JP3899689B2

JP3899689B2 - Transmission line switch

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Publication number: JP3899689B2
Application number: JP20329198A
Authority: JP
Inventors: 章博大矢; 松ヶ谷　　和沖
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: JP2000036701A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波等の高周波信号を処理する高周波回路であって、例えば複数の入力信号の中から１つの信号を選択する機能等を有する伝送線路スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロ波やミリ波等の高周波信号を処理する高周波回路用の高速スイッチを作成するために、さまざまな開発が行われている。このようなスイッチを構成する代表的な素子として、ＰＩＮダイオードが用いられているが、最近になってＦＥＴを用いることが考えられている。ＦＥＴを用いたスイッチの一例として、特開平２−６３２０１号公報に記載された構成がある。
【０００３】
この公報の構成は、２つの入力信号の中から１つの信号を出力する２入力１出力スイッチであり、いわゆる分岐型回路である。そして、上記２入力１出力スイッチは、ＦＥＴを備えて構成され入力端子を有する２個の増幅器と、これら２個の増幅器の出力点と１個の出力端子との間をそれぞれ接続する２個の伝送線路とから構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ波やミリ波等を処理する回路においては、波長が短いため、伝送線路の長さによって整合条件がずれ易いという特性がある。また、上記従来構成の２入力１出力スイッチの場合、増幅器のオン／オフが切り替わる。このため、２個の増幅器の出力点と１個の出力端子との間を接続する２個の伝送線路の長さを、整合がとれた長さにする必要があり、具体的には、同じ長さに設定している。
【０００５】
さて、例えば３入力１出力スイッチを作成したい場合には、図１５に示すように、３個の伝送線路１、２、３の長さを同じ長さにする必要がある。尚、図１５において、４、５、６は増幅回路、４ａ、５ａ、６ａは入力端子、４ｂ、５ｂ、６ｂは出力点、７は出力端子である。
【０００６】
しかし、上記３個の伝送線路１、２、３の長さを同じ長さに設定することは、設計上、大変困難である。というのは、このような高周波回路を例えばＭＭＩＣで構成する場合、上記伝送線路をコプレーナ線路やマイクロストリップ線路で構成する必要があると共に、上記伝送線路の他に増幅回路等の各種の回路をかなり狭い面積の領域に配設する必要がある。このため、３個の伝送線路１、２、３の長さを同じにするには、伝送線路及び各種回路のレイアウト設計がかなり難しくなり、設計上の制約が大きくなるという不具合があった。
【０００７】
また、入力信号または出力信号の数が多くなると、オフ状態の増幅器がオン状態の増幅器の出力整合条件を変えてしまうという現象が発生し、スイッチの性能が悪くなることがわかった。これに対しては、オフ状態の増幅器のインピーダンスを大きくすることができれば、オン状態の増幅器の出力整合条件が変わることを防止できる。しかし、現状は、具体的な防止策がないため、何らかの対策を実現することによりスイッチの性能を向上させることが求められている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、３以上入力１出力スイッチや１入力３以上出力スイッチなどを作成する際に、設計を容易に行うことができる伝送線路スイッチを提供することにある。また、本発明の他の目的は、入力信号または出力信号の数が多い構成である場合でも、スイッチの性能を向上させることができる伝送線路スイッチを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明においては、ｎ個の高周波増幅器の出力点と、（ｎ−１）個の接続点及び出力端子との間を接続するｎ個の第１の伝送線路を備えると共に、（ｎ−１）個の接続点及び出力端子のうちの隣り合う２個の点の間を接続する（ｎ−１）個の第２の伝送線路を備え、前記ｎ個の第１の伝送線路の長さを、等しくし、且つ、線路内波長の１／２の長さまたはその長さの整数倍の長さにほぼ等しくするように設定し、前記（ｎ−１）個の第２の伝送線路の長さを、等しくし、且つ、線路内波長の１／２の長さまたはその長さの整数倍の長さにほぼ等しくするように設定した。この構成によれば、３以上入力１出力スイッチを作成する場合、長さが等しく且つ線路内波長の１／２の長さまたはその長さの整数倍の長さにほぼ等しいｎ個の第１の伝送線路と、長さが等しく且つ線路内波長の１／２の長さまたはその長さの整数倍の長さにほぼ等しい（ｎ−１）個の第２の伝送線路をレイアウトするだけで済むから、設計を容易に行うことができると共に、出力整合条件が変化することを防止できる。
【００１０】
また、請求項２の発明においては、ｎ個の第１の伝送線路として長さが異なるものが存在するように構成すると共に、（ｎ−１）個の第２の伝送線路として長さが異なるものが存在するように構成した。このように構成すると、設計の自由度がより一層高くなる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、高周波増幅器をドレインバイアスによりオンオフするように構成したので、入力信号の数が多い構成の場合であっても、スイッチの性能を向上させることができる。
【００１３】
一方、請求項４の発明においては、ｎ個の高周波増幅器の入力点と、（ｎ−１）個の接続点及び入力端子との間を接続するｎ個の第１の伝送線路を備えると共に、（ｎ−１）個の接続点及び入力端子のうちの隣り合う２個の点の間を接続する（ｎ−１）個の第２の伝送線路を備え、前記ｎ個の第１の伝送線路の長さを、等しくし、且つ、線路内波長の１／２の長さまたはその長さの整数倍の長さにほぼ等しくするように設定し、前記（ｎ−１）個の第２の伝送線路の長さを、等しくし、且つ、線路内波長の１／２の長さまたはその長さの整数倍の長さにほぼ等しくするように設定した。この構成によれば、１入力３以上出力スイッチを作成する場合に、設計を容易に行うことができると共に、出力整合条件が変化することを防止できる。
【００１４】
また、請求項５の発明においては、ｎ個の第１の伝送線路として長さが異なるものが存在するように構成すると共に、（ｎ−１）個の第２の伝送線路として長さが異なるものが存在するように構成した。このように構成すると、１入力３以上出力スイッチを作成する場合に、設計の自由度がより一層高くなる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、高周波増幅器をドレインバイアスによりオンオフするように構成したので、１入力３以上出力スイッチを作成する場合において、出力信号の数が多い構成の場合であっても、スイッチの性能を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例えば３入力１出力スイッチに適用した第１の実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。本実施例の３入力１出力スイッチは、例えば６０ＧＨｚの高周波信号に対応する３つの入力信号を入力して、１つの出力信号を切替出力するように構成された切替スイッチである。この３入力１出力スイッチの電気回路図を図１に示す。
【００１８】
この図１に示すように、３入力１出力スイッチ１１は、３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、３個の第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、２個の第２の伝送線路１４ａ、１４ｂとを備えて構成されている。上記３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、入力信号を入力する入力端子１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、出力信号を出力する出力点（出力端子）１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、バイアス端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃとを有している。
【００１９】
そして、３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃのバイアス端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの共通接点ｃとなっている。バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの一方の切替接点ａはアースされ、他方の切替接点ｂは直流電源１９に接続されている。この直流電源１９は、例えば２．０Ｖの直流定電圧を発生する電源である。この場合、各高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの接点（ｃ−ａ）間オンのときオフ状態となり、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの接点（ｃ−ｂ）間オンのときオン状態となるように構成されている。即ち、各高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、バイアス条件を変えることによりオンオフするように構成されている。
【００２０】
ここで、３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃの具体的構成は同じであり、以下、この具体的構成について図２を参照して説明する。図２に示すように、各高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、入力整合回路２０と、例えばＨＥＭＴ２１と、出力整合回路２２とから構成されている。入力整合回路２０は、伝送線路２３及びスタブ２４を備えて構成されている。上記伝送線路２３の一端は、コンデンサ２５を介して入力端子１５ａ、１５ｂ、１５ｃに接続されていると共に、スタブ２４の一端に接続されている。上記伝送線路２３の他端は、ＨＥＭＴ２１のゲートに接続されている。上記スタブ２４の他端は、コンデンサ２６を介してアースされていると共に、ゲートバイアス端子２７に接続されている。
【００２１】
また、出力整合回路２２は、伝送線路２８及びスタブ２９を備えて構成されている。上記伝送線路２３の一端は、コンデンサ３０を介して出力点１６ａ、１６ｂ、１６ｃに接続されていると共に、スタブ２９の一端に接続されている。上記伝送線路２８の他端は、ＨＥＭＴ２１のドレインに接続されている。上記スタブ２９の他端は、コンデンサ３１を介してアースされていると共に、ドレインバイアス端子３２に接続されている。更に、ＨＥＭＴ２１のソースは、アースされている。
【００２２】
ここで、各整合回路２０、２２の伝送線路２３、２８及びスタブ２４、２９の長さは、ＨＥＭＴ２１の特性によって決まる。本実施例の場合、ＨＥＭＴ２１をＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓで作成し、この作成したＨＥＭＴ２１の特性を実測し、そして、この実測値を用いてコンピュータにてシミュレーションプログラムを実行することにより、伝送線路２３、２８及びスタブ２４、２９の各長さを決定した。これら決定した長さは、次の通りである。
【００２３】
入力整合回路２０の伝送線路２３の長さを５９８μｍ、スタブ２４の長さを２１２μｍに設定した。そして、出力整合回路２２の伝送線路２８の長さを９５０μｍ、スタブ２９の長さを７２μｍに設定した。
【００２４】
