JP2003017901A - 高周波スイッチ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、送信信号の２倍の高調波成分をア
ンテナ端子から導出することがなく、また、周辺回路の
構成を軽減できる高周波スイッチング回路を提供する。 【解決手段】 送信回路、受信回路及びアンテナに接続
される送信側端子１、受信端子２及びアンテナ端子３を
有し、前記送信回路と前記アンテナとの接続及び前記ア
ンテナと前記受信回路との接続を切り換える高周波スイ
ッチ回路において、前記送信端子１と前記アンテナ端子
２との間に受信信号を遮断するスイッチングダイオード
８を配置するとともに、前記受信端子３と前記アンテナ
端子２との間に送信信号を遮断する伝送線路９を配置す
るととも、前記スイッチングダイオード８のアノード
に、その途中にコンデンサ１３を介して接地されたスト
リップ線路１１を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナと受信回
路、アンテナと送信回路との接続を切り換える高周波ス
イッチング回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機などで用いられる高周波スイ
ッチ回路は、図３に示すように送信回路ＴＸと受信回路
ＲＸとを同じアンテナＡＮＴでを共有するために、この
アンテナと送信回路との間およびアンテナと受信回路と
の間との接続を切り換える用途で用いられる。また、こ
のような高周波スイッチ回路を１つのアンテナに分波器
を介して複数接続したりしていた。

【０００３】この高周波スイッチ回路の回路例を図４に
示す。

【０００４】高周波スイッチ回路は、送信端子４１、ア
ンテナ端子４２及び受信端子４３を具備する。送信端子
４１は、コンデンサ４５を介してスイッチングダイオー
ドであるPINダイオード４８のアノード側に接続されて
いる。このスイッチングダイオード４８のカソード側は
コンデンサ４６を介してアンテナ端子４２ならびにスト
リップ線路４９に接続されている。このストリップ線路
４９は、送信端子４１に入力される送信信号の中心的な
周波数のλ/４となるような線路長を持ち、コンデンサ
４７を介して受信端子４３に接続される。

【０００５】ストリップ線路４９の受信端子側とグラン
ド電位との間には、PINダイオードであるスイッチング
ダイオード５０が接続される。このスイッチングダイオ
ード５０のアノードは、ストリップ線路４９に接続し、
カソードはグランド電位に接続している。

【０００６】また、スイッチングダイオード４８のアノ
ードには、コイル５１、抵抗５２を介してスイッチング
ダイオード４８、５０にバイアス電流を与えて、ON/OFF
動作させるためにコントロール端子４４が配置されてい
る。

【０００７】ここでコンデンサ４５、４６、４７は、ス
イッチングダイオード４８、５０に流れるバイアス電流
が、高周波スイッチ回路の外に流れ出すことを防止する
ためのカップリングコンデンサであり、コイル５１はコ
ントロール端子４４と送信端子４１間をハイインピーダ
ンスに保ち、送信信号がコントロール端子４４に流れる
ことを防ぐために用いられる。

【０００８】この高周波スイッチ回路において、送信時
にはコントロール端子４４より加えた正の電圧によりス
イッチングダイオード４８、５０はバイアス電流が流れ
ON状態となり、送信端子４１とアンテナ端子４２間は、
スイッチングダイオード４８にははほとんど損失がなく
接続される。

【０００９】また、アンテナ端子４２と受信端子４３間
のストリップ線路４９は、スイッチングダイオード５０
により、受信端子４３側で接地されるためショートスタ
ブとして動作するが、このストリップ線路４９が送信信
号の中心周波数のλ/４となるような線路長を有するた
め、アンテナ端子４２と受信端子４３間は高インピーダ
ンス状態となり、アンテナ端子４２と受信端子４３は切
り離された状態となる。

【００１０】したがって、送信端子４１に入力された送
信信号は受信端子４３側にほとんど流れずにアンテナ端
子４２に伝送される。

【００１１】また受信時には、コントロール端子４４に
負の逆バイアス電圧を加えるか、Low状態として、スイ
ッチングダイオード４８、５０を共にOFFさせること
で、送信端子４１とアンテナ端子４２の間を切断状態と
する。また、アンテナ端子４２と受信端子４３間のスト
リップ線路４９は単なる伝送線路として動作するため、
アンテナ端子４２と受信端子４３間はほとんど損失がな
く接続される状態となる。

