JP3874282B2 - 高周波スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波スイッチ、特に、携帯電話などの移動体通信機器等に組み込まれて用いられる高周波スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アンテナダイバシティに対応した高周波スイッチとして、図１５に示すものが知られている。この高周波スイッチ１は、６個のスイッチング素子２〜７を備えている。高周波スイッチ１の送信用ポートＴｘは、スイッチング素子６を介してアンテナ用ポートＡＮＴ１に電気的に接続されるとともに、スイッチング素子７を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に電気的に接続されている。同様に、受信用ポートＲｘは、スイッチング素子２，３，４，５を介してそれぞれ、アンテナ用ポートＡＮＴ２、外部接続用ポートＥＸＴ２、アンテナ用ポートＡＮＴ１および外部接続用ポートＥＸＴ１に電気的に接続されている。アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２はそれぞれ、アンテナ素子１０，１１に電気的に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、この高周波スイッチ１は、スイッチング素子２〜７をそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることにより、送信用ポートＴｘがアンテナ用ポートＡＮＴ１又は外部接続用ポートＥＸＴ１に接続されたり、受信用ポートＲｘがアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２又は外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２に接続されたりする。しかし、従来の高周波スイッチ１は、ＴＤＭＡ方式のシステムに用いるため、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２又は外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２と、送受信用ポートＴｘ，Ｒｘとの間を接続する場合、いずれか一つの信号伝送経路しか繋がらない構成、いわゆるシングルモード構成になっていた。このため、従来の高周波スイッチ１は、送信用ポートＴｘおよび受信用ポートＲｘの両方が、同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２に接続するデュプレクス（送受同時通信）モードには対応することができなかった。
【０００４】
また、近年、特に注目を集めているＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）のパケット通信では、受信時のデータ量が膨大になることが予想される。従って、受信時の伝送量アップのために、送信と同時に受信も行なう、デュプレクス（送受同時通信）モードで携帯電話を動作させる必要がある。しかしながら、前述のように、従来の高周波スイッチ１はいずれか一つの信号伝送経路しか繋がらない構成になっているため、同時に二つの信号伝送経路を繋げる必要があるデュプレクスモードに対応することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、デュプレクスモードに対応可能な高周波スイッチを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る高周波スイッチは、
（ａ）送信回路に接続される送信用ポートおよび受信回路に接続される受信用ポートと、
（ｂ）第１アンテナ用ポートおよび第２アンテナ用ポートからなる二つのアンテナ用ポートと、
（ｃ）第１外部接続用ポートおよび第２外部接続用ポートからなる二つの外部接続用ポートと、
（ｄ）前記受信用ポートと前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのうち少なくともいずれか一つとを接続する複数の受信信号伝送経路と、
（ｅ）前記送信用ポートと前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのうち少なくともいずれか一つとを接続する複数の送信信号伝送経路と、
（ｆ）各々の前記受信信号伝送経路上に少なくとも一つ接続され、経路ＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチからなる主スイッチング素子と、
（ｇ）各々の前記送信信号伝送経路上に少なくとも一つ接続され、経路ＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチからなる主スイッチング素子と、
（ｈ）前記受信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子と前記受信回路との間に接続された受信側フィルタと、
（ｉ）前記送信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子と前記送信回路との間に接続された送信側フィルタと、
（ｊ）前記送信用ポートと前記送信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子との間に接続され、二つの送信信号伝送経路を切り替えるための送信側パス回路と、を備え、
（ｋ）前記受信信号伝送経路は、
（ｌ）前記受信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第１受信信号伝送経路と、
（ｍ）前記受信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第２受信信号伝送経路と、
（ｎ）前記受信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第３受信信号伝送経路と、
（ｏ）前記受信用ポートと前記第２外部接続用ポートとを接続する第４受信信号伝送経路と、からなり、
（ｐ）前記送信信号伝送経路は、
（ｑ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第１送信信号伝送経路と、
（ｒ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第２送信信号伝送経路と、
（ｓ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第３送信信号伝送経路と、
（ｔ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第４送信信号伝送経路と、
（ｕ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第５送信信号伝送経路と、
（ｖ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第６送信信号伝送経路と、からなり、
（ｗ）前記受信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子と前記第１送信信号伝送経路、第２送信信号伝送経路または第３送信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子とのＯＮ／ＯＦＦを同期させるとともに同時にＯＮ状態にし、
（ｘ）かつ、前記受信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子と前記第１送信信号伝送経路、第２送信信号伝送経路または第３送信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子とのＯＮ／ＯＦＦと、前記送信側パス回路の信号伝送経路の切替えタイミングとを同期させ、前記送信用ポートおよび受信用ポートを前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのいずれか一つのポートに同時に接続させる構成を有していること、
を特徴とする。
【０００７】
以上の構成により、送信用ポートおよび受信用ポートが、アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのいずれか一つのポートに同時に接続可能となり、デュプレクス（送受同時通信）モードに対応可能な高周波スイッチが得られる。より具体的には、後に記載されている表１のデュプレクスモード１，４，５が実現される。
【０００８】
