WO2016125530A1 - スイッチ回路および高周波モジュール - Google Patents

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早川　昌志
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    • H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate

Definitions

  • the present invention relates to a switch circuit including a first switching element inserted in series in a signal path and a second switching element shunt-connected to the signal path, and a high-frequency module including the switch circuit.
  • a conventional switch circuit 500 shown in FIG. 8 includes a first switching element 504 in which a source and a drain are inserted in series in a signal path 503 connecting an input terminal 501 and an output terminal 502, and a signal path 503 and a ground GND.
  • a second switching element 505 having a source and a drain shunt connected therebetween is provided.
  • the first switching element 504 When a high frequency signal is not passed through the signal path 503 between the input / output terminals 501 and 502, the first switching element 504 is switched to the off state by the control signal input from the control terminal 506, and the control terminal 507 The second switching element 505 is turned on by the input control signal. Therefore, since the leakage signal that has passed through the first switching element 504 in the off state is guided to the ground via the second switching element 505, the input signal when the signal path 503 is blocked by the first switching element 504 is input. Isolation characteristics between the output terminals 501 and 502 are improved.
  • JP-A-8-204530 (paragraphs 0010 to 0014, FIG. 11, etc.)
  • a communication device includes a plurality of communication systems that perform communication according to different communication standards such as the Long Term Evolution standard and the Bluetooth (registered trademark) standard, and that supports communication according to a plurality of communication standards (multi-mode).
  • a communication apparatus that supports multiple modes by providing a plurality of communication systems, a predetermined frequency band is assigned to each communication system, and communication is performed using a plurality of frequency bands (multiband).
  • the communication device that supports the multi-mode as described above includes a communication system for receiving signals from a GPS (Global Positioning System) satellite in addition to each communication system that performs communication according to the above-described communication standards. Is also provided.
  • communication quality and reliability are improved and communication speed is improved by using a plurality of antennas.
  • received signals in the same frequency band are received using a plurality of antennas.
  • the received signals in the same frequency band are compared in strength, etc., and communication is performed using the antenna having the best reception state, or a plurality of received signals in the same frequency band are synthesized.
  • noise contained in the received signal is removed, thereby improving communication quality and reliability.
  • communication is performed using a plurality of communication systems to which different frequency bands are assigned. That is, by simultaneously using signals having different frequency bands, the frequency band at the time of transmission or reception is expanded, and communication speed and communication capacity are improved.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a switch circuit capable of improving isolation characteristics from other circuits by effectively attenuating unnecessary signals such as harmonics. Another object is to provide a high-frequency module including the switch circuit.
  • the switch circuit of the present invention includes a first terminal, a plurality of second terminals, and a signal path connecting each of the first terminal and the plurality of second terminals in series.
  • a first switching element inserted; and a shunt circuit provided between each of the plurality of second terminals and a ground terminal, each of the plurality of shunt circuits being connected in series. It has a switching element and an inductor.
  • the first switching element when a signal is passed between the first terminal and the second terminal, the first switching element is turned on and the second switching element is turned off.
  • an LC series resonance circuit is formed by the off capacitance of the second switching element in the off state and the inductor connected in series with the off capacitance.
  • the inductors of the plurality of shunt circuits may have different inductances.
  • a third terminal may be provided, and the third switching element inserted in series in a signal path connecting the third terminal and each of the plurality of second terminals may be provided.
  • a desired attenuation pole can be formed in both of the pass characteristics of the signal paths connecting the two.
  • the shunt circuit forms a series resonance circuit with a capacitance generated when the second switching element is in an off state and the inductor, and the resonance frequency of the series resonance circuit is such that the second switching element is on.
  • the inductor of the series resonance circuit may include an inductance value that becomes a frequency of a signal passing through the signal path to which the other shunt circuit in the state is connected.
  • the high-frequency module of the present invention may be provided with a multilayer substrate on which the first to third switching elements are mounted on one main surface.
  • a high-frequency module having a practical configuration including a multilayer substrate provided with a switch circuit that can improve isolation characteristics in the switch circuit by effectively attenuating unnecessary signals such as harmonics Can be provided.
  • the inductor may be constituted by a chip-type component mounted on one main surface of the multilayer substrate or a wiring electrode formed inside the multilayer substrate.
  • FIGS. 1 to 3 show only main components according to the present invention, and other components are not shown in order to simplify the description. 6 and 7 to be referred to in the following description, only main components are shown in the same manner as in FIGS. 1 to 3, but the description thereof is omitted in the following description.
  • a high-frequency module 1 shown in FIGS. 1 and 2 is mounted on a communication device (not shown) such as a mobile phone that supports multi-mode and multi-band communication using a plurality of frequency bands.
  • a communication device such as a mobile phone that supports multi-mode and multi-band communication using a plurality of frequency bands.
  • the high frequency module 1 also includes a switch circuit that switches and connects an antenna A1 provided in the communication device and a plurality of communication systems (not shown) used by the communication device.
  • the high-frequency module 1 includes a multilayer substrate 2 in which a plurality of (for example, five) insulating layers 2a to 2f are laminated, a switch IC 3 provided with a switching element that forms a switch circuit 101, a chip-type component 4 and a multilayer substrate. 2 is provided with circuit elements such as inductors L1 to L4 and capacitors constituted by the wiring electrodes 5 formed inside.
