JPWO2004073193A1

JPWO2004073193A1 - スイッチ回路及び複合高周波部品

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Publication number: JPWO2004073193A1
Application number: JP2005505004A
Authority: JP
Inventors: 釼持　茂; 茂釼持; 渡辺　光弘; 光弘渡辺; 但井　裕之; 裕之但井
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: CN1751449A; EP1596505A1; US7221922B2; US20060211382A1; JP3761000B2; WO2004073193A1; EP1596505A4

Abstract

２つの通信システムの受信回路又は送信回路とアンテナ側回路との接続を切り換えるスイッチ回路において、２つのスイッチング素子を有する第一のスイッチ部及び第二のスイッチ部で構成され、第一のスイッチ部には、アンテナ側回路に接続するポートと第二のスイッチ部とを接続するポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、第二のスイッチ部には、第一のスイッチ部と接続されるポートと第一の通信システムの受信回路に接続するポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置され、第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスが、第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスより低いことを特徴とするスイッチ回路。

Description

発明の分野
本発明は複数の異なる通信システムが利用可能なマルチバンド携帯電話用スイッチ回路、及びこれを用いた複合高周波部品に関する。

近年、携帯電話等のモバイル機器の普及は目覚しく、これに伴う機能及びサービスの向上が盛んに行われている。携帯無線通信システムには、欧州で盛んなＥＧＳＭ（ＥｘｔｅｎｄｅｄＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式及びＧＳＭ１８００（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ１８００）方式、米国で盛んなＧＳＭ１９００（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ１９００）方式、日本で採用されているＰＤＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ）方式等があり、利用者の利便性向上、通信設備の有効な活用といった観点から、複数の通信システムを利用できるデュアルバンドあるいはトリプルバンドといったマルチバンド携帯電話の開発が進んでいる。
マルチバンド携帯電話は、１台で複数の通信システムが利用可能な携帯電話である。このような携帯電話に用いられる高周波部品として、複数の異なる通信システムの送信回路と受信回路を切り換える高周波スイッチモジュールがＷＯ００／５５９８３に開示されている。この高周波スイッチモジュールは、互いに通過帯域（Ｐａｓｓｂａｎｄ）が異なる第一及び第二のフィルタ回路と、第一のフィルタ回路に接続されて通信システムＡの送信回路と受信回路を切り換えるスイッチ回路と、第二のフィルタ回路に接続されて通信システムＢ及びＣの送信回路と通信システムＢの受信回路と通信システムＣの受信回路とを切り換えるスイッチ回路とを具備する。
前記第一及び第二のフィルタ回路は、通信システムＡの送受信信号と通信システムＢ及びＣの送受信信号とを分波する回路として機能する。前記スイッチ回路はダイオードと伝送線路を主要素子とするダイオードスイッチであり、ダイオードにコントロール回路から電圧をかけてオン状態／オフ状態に制御することにより、複数の通信システムＡ，Ｂ，Ｃのいずれか一つを選択して、アンテナと通信システムＡ，Ｂ，Ｃの送信回路及び受信回路を切り換える。
通信システムＡ，Ｂ，Ｃは、例えば、ＧＳＭ、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳである。ＧＳＭは前記ＥＧＳＭ、ＤＣＳ１８００は前記ＧＳＭ１８００、ＰＣＳは前記ＧＳＭ１９００にそれぞれ対応する。表１は各通信システムの送信周波数と受信周波数を示す。

表１に示すように、ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送信周波数は、ＥＧＳＭの送信周波数と比べ近接している。このため、高周波回路において、ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送信信号の経路を共通化できる。ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送受信信号を切り換える場合には、ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送信信号の共通ポート、ＧＳＭ１８００の受信ポート及びＧＳＭ１９００の受信ポートを備えた１入力対３出力のスイッチ回路を用いればよい。
１入力対３出力のスイッチ回路として、ＷＯ００／５５９８３にはダイオードと伝送線路を主要素子とするダイオードスイッチ回路（図１３）が開示されている。このダイオードスイッチ回路は、λ／４スイッチ回路をカスケード接続した構成であり、コントロール端子ＶＣ２，ＶＣ３に与えられる電圧を、表２に示すように制御することにより、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００送信モード、ＧＳＭ１８００受信モード、及びＧＳＭ１９００受信モードを選択する。

ＧＳＭ１８００の受信時には、コントロール端子ＶＣ２及びＶＣ３に０の電圧を印加することにより、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２、ＤＤ１及びＤＤ２をＯＦＦ状態に制御する。ダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態になることにより、接続点ＩＰ２とＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００送信回路との間のインピーダンスが大きくなる。またダイオードＤＰ１がＯＦＦ状態になることにより、接続点ＩＰ３とＧＳＭ１９００受信回路との間のインピーダンスが大きくなる。このため２つの伝送線路ｌｄ３とｌｐ２を介して接続点ＩＰ２とＧＳＭ１８００受信回路が接続される。
通常、伝送線路ｌｄ３は共振周波数がＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の送信信号の周波数範囲（１７１０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ）内となるような線路長に設定され、また伝送線路ｌｐ２は共振周波数がＧＳＭ１９００の受信信号の周波数範囲（１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ）内となるような線路長に設定され、それぞれの特性インピーダンスは５０Ωに設計されている。
しかしながら、鋭意研究の結果、前記スイッチ回路を多層基板内にストリップライン等で形成する場合、多層基板を小型化、特に薄肉化すると、伝送線路ｌｄ３及びｌｐ２の特性インピーダンスを５０Ωとしても、寄生容量等によりＧＳＭ１８００の受信信号出力ポートＲＸ１、ＧＳＭ１９００の受信信号出力ポートＲＸ２のインピーダンスが７０〜８０Ω程度と５０Ωより大きくなり、その結果出力ポートＲＸ１、ＲＸ２から出力される受信信号の損失が大きくなることが分かった。この問題は、ＷＯ００／５５９８３では認識されておらず、何の解決手段も教示されていない。
発明の目的
従って、本発明の目的は、２つの通信システムの受信回路又は送信回路とアンテナ側回路との接続を切り換えるために、２つの１入力対２出力のスイッチ回路をカスケード接続した１入力対３出力のスイッチ回路を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、かかるスイッチ回路を多層基板に形成した低伝送損失の小型複合高周波部品を提供することである。

