JPH09214201A - 高周波スイッチとバイアス回路と移相器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波制御回路（スイッチ／バイアス回路／
移相器）の広帯域化方式を実現する。 【解決手段】 ＳＰＤＴスイッチで入力端子１から入力
線路５とテーパ形インピーダンス変成器９ａを介して分
岐しＤＣカット用キャパシタ１０を介して第１と第２の
出力線路６ａ／６ｂと７ａ／７ｂ間に他端接地ＰＩＮダ
イオード３ａ／３ｂを金ワイヤ４で並列に装荷し、テー
パ形インピーダンス変成器９ｂ／９ｃとＤＣカット用キ
ャパシタ１０と第３の出力線路８ａ／８ｂを介して出力
端子２ａ／２ｂに接続する。バイアス端子１２をもつバ
イアス回路１１をテーパ形インピーダンス変成器９ｂ／
９ｃとＤＣカット用キャパシタ１０との間に並列に装荷
する。またはＰＩＮダイオード３ａと３ｂに代えて相反
する極性のＰＩＮダイオード３とＮＩＰダイオード１３
を用い、共通に用いるバイアス回路１１を入力線路５も
しくは第２の出力線路８ｂ（たとえば出力端子２ａ側の
２ｂ側より低通過特性要求時）付近の部位に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はＵＨＦ／マイクロ
波／ミリ波／サブミリ波帯に適用する広帯域化高周波ス
イッチ／バイアス回路／移相器に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば文献（Ｊ．Ｖ．Ｂｅｌｌａｎｔ
ｏｎｉ ｅｔａｌ．：Ａ ＭＯＮＯＬＩＴＨＩＣ ＨＩ
ＧＨ ＰＯＷＥＲ Ｋａ ＢＡＮＤ ＰＩＮ ＳＷＩＴ
ＣＨ，ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｍｉｌ
ｌｉｍｅｔｅｒ−Ｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔｓ Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．４７
−５０，１９８８）に示す従来の高周波スイッチは図１
０（ａ）のように、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチで入
力端子１から入力線路５を介して分岐し、ＤＣカット用
キャパシタ１０を介して第１と第２の出力線路６ａ／６
ｂと７ａ／７ｂ間にスイッチング素子として用いる他端
接地ＰＩＮダイオード３ａ／３ｂをエアブリッジ線路３
２で並列に装荷し、ＤＣカット用キャパシタ１０を介し
て出力端子２ａ／２ｂに接続する。また第１の出力線路
６ａ／６ｂは、ＰＩＮダイオード３ａ／３ｂにバイアス
電圧の印加をするバイアス回路１１ｂを途中に並列に装
荷し、中心周波数で１／４波長以下の線路長と４０Ωの
特性インピーダンスをもつ（バイアス回路１１ｂがスイ
ッチ通過特性に与える影響を最小限にするため当該特性
インピーダンスは低い方が望ましい）。入力線路５の特
性インピーダンスも整合を考慮し第１の出力線路６ａ／
６ｂと同じ値にする。バイアス回路１１ｂは、中心周波
数で１／４波長の線路長と９０Ωの特性インピーダンス
をもつ第１の高インピーダンス線路１８と当該一端を介
して接地する高周波数帯で十分低インピーダンスの第２
のキャパシタ１９との間にバイアス端子１２を設ける。
一般に図１０（ｄ）のように、主線路２６を伝搬する高
周波信号の通過特性に影響を与えないでスイッチング素
子にＤＣバイアス電圧を印加できるように、第２のキャ
パシタ１９を高周波数帯で十分低いインピーダンスとし
第１の高インピーダンス線路１８が所望周波数帯の中心
周波数で一端が短絡された１／４波長線路と見なせ、主
線路２６からは開放状態に見えるようにする。また文献
（岡村ほか：マイクロ波制御回路、信学誌Ｖｏｌ．６２
Ｎｏ．１、ｐｐ６１−６８、１９７９）に示す従来の
高周波スイッチは図１１（ａ）のように、ＳＰＤＴスイ
ッチで入力端子１からＤＣカット用キャパシタ１０を介
して分岐し、直列に装荷するＰＩＮダイオード３ａ／３
ｂの出力端子２ａ／２ｂ側に他端接地ＰＩＮダイオード
３ｃ／３ｄを並列に装荷し、ＤＣカット用キャパシタ１
０を介して出力端子２ａ／２ｂに接続する。また経路の
分岐部と並列装荷ＰＩＮダイオード３ｃ／３ｄの接続部
とにバイアス用インダクタ３４を並列に装荷し、当該先
端にバイアス端子１２を設ける。また文献（Ｒ．Ｗ．Ｂ
ｕｒｎｓ：Ｌｏｗ Ｃｏｓｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｔｅｃｈ
ｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｒｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．ｖ
ｏｌ．ＭＴＴ−２２，Ｎｏ．６，ｐｐ．６７５−６８
８，１９７４）に示す従来の高周波移相器は図１２のよ
うに、切換え経路の位相差から移相量を得るスイッチド
ライン形移相器で入力端子１と出力端子２とからＤＣカ
ット用キャパシタ１０を介して分岐し、遅れ位相線路３
１側にＰＩＮダイオード３ａのアノード電極とＰＩＮダ
イオード３ｃのカソード電極および基準位相線路３０側
にＰＩＮダイオード３ｂのカソード電極とＰＩＮダイオ
ード３ｄのアノード電極をそれぞれ直列に装荷する。Ｐ
ＩＮダイオード３ａと３ｂの接続分岐部入力端子１側に
他端接地第３の高インピーダンス線路３５およびＰＩＮ
ダイオード３ｃと３ｄの接続分岐部出力端子２側にバイ
アス回路１１ｂをそれぞれ並列に装荷する。バイアス回
路１１ｂは、上記図１０（ａ）と同じに作用する。

