JP2005136658A - High-frequency switching circuit and high-frequency switch parts - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話等の通信機器に組み込まれ、信号経路の切り替えを行うのに用いられる高周波スイッチ回路及びそれを用いた高周波スイッチ部品に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency switch circuit incorporated in a communication device such as a mobile phone and used for switching a signal path, and a high-frequency switch component using the same.
従来より、高周波スイッチ回路は、通信機器等において送信信号及び受信信号の送受信を交互に切り替えるために用いられている。 Conventionally, a high-frequency switch circuit has been used to alternately switch transmission / reception of a transmission signal and a reception signal in a communication device or the like.
図6は従来の高周波スイッチ回路の一例を示す等価回路図である。同図に示す高周波スイッチ回路は、アンテナ端子Ant、送信端子Tx、受信端子Rxを備えており、前記送信端子Txとアンテナ端子Antとの間に第1のスイッチングダイオードD1を、前記受信端子Rxとアンテナ端子Antとの間に、ストリップラインSLを接続するとともに、前記ストリップラインSLの受信端子Rx側端部とグランド電位との間に第2のスイッチングダイオードD2を接続した構造となっている(例えば、特許文献1参照。)。 FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing an example of a conventional high-frequency switch circuit. The high-frequency switch circuit shown in the figure includes an antenna terminal Ant, a transmission terminal Tx, and a reception terminal Rx. A first switching diode D1 is connected between the transmission terminal Tx and the antenna terminal Ant, and the reception terminal Rx. A strip line SL is connected between the antenna terminal Ant and a second switching diode D2 is connected between the end of the strip line SL on the receiving terminal Rx side and the ground potential (for example, , See Patent Document 1).
以下に、上述した高周波スイッチ回路を用いて送信信号と受信信号の送受信を切り替える際の回路動作について説明する。 The circuit operation when switching transmission / reception of transmission signals and reception signals using the above-described high-frequency switch circuit will be described below.
まず、送信信号の送信時には、制御端子Vcから第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2に対して順バイアス(制御端子Vcからの制御信号がハイレベル)をかけ、第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2をオンにする。このとき第1のスイッチングダイオードD1がオンになることで、送信端子Txを介して入力された送信信号はアンテナ端子Antに流れる。一方、第2のスイッチングダイオードD2がオンになることで、ストリップラインSLがスイッチングダイオードD2を介してグランドに接地され、ストリップラインSLの長さを送信信号の1/4波長の長さに設定しておくことにより、ストリップラインSLが送信信号の通信周波数で共振する。その結果、ストリップラインSLのインピーダンスは極大となり、送信信号の受信端子Rx側への侵入を阻止するように作用する。 First, when transmitting a transmission signal, the control terminal Vc applies a forward bias (the control signal from the control terminal Vc is at a high level) to the first and second switching diodes D1 and D2, and the first and second switching diodes are applied. The diodes D1 and D2 are turned on. At this time, when the first switching diode D1 is turned on, the transmission signal input via the transmission terminal Tx flows to the antenna terminal Ant. On the other hand, when the second switching diode D2 is turned on, the stripline SL is grounded via the switching diode D2, and the length of the stripline SL is set to the length of a quarter wavelength of the transmission signal. As a result, the strip line SL resonates at the communication frequency of the transmission signal. As a result, the impedance of the strip line SL becomes maximum, and acts to prevent the transmission signal from entering the reception terminal Rx.
また、受信信号の受信時には、制御端子Vcに制御電圧が印加されず(制御端子Vcからの制御信号がローレベル)、第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2は共にオフとなる。従って、アンテナ端子Antより入力された受信信号は送信端子Tx側には流れずにストリップラインSLを通過して受信端子Rx側へ流れる。 Further, when receiving the reception signal, the control voltage is not applied to the control terminal Vc (the control signal from the control terminal Vc is low level), and both the first and second switching diodes D1 and D2 are turned off. Accordingly, the reception signal input from the antenna terminal Ant does not flow to the transmission terminal Tx side but flows through the strip line SL to the reception terminal Rx side.
このように、制御端子Vcからの制御電圧によりスイッチングイオードD1、D2のオン・オフを制御するとともに、ストリップラインSLをグランド電位に短絡させた際の共振を利用することにより送信信号と受信信号の送受信が切り替えられる。 As described above, the switching voltages D1 and D2 are controlled to be turned on / off by the control voltage from the control terminal Vc, and the resonance of the strip line SL is short-circuited to the ground potential. Transmission / reception is switched.
次に上述した高周波スイッチ回路を備えた従来の高周波スイッチ部品の構造について説明する。 Next, the structure of a conventional high-frequency switch component including the above-described high-frequency switch circuit will be described.
