JPH0775328B2 - 高周波スイッチ - Google Patents
高周波スイッチInfo
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- JPH0775328B2 JPH0775328B2 JP2501200A JP50120090A JPH0775328B2 JP H0775328 B2 JPH0775328 B2 JP H0775328B2 JP 2501200 A JP2501200 A JP 2501200A JP 50120090 A JP50120090 A JP 50120090A JP H0775328 B2 JPH0775328 B2 JP H0775328B2
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- Japan
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- signal
- radio frequency
- output
- coupled
- transmission line
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/689—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
- H03K17/691—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/08104—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit in field-effect transistor switches
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- H03K17/693—Switching arrangements with several input- or output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
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- Power Engineering (AREA)
- Transmitters (AREA)
- Transceivers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Details Of Television Scanning (AREA)
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 背景技術 発明の分野 本発明は、電子スイッチに関する。さらに詳しくは、無
線周波数（RF）信号の切り換えに適したヒ化ガリウム
（GaAs）電界効果トランジスタ・スイッチに関する。
線周波数（RF）信号の切り換えに適したヒ化ガリウム
（GaAs）電界効果トランジスタ・スイッチに関する。
従来技術の説明 電子スイッチにGaAsトランジスタを用いることは、よく
知られている。一般的に、GaAsトランジスタはPINダイ
オードよりも好まれるが、これはGaAsトランジスタがモ
ノリシック集積回路に容易に一体化できること、および
オン状態でごくわずかな電力を放散するためである。さ
らに、GaAsトランジスタは、その高周波動作特性によ
り、他の電界効果トランジスタよりも好まれる。
知られている。一般的に、GaAsトランジスタはPINダイ
オードよりも好まれるが、これはGaAsトランジスタがモ
ノリシック集積回路に容易に一体化できること、および
オン状態でごくわずかな電力を放散するためである。さ
らに、GaAsトランジスタは、その高周波動作特性によ
り、他の電界効果トランジスタよりも好まれる。
しかし、GaAsトランジスタを使用することは、いくつか
の生来的な欠点のために非実用的であったり、不可能で
あることが多い。このような欠点のひとつとして、GaAs
電界効果トランジスタが空乏モード・デバイスであるた
めにトランジスタをオフ状態に切り換えるにはゲート端
子とソース端子との間に（Ｎチャンネル・デバイスの場
合）負のバイアス電圧を必要とする点があげられる。こ
のため、スイッチを動作させるためには、電源を追加し
なければならない。第２に、現在入手可能なGaAsトラン
ジスタのドレーン・ソース間破壊電圧は約18ボルトであ
る。この破壊電圧を越えると、不可逆的な損傷を起こ
す。その結果、GaAsトランジスタを使う場合、スイッチ
を損傷あるいは破壊せずに切り換えることのできる信号
の出力は、（50オームの負荷で）約３ワットまでにすぎ
ない。
の生来的な欠点のために非実用的であったり、不可能で
あることが多い。このような欠点のひとつとして、GaAs
電界効果トランジスタが空乏モード・デバイスであるた
めにトランジスタをオフ状態に切り換えるにはゲート端
子とソース端子との間に（Ｎチャンネル・デバイスの場
合）負のバイアス電圧を必要とする点があげられる。こ
のため、スイッチを動作させるためには、電源を追加し
なければならない。第２に、現在入手可能なGaAsトラン
ジスタのドレーン・ソース間破壊電圧は約18ボルトであ
る。この破壊電圧を越えると、不可逆的な損傷を起こ
す。その結果、GaAsトランジスタを使う場合、スイッチ
を損傷あるいは破壊せずに切り換えることのできる信号
の出力は、（50オームの負荷で）約３ワットまでにすぎ
ない。
しかしながら、下記に述べるGaAsスイッチは、さらに高
