JP2874497B2 - 高周波スイッチ - Google Patents

高周波スイッチ

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JP2874497B2
JP2874497B2 JP4358138A JP35813892A JP2874497B2 JP 2874497 B2 JP2874497 B2 JP 2874497B2 JP 4358138 A JP4358138 A JP 4358138A JP 35813892 A JP35813892 A JP 35813892A JP 2874497 B2 JP2874497 B2 JP 2874497B2
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capacitance
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堂 義 一 児
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高周波スイッチに関
し、特にたとえば、デジタル携帯電話などの高周波回路
において信号の経路の切り換えを行うための高周波スイ
ッチに関する。
【0002】
【従来の技術】高周波スイッチは、図4に示すように、
デジタル携帯電話などにおいて、送信回路TXとアンテ
ナANTとの接続および受信回路RXとアンテナANT
との接続を切り換えるために用いられる。高周波スイッ
チ1は、図5に示すように、アンテナANT,送信回路
TXおよび受信回路RXに接続される。送信回路TXに
は、コンデンサ2aを介して第1のダイオード3のアノ
ードが接続される。第1のダイオード3のアノードは、
第1のストリップライン4およびコンデンサ2bの直列
回路を介して接地される。さらに、第1のストリップラ
イン4とコンデンサ2bとの中間点には、抵抗5を介し
て、コントロール端子6が接続される。コントロール端
子6には、高周波スイッチ1の切り換えを行うためのコ
ントロール回路が接続される。また、第1のダイオード
3のカソードは、コンデンサ2cを介して、アンテナA
NTに接続される。
【0003】アンテナANTに接続されたコンデンサ2
cには、さらに第2のストリップライン7とコンデンサ
2dとの直列回路を介して、受信回路RXが接続され
る。また、第2のストリップライン7とコンデンサ2d
との中間点には、第2のダイオード8のアノードが接続
される。そして、第2のダイオード8のカソードは接地
される。
【0004】この高周波スイッチ1を用いて送信する場
合、コントロール端子6に正の電圧が与えられる。この
電圧によって、第1のダイオード3および第2のダイオ
ード8がONとなる。このとき、コンデンサ2a,2
b,2c,2dによって直流分がカットされ、ダイオー
ド3,8を含む回路にのみコントロール端子6に加えら
れた電圧が印加されるようにしている。ダイオード3,
8がONとなることにより、送信回路TXからの信号が
アンテナANTに送られ、信号がアンテナANTから送
信される。なお、送信回路TXの送信信号は、第2のス
トリップライン7が第2のダイオード8により接地され
ることよって共振してそのインピーダンスが無限大とな
るため、受信回路RXには伝達されない。また、受信時
には、コントロール端子6に電圧を印加しないことによ
って、第1のダイオード3および第2のダイオード8は
OFFとなる。そのため、受信信号は受信回路RXに伝
達され、送信回路TX側には伝達されない。このよう
に、コントロール端子6に印加される電圧をコントロー
ルすることによって、送受信を切り換えることができ
る。
【0005】ところが、ダイオードがON時には、完全
に導通状態にならず、インダクタンス分が存在する。ま
た、ダイオードがOFF時には、キャパシタンス分が存
在する。これらのインダクタンス分やキャパシタンス分
の影響を除去するために、図6のような高周波スイッチ
が用いられる。この高周波スイッチ1では、第1のダイ
オード3に並列にインダクタ9と直流分をカットするた
めのコンデンサ10とが接続されている。そして、第1
のダイオード3のキャパシタンス分とインダクタ9とで
並列共振回路が形成され、受信時における送信回路RX
とアンテナANTとの間のアイソレーションを確保して
いる。
【0006】また、第2のダイオード8に直列にコンデ
ンサ11が接続され、第2のダイオード8のインダクタ
ンス分とコンデンサ11とで直列共振回路が形成され
る。この直列共振回路によって、アンテナANTと第2