図7は従来の高周波スイッチ部品の概観斜視図である。同図に示す高周波スイッチ部品は、複数の誘電体層を積層して成る積層体51の上面に、電極パッドを介して各種チップ部品を搭載するとともに、積層体51の内部に内部導体層を形成し、これらをビアホール導体等を介して接続することにより、図6に示す高周波スイッチ回路が構成される。具体的には、半導体チップ52、53により第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2が形成され、チップインダクタ54によりコイルLが形成され、チップ抵抗55により抵抗Rが形成され、チップコンデンサ55〜57によりコンデンサC1〜C3が形成されている。
FIG. 7 is a schematic perspective view of a conventional high-frequency switch component. The high-frequency switch component shown in the figure has various chip components mounted on the upper surface of a
ところで、前記第1の半導体チップ52が搭載される電極パッドと第2の半導体チップ53が搭載される電極パッドとは、充分に離間した状態で配置されている。これは、第1の半導体チップ52が搭載される電極パッドと第2の半導体チップが搭載される電極パッドとを離間させて、両電極パッド間で発生する浮遊容量を極力抑えることにより、高周波スイッチ回路の電気的特性が浮遊容量によって劣化するのを防止するためである。
Incidentally, the electrode pad on which the
一方、積層体51の内部に形成されている内部電極層はコンデンサ電極とストリップライン導体とからなり、コンデンサ電極が間に誘電体層を挟んで積層体51の下面に形成されたグランド端子電極と対向配置することによりコンデンサC4が形成される。また前記ストリップライン導体が送信信号の1/4波長分の長さに設定されてストリップラインSLが形成されている。
しかしながら、上述した従来の高周波スイッチ回路においては、第2のスイッチングダイオードD2に若干の抵抗成分が存在しており、送信時に、ストリップラインSLのインピーダンスを無限大となすことはできないことから、送信信号の漏洩を完全に阻止することは不可能であった。そのため、送信信号が受信端子Rx側へ漏洩してしまい、その信号レベルが強い場合、漏洩信号が受信端子Rxを介して外部の受信回路内に入り込むことによって、受信回路の誤作動が誘発されるという欠点を有していた。 However, in the above-described conventional high-frequency switch circuit, there is a slight resistance component in the second switching diode D2, and the impedance of the stripline SL cannot be made infinite at the time of transmission. It was impossible to completely prevent the leakage. Therefore, when the transmission signal leaks to the reception terminal Rx side and the signal level is strong, the leakage signal enters the external reception circuit via the reception terminal Rx, thereby causing malfunction of the reception circuit. Had the disadvantages.
また、上述した従来の高周波スイッチ回路を携帯電話機等のフロントエンドモジュールとして用いた場合には、上記漏洩信号が受信端子Rx側に侵入し、そのような不要信号が音に変換されてしまうと通話品質の低下を招来する欠点も有していた。 In addition, when the above-described conventional high-frequency switch circuit is used as a front-end module such as a mobile phone, if the leakage signal enters the reception terminal Rx side and such an unnecessary signal is converted into sound, a call is made. It also had the disadvantage of incurring quality degradation.
更に上述した従来の高周波スイッチ回路は、ストリップラインSLの長さを送信信号の波長の1/4波長分の長さとする必要があるため、ストリップラインSLを形成するためのストリップライン導体が大きな実装面積を有することとなり、このような高周波スイッチ回路を備えた高周波スイッチ部品の小型化の妨げとなっていた。 Furthermore, since the conventional high-frequency switch circuit described above requires that the length of the stripline SL be ¼ of the wavelength of the transmission signal, the stripline conductor for forming the stripline SL is mounted with a large size. Therefore, the high-frequency switch component including such a high-frequency switch circuit is hindered from being downsized.
また上述した従来の高周波スイッチ部品は、第1の半導体チップ52が搭載される電極パッドと第2の半導体チップ53が搭載される電極パッドとを充分に離間させた状態で配置させる必要があるため、積層体上面のチップ部品の実装面積が大きくなり、これも高周波スイッチ部品の小型化を妨げる要因となっていた。
In addition, in the conventional high-frequency switch component described above, it is necessary to dispose the electrode pad on which the
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、漏洩信号を有効に低減せしめ、受信回路を正確に動作させることができる高周波スイッチ回路及びそれを用いた小型な高周波スイッチ部品を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above-described drawbacks, and an object of the present invention is to provide a high-frequency switch circuit capable of effectively reducing a leakage signal and accurately operating a receiving circuit, and a small high-frequency switch component using the same. It is to provide.
本発明の高周波スイッチ回路は、アンテナに接続されるアンテナ端子と送信回路に接続される送信端子との間に第1のスイッチングダイオードからなる第1スイッチ手段を、前記アンテナ端子と受信回路に接続される受信端子との間に、ストリップラインと該ストリップラインの受信端子側端部とグランド電位との間に接続された第2のスイッチングダイオードとからなる第2スイッチ手段を設けてなり、前記第1、第2スイッチ手段のオン・オフを制御し、アンテナ−送信回路間の接続とアンテナ−受信回路間の接続とを切り替えることによって送信信号・受信信号を交互に送受信する高周波スイッチ回路において、前記送信端子と前記受信端子との間に、送信信号の位相を変化させて変換信号を生成する位相変換用コンデンサを接続するとともに、前記ストリップラインにインピーダンス補正用コンデンサを並列接続し、前記位相変換用コンデンサより出力した前記変換信号をアンテナ端子と受信端子との間に漏洩する送信信号の漏洩信号と合成するようにしたことを特徴とするものである。 In the high-frequency switch circuit of the present invention, a first switch means including a first switching diode is connected between the antenna terminal connected to the antenna and the transmission terminal connected to the transmission circuit, and the antenna terminal and the reception circuit. A second switching means comprising a strip line, a second switching diode connected between a receiving terminal side end of the strip line and a ground potential, between the first receiving terminal and the first receiving terminal; In the high-frequency switch circuit for controlling transmission / reception of the second switch means and switching the connection between the antenna and the transmission circuit and the connection between the antenna and the reception circuit to alternately transmit and receive the transmission signal and the reception signal, A phase conversion capacitor for generating a converted signal by changing the phase of the transmission signal is connected between the terminal and the receiving terminal. In both cases, an impedance correction capacitor is connected in parallel to the strip line, and the converted signal output from the phase conversion capacitor is combined with a leakage signal of a transmission signal that leaks between an antenna terminal and a reception terminal. It is characterized by.
また、本発明の高周波スイッチ回路は、前記位相変換用コンデンサが送信信号のレベルを変化させた変換信号を出力するとともに、該変換信号が前記漏洩信号と合成されることにより、漏洩信号の信号レベルを低減せしめることを特徴とするものである。 Further, the high frequency switch circuit of the present invention outputs a converted signal in which the phase conversion capacitor changes the level of the transmission signal, and the converted signal is combined with the leaked signal, whereby the signal level of the leaked signal is It is characterized by reducing the above.