い電力信号の切り換えができるだけでなく、必要なバイ
アス電圧をスイッチへの入力信号から直接引き出すこと
により、バイアス電圧源を追加する必要もない。
い電力信号の切り換えができるだけでなく、必要なバイ
アス電圧をスイッチへの入力信号から直接引き出すこと
により、バイアス電圧源を追加する必要もない。
発明の概要 本発明に従って、電圧成分と電流成分とを有するRF信号
が処理されて、電圧成分は小さくなり、同時に電流成分
は大きくなって、RF信号の電力は実質的に一定に保たれ
る。この処理されたRF信号は、GaAsスイッチ装置を損傷
することなく切り換えることができる。これは、処理さ
れたRF信号の電圧成分が小さくなったためである。その
スイッチ装置に続き、処理されたRF信号は変換されて、
電圧成分が大きくなり、同時に電流成分が小さくなっ
て、元のRF信号が実質的に再生される。
が処理されて、電圧成分は小さくなり、同時に電流成分
は大きくなって、RF信号の電力は実質的に一定に保たれ
る。この処理されたRF信号は、GaAsスイッチ装置を損傷
することなく切り換えることができる。これは、処理さ
れたRF信号の電圧成分が小さくなったためである。その
スイッチ装置に続き、処理されたRF信号は変換されて、
電圧成分が大きくなり、同時に電流成分が小さくなっ
て、元のRF信号が実質的に再生される。
本発明の他の側面においては、RF信号は本発明の好適な
構造により実質的に濾波（フィルタリング）されて、ス
イッチ以後に濾波を行う必要がなくなる。
構造により実質的に濾波（フィルタリング）されて、ス
イッチ以後に濾波を行う必要がなくなる。
図面の簡単な説明 図は、本発明の好適な実施例の概略図である。
実施例の説明 図に示すのは、本発明の概略図である。本発明に従っ
て、RF信号は駆動装置（図示せず）から端子10で受信さ
れる。該駆動装置は、RF電力増幅器から構成されること
が好ましい。RF信号は、電圧成分と電流成分とから構成
され、その数学的な積はRF信号の電力を表すことが知ら
れている。
て、RF信号は駆動装置（図示せず）から端子10で受信さ
れる。該駆動装置は、RF電力増幅器から構成されること
が好ましい。RF信号は、電圧成分と電流成分とから構成
され、その数学的な積はRF信号の電力を表すことが知ら
れている。
端子10で受信されたRF信号は、入力ポートと出力ポート
とを有する第１変圧器（変成器）12に印加されることに
より処理される（入力ポート14はコンデンサ11を介して
端子10に接続され、その値はRF信号の周波数において実
質的なショートが起こるように選択される）。入力ポー
ト14のインピーダンスは、出力ポートのインピーダンス
よりも高くなければならない。本発明の一つの実施例で
は、入力ポート14のインピーダンスは50オームで、出力
ポートのインピーダンスは6.25オームである。通常、入
力ポート14のインピーダンスは、端子10に接続された駆
動装置（図示されず）の出力インピーダンスに合致する
ように選択される。入力ポート・インピーダンスの出力
ポート・インピーダンスに対する比率は、変圧器12の出
力ポートのおけるRF信号の電圧成分が充分小さくなり、
かつスイッチ装置16の破壊電圧を越えないような値が選
択される。RF信号の電圧成分が小さくなっても、変圧器
12の出力ポートにおける電流成分は、比例して大きくな
り、入力と出力電圧とが、いくらかの挿入損失を差し引
いて、実質的に等しくなる。
とを有する第１変圧器（変成器）12に印加されることに
より処理される（入力ポート14はコンデンサ11を介して
端子10に接続され、その値はRF信号の周波数において実
質的なショートが起こるように選択される）。入力ポー
ト14のインピーダンスは、出力ポートのインピーダンス
よりも高くなければならない。本発明の一つの実施例で
は、入力ポート14のインピーダンスは50オームで、出力
ポートのインピーダンスは6.25オームである。通常、入
力ポート14のインピーダンスは、端子10に接続された駆
動装置（図示されず）の出力インピーダンスに合致する
ように選択される。入力ポート・インピーダンスの出力
ポート・インピーダンスに対する比率は、変圧器12の出
力ポートのおけるRF信号の電圧成分が充分小さくなり、
かつスイッチ装置16の破壊電圧を越えないような値が選
択される。RF信号の電圧成分が小さくなっても、変圧器
12の出力ポートにおける電流成分は、比例して大きくな
り、入力と出力電圧とが、いくらかの挿入損失を差し引
いて、実質的に等しくなる。
変圧器12は、1/4波長伝送線路装置、たとえば、既知の
ストリップ線路またはマイクロストリップ装置などが好
ましい。適切な入力インピーダンスおよび出力インピー
ダンスを与えるためには、伝送線路の物理的パラメー
タ、たとえば、伝送線路の幅および基板18の高さまたは
比誘電率などは、既知の設計の原則にしたがって選択す
るとよい。高周波数では伝送線路装置が好ましいが、イ
ンピーダンスを変成する他の既知の装置、たとえばよく
知られている集中素子インピーダンス変成回路などを用
いてもよい。
ストリップ線路またはマイクロストリップ装置などが好
ましい。適切な入力インピーダンスおよび出力インピー
ダンスを与えるためには、伝送線路の物理的パラメー
タ、たとえば、伝送線路の幅および基板18の高さまたは
比誘電率などは、既知の設計の原則にしたがって選択す
るとよい。高周波数では伝送線路装置が好ましいが、イ
ンピーダンスを変成する他の既知の装置、たとえばよく
知られている集中素子インピーダンス変成回路などを用
いてもよい。
