JP4138229B2

JP4138229B2 - スイッチ半導体集積回路

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路における入出力信号の切り換えを行うスイッチ半導体集積回路に係り、特に、スイッチ用半導体集積回路のもつ非線形性により発生する高調波成分の抑圧、低減等を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回路としては、例えば、図５に示されたようなデュアルバンド携帯電話機に用いられた単極４投スイッチ回路Ｓcなどが公知・周知となっている。
以下、同図を参照しつつこの従来回路について説明すれば、この単極４投スイッチ回路は、例えば、電界効果トランジスタによる第１乃至第４のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４を主たる構成要素として半導体集積回路化されてなるもので、二つの異なる無線周波数での送受信を可能としたいわゆるデュアルバンド携帯電話機のアンテナ７１と後段の高周波回路ＬＮＡ１，ＰＡ１、ＬＮＡ２、ＰＡ２との間に設けられて用いられるものとなっている。
ここで、ＬＮＡ１は、二つの異なる周波数の内、一方のバンドすなわちバンドＡ用の受信フロントエンド、ＰＡ１はバンドＡの送信増幅部、ＬＮＡ２は、二つの異なる周波数の内、他方のバンドすなわちバンドＢ用の受信フロントエンド、ＰＡ２はバンドＢの送信増幅部である。
【０００３】
かかる構成において、例えば、バンドＡの受信を行う場合には、ＴＲ１が導通状態となるように制御電圧ＶAが所定の値に設定される一方、他のＴＲ２〜ＴＲ４は、非導通状態となるようにそれぞれの制御電圧ＶB，ＶC，ＶDが所定の値に設定されるものとなっている（図６参照）。他のトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４のいずれか一つを導通状態とする場合についても図６に示されたようにそれぞれのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４の導通、非導通が制御電圧ＶA〜ＶDにより制御されるものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来回路においては、電界効果トランジスタの非線形特性により、高調波が発生し、特に、送信時には送信信号と共にアンテナ７１から出力されてしまうが、アンテナ７１から出力される電磁波については、電波法規において出力レベルや不要な周波数成分の許容値等が規制されており、これらの要求を満足するように高調波レベルの抑圧が必要となる。
この高調波レベルを抑圧する方策としては、例えば、単極４投スイッチ回路Ｓｃとアンテナ７１の間に２バンドの帯域通過フィルタを設ける構成とすることが考えられる。
ところが、デュアルバンド携帯電話機の２つのバンドとして、例えば、０.９ＧＨｚと１.８ＧＨｚの如く、バンドＢがバンドＡの偶数倍に設定される場合があり、この場合には、０.９ＧＨｚの第２高周波がバンドＢの１.８ＧＨｚと一致するために、バンドＢ用の通過帯域フィルタを通過してしまいフィルタとしての用をなさなくなってしまうという問題を生ずる。
また、フィルタは、通過帯域内であってもある程度の通過損失があるため、送信の際には、送信レベルの低下を招く一方、受信の際には、受信信号のレベル低下による受信感度の劣化を招くという問題がある。
さらに、単極４投スイッチ回路Ｓｃとアンテナ７１との間に新たにフィルタを設けることは、より小型化が要求されている携帯電話機にあっては、その設置空間の確保が非常に難しく、フィルタによる高調波の抑圧、低減が現実的ではないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、不要な高調波の発生を抑圧し、しかも、通過損失が少ないスイッチ半導体集積回路を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係るスイッチ半導体集積回路は、
複数のバンドにおいて共用される送受信アンテナが接続される一つの共通入出力端子と、前記複数のバンド毎に設けられる送信増幅部と受信フロントエンドにそれぞれ対応して設けられ、当該対応する送信増幅部又は受信フロントエンドが接続される複数の入出力端子と、前記共通入出力端子と前記複数の入出力端子との間にそれぞれ接続される端子間短絡用のスイッチ素子とを有し、所望に応じて前記複数の入出力端子のいずれか一つと前記共通入出力端子間が導通状態とされるよう、前記端子間短絡用のスイッチ素子が外部からの制御電圧に応じてオン・オフされるよう構成されてなるスイッチ半導体集積回路であって、
