JP5022115B2 - 高周波スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、ツマミを左右に操作することにより２つの可動接片を相対的に上下させて高周波信号の伝送路の切換えを行うスライド式の高周波スイッチに関する。

従来スライド式のスイッチにおいては、図１７に示すように、可動接片０１０と複数の固定接片００７を備えるもので、上部に設けられたスライダ００１と可動接片０１０が連結されており、可動切片０１０が複数の固定切片００７のうちの２つと接触して電路を形成している。そして、このようなスライドスイッチでは、スライダ００１の移動に伴い固定接片００７の上を可動接片０１０が摺動することで、可動切片０１０が接触する固定切片００７が変更され、これにより電路の切換えが行われている。

しかし、図１７に示すような従来のスライドスイッチにおいては、可動接片０１０が複数の固定接片００７上を摺動して接触する固定接片００７を変更する必要があるため、各固定接片００７間の距離を短くする必要があった。このため、各固定接片００７間の隙間に容量が形成されてしまい、適切な高周波特性を維持することが困難であった。

そこで、絶縁ケースで固定接片を覆いアイソレーション特性（電気的絶縁）を向上させるとともに、可動切片が摺動していく経路の間に凹凸部を設けて、可動接片を上下させる構成を備える高周波スイッチ（例えば、特許文献１参照。）が提供されている。

また、特許文献２の技術として、中立位置から左右のスイッチング位置までスライド移動のみが許容されたノブの中央下面にスライダを設け、シーソー部材を配置し、前記スライドノブのスライド移動に伴い、前記スライダにより前記摺接面を摺接されて揺動し、該摺接面の先端が下がる前記シーソー部材により、プッシャを押し下げプッシュモーメンタリタイプの接点を押圧してスライド移動をプッシュ機能に変換してスイッチングすることにより、車両の振動やドア閉時の衝撃等の外力で、スイッチング位置から中立位置に戻って、オフにスイッチングされてしまうことを避ける技術が提供されている。

特開２００３−１０９４６６号公報 特開平１１−５３９８８号公報

しかし、従来の方法では、高周波信号の電路の切換えを考慮した構造になっていない。そのため、余分なパターンや複雑な端子形状及び内部構造により特性インピーダンスが乱れやすくなっている。また、接点間の幾何学的距離を十分確保できず、電気的絶縁（アイソレーション）が不十分になるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高周波（数ＧＨｚ）でのスイッチング特性（例えばクロストーク又はインピーダンスなど。）を改善し、特性インピーダンスを確保するとともに、アイソレーションを確保させることができる技術を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の高周波スイッチは、ハウジングに配置された第１の固定切片と、前記ハウジングに前記第１の固定切片を挟み該第１の固定切片から２．２ｍｍ以上離して配置された第２及び第３の固定切片と、前記第１の固定切片と第２の固定切片の上方にそれらを跨いで設けられ、前記第１の固定切片と前記第２の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第１の可動切片と、前記第１の固定切片と第３の固定切片の上方にそれらを跨いで設けられ、前記第１の固定切片と前記第３の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第２の可動切片と、回転可能な中心部材、前記中心部材から前記第１の可動切片に伸びる第１アーム、及び前記中心部材から前記第２の可動切片に伸びる第２アームを有し、回転することで前記第１アームにより上下動して前記第１の可動切片の前記第１の固定切片及び前記第２の固定切片への接触及び０．５ｍｍ以上離脱を行うことで前記ＯＮ／ＯＦＦを行い、前記第２アームにより上下動して前記第２の可動切片の前記第１の固定切片及び前記第３の固定切片への接触及び０．５ｍｍ以上離脱を行うことで前記ＯＮ／ＯＦＦを行うシーソー機構と、を備えることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高周波スイッチであって、前記第１の可動切片、前記第２の可動切片、前記第１の固定切片、前記第２の固定切片、及び前記第３の固定切片のそれぞれは幅がＷ（ｍｍ）の伝送ラインであって、前記第１の可動切片又は前記第２の可動切片によるＯＮのときに接続状態にある各前記伝送ラインは、前記第１の固定切片、前記第２の固定切片、及び前記第３の固定切片が設けられた前記ハウジングの一面と該一面に対し反対側のグランドされた面との厚みをｈ（ｍｍ）としたとき、比ｈ／Ｗと、前記ハウジングの比誘電率εｒとに基づく、同じ特性インピーダンスを有するマイクロストリップライン構造であることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高周波スイッチであって、前記シーソー機構は、前記第１アーム側と前記第２アーム側へ方向を変えてスライド移動可能にされ、前記第１アーム及び前記第２アームを選択的に前記ハウジングの底部側へ押圧可能にされたスライダを有し、前記スライダにより前記第１アームが押圧されることにより前記第１アームが前記ハウジング底部側に近づき、前記第１の可動切片と前記第１及び前記第２の固定切片とが接触しＯＮにされるとともに、前記第２アームが前記ハウジングの底部側から離れ、前記第２の可動切片が前記１及び前記第３の固定切片から離れＯＦＦにすることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の高周波スイッチであって、前記シーソー機構は、前記スライダの前記ハウジングの底部側に設けた第１弾性部材と、前記第１の可動切片及び前記第２の可動切片のそれぞれを、前記ハウジングの底部側から押圧する第２弾性部材とを有することを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の高周波スイッチであって、前記第１の可動切片又は前記第２の可動切片の離脱によってＯＦＦされたときに、前記第１の可動切片と前記第１及び第２の固定切片との距離あるいは前記第２の可動切片と前記第１及び第３の固定切片との距離が０．５ｍｍ以上確保され、前記第１及び第２の可動切片を各々略平板状に形成するとともに、前記第１乃至第３の固定切片の前記第１及び第２の可動切片と当接する箇所に凸部を設けたことを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の高周波スイッチであって、前記ハウジングの上に前記第１乃至第３の固定切片と対向する位置にさらに第４乃至第６の固定切片が配置され、前記第４の固定切片と前記第５の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第３の可動切片と、前記第４の固定切片と前記第６の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第４の可動切片とをさらに有し、前記シーソー機構は、前記第３及び第４の可動切片のそれぞれ対応する前記固定切片からの接触及び離脱を行うことを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の高周波スイッチであって、前記ハウジングに配置された前記固定切片と該固定切片に対応する前記可動切片の組をさらに複数有することを特徴とするものである。