  • the multilayer substrate 2 is configured by a general multilayer substrate such as an LTCC (low temperature co-fired ceramic) multilayer substrate or a resin multilayer substrate formed of glass epoxy resin or the like.
  • a plurality of external connection terminals 24 formed on the other main surface 23 of the multilayer substrate 2 and components are electrically connected to each other through the wiring electrodes 5 provided on the multilayer substrate 2.
  • the wiring electrode 5 includes an in-plane conductor formed on the main surface of each insulating layer and a via conductor that connects the in-plane conductor formed on each insulating layer.
  • electrodes such as the land electrode 22, the external connection terminal 24, and the wiring electrode 5 are formed of a conductive material containing Cu, Ag, or the like.
  • the switch IC 3 is connected to a common electrode 31 (external connection terminal 24) provided on the multilayer substrate 2 via a wiring electrode 5 (a “first terminal” of the present invention). And a plurality (four in this embodiment) of switching terminals 32a to 32d (corresponding to the “second terminal” of the present invention).
  • the antenna A1 is connected to the common electrode ANT1a.
  • Each of the switching terminals 32a to 32d corresponds to a signal of a different communication system (not shown), and either the common terminal 31 or the switching terminals 32a to 32d is connected to the switch IC 3 in order to pass a signal of a desired communication system. Switched connection.
  • the configuration of the switch circuit 101 will be described in detail.
  • the switch circuit 101 includes a plurality (four in this embodiment) of first switching elements 102a to 102d and a plurality (four in this embodiment) of shunt circuits 103a to 103d. ing. Then, one end of each of the first switching elements 102a to 102d is connected to the common terminal 31, and the other end is connected to the corresponding switching terminal 32a to 32d, whereby the common terminal 31 and each switching terminal 32a to 32d are connected.
  • Four signal paths SL1a to SL1d to be connected are formed.
  • Corresponding shunt circuits 103a to 103d are provided between the switching terminals 32a to 32d and the ground terminal (ground GND) included in the high-frequency module 1, respectively.
  • each shunt circuit 103a to 103d has second switching elements 104a to 104d connected at one end to the corresponding switching terminals 32a to 32d (signal paths SL1a to SL1d) and one end connected to the second switching element 104a to 104d.
  • a series circuit including inductors L1 to L4 connected to the other ends of the switching elements 104a to 104d and connected to the ground terminal (ground GND) at the other end is provided.
  • the second switching elements 104a to 104d are connected to the inductors L1 to L4, which are chip-type components 4, via the land electrodes 22.
  • the first switching elements 102a to 102d and the second switching elements 104a to 104d are formed of field effect transistors (FETs), and they are integrally formed on the semiconductor substrate to constitute the switch IC3. is doing.
  • the inductor forming the shunt circuit may be built in the switch IC 3 or provided as a chip-type component 4 on the multilayer substrate 2 as shown in FIG. 1, and the switch IC 3 is connected to the switch IC 3 using the wiring electrode 5 in the multilayer substrate 2. You may connect and comprise.
  • any one of the first switching elements 102a to 102d is switched to an on state (in FIG. 3, the first switch element 102a is in an on state).
  • the terminal 31 is switched and connected to one of the switching terminals 32a to 32d.
  • the second switching element 104a is changed as in the conventional switch circuit 500 described with reference to FIG.
  • the second switching elements 104b to 104d are switched to the on state.
  • isolation characteristics improved by adding inductor With reference to FIGS. 4 and 5, description will be made on the point that the isolation characteristics between the switching terminals 32a to 32d (signal paths SL1a to SL1d) of the switch circuit 101 are improved by adding the inductors L1 to L4.
  • An example in which the off capacitance Cf of the second switching element 104a is assumed to be approximately 0.1 pF and the inductance of the inductor L1 is set to 18 nH will be described. 4 and 5, the horizontal axis represents frequency (GHz), and the vertical axis represents pass characteristics (dB: signal level).
  • GHz frequency
  • dB pass characteristics
  • FIG. 4 shows the signal level of the signal observed at the switching terminal 32a when a high frequency signal is input to the common terminal 31 when the first switching element 102a is in the on state. Note that the case where the first switching element 102a is in the on state will be described as an example, but the same effects as those described below will be obtained when any of the first switching elements 102b to 102d is in the on state. The description thereof is omitted.
  • an LC series resonance circuit is formed by the off-capacitance Cf of the second switching element 104a and the inductor L1 shown in FIG.
  • an attenuation pole is formed in the pass characteristic between the common terminal 31 and the switching terminal 32a.
  • the inductors L1 to L4 of the shunt circuits 103a to 103d may have different inductances.
  • LC series resonant circuits in which different resonant frequencies are set are formed in the shunt circuits 103a to 103d, so that the frequency band of the signal to be attenuated can be set for each of the signal paths SL1a to SL1d. .
  • the inductors L1 to L4 are provided on the multilayer substrate 2, it is not necessary to mount the inductor on the switch IC3, so that the switch IC3 can be reduced in size and the inductances of the inductors L1 to L4 can be simply changed by replacing the chip components. Therefore, the degree of freedom in designing the switch circuit 101 can be improved.
