JPH09261110A

JPH09261110A - アンテナスイッチ

Info

Publication number: JPH09261110A
Application number: JP8064020A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hayashi; 克彦林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】構成素子の種類を少なくし、小型、薄型、低
挿入損失で、十分なアイソレーションをもたせ、更に高
調波帯で十分な減衰量を得る。【解決手段】スイッチ手段は、第１のスイッチ手段１
１と、第２のスイッチ手段１２とからなり、容量手段
は、第１の容量手段１４と、第２容量手段１５とからな
って、第１のスイッチ手段と第２のスイッチ手段との間
の信号線路に、ローパスフィルタ１３が直列に接続さ
れ、第１のスイッチ手段とローパスフィルタとの間に第
１の容量手段が、ローパスフィルタと前記第２のスイッ
チ手段との間に第２の容量手段が、直列に挿入されて、
第１のスイッチ手段と第２のスイッチ手段は、ローパス
フィルタを中心に対称な回路構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、自動車
電話等の無線機器、或いはその他各種通信機器等の分野
において、利用可能なアンテナスイッチに関する。特
に、多層基板を使用し表面実装部品化したアンテナスイ
ッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】図10は、従来例の説明図で、一般的なア
ンテナ切り替え部つきアンテナスイッチの回路図であ
る。図10で、C40〜C43、C50〜C51、C53、及び C60〜C62
は、コンデンサ、L40、L50、及び L60 は、コイル、DA
1、DA2、DB1、及び DB2 は、PINダイオード、SL41、及
び SL42 は、ストリップライン、Vb1、及び Vb2 は、PI
Nダイオードを ON/OFF させるバイアス電流の電源端
子、Tx は、送信端子、Rx は、受信端子、ANT1 は、第
１のアンテナに接続する端子、ANT2 は、第２のアンテ
ナに接続する端子である。

【０００３】先ず、アンテナ切り替え部つきアンテナス
イッチ回路の基本的動作について、送受信切り替え部を
例に説明する。図10の構成のアンテナスイッチは、電源
端子Vb1 よりバイアス電流が入力されると、DA1、及び
DA2 の PINダイオードが ON状態となり、PINダイオード
の両端は、抵抗が非常に小さな導通状態になる。このと
き、ストリップラインSL41 の PINダイオードDA2 を接
続した側が接地状態となる。このとき、ストリップライ
ンSL41 の長さが、送信端子Tx から入力される信号の 1
/4 波長に設定されていれば、ストリップラインSL41 の
PINダイオードDA1 側端部では、ストリップラインSL41
の 1/4 波長共振のために、入力インピーダンスが無限
大になる。そのため、送信端子Tx から入力された信号
は、PINダイオードDA1 を通過し、殆どがコンデンサC42
側へ流れる。このときの送信端子Tx から受信端子Rx
への信号の漏れをアイソレーションと呼ぶ。

【０００４】次に、電源端子Vb1 からのバイアス電流を
切ると、PINダイオードDA1、及び DA2 は、OFF 状態と
なり、PINダイオードの両端の抵抗は無限大となる。こ
のとき、送信端子Tx は、PINダイオードDA1 でコンデン
サC42 側と絶縁状態となる。しかし、受信端子Rx は、P
INダイオードDA2 の OFF により、コンデンサC43 とス
トリップラインSL41 は、ごく普通の導通状態となるた
め、コンデンサC42 側から入力した信号の殆どが受信端
子Rx に流れる。

【０００５】一般に、送信電力は、受信電力に比べ非常
に大きいため、アイソレーションは送信時の送信端子Tx
−受信端子Rx 間において重要であるが、受信時は余り
重要視する必要はない。上記の動作は、アンテナ切り替
え部でも同様の動作であるので説明を省く。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な従来例に
は、次のような課題がある。

【０００７】(1) 携帯電話システムは、ほとんど送信と
受信を異なる周波数に設定している。送受信切り換え部
の回路とアンテナ切り換え部の回路の構成素子の定数
は、それぞれの特長がでるように設定されるため、図10
に示すように送受信切り替え部とアンテナ切り替え部が
似かよった回路でも、素子定数が異なる構成になりやす
かった。このため、素子定数のいくつかの条件付けをし
て、試作を繰り返して目標特性への追い込みを行うが、
素子定数の条件付け、及び条件付けされた各素子同士の
組み合わせが非常に多くなり、設計を迅速に進めるうえ
で負担になっていた。

【０００８】(2) 一方、ストリップライン共振器を使用
したアンテナスイッチは、使用する周波数に対して、そ
の波長の 1/4 の長さのストリップライン共振器を形成
する必要がある。更に、アンテナ切り替え部つきアンテ
ナスイッチは、ストリップライン共振器が２個必要なた
め、小型化のため表面実装部品化したアンテナスイッチ
の設計が難しかった。

【０００９】(3) また、ストリップライン共振器を使用
したアンテナスイッチを多層基板で設計する場合、スト
リップライン共振器を基板内に収納させる必要がある。
通常、接地電極で挟まれたトリプレート型のストリップ
ライン共振器を採用するが、その共振器のＱ、及びライ
ンインピーダンスを確保するには、接地電極とストリッ
プライン間の距離をある程度大きく設定する必要があ
る。そのため、基板として厚くなりやすい。特に、基板
をセラミックで設計した場合、焼成時に脱バインダー性
を悪くし、量産時に製品となる基板を多数個面付けした
元基板から、個々の製品の基板形状に分割する際、分割
に困難を伴うという問題を生じる。