また、上記した構成の高周波増幅回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃをオンオフ制御するに当たって、本実施例では、ドレインバイアスでオンオフするように構成した。即ち、ドレインバイアス端子３２をバイアス端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃとして、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの共通接点ｃとした。これにより、各高周波増幅回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃをオンするときは、ドレインバイアス端子３２に例えば２．０Ｖを印加し、オフするときは、ドレインバイアス端子３２に例えば０Ｖを印加するように構成した。そして、ゲートバイアス端子２７には、オン、オフいずれのときも、例えば０．２Ｖを印加するように構成した。
【００２５】
一方、図１に示すように、３個の第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力点１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、２個の接続点３３ａ、３３ｂ及び出力端子３４との間をそれぞれ接続するように設けられている。上記３個の第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、例えばコプレナー線路により構成されており、長さが等しく設定されていると共に、ほぼ平行に配置されている。この場合、各第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃの長さは、例えば８６６μｍに設定されている。
【００２６】
また、２個の第２の伝送線路１４ａ、１４ｂは、２個の接続点３３ａ、３３ｂ及び出力端子３４をすべて接続するためのものであり、２個の接続点３３ａ、３３ｂ及び出力端子３４のうちの隣り合う２個の点の間を接続するように設けられている。上記２個の第２の伝送線路１４ａ、１４ｂは、例えばコプレナー線路により構成されており、長さが等しく設定されている。この場合、各第２の伝送線路１４ａ、１４ｂの長さは、例えば９８０μｍに設定されている。
【００２７】
ここで、上記したように設定された第２の伝送線路１４ａ、１４ｂの長さは、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さ（実際には、若干短い長さ）である。また、前記したように設定された第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃの長さも、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さ（実際には、やや短い長さ）である。更に、本実施例の場合、入力する高周波信号の周波数としては、例えば５９．５〜６０ＧＨｚ程度の周波数を想定している。尚、上記各伝送線路の長さは、線路の種類や材質等の影響を受けることから、これらの条件に対応するように設定しなければならない。
【００２８】
次に、上記構成の３入力１出力スイッチ１１の各入力からの伝達利得を、ＨＥＭＴ２１の実測データと上記したように設定された伝送線路やスタブ等の長さのパラメータとを用いてコンピュータでシミュレーションすることにより解析してみた。この解析結果を図３ないし図５に示す。
【００２９】
ここで、図３は、１番目の高周波増幅器１２ａをオンし、残りの２個の高周波増幅器１２ｂ、１２ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図３において、実線Ａ１は高周波増幅器１２ａの伝達利得を示し、実線Ａ２は高周波増幅器１２ｂの伝達利得を示し、実線Ａ３は高周波増幅器１２ｃの伝達利得を示している。そして、実線Ａ４は、出力端子３４の反射係数を示している。
【００３０】
また、図４は、２番目の高周波増幅器１２ｂをオンし、残りの２個の高周波増幅器１２ａ、１２ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図４において、実線Ｂ１は高周波増幅器１２ａの伝達利得を示し、実線Ｂ２は高周波増幅器１２ｂの伝達利得を示し、実線Ｂ３は高周波増幅器１２ｃの伝達利得を示している。そして、実線Ｂ４は、出力端子３４の反射係数を示している。更に、図５は、３番目の高周波増幅器１２ｃをオンし、残りの２個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図５において、実線Ｃ１は高周波増幅器１２ａの伝達利得を示し、実線Ｃ２は高周波増幅器１２ｂの伝達利得を示し、実線Ｃ３は高周波増幅器１２ｃの伝達利得を示している。そして、実線Ｃ４は、出力端子３４の反射係数を示している。
【００３１】
上記図３ないし図４から、入力された高周波信号の周波数が例えば５９．５〜６０ＧＨｚである場合、各高周波増幅器がオンされたときの入力端子から出力端子（出力点）への伝達利得が２ｄＢ以上になることがわかった。また、各高周波増幅器がオフされたときの入力端子から出力端子（出力点）への伝達利得が−２２ｄＢ以下になることがわかった。更に、出力端子３４の反射係数が−２４ｄＢ以下になることもわかった。即ち、上記３入力１出力スイッチ１１は、マイクロ波やミリ波等の高周波回路に用いる切替スイッチ（高速スイッチ）として有効に動作していることがわかった。
【００３２】
このような構成の本実施例によれば、３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力点１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、２個の接続点３３ａ、３３ｂ及び出力端子３４との間を、長さが等しい３個の第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃで接続すると共に、２個の接続点３３ａ、３３ｂ及び出力端子３４のうちの隣り合う２個の点（端子）の間を、長さが等しい２個の第２の伝送線路１４ａ、１４ｂで接続するように構成した。この構成の場合、３入力１出力スイッチ１１を作成するに当たって、３個の長さが等しい第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃと２個の長さが等しい第２の伝送線路１４ａ、１４ｂをレイアウトするだけで済むから、図１５の構成に比べて、設計を容易に行うことができる。
【００３３】
図６は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なる点を説明する。第１の実施例においては、ドレインバイアスにより各高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃをオンオフ制御するように構成したが、これに代えて、第２の実施例では、ゲートバイアスにより各高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃをオンオフ制御するように構成した。そして、第２の実施例の電気的構成（電気回路の具体的構成や、伝送線路及びスタブ等の長さなど）は、第１の実施例の電気的構成と同じである。
【００３４】
ここで、第２の実施例におけるゲートバイアス制御について、具体的に説明する。各高周波増幅回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃをオンする場合、ゲートバイアス端子２７に例えば０．２Ｖを印加すると共に、ドレインバイアス端子３２に例えば２．０Ｖを印加するように構成した。そして、各高周波増幅回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃをオフする場合は、ゲートバイアス端子２７に例えば０．６Ｖを印加すると共に、ドレインバイアス端子３２に例えば２．０Ｖを印加するように構成した。
【００３５】
次に、第２の実施例の３入力１出力スイッチ１１の各入力からの伝達利得を、第１の実施例と同様にしてコンピュータでシミュレーションすることにより解析した。この解析結果を図６に示す。この図６は、２番目の高周波増幅器１２ｂをオンし、残りの２個の高周波増幅器１２ａ、１２ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図６において、実線Ｄ１は高周波増幅器１２ａの伝達利得を示し、実線Ｄ２は高周波増幅器１２ｂの伝達利得を示し、実線Ｄ３は高周波増幅器１２ｃの伝達利得を示している。そして、実線Ｄ４は、出力端子３４の反射係数を示している。
【００３６】
尚、１番目の高周波増幅器１２ａをオンし、残りの２個の高周波増幅器１２ｂ、１２ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果と、３番目の高周波増幅器１２ｃをオンし、残りの２個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂをオフしたときの伝達利得の解析結果とについては、図示することを省略した。
【００３７】
上記図６によれば、入力された高周波信号の周波数が５９．５〜６０ＧＨｚである場合、各高周波増幅器がオンされたときの入力端子から出力端子（出力点）への伝達利得が−２ｄＢ以上になることがわかった。また、各高周波増幅器がオフされたときの入力端子から出力端子（出力点）への伝達利得が−１８ｄＢ以下になることがわかった。更に、出力端子３４の反射係数が−１５ｄＢ以下になることもわかった。これにより、上記第２の実施例の３入力１出力スイッチは、マイクロ波やミリ波等の高周波回路に用いる切替スイッチ（高速スイッチ）として十分有効に動作していることがわかった。
【００３８】
ここで、上記第２の実施例と前記第１の実施例とを、比較検討してみる。まず、第２の実施例の場合、図６から、周波数が６０ＧＨｚのときのオンとオフの差が約１５ｄＢであることがわかる。これに対して、第１の実施例では、図４から、周波数が６０ＧＨｚのときのオンとオフの差が約２２ｄＢであることがわかる。従って、第２の実施例においては、オンとオフの差が第１の実施例よりも５ｄＢ以上も劣化したことがわかる。
【００３９】
従って、ドレインバイアス制御の方が、ゲートバイアス制御よりもスイッチの特性を向上できることがわかった。換言すると、ドレインバイアスにより高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃをオンオフ制御する構成を用いると、入力信号の数が多くなったときに、オフ状態の増幅器がオン状態の増幅器の出力整合条件を変えてしまうことを極力防止できる。
【００４０】
尚、上記各実施例では、本発明を、３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えた３入力１出力スイッチ１１に適用したが、これに限られるものではなく、４個以上の高周波増幅器を備えた４以上入力１出力スイッチに適用しても良い。
【００４１】
また、上記各実施例では、第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃの長さを等しくすると共に、第２の伝送線路１４ａ、１４ｂの長さを等しくするように構成したが、これに代えて、第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃの各長さを異ならせたり、第２の伝送線路１４ａ、１４ｂの各長さを異ならせたりするように構成しても良い。この構成の場合、第１の伝送線路１３ａ、１３ｂ、１３ｃの各長さを異ならせるに際しては、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さになるような条件で、長さを異ならせることが好ましい構成である。同様にして、第２の伝送線路１４ａ、１４ｂの各長さを異ならせるに際しても、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さになるような条件で、長さを異ならせることが好ましい構成である。