【０００３】上記従来例の高周波スイッチ／バイアス回
路／移相器は、並列装荷をするバイアス回路の影響を低
減するため低インピーダンス出力線路または直列に存在
する寄生インダクタンスの影響を受けやすいワイヤ接続
のチップ形スイッチング素子で高周波切換えをする方式
／中心周波数で１／４波長に相当する高インピーダンス
線路を用い当該通過特性に影響しないようにスイッチン
グ素子にバイアス供給をする方式／中心周波数で１／４
波長に相当する高インピーダンス線路を用いる方式のバ
イアス回路を用い当該バイアス端子に印加する電圧で基
準と遅れ位相線路との位相差だけの移相量を得る方式を
採る。

【０００４】従来の高周波スイッチは図１０（ａ）のよ
うに、出力端子２ａと２ｂ側をＯＮとＯＦＦとすると
き、ＰＩＮダイオード３ａと３ｂに逆と順方向のバイア
ス電圧を印加するから図１０（ｂ）に示すように、まず
出力端子２ａ側はＰＩＮダイオード３ａは等価的に遮断
時のキャパシタ２２として表されるが、エアブリッジ線
路３２の形成インダクタンスと組み合わせＴ形ローパス
フィルタ３３を構成する。従って当該遮断周波数以下の
信号を通過する。つぎに出力端子２ｂ側はＰＩＮダイオ
ード３ｂは等価的に導通時の抵抗２０として表される
が、当該インピーダンスは通常十分低く短絡状態にな
り、第１の出力線路６ｂは１／４波長に相当し線路の分
岐部からは開放状態になる。従って当該信号を遮断す
る。一般にＰＩＮダイオードの順および逆方向バイアス
電圧印加時の等価回路は図１０（ｃ）のように、導通時
の抵抗２０および遮断時のキャパシタ２２と寄生インダ
クタ２１との直列回路で表される。寄生インダクタ２１
による影響は周波数が高くなるにつれて現れるが、比較
的低い周波数では寄生インダクタ２１は導通時の抵抗２
０および遮断時のキャパシタ２２に対し当該形成インピ
ーダンスは十分低い。

【０００５】従来の他の高周波スイッチは図１１（ｂ）
のように、出力端子２ａと２ｂ側をＯＮとＯＦＦとする
とき、ＰＩＮダイオード３ａと３ｄおよび３ｂと３ｃは
順および逆方向のバイアス電圧を印加するから図１１
（ｂ）に示すように、ＰＩＮダイオード３ａと３ｄおよ
び３ｂと３ｃは等価的に導通時の抵抗２０および遮断時
のキャパシタ２２と寄生インダクタ２１との直列回路と
して表されるが、比較的低い周波数時の形成インピーダ
ンスが、寄生インダクタ２１で十分低い上、導通時の抵
抗２０で十分低く、遮断時のキャパシタ２２で十分高い
から、出力端子２ａ、２ｂ側は信号を通過し、遮断す
る。