外部において接地されるアース端子が設けられ、前記共通入出力端子と前記アース端子との間に、共振回路接続用のスイッチ素子と、直列共振回路とが直列接続されて設けられ、
前記直列共振回路は、前記複数のバンドの中で、所望する一つのバンドを基本波とし、その基本波に対して所望する一つの高調波において共振状態となるよう構成され、
前記共振回路接続用のスイッチ素子には、前記複数の入出力端子に対応して設けられた前記端子間短絡用のスイッチ素子の内、前記所望する一つの基本波となる所定の周波数の信号通過の際にオンとされる端子間短絡用のスイッチ素子に印加される制御電圧が同時に印加されるよう構成されてなるものである。
【０００７】
かかる構成においては、所望の高調波に対して基本波となる信号が通過する端子間短絡用のスイッチ素子が外部の制御電圧によりオンとされる際、同時に共振回路接続用のスイッチ素子もオンとされて、共通入出力端子とアースとの間に直列共振回路が接続された状態となり、端子間短絡用のスイッチ素子を通過する信号中に含まれる所定の高調波、すなわち、直列共振回路の共振周波数に一致する信号のみがアースへ流れ込んで、除去されることとなり、他の周波数成分の信号は、何ら直列共振回路の影響を受けることなく、端子間短絡用のスイッチ素子を通過することができ、不要な高調波の発生を抑圧し、しかも、通過損失が少ないスイッチ半導体集積回路を提供することができることとなるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
まず、この発明の実施の形態においては、従来と同様に、いわゆるデュアルバンド携帯電話機に用いられる場合を前提としたスイッチ半導体集積回路の構成例を示すものとする。
最初に、第１の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
第１の構成例におけるスイッチ半導体集積回路Ｓ１は、デュアルバンド携帯電話機の２バンド共用送受信アンテナ（図１においては「ＡＮＴ」と表記）４１と、第１のバンド（バンドＡ）用のＡバンド用受信フロントエンド（図１においては「ＬＮＡ１」と表記）４２及びＡバンド用送信増幅部（図１においては「ＰＡ１」と表記）４３並びに第２のバンド（バンドＢ）用のＢバンド用受信フロントエンド（図１においては「ＬＮＡ２」と表記）４４及びＢバンド用送信増幅部（図１においては「ＰＡ２」と表記）４５との間に設けられたものとなっており、後述するように２バンドの送受信信号の切り換えを行うものとなっている。
【０００９】
このスイッチ半導体集積回路Ｓ１は、第１乃至第５の電界効果トランジスタ（図１においては、それぞれ、「ＴＲ１」、「ＴＲ２」、「ＴＲ３」、「ＴＲ４」、「ＴＲ５」と表記）１〜５と、直列共振回路５１とを主たる構成要素として、単極４投スイッチ回路が構成されたものとなっている。
すなわち、まず、第１乃至第５の電界効果トランジスタ１〜５は、そのドレイン（又はソース）が共通に接続されて共通入出力端子２１に接続されており、この共通入出力端子２１には、デュアルバンド携帯電話機の２バンド共用送受信アンテナ４１が接続されるものとなっている。
また、第１の電界効果トランジスタ１のソース（又はドレイン）は、第１の入出力端子２２に、第２の電界効果トランジスタ２のソース（又はドレイン）は、第２の入出力端子２３に、第３の電界効果トランジスタ３のソース（又はドレイン）は、第３の入出力端子２４に、第４の電界効果トランジスタ４のソース（又はドレイン）は、第４の入出力端子２５に、それぞれ接続されている。
【００１０】
そして、第１の入出力端子２２には、Ａバンド用受信フロントエンド４２が、第２の入出力端子２３には、Ａバンド用送信増幅部４３が、第３の入出力端子２４には、Ｂバンド用受信フロントエンド４４が、第４の入出力端子２５には、Ｂバンド用送信増幅部４５が、それぞれ接続されたものとなっている。
ここで、Ａバンド用受信フロントエンド４２は、Ａバンドの受信波に対して最初の信号増幅を施す回路で、その出力信号は、図示されない後段のＡバンドの受信回路へ入力されるようになっている。また、Ａバンド用送信増幅部４３は、Ａバンドの送信波に対して最終増幅を施す回路である。さらに、Ｂバンド用受信フロントエンド４４は、Ｂバンドの受信波に対して最初の信号増幅を施す回路で、その出力信号は、図示されない後段のＢバンドの受信回路へ入力されるようになっている。そして、Ｂバンド用送信増幅部４５は、Ｂバンドの送信波に対して最終増幅を施す回路である。
【００１１】
