JP3679400B2 - High frequency switch, high frequency switch / amplifier circuit, and mobile communication terminal - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話端末等の移動体通信端末の送信部の高周波回路部に設けられて高周波信号の信号経路を切り替える高周波スイッチに関するものである。
【0002】
また、本発明は、同じく高周波信号の信号経路を切り替えるとともに高周波信号を増幅する高周波スイッチ・増幅回路に関するものである。
【0003】
さらに、本発明は、上記の高周波スイッチまたは高周波スイッチ・増幅回路を用いた移動体通信端末に関するものである。
【0004】
特に、本発明は、制御電圧により、高周波信号の経路の切り替えを行う高周波スイッチと高周波スイッチ・増幅回路に関するものである。
【0005】
【従来の技術】
最近、移動体通信分野では、通信方式として複数の通信方式を統合化した統合携帯電話端末が主流になりつつある。たとえば、W−CDMA(Wide band Code Division Multiple Access)方式やPDC(Personal Digital Cellular)方式の両方式に対応した携帯電話端末が考えられる。このような統合携帯電話端末では、W−CDMA方式においてはデータ通信速度の高速性、PDC方式においてはサービスエリアの広さといった、それぞれの長所を生かすことができるため、今後急速な普及が期待されている。
【0006】
W−CDMA方式とPDC方式とでは、搬送波として使用する周波数が異なるため、高周波回路ブロックをW−CDMA方式用とPDC方式用との2ブロック作成する必要がある。また、移動体通信端末の小型化と高周波回路ブロックの動作電流の削減を実現する上で、高周波回路ブロックの設計が重要視されている。
【0007】
以下、PDC方式やW−CDMA方式といった複数の通信方式に対応した従来の代表的な携帯電話端末について説明する。
【0008】
図4は従来の代表的な携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。図4において、携帯電話端末の無線部は、送信部200、受信部300、シンセサイザ部400、共用器部500からなる。
【0009】
送信部200は、中間周波数(例えば600MHz)の変調信号入力(中間周波数変調信号)を送信周波数(PDC方式の場合には、約900MHz、W−CDMA方式の場合には、約1.9GHz)に変換するアップコンバータ201、アップコンバータ201の出力信号(1mW以下)を最大10mW程度まで増幅する可変利得の高周波増幅回路202、送信周波数に応じてバンドパスフィルタを切り替えて使用するための高周波スイッチ203、送信波帯域の信号を抽出するためのバンドパスフィルタ204とバンドパスフィルタ207、バンドパスフィルタ204から出力された高周波信号(10mW以下)を最大1W程度まで増幅する固定利得の高出力高周波増幅回路205、高出力高周波増幅回路205の出力を電波として送信するために共用器部500へ供給するアイソレータ206、バンドパスフィルタ207から出力された高周波信号(10mW以下)を最大1W程度まで増幅する固定利得の高出力高周波増幅回路208、高出力高周波増幅回路208の出力を電波として送信するために共用器部500へ供給するアイソレータ209で構成されている。
【0010】
受信部300は、共用器部500で受信された受信信号を高周波増幅し、この受信信号とシンセサイザ部400から供給される局部発振信号とを混合するフロントエンドIC301、フロントエンドIC301の出力信号から中間周波数信号を抽出するバンドパスフィルタ302で構成されている。
【0011】
シンセサイザ部400は、温度制御水晶発振器(TCXO)401、フェーズロックドループ(PLL)回路402、電圧制御発振器(VCO)403で構成されている。
【0012】
共用器部500は、アンテナ501、アンテナ502、デュプレクサ503で構成されている。
【0013】
PDC方式やW−CDMA方式といった複数の通信方式に対応し、かつ移動体通信端末の高周波回路ブロックの小型化を実現するため、この無線部では、アップコンバータ201、高周波増幅回路202は共用化されている。一方、バンドパスフィルタ204,207、高出力高周波増幅回路205,208、およびアイソレータ206,209は、それぞれの通信周波数に対応した回路ブロックが必要とされる。そこで、通信周波数に対応した回路ブロックを選択するために高周波スイッチ203が必要とされる。
【0014】
図5は他の従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。図5において、信号入力端子101には音声等が変調された中間周波数変調信号が入力される。アップコンバータ103には、信号入力端子101からの中間周波数変調信号と、発振器102からの局部発振信号とが入力される。これによって、アップコンバータ103は、中間周波数を送信周波数に変換する。具体的には、アップコンバータ103は、中間周波数の信号(中間周波数変調信号)と発振器102からの局部発振信号とを混合することにより、中間周波数を送信周波数に変換する。
【0015】
ここで、アップコンバータ103に入力される、中間周波数変調信号の周波数をfif、発振器102の局部発振周波数をflo、送信信号の周波数をfc とすると、送信信号の周波数と中間周波数変調信号の周波数と局部発振周波数とは、
fc =flo±fif
の関係になる。したがって、アップコンバータ103は、周波数fc の送信信号を出力する。なお、中間周波数および送信信号周波数は前述したものが例としてあげられる。また、発振器102の発振周波数を変更することにより、PDC方式やW−CDMA方式といった複数の送信周波数に対応した送信波を合成することができる。
【0016】
高周波増幅回路104は、利得制御機能を内蔵し、送信周波数の信号を最大10mW程度まで増幅する。高周波スイッチ105は、通信周波数に対応した高周波回路を選択するために使用される。
【0017】
ここでは、バンドパスフィルタ106、高出力高周波増幅回路107、およびアイソレータ108をそれぞれPDC方式に用いる高周波回路と定義し、バンドパスフィルタ109、高出力高周波増幅回路110、およびアイソレータ111をそれぞれW−CDMA方式で使用する高周波回路と定義する。
【0018】
PDC方式の場合、高周波増幅回路104の出力信号は、高周波スイッチ105の端子105aから端子105bへ出力され、バンドパスフィルタ106に入力される。バンドパスフィルタ106は、入力された信号の中から、送信波帯域の信号のみを抽出して出力する。高出力高周波増幅回路107は、バンドパスフィルタ106の出力信号(送信周波数の信号)を最大1W程度まで増幅する。高出力高周波増幅回路107の出力は、アイソレータ108からデュプレクサ112の端子112aに入力される。
【0019】
W−CDMA方式の場合、高周波増幅回路104の出力信号は、高周波スイッチ105の端子105aから端子105cへ出力され、バンドパスフィルタ109に入力される。バンドパスフィルタ109は、入力された信号の中から、送信波帯域の信号のみを抽出して出力する。高出力高周波増幅回路110は、バンドパスフィルタ109の出力信号(送信周波数の信号)を最大1W程度まで増幅する。高出力高周波増幅回路110の出力は、アイソレータ111からデュプレクサ112の端子112bに入力される。
【0020】
デュプレクサ112は、アイソレータ108から出力される送信信号をアンテナ113へ送り、アンテナ113で受信した受信信号を信号出力端子115へ送り、アイソレータ111から出力される送信信号をアンテナ114へ送り、アンテナ114で受信した受信信号を信号出力端子116へ送る機能を有する。
【0021】
ここで、図5に示した高周波回路ブロックでは、通信方式に応じてアンテナ113,114を使い分けており、PDC方式ではアンテナ113を用い、W−CDMA方式では、アンテナ114を用いている。具体的には、デュプレクサ112は、以下のような機能を有する。すなわち、端子112aから端子112cへの方向の信号は通過させ、端子112aから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子112bから端子112dへの方向の信号は通過させ、端子112bから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子112cから端子112eへの方向の信号は通過させ、端子112cから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子112dから端子112fへの方向の信号は通過させ、端子112dから他の端子への方向の信号は阻止する。また、端子112e、および端子112fから各々他の端子への方向の信号は阻止する。
【0022】
図5に示した構成では、高周波スイッチ105により高周波回路の選択を行うことで、複数の通信方式に対応した携帯電話端末のような移動体通信端末において、高周波回路ブロックの小型化を実現してきた。今後さらなる移動体通信端末の高周波回路ブロックの小型化を実現するためには、高周波増幅回路と高周波スイッチのような、個別素子で構成してきた回路ブロックを統合化していく必要がある。
【0023】
次に、移動体通信端末の高周波回路ブロックで、使用される高周波スイッチについて説明する。
【0024】
高周波回路ブロックで用いられる高周波スイッチには、MESFETが用いられ、FETのON抵抗とOFF抵抗を用いてスイッチ動作が実現されてきた。一般にMESFETは、ディプレション型FETで、しきい値が負電圧である。MESFETを用いて、高周波スイッチを構成する場合、FETのソース電極およびドレイン電極を2つの信号電極とし、FETのゲート電極を制御電極として用いる。FETのソース電極およびドレイン電極をそれぞれ0Vとした場合、FETをON状態とするためには、ゲート電極を0Vに設定すればよく、FETをOFF状態にするためには、ゲート電極をしきい値より低い電圧に設定すればよい。
【0025】
図6は、高周波スイッチとして、FETを用いたSPDT(Single Pole Dual Through)スイッチ回路を示している。図6のSPDTスイッチ回路では、スイッチ素子である電界効果トランジスタ131のソース電極がコンデンサ151を介して信号入力端子125に接続され、電界効果トランジスタ131のドレイン電極がコンデンサ152を介して信号出力端子127に接続されている。また、スイッチ素子である電界効果トランジスタ132のソース電極がコンデンサ153を介して信号入力端子125に接続され、電界効果トランジスタ132のドレイン電極がコンデンサ154を介して信号出力端子128に接続されている。
【0026】
電界効果トランジスタ131のソース電極が抵抗141を介して制御端子124に接続されている。また、電界効果トランジスタ132のゲート電極が抵抗142を介して制御端子124に接続されている。
【0027】
電界効果トランジスタ131のソース電極およびドレイン電極は抵抗146を介して相互に接続され、同電位となっている。また、電界効果トランジスタ132のソース電極およびドレイン電極は抵抗147を介して相互に接続され、同電位となっている。
【0028】
電源端子121とグラウンド端子122の間には、抵抗143,144の直列回路が接続され、抵抗143,144の接続点が基準電圧端子123となっている。電界効果トランジスタ131のゲート電極は、抵抗145を介して基準電圧端子123に接続されている。電界効果トランジスタ132のソース電極は、直接基準電圧端子123に接続されている。
【0029】
基準電圧生成回路は、電源端子121とグラウンド端子122の間に接続された抵抗143,144により構成されている。コンデンサ151〜154は直流成分を除去するために挿入されている。抵抗141,142,145,146,147は高い抵抗値を有している。制御端子124は、スイッチ回路の動作状態を制御するための端子である。
【0030】
また、基準電圧生成回路を構成する抵抗143,144としては、抵抗値が等しいものが使用されており、基準電圧生成回路に入力される電源電圧をVddとすると基準電圧端子123から出力される電圧Vrefは、Vdd/2となる。
【0031】
たとえば、図6において、電源端子121に電圧Vddとして3Vの電圧を印加し、グラウンド端子122を接地した場合、基準電圧生成回路により基準電圧端子123には基準電圧Vrefとして1.5Vの電圧が発生する。ここで、制御端子124に制御電圧Vcとして0Vの電圧を印加したときは、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ131のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ0Vの電圧が印加され、同じくゲート電極には1.5Vの電圧が印加される。また、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ132のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ1.5Vの電圧が印加され、同じくゲート電極には0Vの電圧が印加される。
【0032】
ここで、電界効果トランジスタ131,132のしきい値Vthがそれぞれ−0.7Vであるとすると、電界効果トランジスタ131では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極に対し、電位が高く0V以上となっている。その結果、電界効果トランジスタ131のソース電極およびドレイン電極間は低インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ131はON状態となっている。このとき、電界効果トランジスタ132では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ132のしきい値Vthだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ132のソース電極およびドレイン電極間は高インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ132はOFF状態となっている。
【0033】
この状態において、高周波信号が信号入力端子125から入力されると、低インピーダンスの電界効果トランジスタ131を通過し信号出力端子127より高周波信号が出力される。また、信号入力端子125から入力された高周波信号は、高インピーダンスの電界効果トランジスタ132によって遮断され、信号出力端子128からは高周波信号は出力されない。結果として、信号入力端子125から入力された高周波信号は、信号出力端子127より出力される。
【0034】
つぎに、図6において、電源端子121に電源電圧Vddとして3Vの電圧を印加し、グラウンド端子122を接地した場合、基準電圧生成回路により基準電圧端子123には基準電圧Vrefとして1.5Vの電圧が発生する。ここで、制御端子124に制御電圧Vcとして3Vの電圧を印加したときは、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ131のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ3Vの電圧が印加され、同じくゲート電極には1.5Vの電圧が印加される。また、スイッチ素子を構成する電界効果トランジスタ132のドレイン電極およびソース電極にはそれぞれ1.5Vの電圧が印加され、ゲート電極には3Vの電圧が印加される。
【0035】
ここで、電界効果トランジスタ131,132のしきい値Vthがそれぞれ−0.7Vであるとすると、電界効果トランジスタ131では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ131のしきい値Vthだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ131のソース電極およびドレイン電極間は高インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ131はOFF状態となっている。電界効果トランジスタ132では、ゲート電極はソース電極およびドレイン電極に対し、電位が高く0V以上となっている。その結果、電界効果トランジスタ132のソース電極およびドレイン電極間は低インピーダンスとなり、電界効果トランジスタ132はON状態となっている。
【0036】
この状態において、高周波信号が信号入力端子125から入力されると、低インピーダンスの電界効果トランジスタ132を通過し、信号出力端子128より高周波信号が出力される。また、信号入力端子125から入力された高周波信号は、高インピーダンスの電界効果トランジスタ131によって遮断され、信号出力端子127からは高周波信号は出力されない。結果として、信号入力端子125から入力された高周波信号は、信号出力端子128より出力される。
【0037】
図6に示した高周波スイッチの回路構成によると、制御端子124に加える制御電圧値により、MESFETを用いた高周波スイッチを制御することができる。この際、制御電圧値としては、正電圧のみでよい。
【0038】
図7は、図6のSPDTスイッチ回路の制御電圧Vcと信号入力端子125と信号出力端子127,128間の挿入損失の関係を示している。ここで、図7において、挿入損失が0dB程度の状態を導通状態と定義し、挿入損失が−20dB以下の状態を遮断状態と定義する。
【0039】
図7において、制御電圧Vcと基準電圧VrefとがVc <Vref−|Vth|の領域では、電界効果トランジスタ131のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位より高い電位となっており、電界効果トランジスタ131はON状態となる。またこのとき、電界効果トランジスタ132のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ132のしきい値Vthだけ低い電位よりも、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ132はOFF状態となる。このとき、信号入力端子125より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ131を通過し信号出力端子127より出力される。
