JP3139351B2 - 高周波スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話機
などの高周波回路において信号経路を切り換えるための
高周波スイッチに関し、特に、４つのポートを有し、か
つ分布定数線路を利用した高周波スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話においては、２本のアンテナ、
あるいは、１本のアンテナ及び１つの外部接続端子を、
送信部及び受信部で共用することがある。このような構
成では、例えば、図７に示すスイッチ回路が従来より用
いられている。

【０００３】スイッチ回路５１は、３ポートのスイッチ
５２、５３を接続した構成を有する。スイッチ５２は、
第１のポートＰ２１、第２のポートＰ２２及び第３のポ
ートＰ２３を有する。同様に、スイッチ５３は、第１〜
第３のポートＰ３１、Ｐ３２及びＰ３３を有する。スイ
ッチ５２の第２のポートＰ２２には、アンテナＡＮＴが
接続され、第３のポートＰ２３は、外部接続端子ＥＸＴ
とされている。なお、外部接続端子として使用する例と
しては、スイッチ回路５１が内蔵された携帯電話機の受
信部の電気的特性を測定する際に、外部接続端子から所
定の信号を入力する場合などが挙げられる。また、第３
のポートＰ２３には、第２のアンテナが接続されること
もある。すなわち、車載用携帯電話などにおいては、第
２のアンテナとして車両に装備されたアンテナを接続し
て使用することも可能である。

【０００４】スイッチ５２においては、第１のポートＰ
２１が、上記第２のポートＰ２２または第３のポートＰ
２３に対して切り換えられるように構成されている。第
１のポートＰ２１は、スイッチ５３の第１のポートＰ３
１に接続されている。

【０００５】スイッチ５３の第１のポートＰ３１は、第
２のポートＰ３２と、第３のポートＰ３３との間で接続
が切り換えられるように構成されている。第２のポート
Ｐ３２は、送信部Ｔｘに接続され、第３のポートＰ３３
は、受信部Ｒｘに接続される。

【０００６】上記スイッチ回路５１を用いることによ
り、アンテナＡＮＴ及び外部接続端子ＥＸＴのいずれか
を、送信部Ｔｘまたは受信部Ｒｘに接続した状態を実現
することができる。

【０００７】ところで、上記３ポート型スイッチ５２、
５３を構成するための部品としては、図８に示すダイオ
ードを用いた高周波スイッチ６１が知られている。高周
波スイッチ６１は、上記第１〜第３のポートＰ２１〜Ｐ
２３、Ｐ３１〜Ｐ３３に相当する第１〜第３のポートＰ
６１〜Ｐ６３を有する。第１のポートＰ６１は、コンデ
ンサ６４を介してダイオード６５ａのカソードに接続さ
れている。ダイオード６５ａのアノードは、コンデンサ
６６ａを介して第２のポートＰ６２に接続されている。
また、ダイオード６５ａのアノードとコンデンサ６６ａ
の接続点には、分布定数線路６７ａの一端が電気的に接
続されている。分布定数線路６７ａは、高周波スイッチ
６１に流れる高周波信号の波長をλとしたときに、λ／
４以下の長さを有するストリップライン、マイクロスト
リップライン、コプレーナガイドライン、またはハイイ
ンピーダンス伝送線路等で構成されている。分布定数線
路６７ａの他端は、コンデンサ６８ａを介して接地電位
に接続されている。また、分布定数線路６７ａと、コン
デンサ６８ａとの間の接続点に抵抗６９ａの一端が接続
されており、抵抗６９ａの他端が制御電圧端子Ｖｃ１に
接続されている。また、第１のポートＰ６１は、コンデ
ンサ６４を介して、分布定数線路６７ａと同様に構成さ
れた分布定数線路７１の一端に接続されている。分布定
数線路７１の他端は接地電位に接続されている。

【０００８】さらに、第１のポートＰ６１には、コンデ
ンサ６４を介してダイオード６５ｂのカソードが接続さ
れている。ダイオード６５ｂのアノードは、コンデンサ
６６ｂを介して第３のポートＰ６３に接続されている。
また、ダイオード６５ａ側と同様に、ダイオード６５ｂ
のアノードにも、分布定数線路６７ｂ及びコンデンサ６
８ｂからなる直列回路が接地電位との間に接続されてい
る。また、分布定数線路６７ｂと、コンデンサ６８ｂと
の間の接続点に抵抗６９ｂの一端が接続されており、抵
抗６９ｂの他端が制御電圧端子Ｖｃ２に接続されてい
る。

