JP2016092612A - 高周波スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】不要な高調波の通過を抑圧することができるとともに、小型化を図ることができる高周波スイッチを得ることを目的とする。【解決手段】 抑圧対象の高調波が２次の高調波（周波数２ｆ０）であれば、オープンスタブ１４の電気長が、２次の高調波でλ／４の長さであり、伝送線路１１，１２の電気長が、基本波（周波数ｆ０）でλ／４未満の長さであり、かつ、切替手段１５，１６のうち、一方の切替手段が短絡の状態、他方の切替手段が開放の状態に切り替えると、伝送線路１１又は伝送線路１２がオープンスタブ１４と並列共振回路を形成する長さであるように構成する。【選択図】図１

Description

この発明は、高周波信号の信号伝送経路を切り替えることが可能な高周波スイッチに関するものである。

以下の特許文献１には、高周波信号の信号伝送経路を切り替えることが可能な高周波スイッチが開示されている。
図１３は特許文献１に開示されている高周波スイッチを示す構成図である。
この高周波スイッチは、３つの入出力端子１０１〜１０３を備えており、伝送線路１０４は、一端が入出力端子１０１と接続され、他端が入出力端子１０３と接続されている。
また、伝送線路１０５は、一端が入出力端子１０２と接続され、他端が入出力端子１０３と接続されている。
さらに、この高周波スイッチは、伝送線路１０４の一端とグランド間を短絡の状態又は開放の状態に切り替えるダイオード１０６と、伝送線路１０５の一端とグランド間を短絡の状態又は開放の状態に切り替えるダイオード１０７とを備えている。

次に、特許文献１に開示されている高周波スイッチの動作を簡単に説明する。
入出力端子１０１から高周波信号が入力されるとき、ダイオード１０６がＯＦＦ状態（開放）、ダイオード１０７がＯＮ状態（短絡）に切り替えると、入出力端子１０３から見た伝送線路１０５の入力インピーダンスが開放になり、入出力端子１０２側が見えなくなる。
このため、入出力端子１０１から入力された高周波信号は、入出力端子１０３から出力されるようになる。

一方、入出力端子１０２から高周波信号が入力されるとき、ダイオード１０６がＯＮ状態（短絡）、ダイオード１０７がＯＦＦ状態（開放）に切り替えると、入出力端子１０３から見た伝送線路１０４の入力インピーダンスが開放になり、入出力端子１０１側が見えなくなる。
このため、入出力端子１０２から入力された高周波信号は、入出力端子１０３から出力されるようになる。
したがって、ダイオード１０６，１０７のＯＮ状態（短絡）／ＯＦＦ状態（開放）を適宜切り替えることで、３つの入出力端子１０１〜１０３間での信号の伝送経路を切り替えることができる。

特開２０００−１５１２０２号公報（図１）

従来の高周波スイッチは以上のように構成されているので、ダイオード１０６，１０７のＯＮ状態（短絡）／ＯＦＦ状態（開放）を切り替えれば、３つの入出力端子１０１〜１０３間での信号の伝送経路を切り替えることができる。しかし、切替素子であるダイオード１０６，１０７が抵抗成分を有しているため、本来高周波信号の偶数次の高調波で短絡となる伝送線路１０４と伝送線路１０５の接続点である分岐点１０８においては十分な低インピーダンスが得られず、奇数次の高調波に対しては高周波信号と同様に動作するため、偶数次および奇数次ともに入出力端子１０１〜１０３間を通過してしまう。このため、ダイオード１０６，１０７で発生する不要な高調波や、入出力端子１０１〜１０３に接続される外部機器等で発生する不要な高調波の通過を十分に抑圧することができないという問題があった。
また、高周波信号の基本波で４分の１波長の電気長を有する伝送線路１０４，１０５を備えているため、サイズが大きくなってしまうという問題があった。

この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、不要な高調波の通過を抑圧することができるとともに、小型化を図ることができる高周波スイッチを得ることを目的（課題）とする。