【００４２】
図７ないし図１０は本発明の第３の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第３の実施例は、本発明を１入力３出力スイッチに適用した実施例である。図７に示すように、第３の実施例の１入力３出力スイッチ３５は、３個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃと、３個の第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃと、２個の第２の伝送線路３８ａ、３８ｂとを備えて構成されている。
【００４３】
上記３個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、入力信号を入力する入力点（入力端子）３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、出力信号を出力する出力端子４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、バイアス端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃとを有している。
【００４４】
そして、３個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃのバイアス端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの共通接点ｃとなっている。この場合、各高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの接点（ｃ−ａ）間オンのときオフ状態となり、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの接点（ｃ−ｂ）間オンのときオン状態となるように構成されている。即ち、各高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、バイアス条件を変えることによりオンオフするように構成されている。
【００４５】
そして、上記３個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃの具体的構成は、第１の実施例の３個の高周波増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃとほぼ同じである。即ち、各高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、入力整合回路２０と、ＨＥＭＴ２１と、出力整合回路２２とから構成されている（図２参照）。但し、第２の実施例では、入力整合回路２０の伝送線路２３の長さを６７７μｍ、スタブ２４の長さを３６μｍに設定し、そして、出力整合回路２２の伝送線路２８の長さを９０３μｍ、スタブ２９の長さを７５μｍに設定している。
【００４６】
また、上記高周波増幅回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃをオンオフ制御するに当たっては、第２の実施例においても、第１の実施例と同様にして、ドレインバイアスでオンオフするように構成した。即ち、ドレインバイアス端子３２をバイアス端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃとして、バイアス切替スイッチ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの共通接点ｃとするように接続した。これにより、オンするときは、ドレインバイアス端子３２に例えば２．０Ｖを印加すると共に、ゲートバイアス端子２７に例えば０．２Ｖを印加するように構成した。そして、オフするときは、ドレインバイアス端子３２に例えば０Ｖを印加すると共に、ゲートバイアス端子２７に０．２Ｖを印加するように構成した。
【００４７】
さて、図７に示すように、３個の第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、３個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃの入力点３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、入力端子４３及び２個の接続点４２ａ、４２ｂとの間をそれぞれ接続するように設けられている。上記３個の第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、例えばコプレナー線路により構成されており、長さが等しく設定されていると共に、ほぼ平行に配置されている。第２の実施例の場合、各第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃの長さを、例えば０μｍに設定した。
【００４８】
尚、第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃの長さは、上記０μｍに代えて、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さに設定しても良い。この場合、シミュレーションを適宜行って第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃの各長さを決めれば良い。
【００４９】
また、２個の第２の伝送線路３８ａ、３８ｂは、入力端子４３及び２個の接続点４２ａ、４２ｂをすべて接続するためのものであり、入力端子４３及び２個の接続点４２ａ、４２ｂのうちの隣り合う２個の点（端子）の間を接続するように設けられている。即ち、一方の第２の伝送線路３８ａにより入力端子４３と接続点４２ａとの間が接続され、他方の第２の伝送線路３８ｂにより接続点４２ａと接続点４２ｂとの間が接続されている。
【００５０】
上記２個の第２の伝送線路３８ａ、３８ｂは、例えばコプレナー線路により構成されており、長さが等しく設定されている。第２の実施例の場合、各第２の伝送線路３８ａ、３８ｂの長さを、例えば９８０μｍに設定した。尚、第２の伝送線路１４ａ、１４ｂの長さは、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さ（実際には、若干短い長さ）であり、上記９８０μｍに限られるものではない。そして、第２の伝送線路１４ａ、１４ｂの各長さも、シミュレーションを適宜行って決めれば良い。
【００５１】
また、第２の実施例の場合も、入力する高周波信号の周波数としては、例えば５９．５〜６０ＧＨｚ程度の周波数を想定している。更に、上記各伝送線路の長さは、線路の種類や材質等の影響を受けることから、これらの条件に対応するように設定することが好ましい。
【００５２】
次に、上記構成の１入力３出力スイッチ３５の各出力端子への伝達利得を、ＨＥＭＴ２１の実測データと上記したように設定された伝送線路やスタブ等の長さのパラメータとを用いてコンピュータでシミュレーションすることにより解析してみた。この解析結果を図８ないし図１０に示す。
【００５３】
ここで、図８は、１番目の高周波増幅器３６ａをオンし、残りの２個の高周波増幅器３６ｂ、３６ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図８において、実線Ｅ１は高周波増幅器３６ａの伝達利得を示し、実線Ｅ２は高周波増幅器３６ｂの伝達利得を示し、実線Ｅ３は高周波増幅器３６ｃの伝達利得を示している。
【００５４】
また、図９は、２番目の高周波増幅器３６ｂをオンし、残りの２個の高周波増幅器３６ａ、３６ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図９において、実線Ｆ１は高周波増幅器３６ａの伝達利得を示し、実線Ｆ２は高周波増幅器３６ｂの伝達利得を示し、実線Ｆ３は高周波増幅器３６ｃの伝達利得を示している。更に、図１０は、３番目の高周波増幅器３６ｃをオンし、残りの２個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図１０において、実線Ｇ１は高周波増幅器３６ａの伝達利得を示し、実線Ｇ２は高周波増幅器３６ｂの伝達利得を示し、実線Ｇ３は高周波増幅器３６ｃの伝達利得を示している。
【００５５】
上記図８ないし図１０から、入力された高周波信号の周波数が５９．５〜６０ＧＨｚである場合、各高周波増幅器がオンされたときの入力端子（入力点）から出力端子への伝達利得が１ｄＢ以上になることがわかった。また、各高周波増幅器がオフされたときの入力端子から出力端子への伝達利得が−２１ｄＢ以下になることがわかった。即ち、上記１入力３出力スイッチ３５は、マイクロ波やミリ波等の高周波回路に用いる切替スイッチ（高速スイッチ）として有効に動作していることがわかった。
【００５６】
尚、上述した以外の第３の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第３の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００５７】
図１１は本発明の第４の実施例を示すものであり、第３の実施例と異なるところを説明する。第３の実施例においては、ドレインバイアスにより各高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃをオンオフ制御するように構成したが、これに代えて、第４の実施例では、ゲートバイアスにより各高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃをオンオフ制御するように構成した。そして、第４の実施例の電気的構成（電気回路の具体的構成）は、第３の実施例の電気的構成とほぼ同じであるが、伝送線路やスタブの長さについては、次の通り変更した。
【００５８】
まず、各高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃの入力整合回路２０の伝送線路２３の長さを例えば８０１μｍ、スタブ２４の長さを例えば８６５μｍに設定した。そして、各高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃの出力整合回路２２の伝送線路２８の長さを例えば９２８μｍ、スタブ２９の長さを例えば５１μｍに設定した。また、第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃの長さを、例えば１４６μｍに設定し、第２の伝送線路３８ａ、３８ｂの長さを、例えば９８０μｍに設定した。
【００５９】
ここで、第４の実施例におけるゲートバイアス制御について、具体的に説明する。各高周波増幅回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃをオンする場合、ゲートバイアス端子２７に例えば０．２Ｖを印加すると共に、ドレインバイアス端子３２に例えば２．０Ｖを印加するように構成した。そして、各高周波増幅回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃをオフする場合は、ゲートバイアス端子２７に例えば０．６Ｖを印加すると共に、ドレインバイアス端子３２に例えば２．０Ｖを印加するように構成した。
【００６０】
そして、第４の実施例の１入力３出力スイッチ３５の各出力端子への伝達利得を、第３の実施例と同様にして、コンピュータでシミュレーションすることにより解析した。この解析結果を図１１に示す。この図１１は、２番目の高周波増幅器３６ｂをオンし、残りの２個の高周波増幅器３６ａ、３６ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。この図１１において、実線Ｈ１は高周波増幅器３６ａの伝達利得を示し、実線Ｈ２は高周波増幅器３６ｂの伝達利得を示し、実線Ｈ３は高周波増幅器３６ｃの伝達利得を示している。
【００６１】
