JPH10135702A

JPH10135702A - ダイオードスイッチ

Info

Publication number: JPH10135702A
Application number: JP8286241A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kenmochi; 茂釼持; Yasuhide Murakami; 安英邑上; Tsuyoshi Takeda; 剛志武田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【目的】小型のダイオードスイッチをを提供する。【構成】第１の回路にアノードが接続され、前記第３
の回路にカソードが接続される第１のダイオード、前記
第１のダイオードのアノードに接続される第１の伝送線
路、該第１の伝送線路の他端に接続されるコンデンサ、
前記第３の回路と前記第２の回路との間に接続される第
２の伝送線路、および前記第２の回路にアノードが接続
され、アースにカソードが接続される第２のダイオード
を含み、前記第１の伝送線路および前記第２の伝送線路
は、積層素体に内蔵され、前記第１の伝送線路に並列に
コンデンサが接続されたダイオードスイッチ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチ回路に関
わり、ディジタル携帯電話などの高周波回路において、
信号の伝送経路を切り換えるための高周波スイッチ回路
に適用されるダイオードスイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ディジタル携帯電話などのスイ
ッチ回路は、図４に示すように、アンテナと受信回路と
の伝送経路および送信回路とアンテナとの伝送経路を切
り換えるのに使用される。

【０００３】また、このスイッチ回路としては、受信ダ
イバーシチ方式を採用している電話などにおいて、受信
回路と第１のアンテナとの伝送経路および受信回路と第
２のアンテナとの伝送経路を切り換えるのにも使用され
る。また同様に、送信ダイバーシチ方式を採用している
携帯電話用の基地局などの場合、送信回路と第１のアン
テナとの伝送経路および送信回路と第２のアンテナとの
伝送経路を切り換えるのに使用される。

【０００４】また、このスイッチ回路は、車載用ブース
ターなどとの外部接続用端子を持つ携帯電話などの内部
回路と上記端子への経路との切換や、携帯電話用の基地
局などの複数チャネルの切換用としても用いられる。

【０００５】以下、図５に示すスイッチ回路を用いて、
詳細に説明する。このスイッチ回路は、アンテナＡＮ
Ｔ、送信回路ＴＸ、受信回路ＲＸに接続される。送信回
路ＴＸには、第１のコンデンサＣ１を介して第１のダイ
オードＤ１のアノードが接続され、第１のダイオードＤ
１のカソードには、第３のコンデンサＣ３を介してアン
テナＡＮＴに接続される。アンテナＡＮＴには、第３の
コンデンサＣ３、第２の伝送線路ＴＬ２、第４のコンデ
ンサＣ４の直列回路を介して受信回路ＲＸに接続され
る。また第１のダイオードＤ１のアノードは、第１の伝
送線路ＴＬ１と第２のコンデンサＣ２の直列回路を介し
て接地される。さらに、第１の伝送線路ＴＬ１と第２の
コンデンサＣ２の中間には、抵抗Ｒ１を介してコントロ
ール回路ＶＣ１が接続される。また第２の伝送線路ＴＬ
２と第４のコンデンサＣ４の中間には、第２のダイオー
ドＤ２のアノードが接続され、第２のダイオードＤ２の
カソードは、第５のコンデンサＣ５を介して接地され
る。さらに、第２のダイオードＤ２のカソードと第５の
コンデンサＣ５の中間には、抵抗Ｒ２を介してコントロ
ール回路ＶＣ２が接続される。ここで抵抗Ｒ１を介して
接続されるコントロール回路ＶＣ１および抵抗Ｒ２を介
して接続されるコントロール回路ＶＣ２は、スイッチ回
路を切り換えるための回路である。

【０００６】図５に示すスイッチ回路において、送信回
路ＴＸとアンテナＡＮＴとを接続する場合、コントロー
ル回路ＶＣ１から正の電圧が、コントロール回路ＶＣ２
から０の電圧が与えられる。コントロール回路ＶＣ１か
ら与えられた正の電圧は、第１から第５までのコンデン
サによって直流分がカットされ、第１のダイオードＤ１
および第２のダイオードＤ２を含む回路にのみ印加さ
れ、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２
がＯＮ状態になる。第１のダイオードＤ１がＯＮ状態に
なることによって、送信回路ＴＸとアンテナＡＮＴと間
の伝送経路のインピーダンスが低くなり接続される。一
方ＯＮ状態になった第２のダイオードＤ２および第５の
コンデンサによって、第２の伝送線路ＴＬ２が高周波的
に接地されることにより共振して、第１のダイオードＤ
１のカソードと第３のコンデンサＣ３と第２の伝送線路
ＴＬ２との接続点ＣＰから受信回路ＲＸ側を見たインピ
ーダンスが非常に大きくなり、アンテナＡＮＴと受信回
路ＲＸとの伝送経路は接続されない。このとき、送信回
路ＴＸからの送信信号が受信回路ＲＸに漏洩することな
く、アンテナＡＮＴに伝送されることになる。