更に、本発明の高周波スイッチ回路は、前記位相変換用コンデンサが、第2スイッチ手段を介して、受信端子に接続することを特徴とするものである。 Furthermore, the high-frequency switch circuit of the present invention is characterized in that the phase conversion capacitor is connected to a reception terminal via a second switch means.
また更に、本発明の高周波スイッチ回路は、前記位相変換用コンデンサが、第2スイッチ手段を介して受信端子に接続する高周波スイッチ回路であって、前記位相変換用コンデンサの一端が前記第1のスイッチングダイオードと前記送信端子との間に接続され、他端が前記第2のスイッチングダイオードとグランド電位との間に接続されることを特徴とするものである。 Furthermore, the high-frequency switch circuit of the present invention is a high-frequency switch circuit in which the phase conversion capacitor is connected to a reception terminal via a second switch means, and one end of the phase conversion capacitor is the first switching circuit. It is connected between a diode and the transmission terminal, and the other end is connected between the second switching diode and a ground potential.
更にまた、本発明の高周波スイッチ回路は、前記位相変換用コンデンサと受信端子との間に受信信号を遮断する遮断手段を備えていることを特徴とするものである。 Furthermore, the high-frequency switch circuit of the present invention is characterized in that it includes a blocking means for blocking a received signal between the phase converting capacitor and the receiving terminal.
また更に、本発明の高周波スイッチ部品は、複数の誘電体層を積層して成る積層体に前記高周波スイッチ回路を設けてなり、前記第1のスイッチングダイオードが形成された第1の半導体チップ及び第2のスイッチングダイオードが形成された第2の半導体チップを前記積層体の上面に設けた電極パッド上に搭載するようにした高周波スイッチ部品であって、前記位相変換用コンデンサが、前記第1の半導体チップのカソード側電極パッドと前記第2の半導体チップのアノード側電極パッドとの間に発生する浮遊容量により形成されるとともに、前記インピーダンス補正用コンデンサが前記第1の半導体チップのアノード側電極パッドと前記第2の半導体チップのカソード側電極パッドとの間に発生する浮遊容量により形成されることを特徴とするものである。 Furthermore, the high-frequency switch component of the present invention includes a first semiconductor chip in which the high-frequency switch circuit is provided in a laminated body in which a plurality of dielectric layers are laminated, and the first switching diode is formed. A high-frequency switch component in which a second semiconductor chip on which two switching diodes are formed is mounted on an electrode pad provided on an upper surface of the multilayer body, wherein the phase conversion capacitor is the first semiconductor The impedance correction capacitor is formed by a stray capacitance generated between the cathode side electrode pad of the chip and the anode side electrode pad of the second semiconductor chip, and the anode side electrode pad of the first semiconductor chip. It is formed by a stray capacitance generated between the second semiconductor chip and the cathode side electrode pad. It is intended to.
本発明の高周波スイッチ回路によれば、送信端子と受信端子との間に、送信信号の位相、及び送信信号のレベルを変化させた変換信号を生成するための位相変換用コンデンサを接続し、該位相変換用コンデンサより出力した変換信号を第2スイッチ手段よりも受信端子側で、アンテナ端子と受信端子間に漏洩する送信信号の漏洩信号と合成するようにしたことから、漏洩信号と変換信号とが打ち消し合うことにより、受信端子を介して外部の受信回路に侵入する漏洩信号の信号レベルを低減させることができる。これにより、漏洩信号に起因した受信回路の誤作動を有効に防止して受信回路を正確に動作させることが可能となる。 According to the high frequency switch circuit of the present invention, a phase conversion capacitor for generating a conversion signal in which the phase of the transmission signal and the level of the transmission signal are changed is connected between the transmission terminal and the reception terminal, Since the conversion signal output from the phase conversion capacitor is combined with the leakage signal of the transmission signal that leaks between the antenna terminal and the reception terminal on the reception terminal side of the second switch means, the leakage signal and the conversion signal By canceling each other out, it is possible to reduce the signal level of the leakage signal that enters the external receiving circuit via the receiving terminal. As a result, it is possible to effectively prevent malfunction of the receiving circuit due to the leakage signal and to operate the receiving circuit accurately.
また、本発明の高周波スイッチ回路を携帯電話機のフロントエンドモジュールに用いる場合には、漏洩信号が音に変換される際にその影響が殆どない程度にまで漏洩信号の信号レベルを低減させることができ、携帯電話機の通話品質を向上させることが可能となる。 In addition, when the high-frequency switch circuit of the present invention is used for a front end module of a mobile phone, the signal level of the leaked signal can be reduced to such an extent that the leaked signal is hardly affected when converted into sound. It is possible to improve the call quality of the mobile phone.
更に、本発明の高周波スイッチ回路によれば、ストリップラインと並列にインピーダンス補正用コンデンサを接続したことから、ストリップラインのインダクタンス成分とインピーダンス補正用コンデンサの容量成分との並列共振によりアンテナ端子からストリップラインをみたときのインピーダンスを極大になすことができる。これによりストリップラインの長さを入力信号の1/4波長の長さよりも短く設定することが可能となり、このような高周波スイッチ回路を有した高周波スイッチ部品を小型化することができるようになる。 Furthermore, according to the high-frequency switch circuit of the present invention, since the impedance correction capacitor is connected in parallel with the strip line, the strip line is connected to the strip line from the antenna terminal by parallel resonance of the inductance component of the strip line and the capacitance component of the impedance correction capacitor. Impedance can be maximized when looking at. As a result, the length of the stripline can be set shorter than the length of the quarter wavelength of the input signal, and the high-frequency switch component having such a high-frequency switch circuit can be miniaturized.
