JPH08125402A - 高周波スイッチ - Google Patents

高周波スイッチ

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JPH08125402A
JPH08125402A JP26048094A JP26048094A JPH08125402A JP H08125402 A JPH08125402 A JP H08125402A JP 26048094 A JP26048094 A JP 26048094A JP 26048094 A JP26048094 A JP 26048094A JP H08125402 A JPH08125402 A JP H08125402A
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high frequency
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switch
signal
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Takanori Onoda
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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロ波帯以上で使用する高周波スイッチの
オフ時の信号漏洩量を減少させる。 【構成】高周波スイッチTR1〜TR3の入出力端子部
にバイパス回路を設ける。バイパス回路は結合線路1お
よび電気的に減衰量が変化するTR4を設けている。ま
た、主線路とバイパス線路は電気長が、使用する周波数
の2分の1波長、差があるように設定される。スイッチ
オフ時にバイパス線路の減衰器によりバイパス線路を通
過する信号量を主信号からのリーク量と等しくすること
により、両者が打ち消し合うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波信号を電気的に断
続するスイッチに関し、特にマイクロ波からミリ波の領
域で動作する高周波スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】現在、同一周波数を用いて送信、受信を
高速で切り換えながら伝送する時分割複信方式(以下T
DD方式)が電波の有効利用を図るために注目されてい
る。このためには、電気的に高速で高周波を切り換える
ことのできる高周波スイッチが必要となる。従来より約
2.4GHz以下の周波数ではこのような目的のために
GaAs FETを用いた高周波スイッチが用いられて
いる。
【0003】GaAs FETを使用したスイッチの例
のとしてはヒューレットパッカード社のデータブック
(1993.Oct 8−11〜8−14)やテキサス
インスツルメント社のカタログ(D3830.APR
IL 1991 TGS8705−SCC)にみられ
る。
【0004】図4は、このような従来のFETを用いた
高周波スイッチの回路図を示す。本スイッチはTR1〜
TR3の3つのFETトランジスタから構成され、V1
端子にTR1,TR2がピンチオフする電圧,V2端子
にTR3がオンする電圧を印加することにより入力端子
2と出力端子3の間は高周波信号がほとんど通過できな
くなり、スイッチはオフ状態となる。一方、V1端子に
TR1,TR2をオンする電圧,V2端子にTR3がピ
ンチオフする電圧を印加することにより信号は通過しや
すくなりスイッチはオン状態となる。
【0005】しかし、本図において、入力信号が約2.
4GHzより周波数が高くなるとFETの電極間の浮遊
容量により、必要なオフ時のアイソレーションが劣化す
ることとなる。このアイソレーションを改善するために
FET自身の物理的寸法の小さいものを使うとアイソレ
ーションが良くなるがオン抵抗が増加しオン時の通過損
失が大きくなるなどの問題を有している。このため、現
在マイクロ波帯やミリ波の高周波信号におけるTDD方
式の高周波スイッチはPINダイオードを使用したもの
が一般的であるが、PINダイオードの駆動電流が必要
となるため消費電力が多くなり低消費電力化の用途には
適用できない問題を有している。また、PINダイオー
ドではマイクロ波やミリ波で使用されるモノリシックG
aAsICに集積できるようGaAs FETのプロセ
スで実現できないため、量産性の面で問題となってい
た。
【0006】また、以上の方法以外としては特開平1−
174018号公報「送受信器の送受回り込み除去回
路」の発明にみられるように高周波を逆相でリークさせ
ることによってアイソレーションを高める方法もある
が、高周波スイッチに対しては適用されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したようにこ
のTDD方式用高周波スイッチはマイクロ波帯以上の高
い周波数にて、スイッチ素子にFETを使用した場合に
は電極間の浮遊容量により信号が漏洩する量が増加する
問題を有していた。また、浮遊容量を小さくしようと、
電極間を遠ざけたり、素子の大きさを全体的に小さくし
たりするとFETのオン抵抗が増加しオン時の通過損失
が増加する問題点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波スイッチ
は信号の入力部分から主信号が通過する線路とは別に分
岐した線路を設けこの線路は主信号が通過する線路をバ
イパスするように出力部分に接続される。このバイパス
線路の長さは分岐した点から比べて主信号線路とバイパ
ス線路の電気長の差が使用する周波数の2分の1波長に
等しい長さにする。またバイパス線路には信号を減衰さ
せるための結合線路および電気的に減衰量を変化させら
れる半導体を用いた減衰器を有している。
【0009】
【実施例】次に本発明を図を用いて説明する。図1は本
発明の実施例を示す回路図である。TR1〜TR3のF
ETトランジスタをT型に配置した従来のFETスイッ
チにTR4を用いたバイパス回路を設けている。ここで
バイパス回路はFETスイッチオフ時にFET素子の浮
遊容量または寄生容量によって主信号線路に漏れる高周
波信号とバイパス回路側の位相が反転し、振幅が等しい
