WO2006106567A1 - スイッチ回路 - Google Patents

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Tamotsu Nishino
Masatake Hangai
Yukihisa Yoshida
Shinichi Izuo
Hirokazu Taketomi
Tomohiro Takahashi
Kenichiro Kodama
Kazushi Nishizawa
Yoko Koga
Araki Ohno
Shinnosuke Soda
Moriyasu Miyazaki
Kenichi Miyaguchi
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole

Definitions

  • the present invention uses a switch circuit composed of a plurality of MEMS (microelectromechanical systems) switch forces having different drive voltages in a microwave circuit or an antenna circuit, and the microwave circuit or antenna circuit depends on the value of the drive voltage.
  • the present invention relates to a switch circuit that can change the configuration of an antenna circuit.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional microphone mouth wave circuit (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • a conventional microwave circuit is provided with a Lange coupler 503 to which an input terminal 501 and an output terminal 502 are connected, and a signal circuit connected to coupling terminals 506 and 507 of the Lange coupler 503.
  • the Lange coupler 503 is connected to an input terminal 504 connected to the input terminal 501 of the microwave circuit, an output terminal 505 connected to the output terminal 502 of the microwave circuit, a coupling terminal 506, and a coupling terminal 507. Being sung.
  • the signal circuit has a line 511 having one end connected to the coupling terminal 506 and the other end connected to the ground 513, and a line 512 having one end connected to the coupling terminal 507 and the other end connected to the ground 514.
  • MEMS switch 521, 525, 529 connected in the middle of line 511 from the side near coupling terminal 506, and MEMS switch 522 connected in the middle of line 512 from the direction of coupling terminal 507! , 526, 530 and the bias terminal 551 connected to the MEMS switch 522 when connected to the MEMS switch 521 and the bias connected to the MEMS switch 526
  • a terminal 552 and a bias terminal 553 connected to the MEMS switch 530 are connected to the MEMS switch 529.
  • FIG. 5 shows a circuit for 2 bits of the 4-bit phase shifter.
  • the Lange coupler 503 outputs half of the high-frequency signal input from the input terminal 504 to the coupling terminal 506 and the other half to the coupling terminal 507.
  • the output signal of coupling terminal 507 is 90 degrees behind the output signal of coupling terminal 506.
  • the high-frequency signal output to the coupling terminal 506 is reflected by the MEMS switch 521, the MEMS S switch 525, the MEMS switch 529, or the terminal ground 513, and again passes through the coupling terminal 506 to the input terminal 504. Half and the other half are output to output terminal 505. At this time, the phase of the output signal at the output terminal 505 is 90 degrees behind the output signal at the input terminal 504.
  • the high-frequency signal output to the coupling terminal 507 is reflected by the MEMS switch 522, the MEMS switch 526, the MEMS switch 530, or the termination ground 514, and again passes through the coupling terminal 507 to be input.
  • the phase of the output signal at the input terminal 504 is delayed by 90 degrees from the output signal at the output terminal 505.
  • the MEMS switches 521 and 522 force S lines 511 and 512 are short-circuited at the positions of the MEMS switches 521 and 522. Since the reflected wave in each line is reflected by the same reflection phase ⁇ , it propagates in the order from input terminal 501 to input terminal 504, coupling terminal 506, MEMS switch 521, coupling terminal 506, output terminal 505, and output terminal 502. Signals that propagate from input terminal 501 to input terminal 504, coupling terminal 507, MEMS switch 522, coupling terminal 507, output terminal 505, and output terminal 502 have no phase difference and are superimposed.
  • the signals propagating in the order of the coupling terminal 507, the MEMS switch 522, the coupling terminal 507, the input terminal 504, and the input terminal 501 are in reverse phase and cancel each other.
  • the high-frequency signal input from the input terminal 501 is reflected at the same position on the lines 511 and 512, all of the high-frequency signal is output to the output terminal 502 with a certain phase delay.
  • the amount of phase delay is determined by bias terminal 551, bias terminal 552, or The bias terminal of the offset terminal 553!
  • Non-Patent Document 1 A. Malczewski, S. Eshelman, B. Pillans, J. Ehmke, and C. L.
  • the conventional microwave circuit as described above has a problem that at least three bias terminals are required.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the bias terminals and to simplify the configuration of a circuit such as a microwave circuit or an antenna circuit. A switch circuit that can be changed is obtained.
  • the switch circuit according to the present invention has a plurality of MEMS switches connected in series with different driving voltages and parallel! / ⁇ , and a single driving the plurality of MEMS switches with a plurality of driving voltages.
  • the voltage source is provided.
  • the switch circuit according to the present invention has an effect that the number of bias terminals can be reduced and the configuration of a circuit such as a microwave circuit or an antenna circuit can be easily changed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microwave circuit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the voltage at the bias terminal of the microwave circuit according to Embodiment 1 of the present invention and the length to the ground point of the line.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an antenna circuit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an antenna circuit according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional microwave circuit.