【0040】
また、制御電圧Vcと基準電圧VrefがVc > Vref+|Vth|の領域では、電界効果トランジスタ131のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ131のしきい値Vthだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ131はOFF状態となる。またこのとき、電界効果トランジスタ132のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位より高い電位となっており、電界効果トランジスタ132はON状態となる。このとき、信号入力端子125より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ132を通過し信号出力端子128より出力される。
【0041】
しかしながら、制御電圧VcがVref-|Vth| < Vc < Vref+|Vth|の範囲では、電界効果トランジスタ131または132の挿入損失が0dBから−20dBの間に存在し、スイッチ回路の電界効果トランジスタ131と電界効果トランジスタ132のON/OFF状態を決定できない状態となる。このことは、SPDTスイッチ回路の信号入力端子125と信号出力端子127または信号出力端子128との間の経路を選択できないことを意味する。つまり、SPDTスイッチ回路を制御する制御電圧Vcの電圧として設定できない範囲が存在することを意味する。この範囲を、図7では“不確定領域”と記載している。
【0042】
例えば、電源電圧Vddを3Vとし、電界効果トランジスタ131,132のしきい値をそれぞれ−0.7Vとし、制御電圧Vcの範囲を0Vから3Vまでの範囲としたとき、0.8Vから2.2Vまでの範囲(1.4V)で制御電圧Vcを設定できないことになる。制御電圧Vcの範囲は、0Vから3Vまでの範囲であるので、その約1/2の範囲で制御電圧Vcを設定することができない領域が発生することになる。
【0043】
つぎに、PDC方式やW−CDMA方式といった複数の通信方式に対応した高周波増幅回路について説明する。図8は、図5の高周波増幅回路104の具体的な回路ブロック図を示している。
【0044】
この高周波増幅回路104は、図8に示すように、信号入力端子181より入力された高周波信号がインピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路182を介して利得制御回路183に入力され、高周波入力信号の利得減衰が行われる。利得制御回路183の減衰量は、制御端子189の電圧値の設定により制御される。利得制御回路183の出力信号は、増幅器184に入力され増幅される。増幅器184の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路185を介して増幅器186に入力され増幅される。増幅器186の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路187を介し、信号出力端子188に送られる。
【0045】
次に、図8の高周波増幅回路104を複数の通信方式に対応した通信端末の高周波回路ブロックに使用することについて説明する。ここで、PDC方式やW−CDMA方式では、使用する周波数と通信端末の出力電力が異なるため、求められる高周波特性の厳しい方式にあわせて、高周波増幅回路の回路構成を決定する必要がある。例えば、高周波増幅回路の出力電力の値が異なる場合を考える。一般的に、高周波増幅回路では、大きな出力電力を得ようとすれば、高周波増幅回路の動作電流は大きくなる。このため、出力電力の大きな方式にあわせて、高周波増幅回路の設計を行う必要がある。
【0046】
【特許文献1】
特許第3031227号公報
【0047】
【発明が解決しようとする課題】
第1の課題は、高周波スイッチの従来技術において、高周波スイッチの制御電圧の設定範囲が高周波スイッチの電源電圧に依存し、高周波スイッチの制御電圧の設定範囲が狭いということである。
【0048】
その理由は、スイッチ回路を構成する電界効果トランジスタ131または電界効果トランジスタ132のON/OFF状態を決定できない制御電圧範囲が存在するためである。例えば、電源電圧Vddを3V、電界効果トランジスタ131,132のしきい値をそれぞれ−0.7Vとし、制御電圧Vcの範囲を0Vから3Vとしたとき、0.8Vから2.2Vの範囲(1.4V)で制御電圧Vcを設定できないことになる。制御電圧Vcの範囲は、0Vから3Vであるので、約1/2の範囲で制御電圧Vcを設定することができない領域が発生する。
【0049】
ここで、電界効果トランジスタのしきい値は電源電圧に依存せずほぼ一定であるので、高周波スイッチの電源電圧が減少すると、基準電圧端子の電源電圧が減少し、制御電圧として設定できる範囲はさらに狭くなる。
【0050】
第2の課題は、複数の通信方式に対応した高周波増幅回路を構成する場合、高周波増幅回路の動作電流が増大してしまうということである。
【0051】
その理由は、通信方式によって高周波増幅回路に求められる出力電力等の高周波特性が異なる場合、求められる高周波特性の厳しい方式にあわせて、高周波増幅回路の回路構成を決定する必要が発生するからである。そのため、出力電力の低い通信方式の動作モードでは、過剰な動作電流が流れてしまうことになる。
【0052】
特にW−CDMA方式の携帯電話端末の場合、通話中連続的に基地局との間で通信を行う必要があるため、消費電力が大きくなる傾向にある。そのため、限られた容量のバッテリで、より長時間の使用を可能とするためには、出力電力の低い通信方式の動作モードでの動作電流を減少させることが好ましい。しかも、それを小型軽量化の流れに反することなく実現することが要求される。
【0053】
したがって、本発明の目的は、制御電圧の設定範囲を拡大することができる高周波スイッチを提供することである。
【0054】
本発明の他の目的は、複数の通信方式に対応しつつ、動作電流の削減を実現できる高周波スイッチ・増幅回路を提供することである。
【0055】
本発明のさらに他の目的は、制御電圧の設定範囲を拡大することができる移動体通信端末を提供することである。
【0056】
本発明のさらに他の目的は、複数の通信方式に対応しつつ、動作電流の削減が実現できる移動体通信端末を提供することである。
【0057】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明の高周波スイッチは、信号入力端子と、第1および第2の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路とを備えている。
【0058】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する。
【0059】
基準電圧生成回路は、値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、第1の基準電圧を第1のスイッチ素子の制御電極に与え、第2の基準電圧を第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【0060】
そして、この高周波スイッチは、制御電圧と第1の基準電圧との関係、および制御電圧と第2の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。
【0061】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を第1および第2の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【0062】
また、第1および第2の基準電圧の値を異ならせることにより、第1のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第2のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第1のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子とを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【0063】
請求項2記載の発明の高周波スイッチは、請求項1記載の高周波スイッチにおいて、第1のスイッチ素子は第1の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。また、第2のスイッチ素子は第2の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。
【0064】
この構成によれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【0065】
請求項3記載の発明の高周波スイッチは、請求項2記載の高周波スイッチにおいて、第1の基準電圧より第2の基準電圧の方を高くしている。
【0066】
この構成によれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【0067】
請求項4記載の発明の高周波スイッチは、請求項2記載の高周波スイッチにおいて、第1の基準電圧と第2の基準電圧の差が第1および第2の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである。
【0068】
この構成によれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の作用を有する他、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第1の電界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【0069】
請求項5記載の発明の高周波スイッチは、請求項2記載の高周波スイッチにおいて、基準電圧生成回路が3個以上の抵抗器の直列回路で構成されている。
【0070】
この構成によれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の作用を有する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【0071】
請求項6記載の発明の高周波スイッチは、請求項2記載の高周波スイッチにおいて、電界効果トランジスタが、ソース電極とドレイン電極と少なくとも一つ以上のゲート電極とを備え、ソース電極とドレイン電極との間にゲート電極が配置され、ゲート電極と制御端子あるいは基準電圧生成回路の出力端子とが抵抗を介して接続されている。
【0072】
この構成によれば、請求項1と同様の作用を有する他、ゲート電極が2個以上の場合には、電界効果トランジスタのゲート幅を増加させることなく、電界効果トランジスタに入力する信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【0073】
請求項7記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、信号入力端子と、第1および第2の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、第1の増幅器と、第2の増幅器と、基準電圧生成回路とを備えている。
【0074】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する。
【0075】
第1の増幅器は、第1のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第1の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【0076】
第2の増幅器は、第2のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第2の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【0077】
基準電圧生成回路は、第1および第2の基準電圧を生成し、第1の基準電圧を第1のスイッチ素子の制御電極に与え、第2の基準電圧を第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【0078】
そして、この高周波スイッチ・増幅回路は、制御電圧と第1の基準電圧との関係、および制御電圧と第2の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させる。また、第1のスイッチ素子の導通時には、第1の増幅器を動作状態とし、第2の増幅器を不動作状態とし、第2のスイッチ素子の導通時には、第1の増幅器を不動作状態とし、第2の増幅器を動作状態とする。
【0079】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を増幅信号として第1および第2の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【0080】
また、第1の増幅器と第2の増幅器とを切替スイッチを介して接続しているので、複数の通信方式(例えば、PDC方式とW−CDMA方式)に対応して増幅器を構成することができ、通信方式にあわせて増幅器を設計することができる。そのため、最適な回路規模での設計ができ、回路規模の増大と動作電流の増加を防ぐことができる。
【0081】
請求項8記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第1のスイッチ素子は第1の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。第2のスイッチ素子は第2の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が他方の信号電極となり、ゲート電極が制御電極となる。また、第1の増幅器は第3の電界効果トランジスタからなり、ゲート電極が入力端子となり、ドレイン電極が出力端子となり、ソース電極が高周波的に接地されている。第2の増幅器は第4の電界効果トランジスタからなり、ゲート電極が入力端子となり、ドレイン電極が出力端子となり、ソース電極が高周波的に接地されている。
【0082】
この構成によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第1および第2の基準電圧の値を異ならせることにより、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第1の電界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【0083】
請求項9記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項8記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第1の基準電圧より第2の基準電圧の方を高くしている。
【0084】
この構成によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【0085】
請求項10記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項8記載の高周波スイッチ・増幅回路において、第1の基準電圧と第2の基準電圧の差が第1および第2の電界効果トランジスタのしきい値とほぼ同じである。
【0086】
この構成によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第1の電界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【0087】
請求項11記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項8記載の高周波スイッチ・増幅回路において、基準電圧生成回路が3個以上の抵抗器の直列回路で構成されている。
【0088】
この構成によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【0089】
請求項12記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路において、制御端子と第1および第2の増幅器の電源端子の何れか一方とが共通接続されている。
【0090】
この構成によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、切替スイッチの制御端子を別に設ける必要がないため、端子数を削減することができる。さらに、増幅器の動作/停止の制御と切替スイッチの経路選択の制御を一つの端子で実現できるため、制御が容易になる。
【0091】
請求項13記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路において、信号入力端子に出力端子が接続された第3の増幅器を有し、第3の増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して信号入力端子に入力するようにし、第3の増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源端子と共通に接続している。
【0092】
この構成によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する他、第3の増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【0093】
請求項14記載の発明の高周波スイッチ・増幅回路は、信号入力端子と、第1および第2の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路と、信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備えている。
【0094】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する。
【0095】
