、
   前記第２シャントスイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第２の複数のシャント電界効果トランジスタを含み、前記第２の複数のシャント電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第２シャントスイッチの前記信号経路が形成される
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
4. 請求項３において、
   前記第１シャントスイッチの前記信号経路の一端と他端とは、第１容量と第２容量とを介して前記第１信号端子と前記接地電位とにそれぞれ接続されたものであり、
   前記第２シャントスイッチの前記信号経路の一端と他端とは、第３容量と第４容量とを介して前記第２信号端子と前記接地電位とにそれぞれ接続されたものである
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
5. 請求項４において、
   前記アンテナスイッチは、他の負電圧生成回路を更に具備して、
   前記他の負電圧生成回路の入力端子は前記第２信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記他の負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第１転送スイッチの前記信号経路と前記第２シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされる
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
6. 請求項４において、
   前記負電圧生成回路は、第１負電圧生成回路と第２負電圧生成回路とを含み、
   前記第１負電圧生成回路の入力端子は前記第１信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記第１負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第１シャントスイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされ、
   前記第２負電圧生成回路の入力端子は前記第２転送スイッチの前記信号経路で直列接続された前記第２の複数の転送電界効果トランジスタの段間接続点に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第２負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされる
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
7. 請求項４において、
   前記アンテナスイッチは、第３信号端子と第４信号端子と第３制御端子と第４制御端子と第３負電圧生成回路と第４負電圧生成回路と第５負電圧生成回路とを更に具備して、
   前記第３負電圧生成回路の入力端子は前記第２信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記第３負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第１転送スイッチの前記信号経路と前記第２シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされ、
   前記第３信号端子と前記アンテナ端子との間には第３転送スイッチの信号経路が接続され、前記第３転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第３制御端子に供給される第３制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
   前記第４信号端子と前記アンテナ端子との間には第４転送スイッチの信号経路が接続され、前記第４転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第４制御端子に供給される第４制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
   前記第３転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第３の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第３転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第３制御端子に供給される前記第３制御電圧が供給可能とされ、
   前記第４転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第４の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第４転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第４制御端子に供給される第４制御電圧が供給可能とされ、
   前記第４負電圧生成回路の入力端子は前記第３転送スイッチの前記信号経路で直列接続された前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの段間接続点に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第４負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第３転送スイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされ、
   前記第５負電圧生成回路の入力端子は前記第４転送スイッチの前記信号経路で直列接続された前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの段間接続点に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第５負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第４転送スイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされる
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
8. 請求項７において、
   前記第４負電圧生成回路の前記入力端子と前記第３転送スイッチの前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの前記段間接続点との間および前記第５負電圧生成回路の前記入力端子と前記第４転送スイッチの前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの前記段間接続点には可変減衰器が接続され、
   ローバンドの第１送信信号が第１信号端子に供給される場合には、前記可変減衰器は大きな減衰量に制御され、前記ローバンドの周波数よりも高い周波数のハイバンドの第２送信信号が第２信号端子に供給される場合には、前記可変減衰器は小さな減衰量に制御される
   ことを特徴とするアンテナスイッチ。
9. ＲＦ電力増幅器とアンテナスイッチを具備する高周波モジュールであって、
   前記アンテナスイッチは、第１信号端子と第２信号端子と第１制御端子と第２制御端子とアンテナ端子とを具備して、
   前記アンテナ端子にはアンテナが接続可能とされ、前記第１信号端子と前記第２信号端子には前記アンテナによって受信される受信信号と前記アンテナによって送信される送信信号とのいずれかが供給可能かまたは生成可能とされ、
   前記第１信号端子と前記アンテナ端子との間には第１転送スイッチの信号経路が接続され、前記第１転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第１制御端子に供給される第１制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
   前記第２信号端子と前記アンテナ端子との間には第２転送スイッチの信号経路が接続され、前記第２転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第２制御端子に供給される第２制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
   前記第１信号端子と接地電位との間に第１シャントスイッチの信号経路が接続され、前記第１シャントスイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第１転送スイッチの前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされ、
   前記第２信号端子と前記接地電位との間に第２シャントスイッチの信号経路が接続され、前記第２シャントスイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第２転送スイッチの前記信号経路の前記オン・オフ制御と反対のオン・オフ状態に制御可能とされ、
   前記アンテナスイッチは、負電圧生成回路を更に具備して、
   前記負電圧生成回路の入力端子は前記第１信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチの前記信号経路と前記第１シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされる
