JP2005123740A - 高周波スイッチモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力が少なく且つ小型化及び低背化が可能な高周波スイッチモジュールであって、通過帯域外の減衰量を確保し、良好な特性を得られる高周波スイッチモジュールを提供する。
【解決手段】 消費電流が比較的少ない素子である砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いて作製されたＧａＡｓスイッチ１１Ａを使用する。また、送信系毎にローパスフィルタ（ＬＰＦ）４ａ，４ｂを設け、このＬＰＦ４ａ，４ｂの入出力端にインダクタＬ２，Ｌ３を付加する。この際、インダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンスを、これらの間に設けられたインダクタＬ１のインダクタンスよりも大きな値とする。これにより、ＬＰＦ４ａ，４ｂの周波数帯域外での入力インピーダンスが無限大に近づき、周波数帯域外での減衰量を確保することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高周波スイッチモジュールに関し、特に複数の通信システムのフロントエンドモジュールとして使用される高周波スイッチモジュールに関する。

近年、例えば携帯電話機では、機能やサービスの向上が図られている。その一環として、複数の通信システムで使用が可能な携帯電話機が提供されている。

このような携帯電話機に代表される通信機器では、異なった周波数帯域を使用する必要がある。例えば最近開発されたトリプルバンドの携帯電話機は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式やＤＣＳ（Digital Communications System）方式やＰＣＳ（Personal Communications Service）方式等の３つの送受信系を取り扱うことができるように構成されている。

但し、ＧＳＭ方式とＤＣＳ方式とＰＣＳ方式とでは、それぞれ使用する周波数帯域が異なる。このため、上記のように複数の方式を使用する携帯電話には、使用する周波数帯域を切り替えるためのスイッチが組み込まれている。

使用する周波数帯域を切り替えるスイッチとしては、例えば以下の特許文献１及び２に開示されるような、分波回路とＰＩＮダイオードスイッチ回路とを有して構成された高周波スイッチモジュール等が存在する。このような高周波スイッチモジュール９００の一例を図１に示す。

図１に示すように、高周波スイッチモジュール９００は、アンテナ９０９に接続された分波回路９０１と、分波回路９０１に接続された２つのＰＩＮダイオードスイッチ回路９０２，９０３と、ＰＩＮダイオードスイッチ回路９０２に接続されたローパスフィルタ（Low-Pass Filter：以下、ＬＰＦと略す）９０４ａ及びバンドパスフィルタ（Band-Pass Filter：以下、ＢＰＦと略す）９０５ａと、ＰＩＮダイオードスイッチ回路９０３に接続されたＬＰＦ９０４ｂ，ＢＰＦ９０５ｂ及びＢＰＦ９０５ｃとを有する。

分波回路９０１はアンテナ９０９から入力された高周波信号を分波し、これをＰＩＮダイオードスイッチ回路９０２又は９０３に入力すると共に、ＰＩＮダイオードスイッチ回路９０２又は９０３から入力された高周波信号をアンテナへ出力する。ＰＩＮダイオードスイッチ回路９０２は、２種類の周波数を切り替えるために、高周波信号の入出力先をＬＰＦ９０４ａ又はＢＰＦ９０５ａに切り替える。また、ＰＩＮダイオードスイッチ回路９０３は、３種類の周波数を切り替えるために、高周波信号の入出力先をＬＰＦ９０４ｂ，ＢＰＦ９０５ｂ又はＢＰＦ９０５ｃに切り替える。以上のような構成により、合計３つの送受信系を取り扱うことが可能となる。

しかしながら、上記のような高周波スイッチモジュールでは、それぞれの通信方式を切り替えるために分波回路等を必要としているため、部品点数が多く、小型化及び低背化が困難であるという問題が存在する。

また、分波回路とＰＩＮダイオードスイッチ回路とを有して構成されている高周波スイッチモジュールは、低挿入損失を実現するために、一般的にＰＩＮダイオードに十分な電流を流す必要がある。このため、このような回路構成では消費電力が増加してしまうという問題も存在する。特に携帯電話機等のような電池駆動を必要とする電子機器では、上記の問題により電池寿命が早められるため、これら電子機器の駆動時間を減少させるという問題を誘発する。

このような問題を解決する技術として、例えば特許文献３に開示されるように、ＰＩＮダイオードスイッチ回路と比較して省電力である砒化ガリウム（ＧａＡｓ）スイッチを用いる構成が存在する。
特開２００２−１０１００５号公報 特開２００２−６４３０１号公報 特開２００３−１８０３９号公報

しかしながら、ＧａＡｓスイッチは通過帯域外の減衰量が小さいため、これを用いて複数の周波数帯域を切り替える高周波スイッチモジュールを構成した場合、選択状態にある送受信系が他の送受信系から影響を受けてしまう問題が存在する。