本発明のスイッチ回路は、２つの通信システムの受信回路又は送信回路とアンテナ側回路との接続を切り換えるもので、
スイッチング素子を有する２つのスイッチ部で構成され、
第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路に接続する第一のポートと、第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、
前記第二のスイッチ部は、前記第三のポートに接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第五のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第六のポートとを備え、
前記第一のポートと前記第二のポートとの間に第一のスイッチング素子が配置され、
前記第一のポートと前記第三のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、
前記第三のポートとグランドとの間に第二のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第三のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置され、
前記第五のポートとグランドとの間に第四のスイッチング素子が配置され、
前記第三のポートと前記第四のポートはキャパシタンス素子を介して接続され、
前記第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスが、前記第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスより低いことを特徴とする。
上記構成により、第二のスイッチ部の第五のポートと第六のポートのインピーダンスを調整することができ、各ポートと接続する受信回路との整合を得ることにより、受信信号の伝送損失を低減することができる。
第一のインダクタンス素子を、セラミックスシートを積層してなる多層基板内にストリップライン等の伝送線路で形成する場合、伝送線路とグランドとの間隔及び伝送線路の幅により特性インピーダンスを調整するのが好ましい。第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路を５０Ωより低い特性インピーダンスとするには、伝送線路幅を大きくするのが好ましい。伝送線路幅を大きくすると、伝送線路の特性インピーダンスが下がって伝送線路の抵抗が低減し、更に伝送損失が小さくなる。
本発明のスイッチ回路において、スイッチング素子は半導体素子で構成されており、例えば電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＰＩＮダイオード等である。電界効果型トランジスタは、ゲートからの制御電圧により、ソース及びドレイン間のインピーダンスを増減して、高周波信号を導通又は遮断する。ＰＩＮダイオードは、制御電圧によりアノード及びカソード間のインピーダンスを増減して、高周波信号を導通又は遮断する。いずれもインピーダンスを変えることによりスイッチング動作を行う。
インダクタンス素子は、例えばストリップライン電極やマイクロストリップライン電極等の伝送線路、コイル、チップインダクタ等である。キャパシタンス素子は、例えばコンデンサ電極で構成される積層コンデンサである。これらの素子は必要に応じて適宜選択される。
本発明のスイッチ回路では、第一のインダクタンス素子及び第二のインダクタンス素子を伝送線路で構成するとともに、第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路の線路長を、第一の通信システムの送信信号波長（λ）の１／６〜１／１２とし、更に第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の線路長より短くするのが好ましい。このような構成により、伝送線路の抵抗を低減でき、伝送損失を小さくできる。
本発明のスイッチ回路においては、第一のスイッチ部と第二のスイッチ部との間で、第三のポートと第四のポートを接続するキャパシタンス素子の容量を１０ｐＦ以下とするのが好ましい。このようにキャパシタンス素子の容量を設定することでも、第二のスイッチ部の第五のポート及び第六のポートのインピーダンスを調整することができる。第一のインダクタンス素子の特性インピーダンスの調整と組み合わせると、第五のポート及び第六のポートにおけるインピーダンスの調整幅をさらに大きくすることができる。
キャパシタンス素子により、第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路と、第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路とのインピーダンス整合を行うこともでき、もって第一のスイッチ部と第二のスイッチ部とを整合よく接続することができる。キャパシタンス素子の好ましい容量値は２〜７ｐＦである。
本発明の複合高周波部品は、前記スイッチ回路を構成するスイッチング素子、キャパシタンス素子及びインダクタンス素子を、複数のセラミックスシートを積層してなる多層基板に搭載又は内蔵し、前記多層基板に形成されたビアホールや接続線路等の接続手段により接続してなることを特徴とする。
本発明の複合高周波部品においては、前記スイッチ回路の第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の少なくとも一部において、第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路より線路幅を広くし、もって特性インピーダンスを第二のインダクタンス素子より低くするのが好ましい。また第一のインダクタンス子及び第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の少なくとも一部を、多層基板に形成されたグランド電極に挟まれた領域に形成するのが好ましい。

図１は本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する高周波回路を示すブロック図であり、
図２は本発明の一実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図であり、
図３は本発明の他の実施例によるスイッチ回路に用いるスイッチ部の等価回路を示す図であり、
図４は本発明の他の実施例によるスイッチ回路に用いるスイッチ部の等価回路を示す図であり、
図５は本発明の一実施例によるスイッチ回路のＧＳＭ１８００受信時の伝送特性を示すグラフであり、
図６は本発明の他の実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図であり、
図７は本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する高周波回路の他の例を示すブロック図であり、
図８は本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する高周波回路の他の例を示すブロック図であり、
図９は本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する複合高周波部品の平面図であり、
図１０は図９の複合高周波部品に用いる多層基板を示す斜視図であり、
図１１は図９の複合高周波部品に用いる多層基板を構成するシートを示す分解平面図であり、
図１２は図９の複合高周波部品の等価回路を示す図であり、
図１３は従来のスイッチ回路の等価回路を示す図である。