のストリップライン7との接続点Aから受信回路RX側
をみたときのインピーダンスを無限大にできる。したが
って、受信回路RX側に漏れた送信信号が、確実に接地
される。なお、この高周波スイッチ1では、第1のダイ
オード3に並列に抵抗12が接続され、第2のダイオー
ド8に並列に抵抗13が接続される。この抵抗13は、
別の抵抗14を介して、第2のコントロール端子15に
接続される。第2のコントロール端子15に正の電圧を
加えると、抵抗12,13などで分圧されてダイオード
3,8に逆バイアス電圧が印加され、これらのダイオー
ド3,8を確実にOFFにすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイオ
ードのインダクタンス分やキャパシタンス分には、個々
のダイオードでばらつきがある。そのため、インダクタ
やコンデンサなどと共振回路を形成しても、ダイオード
のばらつきのために安定した性能を有する高周波スイッ
チを作製することが困難である。特に、ダイオードのキ
ャパシタンス分のばらつきが、高周波スイッチの性能に
大きく影響する。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、特
にダイオードのキャパシタンス分のばらつきによる影響
を低減した高周波スイッチを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、送信回路,
受信回路およびアンテナに接続され、送信回路とアンテ
ナとの接続および受信回路とアンテナとの接続を切り換
えるための高周波スイッチであって、送信回路側にアノ
ードが接続されアンテナ側にカソードが接続される第1
のダイオードと、アンテナと受信回路との間に接続され
るストリップラインと、受信回路側にアノードが接続さ
れアース側にカソードが接続される第2のダイオード
と、第1のダイオードに並列に接続されるインダクタと
コンデンサとの直列回路と、第1のダイオードおよびイ
ンダクタとコンデンサとの直列回路に並列に接続され
第1のダイオードのキャパシタンス含む合成キャパシタ
ンスを大きくして第1のダイオードのキャパシタンスの
ばらつきを抑えるための別のコンデンサ素子を含む、高
周波スイッチである。
【0010】
【作用】第1のダイオードと別のコンデンサ素子とイン
ダクタとを並列に接続することにより、並列共振回路が
形成される。第1のダイオードに並列にコンデンサを接
続することにより、共振回路の合成キャパシタンスが大
きくなる。したがって、全キャパシタンスに対する第1
のダイオードのキャパシタンス分のばらつきの割合が、
コンデンサが接続されていない場合に比べて小さくな
る。
【0011】
【発明の効果】この発明によれば、第1のダイオードと
別のコンデンサ素子とインダクタとを並列に接続するこ
とにより、並列共振回路が形成されるため、受信時に送
信回路とアンテナとの間のアイソレーションを十分にと
ることができる。したがって、アンテナと受信回路との
間の挿入損失を小さくすることができる。このとき、全
キャパシタンスに対する第1のダイオードのキャパシタ
ンス分のばらつきの割合が小さいため、並列共振回路の
共振周波数の変動などの影響が小さい。そのため、安定
した性能の高周波スイッチを得ることができる。
【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0013】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す回路図であ
る。この高周波スイッチ20は、デジタル携帯電話など
の送受信の切り換えのために使用される。したがって、
高周波スイッチ20は、アンテナANT,送信回路TX
および受信回路RXに接続される。送信回路TXは、コ
ンデンサ22を介して、第1のダイオード24のアノー
ドに接続される。また、第1のダイオード24のアノー
ドは、チョークコイルとして働く第1のストリップライ
ン26およびコンデンサ28を介して接地される。さら
に、第1のストリップライン26とコンデンサ28との
中間点は、抵抗30を介して第1のコントロール端子3
2に接続される。第1のダイオード24のカソードは、
コンデンサ34を介してアンテナANTに接続される。
また、第1のダイオード24に並列に、インダクタ36
とコンデンサ38との直列回路が接続される。さらに、
第1のダイオード24に並列に、別のコンデンサ素子
0および抵抗42が接続される。なお、図1の回路例の
第1のストリップライン26とコンデンサ28に代え
て、抵抗を接続するようにしても同様の結果が得られ