【０００９】高周波スイッチ６１では、制御電圧端子Ｖ
ｃ１と、制御電圧端子Ｖｃ２とに、異なる制御電圧を印
加することにより、第１のポートＰ６１を、第２のポー
トＰ６２に接続した状態、あるいは第３のポートＰ６３
に接続した状態を実現することができる。例えば、制御
電圧端子Ｖｃ１に正の制御電圧が印加され、制御電圧端
子Ｖｃ２に負の制御電圧が印加されると、ダイオード６
５ａに対しては順方向のバイアス電圧が印加され、ダイ
オード６５ｂに対しては逆方向のバイアス電圧が印加さ
れることになる。すなわち、コンデンサ６６ａ、６８
ａ、６４、６６ｂ、６８ｂが直流の流れる部分を制限す
るため、制御電圧端子Ｖｃ１から与えられる制御電流
は、カットされ分布定数線路６７ａ、ダイオード６５ａ
及び分布定数線路７１を含む回路部分に流れ、ダイオー
ド６５ａがオン状態とされる。一方、ダイオード６５ｂ
側においては、ダイオード６５ｂに逆方向のバイアス電
圧が印加されることになり、ダイオード６５ｂがオフ状
態とされる。

【００１０】また、第２のポートＰ６２から供給される
高周波信号については、分布定数線路６７ａが上記のよ
うに構成されているため、分布定数線路６７ａの一端を
高周波的に接地電位にすることができ、λ／４のインピ
ーダンス反転により、ダイオード６５ａのアノードとコ
ンデンサ６６ａの接続点から見た分布定数線路６７ａ及
びコンデンサ６８ａからなる直列回路のインピーダンス
が無限大となる。そのため、第２のポートＰ６２から供
給された高周波信号は、第１のポートＰ６１に流れる。

【００１１】一方、制御電圧端子Ｖｃ１に負の制御電圧
が印加され、制御電圧端子Ｖｃ２に正の制御電圧が印加
されると、上記とは逆にダイオード６５ａに対しては逆
方向のバイアス電圧が印加され、ダイオード６５ｂに対
しては順方向のバイアス電圧が印加されることになる。
すなわち、ダイオード６５ａがオフ状態とされ、ダイオ
ード６５ｂがオン状態とされる。従って、第２のポート
Ｐ６２と第１のポートＰ６１との間には信号が流れず、
第１のポートＰ６１と第３のポートＰ６３との間に信号
が流れることになる。この場合においても、ダイオード
６５ｂのアノードとコンデンサ６６ｂの接続点からみた
分布定数線路６７ｂ及びコンデンサ６８ｂからなる直列
回路のインピーダンスが無限大となるため、高周波信号
は分布定数線路６７ｂ側に流れない。

【００１２】分布定数線路６７ａ、６７ｂは、制御電流
をダイオード６５ａ、６５ｂに流すための電流経路を構
成するとともに、高周波信号に対しては、ダイオード６
５ａのアノードとコンデンサ６６ａの接続点、及びダイ
オード６５ｂのアノードとコンデンサ６６ｂの接続点か
ら見た分布定数線路６７ａ、６７ｂ側のインピーダンス
を高め、挿入損失及び反射損失を低減する機能を果た
す。

【００１３】上記のように、高周波スイッチ６１では、
制御電圧端子Ｖｃ１、Ｖｃ２に、正及び負の制御電圧を
印加することにより、第１のポートＰ６１を、第２のポ
ートＰ６２または第３のポートＰ６３に切り換えた状態
を実現することができる。

【００１４】また、図７に示したスイッチ回路５１は、
上記高周波スイッチ６１を、スイッチ５２、５３として
使用することにより構成されている。すなわち、３ポー
ト高周波スイッチを２個使用し、互いの第１のポートを
相互に接続することにより構成されていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】スイッチ回路５１は、
上記のように、２個の高周波スイッチ５２、５３を接続
することにより構成されているため、高周波信号が２つ
のスイッチを通過することになる。例えば、送信部Ｔｘ
から与えられた送信出力は、アンテナＡＮＴに与えられ
るまでに、２個のスイッチ５３、５２を通過する。同様
に、アンテナＡＮＴから入力された高周波信号は、スイ
ッチ５２、５３を通過して受信部Ｒｘに与えられる。そ
のため、挿入損失が大きくならざるを得ないため、送信
に際しては、送信出力を増大させる必要があり、かつ受
信に際しては、利得の低下を招くという問題があった。

【００１６】また、上記スイッチ回路５１では、高周波
スイッチ６１を用いてスイッチ５２、５３が構成されて
いるため、各スイッチ５２、５３において２つの制御電
圧端子に制御電圧を印加しなければならず、各スイッチ
５２、５３において２つの制御電圧供給用電源を必要と
していた。その結果、電源用の複雑な配線パターンを回
路基板上に形成しなければならなかった。

【００１７】本発明の目的は、このような問題点を解消
するためになされたものであり、挿入損失が小さく、構
成部品点数を低減でき、かつ制御電圧供給用の配線パタ
ーンの簡略化を図り得る高周波スイッチを提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明は、第１乃至第４のポートと、前記第１、
第３のポート間、前記第３、第２のポート間、前記第
２、第４のポート間、及び前記第４、第１のポート間に
接続される分布定数線路と、前記第１乃至第４のポート
と基準電位との間に接続されるダイオードと、該ダイオ
ードと基準電位との間に接続した第１乃至第４の制御電
圧端子と、前記ダイオードに並列に接続した分布定数線
路とを備え、前記ダイオードに並列に接続された分布定
数線路の一端をそれぞれ共通接続点に接続するともに、
該共通接続点に固定電圧端子を接続したことを特徴とす
る。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】また、前記第１乃至第４のポートに接続さ
れたダイオードと基準電位との間の接続点、及び前記共
通接続点の少なくとも１つが、抵抗を介して前記第１乃
至第４の制御電圧端子、及び固定電圧端子に接続されて
いることを特徴とする。