［１］回路構成
図１は本発明の一実施例によるスイッチ回路１０を含む高周波回路部を示し、図２は前記スイッチ回路１０の等価回路を示す。以下説明の簡略化のため、複数の通信システムのうち、第一の通信システムｆ１をＧＳＭ１８００（送信周波数１７１０〜１７８５ＭＨｚ、受信周波数１８０５〜１８８０ＭＨｚ）とし、第二の通信システムｆ２をＧＳＭ１９００（送信周波数１８５０〜１９１０ＭＨｚ、受信周波数１９３０〜１９９０ＭＨｚ）とするが、勿論本発明はこれに限定されない。
このスイッチ回路１０は、スイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有するとともに、第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５とにより構成されている。第一のスイッチ部１００は、アンテナ側回路に接続する第一のポート１００ａと、ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の送信回路に接続する第二のポート１００ｂと、第二のスイッチ部１０５と接続する第三のポート１００ｃとを備えている。また第二のスイッチ部１０５は、第一のスイッチ部１００とキャパシタンス素子ＣＰを介して接続する第四のポート１０５ａと、ＧＳＭ１８００の受信回路に接続する第五のポート１０５ｂと、ＧＳＭ１９００の受信回路に接続する第六のポート１０５ｃとを備えている。
第二のスイッチ部１０５は、第四のポート１０５ａと第五のポート１０５ｂとの間に設けられた第二のインダクタンス素子としての伝送線路ｌｐ２と、第五のポート１０５ｂとグランドとの間に設けられた第四のスイッチング素子としてのダイオードＤＰ２と、第四のダイオードＤＰ２とグランドとの間に配置されたコンデンサＣＰ１と、第四のポート１０５ａと前記第六のポート１０５ｃとの間に配置された第三のスイッチング素子としてのダイオードＤＰ１と、第六のポート１０５ｃとグランドとの間に設けられた伝送線路ｌｐ１又はインダクタとを具備する。ダイオードＤＰ２とコンデンサＣＰ１との間に、インダクタＬＰ及び抵抗ＲＰ１を介してコントロール回路ＶＣ３が接続されている。伝送線路ｌｐ２は外部回路の特性インピーダンスにあわせて５０Ωに設定されている。
第二のスイッチ部１０５の前段には、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２と第二のスイッチ部１０５とを切り換えるための第一のスイッチ部１００が配置されている。第一のスイッチ部１００は、２つのダイオードＤＤ１、ＤＤ２及び伝送線路ｌｄ２、ｌｄ３（又は伝送線路ｌｄ２に換えてインダクタ）を主要素子とする。
第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間に第一のスイッチング素子としてダイオードＤＤ１が配置され、ダイオードＤＤ１のアノードは第一のポート１００ａに接続し、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ｌｄ２が配置されている。第一のポート１００ａと第三のポート１００ｃとの間に第一のインダクタンス素子として伝送線路ｌｄ３が接続され、第三のポート１００ｃ側にコンデンサｃｄ４を介してグランドに接続する第二のスイッチング素子のダイオードＤＤ２が配置されている。またダイオードＤＤ２とコンデンサｃｄ４との間に、インダクタＬＤ及び抵抗ＲＤを介してコントロール回路ＶＣ２が接続している。
伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスは、伝送線路ｌｐ２の特性インピーダンスより低く、３５〜４５Ωに設定されている。第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５は、キャパシタンス素子ＣＰにより整合を取りながら接続されている。第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路は、ＧＳＭ１８００の送信信号波長（λ）の１／６〜１／１２の線路長を有し、第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路より短い。
スイッチ回路を動作させるためのコントロール回路ＶＣ２、ＶＣ３の制御ロジックは、表２に示すものと同じである。コントロール回路から電圧をかけてスイッチング素子をオン状態／オフ状態に制御することにより、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００送信モード、ＧＳＭ１８００受信モード、又はＧＳＭ１９００受信モードを選択することができる。スイッチ回路の動作を以下詳細に説明する。
（Ａ）ＧＳＭ１８００受信モード
ＧＳＭ１８００の受信回路ＲＸ１とアンテナ側回路ＡＮＴを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２及びＶＣ３からの電圧は０であり、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２、ＤＤ１、ＤＤ２はＯＦＦ状態になる。ダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態になることにより、第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間のインピーダンスが大きくなる。またダイオードＤＰ１がＯＦＦ状態になることにより、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃとの間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナから入射したＧＳＭ１８００の受信信号は、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ１９００の受信回路ＲＸ２に漏洩することなく、伝送線路ｌｄ３、ｌｐ２を介してＧＳＭ１８００の受信回路ＲＸ１に低損失で伝送される。
（Ｂ）ＧＳＭ１９００受信モード
ＧＳＭ１９００の受信回路ＲＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２の電圧を０とし、コントロール回路ＶＣ３から正の電圧を与える。コントロール回路ＶＣ３から与えられた正の電圧は、コンデンサＣ２０，Ｃ２１，ＣＰ１，ＣＰにより直流分がカットされて、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２を含む第二のスイッチ部１０５に印加される。その結果、ダイオードＤＰ１及びＤＰ２がＯＮ状態になる。ダイオードＤＰ１がＯＮ状態になると、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃとの間のインピーダンスが低くなる。またＯＮ状態となったダイオードＤＰ２及びコンデンサＣＰ１により伝送線路ｌｐ２は高周波的に接地されて、ＧＳＭ１９００の受信信号周波数帯域で共振し、第四のポート１０５ａから第五のポート１０５ｂを見たインピーダンスはＧＳＭ１９００の受信信号帯域で非常に大きくなる。さらにダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態になることにより、第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナに入射したＧＳＭ１９００の受信信号は、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ１８００の受信回路ＲＸ１に漏洩することなく、ＧＳＭ１９００の受信回路ＲＸ２に低損失で伝送される。
（Ｃ）ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信モード
ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ３の電圧を０とし、コントロール回路ＶＣ２から正の電圧を与える。コントロール回路ＶＣ２から与えられた正の電圧は、Ｃ１、Ｃ２、ｃｄ４、ＣＰのコンデンサにより直流分がカットされて、ダイオードＤＤ１、ＤＤ２を含む第一のスイッチ部１００に印加される。その結果、ダイオードＤＤ１、ＤＤ２はＯＮ状態になる。ダイオードＤＤ１がＯＮ状態になると、第二のポート１００ｂと第一のポート１００ａとの間のインピーダンスが小さくなる。またＯＮ状態となったダイオードＤＤ２及びコンデンサｃｄ４により伝送線路ｌｄ３が高周波的に接地されることにより共振し、第一のポート１００ａから第三のポート１００ｃを見たインピーダンスが大きくなる。ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の送信回路から送られてきた送信信号は、受信回路側に漏洩することなく第二のフィルタ回路を介してアンテナ端子に送られる。なお伝送線路ｌｄ３の線路長が短いと、第一のポート１００ａから第三のポート１００ｃを見たインピーダンスが十分に大きく見えず、送信信号が受信回路側に漏洩するので、伝送線路ｌｄ３の線路長をλ／１２以上とするのが好ましい。
図６は、第二のスイッチ部において、ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の受信回路と第五のポート及び第六のポートとの接続関係が第一の実施例と逆の場合を示す等価回路である。この場合の制御ロジックを表３に示す。