この発明に係る高周波スイッチは、高周波信号を入出力する第１から第３の入出力端子と、一端が第１の入出力端子と接続され、他端が第３の入出力端子と接続されている第１の伝送線路と、一端が第２の入出力端子と接続され、他端が第３の入出力端子と接続されている第２の伝送線路と、一端が第１及び第２の伝送線路の他端と接続され、抑圧対象の高調波が高周波信号におけるｎ次（ｎは２以上の自然数）の高調波であれば、ｎ次の高調波で４分の１波長の電気長を有するオープンスタブと、第１の伝送線路の一端とグランド間を短絡の状態又は開放の状態に切り替える第１の切替手段と、第２の伝送線路の一端とグランド間を短絡の状態又は開放の状態に切り替える第２の切替手段とを備え、第１及び第２の伝送線路の電気長が、高周波信号の基本波で４分の１波長未満の長さであり、かつ、第１の切替手段又は第２の切替手段の一方が開放の状態、他方が短絡の状態に切り替えると、第１の伝送線路又は第２の伝送線路がオープンスタブと並列共振回路を形成する長さであるようにしたものである。

この発明によれば、抑圧対象の高調波が高周波信号におけるｎ次（ｎは２以上の自然数）の高調波であれば、オープンスタブの電気長がｎ次の高調波で４分の１波長の長さであり、第１及び第２の伝送線路の電気長が、高周波信号の基本波で４分の１波長未満の長さであり、かつ、第１の切替手段又は第２の切替手段の一方が開放の状態、他方が短絡の状態に切り替えると、第１の伝送線路又は第２の伝送線路がオープンスタブと並列共振回路を形成する長さであるように構成したので、不要なｎ次の高調波の通過を抑圧することができるとともに、小型化を図ることができる効果がある。

この発明の実施の形態１による高周波スイッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による高周波スイッチを示す構成図である。 抑圧対象の高調波が３次の高調波（周波数３ｆ_０）である場合の高周波スイッチを示す構成図である。 切替手段１５，１６がダイオード３１，３２で構成される場合の高周波スイッチを示す構成図である。 切替手段１５，１６がダイオード３１，３２で構成される場合の高周波スイッチを示す構成図である。 切替手段１５，１６がトランジスタ４１，４２で構成される場合の高周波スイッチを示す構成図である。 入出力端子１〜３に整合回路５１〜５３が接続されている場合の高周波スイッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による高周波スイッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による高周波スイッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による高周波スイッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による高周波スイッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による高周波スイッチを示す構成図である。 特許文献１に開示されている高周波スイッチを示す構成図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。

実施の形態１．
図１及び図２はこの発明の実施の形態１による高周波スイッチを示す構成図である。
図１は第１の入出力端子である入出力端子１から入力された高周波信号を第３の入出力端子である入出力端子３に出力する場合を示し、図２は第２の入出力端子である入出力端子２から入力された高周波信号を入出力端子３に出力する場合を示している。
伝送線路１１は一端が入出力端子１と接続され、他端が入出力端子３と接続されており、その高周波信号における基本波（周波数ｆ_０）で８分の１波長（以下、「λ／８」のように表記する）の電気長を有している第１の伝送線路である。
伝送線路１２は一端が入出力端子２と接続され、他端が入出力端子３及び伝送線路１１の他端と接続されており、その高周波信号における基本波（周波数ｆ_０）でλ／８の電気長を有している第２の伝送線路である。
以下、伝送線路１１と伝送線路１２の他端間の接続点を分岐点１３と称する。

この実施の形態１では、詳細は後述するが、伝送線路１１，１２の電気長が、基本波（周波数ｆ_０）でλ／４未満の長さであるとする条件（特許文献１に開示されている高周波スイッチより小型にするための条件）と、切替手段１５，１６のうち、一方の切替手段が短絡の状態、他方の切替手段が開放の状態に切り替えると、伝送線路１１又は伝送線路１２がオープンスタブ１４と並列共振回路を形成する長さであるとする条件とを満足させるために、伝送線路１１，１２の電気長を、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でλ／８の長さにしている。
この２つの条件は、抑圧対象の高調波が高周波信号におけるｎ次の高調波であれば、伝送線路１１，１２が、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）で４ｎ分の（ｎ−１）波長の電気長を有していれば満足する。
この実施の形態１では、抑圧対象の高調波が２次の高調波（周波数２ｆ_０）であるため、伝送線路１１，１２が、基本波（周波数ｆ_０）でλ／８（＝（２−１）／４×２）の電気長を有している。