そして、本発明の高周波スイッチ部品によれば、前記位相変換用コンデンサが前記第1の半導体チップのカソード側電極パッドと前記第2の半導体チップのアノード側電極パッドとの間に発生する浮遊容量により形成されるとともに、前記インピーダンス補正用コンデンサが前記第1の半導体チップのアノード側電極パッドと前記第2の半導体チップのカソード側電極パッドとの間に発生する浮遊容量により形成されている。 According to the high frequency switch component of the present invention, the phase conversion capacitor is caused by the stray capacitance generated between the cathode side electrode pad of the first semiconductor chip and the anode side electrode pad of the second semiconductor chip. The impedance correcting capacitor is formed by a stray capacitance generated between the anode side electrode pad of the first semiconductor chip and the cathode side electrode pad of the second semiconductor chip.
すなわち、従来は第1の半導体チップが搭載される電極パッドと第2の半導体チップが搭載される電極パッドとの間で発生する浮遊容量が高周波スイッチ回路の電気的特性に影響を及ぼさないようにするために、両電極パッドを離間させる必要があったが、これとは逆に本発明の高周波スイッチ部品は、両電極パッド間で発生する浮遊容量を利用して高周波スイッチ回路の一部を構成するようにしたものである。従って、第1の半導体チップが搭載される電極パッドと第2の半導体チップが搭載される電極パッドとの間で充分な浮遊容量が得られるように、両電極パッドを近接配置させる必要がある。これによって、積層体上面に搭載されるチップ部品の実装面積が小さくなり、高周波スイッチ部品を小型化することが可能となる。 That is, conventionally, the stray capacitance generated between the electrode pad on which the first semiconductor chip is mounted and the electrode pad on which the second semiconductor chip is mounted does not affect the electrical characteristics of the high-frequency switch circuit. However, on the contrary, the high frequency switch component of the present invention forms part of the high frequency switch circuit by utilizing the stray capacitance generated between the electrode pads. It is what you do. Therefore, it is necessary to arrange both electrode pads close to each other so that a sufficient stray capacitance can be obtained between the electrode pad on which the first semiconductor chip is mounted and the electrode pad on which the second semiconductor chip is mounted. As a result, the mounting area of the chip component mounted on the upper surface of the laminate is reduced, and the high-frequency switch component can be reduced in size.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の高周波スイッチ回路をGSM(Global System for Mobile Communication)通信方式(送信周波数帯域:880〜915MHz、受信周波数帯域:925〜960MHz)用の高周波スイッチ回路に適用した実施形態を示す等価回路図であり、同図に示す高周波スイッチ回路は、概略的に、アンテナ端子Ant−送信端子Tx間に接続される第1スイッチ手段SW1と、アンテナ端子Ant−受信端子Rx間に接続される第2スイッチ手段SW2と、送信端子Tx−受信端子Rx間に接続される位相変換用コンデンサC5とで構成されている。 FIG. 1 is an equivalent diagram showing an embodiment in which the high-frequency switch circuit of the present invention is applied to a high-frequency switch circuit for a GSM (Global System for Mobile Communication) communication system (transmission frequency band: 880 to 915 MHz, reception frequency band: 925 to 960 MHz). The high-frequency switch circuit shown in the figure is schematically shown as a first switch means SW1 connected between the antenna terminal Ant and the transmission terminal Tx and a first switch connected between the antenna terminal Ant and the reception terminal Rx. 2 switch means SW2 and a phase conversion capacitor C5 connected between the transmission terminal Tx and the reception terminal Rx.
第1スイッチ手段SW1は、第1のスイッチングダイオードD1から成り、そのカソードはコンデンサC3を介して送信端子Txに接続され、また、アノードはコンデンサC1を介してアンテナ端子Antに接続される。ここで、第1のスイッチングダイオードD1の高周波順抵抗は例えば1.0Ω、またコンデンサC1、C3の容量は例えば100pF、コイルLのインダクタンスは例えば100nHに設定される。 The first switch means SW1 is composed of a first switching diode D1, and its cathode is connected to the transmission terminal Tx via the capacitor C3, and its anode is connected to the antenna terminal Ant via the capacitor C1. Here, the high frequency forward resistance of the first switching diode D1 is set to 1.0Ω, the capacitances of the capacitors C1 and C3 are set to 100 pF, and the inductance of the coil L is set to 100 nH, for example.
この第1スイッチ手段SW1は、制御端子Vcを介して入力される制御信号によってスイッチング動作が制御される。即ち、送信時に制御信号がハイレベルになると第1スイッチ手段がオン状態となり、アンテナ端子Antと送信端子Txとが電気的に接続される。また、受信時に制御信号がローレベルになると第1スイッチ手段はオフ状態となり、アンテナ端子Antと送信端子Txとを電気的に遮断する。 The switching operation of the first switch means SW1 is controlled by a control signal input via the control terminal Vc. That is, when the control signal becomes high level during transmission, the first switch means is turned on, and the antenna terminal Ant and the transmission terminal Tx are electrically connected. Further, when the control signal becomes a low level at the time of reception, the first switch means is turned off, and the antenna terminal Ant and the transmission terminal Tx are electrically disconnected.