【００２３】また、前記第１乃至第４のポートの少なく
とも１つが、コンデンサを介して前記基準電位に接続さ
れていることを特徴とする。

【００２４】また、前記ダイオードの少なくとも１つに
並列に接続された抵抗を備えることを特徴とする。

【００２５】また、前記ダイオードの少なくとも１つに
並列に、分布定数線路とコンデンサとの直列回路を接続
することを特徴とする。

【００２６】また、前記ダイオードの少なくとも１つに
並列に、分布定数線路とコンデンサとの直列回路を接続
し、さらに該分布定数線路と該コンデンサとの直列回路
に並列に、コンデンサを接続する。

【００２７】本発明の高周波スイッチによれば、第１、
第３ポート間、第３、第２ポート間、第２、第４ポート
間及び第４、第１ポート間が、それぞれ、分布定数線路
により接続されている。また、これらの分布定数線路
は、上記のように接続されたリング状の回路部分を構成
し、上記第１〜第４のポートは、上記のように接続され
ているため、リング状回路部分の周方向に沿って第１の
ポート、第３のポート、第２のポート、第４のポートの
順に各ポートが接続されている。

【００２８】従って、第１〜第４のポート間の分布定数
線路のいずれかをオン状態にすることにより、第１、第
３ポート間が接続された状態（第１の接続状態）、第
１、第４ポート間が接続された状態（第２の接続状
態）、第２、第３ポート間が接続された状態（第３の接
続状態）、あるいは第２、第４ポート間が接続された状
態（第４の接続状態）を実現することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。なお、各実施例中において、第１の実
施例と同一もしくは同等の部分には同一番号を付し、詳
細な説明は省略する。

【００３０】図１は本発明に係る高周波スイッチの第１
の実施例を説明するための概略回路図である。高周波ス
イッチ１は、第１〜第４のポートＰ１〜Ｐ４を有する、
４ポート高周波スイッチである。第１、第３のポートＰ
１、Ｐ３間、第１、第４のポートＰ１、Ｐ４間、第２、
第３のポートＰ２、Ｐ３間、第２、第４のポートＰ２、
Ｐ４間には、スイッチングを行うために、分布定数線路
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが接続されている。すなわち、
分布定数線路２ａ〜２ｄがリング状に接続されることに
なる。

【００３１】そして、高周波スイッチ１では、以下に述
べる第１の接続状態から第４の接続状態が実現され、こ
れらの接続状態間で切り換えることが可能となる。第１
の接続状態では、第１、第３のポートＰ１、Ｐ３間が接
続され、第２の接続状態では、第１、第４のポートＰ
１、Ｐ４間が接続され、第３の接続状態では、第２、第
３のポートＰ２、Ｐ３間が接続され、第４の接続状態で
は、第２、第４のポートＰ２、Ｐ４間が接続された状態
が実現される。

【００３２】従って、図７の高周波スイッチ回路５１に
本実施例の高周波スイッチ１を好適に用いることができ
る。すなわち、図７の高周波スイッチ回路５１では、送
信部ＴｘがアンテナＡＮＴに接続された状態（送信
時）、送信部Ｔｘが外部接続端子ＥＸＴに接続された状
態（外部接続端子ＥＸＴに第２のアンテナを接続して送
信する場合など）、受信部ＲｘがアンテナＡＮＴに接続
された状態（受信時）、受信部Ｒｘに外部接続端子ＥＸ
Ｔが接続された状態（受信部の性能を評価する場合や外
部アンテナを外部接続端子ＥＸＴに接続して受信する場
合など）のいずれかを実現させれば良い。本実施例の高
周波スイッチ１を用いた場合、第１のポートＰ１を例え
ば送信部Ｔｘに、第２のポートＰ２を受信部Ｒｘに、第
３のポートＰ３及び第４のポートＰ４を、それぞれ、ア
ンテナＡＮＴ及び外部接続端子ＥＸＴを接続することに
より、高周波スイッチ回路５１と同様に用いることがで
きる。

【００３３】図２は、本発明に係る高周波スイッチの第
１の実施例の回路図である。本実施例では、第１、第３
のポートＰ１、Ｐ３間、第１、第４のポートＰ１、Ｐ４
間、第２、第３のポートＰ２、Ｐ３間、第２、第４のポ
ートＰ２、Ｐ４間に分布定数線路２ａ〜２ｄが接続され
ている。すなわち、分布定数線路２ａ〜２ｄは、図示の
ようにリング状に接続されることになる。