【００１０】従って、本発明は、２系統のスイッチ回路
を設計する際に、構成素子の定数の種類を少なくし、小
型、薄型、低挿入損失で、十分なアイソレーションをも
たせ、更にローパスフィルタ特性について対象となる信
号の高調波帯で十分な減衰量が得られるアンテナスイッ
チを得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

（構成１）スイッチ手段と、ローパスフィルタと、容
量手段と、を備えた高周波回路の信号経路を切り換える
ためのアンテナスイッチであって、前記スイッチ手段
は、第１のスイッチ手段と、第２のスイッチ手段とから
なり、前記容量手段は、第１の容量手段と、第２容量手
段とからなって、前記第１のスイッチ手段と前記第２の
スイッチ手段との間の信号線路に、前記ローパスフィル
タが直列に接続され、前記第１のスイッチ手段と前記ロ
ーパスフィルタとの間に前記第１の容量手段が、前記ロ
ーパスフィルタと前記第２のスイッチ手段との間に前記
第２の容量手段が、直列に挿入されて、前記第１のスイ
ッチ手段と前記第２のスイッチ手段は、ローパスフィル
タを中心に対称な回路構成であることを特徴とするアン
テナスイッチ。

【００１２】（構成２）送信端子又は受信端子と、第
１のアンテナ又は第２のアンテナと、の接続を切り換え
るためのアンテナスイッチであって、スイッチ手段と、
ローパスフィルタと、容量手段と、を備え、前記スイッ
チ手段は、第１のスイッチ手段と、第２のスイッチ手段
とからなり、前記容量手段は、第１の容量手段と、第２
容量手段とからなって、前記第１のスイッチ手段と前記
第２のスイッチ手段との間の信号線路に、前記ローパス
フィルタが直列に接続され、前記第１のスイッチ手段と
前記ローパスフィルタとの間に前記第１の容量手段が、
前記ローパスフィルタと前記第２のスイッチ手段との間
に前記第２の容量手段が、直列に挿入されて、前記第１
のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段は、ローパス
フィルタを中心に対称な回路構成であることを特徴とす
るアンテナスイッチ。

【００１３】（構成３）スイッチ手段と、ローパスフ
ィルタと、容量手段と、を備えた高周波回路の信号経路
を切り換えるためのアンテナスイッチであって、前記ス
イッチ手段は、第１のスイッチ手段と、第２のスイッチ
手段とからなり、前記容量手段は、第１の容量手段と、
第２容量手段とからなって、前記第１のスイッチ手段と
前記第２のスイッチ手段との間の信号線路に、前記ロー
パスフィルタが直列に接続され、前記第１のスイッチ手
段と前記ローパスフィルタとの間に前記第１の容量手段
が、前記ローパスフィルタと前記第２のスイッチ手段と
の間に前記第２の容量手段が、直列に挿入されて、前記
スイッチ手段と、前記ローパスフィルタと、前記容量手
段の少なくとも１部が多層基板に内蔵され、該多層基板
はダイオードと外部接続端子を備えており、前記多層基
板に内蔵された前記第１のスイッチ手段と前記第２のス
イッチ手段の回路構成は、前記多層基板の平面の中央部
に対してほぼ点対称に配置されたことを特徴とするアン
テナスイッチ。

【００１４】（構成４）送信端子又は受信端子と、第
１のアンテナ又は第２のアンテナと、の接続を切り換え
るためのアンテナスイッチであって、スイッチ手段と、
ローパスフィルタと、容量手段と、を備え、前記スイッ
チ手段は、第１のスイッチ手段と、第２のスイッチ手段
とからなり、前記容量手段は、第１の容量手段と、第２
容量手段とからなって、前記第１のスイッチ手段と前記
第２のスイッチ手段との間の信号線路に、前記ローパス
フィルタが直列に接続され、前記第１のスイッチ手段と
前記ローパスフィルタとの間に前記第１の容量手段が、
前記ローパスフィルタと前記第２のスイッチ手段との間
に前記第２の容量手段が、直列に挿入されて、前記スイ
ッチ手段と、前記ローパスフィルタと、前記容量手段の
少なくとも１部が多層基板に内蔵され、該多層基板はダ
イオードと外部接続端子を備えており、前記多層基板に
内蔵された前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッ
チ手段の回路構成は、前記多層基板の平面の中央部に対
してほぼ点対称に配置されたことを特徴とするアンテナ
スイッチ。

【００１５】（構成５）請求項１ないし請求項４のい
ずれか１項に記載したアンテナスイッチであって、前記
第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段は、同一
の回路構成からなっており、対応する回路素子の定数が
同一であることを特徴とするアンテナスイッチ。

【００１６】（構成６）請求項３ないし請求項５のい
ずれか１項に記載したアンテナスイッチであって、前記
多層基板の前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッ
チ手段を形成するパターン素子は、前記多層基板の平面
の中央部に対してほぼ点対称に配置されたことを特徴と
するアンテナスイッチ。

【００１７】（構成７）請求項３ないし請求項６のい
ずれか１項に記載したアンテナスイッチであって、前記
多層基板は、底面を形成する誘電層上のほぼ全面に形成
された接地電極と、該接地電極上に誘電層を介して形成
された対向電極との間の接地コンデンサと、前記対向電
極上のスペーサー層と、該スペーサー層より上に積層さ
れる前記接地コンデンサ以外のコンデンサ及びコイル、
又はそのどちらか一方と、を備えたことを特徴とするア
ンテナスイッチ。

【００１８】（構成８）請求項１ないし請求項７のい
ずれか１項に記載したアンテナスイッチであって、前記
第１のスイッチ手段及び第２のスイッチ手段は、ダイオ
ードの電流をオン・オフして信号の切り替えが可能なス
イッチ回路であることを特徴とするアンテナスイッチ。