  • Example 1 describes an example in which a switch circuit composed of a plurality of MEMS switchers having different driving voltages is used for a microwave circuit, and Examples 2 and 3 are examples in which the switch circuit is used as an antenna circuit.
  • An example used will be described.
  • the relationship between voltage (00 ⁇ ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ ) and length (0 ⁇ L1 ⁇ L2 ⁇ L3 ⁇ L4 ' ⁇ ) is related to the relative size in each example. To express. Therefore, for example, the voltage VI of the first embodiment and the voltage VI of the second embodiment are not always the same.
  • Example 1 describes an example in which a switch circuit composed of a plurality of MEMS switchers having different driving voltages is used for a microwave circuit
  • Examples 2 and 3 are examples in which the switch circuit is used as an antenna circuit.
  • An example used will be described.
  • the relationship between voltage (00 ⁇ ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ ) and length (0 ⁇ L1 ⁇ L2 ⁇ L3 ⁇ L4 ' ⁇ ) is related to
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microwave circuit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the microwave circuit according to the first embodiment includes a 90 degree—3 dB coupler 3 to which an input terminal 1 and an output terminal 2 are connected, and a coupling terminal 6 and 7 of a 90 degree—3 dB coupler 3.
  • a connected signal circuit is provided.
  • the signal circuit has a line 11 having one end connected to the coupling terminal 6 and the other end connected to the ground 13, and a line 12 having one end connected to the coupling terminal 7 and the other end connected to the ground 14. And join Force close to terminal 6 MEMS switches 21, 25, 29 connected in the middle of line 11, MEMS switch 22, 26, 30 connected in the middle of line 12 also in the direction close to coupling terminal 7, MEMS switch A common voltage source 41 is provided which is connected to 21, 22, 25, 26, 29 and 30 through a noise terminal 43 and connected to the ground 42 at the other end.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the voltage at the bias terminal of the microwave circuit according to Embodiment 1 of the present invention and the length to the ground point of the line.
  • the voltage is 0 (volt) VI and V2 ⁇ V3.
  • the length has a relationship of 0 ⁇ L1 ⁇ L2 ⁇ L3 ⁇ L4.
  • the 90-degree 3 dB coupler 3 outputs half of the high-frequency signal input from the input terminal 4 to the coupling terminal 6 and the other half to the coupling terminal 7.
  • the output signal of coupling terminal 7 is 90 degrees behind the output signal of coupling terminal 6.
  • the high-frequency signal output to the coupling terminal 6 is reflected by the MEMS switch 21, or the MEMS switch 25, or the MEMS switch 29, or the terminal ground 13, and again passes through the coupling terminal 6 and halves the input terminal 4. The other half is output to output terminal 5. At this time, the phase of the output signal at output terminal 5 is 90 degrees behind the output signal at input terminal 4.
  • the high-frequency signal output to the coupling terminal 7 is reflected by the MEMS switch 22, or the M EMS switch 26, the MEMS switch 30, or the terminal ground 14, and again passes through the coupling terminal 7 to be input.
  • the output signal of the output terminal 5 is delayed in phase by 90 degrees from the output signal of the input terminal 4.
  • the MEMS switch 21 and 22 force lines 11 and 12 are short-circuited at the position of the MEMS switch 21 and 22. Since the reflected waves on the lines 11 and 12 are reflected by the same reflection phase ⁇ , the input terminal 1 to the input terminal 4, the coupling terminal 6, the MEMS switch 21, the coupling terminal 6, the output terminal 5, and the output terminal 2 Signals propagating in sequence and signals propagating in the order of input terminal 1 to input terminal 4, coupling terminal 7, MEMS switch 22, coupling terminal 7, output terminal 5 and output terminal 2 have no phase difference and are superimposed. .
  • phase delay can be selected from four voltages of 0 volt (OV), VI, V2, and V3 of the bias terminal 43 voltage.
  • the MEMS switches 29 and 30 near the ends of the lines 11 and 12 are driven with a low driving voltage, and the MEMS switches 21 and 2 2 near the input ends of the lines 11 and 12 are driven. Driving force with high driving voltage Conversely, MEMS switches 29 and 30 near the end of lines 11 and 12 are driven with high driving voltage, and MEMS switches 21 and 22 near the input terminals of lines 11 and 12 are driven. You can drive with low driving voltage!
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an antenna circuit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the antenna circuit according to the second embodiment includes an antenna 101 composed of a pair of comb-shaped conductors, a capacitor 102 loaded between comb teeth at the tip of the antenna 101, and an antenna 101 Is loaded between the second comb teeth from the tip of the antenna and the voltage at both ends is equal to or higher than VI.
  • MEMS switch 104 which has a large capacity when V is greater than or equal to V2
  • MEMS switch 105 which is loaded between the fourth comb teeth of the tip force of antenna 101, and has a large capacity when the voltage at both ends is V3 or greater
  • the feed point A voltage source 109 for driving the MEMS switches 103 to 105 is provided between 107 and 108.