【００１２】したがって、アンテナ端子４２に入力され
た受信信号は、送信端子４１側にほとんど流れずに受信
端子４３に伝送される。

【００１３】以上のように、コントロール端子４４に加
える電圧により高周波スイッチ回路はアンテナ端子４２
と送信端子４１−受信端子４３間の接続を切り換えるス
イッチ回路として動作する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この高周波スイッチ回
路では、送信信号が２倍高調波を持つ場合、それがアン
テナ端子４２より送信されてしまうことを防ぐために、
この高調波成分を阻止するローパスフィルタを、図４に
示す送信端子４１の外部側に接続することが必要であ
る。この２倍の高調波は、例えば送信回路ＴＸのパワー
アンプやその他の周辺高周波回路の存在により発生する
ものである。

【００１５】このローパスフィルタを用いた場合、通過
ロスが発生するため、高周波スイッチ回路に送信端子に
供給される送信信号が既にロスした状態となってしまっ
ている。

【００１６】本発明は、上述の問題に鑑みて案出したも
のであり、その目的は、送信信号の２倍の高調波成分を
アンテナ端子から導出することがなく、また、周辺回路
の構成を軽減できる高周波スイッチング回路を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、送信回路、受
信回路及びアンテナに接続される送信側端子、受信端子
及びアンテナ端子を有し、前記送信回路と前記アンテナ
との接続及び前記アンテナと前記受信回路との接続を切
り換える高周波スイッチ回路において、前記送信端子と
前記アンテナ端子との間に受信信号を遮断するスイッチ
ングダイオードを配置するとともに、前記受信端子と前
記アンテナ端子との間に送信信号を遮断する伝送線路を
配置し、且つ前記スイッチングダイオードのアノードと
グランド電位との間に、その途中がコンデンサを介して
接地されているストリップ線路を配置したことを特徴と
する高周波スイッチ回路である。

【００１８】また、スイッチングダイオードはＰＩＮ型
ダイオードであり、そのアノードがコンデンサを介して
送信端子及びストリップ線路に接続され、且つカソード
側がコンデンサを介してアンテナ端子及び前記伝送線路
の一端に接続している。

【作用】本発明は、スイッチングダイオードとコントロ
ール端子との間に接続するストリップ線路の途中にコン
デンサを介してグランド電位に接続している。これによ
り、ストリップ線路の一部とコンデンサとで共振・反共
振回路を形成する。

【００１９】この共振・反共振回路は、送信信号の周波
数ではストリップ線路の一部及びコンデンサにより共振
回路として動作し、ハイインピーダンスとなるため、送
信信号がこのコントロール端子から流れることを防ぐ。
したがって、送信信号のロスを最小に保つことができ
る。一方送信信号の２倍の周波数では、送信信号の周波
数より高くなるため、上述の共振回路は容量成分として
見なせる。そして、上述のストリップ線路の残部とで反
共振回路として動作し、インピーダンスが略０となる。
このため、送信信号の２倍の周波数（２倍の高調波成
分）に対して高周波的にグランドに接地する動作とな
る。

【００２０】したがって、この周波数帯では送信端子か
ら見ると２倍波を除去するトラップ回路として動作し、
不要な２倍波を除去する働きを行う。したがってこの共
振・反共振回路は、送信信号に対して損失を最小にで
き、２倍の高調波を除去することができる。

【００２１】これにより、２倍の高調波成分を除去する
ためのローパスフィルタを送信端子の外部に接続する必
要がなく、高周波スイッチ回路の周囲の回路構成を簡素
化することができる。これにより、この高周波ストリッ
プ回路及びその周囲の回路を多層基板に一体化した時に
は、多層基板を小型化することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高周波スイッチ回
路を図面に基づいて説明する。

【００２３】高周波スイッチ回路は、送信端子１、アン
テナ端子２及び受信端子３を有し、図３に示すように、
送信端子１は送信回路ＴＸに接続し、アンテナ端子２は
アンンテＡＮＴに直接または間接的に接続されている。
ここで、間接的に接続とは、デュアルバンドやトリプル
バンドに対応すべきく、分波器を介して接続する場合を
いう。また、受信端子３は、受信回路ＲＸに接続され
る。