さらに、第１の電界効果トランジスタ１のゲートは、第１のゲート抵抗器（図１においては「ＲＧ１」と表記）７を介して第１の制御電圧端子２６に、第２の電界効果トランジスタ２のゲートは、第２のゲート抵抗器（図１においては「ＲＧ２」と表記）８を介して第２の制御電圧端子２７に、第３の電界効果トランジスタ３のゲートは、第３のゲート抵抗器（図１においては「ＲＧ３」と表記）９を介して第３の制御電圧端子２８に、第４の電界効果トランジスタ４のゲートは、第４のゲート抵抗器（図１においては「ＲＧ４」と表記）１０を介して第４の制御電圧端子２９に、それぞれ接続されると共に、第５の電界効果トランジスタ５のゲートは、第５のゲート抵抗器（図１においては「ＲＧ５」と表記）１１を介して第２の制御電圧端子２７に接続されている。
【００１２】
一方、第５の電界効果トランジスタ５のソース（又はドレイン）側には、直列共振回路５１が接続されている。すなわち、直列共振回路５１は、第１のコンデンサ（図１においては「Ｃ１」と表記）１３と第１のコイル（図１においては「Ｌ１」と表記）１７とから構成されてなり、第１のコンデンサ１３の一端が第５の電界効果トランジスタ５のソース（又はドレイン）に、第１のコイル１７の一端は、アース端子３０ａを介して接地されるものとなっている。
【００１３】
次に、かかる構成における動作について図１を参照しつつ説明する。
例えば、バンドＡの受信を行う場合、図示されない外部の回路により、第１の制御電圧端子２６における制御電圧ＶAは、第１の電界効果トランジスタ１を導通状態とする所定の電圧とされる一方、第２乃至第４の制御電圧端子２７〜２９の各々の制御電圧ＶB，ＶC，ＶDは、第２乃至第４の電界効果トランジスタ２〜４を非導通状態とする所定の電圧とされることとなる。
そのため、第１の電界効果トランジスタ１のみが導通状態（換言すれば、共通入出力端子２１と第１の入出力端子２２との間がオン）となり、第２乃至第４の電界効果トランジスタ２〜４は、非導通状態（換言すれば、共通入出力端子２１と第２乃至第４の入出力端子２３〜２５との間はオフ）となると共に、第５の電界効果トランジスタ５は、そのゲートに、第２の制御電圧端子２７の制御電圧ＶBが印加されるため、第５の電界効果トランジスタ５も非導通状態となる。
その結果、２バンド共用送受信アンテナ４１からのバンドＡの信号は、第１の電界効果トランジスタ１を通過してＡバンド用受信フロントエンド４２へ入力され、ここで信号増幅を受け、図示されない後段のバンドＡ用の受信回路へ入力されて復調等が施され、バンドＡでの受信がなされることとなる。
【００１４】
一方、バンドＡの信号の送信を行う場合には、図示されない外部の回路より、第２の制御電圧端子２７の制御電圧ＶBが、第２の電界効果トランジスタ２を導通状態とする所定の電圧とされる一方、第１の制御電圧端子２６の制御電圧ＶAと第３及び第４の制御電圧端子２８，２９のそれぞれの制御電圧ＶC，ＶDは、それぞれ第１の電界効果トランジスタ１、第３の電界効果トランジスタ３及び第４の電界効果トランジスタ４を非導通状態とする所定の電圧とされると共に、第５の電界効果トランジスタ５のゲートには、第２の制御電圧端子２７の制御電圧ＶBが印加されることとなる。
【００１５】
その結果、第２及び第５の電界効果トランジスタ２が導通状態（換言すれば、共通入出力端子２１と第２の入出力端子２３との間がオン）となり、第１の電界効果トランジスタ１、第３及び第４の電界効果トランジスタ３，４は、非導通状態（換言すれば、共通入出力端子２１と第１の入出力端子２２との間がオフ、共通入出力端子２１と第３及び第４の入出力端子２４，２５との間がオフ）となり、Ａバンド用送信増幅部４３の出力信号は、第２の電界効果トランジスタ２を通過することとなる。
一方、第５の電界効果トランジスタ５の導通により、直列共振回路回路５１が共通入出力端子２１とアースとの間に接続されることとなり、そのため、第２の電界効果トランジスタ２を通過したＡバンド用送信増幅部４３の出力信号の内、直列共振回路５１の共振周波数と同一の周波数成分は、直列共振回路５１を介してアースへ流れ込み除去されることとなるため、２バンド共用送受信アンテナ４１には、直列共振回路５１により所定の高調波成分が除去されたバンドＡの送信信号が印加されることとなる。
【００１６】
すなわち、仮に、バンドＡの送信信号（基本波）の第２高調波成分を除去したいとした場合、バンドＡの送信信号の周波数をｆAとすると、直列共振回路５１の第１のコンデンサ１３及び第１のコイル１７のそれぞれの容量値Ｃ_１，インダクタンス値Ｌ_１は、次の関係式を満たすように設定されれば良いものとなる。
【００１７】
２×ｆA＝１／｛２π（Ｌ_１・Ｃ_１）^１／２｝
【００１８】
直列共振回路５１が２×ｆAの周波数で共振する結果、２×ｆAの周波数の送信信号は、アースに流れ込むこととなり、換言すれば、２×ｆAの周波数の送信信号に対して共通入出力端子２１は、アースに短絡されたと等価な状態になり、この周波数の信号は、２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されないこととなる。