【００３４】第１のポートＰ１は、コンデンサ３ａを介
して、分布定数線路２ａ、２ｂの接続点Ａに接続され、
接続点Ａと基準電位、すなわち接地電位との間に、ダイ
オード４ａとコンデンサ３ｂが直列に接続されている。
そして、ダイオード４ａとコンデンサ３ｂとの接続点Ｂ
には、抵抗５ａの一端が接続され、抵抗５ａの他端は第
１の制御電圧端子Ｖｃ１に接続されている。

【００３５】同様に、第２のポートＰ２は、コンデンサ
３ｃを介して、分布定数線路２ｃ、２ｄとの接続点Ｃに
接続され、接続点Ｃと接地電位との間に、ダイオード４
ｂとコンデンサ３ｄが直列に接続されている。そして、
ダイオード４ｂとコンデンサ３ｄとの接続点Ｄには、抵
抗５ｂの一端が接続され、他端は第２の制御電圧端子Ｖ
ｃ２に接続されている。

【００３６】同様に、第３のポートＰ３は、コンデンサ
３ｅを介して、分布定数線路２ａ、２ｃとの接続点Ｅに
接続され、接続点Ｅと接地電位との間に、ダイオード４
ｃとコンデンサ３ｆが直列に接続されている。そして、
ダイオード４ｃとコンデンサ３ｆとの接続点Ｆには、抵
抗５ｃの一端が接続され、他端は第３の制御電圧端子Ｖ
ｃ３に接続されている。

【００３７】同様に、第４のポートＰ４は、コンデンサ
３ｇを介して、分布定数線路２ｂ、２ｄとの接続点Ｇに
接続され、接続点Ｇと接地電位との間に、ダイオード４
ｄとコンデンサ５ｄが直列に接続されている。そして、
ダイオード４ｄとコンデンサ３ｈとの接続点Ｈには、抵
抗５ｄの一端が接続され、他端は第４の制御電圧端子Ｖ
ｃ４に接続されている。

【００３８】このとき、分布定数線路２ａ〜２ｄは、高
周波スイッチ１に流れる高周波信号の波長をλとしたと
きに、λ／４以下の長さのストリップライン、マイクロ
ストリップライン、コプレーナガイドライン等で構成さ
れている。分布定数線路２ａ〜２ｄは、いわゆるλ／４
線路であるが、実際にはインダクタンス分や浮遊容量の
影響があるため、上記のようにλ／４以下の長さを有す
るように構成される。

【００３９】次に、高周波スイッチ１の動作を説明す
る。ダイオード４ａ〜４ｄの向き、第１〜第４の制御電
圧端子Ｖｃ１〜Ｖｃ４の制御電圧と各ポート間の動作と
の関係を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】ここで、第１の接続状態を実現する場合に
ついて説明する。第２、第３の制御電圧端子Ｖｃ２、Ｖ
ｃ３に正の制御電圧＋Ｖｃｃを印加し、第１、第４の制
御電圧端子Ｖｃ１、Ｖｃ４を接地電位、すなわち０
［Ｖ］にする。この場合、第２の制御電圧端子Ｖｃ２か
ら与えられた制御電圧が、抵抗５ｂにより電圧降下さ
れ、ダイオード４ｂに順方向バイアス電圧として印加さ
れる。また、ダイオード４ｄにも、第２の制御電圧端子
Ｖｃ２から与えられた制御電圧から抵抗５ｂ、ダイオー
ド４ｂ及び分布定数線路２ｄによる電圧降下分を差し引
いた電圧が順方向バイアス電圧として印加される。従っ
て、ダイオード４ｂ、４ｄがオン状態となり、ダイオー
ド４ｂとコンデンサ３ｄの直列回路及びダイオード４ｄ
とコンデンサ３ｈの直列回路のインピーダンスは、動作
周波数でゼロとなり、接続点Ｃ、Ｇが接地電位に短絡さ
れる。

【００４２】一方、第３の制御電圧端子Ｖｃ３から与え
られた制御電圧が、抵抗５ｃ、ダイオード４ｃ及び分布
定数線路２ａにより電圧降下され、ダイオード４ａに逆
方向バイアス電圧として印加される。また、ダイオード
４ｃにも、第３の制御電圧端子Ｖｃ３から与えられた制
御電圧から抵抗５ｃにおける電圧降下分を差し引いた電
圧が逆方向バイアスとして印加される。従って、ダイオ
ード４ａ、４ｃがオフ状態となり、ダイオード４ａとコ
ンデンサ３ｂの直列回路及びダイオード４ｃとコンデン
サ３ｆの直列回路の容量を保つことができる。

【００４３】ここで、分布定数線路２ａ〜２ｄは、動作
周波数で、インピーダンス反転回路として動作するよう
に設計され、さらに、接続点Ｃ、Ｇが接地電位に短絡さ
れているため、接続点Ａ、Ｅから分布定数線路２ｂ、２
ｃ側を見た場合にそのインピーダンスは無限大となる。
従って、接続点Ａ、Ｅ間が接続され、接続点Ｃ、Ｇが接
地電位に短絡されるため、第１、第３ポートＰ１、Ｐ３
間のみがオン状態となる。

