JPH10247801A - Rfスイッチ回路および送受共用器 - Google Patents

Rfスイッチ回路および送受共用器

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JPH10247801A
JPH10247801A JP9049184A JP4918497A JPH10247801A JP H10247801 A JPH10247801 A JP H10247801A JP 9049184 A JP9049184 A JP 9049184A JP 4918497 A JP4918497 A JP 4918497A JP H10247801 A JPH10247801 A JP H10247801A
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JP
Japan
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port
phase shift
circuit
diode
shift circuit
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JP9049184A
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English (en)
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Sukeyuki Atokawa
祐之 後川
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い周波数帯域または複数の周波数帯域にお
いて正しく位相反転し、且つインピーダンス整合がとれ
るようにしたRFスイッチ回路および送受共用器を提供
する。 【解決手段】 ポート#1とポート#2との間に第1の
ダイオードD1を直列に接続し、ポート#2とポート#
3との間にλ/4移相回路1を設け、ポート#3とアー
スとの間に第2のダイオードD2を接続するとともに、
λ/4移相回路の構成要素であるキャパシタを可変容量
ダイオードVD1,VD2で構成し、制御端子CNT2
の印加電圧によってλ/4移相回路1の適合する周波数
帯を切り替える。

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、RF信号のスイ
ッチ回路およびそれを用いた送受共用器に関する。
【0002】
【従来の技術】アンテナ端子と送信用フィルタおよび受
信用フィルタとの間に設けられ、アンテナ端子と送信用
フィルタまたは受信用フィルタとの接続を切り替えて、
アンテナ端子に接続されたアンテナを送信用と受信用と
に切り替えるRFスイッチ回路が従来より用いられてい
る。
【0003】図9は従来のRFスイッチ回路の基本構成
を示す回路図である。同図においてλ/4移相回路は位
相を反転する回路であり、制御端子CNT1に正電位が
印加された時、ダイオードD1→λ/4移相回路→ダイ
オードD2の経路で両ダイオードにバイアス電圧が印加
されることにより、両ダイオードが共にオンする。これ
によりポート#1とポート#2とが高周波的に導通する
と共に、ポート#3がアースに接続(接地)される。こ
のようにポート#3がアースに接続(接地)されること
によってA点は等価的に開放されて、ポート#1からの
入力信号およびポート#2からの入力信号はポート#3
側およびダイオードD2側へは流入しない。制御端子C
NT1に接地電位または負電位が印加されたとき、ダイ
オードD1,D2は共にオフして、ポート#1とポート
#2とは回路的に遮断され、ポート#2からの入力信号
がポート#3へ出力される。
【0004】図10は図9に示したRFスイッチ回路の
従来の具体的構成例であり、λ/4移相回路をキャパシ
タC1,C2とインダクタL1とで構成している。尚、
ダイオードD1,D2に対する制御電圧入力回路として
は、抵抗R3およびコンデンサC3から成るRFチョー
ク回路および制御電圧を導く伝送路としてのマイクロス
トリップラインMS1を設けている。
