JP2004235937A - トリプルバンド用高周波スイッチモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化、薄型化の要求を満たすことができ、伝送信号の通る伝送回路に半導体スイッチ素子を組込むことなしに送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換えることのできるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールを提供する。
【解決手段】少なくとも二つの送信回路端子と、それぞれ一端がアンテナに接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路とを有し、各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送するように構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】少なくとも二つの送信回路端子と、それぞれ一端がアンテナに接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路とを有し、各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送するように構成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波分野における携帯用移動無線機、自動車電話等の移動無線通信システムに使用され得るトリプルバンド用高周波スイッチモジュールに関するものであり、特に、複数の異なる無線通信システムに対応した通信装置のフロントエンド部に利用可能なトリプルバンド用高周波スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話などの通信装置が普及し、通信のための方式、及び規格が多数存在する。例えば、ＴＤＭＡ方式の規格としては、ヨーロッパではＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍ）やＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの規格が存在する。このような通信装置において、最近では、複数の異なる規格に対応した通信装置である、いわゆるデュアルバンド機が提案されている。例えば、ＤＣＳとＧＳＭとのデュアルバンド機は、ＤＣＳの周波数帯とＧＳＭの周波数帯とに対応し、あるときはＤＣＳの周波数帯で通信をし、またある時はＧＳＭの周波数帯で通信をする。このように、複数の規格の周波数帯を扱うことにより、一方の規格の周波数帯で通信が不可能である場合には、他方の規格の周波数帯で通信をすることができる。
【０００３】
この種の高周波スイッチモジュールの従来例としてはＧａＡｓスイッチを用いたものがあり、図６にはデュアルバンド用フロントエンドモジュールの回路構成が示され、アンテナＡＮＴと、ＧＳＭとＤＣＳとの分岐又は結合を行う分波器ＤＩＰと、ＧＳＭ用伝送回路に組込まれ、ＧＳＭの送信信号と受信信号とを切換えるＧａＡｓスイッチＳＷ１と、ＤＣＳ用伝送回路に組込まれ、ＤＣＳの送信信号と受信信号とを切換えるＧａＡｓスイッチＳＷ２とを有している。分波器ＤＩＰは、基本的にはインダクタ素子とコンデンサから成っている。そして例えばＧＳＭ用ＧａＡｓスイッチＳＷ１は送信時にはアンテナ側端子とＧＳＭ用の送信回路側Ｔｘとを接続し、受信時にはアンテナ側端子とＧＳＭ用の受信回路側Ｒｘとを接続する（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
雑誌ＩＥＥＥ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｖｏｌ ２００１ ＰＰ２１３〜２１６、Ｆｉｇ．１、Ｆｉｇ．６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すようなＧａＡｓスイッチを用いた従来の高周波スイッチモジュールにおいては、半導体スイッチ素子が伝送回路に組込まれているために、送信又は受信信号が半導体スイッチ素子を通過することになり、そのため、伝送損失すなわち挿入損失が大きくなったり、高調波ノイズ（ハーモニクス）が発生するという問題があった。
【０００６】
また、図６に示すような従来の高周波スイッチモジュールでは、分波器が使用されており、分波器は少なくとも五つのコンデンサと二つのインダクタ素子を備えている。そのため多層基板内に組込むべき構成部品が多くなり、高周波スイッチモジュールの小型化、薄型化の要求を十分に満足できていない。
【０００７】
また、ＰＩＮダイオードを用いた高周波スイッチモジュールも従来種々提案されているが、この場合も構成部品数多く、多層基板内に内層する部品が多くなるので、小型化が困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来技術に伴う上記の問題点を解決して、小型化、薄型化の要求を満たすことができ、送信信号の通る伝送回路に半導体スイッチ素子を組込むことなしに複数の送信回路とアンテナとの接続及び複数の受信回路とアンテナとの接続を切換えることのできるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明による、送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換えるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールは、
少なくとも二つの送信回路端子と、
それぞれ一端がアンテナ端子に接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、
それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路と
を有し、
各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
各送信用伝送線路は、送信信号の波長をλとしたときλ／４の長さをもつ線路から成り得る。代りに各送信用伝送線路は、低域通過フィルタで構成され得る。
【００１１】
本発明の第１の発明の実施の形態では、各送信用伝送通路とそれと関連した送信回路端子との間にそれぞれ低域通過フィルタを設けることができる。
【００１２】
各送信用伝送線路と組合された各半導体スイッチング回路は、ＧａＡｓスイッチ素子と他端子に接続したコンデンサとから成り得る。
【００１３】
また、本発明の第１の発明の一つの実施の形態では、二つの送信回路端子と三つの受信回路端子が設けられ、そしてアンテナ端子と三つの受信回路端子との間には別の半導体スイッチング回路が設けられ得る。前記別の半導体スイッチング回路は、単極三投型のＧａＡｓスイッチ素子から成り、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子と、第３受信回路端子に接続された第４端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され得る。また、二つの送信回路端子の一方は二つの異なる周波数帯に対応し得る。
【００１４】
また、本発明の第１の発明の別の実施の形態では、三つの送信回路端子と二つの受信回路端子が設けられ、そしてアンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ得る。前記さらに別の半導体スイッチング回路は、単極双投型のＧａＡｓスイッチ素子から成り、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され得る。この場合、前記三つの送信回路端子のうちの一つは第３の受信回路端子を兼ねるようにされ得る。
【００１５】
本発明の第２の発明による、複数の送信回路とアンテナとの接続及び複数の受信回路とアンテナとの接続を切換えるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールは、
それぞれ一端がアンテナ端子に接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、
それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路と、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が第２送信回路端子に接続された第２送信用伝送線路とを有し、
各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送させるＧａＡｓスイッチ素子と前記他端子に接続したコンデンサとから成り、
各送信用伝送線路、及び各半導体スイッチング回路のコンデンサが多層基板内に形成され、
また、各半導体スイッチング回路のＧａＡｓスイッチ素子が多層基板の表面に搭載されることを特徴としている。
【００１６】
本発明の第２の発明の実施の形態では、二つの送信回路端子と三つの受信回路端子とを有し、アンテナと三つの受信回路端子との間に別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記別の半導体スイッチング回路は、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子と、第３受信回路端子に接続された第４端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載され得る。