【０００７】一方アンテナＡＮＴと受信回路ＲＸとを接
続する場合には、コントロール回路ＶＣ２から正または
０の電圧が、コントロール回路ＶＣ１から０の電圧が与
えられることにより、第１のダイオードＤ１および第２
のダイオードＤ２がＯＦＦ状態になる。第１のダイオー
ドＤ１がＯＦＦ状態になることによって、送信回路ＴＸ
とアンテナＡＮＴと間の伝送経路のインピーダンスが高
くなり接続されない。またＯＦＦ状態になった第２のダ
イオードＤ２によって、第２の伝送線路ＴＬ２を介して
アンテナＡＮＴと受信回路ＲＸとの伝送経路が接続され
る。このとき、アンテナＡＮＴからの受信信号が送信回
路ＴＸに漏洩することなく、受信回路ＲＸに伝送される
ことになる。上述のようにして、コントロール回路ＶＣ
１およびコントロール回路ＶＣ２から与えられる電圧を
コントロールすることによって、スイッチ回路を切り換
えて、送受信を行うことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図６は、図５に示すよ
うな回路を有する従来のスイッチ回路の一例を示す分解
斜視図である。このスイッチ回路は、積層素体を含み、
第１の伝送線路ＴＬ１となる第１のライン電極３１およ
び第２の伝送線路ＴＬ２となる第２のライン電極３２、
誘電体を介して第１のライン電極３１および第２のライ
ン電極３２を挟むように第１のアース電極４１および第
２のアース電極１１や多数のランドが形成され、更に一
番上の誘電体層５０には第１のダイオードＤ１をはじめ
とする表面実装部品が配置されている。

【０００９】このスイッチ回路は、第１のライン電極３
１および第２のライン電極３２として、送信信号や受信
信号の波長の１／４の長さを持つ２本の伝送線路が必要
であり、従来は特開平７−２０２５０２、７−２０２５
０４等に開示されているように、積層素体内の同一の層
上にそれぞれ形成されている。積層素体の誘電率にもよ
るが、上記伝送線路は数１０ｍｍ程度になるため、小型
化に限界があった。

【００１０】また特開平７−２０２５０３等に開示され
ているように、第１のライン電極および第２のライン電
極を積層素体内の異なる層上に形成した場合、図７に示
すように第１のライン電極３１および第２のライン電極
１２とがお互いに干渉しないように、第１のライン電極
３１を形成した誘電体層３０および第２のライン電極１
２を形成した誘電体層１０の間にシールド電極２１が形
成された誘電体層２０を設ける必要があり、全体として
積層素体の層数を増加させ生産コストを増大させること
になる。

【００１１】本発明の目的は、上記問題点を解決し、小
型のダイオードスイッチを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の回路、
第２の回路および第３の回路に接続され、前記第１の回
路と前記第３の回路との接続、および前記第２の回路と
前記第３の回路との接続を切り換えるためのスイッチ回
路であって、前記第１の回路にアノードが接続され、前
記第３の回路にカソードが接続される第１のダイオー
ド、前記第１のダイオードのアノードに接続される第１
の伝送線路、該第１の伝送線路の他端に接続されるコン
デンサ、該コンデンサの他端がアースに接続され、前記
第３の回路と前記第２の回路との間に接続される第２の
伝送線路、および前記第２の回路にアノードが接続さ
れ、カソードがコンデンサを介してアースに接続される
第２のダイオードを含み、前記第１の伝送線路および前
記第２の伝送線路は、積層素体に内蔵され、前記第１の
伝送線路に並列にコンデンサが接続されたダイオードス
イッチである。