基準電圧生成回路は、値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、第1の基準電圧を第1のスイッチ素子の制御電極に与え、第2の基準電圧を第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える。
【0096】
そして、制御電圧と第1の基準電圧との関係、および制御電圧と第2の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにする。また、増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して信号入力端子に入力するようにし、増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源電圧と共通にしている。
【0097】
この構成によれば、制御端子に印加する電圧値に応じて、信号入力端子に入力された信号を増幅信号として第1および第2の信号出力端子の何れか一方から選択的に取り出すことが可能となる。
【0098】
また、増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【0099】
請求項15記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチを有する移動体通信端末であって、高周波スイッチが信号入力端子と、第1および第2の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路とを備えている。
【0100】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する。
【0101】
基準電圧生成回路は、値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、第1の基準電圧を第1のスイッチ素子の制御電極に与え、第2の基準電圧を第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【0102】
そして、高周波スイッチは、制御電圧と第1の基準電圧との関係、および制御電圧と第2の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。
【0103】
この構成によれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の作用を有する。
【0104】
請求項16記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、高周波スイッチ・増幅回路が信号入力端子と、第1および第2の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、第1の増幅器と、第2の増幅器と、基準電圧生成回路とを備えている。
【0105】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する。
【0106】
第1の増幅器は、第1のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第1の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【0107】
第2の増幅器は、第2のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され第2の信号出力端子に出力端子が接続されている。
【0108】
基準電圧生成回路は、第1および第2の基準電圧を生成し、第1の基準電圧を第1のスイッチ素子の制御電極に与え、第2の基準電圧を第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える機能を有する。
【0109】
そして、この高周波スイッチ・増幅回路は、制御電圧と第1の基準電圧との関係、および制御電圧と第2の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させる。また、第1のスイッチ素子の導通時には、第1の増幅器を動作状態とし、第2の増幅器を不動作状態とし、第2のスイッチ素子の導通時には、第1の増幅器を不動作状態とし、第2の増幅器を動作状態とする。
【0110】
この構成によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【0111】
請求項17記載の発明の移動体通信端末は、高周波信号の経路選択機能を備えた高周波スイッチ・増幅回路を有する移動体通信端末であって、高周波スイッチ・増幅回路が、信号入力端子と、第1および第2の信号出力端子と、制御電圧が印加される制御端子と、切替スイッチと、基準電圧生成回路と、信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備えている。
【0112】
切替スイッチは、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し信号入力端子に一方の信号電極が接続され第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する。
【0113】
基準電圧生成回路は、値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、第1の基準電圧を第1のスイッチ素子の制御電極に与え、第2の基準電圧を第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える。
【0114】
そして、制御電圧と第1の基準電圧との関係、および制御電圧と第2の基準電圧との関係に基づき、制御電圧の値に応じて、第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしている。また、増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、増幅器の電源端子を基準電圧生成回路の電源電圧と共通にしている。
【0115】
この構成によれば、請求項14記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の作用を有する。
【0116】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の高周波増幅回路およびそれを用いた携帯電話端末について図面を参照しながら説明する。
【0117】
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態における高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図1の高周波スイッチは、SPDTスイッチ回路であり、図4に示した従来の携帯電話端末の送信部のブロック図における高周波スイッチ203に対応している。すなわち、本発明の実施の形態の携帯電話端末では、図4に示した従来の携携帯電話端末の送信部において、高周波スイッチ203に代えて図1の高周波スイッチを用いている。
【0118】
以下、図1の高周波スイッチについて詳しく説明する。
【0119】
図1において、スイッチ素子である電界効果トランジスタ219のソース電極がコンデンサ230を介して信号入力端子215に接続され、電界効果トランジスタ219のドレイン電極がコンデンサ231を介して信号出力端子216に接続されている。また、スイッチ素子である電界効果トランジスタ220のソース電極がコンデンサ232を介して信号入力端子215に接続され、電界効果トランジスタ220のドレイン電極がコンデンサ233を介して信号出力端子217に接続されている。なお、電界効果トランジスタ219,220のソース電極とドレイン電極は、構造的に同じであるので、接続が逆であってもよい。
【0120】
電界効果トランジスタ219のソース電極が抵抗221を介して制御端子218に接続されている。また、電界効果トランジスタ220のゲート電極が抵抗228を介して制御端子218に接続されている。
【0121】
電界効果トランジスタ219のソース電極およびドレイン電極は抵抗222を介して相互に接続され、同電位となっている。また、電界効果トランジスタ220のソース電極およびドレイン電極は抵抗227を介して相互に接続され、同電位となっている。
【0122】
電源端子211とグラウンド端子212の間には、抵抗224,225,226の直列回路が接続され、抵抗224,225,226の直列回路の2つの接続点がそれぞれ基準電圧端子213および基準電圧端子214となっている。電界効果トランジスタ219のゲート電極は、抵抗223を介して基準電圧端子214に接続されている。また、電界効果トランジスタ220のソース電極は、抵抗229を介して基準電圧端子213に接続されている。
【0123】
基準電圧生成回路は、電源端子211とグラウンド端子212の間に接続された抵抗224,225,226の直列回路により構成されている。コンデンサ230〜233は直流成分を除去するために挿入されている。抵抗221,222,223,227,228,229は高い抵抗値を有している。制御端子(Vc)218は、スイッチ回路の動作状態を制御するための端子である。
【0124】
次に、図1の回路での高周波スイッチの動作について簡単に説明する。制御端子218に与えられる制御電圧Vcと基準電圧生成回路より得られる基準電圧Vref1と基準電圧Vref2の関係を所定の状態に設定することによって、電界効果トランジスタ219,220を選択的に導通させたり、あるいは開放させたりする。
【0125】
具体的には、電界効果トランジスタ219,220のソース電極とドレイン電極との間を導通状態としたり、あるいは開放状態としたりする。そして、これによって信号入力端子215と信号出力端子216,217間の切り替えを実現している。
【0126】
ここで、抵抗221、抵抗222、抵抗223、抵抗227、抵抗228、抵抗229は、高抵抗値を有し、各抵抗221〜223,227〜229の各々の両端子間の電圧降下は、ほとんどないものとする。各端子および電極の電位は以下のとおりである。すなわち、制御電圧Vcを印加する制御端子218と電界効果トランジスタ220のゲート電極と電界効果トランジスタ219のソース電極およびドレイン電極とは同電位となる。また、基準電圧端子213と電界効果トランジスタ220のソース電極およびドレイン電極とは同電位となる。また、基準電圧端子214と電界効果トランジスタ219のゲート電極とは同電位となる。
【0127】
図1の回路でスイッチ動作を行わせる場合、制御端子218に印加する制御電圧をVc、基準電圧端子213に現れる基準電圧をVref1、基準電圧端子214に現れる基準電圧をVref2とすると、電界効果トランジスタ219および電界効果トランジスタ220のソース電極−ドレイン電極間の導通/開放の関係はつぎのようになる。
電界効果トランジスタ219の場合
Vc < Vref2 ソース電極−ドレイン電極間:導通
Vc > Vref2 + |Vth| ソース電極−ドレイン電極間:開放
電界効果トランジスタ220の場合
Vc > Vref1 ソース電極−ドレイン電極間:導通
Vc < Vref1 − |Vth| ソース電極−ドレイン電極間:開放
ただし、電界効果トランジスタ219および電界効果トランジスタ220のしきい値を電圧Vthとする。
【0128】
なお、制御電圧Vcが基準電圧Vref2に対して、
Vref2 < Vc < Vref2 + |Vth|
の関係にあるときは、電界効果トランジスタ219のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態になっている。
【0129】
また、制御電圧Vcが基準電圧Vref1に対して
Vref1 ― |Vth| < Vc < Vref1
の関係にあるときは、電界効果トランジスタ220のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態になっている。
【0130】
このような制御電圧範囲は、スイッチを制御する際の電圧値として設定できない。ここで、スイッチ回路の動作範囲を拡大するため、電界効果トランジスタ219および電界効果トランジスタ220のソース電極−ドレイン電極間が、導通と開放の中間状態となる制御電圧範囲を重ね合わせることを考える。
【0131】
このとき、基準電圧Vref1,Vref2の関係は次のようになる。
【0132】
Vref2 = Vref1 − |Vth| ―――(1)
また、制御電圧Vcの上限値とスイッチ回路の電源電圧Vddが等しい場合、電界効果トランジスタ219と電界効果トランジスタ220が導通状態となる制御電圧Vcの範囲を等しくするため、電源電圧Vddと基準電圧Vref1,Vref2の関係は次のようになる。
【0133】
Vdd = (Vref1 + Vref2) ―――(2)
式(1)、(2)より、基準電圧Vref1,Vref2と電源電圧Vddと電界効果トランジスタのしきい値Vthの関係は次のようになる。
【0134】
Vref1 = 0.5 × Vdd + 0.5 × |Vth|
Vref2 = 0.5 × Vdd ― 0.5 × |Vth|
つぎに、図1のスイッチ回路の動作について説明する。一例として、電源電圧Vddを3V、制御電圧Vcの上限値を3V、電界効果トランジスタ219および電界効果トランジスタ220のしきい値Vthを−0.7Vとした場合を考える。このとき、基準電圧Vref1と基準電圧Vref2の電圧値はそれぞれ、1.15Vと1.85Vになる。
【0135】
なお、基準電圧Vref1と基準電圧Vref2の電圧値は上記した値に限らない。例えば、基準電圧Vref1については、1.15V±0.34Vの範囲内にあれば、従来例に比べて制御電圧範囲を広くできる。同様に、基準電圧Vref2については、1.85V±0.34Vの範囲内にあれば、従来例に比べて制御電圧範囲を広くできる。なお、従来例の制御電圧範囲は、0V〜0.8V、2.2V〜3Vである。
【0136】
また、電界効果トランジスタのしきい値についても、−0.7Vに限らず、また、2つの電界効果トランジスタが同じしきい値である必要はない。
【0137】
図2は、図1の高周波スイッチの制御電圧Vcと信号入力端子215と信号出力端子216,217間の挿入損失の関係を示している。ここで、図2において、挿入損失が0dB程度の状態を導通状態と定義し、挿入損失が−20dB以下の状態を遮断状態と定義する。
【0138】
図2において、制御電圧VcがVc < 0.5 × (Vdd-|Vth|)の領域では、電界効果トランジスタ219のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極より高い電位となっており、電界効果トランジスタ219のソース電極およびドレイン電極間は導通状態となっている。また、電界効果トランジスタ220のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ220のしきい値Vthだけ低い電位より、さらに低い電位となっている。このとき、信号入力端子215より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ219を通過し信号出力端子216より出力される。
【0139】
また、制御電圧VcがVc > 0.5 × (Vdd+|Vth|)の領域では、電界効果トランジスタ219のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極の電位から電界効果トランジスタ219のしきい値Vthだけ低い電位より、さらに低い電位となっており、電界効果トランジスタ219のソース電極およびドレイン電極間は開放状態となっている。また、電界効果トランジスタ220のゲート電極は、そのソース電極およびドレイン電極より高い電位となっており、電界効果トランジスタ220のソース電極およびドレイン電極間は導通状態となっている。このとき、信号入力端子215より入力された高周波信号は、電界効果トランジスタ220を通過し、信号出力端子217より出力される。
【0140】
制御電圧Vcが0.5 × (Vdd-|Vth|) < Vc < 0.5 ×(Vdd+|Vth|)の範囲では、電界効果トランジスタ219または電界効果トランジスタ220の挿入損失が0dBから−20dBの間に存在し、スイッチ回路の電界効果トランジスタ219および電界効果トランジスタ220のソース電極およびドレイン電極間が、導通、開放の中間状態となっている。この場合、高周波スイッチの信号入力端子215と信号出力端子216または信号出力端子217の間の経路が選択できない。そのときの制御電圧Vcの範囲は、1.15Vから1.85V(0.7V)である。
【0141】
図1の回路では、高周波スイッチの切り替えを制御電圧Vcにより実現し、高周波スイッチの電界効果トランジスタで用いられる、基準電圧を2種類設けることにより、制御電圧の設定範囲を拡大することができた。
【0142】
なお、図1の回路において、電界効果トランジスタ219,220としてはシングルゲートの電界効果トランジスタを用いていたが、図9に示すように、ソース電極とドレイン電極の間に複数(2個以上)のゲート電極を配置した構造のマルチゲート電界効果トランジスタを用いた構成とすることも可能である。図9において、参照符号219A,220Aはそれぞれマルチゲート電界効果トランジスタを示し、参照符号223A,223Bはマルチゲート電界効果トランジスタ219Aの2個のゲート電極と基準電圧端子214との間に接続した抵抗を示し、参照符号228A,228Bはマルチゲート電界効果トランジスタ220Aの2個のゲート電極と制御端子218との間に接続した抵抗を示している。その他の構成は図1と同様である。
【0143】
上記のように、マルチゲート電界効果トランジスタを使用することにより、マルチゲート電界効果トランジスタ219A,220Aのゲート幅を、シングルゲートタイプの電界効果トランジスタ219,220のゲート幅に比べて増加させることなく、電界効果トランジスタに入力される信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【0144】
また、マルチゲート電界効果トランジスタ219A,220Aにおいて、ソース電極とドレイン電極の間に配置された複数のゲート電極と制御端子218あるいは基準電圧端子211とをそれぞれ抵抗223A,223B,228A,228Bを介して接続した構成とすることにより、ゲート電極のアイソレーションを向上させることができる。したがって、高周波特性を劣化させることなく、高周波スイッチを構成することができる。
