JPH11340704A - 高周波スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイアス回路への高周波信号の漏洩を低減
し、広帯域にわたり低損失化を図り、かつ小型な高周波
スイッチを得る。 【解決手段】 バイアス回路を、島状導体７０１を設け
た誘電体基板７と、島状導体間を接続する金ワイヤ８と
で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は高周波回路におい
て入力信号を複数の出力端子に振り分ける高周波スイッ
チに関し、特に広帯域にわたり低損失で小型な高周波ス
イッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は例えば、ＭＩＣＲＯＷＡＶＥＳ＆
ＲＦ、ＣＩＲＣＬＥ NO.240、１９９７年３月発行に掲
載された従来の高周波スイッチの構造を示し、単極双投
(ＳＰＤＴ)スイッチが示されている。

【０００３】図８において、１は高周波スイッチの回路
構成部品を収納するための筐体、２は高周波信号が入力
する入力端子、３ａ、３ｂは高周波信号が出力する出力
端子、４は入力高周波信号を伝搬するマイクロストリッ
プ線路を設けた第１の誘電体基板、５ａ、５ｂは出力高
周波信号を伝搬するマイクロストリップ線路を設けた第
２の誘電体基板、６はスイッチング用半導体を構成要素
として持つスイッチング用ＩＣであり、高周波信号を複
数の高周波信号出力端子に切り替えるためのスイッチン
グ用半導体を少なくとも含む回路の一例である。

【０００４】１０はスイッチング用ＩＣ６にバイアスを
印加するためのバイアス回路であり、高周波信号の漏洩
を防ぐためスパイラルインダクタにより構成されてい
る。この際、第１の誘電体基板４は片側を入力端子２に
電気的に接続し、他端をスイッチング用ＩＣ６に接続す
る。また第２の誘電体基板５ａ、５ｂは、片側を出力端
子３ａ、３ｂに電気的に接続し、他端をスイッチング用
ＩＣ６に接続する。またバイアス回路１０は金ワイヤ８
を介してそれぞれ第１の誘電体基板４あるいは第２の誘
電体基板５ａ、５ｂに接続される。

【０００５】以下動作について説明する。入力端子２に
入力された高周波信号は第１の誘電体基板４を伝搬し、
スイッチング用ＩＣ６に入力され、スイッチング用ＩＣ
６の出力端子が切り替えられることにより、第２の誘電
体基板５ａまたは５ｂを伝搬して出力端子３ａ又は３ｂ
に出力される。この時、スイッチング用ＩＣ６の切り替
え動作を制御するために、スパイラルインダクタで構成
されるバイアス回路１０により、スイッチング用ＩＣ６
にバイアスを印加する。この時、スパイラルインダクタ
により、高周波信号のバイアス回路１０への漏洩を低減
できる。さらに、スパイラルインダクタはパターン化さ
れているために、使用条件の変化に対し強い。

【０００６】ここで、スイッチング用ＩＣ６に電圧を印
加した時の切り替え動作の制御について説明する。スイ
ッチング用ＩＣ６には種々の回路構成があるが、例えば
図９に示す回路構成で、スイッチング用ＩＣ６を構成す
る半導体にダイオードを用いた場合を例にとると、１１
は高周波信号の入力ポート、１２ａ、１２ｂは高周波信
号の出力ポート、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄはス
イッチング用ＩＣ６を構成するダイオード、１４ａ、１
４ｂ、１４ｃはバイアス回路、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ
はバイアスを印加するためのバイアス端子である。

【０００７】バイアス端子１５ａを接地し、１５ｂに負
電圧、１５ｃに正電圧を印加することにより、ダイオー
ド１３ａ、１３ｄには正方向電圧がかかり、ダイオード
１３ｂ、１３ｃには逆方向電圧がかかる。このときダイ
オード１３ａ、１３ｄは導通状態となる。したがって、
入力ポート１１から入力した高周波信号は出力ポート１
２ｂには出力されず、出力ポート１２ａに出力される。
このときダイオード１３ｃは近似的に開放であるので非
導通状態となるためにアイソレーションを高める効果を
もたらす。