オープンスタブ１４は一端が分岐点１３と接続されており、抑圧対象の高調波が高周波信号における２次の高調波（周波数２ｆ_０）であれば、２次の高調波で４分の１波長（以下、「λ／４」のように表記する）の電気長を有している。
切替手段１５は例えばスイッチなどから構成されており、伝送線路１１の一端とグランドとの間を短絡の状態（ＯＮ状態）又は開放の状態（ＯＦＦ状態）に切り替える第１の切替手段である。
切替手段１６は例えばスイッチなどから構成されており、伝送線路１２の一端とグランドとの間を短絡の状態（ＯＮ状態）又は開放の状態（ＯＦＦ状態）に切り替える第２の切替手段である。

次に動作について説明する。
入出力端子１から高周波信号が入力されるとき、図１に示すように、切替手段１５がＯＦＦ状態（開放）、切替手段１６がＯＮ状態（短絡）に切り替えると、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でλ／８の電気長を有する伝送線路１２の一端がグランドと接続される短絡状態になる。
このため、伝送線路１２は、基本波にとって等価的に誘導性となり、２次の高調波でλ／４の電気長を有するオープンスタブ１４は、基本波にとって等価的に容量性となる。
したがって、伝送線路１２とオープンスタブ１４の並列回路は、基本波で並列共振回路とみなすことができ、入出力端子３から入出力端子２側が見えなくなる。
このため、入出力端子１から入力された高周波信号は、入出力端子３から出力されるようになる。

以下、入出力端子３から入出力端子２側が見えなくなることについて、具体的に説明する。
まず、伝送線路１２のアドミッタンスをＹ_１２、オープンスタブ１４のアドミッタンスをＹ_１４とすると、伝送線路１２とオープンスタブ１４の並列回路のアドミッタンスＹ_ｉｎは、下記の式（３）のように表わされる。
ただし、下記の式（１）〜（３）におけるＹ_ｃは特性アドミッタンス、λ_１は基本波の波長、λ_２は２次の高調波の波長、ｌ_１２は伝送線路１２の線路長、ｌ_１４はオープンスタブ１４の線路長である。

伝送線路１２のアドミッタンスＹ_１２：

オープンスタブ１４のアドミッタンスＹ_１４：

並列回路のアドミッタンスＹ_ｉｎ：

式（３）より、伝送線路１２とオープンスタブ１４の並列回路は、下記の式（４）の共振条件を満足すれば、並列共振回路となり、入出力端子３から見て入出力端子２側が開放になる。

ここで、オープンスタブ１４の線路長ｌ_１４は、抑圧したい周波数の波長λによって決定されるものであり、この実施の形態１では、抑圧したい周波数が２次の高調波（周波数２ｆ_０）であるため、オープンスタブ１４の線路長ｌ_１４がλ_２／４になっている。
オープンスタブ１４の線路長ｌ_１４がλ_２／４であれば、式（４）の左辺第２項が１となり、また、伝送線路１２の線路長ｌ_１２がλ_１／８であるため、式（４）の左辺第１項が１となり、式（４）の共振条件を満足する。
このとき、入出力端子１側は、伝送線路１１のみが接続されているのと等価な状態になる。

一方、入出力端子２から高周波信号が入力されるとき、図２に示すように、切替手段１５がＯＮ状態（短絡）、切替手段１６がＯＦＦ状態（開放）に切り替えると、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でλ／８の電気長を有する伝送線路１１の一端がグランドと接続される短絡状態になる。
伝送線路１１とオープンスタブ１４の並列回路は、図１の場合と同様の理由で、基本波で並列共振回路とみなすことができ、入出力端子３から入出力端子１側が見えなくなる。
このとき、入出力端子２側は、伝送線路１２のみが接続されているのと等価な状態になる。
このため、入出力端子２から入力された高周波信号は、入出力端子３から出力されるようになる。
ここでは、入出力端子１又は入出力端子２から入力された高周波信号が、入出力端子３から出力される例を示しているが、入出力端子３から入力された高周波信号が、入出力端子１又は入出力端子２から出力されるようにしてもよい。