【0145】
〔第2の実施の形態〕
図3は、本発明の第2の実施の形態における高周波スイッチ・増幅回路を含む高周波回路の構成を示すブロック図である。図3の高周波スイッチ・増幅回路は、図5に示した従来の携帯電話端末の送信部のブロック図において、高周波増幅回路104および高周波スイッチ105に対応している。また、本発明の実施の形態の携帯電話端末では、図4に示した従来の携携帯電話端末の送信部200において、高周波増幅回路202および高周波スイッチ203に代えて図3の高周波スイッチ・増幅回路を用いている。
【0146】
以下、図3の高周波スイッチ・増幅回路について詳しく説明する。
【0147】
図3において、信号入力端子240より入力された高周波信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路241を介して利得制御回路242に入力され、高周波入力信号の利得減衰が行われる。利得制御回路242の減衰量は、制御端子243の電圧値の設定により制御される。利得制御回路242の出力信号は、増幅器244に入力され増幅される。増幅器244の出力信号は、高周波スイッチ245の共通端子245aに入力される。
【0148】
高周波スイッチ245の端子245cより出力された信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路246を介して増幅器247に入力され増幅される。増幅器247の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路248を介し、信号出力端子249に送られる。
【0149】
高周波スイッチ245の端子245bより出力された信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路250を介して増幅器251に入力され増幅される。増幅器251の出力信号は、インピーダンス変換を行うインピーダンス整合回路252を介し、信号出力端子253に送られる。
【0150】
電源電圧端子254は、利得制御回路242の基準電圧端子242bと増幅器244の電源端子と高周波スイッチ245の電源端子245dに接続される。電源電圧端子255は、高周波スイッチ245の制御端子245eと増幅器247の電源端子に接続される。電源端子256は、増幅器251の電源端子に接続される。
【0151】
上記した増幅器244,247,251は、例えば図10に示すように、電界効果トランジスタ261、コイル262、キャパシタ263〜265、抵抗266,267で構成されている。ゲート電極にはキャパシタ263を介して入力端子268が接続され、ドレイン電極にはキャパシタ264を介して出力端子269が接続され、ソース電極が高周波的に接地されている。
【0152】
なお、増幅器244,247,251としては、電界効果トランジスタの代わりに、バイポーラトランジスタを用いることも可能である。その場合、バイポーラトランジスタのコレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極が、それぞれ電界効果トランジスタのドレイン電極、ゲート電極、ソース電極に対応する。具体的には、例えば図11に示すように、バイポーラトランジスタ271、コイル272、キャパシタ273,274、抵抗275,276で構成されている。ベース電極にはキャパシタ273を介して入力端子277が接続され、コレクタ電極にはキャパシタ274を介して出力端子278が接続され、エミッタ電極が接地されている。
【0153】
なお、増幅器として、電界効果トランジスタの代わりに、バイポーラトランジスタを用いることも可能である。その場合、バイポーラトランジスタのコレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極が、それぞれ電界効果トランジスタのドレイン電極、ゲート電極、ソース電極に対応する。
【0154】
次に、図3の高周波スイッチ・増幅回路の動作について簡単に説明する。また、高周波スイッチ245は図1に示した高周波スイッチで構成され、高周波スイッチ245の各端子と図1の高周波スイッチとは以下のように対応する。高周波スイッチ245の共通端子245aは信号入力端子215に対応し、同じく端子245bは信号出力端子216に対応し、同じく端子245cは信号出力端子217に対応し、電源端子245dは電源端子211に対応し、制御端子245eは、制御端子218に対応している。
【0155】
一例として、電源端子254に3Vの電圧を印加し、電源端子255に3Vの電圧を印加し、電源端子256を0Vとした場合を考える。このとき、増幅器244はON(動作)状態であり、増幅器247はON(動作)状態であり、増幅器251はOFF(不動作)状態である。また、高周波スイッチ245は、共通端子245aと端子245cとが接続された状態となっている。このとき、図3の高周波回路の信号入力端子240に入力された高周波信号は、増幅器244と増幅器247とにより増幅され、信号出力端子249より出力される。
【0156】
次に、電源端子254に3Vの電圧を印加し、電源端子255を0Vとし、電源端子256に3Vの電圧を印加した場合を考える。このとき、増幅器244はON(動作)状態であり、増幅器247はOFF(不動作)状態であり、増幅器251はON(動作)状態である。また、高周波スイッチ245は、共通端子245aと端子245bとが接続された状態となっている。このとき、高周波増幅回路の信号入力端子240に入力された信号は、増幅器244と増幅器251により増幅され、信号出力端子253より出力される。
【0157】
ここで、増幅器247と増幅器251とについて、PDC方式とW−CDMA方式での仕様にそれぞれ合わせて回路構成することで、それぞれの仕様に最適な動作電流値を設定することができる。
【0158】
また、高周波スイッチ245の制御電圧245eと増幅器247の電源端子255を共通にすることにより、端子の数を削減でき、スイッチの経路の選択と増幅回路の選択を同時にでき、高周波増幅回路の制御を簡略化することができる。
【0159】
以上説明したように、本発明の実施の形態の高周波スイッチによれば、切替スイッチを2つの電界効果トランジスタ219,220により構成し、基準電圧生成回路に電圧値の異なる2つの基準電圧端子213,214を設ける。そして、一方の基準電圧端子213からは、電源電圧の中間値に電界効果トランジスタ219,220のしきい値の絶対値の1/2の電圧値をプラスした値を発生させ、電界トランジスタ220のソース電極に印加する。他方の基準電圧端子214からは、電源電圧の中間値から電界効果トランジスタ219,220のしきい値の絶対値の1/2の電圧値をマイナスした値を発生させ、電界効果トランジスタ219のゲート電極に印加する。これにより、電界効果トランジスタ219,220がオンオフの中間の状態となる電圧範囲をちょうど重ならせることができるので、電界効果トランジスタ219,220をオンオフさせるための制御電圧の設定範囲を広くすることができる。
【0160】
また、本発明の実施の形態の高周波スイッチ・増幅回路によれば、第1の増幅器247と第2の増幅器248を選択する高周波スイッチを設けるとともに、使用する通信システムに対応して第1および第2の増幅器247,248の何れか一方を選択する構成を採用している。これにより、それぞれの通信システムの仕様に対応した増幅器の回路構成を実現できるので、増幅器の回路設計を最適な状態にすることができ、動作電流を少なくできる。
【0161】
また、高周波スイッチ245の制御電圧と増幅器247の電源電圧とを共通にすることにより、端子数を削減することができ、高周波スイッチ・増幅回路の制御を簡略化することができる。
【0162】
また、第3の増幅器244の電源電圧と高周波スイッチ245における基準電圧生成回路の電源電圧とを共通にすることにより、端子数を削減することができる。
【0163】
【発明の効果】
本発明の請求項1記載の高周波スイッチによれば、第1および第2の基準電圧の値を異ならせることにより、第1のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第2のスイッチ素子における導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第1のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2のスイッチ素子における導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子とを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【0164】
本発明の請求項2記載の高周波スイッチによれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【0165】
本発明の請求項3記載の高周波スイッチによれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【0166】
本発明の請求項4記載の高周波スイッチによれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第1の電界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【0167】
本発明の請求項5記載の高周波スイッチによれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【0168】
本発明の請求項6記載の高周波スイッチによれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する他、ゲート電極が2個以上の場合には、電界効果トランジスタのゲート幅を増加させることなく、電界効果トランジスタに入力する信号レベルに対するひずみ特性を改善することができる。
【0169】
本発明の請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、第1の増幅器と第2の増幅器とを切替スイッチを介して接続しているので、複数の通信方式(例えば、PDC方式とW−CDMA方式)に対応して増幅器を構成することができ、通信方式にあわせ、増幅器を設計することができる。そのため、最適な回路規模での設計ができ、回路規模の増大と動作電流の増加を防ぐことができる。
【0170】
本発明の請求項8記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第1および第2の基準電圧の値を異ならせることにより、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲に対して、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態との中間状態の制御電圧の範囲を従来例の制御電圧の範囲からシフトすることができる。その結果、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とを重ねることができる。そのため、第1の電界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を広く設定することができる。
【0171】
本発明の請求項9記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【0172】
本発明の請求項10記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第1の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲と、第2の電界効果トランジスタにおける導通状態と開放状態の中間状態の制御電圧の範囲とをほぼ完全に重ねることができる。そのため、第1の電界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとを各々導通状態もしくは開放状態に設定するための制御電圧の電圧範囲を最大限広く設定することができる。
【0173】
本発明の請求項11記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、基準電圧生成回路をシンプルに形成できるため、回路規模を縮小することができる。
【0174】
本発明の請求項12記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、切替スイッチの制御端子を別に設ける必要がないため、端子数を削減することができる。さらに、増幅器の動作/停止の制御と切替スイッチの経路選択の制御を一つの端子で実現できるため、制御が容易になる。
【0175】
本発明の請求項13記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、第3の増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【0176】
本発明の請求項14記載の高周波スイッチ・増幅回路によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する他、増幅器を設けたことにより、全体として利得を上昇させることができる。また、基準電圧生成回路の電源端子を別に設ける必要がないので、端子数を削減することができる。
【0177】
本発明の請求項15記載の移動体通信端末によれば、請求項1記載の高周波スイッチと同様の効果を奏する。
【0178】
本発明の請求項16記載の移動体通信端末によれば、請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【0179】
本発明の請求項17記載の移動体通信端末によれば、請求項14記載の高周波スイッチ・増幅回路と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の高周波スイッチの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の高周波スイッチにおける切替スイッチの状態を示すグラフである。
【図3】本発明の第2の実施の形態の高周波スイッチ・増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図4】従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。
【図5】他の従来の携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。
【図6】従来の高周波スイッチの構成を示すブロック図である。
【図7】従来の高周波スイッチにおける切替スイッチの状態を示すグラフである。
【図8】従来の利得制御機能を内蔵した高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態の高周波スイッチの他の例の構成を示す回路図である。
【図10】図3の高周波スイッチ・増幅回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図11】図3の高周波スイッチ・増幅回路の具体的な構成の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
101 信号入力端子
102 発振器
103 アップコンバータ
104 高周波増幅回路
105 高周波スイッチ
106 バンドパスフィルタ
107 高出力高周波増幅回路
108 アイソレータ
109 バンドパスフィルタ
110 高出力高周波増幅回路
111 アイソレータ
112 デュプレクサ
113 アンテナ
114 アンテナ
115 信号出力端子
116 信号出力端子
121 電源端子
122 グラウンド端子
123 基準電圧端子
124 制御端子
125 信号入力端子
127 信号出力端子
128 信号出力端子
131 電界効果トランジスタ
132 電界効果トランジスタ
181 信号入力端子
182 インピーダンス整合回路
183 利得制御回路
184 増幅器
185 インピーダンス整合回路
186 増幅器
187 インピーダンス整合回路
188 信号出力端子
189 制御端子
200 携帯電話端末の送信部
201 アップコンバータ
202 可変利得の高周波増幅回路
203 高周波スイッチ
204 バンドパスフィルタ
205 高出力高周波増幅回路
206 アイソレータ
207 バンドパスフィルタ
208 高出力高周波増幅回路
209 アイソレータ
211 電源端子
212 グラウンド端子
213 基準電圧端子
214 基準電圧端子
215 信号入力端子
216 信号出力端子
217 信号出力端子
218 制御端子
219 電界効果トランジスタ
220 電界効果トランジスタ
221 抵抗
222 抵抗
223 抵抗
224 抵抗
225 抵抗
226 抵抗
227 抵抗
228 抵抗
229 抵抗
230 キャパシタ
231 キャパシタ
232 キャパシタ
233 キャパシタ
240 信号入力端子
241 インピーダンス整合回路
242 利得制御回路
243 制御回路
244 増幅器
245 高周波スイッチ
246 インピーダンス整合回路
247 増幅器
248 インピーダンス整合回路
249 信号出力端子
250 インピーダンス整合回路
251 増幅器
252 インピーダンス整合回路
253 信号出力端子
254 電源端子
255 電源端子
256 電源端子
300 携帯電話端末の受信部
301 フロントエンドIC
302 バンドパスフィルタ
400 携帯電話端末のシンセサイザ部
401 温度制御水晶発振器(TCXO)
402 フェーズロックドループ(PLL)
403 電圧制御発振器(VCO)
500 携帯電話端末の共用器部
501 アンテナ
502 アンテナ
503 デュプレクサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency switch that is provided in a high-frequency circuit unit of a transmission unit of a mobile communication terminal such as a mobile phone terminal and switches a signal path of a high-frequency signal.