一方、第2スイッチ手段SW2は、受信端子Rxとアンテナ端子Antとの間に接続されるストリップラインSL、該ストリップラインSLの受信端子Rx側端部とグランド電位GNDとの間に接続される第2のスイッチングダイオードD2及び前記ストリップラインSLに並列接続されるインピーダンス補正用コンデンサC6を組み合わせて成り、第2スイッチングダイオードD2のカソードはコンデンサC2を介して受信端子Rxに接続され、そのアノードはコンデンサC4を介してグランド電位GNDに接続される。第2のスイッチングダイオードD2の高周波順抵抗は例えば1.0Ω、またコンデンサC2の容量は例えば100pF、コンデンサC4の容量は例えば22pFに設定される。 On the other hand, the second switch means SW2 is connected between the strip line SL connected between the receiving terminal Rx and the antenna terminal Ant, and between the end of the strip line SL on the receiving terminal Rx side and the ground potential GND. 2 switching diodes D2 and an impedance correction capacitor C6 connected in parallel to the strip line SL. The cathode of the second switching diode D2 is connected to the receiving terminal Rx via the capacitor C2, and its anode is the capacitor C4. To the ground potential GND. The high-frequency forward resistance of the second switching diode D2 is set to, for example, 1.0Ω, the capacity of the capacitor C2 is set to 100 pF, for example, and the capacity of the capacitor C4 is set to 22 pF, for example.
この第2スイッチ手段SW2は、先に述べた制御信号によって第1スイッチ手段SW1のオン・オフ状態とは逆の状態になるよう制御される。即ち、送信時に制御信号がハイレベルになると第2スイッチ手段がオフ状態となり、アンテナ端子Antと受信端子Rxとを電気的に遮断する。また、受信時に制御信号がローレベルになると第2スイッチ手段がオン状態となり、アンテナ端子Antと受信端子Rxとが電気的に接続される。 The second switch means SW2 is controlled to be in a state opposite to the on / off state of the first switch means SW1 by the control signal described above. That is, when the control signal becomes high level during transmission, the second switch means is turned off, and the antenna terminal Ant and the receiving terminal Rx are electrically disconnected. Further, when the control signal becomes low level during reception, the second switch means is turned on, and the antenna terminal Ant and the reception terminal Rx are electrically connected.
このように、制御信号がハイレベルのときは第1スイッチ手段SW1がオン、第2スイッチ手段SW2がオフ状態となり、制御信号がローレベルのときは第1スイッチ手段SW1がオフ、第2スイッチ手段SW2がオン状態となる。 Thus, when the control signal is at a high level, the first switch means SW1 is turned on and the second switch means SW2 is turned off. When the control signal is at a low level, the first switch means SW1 is turned off, and the second switch means. SW2 is turned on.
そして、前記位相変換用コンデンサC5の一方の端子は第1のスイッチングダイオードD1と送信端子Txとの間に接続され、他方の端子は第2のスイッチングダイオードD2とグランド電位GNDとの間に接続される。 One terminal of the phase conversion capacitor C5 is connected between the first switching diode D1 and the transmission terminal Tx, and the other terminal is connected between the second switching diode D2 and the ground potential GND. The
かかる位相変換用コンデンサC5には、送信端子Txを介して入力される送信信号が第1スイッチ手段SW1に伝播するのと同じタイミング、同じ強さで入力されるようになっており、該位相変換用コンデンサC5は送信時、位相変換用コンデンサC5に入力される送信信号の位相を変換させるとともに、その信号レベルを減衰させた変換信号を生成し、これを第2のスイッチングダイオードD2を介して接続点Bに送り出す作用を為す。従って、第2スイッチ手段SW2を介して受信端子Rx側へ漏洩する送信信号の漏洩信号を打ち消すように変換信号の位相及び信号レベルを設定しておくことにより、漏洩信号と変換信号とを合成して、外部の受信回路に侵入する漏洩信号の信号レベルを有効に低減させることができ、漏洩信号に起因する受信回路の誤動作を有効に抑えることが可能となる。 The phase conversion capacitor C5 is input with the same timing and the same strength as the transmission signal input via the transmission terminal Tx is propagated to the first switch means SW1. Capacitor C5 converts the phase of the transmission signal input to phase conversion capacitor C5 during transmission and generates a converted signal with the signal level attenuated, which is connected via second switching diode D2. The action of sending to point B is performed. Therefore, the leakage signal and the conversion signal are synthesized by setting the phase and signal level of the conversion signal so as to cancel the leakage signal of the transmission signal leaking to the receiving terminal Rx side via the second switch means SW2. Thus, the signal level of the leaked signal entering the external receiving circuit can be effectively reduced, and the malfunction of the receiving circuit due to the leaked signal can be effectively suppressed.
また、この高周波スイッチ回路を携帯電話機のフロントエンドモジュールとして用いる場合には、漏洩信号が音に変換される際にその影響が殆どない程度まで漏洩信号の信号レベルを低減させることができ、携帯電話機の通話品質を向上させることが可能となる。 Further, when this high-frequency switch circuit is used as a front-end module of a mobile phone, the signal level of the leaked signal can be reduced to such an extent that the leaked signal is hardly affected when converted into sound. It is possible to improve the call quality.
このような位相変換用コンデンサC5の容量は、次のようにして決定される。 The capacity of the phase conversion capacitor C5 is determined as follows.
まず、位相変換用コンデンサC5が接続されていない高周波スイッチ回路における漏洩信号の信号レベルを測定する。次に、この高周波スイッチ回路に位相変換用コンデンサC5を接続し、漏洩信号の信号レベルを測定しながら位相変換用コンデンサC5の容量をパラメータとして変化させていく。そして、漏洩信号の信号レベルが最も低減したときの位相変換用コンデンサC5の容量が本発明の高周波スイッチ回路における位相変換用コンデンサC5の最適容量として決定される。このようにして容量を決定した位相変換用コンデンサC5が、漏洩信号を打ち消すような変換信号を生成する。例えば、本実施形態においては、第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2の高周波順抵抗が1.0Ω、コンデンサC1〜C3の容量がそれぞれ100pF、コンデンサC4の容量が22pF、コイルLのインダクタンスが100nHのとき、コンデンサC5の最適容量を0.5pFと決定した。 First, the signal level of the leakage signal in the high frequency switch circuit to which the phase conversion capacitor C5 is not connected is measured. Next, a phase conversion capacitor C5 is connected to the high-frequency switch circuit, and the capacitance of the phase conversion capacitor C5 is changed as a parameter while measuring the signal level of the leakage signal. Then, the capacity of the phase conversion capacitor C5 when the signal level of the leakage signal is reduced most is determined as the optimum capacity of the phase conversion capacitor C5 in the high frequency switch circuit of the present invention. The phase conversion capacitor C5 whose capacity has been determined in this way generates a conversion signal that cancels the leakage signal. For example, in the present embodiment, the first and second switching diodes D1 and D2 have a high frequency forward resistance of 1.0Ω, the capacitors C1 to C3 have a capacitance of 100 pF, the capacitor C4 has a capacitance of 22 pF, and the coil L has an inductance of At 100 nH, the optimum capacity of the capacitor C5 was determined to be 0.5 pF.