したがって、切替手段１５，切替手段１６のＯＮ状態（短絡）／ＯＦＦ状態（開放）を切り替えることで、伝送線路１１とオープンスタブ１４による並列共振回路と、伝送線路１２とオープンスタブ１４による並列共振回路とを切り替えることができるため、適宜、３つの入出力端子１〜３間での信号の伝送経路を切り替えることができる。
また、２次の高調波（周波数２ｆ_０）でλ／４の電気長を有するオープンスタブ１４は、分岐点１３において、２次の高調波を短絡するため、２次の高調波の通過を抑圧する効果がある。なお、オープンスタブ１４の抵抗成分は、非常に小さいため、その抑圧量は大きい。
上記の特許文献１に開示されている高周波スイッチでは、基本波（周波数ｆ_０）でλ／４の電気長を有している２本の伝送線路を備えているが、この実施の形態１の高周波スイッチが備えている伝送線路１１，１２の電気長は、基本波（周波数ｆ_０）でλ／８の長さであり、上記の特許文献１に開示されている高周波スイッチの伝送線路より長さが短くなっている。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、抑圧対象の高調波が２次の高調波（周波数２ｆ_０）であれば、オープンスタブ１４の電気長が、２次の高調波でλ／４の長さであり、伝送線路１１，１２の電気長が、基本波（周波数ｆ_０）でλ／４未満の長さであり、かつ、切替手段１５，１６のうち、一方の切替手段が短絡の状態、他方の切替手段が開放の状態に切り替えると、伝送線路１１又は伝送線路１２がオープンスタブ１４と並列共振回路を形成する長さであるように構成したので、不要な２次高調波の通過を抑圧することができるとともに、小型化を図ることができる効果を奏する。

この実施の形態１では、抑圧対象の高調波が２次の高調波（周波数２ｆ_０）である例を示したが（ｎ＝２の場合の例）、ｎは２以上の自然数であればよく、例えば、ｎ＝３、ｎ＝４やｎ＝５などであってもよい。
図３は抑圧対象の高調波が３次の高調波（周波数３ｆ_０）である場合の高周波スイッチの構成例を示している（ｎ＝３の場合の例）。
ｎ＝３の場合、上記の２つの条件を満足するため、図１及び図２の伝送線路１１，１２に相当する伝送線路２１，２２が、基本波（周波数ｆ_０）でλ／６（＝（３−１）／４×３）の電気長を有している。
また、図１及び図２のオープンスタブ１４に相当するオープンスタブ２３は、３次の高調波（周波数３ｆ_０）でλ／４の電気長を有している。

この場合も、切替手段１５，切替手段１６のＯＮ状態（短絡）／ＯＦＦ状態（開放）を図１及び図２の場合と同様に切り替えることで、３つの入出力端子１〜３間での信号の伝送経路を切り替えることができる。
また、３次の高調波（周波数３ｆ_０）でλ／４の電気長を有するオープンスタブ２３は、分岐点１３において３次の高調波を短絡するため、３次の高調波の通過を抑圧する効果が得られる。
また、伝送線路２１，２２の電気長が、基本波（周波数ｆ_０）でλ／６の長さであり、上記の特許文献１に開示されている高周波スイッチの伝送線路より長さが短くなっている。
したがって、この場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

この実施の形態１では、切替手段１５，１６がスイッチで構成されているものを示したが、ＯＮ状態（短絡）とＯＦＦ状態（開放）が切り替えられるものであればよく、スイッチで構成されるものに限るものではない。
したがって、図４に示すように、切替手段１５，１６がダイオード３１，３２で構成され、ダイオード３１，３２によってＯＮ状態（短絡）とＯＦＦ状態（開放）が切り替えられるようにしても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、図５に示すように、切替手段１５，１６の中に、キャパシタ３３，３４、高抵抗又は高リアクタンス等からなる高インピーダンス素子３５，３６及びバイアス端子３７，３８が実装されているようにしてもよい。
この場合、バイアス端子３７に印加する電圧の値と、バイアス端子３８に印加する電圧の値とが異なるようにすれば、一方の切替手段がＯＮ状態（短絡）で、他方の切替手段がＯＦＦ状態（開放）となる制御を簡単に実現することができる。

また、この実施の形態１では、切替手段１５，１６がスイッチで構成されているものを示したが、図６に示すように、切替手段１５，１６がトランジスタ４１，４２で構成され、トランジスタ４１，４２によってＯＮ状態（短絡）とＯＦＦ状態（開放）が切り替えられるようにしても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、図７に示すように、入出力端子１〜３に整合回路５１〜５３を接続するようにして、高周波信号が入出力端子１〜３を通過する際の整合をとるようにしてもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、高周波スイッチが、３個の入出力端子１〜３と、２個の伝送線路１１，１２（または伝送線路２１，２２）と、２個の切替手段１５，１６と、１個のオープンスタブ１４とを備えている例を示したが、高周波スイッチが、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の入出力端子と、（Ｍ−１）個の伝送線路と、（Ｍ−１）個の切替手段と、１個のオープンスタブ１４とを備えるものであってもよい。
この場合、（Ｍ−１）個の伝送線路の電気長が、高周波信号の基本波で４分の１波長未満の長さであり、かつ、（Ｍ−１）個の切替手段のうち、いずれか１つの切替手段だけが開放の状態に切り替えると、（Ｍ−１）個の伝送線路のうち、（Ｍ−２）個の伝送線路がオープンスタブ１４と並列共振回路を形成する長さである必要がある。
なお、上記実施の形態１は、Ｍ＝３の場合に対応しており、この実施の形態２では、一例として、Ｍ＝４の場合について説明する。