【００１７】
本発明の第２の発明の別の実施の形態では、三つの送信回路端子と二つの受信回路端子とを有し、アンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記さらに別の半導体スイッチング回路は、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載され得る。
【００１８】
本発明の第２の発明のさらに別の実施の形態では、二つの送信回路端子と二つの受信回路端子と一つの送受信回路端子を有し、アンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記さらに別の半導体スイッチング回路は、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載され得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明の一実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す。図１においてＡＮＴはアンテナ端子、Ｔｘ１はＧＳＭ用送信回路端子を成す第１送信回路端子、Ｔｘ２はＤＣＳ及びＰＣＳ用送信回路端子を成す第２送信回路端子、Ｒｘ１はＧＳＭ用受信回路端子を成す第１受信回路端子、Ｒｘ２はＤＣＳ用受信回路端子を成す第２受信回路端子、Ｒｘ３はＰＣＳ用受信回路端子を成す第３受信回路端子である。
【００２０】
アンテナ端子ＡＮＴと第１送信回路端子Ｔｘ１との間には第１送信用伝送線路１が設けられ、アンテナ端子ＡＮＴと第２送信回路端子Ｔｘ２との間には第２送信用伝送線路２が設けられている。これらの第１送信用伝送線路１は、ＤＣＳ／ＰＣＳの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（９２５〜１９９０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定され、第２送信用伝送線路２は、ＧＳＭの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（８８０〜１９９０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定されている。つまり、第１送信用伝送線路１は、ＤＣＳ／ＰＣＳの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（９２５〜１９９０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成され、第２送信用伝送線路２は、ＧＳＭの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（８８０〜１９９０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成されている。受信また第１送信用伝送線路１と第１送信回路端子Ｔｘ１との間には低域通過フィルタ３が設けられ、第２送信用伝送線路２と第２送信回路端子Ｔｘ２との間には低域通過フィルタ４が設けられ、これらの低域通過フィルタ３、４は送信回路に設けられるパワーアンプにより発生する高調波をカットするように作用する。しかしこれらの低域通過フィルタは設けなくてもよい。
【００２１】
また、図１において、５、６は第１、第２半導体スイッチング回路を構成している単極単投型（ＳＰＳＴ）のＧａＡｓスイッチ素子で、ＧａＡｓスイッチ素子５の一端子は低域通過フィルタ３を介して第１送信回路端子Ｔｘ１に接続され、他端子はコンデンサ７を介して接地されている。同様に、ＧａＡｓスイッチ素子６の一端子は低域通過フィルタ４を介して第２送信回路端子Ｔｘ２に接続され、他端子はコンデンサ８を介して接地されている。
【００２２】
さらに、図１の回路構成において、アンテナ端子ＡＮＴと第１受信回路端子Ｒｘ１及び第２受信回路端子Ｒｘ２との間には、単極三投型（ＳＰ３Ｔ）のＧａＡｓスイッチ素子から成る第３半導体スイッチング回路９が設けられ、第３半導体スイッチング回路９の第１端子９ａはアンテナ端子ＡＮＴに接続され、第２端子９ｂは第１受信回路端子Ｒｘ１に接続され、第３端子９ｃは第２受信回路端子Ｒｘ２に接続され、また第４端子９ｄは第３受信回路端子Ｒｘ３に接続されている。第３半導体スイッチング回路９は、アンテナ端子ＡＮＴからの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３のいずれかに択一的に伝送するように構成されている。
【００２３】
このように構成した図１に示す高周波スイッチモジュールの回路の動作モードを下表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
すなわち、ＧＳＭの送信信号を、第１送信回路端子Ｔｘ１から第１送信用伝送線路１を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、第１ＧａＡｓスイッチ素子５はオフ状態にされ、第２ＧａＡｓスイッチ素子６はオン状態にされ、そして第３ＧａＡｓスイッチ素子９はオフ状態にされる。これにより、第１送信用伝送線路１のみが導通状態となり、第１送信回路端子Ｔｘ１からアンテナ端子ＡＮＴへＧＳＭの送信信号を送信することができる。
【００２６】
ＧＳＭの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第１受信回路端子Ｒｘ１へ伝送する場合には、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６はオン状態にされ、第３ＧａＡｓスイッチ素子９の端子９ｂはオン状態にされる。これにより、第１、第２送信用伝送線路１、２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＧＳＭの受信信号を第１受信回路端子Ｒｘ１で受信することができる。
【００２７】
ＤＣＳ又はＰＣＳの送信信号を、第２送信回路端子Ｔｘ２から第２送信用伝送線路２を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、第１ＧａＡｓスイッチ素子５はオン状態にされ、第２ＧａＡｓスイッチ素子６はオフ状態にされ、そして第３ＧａＡｓスイッチ素子９はオフ状態にされる。これにより、第２送信用伝送線路２のみが導通状態となり、第２送信回路端子Ｔｘ２からアンテナ端子ＡＮＴへＤＣＳ又はＰＣＳの送信信号を送信することができる。
【００２８】
ＤＣＳの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第２受信回路端子Ｒｘ２へ伝送する場合には、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６はオン状態にされ、第３ＧａＡｓスイッチ素子９の端子９ｃはオン状態にされる。これにより、第１、第２送信用伝送線路１、２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＤＣＳの受信信号を第２受信回路端子Ｒｘ２で受信することができる。
【００２９】
ＰＣＳの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第３受信回路端子Ｒｘ３へ伝送する場合には、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６はオン状態にされ、第３ＧａＡｓスイッチ素子９の端子９ｄはオン状態にされる。これにより、第１、第２送信用伝送線路１、２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＰＣＳの受信信号を第３受信回路端子Ｒｘ３で受信することができる。
【００３０】
下表２には、図示実施の形態による高周波スイッチモジュールの挿入損失を従来の回路構成のものと比較して示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
表２から挿入損失は従来の回路構成の場合に比べて向上していることがわかる。
【００３３】
図２には、本発明の別の実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す。図２においてＡＮＴはアンテナ端子、Ｔｘ１はＧＳＭ用送信回路端子を成す第１送信回路端子、Ｔｘ２はＤＣＳ用送信回路端子を成す第２送信回路端子、Ｔｘ３／Ｒｘ３はＷＣＤＭＡ用送受信回路端子、Ｒｘ１はＧＳＭ用受信回路端子を成す第１受信回路端子、Ｒｘ２はＤＣＳ用受信回路端子を成す第２受信回路端子である。
【００３４】