【０００６】従来の高周波移相器は図１２のように、第
３の高インピーダンス線路３５の一端が短絡されている
からバイアス回路１１ｂのバイアス端子１２に対し、ま
ず負電圧を印加するとＰＩＮダイオード３ａと３ｃおよ
び３ｂと３ｄには逆および順方向のバイアス電圧が印加
され、入力端子１からの入力信号を基準位相線路３０を
通過し出力端子２に出力する。つぎに正電圧を印加する
とＰＩＮダイオード３ａと３ｃおよび３ｂと３ｄには順
および逆方向のバイアス電圧が印加され、入力端子１か
らの入力信号を遅れ位相線路３１を通過し出力端子２に
出力する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の高
周波スイッチでは、並列装荷をするバイアス回路の影響
を低減するため低インピーダンス出力線路で高周波切換
えをする方式を採るから、スイッチング素子の導通時に
分岐部からは開放状態に見える周波数範囲が狭く、高周
波スイッチとしての広帯域化が難しい。またスイッチン
グ素子の遮断時に形成するキャパシタが比較的小さいと
きはエアブリッジ線路が形成するインダクタンスと組み
合わせローパスフィルタを構成できるが、大きいときは
エアブリッジ線路のほかに別途インダクタを必要とし、
回路が大型化する問題点があった。また従来の他の高周
波スイッチでは、直列に存在する寄生インダクタンスの
影響を受けやすいワイヤ接続のチップ形スイッチング素
子で高周波切換えをする方式を採るから、たとえば接続
金ワイヤのインダクタンスが直列に挿入されることにな
り、通過損失が増加する。また出力端子の個数だけ直列
装荷をするスイッチング素子を必要とし、小形化が難し
い問題点があった。また従来の高周波バイアス回路で
は、中心周波数で１／４波長に相当する高インピーダン
ス線路を用い当該通過特性に影響しないようにスイッチ
ング素子にバイアス供給をする方式を採るから、１／４
波長に相当する周波数を中心とする狭範囲にしか適用で
きず、広帯域化が難しい問題点があった。また従来の高
周波移相器では、中心周波数で１／４波長に相当する高
インピーダンス線路を用いる方式のバイアス回路を用い
当該バイアス端子に印加する電圧で基準と遅れ位相線路
との位相差だけの移相量を得る方式を採るから、１／４
波長に相当する周波数を中心とする狭範囲にしか適用で
きず、広帯域化が難しい問題点があった。

【０００８】この発明が解決しようとする課題は、高周
波スイッチ／バイアス回路／移相器で上記難点を解消す
るように、インピーダンス変成器を介し接続する外部線
路の特性インピーダンスより高いインピーダンスをもつ
出力線路を形成し、またはスイッチング素子に直列装荷
をする補償用キャパシタで当該寄生インダクタンスを打
ち消し、高周波切換えをする方式（高インピーダンス出
力線路または補償用キャパシタを用いる高周波スイッチ
方式）／並列共振回路で主線路からは広帯域にわたり開
放状態に見えるようにし当該通過特性に影響しないよう
にスイッチング素子にバイアス供給をする方式（並列共
振高周波バイアス方式）／並列共振高周波バイアス方式
のバイアス端子に印加する電圧で基準と遅れ位相線路と
の位相差だけの移相量を得る方式（並列共振高周波バイ
アス移相方式）を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の高周波スイッ
チは、経路の分岐部から１／４波長の出力端子側部位に
並列装荷をするスイッチング素子を備えるものまたは経
路の分岐部に直列装荷をする第１のスイッチング素子の
出力端子側部位に並列装荷をする第２のスイッチング素
子を備えるもので、また高周波バイアス回路は、主線路
を伝播する高周波信号の通過特性に影響を与えないでス
イッチング素子にＤＣバイアス電圧を印加するもので、
また高周波移相器は、入力および出力端子から分岐し逆
極性電極で基準と遅れ位相線路側に直列装荷をする第１
と第２および第３と第４のスイッチング素子を備えるも
ので、上記課題を解決するためつぎの手段を設け、高イ
ンピーダンス出力線路または補償用キャパシタを用いる
高周波スイッチ方式、また並列共振高周波バイアス方
式、また並列共振高周波バイアス移相方式を採ることを
特徴とする。

【００１０】スイッチング素子から分岐部と出力端子ま
での各線路は、インピーダンス変成器を介し接続する当
該高周波スイッチ外部線路の特性インピーダンスより高
いインピーダンス線路として形成する。

【００１１】補償用キャパシタは、第１のスイッチング
素子の出力端子側部位または入力端子側部位と第２のス
イッチング素子の接地側部位または出力端子側部位とに
直列装荷をする。