請求項１乃至３のいずれか一つに記載の高周波スイッチによると、マイクロストリップラインに近似した構造で高周波信号を伝送することが可能となる。これにより、広い周波数範囲において特性インピーダンスを一定に保持し、高周波信号の伝送による損失を抑えることが可能となる。また、固定切片間の距離が所定距離を有している。これにより、固定切片間における高周波信号の漏れを軽減すること、すなわちアイソレーションを確保することが可能となる。

請求項４に記載の高周波スイッチによると、それぞれのアームを挟む２つの弾性部材によりアームを動かすことができる。これにより、１つずつの弾性部材を小型にでき、スイッチ内部の空間を広くすること、及び弾性部材へのエネルギーの漏れを少なくしてスイッチ内部の電磁界分布を均一にすることが可能となる。また、第２弾性部材を非導伝体のシリコンゴムとすると、第２弾性部材への高周波信号による電磁界の広がりを押さえることができ、アイソレーションを向上させることが可能となる。また、第２弾性部材をコイルバネとすると、第２弾性部材と高周波信号の伝送路との距離を長く取れるため、第２弾性部材への高周波信号による電磁界の広がりを押さえることができ、アイソレーションを向上させることが可能となる。

請求項５に記載の高周波スイッチによると、可動切片を固定切片から十分離すことが可能となる。これにより、可動切片と固定切片間の距離（コンタクトの高さ）を確保でき、高周波信号の漏れを軽減することが可能となる。また、平板状の可動切片と凸部を有する固定切片により、確実な接触面を確保することが可能となる

請求項６又は請求項７に記載の高周波スイッチによると、２つ以上の伝送路の切替を行うことが可能となる。

〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチについて説明する。図１は本実施形態に係る高周波スイッチの概略斜視図である。図２は本実施形態に係る高周波スイッチの内部構造を示す平面図である。図３は図２のIII−III線から見た本実施形態に係る高周波スイッチの断面図である。図４は本実施形態に係る高周波スイッチの内部構造を示す斜視図である。以下では図３に示すハウジング００８から見てスライダ００１がある方向を上といい、逆の方向を下という。以下では、図２における固定切片００７ａ〜００７ｆのそれぞれを区別しない場合には単に固定切片００７という。また、図２における可動切片０１０ａ〜０１０ｄのそれぞれを区別しない場合には単に可動切片０１０という。

（構成）
図１及び図３に示すように、スライダ００１は可動切片０１０とは反対側に突出しており、操作者がつかめる構造になっている。そして、スライダ００１は図１及び図３における左右方向にスライドすることでシーソー部材００４の図２における第１アーム００４ｂ及び第２アーム００４ｃの間を往復可能に配置されている。また、スライダ００１は、図３に示すように下側に孔を有している。さらに、スライダ００１はシーソー部材００４が水平のときに接触しない程度に近接して配置されている。図３はスライダ００１がシーソー部材００４の図３における左側端部に移動した場合を示している。また、図１に示すカバー０１１は高周波スイッチの全体を覆う部材であり、スライダ００１が突き抜けて往復運動可能な大きさの孔を有する。

第１弾性部材００２は図１及び図３に示すように本実施形態ではコイルバネで構成されている。そして、第１弾性部材００２はスライダ００１の下の孔に配置されている。さらに、本実施形態では図３及び図１に示すようにその第１弾性部材００２の下側でシーソー部材００４との間にボール００３が配置されている。第１弾性部材００２の最大伸長とボール００３の大きさを加えた長さＬ１はスライダ００１の孔の上面からシーソー部材００４の上面までの距離以上の長さを有する。ここで、本実施形態では弾性部材としてコイルバネを利用しているが、これは他のものでも良く、例えば、シリコンゴムなどを使用することも可能である。ここで、本実施形態では往復運動の滑らかさを考え第１弾性部材００２とボール００３とを使用してシーソー部材００４を押圧する構成にしているが、これはシーソー部材００４を押圧する構成ならば他の構成でもよく、例えば、第１弾性部材００２とボール００３を一体とする先端部が球状あるいは円弧状（Ｒ形状）に形成された柱状の弾性体（シリコンゴムなど）を、スライダ００１の下の孔に配置してもよい。