アンテナ端子ＡＮＴと第１送信回路端子Ｔｘ１との間には第１送信用伝送線路１１が設けられ、アンテナ端子ＡＮＴと第２送信回路端子Ｔｘ２との間には第２送信用伝送線路１２が設けられ、またアンテナ端子ＡＮＴと第３送信・受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３（第３送受信回路端子としてもよい。）との間には第３送信用伝送線路１３が設けられている。第３送信・受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３は送信端子Ｔｘ３でもあり、受信端子Ｒｘ３でもある。これらの第１、第２、第３伝送線路１１、１２、１３はそれぞれ、伝送線路１１はＤＣＳの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（９２５〜２１７０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定され、伝送線路１２はＧＳＭの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（８８０〜２１７０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定され、伝送線路１３はＧＳＭ、ＤＣＳの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳの受信信号の周波数帯域（８８０〜１８８０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定されている。つまりは、伝送線路１１はＤＣＳの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（９２５〜２１７０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成され、伝送線路１２はＧＳＭの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（８８０〜２１７０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成され、伝送線路１３はＧＳＭ、ＤＣＳの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳの受信信号の周波数帯域（８８０〜１８８０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成されている。
【００３５】
また、第１送信用伝送線路１１と第１送信回路端子Ｔｘ１との間には低域通過フィルタ１４が設けられ、第２送信用伝送線路１２と第２送信回路端子Ｔｘ２との間には低域通過フィルタ１５が設けられ、第３送信用伝送線路１３と第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３との間には低域通過フィルタ１６が設けられ、これらの低域通過フィルタ１４、１５、１６は送信回路に設けられるパワーアンプにより発生する高周波をカットするように作用する。しかしこれらの低域通過フィルタは設けなくてもよい。
【００３６】
また、図２において、１７、１８、１９は半導体スイッチング回路を構成している単極単投型（ＳＰＳＴ）のＧａＡｓスイッチ素子で、ＧａＡｓスイッチ素子１７の一方の端子は低域通過フィルタ１４を介して第１送信回路端子Ｔｘ１に接続され、他方の端子はコンデンサ２０を介して接地されている。同様に、ＧａＡｓスイッチ素子１８の一方の端子は低域通過フィルタ１５を介して第２送信回路端子Ｔｘ２に接続され、他方の端子はコンデンサ２１を介して接地され、また、ＧａＡｓスイッチ素子１９の一方の端子は低域通過フィルタ１６を介して第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３に接続され、他方の端子はコンデンサ２２を介して接地されている。
【００３７】
さらに、図２の回路構成において、アンテナ端子ＡＮＴと第１受信回路端子Ｒｘ１及び第２受信回路端子Ｒｘ２との間には、単極双投型（ＳＰＤＴ）のＧａＡｓスイッチ素子から成る半導体スイッチング回路２３が設けられ、この半導体スイッチング回路２３の第１端子２３ａはアンテナ端子ＡＮＴに接続され、第２端子２３ｂは第１受信回路端子Ｒｘ１に接続され、第３端子２３ｃは第２受信回路端子Ｒｘ２に接続されている。半導体スイッチング回路２３は、アンテナ端子ＡＮＴからの受信信号を第１、第２受信回路端子Ｒｘ１、Ｒｘ２のいずれかに択一的に伝送するように構成されている。
【００３８】
このように構成した図２に示す高周波スイッチモジュールの回路の動作モードを下表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
すなわち、ＧＳＭの送信信号を、第１送信回路端子Ｔｘ１から第１送信用伝送線路１１を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７はオフ状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１８はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１９はオン状態にされ、そしてＧａＡｓスイッチ素子２３はオフ状態にされる。これにより、第１送信用伝送線路１のみが導通状態となり、第１送信回路端子Ｔｘ１からアンテナ端子ＡＮＴへＧＳＭの送信信号を送信することができる。
【００４１】
ＧＳＭの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第１受信回路端子Ｒｘ１へ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１８、１９はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子２３の端子２３ｂはオン状態にされる。これにより、送信用伝送線路１１、１２、１３は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＧＳＭの受信信号を第１受信回路端子Ｒｘ１で受信することができる。
【００４２】
ＤＣＳの送信信号を、第２送信回路端子Ｔｘ２から送信用伝送線路１２を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１９はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１８はオフ状態にされ、そしてＧａＡｓスイッチ素子２３はオフ状態にされる。これにより、送信用伝送線路１２のみが導通状態となり、第２送信回路端子Ｔｘ２からアンテナ端子ＡＮＴへＤＣＳの送信信号を送信することができる。
【００４３】
ＤＣＳの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第２受信回路端子Ｒｘ２へ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１８、１９はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子２３の端子２３ｃはオン状態にされる。これにより、送信用伝送線路１１、１２、１３は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＤＣＳの受信信号を第２受信回路端子Ｒｘ２で受信することができる。
【００４４】
Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号を第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３からアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する又はＷ−ＣＤＭＡの受信信号をアンテナ端子ＡＮＴから第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３へ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１８はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１９はオフ状態にされ、そしてＧａＡｓスイッチ素子２３はオフ状態にされる。これにより、送信用伝送線路１１、１２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴと第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３との間でＷＣＤＭＡの送信または受信信号の伝送が行われる。
【００４５】
図３には、図１の回路の第１送信用伝送線路１と第２送信用伝送線路２とを第１、第２低域通過フィルタ２４、２５で構成した場合の回路構成を示す。第１、２の伝送線路１、２を第１、第２低域通過フィルタ２４、２５で構成した以外で、図１の回路素子と同じ構成のものには、同一の番号が付してある。
【００４６】
第１、第２低域通過フィルタ２４、２５はそれぞれ、π型の低域通過フィルタであり、１つのインダクタ素子１Ｌ、２Ｌと、前記インダクタ素子１Ｌ、２Ｌに並列に接続されたコンデンサ１Ｃ１、２Ｃ１と、前記インダクタ素子１Ｌ、２Ｌに接続され片側が接地された２つのコンデンサ１Ｃ２、１Ｃ３および２Ｃ２、２Ｃ３とで構成される。
【００４７】
図４には、図３に示すような回路構成から成る高周波スイッチモジュールの積層体に形成した構造を概略分解斜視図で示す。図示する高周波スイッチモジュールは６層の誘電体基板３１、３２、３３、３４、３５、３６で構成される多層基板３７に形成されている。第１の誘電体基板３１の表面には接地電極Ｇ１が形成され、第２の誘電体基板３２の表面には、コンデンサ７の一方の電極７ａ及びコンデンサ８の一方の電極８ａが形成されている。また、第１低域通過フィルタを構成するコンデンサ１Ｃ１、１Ｃ２の一方の電極７ｂ、また、第２低域通過フィルタを構成するコンデンサ２Ｃ１、２Ｃ２の一方の電極８ｂも形成されている。第３の誘電体基板３３の表面には、接地電極Ｇ２とコンデンサ１Ｃ２、１Ｃ３の一方の電極７ｃ、コンデンサ２Ｃ２、２Ｃ３の一方の電極８ｃが形成され、第４、第５の誘電体基板３４、３５の表面には、第１低域通過フィルタを構成するインダクタ素子１Ｌ及び第２低域通過フィルタを構成するインダクタ素子２Ｌが二層に分けて形成されている。