【００１９】（構成９）請求項８に記載したアンテナ
スイッチであって、前記ダイオードは、PINダイオード
であることを特徴とするアンテナスイッチ。

【００２０】（作用） (1) 第１のスイッチ手段と第２のスイッチ手段間の電流
をカットするため、その信号線路に直列に設けたローパ
スフィルタの両端に、それぞれ第１の容量手段と第２容
量手段を直列に挿入し、更に第１のスイッチ手段と第２
のスイッチ手段の回路配置をローパスフィルタを中心に
対称な回路構成とする。これにより、第１のスイッチ手
段と第２のスイッチ手段の回路構成の対応する素子定数
を全く同一に設計できることを見出した。従来の設計に
比べ、構成素子数は１個増加するが、素子定数の種類が
約半分で設計できるため、目標特性の追い込みにおい
て、素子定数の条件の組み合わせを少なくできるので、
開発を迅速に進めることが可能になった。また、各端子
の入力インピーダンスは、従来は異なっていたが、回路
の対称性により、各端子のうち２つの端子は同一入力イ
ンピーダンスになるため、特性評価が行い易くなった。
また、ストリップラインを使用しない分アンテナスイッ
チを小型に設計できるようになった。

【００２１】(2) 多層基板の平面の中央部Ｘに対して各
構成素子を点対称に配置したため、第１のスイッチ手段
と第２のスイッチ手段の回路構成の対応する素子定数を
全く同一に設計でき、多層基板内でその同一性を生かし
た設計が可能となる。従って、多層基板内の構成素子の
パターニングが対称性を生かした設定となり、パターニ
ング上の問題点の発見及び対策が行いやすくなる。パタ
ーン設計上の問題についても、対称性を利用して、送受
信切り替え部の構成素子のパターンとアンテナ切り替え
部の構成素子を同時に対策することができるため、問題
箇所の対策も行い易い。

【００２２】(3) セラミックの多層基板を使った場合、
基板厚みを薄く設計できるため焼成時の脱バインダー性
を良好にし、量産時に多層基板が多数個面付けされた元
基板から個々の基板への個別分割を容易に行うことがで
きる。また、多層基板内部に形成されたコイルのコイル
間結合を防止できるようにローパスフィルタを中心に対
称な回路配置にしたため、設計値のに近い特性値が得ら
れ、特に対象となる信号の高調波帯において十分な減衰
量が得られる。また、低挿入損失で、十分なアイソレー
ションをもつアンテナスイッチが得られる。

【００２３】(4) 多層基板の平面の中央部Ｘに対して各
構成素子を点対称に配置したので、外部接続端子も点対
称に配置される。アンテナスイッチの完成品は、１８０
度回転において方向性を持たない構造となっていので、
アンテナスイッチの量産時の各工程（PINダイオードの
実装、特性検査、捺印印刷、テーピング包装等）、及び
マザーボードへの実装時（実装方向等）に発生する部品
の配置方向に関わるトラブルを防止できる。

【００２４】(5) 各端子の入力インピーダンスについて
も、送信端子とアンテナ2の接続端子、及び受信端子と
アンテナ１の接続端子同士は、それぞれの同一の入力イ
ンピーダンスになるため、各端子の入力インピーダンス
が異なっていた従来の構成に比べ、特性評価自体がし易
くなっている。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１ないし図９は、本発明のアンテナ
スイッチの実施例である。先ず、図１ないし図４に基づ
いて説明する。図１は、アンテナスイッチの実施例を示
す回路構成図、図２は、アンテナスイッチの実施例を示
す多層基板のパターン構成図、図３はスイッチ手段の実
施例を示す等価回路図、図４はアンテナスイッチの実施
例を示す多層基板の縦断面図である。図１で、11は、第
１のスイッチ回路、12は、第２のスイッチ回路、13は、
ローパスフィルタ、14は、第１のコンデンサ、15は、第
２のコンデンサ、ａは、第１のスイッチ回路の送信端
子、ｃは、第１のスイッチ回路の受信端子、ｂは、第２
のスイッチ回路のアンテナ１への接続端子、ｄは、第２
のスイッチ回路のアンテナ２への接続端子、ｅ及びｆ
は、第１の及び第２のスイッチ回路のコンデンサへの接
続端子、図２で、Ｘは、多層基板20の各層の平面の中央
部、図３で、C10〜C11、C13〜C14 は、コンデンサ、L10
〜L12 は、コイル、D1、D2 は、PINダイオード、Vb
は、PINダイオードを ON/OFF させるバイアス電流の電
源端子、図４で、20 は、多層基板、21 は、外部接続電
極、22 は、接地電極パターンを示す。