そこで本発明は、上記の問題を鑑み、消費電力が少なく且つ小型化及び低背化が可能な高周波スイッチモジュールであって、通過帯域外の減衰量を確保し、良好な特性を得られる高周波スイッチモジュールを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、送信系毎に設けられたローパスフィルタと、該ローパスフィルタの何れかに接続を切り替える砒化ガリウムスイッチとを有する高周波スイッチモジュールであって、前記ローパスフィルタは、並列に接続された第１のインダクタ及びコンデンサと、当該ローパスフィルタの入出力側にそれぞれ設けられた第２及び第３のインダクタとを有し、前記第２及び第３のインダクタのインダクタンスが前記第１のインダクタのインダクタンスよりも大きいように構成される。消費電流が比較的少ない素子である砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いて作製されたＧａＡｓスイッチを使用することにより、ＰＩＮダイオードスイッチを使用した場合と比較して大幅に消費電流を低減することが可能となる。また、ＧａＡｓスイッチを使用することで、消費電流の低減を目的とした回路素子を必要としないため、高周波スイッチモジュールの小型化及び低背化も可能となる。更に、送信系にローパスフィルタ（ＬＰＦ）を設け、このローパスフィルタの入出力端に第２及び第３のインダクタンスを付加することで、所望する周波数帯域外の減衰量を確保することができ、良好な製品特性を実現することができる。この際、入出力端に設けた第２及び第３のインダクタのインダクタンスが、これらの間に設けられた第１のインダクタのインダクタンスよりも大きくなるように構成することで、ローパスフィルタの周波数帯域外での入力インピーダンスが無限大に近づくため、更に良好な製品特性を実現することができる。

請求項１記載の前記高周波スイッチモジュールは、例えば請求項２記載のように、受信系毎に設けられたバンドパスフィルタを有し、前記砒化ガリウムスイッチが前記ローパスフィルタ及び前記バンドパスフィルタの何れかに接続を切り替えるように構成されても良い。

請求項２記載の前記高周波スイッチモジュールは、請求項３記載のように、前記バンドパスフィルタと前記砒化ガリウムスイッチとを接続する配線上にインピーダンス調整回路を有することが好ましい。バンドパスフィルタのインピーダンスを調整することで、各バンドパスフィルタの挿入損失がばらつくことを防止でき、製品としての特性のばらつきを防止することができる。

また、請求項１記載の前記高周波スイッチモジュールは、請求項４記載のように、受信系毎に設けられたバンドパスフィルタと、前記砒化ガリウムスイッチから入力された高周波信号を分波する分波回路とを有し、前記バンドパスフィルタの少なくとも２つが前記分波回路を介して前記砒化ガリウムスイッチにおける同一の端子に接続されていることが好ましい。ＧａＡｓスイッチの端子を２つ以上のバンドパスフィルタで共用することで、より小型のＧａＡｓスイッチを使用することが可能となるため、更に製品を小型化することができる。

請求項４記載の前記高周波スイッチモジュールは、請求項５記載のように、前記分波回路に接続されていない前記バンドパスフィルタと前記砒化ガリウムとを接続する配線上にインピーダンス調整回路を有することが好ましい。分波回路を介さないバンドパスフィルタのインピーダンスを調整することで、各バンドパスフィルタの挿入損失がばらつくことを防止でき、製品としての特性のばらつきを防止することができる。

また、請求項１記載の前記高周波スイッチモジュールは、請求項６記載のように、受信系毎に設けられたバンドパスフィルタを有し、前記バンドパスフィルタと前記砒化ガリウムスイッチとを接続する配線の少なくとも２つは共通化された後に前記砒化ガリウムスイッチにおける同一の端子に接続され、また、共通化される前記配線の少なくとも１つにインピーダンス調整回路を有することが好ましい。ＧａＡｓスイッチの端子を２つ以上のバンドパスフィルタで共用することで、より小型のＧａＡｓスイッチを使用することが可能となるため、更に製品を小型化することができる。また、これを分波回路を用いずに構成することで、更なる製品の小型化を実現することができる。

また、請求項１から６の何れか１項に記載の前記砒化ガリウムスイッチは、請求項７記載のように、複数のトランジスタと、外部から入力された切替信号を前記トランジスタのオン／オフを制御するための制御電圧にデコードするデコーダとを有することが好ましい。これにより、デコーダを外部回路として設ける必要がないため、製品の汎用性を向上させることができる。

また、請求項１から６の何れか１項に記載の前記高周波スイッチモジュールは、請求項８記載のように、前記砒化ガリウムスイッチをアンテナを介して印加された静電気から保護するための保護回路を有することが好ましい。ＧａＡｓスイッチは一般的に静電気に対して弱い。そこで、保護回路を用いてＧａＡｓスイッチを静電気から保護することで、製品の耐久性及び寿命を向上させることができる。

請求項８記載の前記保護回路は、例えば請求項９記載のように、ハイパスフィルタであってもよい。これにより、簡素な構成でＧａＡｓスイッチを静電気から保護することが可能となる。

また、請求項１から６の何れか１項に記載の前記高周波スイッチモジュールは、例えば請求項１０記載のように、前記送信系が２つであり、前記ローパスフィルタが全ての前記送信系に設けられているように構成されても良い。

また、請求項２、４又は６記載の前記高周波スイッチモジュールは、例えば請求項１１記載のように、前記受信系が３つであり、前記バンドパスフィルタが少なくとも２つの前記受信系に設けられているように構成されても良い。

また、請求項３、５又は６記載の前記高周波スイッチモジュールは、請求項１２記載のように、前記インピーダンス調整回路がインダクタ，コンデンサ又は伝送線路を含み、前記インダクタ，前記コンデンサ又は前記伝送線路がインダクタンス又は静電容量をトリミングにより調整可能な導体パターンで形成されていることが好ましい。トリミングにより調整可能な導体パターンを用いることで、作製後の微調整が可能となるため、製品の特性を向上させることができると共に、その歩留りを向上させることもできる。