トランジスタ16は、第１電子スイッチから構成され、第
１変圧器12の出力をVcc（すなわち直流電圧電位）に結
合させるように配列されている。直流電圧電位は、RF信
号などの交流信号に対する接地を表すことが、当業者に
はおわかりいただけるであろう。このため、トランジス
タ16がオンになると、変圧器12の出力をAC接地にショー
トする。これによって、受信されたRF信号がそれ以上進
むことを防ぐ。トランジスタ16は、後述されるトランジ
スタ20,22と同様に、ヒ化ガリウム（GaAs）電界効果ト
ランジスタであることが好ましい。バイポーラ・トラン
ジスタ,GaAs以外の材料から作られた電界効果トランジ
スタまたは機械的なリレーなど、他の既知のデバイスを
用いてもよい。
１変圧器12の出力をVcc（すなわち直流電圧電位）に結
合させるように配列されている。直流電圧電位は、RF信
号などの交流信号に対する接地を表すことが、当業者に
はおわかりいただけるであろう。このため、トランジス
タ16がオンになると、変圧器12の出力をAC接地にショー
トする。これによって、受信されたRF信号がそれ以上進
むことを防ぐ。トランジスタ16は、後述されるトランジ
スタ20,22と同様に、ヒ化ガリウム（GaAs）電界効果ト
ランジスタであることが好ましい。バイポーラ・トラン
ジスタ,GaAs以外の材料から作られた電界効果トランジ
スタまたは機械的なリレーなど、他の既知のデバイスを
用いてもよい。
また、トランジスタ16は第２変圧器24の入力ポートに結
合されており、この変圧器はアンテナ26に結合された出
力ポート28を有している。入力ポート（変圧器12の出力
ポートに接続されたポート）におけるインピーダンス
は、出力ポート28のインピーダンスよりも低くなければ
ならず、理想としては入力ポートのインピーダンスが変
圧器12の出力のインピーダンスと一致することが望まし
い。本発明の一例の実施例において、出力ポート28のイ
ンピーダンスは50オームで、入力ポートのインピーダン
スは6.25オームである。
合されており、この変圧器はアンテナ26に結合された出
力ポート28を有している。入力ポート（変圧器12の出力
ポートに接続されたポート）におけるインピーダンス
は、出力ポート28のインピーダンスよりも低くなければ
ならず、理想としては入力ポートのインピーダンスが変
圧器12の出力のインピーダンスと一致することが望まし
い。本発明の一例の実施例において、出力ポート28のイ
ンピーダンスは50オームで、入力ポートのインピーダン
スは6.25オームである。
変圧器24は、２本の他の伝送線（30,32）と平行に配置
され、相互に並置された伝送線装置が形成されることが
好ましい。ご承知のように、相互に並置された伝送線の
導体は、互いに電磁的に結合されている。このため変圧
器24に印加された信号は、伝送線30にまず磁気的に送ら
れ、そこから、伝送線32に送られる。伝送線32には、便
宜上中間点で選択された出力ポート34がある。伝送線32
の出力ポート34のインピーダンスを設定するには、伝送
線32の物理的パラメータを既知の設計原則にしたがって
選択するとよい。たとえば、特定の幅を選択するか、基
板18の高さまたは比誘電率を変えるか、あるいは様々な
伝送線（30、32）と変圧器24との特定の間隔を選択する
などの方法による。
され、相互に並置された伝送線装置が形成されることが
好ましい。ご承知のように、相互に並置された伝送線の
導体は、互いに電磁的に結合されている。このため変圧
器24に印加された信号は、伝送線30にまず磁気的に送ら
れ、そこから、伝送線32に送られる。伝送線32には、便
宜上中間点で選択された出力ポート34がある。伝送線32
の出力ポート34のインピーダンスを設定するには、伝送
線32の物理的パラメータを既知の設計原則にしたがって
選択するとよい。たとえば、特定の幅を選択するか、基
板18の高さまたは比誘電率を変えるか、あるいは様々な
伝送線（30、32）と変圧器24との特定の間隔を選択する
などの方法による。
トランジスタ20は、第２電子スイッチから構成される。
トランジスタ20のソース端子は、AC接地（すなわちVc
c）に接続されており、一方、ドレーンは伝送線30の一
端に結合されている。トランジスタ20のゲート端子は、
制御端子に接続されている。図では、電界効果トランジ
スタは２方向デバイスであることを想定しているので、
トランジスタのどの端がソースであり、どちらの端がド
レーンであるかは、全く任意である。トランジスタ20
は、オンになると、伝送線30の一端をAC接地（Vcc）に
結合する。これにより、信号は実質的に絶縁され、伝送
線32に対する電磁結合が小さくなる。これは伝送線30の
他端が、Vcc（AC接地）に直接結合されているためであ
る。このため、両端を実質的に接地すると、伝送線30は
電磁信号結合を実質的に小さくする。
トランジスタ20のソース端子は、AC接地（すなわちVc
c）に接続されており、一方、ドレーンは伝送線30の一
端に結合されている。トランジスタ20のゲート端子は、
制御端子に接続されている。図では、電界効果トランジ
スタは２方向デバイスであることを想定しているので、
トランジスタのどの端がソースであり、どちらの端がド
レーンであるかは、全く任意である。トランジスタ20
は、オンになると、伝送線30の一端をAC接地（Vcc）に
結合する。これにより、信号は実質的に絶縁され、伝送
線32に対する電磁結合が小さくなる。これは伝送線30の
他端が、Vcc（AC接地）に直接結合されているためであ
る。このため、両端を実質的に接地すると、伝送線30は