尚、１番目の高周波増幅器３６ａをオンし、残りの２個の高周波増幅器３６ｂ、３６ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果と、３番目の高周波増幅器３６ｃをオンし、残りの２個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂをオフしたときの伝達利得の解析結果とについては、図示することを省略した。
【００６２】
上記図１１によれば、入力された高周波信号の周波数が５９．５〜６０ＧＨｚである場合、各高周波増幅器がオンされたときの入力点（入力端子）から出力端子への伝達利得が−１ｄＢ以上になることがわかった。また、各高周波増幅器がオフされたときの入力点から出力端子への伝達利得が−１５ｄＢ以下になることがわかった。これにより、上記第４の実施例の１入力３出力スイッチは、マイクロ波やミリ波等の高周波回路に用いる切替スイッチ（高速スイッチ）として十分有効に動作することがわかった。
【００６３】
ここで、上記第４の実施例と前記第３の実施例とを、比較検討してみる。まず、第４の実施例の場合、図１１から、周波数が６０ＧＨｚのときのオンとオフの差が約１５ｄＢであることがわかる。これに対して、第３の実施例では、図９から、周波数が６０ＧＨｚのときのオンとオフの差が約２２ｄＢであることがわかる。従って、第４の実施例においては、オンとオフの差が第３の実施例よりも５ｄＢ以上も劣化したことがわかる。従って、１入力３出力スイッチ３５の場合も、ドレインバイアス制御の方が、ゲートバイアス制御よりもスイッチの特性を向上できることがわかった。
【００６４】
尚、上記第３または第４の実施例では、本発明を、３個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備えた１入力３出力スイッチ３５に適用したが、これに限られるものではなく、４個以上の高周波増幅器を備えた１入力４以上出力スイッチに適用しても良い。
【００６５】
また、上記第３または第４の実施例では、第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃの長さを等しくすると共に、第２の伝送線路３８ａ、３８ｂの長さを等しくするように構成したが、これに代えて、第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃの各長さを異ならせたり、第２の伝送線路３８ａ、３８ｂの各長さを異ならせたりするように構成しても良い。
【００６６】
この構成の場合、第１の伝送線路３７ａ、３７ｂ、３７ｃの各長さを異ならせるに際しては、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さになるような条件で、長さを異ならせることが好ましい構成である。同様にして、第２の伝送線路３８ａ、３８ｂの各長さを異ならせるに際しても、線路内波長の１／２の長さ（半波長）、または、その長さ（半波長）の整数倍の長さにほぼ等しい長さになるような条件で、長さを異ならせることが好ましい構成である。
【００６７】
図１２及び図１３は本発明の第５の実施例を示すものであり、第３の実施例と異なるところを説明する。この第５の実施例は、第３の実施例（ドレインバイアス制御を行う実施例）の１入力３出力スイッチ３５を、１つの入力で２つの出力または３つの出力を出力する分配器として使用した実施例である。尚、第５の実施例の電気的構成（電気回路の具体的構成や、伝送線路及びスタブ等の長さなど）は、第３の実施例の電気的構成と同じである。
【００６８】
まず、１入力３出力スイッチ３５を、１つの入力で２つの出力を出力する分配器として使用した場合の各出力端子への伝達利得を、コンピュータでシミュレーションすることにより解析してみた。この解析結果を図１２に示す。この図１２は、１番目の高周波増幅器３６ａと２番目の高周波増幅器３６ｂをオンし、３番目の高周波増幅器３６ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。図１２において、実線Ｉ１は高周波増幅器３６ａの伝達利得を示し、実線Ｉ２は高周波増幅器３６ｂの伝達利得を示し、実線Ｉ３は高周波増幅器３６ｃの伝達利得を示している。
【００６９】
上記図１２から、入力された高周波信号の周波数が５９．５〜６０ＧＨｚである場合、各高周波増幅器がオンされたときの入力端子（入力点）から出力端子への伝達利得が０ｄＢ以上になることがわかった。また、各高周波増幅器がオフされたときの入力端子から出力端子への伝達利得が−２１ｄＢ以下になることがわかった。これにより、上記第５の実施例の１入力３出力スイッチ３５は、マイクロ波やミリ波等の高周波回路に用いる分配器（２出力の分配器）として十分有効に動作することがわかった。
【００７０】
次に、１入力３出力スイッチ３５を、１つの入力で３つの出力を出力する分配器として使用した場合の各出力端子への伝達利得を、コンピュータでシミュレーションすることにより解析してみた。この解析結果を図１３に示す。この図１３は、３個の高周波増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃをすべてオンしたときの伝達利得の解析結果である。図１３において、実線Ｊ１は高周波増幅器３６ａの伝達利得を示し、実線Ｊ２は高周波増幅器３６ｂの伝達利得を示し、実線Ｊ３は高周波増幅器３６ｃの伝達利得を示している。
【００７１】
上記図１３から、入力された高周波信号の周波数が５９．５〜６０ＧＨｚである場合、各高周波増幅器がオンされたときの入力端子（入力点）から出力端子への伝達利得が−０．５ｄＢ以上になることがわかった。従って、第５の実施例の１入力３出力スイッチ３５を、マイクロ波やミリ波等の高周波回路に用いる分配器（３出力の分配器）として十分有効に使用可能であることを確認できた。
【００７２】
図１４は本発明の第６の実施例を示すものであり、第４の実施例と異なるところを説明する。この第６の実施例は、第４の実施例（ゲートバイアス制御を行う実施例）の１入力３出力スイッチ３５を、１つの入力で２つの出力または３つの出力を出力する分配器として使用した実施例である。尚、第６の実施例の電気的構成（電気回路の具体的構成や、伝送線路及びスタブ等の長さなど）は、第４の実施例の電気的構成と同じである。
【００７３】
この場合、１入力３出力スイッチ３５を、１つの入力で２つの出力を出力する分配器として使用した場合の各出力端子への伝達利得を、コンピュータでシミュレーションすることにより解析してみた。この解析結果を図１４に示す。この図１４は、１番目の高周波増幅器３６ａと２番目の高周波増幅器３６ｂをオンし、３番目の高周波増幅器３６ｃをオフしたときの伝達利得の解析結果である。図１４において、実線Ｋ１は高周波増幅器３６ａの伝達利得を示し、実線Ｋ２は高周波増幅器３６ｂの伝達利得を示し、実線Ｋ３は高周波増幅器３６ｃの伝達利得を示している。
【００７４】
上記図１４から、入力された高周波信号の周波数が５９．５〜６０ＧＨｚである場合、各高周波増幅器がオンされたときの入力端子（入力点）から出力端子への伝達利得が−２ｄＢ以上になることがわかった。また、各高周波増幅器がオフされたときの入力端子から出力端子への伝達利得が−１５ｄＢ以下になることがわかった。
【００７５】
従って、第６の実施例（ゲートバイアス制御を行う実施例）の１入力３出力スイッチ３５を、マイクロ波やミリ波等の高周波回路に用いる分配器（２出力分配器）として有効に使用可能であることを確認できた。
【００７６】
ここで、上記第６の実施例と前記第５の実施例とを、比較検討してみる。まず、第６の実施例の場合、図１４から、周波数が６０ＧＨｚのときのオンとオフの差が約１３ｄＢであることがわかる。これに対して、第５の実施例では、図１２から、周波数が６０ＧＨｚのときのオンとオフの差が約２２ｄＢであることがわかる。従って、第６の実施例においては、オンとオフの差が第５の実施例よりも５ｄＢ以上も劣化したことがわかる。従って、１入力３出力スイッチ３５を利用した分配器の場合も、ドレインバイアス制御の方が、ゲートバイアス制御よりもスイッチの特性を向上できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す３入力１出力スイッチの電気回路図
【図２】高周波増幅器の電気回路図
【図３】１番目の高周波増幅器をオンしたときの３入力１出力スイッチの伝達利得と反射係数を示す特性図
【図４】２番目の高周波増幅器をオンしたときの３入力１出力スイッチの伝達利得と反射係数を示す特性図
【図５】３番目の高周波増幅器をオンしたときの３入力１出力スイッチの伝達利得と反射係数を示す特性図
【図６】本発明の第２の実施例を示す図４相当図
【図７】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図８】図３相当図
【図９】図４相当図
【図１０】図５相当図
【図１１】本発明の第４の実施例を示す図９相当図
【図１２】本発明の第５の実施例を示すものであり、１番目の高周波増幅器と２番目の高周波増幅器をオンしたときの１入力３出力スイッチ（分配器）の伝達利得と反射係数を示す特性図
【図１３】３個の高周波増幅器をオンしたときの１入力３出力スイッチ（分配器）の伝達利得と反射係数を示す特性図
【図１４】本発明の第６の実施例を示す図１３相当図
【図１５】従来構成を示す図１相当図
【符号の説明】
１１は３入力１出力スイッチ（伝送線路スイッチ）、１２ａ、１２ｂ、１２ｃは高周波増幅器、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは第１の伝送線路、１４ａ、１４ｂは第２の伝送線路、１５ａ、１５ｂ、１５ｃは入力端子、１６ａ、１６ｂ、１６ｃは出力点、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはバイアス端子、１８ａ、１８ｂ、１８ｃはバイアス切替スイッチ、２０は入力整合回路、２１はＨＥＭＴ、２２は出力整合回路、２３は伝送線路、２４はスタブ、２５はコンデンサ、２６はコンデンサ、２７はゲートバイアス端子、２８は伝送線路、２９はスタブ、３０はコンデンサ、３１はコンデンサ、３２はドレインバイアス端子、３３ａ、３３ｂは接続点、３４は出力端子、３５は１入力３出力スイッチ（伝送線路スイッチ）、３６ａ、３６ｂ、３６ｃは高周波増幅器、３７ａ、３７ｂ、３７ｃは第１の伝送線路、３８ａ、３８ｂは第２の伝送線路、３９ａ、３９ｂ、３９ｃは入力点、４０ａ、４０ｂ、４０ｃは出力端子、４１ａ、４１ｂ、４１ｃはバイアス端子、４２ａ、４２ｂは接続点、４３は入力端子を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission line switch that is a high-frequency circuit that processes high-frequency signals such as microwaves and millimeter waves, and has a function of selecting one signal from a plurality of input signals, for example.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various developments have been made to create high-speed switches for high-frequency circuits that process high-frequency signals such as microwaves and millimeter waves. As a typical element constituting such a switch, a PIN diode is used. Recently, it has been considered to use an FET. As an example of a switch using an FET, there is a configuration described in JP-A-2-63201.