  • the antenna 101 enters the lower surface of the ground 106 from the feeding points 107 and 108, and is connected to the wave source 112 via the capacitors 110 and 111.
  • the ground 113 of the wave source 112 has the same potential as the ground 106.
  • the voltage has a relationship of 0 (volt) to VKV2 to V3.
  • the length is 0, L1, L2 ⁇ L3, L4.
  • the antenna 101 is connected by the capacitor 102 at the tip, and operates at a frequency close to the 1Z2 wavelength of length L4.
  • the MEMS switch 103 When the voltage of the voltage source 109 is not less than VI and less than V2, the MEMS switch 103 has a large capacity and passes a high-frequency signal. Therefore, the antenna 101 is connected by the MEMS switch 103 and operates at a frequency close to the 1Z2 wavelength of length L3.
  • the MEMS switch 104 When the voltage of the voltage source 109 is greater than or equal to V2 and less than V3, the MEMS switch 104 has a large capacity and passes a high-frequency signal. Therefore, the antenna 101 is connected by the MEMS switch 104 and operates at a frequency close to the 1Z2 wavelength of length L2.
  • the MEMS switch 105 When the voltage of the voltage source 109 is V3 or higher, the MEMS switch 105 has a large capacity and passes a high-frequency signal. Therefore, the antenna 101 is connected by the MEMS switch 105 and operates at a frequency close to the Z2 wavelength of length L1.
  • the MEMS switches 103 to 105 have a capacity, and can also be referred to as MEMS capacitors 103 to 105. Therefore, in the second embodiment, it can be explained that the drive voltage of the MEMS capacitor 105 having a large capacity is increased to reduce the drive voltage of the MEMS capacitor 103 having a small capacity. In actual operation, the drive voltage of the MEMS capacitor 105 with a large capacity may be lowered to increase the drive voltage of the MEMS capacitor 103 with a small capacity.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an antenna circuit according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the antenna circuit according to the third embodiment includes an antenna composed of antenna conductors 201, 202, 203, 204, 205, and 206, and a MEMS provided between the antenna conductors 201 and 202.
  • Switch 210, coil 211 provided between antenna conductors 201 and 202, coil 212 provided between antenna conductors 202 and 203, and 3 node 213 provided between antenna conductors 204 and 205
  • a coil 214 provided between the antenna conductors 205 and 206, a coil 216 connected to the outermost side of the antenna conductor 203, and a coil 217 connected to the outermost side of the antenna conductor 206, Ru
  • the antenna conductors 201, 202, 203 constitute one conductor of the antenna, and each is made of another conductor.
  • the antenna conductors 204, 205, and 206 constitute the other conductor of the antenna and can be made of different conductors.
  • one end is connected to the coil 216, the other end is connected to the grounding part 219, the other end is connected to the coil 217, and the other end is connected to the grounding part 221.
  • a DC voltage is applied between the capacitor 220, the coil 222 connected to the innermost side of the antenna conductor 201, the coinlet 223 connected to the innermost side J of the antenna conductor 204, and the coinoles 222 and 223 and the coinoles 216 and 217.
  • Voltage source 227 to be applied capacitor 224 connected between the innermost side of the antenna conductor 201 and the high-frequency signal input / output terminal 226, and connected between the innermost side of the antenna conductor 204 and the high-frequency signal input / output terminal 226. And a capacitor 225 are provided.
  • the voltage has a relationship of 0 (volt) to VKV2.
  • the length has a relationship of 0 ⁇ LKL2 ⁇ L3.
  • the MEMS switches 207 and 209 are designed to be in a connected state when the voltage at both ends is equal to or higher than VI, and to be in an open state when the voltage is lower than VI.
  • the MEMS switches 208 and 210 are designed to be connected when the voltage force SV2 at both ends is greater than or equal to SV2, and open when less than V2.
  • the antenna circuit is composed of two conductors: a conductor to which antenna conductors 201, 202, and 203 are connected and a conductor to which antenna conductors 204, 205, and 206 are connected, and operates as a dipole antenna having a length L3. Since all coils show a large resistance to high-frequency signals, values are selected so that high-frequency signals are not passed and all capacitors are not passed through DC noise.
  • the antenna circuit is composed of two conductors, a conductor to which antenna conductors 201 and 202 are connected and a conductor to which antenna conductors 204 and 205 are connected, and operates as a dipole antenna having a length L2.
  • the antenna circuit is composed of two conductors, an antenna conductor 201 and an antenna conductor 204, and operates as a dipole antenna having a length L1.