【００２６】スイッチ手段の一実施例を図３に示す。図
３の等価回路は、低周波帯（数100MHz程度の帯域）で一
般的なスイッチ回路である。この回路の動作原理を述べ
る。先ず、電源端子Vb よりバイアス電流が入力される
と、PINダイオードD1 及び D2が ON（導通）状態とな
る。この時、端子ａより入力した信号は、PINダイオー
ドD1 を通過するが、PINダイオードD2 の導通により、
コイルL11 とコンデンサC14が接地電位で導通状態にな
り、前記 PINダイオードD1 を通過してくる信号に対し
てコイルL11 とコンデンサC14 が並列共振するように設
定しておけば、コイルL11 とコンデンサC14 の接続点
（接地側でない側）におけるインピーダンスは無限大と
なり、前記の PINダイオードD1 を通過してきた信号は
端子ｅの側へ流れる。またこのとき、端子ｃの側へは P
INダイオードD1 を通過してきた信号は殆ど流れない。
尚、この状態で信号を端子ｅから入力した場合、端子ａ
には信号が流れるが、端子ｃには殆ど信号は流れない。
次に、電源端子Vbのバイアス電流を切ると、PINダイオ
ードD1 及び D2 が OFF（抵抗無限大）状態となる。こ
のとき、端子ｃより入力された信号は PINダイオードD2
が OFF 状態になるため、そのままコイルL11 を通過
し、PINダイオードD1 も OFF 状態になっているため端
子ｅの側へ流れる。尚、この状態で端子ｅより信号を入
力した場合、端子ｃには流れるが、端子ａには流れな
い。但し、実際の図３のスイッチ回路では、PINダイオ
ードは無限大の抵抗値や、理想的な低抵抗値をとること
はできず、また、コイルL11 及びコンデンサC14 の並列
共振も無限大のインピーダンスとはならないため、図３
のスイッチ回路が適当な挿入損失及びアイソレーション
特性を得られるよう回路計算等で各構成素子の定数の調
整を行う必要がある。

【００２７】図３に示すスイッチ回路を図１に示す第１
のスイッチ回路、及び第２のスイッチ回路とし、アンテ
ナ切り換え部付きアンテナスイッチとした。第１のスイ
ッチ回路と第２のスイッチ回路間の電流をカットするた
め、その信号線路に直列に設けたローパスフィルタの両
端に、それぞれ第１のコンデンサと第２コンデンサを直
列に挿入し、更に第１のスイッチ回路と第２のスイッチ
回路の回路配置をローパスフィルタを中心に対称な回路
構成とする。これにより、第１のスイッチ回路と第２の
スイッチ回路の回路構成の対応する素子定数を全く同一
に設計できることを見出した。従来の設計に比べ、構成
素子数は１個増加するが、素子定数の種類が約半分で設
計できたため、目標特性の追い込みにおいて、素子定数
の条件の組み合わせを少なくできたので、開発を迅速に
進めることが可能になった。また、各端子の入力インピ
ーダンスは、従来は異なっていたが、回路の対称性によ
り、各端子のうち２つの端子は同一入力インピーダンス
になるため、特性評価が行い易くなった。また、ストリ
ップラインを使用しない分アンテナスイッチを小型に設
計できるようになった。

【００２８】同様に、図３に示すスイッチ回路を図２に
示す第１のスイッチ回路、及び第２のスイッチ回路とし
て用い、多層基板を用いてアンテナ切り換え部付きアン
テナスイッチとする。尚、本回路は、従来は前記したよ
うに数100MHz帯程度に使用されているが、多層基板を使
用することによりパターンで各回路素子を構成できるた
め、微妙な設定値であってもパターン形成により、各回
路素子を適切に且つ安定的に設定できる。そのため１GH
z帯程度の周波数帯に設計が可能になった。その上、ス
トリップライン共振器を使用せず、図３の等価回路を使
ってアンテナスイッチを構成できるため、コンデンサ及
びコイルを複数の誘電体シート上にパターン形成し、そ
れらを積層成形する多層基板は、アンテナスイッチを小
型化する上で好適である。

【００２９】図４に、多層基板でアンテナスイッチを構
成したときの断面図を示す。この図にあるように多層基
板20は、積層方向で下側の層に接地電極パターン22 が
その層の表面のほぼ全面に形成され、その上側の層に接
地コンデンサの対向電極が形成され、それらにより接
地コンデンサ部を形成するようにする。これによりアン
テナスイッチを搭載するマザーボードからの電気的影響
を受けにくい構成となる。更に、前記接地コンデンサ部
の上側に殆どパターンが施されていないスペーサー部を
設定し、そのスペーサー部の上側に前記接地コンデンサ
以外のコンデンサ及びコイルを混在させてパターニング
を行い、コンデンサ及びコイル形成部を設定する。これ
により、パターニングされたコンデンサ及びコイルの接
地電極に対する浮遊容量を低下させることができる。特
に、コイルは積層方向で電極パターンが近くに存在する
とＱが劣化する傾向があり、それにより挿入損失の悪化
や、アイソレーションの低下が起きるため、接地電極か
ら距離を置くと共に、基板表面の部品搭載用電極からも
はずれた位置にパターニングしたほうが更に良好であ
る。

【００３０】以上のように、アンテナスイッチを前記構
成にすることにより、ストリップラインを基板に内蔵し
た設計に比べ基板内のスペースの利用度があがり、かつ
スペーサー部の厚みは、接地電極でストリップラインを
挟むトリプレート型のストリップライン共振器で設定さ
れるときの、接地電極とストリップラインの間の距離程
度のスペーサー部の厚みからアンテナスイッチの特性に
よっては設定できる。そのため、トリプレート型のスト
リップライン共振器を使ったアンテナスイッチの基板の
厚みに比べれば、上記構成の基板の厚みは約半分に近い
厚みでの設計が可能となる。

【００３１】また、回路の計算より得られるコイルL11
は、比較的大きな値（対象となる周波数帯において50Ω
程度以上のインピーダンスを有する）となる傾向があ
る。よってコイルL11 は比較的大きな形状になるため多
層基板20においてパターンとして占有する面積が大きく
なる。そのため、単に多層基板20の基板中央に対して、
例えば、線対称関係に各スイッチを配置すると、それぞ
れのスイッチ内のコイルL11が隣り合う関係の配置とな
る場合がでてくる。殊にコイルL11は比較的大きなイン
ピーダンスになるためこれが隣り合う関係に配置される
と、コイル間の磁気結合が発生し易くなり、設計したア
ンテナスイッチの特性とかけ離れた特性になる。

