JPH11266174A - 送受信回路、半導体集積回路装置、および通信用無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いアイソレーションを維持しつつ、かつ受
信用増幅器の雑音指数を悪化させることのない送受信回
路、および該送受信回路を有する半導体集積回路装置・
通信用無線機を提供する。 【解決手段】 アンテナ部と、送信信号を増幅する送信
用増幅器を有する送信回路部と、受信信号を増幅する受
信用増幅器とその後段に接続されるミキサとを有する受
信回路部と、送信信号を送信回路部からアンテナ部に出
力する第１の接続状態と、受信信号をアンテナ部から受
信回路部に出力する第２の接続状態との切り換えを行う
アンテナ切り換えスイッチ部とを有する送受信回路にお
いて、前記受信回路部の受信用増幅器とミキサとの間
に、前記第１の接続状態においてＯＦＦされるスイッチ
素子を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は送受信回路、特に送
信用の周波数と受信用の周波数に同一周波数を使用する
通信用無線機に適した送受信回路、および該送受信回路
を有する半導体集積回路装置、通信用無線機等に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信用無線機、例えば携帯電話機
等において小型・軽量化および低価格化が進み、その利
用者が急増している。これら通信用無線機においては、
送信／受信の切り換えのために、スイッチやデュプレク
サなどの送受信切り換え素子が使用されている。そして
無線機の小型・軽量化のために、使用される送受信切り
換え素子にはスイッチが主として用いられている。スイ
ッチには、ＦＥＴを使用したもの、ダイオードを使用し
たもの等があるが、低電圧動作、高効率、低雑音特性お
よび高分離度特性を有するガリウム砒素型ＦＥＴが広く
使用されている。

【０００３】また近年では、無線機の小型・軽量化に対
する要求がますます高まりつつあり、送信用増幅器等か
らなる送信回路部、受信用増幅器等からなる受信回路
部、送受信の切り換えを行うアンテナ切り換えスイッチ
部などからなる送受信回路をそのまま半導体基板上に集
積回路化しようとする試みも盛んである。

【０００４】以下、従来の送受信回路の一例について、
図４を参照しながら説明する。

【０００５】図４において、送受信回路５０はアンテナ
部５１、アンテナ切り換えスイッチ部５２、送信回路部
５３、受信回路部５４から構成されている。アンテナ部
５１はアンテナ５５を有してなる。アンテナ切り換えス
イッチ部５２は受信側スルーＦＥＴ５６、スルーＦＥＴ
５６の後段に挿入されるシャントＦＥＴ５７、送信側ス
ルーＦＥＴ５８を有してなる。送信回路部５３は送信用
増幅器５９を有してなる。受信回路部５４は受信用増幅
器６０、ダウンコンバータミキサ６１を有してなる。必
要に応じてアンテナ切り換えスイッチ部５２の送信側ス
ルーＦＥＴの前段に送信側シャントＦＥＴ６４を挿入す
る場合もある。なお、図においては要部以外の構成要素
については省略している。

【０００６】以上のように構成された送受信回路５０に
おいて、アンテナ切り換えスイッチ部５２の各スルーＦ
ＥＴ５６、５８に印加する駆動電圧をコントロールする
ことにより、送信信号を送信回路部５３からアンテナ部
５１に出力する第１の接続状態と、受信信号をアンテナ
部５１から受信回路部５４に出力する第２の接続状態と
の切り換えを行っている。

【０００７】ところで、受信回路部５４においては、送
信時（第１の接続状態）におけるアンテナ切り換えスイ
ッチ部５２の送信側端子６２から受信側増幅器６０の出
力端子６３までのアイソレーションの向上が重要な課題
となる。ここで言うアイソレーションとは、送信時に、
送信用増幅器５９からアンテナ５５に正しく出力される
信号と送信用増幅器５９から受信回路部５４側に漏れだ
して流れる信号との比であって、アイソレーションが高
いと言うことは送信用増幅器５９から受信回路部５４側
に流れる信号が少ないことを意味する。理想的には全て
の送信信号がアンテナ５５側に流れることが望ましい
が、実際には、送信用増幅器５９から受信回路部５４側
に漏れだして流れる信号が若干程度存在する。

【０００８】アイソレーションが低い（すなわち、受信
回路部５４側に流れる信号が多い）場合、ダウンコンバ
ータミキサ６１やＩＦ段以降の回路（図示していない）
に送信信号が流れ込みこれらの回路に悪影響を及ぼす。
このため送信側端子６２から増幅器６０の出力端子６３
までのアイソレーションを高める必要があり、アンテナ
切り換えスイッチ部５２の受信側スルーＦＥＴ５６を多
段化したり、図４に示すようにスルーＦＥＴ５６の後段
にシャントＦＥＴ５７を挿入することによってアイソレ
ーションの向上が図られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、受信側スルー
ＦＥＴ５６を多段化したりスルーＦＥＴ５６の後段にシ
ャントＦＥＴ５７を挿入することは、アイソレーション
の向上を実現できる一方で、受信用増幅器（ローノイズ
アンプ）６０の前段に多くの素子を介在させることにな
るので、受信時（第２の接続状態）における受信信号の
ロスも増大することになり、受信用増幅器６０の雑音指
数を劣化させることになる。