図８から図１０はこの発明の実施の形態２による高周波スイッチを示す構成図であり、図８において、図１及び図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図８は入出力端子１から入力された高周波信号を入出力端子３に出力する場合を示し、図９は入出力端子２から入力された高周波信号を入出力端子３に出力する場合を示している。また、図１０は入出力端子４から入力された高周波信号を入出力端子３に出力する場合を示している。

伝送線路６１は一端が入出力端子１と接続され、他端が分岐点１３と接続されており、高周波信号における基本波（周波数ｆ_０）でＬ_０の電気長を有している。
伝送線路６２は一端が入出力端子２と接続され、他端が分岐点１３と接続されており、高周波信号における基本波（周波数ｆ_０）でＬ_０の電気長を有している。
伝送線路６３は一端が入出力端子４と接続され、他端が分岐点１３と接続されており、高周波信号における基本波（周波数ｆ_０）でＬ_０の電気長を有している。

切替手段６４は例えばスイッチ、ダイオード又はトランジスタなどから構成されており、伝送線路６１の一端とグランドとの間を短絡の状態（ＯＮ状態）又は開放の状態（ＯＦＦ状態）に切り替える。
切替手段６５は例えばスイッチ、ダイオード又はトランジスタなどから構成されており、伝送線路６２の一端とグランドとの間を短絡の状態（ＯＮ状態）又は開放の状態（ＯＦＦ状態）に切り替える。
切替手段６６は例えばスイッチ、ダイオード又はトランジスタなどから構成されており、伝送線路６３の一端とグランドとの間を短絡の状態（ＯＮ状態）又は開放の状態（ＯＦＦ状態）に切り替える。

次に動作について説明する。
入出力端子１から高周波信号が入力されるとき、図８に示すように、切替手段６４がＯＦＦ状態（開放）、切替手段６５，６６がＯＮ状態（短絡）に切り替えると、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でＬ_０の電気長を有する伝送線路６２，６３の一端がグランドと接続される短絡状態になる。
このため、伝送線路６２，６３は、基本波にとって等価的に誘導性となり、２次の高調波でλ／４の電気長を有するオープンスタブ１４は、基本波にとって等価的に容量性となる。

伝送線路６２，６３とオープンスタブ１４の並列回路が、基本波で並列共振回路となる共振条件は、下記の式（５）の通りであり、この共振条件を満足すれば、入出力端子３から入出力端子２，４側が見えなくなる。

この実施の形態２では、オープンスタブ１４の線路長ｌ_１４がλ_２／４であるため、式（５）の左辺第２項が１となる。したがって、ｔａｎ（２πＬ_０／λ_１）が０．５になれば、式（５）の共振条件を満足する。つまり、伝送線路６１〜６３が有する電気長Ｌ_０が、基本波（周波数ｆ_０）で約０．０７３８λ_１であれば、式（５）の共振条件を満足する。このため、この実施の形態２では、伝送線路６１〜６３が有する電気長Ｌ_０が基本波（周波数ｆ_０）で約０．０７３８λ_１であるとする。
このとき、入出力端子１側は、伝送線路６１のみが接続されているのと等価な状態になる。
このため、入出力端子１から入力された高周波信号は、入出力端子３から出力されるようになる。

また、入出力端子２から高周波信号が入力されるとき、図９に示すように、切替手段６５がＯＦＦ状態（開放）、切替手段６４，６６がＯＮ状態（短絡）に切り替えると、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でＬ_０の電気長を有する伝送線路６１，６３の一端がグランドと接続される短絡状態になる。
伝送線路６１，６３とオープンスタブ１４の並列回路は、式（５）の共振条件を満足するため、基本波で並列共振回路とみなすことができ、入出力端子３から入出力端子１，４側が見えなくなる。
このとき、入出力端子２側は、伝送線路６２のみが接続されているのと等価な状態になる。
このため、入出力端子２から入力された高周波信号は、入出力端子３から出力されるようになる。