ここで、周波数の具体例を挙げれば、デュアルバンド携帯電話機が、バンドＡとして０.９ＧＨｚ、バンドＢとして１.８ＧＨｚに構成されたものである場合、バンドＡの送信時、すなわち、０.９ＧＨｚの送信時には、直列共振回路５１により、第２高調波である１.８ＧＨｚの送信信号は、２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されず、しかも、０.９ＧＨｚの送信波は、直列共振回路５１による電力損失を何ら受けることなく、２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されることとなる。
【００１９】
また、直列共振回路５１により除去したい高調波が第ｎ高調波（ｎは、２以上の整数）である場合には、第１のコンデンサ１３及び第１のコイル１７のそれぞれのＣ_１，Ｌ_１値は、次の関係式を満たすように設定されれば良いものとなる。
【００２０】
ｎ×ｆA＝１／｛２π（Ｌ_１・Ｃ_１）^１／２｝
【００２１】
換言すれば、直列共振回路５１の共振周波数が、除去したい高調波すなわち、バンドＡの第ｎ高調波に設定されれば良いものである。
次に、バンドＢの受信を行う場合、図示されない外部の回路により、第３の制御電圧端子２８における制御電圧ＶCは、第３の電界効果トランジスタ３を導通状態とする所定の電圧とされる一方、第１及び第２の制御電圧端子２６，２７並びに第４の制御電圧端子２９の各々の制御電圧ＶA，ＶB，ＶDは、第１及び第２の電界効果トランジスタ１，２並びに第４の電界効果トランジスタ４を非導通状態とする所定の電圧とされることとなる。同時に、第５の電界効果トランジスタ５のゲートには、制御電圧ＶBが印加されることとなる。
したがって、第３の電界効果トランジスタ３のみが導通状態（換言すれば、共通入出力端子２１と第３の入出力端子２４との間がオン）となり、第１及び第２の電界効果トランジスタ１，２、第４及び第５の電界効果トランジスタ４，５は、非導通状態となり（換言すれば、共通入出力端子２１と第１及び第２の入出力端子２２，２３との間、並びに共通入出力端子２１と第４の入出力端子２５との間が、それぞれオフ）、２バンド共用送受信アンテナ４１からのバンドＢの信号は、第３の電界効果トランジスタ３を通過してＢバンド用受信フロントエンド４４へ入力され、ここで信号増幅を受け、図示されない後段のバンドＢ用の受信回路へ入力されて復調等が施され、バンドＢでの受信がなされることとなる。
【００２２】
また、バンドＢの送信を行う場合には、図示されない外部の回路より、第４の制御電圧端子２９の制御電圧ＶDが、第４の電界効果トランジスタ４を導通状態とする所定の電圧とされる一方、第１乃至第３の制御電圧端子２６〜２８の制御電圧ＶA，ＶB，ＶCは、それぞれ第１乃至第３の電界効果トランジスタ１〜３を非導通状態とする所定の電圧とされると共に、第５の電界効果トランジスタ５のゲートには、制御電圧ＶBが印加されることとなる。
その結果、第４の電界効果トランジスタ４のみが導通状態（換言すれば、共通入出力端子２１と第４の入出力端子２５との間がオン）となり、第１乃至第３の電界効果トランジスタ１〜３は、非導通状態（換言すれば、共通入出力端子２１と第１乃至第３の入出力端子２２〜２４との間がオフ）となり、Ｂバンド用送信増幅部４５の出力信号は、直列共振回路５１の影響を何ら受けることなく２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されることとなる。
【００２３】
なお、このスイッチ半導体集積回路Ｓ１における制御電圧ＶA，ＶB，ＶC，ＶDに対する第１乃至第４の電界効果トランジスタ１〜４の導通・非導通の関係、換言すれば、制御電圧ＶA，ＶB，ＶC，ＶDに対する共通入出力端子２１と第１乃至第４の入出力端子２２〜２５との間の導通・非導通（オン・オフ）の関係は、従来回路におけるものと基本的に同一となる（図６参照）。
なお、図６を、本発明の実施の形態におけるスイッチ半導体集積回路に適用する場合には、同図において、「経路Ａ−Ｂ」の表記は、共通入出力端子２１と第１の入出力端子２２との間を、「経路Ａ−Ｃ」の表記は、共通入出力端子２１と第２の入出力端子２３との間を、「経路Ａ−Ｄ」の表記は、共通入出力端子２１と第３の入出力端子２４との間を、「経路Ａ−Ｅ」の表記は、共通入出力端子２１と第４の入出力端子２５との間を、それぞれ意味するものとする。
【００２４】
次に、第２の構成例について、図２を参照しつつ説明する。なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第２の構成例におけるスイッチ半導体集積回路Ｓ２は、バンドＡの送信波の高調波信号の除去のための第１の直列共振回路５１に加えて、バンドＢの送信波（基本波）の高調波信号の除去のための第２の直列共振回路５２が付加されてなるものである。