【００１０】従って本発明の目的は、高いアイソレーシ
ョンを維持しつつ、かつ受信用増幅器の雑音指数を劣化
させることのない送受信回路、および該送受信回路を有
する半導体集積回路装置、通信用無線機を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の請求項１記載の送受信回路は、アンテナ
部と、 送信信号を増幅する送信用増幅器を有する送信
回路部と、受信信号を増幅する受信用増幅器を有する受
信回路部と、送信信号を送信回路部からアンテナ部に出
力する第１の接続状態と受信信号をアンテナ部から受信
回路部に出力する第２の接続状態との切り換えを行うア
ンテナ切り換えスイッチ部と、を有する送受信回路にお
いて、前記受信回路部の受信用増幅器の後段に、前記第
１の接続状態においてＯＦＦされるスイッチ素子が設け
られている。

【００１２】また、本発明の請求項２記載の送受信回路
は、アンテナ部と、送信信号を増幅する送信用増幅器を
有する送信回路部と、受信信号を増幅する受信用増幅器
とその後段に接続されるダウンコンバータ素子とを有す
る受信回路部と、送信信号を送信回路部からアンテナ部
に出力する第１の接続状態と受信信号をアンテナ部から
受信回路部に出力する第２の接続状態との切り換えを行
うアンテナ切り換えスイッチ部と、を有する送受信回路
において、前記受信回路部の受信用増幅器とダウンコン
バータ素子との間に、前記第１の接続状態においてＯＦ
Ｆされるスイッチ素子が設けられている。

【００１３】このように、受信用増幅器の後段に、より
特定的には受信用増幅器とその後段に接続されるダウン
コンバータ素子との間に、第１の接続状態においてＯＦ
Ｆされるスイッチ素子を挿入することにより、受信用増
幅器の前段に介在していた受信側スルーＦＥＴの段数を
減らしたりシャントＦＥＴを取り除いても、高いアイソ
レーションを実現することができる。また、本発明のス
イッチ素子は受信用増幅器の後段に挿入されているの
で、第２の接続状態において受信用増幅器に入力される
受信信号のロスが減り雑音指数の向上を図ることができ
る。なお、ダウンコンバータ素子としては通常、ミキサ
が使用される。

【００１４】また、本発明の請求項４記載の送受信回路
は、請求項１ないし請求項３に記載のスイッチ素子とし
て、アンテナ切り換えスイッチ部の切り換えと同一のタ
イミングに連動してＯＮ／ＯＦＦを行うものを用いる。

【００１５】このように両スイッチの切り換えを連動さ
せ、同一のタイミングでＯＮ／ＯＦＦさせることによ
り、両スイッチに印加する駆動電圧を共通化することが
可能となる。

【００１６】なお、上述の本発明の送受信回路を構成す
る送信用増幅器、受信用増幅器、ダウンコンバータ素
子、スイッチ素子、アンテナ切り換えスイッチ部等の各
素子を、たとえばＧａＡｓ半導体基板などの半導体基板
上に集積回路化することにより、送受信回路の小型化、
低消費電力化を図ることができる。

【００１７】また、上述の本発明の送受信回路を用いて
通信用無線機を構成することにより、高いアイソレーシ
ョンを有し、かつ受信用増幅器の雑音指数の良い通信用
無線機を得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の送受信回路の一実
施例について、図を参照して説明する。

【００１９】図１において、送受信回路１はアンテナ部
２、アンテナ切り換えスイッチ部３、送信回路部４、受
信回路部５とから構成されている。アンテナ部２はアン
テナ６を有してなる。アンテナ切り換えスイッチ部３は
受信側スルーＦＥＴ７、送信側スルーＦＥＴ８を有して
なる。送信回路部４は送信用増幅器９を有してなる。受
信回路部５は受信用増幅器１０、増幅器１０の後段に設
けられるダウンコンバータミキサ１１、および受信用増
幅器１０とダウンコンバータミキサ１１との間に設けら
れるスイッチ素子１２を有してなる。なお、送受信回路
１を構成するアンテナ切り換えスイッチ部３、送信回路
部４、受信回路部５は、いずれもＧａＡｓ半導体基板上
に集積回路化されて形成されている。