[0003]
The configuration of this publication is a 2-input 1-output switch that outputs one signal from two input signals, and is a so-called branch circuit. The two-input one-output switch includes two amplifiers each including an FET and having an input terminal, and two amplifiers that connect between the output points of the two amplifiers and one output terminal. It consists of a transmission line.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A circuit that processes microwaves, millimeter waves, and the like has a characteristic that the matching condition is easily shifted depending on the length of the transmission line because the wavelength is short. Further, in the case of the conventional 2-input 1-output switch, the amplifier is switched on / off. For this reason, it is necessary to make the length of the two transmission lines connecting between the output points of the two amplifiers and one output terminal equal to each other. The length is set.
[0005]
For example, when it is desired to create a 3-input 1-output switch, the lengths of the three transmission lines 1, 2, and 3 need to be the same as shown in FIG. In FIG. 15, 4, 5 and 6 are amplifier circuits, 4a, 5a and 6a are input terminals, 4b, 5b and 6b are output points, and 7 is an output terminal.
[0006]
However, it is very difficult in design to set the lengths of the three transmission lines 1, 2, and 3 to the same length. This is because, when such a high-frequency circuit is configured by, for example, an MMIC, the transmission line must be configured by a coplanar line or a microstrip line, and various circuits such as an amplifier circuit can be used in addition to the transmission line. It is necessary to arrange in a small area. For this reason, in order to make the lengths of the three transmission lines 1, 2, and 3 the same, the layout design of the transmission lines and various circuits becomes quite difficult, and there is a problem that the design restrictions become large.
[0007]
It has also been found that when the number of input signals or output signals increases, a phenomenon occurs in which the off-state amplifier changes the output matching condition of the on-state amplifier, resulting in poor switch performance. On the other hand, if the impedance of the off-state amplifier can be increased, the output matching condition of the on-state amplifier can be prevented from changing. However, since there is no specific preventive measure at present, it is required to improve the performance of the switch by realizing some measure.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a transmission line switch that can be easily designed when creating a three or more input one output switch or a one input three or more output switch. Another object of the present invention is to provide a transmission line switch capable of improving the performance of the switch even when the number of input signals or output signals is large.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the invention, the output points of the n high frequency amplifiers are connected to the (n-1) connection points and the output terminals. N A plurality of first transmission lines and connecting between two (n−1) connection points and two adjacent output terminals. ( n-1) comprising second transmission lines The lengths of the n first transmission lines are set equal to each other and set to be approximately equal to ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length, The lengths of (n-1) second transmission lines are set equal to each other, and set to be approximately equal to ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length. did. According to this configuration, when creating three or more input 1 output switches, N pieces of equal length and approximately equal to a length of ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length. With the first transmission line (N−1) equal in length and approximately equal to ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length. Since it is only necessary to lay out the second transmission line, the design can be easily performed. At the same time, the output matching condition can be prevented from changing. .
[0010]
In the invention of claim 2, the first transmission lines are configured to have different lengths as the n first transmission lines, and the lengths are different as (n−1) second transmission lines. Configured to exist. If comprised in this way, the freedom degree of design will become still higher.
[0012]
Claim 3 According to the present invention, since the high-frequency amplifier is configured to be turned on / off by the drain bias, the performance of the switch can be improved even in a configuration having a large number of input signals.
[0013]
Meanwhile, claims 4 In the present invention, n first transmission lines for connecting between input points of n high-frequency amplifiers and (n-1) connection points and input terminals are provided, and (n-1) (N-1) second transmission lines that connect two adjacent points of the connection points and the input terminals. The lengths of the n first transmission lines are set equal to each other and set to be approximately equal to ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length, The lengths of (n-1) second transmission lines are set equal to each other, and set to be approximately equal to ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length. did. According to this configuration, design can be easily performed when an output switch having one input of three or more is created. At the same time, the output matching condition can be prevented from changing. .
[0014]
Claims 5 In the present invention, n first transmission lines are configured to have different lengths, and (n-1) second transmission lines have different lengths. Configured. With such a configuration, when an output switch having one input of three or more is created, the degree of freedom in design is further increased.
[0016]
Claim 6 According to the invention, since the high-frequency amplifier is configured to be turned on / off by the drain bias, when the output switch having one input of three or more is created, the performance of the switch is improved even when the number of output signals is large. Can be improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to, for example, a three-input one-output switch will be described with reference to FIGS. The three-input one-output switch of the present embodiment is a change-over switch configured to input three input signals corresponding to, for example, a high-frequency signal of 60 GHz and to switch and output one output signal. An electric circuit diagram of this 3-input 1-output switch is shown in FIG.
[0018]
As shown in FIG. 1, the three-input one-output switch 11 includes three high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c, three first transmission lines 13a, 13b, and 13c, and two second transmissions. Lines 14a and 14b are provided. The three high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c include input terminals 15a, 15b, and 15c for inputting input signals, output points (output terminals) 16a, 16b, and 16c for outputting output signals, and bias terminals 17a and 17b. , 17c.
[0019]
The bias terminals 17a, 17b, and 17c of the three high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c are common contacts c of the bias changeover switches 18a, 18b, and 18c. One switching contact a of the bias changeover switches 18 a, 18 b and 18 c is grounded, and the other switching contact b is connected to the DC power source 19. The DC power source 19 is a power source that generates a DC constant voltage of, for example, 2.0V. In this case, the high frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c are turned off when the contacts (ca) of the bias changeover switches 18a, 18b, and 18c are turned on, and the contacts (cb) of the bias changeover switches 18a, 18b, and 18c. ) Is configured to be in an on state when on. That is, each high frequency amplifier 12a, 12b, 12c is configured to be turned on / off by changing the bias condition.
[0020]
Here, the specific configuration of the three high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c is the same, and the specific configuration will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 2, each of the high-frequency amplifiers 12 a, 12 b, and 12 c includes an input matching circuit 20, for example, a HEMT 21, and an output matching circuit 22. The input matching circuit 20 includes a transmission line 23 and a stub 24. One end of the transmission line 23 is connected to the input terminals 15 a, 15 b, and 15 c through the capacitor 25, and is connected to one end of the stub 24. The other end of the transmission line 23 is connected to the gate of the HEMT 21. The other end of the stub 24 is grounded via a capacitor 26 and is connected to a gate bias terminal 27.
[0021]
The output matching circuit 22 includes a transmission line 28 and a stub 29. One end of the transmission line 23 is connected to the output points 16 a, 16 b, and 16 c through the capacitor 30, and is connected to one end of the stub 29. The other end of the transmission line 28 is connected to the drain of the HEMT 21. The other end of the stub 29 is grounded via a capacitor 31 and is connected to a drain bias terminal 32. Further, the source of the HEMT 21 is grounded.
[0022]
Here, the lengths of the transmission lines 23 and 28 and the stubs 24 and 29 of the matching circuits 20 and 22 are determined by the characteristics of the HEMT 21. In the case of the present embodiment, the HEMT 21 is made of InAlAs / InGaAs, the characteristics of the created HEMT 21 are measured, and a simulation program is executed by a computer using the measured values, whereby the transmission lines 23, 28 and Each length of the stubs 24 and 29 was determined. These determined lengths are as follows.
[0023]
The length of the transmission line 23 of the input matching circuit 20 was set to 598 μm, and the length of the stub 24 was set to 212 μm. The length of the transmission line 28 of the output matching circuit 22 was set to 950 μm, and the length of the stub 29 was set to 72 μm.
[0024]
Further, in the present embodiment, the on / off control of the high frequency amplifier circuits 12a, 12b, 12c having the above-described configuration is configured to be turned on / off with a drain bias. That is, the drain bias terminal 32 is used as the bias terminals 17a, 17b, and 17c, and the common contact c of the bias changeover switches 18a, 18b, and 18c. Thereby, for example, 2.0V is applied to the drain bias terminal 32 when each high-frequency amplifier circuit 12a, 12b, 12c is turned on, and 0V is applied to the drain bias terminal 32 when turned off. . The gate bias terminal 27 is configured to apply 0.2 V, for example, both on and off.
[0025]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the three first transmission lines 13a, 13b, and 13c include the output points 16a, 16b, and 16c of the three high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c, and the two connection points 33a. 33b and the output terminal 34 are connected to each other. The three first transmission lines 13a, 13b, and 13c are configured by, for example, coplanar lines, are set to be equal in length, and are arranged substantially in parallel. In this case, the length of each first transmission line 13a, 13b, 13c is set to 866 μm, for example.
[0026]
The two second transmission lines 14a and 14b are for connecting all the two connection points 33a and 33b and the output terminal 34, and the two connection points 33a and 33b and the output terminal 34 are connected to each other. It is provided so as to connect between two adjacent points. The two second transmission lines 14a and 14b are constituted by coplanar lines, for example, and are set to have the same length. In this case, the length of each second transmission line 14a, 14b is set to 980 μm, for example.