すなわち、スイッチ半導体集積回路Ｓ２においては、ドレイン（又はソース）が共通入出力端子２１に接続された第６の電界効果トランジスタ６が設けられると共に、この第６の電界効果トランジスタ６のソース（又はドレイン）側には、第２の直列共振回路５２が設けられたものとなっている。
また、第６の電界効果トランジスタ６のゲートは、第６のゲート抵抗器（図２においては「ＲＧ６」と表記）１２を介して第４の制御電圧端子２９に接続されたものとなっている。
【００２５】
第２の直列共振回路５２は、第２のコンデンサ（図２においては「Ｃ２」と表記）１４と第２のコイル（図２においては「Ｌ２」と表記）と１８から構成されてなり、第２のコンデンサ１４の一端が第６の電界効果トランジスタ６のソース（又はドレイン）に、第２のコイル１８の一端は、アース端子３０ｂを介して接地されるものとなっている。
そして、この第２の直列共振回路５２は、その共振周波数が、バンドＢの第ｎ高調波となるように第２のコンデンサ１４と第２のコイル１８のそれぞれの容量値Ｃ_２，インダクタンス値Ｌ_２は、次の関係式を満たすように設定されたものとなっている。
【００２６】
ｎ×ｆB＝１／｛２π（Ｌ_２・Ｃ_２）^１／２｝
【００２７】
ここで、ｆBは、バンドＢの周波数であり、ｎは、２以上の整数である。
したがって、このスイッチ半導体集積回路Ｓ２においては、バンドＡの送信時においては、第１の直列共振回路５１によるバンドＡの送信波に含まれる所定の高調波成分の除去がなされ、バンドＢの送信時においては、第２の直列共振回路５２によりバンドＢの送信波に含まれる所定の高調波成分の除去がなされることとなるもので、他の動作については、図１に示された構成と変わるところがないものである。
なお、この第２の構成例においては、第１及び第２の直列共振回路５１，５２に応じて、アース端子３０ａ，３０ｂを設けるようにしたが、一つのアース端子を共用するようにしても勿論良いものである。
【００２８】
次に、第３の構成例について、図３を参照しつつ説明する。なお、図１又は図２に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第３の構成例におけるスイッチ半導体集積回路Ｓ３は、第５及び第６の電界効果トランジスタ５，６のソース（又はドレイン）側に、次述するようにそれぞれ２つの直列共振回路を設け、バンドＡとバンドＢのそれぞれにおいて、任意の２つの高調波の除去を可能としてなるものである。
すなわち、まず、第５の電界効果トランジスタ５のソース（又はドレイン）とアースとの間には、第１の直列共振回路５１と第３の直列共振回路５３とが、それぞれ直列に設けられたものとなっている。すなわち、換言すれば、第１の直列共振回路５１と第３の直列共振回路５３は、第５の電界効果トランジスタ５のソース（又はドレイン）とアースの間において、互いに並列接続状態となるように設けられたものとなっている。
【００２９】
第１の直列共振回路５１は、先に図１に示された構成において説明したと同様である。
また、第３の直列共振回路５３は、第３のコンデンサ（図３においては「Ｃ３」と表記）１５と第３のコイル（図３においては「Ｌ３」と表記）１９とから構成されてなり、第３のコンデンサ１５の一端が第５の電界効果トランジスタ５のソース（又はドレイン）に、第３のコイル１９の一端は、アース端子３０ｃを介して接地されるものとなっている。
そして、第１の直列共振回路５１は、その共振周波数が、バンドＡの第ｎ1高調波に、第３の直列共振回路５３は、その共振周波数がバンドＡの第ｎ3高調波に、それぞれ設定されたものとなっている。
すなわち、下記する関係式が満たされるようになっている。
【００３０】
ｎ1×ｆA＝１／｛２π（Ｌ_１・Ｃ_１）^１／２｝
【００３１】
ｎ3×ｆA＝１／｛２π（Ｌ_３・Ｃ_３）^１／２｝
【００３２】
なお、ここで、ｎ1≠ｎ3であり、ｎ1及びｎ3は、共に２以上の整数に設定されるものである。
【００３３】
一方、第６の電界効果トランジスタ６のソース（又はドレイン）とアースとの間には、第２の直列共振回路５２と第４の直列共振回路５４とが、それぞれ直列に設けられたものとなっている。すなわち、換言すれば、第２の直列共振回路５２と第４の直列共振回路５４は、第６の電界効果トランジスタ６のソース（又はドレイン）とアースの間において、互いに並列接続状態となるように設けられたものとなっている。
【００３４】
第２の直列共振回路５２は、先に図２に示された構成において説明したと同様である。
また、第４の直列共振回路５４は、第４のコンデンサ（図３においては「Ｃ４」と表記）１６と第４のコイル（図３においては「Ｌ４」と表記）２０とから構成されてなり、第４のコンデンサ１６の一端が第６の電界効果トランジスタ６のソース（又はドレイン）に、第４のコイル２０の一端は、アース端子３０ｄを介して接地されるものとなっている。