【００１２】第１のスイッチング素子は、複数の電極を
もつチップ形ダイオードを用い当該各電極を個別に異な
る出力端子に接続する。

【００１３】第１と第２のスイッチング素子は、複数の
電極をもつチップ形ダイオードを用い当該全電極を一緒
に平板状金属体で相対する各線路に接続する。

【００１４】並列共振回路は、第２の高インピーダンス
線路と第１のキャパシタからなる。主線路と接するまた
は主線路と接する部位に十分大きい抵抗値をもつシート
抵抗を装荷する第１の高インピーダンス線路の他端に設
け、高周波数帯で十分低いインピーダンスをもつ第２の
キャパシタを介し接地する。所望周波数帯の下限周波数
近傍では第１と第２の高インピーダンス線路を足し合わ
せたときの位相変化が１／４波長に相当しかつ第１のキ
ャパシタのもつインピーダンスが十分高くなり、上限周
波数近傍では共振するように設定する。

【００１５】高周波スイッチは、バイアス回路として上
記記載の並列共振回路をもつ高周波バイアス回路を利用
する。

【００１６】高周波バイアス回路は、上記記載の並列共
振回路をもつもので、第１と第２および第３と第４のス
イッチング素子の接続分岐をする入力および出力端子側
部位に並列装荷をする。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の一形態を示す高
周波スイッチは図１（ａ）のように、ＳＰＤＴスイッチ
で入力端子１から入力線路５とテーパ形インピーダンス
変成器９ａを介して分岐し、ＤＣカット用キャパシタ１
０を介して第１と第２の出力線路６ａ／６ｂと７ａ／７
ｂ間にスイッチング素子として用いる他端接地ＰＩＮダ
イオード３ａ／３ｂを金ワイヤ４（ディスクリート部品
を用いることを想定し、上記従来例の図１０（ａ）に示
すエアブリッジ線路３２と同じ効果をもつ）で並列に装
荷し、テーパ形インピーダンス変成器９ｂ／９ｃとＤＣ
カット用キャパシタ１０と第３の出力線路８ａ／８ｂを
介して出力端子２ａ／２ｂに接続する。またテーパ形イ
ンピーダンス変成器９ｂ／９ｃとＤＣカット用キャパシ
タ１０との間にバイアス端子１２をもつバイアス回路１
１（構成は限定しない）を並列に装荷する。テーパ形イ
ンピーダンス変成器９ａと９ｂ／９ｃは、異なる特性イ
ンピーダンスをもつ入力線路５と第３の出力線路８ａ／
８ｂに接続し、第１と第２の出力線路６ａ／６ｂと７ａ
／７ｂを１／４波長のより高いインピーダンスをもつ線
路として形成する。高周波スイッチとして広帯域にわた
り低損失な特性が得られる。

【００１８】上記実施の形態の高周波スイッチは、イン
ピーダンス変成器を介し接続する外部線路の特性インピ
ーダンスより高いインピーダンスをもつ出力線路を形成
し高周波切換えをする方式（高インピーダンス出力線路
を用いる高周波スイッチ方式）を採る。

【００１９】高周波スイッチは図１（ａ）のように、出
力端子２ａと２ｂ側をＯＮとＯＦＦとするとき、ＰＩＮ
ダイオード３ａと３ｂに逆と順方向のバイアス電圧を印
加するから、まず出力端子２ａ側はＰＩＮダイオード３
ａが等価的に形成するキャパシタンスとＰＩＮダイオー
ド３ａ接続用金ワイヤ４が形成するインダクタンスとか
らＴ形ローパスフィルタを構成する。従って当該遮断周
波数以下の信号を通過すると共に、テーパ形インピーダ
ンス変成器９ａと９ｂを合わせ第１と第２の出力線路６
ａと７ａによる高インピーダンス線路の全長が１／２波
長になりＰＩＮダイオード３ａに対し広帯域にわたり整
合をする。つぎに出力端子２ｂ側はＰＩＮダイオード３
ｂが等価的に形成する抵抗成分によるインピーダンスは
通常十分低く短絡状態になり、第１の出力線路６ｂは１
／４波長に相当し線路の分岐部からは開放状態になる。
従って当該信号を遮断すると共に、第１の出力線路６ｂ
の高インピーダンスによりさらに広帯域にわたり開放状
態と見なす。

【００２０】なお上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態でＰＩＮダイオード３ａと３ｂは、並列に装荷するス
イッチング素子としていずれも同じ極性で用いるとして
説明したが、図１（ｂ）または図１（ｃ）のようにたと
えば出力端子２ａと２ｂ側のスイッチング素子としてそ
れぞれが相反する極性のＰＩＮダイオード３とＮＩＰダ
イオード１３を用い、共通に用いるバイアス回路１１を
入力線路５付近の部位に設置するか、または出力端子２
ａ側が２ｂ側より低い通過損失を要求されるときは第２
の出力線路８ｂ付近の部位に設置してもよい（入力端子
１と入力線路５との間にＤＣカット用キャパシタ１０を
介する）。それぞれのＰＩＮダイオード３ａと３ｂに対
し個別に必要であったバイアス回路１１を共通化するか
ら、回路を小型化し通過損失を低減できるまたは入力端
子１から出力端子２ａまでの経路にはバイアス回路を介
在しないから、さらに通過損失を低減できる。