信号との合成することにより漏れ信号を相殺する働きを
有している。またバイパス回路の途中にある結合線路1
は主信号に影響を与えないように弱い結合を与えるため
のものである。図2は図1の高周波スイッチ回路を誘電
体基板4上に実装した場合の斜視図である。本図におい
て、入力線路2より入力された高周波信号は、分岐点1
2を通った後ストリップライン13を通してFETスイ
ッチ回路用IC10に入力される。
【0010】IC10は、図4に記載された高周波スイ
ッチ回路がIC化されたものであるが、ディスクリート
回路で構成しても良いのは当然である。
【0011】入力線路2は、分岐点12よりIC10に
入力されると共に結合線路1にもストリップライン5を
通して入力される。結合線路1を通った信号は、FET
トランジスタ(TR4)9に入力され、その出力信号
は、結合点15にてIC10の出力線路14と合成され
た後、出力線路3に出力される。また、IC10には、
TR1とTR2を駆動するためのゲート電圧制御入力端
子V1 とTR3を駆動するためのゲート電圧制御入力端
子V2 が接続されている。一方、TR4には、ゲート電
圧制御入力端子V3 が接続されている。
【0012】いま、線路13,IC10内線路長,線路
14は主信号線を構成し、これらの線路長を合成した長
さをl0 とする。
【0013】この線路長l0 による位相偏位は、バイパ
ス回路の線路長による位相偏位に対して、逆相となるよ
う選ばれる。そのため、例えば、分岐点12の位置をわ
ずかにずらすことにより容易に位相調整ができる。主信
号線との分岐点12からバイパス回路の結合線路1の開
放端l1 までの長さは使用周波数の2分の1波長の整数
倍になるように選ぶ。また、結合線路1のもう片方から
分岐点までの長さl2も同様に2分の1波長の整数倍に
なるように選ぶ。このようにすることで主線路に与える
影響を最少にすることができる。また、結合線路1は図
2のごとく先端開放のマイクロストリップラインを2本
近接させることで簡単に実現することができる。
【0014】次に本発明を図を用いて説明する。図1は
本発明の実施例を示す回路図である。FETトランジス
タTR1〜TR3を配置したFETスイッチにTR4の
バイパス回路を設けている。バイパス回路の働きはFE
Tスイッチオフ時にFET素子の浮遊容量または寄生容
量によって漏れて来る高周波信号をバイパス回路により
位相が反転し振幅が等しい信号を合成することで相殺す
ることにある。バイパス回路の途中にある結合線路1は
主信号に影響を与えないように弱い結合を与えるものと
する。また主信号線との分岐点から開放線までの長さは
使用周波数の4分の1波長の奇数倍になるように選ぶ。
また、結合線路のもう片方から分岐点までの長さも同様
に4分の1波長の奇数倍になるように選ぶ。このように
することで主線路に与える影響を少なくし、リーク量を
減らすことができる。結合線路は、先端開放のマイクロ
ストリップラインを2本近接させることで簡単に構成し
うる。
【0015】また、バイパス線路途中に設けられたトラ
ンジスタTR4は電気的に減衰量が可変する減衰器とし
て動作している。この減衰量の設定については、主線路
のスイッチ回路10がオフ時の場合にリーク量を最小と
するような減衰量を与える制御電圧に決められる。即
ち、この減衰量は、主線路のリーク信号と逆相かつ同レ
ベルの信号とすれば良い。このようにして、スイッチオ
フの信号に同期して駆動される。一方、スイッチオン時
には主信号に影響を与えないように最大の減衰量となる
ようにスイッチオフ信号に同期して駆動される。図3
は、以上説明したTR1〜TR4を駆動する制御電圧信
号V1 〜V3 の時間的関係を示したものである。
【0016】本図において、t1 〜t2 ,t3 〜t4
においてはV1 は、TR1,TR2のゲートにハイレベ
ルの電圧VH を駆動することにより両トランジスタはO
N状態とする。同時にV2 には、ロウレベルの電圧VL
を印加することによりTR3をカットオフ状態としてい
る。
【0017】また、同時間においてV3 は、TR4に駆
動する電圧を表わし、ロウレベルの電圧VL が印加さ
れ、トランジスタTR4がカットオフ状態としている。
【0018】以上の制御電圧V1 〜V3 が印加されるこ
とにより、本高周波スイッチはON状態となっている。
【0019】一方、t2 〜t3 間においてはV1 はロウ
レベルの電圧VL が印加されることによりカットオフさ
れ、同時にV2 にはハイレベルの電圧VH が印加され
る。また、V3 には主線路のリーク信号と同一のレベル
をバイパス線路に与える減衰量を有するように制御電圧
C をトランジスタTR4に印加している。以上の制御
電圧V1 〜V3 を印加することにより本高周波スイッチ
をOFF状態とすることになる。
【0020】以上説明した回路を誘電体基上に構成した
マイクロストリップライン回路で構成できることは勿論
のことである。また、GaAs高抵抗基板上にFETス
イッチと同時に構成することも可能である。
【0021】またFETスイッチ・減衰器だけでなくP
INダイオード等を使用しても同様の構成ができること
は勿論である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、高周波ス
イッチの信号の入力部から別に分岐した線路を設け、ス
イッチオフ時に出力部に れ出てくるリーク信号と位相
が逆転し振幅を合成することによりスイッチオフ時の信
号リークを相殺し、漏洩量を減少することができるとい
う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図3】本発明のゲート電圧を示す図である。
【図4】従来のFETを用いた高周波スイッチの回路図
である。
【符号の説明】
1 結合線路 2 入力線路 3 出力線路 TR1〜TR4 FET素子 V1 信号線路に直列に接続されるFETのゲート端
子 V2 信号線路とGND間に入るFETのゲート端子 V3 バイパス線路に直列に接続されるFETのゲー
ト端子 4 マイクロストリップ線路用誘電体基板 5 バイパス線路 6 バイパス線路 9 TR4 10 FETスイッチ回路用IC l1 ,l2 バイパス線路の長さ 12 分岐点 13,14 線路 15 分岐点