[0027]
Here, the length of the second transmission lines 14a and 14b set as described above is ½ the length of the in-line wavelength (half wavelength) or an integral multiple of the length (half wavelength). The length is substantially equal to the length of (in fact, a slightly shorter length). Further, the length of the first transmission lines 13a, 13b, and 13c set as described above is also ½ the length (half wavelength) of the wavelength in the line, or an integral multiple of the length (half wavelength). The length is approximately equal to the length of (in fact, a slightly shorter length). Furthermore, in the case of the present embodiment, the frequency of the input high frequency signal is assumed to be a frequency of about 59.5 to 60 GHz, for example. Since the length of each transmission line is affected by the type and material of the line, it must be set to meet these conditions.
[0028]
Next, the transfer gain from each input of the three-input one-output switch 11 having the above-described configuration is simulated by a computer using the measured data of the HEMT 21 and the length parameters of the transmission line, stub, etc. set as described above. I tried to analyze it. The analysis results are shown in FIGS.
[0029]
Here, FIG. 3 shows the analysis result of the transfer gain when the first high-frequency amplifier 12a is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 12b and 12c are turned off. In FIG. 3, a solid line A1 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12a, a solid line A2 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12b, and a solid line A3 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12c. A solid line A4 indicates the reflection coefficient of the output terminal 34.
[0030]
FIG. 4 shows the analysis result of the transfer gain when the second high-frequency amplifier 12b is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 12a and 12c are turned off. In FIG. 4, a solid line B1 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12a, a solid line B2 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12b, and a solid line B3 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12c. A solid line B4 indicates the reflection coefficient of the output terminal 34. Further, FIG. 5 shows the analysis result of the transfer gain when the third high-frequency amplifier 12c is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 12a and 12b are turned off. In FIG. 5, the solid line C1 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12a, the solid line C2 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12b, and the solid line C3 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 12c. A solid line C4 indicates the reflection coefficient of the output terminal 34.
[0031]
3 to 4, when the frequency of the input high-frequency signal is 59.5 to 60 GHz, for example, the transfer gain from the input terminal to the output terminal (output point) when each high-frequency amplifier is turned on is 2 dB. I found out that It was also found that the transfer gain from the input terminal to the output terminal (output point) when each high-frequency amplifier was turned off was -22 dB or less. Furthermore, it has been found that the reflection coefficient of the output terminal 34 is -24 dB or less. In other words, it has been found that the three-input one-output switch 11 operates effectively as a changeover switch (high-speed switch) used in a high-frequency circuit such as a microwave or a millimeter wave.
[0032]
According to the present embodiment having such a configuration, the output points 16a, 16b, 16c of the three high-frequency amplifiers 12a, 12b, 12c and the two connection points 33a, 33b and the output terminal 34 are long. Are connected by three first transmission lines 13a, 13b, and 13c having the same length, and between two adjacent connection points (terminals) of the two connection points 33a and 33b and the output terminal 34. The second transmission lines 14a and 14b having the same length are connected to each other. In the case of this configuration, when the three-input one-output switch 11 is formed, the first transmission lines 13a, 13b, 13c having three equal lengths and the second transmission lines 14a, 14b having two equal lengths are used. Since only layout is required, the design can be easily performed as compared with the configuration of FIG.
[0033]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, and points different from the first embodiment will be described. In the first embodiment, the high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c are controlled to be turned on / off by the drain bias. Instead, in the second embodiment, the high-frequency amplifiers 12a, 12b are controlled by the gate bias. , 12c is configured to be on / off controlled. The electrical configuration of the second embodiment (the specific configuration of the electrical circuit, the length of the transmission line, the stub, etc.) is the same as the electrical configuration of the first embodiment.
[0034]
Here, the gate bias control in the second embodiment will be specifically described. When each high-frequency amplifier circuit 12a, 12b, 12c is turned on, for example, 0.2V is applied to the gate bias terminal 27 and 2.0V is applied to the drain bias terminal 32, for example. When each of the high-frequency amplifier circuits 12a, 12b, and 12c is turned off, for example, 0.6V is applied to the gate bias terminal 27 and 2.0V is applied to the drain bias terminal 32, for example.
[0035]
Next, the transfer gain from each input of the 3-input 1-output switch 11 of the second embodiment was analyzed by computer simulation in the same manner as in the first embodiment. The analysis results are shown in FIG. FIG. 6 shows the analysis result of the transfer gain when the second high-frequency amplifier 12b is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 12a and 12c are turned off. In FIG. 6, a solid line D1 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 12a, a solid line D2 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 12b, and a solid line D3 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 12c. A solid line D4 indicates the reflection coefficient of the output terminal 34.
[0036]
The analysis result of the transfer gain when the first high-frequency amplifier 12a is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 12b and 12c are turned off, and the third high-frequency amplifier 12c is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 12c are turned on. The analysis result of the transmission gain when the amplifiers 12a and 12b are turned off is not shown.
[0037]
According to FIG. 6, when the frequency of the input high frequency signal is 59.5 to 60 GHz, the transfer gain from the input terminal to the output terminal (output point) when each high frequency amplifier is turned on is -2 dB or more. I found out that It was also found that the transfer gain from the input terminal to the output terminal (output point) when each high-frequency amplifier was turned off was -18 dB or less. Further, it has been found that the reflection coefficient of the output terminal 34 is -15 dB or less. As a result, it has been found that the 3-input 1-output switch of the second embodiment operates sufficiently effectively as a changeover switch (high-speed switch) used in a high-frequency circuit such as a microwave or a millimeter wave.
[0038]
Here, the second embodiment and the first embodiment will be compared. First, in the case of the second embodiment, it can be seen from FIG. 6 that the difference between on and off when the frequency is 60 GHz is about 15 dB. On the other hand, in the first embodiment, it can be seen from FIG. 4 that the difference between on and off when the frequency is 60 GHz is about 22 dB. Therefore, it can be seen that in the second embodiment, the difference between ON and OFF is deteriorated by 5 dB or more than in the first embodiment.
[0039]
Therefore, it was found that the drain bias control can improve the switch characteristics more than the gate bias control. In other words, when the configuration in which the high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c are controlled to be turned on and off by drain bias is used, the off-state amplifier changes the output matching condition of the on-state amplifier when the number of input signals increases. This can be prevented as much as possible.
[0040]
In each of the above embodiments, the present invention is applied to the three-input one-output switch 11 including the three high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c. However, the present invention is not limited to this, and four or more high-frequency amplifiers are used. The present invention may be applied to four or more input 1 output switches having
[0041]
In each of the above embodiments, the lengths of the first transmission lines 13a, 13b, and 13c are made equal, and the lengths of the second transmission lines 14a and 14b are made equal. The lengths of the first transmission lines 13a, 13b, and 13c may be varied, or the lengths of the second transmission lines 14a and 14b may be varied. In the case of this configuration, when the lengths of the first transmission lines 13a, 13b, and 13c are made different, the length of the in-line wavelength (half wavelength) or the length (half wavelength) of It is preferable to make the lengths different under the condition that the length is approximately equal to the integral multiple. Similarly, when the lengths of the second transmission lines 14a and 14b are made different, the length (half wavelength) of ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length (half wavelength) It is preferable that the lengths are different under the condition that the length is approximately equal to the length.
[0042]
FIGS. 7 to 10 show a third embodiment of the present invention, and different points from the first embodiment will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the third embodiment, the present invention is applied to a 1-input 3-output switch. As shown in FIG. 7, the one-input three-output switch 35 of the third embodiment includes three high-frequency amplifiers 36a, 36b, and 36c, three first transmission lines 37a, 37b, and 37c, and two pieces. The second transmission lines 38a and 38b.
[0043]
The three high-frequency amplifiers 36a, 36b, and 36c include input points (input terminals) 39a, 39b, and 39c for inputting input signals, output terminals 40a, 40b, and 40c for outputting output signals, and bias terminals 41a and 41b. , 41c.
[0044]
The bias terminals 41a, 41b, and 41c of the three high-frequency amplifiers 36a, 36b, and 36c are common contacts c of the bias changeover switches 18a, 18b, and 18c. In this case, the high frequency amplifiers 36a, 36b, 36c are turned off when the contacts (ca) of the bias changeover switches 18a, 18b, 18c are turned on, and the contacts (cb) of the bias changeover switches 18a, 18b, 18c. ) Is configured to be in an on state when on. That is, each high frequency amplifier 36a, 36b, 36c is configured to be turned on / off by changing the bias condition.
[0045]
The specific configuration of the three high-frequency amplifiers 36a, 36b, and 36c is substantially the same as that of the three high-frequency amplifiers 12a, 12b, and 12c in the first embodiment. That is, each high-frequency amplifier 36a, 36b, 36c is composed of the input matching circuit 20, the HEMT 21, and the output matching circuit 22 (see FIG. 2). However, in the second embodiment, the length of the transmission line 23 of the input matching circuit 20 is set to 677 μm, the length of the stub 24 is set to 36 μm, and the length of the transmission line 28 of the output matching circuit 22 is set to 903 μm, The length of the stub 29 is set to 75 μm.