【００３２】特に、送受信切り替え部内の前記コイルL1
1 と、アンテナ切り換え部内のコイルL11 との結合は、
高周波になればなるほど磁気結合が増大し、その間に挿
入されるローパスフィルタ段をバイパスする形で起こる
ため、アンテナスイッチの対象となる信号の高調波帯で
の減衰特性を悪化させる。これを回避するには、それぞ
れのスイッチ内のコイルL11 同士の距離をできるだけ離
すことであり、且つ構成素子のパターンの対称性を生か
すためには、図２に示すように多層基板20の中央部Ｘに
ついて点対称（１８０°回転対称）にスイッチ回路を配
置すればよい。これにより確実にそれぞれのスイッチ内
のコイルL11 同士が隣り合うことを回避できる。

【００３３】以上により、上記多層基板の構成によって
小型化が可能で、基板厚みを従来の設計よりも薄く設計
でき、しかも構成素子の種類を少なくし、低挿入損失
で、十分なアイソレーションをもたせ、更にローパスフ
ィルタ特性として、アンテナスイッチの対象となる信号
の高調波帯で十分な減衰量が得られるアンテナスイッチ
が可能となる。

【００３４】次いで、図５〜図９を用いて更に詳細に本
発明のアンテナスイッチの実施例を説明する。なお、図
１〜図４と同じものは同一符号で示してある。図５は、
アンテナスイッチの一実施例の回路図を示す。図５にお
いて、C20A〜C24A、C20B〜C24B、Ｃ30、Ｃ31A、及びＣ3
1Bは、コンデンサ、L20A〜L22A、L20B〜L22B、及びＬ30
は、コイル、D1A、D2A、D1B、及びD2Bは、PINダイオー
ドである。コンデンサ及びコイルの符号において末尾の
A、B 以外が同一の符号の部品は、同一定数に設定して
ある。即ち、コンデンサC20AとC20B、コンデンサC21Aと
C21B、コンデンサC22AとC22B、コンデンサC23AとC23B、
及びコンデンサＣ31AとＣ31B、並びにコイルL20AとL20
B、コイルL21AとL21B、及びコイルL22AとL22Bは、同一
定数である。また、D1AとD1B、及びD2AとD2Bは、PINダ
イオードである。

【００３５】本実施例は、約１GHz付近で使用するアン
テナスイッチであり、図５に示す回路について、構成素
子の定数を決定するための計算を行った。その際、送受
信切り換え部とアンテナ切り換え部のスイッチ回路は同
一構成とし、それぞれの各スイッチ回路でそれぞれ対応
する素子も同一定数に設定した。PINダイオードについ
ては、予めその周波数特性をＳパラメータとして実測
し、その結果を図５の等価回路の伝送方程式に代入し
た。以上の条件で、対象となる信号の通過帯（Tx−ANT
1、Tx−ANT2、Rx−ANT1、及びRx−ANT2間）で挿入損失
を最小化し、PINダイオードの ON 時の送信端子Tx−受
信端子Rx 間のアイソレーションが20ｄＢ以上を確保で
きるように最適化されたコンデンサ及びコイルの定数を
求めた。

【００３６】図６は、アンテナスイッチの上半分の分解
斜視図（その１）、図７は、アンテナスイッチの下半分
の分解斜視図（その２）、図８は、ダイオードのパッケ
ージ、図９は、アンテナスイッチの完成図を示す。図９
において、１A は、Tx端子（送信端子）、２A、２B、５
A、５B、６A、及び６B は、接地端子、3A は、Vb1端子
（送受信切り替え用バイアス電流端子）、3B は、Vb2端
子（アンテナ切り替え用バイアス電流端子）、1B は、A
NT2端子（アンテナ２に接続する端子）、4B は、ANT1端
子(アンテナ１に接続する端子)、4A は、RX端子(受信出
力端子)を示す。また、本実施例で使用した PINダイオ
ードは、図８に示すパッケージの表面実装部品を用いて
いる。よって、図６に示す部品搭載用の電極501A に
は、PINダイオードD1A のアノード、部品搭載用の電極5
02A（図中では部品の陰で見えない）には、PINダイオー
ドD1A のカソードが接続され、部品搭載用の電極503A
には、PINダイオードD2A のアノード、部品搭載用の電
極504A には、PINダイオードD2Aのカソードが接続され
る。一方、部品搭載用の電極501B には、PINダイオード
D1B のアノード、部品搭載用の電極502B には、PINダイ
オードD1B のカソードが接続され、部品搭載用の電極50
3B（図中では部品の陰で見えない）には、PINダイオー
ドD2B のアノード、部品搭載用の電極504B には、PINダ
イオードD2B のカソードが接続される。

【００３７】図６の分解斜視図において、Ｘは、多層基
板20 の基板中央部を示している。各符号の末尾の A、B
の記載がある電極は、基板中央部Ｘに対して点対称
（１８０度回転対称）に配置された電極であることを示
している。例えば、電極２１１Ａと電極211B、電極40
1A と電極401B は、基板中央部Ｘに対して点対称に配
置された電極を示している。また、A の付いた導体パタ
ーン（送受信切り替え部）について説明すれば、そのま
ま符号を B に付け替えれば B の付いた導体パターン
（アンテナ切り替え部）についても説明したことになる
ので、A の付いた導体パターン（送受信切り替え部）に
ついて詳細に説明を行い、B の付いた導体パターン（ア
ンテナ切り替え部）については説明を省略する。