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波帯以上の高周波信号をオン,
    オフする半導体スイッチを誘電体基板上に形成した高周
    波スイッチにおいて、前記高周波信号が通過する主線路
    内に第1の高周波スイッチを設け、前記第1の高周波ス
    イッチの入力部より分岐したバイパス線路内に結合線路
    と第2の高周波スイッチを設け、前記バイパス線路を前
    記第1の高周波スイッチの出力部に合成することを特徴
    とする高周波スイッチ。
  2. 【請求項2】 前記バイパス線路長は、使用周波数の2
    分の1波長の整数倍で、前記バイパス線路の出力信号の
    位相が前記合成出力にて前記主線路の出力信号と逆位相
    関係となる長さであることを特徴とする請求項1記載の
    高周波スイッチ。
  3. 【請求項3】 前記第2の高周波スイッチは、前記第1
    の高周波スイッチがオフ状態の場合に、前記第1の高周
    波スイッチ出力に漏れる信号電力と同一レベルとなるよ
    う所定の減衰量を与える減衰器として動作し、前記第1
    の高周波スイッチがオン状態の場合にオフ状態となるよ
    う動作することを特徴とする請求項1記載の高周波スイ
    ッチ。
  4. 【請求項4】 前記第1の高周波スイッチと前記第2の
    高周波スイッチは、GaAs FETトランジスタで構
    成されることを特徴とする請求項1,2,3記載の高周
    波スイッチ。
  5. 【請求項5】 前記結合線路は、先端開放のマイクロス
    トリップラインを2本近接接させることを特徴とする請
    求項1記載の高周波スイッチ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010273215A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Tdk Corp 高周波モジュール
JP2014096671A (ja) * 2012-11-08 2014-05-22 Taiyo Yuden Co Ltd スイッチングデバイスおよびモジュール

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537318A (ja) * 1991-07-30 1993-02-12 Fujitsu Ltd 高周波スイツチ

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