そして、第２の直列共振回路５２は、その共振周波数が、バンドＢの第ｎ2高調波に、第４の直列共振回路５４は、その共振周波数がバンドＢの第ｎ4高調波に、それぞれ設定されたものとなっている。
すなわち、下記する関係式が満たされるようになっている。
【００３５】
ｎ2×ｆB＝１／｛２π（Ｌ_２・Ｃ_２）^１／２｝
【００３６】
ｎ4×ｆB＝１／｛２π（Ｌ_４・Ｃ_４）^１／２｝
【００３７】
なお、ここで、ｎ2≠ｎ4であり、ｎ2及びｎ4は、共に２以上の整数に設定されるものである。
【００３８】
かかる構成にあっては、バンドＡの送信時において、第２及び第５の電界効果トランジスタ２，５が導通状態となり、第１及び第３の直列共振回路５１，５３が、それぞれ共通入出力端子２１とアースとの間に直列接続された状態となるので、第１の直列共振回路５１により送信波の第ｎ１高調波が、第３の直列共振回路５３により送信波の第ｎ3高調波が、それぞれ除去された送信波が２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されることとなる。
また、バンドＢの送信時においては、第４及び第６の電界効果トランジスタ４，６が導通状態となり、第２及び第４の直列共振回路５２，５４が、それぞれ共通入出力端子２１とアースとの間に直列接続された状態となるので、第２の直列共振回路５２により送信波の第ｎ2高調波が、第４の直列共振回路５４により送信波の第ｎ4高調波が、それぞれ除去された送信波が２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されることとなる。
【００３９】
なお、バンドＡの受信及びバンドＢの受信の際の動作は、図１に示された構成の場合と変わるところがないのでここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
また、この第３の構成例においては、第１乃至第４の直列共振回路５１〜５４に応じて、アース端子３０ａ〜３０ｄを設けるようにしたが、一つのアース端子を共用するように構成しても良いものである。
さらに、この第３の構成例においては、バンドＡ，Ｂ双方において直列共振回路による高調波の除去を行うようにしたが、いずれか一方、例えば、低域側にあるバンドＡにおいてのみ高調波の除去を行う、すなわち、第１及び第３の直列共振回路５１，５３による高調波の除去だけを行うような構成としても勿論良いものである。
【００４０】
次に、第４の構成例について、図４を参照しつつ説明する。図１又は図３に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第４の構成例におけるスイッチ半導体集積回路Ｓ４は、スイッチ半導体集積回路Ｓ４内部の受動素子と、スイッチ半導体集積回路Ｓ４にその外部で取り付けられる受動素子とで直列共振回路が構成されるように構成されたものである。
すなわち、第５の電界効果トランジスタ５のソース（又はドレイン）と外部部品接続端子３１ａとの間には、第１のコンデンサ１３とが、また、第５の電界効果トランジスタ５のソース（又はドレイン）と外部部品接続端子３１ｃとの間には、第３のコンデンサ１５が、それぞれ直列接続されたものとなっている。
また、スイッチ半導体集積回路Ｓ４の外部において、外部部品接続端子３１ａには、第１のコイル１７の一端が、また、外部部品接続端子３１ｃには、第３のコイル１９の一端が、それぞれ接続される一方、第１及び第３のコイル１７，１９の他端は、共にアースに接続されたものとなっている。
そして、スイッチ半導体集積回路Ｓ４内の第１のコンデンサ１３と外部の第１のコイル１７とで第１の直列共振回路５１が、スイッチ半導体集積回路Ｓ４内の第３のコンデンサ１５と外部の第３のコイル１９とで第３の直列共振回路５３が、それぞれ構成されるようになっている。
【００４１】
また、第６の電界効果トランジスタ６のソース（又はドレイン）と外部部品接続端子３１ｂとの間には、第２のコンデンサ１４が、また、第６の電界効果トランジスタ６のソース（又はドレイン）と外部部品接続端子３１ｄとの間には、第４のコンデンサ１６が、それぞれ直列接続されたものとなっている。
さらに、スイッチ半導体集積回路Ｓ４の外部において、外部部品接続端子３１ｂには、第２のコイル１８の一端が、また、外部部品接続端子３１ｄには、第４のコイル２０の一端が、それぞれ接続される一方、第２及び第４のコイル１８，２０の他端は、共にアースに接続されたものとなっている。
そして、スイッチ半導体集積回路Ｓ４内の第２のコンデンサ１４と外部の第２のコイル１８とで第２の直列共振回路５２が、スイッチ半導体集積回路Ｓ４内の第４のコンデンサ１６と外部の第４のコイル２０とで第４の直列共振回路５４が、それぞれ構成されるようになっている。