【００４４】また、第２〜第４の接続状態を実現する場
合には、表１に示すような制御電圧を、第１〜第４の制
御電圧端子Ｖｃ１〜Ｖｃ４に印加すればよい。

【００４５】上記のように、第１の実施例の高周波スイ
ッチ１によれば、４ポート型高周波スイッチを構成する
ことができる。

【００４６】また、一対のポート間を流れる高周波信号
は、一対のポート間に接続された１個の分布定数線路の
みを流れることになる。従って、高周波信号が２個のダ
イオードを通過していた従来の３ポート型高周波スイッ
チを用いて構成した高周波スイッチ回路に比べ挿入損失
を半減にすることができ、かつ高周波スイッチを構成す
る素子の寿命も長くすることができる。加えて、例え
ば、携帯電話機に使用される場合、電池の消耗を抑え、
通話時間、待受時間を長くすることが可能となる。

【００４７】さらに、第１、第２のポートが、第３のポ
ート、第４のポートに対する接続に関し対称である。従
って、ダイバシティアンテナ用の切換スイッチ等に好適
に利用することができる。

【００４８】また、第１〜第４の制御電圧端子に印加さ
れる制御電圧のうち、２端子を接地電位とすることが可
能であるため、その場合には、１種類の電圧、例えば正
あるいは負の制御電圧を印加すればよいだけである。従
って、高周波スイッチが実装されるプリント配線基板に
おける配線パターンを簡略化することができる。加え
て、高周波スイッチの組み込まれる電子機器に小形化に
大きく寄与することができる。

【００４９】さらに、１つのバイアス回路に２個のダイ
オードが挿入された構成となるため、消費電流が小さく
なる。

【００５０】図３は、本発明に係る高周波スイッチの第
２の実施例の回路図である。高周波スイッチ１０は、第
１の実施例の高周波スイッチ１と比較して以下の点で異
なる。

【００５１】ダイオード４ａ〜４ｄに、分布定数線路６
ａ〜６ｄがそれぞれ並列に接続され、分布定数線路６ａ
〜６ｄの一端がそれぞれ接続されている共通接続点Ｉに
は、抵抗５ｅの一端とコンデンサ３ｉの一端が接続さ
れ、抵抗５ｅの他端は固定電圧端子Ｖｆｉｘに接続さ
れ、コンデンサ３ｉの他端は接地電位に接続されてい
る。

【００５２】このとき、分布定数線路２ａ〜２ｄ及び６
ａ〜ｄは、高周波スイッチ１０に流れる高周波信号の波
長をλとしたときに、λ／４以下の長さのストリップラ
イン、マイクロストリップライン、コプレーナガイドラ
イン等で構成されている。分布定数線路２ａ〜２ｈ及び
６ａ〜６ｄは、いわゆるλ／４線路であるが、実際には
インダクタンス分や浮遊容量の影響があるため、上記の
ようにλ／４以下の長さを有するように構成される。

【００５３】次に、高周波スイッチ１０の動作を説明す
る。ダイオード４ａ〜４ｄの向き、第１〜第４の制御電
圧端子Ｖｃ１〜Ｖｃ４の制御電圧及び固定電圧端子Ｖｆ
ｉｘの制御電圧と各ポート間の動作との関係を表２に示
す。

【００５４】

【表２】

【００５５】ここで、第１の接続状態を実現する場合に
ついて説明する。第２、第４の制御電圧端子Ｖｃ２、Ｖ
ｃ４に正の制御電圧＋Ｖｃｃを印加し、第１、第３の制
御電圧端子Ｖｃ１、Ｖｃ３及び固定電圧端子Ｖｆｉｘを
接地電位、すなわち０［Ｖ］にする。この場合、第２の
制御電圧端子Ｖｃ２から与えられた制御電圧が、抵抗５
ｂ、５ｅにより電圧降下され、ダイオード４ｂに順方向
バイアス電圧として印加される。同様に、ダイオード４
ｄにも、第４の制御電圧端子Ｖｃ４から与えられた制御
電圧から抵抗５ｄ、５ｅによる電圧降下分を差し引いた
電圧が順方向バイアス電圧として印加される。従って、
ダイオード４ｂ、４ｄがオン状態となり、ダイオード４
ｂとコンデンサ３ｄの直列回路及びダイオード４ｄとコ
ンデンサ３ｈの直列回路のインピーダンスは、動作周波
数でゼロとなり、接続点Ｃ、Ｇが接地電位に短絡され
る。

【００５６】一方、接続点Ｉは、抵抗５ｅを介して固定
電圧端子Ｖｆｉｘに接続されているため、ダイオード４
ａに対しては、抵抗５ｅにおける電圧降下分だけ逆方向
のバイアスが印加される。同様に、ダイオード４ｃにつ
いても、抵抗５ｅにおける電圧降下分だけ逆方向のバイ
アスが印加される。従って、ダイオード４ａ、４ｃはオ
フ状態となり、ダイオード４ａとコンデンサ３ｂの直列
回路及びダイオード４ｃとコンデンサ３ｆの直列回路の
容量を保つことができる。