また、入出力端子４から高周波信号が入力されるとき、図１０に示すように、切替手段６６がＯＦＦ状態（開放）、切替手段６４，６５がＯＮ状態（短絡）に切り替えると、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でＬ_０の電気長を有する伝送線路６１，６２の一端がグランドと接続される短絡状態になる。
伝送線路６１，６２とオープンスタブ１４の並列回路は、式（５）の共振条件を満足するため、基本波で並列共振回路とみなすことができ、入出力端子３から入出力端子１，２側が見えなくなる。
このとき、入出力端子４側は、伝送線路６３のみが接続されているのと等価な状態になる。
このため、入出力端子４から入力された高周波信号は、入出力端子３から出力されるようになる。
ここでは、入出力端子１、入出力端子２又は入出力端子４から入力された高周波信号が、入出力端子３から出力される例を示しているが、入出力端子３から入力された高周波信号が、入出力端子１、入出力端子２又は入出力端子４から出力されるようにしてもよい。

したがって、切替手段６４〜６６のＯＮ状態（短絡）／ＯＦＦ状態（開放）を切り替えることで、４つの入出力端子１〜４間での信号の伝送経路を切り替えることができる。
また、２次の高調波（周波数２ｆ_０）でλ／４の電気長を有するオープンスタブ１４は、分岐点１３において、２次の高調波を短絡するため、２次の高調波の通過を抑圧する効果がある。なお、オープンスタブ１４の抵抗成分は、非常に小さいため、その抑圧量は大きい。
上記の特許文献１に開示されている高周波スイッチでは、基本波（周波数ｆ_０）でλ_１／４の電気長を有している２本の伝送線路を備えているが、この実施の形態２の高周波スイッチが備えている伝送線路６１〜６３の電気長が、基本波（周波数ｆ_０）で約０．０７３８λ_１の長さであり、上記の特許文献１に開示されている高周波スイッチの伝送線路より長さが短くなっている。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、抑圧対象の高調波が２次の高調波（周波数２ｆ_０）であれば、オープンスタブ１４の電気長が、２次の高調波でλ／４の長さであり、（Ｍ−１）個の伝送線路の電気長が、高周波信号の基本波で４分の１波長未満の長さであり、かつ、（Ｍ−１）個の切替手段のうち、いずれか１つの切替手段だけが開放の状態に切り替えると、（Ｍ−１）個の伝送線路のうち、（Ｍ−２）個の伝送線路がオープンスタブ１４と並列共振回路を形成する長さであるように構成したので、上記実施の形態１と同様に、不要な２次高調波の通過を抑圧することができるとともに、小型化を図ることができる効果を奏する。

この実施の形態２では、抑圧対象の高調波が２次の高調波（周波数２ｆ_０）である例を示したが（ｎ＝２の場合の例）、上記実施の形態１と同様に、ｎは２以上の自然数であればよく、例えば、ｎ＝３、ｎ＝４やｎ＝５などであってもよい。

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、１個のオープンスタブ（電気長が２次の高調波でλ／４の長さであるオープンスタブ１４、または、電気長が３次の高調波でλ／４の長さであるオープンスタブ２３）が実装されている例を示したが、複数個のオープンスタブが実装されているようにしてもよい。

図１１及び図１２はこの発明の実施の形態３による高周波スイッチを示す構成図であり、図１１及び図１２において、図１及び図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１１は入出力端子１から入力された高周波信号を入出力端子３に出力する場合を示し、図１２は入出力端子２から入力された高周波信号を入出力端子３に出力する場合を示している。
図１１及び図１２の例では、電気長が２次の高調波でλ／４の長さであるオープンスタブ１４と、電気長が３次の高調波でλ／４の長さであるオープンスタブ２３とを実装している。

伝送線路７１は一端が入出力端子１と接続され、他端が分岐点１３と接続されており、高周波信号における基本波（周波数ｆ_０）でＬ_１の電気長を有している第１の伝送線路である。
伝送線路７２は一端が入出力端子２と接続され、他端が分岐点１３と接続されており、高周波信号における基本波（周波数ｆ_０）でＬ_１の電気長を有している第２の伝送線路である。