【００３８】図６、図７の図中において、20-1〜20-8
は、多層基板20 の第１層目〜第８層目（誘電体層）を
示す。先ず、第２層20-2 上の電極211A、及び第３層20-
3 上の電極212A は、第２層20-2 を介して対向してコン
デンサC21A 形成し、前記電極211A は、スルーホール電
極11A により搭載部品用の電極501A に接続し、PINダイ
オードD1A のアノード側に接続する。一方、第３層20-3
上の電極212A は、電極602A により多層基板20 の側面
に引き出され、外部接続電極1A（送信端子Tx）に接続す
る。

【００３９】また、第２層20-2 上の電極211A から延び
た電極401A は、スルーホール電極15A により第３層20-
3 上の電極402A に接続し、更にスルーホール電極26A
により第４層20-4 上の電極403A に接続してコイルL20A
を形成している。このコイルL20A は、第４層20-4 上
で電極603A により多層基板20の側面に引き出され、外
部接続電極3A（送受信切り替え用バイアス電流端子Vb
1）に接続される。

【００４０】PINダイオードD1A のカソードに接続する
コンデンサC22A は、第３層20-3 上の電極221A、及び第
４層20-4 上の電極222A が第３層20-3 を介して対向し
て形成されるが、PINダイオードD1A のカソード側の部
品搭載用の電極502A からスルーホール電極12A、17A、
及び28Aを介して、第４層20-4 上でコンデンサC22A の
片側となる前記電極222A に接続している。また、前記
電極222A は、第４層20-4上で電極242A、及び413A に接
続する。前記電極242A は、コンデンサC24A の片側の電
極で、第３層20-3 上の電極241A と第３層20-3 を介し
対向してコンデンサC24A を形成し、第３層20-3 上で電
極601A に接続して多層基板20の側面に引き出され、外
部接続電極2A（接地端子）に接続する。前記第４層20-4
上の電極413A は、スルーホール電極27A を介して第３
層20-3 上の電極412A に接続し、更にスルーホール電極
19A を介して第２層20-2 上の電極411A に接続すること
によりコイルL21A を形成している。前記コイルL21A の
電極411A は、スルーホール電極12A により PINダイオ
ードD2A のアノード側の部品搭載用の電極503A に接続
すると共に、第２層20-2 上の電極231A に接続する。前
記電極231A は、第２層20-2 を介して対向する第３層20
-3 上の電極232A によりコンデンサC23A を形成してい
る。前記コンデンサC23A の片側の電極232A は、スルー
ホール電極18Aを介して第２層20-2 上の電極421A に接
続される。前記電極421A は、スルーホール電極16A を
介して第３層20-3 上の電極422A に接続し、更にスルー
ホール電極25A を介して第４層20-4 上の電極423A に接
続することによりコイルL22A を形成している。前記コ
イルL22A の電極423A は、第４層20-4 上で電極604A に
より多層基板20 の側面に引き出され外部接続電極4A
（受信端子Ｒx）に接続している。また、前記した PIN
ダイオードD2A のカソード側は部品搭載電極504A から
スルーホール電極14A を介して第２層20-2 上の電極600
A より多層基板20 の側面に引き出され、外部接続電極5
A（接地端子）に接続する。更に、接地コンデンサC20A
は、第８層20-8 上のほぼ全面に形成された接地電極22
と第７層20-7 を介して対向する第７層20-7 上の電極20
0A により形成され、前記電極200A は、第７層20-7 上
で電極605 により多層基板20 の側面に引き出され、外
部接続電極3A（送受信切り替え用バイアス電流端子Vb
1）に接続される。また、前記第８層20-8 上の接地電極
22 は、電極606A、607A、608A（606B、607B、608B）に
より多層基板20 の側面に引き出され、それぞれ外部接
続電極2A、5A、6A（2B、5B、6B）（いずれも接地端子）
に接続する。以上が A の付いた導体パターン（送受信
切り替え部）について説明した。

【００４１】次に、ローパスフィルタについて説明す
る。この部分については多層基板20の中央部Ｘに対して
必ずしも点対称関係にパターニングする必要はないが、
多層基板20 の中央部Ｘを中心に形成する。ローパスフ
ィルタは、送受信切り換え部のコンデンサC22A の一方
の電極となる第３層20-3 上の電極221A、及びアンテナ
切り換え部のコンデンサC22B の一方の電極となる第３
層20-3 上の電極221B が入出力端となる。前記第３層20
-3 上の電極221A はスルーホール電極20 を介して第２
層20-2 上の電極431 に接続すると共に、電極301 及び
電極311 に接続する。先ず、前記電極431 はスルーホー
ル電極21 を介して第３層20-3 上の電極432 に接続し、
更にスルーホール電極22 により第４層20-4 上の電極43
3 に接続することによりコイルL30 を形成している。ま
た、前記第２層20-2 上の電極311は第２層20-2 を介し
て対向する第３層20-3 上の電極305 とでコンデンサＣ3
1A を構成し、前記電極350 は、第３層20-3 上で電極60
3 により多層基板20 の側面に引き出され、外部接続電
極5A（接地端子）に接続する。また、前記第２層20-2上
の電極301 は、第２層20-2 を介して対向する第３層20-
3 上の電極302 とでコンデンサC30 を構成する。前記第
３層20-3 上の電極302 は、スルーホール電極23 を介し
て前記コイルＬ30 を構成する第４層20-4 上の電極433
に接続している。この構成によりコイルL30 とコンデン
サC30 が並列接続した形態となる。前記第４層20-4 上
の電極433 は、第４層20-4 上で電極321 に接続し、こ
の電極312は、第３層20-3 を介して対向する前記第３層
20-3 上の電極350 とによりコンデンサC31B を形成す
る。そして前記電極433 は、スルーホール電極24 を介
してローパスフィルタの入出力端となる第３層20-3 上
の電極221B（コンデンサC22B の一方の電極）に接続す
る。以上がローパスフィルタのパターン構成である。