【００２１】この発明に関連する実施の一形態を示す高
周波スイッチは図２（ａ）のように、図３（ａ）に示す
構造により実現するＳＰＤＴスイッチで入力端子１から
ＤＣカット用キャパシタ１０を介して分岐し、スイッチ
ング素子として直列に装荷するＰＩＮダイオード３ａ／
３ｂ（チップ形）の出力端子２ａ／２ｂ側と並列に装荷
するＰＩＮダイオード３ｃ／３ｄ（チップ形）の接地側
とに補償用キャパシタ１４を直列に装荷し、ＤＣカット
用キャパシタ１０を介して出力端子２ａ／２ｂに接続す
る。またＰＩＮダイオード３ａと３ｂと３ｃと３ｄそれ
ぞれの両方の電極に導通できる各位置にバイアス端子１
２をもつバイアス回路１１（第１の高インピーダンス線
路１８と第２のキャパシタ１９から構成する）を装荷す
る。高周波スイッチとして広帯域にわたり通過損失を低
減できる。

【００２２】上記実施の形態の高周波スイッチは、スイ
ッチング素子に直列装荷をする補償用キャパシタ１４で
当該寄生インダクタンスを打ち消し高周波切換えをする
方式（補償用キャパシタを用いる高周波スイッチ方式）
を採る。

【００２３】高周波スイッチは図２（ａ）のように、出
力端子２ａと２ｂ側にＯＮとＯＦＦとするとき、ＰＩＮ
ダイオード３ａと３ｄおよび３ｂと３ｃは順および逆方
向のバイアス電圧を印加するから図２（ｂ）に示すよう
に、ＰＩＮダイオード３ａと３ｄおよび３ｂと３ｃは等
価的に導通時の抵抗２０および遮断時のキャパシタ２２
と寄生インダクタ２１との直列回路として表されるが、
ＰＩＮダイオードに対し直列に挿入する補償用キャパシ
タ１４により当該寄生インダクタ２１が打ち消される。

【００２４】なお上記図２（ａ）に示す発明の実施の形
態で補償用キャパシタ１４は、直列に装荷するＰＩＮダ
イオード３ａ／３ｂの出力端子２ａ／２ｂ側と並列に装
荷するＰＩＮダイオード３ｃ／３ｄの接地側とに直列に
装荷するとして説明したが、図２（ｃ）のように直列に
装荷するＰＩＮダイオード３ａ／３ｂの入力端子１側と
並列に装荷するＰＩＮダイオード３ｃ／３ｄの出力端子
２ａ／２ｂ側とに直列に装荷するようにしてもよい。同
じ効果が得られる。

【００２５】また上記図２（ａ）に示す発明の実施の形
態で補償用キャパシタ１４は、図３（ａ）のようにチッ
プコンデンサで実現するとして説明したが、実際にはＰ
ＩＮダイオード３ａと３ｂと３ｃと３ｄの寄生インダク
タンス２１の値は微小であるときが多く、通常チップコ
ンデンサで微小値のキャパシタンスを実現するのは難し
いから、図３（ｂ）のように比較的微小値のキャパシタ
ンスを得るインターディジタルキャパシタ２３で実現す
るようにしてもよい。同じ効果が得られる。

【００２６】また上記図１（ａ）と図２（ａ）に示す発
明の実施の形態でＳＰＤＴスイッチ方式に代えて、ＰＩ
Ｎダイオードをｍ個用いるＳＰｍＴスイッチ方式に適用
してもよい。またＰＩＮダイオードに代えて、導通と遮
断状態の切換え可能なスイッチング素子であればいずれ
を用いてもよいのはいうまでもない。

【００２７】また上記図２（ａ）に示す発明の実施の形
態でＰＩＮダイオード３ａと３ｂは、直列装荷スイッチ
ング素子として図３（ａ）に示すように各々チップ形単
電極ＰＩＮダイオードで実現するとして説明したが、図
４のようにカソード電極を２個もつチップ形多電極ＰＩ
Ｎダイオード２４を用い、各カソード電極を第１の出力
線路６ａと６ｂに金ワイヤ４で接続することにより実現
してもよい。従来出力端子の個数だけ必要であった直列
装荷スイッチング素子の個数を１個にし少なくできる。
なお上記実施の形態でＳＰＤＴスイッチ方式に代えて、
カソード電極をｍ個もつ多電極ＰＩＮダイオードを用い
るＳＰｍＴスイッチ方式に適用してもよい。またカソー
ド電極を２個もつ多電極ＰＩＮダイオード２４に代え
て、アノード電極を２個もつ多電極ＮＩＰダイオードを
用いてもよいのはいうまでもない。