【0005】このようなRFスイッチ回路を用いて、図
9または図10に示したポート#1に送信フィルタ、ポ
ート#3に受信フィルタ、ポート#2にアンテナをそれ
ぞれ接続することによってアンテナ共用器が構成され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなRFスイッ
チ回路を用いたアンテナ共用器は、TDMA方式の移動
体通信システムに適合し、また送受共用部分での損失を
低く抑えることができるという特徴を有している。
【0007】ところで図9または図10に示した回路に
おいて、ダイオードD2がオン状態の時、図中のA点が
等価的に開放状態となるためには、λ/4移相回路が正
確に1/4波長分位相シフトさせて位相反転させる特性
を備えていなければならない。そこで、従来は使用する
周波数帯域に応じて、図9に示したC1,C2,L1の
各定数を定めていた。
【0008】ところが、最近のディジタル携帯電話シス
テムにおいては、1つの端末で複数のシステムを利用可
能とする取り組みがなされている。たとえば日本国内に
おいては、800MHz帯を用いるPDCと1.9GH
z帯を用いるPHSがあるが、両者を1つの端末で利用
するためには800MHz〜1.9GHzの広い帯域に
亘って上記λ/4移相回路が所定の特性を満足するもの
でなければならない。しかし図9に示したような従来の
λ/4移相回路では、ある1つの帯域の周波数でしか正
しく位相反転し、且つその入出力部のインピーダンス
(通常50Ω)に整合させることができない。そのた
め、上述したように800MHz〜1.9GHzの広帯
域に亘って正確に位相反転し、且つインピーダンス整合
させることは非常に困難である。その結果、VSWRが
悪化し、挿入損失が悪化することになる。
【0009】この発明の目的は広い周波数帯域または複
数の周波数帯域において正しく位相反転し、且つインピ
ーダンス整合がとれるようにしたRFスイッチ回路およ
び送受共用器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、第1ポート
と第2ポートとの間に第1のダイオードを直列に接続
し、第2ポートと第3ポートとの間にλ/4移相回路設
け、第3ポートとアースとの間に第2のダイオードを接
続したRFスイッチ回路において、λ/4移相回路を広
帯域に亘って機能させるために、請求項1に記載のとお
り、制御電圧によってキャパシタンスの変化する可変容
量ダイオードとインダクタとを用いてλ/4移相回路を
構成する。これにより、可変容量ダイオードに対する制
御電圧によってそのキャパシタンスを変化させれば、そ
の可変容量ダイオードとインダクタとを用いて構成した
λ/4移相回路の移相特性およびインピーダンスを、用
いる周波数帯に応じて変更できるようになる。
【0011】またこの発明は、請求項2に記載のとお
り、前記λ/4移相回路を、キャパシタとインダクタを
用いて構成するとともに、制御電圧によってスイッチン
グして前記キャパシタの実効的キャパシタンスを切り替
えるスイッチ素子を設ける。この構成により制御電圧に
よってスイッチ素子のオン/オフ状態を切り替えれば、
λ/4移相回路のキャパシタ部分の実効的キャパシタン
スが切り替わり、λ/4移相回路の適合する周波数帯域
が切り替わる。
【0012】また、請求項3に記載のとおり、前記λ/
4移相回路を、キャパシタとインダクタを用いて構成す
るとともに、制御電圧によってスイッチングして前記イ
ンダクタの実効的インダクタンスを切り替えるスイッチ
素子を設ける。この構成により制御電圧によってスイッ
チ素子のオン/オフ状態を切り替えれば、λ/4移相回
路のインダクタ部分の実効的インダクタンスが切り替わ
り、λ/4移相回路の適合する周波数帯域が切り替わ
る。
【0013】更にこの発明は、請求項4に記載のとお
り、請求項1〜3のいずれかに記載のRFスイッチ回路
の第1ポートに送信フィルタまたは受信フィルタを接続
するとともに、第3ポートに受信フィルタまたは送信フ
ィルタを接続する。このようにしてRFスイッチ回路に
よって、送信フィルタを通して入力される送信信号を第