また、請求項１から６の何れか１項に記載の前記高周波スイッチモジュールは、請求項１３記載のように、前記ローパスフィルタと前記砒化ガリウムスイッチとが同一パッケージ内に実装されていることが好ましい。１パッケージとして作製することで、使い勝手の良い高周波スイッチモジュールを実現することができる。

本発明によれば、消費電力が少なく且つ小型化及び低背化が可能な高周波スイッチモジュールであって、通過帯域外の減衰量を確保し、良好な特性を得られる高周波スイッチモジュールを実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

まず、本発明による実施例１について以下に詳細に説明する。

本実施例では、消費電流が比較的少ない素子である砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いて作製されたスイッチ（以下、ＧａＡｓスイッチという）を使用する。これにより、ＰＩＮダイオードスイッチを使用した場合と比較して大幅に消費電流を低減することが可能となる。また、ＧａＡｓスイッチを使用することで、消費電流の低減を目的とした回路素子を必要としないため、高周波スイッチモジュールの小型化及び低背化も可能となる。更に本実施例では、送信系にローパスフィルタ（ＬＰＦ）を設け、このＬＰＦの入出力端にインダクタンスを付加する。この際、入出力端に設けたインダクタンスが、これらの間に設けられたインダクタンスよりも大きくなるように構成することで、ＬＰＦの周波数帯域外での入力インピーダンスを無限大に近づける。これにより、周波数帯域外での減衰量を確保することが可能となり、良好な製品特性を実現することができる。

以下、本実施例による高周波スイッチモジュールを図面を用いて詳細に説明する。図２は、本実施例による高周波スイッチモジュール１０の構成を示す回路図である。図２に示すように、高周波スイッチモジュール１０は、ＧａＡｓスイッチ１１Ａと、ＧＳＭ送信系のＬＰＦ４ａと、ＤＣＳ／ＰＣＳ送信系のＬＰＦ４ｂと、ＧＳＭ受信系のＢＰＦ５ａと、ＤＣＳ受信系のＢＰＦ５ｂと、ＰＣＳ受信系のＢＰＦ５ｃとを有して構成されている。

ＧａＡｓスイッチ１１Ａは、１端子（ａ）対多端子（本実施例ではｂ〜ｆの５端子）の切替スイッチであり、外部から入力された切替信号に基づいて端子ａと端子ｂ〜ｆの何れかとを接続するように動作する。尚、ＧａＡｓスイッチ１１Ａには、外部からの切替信号をデコードするデコーダ１１ａが組み込まれている。デコーダ１１ａには、３つの制御端子Ｖ１，Ｖ２及びＶ３が設けられており、これらの制御端子Ｖ１〜Ｖ３に３ビットの切替信号が入力される。デコーダ１１ａは、入力された切替信号を、端子ａの接続先を切り替えるための制御電圧に変換する。すなわち、デコーダ１１ａは、３つの制御端子Ｖ１〜Ｖ３に入力された切替信号における各ビットの電圧レベル（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）に基づいて、端子ａの接続先を切り替える。

ここで、本実施例で使用するＧａＡｓスイッチ１１Ａの回路構成を図３に示す。尚、図３の構成では、説明の簡略化のため、デコーダ１１ａの構成を省略する。図３に示すように、ＧａＡｓスイッチ１１Ａは、５つの電界効果型トランジスタ（Field Effect Transistor：以下、ＦＥＴという）Ｑ１〜Ｑ５と、これらのゲート電極にそれぞれ設けられた抵抗Ｒ１〜５とを有して構成される。ＦＥＴＱ１〜Ｑ５のソース電極及びドレイン電極の一方は、共通化された後、端子ａに接続される。ＦＥＴＱ１〜Ｑ５のドレイン電極及びソース電極の他方には、それぞれ端子ｂ〜ｆが１対１で接続される。また、抵抗Ｒ１〜Ｒ５において、ＦＥＴＱ１〜Ｑ５のゲート電極に接続された端と反対側の端は、それぞれコントロール端子Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ及びＶに接続される。尚、コントロール端子Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ及びＶには、デコーダ１１ａでデコードされた切替電圧が印加される。従って、デコードされた切替電圧に従って何れかのＦＥＴ（Ｑ１〜Ｑ５の何れか）が導通することで、このＦＥＴに対応する端子（ｂ〜ｆの何れか）と端子ａとの１対１の接続が成される。ここで、デコーダ１１ａの制御端子Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルとコントロール端子Ｉ〜Ｖの電圧レベルとのデコード対応、すなわち送受信切替ロジックの一例を表１に示す。

表１に示すようなロジックに従ってＦＥＴＱ１〜Ｑ５のオン／オフを切り替えることで、端子ａと端子ｂ〜ｆの何れかとの１対１の対応を得ることができる。すなわち、ＧａＡｓスイッチ１１Ａが、ＬＰＦ４ａ，４ｂ及びＢＰＦ５ａ，５ｂ，５ｃの何れかに接続を切り替えることができる。

図２に戻って説明する。ＧａＡｓスイッチ１１Ａにおける端子ａには、ＧａＡｓスイッチ１１Ａを静電気等から保護するためのＥＳＤ（Electro-Static Discharge）保護回路１８が接続される。尚、ＥＳＤ保護回路１８は外部端子であるアンテナ端子Ａを介してアンテナ９に接続される。