図３及び図４はいずれも第一のスイッチ部１００及び第二のスイッチ部１０５の他の例に適用できる等価回路を示す。図３はスイッチング素子としてダイオードを用いた等価回路を示し、図４はスイッチング素子としてトランジスタを用いた等価回路を示す。なおいずれの図でも、付与した符号は第一のスイッチ部と同じにしている。
このスイッチ回路も、前記スイッチ回路と同様にコントロール端子ＶＣ２に印加する電圧により信号経路を切り換えることができる。なおトランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２がデプレッション型とエンハンスメント型とでは、制御ロジックが異なる。表２の制御ロジックで動作させる場合、ゲート端子に電圧を印可するとソース−ドレイン間が低インピーダンスとなるエンハンスメント型を用いる。このようなスイッチ回路を有する場合も、前記と同様な効果を得ることができる。
［２］積層構造
図７は、３つの通信システムを扱う複合高周波部品（マルチバンドアンテナスイッチモジュール）であって、本発明のスイッチ回路１０、１５の他に、分波回路３００及びローパスフィルタやバンドパスフィルタ等のフィルタ回路１２０、１２５、１３０、１３５、１４０を多層基板に複合化した複合高周波部品を示す。図９はその平面図であり、図１０はその多層基板部分を示す斜視図であり、図１１は図１０の多層基板を構成する各層の構成を示す展開図であり、図１２は複合高周波部品の等価回路である。
本実施例では、スイッチ回路１０のインダクタンス素子、キャパシタンス素子及びスイッチング素子を、図７に示す高周波回路の第一及び第二のフィルタ回路２００、２１０からなる分波回路３００、ローパスフィルタ回路１２０、１２５、及びスイッチ回路１５を構成するインダクタンス素子、キャパシタンス素子及びスイッチング素子とともに多層基板に設けている。他のフィルタ回路１３０、１３５、１４０は、ＳＡＷフィルタやＦＢＡＲフィルタとして前記多層基板に実装している。
インダクタンス素子として伝送線路を多層基板内に構成するとともに、スイッチング素子としてのダイオードと、積層体内に内蔵できない高容量コンデンサを、チップコンデンサとして積層体上に搭載し、ワンチップ化したトリプルバンド用の複合高周波部品を構成する。
この複合高周波部品を構成する多層基板は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなり、厚さが４０μｍ〜２００μｍのグリーンシートを作製し、各グリーンシート上にＡｇを主体とする導電ペーストを印刷することにより所望の電極パターンを形成し、所望の電極パターンを有する複数のグリーンシートを積層一体化し、焼成することにより製造することができる。伝送線路を構成するライン電極の幅は主に１００μｍ〜４００μｍとするのが好ましい。低温焼結が可能なセラミック誘電体材料としては、例えば（ａ）Ａｌ_２Ｏ_３を主成分として、ＳｉＯ_２、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの少なくとも１種を副成分として含むものや、（ｂ）Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とし、ＭｇＯ，ＳｉＯ_２及びＧｄＯの少なくとも一種を副成分として含むものや、（ｃ）Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｒＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２を主成分として含むもの等が挙げられる。
積層したグリーンシートを一体的に圧着し、約９００℃の温度で焼成して、例えば外形寸法が６．７ｍｍ×５．０ｍｍ×１．０ｍｍの多層基板を得る。この多層基板の側面に端子電極を形成する。なお端子電極は底面に形成しても良く、形成位置は適宜選択できる。
多層基板の内部構造を図１１に示す。図１１中の各部の符号は、図１２の等価回路における対応する部品の符号と一致する。本発明のスイッチ回路１０のインダクタンス素子を構成する第一の伝送線路ｌｄ３及び第二の伝送線路ｌｐ２は、第１０層に形成されたグランド電極Ｇと第１５層に形成されたグランド電極Ｇとに挟まれた領域に、スイッチ回路１０を構成する他の伝送線路ｌｐ１、ｌｄ２及びＳＰＤＴのスイッチ回路１５を構成する伝送線路ｌｇ２、ｌｇ３とともに形成されている。第一の伝送線路ｌｄ３及び第二の伝送線路ｌｐ２を構成する電極パターンは、それぞれ第１２層から第１４層に形成され、ビアホール（図中、黒丸で表示）を介して接続される。各伝送線路は互いが積層方向に重ならないように水平方向の別領域に形成する。このような構成により、他の回路素子を構成する電極パターンや各伝送線路間の互いの干渉を防ぎ、アイソレーション特性を向上させている。また各伝送線路をスパイラル形状で構成することにより、線路長をより短くできる。
第一の伝送線路ｌｄ３を構成する電極パターンを第二の伝送線路ｌｐ２を構成する電極パターンより幅広くして、第一の伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスを第二の伝送線路ｌｐ２の特性インピーダンスより低くし、さらに第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５を接続するキャパシタンス素子ＣＰでインピーダンス整合を行いながら、ＧＳＭ１８００の受信信号出力ポートＲＸ１、ＧＳＭ１９００の受信信号出力ポートＲＸ２のインピーダンスをほぼ５０Ωとしている。
本実施例では第一の伝送線路ｌｄ３の幅を０．２５ｍｍ（第二の伝送線路ｌｐ２の幅の約２倍）とし、ｌｄ３の特性インピーダンスをｌｐ２の特性インピーダンスより低くした。またキャパシタンス素子ＣＰは３ｐＦとした。
図５にＧＳＭ１８００受信モード時の挿入損失を示す。（ａ）はｌｄ３とｌｐ２の特性インピーダンスがどちらもほぼ５０Ωの場合、（ｂ）は伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスが伝送線路ｌｐ２の特性インピーダンス（ほぼ５０Ω）より低い場合を示す。本実施例によれば、挿入損失が約０．２ｄＢ改善していることが分かる。ＧＳＭ１９００受信モード時の挿入損失も約０．２ｄＢ程度改善した。このように構成することで、アイソレーション特性及び伝送損失特性に優れた複合高周波部品を得ることができる。
以上スイッチ回路の具体例を詳細に説明したが、本発明のスイッチ回路はこれらに限定されることはなく、本発明の思想を逸脱しない限り種々の変更をすることができる。また本発明のスイッチ回路に使用する通信方式も上記実施例に示したものに限らない。例えばＧＳＭ８５０（送信周波数：８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ、受信周波数：８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）及びＥＧＳＭ（送信周波数：８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ、受信周波数：９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）の組合せの場合にも適用可能であり、また例えば図８に示す４つの異なる通信システムを扱う高周波回路ブロックにも適用できる。