次に、上述した高周波スイッチ回路1を用いて送信信号と受信信号の送受信を切り替える際の回路動作について説明する。
Next, a circuit operation when the transmission / reception of the transmission signal and the reception signal is switched using the above-described high-
送信端子Txからアンテナ端子Antに送信信号を送る場合は、制御端子Vcから第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2に対して順バイアスの電圧となる制御信号を供給し、第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2をオンにする。第1のスイッチングダイオードD1がオンになることで、送信端子Tx−アンテナ端子Ant間が電気的に接続され、送信端子Txを介して入力した送信信号がアンテナ端子Ant側に送られる。 When transmitting a transmission signal from the transmission terminal Tx to the antenna terminal Ant, a control signal that is a forward bias voltage is supplied from the control terminal Vc to the first and second switching diodes D1 and D2, and the first and second The switching diodes D1 and D2 are turned on. When the first switching diode D1 is turned on, the transmission terminal Tx and the antenna terminal Ant are electrically connected, and the transmission signal input via the transmission terminal Tx is sent to the antenna terminal Ant side.
このとき、送信信号は位相変換用コンデンサにも入力され、該位相変換用コンデンサにおいて送信信号の位相を変位させるとともに、漏洩信号と同レベルまで減衰してなる変換信号が生成される。この変換信号が第2のスイッチングダイオードD2を経由してストリップラインの受信端子側の接続点Bに送り出されると、受信端子Rx側へ漏洩する送信信号の漏洩信号と合成され、両信号が打ち消し合うことによって外部の受信回路に侵入する漏洩信号の信号レベルが有効に低減される。 At this time, the transmission signal is also input to the phase conversion capacitor, and a conversion signal is generated which displaces the phase of the transmission signal in the phase conversion capacitor and attenuates to the same level as the leakage signal. When this converted signal is sent to the connection point B on the receiving terminal side of the strip line via the second switching diode D2, it is combined with the leakage signal of the transmitting signal leaking to the receiving terminal Rx side, and both signals cancel each other. As a result, the signal level of the leaked signal entering the external receiving circuit is effectively reduced.
尚、漏洩信号が発生するメカニズムは上述したように、第2のスイッチングダイオードD2に若干の抵抗成分が存在し、送信時にストリップラインSLのインピーダンスを無限大となすことはできないからである。 Note that, as described above, the mechanism by which the leak signal is generated is that there is a slight resistance component in the second switching diode D2, and the impedance of the stripline SL cannot be made infinite during transmission.
一方、アンテナ端子Antで受信した受信信号を受信端子Rxを介して受信回路に送る場合は、第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2にこれらスイッチングダイオードD1、D2をオフとする制御信号(電圧を印加した場合も含む)を制御端子Vcを介して供給し、第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2をオフにする。第2のスイッチングダイオードがオフになることでストリップラインSLが単なる伝送路として作用するとともに、インピーダンス補正用コンデンサC6によりインピーダンスを補正する。そしてアンテナ端子Ant−受信端子Rx間が電気的に接続され、アンテナ端子Antを介して入力される受信信号は受信端子Rx側に送り出される。また、第1のスイッチングダイオードD1がオフになることでアンテナ端子Ant−送信端子Tx間は電気的に遮断され、受信信号は送信端子Tx側には流れない。このとき、位相変換用コンデンサC5の一方の端子は第2のスイッチングダイオードD2のアノード側に接続されているため、受信信号が位相変換用コンデンサC5を介して送信端子Tx側に漏洩することはない。 On the other hand, when a reception signal received at the antenna terminal Ant is sent to the reception circuit via the reception terminal Rx, a control signal (voltage) that turns off the switching diodes D1 and D2 to the first and second switching diodes D1 and D2. Is also supplied via the control terminal Vc, and the first and second switching diodes D1 and D2 are turned off. When the second switching diode is turned off, the strip line SL functions as a simple transmission line, and the impedance is corrected by the impedance correcting capacitor C6. The antenna terminal Ant and the reception terminal Rx are electrically connected, and a reception signal input via the antenna terminal Ant is sent to the reception terminal Rx side. Further, when the first switching diode D1 is turned off, the antenna terminal Ant and the transmission terminal Tx are electrically disconnected, and the reception signal does not flow to the transmission terminal Tx side. At this time, since one terminal of the phase conversion capacitor C5 is connected to the anode side of the second switching diode D2, the received signal does not leak to the transmission terminal Tx side via the phase conversion capacitor C5. .
かくして上述した本実施形態の高周波スイッチ回路1は、外部からの制御信号により第1、第2のスイッチングダイオードD1、D2のオン・オフを高速で切り換えながら、ストリップラインSLがグランド電位GNDに短絡するときの共振を利用して送信信号と受信信号の送受信の切り替えることによって高周波スイッチ回路として機能する。
Thus, in the high-
次に、上述した高周波スイッチ回路を備えた高周波スイッチ部品について図2、図3を用いて説明する。 Next, a high-frequency switch component including the above-described high-frequency switch circuit will be described with reference to FIGS.