【００４８】
第６の誘電体基板３６の表面の中央部には、第１、第２、第３ＧａＡｓスイッチ素子５、６、９を搭載するためのパッドＰが形成され、そして第６の誘電体基板３６の表面の周囲部には、コンデンサ７、８の一方の電極７ａ、８ａの接続端子７ｔ、８ｔ、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６とコンデンサ７、８の一方の電極７ａ、８ａとの接続端子７ｇ、８ｇ、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ａとアンテナ端子ＡＮＴとの接続端子２６、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ｂと第１受信回路端子Ｒｘ１との接続端子２７、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ｃと第２受信回路端子Ｒｘ２との接続端子２８、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ｄと第３受信回路端子Ｒｘ３との接続端子２９、第１、第２、第３ＧａＡｓスイッチ素子５、６、９の駆動電力供給端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、接地端子ＧＮＤを構成するパッドが形成されている。
【００４９】
また図４において誘電体基板３１、３２、３３の側面に形成された凹部には、第１、第２送信回路端子Ｔｘ１、Ｔｘ２、第１、第２、第３受信回路端子Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、アンテナ端子ＡＮＴが形成されている。
【００５０】
さらに、各基板に形成された回路素子は図４に点線で略示するようにビアホール（図示していない）により所定の基板間で接続されている。そして第１、第２、第３ＧａＡｓスイッチ素子５、６、９と第６の誘電体基板３６の表面上のそれぞれのパッドとの接続はワイヤーボンディングによって行われる。各基板は図５に示すように積層され、積層構造体となる。
【００５１】
図４には、第１送信用伝送線路と、第２送信用伝送線路とが、それぞれ低域通過フィルタで構成された場合を例示したが、λ／４線路で形成した場合であっても同様に多層基板に内層することができる。
【００５２】
各送信端子及び各受信端子における周波数を下記に例示する。
ＧＳＭ Ｔｘ１： ８８０〜 ９１５ＭＨｚ Ｒｘ１： ９２５〜 ９６０ＭＨｚ
ＤＣＳ Ｔｘ２：１７１０〜１７８５ＭＨｚ Ｒｘ２：１８０５〜１８８０ＭＨｚ
ＰＣＳ Ｔｘ２：１８５０〜１９１０ＭＨｚ Ｒｘ３：１９３０〜１９９０ＭＨｚ
ＷＣＤＭＡ Ｔｘ３：１９２０〜１９８０ＭＨｚ Ｒｘ３：２１１０〜２１７０ＭＨｚ
【００５３】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明の第１の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、伝送信号が半導体スイッチング回路を通過しないように構成しているので、伝送損失を低く抑えることができ、また歪みを低く抑えることができ、すなわち高調波の発生を抑えることができる。また分波器を使用してないので構成部品数を大幅に低減でき、製造コストを低減できる。
【００５４】
各送信用伝送通路と関連した送信回路端子との間に低域通過フィルタを設けた場合には、高調波をカットできるので、高調波の発生を更に一層抑えることができる。
【００５５】
また、半導体スイッチング回路にＧａＡｓスイッチ素子を使用した場合には、従来のＰＩＮダーオードを使用したものでは消費電流が７〜８ｍＡであったものを０．１ｍＡ以下の消費電流に低減でき、長期間安定して作動させることができる。
【００５６】
本発明の第２の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、従来構造のものに比べて使用する回路素子数を少なくできるので、実装面積を小さくでき、その結果従来構成では５．４ｍｍ×４．０ｍｍ程度であったものを４．５ｍｍ×３．２ｍｍと小型化することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールの回路構成を示す概略ブロック図。
【図２】本発明の別の実施の形態によるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールの回路構成を示す概略ブロック図。
【図３】図１のトリプルバンド用高周波スイッチモジュールの回路構成の変形例を示す概略ブロック図。
【図４】図３に示すトリプルバンド用高周波スイッチモジュールにおける誘電体積層構造体の構成を示す概略分解斜視図。
【図５】図４の誘電体積層構造体の概略斜視図。
【図６】従来の高周波スイッチモジュールの回路構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
ＡＮＴ ：アンテナ端子
Ｔｘ１ ：第１送信回路端子
Ｔｘ２ ：第２送信回路端子
Ｒｘ１ ：第１受信回路端子
Ｒｘ２ ：第２受信回路端子
Ｒｘ３ ：第３受信回路端子
１ ：第１送信用伝送線路
２ ：第２送信用伝送線路
３ ：第１低域通過フィルタ
４ ：第２低域通過フィルタ
５ ：第１ＧａＡｓスイッチ素子
６ ：第２ＧａＡｓスイッチ素子
７ ：コンデンサ
８ ：コンデンサ
９ ：第３ＧａＡｓスイッチ素子
Ｔｘ３／Ｒｘ３：第３送受信回路端子
１１ ：送信用伝送線路
１２ ：送信用伝送線路
１３ ：送信用伝送線路
１４ ：低域通過フィルタ
１５ ：低域通過フィルタ
１６ ：低域通過フィルタ
１７ ：送信用伝送線路
１８ ：送信用伝送線路
１９ ：送信用伝送線路
２０ ：コンデンサ
２１ ：コンデンサ
２２ ：コンデンサ
２３ ：ＧａＡｓスイッチ素子
２４ ：第１低域通過フィルタ
２５ ：第２低域通過フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波分野における携帯用移動無線機、自動車電話等の移動無線通信システムに使用され得るトリプルバンド用高周波スイッチモジュールに関するものであり、特に、複数の異なる無線通信システムに対応した通信装置のフロントエンド部に利用可能なトリプルバンド用高周波スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話などの通信装置が普及し、通信のための方式、及び規格が多数存在する。例えば、ＴＤＭＡ方式の規格としては、ヨーロッパではＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍ）やＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの規格が存在する。このような通信装置において、最近では、複数の異なる規格に対応した通信装置である、いわゆるデュアルバンド機が提案されている。例えば、ＤＣＳとＧＳＭとのデュアルバンド機は、ＤＣＳの周波数帯とＧＳＭの周波数帯とに対応し、あるときはＤＣＳの周波数帯で通信をし、またある時はＧＳＭの周波数帯で通信をする。このように、複数の規格の周波数帯を扱うことにより、一方の規格の周波数帯で通信が不可能である場合には、他方の規格の周波数帯で通信をすることができる。
【０００３】
この種の高周波スイッチモジュールの従来例としてはＧａＡｓスイッチを用いたものがあり、図６にはデュアルバンド用フロントエンドモジュールの回路構成が示され、アンテナＡＮＴと、ＧＳＭとＤＣＳとの分岐又は結合を行う分波器ＤＩＰと、ＧＳＭ用伝送回路に組込まれ、ＧＳＭの送信信号と受信信号とを切換えるＧａＡｓスイッチＳＷ１と、ＤＣＳ用伝送回路に組込まれ、ＤＣＳの送信信号と受信信号とを切換えるＧａＡｓスイッチＳＷ２とを有している。分波器ＤＩＰは、基本的にはインダクタ素子とコンデンサから成っている。そして例えばＧＳＭ用ＧａＡｓスイッチＳＷ１は送信時にはアンテナ側端子とＧＳＭ用の送信回路側Ｔｘとを接続し、受信時にはアンテナ側端子とＧＳＭ用の受信回路側Ｒｘとを接続する（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
雑誌ＩＥＥＥ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｖｏｌ ２００１ ＰＰ２１３〜２１６、Ｆｉｇ．１、Ｆｉｇ．６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すようなＧａＡｓスイッチを用いた従来の高周波スイッチモジュールにおいては、半導体スイッチ素子が伝送回路に組込まれているために、送信又は受信信号が半導体スイッチ素子を通過することになり、そのため、伝送損失すなわち挿入損失が大きくなったり、高調波ノイズ（ハーモニクス）が発生するという問題があった。
【０００６】
また、図６に示すような従来の高周波スイッチモジュールでは、分波器が使用されており、分波器は少なくとも五つのコンデンサと二つのインダクタ素子を備えている。そのため多層基板内に組込むべき構成部品が多くなり、高周波スイッチモジュールの小型化、薄型化の要求を十分に満足できていない。