  • the switch IC 3a includes a common terminal 31 connected to the common electrode ANT1 (external connection terminal 24) via the wiring electrode 5, and a common electrode ANT2 (external connection terminal 24) via the wiring electrode 5.
  • the antenna A1 is connected to the common electrode ANT1, and the antenna A2 is connected to the common electrode ANT2.
  • One of the common terminals 31 and 33 and one of the switching terminals 32a to 32d are switched and connected by the switch IC3.
  • the configuration of the switch circuit 101a will be described in detail.
  • the switch circuit 101a is formed by further providing a plurality (four in this embodiment) of third switching elements 106a to 106d in the switch circuit 101 of FIG.
  • One end of each of the third switching elements 106a to 106d is connected to the common terminal 33, and the other end of each third switching element 106a to 106d is connected to the corresponding switching terminal 32a to 32d.
  • Corresponding third switching elements 106a to 106d are inserted in series in the four signal paths SL2a to SL2d, respectively.
  • the common terminal 31 and the switching terminal 32a are connected, and the common terminal 33 and the switching terminal 32d are connected.
  • the third switching elements 106a to 106d are formed of field effect transistors (FETs) similarly to the first switching elements 102a to 102d and the second switching elements 104a to 104d.
  • the switching IC 3 is integrally formed on the semiconductor substrate together with the switching element.
  • the inductor forming the shunt circuit may be built in the switch IC 3 or provided as a chip-type component 4 on the multilayer substrate 2 as shown in FIG. 1 and using the wiring electrodes 5 in the multilayer substrate 2. You may comprise and connect with IC3.
  • the common terminal 31 and the switching terminals 32a to 32d Any one of them can be switched and connected, and a signal of a desired communication system can be passed between the switching terminal and the common terminal 31.
  • the common terminal 33 and the switching terminals 32a to 32d are switched. Is switched and connected, and a signal of a desired communication system can be passed between the switching terminal and the common terminal 33.
  • the second switching element 104a When 104d is switched to the off state and both the first switching elements 102b and 102c and the third switching elements 106b and 106c are switched to the off state, the second switching elements 104b and 104c are in the on state. It has been switched to. That is, when any one of the first switching elements 102a to 102d and the third switching elements 106a to 106d connected to the switching terminals 32a to 32d is switched to the on state, The second switching element connected to the switching terminal to which the switching element is connected is switched to the off state.
  • both the first switching elements 102a to 102d and the third switching elements 106a to 106d connected to the respective switching terminals 32a to 32d are not turned on. That is, the first switching elements 102a to 102d and the third switching elements 106a to 106d are connected so that the communication systems connected to the switching terminals 32a to 32d are not simultaneously connected to the antennas A1 and A2. ON / OFF state is controlled.
  • the switch circuit is similar to the first embodiment described above. Isolation characteristics between the switching terminals 32a to 32d (signal paths SL1a to SL1d, SL2a to SL2d) in the terminal 101a can be improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. May be.
  • the numbers of the switching terminals 32a to 32d, the first switching elements 102a to 102d, and the third switching elements 106a to 106d are not limited to the above-described numbers.
  • a necessary number of circuit elements such as switching elements may be provided in accordance with the number of A1 and A2.
  • a switching terminal to which the shunt circuit is not connected may be further provided.
  • a switch circuit may be formed by a pair of first and second terminals. In this case, an antenna may be connected to either the first or second terminal.
  • each of the switching elements 102a to 102d, 104a to 104d, 106a to 106d is mainly formed of a field effect transistor, but each of the switching elements 102a to 102d, 104a to 104d, 106a to 106d You may comprise by the circuit using a PIN diode, various switching elements, such as a bipolar transistor and an electrostatic induction transistor.
  • the antennas connected to the switch ICs 3 and 3a are not limited to the multiband antennas A1 and A2 described above, and may be a plurality of single band antennas corresponding to the respective bands used for communication. Moreover, what is necessary is just to set the number of the antennas and communication systems which are connected to switch IC to the optimal number suitably according to the structure of the communication apparatus in which the high frequency module 1 is mounted.
  • the present invention is widely applied to a switch circuit including a first switching element inserted in series in a signal path and a second switching element shunt-connected to the signal path, and a high-frequency module including the switch circuit. be able to.