シーソー部材００４は図１及び図３に示すように回動軸００４ａ、第１アーム００４ｂ、及び第２アーム００４ｃで構成されている。また、シーソー部材００４は図４に示すように上側に溝００９を有する。溝００９は中央溝００９ａ、円形溝００９ｂ、及び円形溝００９ｃで構成されている。ボール００３はスライダ００１の移動によって、シーソー部材００４における溝００９に沿ってボール００３は移動し、第１アーム００４ｂ及び第２アーム００４ｃ上にあるそれぞれの円形溝００９ｂ及び円形溝００９ｃで停止する。本実施形態ではボール００３の移動時のズレを抑えるとともに、移動完了時に段差による音を発生させるため溝の中間である中間溝００９ａを円形溝００９ｂ及び円形溝００９ｃに比べ浅くし溝を細くしているが、ボール００３が溝００９に沿って移動可能であれば溝００９の形状は他の形状でもよい。

さらに、シーソー部材００４は図１及び図３に示すように回動軸００４ａが回転可能に固定され、その回動軸００４ａに接続された左右の第１アーム００４ｂ及び第２アーム００４ｃが、回動軸００４ａが回転することで上下動するように、すなわちシーソー状に動くよう構成されている。さらに、図２に示すようにシーソー部材００４はその両側端部に可動切片押圧部材００５を有している。

第２弾性部材００６は本実施形態では金属の板バネで構成されている。図６に示すように第２弾性部材００６は可動切片押圧部材００５の下に配置され、可動切片押圧部材００５の下から上向きに常に押圧しており、可動切片０１０を固定切片００７から乖離させる方向に力を働かせる。図６は図２のIV‐IV線から見た本実施形態に係る高周波スイッチの断面図である。

可動切片押圧部材００５は長尺状の部材であり、図２に示すようにシーソー部材００４の略両側端部に対象に固定され、さらに、可動切片押圧部材００５の略両端部に２つの可動切片０１０をそれぞれ並行に保持している。ここで、本実施形態では可動切片押圧部材００５に２つの可動切片０１０を配置してＨ型を構成しているが、これは可動切片押圧部材００５の片側端部のみに可動切片０１０を設けてＴ型にした構成でも良い。このようにＴ型にした場合、Ｈ型の構成で片側をダミーの可動切片０１０とした場合と比較しても十分に安定した接点圧を得ることが可能である。可動切片押圧部材００５は上下方向に移動可能に配置されている。

ここで、第１弾性部材００２、シーソー部材００４、第２弾性部材００６、及び可動切片押圧部材００５で構成される機構が本発明における「シーソー機構」である。そして、これらの第１弾性部材００２、シーソー部材００４、第２弾性部材００６、及び可動切片押圧部材００５により、可動切片０１０を上下動させている。したがって、図３に示すように、第１弾性部材００２で上から押圧されている第２アーム００４ｃは可動切片０１０ｂ及び可動切片０１０ｄを下向きに押さえ、可動切片０１０ｂは固定切片００７ａ及び固定切片００７ｃ間をＯＮにし、可動切片０１０ｄは固定切片００７ｄ及び固定切片００７ｆ間をＯＮにしている。また、図３に示すように、第２弾性部材００６で下から押圧されている第１アーム００４ｂは可動切片０１０ａ及び可動切片０１０ｃを上向きに押し上げ、可動切片０１０ａは固定切片００７ａ及び固定切片００７ｂをＯＦＦにし、可動切片０１０ｃは固定切片００７ｄ及び固定切片００７ｅをＯＦＦにしている。

図２に示すように第１の可動切片である可動切片０１０ａは第１の固定切片００７ａと第２の固定切片００７ｂと接触する導体である。図２に示すように第２の可動切片である可動切片０１０ｂは第１の固定切片００７ａと第３の固定切片００７ｃと接触する導体である。図２に示すように第３の可動切片である可動切片０１０ｃは第４の固定切片００７ｄと第５の固定切片００７ｅと接触する導体である。図２に示すように第４の可動切片である可動切片０１０ｄは第４の固定切片００７ｄと第６の固定切片００７ｆと接触する導体である。すなわち、それぞれの可動切片０１０は対応する固定切片００７の組をＯＮ／ＯＦＦする導体である。そして、可動切片０１０は平らな一枚の板の導体である。この可動切片０１０は図５に示すように幅Ｗと高さｔを有している。図５は図２のＶ‐Ｖ線から見た本実施形態に係る高周波スイッチの断面図である。

さらに、本実施形態では、可動切片０１０は固定切片００７から最大に離れたときには固定切片からの距離（以下では、「ＯＦＦコンタクトの高さ」という。）が０．５５ｍｍとなる。これは、本実施形態ではシーソー構造を利用して可動切片０１０に直接上下方向に移動するため単純な構造とすることができ、それにより図５の領域５００で示すように固定切片０１０の上方に十分な空間を確保したことによるものである。ここで、ＯＦＦコンタクトの高さは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