ＥＳＤ保護回路１８は、例えばハイパスフィルタ（High-Pass Filter：ＨＰＦ）で構成されており、アンテナ９から印加された静電気がＧａＡｓスイッチ１１Ａに入力することを防止する。ＧａＡｓスイッチ１１Ａは一般的に静電気に弱いため、アンテナ９との間にＥＳＤ保護回路１８を設けることで効果的にＧａＡｓスイッチ１１Ａを保護することが可能となる。図４（ａ）及び（ｂ）に、ＨＰＦで構成されたＥＳＤ保護回路１８の構成例を示す。

図４（ａ）は、ＥＳＤ保護回路１８をＴ型のＨＰＦで構成した場合の第１の構成例を示す回路図である。図４（ａ）に示すように、この場合のＥＳＤ保護回路１８は、入力端子と出力端子との間に直列に接続された２つのコンデンサＣ１８１及びＣ１８２を有する。各コンデンサＣ１８１，Ｃ１８２を接続する配線は分岐され、直列に接続されたインダクタＬ１８１及びコンデンサＣ１８３を介して接地される。

また、図４（ｂ）は、ＥＳＤ保護回路１８をπ型のＨＰＦで構成した場合の第２の構成例を示す回路図である。図４（ｂ）に示すように、この場合のＥＳＤ保護回路１８は、入力端子と接続端子との間に並列に接続されたインダクタＬ１８５及びコンデンサＣ１８５を有する。インダクタＬ１８５とコンデンサＣ１８５とを接続する一方の配線と入力端子との間は分岐され、インダクタＬ１８６を介して接地される。同様に、インダクタＬ１８５とコンデンサＣ１８５とを接続する他方の配線と出力端子との間は分岐され、インダクタＬ１８７を介して接地される。

以上のような回路構成を有するＥＳＤ保護回路１８をアンテナ９とＧａＡｓスイッチ１１Ａとの間に設けることで、静電気がアンテナ９を介してＧａＡｓスイッチ１１Ａに印加されることを防止でき、これが破損することを回避できる。

図２に戻って説明する。ＧａＡｓスイッチ１１Ａにおける端子ｂ〜ｆには、各通信システムにおけるそれぞれの周波数帯域を通過させるためのＬＰＦ４ａ及び４ｂ並びにＢＰＦ５ａ，５ｂ及び５ｃが接続される。すなわち、送信系毎に設けられたＬＰＦ（４ａ，４ｂ）と受信系毎に設けられたＢＰＦ（５ａ，５ｂ，５ｃ）とがそれぞれ接続されている。具体的には、端子ｂとＧＳＭ送信用端子Ｂとの間及び端子ｃとＤＣＳ／ＰＣＳ送信用端子Ｃとの間にＬＰＦ４ａ及び４ｂがそれぞれ接続され、端子ｄとＧＳＭ受信用端子Ｄとの間，端子ｅとＤＣＳ受信用端子Ｅとの間及び端子ｆとＰＣＳ受信用端子Ｆとの間にＢＰＦ５ａ，５ｂ及び５ｃがそれぞれ接続される。但し、ＢＰＦ５ａ，５ｂ及び５ｃを弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）フィルタで構成しても良い。また、ＧＳＭ送信用端子ＢとＤＣＳ／ＰＣＳ送信用端子ＣとＧＳＭ受信用端子ＤとＤＣＳ受信用端子ＥとＰＣＳ受信用端子Ｆとは外部端子であり、それぞれの通信システムに適合した回路が接続される。

ＧＳＭ送信系及びＤＣＳ／ＰＣＳ送信系の端子ｂ及び端子ｃに接続されるＬＰＦ４ａ，４ｂは、図５に示すような回路構成を有する。図５に示すように、本実施例によるＬＰＦ４ａ，４ｂは、入力端子と出力端子との間に並列に接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ１を有する。インダクタＬ１及びコンデンサＣ１の一方の端を結ぶ配線と入力端子との間の配線は分岐され、コンデンサＣ２を介して接地される。同様に、インダクタＬ１及びコンデンサＣ１の他の一方の端を結ぶ配線と出力端子との間の配線は分岐され、コンデンサＣ３を介して接地される。この構成において、ＬＰＦ４ａ，４ｂの入力端子、すなわちコンデンサＣ２への分岐点と入力端子と間には、インダクタＬ２が直列に接続されている。同様に、ＬＰＦ４ａ，４ｂの出力端子、すなわちコンデンサＣ３への分岐点と入力端子との間には、インダクタＬ３が直列に接続されている。

このように、ＬＰＦ４ａ，４ｂの入出力端にそれぞれインダクタＬ２，Ｌ３を設けることで、ＬＰＦ４ａ，４ｂの周波数帯域外での入力インピーダンスを無限大に近づけることが可能となるため、周波数帯域外での減衰量を向上させることができる。この際、インダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンスがインダクタＬ１のインダクタンスよりも大きな値となるように、インダクタＬ２，Ｌ３を選定することで、ＬＰＦ４ａ，４ｂの周波数帯域外での入力インピーダンスを略無限大（尚、本説明では他方の値を無視できる程度に大きな値を無限大とする）とすることができる。これにより、それぞれのＬＰＦ４ａ，４ｂにおいて、特に２ＧＨｚ以上の周波数帯域でのインピーダンスを無限大とすることができるため、この帯域での減衰量を十分に確保することができる。尚、インダクタＬ２及びＬ３は、それぞれコンデンサに置き換えることもできる。これにより、同様な効果を得ることができる。