【０００８】バイアス端子１５ａを接地し、バイアス端
子１５ｂに正電圧、バイアス端子１５ｃに負電圧を印加
した場合には、入力ポート１０から入力した高周波信号
は出力ポート１２ｂに出力される。このときもダイオー
ドの状態により出力ポート１２ａに出力される場合と同
様の効果が得られる。

【０００９】

【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、スイッチング用ＩＣにバイアスを印
加するバイアス回路を構成するスパイラルインダクタ
が、薄膜パターンで形成されているために、損失が大き
くなるという問題点があった。電波の漏洩を防ぐために
大きなインダクタンスを実現しようとすると特に問題と
なっていた。またこの場合には、ターン数を多くする必
要があるためにバイアス回路が大型化するという問題点
もあった。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、バイアス回路における損失低減に
よって、広帯域にわたり低損失かつ小型な高周波スイッ
チを得るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる高周波
スイッチにおいては、スイッチング用ＩＣの切り替え動
作を制御するためのバイアスを印加するバイアス回路
を、表面に島状導体を設けた誘電体基板と島状導体間を
接続する金ワイヤとで構成するものである。

【００１２】また、上記バイアス回路の島状導体を設け
る誘電体基板に、高周波信号が伝搬するマイクロストリ
ップ入力線路あるいは出力線路を設けた誘電体基板の誘
電率よりも低い誘電率の材料を用いるものである。

【００１３】また、上記バイアス回路の島状導体を設け
る誘電体基板を、高周波信号が伝搬するマイクロストリ
ップ入力線路あるいは出力線路を設けた誘電体基板の厚
みよりも厚くするものである。

【００１４】また、上記バイアス回路の誘電体基板上の
島状導体を、島状導体の長さよりも、隣り合う２つの島
状導体の間隔を長くするものである。

【００１５】また、上記バイアス回路の誘電体基板上の
島状導体を、千鳥状に配置するものである。

【００１６】また、上記バイアス回路の島状導体を設け
た誘電体基板の一部を、高周波信号が伝搬するマイクロ
ストリップ入力線路あるいは出力線路を設けた誘電体基
板と共有するものである。

【００１７】また、バイアス回路を、高周波信号が伝搬
するマイクロストリップ入力線路あるいは出力線路を設
けた誘電体基板上に島状導体を形成し、かつ高周波信号
が伝搬するマイクロストリップ線路に、島状導体が沿う
ように配置して形成したものである。

【００１８】また、上記バイアス回路の島状導体を設け
た誘電体基板を、高周波信号が伝搬するマイクロストリ
ップ入力線路あるいは出力線路を設けた誘電体基板上に
配置するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１による高周波スイッチを示す構成図で、１
は高周波スイッチの回路構成部品を収納するための筺
体、２は高周波信号が入力する入力端子、３ａ、３ｂは
高周波信号が出力する出力端子、４は入力高周波信号を
伝搬するマイクロストリップ入力線路を設けた第１の誘
電体基板、５ａ、５ｂは出力高周波信号を伝搬するマイ
クロストリップ出力線路を設けた第２の誘電体基板、６
はスイッチング用半導体を構成要素として持つスイッチ
ング用ＩＣ、７は島状導体７０１を設けた第３の誘電体
基板、８は島状導体間等を接続する金ワイヤ、９は島状
導体７０１を設けた第３の誘電体基板７と島状導体間を
接続する金ワイヤ８とで構成された、この発明に関わる
バイアス回路である。

【００２０】この際、第１の誘電体基板４は片側を入力
端子２に電気的に接続され、他端はスイッチング用ＩＣ
６に接続される。また第２の誘電体基板５ａ、５ｂは、
片側を出力端子３ａ、３ｂに電気的に接続され、他端は
スイッチング用ＩＣ６にそれぞれ接続される。なお、こ
こで示したスイッチング用半導体を構成要素として持つ
スイッチング用ＩＣ６は、高周波信号を複数の高周波信
号出力端子に切り替えるためのスイッチング用半導体を
含む回路の一例である。また、ここではバイアス回路９
を構成する誘電体基板７上に設けた島状導体７０１の数
を３個としたが、島状導体の数は１つ以上あればよい。