固定切片００７は、図２に示すように本実施形態では固定切片００７ａ、００７ｂ、００７ｃ、００７ｄ、００７ｅ、及び００７ｆの６つが配置されている。そして、各固定切片００７は、特性インピーダンス（例えば５０Ω。）を有する電子回路などに伝送経路を介して接続される。また、各固定切片００７はハウジング００８に固定されている。そして、各固定切片００７間の距離、すなわち００７ａ及び００７ｃ、００７ａ及び００７ｂ、００７ｄ及び００７ｅ、並びに００７ｄ及び００７ｆの距離（以下では、「接点間ギャップ」という。）は２．２ｍｍ以上離して配置することが好ましい。本実施形態では２．６ｍｍ離して配置している。これにより、浮遊容量や浮遊インダクタの影響を低減させ、端子間のアイソレーションの確保が可能となる。

さらに、固定切片００７は、可動切片０１０と接触する部分に凸部を有している。これにより、一枚の平らな板状を有する可動切片０１０が固定切片００７に接触する場合に確実な接触面を確保することが可能となる。したがって、一枚の平らな板状を有する可動切片０１０であっても、確実な高周波信号の伝送を確保することが可能となる。この点、一般的なスライドスイッチでは、可動切片０１０は断面略へ字状に形成されており、かつその先端部が円弧状に形成されているため、ＯＦＦコンタクトの高さを十分確保することができない。

ハウジング００８は比誘電率εｒの誘電体である。そして、可動切片０１０が対応する固定切片００７と接触し高周波信号が伝送されるときに、図７に示すような特性インピーダンス（例えば５０Ω）になるようなマイクロストリップラインに近似した寸法構造をとるように構成するため、可動切片を平らな板状とし、ハウジング００８は図５に示すように厚さをｈとし、さらにハウジング００８の下の面はグランドとしている。これにより、広い周波数帯で特性インピーダンスの変化を軽減させることができる。図７は本実施形態に係る高周波スイッチが近似するマイクロストリップライン構造の模式図である。この点、前述の一般的な先端が分かれた可動切片０１０では、高周波信号の伝送路の線路幅が異なるため各点で特性インピーダンスが変化してしまい、マイクロストリップラインに近似した構造にすることは困難である。

ここで、図７に示すマイクロストリップラインは以下の特性インピーダンスの計算式［
数１］を満たすものである。
η_０＝（μ_０／ε_０）^１／２＝１２０π
ｈ：ハウジング厚み（ｍｍ）
Ｗ：ストリップライン幅（ｍｍ）
εｒ：ハウジングの比誘電率

（動作）
次に、本実施形態に係る高周波スイッチの機構を、操作者がスライダ００１を図２における左側端部から右側端部にスライドさせることにより伝送経路を切り替える場合で説明する。以下では図２における左を左側、図２における右を右側という。

まず操作者がスライドさせる前の最初の状態について説明する。スライダ００１は第２アーム００４ｃ上に位置し、スライダ００１の孔に配置された第１弾性部材００２が下に向けてボール００３を押圧している。ボール００３は円形溝００９ｃに収まり、第２アーム００４ｃを押圧している。シーソー部材００４はボール００３から第２アーム００４ｃに下向きの力を受けて、第２アーム００４ｃを下げるとともに、シーソー構造により第１アーム００４ｂが持ち上がっている。この状態では、可動切片押圧部材００５はシーソー部材００４から下向きに力を受け押し下げられている。これにより、第２アーム００４ｃに接続された可動切片押圧部材００５が保持する可動切片０１０ｂは固定切片００７ａと固定切片００７ｃとを、可動切片０１０ｄは固定切片００７ｄと固定切片００７ｆとに接触しそれらをＯＮの状態にしている。さらに、第１アーム００４ｂに接続された可動切片押圧部材００５は第２弾性部材００６から上向きの力を受け、押し上げられている。これにより、第１アーム００４ｂに接続された可動切片押圧部材００５に保持されている可動切片０１０ａは固定切片００７ａ及び００７ｂから、可動切片０１０ｃは００７ｄ及び００７ｅから０．５ｍｍ以上乖離させられ、それぞれをＯＦＦの状態にしている。