【０００７】
また、ＰＩＮダイオードを用いた高周波スイッチモジュールも従来種々提案されているが、この場合も構成部品数多く、多層基板内に内層する部品が多くなるので、小型化が困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来技術に伴う上記の問題点を解決して、小型化、薄型化の要求を満たすことができ、送信信号の通る伝送回路に半導体スイッチ素子を組込むことなしに複数の送信回路とアンテナとの接続及び複数の受信回路とアンテナとの接続を切換えることのできるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明による、送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換えるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールは、
少なくとも二つの送信回路端子と、
それぞれ一端がアンテナ端子に接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、
それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路と
を有し、
各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
各送信用伝送線路は、送信信号の波長をλとしたときλ／４の長さをもつ線路から成り得る。代りに各送信用伝送線路は、低域通過フィルタで構成され得る。
【００１１】
本発明の第１の発明の実施の形態では、各送信用伝送通路とそれと関連した送信回路端子との間にそれぞれ低域通過フィルタを設けることができる。
【００１２】
各送信用伝送線路と組合された各半導体スイッチング回路は、ＧａＡｓスイッチ素子と他端子に接続したコンデンサとから成り得る。
【００１３】
また、本発明の第１の発明の一つの実施の形態では、二つの送信回路端子と三つの受信回路端子が設けられ、そしてアンテナ端子と三つの受信回路端子との間には別の半導体スイッチング回路が設けられ得る。前記別の半導体スイッチング回路は、単極三投型のＧａＡｓスイッチ素子から成り、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子と、第３受信回路端子に接続された第４端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され得る。また、二つの送信回路端子の一方は二つの異なる周波数帯に対応し得る。
【００１４】
また、本発明の第１の発明の別の実施の形態では、三つの送信回路端子と二つの受信回路端子が設けられ、そしてアンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ得る。前記さらに別の半導体スイッチング回路は、単極双投型のＧａＡｓスイッチ素子から成り、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され得る。この場合、前記三つの送信回路端子のうちの一つは第３の受信回路端子を兼ねるようにされ得る。
【００１５】
本発明の第２の発明による、複数の送信回路とアンテナとの接続及び複数の受信回路とアンテナとの接続を切換えるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールは、
それぞれ一端がアンテナ端子に接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、
それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路と、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が第２送信回路端子に接続された第２送信用伝送線路とを有し、
各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送させるＧａＡｓスイッチ素子と前記他端子に接続したコンデンサとから成り、
各送信用伝送線路、及び各半導体スイッチング回路のコンデンサが多層基板内に形成され、
また、各半導体スイッチング回路のＧａＡｓスイッチ素子が多層基板の表面に搭載されることを特徴としている。
【００１６】
本発明の第２の発明の実施の形態では、二つの送信回路端子と三つの受信回路端子とを有し、アンテナと三つの受信回路端子との間に別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記別の半導体スイッチング回路は、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子と、第３受信回路端子に接続された第４端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載され得る。
【００１７】
本発明の第２の発明の別の実施の形態では、三つの送信回路端子と二つの受信回路端子とを有し、アンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記さらに別の半導体スイッチング回路は、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載され得る。
【００１８】
本発明の第２の発明のさらに別の実施の形態では、二つの送信回路端子と二つの受信回路端子と一つの送受信回路端子を有し、アンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記さらに別の半導体スイッチング回路は、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載され得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明の一実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す。図１においてＡＮＴはアンテナ端子、Ｔｘ１はＧＳＭ用送信回路端子を成す第１送信回路端子、Ｔｘ２はＤＣＳ及びＰＣＳ用送信回路端子を成す第２送信回路端子、Ｒｘ１はＧＳＭ用受信回路端子を成す第１受信回路端子、Ｒｘ２はＤＣＳ用受信回路端子を成す第２受信回路端子、Ｒｘ３はＰＣＳ用受信回路端子を成す第３受信回路端子である。
【００２０】
アンテナ端子ＡＮＴと第１送信回路端子Ｔｘ１との間には第１送信用伝送線路１が設けられ、アンテナ端子ＡＮＴと第２送信回路端子Ｔｘ２との間には第２送信用伝送線路２が設けられている。これらの第１送信用伝送線路１は、ＤＣＳ／ＰＣＳの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（９２５〜１９９０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定され、第２送信用伝送線路２は、ＧＳＭの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（８８０〜１９９０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定されている。つまり、第１送信用伝送線路１は、ＤＣＳ／ＰＣＳの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（９２５〜１９９０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成され、第２送信用伝送線路２は、ＧＳＭの送信信号とＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳの受信信号の周波数帯（８８０〜１９９０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成されている。受信また第１送信用伝送線路１と第１送信回路端子Ｔｘ１との間には低域通過フィルタ３が設けられ、第２送信用伝送線路２と第２送信回路端子Ｔｘ２との間には低域通過フィルタ４が設けられ、これらの低域通過フィルタ３、４は送信回路に設けられるパワーアンプにより発生する高調波をカットするように作用する。しかしこれらの低域通過フィルタは設けなくてもよい。
【００２１】
また、図１において、５、６は第１、第２半導体スイッチング回路を構成している単極単投型（ＳＰＳＴ）のＧａＡｓスイッチ素子で、ＧａＡｓスイッチ素子５の一端子は低域通過フィルタ３を介して第１送信回路端子Ｔｘ１に接続され、他端子はコンデンサ７を介して接地されている。同様に、ＧａＡｓスイッチ素子６の一端子は低域通過フィルタ４を介して第２送信回路端子Ｔｘ２に接続され、他端子はコンデンサ８を介して接地されている。
【００２２】
さらに、図１の回路構成において、アンテナ端子ＡＮＴと第１受信回路端子Ｒｘ１及び第２受信回路端子Ｒｘ２との間には、単極三投型（ＳＰ３Ｔ）のＧａＡｓスイッチ素子から成る第３半導体スイッチング回路９が設けられ、第３半導体スイッチング回路９の第１端子９ａはアンテナ端子ＡＮＴに接続され、第２端子９ｂは第１受信回路端子Ｒｘ１に接続され、第３端子９ｃは第２受信回路端子Ｒｘ２に接続され、また第４端子９ｄは第３受信回路端子Ｒｘ３に接続されている。第３半導体スイッチング回路９は、アンテナ端子ＡＮＴからの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３のいずれかに択一的に伝送するように構成されている。