[0046]
When the on / off control of the high-frequency amplifier circuits 36a, 36b, 36c is performed, the second embodiment is also configured to be turned on / off with a drain bias in the same manner as in the first embodiment. That is, the drain bias terminal 32 is connected to the bias terminals 41a, 41b, 41c so as to be a common contact c of the bias changeover switches 18a, 18b, 18c. Thereby, when turning on, for example, 2.0 V is applied to the drain bias terminal 32 and 0.2 V is applied to the gate bias terminal 27, for example. When turning off, for example, 0 V is applied to the drain bias terminal 32 and 0.2 V is applied to the gate bias terminal 27.
[0047]
Now, as shown in FIG. 7, the three first transmission lines 37a, 37b, and 37c include input points 39a, 39b, and 39c of three high-frequency amplifiers 36a, 36b, and 36c, and input terminals 43 and two. The connection points 42a and 42b are connected to each other. The three first transmission lines 37a, 37b, and 37c are configured by, for example, coplanar lines, are set to have the same length, and are arranged substantially in parallel. In the case of the second embodiment, the length of each first transmission line 37a, 37b, 37c is set to 0 μm, for example.
[0048]
Note that the length of the first transmission lines 37a, 37b, and 37c is, instead of 0 μm, a length that is half the wavelength in the line (half wavelength), or an integral multiple of the length (half wavelength). You may set to the length substantially equal to the length of. In this case, the length of each of the first transmission lines 37a, 37b, and 37c may be determined by appropriately performing simulation.
[0049]
The two second transmission lines 38a and 38b are for connecting all of the input terminal 43 and the two connection points 42a and 42b, and are connected to the input terminal 43 and the two connection points 42a and 42b. It is provided so as to connect between two adjacent points (terminals). That is, the input terminal 43 and the connection point 42a are connected by one second transmission line 38a, and the connection point 42a and the connection point 42b are connected by the other second transmission line 38b.
[0050]
The two second transmission lines 38a and 38b are constituted by coplanar lines, for example, and have the same length. In the case of the second embodiment, the length of each second transmission line 38a, 38b is set to, for example, 980 μm. The lengths of the second transmission lines 14a and 14b are approximately equal to the length (half wavelength) of ½ of the in-line wavelength or an integral multiple of the length (half wavelength). (Actually slightly short length), and is not limited to the above 980 μm. The lengths of the second transmission lines 14a and 14b may be determined by appropriately performing simulation.
[0051]
Also in the case of the second embodiment, the frequency of the input high frequency signal is assumed to be, for example, about 59.5 to 60 GHz. Furthermore, since the length of each transmission line is affected by the type and material of the line, it is preferable that the length is set so as to meet these conditions.
[0052]
Next, the transmission gain to each output terminal of the 1-input 3-output switch 35 having the above-described configuration is calculated by a computer using the measured data of the HEMT 21 and the length parameters of the transmission line, stub, etc. set as described above. I analyzed by simulation. The analysis results are shown in FIGS.
[0053]
Here, FIG. 8 shows the analysis result of the transfer gain when the first high-frequency amplifier 36a is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 36b and 36c are turned off. In FIG. 8, a solid line E1 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 36a, a solid line E2 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 36b, and a solid line E3 indicates the transmission gain of the high-frequency amplifier 36c.
[0054]
FIG. 9 shows the analysis result of the transfer gain when the second high-frequency amplifier 36b is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 36a and 36c are turned off. In FIG. 9, a solid line F1 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36a, a solid line F2 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36b, and a solid line F3 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36c. Further, FIG. 10 shows the analysis result of the transfer gain when the third high-frequency amplifier 36c is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 36a and 36b are turned off. In FIG. 10, a solid line G1 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36a, a solid line G2 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36b, and a solid line G3 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36c.
[0055]
8 to 10, when the frequency of the input high frequency signal is 59.5 to 60 GHz, the transfer gain from the input terminal (input point) to the output terminal when each high frequency amplifier is turned on is 1 dB or more. I found out that It was also found that the transfer gain from the input terminal to the output terminal when each high-frequency amplifier was turned off was -21 dB or less. That is, it has been found that the 1-input 3-output switch 35 operates effectively as a changeover switch (high-speed switch) used in a high-frequency circuit such as a microwave or a millimeter wave.
[0056]
The configuration of the third embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Accordingly, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained.
[0057]
FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention, and the differences from the third embodiment will be described. In the third embodiment, each high-frequency amplifier 36a, 36b, 36c is controlled to be turned on / off by drain bias. Instead, in the fourth embodiment, each high-frequency amplifier 36a, 36b is controlled by gate bias. , 36c is configured to be on / off controlled. The electrical configuration of the fourth embodiment (specific configuration of the electric circuit) is almost the same as the electrical configuration of the third embodiment, but the lengths of the transmission lines and stubs are as follows. changed.
[0058]
First, the length of the transmission line 23 of the input matching circuit 20 of each high frequency amplifier 36a, 36b, 36c was set to 801 μm, for example, and the length of the stub 24 was set to 865 μm, for example. The length of the transmission line 28 of the output matching circuit 22 of each high-frequency amplifier 36a, 36b, 36c is set to 928 μm, for example, and the length of the stub 29 is set to 51 μm, for example. The length of the first transmission lines 37a, 37b, and 37c is set to, for example, 146 μm, and the length of the second transmission lines 38a, 38b is set to, for example, 980 μm.
[0059]
Here, the gate bias control in the fourth embodiment will be specifically described. When each high frequency amplifier circuit 36a, 36b, 36c is turned on, for example, 0.2V is applied to the gate bias terminal 27 and 2.0V is applied to the drain bias terminal 32, for example. When each of the high-frequency amplifier circuits 36a, 36b, and 36c is turned off, for example, 0.6V is applied to the gate bias terminal 27 and 2.0V is applied to the drain bias terminal 32, for example.
[0060]
Then, the transfer gain to each output terminal of the 1-input 3-output switch 35 of the fourth embodiment was analyzed by computer simulation as in the third embodiment. The analysis results are shown in FIG. FIG. 11 shows the analysis result of the transfer gain when the second high-frequency amplifier 36b is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 36a and 36c are turned off. In FIG. 11, the solid line H1 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36a, the solid line H2 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36b, and the solid line H3 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36c.
[0061]
The analysis result of the transfer gain when the first high-frequency amplifier 36a is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 36b and 36c are turned off, and the third high-frequency amplifier 36c is turned on and the remaining two high-frequency amplifiers 36c are turned on. The analysis result of the transmission gain when the amplifiers 36a and 36b are turned off is not shown.
[0062]
According to FIG. 11, when the frequency of the input high frequency signal is 59.5 to 60 GHz, the transfer gain from the input point (input terminal) to the output terminal when each high frequency amplifier is turned on is −1 dB or more. I found out that It was also found that the transfer gain from the input point to the output terminal when each high-frequency amplifier was turned off was -15 dB or less. Thus, it has been found that the 1-input 3-output switch of the fourth embodiment operates sufficiently effectively as a changeover switch (high-speed switch) used in a high-frequency circuit such as a microwave or a millimeter wave.
[0063]
Here, the fourth embodiment and the third embodiment will be compared and examined. First, in the case of the fourth embodiment, it can be seen from FIG. 11 that the difference between on and off when the frequency is 60 GHz is about 15 dB. On the other hand, in the third embodiment, it can be seen from FIG. 9 that the difference between on and off when the frequency is 60 GHz is about 22 dB. Therefore, it can be seen that in the fourth embodiment, the difference between ON and OFF is deteriorated by 5 dB or more compared to the third embodiment. Accordingly, it has been found that also in the case of the 1-input 3-output switch 35, the drain bias control can improve the switch characteristics more than the gate bias control.
[0064]
In the third or fourth embodiment, the present invention is applied to the one-input three-output switch 35 including the three high-frequency amplifiers 36a, 36b, and 36c. However, the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to a 1-input 4 or more output switch including one or more high-frequency amplifiers.
[0065]
In the third or fourth embodiment, the lengths of the first transmission lines 37a, 37b, and 37c are made equal, and the lengths of the second transmission lines 38a and 38b are made equal. Instead of this, the lengths of the first transmission lines 37a, 37b, 37c may be made different, or the lengths of the second transmission lines 38a, 38b may be made different.
[0066]
In the case of this configuration, when the lengths of the first transmission lines 37a, 37b, and 37c are made different, the length (half wavelength) of ½ of the wavelength in the line, or the length (half wavelength) It is preferable to make the lengths different under the condition that the length is approximately equal to the integral multiple. Similarly, when the lengths of the second transmission lines 38a and 38b are made different, the length (half wavelength) of ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length (half wavelength) is used. It is preferable that the lengths are different under the condition that the length is approximately equal to the length.
[0067]
FIGS. 12 and 13 show a fifth embodiment of the present invention, and differences from the third embodiment will be described. In the fifth embodiment, the one-input three-output switch 35 of the third embodiment (the embodiment that performs drain bias control) is used as a distributor that outputs two outputs or three outputs with one input. This is an example. The electrical configuration of the fifth embodiment (the specific configuration of the electrical circuit, the length of the transmission line, the stub, etc.) is the same as the electrical configuration of the third embodiment.