この場合、主スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、受信側フィルタと送信側フィルタには、送信用ポートおよび受信用ポートからそれぞれ別々に受信信号および送信信号が入出力される。すなわち、一つのアンテナ用ポートあるいは外部接続用ポートに対して、主スイッチング素子と受信側フィルタと送信側フィルタが組み合わさってデュプレクサとして機能することになる。
【００１３】
この場合、受信用ポートと送信用ポートはそれぞれ別のアンテナ用ポート（あるいは外部接続用ポート）に繋がっているため、受信用ポートと送信用ポート間のアイソレーションとして、１５〜２０ｄＢ程度ある空中のアイソレーションを使用可能である。例えば、基地局−アンテナ用ポート−送受信フィルタの伝送信号経路において、主スイッチング素子と受信側フィルタと送信側フィルタが組み合わさって、アンテナ用ポート−受信フィルタと、アンテナ用ポート−送信フィルタとの二つの信号経路に分かれたデュプレクサを構成することになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波スイッチの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、アンテナダイバシティに対応した高周波スイッチ２１は、概略、１０個の主スイッチング素子２２〜３１と、送信側パス回路４０と、カプラ４５と、ローパスフィルタ５０と、シャント接続された補助スイッチング素子６５〜７０等で構成されている。
【００１６】
主スイッチング素子２２〜３１には、相互にＯＮ／ＯＦＦ制御の同期が取り易いＧａＡｓスイッチ（ＭＯＳ ＦＥＴトランジスタ）が使用される。主スイッチング素子２２の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ２に接続され、主スイッチング素子２３の一端は外部接続用ポートＥＸＴ２に接続され、主スイッチング素子２４の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ１に接続され、主スイッチング素子２５の一端はローパスフィルタ５０を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に接続されている。主スイッチング素子２２〜２５のそれぞれの他端は受信用ポートＲｘに接続されている。
【００１７】
主スイッチング素子２６の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ２に接続され、主スイッチング素子２７の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ１に接続され、主スイッチング素子２８の一端はローパスフィルタ５０を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に接続されている。主スイッチング素子２６〜２８のそれぞれの他端は、デュプレクサ用ポートＤＵＰ１に接続されている。
【００１８】
主スイッチング素子２９の一端はローパスフィルタ５０を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に接続され、主スイッチング素子３０の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ１に接続され、主スイッチング素子３１の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ２に接続されている。主スイッチング素子２９〜３１のそれぞれの他端は、送信側パス回路４０およびカプラ４５を介して送信用ポートＴｘに接続されている。
【００１９】
ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＥＸＴ１，ＥＸＴ２と主スイッチング素子２２〜３１との間などには、それぞれ補助スイッチング素子６５〜７０とコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ６の直列回路がシャント接続されている。補助スイッチング素子６５〜７０は、それぞれシャント接続している信号伝送経路に接続されている主スイッチング素子２２〜３１や送信側パス回路４０のスイッチング素子４１，４２に連動して動作する。そして、これらのシャント接続直列回路は、主スイッチング素子２２〜３１等のＯＦＦ時の負荷変動を防止するとともに、アイソレーション特性の劣化を防止する。
【００２０】
受信用ポートＲｘには、別部品のデュプレクサ３５の受信側フィルタ３６が接続され、デュプレクサ用ポートＤＵＰ１とＤＵＰ２の間には、デュプレクサ３５の送信側フィルタ３７が接続される。なお、１個のデュプレクサ３５を使用する替わりに、２個のフィルタを組み合わせて使用してもよい。
【００２１】
送信側パス回路４０は、二つのスイッチング素子４１，４２をＬ字形に接続したものである。スイッチング素子４１の一端はデュプレクサ用ポートＤＵＰ２に接続され、スイッチング素子４２の一端は主スイッチング素子２９〜３１に接続されている。スイッチング素子４１，４２のそれぞれの他端は、カプラ４５を介して送信用ポートＴｘに接続されている。この送信側パス回路４０は、送信信号伝送経路を、シングルモード系統とデュプレクスモード系統の２系統に分けて使用するために用いる。
【００２２】
すなわち、後で詳細に説明するように、スイッチング素子４１をＯＦＦ、スイッチング素子４２をＯＮにすることにより、送信信号伝送経路はシングルモード系統になる。この場合、高周波スイッチ２１はシングルモード構成、言い換えると、送受信用ポートＴｘ，Ｒｘはアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２と一つの信号伝送経路しか繋がらないようにして用いる。この場合、送信信号はデュプレクサの送信フィルタを通過しないために送信時の損失を抑えることができる。一方、スイッチング素子４１をＯＮ、スイッチング素子４２をＯＦＦにすることにより、送信信号伝送経路はデュプレクスモード系統になる。この場合、高周波スイッチ２１はデュプレクスモード構成、言い換えると、送信用ポートＴｘおよび受信用ポートＲｘの両方が、同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２のいずれかに接続する構成になる。
【００２３】
カプラ４５は、主線路４６と、この主線路４６に電磁結合している副線路４７とで構成されている。主線路４６は送信用ポートＴｘと送信側パス回路４０との間に接続されている。副線路４７の一端はポートＰを介して抵抗Ｒで終端され、他端はコンデンサＣ８および２個のショットキーダイオードＤ１，Ｄ２を介して検出用ポートＤＥＴに接続されている。
【００２４】
カプラ４５とショットキーダイオードＤ１，Ｄ２等は、送信電力増幅器への電力フィードバックのための電力量検出回路を構成している。つまり、カプラ４５の主線路４６には、送信電力増幅器（図示せず）から出力された送信信号が送信用ポートＴｘを介して伝送される。副線路４７は、主線路４６に伝送されてきた送信信号に結合して、それに比例する出力（送信信号の−１０〜−２０ｄＢｃの電力）を取り出し、検出用ポートＤＥＴを介して自動利得制御回路（図示せず）に供給する。自動利得制御回路は、副線路４７から取り出された前記出力をモニタすると共に、送信電力増幅器のゲインを制御する。
【００２５】
ローパスフィルタ５０は、主スイッチング素子２８と外部接続用ポートＥＸＴ１との間に接続されている。なお、このローパスフィルタ５０は必ずしも必要なものではなく、仕様によっては省略してもよい。また、ローパスフィルタは、外部接続用ポートＥＸＴ２やアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２と、主スイッチング素子２３，２７，２２との間にもそれぞれ接続してもよい。
【００２６】
受信側位相補正回路８１は、受信用ポートＲｘと主スイッチング素子２２〜２５との間に接続されている。送信側位相補正回路８２は、送信用ポートＴｘ（より具体的には、デュプレクサ用ポートＤＵＰ１）と主スイッチング素子２６〜２８との間に接続されている。位相補正回路８１，８２は、伝送線路からなる分布定数型回路や、インダクタおよびコンデンサを組み合わせてなる集中定数型回路、あるいは、ディレイラインなどにて構成されている。さらに、位相補正回路を、図１のｂの位置に適宜設けてもよい。
【００２７】
次に、この高周波スイッチ２１を用いての送受信について説明する。この高周波スイッチ２１は、図１に示すように、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２にそれぞれメインアンテナ素子６０およびサブアンテナ（内蔵アンテナ）素子６１が接続され、外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２にそれぞれデータ伝送装置（図示せず）などが接続される。一方、高周波スイッチ２１の受信用ポートＲｘには、ＰＤＣ１５００（パケット）の受信回路（図示せず）がデュプレクサ３５の受信側フィルタ３６を介して接続され、送信用ポートＴｘにはＰＤＣ１５００（パケット）の送信回路（図示せず）が接続される。