電磁信号結合を実質的に小さくする。
トランジスタ22は、第３電子スイッチから構成される。
このスイッチは、伝送線32の出力ポート34と端子38との
間に配置され、端子38は、本発明に従って、受信機（図
示されず）に結合されている。トランジスタ22のゲート
端子は、制御端子37に結合されている。トランジスタ22
（または22′）は、オンになると、伝送線32（または3
2′）の出力を端子38に結合する。端子38は、RF受信機
に結合されていることが好ましい。トランジスタ22（ま
たは22′）は、オフになると、端子38を、伝送線32（ま
たは32′）の出力ポート34（または34′）において信号
から絶縁する。
このスイッチは、伝送線32の出力ポート34と端子38との
間に配置され、端子38は、本発明に従って、受信機（図
示されず）に結合されている。トランジスタ22のゲート
端子は、制御端子37に結合されている。トランジスタ22
（または22′）は、オンになると、伝送線32（または3
2′）の出力を端子38に結合する。端子38は、RF受信機
に結合されていることが好ましい。トランジスタ22（ま
たは22′）は、オフになると、端子38を、伝送線32（ま
たは32′）の出力ポート34（または34′）において信号
から絶縁する。
第２電源の必要をなくするために、本発明は端子10で受
信されるRF信号から、負の電圧電位を導出している。ダ
イオード40,抵抗42,44およびコンデンサ46から構成され
る半波整流器およびフィルタ回路により、このように負
の電圧電位を導出することができる。これにより、負の
電圧電位がトランジスタ48のコレクタに供給される。つ
まり、抵抗42,44により、ダイオード40のアノード電圧
を低下させる分圧回路が形成される。抵抗42,44の値
は、端子10の最大電圧に依存し、トランジスタ16のゲー
ト電圧がトランジスタを「ピンチオフ」するのに十分で
あり、しかもトランジスタ16のゲート・ソース間破壊電
圧を越えないような値が選択される。コンデンサ46は、
フィルタ・コンデンサから構成され、その値は本発明の
目的動作周波数に依存する。ダイオード40は、ショット
キー・ダイオードであることが好ましいが、他のダイオ
ードでもよい。さらに、半波整流器が図示されている
が、他の既知のAC/DC変換回路、たとえば、全波整流回
路や機能的にそれと同等なものを用いてもよい。
信されるRF信号から、負の電圧電位を導出している。ダ
イオード40,抵抗42,44およびコンデンサ46から構成され
る半波整流器およびフィルタ回路により、このように負
の電圧電位を導出することができる。これにより、負の
電圧電位がトランジスタ48のコレクタに供給される。つ
まり、抵抗42,44により、ダイオード40のアノード電圧
を低下させる分圧回路が形成される。抵抗42,44の値
は、端子10の最大電圧に依存し、トランジスタ16のゲー
ト電圧がトランジスタを「ピンチオフ」するのに十分で
あり、しかもトランジスタ16のゲート・ソース間破壊電
圧を越えないような値が選択される。コンデンサ46は、
フィルタ・コンデンサから構成され、その値は本発明の
目的動作周波数に依存する。ダイオード40は、ショット
キー・ダイオードであることが好ましいが、他のダイオ
ードでもよい。さらに、半波整流器が図示されている
が、他の既知のAC/DC変換回路、たとえば、全波整流回
路や機能的にそれと同等なものを用いてもよい。
図に示されるように、本発明は２つの相補的な部分とし
て実現され、入力端子10で受信されたRF信号はアンテナ
26または26′に送られ、アンテナ26または26′により受
信された信号は端子38に送られる。本発明は対称的な構
成であるために、モノリシック集積回路として実現する
ことが容易である。これらの対称的な素子（′の付いた
参照番号の素子）は、上述の素子と実質的に同一であ
り、その機能方法も同じである。
て実現され、入力端子10で受信されたRF信号はアンテナ
26または26′に送られ、アンテナ26または26′により受
信された信号は端子38に送られる。本発明は対称的な構
成であるために、モノリシック集積回路として実現する
ことが容易である。これらの対称的な素子（′の付いた
参照番号の素子）は、上述の素子と実質的に同一であ
り、その機能方法も同じである。
本発明の好適な用途は、無線トランシーバ用のアンテナ
・スイッチである。もちろん、本発明を用いてAC信号で
あればどのようなものでも切り換えることができる。図
には好適な実施例を示しているが、ここでは端子10は無
線送信機 のRF電力増幅器段の出力に接続され、端子38は無線受信
機のRF入力に接続されている。本発明を用いて、任意の
信号をアンテナ26または26′を介して送信することがで
き、アンテナ26または26′で受信された信号を無線受信
機のRF入力に送ることができる。
・スイッチである。もちろん、本発明を用いてAC信号で
あればどのようなものでも切り換えることができる。図
には好適な実施例を示しているが、ここでは端子10は無
線送信機 のRF電力増幅器段の出力に接続され、端子38は無線受信
機のRF入力に接続されている。本発明を用いて、任意の
信号をアンテナ26または26′を介して送信することがで
き、アンテナ26または26′で受信された信号を無線受信
機のRF入力に送ることができる。
動作 空乏モード電界効果トランジスタ6,20,22（および16′,
20′,22′）をオフに切り換えるには、負のゲート・ソ
ース間電圧が必要である。本発明の好適な実施例では、
端子10のピーク間電圧揺動（swing）が充分に大きく、