ここで比較のため、従来使用されているＬＰＦ９０４ａ，９０４ｂ（図１参照）の一例を図６の回路図に示す。また、これと本実施例によるＬＰＦ４ａ，４ｂとのインピーダンス特性を図７のスミスチャートに示す。更に、ＧＳＭ送信時におけるＬＰＦ４ａ，４ｂのフィルタ特性とＬＰＦ９０４ａ，９０４ｂのフィルタ特性とを図８に示す。

図７に示すように、従来使用されているＬＰＦ９０４ａ，９０４ｂは、図６に示すＬＰＦ４ａ，４ｂと同様の構成において、入出力端にインダクタＬ２，Ｌ３が設けられていない。また、図７に示すように、ＬＰＦ４ａ，４ｂのインピーダンス特性はＬＰＦ９０４ａ，９０４ｂのインピーダンス特性と比較して無限大方向に回転している。すなわち、入出力端にインダクタＬ２，Ｌ３を挿入することで、それぞれのＬＰＦ４ａ，４ｂにおける周波数帯域外での入力インピーダンスが無限大となるように位相が回転していることが分かる。

更に、図８を参照すると明らかなように、従来によるＬＰＦ９０４ａ，９０４ｂのフィルタ特性は例えば２ＧＨｚ以上の周波数帯域での減衰量が悪いのに対し、本実施例によるＬＰＦ４ａ，４ｂのフィルタ特性は、この周波数帯域において良好な減衰量を実現している。このため、ＬＰＦ４ａ，４ｂを用いることで製品特性が向上されていることが分かる。

尚、上記の構成において、インダクタＬ２，Ｌ３は、チップ部品，配線パターン又はこれらの組み合わせ等で構成することができる。

また、同高周波スイッチモジュール１０は、消費電流の低減を目的とした回路素子を必要としないため、小型化及び低背化することができる。具体的には、図９に示すように、従来技術において例えば７．２［ｍｍ］×５．５［ｍｍ］＝３９．６［ｍｍ²］の大きさで作製された高周波スイッチモジュール（図１の高周波スイッチモジュール９００参照）を、本実施例により６．７［ｍｍ］×５．５［ｍｍ］＝３６．８５［ｍｍ²］の大きさで作製することができ、約７％の実装面積の削減が達成された。また、本実施例では極度の多層化を必要としないため、図９に示すように、従来技術において例えば１．８［ｍｍ］の高さで作成された高周波スイッチモジュール（同図１参照）を、本実施例により１．５［ｍｍ］とすることができ、大幅な低背化を達成できた。従って、体積比で考えると、約７８％の大きさとすることができた。尚、図９は、本実施例による高周波スイッチモジュール１０の外寸を示す上面図及び側面図である。但し、比較のため、従来技術による高周波スイッチモジュール９００（図１参照）の外寸を図９において破線で示す。

更に、ＧａＡｓスイッチ１１Ａを用いることで、ＰＩＮダイオードスイッチ回路を用いた場合と比較して、特性を低下させることなく低い挿入損失の高周波スイッチモジュール１０を実現することができる。

尚、上記構成において、ＧａＡｓ１１ＡとＬＰＦ４ａ，４ｂとＢＰＦ５ａ，５ｂ及び５ｃとＥＳＤ保護回路１８とは、単一の基板上に実装され、１パッケージとして作製される。この基板には、例えばＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）等のセラミック基板等を使用することが可能である。

次に、本発明の実施例２について図面を用いて詳細に説明する。図１０は、本実施例による高周波スイッチモジュール２０の構成を示す回路図である。尚、以下の説明において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１と同様である。

図１０に示すように、本実施例による高周波スイッチモジュール２０は、実施例１による高周波スイッチモジュール１０と同様の構成において、ＧａＡｓスイッチ１１ＡとＢＰＦ５ａ，５ｂ及び５ｃとの間にそれぞれインピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃが設けられた構成を有する。

ここで図１１に、本実施例によるインピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃの回路構成を示す。図１１に示すように、インピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃは、入出力端子間にコンデンサＣ２５を有して構成される。また、コンデンサＣ２５の入力端子側は分岐され、インダクタＬ２５を介して接地されている。

このような構成を有するインピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃにおいて、インダクタＬ２５及びコンデンサＣ２５をトリミングし、その値を調整することで、インピーダンスを調整することができる。

尚、インダクタＬ２５のトリミングは、図１２（ａ）に示すように、インダクタを形成するパターンを順次削除（トリミング）し、所望するインダクタンスを得ることで行われる。また、コンデンサＣ２５のトリミングは、図１２（ｂ）に示すように、コンデンサの電極を形成するパターンを徐々に削除（トリミング）し、所望する静電容量を得ることが行われる。

以上のようなトリミングを行い、インダクタＬ２５のインダクタンスとコンデンサＣ２５の静電容量とを調整することで、ＧａＡｓスイッチ（１１Ａ）とＢＰＦ（５ａ，５ｂ及び５ｂ）との間のインピーダンスを調整することが可能となる。すなわち、ＰＣＳ受信系の周波数帯域でＢＰＦ５ｂの入力インピーダンスが無限大となるように、ＤＣＳ受信系のＢＰＦ５ｂに接続されたインピーダンス調整回路２５ｂのインダクタＬ２５及びコンデンサＣ２５をそれぞれ選定及びトリミングし、また、ＤＣＳ受信系の周波数帯域でＢＰＦ５ｃの入力インピーダンスが無限大となるように、ＰＣＳ受信系のＢＰＦ５ｃに接続されたインピーダンス調整回路２５ｃのインダクタＬ２５及びコンデンサＣ２５をそれぞれ選定及びトリミングする。これにより、ＢＰＦにおける挿入損失のバラツキを低減することが可能となり、結果として製品としての特性のバラツキを低減することができる。