図2は本発明の一実施形態に係る高周波スイッチ部品の外観斜視図であり、同図に示す高周波スイッチ部品は、誘電体からなる積層体1に各種チップ部品や内部電極層等から構成される高周波スイッチ回路を形成している。
FIG. 2 is an external perspective view of a high-frequency switch component according to an embodiment of the present invention. The high-frequency switch component shown in FIG. 2 is composed of various chip components, internal electrode layers, and the like in a
前記積層体1の上面には電極パッドが形成されており、電極パッド上には、第1のスイッチングダイオードD1を構成する第1の半導体チップ2、第2のスイッチングダイオードD2を構成する半導体チップ3、コイルLを構成するチップインダクタ4、抵抗Rを構成するチップ抵抗5、コンデンサC1〜C3を構成するチップコンデンサ6〜8が搭載されている。(以下半導体チップ2、3、チップインダクタ4、チップ抵抗5、チップコンデンサ6〜8を総称するときには単にチップ部品と呼ぶ。)
上述したチップ部品が搭載される電極パッドのパターン図を図3の(a)に示す。これらの電極パッドは各チップ部品の端子と1対1に対応するように対をなして形成されている。すなわち、電極パッド9には第1の半導体チップ2が搭載され、電極パッド10には第2の半導体チップ3が搭載され、電極パッド11にはチップインダクタ4が搭載され、電極パッド12にはチップ抵抗5が搭載され、電極パッド13、14、15にはそれぞれチップコンデンサ6、7、8が搭載されるようになっている。
An electrode pad is formed on the upper surface of the
FIG. 3A shows a pattern diagram of the electrode pads on which the chip components described above are mounted. These electrode pads are formed in pairs so as to correspond one-to-one with the terminals of each chip component. That is, the
前記第1の半導体チップ2が搭載される電極パッド9及び第2の半導体チップ3が搭載される電極パッド10は積層体1の上面の中央付近に近接して配置されている。さらに、第1の半導体チップ2が搭載される電極パッド9のカソード側電極パッド9aと第2の半導体チップ3が搭載される電極パッド10のアノード側電極パッド10bとが隣接するようにして配置されるとともに、第1の半導体チップ2が搭載される電極パッド9のアノード側電極パッド9bと第2の半導体チップ3が搭載される電極パッド10のカソード側電極パッド10aとが隣接するようにして配置されている。
The
このようにして両半導体チップ2、3が搭載される電極パッド9、10を配置させることにより、第1の半導体チップ2のカソード側電極パッド9aと第2の半導体チップ3のアノード側電極パッド10bとの間に浮遊容量を発生させ、この浮遊容量により位相変換用コンデンサC5を形成するとともに、第1の半導体チップ2のアノード側電極パッド9bと第2の半導体チップ3のカソード側10aとの間に浮遊容量を発生させ、この浮遊容量によりインピーダンス補正用コンデンサC6を形成している。
Thus, by arranging the
従って、従来は第1の半導体チップ2が搭載される電極パッド9と第2の半導体チップ3が搭載される電極パッド10との間で発生する浮遊容量を極力小さくするために、両電極パッド9、10を離間させて配置していたが、これとは逆に、本発明の高周波スイッチ部品では上述のように両電極パッド9、10を近接配置させ、両電極パッド9、10間で発生する浮遊容量を利用して高周波スイッチ回路を構成している。これによって、両電極パッド9、10間の距離を狭めることができ、高周波スイッチ部品を小型化することが可能となる。
Therefore, conventionally, in order to minimize the stray capacitance generated between the
尚、前記位相変換用コンデンサC5及びインピーダンス補正用コンデンサC6の容量値は、電極パッド9と電極パッド10との間の距離、電極パッドの大きさ等を変えることにより任意に設定できる。
The capacitance values of the phase conversion capacitor C5 and the impedance correction capacitor C6 can be arbitrarily set by changing the distance between the
一方、積層体1の内部には図3(b)に示すごとく内部電極層20、21が形成されている。内部電極層21は、蛇行状のパターンをなしてストリップラインSLを形成している。
On the other hand, internal electrode layers 20 and 21 are formed in the
また、積層体1の下面には図3(c)に示す如く端子電極が形成されている。端子電極30はAnt端子、端子電極31はTx端子、端子電極32はRx端子、端子電極33はグランド端子、端子電極34はVc端子を構成している。グランド端子を構成している端子電極33は、前記内部電極層20と間に誘電体層を介して対向することにより、コンデンサC4を形成している。
Further, terminal electrodes are formed on the lower surface of the
そして、上述した電極パッド、内部電極層、端子電極をビアホール導体を介して接続することにより、図1に示す高周波スイッチ回路が形成されている。 And the high frequency switch circuit shown in FIG. 1 is formed by connecting the above-mentioned electrode pad, internal electrode layer, and terminal electrode through a via-hole conductor.
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば上述の実施形態においては、位相変換用コンデンサC5の一端を第2のスイッチングダイオードD2のアノード側に接続することにより、受信時、受信信号がコンデンサC5を介して送信端子Txに流れないようにしたが、これに代えて、受信端子Rxと変換回路との間に、送信信号の周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィルタBPFを接続して、受信時、受信信号が送信端子Tx側に流れないようにしてもよい。このようなバンドパスフィルタBPFとしては、例えば、図4の等価回路図に示すように、2つのLC共振回路を並列に接続したものが好適に用いられる。 For example, in the above-described embodiment, one end of the phase conversion capacitor C5 is connected to the anode side of the second switching diode D2, so that a reception signal does not flow to the transmission terminal Tx via the capacitor C5 during reception. However, instead of this, a band pass filter BPF that passes only the frequency band of the transmission signal is connected between the reception terminal Rx and the conversion circuit, and the reception signal does not flow to the transmission terminal Tx side during reception. You may do it. As such a bandpass filter BPF, for example, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 4, a filter in which two LC resonance circuits are connected in parallel is preferably used.