発明の分野

本発明は複数の異なる通信システムが利用可能なマルチバンド携帯電話用スイッチ回路、及びこれを用いた複合高周波部品に関する。

近年、携帯電話等のモバイル機器の普及は目覚しく、これに伴う機能及びサービスの向上が盛んに行われている。携帯無線通信システムには、欧州で盛んなＥＧＳＭ（ＥｘｔｅｎｄｅｄＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式及びＧＳＭ１８００（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ１８００）方式、米国で盛んなＧＳＭ１９００（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
１９００）方式、日本で採用されているＰＤＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ）方式等があり、利用者の利便性向上、通信設備の有効な活用といった観点から、複数の通信システムを利用できるデュアルバンドあるいはトリプルバンドといったマルチバンド携帯電話の開発が進んでいる。
マルチバンド携帯電話は、１台で複数の通信システムが利用可能な携帯電話である。このような携帯電話に用いられる高周波部品として、複数の異なる通信システムの送信回路と受信回路を切り換える高周波スイッチモジュールがＷＯ００／５５９８３に開示されている。この高周波スイッチモジュールは、互いに通過帯域（Ｐａｓｓｂａｎｄ）が異なる第一及び第二のフィルタ回路と、第一のフィルタ回路に接続されて通信システムＡの送信回路と受信回路を切り換えるスイッチ回路と、第二のフィルタ回路に接続されて通信システムＢ及びＣの送信回路と通信システムＢの受信回路と通信システムＣの受信回路とを切り換えるスイッチ回路とを具備する。
前記第一及び第二のフィルタ回路は、通信システムＡの送受信信号と通信システムＢ及びＣの送受信信号とを分波する回路として機能する。前記スイッチ回路はダイオードと伝送線路を主要素子とするダイオードスイッチであり、ダイオードにコントロール回路から電圧をかけてオン状態／オフ状態に制御することにより、複数の通信システムＡ，Ｂ，Ｃのいずれか一つを選択して、アンテナと通信システムＡ，Ｂ，Ｃの送信回路及び受信回路を切り換える。
通信システムＡ，Ｂ，Ｃは、例えば、ＧＳＭ、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳである。ＧＳＭは前記ＥＧＳＭ、ＤＣＳ１８００は前記ＧＳＭ１８００、ＰＣＳは前記ＧＳＭ１９００にそれぞれ対応する。表１は各通信システムの送信周波数と受信周波数を示す。

表１に示すように、ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送信周波数は、ＥＧＳＭの送信周波数と比べ近接している。このため、高周波回路において、ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送信信号の経路を共通化できる。ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送受信信号を切り換える場合には、ＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００の送信信号の共通ポート、ＧＳＭ１８００の受信ポート及びＧＳＭ１９００の受信ポートを備えた１入力対３出力のスイッチ回路を用いればよい。
１入力対３出力のスイッチ回路として、ＷＯ００／５５９８３にはダイオードと伝送線路を主要素子とするダイオードスイッチ回路（図１３）が開示されている。このダイオードスイッチ回路は、λ／４スイッチ回路をカスケード接続した構成であり、コントロール端子ＶＣ２，ＶＣ３に与えられる電圧を、表２に示すように制御することにより、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００送信モード、ＧＳＭ１８００受信モード、及びＧＳＭ
１９００受信モードを選択する。