次に、操作者によってスライダ００１を左側から右側にスライドさせられている時について説明する。スライダ００１がスライドすると、第１弾性部材００２はボール００３を押圧しながら移動する。このとき、ボール００３は側面を孔で、上から第１弾性部材００２で、下からシーソー部材００４で孔から外れないように保持されながら溝００９に沿って移動する。ボール００３は、深くなっている円形溝００９ｃから浅くなっている中間溝００９ａの細くなっている部分に押し上げられる。そして、ボール００３は中間溝００９ａを通過した後、深くて広くなっている円形溝００９ｂに移動する。このとき、浅い中間溝００９ａから深い円形溝００９ｂにボール００３が落ちるので、その段差により音が鳴り、操作者はシーソー部材００４の第１アーム００４ｂ側への移動が完了したことが確認できる。このボール００３が第２アーム００４ｃ側から第１アーム００４ｂ側へ移動すると、ボール００３により上から押圧される部分が第２アーム００４ｃから第１アーム００４ｂに移るため、シーソー構造であるシーソー部材００４は回動軸００４ａを支点としてボール００３から押圧を受ける第１アーム００４ｂが下がっていき、第２アーム００４ｃが持ち上がる。これにつれて、第１アーム００４ｂに接続された可動切片押圧部材００５は徐々にシーソー部材００４により上から押し下げられ、第１アーム００４ｂ側の可動切片０１０ａ及び可動切片０１０ｃはそれぞれ固定切片００７ａ、００７ｂ、００７ｄ、及び００７ｅに徐々に近づいていく。また、第２アーム００４ｃに接続された可動切片押圧部材００５は第２弾性部材００６により下から徐々に押し上げられ、第２アーム００４ｃ側の可動切片０１０ｂ及び可動切片０１０ｄはそれぞれ固定切片００７ｃ、００７ｄ、００７ａ、及び００７ｆから徐々に離れていく。

さらに、操作者によるスライダ００１の右への移動が完了した状態について説明する。スライダ００１はシーソー部材００４の第１アーム００４ｂ上に位置し、スライダ００１の孔に配置された第１弾性部材００２が下に向けてボール００３を押圧している。ボール００３は円形溝００９ｂに収まり、第１アーム００４ｂを押圧する。シーソー部材００４は、ボール００３から第１アーム００４ｂに下向きの力を受けて第１アーム００４ｂ側を下げるとともに、回動軸００４ａが回転することでシーソー構造により他方の端である第２アームが持ち上がっている。この状態では、第１アーム００４ｂに接続された可動切片押圧部材００５は第１アーム００４ｂから下向きに力を受け押し下げられる。これにより、第１アーム００４ｂ側の可動切片０１０ａは固定切片００７ａと固定切片００７ｂとを、可動切片０１０ｃは固定切片００７ｄと固定切片００７ｅとに接触しそれぞれをＯＮの状態にしている。さらに、第２アーム００４ｃに接続された可動切片押圧部材００５は第２弾性部材００６から上向きの力を受け押し上げられる。これにより、可動切片０１０ｂは固定切片００７ａ及び００７ｃから、可動切片０１０ｄは固定切片００７ｄ及び００７ｆから０．５ｍｍ以上乖離させられ、それぞれをＯＦＦの状態にしている。

このように、本実施形態に係る高周波スイッチが動作することで、最初ＯＮになっている固定切片００７ａ及び固定切片００７ｃ、並びに固定切片００７ｄ及び固定切片００７ｆをＯＦＦにし、ＯＦＦであった固定切片００７ａ及び固定切片００７ｂ、並びに固定切片００７ｄ及び固定切片００７ｅをＯＮにすることができる。

（実施例）
接点間ギャップを０．４ｍｍから３．０ｍｍまで変更してアイソレーションをシミュレーション計算した場合の結果を図８に示す。図８のグラフは縦軸にアイソレーションを表わし、横軸に接点間ギャップを表わす。

図８は、例えば固定切片００７ａと００７ｂがＯＮされたときの００７ｃへの信号のリークをシミュレーション計算したグラフ、いわばアイソレーションのグラフの図である。図８に示すように、例えば接点間ギャップが０．５ｍｍの場合にはリークした信号のレベルが約−１７ｄＢで、言い換えればアイソレーションが確保できず、接点間ギャップが２．０ｍｍの場合にはリークした信号のレベルが約−２８ｄＢで、言い換えればアイソレーションが確保できる。そして、接点間ギャップが２．２ｍｍを越えるとリークした信号のレベルの変化の度合いが小さくなる。

このように、接点間ギャップを２．２ｍｍ以上とした場合に−３０ｄＢ以上のアイソレーションを確保することが可能となる。

次に、ＯＦＦコンタクト高さを０．１ｍｍから１．５ｍｍまで変更してアイソレーションをシミュレーション計算した場合の結果を図９に示す。図９のグラフは縦軸にアイソレーションを表わし、横軸にＯＦＦコンタクト高さを表わす。

図９に示すように、例えばＯＦＦコンタクト高さが０．２ｍｍの場合にはアイソレーションが−２３ｄＢで確保できず、ＯＦＦコンタクト高さが０．６ｍｍの場合にはアイソレーションが−３１ｄＢと確保できる。そして、オフコンタクト高さが０．５ｍｍを越えるとアイソレーションの変化の度合いが小さくなる。

このように、ＯＦＦコンタクト高さを０．５ｍｍ以上とした場合に−３０ｄＢ以上のアイソレーションを確保することが可能となる。

次に、図１０を参照して本実施形態に係る高周波スイッチの実施例、及び背景技術で説明した特許文献１のような円弧状に動作する高周波スイッチの比較例について説明する。図１０はＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）のシミュレーションの計測結果を表わしたグラフの図である。図１０のグラフは縦軸をＶＳＷＲの値を表わし、横軸は周波数を表わす。