【００２８】また上記図２（ａ）に示す発明の実施の形
態でＰＩＮダイオード３ａと３ｂおよび３ｃと３ｄは、
直列および並列装荷スイッチング素子として図３（ａ）
に示すように各々チップ形単電極ＰＩＮダイオードで実
現するとして説明したが、図５のようにカソード電極を
２個もつチップ形多電極ＰＩＮダイオード２４ａと２４
ｂおよび２４ｃと２４ｄを用い、カソード電極２個を同
時に第１の出力線路６ａと６ｂおよびスルーホール１７
に１個の金リボン２５で接続することにより実現しても
よい。金ワイヤ４で個別に接続するより寄生インダクタ
ンスを低減できるから、高周波スイッチとしての通過損
失を低減できる。また直列装荷スイッチング素子として
のカソード電極を２個もつ多電極ＰＩＮダイオード２４
ａと２４ｂは、カソード電極を４個もつ多電極ＰＩＮダ
イオードを用い、カソード電極のうち２個ずつを同時に
第１の出力線路６ａと６ｂに１個の金リボン２５で接続
するようにしてもよい。直列装荷スイッチング素子の個
数を１個にし少なくできる。なお上記形態でまたＳＰＤ
Ｔスイッチ方式に代えて、多電極ＰＩＮダイオードをｍ
個用いるＳＰｍＴスイッチ方式に適用してもよい。また
カソード電極を２個もつ多電極ＰＩＮダイオード２４に
代えて、アノード電極を２個もつ多電極ＮＩＰダイオー
ドを用いてもよいのはいうまでもない。

【００２９】この発明に関連する他の実施の一形態を示
す高周波バイアス回路は図６のように、第２のキャパシ
タ１９を高周波数帯で十分低いインピーダンスとし、所
望周波数帯のまず下限周波数近傍では第１のキャパシタ
２８のインピーダンスが十分高くなりかつ第１と第２の
高インピーダンス線路１８と２７とを合わせた線路長が
１／４波長に相当する一端が短絡された１／４波長線路
と見なせ、主線路２６からは開放状態に見えるようにす
る。つぎに上限周波数近傍では第１のキャパシタ２８と
第２の高インピーダンス線路２７とから並列共振回路を
構成しかつ第１の高インピーダンス線路１８の線路長が
１／２波長に相当する一端が開放された１／２波長線路
と見なせ、主線路２６からは開放状態に見えるようにす
る。所望周波数帯の下限と上限周波数近傍で高いインピ
ーダンスを確保し当該通過特性の劣化を防げる。

【００３０】上記実施の形態の高周波バイアス回路は、
並列共振回路で主線路からは広帯域にわたり開放状態に
見えるようにし、当該通過特性に影響しないようにスイ
ッチング素子にバイアス供給をする方式（並列共振高周
波バイアス方式）を採る。

【００３１】なお上記図６に示す発明の実施の形態で高
周波バイアス回路は、主線路２６から見て所望周波数帯
域の下限と上限周波数近傍では開放状態になり当該通過
特性に影響を与えないとして説明したが、中間周波数帯
では開放と見なせる十分なインピーダンスをもたないと
きもあり、図７のように第１の高インピーダンス線路１
８の主線路２６に接する位置に十分高い抵抗値のシート
抵抗２９を挿入してもよい。所望周波数帯内にわたり高
いインピーダンスを確保し当該通過特性の劣化を防げ
る。

【００３２】また上記図４に示す発明の実施の形態でバ
イアス回路１１（第１の高インピーダンス線路１８と第
２のキャパシタ１９とからなる）に代えて、図８のよう
に上記図６（図７でもよい）に示す高周波バイアス回路
（第１と第２の高インピーダンス線路１８と２７および
第１と第２のキャパシタ２８と１９からなる。第１のキ
ャパシタ２８はチップコンデンサで実現する）を用いて
もよい。上記図６に示す高周波バイアス回路の広帯域低
損失特性を利用し、バイアス回路による当該通過特性を
劣化しないで広帯域特性が得られる。