次に動作について説明する。
入出力端子１から高周波信号が入力されるとき、図１１に示すように、切替手段１５がＯＦＦ状態（開放）、切替手段１６がＯＮ状態（短絡）に切り替えると、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でＬ_１の電気長を有する伝送線路７２の一端がグランドと接続される短絡状態になる。
このため、伝送線路７２は、基本波にとって等価的に誘導性となり、２次の高調波でλ／４の電気長を有するオープンスタブ１４及び３次の高調波でλ／４の電気長を有するオープンスタブ２３は、基本波にとって等価的に容量性となる。

伝送線路７２とオープンスタブ１４，２３の並列回路が、基本波で並列共振回路となる共振条件は、下記の式（６）の通りであり、この共振条件を満足すれば、入出力端子３から入出力端子２側が見えなくなる。

この実施の形態３では、オープンスタブ１４の線路長ｌ_１４がλ_２／４であるため、式（６）の左辺第２項が１となる。また、オープンスタブ２３の線路長ｌ_２３がλ_３／４であるため、式（６）の左辺第３項が１／√３となる。
したがって、ｔａｎ（２πＬ_１／λ_１）が１＋１／√３になれば、式（６）の共振条件を満足する。つまり、伝送線路７１，７２が有する電気長Ｌ_１が、基本波（周波数ｆ_０）で約０．１６０１λ_１であれば、式（６）の共振条件を満足する。このため、この実施の形態３では、伝送線路７１，７２が有する電気長Ｌ_１が基本波（周波数ｆ_０）で約０．１６０１λ_１であるとする。
このとき、入出力端子１側は、伝送線路７１のみが接続されているのと等価な状態になる。
このため、入出力端子１から入力された高周波信号は、入出力端子３から出力されるようになる。

一方、入出力端子２から高周波信号が入力されるとき、図１２に示すように、切替手段１６がＯＦＦ状態（開放）、切替手段１５がＯＮ状態（短絡）に切り替えると、高周波信号の基本波（周波数ｆ_０）でＬ_１の電気長を有する伝送線路７１の一端がグランドと接続される短絡状態になる。
伝送線路７１とオープンスタブ１４，２３の並列回路は、式（６）の共振条件を満足するため、基本波で並列共振回路とみなすことができ、入出力端子３から入出力端子１側が見えなくなる。
このとき、入出力端子２側は、伝送線路７２のみが接続されているのと等価な状態になる。
このため、入出力端子２から入力された高周波信号は、入出力端子３から出力されるようになる。
ここでは、入出力端子１又は入出力端子２から入力された高周波信号が、入出力端子３から出力される例を示しているが、入出力端子３から入力された高周波信号が、入出力端子１又は入出力端子２から出力されるようにしてもよい。

したがって、切替手段１５，１６のＯＮ状態（短絡）／ＯＦＦ状態（開放）を切り替えることで、３つの入出力端子１〜３間での信号の伝送経路を切り替えることができる。
また、２次の高調波（周波数２ｆ_０）でλ／４の電気長を有するオープンスタブ１４は、分岐点１３において、２次の高調波を短絡し、３次の高調波（周波数３ｆ_０）でλ／４の電気長を有するオープンスタブ２３は、分岐点１３において、３次の高調波を短絡するため、２次の高調波と３次の高調波の通過を抑圧する効果がある。
また、上記の特許文献１に開示されている高周波スイッチでは、基本波（周波数ｆ_０）でλ_１／４の電気長を有している２本の伝送線路を備えているが、この実施の形態３の高周波スイッチが備えている伝送線路７１，７２の電気長が、基本波（周波数ｆ_０）で約０．１６０１λ_１の長さであり、上記の特許文献１に開示されている高周波スイッチの伝送線路より長さが短くなっている。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、各々の抑圧対象の高調波で４分の１波長の電気長を有している複数のオープンスタブを備えるように構成したので、上記実施の形態１，２と同様の効果を奏する他に、複数の不要な高調波の通過を抑圧することができる効果を奏する。