【００４２】
このように、スイッチ半導体集積回路Ｓ４の外部に、直列共振回路の構成要素の一つであるコイルを設けるような構成とするのは、次のような理由によるものである。
すなわち、コイル（この第４の構成例においては、第１乃至第４のコイル１７〜２０）をスイッチ半導体集積回路Ｓ４のいわば外付けとする構成の場合、特に、スイッチ半導体集積回路Ｓ４がこの発明の実施の形態のように携帯電話機に用いられる際には、より小型化が要求されている昨今の携帯電話機においては、コイルのために新たな取付スペースを確保する必要を生ずることとなるために、このような構成は、小型化の要求に反するものであるとも言える。
一方、高周波信号を扱う半導体ＩＣ（いわゆるＭＭＩＣ）にあっては、高い電子移動度が必要となることから、ＧaＡsなどのような特別な半導体を使用する必要があり、一般にその単価は、通常の半導体ＩＣに比して高価である。
したがって、スイッチ集積回路Ｓ４がＭＭＩＣとされる場合に、その内部に、コイルをモノリシックに形成するとすれば、スパイラルインダクタンスのような渦巻状となり、大面積を占有するパターンとなってしまうため、いわゆるチップ単価が非常に高価なものとなり、現実的に妥当な価格の装置ではなくなる。
そこで、第４の構成例は、かかる実状を考慮し、現実的に妥当な価格での製品の実現という要求を満たす一つの方策としての意義を有するものとなる。
【００４３】
上述の構成にあって、その基本的な動作は、図３に示された構成と同一である。
すなわち、バンドＡの送信時において、第２及び第５の電界効果トランジスタ２，５が導通状態となり、第１及び第３の直列共振回路５１，５３が、それぞれ共通入出力端子２１とアースとの間に直列接続されることで、第１の直列共振回路５１により送信波の第ｎ１高調波が、第３の直列共振回路５３により送信波の第ｎ3高調波が、それぞれ除去された送信波が２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されることとなる。
また、バンドＢの送信時においては、第４及び第６の電界効果トランジスタ４，６が導通状態となり、第２及び第４の直列共振回路５２，５４が、それぞれ共通入出力端子２１とアースとの間に直列接続されることで、第２の直列共振回路５２により送信波の第ｎ2高調波が、第４の直列共振回路５４により送信波の第ｎ4高調波が、それぞれ除去された送信波が２バンド共用送受信アンテナ４１から放射されることとなる。
なお、バンドＡの受信及びバンドＢの受信の際の動作は、図１に示された構成の場合と変わるところがないのでここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
【００４４】
この第４の構成例においては、バンドＡ，Ｂ双方において直列共振回路による高調波の除去を行うようにしたが、いずれか一方、例えば、低域側のバンドＡにおいてのみ高調波の除去を行うような構成、すなわち、第１及び第３の直列共振回路５１，５３による高調波の除去だけを行うような構成としても勿論良いものである。そして、この場合、第１又は第３の直列共振回路５１，５３のいずれか一つだけを設けるような構成としても良いものである。
【００４５】
なお、上述の発明の実施の形態においては、いずれのスイッチ半導体集積回路Ｓ１〜Ｓ４も、いわゆる単極４投スイッチ回路が構成されたものとしたが、４投に限られる必要はなく、本発明に係るスイッチ半導体集積回路は、単極ｎ投スイッチ回路（ｎは２以上の整数）にも同様に適用できるものである。
【００４６】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、所望する信号の通過を確保しつつ、その信号の高調波成分のみがバイパスされるような構成とすることにより、不要な高周波の発生を抑圧し、しかも、通過損失が少ないスイッチ半導体集積回路を提供することができるという効果を奏するものである。
特に、高調波を除去するために直列共振回路は、高調波を発生する基本波が共通入出力端子と入出力端子間を通過する際に、共通入出力端子とアースとの間で直列となるようにしたので、例えば、デュアルバンド回路において、一方の信号の周波数が、他方の周波数の倍数関係にあるような場合であっても、他方の周波数の高調波を除去する直列共振回路が、一方の信号の通過に対して損失を生ずるようなことが確実に回避され、従来と異なり外部に別個の高調波除去フィルタを取り付けることなく、高調波、不要波の除去が可能となるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の構成例におけるスイッチ半導体集積回路の回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態の第２の構成例におけるスイッチ半導体集積回路の回路構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態の第３の構成例におけるスイッチ半導体集積回路の回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態の第４の構成例におけるスイッチ半導体集積回路の回路構成を示す回路図である。