【００２８】
この高周波スイッチ２１は、スイッチング素子２２〜３１，４１，４２等のＯＮ／ＯＦＦ制御により、表１に示すように、シングルモードが７モード、デュプレクスモードが６モードの合計１３モードの信号伝送経路を有している。なお、図１５に示した従来の高周波スイッチ１は、表１のシングルモード１，３，４，５，６，７の合計６モードの信号伝送経路しか得られない。
【００２９】
【表１】
【００３０】
図２は、シングルモード１、すなわち、送信用ポートＴｘとアンテナ用ポートＡＮＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図２の太線参照）。この場合は、主スイッチング素子３０と送信側パス回路４０のスイッチング素子４２と補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。基本的には、使用していないポートの補助スイッチング素子をＯＮ状態にする。スイッチング素子４１をＯＦＦ状態にすれば、信号はデュプレクサ用ポートＤＵＰ２の方に流れないと考えられるが、実際は、デュプレクサ用ポートＤＵＰ２の方に流れてしまう。そこで、補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８をＯＮ状態にしておく。これにより、スイッチング素子４１をＯＦＦ状態にすることによるオープンと、補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８をＯＮ状態にすることによるシャント接続との組み合わせで、確実にデュプレクサ用ポートＤＵＰ２への信号の流れを防止する。ただし、必ずしも全部の補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８をＯＮ状態にしなくてもよい。なお、図２において、位相補正回路８１，８２は省略されている。以下、図３〜図１４においても同様である。
【００３１】
また、図３は、シングルモード２、すなわち、送信用ポートＴｘとアンテナ用ポートＡＮＴ２のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図３の太線参照）。この場合、主スイッチング素子３１と送信側パス回路４０のスイッチング素子４２と補助スイッチング素子６９，６６，６７，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３２】
さらに、図４は、シングルモード３、すなわち、送信用ポートＴｘと外部接続用ポートＥＸＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図４の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２９と送信側パス回路４０のスイッチング素子４２と補助スイッチング素子６９，６５，６６，６７の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３３】
以上のように、シングルモード１〜３の送信の際（言い換えると、パケット通信をしないとき）には、送信側パス回路４０のスイッチング素子４１，４２をＯＮ／ＯＦＦ制御して送信信号伝送経路をシングルモード系統にする。これにより、送信信号がデュプレクサ３５の送信側フィルタ３７を通らないようにすることができ、送信時の損失を抑えることができる。この結果、送信電力増幅器の消費電力を抑え、携帯電話の通話時間を長くすることができる。
【００３４】
図５は、シングルモード４、すなわち、受信用ポートＲｘとアンテナ用ポートＡＮＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図５の太線参照）。この場合は、主スイッチング素子２４と補助スイッチング素子６９，７０，６５，６６，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３５】
また、図６は、シングルモード５、すなわち、受信用ポートＲｘとアンテナ用ポートＡＮＴ２のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図６の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２２と補助スイッチング素子６９，７０，６６，６７，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３６】
さらに、図７は、シングルモード６、すなわち、受信用ポートＲｘと外部接続用ポートＥＸＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図７の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２５と補助スイッチング素子６９，７０，６５，６６，６７の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３７】
さらに、図８は、シングルモード７、すなわち、受信用ポートＲｘと外部接続用ポートＥＸＴ２のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図８の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２３と補助スイッチング素子６９，７０，６５，６７，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３８】
図９は、デュプレクスモード１、すなわち、送受信用ポートＲｘ，Ｔｘを同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図９の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２４，２７と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６５，６６，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３９】
図１０は、デュプレクスモード２、すなわち、受信用ポートＲｘをアンテナ用ポートＡＮＴ２に繋げると同時に、送信用ポートＴｘをアンテナ用ポートＡＮＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１０の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２２，２７と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６６，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。この場合、受信用ポートＲｘと送信用ポートＴｘはそれぞれ別のアンテナ用ポートＡＮＴ２，ＡＮＴ１に繋がっているため、Ｔｘ−Ｒｘ間のアイソレーションとして、１５〜２０ｄＢ程度ある空中のアイソレーションを使用可能である。このとき、デュプレクサ３５のＴｘ−Ｒｘ間のアイソレーション（減衰）特性を補助することが可能となり、デュプレクサ３５として、より損失の小さいフィルタ３６，３７を使用可能となる。
【００４０】
図１１は、デュプレクスモード３、すなわち、受信用ポートＲｘをアンテナ用ポートＡＮＴ１に繋げると同時に、送信用ポートＴｘをアンテナ用ポートＡＮＴ２に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１１の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２４，２６と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６６，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。この場合、受信用ポートＲｘと送信用ポートＴｘはそれぞれ別のアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２に繋がっているため、Ｔｘ−Ｒｘ間のアイソレーションとして、１５〜２０ｄＢ程度ある空中のアイソレーションを使用可能である。このとき、デュプレクサ３５のＴｘ−Ｒｘ間のアイソレーション（減衰）特性を補助することが可能となり、デュプレクサ３５として、より損失の小さいフィルタ３６，３７を使用可能となる。
【００４１】