またトランジスタ16（または16′）のゲート電圧を接地
電位にするだけでは、入力信号の全サイクルを通じてト
ランジスタをオフにするには不十分な程度であることを
想定している。その結果、整流器回路（すなわち、ダイ
オード40,40′；抵抗42,42′,44,44′；コンデンサ46,4
6′）により、トランジスタ16（および16′）をオフに
するのに充分なだけの負の電圧を設ける。この負の電圧
は、トランジスタ48がオフになると、トランジスタ16の
ゲートに結合され、トランジスタ48′がオフになると、
トランジスタ16′のゲートに結合される。
20′,22′）をオフに切り換えるには、負のゲート・ソ
ース間電圧が必要である。本発明の好適な実施例では、
端子10のピーク間電圧揺動（swing）が充分に大きく、
またトランジスタ16（または16′）のゲート電圧を接地
電位にするだけでは、入力信号の全サイクルを通じてト
ランジスタをオフにするには不十分な程度であることを
想定している。その結果、整流器回路（すなわち、ダイ
オード40,40′；抵抗42,42′,44,44′；コンデンサ46,4
6′）により、トランジスタ16（および16′）をオフに
するのに充分なだけの負の電圧を設ける。この負の電圧
は、トランジスタ48がオフになると、トランジスタ16の
ゲートに結合され、トランジスタ48′がオフになると、
トランジスタ16′のゲートに結合される。
トランジスタ48をオンにするには、制御端子50を接地し
て、それにより電流がトランジスタ48のベース・エミッ
タ接合を流れるようにする（ベース・エミッタ間電流
は、バイアス抵抗49により制限される）。制御端子50を
VCCに接続すると、ベース・エミッタ間電流が中断され
てトランジスタ48がオフになる。トランジスタ48をオフ
にするために、端子50がVCCに接続される。同様に、端
子50′を接地することによりトランジスタ48′はオンに
なり、端子50′をVCCに接続することによりオフにな
る。従って、トランジスタ16は端子50が接地されたとき
にオンとなり、端子50がVCCに結合されたときにオフと
なる。同様に、トランジスタ16′は端子50′が接地され
たときにオンとなり、端子50′がVCCに接続されたとき
にオフとなる。
て、それにより電流がトランジスタ48のベース・エミッ
タ接合を流れるようにする（ベース・エミッタ間電流
は、バイアス抵抗49により制限される）。制御端子50を
VCCに接続すると、ベース・エミッタ間電流が中断され
てトランジスタ48がオフになる。トランジスタ48をオフ
にするために、端子50がVCCに接続される。同様に、端
子50′を接地することによりトランジスタ48′はオンに
なり、端子50′をVCCに接続することによりオフにな
る。従って、トランジスタ16は端子50が接地されたとき
にオンとなり、端子50がVCCに結合されたときにオフと
なる。同様に、トランジスタ16′は端子50′が接地され
たときにオンとなり、端子50′がVCCに接続されたとき
にオフとなる。
トランジスタ20（または20′）をオンにするには、VCC
を制御端子36（または36′）に印加する。同様に、制御
端子37（または37′）にVCCを印加することにより、ト
ランジスタ22（または22′）はオンとなる。これらの制
御端子を接地すると、関連するトランジスタがオフとな
る。
を制御端子36（または36′）に印加する。同様に、制御
端子37（または37′）にVCCを印加することにより、ト
ランジスタ22（または22′）はオンとなる。これらの制
御端子を接地すると、関連するトランジスタがオフとな
る。
アンテナ26を用いて伝送するには、トランジスタ16′,2
0,20′をオンにして、トランジスタ16,22,22′をオフに
する。端子10の信号は、変圧器12により、より低い電圧
成分と、より高い電流成分とを有する対応する信号に変
成される。トランジスタ16がオフなので、この変成され
た信号は、変圧器24の入力ポートに結合される。信号は
変圧器24を介して、より高い電圧成分と、低い電流成分
とを有する信号に変換されて、その結果得られる信号
は、端子10において受信された元の信号と実質的に等し
くなることが好ましい。通常、変圧器12,24は、等しい
が反対方向のインピーダンス変成を行うので、理想的に
は、アンテナ26に現れる信号は端子10の信号と等しくな
る。
0,20′をオンにして、トランジスタ16,22,22′をオフに
する。端子10の信号は、変圧器12により、より低い電圧
成分と、より高い電流成分とを有する対応する信号に変
成される。トランジスタ16がオフなので、この変成され
た信号は、変圧器24の入力ポートに結合される。信号は
変圧器24を介して、より高い電圧成分と、低い電流成分
とを有する信号に変換されて、その結果得られる信号
は、端子10において受信された元の信号と実質的に等し
くなることが好ましい。通常、変圧器12,24は、等しい
が反対方向のインピーダンス変成を行うので、理想的に
は、アンテナ26に現れる信号は端子10の信号と等しくな
る。
トランジスタ20がオンになるので、伝送線30はAC接地バ
リアとなり、伝送線32に対する信号の電磁結合を小さく
する。しかし、信号の一部が伝送線32内に結合される
と、トランジスタ22がオフとなり、それによって信号は
端子38から絶縁（または分断）される。
リアとなり、伝送線32に対する信号の電磁結合を小さく
する。しかし、信号の一部が伝送線32内に結合される
と、トランジスタ22がオフとなり、それによって信号は
端子38から絶縁（または分断）される。
図からわかるように、端子10から受信され、変圧器12に