【図５】従来回路例を示す回路図である。
【図６】従来及び本発明の実施の形態におけるスイッチ半導体集積回路の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…第１の電界効果トランジスタ
２…第２の電界効果トランジスタ
３…第３の電界効果トランジスタ
４…第４の電界効果トランジスタ
５…第５の電界効果トランジスタ
６…第６の電界効果トランジスタ
２１…共通入出力端子
２２…第１の入出力端子
２３…第２の入出力端子
２４…第３の入出力端子
２５…第４の入出力端子
２６…第１の制御電圧端子
２７…第２の制御電圧端子
２８…第３の制御電圧端子
２９…第４の制御電圧端子
５１…第１の直列共振回路
５２…第２の直列共振回路
５３…第３の直列共振回路
５４…第４の直列共振回路

Claims

複数のバンドにおいて共用される送受信アンテナが接続される一つの共通入出力端子と、前記複数のバンド毎に設けられる送信増幅部と受信フロントエンドにそれぞれ対応して設けられ、当該対応する送信増幅部又は受信フロントエンドが接続される複数の入出力端子と、前記共通入出力端子と前記複数の入出力端子との間にそれぞれ接続される端子間短絡用のスイッチ素子とを有し、所望に応じて前記複数の入出力端子のいずれか一つと前記共通入出力端子間が導通状態とされるよう、前記端子間短絡用のスイッチ素子が外部からの制御電圧に応じてオン・オフされるよう構成されてなるスイッチ半導体集積回路であって、
外部において接地されるアース端子が設けられ、前記共通入出力端子と前記アース端子との間に、共振回路接続用のスイッチ素子と、直列共振回路とが直列接続されて設けられ、
前記直列共振回路は、前記複数のバンドの中で、所望する一つのバンドを基本波とし、その基本波に対して所望する一つの高調波において共振状態となるよう構成され、
前記共振回路接続用のスイッチ素子には、前記複数の入出力端子に対応して設けられた前記端子間短絡用のスイッチ素子の内、前記所望する一つの基本波となる所定の周波数の信号通過の際にオンとされる端子間短絡用のスイッチ素子に印加される制御電圧が同時に印加されるよう構成されてなることを特徴とするスイッチ半導体集積回路。
前記複数のバンドの中で、所望する複数のバンドについて、それぞれを基本波とし、その基本波に対して所望する一つの高調波において共振状態となるよう構成されてなる直列共振回路を、それぞれ設けると共に、当該直列共振回路に、それぞれ共振回路接続用のスイッチ素子を直列接続し、前記共通入出力端子と前記アース端子との間に設けてなることを特徴とする請求項１記載のスイッチ半導体集積回路。
前記共振回路接続用のスイッチ素子とアース端子との間に、同一のバンドを基本波とし、その基本波に対して所望する複数の高調波毎に、それぞれの高調波で共振状態となるよう構成されてなる直列共振回路を並列接続して設けてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスイッチ半導体集積回路。
前記端子間短絡用のスイッチ素子は、電界効果トランジスタであって、そのドレイン・ソース間が前記共通入出力端子と一つの前記入出力端子間に接続される一方、当該電界効果トランジスタのゲートには、ゲート抵抗器を介して外部からの制御電圧が印加可能とされ、
前記共振回路接続用のスイッチ素子は、電界効果トランジスタであって、そのドレイン・ソース間が前記共通入出力端子と前記直列共振回路間に接続されると共に、そのゲートには、ゲート抵抗器を介して制御電圧が印加可能とされてなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３いずれか記載のスイッチ半導体集積回路。
請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載のスイッチ半導体集積回路において、
前記アース端子を外部部品接続端子に代え、
前記直列共振回路をコンデンサとコイルとの直列接続により構成し、
前記コンデンサを前記共振回路接続用のスイッチ素子と前記外部部品接続端子との間に接続し、
前記コイルを前記外部部品接続端子とアース間に接続するように代えてなることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４いずれか記載のスイッチ半導体集積回路。