図１２は、デュプレクスモード４、すなわち、送受信用ポートＲｘ，Ｔｘを同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ２に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１２の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２２，２６と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６６，６７，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００４２】
図１３は、デュプレクスモード５、すなわち、送受信用ポートＲｘ，Ｔｘを同時に、外部接続用ポートＥＸＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１３の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２５，２８と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６５，６６，６７の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００４３】
図１４は、デュプレクスモード６、すなわち、受信用ポートＲｘを外部接続用ポートＥＸＴ２に繋げると同時に、送信用ポートＴｘを外部接続用ポートＥＸＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１４の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２３，２８と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６５，６７の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００４４】
以上のように、デュプレクスモード１〜６は、主スイッチング素子２２〜３１などをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、送信用ポートＴｘおよび受信用ポートＲｘを、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２（同一ポートであってもよい）に同時に接続することができる。この結果、デュプレクスモードに対応可能な高周波スイッチ２１を得ることができる。
【００４５】
さらに、図１０に示したデュプレクスモード２および図１１に示したデュプレクスモード３のように接続した場合には、アンテナ素子６０，６１を介して相手側帯域（送信信号にとっては受信信号帯域、受信信号にとっては送信信号帯域）が妨害波となるが、１０〜１５ｄＢ程度の空中のアイソレーションにより、ある程度の減衰量を確保することができる。この減衰量の分だけ、デュプレクサ３５の減衰特性を軽減することができ、デュプレクサ３５の損失を改善することができる。そして、図１０に示したデュプレクスモード２のように接続した場合にも、同様の作用効果が得られる。
【００４６】
なお、本発明に係る高周波スイッチは前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、図１に示した高周波スイッチ２１において、シャント接続された補助スイッチング素子６５〜７０やコンデンサＣ１〜Ｃ６、あるいは、カプラ４５やローパスフィルタ５０などを省いたものであってもよい。逆に、デュプレクサ３５や抵抗Ｒを内蔵した高周波スイッチであってもよい。
【００４７】
また、本発明に係る高周波スイッチは、複数の絶縁体層と、ローパスフィルタ５０のコンデンサ導体やコイル導体、あるいは、カプラ４５の主線路４６や副線路４７の導体などを積層して構成した積層体の表面に、送信用ポートＴｘや受信用ポートＲｘなどの各ポートを設けるとともに、主スイッチング素子２２〜３１のＧａＡｓスイッチを搭載することにより、積層構造のものを得ることができる。また、ＧａＡｓスイッチは複数の制御用端子を備えており、これらを制御するためのＩＣを搭載してもよい。この場合、この制御用ＩＣの入力は、簡略化された制御信号群ですむようになる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、送信用ポートおよび受信用ポートを、アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのいずれか一つのポートに同時に接続したり、送信用ポートおよび受信用ポートを、それぞれ別のアンテナ用ポート（あるいは外部接続用ポート）に同時に接続したりすることにより、主スイッチング素子と受信側フィルタと送信側フィルタが組み合わさってデュプレクサとして機能することになる。この結果、デュプレクスモードに対応可能な高周波スイッチを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波スイッチの一実施形態を示す電気回路図。
【図２】図１に示した高周波スイッチの動作を説明するための電気回路図。
【図３】図１に示した高周波スイッチの別の動作を説明するための電気回路図。
【図４】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図５】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図６】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図７】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図８】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図９】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１０】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１１】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１２】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１３】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１４】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１５】従来の高周波スイッチを示す電気回路図。
【符号の説明】
２１…高周波スイッチ
２２〜３１…主スイッチング素子
３５…デュプレクサ
３６…受信側フィルタ
３７…送信側フィルタ
４０…送信側パス回路
４１，４２…スイッチング素子
Ｒｘ…受信用ポート
Ｔｘ…送信用ポート
ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…アンテナ用ポート
ＥＸＴ１，ＥＸＴ２…外部接続用ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波スイッチ、特に、携帯電話などの移動体通信機器等に組み込まれて用いられる高周波スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アンテナダイバシティに対応した高周波スイッチとして、図１５に示すものが知られている。この高周波スイッチ１は、６個のスイッチング素子２〜７を備えている。高周波スイッチ１の送信用ポートＴｘは、スイッチング素子６を介してアンテナ用ポートＡＮＴ１に電気的に接続されるとともに、スイッチング素子７を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に電気的に接続されている。同様に、受信用ポートＲｘは、スイッチング素子２，３，４，５を介してそれぞれ、アンテナ用ポートＡＮＴ２、外部接続用ポートＥＸＴ２、アンテナ用ポートＡＮＴ１および外部接続用ポートＥＸＴ１に電気的に接続されている。アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２はそれぞれ、アンテナ素子１０，１１に電気的に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、この高周波スイッチ１は、スイッチング素子２〜７をそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることにより、送信用ポートＴｘがアンテナ用ポートＡＮＴ１又は外部接続用ポートＥＸＴ１に接続されたり、受信用ポートＲｘがアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２又は外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２に接続されたりする。しかし、従来の高周波スイッチ１は、ＴＤＭＡ方式のシステムに用いるため、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２又は外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２と、送受信用ポートＴｘ，Ｒｘとの間を接続する場合、いずれか一つの信号伝送経路しか繋がらない構成、いわゆるシングルモード構成になっていた。このため、従来の高周波スイッチ１は、送信用ポートＴｘおよび受信用ポートＲｘの両方が、同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２に接続するデュプレクス（送受同時通信）モードには対応することができなかった。