【００２３】
このように構成した図１に示す高周波スイッチモジュールの回路の動作モードを下表１に示す。
【００２４】
【表１】
すなわち、ＧＳＭの送信信号を、第１送信回路端子Ｔｘ１から第１送信用伝送線路１を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、第１ＧａＡｓスイッチ素子５はオフ状態にされ、第２ＧａＡｓスイッチ素子６はオン状態にされ、そして第３ＧａＡｓスイッチ素子９はオフ状態にされる。これにより、第１送信用伝送線路１のみが導通状態となり、第１送信回路端子Ｔｘ１からアンテナ端子ＡＮＴへＧＳＭの送信信号を送信することができる。
【００２６】
ＧＳＭの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第１受信回路端子Ｒｘ１へ伝送する場合には、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６はオン状態にされ、第３ＧａＡｓスイッチ素子９の端子９ｂはオン状態にされる。これにより、第１、第２送信用伝送線路１、２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＧＳＭの受信信号を第１受信回路端子Ｒｘ１で受信することができる。
【００２７】
ＤＣＳ又はＰＣＳの送信信号を、第２送信回路端子Ｔｘ２から第２送信用伝送線路２を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、第１ＧａＡｓスイッチ素子５はオン状態にされ、第２ＧａＡｓスイッチ素子６はオフ状態にされ、そして第３ＧａＡｓスイッチ素子９はオフ状態にされる。これにより、第２送信用伝送線路２のみが導通状態となり、第２送信回路端子Ｔｘ２からアンテナ端子ＡＮＴへＤＣＳ又はＰＣＳの送信信号を送信することができる。
【００２８】
ＤＣＳの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第２受信回路端子Ｒｘ２へ伝送する場合には、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６はオン状態にされ、第３ＧａＡｓスイッチ素子９の端子９ｃはオン状態にされる。これにより、第１、第２送信用伝送線路１、２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＤＣＳの受信信号を第２受信回路端子Ｒｘ２で受信することができる。
【００２９】
ＰＣＳの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第３受信回路端子Ｒｘ３へ伝送する場合には、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６はオン状態にされ、第３ＧａＡｓスイッチ素子９の端子９ｄはオン状態にされる。これにより、第１、第２送信用伝送線路１、２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＰＣＳの受信信号を第３受信回路端子Ｒｘ３で受信することができる。
【００３０】
下表２には、図示実施の形態による高周波スイッチモジュールの挿入損失を従来の回路構成のものと比較して示す。
【００３１】
【表２】
表２から挿入損失は従来の回路構成の場合に比べて向上していることがわかる。
【００３３】
図２には、本発明の別の実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す。図２においてＡＮＴはアンテナ端子、Ｔｘ１はＧＳＭ用送信回路端子を成す第１送信回路端子、Ｔｘ２はＤＣＳ用送信回路端子を成す第２送信回路端子、Ｔｘ３／Ｒｘ３はＷＣＤＭＡ用送受信回路端子、Ｒｘ１はＧＳＭ用受信回路端子を成す第１受信回路端子、Ｒｘ２はＤＣＳ用受信回路端子を成す第２受信回路端子である。
【００３４】
アンテナ端子ＡＮＴと第１送信回路端子Ｔｘ１との間には第１送信用伝送線路１１が設けられ、アンテナ端子ＡＮＴと第２送信回路端子Ｔｘ２との間には第２送信用伝送線路１２が設けられ、またアンテナ端子ＡＮＴと第３送信・受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３（第３送受信回路端子としてもよい。）との間には第３送信用伝送線路１３が設けられている。第３送信・受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３は送信端子Ｔｘ３でもあり、受信端子Ｒｘ３でもある。これらの第１、第２、第３伝送線路１１、１２、１３はそれぞれ、伝送線路１１はＤＣＳの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（９２５〜２１７０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定され、伝送線路１２はＧＳＭの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（８８０〜２１７０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定され、伝送線路１３はＧＳＭ、ＤＣＳの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳの受信信号の周波数帯域（８８０〜１８８０ＭＨｚ）に対してインピーダンスが高くなるように設定されている。つまりは、伝送線路１１はＤＣＳの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（９２５〜２１７０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成され、伝送線路１２はＧＳＭの送信信号、Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｗ−ＣＤＭＡの受信信号の周波数帯域（８８０〜２１７０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成され、伝送線路１３はＧＳＭ、ＤＣＳの送信信号、ＧＳＭ、ＤＣＳの受信信号の周波数帯域（８８０〜１８８０ＭＨｚ）に対してλ／４の長さをもつように構成されている。
【００３５】
また、第１送信用伝送線路１１と第１送信回路端子Ｔｘ１との間には低域通過フィルタ１４が設けられ、第２送信用伝送線路１２と第２送信回路端子Ｔｘ２との間には低域通過フィルタ１５が設けられ、第３送信用伝送線路１３と第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３との間には低域通過フィルタ１６が設けられ、これらの低域通過フィルタ１４、１５、１６は送信回路に設けられるパワーアンプにより発生する高周波をカットするように作用する。しかしこれらの低域通過フィルタは設けなくてもよい。
【００３６】
また、図２において、１７、１８、１９は半導体スイッチング回路を構成している単極単投型（ＳＰＳＴ）のＧａＡｓスイッチ素子で、ＧａＡｓスイッチ素子１７の一方の端子は低域通過フィルタ１４を介して第１送信回路端子Ｔｘ１に接続され、他方の端子はコンデンサ２０を介して接地されている。同様に、ＧａＡｓスイッチ素子１８の一方の端子は低域通過フィルタ１５を介して第２送信回路端子Ｔｘ２に接続され、他方の端子はコンデンサ２１を介して接地され、また、ＧａＡｓスイッチ素子１９の一方の端子は低域通過フィルタ１６を介して第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３に接続され、他方の端子はコンデンサ２２を介して接地されている。
【００３７】
さらに、図２の回路構成において、アンテナ端子ＡＮＴと第１受信回路端子Ｒｘ１及び第２受信回路端子Ｒｘ２との間には、単極双投型（ＳＰＤＴ）のＧａＡｓスイッチ素子から成る半導体スイッチング回路２３が設けられ、この半導体スイッチング回路２３の第１端子２３ａはアンテナ端子ＡＮＴに接続され、第２端子２３ｂは第１受信回路端子Ｒｘ１に接続され、第３端子２３ｃは第２受信回路端子Ｒｘ２に接続されている。半導体スイッチング回路２３は、アンテナ端子ＡＮＴからの受信信号を第１、第２受信回路端子Ｒｘ１、Ｒｘ２のいずれかに択一的に伝送するように構成されている。
【００３８】
このように構成した図２に示す高周波スイッチモジュールの回路の動作モードを下表３に示す。
【００３９】
【表３】
すなわち、ＧＳＭの送信信号を、第１送信回路端子Ｔｘ１から第１送信用伝送線路１１を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７はオフ状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１８はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１９はオン状態にされ、そしてＧａＡｓスイッチ素子２３はオフ状態にされる。これにより、第１送信用伝送線路１のみが導通状態となり、第１送信回路端子Ｔｘ１からアンテナ端子ＡＮＴへＧＳＭの送信信号を送信することができる。
【００４１】