2のポートから出力する場合と、第2のポートから入力
される信号を受信フィルタへ出力する場合とを切り替え
ることができ、たとえば第2のポートにアンテナを接続
することによってアンテナ共用器として用いることがで
きる。
【0014】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施形態に係る
RFスイッチ回路の構成およびその適用例を図1〜図3
を参照して説明する。
【0015】図1はRFスイッチ回路の回路図である。
同図において1はλ/4移相回路であり、このλ/4移
相回路1と第1のダイオードD1および第2のダイオー
ドD2とからRFスイッチ回路を構成している。λ/4
移相回路1はインダクタL1と可変容量ダイオードVD
1,VD2およびこの2つの可変容量ダイオードに対し
て制御電圧を印加するための抵抗R1,R2とから構成
している。可変容量ダイオードVD1,VD2のキャパ
シタンスは制御端子CNT2に印加される制御電圧に応
じて定まる。したがって制御端子CNT2に印加される
制御電圧に応じてλ/4移相回路1の適合する周波数帯
が変化する。すなわち制御端子CNT2に印加する制御
電圧が可変幅内で最も低い時、可変容量ダイオードVD
1,VD2のキャパシタンスは最も大きくなるので、λ
/4移相回路1の適合する周波数帯は最も低くなる。制
御端子CNT2に印加する制御電圧が正の電圧でその値
が高くなるほど可変容量ダイオードVD1,VD2のキ
ャパシタンスが小さくなって、λ/4移相回路1の適合
する周波数帯が上昇する。したがって、使用する周波数
帯域が800MHz帯と1.9GHz帯の2つだけであ
る場合には、その制御電圧を所定の2つの電圧値のうち
一方に切り替えることによって、適合する周波数帯を8
00MHzと1.9GHzとに切り替えればよい。抵抗
R3とコンデンサC3とはRFチョーク回路を構成し、
制御端子CNT1から入力される制御電圧に重畳されて
いる高周波信号を除去する。MS1はこの制御信号を供
給するための伝送路としてのマイクロストリップライン
である。制御端子CNT1に正電圧が印加されると、抵
抗R3→マイクロストリップラインMS1→ダイオード
D1→インダクタL1→ダイオードD2の経路でダイオ
ードD1,D2にバイアス電圧が印加されることによ
り、両ダイオードが共にオンする。これによりポート#
1とポート#2とが高周波的に導通すると共に、ポート
#3が接地される。このようにポート#3が接地される
ことによってA点は等価的に開放されて、ポート#1か
らの入力信号およびポート#2からの入力信号はポート
#3側およびダイオードD2側へは流入されない。制御
端子CNT1が接地電位または負電位となったとき、ダ
イオードD1,D2は共にオフして、ポート#1とポー
ト#2とは回路的に遮断され、ポート#2からの入力信
号がポート#3へ出力される。
【0016】図2は図1に示したRFスイッチ回路を用
いた送受共用器の一例としてのアンテナ共用器の構成を
示すブロック図である。図2において送信側デュプレク
サは800MHz帯の送信フィルタと1.9GHz帯の
送信フィルタから成り、受信側デュプレクサは800M
Hz帯の受信フィルタと1.9GHz帯の受信フィルタ
から成る。この場合、図1に示したRFスイッチ回路の
ポート#1に図2の送信側デュプレクサを接続し、RF
スイッチ回路のポート#3に受信側デュプレクサを接続
し、更にRFスイッチ回路のポート#2にアンテナAN
Tを接続する。
【0017】図3は図2に示したアンテナ共用器の構成
を示す回路図である。図3においてF11は800MH
z帯の送信フィルタ、F12は1.9GHz帯の送信フ
ィルタ、F21は800MHz帯の受信フィルタ、F2
2は1.9GHz帯の受信フィルタである。同図に示す
ように2つの帯域の送信フィルタF11,F12は位相
調整回路を介してRFスイッチ回路のポート#1に接続
し、2つの帯域の受信フィルタF21,F22は位相調
整回路を介してRFスイッチ回路のポート#3に接続し
ている。そしてRFスイッチ回路のポート#2にアンテ
ナを接続している。この構成によって4つのフィルタF
11,F12,F21,F22はそれぞれ他のフィルタ