送られた信号は、変圧器12′に送られる。しかし、トラ
ンジスタ16′がオンであるので、信号は変圧器12′の1/
4の波長を通って進み、接地まで伝わる。しかしなが
ら、変圧器12′は、端子10の信号の２次高調波に対して
は半波長の長さであることが理解される。ご承知のよう
に、半波長の伝送線はショートを表し、本発明の構成に
おいては、アンテナ26を介して伝送される信号の２次高
調波はAC接地にショートされ、それによって伝送される
信号が濾波される。このために、変圧器24の出力ポート
28とアンテナ26との間で濾波する必要がなくなる。また
は、本発明の対称形の構造が望ましくない場合には、分
断（60）された半波長（２次高調波に対する）の伝送線
62を端子10に接続することにより、同様の結果を得るこ
とができる。アンテナ26′を用いて伝送する場合も、本
発明は同様の方法で動作する。しかし、このためには、
トランジスタ16,20,20′をオンにして、トランジスタ1
6′,22,22′をオフにする。
送られた信号は、変圧器12′に送られる。しかし、トラ
ンジスタ16′がオンであるので、信号は変圧器12′の1/
4の波長を通って進み、接地まで伝わる。しかしなが
ら、変圧器12′は、端子10の信号の２次高調波に対して
は半波長の長さであることが理解される。ご承知のよう
に、半波長の伝送線はショートを表し、本発明の構成に
おいては、アンテナ26を介して伝送される信号の２次高
調波はAC接地にショートされ、それによって伝送される
信号が濾波される。このために、変圧器24の出力ポート
28とアンテナ26との間で濾波する必要がなくなる。また
は、本発明の対称形の構造が望ましくない場合には、分
断（60）された半波長（２次高調波に対する）の伝送線
62を端子10に接続することにより、同様の結果を得るこ
とができる。アンテナ26′を用いて伝送する場合も、本
発明は同様の方法で動作する。しかし、このためには、
トランジスタ16,20,20′をオンにして、トランジスタ1
6′,22,22′をオフにする。
アンテナ26を用いて受信するには、トランジスタ16,1
6′,20′,22をオンにして、トランジスタ20,22′をオフ
にする。アンテナ26によりビックアップされた信号は、
変圧器24と伝送線30とを通じて電磁的に伝送線32に結合
される。伝送線32の出力ポート34から、受信された信号
はオン状態のトランジスタ22を通って端子38に送られ
る。アンテナ26から受信する場合、アンテナ26′により
受信された信号は、オン状態のトランジスタ20′により
接地され、かつオフ状態のトランジスタ22′により絶縁
されるため、端子38に達することができない。逆に、ア
ンテナ26′を用いて受信するには、トランジスタ16,1
6′,20,22′をオンにして、トランジスタ20′,22をオフ
にする。
6′,20′,22をオンにして、トランジスタ20,22′をオフ
にする。アンテナ26によりビックアップされた信号は、
変圧器24と伝送線30とを通じて電磁的に伝送線32に結合
される。伝送線32の出力ポート34から、受信された信号
はオン状態のトランジスタ22を通って端子38に送られ
る。アンテナ26から受信する場合、アンテナ26′により
受信された信号は、オン状態のトランジスタ20′により
接地され、かつオフ状態のトランジスタ22′により絶縁
されるため、端子38に達することができない。逆に、ア
ンテナ26′を用いて受信するには、トランジスタ16,1
6′,20,22′をオンにして、トランジスタ20′,22をオフ
にする。
Claims (12)
- 【請求項１】無線周波数信号を切り換えるスイッチであ
って： 無線周波数信号を受信する入力端子（10）； 受信した無線周波数信号の電圧成分を小さくし、電流成
分を大きくすることにより、信号電力が前記受信した無
線周波数信号と実質的に等しい被変成信号を与える第１
変成手段（12）； 前記第１変成手段に結合され、前記被変成信号を選択的
に交流接地電位に結合する切り換え手段（16）；および 前記被変成信号を変成して、その電圧成分を大きくし、
その電流成分を小さくすることにより、前記受信した無
線周波数信号と実質的に等しい出力信号を与える第２変
成手段（24）； によって構成されることを特徴とするスイッチ。 - 【請求項２】無線周波数信号を切り換えるスイッチであ
って： 無線周波数信号を受信する入力端子（10）； 前記入力端子に結合される入力ポートと、出力ポートと
を持ち、各ポートはそれぞれインピーダンスを有し、そ
の出力ポートのインピーダンスはその入力ポートのイン
ピーダンスよりも小さい第１伝送線路装置（12）； 前記第１伝送線路装置の前記出力ポートを選択的に交流
接地電位に結合するヒ化ガリウムトランジスタ（16）；
および 前記伝送線路装置の前記出力ポートにに結合される入力
ポートと、出力ポートとを持ち、各ポートはそれぞれイ
ンピーダンスを有し、その入力ポートのインピーダンス
はその出力ポートのインピーダンスよりも小さい第２伝
送線路装置（24）； によって構成されることを特徴とするスイッチ。 - 【請求項３】前記第１伝送線路装置の前記出力の出力電
圧はヒ化ガリウムトランジスタの破壊電圧よりも小さ
い、ことを特徴とする請求項２記載のスイッチ。 - 【請求項４】前記入力端子に結合され、前記ヒ化ガリウ
ムトランジスタを駆動する電位を供給する整流手段を含
む、ことを特徴とする請求項２、３記載のスイッチ。 - 【請求項５】高周波スイッチであって： 第１無線周波数信号を受信する入力端子（10）； 前記入力端子に結合し、受信した第１無線周波数信号の