【００１３】また本発明は、前記第１の伝送線路に並列
に接続されるコンデンサを０．１〜１０ｐＦのコンデン
サとするものである。また本発明は、前記第１の伝送線
路の線路長が１／４λの７０％以下の長さに短縮されて
いるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、伝送線路の特性とし
て、１／４λより短いときは、誘導性のインピーダンス
をもち、１／４λ〜１／２λでは、容量性のインピーダ
ンスをもち、更に１／２λ〜λでは誘導性のインピーダ
ンスをもつという特性を利用している。このことから、
伝送線路のライン長を１／４λより短くし、誘導性のイ
ンピーダンスをもたせ、これにコンデンサを接続するこ
とにより、共振現象を起こさせるものである。この共振
周波数ｆ０（例えば送信周波数）は次式で求められる。

【００１５】

【数１】

【００１６】数１でＬは、伝送線路のラインの等価イン
ダクタ、Ｃはコンデンサの容量である。また、Ｌは、伝
送線路のライン長をｌとした場合、次式で求められる。

【００１７】

【数２】

【００１８】数２において、Ｚ０は、ラインの特性イン
ピーダンスである。これらの関係式から、伝送線路のラ
イン長およびコンデンサ容量が決定される。本発明で
は、種々検討した結果、コンデンサ容量が０．１〜１０
ｐＦであることが望ましいことがわかった。更に好まし
くは、０．５〜５．０ｐＦである。また、伝送線路のラ
イン長は、上記のとおり、コンデンサ容量との関係で決
まるが、本発明によれば、従来の１／４λの長さに対し
て、７０％以下の長さで構成する事ができた。また、５
０％以下でも可能であった。従って、スペースを必要と
する伝送線路の長さを短くできる事により、ダイオード
スイッチの小型化が可能である。

【００１９】また本発明では、伝送線路とコンデンサと
の並列回路は、コンデンサを介して接地されている。こ
れにより、高周波はコンデンサを通過し、Ｒ１は見えな
くなる。よって、共振周波数帯域以外の周波数の信号
は、この回路に流れ込み、ＡＮＴ側に通過せず、共振周
波数帯域を選択的にＡＮＴ側に透過させることができ
る。

【００２０】以下、実施例に従い本発明を詳細に説明す
る。（実施例１）図１に本発明に係る一実施例の斜視図を示
す。このダイオードスイッチ６００は、積層素体６０
１、２つのダイオードが内蔵された半導体素子６０２、
及びチップコンデンサ６０７からなる。尚、この半導体
素子は、２つのダイオードをそれぞれ配設しても良い。
このダイオードスイッチが使用される回路図を図２に示
す。この図２において、破線で囲った部分が図１に示す
ダイオードスイッチであり、他の回路定数は、このダイ
オードスイッチが搭載される回路基板上に構成すれば良
い。また、チップコンデンサ６０７は、この積層素体中
に形成することもできる。もちろん、図６に示す従来技
術のように、積層素体上に上記以外の回路素子を搭載す
るように構成することもできるし、コンデンサを内蔵す
る構成とすることもできる。

【００２１】この積層素体６０１の内部構造を図３に示
す。下層の誘電体層１００には、第１のアース電極１０
１が形成され、側面に臨む所定の引き出し電極が形成さ
れている。

【００２２】誘電体層１００の上には、いくつかのダミ
ー層が配置され、伝送線路を構成する２つの誘電体層１
０２、１０３が積層される。図２の回路図における伝送
線路Ｌ１は、誘電体層１０３のライン電極１０４と誘電
体層１０２のライン電極１０５とを接続して構成され
る。この２つのライン電極の接続は、スルーホール電極
１０６を介して行われている。そして、各誘電体層の側
面に臨む引き出し電極がそれぞれ形成されている。

【００２３】また図２の回路図における伝送線路Ｌ２
は、誘電体層１０３のライン電極１０７と誘電体層１０
２のライン電極１０８とを接続して構成される。この２
つのライン電極の接続は、スルーホール電極１０９を介
して行われている。そして、各誘電体層の側面に臨む引
き出し電極がそれぞれ形成されている。

【００２４】そして、いくつかのダミー層を介して、第
２のアース電極１１１が形成された誘電体層１１０が積
層される。

【００２５】そして、最上層の誘電体層１１２の上面に
は、パターン電極が形成されている。このパターン電極
は、第１のアース電極１０１及び第２のアース電極１１
１と接続されるパターン電極１１３、１１４、１１５
と、第１の伝送線路Ｌ１を構成するライン電極１０４と
接続されるパターン電極１１６と、同じく第１の伝送線
路Ｌ１を構成するライン電極１０５と接続されるパター
ン電極１１７と、第２の伝送線路Ｌ２を構成するライン
電極１０８と接続されるパターン電極１１８と、同じく
第２の伝送線路Ｌ２を構成するライン電極１０７と接続
されるパターン電極１１９と、ダイオードが接続される
パターン電極１２０とを有する。