【００５７】ここで、分布定数線路２ａ〜２ｄ及び６ａ
〜６ｄは、動作周波数で、インピーダンス反転回路とし
て動作するように設計され、さらに、接続点Ｃ、Ｇが接
地電位に短絡されているため、接続点Ａ、Ｅ、それぞれ
から分布定数線路２ｂ、２ｃ、６ａ、６ｃ側を見た場合
にそのインピーダンスは無限大となる。従って、接続点
Ａ、Ｅ間が接続され、接続点Ｃ、Ｇが接地電位に短絡さ
れるため、第１、第３ポートＰ１、Ｐ３間のみがオン状
態となる。

【００５８】また、第２〜第４の接続状態を実現する場
合には、表２に示すような制御電圧を、第１〜第４の制
御電圧端子Ｖｃ１〜Ｖｃ４に印加すればよい。

【００５９】上記のように、第２の実施例の高周波スイ
ッチ１０によれば、４ポート型高周波スイッチを構成す
ることができる。

【００６０】また、一対のポート間を流れる高周波信号
は、一対のポート間に接続された１個の分布定数線路の
みを流れることになる。従って、高周波信号が２個のダ
イオードを通過していた従来の３ポート型高周波スイッ
チを用いて構成した高周波スイッチ回路に比べ挿入損失
を半減にすることができ、かつ高周波スイッチを構成す
る素子の寿命も長くすることができる。加えて、例え
ば、携帯電話機に使用される場合、電池の消耗を抑え、
通話時間、待受時間を長くすることが可能となる。

【００６１】さらに、第１、第２のポートが、第３のポ
ート、第４のポートに対する接続に関し対称である。従
って、ダイバシティアンテナ用の切換スイッチ等に好適
に利用することができる。

【００６２】また、第１〜第４の制御電圧端子及び固定
電圧端子に加えられる制御電圧のうち、少なくとも２端
子を接地電位とすることが可能であるため、その場合に
は、１種類の電圧、例えば正あるいは負の制御電圧を印
加すればよいだけである。従って、高周波スイッチが実
装されるプリント配線基板における配線パターンを簡略
化することができる。加えて、高周波スイッチの組み込
まれる電子機器に小形化に大きく寄与することができ
る。

【００６３】なお、正の制御電圧＋Ｖｃｃに変えて接地
電位、接地電位に変えて負の制御電圧−Ｖｃｃを加えて
もよい。その場合には、高周波スイッチ１における第１
の接続状態においては、第２、第３の制御電圧端子Ｖｃ
２、Ｖｃ３を接地し、第１、第４の制御電圧端子Ｖｃ
１、Ｖｃ４に負の制御電圧−Ｖｃｃを印加すればよい。
また、高周波スイッチ１における第２〜第４の接続状
態、及び高周波スイッチ１０における第１〜第４の接続
状態の実現する場合も同様である。

【００６４】また、第１及び第２の実施例では、ダイオ
ード４ａ〜４ｄが図２及び図３に示す向きに接続されて
いたが、図２及び図３に示す向きと逆に接続されていて
もよい。すなわち、第１の実施例では、ダイオード４ａ
〜４ｄのアノードが接続点Ａ、Ｃ、Ｆ、Ｈ側に、ダイオ
ード４ａ〜４ｄのカソードが接続点Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ側と
なるように、第２の実施例では、ダイオード４ａ〜４ｄ
のアノードが接続点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ側に、ダイオード４
ａ〜４ｄのカソードが接続点Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ側となるよ
うにダイオード４ａ〜４ｄを接続してもよい。この場合
には、第１及び第２の実施例とは、ダイオードの極性が
逆となるため、表１及び表２に示すような第１〜第４の
制御電圧端子Ｖｃ１〜Ｖｃ４及び固定電圧端子Ｖｆｉｘ
に印加する制御電圧を選択すればよい。

【００６５】さらに、抵抗５ａ〜５ｅは、第１〜第４の
制御電圧端子Ｖｃ１〜Ｖｃ４及び固定電圧端子Ｖｆｉｘ
から接続点Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｉを介して高周波スイッチ
１、１０に与える第１〜第４の制御電圧端子Ｖｃ１〜Ｖ
ｃ４及び固定電圧端子Ｖｆｉｘの制御電圧の値を調整す
るために設けられているものであるため、場合によって
は、接続されずともよく、その場合には、接続点Ｂ、
Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｉが直接第１〜第４の制御電圧端子Ｖｃ１
〜Ｖｃ４及び固定電圧端子Ｖｆｉｘに接続される。

【００６６】また、分布定数線路６ａ〜ｄは、ハイイン
ピーダンス線路でもよい。

【００６７】さらに、コンデンサ３ａ〜３ｉは、直流を
カットする機能を果たすもので、場合によっては、接続
されずともよい。

【００６８】次に、高周波スイッチ１、１０の第１の変
形例につき説明する。図２及び図３に破線で示すよう
に、好ましくは、第１〜第４のポートＰ１〜Ｐ４に、そ
れぞれ、基準電位との間にコンデンサ７ａ〜７ｄを接続
してもよい。この場合には、コンデンサ７ａ〜７ｄの静
電容量を選択することにより、特性インピーダンスを補
正することができ、それによって高周波スイッチ１、１
０の挿入損失や反射損失を効果的に低減することができ
る。加えて、分布定数線路２ａ〜２ｄ及び６ａ〜６ｄの
長さを短くすることもでき、それによって高周波スイッ
チ１、１０の小形化を図ることができる。