との間で干渉することなく、アンテナANTを800M
Hz帯の送受と1.9GHz帯の送受に兼用することが
できる。
【0018】次に第2の実施形態に係るRFスイッチ回
路の構成を図4に示す。図1に示したものと異なり、こ
のRFスイッチ回路のλ/4移相回路1はインダクタL
1、キャパシタC1,C2、ダイオードD3,D4およ
びインダクタL2,L3で構成している。その他の構成
は図1に示したものと同様である。図4のλ/4移相回
路1においてインダクタL2,L3はダイオードD3,
D4に対してバイアス電圧を供給するためのRFチョー
クコイルとして作用する。この構成により、ダイオード
D3,D4がオンすれば、インダクタL1両端に接続さ
れるキャパシタの実効キャパシタンスはC1,C2のキ
ャパシタンスに略等しくなり、またダイオードD3,D
4がオフすれば、インダクタL1両端のキャパシタの実
効キャパシタンスはダイオードD3,D4のオフ時のキ
ャパシタンス成分とC1,C2のキャパシタンスとの直
列合成値となる。したがって制御端子CNT2に対する
制御電圧に応じてダイオードD3,D4をオン/オフす
ることによって、λ/4移相回路1の適合する周波数帯
を切り替えることができる。したがってたとえばダイオ
ードD3,D4がオフ状態の時1.9GHz帯に適合
し、オン状態の時800MHz帯に適合するように、イ
ンダクタL1のインダクタンス、キャパシタC1,C2
のキャパシタンスおよびダイオードD3,D4のオフ時
のキャパシタンスをそれぞれ設定すればよい。
【0019】次に第3の実施形態に係るRFスイッチ回
路の構成を図5に示す。この例では、λ/4移相回路1
を、インダクタL1、キャパシタC1,C2、FETQ
1,Q2およびインダクタL2,L3により構成してい
る。その他は図4に示したものと同様である。この構成
により、制御端子CNT2の印加電圧に応じてFETQ
1,Q2が共にオン/オフする。そしてFETQ1,Q
2がオンすれば、インダクタL1両端に接続されるキャ
パシタの実効キャパシタンスはC1,C2のキャパシタ
ンスに略等しくなり、FETQ1,Q2がオフすれば、
インダクタL1両端のキャパシタの実効キャパシタンス
はFETQ1,Q2のオフ時のキャパシタンス成分とC
1,C2のキャパシタンスとの直列合成値となる。した
がって制御端子CNT2に対する制御電圧に応じてFE
TQ1,Q2をオン/オフすることによって、λ/4移
相回路1の適合する周波数帯が切り替わる。たとえばF
ETQ1,Q2がオフ状態の時1.9GHz帯に適合
し、オン状態の時800MHz帯に適合するように、イ
ンダクタL1のインダクタンス、キャパシタC1,C2
のキャパシタンスおよびFETQ1,Q2のオフ時のキ
ャパシタンスをそれぞれ設定すればよい。
【0020】次に第4の実施形態に係るRFスイッチ回
路およびそれを適用したアンテナダイバーシチ用アンテ
ナ共用器の構成を図6および図7を参照して説明する。
【0021】図6はアンテナ共用器の全体の構成を示す
ブロック図である。図6においてANT1は送受兼用ア
ンテナ、ANT2は受信専用アンテナである。送信側デ
ュプレクサは800MHz帯の送信フィルタと1.9G
Hz帯の送信フィルタから成り、受信側デュプレクサは
800MHz帯の受信フィルタと1.9GHz帯の受信
フィルタから成る。この場合、RFスイッチ回路SW1
は送受の切替を行い、RFスイッチ回路SW2は受信ア
ンテナの切替を行う。
【0022】図7は図6に示したアンテナ共用器の構成
を示す回路図である。図7においてダイオードD11、
λ/4移相回路11、ダイオードD2は第1のRFスイ
ッチを構成し、ダイオードD12、λ/4移相回路1
2、ダイオードD2は第2のRFスイッチを構成する。
抵抗R3とコンデンサC3とはRFチョーク回路を構成
し、制御端子CNT1から入力される制御電圧に重畳さ
れている高周波信号を除去し、マイクロストリップライ
ンMS1はこの制御信号を供給する。同様に、抵抗R4
とコンデンサC6とはRFチョーク回路を構成し、制御
端子CNT3から入力される制御電圧に重畳されている
高周波信号を除去し、マイクロストリップラインMS2