電圧成分を小さくし、電流成分を大きくすることによ
り、実質的に等しい信号電力を有する被変成信号を与え
る第１伝送線路装置（12）； 前記第１伝送線路装置に結合され、前記被変成信号を選
択的に交流接地電位に結合するヒ化ガリウムトランジス
タ（16）； 第１伝送線路装置からの前記被変成信号を変換して、そ
の電圧成分を大きくし、その電流成分を小さくすること
により、出力（28）において前記無線周波数信号と実質
的に等しい出力信号を与え、その出力は第２無線周波数
信号を受信する第２伝送線路装置（24）； 交流接地電位に結合された第１端子と、交流接地電位に
選択的に結合される第２端子とを有し、前記第２伝送線
路装置に電磁的に結合される第３伝送線路装置（30）；
および 所定のインピーダンスを有する出力端子（34）を有し、
前記第３伝送線路装置に電磁的に結合される第４伝送線
路装置（32）； から構成され、前記第１無線周波数信号を前記第２伝送
線路装置の出力から出力するときは前記ヒ化ガリウムト
ランジスタを非能動状態にするとともに前記第３伝送線
路装置の第２端子を交流接地電位に結合し、前記第２伝
送線路装置の出力で受信される第２無線周波数信号を第
４伝送装置の出力端子から出力するときは前記ヒ化ガリ
ウムトランジスタを能動化するとともに前記第３伝送線
路装置の第２端子を交流接地電位に結合しない、ことを
特徴とする高周波スイッチ。 - 【請求項６】前記入力端子に結合され、ヒ化ガリウムト
ランジスタを駆動する電位を供給する整流手段をさらに
含む、ことを特徴とする請求項５記載の高周波スイッ
チ。 - 【請求項７】前記第２伝送線路装置の前記出力にはアン
テナ（26）が結合され、前記第１無線周波数信号はその
アンテナによって送信される送信信号であり、前記第２
無線周波数信号はそのアンテナによって受信される受信
信号である、ところの請求項５記載の高周波スイッチ。 - 【請求項８】アンテナ・スイッチであって： 無線周波数信号を受信する入力端子（10）； 前記入力端子に結合し、受信した無線周波数信号の電圧
成分を小さくし、電流成分を大きくすることにより、実
質的に等しい信号電力を有する被変成信号を与える第１
変成装置（12）； 前記第１変成装置に結合され、前記被変成信号を選択的
に交流接地電位に結合する第１ヒ化ガリウムトランジス
タ（16）； 第１変成装置からの前記被変成信号を変換して、前記電
圧成分を大きくし、前記電流成分を小さくすることによ
り、その出力（28）において前記無線周波数信号と実質
的に等しい出力信号を与える第１再変成装置（24）； 前記入力端子に結合し、受信した無線周波数信号の電圧
成分を小さくし、電流成分を大きくすることにより、実
質的に等しい信号電力を有する被変成信号を与える第２
変成装置（12′）； 前記第２変成装置に結合され、前記第２変成手段からの
前記被変成信号を選択的に交流接地電位に結合する第２
ヒ化ガリウムトランジスタ（16′）；および 第２変成装置からの前記被変成信号を変換して、前記電
圧成分を大きくし、前記電流成分を小さくすることによ
り、その出力（28）において前記無線周波数信号と実質
的に等しい出力信号を与える第２再変成装置（24′）； から構成され、前記第１再変成装置から出力するときに
第１ヒ化ガリウムトランジスタを非導通にするとともに
第２ヒ化ガリウムトランジスタを導通にし、前記第２再
変成装置から出力するときに第１ヒ化ガリウムトランジ
スタを導通にするとともに第２ヒ化ガリウムトランジス
タを非導通にする、ことを特徴とする高周波スイッチ。 - 【請求項９】アンテナ・スイッチであって： 第１無線周波数信号を受信する入力端子（10）； 前記入力端子に結合し、受信した第１無線周波数信号の
電圧成分を小さくし、電流成分を大きくすることによ
り、実質的に等しい信号電力を有する被変成信号を与え
る第１編成装置（12）； 前記第１変成装置に結合され、前記第１変成手段からの
被変成信号を選択的に交流接地電位に結合する第１ヒ化
ガリウムトランジスタ（16）； 第１変成装置からの前記被変成信号を変換して、前記電
圧成分を大きくし、前記電流成分を小さくすることによ
り、その出力（28）において前記第１無線周波数信号と
実質的に等しい出力信号を与え、その出力は第２無線周
波数信号を受信する第１再変成装置（24）； 交流接地電位に結合された第１端子と、交流接地電位に
選択的に結合される第２端子とを有し、前記第１再変成
装置に電磁的に結合される第１伝送線路装置（30）；お
よび 所定のインピーダンスを有する出力端子（34）を有し、
前記第１伝送線路装置に電磁的に結合される第２伝送線
路装置（32）； 前記入力端子に結合し、受信した第１無線周波数信号の
電圧成分を小さくし、電流成分を大きくすることによ
り、実質的に等しい信号電力を有する被変成信号を与え
る第２変成装置（12′）； 前記第２変成装置に結合され、前記被変成信号を選択的
に交流接地電位に結合する第２ヒ化ガリウムトランジス
タ（16′）； 前記第２変成装置からの被変成信号を変換して、前記電
圧成分を大きくし、前記電流成分を小さくすることによ
り、その出力（28′）において前記無線周波数信号と実
質的に等しい出力信号を与え、その出力は第３無線周波
数信号を受信する第２再変成装置（24′）； 交流接地電位に結合された第１端子と、交流接地電位に
選択的に結合される第２端子とを有し、前記第２再変成
装置に電磁的に結合される第３伝送線路装置（30′）；
および 所定のインピーダンスを有する出力端子（34′）を有
し、 前記第３伝送線路装置に電磁的に結合される第４伝送線