【００６９】なお、コンデンサ７ａ〜７ｄはすべて用い
られる必要は必ずしもなく、いずれかのみ接続されてい
てもよい。

【００７０】次に、上記実施例の高周波スイッチに適用
し得る第２乃至第４の変形例を、図４乃至図６を参照し
て説明する。図４乃至図６に示す変形例では、ダイオー
ド４ａ〜４ｄのうち任意のダイオードに後述の各回路素
子が接続される。図４乃至図６では、ダイオード４ａ〜
４ｄを代表して、ダイオード４ａに設けられる部分につ
き説明する。

【００７１】図４に示すように、第２の変形例では、ダ
イオード４ａに並列に、抵抗８が接続されている。ダイ
オード４ａは、オフ状態にあるときには、直流的にはコ
ンデンサとして機能する。従って、オフ状態にあるとき
には蓄積された電荷が、ダイオード４ａがオン状態にな
ると同時に流れることになるが、図４に示す構成では、
抵抗８に蓄積電荷が放電され、ダイオード４ａのオフ状
態からオン状態へのスイッチング動作が円滑化される。
加えて、オフ時のダイオード４ａの逆バイアスを安定化
することもできる。

【００７２】また、図５に示す第３の変形例では、ダイ
オード４ａに並列に、互いに直列に接続された分布定数
線路９及びコンデンサ１１が接続される。この構成で
は、ダイオード４ａのオフ状態における静電容量と、分
布定数線路９のインダクタンス分により、並列共振回路
が構成される。従って、この並列共振回路の共振周波数
が、伝送される高周波信号の周波数と一致するように分
布定数線路９のインダクタンス分を調整することによ
り、ダイオード４ａのオフ状態のインピーダンスを高め
ることができる。その結果、オフ状態にあるときのダイ
オード４ａのアイソレーション特性を高めることができ
る。なお、コンデンサ１１は、分布定数線路９により、
直流がバイパスすることを防止するために設けられてい
る。

【００７３】そして、分布定数線路９は、ストリップラ
イン、マイクロストリップライン、コプレーナガイドラ
イン等により構成され、その長さ及びインピーダンス
は、並列共振回路の共振周波数を高周波信号の周波数と
一致させるように選ばれる。

【００７４】さらに、ダイオード４ａのオフ状態におけ
る静電容量が小さく、所望の共振周波数が得られない場
合には、第４の変形例として、図６に示すようにダイオ
ード４ａに並列に、分布定数線路９とコンデンサ１１の
直列回路が接続されたものに、さらに、並列に、コンデ
ンサ１２が接続される。この構成では、ダイオード４ａ
のオフ状態における静電容量とコンデンサ１２との合成
静電容量と、分布定数線路９のインダクタンス成分によ
り、並列共振回路が構成され、所望の共振周波数を得る
ことができる。

【００７５】なお、第１〜第４の変形例は、それぞれ組
み合わせることが可能である。

【００７６】

【発明の効果】請求項１の高周波スイッチによれば、４
ポート型高周波スイッチを構成することができる。

【００７７】また、一対のポート間を流れる高周波信号
は、一対のポート間に接続された１個の分布定数線路の
みを流れることになる。従って、高周波信号が２個のダ
イオードを通過していた従来の３ポート型高周波スイッ
チを用いて構成した高周波スイッチ回路に比べ挿入損失
を半減にすることができ、かつ高周波スイッチを構成す
る素子の寿命も長くすることができる。加えて、例え
ば、携帯電話機に使用される場合、電池の消耗を抑え、
通話時間、待受時間を長くすることが可能となる。

【００７８】さらに、第１、第２のポートが、第３のポ
ート、第４のポートに対する接続に関し対称である。従
って、ダイバシティアンテナ用の切換スイッチ等に好適
に利用することができる。

【００７９】また、第１〜第４の制御電圧端子に加えら
れる制御電圧のうち、２端子を接地電位とすることが可
能であるため、その場合には、１種類の電圧、例えば正
あるいは負の制御電圧を印加すればよいだけである。従
って、高周波スイッチが実装されるプリント配線基板に
おける配線パターンを簡略化することができる。加え
て、高周波スイッチの組み込まれる電子機器に小形化に
大きく寄与することができる。

【００８０】また、１つのバイアス回路に２個のダイオ
ードが挿入された構成となるため、消費電流が小さくな
る。

【００８１】また、第１〜第４の制御電圧端子及び固定
電圧端子に加えられる制御電圧のうち、少なくとも２端
子を接地電位とすることが可能であるため、その場合に
は、１種類の電圧、例えば正あるいは負の制御電圧を印
加すればよいだけである。従って、高周波スイッチが実
装されるプリント配線基板における配線パターンを簡略
化することができる。加えて、高周波スイッチの組み込
まれる電子機器に小形化に大きく寄与することができ
る。