はこの制御信号を供給する。今、制御端子CNT1に正
電圧が印加されると、抵抗R3→マイクロストリップラ
インMS1→ダイオードD11→λ/4移相回路11→
ダイオードD2の経路で両ダイオードにバイアス電圧が
印加されることにより、両ダイオードが共にオンする。
これにより800MHz帯の送信フィルタF11または
1.9GHz帯の送信フィルタF12を通った送信信号
がアンテナANT1へ導かれる。制御端子CNT3と制
御端子CNT1に接地電位または負電位が印加される
と、ダイオードD11,D2は共にオフし、アンテナA
NT1の受信信号がλ/4移相回路11および12を介
して800MHz帯の受信フィルタF21および1.9
GHz帯の受信フィルタF22に入力される。制御端子
CNT1に接地電位または負電位が印加されている状態
で、制御端子CNT3に正電位が印加されると、抵抗R
4→マイクロストリップラインMS2→ダイオードD1
2→λ/4移相回路12→ダイオードD2の経路で両ダ
イオードにバイアス電圧が印加されることにより、両ダ
イオードが共にオンする。これによりアンテナANT2
の受信信号が受信フィルタF21およびF22に入力さ
れる。このように2つのλ/4移相回路を用いてアンテ
ナダイバーシチ用アンテナ共用器を構成する場合にも、
使用周波数帯に応じて制御端子CNT2に対する印加電
圧を切り替えて、2つのλ/4移相回路の特性を共に切
り替えることによって、2つの使用周波数帯に適合する
アンテナダイバーシチ回路として作用させることができ
る。
【0023】次に第5の実施形態に係るRFスイッチ回
路の構成を図8を参照して説明する。第1〜第4の実施
形態では、λ/4移相回路の構成要素であるキャパシタ
の実効キャパシタンスを変えることによって、λ/4移
相回路の特性を変えるようにしたが、この第5の実施形
態ではλ/4移相回路の構成要素であるインダクタの実
効インダクタンスを変えることによって、λ/4移相回
路の特性を変える。図8において、図1に示した回路と
異なる点はλ/4移相回路の構成である。図8におい
て、C1,C2、およびL11,L12はλ/4移相の
ためのキャパシタおよびインダクタである。ここではダ
イオードD5はスイッチング用のダイオードとして用
い、インダクタL4,L5はそのダイオードD5に対し
て制御電圧信号を印加するためのRFチョークコイルと
して用いる。今、制御端子CNT2に正電位を印加する
と、インダクタL4→ダイオードD5→インダクタL5
の経路でダイオードD5にバイアス電圧が印加され、ダ
イオードD5がオンする。これにより、インダクタL1
2が比較的キャパシタンスの大きなキャパシタC7でバ
イパスされ、λ/4移相に寄与するインダクタの実効イ
ンダクタンスはL11のインダクタンスに略等しくなり
低下する。制御端子CNT2に接地電位または負電位を
印加すると、ダイオードD5がオフする。これにより、
λ/4移相に寄与するインダクタの実効インダクタンス
はL11とL12の直列合成値に略等しくなり増大す
る。したがって、制御端子CNT2の印加電圧に応じて
λ/4移相回路1の適合する周波数帯を切り替えること
ができる。
【0024】なお、以上に示した各実施形態のうち、λ
/4移相回路のキャパシタまたはインダクタをダイオー
ドを用いて切り替えるものは、そのダイオードのオン/
オフによって、λ/4移相回路の適合周波数帯を2通り
に切り替えるものであったが、同様にして、2つ以上の
ダイオードを設けて、それらのオン/オフ制御によっ
て、3つ以上の周波数帯に適合するλ/4移相回路を構
成してもよい。
【0025】また、第4の実施形態では送受共用器の一
例としてアンテナ共用器を挙げたが、第1と第3のポー
トに送信フィルタと受信フィルタを接続するとともに、
第2のポートに伝送線路を接続した送受共用器にも本願
発明は同様に適用できる。
【0026】
【発明の効果】この発明の請求項1に係るRFスイッチ
回路によれば、可変容量ダイオードに対する制御電圧に
よってそのキャパシタンスを変化させれば、その可変容
量ダイオードとインダクタとを用いて構成したλ/4移
相回路の移相特性およびインピーダンスを、用いる周波