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Abstract

　高調波などの不要な信号を効果的に減衰させることで他の回路とのアイソレーション特性を向上させることができるスイッチ回路を提供する。　シャント回路１０３ａのインダクタＬ１のインダクタンスを適切に設計することにより、第１のスイッチング素子１０２ａがオン状態のときにオフ状態の第２のスイッチング素子１０４ａのオフ容量Ｃｆを利用して所望の共振周波数を有するＬＣ直列共振回路をシャント回路１０３ａに形成することができる。そのため、減衰させたい不要な信号の周波数をＬＣ直列共振回路の共振周波数に設定することによって、不要な信号を減衰させて他の回路（信号端子３２ｂ～３２ｄ）とのアイソレーション特性を向上させることが可能なスイッチ回路１０１を提供することができる。

Description

スイッチ回路および高周波モジュール
　本発明は、信号経路に直列に挿入された第１のスイッチング素子と信号経路にシャント接続された第２のスイッチング素子とを備えるスイッチ回路、および、このスイッチ回路を備える高周波モジュールに関する。
　図８に示す従来のスイッチ回路５００は、入力端子５０１と出力端子５０２とを結ぶ信号経路５０３にソース、ドレインが直列に挿入された第１のスイッチング素子５０４と、信号経路５０３とグランドＧＮＤとの間にソース、ドレインがシャント接続された第２のスイッチング素子５０５とを備えている。そして、入出力端子５０１，５０２間の信号経路５０３に高周波信号を通過させる場合には、制御端子５０６から入力抵抗Ｒを介してゲートに制御信号が入力されて第１のスイッチング素子５０４がオン状態に切り換えられ、制御端子５０７から入力抵抗Ｒを介して制御信号が入力されて第２のスイッチング素子５０５がオフ状態に切り換えられる。
　また、入出力端子５０１，５０２間の信号経路５０３に高周波信号を通過させない場合には、制御端子５０６から入力された制御信号により第１のスイッチング素子５０４がオフ状態に切り換えられ、制御端子５０７から入力された制御信号により第２のスイッチング素子５０５がオン状態に切り換えられる。したがって、オフ状態の第１のスイッチング素子５０４を通過した漏れ信号は第２のスイッチング素子５０５を介してグランドに導かれるので、信号経路５０３が第１のスイッチング素子５０４により遮断されているときの入出力端子５０１，５０２間のアイソレーション特性が向上する。
特開平８－２０４５３０号公報（段落００１０～００１４、図１１など）
　近年、携帯電話や携帯情報端末等の携帯通信端末、無線ＬＡＮ端末などの通信装置において、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆоｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：登録商標）規格、Ｗ－ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ　Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）規格、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格など、それぞれ異なる通信規格による通信が行われる複数の通信システムを備え、複数の通信規格（マルチモード）による通信に対応した通信装置が提供されている。また、複数の通信システムを備えることによりマルチモードに対応した通信装置では、各通信システムそれぞれに所定の周波数帯域が割り当てられており、複数の周波数帯域（マルチバンド）を利用して通信が行われる。また、このようにマルチモードに対応した通信装置では、それぞれ上記した通信規格による通信を行う各通信システムに加えて、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの信号を受信するための通信システムを備えるものも提供されている。
　また、マルチモード、マルチバンドに対応した通信装置では、複数のアンテナを用いることにより、通信の品質および信頼性の向上や、通信速度の向上が図られている。例えば、ダイバーシティ方式では、同一周波数帯域の受信信号が複数のアンテナを用いて受信される。そして、受信された複数の同一周波数帯域の受信信号の強度などが比較されて、最も受信状態が優れているアンテナを用いて通信が行われたり、複数の同一周波数帯域の受信信号を合成することにより受信信号に含まれるノイズが除去されることで、通信の品質および信頼性の向上が図られている。
　また、例えば、キャリアアグリゲーション方式では、互いに異なる周波数帯域が割り当てられた複数の通信システムを用いて通信が行われる。すなわち、周波数帯域が異なる信号を同時に使用することで、送信あるいは受信時の周波数帯域が広がり、通信速度や通信容量の向上が図られている。
　このように、ダイバーシティ方式やキャリアアグリゲーション方式などが採用されている通信装置では、近年、通信装置の小型化が進んでいることから、各通信システム間のアイソレーションを十分に得ることが難しくなっている。そのため、所定の通信システムに接続されたスイッチ回路５００において異なる周波数の信号を同時に受信する場合、同時に受信する高周波信号が逓倍に近い関係にあると低周波側の信号の２倍あるいは３倍の高調波が高周波側の信号の周波数帯域と近接することがある。そのような場合、不要な高調波と必要な受信信号がオン状態の第１のスイッチング素子５０４をともに通過し、スイッチ回路５００の後段の回路において所望の伝送特性が得られないという問題がある。この場合に、スイッチ回路５００に接続されたフィルタなどでこの不要な高調波を除去できなければ、スイッチ回路５００に接続された所定の通信システムに悪影響を及ぼすおそれがある。
　この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、高調波などの不要な信号を効果的に減衰させることで他の回路とのアイソレーション特性を向上させることができるスイッチ回路を提供すると共に、このスイッチ回路を備える高周波モジュールを提供することを目的とする。