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

　駆動電圧がそれぞれ異なり、並列あるいは直列に接続された複数のＭＥＭＳスイッチと、前記複数のＭＥＭＳスイッチを複数の駆動電圧で駆動する単一の電圧源とを設けたスイッチ回路を、マイクロ波回路やアンテナ回路に用い、駆動電圧の値によってマイクロ波回路やアンテナ回路の構成を可変する。つまり、異なる駆動電圧を持つ複数のＭＥＭＳスイッチから構成されるスイッチ回路をマイクロ波回路やアンテナ回路に用い、駆動電圧の値によってマイクロ波回路やアンテナ回路の構成を可変することができる。

Description

明 細 書
スィッチ回路
技術分野
[0001] この発明は、異なる駆動電圧を持つ複数の MEMS (microelectromechanical systems：マイクロ電気機械システム)スィッチ力 構成されるスィッチ回路をマイクロ波 回路やアンテナ回路に用い、駆動電圧の値によってマイクロ波回路やアンテナ回路 の構成を可変するスィッチ回路に関するものである。
背景技術
[0002] 従来のマイクロ波回路について図 5を参照しながら説明する。図 5は、従来のマイク 口波回路の構成を示す図である（例えば、非特許文献 1参照)。
[0003] 図 5において、従来のマイクロ波回路は、入力端子 501及び出力端子 502が接続 されたランゲカップラ 503と、ランゲカップラ 503の結合端子 506及び 507に接続され た信号回路が設けられて 、る。
[0004] ランゲカップラ 503は、マイクロ波回路の入力端子 501に接続された入力端子 504 と、マイクロ波回路の出力端子 502に接続された出力端子 505と、結合端子 506と、 結合端子 507が接続されて ヽる。
[0005] 信号回路は、結合端子 506に一端が接続され、グランド 513に他端が接続された 線路 511と、結合端子 507に一端が接続され、グランド 514に他端が接続された線 路 512と、結合端子 506に近 、方から線路 511の途中に接続された MEMSスィッチ 521、 525、 529と、結合端子 507に近!/、方力ら線路 512の途中に接続された MEM Sスィッチ 522、 526、 530と、 MEMSスィッチ 521に接続されるととちに、 MEMSス イッチ 522に接続されたバイアス端子 551と、 MEMSスィッチ 525に接続されるととも に、 MEMSスィッチ 526に接続されたバイアス端子 552と、 MEMSスィッチ 529に 接続されるとともに、 MEMSスィッチ 530に接続されたバイアス端子 553とが設けら れている。
[0006] つぎに、従来のマイクロ波回路の動作について図面を参照しながら説明する。なお 、長さは、 0く L1 <L2く L3<L4の関係がある。 [0007] 図 5は、 4ビット移相器のうち、 2ビット分の回路である。ランゲカップラ 503は、入力 端子 504から入力された高周波信号の半分を結合端子 506に、残りの半分を結合端 子 507に出力する。結合端子 507の出力信号は、結合端子 506の出力信号より位相 が 90度遅れる。
[0008] 結合端子 506に出力された高周波信号は、 MEMSスィッチ 521、あるいは MEM Sスィッチ 525、あるいは MEMSスィッチ 529、あるいは終端のグランド 513で反射さ れ、再び結合端子 506を通り、入力端子 504に半分、残りの半分を出力端子 505に 出力する。この際、出力端子 505の出力信号は、入力端子 504の出力信号より位相 が 90度遅れる。
[0009] 同様に、結合端子 507に出力された高周波信号は、 MEMSスィッチ 522、あるい は MEMSスィッチ 526、あるいは MEMSスィッチ 530、あるいは終端のグランド 514 で反射され、再び結合端子 507を通り、入力端子 504に半分、残りの半分を出力端 子 505に出力する。この際、入力端子 504の出力信号は、出力端子 505の出力信号 より位相が 90度遅れる。
[0010] バイアス端子 551に電圧がかかっていると、 MEMSスィッチ 521、 522力 S線路 511 、 512をちようど MEMSスィッチ 521、 522の位置で短絡する。それぞれの線路での 反射波は同じ反射位相 Γで反射されるため、入力端子 501から入力端子 504、結合 端子 506、 MEMSスィッチ 521、結合端子 506、出力端子 505、出力端子 502の順 で伝播する信号と、入力端子 501から入力端子 504、結合端子 507、 MEMSスイツ チ 522、結合端子 507、出力端子 505、出力端子 502の順で伝播する信号は位相 差がなくなり、重ねあわされる。
[0011] 一方、入力端子 501から入力端子 504、結合端子 506、 MEMSスィッチ 521、結 合端子 506、入力端子 504、入力端子 501の順で伝播する信号と、入力端子 501か ら入力端子 504、結合端子 507、 MEMSスィッチ 522、結合端子 507、入力端子 50 4、入力端子 501の順で伝播する信号は逆位相となり、打ち消しあう。
[0012] このように、入力端子 501から入力された高周波信号は、線路 511、 512の同じ位 置で反射される限り、一定の位相の遅れを持って、出力端子 502にすベて出力され る。この位相の遅れ量はバイアス端子 551、あるいはバイアス端子 552、あるいはバ ィァス端子 553の!、ずれかに電圧をかけるか、ある!/、は!/、ずれのバイアス端子 551
〜553にも電圧をかけないようにするかの 4通りから選択することができる。
[0013] いずれのバイアス端子 551〜553にも電圧が加わらないとき、線路 511、 512の等 価的な長さは L4となり、位相遅れは高周波信号力 SL4の 2倍進む距離に相当する。
[0014] ノ ィァス端子 553に電圧が加わるとき、線路 511、 512の等価的な長さは L3となり、 位相遅れは高周波信号が L3の 2倍進む距離に相当する。
[0015] ノィァス端子 552に電圧が加わるとき、線路 511、 512の等価的な長さは L2となり、 位相遅れは高周波信号が L2の 2倍進む距離に相当する。
[0016] ノィァス端子 551に電圧が加わるとき、線路 511、 512の等価的な長さは L1となり、 位相遅れは高周波信号が L1の 2倍進む距離に相当する。このため、 2ビット分の移 相器回路と呼ぶことができる力 バイアス端子 551〜553は少なくとも 3つ必要である
[0017] 非特許文献 1： A. Malczewski, S. Eshelman, B. Pillans, J. Ehmke, and C. L.