数帯に応じて適宜変更できるようになる。
【0027】請求項2および3に係るRFスイッチ回路
によれば、制御電圧によってスイッチ素子のオン/オフ
状態を切り替えることによってλ/4移相回路の適合す
る周波数帯域を容易に切り替えることができる。
【0028】さらに、請求項4に係る送受共用器によれ
ば、RFスイッチ回路によって送信フィルタを通して入
力される送信信号を第2のポートから出力する場合と、
第2のポートから入力される信号を受信フィルタへ出力
する場合とを切り替えることができ、たとえば第2のポ
ートにアンテナを接続することによって、広範囲に亘っ
て用いることのできるアンテナ共用器が容易に構成でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係るRFスイッチ回路の回路
図である。
【図2】同RFスイッチ回路を適用したアンテナ共用器
の構成を示すブロック図である。
【図3】同アンテナ共用器の構成を示す回路図である。
【図4】第2の実施形態に係るRFスイッチ回路の回路
図である。
【図5】第3の実施形態に係るRFスイッチ回路の回路
図である。
【図6】第4の実施形態に係るアンテナ共用器の構成を
示すブロック図である。
【図7】同アンテナ共用器の構成を示す回路図である。
【図8】第5の実施形態に係るRFスイッチ回路の回路
図である。
【図9】従来のRFスイッチ回路の構成を示す図であ
る。
【図10】従来のRFスイッチ回路の回路図である。
【符号の説明】
1,11,12−λ/4移相回路 L1〜L5,L11,L12−インダクタ C1〜C7−キャパシタ D1〜D5−ダイオード VD1,VD2−可変容量ダイオード CNT1,CNT2,CNT3−制御端子 MS1,MS2−マイクロストリップライン F11,F12−送信フィルタ F21,F22−受信フィルタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1ポートと第2ポートとの間に第1の
    ダイオードを直列に接続し、第2ポートと第3ポートと
    の間にλ/4移相回路設け、第3ポートとアースとの間
    に第2のダイオードを接続したRFスイッチ回路におい
    て、 前記λ/4移相回路を、制御電圧によってキャパシタン
    スの変化する可変容量ダイオードとインダクタとを用い
    て構成したことを特徴とするRFスイッチ回路。
  2. 【請求項2】 第1ポートと第2ポートとの間に第1の
    ダイオードを直列に接続し、第2ポートと第3ポートと
    の間にλ/4移相回路設け、第3ポートとアースとの間
    に第2のダイオードを接続したRFスイッチ回路におい
    て、 前記λ/4移相回路を、キャパシタとインダクタを用い
    て構成するとともに、制御電圧によってスイッチングし
    て前記キャパシタの実効的キャパシタンスを切り替える
    スイッチ素子を設けたことを特徴とするRFスイッチ回
    路。
  3. 【請求項3】 第1ポートと第2ポートとの間に第1の
    ダイオードを直列に接続し、第2ポートと第3ポートと
    の間にλ/4移相回路設け、第3ポートとアースとの間
    に第2のダイオードを接続したRFスイッチ回路におい
    て、 前記λ/4移相回路を、キャパシタとインダクタを用い
    て構成するとともに、制御電圧によってスイッチングし
    て前記インダクタの実効的インダクタンスを切り替える
    スイッチ素子を設けたことを特徴とするRFスイッチ回
    路。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のRFス
    イッチ回路の第1ポートに送信フィルタまたは受信フィ
    ルタを接続するとともに、第3ポートに受信フィルタま
    たは送信フィルタを接続してなる送受共用器。
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Cited By (8)

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