　上記した目的を達成するために、本発明のスイッチ回路は、第１端子と、複数の第２端子と、前記第１端子と前記複数の第２端子それぞれとを結ぶ信号経路のそれぞれに直列に挿入された第１のスイッチング素子と、前記複数の第２端子それぞれとグランド端子との間に設けられたシャント回路とを備え、複数の前記シャント回路は、それぞれ、直列に接続された第２のスイッチング素子とインダクタとを有することを特徴としている。
　このように構成された発明では、第１端子と第２端子との間に信号を通過させる場合に第１のスイッチング素子をオン状態にし、第２のスイッチング素子をオフ状態にする。第１のスイッチング素子がオン状態のときには、オフ状態の第２のスイッチング素子のオフ容量とこれに直列接続されたインダクタとによりＬＣ直列共振回路が形成される。このＬＣ直列共振回路の共振周波数が減衰させたい信号の周波数になるようにインダクタのインダクタンスを設計することにより、第１、第２端子間の通過特性に所望の減衰極を形成することができる。これにより、スイッチ回路におけるアイソレーション特性を向上させることができる。
　また、前記複数のシャント回路それぞれの前記インダクタが、互いに異なるインダクタンスを有するようにしてもよい。
　このようにすれば、各シャント回路に互いに異なる共振周波数が設定されたＬＣ直列共振回路が形成されるので、信号経路ごとに減衰させたい信号の周波数帯域を設定することができる。
　また、第３端子が設けられ、前記第３端子と前記複数の第２端子それぞれとを結ぶ信号経路にそれぞれ直列に挿入された前記第３のスイッチング素子を備えるようにしてもよい。
　このようにすると、各シャント回路のインダクタのインダクタンスを適切に設定することにより、第１端子と各第２端子それぞれとを結ぶ信号経路それぞれの通過特性と、第３端子と各第２端子それぞれとを結ぶ信号経路それぞれの通過特性の両方に所望の減衰極を形成することができる。
　また、前記シャント回路は、前記第２のスイッチング素子がオフ状態のときに生じる容量と前記インダクタとで直列共振回路を構成し、当該直列共振回路の共振周波数が、前記第２のスイッチング素子がオン状態の他の前記シャント回路が接続された前記信号経路を通過する信号の周波数になるインダクタンス値を、当該直列共振回路の前記インダクタが備えていてもよい。
　このようにすると、他のシャント回路が接続された信号経路を通過する信号が、直列共振回路が構成されたシャント回路に伝搬しても、伝搬した信号を当該直列共振回路を介してグランド端子に逃がすことができるので、第２端子間のアイソレーション特性を向上させることができる。
　また、本発明の高周波モジュールは、一方主面上に前記第１ないし第３のスイッチング素子が実装される多層基板を備えるようにしてもよい。
　このように構成すると、高調波などの不要な信号を効果的に減衰させることでスイッチ回路におけるアイソレーション特性を向上させることができるスイッチ回路が設けられた多層基板を備える実用的な構成の高周波モジュールを提供することができる。
　また、高周波モジュールにおいて、前記インダクタは、前記多層基板の一方主面上に実装されるチップ型部品もしくは前記多層基板の内部に形成された配線電極により構成されていてもよい。
　このように構成すると、スイッチ回路において必要なインダクタなどを多層基板に実装あるいは内蔵できるため、小型の高周波モジュールを提供することができる。
　本発明によれば、不要な信号を減衰させることによりアイソレーション特性を向上したスイッチ回路を提供することができる。
本発明の第１実施形態にかかる高周波モジュールを示す断面図である。 図１の高周波モジュールが備える高周波回路を示す図である。 図２の高周波回路が備えるスイッチ回路を示す図である。 図３のスイッチ回路の通過特性を示す図である。 従来のスイッチ回路の通過特性を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる高周波モジュールが備える高周波回路を示す図である。 図６の高周波回路が備えるスイッチ回路を示す図である。 従来の高周波モジュールが備えるスイッチ回路を示す図である。
　＜第１実施形態＞
　本発明の第１実施形態について、図１～図５を参照して説明する。なお、図１～図３では、本発明にかかる主要な構成のみが図示されており、説明を簡易なものとするために、その他の構成は図示省略されている。また、後の説明で参照する図６および図７についても、図１～図３と同様に主要な構成のみが図示されているが、以下の説明においてはその説明は省略する。
　（高周波モジュール）
　図１および図２に示す高周波モジュール１は、複数の周波数帯域を利用して通信を行うマルチモード、マルチバンドに対応した携帯電話などの通信装置（図示省略）に搭載され、このような通信装置はＧＳＭ規格、Ｗ－ＣＤＭＡ規格、ＬＴＥ規格、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ規格などの複数の通信システムに対応している。また、高周波モジュール１は、通信装置に設けられたアンテナＡ１と、通信装置が使用する複数の通信システム（図示省略）とを切換接続するスイッチ回路を備えている。
　高周波モジュール１は、複数（例えば５層）の絶縁層２ａ～２ｆが積層されて成る多層基板２と、スイッチ回路１０１を形成するスイッチング素子が設けられたスイッチＩＣ３と、チップ型部品４や多層基板２の内部に形成した配線電極５で構成されるインダクタＬ１～Ｌ４やキャパシタ等の回路素子を備えている。