【００３３】この発明に関連する他の実施の一形態を示
す高周波移相器は図９のように、切換え経路の位相差か
ら移相量を得るスイッチドライン形移相器で入力と出力
端子１と２、ＰＩＮダイオード３ａと３ｂと３ｃと３ｄ
および基準と遅れ位相線路３０と３１は、上記従来例の
図１２に対応する。上記従来例の図１２に示す第３の高
インピーダンス線路３５とバイアス回路１１ｂに代え
て、ＰＩＮダイオード３ａと３ｂおよび３ｃと３ｄの接
続分岐部入力端子１および出力端子２側に上記図６（図
７でもよい）に示す高周波バイアス回路の広帯域低損失
特性を利用するバイアス回路１１ａをそれぞれ並列に装
荷する。高周波移相器として広帯域にわたり低損失な特
性が得られる。

【００３４】上記実施の形態の高周波移相器は、並列共
振回路をもつバイアス回路１１ａのバイアス端子１２に
印加する電圧で基準と遅れ位相線路３０と３１との位相
差だけの移相量を得る方式（並列共振高周波バイアス移
相方式）を採る。

【００３５】高周波移相器は図９のように、バイアス回
路１１ａの入力端子１と出力端子２側バイアス端子１２
に対し、まず０Ｖと負電圧とを印加するとＰＩＮダイオ
ード３ａと３ｃおよび３ｂと３ｄには逆および順方向の
バイアス電圧が印加され、入力端子１からの入力信号を
基準位相線路３０を通過し出力端子２に出力する。つぎ
に０Ｖと正電圧とを印加するとＰＩＮダイオード３ａと
３ｂおよび３ｂと３ｄには順および逆方向のバイアス電
圧が印加され、入力端子１からの入力信号を遅れ位相線
路３１を通過し出力端子２に出力する。

【００３６】

【発明の効果】上記のようなこの発明の高周波スイッチ
／バイアス回路／移相器では、インピーダンス変成器を
介し接続する外部線路の特性インピーダンスより高いイ
ンピーダンスをもつ出力線路を形成し、またはスイッチ
ング素子に直列装荷をする補償用キャパシタで当該寄生
インダクタンスを打ち消し高周波切換えをする方式／並
列共振回路で主線路からは広帯域にわたり開放状態に見
えるようにし当該通過特性に影響しないようにスイッチ
ング素子にバイアス供給をする方式／並列共振高周波バ
イアス方式のバイアス端子に印加する電圧で基準と遅れ
位相線路との位相差だけの移相量を得る方式を採るか
ら、従来のように並列装荷をするバイアス回路の影響を
低減するため低インピーダンス線路で、または直列に存
在する寄生インダクタンスの影響を受けやすいワイヤ接
続のチップ形スイッチング素子で高周波切換えをする方
式／中心周波数で１／４波長に相当する高インピーダン
ス線路を用い当該通過特性に影響しないようにスイッチ
ング素子にバイアス供給をする方式／前記方式のバイア
ス回路を用い高周波移相をする方式に比べ、各発明ごと
につぎの効果がある。 （１）高周波スイッチとして広帯域にわたり低損失な特
性が得られる。 （２）／（３）高周波スイッチとして広帯域にわたり通
過損失を低減できる。 （４）従来の高周波スイッチで出力端子の個数だけ必要
であった直列装荷スイッチング素子の個数を１個にし少
なくできる。 （５）線状金属体で個別に接続するより寄生インダクタ
ンスを低減できるから、高周波スイッチとしての通過損
失を低減できる。 （６）／（７）高周波バイアス回路として広帯域にわた
り低損失特性が得られる（所望周波数帯の下限と上限周
波数近傍／所望周波数帯内にわたり高いインピーダンス
を確保し当該通過特性の劣化を防げる）。 （８）バイアス回路による当該通過特性を劣化しないで
高周波スイッチとしての広帯域特性が得られる。 （９）高周波移相器として広帯域にわたり低損失な特性
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の一形態を示す高周波スイッ
チの等価回路図と当該他の実施の一形態を示す等価回路
図。

【図２】 この発明に関連する実施の一形態を示す高周
波スイッチの等価回路図と当該機能を説明する等価回路
図と当該他の実施の一形態を示す等価回路図。

【図３】 図２に示す高周波スイッチの実装図と当該他
の実施の一形態を示す実装図。

【図４】 図２に示す当該他の実施の一形態の実装図。

【図５】 図２に示す当該他の実施の一形態の実装図。

【図６】 この発明に関連する他の実施の一形態を示す
高周波バイアス回路の等価回路図。

【図７】 図６に示す当該他の実施の一形態を示す等価
回路図。

【図８】 図４に示す当該他の実施の一形態の実装図。

【図９】 この発明に関連する他の実施の一形態を示す
高周波移相器の等価回路図。

【図１０】 従来の技術を示す高周波スイッチの等価回
路図と当該機能を説明する等価回路図とＰＩＮダイオー
ドの機能を説明する等価回路図と従来の技術を示す高周
波バイアス回路の等価回路図。