本実施形態に係る高周波スイッチにおいて、接点間ギャップを２．６ｍｍとしてシミュレーションを行う。また、比較例として図１１に示すように可変切片が円弧状に固定切片間を移動する高周波スイッチで、接点間ギャップを２．３ｍｍとしてシミュレーションを行う。図１１は円弧状に可変切片が動作する高周波スイッチの断面図である。

図１０における、四角付きの線で表わされるグラフ１０１は本実施形態に係る高周波スイッチのシミュレーション結果を表すグラフである。また、三角付きの線で表わされるグラフ１０２は円弧状に動作する高周波スイッチのシミュレーション結果を表すグラフである。

グラフ１０２で示されるように、円弧状に動作する高周波スイッチではＶＳＷＲが３ＧＨｚまでの高周波数帯域ではＶＳＷＲの値が非常に大きくなってしまっている。これに対し、グラフ１０１で示されるように、本実施形態に係る高周波スイッチでは３ＧＨｚまでの高周波数帯域でもＶＳＷＲが低く抑えられている。

これは、従来の円弧状に動作するスライド機構では図１１のように切片や導体の周囲の空間が狭くなるため不要な部材があることにより導体上の空気領域が狭くなるため、マイクロストリップライン構造を構成することが困難となる。さらに、寄生成分による特性インピーダンス劣化で反射が生じてしまう。これに対し、本実施形態に係る高周波スイッチでは２つの可動切片を直接上下に可動できる機構でスイッチの構造を簡素化したことにより導体上の空間領域を十分に確保でき、マイクロストリップライン構造を維持でき、信号を正しく伝送できるとともに、特性インピーダンスの劣化も抑えることが可能となる。

〔第２の実施形態〕
本実施形態に係る高周波スイッチは、第１の実施形態において第２弾性部材００６として金属の板バネを使用していたものを、図１２（Ａ）に示すようなシリコンゴムを使用したものである。

本実施形態における高周波スイッチではシリコンゴムの弾性力により可動切片押圧部材００５が押し上げられることで、可能切片０１０が固定切片００７から乖離させられる。

図１３は第２弾性部材の材料を変更した場合の、金属の板バネ、絶縁体であるモールドの板バネ、シリコンゴム、及びコイルバネに変えたときにおける、固定切片００７間のクロストークをシミュレーション計算したグラフを表す図である。なお、ここでいう絶縁であるモールドの板バネとは、金属材料からなる板バネを非磁性部材（例えば、絶縁性樹脂）により被覆することにより磁性を軽減したものを指している。

図１３は、例えば、固定切片００７ａと固定切片００７ｂと（以下この段落では、「第１回路側」という。）がオンにされ、００７ｄと００７ｅと（以下この段落では、「第２回路側」という。）がオンにされたとき、第１回路側（第２回路側）の信号が第２回路側（第１回路側）へリークする信号の大きさを縦軸としてクロストークのレベル（ｄＢ）にとり、横軸を周波数（ＧＨｚ）にとったグラフである。また、丸付きの線で表わされるグラフ１３０は第２弾性部材００６として金属の板バネを使用した場合のグラフであり、四角付きの線で表わされるグラフ１３１は第２弾性部材００６としてシリコンゴムを使用した場合のグラフである。図１３のグラフで示されるように、弾性部材００６としてシリコンゴムを使用したときのほうが金属の板バネを使用した場合よりも電気的な絶縁が良好である。これは、第２弾性部材００６として非導電体であるシリコンゴムを使用した場合のほうが、金属の板バネを使用した場合に比べ、第２弾性部材００６への電磁界の影響が軽減されるためである。

図１４は第２弾性部材００６を金属の板バネ、絶縁体であるモールドの板バネ、シリコンゴム、及びコイルバネに変えたときにおける、本発明に係る高周波スイッチにおけるアイソレーション（端子間絶縁性）を表わすグラフの図であり、縦軸をアイソレーションのレベル（ｄＢ）にとり、横軸を周波数（ＧＨｚ）にとったグラフである。図１５は第２弾性部材００６を金属の板バネ、モールドの板バネ、シリコンゴム、及びコイルバネに変えたときにおける、本発明に係る高周波スイッチにおけるＶＳＷＲ（リターンロス）を表わすグラフであり、縦軸をリターンロス（ｄＢ）にとり、横軸を周波数（ＧＨｚ）にとったグラフである。図１６は第２弾性部００６を金属の板バネ、モールドの板バネ、シリコンゴム、及びコイルバネに変えたときにおける、本発明に係る高周波スイッチにおけるインサーションロス（信号損失）を表わすグラフであり、縦軸をインサーションロスのレベル（ｄＢ）にとり、横軸を周波数（ＧＨｚ）にとったグラフである。丸付きの線で表わされる、グラフ１４０、グラフ１５０、及びグラフ１６０は第２弾性部材００６として金属の板バネを使用した場合のグラフであり、四角付きの線で表わされる、グラフ１４１、グラフ１５１、及びグラフ１６１は第２弾性部材００６としてシリコンゴムを使用した場合のグラフである。図１４、図１５、及び図１６のグラフで示されるように、３ＧＨｚ以下では弾性部材００６としてシリコンゴムを使用したときと金属の板バネを使用した場合とではほぼ同様の値をとっており、インサーションロス、ＶＳＷＲ（リターンロス）、及びアイソレーションにおいてはほぼ変化がない。