本発明のスイッチ回路は、２つの通信システムの受信回路又は送信回路とアンテナ側回路との接続を切り換えるもので、
スイッチング素子を有する２つのスイッチ部で構成され、
第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路に接続する第一のポートと、第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、
前記第二のスイッチ部は、前記第三のポートに接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第五のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第六のポートとを備え、
前記第一のポートと前記第二のポートとの間に第一のスイッチング素子が配置され、
前記第一のポートと前記第三のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、
前記第三のポートとグランドとの間に第二のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第三のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置され、
前記第五のポートとグランドとの間に第四のスイッチング素子が配置され、
前記第三のポートと前記第四のポートはキャパシタンス素子を介して接続され、
前記第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスが、前記第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスより低く、
前記第三のポートと前記第四のポートを接続するキャパシタンス素子の容量が１０ｐＦ以下であることを特徴とする。
上記構成により、第二のスイッチ部の第五のポートと第六のポートのインピーダンスを調整することができ、各ポートと接続する受信回路との整合を得ることにより、受信信号の伝送損失を低減することができる。
第一のインダクタンス素子を、セラミックスシートを積層してなる多層基板内にストリップライン等の伝送線路で形成する場合、伝送線路とグランドとの間隔及び伝送線路の幅により特性インピーダンスを調整するのが好ましい。第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路を５０Ωより低い特性インピーダンスとするには、伝送線路幅を大きくするのが好ましい。伝送線路幅を大きくすると、伝送線路の特性インピーダンスが下がって伝送線路の抵抗が低減し、更に伝送損失が小さくなる。
第三のポートと第四のポートを接続するキャパシタンス素子の容量が１０ｐＦ以下とすることにより、第二のスイッチ部の第五のポート及び第六のポートのインピーダンスを調整することができる。第一のインダクタンス素子の特性インピーダンスの調整と組み合わせると、第五のポート及び第六のポートにおけるインピーダンスの調整幅をさらに大きくすることができる。
キャパシタンス素子により、第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路と、第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路とのインピーダンス整合を行うこともでき、もって第一のスイッチ部と第二のスイッチ部とを整合よく接続することができる。キャパシタンス素子の好ましい容量値は２〜７ｐＦである。
本発明の別のスイッチ回路では、第三のポートと第四のポートを接続するキャパシタンス素子の容量が１０ｐＦ以下とする代わりに、第一のインダクタンス素子及び第二のインダクタンス素子を伝送線路で構成するとともに、第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路の線路長を、第一の通信システムの送信信号波長（λ）の１／１２〜１／６とし、更に第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の線路長より短くする。このような構成により、伝送線路の抵抗を低減でき、伝送損失を小さくできる。
本発明のスイッチ回路において、スイッチング素子は半導体素子で構成されており、例えば電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＰＩＮダイオード等である。電界効果型トランジスタは、ゲートからの制御電圧により、ソース及びドレイン間のインピーダンスを増減して、高周波信号を導通又は遮断する。ＰＩＮダイオードは、制御電圧によりアノード及びカソード間のインピーダンスを増減して、高周波信号を導通又は遮断する。いずれもインピーダンスを変えることによりスイッチング動作を行う。
インダクタンス素子は、例えばストリップライン電極やマイクロストリップライン電極等の伝送線路、コイル、チップインダクタ等である。キャパシタンス素子は、例えばコンデンサ電極で構成される積層コンデンサである。これらの素子は必要に応じて適宜選択される。
本発明の複合高周波部品は、２つの通信システムの受信回路又は送信回路とアンテナ側回路との接続を切り換えるスイッチ回路を具備する複合高周波部品であって、前記スイッチ回路はスイッチング素子を有する２つのスイッチ部で構成され、
第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路に接続する第一のポートと、第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、
前記第二のスイッチ部は、前記第三のポートに接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第五のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第六のポートとを備え、
前記第一のポートと前記第二のポートとの間に第一のスイッチング素子が配置され、
前記第一のポートと前記第三のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、前記第三のポートとグランドとの間に第二のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第三のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置され、前記第五のポートとグランドとの間に第四のスイッチング素子が配置され、
前記第三のポートと前記第四のポートはキャパシタンス素子を介して接続され、
前記第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスが、前記第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスより低く、
前記スイッチング素子、前記キャパシタンス素子及び前記インダクタンス素子は、複数のセラミックスシートを積層してなる多層基板に搭載又は内蔵され、
前記多層基板に形成された接続手段により接続され、
前記スイッチ回路の第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の少なくとも一部が、第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路より線路幅が広いことを特徴とする。
前記スイッチ回路の第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の少なくとも一部において、第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路より線路幅を広くすることにより、もって特性インピーダンスを第二のインダクタンス素子より低くすることができる。
本発明の複合高周波部品においては、第一のインダクタンス子及び第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の少なくとも一部を、多層基板に形成されたグランド電極に挟まれた領域に形成するのが好ましい。