【図１１】 従来の技術を示す他の高周波スイッチの等
価回路図と当該機能を説明する等価回路図。

【図１２】 従来の技術を示す高周波移相器の等価回路
図。

【符号の説明】

１ 入力端子、２ 出力端子、３ ＰＩＮダイオード、
４ 金ワイヤ、５ 入力線路、６ 第１の出力線路、７
第２の出力線路、８ 第３の出力線路、９テーパ形イ
ンピーダンス変成器、１０ ＤＣカット用キャパシタ、
１１、１１ａバイアス回路、１２ バイアス端子、１３
ＮＩＰダイオード、１４ 補償用キャパシタ、１５
誘電体基板、１６ 地導体、１７ スルーホール、１８
第１の高インピーダンス線路、１９ 第２のキャパシ
タ、２０ 導通時の抵抗、２１ 寄生インダクタ、２２
遮断時のキャパシタ、２３ インターディジタルキャ
パシタ、２４ 多電極ＰＩＮダイオード、２５ 金リボ
ン、２６ 主線路、２７ 第２の高インピーダンス線
路、２８ 第１のキャパシタ、２９ シート抵抗、３０
基準位相線路、３１ 遅れ位相線路。なお図中、同一
符号は同一または相当部分を示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 経路の分岐部から１／４波長の出力端子
   側部位に並列装荷をするスイッチング素子を備える高周
   波スイッチにおいて、前記スイッチング素子から前記分
   岐部と出力端子までの各線路で、インピーダンス変成器
   を介し接続する当該高周波スイッチ外部線路の特性イン
   ピーダンスより高いインピーダンス線路として形成する
   ことを特徴とする高周波スイッチ。
2. 【請求項２】 経路の分岐部に直列装荷をする第１のス
   イッチング素子の出力端子側部位に並列装荷をする第２
   のスイッチング素子を備える高周波スイッチにおいて、
   前記第１のスイッチング素子の出力端子側部位と前記第
   ２のスイッチング素子の接地側部位とに直列装荷をする
   補償用キャパシタを設けることを特徴とする高周波スイ
   ッチ。
3. 【請求項３】 第１のスイッチング素子の出力端子側部
   位に代えて入力端子側部位と第２のスイッチング素子の
   接地側部位に代えて出力端子側部位とすることを特徴と
   する請求項２記載の高周波スイッチ。
4. 【請求項４】 第１のスイッチング素子で複数の電極を
   もつチップ形ダイオードを用い当該各電極を個別に異な
   る出力端子に接続することを特徴とする請求項２または
   ３記載の高周波スイッチ。
5. 【請求項５】 第１と第２のスイッチング素子で複数の
   電極をもつチップ形ダイオードを用い当該全電極を一緒
   に平板状金属体で相対する各線路に接続することを特徴
   とする請求項２または３記載の高周波スイッチ。
6. 【請求項６】 主線路を伝播する高周波信号の通過特性
   に影響を与えないでスイッチング素子にＤＣバイアス電
   圧を印加する高周波バイアス回路において、前記主線路
   と接する第１の高インピーダンス線路の他端に設け高周
   波数帯で十分低いインピーダンスをもつ第２のキャパシ
   タを介し接地する第２の高インピーダンス線路と第１の
   キャパシタからなる並列共振回路で、所望周波数帯の下
   限周波数近傍では前記第１と第２の高インピーダンス線
   路を足し合わせたときの位相変化が１／４波長に相当し
   かつ前記第１のキャパシタのもつインピーダンスが十分
   高くなり、上限周波数近傍では共振するように設定する
   ことを特徴とする高周波バイアス回路。
7. 【請求項７】 第１の高インピーダンス線路の主線路と
   接する部位に装荷する十分大きい抵抗値をもつシート抵
   抗を設けることを特徴とする請求項６記載の高周波バイ
   アス回路。
8. 【請求項８】 バイアス回路として請求項６または７記
   載の高周波バイアス回路を利用することを特徴とする請
   求項１、２、３、４または５記載の高周波スイッチ。
9. 【請求項９】 入力および出力端子から分岐し逆極性電
   極で基準と遅れ位相線路側に直列装荷をする第１と第２
   および第３と第４のスイッチング素子を備える高周波移
   相器において、前記第１と第２および第３と第４のスイ
   ッチング素子の接続分岐をする前記入力および出力端子
   側部位に並列装荷をする請求項６または７記載の高周波
   バイアス回路を設けることを特徴とする高周波移相器。