このように、シリコンゴムを第２弾性部材００６として使用した場合のほうが、金属の板バネを使用した場合に比べ、クロストークにおいて良好であり、他回路への信号の漏れが少ない高周波スイッチを構成できる。

〔第３の実施形態〕
本実施形態に係る高周波スイッチは、第１の実施形態において第２弾性部材００６として金属の板バネを使用していたものを、図１２（Ｂ）に示すようなコイルバネを使用したものである。

本実施形態における高周波スイッチではコイルバネの弾性力により可動切片押圧部材００５が押し上げられることで、可動切片０１０が固定切片００７から乖離させられる。

図１３における、下向き三角付きの線で表わされるグラフ１３２は第２弾性部材００６としてコイルバネを使用した場合のグラフである。図１３のグラフで示されるように、弾性部材００６としてコイルバネを使用したときのほうが金属の板バネを使用した場合よりもクロストークが良好である。これは、第２弾性部材００６としてコイルバネを使用した場合には、可動切片０１０及び固定切片００７を第２弾性部材００６から距離を離すことができるため、金属の板バネを使用した場合に比べ、第２弾性部材００６への電磁界の影響が軽減され、他回路への信号の漏れを抑えられるからである。

図１４、図１５、及び図１６における、下向き三角付きの線で表わされる、グラフ１４２、グラフ１５２、及びグラフ１６２は第２弾性部材００６としてコイルバネを使用した場合のグラフである。図１４、図１５、及び図１６のグラフで示されるように、３ＧＨｚ以下では弾性部材００６としてシリコンゴムを使用したときと金属の板バネを使用した場合とではほぼ同様の値をとっており、インサーションロス、ＶＳＷＲ（リターンロス）、及びアイソレーションにおいてはほぼ変化がない。

さらに、コイルバネの大きさを変えた場合、すなわち第２弾性部材００６であるコイルバネから固定切片００７をＯＮの状態にしている可動切片０１０までの距離が１．０ｍｍの場合、及び第２弾性部材００６であるコイルバネから固定切片００７をＯＮの状態にしている可動切片０１０までの距離が０．８５ｍｍの場合におけるインサーションロス、ＶＳＷＲ、クロストーク、及びアイソレーションをシミュレーション計算したが、それぞれの特性に影響は見られなかった。したがって、必要とされる弾性力に合わせ大きなコイルバネを使用して第２弾性部材００６の弾性力を強めることも可能である。

このように、コイルバネを第２弾性部材００６として使用した場合のほうが、金属の板バネを使用した場合に比べ、クロストークにおいて良好であり、他回路への信号の漏れが少ない高周波スイッチを構成でき、さらに、大きさもある程度変更可能であるため、弾性力の調整も可能である。

また、図１３〜図１６における、上向き三角付きの線で表わされる、グラフ１３３、グラフ１４３、グラフ１５３、及びグラフ１６３は第２弾性部材００６としてモールドの板バネを使用した場合のグラフである。すなわち、第２弾性部材００６をモールドの板バネに変えた場合も、金属の板バネに比べ第２弾性部材００６への電磁界の影響が軽減され、他回路への信号の漏れを抑えられるとともに、インサーションロス、ＶＳＷＲ（リターンロス）、及びアイソレーションにおいてはほぼ変化がないため、第２弾性部材００６としてモールドの板バネを使用してもよい。

さらに、コイルバネ、板バネなど、加工性及び耐久性の観点から金属材料を用いるのが一般的であるが、金属は磁性体の材料であるためわずかに磁性を帯び、曲げるなどの形状変化によりさらに磁性を帯びてしまうことが考えられる。そこで、第２弾性部材００６を金属材料で形成する場合には熱処理を施すことで、磁性を軽減することが好ましい。また、金属材料からなる第２弾性部材００６を非磁性部材によって被覆することにより、金属材料により耐久性を維持しつつ、高周波信号の伝送における磁気的影響を最小限に抑えることが可能となる。

第１の実施形態に係る高周波スイッチの概略斜視図 第１の実施形態に係る高周波スイッチの内部構造を示す平面図 図２のIII‐III線から見た第１の実施形態に係る高周波スイッチの断面図 第１の実施形態に係る高周波スイッチの内部構造を示す斜視図 図２のIV‐IV線から見た第１の実施形態に係る高周波スイッチの断面図 図２のＶ‐Ｖ線から見た第１の実施形態に係る高周波スイッチの断面図 本実施形態に係る高周波スイッチが近似するマイクロストリップライン構造の模式図 第１の実施形態に係る高周波スイッチの接点間ギャップを０．４ｍｍから３．０ｍｍまで変更してアイソレーションをシミュレーション計算した結果のグラフの図 第１の実施形態に係る高周波スイッチのＯＦＦコンタクト高さを０．１ｍｍから１．５ｍｍまで変更してアイソレーションをシミュレーション計算した結果のグラフの図 ＶＳＷＲのシミュレーション計算の結果を表わしたグラフの図 円弧状に可変切片が動作する高周波スイッチの断面図 （Ａ）第２の実施形態に係る高周波スイッチの断面図 （Ｂ）第３の実施形態に係る高周波スイッチの断面図 第２弾性部材の材料を変えた場合のクロストークをシミュレーション計算したグラフ 第２弾性部材の材料を変えた場合のアイソレーションをシミュレーション計算したグラフ 第２弾性部材の材料を変えた場合のＶＳＷＲ（リターンロス）をシミュレーション計算したグラフ 第２弾性部材の材料を変えた場合のインサーションロスをシミュレーション計算したグラフ 従来の高周波スイッチの一例の断面図