【００２０】以上のように構成された送受信回路１にお
いて、アンテナ切り換えスイッチ部３の各スルーＦＥＴ
７、８に印加する駆動電圧をコントロールすることによ
り、送信信号を送信回路部４からアンテナ部２に出力す
る第１の接続状態と、受信信号をアンテナ部２から受信
回路部５に出力する第２の接続状態との切り換えを行っ
ている。

【００２１】ところで、受信回路部５に関しては、アン
テナ切り換えスイッチ部３だけではなく、スイッチ素子
１２によっても、受信回路部５を流れる信号のＯＮ／Ｏ
ＦＦが制御されている。すなわち、アンテナ切り換えス
イッチ部３が前述の第１の接続状態にあるときには、ス
イッチ素子１２はＯＦＦされる。このように、第１の接
続状態時にスイッチ素子１２がＯＦＦされるので、送信
時に送信用増幅器９から受信回路部５側に漏れ出す送信
信号がミキサ１１以降の後段に流入することを防止で
き、高いアイソレーションを実現できる。また、スイッ
チ素子１２によってアイソレーションを高めた分だけ、
受信側増幅器１０の前段に介在していた受信側スルーＦ
ＥＴ７の段数を減らしたりシャントＦＥＴを削減したり
することができる。この結果、受信側増幅器１０の前段
に介在する素子の点数が減るので、受信信号のロスが減
り、受信側増幅器１０の雑音指数の向上を図ることがで
きる。

【００２２】なお、本実施例で使用するスイッチ素子１
２としては、アイソレーション特性の高いスイッチ素子
であれば各種の素子が使用可能であるが、半導体基板上
へ形成する素子の製造プロセスの共通化の観点からＦＥ
Ｔ、とりわけスルーＦＥＴを使用することが望ましい。
スルーＦＥＴを用いる場合、図１に示したような１段構
成としてもよいし、場合によっては図２に示す変形例の
ように、ＦＥＴを直列に複数個接続して多段構成として
も構わない。また図３に示す変形例のように、スルーＦ
ＥＴの代わりにシャントＦＥＴをスイッチ素子として使
用しても同様の効果が得られる。スルーＦＥＴと同様、
シャントＦＥＴを多段化しても構わない。また、スルー
ＦＥＴとシャントＦＥＴとを組み合わせてスイッチ素子
１２を構成しても構わない。さらにスイッチ素子１２
は、１入力１出力（ＳＰＳＴ）タイプのスイッチ素子だ
けでなく、複数入力複数出力（ｎＰｎＴ）タイプのスイ
ッチ素子を用いても構わない。

【００２３】なお、本発明の送受信回路は上述の形態に
限定されることなく、その趣旨の範囲内で種々に変形す
ることが可能である。例えば、必要に応じてアンテナ切
り換えスイッチ部３の送信側スルーＦＥＴ８の前段に送
信側シャントＦＥＴ１３を挿入しても良い。この場合、
送信側端子から信号切り換え用スイッチの出力端子まで
のアイソレーションを更に向上させることができる。ま
た、スイッチ素子１２のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを、
アンテナ切り換えスイッチ部のそれと同一のタイミング
に連動させるようにしても良い。このように動作させる
ことにより、両スイッチに印加する駆動電圧を共通化す
ることが可能になる。

【００２４】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明の送受
信回路は以下の優れた効果を有する。

【００２５】すなわち、受信用増幅器の後段に、より特
定的には受信用増幅器とダウンコンバータ素子との間に
スイッチ素子を挿入することで、アンテナ切り換えスイ
ッチ部の受信側スルーＦＥＴを多段にしたりシャントＦ
ＥＴを挿入しなくても、送信側端子から信号切り換え用
スイッチの出力端子までのアイソレーションを十分に向
上できる。これにより、受信用増幅器の前段に介在する
素子数を減らすことができるので、受信信号のロスを減
らすことができ受信用増幅器の雑音指数の劣化を抑制す
ることができる。

【００２６】また、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦのタイ
ミングを、アンテナ切り換えスイッチ部のそれと連動さ
せることにより、両スイッチに印加する駆動電圧を共通
化することが可能になる。

【００２７】さらに、従来使用していたシャントＦＥＴ
はグランドを必要とするため、グランド領域の確保、グ
ランドの形成位置、グランドに至る配線等の点から設計
上の制約を伴っていたが、本発明によりアイソレーショ
ンを向上させるために必ずしもシャントＦＥＴを用いる
必要がなくなるので、設計上の自由度を高められるとと
もに、必要とされる半導体基板のチップ面積を縮小する
ことができる。

【００２８】加えて、本発明の送受信回路を半導体基板
上に集積回路化することにより、送受信回路の小型化・
低消費電力化を図ることができる。また、本発明の送受
信回路を用いて通信用無線機を構成することにより、高
いアイソレーションを有し、かつ受信用増幅器の雑音指
数の良い通信用無線機を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の送受信回路を示す概略構成
図である。