Goldsmith "X— Band RF MEMS Phase Shifters for Phased Array Applications", IEEE MICROWAVE AND GUIDED WAVE LETTERS, VOL. 9, NO. 12, DECEMBER 1999, pp. 517-519.
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0018] 上述したような従来のマイクロ波回路では、バイアス端子は少なくとも 3つ必要であ るという問題点があった。
[0019] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、バイ ァス端子を減らすことができ、マイクロ波回路やアンテナ回路などの回路の構成を簡 単に変えることができるスィッチ回路を得るものである。
課題を解決するための手段
[0020] この発明に係るスィッチ回路は、駆動電圧がそれぞれ異なり、並列ある!/ヽは直列に 接続された複数の MEMSスィッチと、前記複数の MEMSスィッチを複数の駆動電 圧で駆動する単一の電圧源とを設けたものである。 発明の効果
[0021] この発明に係るスィッチ回路は、バイアス端子を減らすことができ、マイクロ波回路 やアンテナ回路などの回路の構成を簡単に変えることができるという効果を奏する。 図面の簡単な説明
[0022] [図 1]この発明の実施例 1に係るマイクロ波回路の構成を示す図である。
[図 2]この発明の実施例 1に係るマイクロ波回路のバイアス端子の電圧と線路の接地 点までの長さの関係を示す図である。
[図 3]この発明の実施例 2に係るアンテナ回路の構成を示す図である。
[図 4]この発明の実施例 3に係るアンテナ回路の構成を示す図である。
[図 5]従来のマイクロ波回路の構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 実施例 1は、異なる駆動電圧を持つ複数の MEMSスィッチカゝら構成されるスィッチ 回路をマイクロ波回路に用いた例を説明し、実施例 2及び 3は、上記スィッチ回路を アンテナ回路に用いた例を説明する。なお、電圧 (0く νΐ <ν2<ν3 · · ·)と、長さ（0 <L1 <L2<L3<L4' · ·)の関係は、各実施例内の相対的な大きさの関係を表す。 従って、例えば、実施例 1の電圧 VIと実施例 2の電圧 VIが同じ大きさとは限らない。 実施例 1
[0024] この発明の実施例 1に係るマイクロ波回路について図 1及び図 2を参照しながら説 明する。図 1は、この発明の実施例 1に係るマイクロ波回路の構成を示す図である。
[0025] 図 1において、この実施例 1に係るマイクロ波回路は、入力端子 1及び出力端子 2が 接続された 90度— 3dBカップラ 3と、 90度— 3dBカップラ 3の結合端子 6及び 7に接 続された信号回路が設けられて 、る。
[0026] 90度— 3dBカップラ 3は、マイクロ波回路の入力端子 1に接続された入力端子 4と、 マイクロ波回路の出力端子 2に接続された出力端子 5と、結合端子 6と、結合端子 7が 接続されている。
[0027] 信号回路は、結合端子 6に一端が接続され、グランド 13に他端が接続された線路 1 1と、結合端子 7に一端が接続され、グランド 14に他端が接続された線路 12と、結合 端子 6に近い方力 線路 11の途中に接続された MEMSスィッチ 21、 25、 29と、結 合端子 7に近い方力も線路 12の途中に接続された MEMSスィッチ 22、 26、 30と、 MEMSスィッチ 21、 22、 25、 26、 29、 30にノィァス端子 43を経て一端力 ^接続され 、グランド 42に他端が接続された共通の電圧源 41とが設けられている。
[0028] つぎに、この実施例 1に係るマイクロ波回路の動作について図面を参照しながら説 明する。図 2は、この発明の実施例 1に係るマイクロ波回路のバイアス端子の電圧と 線路の接地点までの長さの関係を示す図である。なお、電圧は、 0 (ボルト）く VIく V2<V3の関係がある。また、長さは、 0<L1 <L2<L3<L4の関係がある。
[0029] 90度— 3dBカップラ 3は、入力端子 4から入力された高周波信号の半分を結合端 子 6に、残りの半分を結合端子 7にそれぞれ出力する。結合端子 7の出力信号は、結 合端子 6の出力信号より位相が 90度遅れる。
[0030] 結合端子 6に出力された高周波信号は、 MEMSスィッチ 21、あるいは MEMSスィ ツチ 25、あるいは MEMSスィッチ 29、あるいは終端のグランド 13で反射され、再び 結合端子 6を通り、入力端子 4に半分、残りの半分を出力端子 5に出力する。この際、 出力端子 5の出力信号は、入力端子 4の出力信号より位相が 90度遅れる。