次に、本発明の実施例３について図面を用いて詳細に説明する。図１３は、本実施例による高周波スイッチモジュール３０の構成を示す回路図である。尚、以下の説明において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１と同様である。

図１３に示すように、本実施例による高周波スイッチモジュール３０は、実施例１による高周波スイッチモジュール１０と同様の構成において、ＧａＡｓスイッチ１１ＡがＧａＡｓスイッチ１１Ｂに置き換えられている。ＧａＡｓスイッチ１１ＢはＧａＡｓスイッチ１１Ａと比較して、端子ａの接続先となる端子の数が１つ少ない。これに伴い、端子ｅに接続された配線の一部がＢＰＦ５ｂ及び５ｃで共用される。また、端子ｅに接続された配線を、ＢＰＦ５ｂ及び５ｃに分波するために、この配線とＢＰＦ５ｂ及び５ｃの間に分波回路３４が設けられている。

より詳細に説明する。ＧａＡｓスイッチ１１Ｂにおいて、端子ａの接続先となる端子の数は、ＬＰＦ４ａ及び４ｂ並びにＢＰＦ５ａ，５ｂ及び５ｃの数よりも少ない。すなわち、切り替えるべき周波数の数に対して、端子ａの接続先が不足している。尚、図１３において、ＬＰＦ４ａ及び４ｂ並びにＢＰＦ５ａ，５ｂ及び５ｃの数は５つであるのに対し、端子ａの接続先となる端子の数は、端子ｂ〜ｅの合計４つである。

このようなＧａＡｓスイッチ１１Ｂは、図１４に示すように、４つのＦＥＴＱ１〜Ｑ４と、これらのゲーと電極にそれぞれ設けられた抵抗Ｒ１〜Ｒ４を有して構成することができる。すなわち、実施例１で示したＧａＡｓスイッチ１１Ａの回路構成（図３参照）と比較して、ＦＥＴ（Ｑ５）及び抵抗（Ｒ５）が１つ少ない回路構成となり、その実装面積が縮小される。

但し、端子ａの接続先が切り替えるべき周波数の数に対して不足している場合、端子ａの接続先である端子ｂ〜ｅの何れか（図１３では端子ｅ）を、例えばＢＰＦ５ｂ及び５ｃで共用する必要がある。この組み合わせは、例えばＢＰＦ５ａ及び５ｂであっても、ＢＰＦ５ａ及び５ｃであってもよいが、それぞれの通信システムで使用する周波数帯域を考慮して、ＢＰＦ５ｂ及び５ｃの組み合わせとすることが好ましい。

また、共用した端子ｅに接続された配線上には分波回路３４が設けられ、伝搬する高周波信号が２つの配線に分波される。換言すれば、高周波信号を分波する分波回路３４を用い、これを介して２つのＢＰＦ５ｂ，５ｃをＧａＡｓスイッチ１１Ｂにおける同一の端子ｅに接続した構成とすることで、より小型のＧａＡｓスイッチを使用することが可能となるため、更なる製品の小型化を実現できる。尚、この構成によれば、実施例１と同様の動作が実現できると共に、その特性を劣化させることも無い。

また、ＧａＡｓスイッチ１１Ｂにおけるデコーダ１１ｂの制御端子は、切替数が４つとなったことから、その数が２つになる。これに伴い、デコーダ１１ｂに入力される切替電圧のビット数も２ビットとなる。ここで、制御端子Ｖ１，Ｖ２の電圧レベルとコントロール端子Ｉ〜ＩＶの電圧レベルとのデコード対応、すなわち送受信切替ロジックの一例を表２に示す。

表２に示すようなロジックに従ってＦＥＴＱ１〜Ｑ４のオン／オフを切り替えることで、端子ａと端子ｂ〜ｅの何れかとの１対１の対応を得ることができる。すなわち、実施例１と比較して少ないビットで制御することが可能となるため、製品をより簡素化することができる。

以上のように、ＧａＡｓスイッチとＢＰＦとの間に分波回路を設けることで、本実施例によれば、ＧａＡｓスイッチの切替え端子を１つ又はそれ以上削減することが可能となり、ＧａＡｓスイッチの小型化、及び制御系の回路構成を簡素化することが可能となる。これにより、回路規模の縮小が図れるため、高周波スイッチモジュールの小型化が可能となる。

次に、本発明の実施例４について図面を用いて詳細に説明する。図１５は、本実施例による高周波スイッチモジュール４０の構成を示す回路図である。尚、以下の説明において、実施例２又は３と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１から３と同様である。

図１５に示すように、本実施例による高周波スイッチモジュール４０は、実施例３による高周波スイッチモジュール３０において、分波回路３４を介さないＢＰＦ５ａとＧａＡｓスイッチ１１Ｂとを接続する配線上に、実施例２によるインピーダンス調整回路２５ａが組み込まれた構成を有する。