[0002]
The present invention also relates to a high frequency switch / amplifier circuit for switching the signal path of a high frequency signal and amplifying the high frequency signal.
[0003]
Furthermore, the present invention relates to a mobile communication terminal using the above-described high-frequency switch or high-frequency switch / amplifier circuit.
[0004]
In particular, the present invention relates to a high-frequency switch and a high-frequency switch / amplifier circuit that switch a path of a high-frequency signal by a control voltage.
[0005]
[Prior art]
Recently, in the mobile communication field, integrated mobile phone terminals that integrate a plurality of communication methods as communication methods are becoming mainstream. For example, a mobile phone terminal that supports both the W-CDMA (Wide Band Code Division Multiple Access) method and the PDC (Personal Digital Cellular) method can be considered. Such an integrated mobile phone terminal can take advantage of the advantages such as high data communication speed in the W-CDMA system and the wide service area in the PDC system, and is expected to rapidly spread in the future. ing.
[0006]
Since the frequency used as a carrier wave is different between the W-CDMA system and the PDC system, it is necessary to create two high-frequency circuit blocks for the W-CDMA system and the PDC system. In addition, the design of the high-frequency circuit block is regarded as important in realizing the miniaturization of the mobile communication terminal and the reduction of the operating current of the high-frequency circuit block.
[0007]
Hereinafter, a conventional typical mobile phone terminal that supports a plurality of communication methods such as the PDC method and the W-CDMA method will be described.
[0008]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a radio unit of a conventional typical mobile phone terminal. In FIG. 4, the radio unit of the mobile phone terminal includes a
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
In this radio unit, the up-
[0014]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a radio unit of another conventional mobile phone terminal. In FIG. 5, an intermediate frequency modulation signal in which sound or the like is modulated is input to a
[0015]
Here, when the frequency of the intermediate frequency modulation signal input to the up-
fc = flo ± fif
It becomes a relationship. Therefore, up-converter 103 outputs a transmission signal having frequency fc. Examples of the intermediate frequency and transmission signal frequency are as described above. Further, by changing the oscillation frequency of the
[0016]
The high
[0017]
Here, the band-
[0018]
In the case of the PDC system, the output signal of the high
[0019]
In the case of the W-CDMA system, the output signal of the high
[0020]
The
[0021]
Here, in the high-frequency circuit block shown in FIG. 5, the
[0022]
In the configuration shown in FIG. 5, the high-frequency circuit block is selected by the high-
[0023]
Next, the high frequency switch used in the high frequency circuit block of the mobile communication terminal will be described.
[0024]
A MESFET is used as a high-frequency switch used in a high-frequency circuit block, and a switch operation has been realized by using an ON resistance and an OFF resistance of the FET. In general, the MESFET is a depletion type FET, and the threshold value is a negative voltage. When a high frequency switch is configured using MESFETs, the source electrode and drain electrode of the FET are used as two signal electrodes, and the gate electrode of the FET is used as a control electrode. When the source electrode and the drain electrode of the FET are each set to 0V, the gate electrode may be set to 0V in order to turn the FET on. To turn the FET off, the gate electrode is set to the threshold value. A lower voltage may be set.
[0025]
FIG. 6 shows an SPDT (Single Pole Dual Through) switch circuit using an FET as a high frequency switch. In the SPDT switch circuit of FIG. 6, the source electrode of the
[0026]
The source electrode of the
[0027]
The source electrode and the drain electrode of the
[0028]
A series circuit of
[0029]
The reference voltage generation circuit includes
[0030]
The
[0031]
For example, in FIG. 6, when a voltage of 3V is applied as the voltage Vdd to the
[0032]
Here, assuming that the threshold value Vth of the
[0033]
In this state, when a high frequency signal is input from the
[0034]
Next, in FIG. 6, when a voltage of 3V is applied to the
[0035]
Here, assuming that the threshold values Vth of the
[0036]
In this state, when a high frequency signal is input from the
[0037]
According to the circuit configuration of the high frequency switch shown in FIG. 6, the high frequency switch using the MESFET can be controlled by the control voltage value applied to the
[0038]
FIG. 7 shows the relationship between the control voltage Vc and the insertion loss between the
[0039]
In FIG. 7, the control voltage Vc and the reference voltage Vref are Vc. In the region of <Vref− | Vth |, the gate electrode of the
[0040]
In the region where the control voltage Vc and the reference voltage Vref are Vc> Vref + | Vth |, the potential of the gate electrode of the
[0041]
However, the control voltage Vc is Vref- | Vth | <Vc In the range of <Vref + | Vth |, the insertion loss of the
[0042]
For example, when the power supply voltage Vdd is 3 V, the threshold values of the
[0043]
Next, a high frequency amplifier circuit corresponding to a plurality of communication methods such as a PDC method and a W-CDMA method will be described. FIG. 8 shows a specific circuit block diagram of the high-
[0044]
In the high
[0045]
Next, the use of the high-
[0046]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 30312227
[0047]
[Problems to be solved by the invention]
The first problem is that in the prior art of the high frequency switch, the setting range of the control voltage of the high frequency switch depends on the power supply voltage of the high frequency switch, and the setting range of the control voltage of the high frequency switch is narrow.
[0048]
This is because there is a control voltage range in which the ON / OFF state of the
[0049]
Here, since the threshold value of the field effect transistor does not depend on the power supply voltage and is substantially constant, when the power supply voltage of the high frequency switch decreases, the power supply voltage of the reference voltage terminal decreases, and the range that can be set as the control voltage is further Narrow.
[0050]
The second problem is that when a high-frequency amplifier circuit corresponding to a plurality of communication methods is configured, the operating current of the high-frequency amplifier circuit increases.
[0051]
The reason is that when the high frequency characteristics such as output power required for the high frequency amplifier circuit differ depending on the communication method, it is necessary to determine the circuit configuration of the high frequency amplifier circuit in accordance with the required high frequency characteristic method. . Therefore, an excessive operating current flows in the operation mode of the communication method with low output power.
[0052]
In particular, in the case of a W-CDMA mobile phone terminal, it is necessary to communicate with a base station continuously during a call, and thus power consumption tends to increase. For this reason, it is preferable to reduce the operating current in the operation mode of the communication method with low output power in order to enable use for a longer time with a battery having a limited capacity. In addition, it is required to realize this without going against the trend of reducing the size and weight.
[0053]
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-frequency switch that can expand a setting range of a control voltage.
[0054]
Another object of the present invention is to provide a high-frequency switch / amplifier circuit capable of realizing a reduction in operating current while supporting a plurality of communication methods.
[0055]
Still another object of the present invention is to provide a mobile communication terminal capable of expanding a setting range of a control voltage.
[0056]
Still another object of the present invention is to provide a mobile communication terminal capable of realizing a reduction in operating current while supporting a plurality of communication methods.
[0057]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a high frequency switch includes a signal input terminal, first and second signal output terminals, a control terminal to which a control voltage is applied, a changeover switch, and a reference voltage generation circuit. .
[0058]
The change-over switch has one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signals are connected to the control terminal. A first switch element connected to one of the electrodes, one and the other signal electrode, and a control electrode; one signal electrode connected to the signal input terminal; the other signal electrode connected to the second signal output terminal And a second switch element having a control electrode connected to the control terminal.
[0059]
The reference voltage generation circuit generates first and second reference voltages having different values, applies the first reference voltage to the control electrode of the first switch element, and applies the second reference voltage to the second switch element. It has a function to be given to one of the signal electrodes on the other side.
[0060]
The high-frequency switch includes first and second switch elements according to the value of the control voltage based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage. Is selectively conducted.
[0061]
According to this configuration, the signal input to the signal input terminal can be selectively extracted from one of the first and second signal output terminals according to the voltage value applied to the control terminal.
[0062]
In addition, by varying the values of the first and second reference voltages, the conduction state in the second switch element with respect to the control voltage range in the intermediate state between the conduction state and the open state in the first switch element. The control voltage range in the intermediate state between the open state and the open state can be shifted from the conventional control voltage range. As a result, the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the first switch element can be overlapped with the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the second switch element. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first switch element and the second switch element to the conductive state or the open state can be set wide.
[0063]
A high frequency switch according to a second aspect of the present invention is the high frequency switch according to the first aspect, wherein the first switch element is a first field effect transistor, and one of the source electrode and the drain electrode is one signal electrode, The other of the electrode and the drain electrode becomes the other signal electrode, and the gate electrode becomes the control electrode. The second switch element is composed of a second field effect transistor, and one of the source electrode and the drain electrode serves as one signal electrode, the other of the source electrode and the drain electrode serves as the other signal electrode, and the gate electrode serves as the control electrode. It becomes.
[0064]
According to this configuration, the same function as the high frequency switch according to claim 1 is obtained.
[0065]
A high frequency switch according to a third aspect of the present invention is the high frequency switch according to the second aspect, wherein the second reference voltage is higher than the first reference voltage.
[0066]
According to this configuration, the same function as the high frequency switch according to claim 1 is obtained.
[0067]
A high frequency switch according to a fourth aspect of the present invention is the high frequency switch according to the second aspect, wherein the difference between the first reference voltage and the second reference voltage is substantially the same as the threshold value of the first and second field effect transistors. It is.
[0068]
According to this configuration, in addition to the operation similar to that of the high-frequency switch according to claim 1, the range of the control voltage between the conductive state and the open state of the first field effect transistor, and the second field effect transistor The range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state can be almost completely overlapped. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first field effect transistor and the second field effect transistor to the conductive state or the open state can be set as wide as possible.
[0069]
A high frequency switch according to a fifth aspect of the present invention is the high frequency switch according to the second aspect, wherein the reference voltage generating circuit is formed of a series circuit of three or more resistors.
[0070]
According to this configuration, the circuit voltage can be reduced because the reference voltage generation circuit can be simply formed in addition to the same operation as the high-frequency switch according to the first aspect.