【０００４】
また、近年、特に注目を集めているＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）のパケット通信では、受信時のデータ量が膨大になることが予想される。従って、受信時の伝送量アップのために、送信と同時に受信も行なう、デュプレクス（送受同時通信）モードで携帯電話を動作させる必要がある。しかしながら、前述のように、従来の高周波スイッチ１はいずれか一つの信号伝送経路しか繋がらない構成になっているため、同時に二つの信号伝送経路を繋げる必要があるデュプレクスモードに対応することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、デュプレクスモードに対応可能な高周波スイッチを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る高周波スイッチは、
（ａ）送信回路に接続される送信用ポートおよび受信回路に接続される受信用ポートと、
（ｂ）第１アンテナ用ポートおよび第２アンテナ用ポートからなる二つのアンテナ用ポートと、
（ｃ）第１外部接続用ポートおよび第２外部接続用ポートからなる二つの外部接続用ポートと、
（ｄ）前記受信用ポートと前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのうち少なくともいずれか一つとを接続する複数の受信信号伝送経路と、
（ｅ）前記送信用ポートと前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのうち少なくともいずれか一つとを接続する複数の送信信号伝送経路と、
（ｆ）各々の前記受信信号伝送経路上に少なくとも一つ接続され、経路ＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチからなる主スイッチング素子と、
（ｇ）各々の前記送信信号伝送経路上に少なくとも一つ接続され、経路ＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチからなる主スイッチング素子と、
（ｈ）前記受信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子と前記受信回路との間に接続された受信側フィルタと、
（ｉ）前記送信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子と前記送信回路との間に接続された送信側フィルタと、
（ｊ）前記送信用ポートと前記送信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子との間に接続され、二つの送信信号伝送経路を切り替えるための送信側パス回路と、を備え、
（ｋ）前記受信信号伝送経路は、
（ｌ）前記受信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第１受信信号伝送経路と、
（ｍ）前記受信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第２受信信号伝送経路と、
（ｎ）前記受信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第３受信信号伝送経路と、
（ｏ）前記受信用ポートと前記第２外部接続用ポートとを接続する第４受信信号伝送経路と、からなり、
（ｐ）前記送信信号伝送経路は、
（ｑ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第１送信信号伝送経路と、
（ｒ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第２送信信号伝送経路と、
（ｓ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第３送信信号伝送経路と、
（ｔ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第４送信信号伝送経路と、
（ｕ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第５送信信号伝送経路と、
（ｖ）前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第６送信信号伝送経路と、からなり、
（ｗ）前記受信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子と前記第１送信信号伝送経路、第２送信信号伝送経路または第３送信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子とのＯＮ／ＯＦＦを同期させるとともに同時にＯＮ状態にし、
（ｘ）かつ、前記受信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子と前記第１送信信号伝送経路、第２送信信号伝送経路または第３送信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子とのＯＮ／ＯＦＦと、前記送信側パス回路の信号伝送経路の切替えタイミングとを同期させ、前記送信用ポートおよび受信用ポートを前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのいずれか一つのポートに同時に接続させる構成を有していること、
を特徴とする。
【０００７】
以上の構成により、送信用ポートおよび受信用ポートが、アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのいずれか一つのポートに同時に接続可能となり、デュプレクス（送受同時通信）モードに対応可能な高周波スイッチが得られる。より具体的には、後に記載されている表１のデュプレクスモード１，４，５が実現される。
【０００８】
この場合、主スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、受信側フィルタと送信側フィルタには、送信用ポートおよび受信用ポートからそれぞれ別々に受信信号および送信信号が入出力される。すなわち、一つのアンテナ用ポートあるいは外部接続用ポートに対して、主スイッチング素子と受信側フィルタと送信側フィルタが組み合わさってデュプレクサとして機能することになる。
【００１３】
この場合、受信用ポートと送信用ポートはそれぞれ別のアンテナ用ポート（あるいは外部接続用ポート）に繋がっているため、受信用ポートと送信用ポート間のアイソレーションとして、１５〜２０ｄＢ程度ある空中のアイソレーションを使用可能である。例えば、基地局−アンテナ用ポート−送受信フィルタの伝送信号経路において、主スイッチング素子と受信側フィルタと送信側フィルタが組み合わさって、アンテナ用ポート−受信フィルタと、アンテナ用ポート−送信フィルタとの二つの信号経路に分かれたデュプレクサを構成することになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波スイッチの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、アンテナダイバシティに対応した高周波スイッチ２１は、概略、１０個の主スイッチング素子２２〜３１と、送信側パス回路４０と、カプラ４５と、ローパスフィルタ５０と、シャント接続された補助スイッチング素子６５〜７０等で構成されている。
【００１６】
主スイッチング素子２２〜３１には、相互にＯＮ／ＯＦＦ制御の同期が取り易いＧａＡｓスイッチ（ＭＯＳ ＦＥＴトランジスタ）が使用される。主スイッチング素子２２の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ２に接続され、主スイッチング素子２３の一端は外部接続用ポートＥＸＴ２に接続され、主スイッチング素子２４の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ１に接続され、主スイッチング素子２５の一端はローパスフィルタ５０を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に接続されている。主スイッチング素子２２〜２５のそれぞれの他端は受信用ポートＲｘに接続されている。