【００２１】以下動作について説明する。入力端子２に
入力された高周波信号は第１の誘電体基板４を伝搬して
スイッチング用ＩＣ６に入力し、スイッチング用ＩＣ６
の出力端子が切り替えられることにより第２の誘電体基
板５ａ又は５ｂを伝搬して出力端子３ａ又は３ｂに出力
される。この時、スイッチング用ＩＣ６は、図９に示し
た従来例と同様にして、バイアス回路９を介して印加さ
れる、バイアスによって切り替え動作が制御される。

【００２２】このように構成された高周波スイッチにお
いては、バイアス回路９を構成する、金ワイヤ８の有す
るインダクタンス成分により、高周波信号のバイアス回
路への漏出を、広帯域にわたり低減できる。この時、金
ワイヤ８を島状導体を介して接続することにより外部振
動に対し強くすることがでる。さらに、島状導体の容量
成分の一部を、バイアス回路９の伝送路成分として用い
ることができるため、ワイヤ長の全長を短くできるので
バイアス回路を小型化することができる。

【００２３】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による高周波スイッチのバイアス回路部分周辺の側
面図であり、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は
同一符号で示す。この実施の形態では、実施の形態１に
おけるバイアス回路９を構成する島状導体７０１ａ、７
０１ｂ、７０１ｃを設けた第３の誘電体基板７に、第１
の誘電体基板４および第２の誘電体基板５ａ、５ｂの誘
電率よりも低い誘電率の材料を用いる。これによりバイ
アス回路９を構成する金ワイヤ８と筺体１の地導体間に
生じる寄生容量成分を小さくでき、高周波信号のバイア
ス回路９への漏洩を低減できる。

【００２４】あるいは、図２に示すように、第３の誘電
体基板７を、第１の誘電体基板４および第２の誘電体基
板５ａ、５ｂの厚みよりも厚くすることにより、バイア
ス回路９を構成する金ワイヤ８と筺体１の地導体間に生
じる寄生容量成分を小さくでき、高周波信号のバイアス
回路９への漏洩を低減できる。

【００２５】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による高周波スイッチのバイアス回路部分周辺の上
面図であり、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は
同一符号で示す。この実施の形態では図３に示すよう
に、第３の誘電体基板７上に設けた島状導体７０１ａ、
７０１ｂ、７０１ｃの長さをＬ１、島状導体間の間隔を
Ｌ２としたとき両者の関係を、Ｌ１＜Ｌ２とする。隣り
合う２つの島状間隔が狭いと、例えばエンドエフェクト
効果などによって島状導体間に結合が生じ、バイアス回
路９のインダクタンス成分が減少して、高周波信号の漏
洩が大きくなるが、Ｌ１＜Ｌ２とすることにより、島状
導体間の結合を低減できる。

【００２６】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４による高周波スイッチのバイアス回路部分周辺の上
面図であり、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は
同一符号で示す。この実施の形態では図４に示すよう
に、実施の形態１におけるバイアス回路９を構成する第
３の誘電体基板７上に設けた島状導体７０１ａ、７０１
ｂ、７０１ｃを千鳥状に配置することにより、配置の自
由度が増して小型化を図ることが容易となる。すなわち
島状導体間の距離がとり易くなる。

【００２７】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５による高周波スイッチのバイアス回路部分周辺の上
面図であり、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は
同一符号で示す。実施の形態１においては、バイアス回
路９を構成する島状導体７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ
を設けた第３の誘電体基板７と、第１及び第２の誘電体
基板４、５ａ、５ｂとを接続する金ワイヤ８の長さが、
各誘電体基板４、５ａ、５ｂ、７の組立時における取り
付け位置の影響を受けやすく、バイアス回路９の特性に
バラツキが生じる。

【００２８】そこでこの実施の形態では図５に示すよう
に、実施の形態１におけるバイアス回路を構成する島状
導体を設けた第３の誘電体基板７の一部を、第１あるい
は第２の誘電体基板４、５ａ、５ｂと共有することによ
り、組立時における各誘電体基板４、５ａ、５ｂ、７の
取り付け位置の影響を低減できる。

【００２９】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６による高周波スイッチのバイアス回路部分周辺の上
面図であり、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は
同一符号で示す。この実施の形態では図６に示すよう
に、島状導体７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃを設けた第
３の誘電体基板７と、第１あるいは第２の誘電体基板
４、５ａ、５ｂを同一基板とし、第１あるいは第２の誘
電体基板４、５ａ、５ｂ上に島状導体７０１ａ、７０１
ｂ、７０１ｃを一列形状にして、かつマイクロストリッ
プ(入力、出力)線路に沿うようにして配置することによ
り、組立時における取り付け位置の影響を低減できると
ともに、バイアス回路９の小型化を図ることができる。