このように構成することで、本実施例によれば、実施例３と同様に、ＧａＡｓスイッチの切替え端子を１つ又はそれ以上削減することが可能となり、ＧａＡｓスイッチの小型化、及び制御系の回路構成を簡素化することが可能となる。これにより、回路規模の縮小が図れるため、高周波スイッチモジュールの小型化が可能となる。また、このような効果に付帯して、実施例２と同様に、ＧａＡｓスイッチとＢＰＦとの間のインピーダンスを調整することが可能となる。これにより、ＢＰＦにおける挿入損失のバラツキを低減することが可能となり、結果として製品としての特性のバラツキを低減することができる。

次に、本発明の実施例５について図面を用いて詳細に説明する。本実施例では、上記したインピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃの他の構成例を示す。尚、以下の説明において、上記した実施例１から４と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては上記各実施例と同様である。

図１６は、インピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃの他の構成例を示す回路図である。図１６に示すように、インピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃは、それぞれ伝送線路Ｌ２６で構成することができる。

この際、ＰＣＳ受信系の周波数帯域でＢＰＦ５ｂの入力インピーダンスが無限大となるように、ＤＣＳ受信系のＢＰＦ５ｂに接続されたインピーダンス調整回路２５ｂの伝送線路Ｌ２６を選定し、また、ＤＣＳ受信系の周波数帯域でＢＰＦ５ｃの入力インピーダンスが無限大となるように、ＰＣＳ受信系のＢＰＦ５ｃに接続されたインピーダンス調整回路２５ｃの伝送線路Ｌ２６を選定することが好ましい。これにより、ＧａＡｓスイッチとＢＰＦとの間のインピーダンスを調整することが可能となる。すなわち、ＢＰＦにおける挿入損失のバラツキを低減することが可能となり、結果として製品としての特性のバラツキを低減することができる。

また、伝送線路Ｌ２６のインダクタは、上述において図１２を用いて説明したようなトリミングを用いて調整することも可能である。これにより、個々の製品に応じた調整が可能となり、製品の品質を向上させることが可能となる。

更に、本実施例のように、インピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃを伝送線路で構成することで、インダクタ及びコンデンサで構成した場合（図１１参照）よりも実装面積を削減することが可能となり、結果として製品の小型化が実現できる。

次に、本発明の実施例６について図面を用いて詳細に説明する。本実施例では、ＧａＡｓスイッチ１１Ｂを使用する構成であって、分波回路３４を使用せずに端子（実施例３では端子ｅ）を２つのＢＰＦで共用する場合を例に挙げる。尚、以下の説明において、上記各実施例と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては上記各実施例と同様である。

図１７は、本実施例による高周波スイッチモジュール６０の構成を示す回路図である。図１７に示すように、高周波スイッチモジュール６０は、実施例１による高周波スイッチモジュール１０と同様の構成において、ＧａＡｓスイッチ１１ＡがＧａＡｓスイッチ１１Ｂに置き換えられている。ＧａＡｓスイッチ１１Ｂの端子ｅに接続された配線は分岐されており、その一方がＤＣＳ受信系のＢＰＦ５ｂに接続され、他方がインピーダンス調整回路２７を介してＰＣＳ受信系のＢＰＦ５ｃに接続されている。

インピーダンス調整回路２７は、端子ｅとＢＰＦ５ｃとを接続する配線上（但し、分岐した後の配線上）に配置された伝送線路Ｌ２７を有して構成される。また、伝送線路Ｌ２７とＢＰＦ５ｃとを接続する配線は分岐され、コンデンサＣ２７を介して接地される。

この構成において、伝送線路Ｌ２７とコンデンサＣ２７とは、ＤＣＳ受信系の周波数帯域でＢＰＦ５ｃの入力インピーダンスが無限大となるように、それぞれ選定される。これにより、端子ｅを共用する２つの通信システムにおいて高周波信号がクロストークすることを防止でき、
また、高周波信号を分波するための分波回路３４や、ＢＰＦと１対１に設けられたインピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｂを用いる必要が無いため、回路規模が縮小を縮小することができ、製品をより小型化することが可能となる。更に、小型のＧａＡｓスイッチを使用できるため、実装面積を縮小でき、更なる製品の小型化が可能となる。

尚、上記実施例１から実施例６は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

従来技術による高周波スイッチモジュール９００の構成を示す回路図である。 本発明の実施例１による高周波スイッチモジュール１０の構成を示す回路図である。 本発明の実施例１で使用するＧａＡｓスイッチ１１Ａの構成を示す回路図である。 （ａ）は本発明の実施例１で使用するＥＳＤ保護回路１８をＴ型のＨＰＦで構成した場合の第１の構成例を示す回路図であり、（ｂ）はＥＳＤ保護回路１８をπ型のＨＰＦで構成した場合の第２の構成例を示す回路図である。 本発明の実施例１で使用するＧＳＭ送信系及びＤＣＳ／ＰＣＳ送信系の端子ｂ及び端子ｃに接続されるＬＰＦ４ａ又は４ｂの構成を示す回路図である。 従来使用されているＬＰＦ９０４ａ又は９０４ｂの一例を示す回路図である。 本発明の実施例１で使用するＬＰＦ４ａ又は４ｂ（図５）と従来使用されているＬＰＦ９０４ａ又は９０４ｂ（図６参照）とのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 ＧＳＭ送信時におけるＬＰＦ４ａ又は４ｂのフィルタ特性とＬＰＦ９０４ａ又は９０４ｂのフィルタ特性と示すグラフである。 本発明の実施例１による高周波スイッチモジュール１０の外寸を示す上面図及び側面図である。 本発明の実施例２による高周波スイッチモジュール２０の構成を示す回路図である。 本発明の実施例２によるインピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃの構成を示す回路図である。 （ａ）は本発明の実施例２においてインダクタＬ２５をトリミングする際の手順を示す図であり、（ｂ）はコンデンサＣ２５をトリミングする際の手順を示す図である。 本発明の実施例３による高周波スイッチモジュール３０の構成を示す回路図である。 本発明の実施例３で使用するＧａＡｓスイッチ１１Ｂの構成を示す回路図である。 本発明の実施例４による高周波スイッチモジュール４０の構成を示す回路図である。 本発明の実施例５によるインピーダンス調整回路２５ａ，２５ｂ及び２５ｃの構成例を示す回路図である。 本発明の実施例６による高周波スイッチモジュール６０の構成を示す回路図である。