また上述の実施形態においては、1つの半導体チップに1つのスイッチングダイオードを内蔵したものを用いたが、これに代えて図5に示す如く、1つの半導体チップに2つのスイッチングダイオードを内蔵したものを用いてもよい。このように2個入りの半導体チップを用いれば、チップ部品の搭載工程を1つ減らすことができるので、高周波スイッチ部品の生産性を向上させることができる。 In the above-described embodiment, one semiconductor chip with one switching diode is used. Instead, as shown in FIG. 5, one semiconductor chip with two switching diodes is built. It may be used. If two semiconductor chips are used in this way, the chip component mounting process can be reduced by one, so that the productivity of the high-frequency switch component can be improved.
更にまた、上述の実施形態においては、本発明の高周波スイッチ回路をDCS通信方式の通信機器に用いられる回路の一例として説明したが、他の時分割接続の通信方式、例えばDCS(Digital Communication System)通信方式やPCS(Personal Communication System)通信方式の通信機器に用いられる回路として適用してもよいことは言うまでもない。 Furthermore, in the above-described embodiment, the high-frequency switch circuit of the present invention has been described as an example of a circuit used in a DCS communication system communication device. However, other time-division connection communication systems such as DCS (Digital Communication System) are used. It goes without saying that the present invention may be applied as a circuit used in communication equipment of a communication system or a PCS (Personal Communication System) communication system.
Tx・・・送信端子
Rx・・・受信端子
Ant・・・アンテナ端子
SW1・・・第1スイッチ手段
SW2・・・第2スイッチ手段
Vc・・・制御端子
D1・・・第1のスイッチングダイオード
D2・・・第2のスイッチングダイオード
SL・・・ストリップライン
R・・・抵抗
L・・・コイル
C5・・・位相変換用コンデンサ
C6・・・インピーダンス補正用コンデンサ
1・・・積層体
2・・・第1の半導体チップ
3・・・第2の半導体チップ
4・・・チップインダクタ
5・・・チップ抵抗
6〜8・・・チップコンデンサ
9〜15・・・電極パッド
20、21・・・内部電極層
30〜34・・・端子電極
Tx ... transmission terminal Rx ... reception terminal Ant ... antenna terminal SW1 ... first switch means SW2 ... second switch means Vc ... control terminal D1 ... first switching diode D2 ... Second switching diode SL ... Strip line R ... Resistance L ... Coil C5 ... Phase conversion capacitor C6 ...
Claims (6)
前記第1、第2スイッチ手段のオン・オフを制御し、アンテナ−送信回路間の接続とアンテナ−受信回路間の接続とを切り替えることによって送信信号・受信信号を交互に送受信する高周波スイッチ回路において、
前記送信端子と前記受信端子との間に、送信信号の位相を変化させて変換信号を生成する位相変換用コンデンサを接続するとともに、前記ストリップラインにインピーダンス補正用コンデンサを並列接続し、前記位相変換用コンデンサより出力した前記変換信号をアンテナ端子と受信端子との間に漏洩する送信信号の漏洩信号と合成するようにしたことを特徴とする高周波スイッチ回路。 First switch means comprising a first switching diode between an antenna terminal connected to the antenna and a transmission terminal connected to the transmission circuit, between the antenna terminal and the reception terminal connected to the reception circuit, Second switch means comprising a strip line and a second switching diode connected between the end of the strip line on the receiving terminal side and the ground potential;
In a high-frequency switch circuit that controls on / off of the first and second switch means and alternately transmits and receives a transmission signal and a reception signal by switching a connection between an antenna and a transmission circuit and a connection between an antenna and a reception circuit ,
A phase conversion capacitor that generates a converted signal by changing a phase of a transmission signal is connected between the transmission terminal and the reception terminal, and an impedance correction capacitor is connected in parallel to the stripline, and the phase conversion is performed. A high-frequency switch circuit characterized in that the converted signal output from a capacitor for use is combined with a leakage signal of a transmission signal that leaks between an antenna terminal and a reception terminal.
前記位相変換用コンデンサの一端が前記第1のスイッチングダイオードと前記送信端子との間に接続され、他端が前記第2のスイッチングダイオードとグランド電位との間に接続されることを特徴とする請求項3に記載の高周波スイッチ回路。 The phase conversion capacitor is a high-frequency switch circuit connected to a reception terminal via a second switch means;
One end of the phase conversion capacitor is connected between the first switching diode and the transmission terminal, and the other end is connected between the second switching diode and a ground potential. Item 4. The high-frequency switch circuit according to Item 3.
前記位相変換用コンデンサが、前記第1の半導体チップのカソード側電極パッドと前記第2の半導体チップのアノード側電極パッドとの間に発生する浮遊容量により形成されるとともに、前記インピーダンス補正用コンデンサが前記第1の半導体チップのアノード側電極パッドと前記第2の半導体チップのカソード側電極パッドとの間に発生する浮遊容量により形成されることを特徴とする高周波スイッチ部品。 6. A first semiconductor chip, wherein the high-frequency switch circuit according to claim 1 is provided in a laminate formed by laminating a plurality of dielectric layers, and the first switching diode is formed. And a second semiconductor chip on which a second switching diode is formed is mounted on an electrode pad provided on the upper surface of the stacked body,
The phase conversion capacitor is formed by a stray capacitance generated between the cathode side electrode pad of the first semiconductor chip and the anode side electrode pad of the second semiconductor chip, and the impedance correction capacitor is A high-frequency switch component formed by a stray capacitance generated between an anode side electrode pad of the first semiconductor chip and a cathode side electrode pad of the second semiconductor chip.
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