【００３０】実施の形態７．図７はこの発明の実施の形
態７による高周波スイッチのバイアス回路部分周辺の上
面図であり、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は
同一符号で示す。この実施の形態では図７に示すよう
に、島状導体７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃを設けた誘
電体基板７を第１あるいは第２の誘電体基板４、５ａ、
５ｂ上に配置することにより、島状導体７０１ａ、７０
１ｂ、７０１ｃ間を接続する金ワイヤ８と地導体間に生
じる寄生容量成分を小さくでき、かつ小型化を図ること
ができる。

【００３１】なお、この発明は上記個々の実施の形態に
限定されるものではなく、各実施の形態の可能な組み合
わせも含む。

【００３２】

【発明の効果】上記のようなこの発明の高周波スイッチ
では、スイッチング用ＩＣの切り替え制御するためのバ
イアスを印加するバイアス回路を、島状導体を設けた誘
電体基板と島状導体間を接続する金ワイヤで構成するこ
とにより、金ワイヤのインダクタンス成分により、バイ
アス回路への高周波信号の漏洩を低減でき、広帯域にわ
たり低損失化を図ることができる。また、金ワイヤを誘
電体基板上に配置した島状導体を介して接続することに
より、外部振動に対して強くなる。さらに、島状導体の
容量成分の一部を、バイアス回路の伝送成分として用い
ることができるため、ワイヤ長の全長を短くできるの
で、バイアス回路を小型化することができる。また、ス
パイラルインダクタで構成された従来のバイアス回路
は、パターン化しているため使用条件の変化に強いが、
これと同じ機能を金ワイヤと島状導体を有する誘電体基
板で構成したバイアス回路とすることができる。

【００３３】また、バイアス回路の島状導体を設けた第
３の誘電体基板に、スイッチング用ＩＣに接続された入
力側あるいは出力側の第１及び第２の誘電体基板の誘電
率よりも低い誘電率の材料を用いることにより、島状導
体間を接続する金ワイヤと地導体間に生じる寄生容量成
分を小さくでき、さらにバイアス回路への高周波信号の
損失を低減でき、したがってさらに低損失化を図ること
ができる。

【００３４】また、バイアス回路の島状導体を設けた第
３の誘電体基板の厚みを、上記第１及び第２の誘電体基
板の厚みよりも厚くすることにより、島状導体間を接続
する金ワイヤと地導体間に生じる寄生容量成分を小さく
でき、さらにバイアス回路への高周波信号の損失を低減
でき、したがってさらに低損失化を図ることができる。

【００３５】また、バイアス回路の第３の誘電体基板上
に設けた島状導体の長さよりも、隣り合う２つの島状導
体間の間隔を長くすることにより、島状導体間の結合を
低減でき、バイアス回路のインダクタンス成分の減少を
抑制できる。これにより、高周波信号のバイアス回路へ
の漏洩を低減でき、したがって低損失化を図ることがで
きる。

【００３６】また、バイアス回路の第３の誘電体基板上
に設けた島状導体を千鳥状に配置することにより、島状
導体の配置の自由度が増して、小型化を図ることが容易
となる。

【００３７】また、バイアス回路の島状導体を設けた第
３の誘電体基板の一部を、上記第１あるいは第２の誘電
体基板と共有することにより、組立時における各誘電体
基板の取り付け位置の影響を低減できる。

【００３８】さらに、バイアス回路を、上記第１あるい
は第２の誘電体基板上に島状導体を一列形状にして、か
つ第１あるいは第２の誘電体基板に設けたマイクロスト
リップ線路に沿うようにして配置して形成することによ
り、組立時における各誘電体基板の取り付け位置の影響
を低減できる。

【００３９】また、バイアス回路の島状導体を有する第
３の誘電体基板を、上記第１あるいは第２の誘電体基板
の上に配置することにより、島状導体間を接続する金ワ
イヤと地導体間に生じる寄生容量成分を小さくできるた
め、バイアス回路への高周波信号の損失を低減し低損失
化を図ることができ、かつ小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による高周波スイッ
チの構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による高周波スイッ
チのバイアス回路部分周辺の側面図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による高周波スイッ
チのバイアス回路部分周辺の上面図である。