ＧＳＭの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第１受信回路端子Ｒｘ１へ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１８、１９はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子２３の端子２３ｂはオン状態にされる。これにより、送信用伝送線路１１、１２、１３は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＧＳＭの受信信号を第１受信回路端子Ｒｘ１で受信することができる。
【００４２】
ＤＣＳの送信信号を、第２送信回路端子Ｔｘ２から送信用伝送線路１２を介してアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１９はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１８はオフ状態にされ、そしてＧａＡｓスイッチ素子２３はオフ状態にされる。これにより、送信用伝送線路１２のみが導通状態となり、第２送信回路端子Ｔｘ２からアンテナ端子ＡＮＴへＤＣＳの送信信号を送信することができる。
【００４３】
ＤＣＳの受信信号を、アンテナ端子ＡＮＴから第２受信回路端子Ｒｘ２へ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１８、１９はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子２３の端子２３ｃはオン状態にされる。これにより、送信用伝送線路１１、１２、１３は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴからのＤＣＳの受信信号を第２受信回路端子Ｒｘ２で受信することができる。
【００４４】
Ｗ−ＣＤＭＡの送信信号を第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３からアンテナ端子ＡＮＴへ伝送する又はＷ−ＣＤＭＡの受信信号をアンテナ端子ＡＮＴから第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３へ伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子１７、１８はオン状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子１９はオフ状態にされ、そしてＧａＡｓスイッチ素子２３はオフ状態にされる。これにより、送信用伝送線路１１、１２は遮断状態となり、アンテナ端子ＡＮＴと第３送受信回路端子Ｔｘ３／Ｒｘ３との間でＷＣＤＭＡの送信または受信信号の伝送が行われる。
【００４５】
図３には、図１の回路の第１送信用伝送線路１と第２送信用伝送線路２とを第１、第２低域通過フィルタ２４、２５で構成した場合の回路構成を示す。第１、２の伝送線路１、２を第１、第２低域通過フィルタ２４、２５で構成した以外で、図１の回路素子と同じ構成のものには、同一の番号が付してある。
【００４６】
第１、第２低域通過フィルタ２４、２５はそれぞれ、π型の低域通過フィルタであり、１つのインダクタ素子１Ｌ、２Ｌと、前記インダクタ素子１Ｌ、２Ｌに並列に接続されたコンデンサ１Ｃ１、２Ｃ１と、前記インダクタ素子１Ｌ、２Ｌに接続され片側が接地された２つのコンデンサ１Ｃ２、１Ｃ３および２Ｃ２、２Ｃ３とで構成される。
【００４７】
図４には、図３に示すような回路構成から成る高周波スイッチモジュールの積層体に形成した構造を概略分解斜視図で示す。図示する高周波スイッチモジュールは６層の誘電体基板３１、３２、３３、３４、３５、３６で構成される多層基板３７に形成されている。第１の誘電体基板３１の表面には接地電極Ｇ１が形成され、第２の誘電体基板３２の表面には、コンデンサ７の一方の電極７ａ及びコンデンサ８の一方の電極８ａが形成されている。また、第１低域通過フィルタを構成するコンデンサ１Ｃ１、１Ｃ２の一方の電極７ｂ、また、第２低域通過フィルタを構成するコンデンサ２Ｃ１、２Ｃ２の一方の電極８ｂも形成されている。第３の誘電体基板３３の表面には、接地電極Ｇ２とコンデンサ１Ｃ２、１Ｃ３の一方の電極７ｃ、コンデンサ２Ｃ２、２Ｃ３の一方の電極８ｃが形成され、第４、第５の誘電体基板３４、３５の表面には、第１低域通過フィルタを構成するインダクタ素子１Ｌ及び第２低域通過フィルタを構成するインダクタ素子２Ｌが二層に分けて形成されている。
【００４８】
第６の誘電体基板３６の表面の中央部には、第１、第２、第３ＧａＡｓスイッチ素子５、６、９を搭載するためのパッドＰが形成され、そして第６の誘電体基板３６の表面の周囲部には、コンデンサ７、８の一方の電極７ａ、８ａの接続端子７ｔ、８ｔ、第１、第２ＧａＡｓスイッチ素子５、６とコンデンサ７、８の一方の電極７ａ、８ａとの接続端子７ｇ、８ｇ、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ａとアンテナ端子ＡＮＴとの接続端子２６、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ｂと第１受信回路端子Ｒｘ１との接続端子２７、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ｃと第２受信回路端子Ｒｘ２との接続端子２８、第３ＧａＡｓスイッチ素子の端子９ｄと第３受信回路端子Ｒｘ３との接続端子２９、第１、第２、第３ＧａＡｓスイッチ素子５、６、９の駆動電力供給端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、接地端子ＧＮＤを構成するパッドが形成されている。
【００４９】
また図４において誘電体基板３１、３２、３３の側面に形成された凹部には、第１、第２送信回路端子Ｔｘ１、Ｔｘ２、第１、第２、第３受信回路端子Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、アンテナ端子ＡＮＴが形成されている。
【００５０】
さらに、各基板に形成された回路素子は図４に点線で略示するようにビアホール（図示していない）により所定の基板間で接続されている。そして第１、第２、第３ＧａＡｓスイッチ素子５、６、９と第６の誘電体基板３６の表面上のそれぞれのパッドとの接続はワイヤーボンディングによって行われる。各基板は図５に示すように積層され、積層構造体となる。
【００５１】
図４には、第１送信用伝送線路と、第２送信用伝送線路とが、それぞれ低域通過フィルタで構成された場合を例示したが、λ／４線路で形成した場合であっても同様に多層基板に内層することができる。
【００５２】
各送信端子及び各受信端子における周波数を下記に例示する。
ＧＳＭ Ｔｘ１： ８８０〜 ９１５ＭＨｚ Ｒｘ１： ９２５〜 ９６０ＭＨｚ
ＤＣＳ Ｔｘ２：１７１０〜１７８５ＭＨｚ Ｒｘ２：１８０５〜１８８０ＭＨｚ
ＰＣＳ Ｔｘ２：１８５０〜１９１０ＭＨｚ Ｒｘ３：１９３０〜１９９０ＭＨｚ
ＷＣＤＭＡ Ｔｘ３：１９２０〜１９８０ＭＨｚ Ｒｘ３：２１１０〜２１７０ＭＨｚ
【００５３】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明の第１の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、伝送信号が半導体スイッチング回路を通過しないように構成しているので、伝送損失を低く抑えることができ、また歪みを低く抑えることができ、すなわち高調波の発生を抑えることができる。また分波器を使用してないので構成部品数を大幅に低減でき、製造コストを低減できる。
【００５４】
各送信用伝送通路と関連した送信回路端子との間に低域通過フィルタを設けた場合には、高調波をカットできるので、高調波の発生を更に一層抑えることができる。
【００５５】
また、半導体スイッチング回路にＧａＡｓスイッチ素子を使用した場合には、従来のＰＩＮダーオードを使用したものでは消費電流が７〜８ｍＡであったものを０．１ｍＡ以下の消費電流に低減でき、長期間安定して作動させることができる。
【００５６】
本発明の第２の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、従来構造のものに比べて使用する回路素子数を少なくできるので、実装面積を小さくでき、その結果従来構成では５．４ｍｍ×４．０ｍｍ程度であったものを４．５ｍｍ×３．２ｍｍと小型化することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールの回路構成を示す概略ブロック図。
【図２】本発明の別の実施の形態によるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールの回路構成を示す概略ブロック図。
【図３】図１のトリプルバンド用高周波スイッチモジュールの回路構成の変形例を示す概略ブロック図。
【図４】図３に示すトリプルバンド用高周波スイッチモジュールにおける誘電体積層構造体の構成を示す概略分解斜視図。
【図５】図４の誘電体積層構造体の概略斜視図。
【図６】従来の高周波スイッチモジュールの回路構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
ＡＮＴ ：アンテナ端子
Ｔｘ１ ：第１送信回路端子
Ｔｘ２ ：第２送信回路端子
Ｒｘ１ ：第１受信回路端子
Ｒｘ２ ：第２受信回路端子
Ｒｘ３ ：第３受信回路端子
１ ：第１送信用伝送線路
２ ：第２送信用伝送線路
３ ：第１低域通過フィルタ
４ ：第２低域通過フィルタ