[0071]
A high frequency switch according to a sixth aspect of the present invention is the high frequency switch according to the second aspect, wherein the field effect transistor includes a source electrode, a drain electrode, and at least one gate electrode, and the gap between the source electrode and the drain electrode. The gate electrode is disposed on the gate electrode, and the gate electrode and the control terminal or the output terminal of the reference voltage generation circuit are connected via a resistor.
[0072]
According to this configuration, in addition to the operation similar to that of the first aspect, when the number of gate electrodes is two or more, the distortion with respect to the signal level input to the field effect transistor without increasing the gate width of the field effect transistor. The characteristics can be improved.
[0073]
A high-frequency switch / amplifier circuit according to a seventh aspect of the invention includes a signal input terminal, first and second signal output terminals, a control terminal to which a control voltage is applied, a changeover switch, a first amplifier, A second amplifier and a reference voltage generation circuit are provided.
[0074]
The changeover switch includes a first switch element having one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and one of the other signal electrodes connected to the control terminal. And a second switch element having one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and a control electrode connected to the control terminal.
[0075]
The first amplifier has an input terminal connected to the other signal electrode of the first switch element and an output terminal connected to the first signal output terminal.
[0076]
The second amplifier has an input terminal connected to the other signal electrode of the second switch element and an output terminal connected to the second signal output terminal.
[0077]
The reference voltage generation circuit generates first and second reference voltages, applies the first reference voltage to the control electrode of the first switch element, and applies the second reference voltage to one and the other of the second switch elements. It has a function to give to any of the signal electrodes.
[0078]
The high-frequency switch / amplifier circuit includes first and second control circuits according to the value of the control voltage based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage. The switch element is selectively turned on. In addition, when the first switch element is conductive, the first amplifier is in an operating state, the second amplifier is inactive, and when the second switch element is conductive, the first amplifier is inactive. 2 amplifiers are put into operation.
[0079]
According to this configuration, the signal input to the signal input terminal can be selectively extracted from either one of the first and second signal output terminals as an amplified signal according to the voltage value applied to the control terminal. It becomes.
[0080]
Further, since the first amplifier and the second amplifier are connected via the changeover switch, the amplifier can be configured corresponding to a plurality of communication systems (for example, the PDC system and the W-CDMA system). The amplifier can be designed according to the communication method. Therefore, designing with an optimum circuit scale can be performed, and an increase in circuit scale and an increase in operating current can be prevented.
[0081]
The high-frequency switch / amplifier circuit according to an eighth aspect of the present invention is the high-frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect, wherein the first switch element is a first field effect transistor, and one of the source electrode and the drain electrode is one of them. The other of the source electrode and the drain electrode is the other signal electrode, and the gate electrode is the control electrode. The second switch element includes a second field effect transistor, and one of the source electrode and the drain electrode serves as one signal electrode, the other of the source electrode and the drain electrode serves as the other signal electrode, and the gate electrode serves as the control electrode. . The first amplifier is composed of a third field effect transistor. The gate electrode serves as an input terminal, the drain electrode serves as an output terminal, and the source electrode is grounded at a high frequency. The second amplifier is composed of a fourth field effect transistor, with the gate electrode serving as the input terminal, the drain electrode serving as the output terminal, and the source electrode grounded at a high frequency.
[0082]
According to this configuration, in addition to the same operation as the high-frequency switch / amplifier circuit according to claim 7, the conduction state of the first field-effect transistor can be changed by making the values of the first and second reference voltages different from each other. The control voltage range in the intermediate state between the conduction state and the open state in the second field effect transistor can be shifted from the control voltage range in the conventional example with respect to the control voltage range in the intermediate state between the open state and the open state. . As a result, the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the first field effect transistor may overlap the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the second field effect transistor. it can. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first field effect transistor and the second field effect transistor to the conductive state or the open state can be set wide.
[0083]
The high-frequency switch / amplifier circuit according to a ninth aspect of the present invention is the high-frequency switch / amplifier circuit according to the eighth aspect, wherein the second reference voltage is higher than the first reference voltage.
[0084]
According to this configuration, the same function as the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect is obtained.
[0085]
A high frequency switch / amplifier circuit according to a tenth aspect of the present invention is the high frequency switch / amplifier circuit according to the eighth aspect, wherein the difference between the first reference voltage and the second reference voltage is that of the first and second field effect transistors. It is almost the same as the threshold value.
[0086]
According to this configuration, in addition to the same operation as the high-frequency switch / amplifier circuit according to claim 7, the range of the control voltage in the intermediate state between the conduction state and the open state in the first field effect transistor, and the second electric field The conduction state of the effect transistor and the range of the control voltage in the intermediate state of the open state can be almost completely overlapped. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first field effect transistor and the second field effect transistor to the conductive state or the open state can be set as wide as possible.
[0087]
The high-frequency switch / amplifier circuit according to an eleventh aspect of the present invention is the high-frequency switch / amplifier circuit according to the eighth aspect, wherein the reference voltage generation circuit is constituted by a series circuit of three or more resistors.
[0088]
According to this configuration, the circuit voltage can be reduced because the reference voltage generation circuit can be simply formed in addition to the same operation as the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect.
[0089]
A high-frequency switch / amplifier circuit according to a twelfth aspect of the present invention is the high-frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect, wherein the control terminal and one of the power terminals of the first and second amplifiers are connected in common. .
[0090]
According to this configuration, the number of terminals can be reduced because it has the same function as the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect and it is not necessary to provide a separate control terminal for the changeover switch. Furthermore, since the control of the operation / stop of the amplifier and the path selection control of the changeover switch can be realized by one terminal, the control becomes easy.
[0091]
A high-frequency switch / amplifier circuit according to a thirteenth aspect of the present invention is the high-frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect, further comprising a third amplifier having an output terminal connected to a signal input terminal, and an input of the third amplifier The signal input to the terminal is amplified and input to the signal input terminal, and the power supply terminal of the third amplifier is connected in common with the power supply terminal of the reference voltage generation circuit.
[0092]
According to this configuration, in addition to the same operation as the high-frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect, by providing the third amplifier, the gain as a whole can be increased. In addition, since it is not necessary to provide a separate power supply terminal for the reference voltage generation circuit, the number of terminals can be reduced.
[0093]
A high-frequency switch / amplifier circuit according to a fourteenth aspect of the invention includes a signal input terminal, first and second signal output terminals, a control terminal to which a control voltage is applied, a changeover switch, a reference voltage generation circuit, And an amplifier having an output terminal connected to the signal input terminal.
[0094]
The change-over switch has one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signals are connected to the control terminal. A first switch element connected to one of the electrodes, one and the other signal electrode, and a control electrode; one signal electrode connected to the signal input terminal; the other signal electrode connected to the second signal output terminal And a second switch element having a control electrode connected to the control terminal.
[0095]
The reference voltage generation circuit generates first and second reference voltages having different values, applies the first reference voltage to the control electrode of the first switch element, and applies the second reference voltage to the second switch element. One is applied to the other signal electrode.
[0096]
Then, based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage, the first and second switch elements are selectively turned on according to the value of the control voltage. Let's make it. Further, the signal input to the input terminal of the amplifier is amplified and input to the signal input terminal, and the power supply terminal of the amplifier is shared with the power supply voltage of the reference voltage generation circuit.
[0097]
According to this configuration, the signal input to the signal input terminal can be selectively extracted from either one of the first and second signal output terminals as an amplified signal according to the voltage value applied to the control terminal. It becomes.
[0098]
Moreover, the gain can be increased as a whole by providing the amplifier. In addition, since it is not necessary to provide a separate power supply terminal for the reference voltage generation circuit, the number of terminals can be reduced.
[0099]
A mobile communication terminal according to a fifteenth aspect of the present invention is a mobile communication terminal having a high-frequency switch having a high-frequency signal path selection function, wherein the high-frequency switch has a signal input terminal, and first and second signal outputs. A terminal, a control terminal to which a control voltage is applied, a changeover switch, and a reference voltage generation circuit.
[0100]
The change-over switch has one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signals are connected to the control terminal. A first switch element connected to one of the electrodes, one and the other signal electrode, and a control electrode; one signal electrode connected to the signal input terminal; the other signal electrode connected to the second signal output terminal And a second switch element having a control electrode connected to the control terminal.
[0101]
The reference voltage generation circuit generates first and second reference voltages having different values, applies the first reference voltage to the control electrode of the first switch element, and applies the second reference voltage to the second switch element. It has a function to be given to one of the signal electrodes on the other side.
[0102]
Then, the high frequency switch switches the first and second switch elements according to the value of the control voltage based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage. It is made to conduct selectively.
[0103]
According to this configuration, the same function as the high frequency switch according to claim 1 is obtained.
[0104]
A mobile communication terminal according to a sixteenth aspect of the present invention is a mobile communication terminal having a high-frequency switch / amplifier circuit having a high-frequency signal path selection function, wherein the high-frequency switch / amplifier circuit includes a signal input terminal, And a second signal output terminal, a control terminal to which a control voltage is applied, a changeover switch, a first amplifier, a second amplifier, and a reference voltage generation circuit.
[0105]
The changeover switch includes a first switch element having one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and one of the other signal electrodes connected to the control terminal. And a second switch element having one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and a control electrode connected to the control terminal.
[0106]
The first amplifier has an input terminal connected to the other signal electrode of the first switch element and an output terminal connected to the first signal output terminal.
[0107]
The second amplifier has an input terminal connected to the other signal electrode of the second switch element and an output terminal connected to the second signal output terminal.
[0108]
The reference voltage generation circuit generates first and second reference voltages, applies the first reference voltage to the control electrode of the first switch element, and applies the second reference voltage to one and the other of the second switch elements. It has a function to give to any of the signal electrodes.
[0109]
The high-frequency switch / amplifier circuit includes first and second control circuits according to the value of the control voltage based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage. The switch element is selectively turned on. In addition, when the first switch element is conductive, the first amplifier is in an operating state, the second amplifier is inactive, and when the second switch element is conductive, the first amplifier is inactive. 2 amplifiers are put into operation.
[0110]
According to this configuration, the same function as the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect is obtained.
[0111]
A mobile communication terminal according to a seventeenth aspect of the present invention is a mobile communication terminal having a high-frequency switch / amplifier circuit having a high-frequency signal path selection function, wherein the high-frequency switch / amplifier circuit includes: a signal input terminal; 1 and a second signal output terminal, a control terminal to which a control voltage is applied, a changeover switch, a reference voltage generation circuit, and an amplifier having an output terminal connected to the signal input terminal.
[0112]
The change-over switch has one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signals are connected to the control terminal. A first switch element connected to one of the electrodes, one and the other signal electrode, and a control electrode; one signal electrode connected to the signal input terminal; the other signal electrode connected to the second signal output terminal And a second switch element having a control electrode connected to the control terminal.
[0113]
The reference voltage generation circuit generates first and second reference voltages having different values, applies the first reference voltage to the control electrode of the first switch element, and applies the second reference voltage to the second switch element. One is applied to the other signal electrode.
[0114]
Then, based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage, the first and second switch elements are selectively turned on according to the value of the control voltage. I try to let them. Further, the signal input to the input terminal of the amplifier is amplified and input to the signal input terminal, and the power supply terminal of the amplifier is made common with the power supply voltage of the reference voltage generation circuit.
[0115]
According to this configuration, the same function as the high-frequency switch / amplifier circuit according to the fourteenth aspect is obtained.
[0116]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a high-frequency amplifier circuit according to an embodiment of the present invention and a mobile phone terminal using the same will be described with reference to the drawings.
[0117]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention. The high-frequency switch in FIG. 1 is an SPDT switch circuit and corresponds to the high-
[0118]
Hereinafter, the high frequency switch of FIG. 1 will be described in detail.