【図４】 この発明の実施の形態４による高周波スイッ
チのバイアス回路部分周辺の上面図である。

【図５】 この発明の実施の形態５による高周波スイッ
チのバイアス回路部分周辺の上面図である。

【図６】 この発明の実施の形態６による高周波スイッ
チのバイアス回路部分側面の上面図である。

【図７】 この発明の実施の形態７による高周波スイッ
チのバイアス回路部分周辺の上面図である。

【図８】 従来の高周波スイッチの構成図である。

【図９】 高周波スイッチにおけるスイッチング用ＩＣ
部の構成の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 筐体、２ 入力端子、３ａ、３ｂ 出力端子、４
第１の誘電体基板、５ａ、５ｂ 第２の誘電体基板、６
スイッチング用ＩＣ、７ 第３の誘電体基板，７０１
ａ，７０１ｂ，７０１ｃ 島状導体、８ 金ワイヤ、９
バイアス回路、１１ 入力ポート、１２ａ、１２ｂ
出力ポート、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ ダイオ
ード、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ バイアス回路、１５
ａ、１５ｂ、１５ｃ バイアス端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊山 義忠 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 宮武 督 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 重松 智徳 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力端子から高周波信号を入力し伝搬す
   るマイクロストリップ入力線路を設けた第１の誘電体基
   板と、 当該高周波信号を複数高周波信号出力端子に切り替える
   スイッチング用半導体を含む回路と、 当該複数高周波信号出力のうちの一部を伝搬し当該出力
   端子に出力するマイクロストリップ出力線路を設けた複
   数の第２の誘電体基板と、 上記第１及び第２の誘電体基板の誘電体基板を介して上
   記スイッチング用半導体にバイアスを印加するためのバ
   イアス回路と、 を備え、上記バイアス回路を島状導体を設けた第３の誘
   電体基板と上記島状導体間を接続する金ワイヤを用いて
   構成することを特徴とする高周波スイッチ。
2. 【請求項２】 上記バイアス回路の第３の誘電体基板
   に、第１および第２の誘電体基板の誘電率よりも低い誘
   電率の材料を用いたことを特徴とする請求項１に記載の
   高周波スイッチ。
3. 【請求項３】 上記バイアス回路の第３の誘電体基板
   を、第１および第２の誘電体基板の厚みよりも厚くする
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波スイ
   ッチ。
4. 【請求項４】 上記バイアス回路の第３の誘電体基板に
   設けた島状導体の長さよりも、隣り合う２つの島状導体
   の間隔を長くしたことを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載の高周波スイッチ。
5. 【請求項５】 上記バイアス回路の第３の誘電体基板に
   設けた島状導体を千鳥状に配置したことを特徴とする請
   求項１ないし５のいずれかに記載の高周波スイッチ。
6. 【請求項６】 上記バイアス回路の第３の誘電体基板の
   一部を、第１あるいは第２の誘電体基板と共有すること
   を特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載の
   高周波スイッチ。
7. 【請求項７】 入力端子から高周波信号を入力し伝搬す
   るマイクロストリップ入力線路を設けた第１の誘電体基
   板と、 当該高周波信号を複数高周波信号出力端子に切り替える
   スイッチング用半導体を含む回路と、 当該複数高周波信号出力のうちの一部を伝搬し当該出力
   端子に出力するマイクロストリップ出力線路を設けた複
   数の第２の誘電体基板と、 上記第１及び第２の誘電体基板の誘電体基板を介して上
   記スイッチング用半導体にバイアスを印加するためのバ
   イアス回路と、 を備え、上記バイアス回路が、上記第１又は第２の誘電
   体基板上に島状導体を一列形状にして、かつ第１又は第
   ２の誘電体基板に設けたマイクロストリップ線路に島状
   導体が沿うように配置されてなることを特徴とする高周
   波スイッチ。
8. 【請求項８】 上記バイアス回路の第３の誘電体基板
   を、上記第１又は第２の誘電体基板上に配置したことを
   特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高周波
   スイッチ。