【００４２】本実施例においては、第２層、第３層、及
び第４層の表面がコンデンサ、及びコイルの形成部、第
４層、第５層、及び第６誘電層がスペーサー部、第７
層、第８層の表面が接地コンデンサ部となっている。コ
ンデンサ、及びコイルの形成部において、特にコイルの
パターニングについては、基板表面の部品搭載用電極
（501A、502A、503A、504A、501B、502B、503B、及び50
4B）に重なる部分をできるだけ避けてパターニングした
ほうがコイルのＱを劣化させないですむ。また、基板内
に形成される複数のコイル同士は、近づき過ぎると結合
を起こしやすい。そのため、できるだけパターニングす
るコイルのコイル間距離をできるだけ確保する必要があ
るが、本発明の構成では送受信切り替え部とアンテナ切
り換え部の各構成素子のパターンを多層基板中央部Ｘに
対して点対称配置しているため、送受信切り替え部とア
ンテナ切り換え部の例えば、コイルL21A とL21B との距
離の確保について、パターンスペースを無駄にすること
なくパターニングできている。前記コイルL21A、及びL2
1B の結合は、ローパスフィルタをバイパスする形で起
こるため、アンテナスイッチの対象となる信号の高調波
帯での減衰特性を悪化させる。また、コイルとコイルの
間に積極的にコンデンサを形成させてコイル間の結合を
防止させることも有効であり、本発明の構成のなかで
は、コイルL20A とL21A の間にコンデンサC24A を（コ
イルL20B とコイルL21B の間にコンデンサC24B を）配
置して前記コイル同士の結合を防止している。以上のパ
ターニングは、狭い領域を有効パターニングする上で非
常に有効な方法である。

【００４３】スペーサー部は、厚くするほど接地しない
コンデンサやコイルにとっては特性的に良好であるが、
例えば、本構成をセラミックで行った場合、焼成時の脱
バインダー性や、量産時に図９に示す部品としての多層
基板20の形状にするために、前記多層基板20が多数個面
付けされた元基板から個別に分割する方法が問題にな
る。従って、目安として全体の基板厚みが約 1.5mm 程
度以下の厚み（セラミックの場合は焼成後の基板厚み）
になるようにスペーサー部の厚みを調整する。

【００４４】（他の実施例）以上実施例について説明し
たが、本発明は次のようにしても実施が可能である。 (1) 上記実施例で使用したスイッチの回路構成は一実施
例で、他の回路構成であっても本発明の構成の多層基板
へ応用することは可能である。

【００４５】(2) 上記実施例で使用したローパスフィル
タの回路についても、同様に他回路、例えば、多段ロー
パスフィルタの回路も可能である。但し、ローパスフィ
ルタの入出力端における入力インピーダンスは、できる
だけ等しい対称回路の形態が良好である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。

【００４７】(1) 多層基板内の構成素子の定数が従来の
約半分になる。このため、目標特性の追い込みにおい
て、素子定数の条件の組み合わせを少なくできるので、
開発を迅速に進めることが可能となる。

【００４８】(2) 多層基板内の構成素子のパターニング
が対称性を生かした設定となるためパターニング上の問
題点の発見及び対策が行い易くなる。

【００４９】(3) 各端子の入力インピーダンスについて
も、従来は各端子の入力インピーダンスは異なっていた
が、回路の対称性により、各端子の内２つの端子は同一
入力インピーダンスになるため、特性評価が行い易くな
る。

【００５０】(4) ストリップラインを使用しない分アン
テナスイッチを小型に設計できる。

【００５１】(5) セラミックの多層基板を使った場合、
基板厚みを薄く設計できるため焼成時の脱バインダー性
を良好にし、量産時に多層基板が多数個面付けされた元
基板から多層基板への個別分割を容易に行うことができ
る。

【００５２】(6) 多層基板内部に形成されたコイルのコ
イル間結合を防止できる構造にしたため設計値に近い特
性値が得られ、特に対象となる信号の高調波帯において
十分な減衰量が得られる。

【００５３】(7) 上記形状の下でも低挿入損失で、十分
なアイソレーションをもつアンテナスイッチが得られ
る。

【００５４】(8) 多層基板の中央部Ｘに対して各構成素
子を180度回転対称の構造にしたため、外部接続端子に
ついても180度回転対称となっている。それにより本ア
ンテナスイッチの完成品は180度回転において方向性を
持たない構造となる。これにより本アンテナスイッチの
量産時の各工程（ PINダイオードの実装、特性検査、捺
印印刷、テーピング包装等の工程）及びマザーボードへ
の実装時（実装方向等）に発生する部品の配置方向に関
わるトラブルを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アンテナスイッチの実施例を示す回路構成図で
ある。