５ ：第１ＧａＡｓスイッチ素子
６ ：第２ＧａＡｓスイッチ素子
７ ：コンデンサ
８ ：コンデンサ
９ ：第３ＧａＡｓスイッチ素子
Ｔｘ３／Ｒｘ３：第３送受信回路端子
１１ ：送信用伝送線路
１２ ：送信用伝送線路
１３ ：送信用伝送線路
１４ ：低域通過フィルタ
１５ ：低域通過フィルタ
１６ ：低域通過フィルタ
１７ ：送信用伝送線路
１８ ：送信用伝送線路
１９ ：送信用伝送線路
２０ ：コンデンサ
２１ ：コンデンサ
２２ ：コンデンサ
２３ ：ＧａＡｓスイッチ素子
２４ ：第１低域通過フィルタ
２５ ：第２低域通過フィルタ
Claims (15)
- 複数の送信回路とアンテナとの接続及び複数の受信回路とアンテナとの接続を切換えるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールにおいて、
少なくとも二つの送信回路端子と、
それぞれ一端がアンテナ端子に接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、
それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路と
を有し、
各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送するように構成されていることを特徴とするトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。 - 各送信用伝送線路がλ／４線路であることを特徴とする請求項１に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 各送信用伝送線路とそれと関連した送信回路端子との間にそれぞれ低域通過フィルタが設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 各送信用伝送線路が低域通過フィルタで構成されることを特徴とする請求項１に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 各半導体スイッチング回路がＧａＡｓスイッチ素子と他端子に接続したコンデンサとから成ることを特徴とする請求項１に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 二つの送信回路端子と三つの受信回路端子とを有し、アンテナ端子と三つの受信回路端子との間に別の半導体スイッチング回路が設けられることを特徴とする請求項１に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 前記別の半導体スイッチング回路が単極三投型のＧａＡｓスイッチ素子から成り、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子と、第３受信回路端子に接続された第４端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成したことを特徴とする請求項５に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 二つの送信回路端子の一方が二つの異なる周波数帯に対応していることを特徴とする請求項５に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 三つの送信回路端子と二つの受信回路端子とを有し、アンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられることを特徴とする請求項１に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 前記さらに別の半導体スイッチング回路が単極双投型のＧａＡｓスイッチ素子から成り、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成したことを特徴とする請求項８に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 前記三つの送信回路端子のうちの一つが第３の受信回路端子を兼ねていることを特徴とする請求項８に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 複数の送信回路とアンテナとの接続及び複数の受信回路とアンテナとの接続を切換えるトリプルバンド用高周波スイッチモジュールにおいて、
それぞれ一端がアンテナ端子に接続され、他端が関連した送信回路端子に接続された少なくとも二つの送信用伝送線路と、
それぞれ一端子を関連した送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した少なくとも二つの半導体スイッチング回路と
を有し、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が第２送信回路端子に接続された第２送信用伝送線路と
を有し、
各半導体スイッチング回路が送信信号を関連した送信回路端子から関連した送信用伝送線路を通ってアンテナへ択一的に伝送させるＧａＡｓスイッチ素子と前記他端子に接続したコンデンサとから成り、
各送信用伝送線路、及び各半導体スイッチング回路のコンデンサが多層基板内に形成され、
また、各半導体スイッチング回路のＧａＡｓスイッチ素子が多層基板の表面に搭載されることを特徴とするトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。 - 二つの送信回路端子と三つの受信回路端子とを有し、アンテナと三つの受信回路端子との間に別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記別の半導体スイッチング回路が、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子と、第３受信回路端子に接続された第４端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２、第３受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載されることを特徴とする請求項１２に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 三つの送信回路端子と二つの受信回路端子とを有し、アンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記さらに別の半導体スイッチング回路が、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載されることを特徴とする請求項１２に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
- 二つの送信回路端子と二つの受信回路端子と一つの送受信回路端子を有し、アンテナ端子と二つの受信回路端子との間にさらに別の半導体スイッチング回路が設けられ、前記さらに別の半導体スイッチング回路が、アンテナ端子に接続された第１端子と、第１受信回路端子に接続された第２端子と、第２受信回路端子に接続された第３端子とを備え、アンテナ端子からの受信信号を第１、第２受信回路端子のいずれかに択一的に伝送するように構成され、そして多層基板の表面に搭載されることを特徴とする請求項１２に記載のトリプルバンド用高周波スイッチモジュール。
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| JP2003021628A JP2004235937A (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | トリプルバンド用高周波スイッチモジュール |
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| JP2003021628A JP2004235937A (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | トリプルバンド用高周波スイッチモジュール |
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| JP2003021628A Pending JP2004235937A (ja) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | トリプルバンド用高周波スイッチモジュール |
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| JP (1) | JP2004235937A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8401492B2 (en) | 2009-05-26 | 2013-03-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | High frequency switch module |
-
2003
- 2003-01-30 JP JP2003021628A patent/JP2004235937A/ja active Pending
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