る。
【0014】また、アンテナANTには、第2のストリ
ップライン44が接続される。第2のストリップライン
44は、コンデンサ46を介して、受信回路RXに接続
される。また、第2のストリップライン44とコンデン
サ46との中間点は、第2のダイオード48とコンデン
サ50との直列回路を介して接地される。さらに、第2
のダイオード48に並列に、抵抗52が接続される。こ
の抵抗52は、別の抵抗54を介して、第2のコントロ
ール端子56に接続される。
【0015】この高周波スイッチ20を用いて送信を行
う場合、第1のコントロール端子32に正の電圧が印加
される。第1のコントロール端子32に加えられた電圧
は、第1のダイオード24および第2のダイオード48
に順方向のバイアス電圧として印加され、これらのダイ
オード24,48がON状態となる。したがって、送信
回路TXからの送信信号は、アンテナANTから送信さ
れるとともに、第2のストリップライン44が第2のダ
イオード48により接地されて共振してそのインピーダ
ンスが無限大となるため、受信回路RX側には伝達され
ない。
【0016】送信時においては、第1のダイオード24
および第2のダイオード48がONとなるが、これらの
ダイオードにはインダクタンス分が存在する。このよう
なインダクタンス分が存在すると、アンテナANTと第
2のストリップライン44との接続点Aからみた受信回
路RX側をみたときのインピーダンスが無限大とならな
い。このようなインダクタンス分による影響を除去する
ために、第2のダイオード48のインダクタンス分とコ
ンデンサ50とで、直列共振回路が形成される。したが
って、コンデンサ50のキャパシタンスCは、第2のダ
イオード48のインダクタンス分をLD ,使用周波数を
fとすると、次式で表される。 C=1/{(2πf)2 ・LD
【0017】コンデンサ50のキャパシタンスCを上式
の条件に設定することによって、第2のダイオード48
がON時に、直列共振回路が形成され、アンテナANT
と第2のストリップライン44との接続点Aから受信回
路RX側をみたときのインピーダンスを無限大にでき
る。したがって、送信回路TXからの信号は受信回路R
Xに伝達されず、送信回路TXとアンテナANTとの間
の挿入損失を小さくすることができる。さらに、アンテ
ナANTと受信回路RXとの間において、良好なアイソ
レーションを得ることができる。なお、第1のコントロ
ール端子32に電圧を加えると、電流はコンデンサ2
2,28,34,46,50でカットされて、第1のダ
イオード24および第2のダイオード48を含む回路に
のみ流れることになって、他の部分に影響を及ぼさな
い。
【0018】また、この高周波スイッチ20を用いて受
信を行う場合、第1のコントロール端子32の電圧印加
が停止されるとともに、第2のコントロール端子56に
正の電圧が加えられる。第2のコントロール端子56に
加えられた電圧は、抵抗42,52などで分圧され、ダ
イオード24,48に逆方向のバイアス電圧として印加
される。それによって、第1のダイオード24および第
2のダイオード48は確実にOFFとなり、受信信号が
受信回路RXに伝達される。このとき、ダイオードには
キャパシタンス分が存在するため、受信信号が送信回路
TX側に漏れる場合がある。このような受信信号の漏れ
を防ぐために、図2に示すように、第1のダイオード2
4のキャパシタンス分とインダクタ36とコンデンサ
40とで、並列共振回路が形成される。したがって、
インダクタ36のインダクタンスLは、第1のダイオー
ド24とコンデンサ素子40との合成キャパシタンスを
C,使用周波数をfとすると、次式で表される。 L=1/{(2πf)2 ・C}
【0019】インダクタ36のインダクタンスLを上式
の条件に設定することによって、送信回路TXとアンテ
ナANTとの間のアイソレーションを良好にすることが
できる。したがって、受信信号は送信回路TX側に漏れ
ず、アンテナANTと受信回路RXとの間の挿入損失を
小さくすることができる。なお、インダクタ36のかわ
りに、高インピーダンスの伝送線路を使用しても、同様
の効果を得ることができる。この実施例では、第1およ
び第2のコントロール端子に電圧を加えたときに、イン
ダクタ36を介して電流が流れることを防ぐために、イ
ンダクタ36に直列にコンデンサ38が接続されてい
る。このコンデンサ38を接続する場合、そのキャパシ
タンスに応じて必要により上式が補正されることはいう
までもない。
【0020】ダイオードのインダクタンス分およびキャ
パシタンス分には、個々のダイオードでばらつきがあ