【００１７】
主スイッチング素子２６の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ２に接続され、主スイッチング素子２７の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ１に接続され、主スイッチング素子２８の一端はローパスフィルタ５０を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に接続されている。主スイッチング素子２６〜２８のそれぞれの他端は、デュプレクサ用ポートＤＵＰ１に接続されている。
【００１８】
主スイッチング素子２９の一端はローパスフィルタ５０を介して外部接続用ポートＥＸＴ１に接続され、主スイッチング素子３０の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ１に接続され、主スイッチング素子３１の一端はアンテナ用ポートＡＮＴ２に接続されている。主スイッチング素子２９〜３１のそれぞれの他端は、送信側パス回路４０およびカプラ４５を介して送信用ポートＴｘに接続されている。
【００１９】
ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２，ＥＸＴ１，ＥＸＴ２と主スイッチング素子２２〜３１との間などには、それぞれ補助スイッチング素子６５〜７０とコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ６の直列回路がシャント接続されている。補助スイッチング素子６５〜７０は、それぞれシャント接続している信号伝送経路に接続されている主スイッチング素子２２〜３１や送信側パス回路４０のスイッチング素子４１，４２に連動して動作する。そして、これらのシャント接続直列回路は、主スイッチング素子２２〜３１等のＯＦＦ時の負荷変動を防止するとともに、アイソレーション特性の劣化を防止する。
【００２０】
受信用ポートＲｘには、別部品のデュプレクサ３５の受信側フィルタ３６が接続され、デュプレクサ用ポートＤＵＰ１とＤＵＰ２の間には、デュプレクサ３５の送信側フィルタ３７が接続される。なお、１個のデュプレクサ３５を使用する替わりに、２個のフィルタを組み合わせて使用してもよい。
【００２１】
送信側パス回路４０は、二つのスイッチング素子４１，４２をＬ字形に接続したものである。スイッチング素子４１の一端はデュプレクサ用ポートＤＵＰ２に接続され、スイッチング素子４２の一端は主スイッチング素子２９〜３１に接続されている。スイッチング素子４１，４２のそれぞれの他端は、カプラ４５を介して送信用ポートＴｘに接続されている。この送信側パス回路４０は、送信信号伝送経路を、シングルモード系統とデュプレクスモード系統の２系統に分けて使用するために用いる。
【００２２】
すなわち、後で詳細に説明するように、スイッチング素子４１をＯＦＦ、スイッチング素子４２をＯＮにすることにより、送信信号伝送経路はシングルモード系統になる。この場合、高周波スイッチ２１はシングルモード構成、言い換えると、送受信用ポートＴｘ，Ｒｘはアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２と一つの信号伝送経路しか繋がらないようにして用いる。この場合、送信信号はデュプレクサの送信フィルタを通過しないために送信時の損失を抑えることができる。一方、スイッチング素子４１をＯＮ、スイッチング素子４２をＯＦＦにすることにより、送信信号伝送経路はデュプレクスモード系統になる。この場合、高周波スイッチ２１はデュプレクスモード構成、言い換えると、送信用ポートＴｘおよび受信用ポートＲｘの両方が、同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２のいずれかに接続する構成になる。
【００２３】
カプラ４５は、主線路４６と、この主線路４６に電磁結合している副線路４７とで構成されている。主線路４６は送信用ポートＴｘと送信側パス回路４０との間に接続されている。副線路４７の一端はポートＰを介して抵抗Ｒで終端され、他端はコンデンサＣ８および２個のショットキーダイオードＤ１，Ｄ２を介して検出用ポートＤＥＴに接続されている。
【００２４】
カプラ４５とショットキーダイオードＤ１，Ｄ２等は、送信電力増幅器への電力フィードバックのための電力量検出回路を構成している。つまり、カプラ４５の主線路４６には、送信電力増幅器（図示せず）から出力された送信信号が送信用ポートＴｘを介して伝送される。副線路４７は、主線路４６に伝送されてきた送信信号に結合して、それに比例する出力（送信信号の−１０〜−２０ｄＢｃの電力）を取り出し、検出用ポートＤＥＴを介して自動利得制御回路（図示せず）に供給する。自動利得制御回路は、副線路４７から取り出された前記出力をモニタすると共に、送信電力増幅器のゲインを制御する。
【００２５】
ローパスフィルタ５０は、主スイッチング素子２８と外部接続用ポートＥＸＴ１との間に接続されている。なお、このローパスフィルタ５０は必ずしも必要なものではなく、仕様によっては省略してもよい。また、ローパスフィルタは、外部接続用ポートＥＸＴ２やアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２と、主スイッチング素子２３，２７，２２との間にもそれぞれ接続してもよい。
【００２６】
受信側位相補正回路８１は、受信用ポートＲｘと主スイッチング素子２２〜２５との間に接続されている。送信側位相補正回路８２は、送信用ポートＴｘ（より具体的には、デュプレクサ用ポートＤＵＰ１）と主スイッチング素子２６〜２８との間に接続されている。位相補正回路８１，８２は、伝送線路からなる分布定数型回路や、インダクタおよびコンデンサを組み合わせてなる集中定数型回路、あるいは、ディレイラインなどにて構成されている。さらに、位相補正回路を、図１のｂの位置に適宜設けてもよい。
【００２７】
次に、この高周波スイッチ２１を用いての送受信について説明する。この高周波スイッチ２１は、図１に示すように、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２にそれぞれメインアンテナ素子６０およびサブアンテナ（内蔵アンテナ）素子６１が接続され、外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２にそれぞれデータ伝送装置（図示せず）などが接続される。一方、高周波スイッチ２１の受信用ポートＲｘには、ＰＤＣ１５００（パケット）の受信回路（図示せず）がデュプレクサ３５の受信側フィルタ３６を介して接続され、送信用ポートＴｘにはＰＤＣ１５００（パケット）の送信回路（図示せず）が接続される。
【００２８】
この高周波スイッチ２１は、スイッチング素子２２〜３１，４１，４２等のＯＮ／ＯＦＦ制御により、表１に示すように、シングルモードが７モード、デュプレクスモードが６モードの合計１３モードの信号伝送経路を有している。なお、図１５に示した従来の高周波スイッチ１は、表１のシングルモード１，３，４，５，６，７の合計６モードの信号伝送経路しか得られない。
【００２９】
【表１】
図２は、シングルモード１、すなわち、送信用ポートＴｘとアンテナ用ポートＡＮＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図２の太線参照）。この場合は、主スイッチング素子３０と送信側パス回路４０のスイッチング素子４２と補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。基本的には、使用していないポートの補助スイッチング素子をＯＮ状態にする。スイッチング素子４１をＯＦＦ状態にすれば、信号はデュプレクサ用ポートＤＵＰ２の方に流れないと考えられるが、実際は、デュプレクサ用ポートＤＵＰ２の方に流れてしまう。そこで、補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８をＯＮ状態にしておく。これにより、スイッチング素子４１をＯＦＦ状態にすることによるオープンと、補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８をＯＮ状態にすることによるシャント接続との組み合わせで、確実にデュプレクサ用ポートＤＵＰ２への信号の流れを防止する。ただし、必ずしも全部の補助スイッチング素子６９，６５，６６，６８をＯＮ状態にしなくてもよい。なお、図２において、位相補正回路８１，８２は省略されている。以下、図３〜図１４においても同様である。
【００３１】