符号の説明

００１ スライダ
００２ 第１弾性部材
００３ ボール
００４ シーソー部材
００４ａ 回動軸
００４ｂ 第１アーム
００４ｃ 第２アーム
００５ 可動切片押圧部材
００６ 第２弾性部材
００７ａ、００７ｂ、００７ｃ、００７ｄ、００７ｅ、００７ｆ 固定切片
００８ ハウジング
００９ 溝
００９ａ 中間溝
００９ｂ、００９ｃ 円形溝
０１０ａ、０１０ｂ、０１０ｃ、０１０ｄ 可動切片

Claims (7)

1. ハウジングに配置された第１の固定切片と、
   前記ハウジングに前記第１の固定切片を挟み該第１の固定切片から２．２ｍｍ以上離して配置された第２及び第３の固定切片と、
   前記第１の固定切片と第２の固定切片の上方にそれらを跨いで設けられ、前記第１の固定切片と前記第２の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第１の可動切片と、
   前記第１の固定切片と第３の固定切片の上方にそれらを跨いで設けられ、前記第１の固定切片と前記第３の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第２の可動切片と、
   回転可能な中心部材、前記中心部材から前記第１の可動切片に伸びる第１アーム、及び前記中心部材から前記第２の可動切片に伸びる第２アームを有し、回転することで前記第１アームにより上下動して前記第１の可動切片の前記第１の固定切片及び前記第２の固定切片への接触及び０．５ｍｍ以上離脱を行うことで前記ＯＮ／ＯＦＦを行い、前記第２アームにより上下動して前記第２の可動切片の前記第１の固定切片及び前記第３の固定切片への接触及び０．５ｍｍ以上離脱を行うことで前記ＯＮ／ＯＦＦを行うシーソー機構と、を備えることを特徴とする高周波スイッチ。
2. 前記第１の可動切片、前記第２の可動切片、前記第１の固定切片、前記第２の固定切片、及び前記第３の固定切片のそれぞれは幅がＷ（ｍｍ）の伝送ラインであって、前記第１の可動切片又は前記第２の可動切片によるＯＮのときに接続状態にある各前記伝送ラインは、前記第１の固定切片、前記第２の固定切片、及び前記第３の固定切片が設けられた前記ハウジングの一面と該一面に対し反対側のグランドされた面との厚みをｈ（ｍｍ）としたとき、比ｈ／Ｗと、前記ハウジングの比誘電率εｒとに基づく、同じ特性インピーダンスを有するマイクロストリップライン構造であることを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチ。
3. 前記シーソー機構は、
   前記第１アーム側と前記第２アーム側へ方向を変えてスライド移動可能にされ、前記第１アーム及び前記第２アームを選択的に前記ハウジングの底部側へ押圧可能にされたスライダを有し、
   前記スライダにより前記第１アームが押圧されることにより前記第１アームが前記ハウジング底部側に近づき、前記第１の可動切片と前記第１及び前記第２の固定切片とが接触しＯＮにされるとともに、
   前記第２アームが前記ハウジングの底部側から離れ、前記第２の可動切片が前記第１及び前記第３の固定切片から離れＯＦＦにする
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波スイッチ。
4. 前記シーソー機構は、
   前記スライダの前記ハウジングの底部側に設けた第１弾性部材と、
   前記第１の可動切片及び前記第２の可動切片のそれぞれを、前記ハウジングの底部側から押圧する第２弾性部材と
   を有することを特徴とする請求項３に記載の高周波スイッチ。
5. 前記第１の可動切片又は前記第２の可動切片の離脱によってＯＦＦされたときに、前記第１の可動切片と前記第１及び第２の固定切片との距離あるいは前記第２の可動切片と前記第１及び第３の固定切片との距離が０．５ｍｍ以上確保され、前記第１及び第２の可動切片を各々略平板状に形成するとともに、前記第１乃至第３の固定切片の前記第１及び第２の可動切片と当接する箇所に凸部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の高周波スイッチ。
6. 前記ハウジングの上に前記第１乃至第３の固定切片と対向する位置にさらに第４乃至第６の固定切片が配置され、
   前記第４の固定切片と前記第５の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第３の可動切片と、
   前記第４の固定切片と前記第６の固定切片とのＯＮ／ＯＦＦを行う第４の可動切片と
   をさらに有し、
   前記シーソー機構は、
   前記第３及び第４の可動切片のそれぞれ対応する前記固定切片からの接触及び離脱を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の高周波スイッチ。
7. 前記ハウジングに配置された前記固定切片と該固定切片に対応する前記可動切片の組をさらに複数有することを特徴とする請求項６に記載の高周波スイッチ。