　多層基板２は、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック）多層基板や、ガラスエポキシ樹脂等により形成される樹脂多層基板などの一般的な多層基板により構成される。そして、スイッチＩＣ３や、整合回路や各種のフィルタ回路等を形成するためのチップ型部品４などが、多層基板２の一方主面である実装面２１上に設けられた部品実装用のランド電極２２に実装される。多層基板２に設けられた配線電極５を介して多層基板２の他方主面２３上に形成された複数の外部接続端子２４や各部品どうしが電気的に接続される。なお、配線電極５は、各絶縁層の主面上に形成された面内導体と、各絶縁層上に形成された面内導体を接続するビア導体を含んでいる。また、ＣｕやＡｇなどを含む導電性材料により、ランド電極２２、外部接続端子２４、配線電極５などの電極が形成されている。
　スイッチＩＣ３は、図２に示すように、多層基板２に設けられた共通電極ＡＮＴ１ａ（外部接続端子２４）に配線電極５を介して接続される共通端子３１（本発明の「第１端子」に相当）と、複数（この実施形態では４個）の切替端子３２ａ～３２ｄ（本発明の「第２端子」に相当）とを有している。また、共通電極ＡＮＴ１ａにはアンテナＡ１が接続される。また、各切替端子３２ａ～３２ｄは、異なる通信システム（図示省略）の信号に対応し、所望の通信システムの信号を通過させるために共通端子３１と切替端子３２ａ～３２ｄのいずれかとがスイッチＩＣ３により切換接続される。次に、スイッチ回路１０１の構成について詳細に説明する。
　（スイッチ回路）
　図３に示すように、スイッチ回路１０１は、複数（この実施形態では４個）の第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄと、複数（この実施形態では４個）のシャント回路１０３ａ～１０３ｄとを備えている。そして、各第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄの一端が共通端子３１に接続され、他端が対応する切替端子３２ａ～３２ｄに接続されることにより、共通端子３１と各切替端子３２ａ～３２ｄとを結ぶ４本の信号経路ＳＬ１ａ～ＳＬ１ｄが形成されている。また、各切替端子３２ａ～３２ｄと高周波モジュール１が備えるグランド端子（グランドＧＮＤ）との間に、対応するシャント回路１０３ａ～１０３ｄがそれぞれ設けられている。
　各シャント回路１０３ａ～１０３ｄは、図３に示すように、一端が対応する切替端子３２ａ～３２ｄ（信号経路ＳＬ１ａ～ＳＬ１ｄ）に接続された第２のスイッチング素子１０４ａ～１０４ｄと、一端が第２のスイッチング素子１０４ａ～１０４ｄの他端に接続され他端がグランド端子（グランドＧＮＤ）に接続されたインダクタＬ１～Ｌ４との直列回路を備えている。なお、この実施形態では、第２のスイッチング素子１０４ａ～１０４ｄは、ランド電極２２を介してチップ型部品４であるインダクタＬ１～Ｌ４に接続されている。
　また、この実施形態では、第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ、第２のスイッチング素子１０４ａ～１０４ｄは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）により形成され、それらが半導体基板上に一体形成されてスイッチＩＣ３を構成している。シャント回路を形成するインダクタは、スイッチＩＣ３に内蔵してもよいし、図１に示すように多層基板２上にチップ型部品４として備え、多層基板２内の配線電極５を用いてスイッチＩＣ３と接続して構成しても構わない。
　そして、所望の通信システムを使用するときは、第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄのうちのいずれか１つがオン状態に切り換えられることによって（図３では第１のスイッチ素子１０２ａがオン状態）、共通端子３１と、各切替端子３２ａ～３２ｄの１つとが切換接続される。また、図３に示すように、図８を参照して説明した従来のスイッチ回路５００と同様に、第１のスイッチング素子１０２ａがオン状態に切り換えられているときは、第２のスイッチング素子１０４ａがオフ状態に切り換えられ、第１のスイッチング素子１０２ｂ～１０２ｄがオフ状態に切り換えられているときは、第２のスイッチング素子１０４ｂ～１０４ｄがオン状態に切り換られている。
　（インダクタを追加することによるアイソレーション特性の改善）
　図４および図５を参照してインダクタＬ１～Ｌ４を追加することによりスイッチ回路１０１の各切替端子３２ａ～３２ｄ（信号経路ＳＬ１ａ～ＳＬ１ｄ）間のアイソレーション特性が改善される点について説明する。なお、第２のスイッチング素子１０４ａのオフ容量Ｃｆを約０．１ｐＦと仮定し、インダクタＬ１のインダクタンスを１８ｎＨに設定した例について説明を行う。また、図４および図５それぞれの横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は通過特性（ｄＢ：信号レベル）示す。また、図４では、第１のスイッチング素子１０２ａがオン状態である場合に共通端子３１に高周波信号が入力されたときに切替端子３２ａで観測される信号の信号レベルが示されている。なお、第１のスイッチング素子１０２ａがオン状態である場合を例に挙げて説明するが、各第１のスイッチング素子１０２ｂ～１０２ｄのいずれがオン状態である場合も以下で説明する効果と同様の効果を奏することができるので、その説明は省略する。
　図３に示すように第１のスイッチング素子１０２ａがオン状態の場合には、同図中に示す第２のスイッチング素子１０４ａのオフ容量ＣｆとインダクタＬ１とでＬＣ直列共振回路が形成され、図４に示すように、共通端子３１および切替端子３２ａ間の通過特性に減衰極が形成される。この減衰極の周波数が不要な高周波信号の周波数あるいはその近傍の周波数になるようにインダクタＬ１のインダクタンスを設計することによって、特に減衰極が形成される近辺の周波数帯域の不要な高周波信号が他の信号経路ＳＬ１ｂ～ＳＬ１ｄ（切替端子３２ｂ～３２ｄ）から信号経路ＳＬ１ａ（切替端子３２ａ）に伝搬した場合には、シャント回路１０３ａを介して伝搬した不要な高周波信号をグランド端子（グランドＧＮＤ）に導くことができる。これにより、スイッチ回路１０１内のアイソレーション特性が改善される。