また、図３は、シングルモード２、すなわち、送信用ポートＴｘとアンテナ用ポートＡＮＴ２のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図３の太線参照）。この場合、主スイッチング素子３１と送信側パス回路４０のスイッチング素子４２と補助スイッチング素子６９，６６，６７，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３２】
さらに、図４は、シングルモード３、すなわち、送信用ポートＴｘと外部接続用ポートＥＸＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図４の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２９と送信側パス回路４０のスイッチング素子４２と補助スイッチング素子６９，６５，６６，６７の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３３】
以上のように、シングルモード１〜３の送信の際（言い換えると、パケット通信をしないとき）には、送信側パス回路４０のスイッチング素子４１，４２をＯＮ／ＯＦＦ制御して送信信号伝送経路をシングルモード系統にする。これにより、送信信号がデュプレクサ３５の送信側フィルタ３７を通らないようにすることができ、送信時の損失を抑えることができる。この結果、送信電力増幅器の消費電力を抑え、携帯電話の通話時間を長くすることができる。
【００３４】
図５は、シングルモード４、すなわち、受信用ポートＲｘとアンテナ用ポートＡＮＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図５の太線参照）。この場合は、主スイッチング素子２４と補助スイッチング素子６９，７０，６５，６６，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３５】
また、図６は、シングルモード５、すなわち、受信用ポートＲｘとアンテナ用ポートＡＮＴ２のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図６の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２２と補助スイッチング素子６９，７０，６６，６７，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３６】
さらに、図７は、シングルモード６、すなわち、受信用ポートＲｘと外部接続用ポートＥＸＴ１のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図７の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２５と補助スイッチング素子６９，７０，６５，６６，６７の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３７】
さらに、図８は、シングルモード７、すなわち、受信用ポートＲｘと外部接続用ポートＥＸＴ２のみを繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図８の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２３と補助スイッチング素子６９，７０，６５，６７，６８の全部もしくは一部をＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３８】
図９は、デュプレクスモード１、すなわち、送受信用ポートＲｘ，Ｔｘを同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図９の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２４，２７と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６５，６６，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００３９】
図１０は、デュプレクスモード２、すなわち、受信用ポートＲｘをアンテナ用ポートＡＮＴ２に繋げると同時に、送信用ポートＴｘをアンテナ用ポートＡＮＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１０の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２２，２７と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６６，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。この場合、受信用ポートＲｘと送信用ポートＴｘはそれぞれ別のアンテナ用ポートＡＮＴ２，ＡＮＴ１に繋がっているため、Ｔｘ−Ｒｘ間のアイソレーションとして、１５〜２０ｄＢ程度ある空中のアイソレーションを使用可能である。このとき、デュプレクサ３５のＴｘ−Ｒｘ間のアイソレーション（減衰）特性を補助することが可能となり、デュプレクサ３５として、より損失の小さいフィルタ３６，３７を使用可能となる。
【００４０】
図１１は、デュプレクスモード３、すなわち、受信用ポートＲｘをアンテナ用ポートＡＮＴ１に繋げると同時に、送信用ポートＴｘをアンテナ用ポートＡＮＴ２に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１１の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２４，２６と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６６，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。この場合、受信用ポートＲｘと送信用ポートＴｘはそれぞれ別のアンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２に繋がっているため、Ｔｘ−Ｒｘ間のアイソレーションとして、１５〜２０ｄＢ程度ある空中のアイソレーションを使用可能である。このとき、デュプレクサ３５のＴｘ−Ｒｘ間のアイソレーション（減衰）特性を補助することが可能となり、デュプレクサ３５として、より損失の小さいフィルタ３６，３７を使用可能となる。
【００４１】
図１２は、デュプレクスモード４、すなわち、送受信用ポートＲｘ，Ｔｘを同時に、アンテナ用ポートＡＮＴ２に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１２の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２２，２６と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６６，６７，６８の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００４２】
図１３は、デュプレクスモード５、すなわち、送受信用ポートＲｘ，Ｔｘを同時に、外部接続用ポートＥＸＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１３の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２５，２８と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６５，６６，６７の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００４３】
図１４は、デュプレクスモード６、すなわち、受信用ポートＲｘを外部接続用ポートＥＸＴ２に繋げると同時に、送信用ポートＴｘを外部接続用ポートＥＸＴ１に繋げた場合の信号伝送経路を示すものである（図１４の太線参照）。この場合、主スイッチング素子２３，２８と送信側パス回路４０のスイッチング素子４１と補助スイッチング素子７０，６５，６７の全部もしくは一部を同時にＯＮ状態にし、残りのスイッチング素子をＯＦＦ状態にする。
【００４４】
以上のように、デュプレクスモード１〜６は、主スイッチング素子２２〜３１などをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、送信用ポートＴｘおよび受信用ポートＲｘを、アンテナ用ポートＡＮＴ１，ＡＮＴ２や外部接続用ポートＥＸＴ１，ＥＸＴ２（同一ポートであってもよい）に同時に接続することができる。この結果、デュプレクスモードに対応可能な高周波スイッチ２１を得ることができる。
【００４５】