【００８２】請求項２の高周波スイッチによれば、抵抗
の抵抗値により、第１〜第４の制御電圧端子及び固定電
圧端子における制御電圧及び制御電流の値を容易に調整
することができる。

【００８３】請求項３の高周波スイッチによれば、コン
デンサの静電容量を選択することにより、特性インピー
ダンスを補正することができ、それによって挿入損失や
反射損失を効果的に低減することができる。加えて、ダ
イオードに並列に接続される分布定数線路を設けた場合
には、分布定数線路の長さを短くすることもでき、それ
によって高周波スイッチの小形化を図ることができる。

【００８４】請求項４の高周波スイッチによれば、ダイ
オードのオフ状態にあるときの静電容量に蓄積された電
荷が、オン状態になると同時にダイオードに並列に接続
される抵抗に放電される。従って、ダイオードのオフ状
態からオン状態へのスイッチング動作を円滑化すること
ができる。加えて、オフ時のダイオードの逆バイアスを
安定化することもできる。

【００８５】請求項５の高周波スイッチによれば、ダイ
オードのオフ状態における静電容量と、ダイオードに並
列に接続される分布定数線路のインダクタンスとによ
り、並列共振回路が構成される。従って、この並列共振
回路の共振周波数を、高周波スイッチに伝送される高周
波信号の周波数と一致するように構成することにより、
ダイオードのオフ状態のインピーダンスを高めることが
でき、その結果、アイソレーション特性を高めることが
できる。加えて、分布定数線路に直列に接続されるコン
デンサにより、分布定数線路を含む回路部分への直流の
バイパスを防止することができる。

【００８６】請求項６の高周波スイッチによれば、ダイ
オードのオフ状態における静電容量とダイオードに、並
列に接続されるコンデンサとの合成静電容量と、ダイオ
ード及びコンデンサに、並列に接続される分布定数線路
のインダクタンスとにより、並列共振回路が構成され
る。従って、所望の共振周波数を得ることができ、さら
にアイソレーション特性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高周波スイッチの第１の実施例の
概略構成を示す概略回路図である。

【図２】本発明に係る高周波スイッチの第１の実施例の
回路図である。

【図３】本発明に係る高周波スイッチの第２の実施例の
回路図である。

【図４】高周波スイッチの第２の変形例を説明するため
の回路図である。

【図５】高周波スイッチの第３の変形例を説明するため
の回路図である。

【図６】高周波スイッチの第４の変形例を説明するため
の回路図である。

【図７】従来の高周波スイッチ回路を説明するための概
略構成図である。

【図８】従来の３ポート型高周波スイッチの一例を示す
回路図である。

【符号の説明】

１、１０ 高周波スイッチ ２ａ〜２ｄ、６ａ〜６ｄ、９ 分布定数線路 ４ａ〜４ｄ ダイオード ５ａ〜５ｅ、８ 抵抗 ７ａ〜７ｄ、１１、１２ コンデンサ Ｐ１〜Ｐ４ ポート Ｖｃ１〜Ｖｃ４ 制御電圧端子 Ｖｆｉｘ 固定電圧端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−196724（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−117219（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−13418（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−33961（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/15 H04B 1/44

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１乃至第４のポートと、前記第１、第
   ３のポート間、前記第３、第２のポート間、前記第２、
   第４のポート間、及び前記第４、第１のポート間に接続
   される分布定数線路と、前記第１乃至第４のポートと基
   準電位との間に接続されるダイオードと、該ダイオード
   と基準電位との間に接続した第１乃至第４の制御電圧端
   子と、前記ダイオードに並列に接続した分布定数線路と
   を備え、 前記ダイオードに並列に接続された分布定数線路の一端
   をそれぞれ共通接続点に接続するともに、該共通接続点
   に固定電圧端子 を接続したことを特徴とする高周波スイ
   ッチ。
2. 【請求項２】 前記第１乃至第４のポートに接続された
   ダイオードと基準電位との間の接続点、及び前記共通接
   続点の少なくとも１つが、抵抗を介して前記第１乃至第
   ４の制御電圧端子、及び固定電圧端子に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチ。
3. 【請求項３】 前記第１乃至第４のポートの少なくとも
   １つが、コンデンサを介して前記基準電位に接続されて
   いることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載
   の高周波スイッチ。
4. 【請求項４】 前記ダイオードの少なくとも１つに並列
   に接続された抵抗を備えることを特徴とする請求項１乃
   至請求項３のいずれかに記載の高周波スイッチ。
5. 【請求項５】 前記ダイオードの少なくとも１つに並列
   に、分布定数線路とコンデンサの直列回路を接続するこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の高周波スイッチ。
6. 【請求項６】 前記ダイオードの少なくとも１つに並列
   に、分布定数線路とコンデンサの直列回路を接続し、さ
   らに該分布定数線路と該コンデンサとの直列回路に並列
   に、コンデンサを接続することを特徴とする請求項１乃
   至請求項５のいずれかに記載の高周波スイッチ。