【図２】 本発明の変形例の送受信回路の受信回路部を
示す部分概略構成図である。

【図３】 本発明の変形例の送受信回路の受信回路部を
示す部分概略構成図である。

【図４】 従来例の送受信回路を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１、５０ ・・・ 送受信回路 ２、５１ ・・・ アンテナ部 ３、５２ ・・・ アンテナ切り換えスイッチ部 ４、５３ ・・・ 送信回路部 ５、５４ ・・・ 受信回路部 ６、５５ ・・・ アンテナ ７、５６ ・・・ 受信側スルーＦＥＴ ８、５８ ・・・ 送信側スルーＦＥＴ ９、５９ ・・・ 送信用増幅器 １０、６０ ・・・ 受信用増幅器（ローノイズア
ンプ） １１、６１ ・・・ ダウンコンバータミキサ １２ ・・・ スイッチ素子 １３、５７ ・・・ シャントＦＥＴ ６２ ・・・ 送信側端子 ６３ ・・・ 受信側増幅器６０の出力端子 ６４ ・・・ 受信側シャントＦＥＴ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナ部と、 送信信号を増幅する送信用増幅器を有する送信回路部
   と、 受信信号を増幅する受信用増幅器を有する受信回路部
   と、 送信信号を送信回路部からアンテナ部に出力する第１の
   接続状態と、受信信号をアンテナ部から受信回路部に出
   力する第２の接続状態との切り換えを行うアンテナ切り
   換えスイッチ部と、を有する送受信回路において、 前記受信回路部の受信用増幅器の後段に、前記第１の接
   続状態においてＯＦＦされるスイッチ素子が設けられて
   いることを特徴とする送受信回路。
2. 【請求項２】 アンテナ部と、 送信信号を増幅する送信用増幅器を有する送信回路部
   と、 受信信号を増幅する受信用増幅器とその後段に接続され
   るダウンコンバータ素子とを有する受信回路部と、 送信信号を送信回路部からアンテナ部に出力する第１の
   接続状態と、受信信号をアンテナ部から受信回路部に出
   力する第２の接続状態との切り換えを行うアンテナ切り
   換えスイッチ部と、を有する送受信回路において、 前記受信回路部の受信用増幅器とダウンコンバータ素子
   との間に、前記第１の接続状態においてＯＦＦされるス
   イッチ素子が設けられていることを特徴とする送受信回
   路。
3. 【請求項３】 前記ダウンコンバータ素子が、ミキサで
   あることを特徴とする請求項２に記載の送受信回路。
4. 【請求項４】 前記スイッチ素子は、アンテナ切り換え
   スイッチ部の切り換えと同一のタイミングに連動してＯ
   Ｎ／ＯＦＦを行うものであることを特徴とする請求項１
   ないし請求項３に記載の送受信回路。
5. 【請求項５】 半導体基板と、 半導体基板上に形成され、送信信号を増幅する送信用増
   幅器と、 同じく半導体基板上に形成され、受信信号を増幅する受
   信用増幅器とその後段に接続されるダウンコンバータ素
   子と、 同じく半導体基板上に形成され、送信信号を送信用増幅
   器からアンテナ部に出力する第１の接続状態と、受信信
   号をアンテナ部から受信用増幅器に出力する第２の接続
   状態との切り換えを行うアンテナ切り換えスイッチと、 同じく半導体基板上に形成され、受信用増幅器とダウン
   コンバータ素子との間に設けられ、前記第１の接続状態
   においてＯＦＦされるスイッチ素子と、を有することを
   特徴とする半導体集積回路装置。
6. 【請求項６】 前記スイッチ素子は、アンテナ切り換え
   スイッチの切り換えと同一のタイミングに連動してＯＮ
   ／ＯＦＦを行うものであることを特徴とする請求項３に
   記載の半導体集積回路装置。
7. 【請求項７】 アンテナと、送信信号を増幅する送信用
   増幅器と、 受信信号を増幅する受信用増幅器とその後段に接続され
   るダウンコンバータ素子と、 送信信号を送信用増幅器からアンテナに出力する第１の
   接続状態と、受信信号をアンテナから受信用増幅器に出
   力する第２の接続状態との切り換えを行うアンテナ切り
   換えスイッチと、 受信用増幅器とダウンコンバータ素子との間に設けら
   れ、前記第１の接続状態においてＯＦＦされるスイッチ
   素子と、を有することを特徴とする通信用無線機。
8. 【請求項８】 前記スイッチ素子は、アンテナ切り換え
   スイッチの切り換えと同一のタイミングに連動してＯＮ
   ／ＯＦＦを行うものであることを特徴とする請求項５に
   記載の通信用無線機。