【００２６】この積層体は、誘電体材料を用い、ドクタ
ーブレードでシート成形し、このシート上にＡｇ電極を
スクリーン印刷してパターン電極を形成し、これを積層
して、圧着し、一体で焼成されたものである。そして、
焼成後側面の端子電極６０３、６０４、６０５、６０６
を形成した。そして、２つのダイオードが内蔵された半
導体素子６０２の端子がそれぞれパターン電極１１７、
１１８、１１９、１２０に接続され、チップコンデンサ
６０７がパターン電極１１６、１１７に接続される。

【００２７】この実施例では、第１の伝送線路Ｌ１と並
行にコンデンサＣ６が接続されている。この第１の伝送
線路にコンデンサを並行に接続することにより、第１の
伝送線路のライン長を極めて短くできた。この実施例で
は、１．９ＧＨｚ帯用のダイオードスイッチを構成し、
第１の伝送線路のライン長を約９ｍｍとし、コンデンサ
の容量を０．５ｐＦとして構成出来た。このライン長
は、従来の１／４λとすれば、１４ｍｍとなるものであ
り、本発明により、約６４％に短縮できた。尚、誘電体
の誘電率は、約８である。

【００２８】次に、第１の伝送線路は同一とし、第２の
伝送線路のライン長を変更して、８００ＭＨｚ帯用のダ
イオードスイッチを構成した。このとき、第１の伝送線
路のライン長を約９ｍｍとし、コンデンサの容量を４ｐ
Ｆとして構成出来た。このライン長は、従来の１／４λ
とすれば、３３ｍｍとなるものであり、本発明により、
約２７％に短縮できた。尚、誘電体の誘電率は、約８で
ある。このように、本発明によれば、伝送線路のライン
長を従来の７０％以下、更には、５０％以下にも設定可
能なものであり、ダイオードスイッチの小型化が可能で
あることは、容易に理解出来る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、第１の伝送線路および
第２の伝送線路をそれぞれ積層素体内に形成し、その第
１の伝送線路にコンデンサを平行に接続することによ
り、第１の伝送線路のライン長を極端に短くすることが
可能となり、小型のダイオードスイッチをを構成出来
る。これにより、スイッチ回路を装着する携帯電話ある
いは高周波回路の小型化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の斜視図である。

【図２】図１に示す実施例を用いたスイッチ回路の等価
回路図である。

【図３】図１に示す本発明に係る実施例の積層素体の分
解斜視図である。

【図４】スイッチ回路の機能を示す図である。

【図５】従来のスイッチ回路の回路図である。

【図６】従来の技術を示す分解斜視図である。

【図７】従来の他の技術を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１００、１０２、１０３、１１０、１１２誘電体層１０１第１のアース電極１０４、１０５、１０７、１０８ライン電極１０６、１０９スルーホール電極１１１第２のアース電極１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１
１９、１２０パターン電極６００ダイオードスイッチ６０１積層素体６０２半導体素子６０３、６０４、６０５、６０６端子電極６０７チップコンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の回路、第２の回路および第３の回
路に接続され、前記第１の回路と前記第３の回路との接
続、および前記第２の回路と前記第３の回路との接続を
切り換えるためのスイッチ回路であって、前記第１の回
路にアノードが接続され、前記第３の回路にカソードが
接続される第１のダイオード、前記第１のダイオードの
アノードに接続される第１の伝送線路、該第１の伝送線
路の他端に接続されるコンデンサ、該コンデンサの他端
がアースに接続され、前記第３の回路と前記第２の回路
との間に接続される第２の伝送線路、および前記第２の
回路にアノードが接続され、カソードがコンデンサを介
してアースに接続される第２のダイオードを含み、前記
第１の伝送線路および前記第２の伝送線路は、積層素体
に内蔵され、前記第１の伝送線路に並列にコンデンサが
接続されたことを特徴とするダイオードスイッチ。
【請求項２】前記第１の伝送線路に並列接続されるコ
ンデンサが０．１〜１０ｐＦであることを特徴とする請
求項１記載のダイオードスイッチ。
【請求項３】前記第１の伝送線路の線路長が１／４λ
の７０％以下の長さに短縮されていることを特徴とする
請求項１記載のダイオードスイッチ。