上記実施の形態１〜３では、伝送線路とオープンスタブの具体例を示していないが、伝送線路とオープンスタブは、例えば、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、コプレナー線路、導波管などの高周波を伝搬するものが該当し、これらを組み合わせたものであってもよい。
また、伝送線路及びオープンスタブの特性インピーダンスを調整することや、線路形状をステップ型として小型化することなどは設計事項であり、本発明に含まれる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 入出力端子（第１の入出力端子）、２ 入出力端子（第２の入出力端子）、３ 入出力端子（入出力端子）、１１ 伝送線路（第１の伝送線路）、１２ 伝送線路（第２の伝送線路）、１３ 分岐点、１４ オープンスタブ、１５ 切替手段（第１の切替手段）、１６ 切替手段（第２の切替手段）、２１ 伝送線路（第１の伝送線路）、２２ 伝送線路（第２の伝送線路）、２３ オープンスタブ、３１，３２ ダイオード、３３，３４ キャパシタ、３５，３６ 高インピーダンス素子、３７，３８ バイアス端子、４１，４２ トランジスタ、５１〜５３ 整合回路、６１〜６３ 伝送線路、６４〜６６ 切替手段、７１ 伝送線路（第１の伝送線路）、７２ 伝送線路（第２の伝送線路）、１０１〜１０３ 入出力端子、１０４，１０５ 伝送線路、１０６，１０７ ダイオード、１０８ 分岐点。

Claims (6)

1. 高周波信号を入出力する第１から第３の入出力端子と、
   一端が前記第１の入出力端子と接続され、他端が前記第３の入出力端子と接続されている第１の伝送線路と、
   一端が前記第２の入出力端子と接続され、他端が前記第３の入出力端子と接続されている第２の伝送線路と、
   一端が前記第１及び第２の伝送線路の他端と接続され、抑圧対象の高調波が前記高周波信号におけるｎ次（ｎは２以上の自然数）の高調波であれば、前記ｎ次の高調波で４分の１波長の電気長を有するオープンスタブと、
   前記第１の伝送線路の一端とグランド間を短絡の状態又は開放の状態に切り替える第１の切替手段と、
   前記第２の伝送線路の一端と前記グランド間を短絡の状態又は開放の状態に切り替える第２の切替手段とを備え、
   前記第１及び第２の伝送線路の電気長が、前記高周波信号の基本波で４分の１波長未満の長さであり、かつ、前記第１の切替手段又は前記第２の切替手段の一方が開放の状態、他方が短絡の状態に切り替えると、前記第１の伝送線路又は前記第２の伝送線路が前記オープンスタブと並列共振回路を形成する長さであることを特徴とする高周波スイッチ。
2. 前記第１及び第２の伝送線路は、前記基本波で４ｎ分の（ｎ−１）波長の電気長を有していることを特徴とする請求項１記載の高周波スイッチ。
3. 前記第１及び第２の切替手段はダイオードで構成されており、前記ダイオードによって短絡の状態又は開放の状態が切り替えられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波スイッチ。
4. 前記第１及び第２の切替手段はトランジスタで構成されており、前記トランジスタによって短絡の状態又は開放の状態が切り替えられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波スイッチ。
5. 高周波信号を入出力するＭ個（Ｍは３以上の自然数）の入出力端子と、
   一端が前記Ｍ個の入出力端子の中のいずれか１つの入出力端子と接続されている（Ｍ−１）個の伝送線路と、
   一端が前記（Ｍ−１）個の伝送線路の他端が互いに接続されている分岐点と接続され、抑圧対象の高調波が前記高周波信号におけるｎ次（ｎは２以上の自然数）の高調波であれば、前記ｎ次の高調波で４分の１波長の電気長を有するオープンスタブと、
   前記（Ｍ−１）個の伝送線路の中のいずれか１つの伝送線路の一端とグランド間を短絡の状態又は開放の状態に切り替える（Ｍ−１）個の切替手段とを備え、
   前記Ｍ個の入出力端子のうち、前記伝送線路の一端と接続されていない入出力端子は前記分岐点と接続されており、
   前記（Ｍ−１）個の伝送線路の電気長が、前記高周波信号の基本波で４分の１波長未満の長さであり、かつ、前記（Ｍ−１）個の切替手段のうち、いずれか１つの切替手段が開放の状態に切り替えると、前記（Ｍ−１）個の伝送線路のうち、（Ｍ−２）個の伝送線路が前記オープンスタブと並列共振回路を形成する長さであることを特徴とする高周波スイッチ。
6. 抑圧対象の高調波が複数ある場合、前記抑圧対象の高調波の数分の前記オープンスタブが備えられ、
   前記抑圧対象の高調波の数分のオープンスタブは、各々の抑圧対象の高調波で４分の１波長の電気長を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の高周波スイッチ。

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