[0119]
In FIG. 1, a source electrode of a
[0120]
A source electrode of the
[0121]
The source electrode and the drain electrode of the
[0122]
A series circuit of
[0123]
The reference voltage generation circuit is configured by a series circuit of
[0124]
Next, the operation of the high frequency switch in the circuit of FIG. 1 will be briefly described. By setting the relationship between the control voltage Vc applied to the
[0125]
Specifically, the source and drain electrodes of the
[0126]
Here, the
[0127]
When the switching operation is performed in the circuit of FIG. 1, if the control voltage applied to the
In the case of the
Vc <Vref2 Between source electrode and drain electrode: conduction
Vc> Vref2 + | Vth | Between source electrode and drain electrode: open
In the case of the
Vc> Vref1 Between source electrode and drain electrode: conduction
Vc <Vref1 − | Vth | Between source electrode and drain electrode: Open
However, the threshold value of the
[0128]
The control voltage Vc is relative to the reference voltage Vref2.
Vref2 <Vc <Vref2 + | Vth |
When the relationship is, the
[0129]
Also, the control voltage Vc is relative to the reference voltage Vref1.
Vref1 ― | Vth | <Vc <Vref1
When the relationship is established, the source electrode and the drain electrode of the
[0130]
Such a control voltage range cannot be set as a voltage value for controlling the switch. Here, in order to expand the operation range of the switch circuit, it is considered that the control voltage range in which the source electrode and the drain electrode of the
[0131]
At this time, the relationship between the reference voltages Vref1 and Vref2 is as follows.
[0132]
Vref2 = Vref1-| Vth | ――― (1)
When the upper limit value of the control voltage Vc is equal to the power supply voltage Vdd of the switch circuit, the power supply voltage Vdd and the reference voltage Vref1 are set to equalize the range of the control voltage Vc in which the
[0133]
Vdd = (Vref1 + Vref2) ――― (2)
From the equations (1) and (2), the relationship among the reference voltages Vref1, Vref2, the power supply voltage Vdd, and the threshold value Vth of the field effect transistor is as follows.
[0134]
Vref1 = 0.5 × Vdd + 0.5 × | Vth |
Vref2 = 0.5 × Vdd ― 0.5 × | Vth |
Next, the operation of the switch circuit of FIG. 1 will be described. As an example, consider a case where the power supply voltage Vdd is 3 V, the upper limit value of the control voltage Vc is 3 V, and the threshold values Vth of the
[0135]
The voltage values of the reference voltage Vref1 and the reference voltage Vref2 are not limited to the above values. For example, if the reference voltage Vref1 is within the range of 1.15V ± 0.34V, the control voltage range can be widened compared to the conventional example. Similarly, if the reference voltage Vref2 is within the range of 1.85 V ± 0.34 V, the control voltage range can be widened compared to the conventional example. In addition, the control voltage range of a prior art example is 0V-0.8V, 2.2V-3V.
[0136]
Also, the threshold value of the field effect transistor is not limited to -0.7 V, and the two field effect transistors need not have the same threshold value.
[0137]
FIG. 2 shows the relationship between the control voltage Vc and the insertion loss between the
[0138]
In FIG. 2, the control voltage Vc is Vc. In the region of <0.5 × (Vdd− | Vth |), the gate electrode of the
[0139]
In the region where the control voltage Vc is Vc> 0.5 × (Vdd + | Vth |), the potential of the gate electrode of the
[0140]
Control voltage Vc is 0.5 × (Vdd- | Vth |) <Vc In the range of <0.5 × (Vdd + | Vth |), the insertion loss of the
[0141]
In the circuit of FIG. 1, switching of the high frequency switch is realized by the control voltage Vc, and by providing two kinds of reference voltages used in the field effect transistor of the high frequency switch, the setting range of the control voltage can be expanded.
[0142]
In the circuit of FIG. 1, single-gate field effect transistors are used as the
[0143]
As described above, by using the multi-gate field effect transistor, the gate width of the multi-gate
[0144]
In the multi-gate
[0145]
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency circuit including a high-frequency switch / amplifier circuit according to the second embodiment of the present invention. The high frequency switch / amplifier circuit of FIG. 3 corresponds to the high
[0146]
Hereinafter, the high-frequency switch / amplifier circuit of FIG. 3 will be described in detail.
[0147]
In FIG. 3, the high frequency signal input from the signal input terminal 240 is input to the
[0148]
The signal output from the terminal 245c of the high-
[0149]
The signal output from the terminal 245b of the
[0150]
The power
[0151]
The
[0152]
Note that, as the
[0153]
As an amplifier, a bipolar transistor can be used instead of a field effect transistor. In that case, the collector electrode, base electrode, and emitter electrode of the bipolar transistor correspond to the drain electrode, gate electrode, and source electrode of the field effect transistor, respectively.
[0154]
Next, the operation of the high frequency switch / amplifier circuit of FIG. 3 will be briefly described. Further, the
[0155]
As an example, consider a case where a voltage of 3V is applied to the
[0156]
Next, consider a case where a voltage of 3V is applied to the
[0157]
Here, by configuring the
[0158]
Further, by making the
[0159]
As described above, according to the high frequency switch of the embodiment of the present invention, the changeover switch is configured by the two
[0160]
Further, according to the high frequency switch / amplifier circuit of the embodiment of the present invention, the high frequency switch for selecting the
[0161]
Further, by making the control voltage of the
[0162]
Further, by making the power supply voltage of the
[0163]
【The invention's effect】
According to the high frequency switch of the first aspect of the present invention, the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the first switch element is obtained by making the values of the first and second reference voltages different. On the other hand, the control voltage range in the intermediate state between the conductive state and the open state in the second switch element can be shifted from the control voltage range of the conventional example. As a result, the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the first switch element can be overlapped with the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the second switch element. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first switch element and the second switch element to the conductive state or the open state can be set wide.
[0164]
According to the high frequency switch of claim 2 of the present invention, the same effect as the high frequency switch of claim 1 is obtained.
[0165]
According to the high frequency switch of the present invention, the same effect as the high frequency switch of the first aspect can be obtained.
[0166]
According to the high frequency switch of the present invention, in addition to the same effect as the high frequency switch of the first aspect, the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the first field effect transistor is Thus, it is possible to almost completely overlap the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the second field effect transistor. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first field effect transistor and the second field effect transistor to the conductive state or the open state can be set as wide as possible.
[0167]
According to the high frequency switch described in claim 5 of the present invention, the same effect as the high frequency switch described in claim 1 can be obtained, and the reference voltage generating circuit can be simply formed, so that the circuit scale can be reduced.
[0168]
According to the high frequency switch of claim 6 of the present invention, the same effect as the high frequency switch of claim 1 can be obtained, and when the number of gate electrodes is two or more, the gate width of the field effect transistor is increased. In addition, the distortion characteristics with respect to the signal level input to the field effect transistor can be improved.
[0169]
According to the high frequency switch / amplifier circuit of the present invention, since the first amplifier and the second amplifier are connected via the changeover switch, a plurality of communication systems (for example, PDC system and W -CDMA) can be configured, and the amplifier can be designed according to the communication system. Therefore, designing with an optimum circuit scale can be performed, and an increase in circuit scale and an increase in operating current can be prevented.
[0170]
According to the high frequency switch / amplifier circuit described in claim 8 of the present invention, the same effect as that of the high frequency switch / amplifier circuit described in claim 7 can be obtained, and the first and second reference voltages can be made different. The conventional control voltage range of the intermediate state between the conduction state and the open state of the second field effect transistor is compared to the range of the control voltage of the intermediate state between the conduction state and the open state of the first field effect transistor. Can be shifted from the control voltage range. As a result, the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the first field effect transistor may overlap the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the second field effect transistor. it can. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first field effect transistor and the second field effect transistor to the conductive state or the open state can be set wide.
[0171]
According to the high frequency switch / amplifier circuit of the ninth aspect of the present invention, the same effect as that of the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect is obtained.
[0172]
According to the high frequency switch / amplifier circuit of claim 10 of the present invention, the same effect as that of the high frequency switch / amplifier circuit according to claim 7 can be obtained, and an intermediate state between the conductive state and the open state of the first field effect transistor. And the range of the control voltage in the intermediate state between the conductive state and the open state in the second field effect transistor can be almost completely overlapped. Therefore, the voltage range of the control voltage for setting the first field effect transistor and the second field effect transistor to the conductive state or the open state can be set as wide as possible.
[0173]
According to the high frequency switch / amplifier circuit according to claim 11 of the present invention, the same effect as the high frequency switch / amplifier circuit according to claim 7 can be obtained, and the reference voltage generation circuit can be simply formed, so that the circuit scale can be reduced. can do.
[0174]
According to the high frequency switch / amplifier circuit of the twelfth aspect of the present invention, the same effect as that of the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect is obtained, and it is not necessary to provide a separate control terminal for the changeover switch. Can be reduced. Furthermore, since the control of the operation / stop of the amplifier and the path selection control of the changeover switch can be realized by one terminal, the control becomes easy.
[0175]
According to the high frequency switch / amplifier circuit of the thirteenth aspect of the present invention, the same effect as that of the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect is obtained, and the gain is increased as a whole by providing the third amplifier. Can be made. In addition, since it is not necessary to provide a separate power supply terminal for the reference voltage generation circuit, the number of terminals can be reduced.
[0176]
According to the high frequency switch / amplifier circuit of the fourteenth aspect of the present invention, the same effect as that of the high frequency switch / amplifier circuit according to the seventh aspect can be obtained, and the gain can be increased as a whole by providing the amplifier. it can. In addition, since it is not necessary to provide a separate power supply terminal for the reference voltage generation circuit, the number of terminals can be reduced.
[0177]
According to the mobile communication terminal of the fifteenth aspect of the present invention, the same effect as the high-frequency switch of the first aspect can be obtained.
[0178]
According to the mobile communication terminal of the sixteenth aspect of the present invention, the same effect as that of the high frequency switch / amplifier circuit of the seventh aspect is obtained.
[0179]
According to the mobile communication terminal of the seventeenth aspect of the present invention, the same effect as the high-frequency switch / amplifier circuit of the fourteenth aspect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high frequency switch according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a state of a changeover switch in the high frequency switch according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency switch / amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a radio unit of a conventional mobile phone terminal.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a radio unit of another conventional mobile phone terminal.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional high-frequency switch.
FIG. 7 is a graph showing a state of a changeover switch in a conventional high-frequency switch.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional high-frequency amplifier circuit incorporating a gain control function.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of another example of the high-frequency switch according to the first embodiment of the present invention.
10 is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of the high-frequency switch / amplifier circuit of FIG. 3. FIG.
11 is a circuit diagram showing another example of a specific configuration of the high-frequency switch / amplifier circuit of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
101 Signal input terminal
102 oscillator
103 Upconverter
104 High frequency amplifier circuit
105 high frequency switch
106 Bandpass filter
107 High-power high-frequency amplifier circuit
108 Isolator
109 Band pass filter
110 High power high frequency amplifier circuit
111 Isolator
112 Duplexer
113 Antenna
114 Antenna
115 Signal output terminal
116 Signal output terminal
121 Power supply terminal
122 Ground terminal
123 Reference voltage terminal
124 Control terminal
125 signal input terminal
127 Signal output terminal
128 signal output terminal
131 Field Effect Transistor
132 Field Effect Transistor
181 Signal input terminal
182 Impedance matching circuit
183 Gain control circuit
184 amplifier
185 impedance matching circuit
186 amplifier
187 Impedance matching circuit
188 signal output terminal
189 Control terminal
200 Transmitter of mobile phone terminal
201 Upconverter
202 High-frequency amplifier circuit with variable gain
203 High frequency switch
204 Bandpass filter
205 High power high frequency amplifier
206 Isolator
207 Band pass filter
208 High power high frequency amplifier circuit
209 Isolator
211 Power supply terminal
212 Ground terminal
213 Reference voltage terminal
214 Reference voltage terminal
215 Signal input terminal
216 Signal output terminal
217 Signal output terminal
218 Control terminal
219 Field Effect Transistor
220 Field Effect Transistor
221 resistance
222 resistance
223 resistance
224 resistance
225 resistance
226 resistance
227 resistance
228 resistance
229 resistance
230 Capacitor
231 Capacitor
232 capacitors
233 capacitor
240 Signal input terminal
241 Impedance matching circuit
242 Gain control circuit
243 Control circuit
244 amplifier
245 high frequency switch
246 Impedance matching circuit
247 amplifier
248 Impedance matching circuit
249 Signal output terminal
250 impedance matching circuit
251 amplifier
252 Impedance matching circuit
253 signal output terminal
254 Power supply terminal
255 Power supply terminal
256 Power supply terminal
300 Receiver of mobile phone terminal
301 Front-end IC
302 Bandpass filter
400 Synthesizer part of mobile phone terminal
401 Temperature controlled crystal oscillator (TCXO)
402 Phase Locked Loop (PLL)
403 Voltage controlled oscillator (VCO)
500 Duplexer part of mobile phone terminal
501 antenna
502 Antenna
503 Duplexer
Claims (17)
第1および第2の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、前記第1の基準電圧を前記第1のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第2の基準電圧を前記第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、前記制御電圧と前記第1の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第2の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにした高周波スイッチ。A signal input terminal;
First and second signal output terminals;
A control terminal to which a control voltage is applied;
One and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signal electrodes are connected to the control terminal Each of which is connected to one of the signal input terminals and the other signal signal to the second signal output terminal. A changeover switch having an electrode connected and a second switch element having a control electrode connected to the control terminal;
First and second reference voltages having different values are generated, the first reference voltage is applied to a control electrode of the first switch element, and the second reference voltage is applied to one of the second switch elements and A reference voltage generation circuit for applying to one of the other signal electrodes, and the control based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage. A high frequency switch in which the first and second switch elements are selectively turned on in accordance with a voltage value.