さらに、図１０に示したデュプレクスモード２および図１１に示したデュプレクスモード３のように接続した場合には、アンテナ素子６０，６１を介して相手側帯域（送信信号にとっては受信信号帯域、受信信号にとっては送信信号帯域）が妨害波となるが、１０〜１５ｄＢ程度の空中のアイソレーションにより、ある程度の減衰量を確保することができる。この減衰量の分だけ、デュプレクサ３５の減衰特性を軽減することができ、デュプレクサ３５の損失を改善することができる。そして、図１０に示したデュプレクスモード２のように接続した場合にも、同様の作用効果が得られる。
【００４６】
なお、本発明に係る高周波スイッチは前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、図１に示した高周波スイッチ２１において、シャント接続された補助スイッチング素子６５〜７０やコンデンサＣ１〜Ｃ６、あるいは、カプラ４５やローパスフィルタ５０などを省いたものであってもよい。逆に、デュプレクサ３５や抵抗Ｒを内蔵した高周波スイッチであってもよい。
【００４７】
また、本発明に係る高周波スイッチは、複数の絶縁体層と、ローパスフィルタ５０のコンデンサ導体やコイル導体、あるいは、カプラ４５の主線路４６や副線路４７の導体などを積層して構成した積層体の表面に、送信用ポートＴｘや受信用ポートＲｘなどの各ポートを設けるとともに、主スイッチング素子２２〜３１のＧａＡｓスイッチを搭載することにより、積層構造のものを得ることができる。また、ＧａＡｓスイッチは複数の制御用端子を備えており、これらを制御するためのＩＣを搭載してもよい。この場合、この制御用ＩＣの入力は、簡略化された制御信号群ですむようになる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、送信用ポートおよび受信用ポートを、アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのいずれか一つのポートに同時に接続したり、送信用ポートおよび受信用ポートを、それぞれ別のアンテナ用ポート（あるいは外部接続用ポート）に同時に接続したりすることにより、主スイッチング素子と受信側フィルタと送信側フィルタが組み合わさってデュプレクサとして機能することになる。この結果、デュプレクスモードに対応可能な高周波スイッチを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波スイッチの一実施形態を示す電気回路図。
【図２】図１に示した高周波スイッチの動作を説明するための電気回路図。
【図３】図１に示した高周波スイッチの別の動作を説明するための電気回路図。
【図４】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図５】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図６】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図７】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図８】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図９】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１０】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１１】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１２】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１３】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１４】図１に示した高周波スイッチのさらに別の動作を説明するための電気回路図。
【図１５】従来の高周波スイッチを示す電気回路図。
【符号の説明】
２１…高周波スイッチ
２２〜３１…主スイッチング素子
３５…デュプレクサ
３６…受信側フィルタ
３７…送信側フィルタ
４０…送信側パス回路
４１，４２…スイッチング素子
Ｒｘ…受信用ポート
Ｔｘ…送信用ポート
ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…アンテナ用ポート
ＥＸＴ１，ＥＸＴ２…外部接続用ポート
Claims (1)
- 送信回路に接続される送信用ポートおよび受信回路に接続される受信用ポートと、
第１アンテナ用ポートおよび第２アンテナ用ポートからなる二つのアンテナ用ポートと、
第１外部接続用ポートおよび第２外部接続用ポートからなる二つの外部接続用ポートと、
前記受信用ポートと前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのうち少なくともいずれか一つとを接続する複数の受信信号伝送経路と、
前記送信用ポートと前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのうち少なくともいずれか一つとを接続する複数の送信信号伝送経路と、
各々の前記受信信号伝送経路上に少なくとも一つ接続され、経路ＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチからなる主スイッチング素子と、
各々の前記送信信号伝送経路上に少なくとも一つ接続され、経路ＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチからなる主スイッチング素子と、
前記受信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子と前記受信回路との間に接続された受信側フィルタと、
前記送信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子と前記送信回路との間に接続された送信側フィルタと、
前記送信用ポートと前記送信信号伝送経路上に接続された主スイッチング素子との間に接続され、二つの送信信号伝送経路を切り替えるための送信側パス回路と、を備え、
前記受信信号伝送経路は、
前記受信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第１受信信号伝送経路と、
前記受信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第２受信信号伝送経路と、
前記受信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第３受信信号伝送経路と、
前記受信用ポートと前記第２外部接続用ポートとを接続する第４受信信号伝送経路と、からなり、
前記送信信号伝送経路は、
前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第１送信信号伝送経路と、
前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第２送信信号伝送経路と、
前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介して、前記送信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第３送信信号伝送経路と、
前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第１アンテナ用ポートとを接続する第４送信信号伝送経路と、
前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第２アンテナ用ポートとを接続する第５送信信号伝送経路と、
前記送信側パス回路により前記送信側フィルタを介さずに、前記送信用ポートと前記第１外部接続用ポートとを接続する第６送信信号伝送経路と、からなり、
前記受信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子と前記第１送信信号伝送経路、第２送信信号伝送経路または第３送信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子とのＯＮ／ＯＦＦを同期させるとともに同時にＯＮ状態にし、
かつ、前記受信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子と前記第１送信信号伝送経路、第２送信信号伝送経路または第３送信信号伝送経路上に接続された複数の主スイッチング素子のうち少なくとも一つの主スイッチング素子とのＯＮ／ＯＦＦと、前記送信側パス回路の信号伝送経路の切替えタイミングとを同期させ、前記送信用ポートおよび受信用ポートを前記アンテナ用ポートおよび外部接続用ポートのいずれか一つのポートに同時に接続させる構成を有していること、
を特徴とする高周波スイッチ。
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