　以上のように、この実施形態では、第１のスイッチング素子１０２ａがオン状態のときにオフ状態の第２のスイッチング素子１０４ａのオフ容量を利用して不要な信号を減衰させることで、スイッチ回路１０１におけるアイソレーション特性を向上させることができる。
　また、各シャント回路１０３ａ～１０３ｄのインダクタＬ１～Ｌ４を、互いに異なるインダクタンスにしても構わない。その場合、各シャント回路１０３ａ～１０３ｄに、互いに異なる共振周波数が設定されたＬＣ直列共振回路が形成されるので、信号経路ＳＬ１ａ～ＳＬ１ｄごとに、減衰させたい信号の周波数帯域を設定することができる。
　また、インダクタＬ１～Ｌ４が多層基板２に設けられているので、スイッチＩＣ３にインダクタを搭載する必要がないためスイッチＩＣ３を小型化できると共に、インダクタＬ１～Ｌ４のインダクタンスをチップ部品を取り換えるだけで簡単に調整することができるので、スイッチ回路１０１の設計の自由度を向上させることができる。
　＜第２実施形態＞
　本発明の第２実施形態について図６および図７を参照して説明する。この実施形態の高周波モジュール１が上記した第１実施形態と異なるのは、図６に示すように、スイッチＩＣ３ａに、アンテナＡ２が接続される共通端子３３（本発明の「第３端子」に相当）がさらに設けられている点である。以下の説明では、第１実施形態と異なる点を中心に説明を行い、その他の構成および動作は上記した第１実施形態と同様であるため同一符号を引用することによりその構成および動作の説明は省略する。
　図６に示すように、スイッチＩＣ３ａは、共通電極ＡＮＴ１（外部接続端子２４）に配線電極５を介して接続される共通端子３１と、共通電極ＡＮＴ２（外部接続端子２４）に配線電極５を介して接続される共通端子３３と、複数の切替端子３２ａ～３２ｄとを有している。また、共通電極ＡＮＴ１にアンテナＡ１が接続され共通電極ＡＮＴ２にアンテナＡ２が接続される。そして、共通端子３１，３３のいずれかと、各切替端子３２ａ～３２ｄのいずれかとがスイッチＩＣ３により切換接続される。次に、スイッチ回路１０１ａの構成について詳細に説明する。
　（スイッチ回路）
　図７に示すように、スイッチ回路１０１ａは、図３のスイッチ回路１０１に複数（この実施形態では４個）の第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄがさらに設けられて形成されている。そして、各第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄの一端が共通端子３３に接続され、それぞれの他端が対応する切替端子３２ａ～３２ｄに接続されることにより、共通端子３３と各切替端子３２ａ～３２ｄとを結ぶ４本の信号経路ＳＬ２ａ～ＳＬ２ｄそれぞれに、対応する第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄがそれぞれ直列に挿入されている。図７に示す実施形態においては、共通端子３１と切替端子３２ａが接続されるとともに、共通端子３３と切替端子３２ｄとが接続される構成を示している。
　なお、第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄは、第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ、第２のスイッチング素子１０４ａ～１０４ｄと同様に、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）により形成され、それらが第１、第２のスイッチング素子とともに半導体基板上に一体形成されてスイッチＩＣ３を構成している。なお、シャント回路を形成するインダクタは、スイッチＩＣ３に内蔵してもよいし、図１に示すように多層基板２上にチップ型部品４として備え、多層基板２内の配線電極５を用いてスイッチＩＣ３と接続して構成しても構わない。
　そして、第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄのうちのいずれか１つがオン状態に切り換えられることによって（図７では第１のスイッチ素子１０２ａがオン状態）、共通端子３１と、切替端子３２ａ～３２ｄのいずれか１つとが切換接続されて、その切替端子と共通端子３１との間で所望の通信システムの信号を通過させることができる。また、各第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄのうちのいずれか１つがオン状態に切り換えられることによって（図７では第３のスイッチ素子１０６ｄがオン状態）、共通端子３３と、切替端子３２ａ～３２ｄのいずれか１つとが切換接続されて、その切替端子と共通端子３３との間で所望の通信システムの信号を通過させることができる。
　また、図７に示すように、上記した第１実施形態と同様に、第１のスイッチング素子１０２ａ、第３のスイッチング素子１０６ｄがオン状態に切り換えられているときは、第２のスイッチング素子１０４ａ，１０４ｄがオフ状態に切り換えられ、第１のスイッチング素子１０２ｂ,１０２ｃと、第３のスイッチング素子１０６ｂ，１０６ｃの両方がオフ状態に切り換えられているときは、第２のスイッチング素子１０４ｂ，１０４ｃがオン状態に切り換られている。すなわち、各切替端子３２ａ～３２ｄに接続された各第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ、第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄのうちのいずれかがオン状態に切り換えられているときは、当該オン状態のスイッチング素子が接続された切替端子に接続された第２のスイッチング素子はオフ状態に切り換えられる。その一方で、各切替端子３２ａ～３２ｄそれぞれに接続された各第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ、第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄの両方がオフ状態に切り換えられているときは、当該オフ状態の第１、第３のスイッチング素子が接続された切替端子に接続された第２のスイッチング素子はオン状態に切り換えられる。