［１］回路構成
図１は本発明の一実施例によるスイッチ回路１０を含む高周波回路部を示し、図２は前記スイッチ回路１０の等価回路を示す。以下説明の簡略化のため、複数の通信システムのうち、第一の通信システムｆ１をＧＳＭ１８００（送信周波数１７１０〜１７８５ＭＨｚ、受信周波数１８０５〜１８８０ＭＨｚ）とし、第二の通信システムｆ２をＧＳＭ１９００（送信周波数１８５０〜１９１０ＭＨｚ、受信周波数１９３０〜１９９０ＭＨｚ）とするが、勿論本発明はこれに限定されない。
このスイッチ回路１０は、スイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有するとともに、第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５とにより構成されている。第一のスイッチ部１００は、アンテナ側回路に接続する第一のポート１００ａと、ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の送信回路に接続する第二のポート１００ｂと、第二のスイッチ部１０５と接続する第三のポート１００ｃとを備えている。また第二のスイッチ部１０５は、第一のスイッチ部１００とキャパシタンス素子ＣＰを介して接続する第四のポート１０５ａと、ＧＳＭ１８００の受信回路に接続する第五のポート１０５ｂと、ＧＳＭ１９００の受信回路に接続する第六のポート１０５ｃとを備えている。
第二のスイッチ部１０５は、第四のポート１０５ａと第五のポート１０５ｂとの間に設けられた第二のインダクタンス素子としての伝送線路ｌｐ２と、第五のポート１０５ｂとグランドとの間に設けられた第四のスイッチング素子としてのダイオードＤＰ２と、第四のダイオードＤＰ２とグランドとの間に配置されたコンデンサＣＰ１と、第四のポート１０５ａと前記第六のポート１０５ｃとの間に配置された第三のスイッチング素子としてのダイオードＤＰ１と、第六のポート１０５ｃとグランドとの間に設けられた伝送線路ｌｐ１又はインダクタとを具備する。ダイオードＤＰ２とコンデンサＣＰ１との間に、インダクタＬＰ及び抵抗ＲＰ１を介してコントロール回路ＶＣ３が接続されている。伝送線路ｌｐ２は外部回路の特性インピーダンスにあわせて５０Ωに設定されている。
第二のスイッチ部１０５の前段には、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２と第二のスイッチ部１０５とを切り換えるための第一のスイッチ部１００が配置されている。第一のスイッチ部１００は、２つのダイオードＤＤ１、ＤＤ２及び伝送線路ｌｄ２、ｌｄ３（又は伝送線路ｌｄ２に換えてインダクタ）を主要素子とする。
第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間に第一のスイッチング素子としてダイオードＤＤ１が配置され、ダイオードＤＤ１のアノードは第一のポート１００ａに接続し、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ｌｄ２が配置されている。第一のポート１００ａと第三のポート１００ｃとの間に第一のインダクタンス素子として伝送線路ｌｄ３が接続され、第三のポート１００ｃ側にコンデンサｃｄ４を介してグランドに接続する第二のスイッチング素子のダイオードＤＤ２が配置されている。またダイオードＤＤ２とコンデンサｃｄ４との間に、インダクタＬＤ及び抵抗ＲＤを介してコントロール回路ＶＣ２が接続している。
伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスは、伝送線路ｌｐ２の特性インピーダンスより低く、３５〜４５Ωに設定されている。第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５は、キャパシタンス素子ＣＰにより整合を取りながら接続されている。第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路は、ＧＳＭ１８００の送信信号波長（λ）の１／１２〜１／６の線路長を有し、第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路より短い。
スイッチ回路を動作させるためのコントロール回路ＶＣ２、ＶＣ３の制御ロジックは、表２に示すものと同じである。コントロール回路から電圧をかけてスイッチング素子をオン状態／オフ状態に制御することにより、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００送信モード、ＧＳＭ１８００受信モード、又はＧＳＭ１９００受信モードを選択することができる。スイッチ回路の動作を以下詳細に説明する。
（Ａ）ＧＳＭ１８００受信モード
ＧＳＭ１８００の受信回路ＲＸ１とアンテナ側回路ＡＮＴを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２及びＶＣ３からの電圧は０であり、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２、ＤＤ１、ＤＤ２はＯＦＦ状態になる。ダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態になることにより、第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間のインピーダンスが大きくなる。またダイオードＤＰ１がＯＦＦ状態になることにより、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃとの間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナから入射したＧＳＭ１８００の受信信号は、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ１９００の受信回路ＲＸ２に漏洩することなく、伝送線路ｌｄ３、ｌｐ２を介してＧＳＭ１８００の受信回路ＲＸ１に低損失で伝送される。
（Ｂ）ＧＳＭ１９００受信モード
ＧＳＭ１９００の受信回路ＲＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２の電圧を０とし、コントロール回路ＶＣ３から正の電圧を与える。コントロール回路ＶＣ３から与えられた正の電圧は、コンデンサＣ２０，Ｃ２１，ＣＰ１，ＣＰにより直流分がカットされて、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２を含む第二のスイッチ部１０５に印加される。その結果、ダイオードＤＰ１及びＤＰ２がＯＮ状態になる。ダイオードＤＰ１がＯＮ状態になると、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃとの間のインピーダンスが低くなる。またＯＮ状態となったダイオードＤＰ２及びコンデンサＣＰ１により伝送線路ｌｐ２は高周波的に接地されて、ＧＳＭ１９００の受信信号周波数帯域で共振し、第四のポート１０５ａから第五のポート１０５ｂを見たインピーダンスはＧＳＭ
１９００の受信信号帯域で非常に大きくなる。さらにダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態になることにより、第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナに入射したＧＳＭ１９００の受信信号は、ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ１８００の受信回路ＲＸ１に漏洩することなく、ＧＳＭ１９００の受信回路ＲＸ２に低損失で伝送される。（Ｃ）ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００の送信モード
ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ３の電圧を０とし、コントロール回路ＶＣ２から正の電圧を与える。コントロール回路ＶＣ２から与えられた正の電圧は、Ｃ１、Ｃ２、ｃｄ４、ＣＰのコンデンサにより直流分がカットされて、ダイオードＤＤ１、ＤＤ２を含む第一のスイッチ部１００に印加される。その結果、ダイオードＤＤ１、ＤＤ２はＯＮ状態になる。ダイオードＤＤ１がＯＮ状態になると、第二のポート１００ｂと第一のポート１００ａとの間のインピーダンスが小さくなる。またＯＮ状態となったダイオードＤＤ２及びコンデンサｃｄ４により伝送線路ｌｄ３が高周波的に接地されることにより共振し、第一のポート１００ａから第三のポート１００ｃを見たインピーダンスが大きくなる。ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の送信回路から送られてきた送信信号は、受信回路側に漏洩することなく第二のフィルタ回路を介してアンテナ端子に送られる。なお伝送線路ｌｄ３の線路長が短いと、第一のポート１００ａから第三のポート１００ｃを見たインピーダンスが十分に大きく見えず、送信信号が受信回路側に漏洩するので、伝送線路ｌｄ３の線路長をλ／１２以上とするのが好ましい。
図６は、第二のスイッチ部において、ＧＳＭ１８００及びＧＳＭ１９００の受信回路と第五のポート及び第六のポートとの接続関係が第一の実施例と逆の場合を示す等価回路である。この場合の制御ロジックを表３に示す。