[0031] 同様に、結合端子 7に出力された高周波信号は、 MEMSスィッチ 22、あるいは M EMSスィッチ 26、あるいは MEMSスィッチ 30、あるいは終端のグランド 14で反射さ れ、再び結合端子 7を通り、入力端子 4に半分、残りの半分を出力端子 5に出力する 。この際、出力端子 5の出力信号は、入力端子 4の出力信号より位相が 90度遅れる。
[0032] バイアス端子 43の電圧の値が V3のとき、 MEMSスィッチ 21、 22力線路 11、 12を ちょうど MEMSスィッチ 21、 22の位置で短絡する。それぞれの線路 11、 12での反 射波は同じ反射位相 Γで反射されるため、入力端子 1から入力端子 4、結合端子 6、 MEMSスィッチ 21、結合端子 6、出力端子 5、出力端子 2の順で伝播する信号と、入 力端子 1から入力端子 4、結合端子 7、 MEMSスィッチ 22、結合端子 7、出力端子 5 、出力端子 2の順で伝播する信号は位相差がなくなり、重ねあわされる。
[0033] 一方、入力端子 1から入力端子 4、結合端子 6、 MEMSスィッチ 21、結合端子 6、 入力端子 4、入力端子 1の順で伝播する信号と、入力端子 1から入力端子 4、結合端 子 7、 MEMSスィッチ 22、結合端子 7、入力端子 4、入力端子 1の順で伝播する信号 は逆位相となり、打ち消しあう。
[0034] このように、入力端子 1から入力された高周波信号は、線路 11、 12の同じ位置で反 射される限り、一定の位相の遅れを持って、出力端子 2にすベて出力される。この位 相の遅れ量は、バイアス端子 43の電圧の 0ボルト（OV)、 VI、 V2、 V3の 4通り力ら選 択することができる。
[0035] 電圧源 41の電圧が OVのとき、図 1及び図 2に示すように、線路 11の接地点までの 長さは L4である。
[0036] バイアス端子 43に電圧源 41から電圧 VIが加わると、 MEMSスィッチ 29により線 路 11とグランド 31が接続されるようになっており、図 1及び図 2に示すように、線路 11 の等価的な長さは L3となる。
[0037] バイアス端子 43に電圧源 41から電圧 V2が加わると、 MEMSスィッチ 25により線 路 11とグランド 27が接続されるようになっており、図 1及び図 2に示すように、線路 11 の等価的な長さは L2となる。
[0038] バイアス端子 43に電圧源 41から電圧 V3が加わると、 MEMSスィッチ 21により線 路 11とグランド 23が接続されるようになっており、図 1及び図 2に示すように、線路 11 の等価的な長さは L1となる。
[0039] また、電圧源 41の電圧が OVのとき、図 1及び図 2に示すように、線路 12の接地点ま での長さは L4である。
[0040] バイアス端子 43に電圧源 41から電圧 VIが加わると、 MEMSスィッチ 30により線 路 12とグランド 32が接続されるようになっており、図 1及び図 2に示すように、線路 12 の等価的な長さは L3となる。
[0041] バイアス端子 43に電圧源 41から電圧 V2が加わると、 MEMSスィッチ 26により線 路 12とグランド 28が接続されるようになっており、図 1及び図 2に示すように、線路 12 の等価的な長さは L2となる。
[0042] バイアス端子 43に電圧源 41から電圧 V3が加わると、 MEMSスィッチ 22により線 路 12とグランド 24が接続されるようになっており、図 1及び図 2に示すように、線路 12 の等価的な長さは L1となる。ここで、上述したように、 OVく V1 <V2<V3である。こ のため、バイアス端子 43は 1つですむ。 [0043] なお、上記実施例 1では、線路 11、 12の終端に近い MEMSスィッチ 29、 30を低 い駆動電圧で駆動するとともに、線路 11、 12の入力端に近い MEMSスィッチ 21、 2 2を高い駆動電圧で駆動している力 逆に、線路 11、 12の終端に近い MEMSスイツ チ 29、 30を高い駆動電圧で駆動するとともに、線路 11、 12の入力端に近い MEMS スィッチ 21、 22を低!ヽ駆動電圧で駆動してもよ!/、。
実施例 2
[0044] この発明の実施例 2に係るアンテナ回路について図 3を参照しながら説明する。図 3は、この発明の実施例 2に係るアンテナ回路の構成を示す図である。