【図２】アンテナスイッチの実施例を示す多層基板のパ
ターン構成図である。

【図３】スイッチ手段の実施例を示す等価回路図であ
る。

【図４】アンテナスイッチの実施例を示す多層基板の縦
断面図である。

【図５】アンテナスイッチの実施例の回路図である。

【図６】アンテナスイッチの分解斜視図の上半分であ
る。

【図７】アンテナスイッチの分解斜視図の下半分であ
る。（図６の残りの部分）

【図８】ダイオードのパッケージである。

【図９】アンテナスイッチの完成図である。

【図１０】従来のアンテナスイッチの回路図である。

【符号の説明】

１１第１のスイッチ回路１２第２のスイッチ回路１３ローパスフィルタ１４第１のコンデンサ１５第２のコンデンサ２０多層基板２１外部接続用電極２２接地電極 ANT1 第１のアンテナに接続する端子 ANT2 第２のアンテナに接続する端子 Tx 送信端子 Rx 受信端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチ手段と、ローパスフィルタと、
容量手段と、を備えた高周波回路の信号経路を切り換え
るためのアンテナスイッチであって、前記スイッチ手段は、第１のスイッチ手段と、第２のス
イッチ手段とからなり、前記容量手段は、第１の容量手段と、第２容量手段とか
らなって、前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段との
間の信号線路に、前記ローパスフィルタが直列に接続さ
れ、前記第１のスイッチ手段と前記ローパスフィルタとの間
に前記第１の容量手段が、前記ローパスフィルタと前記
第２のスイッチ手段との間に前記第２の容量手段が、直
列に挿入されて、前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段は、
ローパスフィルタを中心に対称な回路構成であることを
特徴とするアンテナスイッチ。
【請求項２】送信端子又は受信端子と、第１のアンテ
ナ又は第２のアンテナと、の接続を切り換えるためのア
ンテナスイッチであって、スイッチ手段と、ローパスフ
ィルタと、容量手段と、を備え、前記スイッチ手段は、第１のスイッチ手段と、第２のス
イッチ手段とからなり、前記容量手段は、第１の容量手段と、第２容量手段とか
らなって、前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段との
間の信号線路に、前記ローパスフィルタが直列に接続さ
れ、前記第１のスイッチ手段と前記ローパスフィルタとの間
に前記第１の容量手段が、前記ローパスフィルタと前記
第２のスイッチ手段との間に前記第２の容量手段が、直
列に挿入されて、前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段は、
ローパスフィルタを中心に対称な回路構成であることを
特徴とするアンテナスイッチ。
【請求項３】スイッチ手段と、ローパスフィルタと、
容量手段と、を備えた高周波回路の信号経路を切り換え
るためのアンテナスイッチであって、前記スイッチ手段は、第１のスイッチ手段と、第２のス
イッチ手段とからなり、前記容量手段は、第１の容量手段と、第２容量手段とか
らなって、前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段との
間の信号線路に、前記ローパスフィルタが直列に接続さ
れ、前記第１のスイッチ手段と前記ローパスフィルタとの間
に前記第１の容量手段が、前記ローパスフィルタと前記
第２のスイッチ手段との間に前記第２の容量手段が、直
列に挿入されて、前記スイッチ手段と、前記ローパスフィルタと、前記容
量手段の少なくとも１部が多層基板に内蔵され、該多層
基板はダイオードと外部接続端子を備えており、前記多層基板に内蔵された前記第１のスイッチ手段と前
記第２のスイッチ手段の回路構成は、前記多層基板の平
面の中央部に対してほぼ点対称に配置されたことを特徴
とするアンテナスイッチ。
【請求項４】送信端子又は受信端子と、第１のアンテ
ナ又は第２のアンテナと、の接続を切り換えるためのア
ンテナスイッチであって、スイッチ手段と、ローパスフ
ィルタと、容量手段と、を備え、前記スイッチ手段は、第１のスイッチ手段と、第２のス
イッチ手段とからなり、前記容量手段は、第１の容量手段と、第２容量手段とか
らなって、前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段との
間の信号線路に、前記ローパスフィルタが直列に接続さ
れ、前記第１のスイッチ手段と前記ローパスフィルタとの間
に前記第１の容量手段が、前記ローパスフィルタと前記
第２のスイッチ手段との間に前記第２の容量手段が、直
列に挿入されて、前記スイッチ手段と、前記ローパスフィルタと、前記容
量手段の少なくとも１部が多層基板に内蔵され、該多層
基板はダイオードと外部接続端子を備えており、前記多層基板に内蔵された前記第１のスイッチ手段と前
記第２のスイッチ手段の回路構成は、前記多層基板の平
面の中央部に対してほぼ点対称に配置されたことを特徴
とするアンテナスイッチ。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載したアンテナスイッチであって、前記第１のスイッチ手段と前記第２のスイッチ手段は、
同一の回路構成からなっており、対応する回路素子の定
数が同一であることを特徴とするアンテナスイッチ。
【請求項６】請求項３ないし請求項５のいずれか１項
に記載したアンテナスイッチであって、前記多層基板の前記第１のスイッチ手段と前記第２のス
イッチ手段を形成するパターン素子は、前記多層基板の
平面の中央部に対してほぼ点対称に配置されたことを特
徴とするアンテナスイッチ。
【請求項７】請求項３ないし請求項６のいずれか１項
に記載したアンテナスイッチであって、前記多層基板は、底面を形成する誘電層上のほぼ全面に
形成された接地電極と、該接地電極上に誘電層を介して
形成された対向電極との間の接地コンデンサと、前記対
向電極上のスペーサー層と、該スペーサー層より上に積
層される前記接地コンデンサ以外のコンデンサ及びコイ
ル、又はそのどちらか一方と、を備えたことを特徴とす
るアンテナスイッチ。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれか１項
に記載したアンテナスイッチであって、前記第１のスイッチ手段及び第２のスイッチ手段は、ダ
イオードの電流をオン・オフして信号の切り替えが可能
なスイッチ回路であることを特徴とするアンテナスイッ
チ。
【請求項９】請求項８に記載したアンテナスイッチで
あって、前記ダイオードは、PINダイオードであることを特徴と
するアンテナスイッチ。