[0068]
First, the transmission gain to each output terminal when the 1-input 3-output switch 35 is used as a distributor that outputs two outputs with one input was analyzed by computer simulation. The analysis result is shown in FIG. FIG. 12 shows the analysis result of the transfer gain when the first high-frequency amplifier 36a and the second high-frequency amplifier 36b are turned on and the third high-frequency amplifier 36c is turned off. In FIG. 12, the solid line I1 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36a, the solid line I2 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36b, and the solid line I3 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36c.
[0069]
From FIG. 12, when the frequency of the input high-frequency signal is 59.5-60 GHz, the transfer gain from the input terminal (input point) to the output terminal when each high-frequency amplifier is turned on is 0 dB or more. I understood. It was also found that the transfer gain from the input terminal to the output terminal when each high-frequency amplifier was turned off was -21 dB or less. As a result, it was found that the 1-input 3-output switch 35 of the fifth embodiment operates sufficiently effectively as a distributor (two-output distributor) used in a high-frequency circuit such as a microwave or a millimeter wave.
[0070]
Next, the transmission gain to each output terminal when the 1-input 3-output switch 35 is used as a distributor that outputs three outputs with one input was analyzed by computer simulation. The analysis result is shown in FIG. FIG. 13 shows the analysis result of the transfer gain when all of the three high-frequency amplifiers 36a, 36b, and 36c are turned on. In FIG. 13, the solid line J1 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36a, the solid line J2 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36b, and the solid line J3 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36c.
[0071]
From FIG. 13, when the frequency of the input high-frequency signal is 59.5 to 60 GHz, the transfer gain from the input terminal (input point) to the output terminal when each high-frequency amplifier is turned on is −0.5 dB or more. I found out that Therefore, it was confirmed that the 1-input 3-output switch 35 of the fifth embodiment can be used sufficiently effectively as a distributor (three-output distributor) used in a high-frequency circuit such as a microwave or a millimeter wave.
[0072]
FIG. 14 shows a sixth embodiment of the present invention, and the differences from the fourth embodiment will be described. In the sixth embodiment, the one-input three-output switch 35 of the fourth embodiment (the embodiment that performs gate bias control) is used as a distributor that outputs two outputs or three outputs with one input. This is an example. The electrical configuration of the sixth embodiment (the specific configuration of the electrical circuit, the length of the transmission line, the stub, etc.) is the same as the electrical configuration of the fourth embodiment.
[0073]
In this case, the transmission gain to each output terminal when the 1-input 3-output switch 35 is used as a distributor that outputs two outputs with one input was analyzed by computer simulation. The analysis result is shown in FIG. FIG. 14 shows the analysis result of the transfer gain when the first high-frequency amplifier 36a and the second high-frequency amplifier 36b are turned on and the third high-frequency amplifier 36c is turned off. In FIG. 14, the solid line K1 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36a, the solid line K2 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36b, and the solid line K3 indicates the transmission gain of the high frequency amplifier 36c.
[0074]
From FIG. 14, when the frequency of the input high frequency signal is 59.5 to 60 GHz, the transfer gain from the input terminal (input point) to the output terminal when each high frequency amplifier is turned on is −2 dB or more. I understood it. It was also found that the transfer gain from the input terminal to the output terminal when each high-frequency amplifier was turned off was -15 dB or less.
[0075]
Therefore, the 1-input 3-output switch 35 of the sixth embodiment (embodiment that performs gate bias control) can be effectively used as a distributor (two-output distributor) used in a high-frequency circuit such as a microwave or a millimeter wave. I was able to confirm that there was.
[0076]
Here, the sixth embodiment and the fifth embodiment will be compared. First, in the case of the sixth embodiment, it can be seen from FIG. 14 that the difference between on and off when the frequency is 60 GHz is about 13 dB. On the other hand, in the fifth embodiment, it can be seen from FIG. 12 that the difference between on and off when the frequency is 60 GHz is about 22 dB. Therefore, in the sixth embodiment, it can be seen that the difference between ON and OFF is deteriorated by 5 dB or more compared to the fifth embodiment. Therefore, it was found that the drain bias control can improve the switch characteristics more than the gate bias control in the case of the distributor using the 1-input 3-output switch 35.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a three-input one-output switch showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an electric circuit diagram of a high-frequency amplifier.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the transfer gain and reflection coefficient of a 3-input 1-output switch when the first high-frequency amplifier is turned on.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing transfer gain and reflection coefficient of a 3-input 1-output switch when the second high-frequency amplifier is turned on.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the transfer gain and reflection coefficient of a 3-input 1-output switch when the third high-frequency amplifier is turned on.
6 is a diagram corresponding to FIG. 4 showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is equivalent to FIG.
FIG. 9 is a view corresponding to FIG.
FIG. 10 is a view corresponding to FIG.
FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 9 showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 shows a fifth embodiment of the present invention, and shows the transfer gain and reflection coefficient of a 1-input 3-output switch (distributor) when the first high-frequency amplifier and the second high-frequency amplifier are turned on. Characteristic diagram
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the transfer gain and reflection coefficient of a 1-input 3-output switch (distributor) when three high-frequency amplifiers are turned on.
FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 13 showing a sixth embodiment of the present invention.
15 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional configuration.
[Explanation of symbols]
11 is a three-input one-output switch (transmission line switch), 12a, 12b and 12c are high-frequency amplifiers, 13a, 13b and 13c are first transmission lines, 14a and 14b are second transmission lines, and 15a, 15b and 15c are Input terminals, 16a, 16b and 16c are output points, 17a, 17b and 17c are bias terminals, 18a, 18b and 18c are bias changeover switches, 20 is an input matching circuit, 21 is an HEMT, 22 is an output matching circuit, and 23 is a transmission. Line, 24 is a stub, 25 is a capacitor, 26 is a capacitor, 27 is a gate bias terminal, 28 is a transmission line, 29 is a stub, 30 is a capacitor, 31 is a capacitor, 32 is a drain bias terminal, 33a and 33b are connection points, 34 is an output terminal, 35 is a 1 input 3 output switch (transmission line switch), 36a, 36b, 36c are high frequency Amplifiers 37a, 37b, and 37c are first transmission lines, 38a and 38b are second transmission lines, 39a, 39b, and 39c are input points, 40a, 40b, and 40c are output terminals, and 41a, 41b, and 41c are bias terminals. 42a and 42b are connection points, and 43 is an input terminal.

Claims

N (n is an integer of 3 or more) high-frequency amplifiers having an input terminal for inputting an input signal and turned on and off by changing a bias condition;
An output point of the n high-frequency amplifier, and the (n-1) n-number to connect between the connection point and the output terminal of the first transmission line,
And a said (n-1) number of that connects between two points adjacent groups out of the connection point and said output terminal (n-1) pieces of the second transmission line,
The lengths of the n first transmission lines are set equal to each other and set to be approximately equal to a length of ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length,
The lengths of the (n−1) second transmission lines are set equal to each other, and are set to be approximately equal to ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length. A transmission line switch characterized by that .

N (n is an integer of 3 or more) high-frequency amplifiers having an input terminal for inputting an input signal and turned on and off by changing a bias condition;
An output point of the n high-frequency amplifier, and the (n-1) n-number to connect between the connection point and the output terminal of the first transmission line,
And a said (n-1) number of that connects between two points adjacent groups out of the connection point and said output terminal (n-1) pieces of the second transmission line,
The lengths of the n first transmission lines may be different from each other, and may be approximately equal to ½ the wavelength in the line or an integral multiple of the length. Set to
The lengths of the (n-1) second transmission lines may be different from each other, and may be ½ the wavelength in the line or an integral multiple of the length. A transmission line switch characterized by being set to be substantially equal .

3. The transmission line switch according to claim 1, wherein the high-frequency amplifier is configured to be turned on / off by a drain bias .

N (n is an integer of 3 or more) high frequency amplifiers having an output terminal for outputting an output signal and being turned on / off by changing a bias condition;
N first transmission lines connecting between input points of the n high frequency amplifiers and (n-1) connection points and input terminals;
(N-1) second transmission lines that connect between the (n-1) connection points and two adjacent points of the input terminals,
The lengths of the n first transmission lines are set equal to each other and set to be approximately equal to a length of ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length,
The lengths of the (n−1) second transmission lines are set equal to each other, and are set to be approximately equal to ½ of the wavelength in the line or an integral multiple of the length. A transmission line switch characterized by that .

N (n is an integer of 3 or more) high frequency amplifiers having an output terminal for outputting an output signal and being turned on / off by changing a bias condition;
N first transmission lines connecting between input points of the n high frequency amplifiers and (n-1) connection points and input terminals;
(N-1) second transmission lines that connect between the (n-1) connection points and two adjacent points of the input terminals,
The lengths of the n first transmission lines may be different from each other, and may be approximately equal to ½ the wavelength in the line or an integral multiple of the length. Set to
The lengths of the (n-1) second transmission lines may be different from each other, and may be ½ the wavelength in the line or an integral multiple of the length. A transmission line switch characterized by being set to be substantially equal .

6. The transmission line switch according to claim 4, wherein the high-frequency amplifier is configured to be turned on / off by a drain bias .