　なお、各切替端子３２ａ～３２ｄそれぞれに接続された各第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ、第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄの両方がオン状態になることはない。すなわち、各切替端子３２ａ～３２ｄそれぞれに接続された各通信システムが、同時にアンテナＡ１，Ａ２に接続されることがないように各第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ、第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄのオン、オフ状態が制御される。
　以上のように、この実施形態では、各シャント回路１０３ａのインダクタＬ１～Ｌ４のインダクタンスを適切に設定することにより、共通端子３１と各切替端子３２ａ～３２ｄそれぞれとを結ぶ信号経路ＳＬ１ａ～ＳＬ１ｄそれぞれの通過特性と、共通端子３３と各切替端子３２ａ～３２ｄとを結ぶ信号経路ＳＬ２ａ～ＳＬ２ｄそれぞれの通過特性とに所望の減衰極を形成することで、上記した第１実施形態と同様に、スイッチ回路１０１ａ内の各切替端子３２ａ～３２ｄ（信号経路ＳＬ１ａ～ＳＬ１ｄ，ＳＬ２ａ～ＳＬ２ｄ）間のアイソレーション特性を向上させることができる。
　なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、上記した構成がどのように組み合わされていてもよい。例えば、各切替端子３２ａ～３２ｄや第１のスイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ、第３のスイッチング素子１０６ａ～１０６ｄの個数は上記した数に限定されるものではなく、通信装置が扱う通信システムの数やアンテナＡ１，Ａ２の数などに応じて、必要な個数のスイッチング素子等の回路素子を備えるようにすればよい。また、シャント回路が接続されていない切替端子がさらに設けられていてもよい。また、１組の第１、第２端子によりスイッチ回路が形成されていてもよく、この場合には、第１、第２端子のいずれにアンテナが接続されてもよい。
　また、上記した実施形態では、各スイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ，１０４ａ～１０４ｄ，１０６ａ～１０６ｄは、主として電界効果トランジスタにより形成されているが、各スイッチング素子１０２ａ～１０２ｄ，１０４ａ～１０４ｄ，１０６ａ～１０６ｄをＰＩＮダイオードを用いた回路、バイポーラトランジスタや静電誘導型トランジスタ等の各種のスイッチング素子により構成してもよい。
　また、スイッチＩＣ３，３ａに接続されるアンテナは、上記したマルチバンド用のアンテナＡ１，Ａ２に限らず、通信に使用される各バンドそれぞれに対応したシングルバンド用の複数のアンテナでもよい。また、スイッチＩＣに接続されるアンテナや通信システムの数は、高周波モジュール１が搭載される通信装置の構成に応じて、適宜、最適な数に設定すればよい。
　本発明は、信号経路に直列に挿入された第１のスイッチング素子と信号経路にシャント接続された第２のスイッチング素子とを備えるスイッチ回路、および、このスイッチ回路を備える高周波モジュールに、広く適用することができる。
　１　　高周波モジュール
　２　　多層基板
　５　　配線電極
　３１　　共通端子（第１端子）
　３２ａ～３２ｄ　　切替端子（第２端子）
　３３　　共通端子（第３端子）
　１０１，１０１ａ　　スイッチ回路
　１０２ａ～１０２ｄ　　第１のスイッチング素子
　１０３ａ～１０３ｄ　　シャント回路
　１０４ａ～１０４ｄ　　第２のスイッチング素子
　１０６ａ～１０６ｄ　　第３のスイッチング素子
　ＧＮＤ　　グランド端子
　Ｌ１～Ｌ４　　インダクタ
　ＳＬ１ａ～ＳＬ１ｄ，ＳＬ２ａ～ＳＬ２ｄ　　信号経路

Claims (6)

  1. 　第１端子と、
    　複数の第２端子と、
    　前記第１端子と前記複数の第２端子それぞれとを結ぶ信号経路のそれぞれに直列に挿入された第１のスイッチング素子と、
    　前記複数の第２端子それぞれとグランド端子との間に設けられたシャント回路とを備え、
    　複数の前記シャント回路は、それぞれ、直列に接続された第２のスイッチング素子とインダクタとを有することを特徴とするスイッチ回路。
  2. 　前記複数のシャント回路それぞれの前記インダクタが、互いに異なるインダクタンスを有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。
  3. 　第３端子が設けられ、
    　前記第３端子と前記複数の第２端子それぞれとを結ぶ信号経路にそれぞれ直列に挿入された前記第３のスイッチング素子
    　を備えることを特徴とする請求項２に記載のスイッチ回路。
  4. 　前記シャント回路は、前記第２のスイッチング素子がオフ状態のときに生じる容量と前記インダクタとで直列共振回路を構成し、当該直列共振回路の共振周波数が、前記第２のスイッチング素子がオン状態の他の前記シャント回路が接続された前記信号経路を通過する信号の周波数になるインダクタンス値を、当該直列共振回路の前記インダクタが備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスイッチ回路。
  5. 　請求項４に記載のスイッチ回路を備える高周波モジュールにおいて、
    　一方主面上に前記第１ないし第３のスイッチング素子が実装される多層基板を備えることを特徴とする高周波モジュール。
  6. 　前記インダクタは、前記多層基板の一方主面上に実装されるチップ型部品もしくは前記多層基板の内部に形成された配線電極により構成されることを特徴とする請求項５に記載に高周波モジュール。
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