図３及び図４はいずれも第一のスイッチ部１００及び第二のスイッチ部１０５の他の例に適用できる等価回路を示す。図３はスイッチング素子としてダイオードを用いた等価回路を示し、図４はスイッチング素子としてトランジスタを用いた等価回路を示す。なおいずれの図でも、付与した符号は第一のスイッチ部と同じにしている。
このスイッチ回路も、前記スイッチ回路と同様にコントロール端子ＶＣ２に印加する電圧により信号経路を切り換えることができる。なおトランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２がデプレッション型とエンハンスメント型とでは、制御ロジックが異なる。表２の制御ロジックで動作させる場合、ゲート端子に電圧を印可するとソース−ドレイン間が低インピーダンスとなるエンハンスメント型を用いる。このようなスイッチ回路を有する場合も、前記と同様な効果を得ることができる。
［２］積層構造
図７は、３つの通信システムを扱う複合高周波部品（マルチバンドアンテナスイッチモジュール）であって、本発明のスイッチ回路１０、１５の他に、分波回路３００及びローパスフィルタやバンドパスフィルタ等のフィルタ回路１２０、１２５、１３０、１３５、１４０を多層基板に複合化した複合高周波部品を示す。図９はその平面図であり、図１０はその多層基板部分を示す斜視図であり、図１１は図１０の多層基板を構成する各層の構成を示す展開図であり、図１２は複合高周波部品の等価回路である。
本実施例では、スイッチ回路１０のインダクタンス素子、キャパシタンス素子及びスイッチング素子を、図７に示す高周波回路の第一及び第二のフィルタ回路２００、２１０からなる分波回路３００、ローパスフィルタ回路１２０、１２５、及びスイッチ回路１５を構成するインダクタンス素子、キャパシタンス素子及びスイッチング素子とともに多層基板に設けている。他のフィルタ回路１３０、１３５、１４０は、ＳＡＷフィルタやＦＢＡＲフィルタとして前記多層基板に実装している。
インダクタンス素子として伝送線路を多層基板内に構成するとともに、スイッチング素子としてのダイオードと、積層体内に内蔵できない高容量コンデンサを、チップコンデンサとして積層体上に搭載し、ワンチップ化したトリプルバンド用の複合高周波部品を構成する。
この複合高周波部品を構成する多層基板は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなり、厚さが４０μｍ〜２００μｍのグリーンシートを作製し、各グリーンシート上にＡｇを主体とする導電ペーストを印刷することにより所望の電極パターンを形成し、所望の電極パターンを有する複数のグリーンシートを積層一体化し、焼成することにより製造することができる。伝送線路を構成するライン電極の幅は主に１００μｍ〜４００μｍとするのが好ましい。低温焼結が可能なセラミック誘電体材料としては、例えば（ａ）Ａｌ２Ｏ３を主成分として、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの少なくとも１種を副成分として含むものや、（ｂ）Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、ＭｇＯ，ＳｉＯ２及びＧｄＯの少なくとも一種を副成分として含むものや、（ｃ）Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２を主成分として含むもの等が挙げられる。
積層したグリーンシートを一体的に圧着し、約９００℃の温度で焼成して、例えば外形寸法が６．７ｍｍ×５．０ｍｍ×１．０ｍｍの多層基板を得る。この多層基板の側面に端子電極を形成する。なお端子電極は底面に形成しても良く、形成位置は適宜選択できる。
多層基板の内部構造を図１１に示す。図１１中の各部の符号は、図１２の等価回路における対応する部品の符号と一致する。本発明のスイッチ回路１０のインダクタンス素子を構成する第一の伝送線路ｌｄ３及び第二の伝送線路ｌｐ２は、第１０層に形成されたグランド電極Ｇと第１５層に形成されたグランド電極Ｇとに挟まれた領域に、スイッチ回路１０を構成する他の伝送線路ｌｐ１、ｌｄ２及びＳＰＤＴのスイッチ回路１５を構成する伝送線路ｌｇ２、ｌｇ３とともに形成されている。第一の伝送線路ｌｄ３及び第二の伝送線路ｌｐ２を構成する電極パターンは、それぞれ第１２層から第１４層に形成され、ビアホール（図中、黒丸で表示）を介して接続される。各伝送線路は互いが積層方向に重ならないように水平方向の別領域に形成する。このような構成により、他の回路素子を構成する電極パターンや各伝送線路間の互いの干渉を防ぎ、アイソレーション特性を向上させている。また各伝送線路をスパイラル形状で構成することにより、線路長をより短くできる。
第一の伝送線路ｌｄ３を構成する電極パターンを第二の伝送線路ｌｐ２を構成する電極パターンより幅広くして、第一の伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスを第二の伝送線路ｌｐ２の特性インピーダンスより低くし、さらに第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５を接続するキャパシタンス素子ＣＰでインピーダンス整合を行いながら、ＧＳＭ１８００の受信信号出力ポートＲＸ１、ＧＳＭ１９００の受信信号出力ポートＲＸ２のインピーダンスをほぼ５０Ωとしている。
本実施例では第一の伝送線路ｌｄ３の幅を０．２５ｍｍ（第二の伝送線路ｌｐ２の幅の約２倍）とし、ｌｄ３の特性インピーダンスをｌｐ２の特性インピーダンスより低くした。またキャパシタンス素子ＣＰは３ｐＦとした。
図５にＧＳＭ１８００受信モード時の挿入損失を示す。（ａ）はｌｄ３とｌｐ２の特性インピーダンスがどちらもほぼ５０Ωの場合、（ｂ）は伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスが伝送線路ｌｐ２の特性インピーダンス（ほぼ５０Ω）より低い場合を示す。本実施例によれば、挿入損失が約０．２ｄＢ改善していることが分かる。ＧＳＭ１９００受信モード時の挿入損失も約０．２ｄＢ程度改善した。このように構成することで、アイソレーション特性及び伝送損失特性に優れた複合高周波部品を得ることができる。
以上スイッチ回路の具体例を詳細に説明したが、本発明のスイッチ回路はこれらに限定されることはなく、本発明の思想を逸脱しない限り種々の変更をすることができる。また本発明のスイッチ回路に使用する通信方式も上記実施例に示したものに限らない。例えばＧＳＭ８５０（送信周波数：８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ、受信周波数：８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）及びＥＧＳＭ（送信周波数：８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ、受信周波数：９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）の組合せの場合にも適用可能であり、また例えば図８に示す４つの異なる通信システムを扱う高周波回路ブロックにも適用できる。

Claims

２つの通信システムの受信回路又は送信回路とアンテナ側回路との接続を切り換えるスイッチ回路において、スイッチング素子を有する２つのスイッチ部で構成され、
第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路に接続する第一のポートと、第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、
前記第二のスイッチ部は、前記第三のポートに接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第五のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第六のポートとを備え、
前記第一のポートと前記第二のポートとの間に第一のスイッチング素子が配置され、
前記第一のポートと前記第三のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置され、
前記第三のポートとグランドとの間に第二のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第三のスイッチング素子が配置され、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第二のインダクタンス素子が配置され、
前記第五のポートとグランドとの間に第四のスイッチング素子が配置され、
前記第三のポートと前記第四のポートはキャパシタンス素子を介して接続され、
前記第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスが、前記第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスより低いことを特徴とするスイッチ回路。
請求項１に記載のスイッチ回路において、前記第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路の線路長は、第一の通信システムの送信信号波長（λ）のλ／６〜λ／１２であり、前記第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の線路長より短いことを特徴とするスイッチ回路。
請求項１に記載のスイッチ回路において、前記第三のポートと前記第四のポートを接続するキャパシタンス素子の容量が１０ｐＦ以下であることを特徴とするスイッチ回路。
請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチ回路を具備する複合高周波部品において、前記スイッチング素子、前記キャパシタンス素子及び前記インダクタンス素子は、複数のセラミックスシートを積層してなる多層基板に搭載又は内蔵され、前記多層基板に形成された接続手段により接続されていることを特徴とする複合高周波部品。
請求項４に記載の複合高周波部品において、前記スイッチ回路の第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の少なくとも一部が、第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路より線路幅が広いことを特徴とする複合高周波部品。
請求項４又は５に記載の複合高周波部品において、前記第一のインダクタンス子及び前記第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の少なくとも一部は、前記多層基板に形成されたグランド電極に挟まれた領域に形成されていることを特徴とする複合高周波部品。