前記第2のスイッチ素子は第2の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が前記他方の信号電極となり、ゲート電極が前記制御電極となる請求項1記載の高周波スイッチ。The first switch element comprises a first field effect transistor, one of a source electrode and a drain electrode serves as the one signal electrode, the other of the source electrode and the drain electrode serves as the other signal electrode, and a gate electrode serves as the above-mentioned signal electrode. The control electrode,
The second switch element comprises a second field effect transistor, wherein one of a source electrode and a drain electrode serves as the one signal electrode, the other of the source electrode and the drain electrode serves as the other signal electrode, and a gate electrode serves as the above-mentioned signal electrode. The high-frequency switch according to claim 1, which serves as a control electrode.
第1および第2の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
前記第1のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第1の信号出力端子に出力端子が接続された第1の増幅器と、
前記第2のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第2の信号出力端子に出力端子が接続された第2の増幅器と、
第1および第2の基準電圧を生成し、前記第1の基準電圧を前記第1のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第2の基準電圧を前記第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、
前記制御電圧と前記第1の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第2の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させ、
前記第1のスイッチ素子の導通時には、前記第1の増幅器を動作状態とし、前記第2の増幅器を不動作状態とし、前記第2のスイッチ素子の導通時には、前記第1の増幅器を不動作状態とし、前記第2の増幅器を動作状態とした高周波スイッチ・増幅回路。A signal input terminal;
First and second signal output terminals;
A control terminal to which a control voltage is applied;
A first switch element having one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and one of the one and other signal electrodes connected to the control terminal; And a second switch element having the other signal electrode and the control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and a control electrode connected to the control terminal,
A first amplifier having an input terminal connected to the other signal electrode of the first switch element and an output terminal connected to the first signal output terminal;
A second amplifier having an input terminal connected to the other signal electrode of the second switch element and an output terminal connected to the second signal output terminal;
First and second reference voltages are generated, the first reference voltage is applied to the control electrode of the first switch element, and the second reference voltage is applied to one and the other signals of the second switch element. A reference voltage generation circuit to be applied to any of the electrodes,
Based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage, and the relationship between the control voltage and the second reference voltage, the first and second switch elements are changed according to the value of the control voltage. Selectively conducting,
When the first switch element is conductive, the first amplifier is in an operating state, the second amplifier is inactive, and when the second switch element is conductive, the first amplifier is inactive. And a high-frequency switch / amplifier circuit in which the second amplifier is in an operating state.
前記第2のスイッチ素子は第2の電界効果トランジスタからなり、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記一方の信号電極となり、ソース電極およびドレイン電極の他方が前記他方の信号電極となり、ゲート電極が前記制御電極となり、
前記第1の増幅器は、第3の電界効果トランジスタまたは第1のバイポーラトランジスタからなり、ゲート電極あるいはベース電極が入力端子となり、ドレイン電極あるいはコレクタ電極が出力端子となり、ソース電極またはエミッタ電極が高周波的に接地され、
前記第2の増幅器は、第4の電界効果トランジスタまたは第2のバイポーラトランジスタからなり、ゲート電極あるいはベース電極が入力端子となり、ドレイン電極あるいはコレクタ電極が出力端子となり、ソース電極またはエミッタ電極が高周波的に接地されている請求項7記載の高周波スイッチ・増幅回路。The first switch element comprises a first field effect transistor, one of a source electrode and a drain electrode serves as the one signal electrode, the other of the source electrode and the drain electrode serves as the other signal electrode, and a gate electrode serves as the above-mentioned signal electrode. The control electrode,
The second switch element comprises a second field effect transistor, wherein one of a source electrode and a drain electrode serves as the one signal electrode, the other of the source electrode and the drain electrode serves as the other signal electrode, and a gate electrode serves as the above-mentioned signal electrode. A control electrode,
The first amplifier includes a third field effect transistor or a first bipolar transistor, and a gate electrode or a base electrode serves as an input terminal, a drain electrode or a collector electrode serves as an output terminal, and a source electrode or an emitter electrode serves as a high frequency. Grounded to
The second amplifier includes a fourth field effect transistor or a second bipolar transistor, the gate electrode or the base electrode serves as an input terminal, the drain electrode or the collector electrode serves as an output terminal, and the source electrode or the emitter electrode has a high frequency. The high frequency switch / amplifier circuit according to claim 7, which is grounded.
第1および第2の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、前記第1の基準電圧を前記第1のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第2の基準電圧を前記第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える基準電圧生成回路と、
前記信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備え、
前記制御電圧と前記第1の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第2の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにし、
前記増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、前記増幅器の電源端子を前記基準電圧生成回路の電源電圧と共通にした高周波スイッチ・増幅回路。A signal input terminal;
First and second signal output terminals;
A control terminal to which a control voltage is applied;
One and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signal electrodes are connected to the control terminal Each of which is connected to one of the signal input terminals and the other signal signal to the second signal output terminal. A changeover switch having an electrode connected and a second switch element having a control electrode connected to the control terminal;
First and second reference voltages having different values are generated, the first reference voltage is applied to a control electrode of the first switch element, and the second reference voltage is applied to one of the second switch elements and A reference voltage generation circuit to be applied to either of the other signal electrodes;
An amplifier having an output terminal connected to the signal input terminal;
Based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage, and the relationship between the control voltage and the second reference voltage, the first and second switch elements are changed according to the value of the control voltage. To selectively conduct,
A high frequency switch / amplifier circuit in which a signal input to the input terminal of the amplifier is amplified and input to the signal input terminal, and the power supply terminal of the amplifier is shared with the power supply voltage of the reference voltage generation circuit.
前記高周波スイッチが
信号入力端子と、
第1および第2の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、前記第1の基準電圧を前記第1のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第2の基準電圧を前記第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、前記制御電圧と前記第1の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第2の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにしたことを特徴とする移動体通信端末。A mobile communication terminal having a high-frequency switch having a high-frequency signal path selection function,
The high-frequency switch is a signal input terminal;
First and second signal output terminals;
A control terminal to which a control voltage is applied;
One and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signal electrodes are connected to the control terminal Each of which is connected to one of the signal input terminals and the other signal signal to the second signal output terminal. A changeover switch having an electrode connected and a second switch element having a control electrode connected to the control terminal;
First and second reference voltages having different values are generated, the first reference voltage is applied to a control electrode of the first switch element, and the second reference voltage is applied to one of the second switch elements and A reference voltage generation circuit for applying to one of the other signal electrodes, and the control based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage and the relationship between the control voltage and the second reference voltage. A mobile communication terminal, wherein the first and second switch elements are selectively turned on according to a voltage value.
前記高周波スイッチ・増幅回路が
信号入力端子と、
第1および第2の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
前記第1のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第1の信号出力端子に出力端子が接続された第1の増幅器と、
前記第2のスイッチ素子の他方の信号電極に入力端子が接続され前記第2の信号出力端子に出力端子が接続された第2の増幅器と、
第1および第2の基準電圧を生成し、前記第1の基準電圧を前記第1のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第2の基準電圧を前記第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極の何れかに与える基準電圧生成回路とを備え、
前記制御電圧と前記第1の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第2の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させ、
前記第1のスイッチ素子の導通時には、前記第1の増幅器を動作状態とし、前記第2の増幅器を不動作状態とし、前記第2のスイッチ素子の導通時には、前記第1の増幅器を不動作状態とし、前記第2の増幅器を動作状態とした移動体通信端末。A mobile communication terminal having a high-frequency switch / amplifier circuit having a high-frequency signal path selection function,
The high frequency switch / amplifier circuit is a signal input terminal,
First and second signal output terminals;
A control terminal to which a control voltage is applied;
A first switch element having one and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and one of the one and other signal electrodes connected to the control terminal; And a second switch element having the other signal electrode and the control electrode, one signal electrode connected to the signal input terminal, and a control electrode connected to the control terminal,
A first amplifier having an input terminal connected to the other signal electrode of the first switch element and an output terminal connected to the first signal output terminal;
A second amplifier having an input terminal connected to the other signal electrode of the second switch element and an output terminal connected to the second signal output terminal;
First and second reference voltages are generated, the first reference voltage is applied to the control electrode of the first switch element, and the second reference voltage is applied to one and the other signals of the second switch element. A reference voltage generation circuit to be applied to any of the electrodes,
Based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage, and the relationship between the control voltage and the second reference voltage, the first and second switch elements are changed according to the value of the control voltage. Selectively conducting,
When the first switch element is conductive, the first amplifier is in an operating state, the second amplifier is inactive, and when the second switch element is conductive, the first amplifier is inactive. And a mobile communication terminal in which the second amplifier is in an operating state.
前記高周波スイッチ・増幅回路が、
信号入力端子と、
第1および第2の信号出力端子と、
制御電圧が印加される制御端子と、
一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第1の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に一方および他方の信号電極の何れかが接続された第1のスイッチ素子と、一方および他方の信号電極と制御電極とを有し前記信号入力端子に一方の信号電極が接続され前記第2の信号出力端子に他方の信号電極が接続され前記制御端子に制御電極が接続された第2のスイッチ素子とを有する切替スイッチと、
値の異なる第1および第2の基準電圧を生成し、前記第1の基準電圧を前記第1のスイッチ素子の制御電極に与え、前記第2の基準電圧を前記第2のスイッチ素子の一方および他方の信号電極に何れかに与える基準電圧生成回路と、
前記信号入力端子に出力端子が接続された増幅器とを備え、
前記制御電圧と前記第1の基準電圧との関係、および前記制御電圧と前記第2の基準電圧との関係に基づき、前記制御電圧の値に応じて、前記第1および第2のスイッチ素子を選択的に導通させるようにし、
前記増幅器の入力端子に入力された信号を増幅して前記信号入力端子に入力するようにし、前記増幅器の電源端子を前記基準電圧生成回路の電源電圧と共通にした移動体通信端末。A mobile communication terminal having a high-frequency switch / amplifier circuit having a high-frequency signal path selection function,
The high-frequency switch / amplifier circuit is
A signal input terminal;
First and second signal output terminals;
A control terminal to which a control voltage is applied;
One and other signal electrodes and a control electrode, one signal electrode is connected to the signal input terminal, the other signal electrode is connected to the first signal output terminal, and the one and other signal electrodes are connected to the control terminal Each of which is connected to one of the signal input terminals and the other signal signal to the second signal output terminal. A changeover switch having an electrode connected and a second switch element having a control electrode connected to the control terminal;
First and second reference voltages having different values are generated, the first reference voltage is applied to a control electrode of the first switch element, and the second reference voltage is applied to one of the second switch elements and A reference voltage generation circuit to be applied to either of the other signal electrodes;
An amplifier having an output terminal connected to the signal input terminal;
Based on the relationship between the control voltage and the first reference voltage, and the relationship between the control voltage and the second reference voltage, the first and second switch elements are changed according to the value of the control voltage. To selectively conduct,
A mobile communication terminal that amplifies a signal input to an input terminal of the amplifier and inputs the signal to the signal input terminal, and uses a power supply terminal of the amplifier in common with a power supply voltage of the reference voltage generation circuit.
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