[0045] 図 3において、この実施例 2に係るアンテナ回路は、一組の櫛状導体から構成され るアンテナ 101と、アンテナ 101の先端の櫛歯の間に装荷されたコンデンサ 102と、 アンテナ 101の先端から 2番目の櫛歯の間に装荷され、両端の電圧が VI以上のとき 大きな容量を持つ MEMSスィッチ 103と、アンテナ 101の先端から 3番目の櫛歯の 間に装荷され、両端の電圧が V2以上のとき大きな容量を持つ MEMSスィッチ 104と 、アンテナ 101の先端力 4番目の櫛歯の間に装荷され、両端の電圧が V3以上のと き大きな容量を持つ MEMSスィッチ 105と、給電点 107、 108の間に MEMSスイツ チ 103〜105を駆動する電圧源 109とが設けられている。
[0046] アンテナ 101は、給電点 107、 108よりグランド 106の下面に入り、コンデンサ 110、 111を介して、波源 112に接続される。この波源 112のグランド 113は、グランド 106 と同電位である。
[0047] つぎに、この実施例 2に係るアンテナ回路の動作について図面を参照しながら説明 する。なお、電圧は、 0 (ボルト）く VKV2く V3の関係がある。また、長さは、 0く L1 く L2<L3く L4の関係がある。
[0048] 電圧源 109の電圧が VI未満のとき、全ての MEMSスィッチ 103、 104、 105はそ れぞれ小さな容量を持ち、高周波信号を通さない。従って、アンテナ 101は、先端の コンデンサ 102で接続され、長さ L4の 1Z2波長に近い周波数で動作する。
[0049] 電圧源 109の電圧が VI以上で V2未満のとき、 MEMSスィッチ 103は大きな容量 を持ち、高周波信号を通す。従って、アンテナ 101は、 MEMSスィッチ 103で接続さ れ、長さ L3の 1Z2波長に近い周波数で動作する。 [0050] 電圧源 109の電圧が V2以上で V3未満のとき、 MEMSスィッチ 104は大きな容量 を持ち、高周波信号を通す。従って、アンテナ 101は、 MEMSスィッチ 104で接続さ れ、長さ L2の 1Z2波長に近い周波数で動作する。
[0051] 電圧源 109の電圧が V3以上のとき、 MEMSスィッチ 105は大きな容量を持ち、高 周波信号を通す。従って、アンテナ 101は、 MEMSスィッチ 105で接続され、長さ L 1の Z2波長に近い周波数で動作する。
[0052] なお、 MEMSスィッチ 103〜105は、容量を持っているので、 MEMSコンデンサ 1 03〜 105と称することもできる。従って、上記実施例 2は、容量の小さい MEMSコン デンサ 103の駆動電圧を低ぐ容量の大きい MEMSコンデンサ 105の駆動電圧を 高くしていると説明することができる。また、実際の動作で、容量の小さい MEMSコン デンサ 103の駆動電圧を高ぐ容量の大きい MEMSコンデンサ 105の駆動電圧を 低くしてもよ ヽ。
実施例 3
[0053] この発明の実施例 3に係るアンテナ回路について図 4を参照しながら説明する。図 4は、この発明の実施例 3に係るアンテナ回路の構成を示す図である。
[0054] 図 4において、この実施例 3に係るアンテナ回路は、アンテナ導体 201、 202、 203 、 204、 205、 206から構成されるアンテナと、アンテナ導体 201と 202の間に設けら れた MEMSスィッチ 207と、アンテナ導体 202と 203の間に設けられた MEMSスィ ツチ 208と、アンテナ導体 204と 205の間に設けられた MEMSスィッチ 209と、アン テナ導体 205と 206の間に設けられた MEMSスィッチ 210と、アンテナ導体 201と 2 02の間に設けられたコイル 211と、アンテナ導体 202と 203の間に設けられたコイル 212と、アンテナ導体 204と 205の間に設けられた =3 ノレ 213と、アンテナ導体 205と 206の間に設けられたコイル 214と、アンテナ導体 203の最も外側に接続されたコィ ル 216と、アンテナ導体 206の最も外側に接続されたコイル 217とが設けられて 、る
[0055] アンテナ導体 201、 202、 203は、アンテナの一方の導体を構成し、かつそれぞれ は別の導体でできている。また、アンテナ導体 204、 205、 206は、アンテナのもう一 方の導体を構成し、かつそれぞれ別の導体でできて ヽる。 [0056] 筐体 215内には、コイル 216に一端が接続され、接地部 219に他端が接続された コンデンサ 218と、コイル 217に一端が接続され、接地部 221に他端が接続されたコ ンデンサ 220と、アンテナ導体 201の最も内側に接続されたコイル 222と、アンテナ 導体 204の最も内佃 Jに接続されたコィノレ 223と、コィノレ 222、 223とコィノレ 216、 217 の間に直流電圧を印加する電圧源 227と、アンテナ導体 201の最も内側と高周波信 号入出力端子 226の間に接続されたコンデンサ 224と、アンテナ導体 204の最も内 側と高周波信号入出力端子 226の間に接続されたコンデンサ 225とが設けられてい る。