   ことを特徴とする高周波モジュール。
10. 請求項９において、
    前記第１転送スイッチの前記信号経路がオン状態に制御され前記第２転送スイッチの前記信号経路がオフ状態に制御される際に、前記負電圧生成回路の前記入力端子は前記第１信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記負電圧生成回路の前記出力端子に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチの前記信号経路と前記第１シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされる
    ことを特徴とする高周波モジュール。
11. 請求項１０において、
    前記第１転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第１の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第１の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第１転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第１の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第１制御端子に供給される前記第１制御電圧が供給可能とされ、
    前記第２転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第２の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第２の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第２転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第２の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第２制御端子に供給される前記第２制御電圧が供給可能とされ、
    前記第１シャントスイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第１の複数のシャント電界効果トランジスタを含み、前記第１の複数のシャント電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第１シャントスイッチの前記信号経路が形成され、前記第１の複数のシャント電界効果トランジスタの複数のゲートには前記負電圧生成回路の前記出力端子に生成される前記負電圧が供給可能とされ、
    前記第２シャントスイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第２の複数のシャント電界効果トランジスタを含み、前記第２の複数のシャント電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第２シャントスイッチの前記信号経路が形成される
    ことを特徴とする高周波モジュール。
12. 請求項１１において、
    前記第１シャントスイッチの前記信号経路の一端と他端とは、第１容量と第２容量とを介して前記第１信号端子と前記接地電位とにそれぞれ接続されたものであり、
    前記第２シャントスイッチの前記信号経路の一端と他端とは、第３容量と第４容量とを介して前記第２信号端子と前記接地電位とにそれぞれ接続される
    ことを特徴とする高周波モジュール。
13. 請求項１２において、
    前記アンテナスイッチは、他の負電圧生成回路を更に具備して、
    前記他の負電圧生成回路の入力端子は前記第２信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記他の負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第１転送スイッチの前記信号経路と前記第２シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされる
    ことを特徴とする高周波モジュール。
14. 請求項１２において、
    前記負電圧生成回路は、第１負電圧生成回路と第２負電圧生成回路とを含み、
    前記第１負電圧生成回路の入力端子は前記第１信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記第１負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第１シャントスイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされ、
    前記第２負電圧生成回路の入力端子は前記第２転送スイッチの前記信号経路で直列接続された前記第２の複数の転送電界効果トランジスタの段間接続点に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第２負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第２転送スイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされる
    ことを特徴とする高周波モジュール。
15. 請求項１２において、
    前記アンテナスイッチは、第３信号端子と第４信号端子と第３制御端子と第４制御端子と第３負電圧生成回路と第４負電圧生成回路と第５負電圧生成回路とを更に具備して、
    前記第３負電圧生成回路の入力端子は前記第２信号端子に供給される前記送信信号に応答可能とされ、前記第３負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第１転送スイッチの前記信号経路と前記第２シャントスイッチの前記信号経路とはオフ状態に制御可能とされ、
    前記第３信号端子と前記アンテナ端子との間には第３転送スイッチの信号経路が接続され、前記第３転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第３制御端子に供給される第３制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
    前記第４信号端子と前記アンテナ端子との間には第４転送スイッチの信号経路が接続され、前記第４転送スイッチの前記信号経路のオン・オフ制御は前記第４制御端子に供給される第４制御電圧のレベルによって制御可能とされ、
    前記第３転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第３の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第３転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第３制御端子に供給される前記第３制御電圧が供給可能とされ、
    前記第４転送スイッチはソース・ドレイン経路が直列接続された第４の複数の転送電界効果トランジスタを含み、前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの直列接続された前記ソース・ドレイン経路によって前記第４転送スイッチの前記信号経路が形成され、前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの複数のゲートには前記第４制御端子に供給される第４制御電圧が供給可能とされ、
    前記第４負電圧生成回路の入力端子は前記第３転送スイッチの前記信号経路で直列接続された前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの段間接続点に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第４負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第３転送スイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされ、
    前記第５負電圧生成回路の入力端子は前記第４転送スイッチの前記信号経路で直列接続された前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの段間接続点に生成される段間送信信号に応答可能とされ、前記第５負電圧生成回路の出力端子に生成される負電圧に応答して前記第４転送スイッチの前記信号経路はオフ状態に制御可能とされる
    ことを特徴とする高周波モジュール。
16. 請求項１５において、
    前記第４負電圧生成回路の前記入力端子と前記第３転送スイッチの前記第３の複数の転送電界効果トランジスタの前記段間接続点との間および前記第５負電圧生成回路の前記入力端子と前記第４転送スイッチの前記第４の複数の転送電界効果トランジスタの前記段間接続点には可変減衰器が接続され、
    ローバンドの第１送信信号が第１信号端子に供給される場合には、前記可変減衰器は大きな減衰量に制御され、前記ローバンドの周波数よりも高い周波数のハイバンドの第２送信信号が第２信号端子に供給される場合には、前記可変減衰器は小さな減衰量に制御される
    ことを特徴とする高周波モジュール。

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