符号の説明

４ａ、４ｂ ＬＰＦ
５ａ、５ｂ、５ｃ ＢＰＦ
９ アンテナ
１０、２０、３０、４０、６０ 高周波スイッチモジュール
１１Ａ、１１Ｂ ＧａＡｓスイッチ
１１ａ、１１ｂ デコーダ
１８ ＥＳＤ保護回路
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２７ インピーダンス調整回路
３４ 分波回路
Ａ アンテナ端子
Ｂ ＧＳＭ送信用端子
Ｃ ＤＣＳ／ＰＣＳ送信用端子
Ｄ ＧＳＭ受信用端子
Ｅ ＤＣＳ受信用端子
Ｆ ＰＣＳ受信用端子
ａ〜ｆ 端子
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 制御端子
Ｉ〜Ｖ コントロール端子
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ２５、Ｃ２７、Ｃ１８１、Ｃ１８２、Ｃ１８３ コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ１８１、Ｌ１８５、Ｌ１８６、Ｌ１８７ インダクタ
Ｌ２７ 伝送線路
Ｑ１〜Ｑ５ ＦＥＴ
Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗

Claims (13)

1. 送信系毎に設けられたローパスフィルタと、該ローパスフィルタの何れかに接続を切り替える砒化ガリウムスイッチとを有する高周波スイッチモジュールであって、
   前記ローパスフィルタは、並列に接続された第１のインダクタ及びコンデンサと、当該ローパスフィルタの入出力側にそれぞれ設けられた第２及び第３のインダクタとを有し、
   前記第２及び第３のインダクタのインダクタンスは前記第１のインダクタのインダクタンスよりも大きいことを特徴とする高周波スイッチモジュール。
2. 受信系毎に設けられたバンドパスフィルタを有し、
   前記砒化ガリウムスイッチは、前記ローパスフィルタ及び前記バンドパスフィルタの何れかに接続を切り替えることを特徴とする請求項１記載の高周波スイッチモジュール。
3. 前記バンドパスフィルタと前記砒化ガリウムスイッチとを接続する配線上にインピーダンス調整回路を有することを特徴とする請求項２記載の高周波スイッチモジュール。
4. 受信系毎に設けられたバンドパスフィルタと、
   前記砒化ガリウムスイッチから入力された高周波信号を分波する分波回路とを有し、
   前記バンドパスフィルタの少なくとも２つが前記分波回路を介して前記砒化ガリウムスイッチにおける同一の端子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モジュール。
5. 前記分波回路に接続されていない前記バンドパスフィルタと前記砒化ガリウムとを接続する配線上にインピーダンス調整回路を有することを特徴とする請求項４記載の高周波スイッチモジュール。
6. 受信系毎に設けられたバンドパスフィルタを有し、
   前記バンドパスフィルタと前記砒化ガリウムスイッチとを接続する配線の少なくとも２つは、共通化された後に前記砒化ガリウムスイッチにおける同一の端子に接続され、
   共通化される前記配線の少なくとも１つにインピーダンス調整回路を有することを特徴とする請求項１記載の高周波スイッチモジュール。
7. 前記砒化ガリウムスイッチは、複数のトランジスタと、外部から入力された切替信号を前記トランジスタのオン／オフを制御するための制御電圧にデコードするデコーダとを有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の高周波スイッチモジュール。
8. 前記砒化ガリウムスイッチをアンテナを介して印加された静電気から保護するための保護回路を有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の高周波スイッチモジュール。
9. 前記保護回路はハイパスフィルタであることを特徴とする請求項８記載の高周波スイッチモジュール。
10. 前記送信系は２つであり、
    前記ローパスフィルタは全ての前記送信系に設けられていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の高周波スイッチモジュール。
11. 前記受信系は３つであり、
    前記バンドパスフィルタは少なくとも２つの前記受信系に設けられていることを特徴とする請求項２、４又は６記載の高周波スイッチモジュール。
12. 前記インピーダンス調整回路はインダクタ，コンデンサ又は伝送線路を含み、
    前記インダクタ，前記コンデンサ又は前記伝送線路は、インダクタンス又は静電容量をトリミングにより調整可能な導体パターンで形成されていることを特徴とする請求項３、５又は６記載の高周波スイッチモジュール。
13. 前記ローパスフィルタと前記砒化ガリウムスイッチとが同一パッケージ内に実装されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の高周波スイッチモジュール。

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