【００２４】送信端子１は、コンデンサ５を介してスイ
ッチングダイオードであるPINダイオード８のアノード
側に接続されている。このスイッチングダイオード８の
カソード側はコンデンサ６を介してアンテナ端子２なら
びに送信信号を遮断する伝送路、例えば、ストリップ線
路９に接続されている。このストリップ線路９は、送信
端子１に入力される送信信号の中心的な周波数のλ/４
となるような線路長を有し、コンデンサ７を介して受信
端子３に接続される。ストリップ線路９の受信端子側と
グランド電位との間には、PINダイオードであるスイッ
チングダイオード１０が接続される。このスイッチング
ダイオード１０のアノードは、ストリップ線路４９に接
続し、カソードはグランド電位に接続している。尚、伝
送線路のストリップ線路９に変えて、インダクタ導体と
コンデンサとなるπ型フィルタとしても構わない。

【００２５】また、スイッチングダイオード８のアノー
ドには、ストリップ線路１１、抵抗１２を介してスイッ
チングダイオード８、１０にバイアス電流を与えて、ON
/OFF動作させるためにコントロール端子４が配置されて
いる。

【００２６】また、ストリップ線路１０の途中（点Ｘ）
には、コンデンサ１３を対してコンデンサ１３が接続さ
れている。また、ストリップ線路１０のコントロール端
子４側端部には、コンデンサ１４を介してグランド電位
に接続されている。

【００２７】ここで、コンデンサ５、６、７は、スイッ
チングダイオード８、１０に流れるバイアス電流が、高
周波スイッチ回路の外に流れ出すことを防止するための
カップリングコンデンサである。

【００２８】この高周波スイッチ回路において、送信時
にはコントロール端子４より加えた正の電圧により、バ
イアス電流は、抵抗１２、ストリップ線路１１、スイッ
チングダイオード８、伝送路であるストリップ線路９を
介してスイッチングダイオード１０に流れ、その結果、
スイッチングダイオード８、１０は、ON状態となり、送
信端子１とアンテナ端子２間は、スイッチングダイオー
ド８にははほとんど損失がなく接続される。尚、アンテ
ナ端子２と受信端子３間のストリップ線路９は、スイッ
チングダイオード１０により、受信端子４３側で接地さ
れるためショートスタブとして動作するが、このストリ
ップ線路９が送信信号の中心周波数のλ/４となるよう
な線路長を有するため、アンテナ端子２と受信端子３間
は高インピーダンス状態となり、アンテナ端子２と受信
端子３は切り離された状態となる。

【００２９】したがって、送信端子１に入力された送信
信号は受信端子３側にほとんど流れずにアンテナ端子２
に伝送される。

【００３０】また受信時には、コントロール端子４に負
の逆バイアス電圧を加えるか、Low状態として、スイッ
チングダイオード８、１０を共にOFFさせることで、送
信端子１とアンテナ端子２の間を切断状態とする。ま
た、アンテナ端子２と受信端子３間のストリップ線路９
は単なる伝送線路として動作するため、アンテナ端子２
と受信端子３間はほとんど損失がなく接続される状態と
なる。

【００３１】したがって、アンテナ端子２に入力された
受信信号は、送信端子１側にほとんど流れずに受信端子
３に伝送される。

【００３２】上述の送信時において、ストリップ線路１
１とコンデンサ１３，１４による共振・反共振回路を構
成する。即ち、送信周波数にて並列共振させ、スイッチ
ングダイオード８からみたインピーダンスを無限大とし
て動作させることにより送信信号がこのコントロール端
子４側に流れるのを阻止し高周波スイッチ回路の送信時
のロスを最小限とする。

【００３３】一方、ストリップ線路１１とコンデンサ１
３による共振・反共振回路は送信信号の２倍の周波数に
て直列共振させ、スイッチングダイオード８のカソード
側からみたインピーダンスを略０に動作させることによ
り、高周波的にスイッチングダイオード８を接地状態と
して、送信信号の２倍波成分である高調波成分の通過を
阻止する。したがって、このストリップライン１１とコ
ンデンサ１３による共振・反共振回路は送信信号の２倍
波成分の除去フィルタとして動作させることかできる。