路装置（32′）； 前記第２伝送線路装置の出力に結合される第１出力スイ
ッチ（22）；および 前記第４伝送線路装置の出力に結合される第２出力スイ
ッチ（22′） から構成される、ことを特徴とする高周波スイッチ。 - 【請求項１０】電圧成分と電流成分とによって表すこと
ができ、その積がほぼ信号電力となる無線周波数信号を
スイッチする方法であって： （ａ）無線周波数信号を処理して、前記電圧成分を小さ
くし、前記電流成分を大きくすることにより、信号電力
が前記無線周波数信号と実質的に等しいままである被処
理信号を与える処理段階； （ｂ）無線周波数信号を切断するときに被処理信号を無
線周波数接地に結合し、無線周波数信号を出力ポートに
導通させるときに被処理信号を無線周波数接地から浮動
させる段階；および （ｃ）無線周波数信号を出力ポートに導通させるとき
に、前記被処理信号の前記電圧成分を大きくし、前記電
流成分を小さくすることにより、前記無線周波数信号と
実質的に等しい出力信号を与える段階； によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】前記（ｂ）段階は、ヒ化ガリウムトラン
ジスタによって行われることを特徴とする請求項10記載
の方法。 - 【請求項１２】前記（ａ）段階において、前記電圧成分
をヒ化ガリウムトランジスタの破壊電圧よりも小さくす
ることを特徴とする請求項11記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/274,167 US4920285A (en) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | Gallium arsenide antenna switch |
| US274,167 | 1988-11-21 | ||
| PCT/US1989/004971 WO1990006020A1 (en) | 1988-11-21 | 1989-11-13 | Gallium arsenide antenna switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04502093A JPH04502093A (ja) | 1992-04-09 |
| JPH0775328B2 true JPH0775328B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=23047064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2501200A Expired - Lifetime JPH0775328B2 (ja) | 1988-11-21 | 1989-11-13 | 高周波スイッチ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4920285A (ja) |
| EP (1) | EP0444147B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0775328B2 (ja) |
| KR (2) | KR930003012B1 (ja) |
| AT (1) | ATE125402T1 (ja) |
| DE (1) | DE68923561T2 (ja) |
| WO (1) | WO1990006020A1 (ja) |
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| US5084637A (en) * | 1989-05-30 | 1992-01-28 | International Business Machines Corp. | Bidirectional level shifting interface circuit |
| JP2985317B2 (ja) * | 1991-02-18 | 1999-11-29 | 松下電器産業株式会社 | 比較装置 |
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| US4733203A (en) * | 1984-03-12 | 1988-03-22 | Raytheon Company | Passive phase shifter having switchable filter paths to provide selectable phase shift |
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-
1988
- 1988-11-21 US US07/274,167 patent/US4920285A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-13 EP EP90901109A patent/EP0444147B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-13 DE DE68923561T patent/DE68923561T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1989-11-13 AT AT90901109T patent/ATE125402T1/de not_active IP Right Cessation
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