[0057] つぎに、この実施例 3に係るアンテナ回路の動作について図面を参照しながら説明 する。なお、電圧は、 0 (ボルト）く VKV2の関係がある。また、長さは、 0<LKL2 <L3の関係がある。
[0058] MEMSスィッチ 207、 209は、両端の電圧が VI以上のとき接続状態になり、 VI未 満のとき開放状態になるように設計されている。また、 MEMSスィッチ 208、 210は、 両端の電圧力 SV2以上のとき接続状態になり、 V2未満のとき開放状態になるように設 計されている。
[0059] 電圧源 227の電圧力 以上のとき、全ての MEMSスィッチ 207、 208、 209、 210 は接続状態である。アンテナ回路は、アンテナ導体 201、 202、 203が接続された導 体と、アンテナ導体 204、 205、 206が接続された導体の 2つの導体で構成され、長 さ L3のダイポールアンテナとして動作する。全てのコイルは高周波信号に対して大き な抵抗を示すため高周波信号を通さず、また全てのコンデンサは直流のノ ィァスを 通さな 、ように値が選ばれて 、る。
[0060] 電圧源 227の電圧が VI以上 V2未満のとき、 MEMSスィッチ 207、 209は接続状 態であり、 MEMSスィッチ 208、 210は開放状態である。アンテナ回路は、アンテナ 導体 201、 202が接続された導体と、アンテナ導体 204、 205が接続された導体の 2 つの導体で構成され、長さ L2のダイポールアンテナとして動作する。
[0061] 電圧源 227の電圧力VI未満のとき、全ての MEMSスィッチ 207、 208、 209、 210 は開放状態である。アンテナ回路は、アンテナ導体 201とアンテナ導体 204の 2つの 導体で構成され、長さ L1のダイポールアンテナとして動作する。

Claims

請求の範囲
[1] 駆動電圧がそれぞれ異なり、並列に接続された複数の MEMSスィッチと、
前記複数の MEMSスィッチを複数の駆動電圧で駆動する単一の電圧源と を備えたスィッチ回路。
[2] 前記複数の MEMSスィッチは、所定の長さを有する線路の途中にそれぞれ配置さ れ、
前記電圧源は、前記線路の終端に近 、MEMSスィッチを低 ヽ駆動電圧で駆動す るとともに、前記線路の入力端に近い MEMSスィッチを高い駆動電圧で駆動する 請求項 1記載のスィッチ回路。
[3] 前記複数の MEMSスィッチは、所定の長さを有する線路の途中にそれぞれ配置さ れ、
前記電圧源は、前記線路の終端に近 ヽ MEMSスィッチを高 ヽ駆動電圧で駆動す るとともに、前記線路の入力端に近い MEMSスィッチを低い駆動電圧で駆動する 請求項 1記載のスィッチ回路。
[4] 前記複数の MEMSスィッチは、複数の櫛歯を有する一組の櫛状導体の櫛歯間に それぞれ配置され、
前記電圧源は、前記櫛状導体の先端に近!、MEMSスィッチを低 ヽ駆動電圧で駆 動するとともに、前記櫛状導体の給電点に近い MEMSスィッチを高い駆動電圧で駆 動する
請求項 1記載のスィッチ回路。
[5] 前記複数の MEMSスィッチは、複数の櫛歯を有する一組の櫛状導体の櫛歯間に それぞれ配置され、
前記電圧源は、前記櫛状導体の先端に近!ヽ MEMSスィッチを高 、駆動電圧で駆 動するとともに、前記櫛状導体の給電点に近い MEMSスィッチを低い駆動電圧で駆 動する
請求項 1記載のスィッチ回路。
[6] 駆動電圧がそれぞれ異なり、直列に接続された複数の MEMSスィッチと、
前記複数の MEMSスィッチを複数の駆動電圧で駆動する単一の電圧源と を備えたスィッチ回路。
前記複数の MEMSスィッチは、複数の導体を接続するように導体間にそれぞれ配 置され、
前記電圧源は、前記複数の MEMSスィッチにより直列に接続された複数の導体を 短くする場合には、前記複数の MEMSスィッチにより直列に接続された複数の導体 を低い駆動電圧で駆動するとともに、前記複数の MEMSスィッチにより直列に接続 された複数の導体を長くする場合には、前記複数の MEMSスィッチにより直列に接 続された複数の導体を高 ヽ駆動電圧で駆動する
請求項 6記載のスィッチ回路。
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