【００３４】このように、ストリップ線路１１とコンデ
ンサ１３で、送信信号に対してインピーダンス無限大と
するには、ストリップ線路１１の接続点Ｘからグランド
電位側端までのインダクタンス成分とコンデンサ１３と
の容量成分で並列共振回路を構成させ、このインダクタ
ンス成分と容量成分とによって決定される共振周波数を
送信信号の中心的な周波数となるように設定する。

【００３５】また、送信信号の２倍の高調波成分に対し
てインピーダンスを略０とするためには、上述のストリ
ップ線路１１の接続点Ｘからグランド電位側端までの間
のインダクタンス成分とコンデンサ１３との容量成分で
構成される共振回路は、送信信号よりも高い周波数では
容量性で動作することから、この容量成分とストリップ
線路１１の残部（ストリップ線路１１のスイッチングダ
イオード８側の端から接続点Ｘまで）のインダクタンス
成分とで、共振回路を構成させて、反共振周波数が送信
信号の中心的な周波数の２倍の周波数となるように設定
する。

【００３６】このストリップ線路１１、接続点Ｘ、及び
コンデンサ１３の設定によって、図２に示すようなイン
ピーダンス特性とすることができる。図２において、fo
は、送信信号の中心的な周波数を示し、2foは、その2倍
の高調波成分の周波数である。

【００３７】以上の実施例においては、スイッチングダ
イオードとして、PINダイオードを用いたが、これはト
ランジスタ、ＦＥＴ等を用いても同様である。

【００３８】これにより、送信信号の２倍の高調波成分
を高周波スイッチ回路で除去することができるため、高
周波スイッチ回路の送信端子1の外部に、送信信号を通
過させるローパスフィルタを設ける必要がなく、また、
そのフィルタの構成を簡略化することができる。このた
め、この高周波スイッチ回路を含む周辺回路を多層基板
に一体化した時、多層基板の回路構成を簡略でき、同時
に小型化することができる。

【００３９】上述の実施例では、ストリップ線路とした
が、このストリップ線路を多層基板の内部に形成するこ
とはもちろんのこと、その表面に形成してもかまわな
い。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明では、バイアス電
流を流すストリップ線路の途中とグランド電位と間にコ
ンデンサを接続し共振・反共振回路を形成することによ
り送信信号の２倍波の除去をおこなうことができる。そ
の結果、送信信号の２倍の高調波成分をアンテナ端子か
ら導出することがなく、また、周辺回路の構成を軽減で
きる高周波スイッチング回路となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波スイッチの回路図である

【図２】本発明による共振・反共振回路のインピーダン
ス特性図である。

【図３】高周波スイッチ回路の概念を説明するブロック
回路図である

【図４】従来の高周波スイッチの回路図である

【符号の説明】

８、１０ スイッチングダイオード １１ ストリップ線路 １３、１４ コンデンサ １２ バイアス抵抗 １ 送信端子 ２ アンテナ端子 ３ 受信端子 ４ コントロール端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信回路、受信回路及びアンテナに接続
   される送信端子、受信端子及びアンテナ端子を有し、前
   記送信回路と前記アンテナとの接続及び前記アンテナと
   前記受信回路との接続を切り換える高周波スイッチ回路
   において、 前記送信端子と前記アンテナ端子との間に受信信号を遮
   断するスイッチングダイオードを配置するとともに、前
   記受信端子と前記アンテナ端子との間に送信信号を遮断
   する伝送線路を配置し、且つ前記スイッチングダイオー
   ドのアノードとグランド電位との間に、その途中がコン
   デンサを介して接地されているストリップ線路を配置し
   たことを特徴とする高周波スイッチ回路。
2. 【請求項２】前記スイッチングダイオードはＰＩＮ型ダ
   イオードであり、そのアノードがコンデンサを介して送
   信端子及び前記ストリップ線路に接続され、且つカソー
   ド側がコンデンサを介して前記アンテナ端子及び前記伝
   送線路の一端に接続されていることを特徴とする請求項
   １記載の高周波スイッチ回路。