る。特に、キャパシタンス分のばらつきによって、イン
ダクタ36とで形成される並列共振回路の共振周波数が
変化するなどの不都合がおこる。しかしながら、この発
明の高周波スイッチ20では、第1のダイオード24と
コンデンサ素子40とが並列接続されているため、その
合成キャパシタンスは大きくなる。たとえば、コンデン
素子のキャパシタンスをC1,第1のダイオード24
のキャパシタンスをCD とすると、その合成キャパシタ
ンスCは、C=C1+CD となる。第1のダイオード2
4のキャパシタンス分のばらつきをCDSとすると、全キ
ャパシタンスに対するばらつきは、CDS/(C1+
D )となる。コンデンサ素子40が接続されていない
場合、全キャパシタンスに対するばらつきの割合は、C
DS/CD であるから、コンデンサ素子40を接続したほ
うがキャパシタンスのばらつきの影響を小さくすること
ができる。したがって、この発明の高周波スイッチ20
では、安定した性能を得ることができる。
【0021】この高周波スイッチ20は、図3に示すよ
うに、積層型のチップ部品とすることができる。この場
合、多くの受動素子は内蔵されるが、チップ部品の上面
には、第1のダイオード24や第2のダイオード48な
どが取り付けられる。また、並列共振回路を形成するコ
ンデンサ素子40や直列共振回路を形成するコンデンサ
50などは、チップ部品の誘電体層をはさんで電極を形
成することにより構成することができる。したがって、
コンデンサ素子40やコンデンサ50を構成する電極を
トリミングすることによって、最適なキャパシタンスを
得ることができる。このようなトリミングは、ダイオー
ドのキャパシタンスや高周波スイッチの特性を測定し
て、レーザーまたはサンドブラストなどにより、表面側
の電極を削ることにより行われる。
【0022】なお、図3に示す高周波スイッチでは、ト
リミングする電極をチップ部品の表面に形成したが、チ
ップ部品の内部において、削ることが可能な程度の表層
近傍に形成することも可能である。
【0023】このように、ダイオードのばらつきの影響
を低減することによって、トリミングの必要性を減ら
し、安価で、特性の安定した高周波スイッチを得ること
ができる。また、ダイオードの特性ばらつきを補正する
ためのトリミングパターンを形成すれば、さらに特性の
安定した高周波スイッチを得ることができる。さらに、
高周波で安定した特性が要求される高周波スイッチを表
面実装タイプの部品とすることができ、携帯電話などの
小型化、信頼性向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示す高周波スイッチの要部を示す回路図
である。
【図3】図1に示す高周波スイッチをチップ部品にした
状態を示す平面図である。
【図4】高周波スイッチの働きを示す概念図である。
【図5】この発明の背景となる従来の高周波スイッチの
一例を示す回路図である。
【図6】この発明の背景となる従来の高周波スイッチの
他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
20 高周波スイッチ 24 第1のダイオード 26 第1のストリップライン 32 第1のコントロール端子 36 インダクタ 40 コンデンサ素子 44 第2のストリップライン 48 第2のダイオード TX 送信回路 RX 受信回路 ANT アンテナ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信回路,受信回路およびアンテナに接
    続され、前記送信回路と前記アンテナとの接続および前
    記受信回路と前記アンテナとの接続を切り換えるための
    高周波スイッチであって、 前記送信回路側にアノードが接続され前記アンテナ側に
    カソードが接続される第1のダイオード、 前記アンテナと前記受信回路との間に接続されるストリ
    ップライン、 前記受信回路側にアノードが接続されアース側にカソー
    ドが接続される第2のダイオード、 前記第1のダイオードに並列に接続されるインダクタと
    コンデンサとの直列回路、および 前記第1のダイオードおよび前記インダクタと前記コン
    デンサとの直列回路に並列に接続され、前記第1のダイ
    オードのキャパシタンスを含む合成キャパシタンスを大
    きくして前記第1のダイオードのキャパシタンスのばら
    つきを抑えるための別のコンデンサ素子を含む、高周波
    スイッチ。
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