JP3617399B2 - 高周波スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波スイッチ、特に、二つの周波数帯のシステムに対応した移動体通信機器等に組み込まれて用いられる高周波スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、二つの送受信回路を内蔵した、いわゆるデュアルバンドに対応できる携帯電話が知られている。現在、ＧＳＭ（使用周波数が８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ）とＤＣＳ１８００（使用周波数が１．７ＧＨｚ〜１．８ＧＨｚ）を組み合わせたものや、ＧＳＭとＰＣＳ（使用周波数が１．８ＧＨｚ〜１．９ＧＨｚ）を組み合わせたもの等が知られている。そして、これら二つの送受信回路のそれぞれの送信回路と受信回路を切り換えるため、二つのスイッチを内蔵している高周波スイッチが提案されている。
【０００３】
図１６は、従来の高周波スイッチ１を示す電気回路図である。例えば高周波スイッチ１は、ＧＳＭ用のスイッチ１ａとＤＣＳ用のスイッチ１ｂを備えている。各スイッチ１ａ，１ｂの送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２には、それぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ３のカソードが接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ３のカソードは、それぞれ、伝送線路２，４を介してグランドに接地している。ダイオードＤ１，Ｄ３のアノードは、それぞれ、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に接続している。
【０００４】
アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２には、それぞれ、伝送線路３，５を介して受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続している。さらに、受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２には、それぞれダイオードＤ２，Ｄ４のカソードが接続している。ダイオードＤ２，Ｄ４のアノードは、それぞれコンデンサＣ１，Ｃ２を介してグランドに接地している。ダイオードＤ２，Ｄ４のアノードとコンデンサＣ１，Ｃ２とのそれぞれの中間接続点には、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２が接続している。
【０００５】
この高周波スイッチ１は、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２がそれぞれダイプレクサク（ダイプレクサとは２つの周波数帯（例えばＧＳＭ、ＤＣＳ等）の信号を混合したり、分配したりするもので、ＬＰＦ／ＨＰＦまたはＢＥＦ／ＢＥＦ、またはＬＰＦ／ＢＥＦ、ＢＥＦ／ＨＰＦ等で構成される）を介してアンテナ素子８に電気的に接続され、送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２がそれぞれＧＳＭおよびＤＣＳ１８００の送信回路（図示せず）に電気的に接続され、受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２がそれぞれＧＳＭおよびＤＣＳ１８００の受信回路（図示せず）に電気的に接続される。そして、電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２に印加する電圧を制御することにより、スイッチ１ａからの送信時にはスイッチ１ａを送信モード状態、スイッチ１ｂを受信モード状態にし、スイッチ１ｂからの送信時にはスイッチ１ｂを送信モード状態、スイッチ１ａを受信モード状態にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高周波スイッチ１は、例えば、スイッチ１ａからの送信時に、スイッチ１ａを送信モード状態にし、かつ、スイッチ１ｂを受信モード状態にしたとき、スイッチ１ａに接続されたＧＳＭの送信信号の２倍波、３倍波等の高調波信号がアンテナ素子８から送信されてしまうという問題があった。
【０００７】
この高調波信号の発生は、以下の理由による。スイッチ１ｂが受信モード状態のとき、二つのダイオードＤ３，Ｄ４はＯＦＦ状態となっている。ところが、図１６に示したＸ１点は伝送線路４，５やコンデンサＣ２等の他にＯＦＦ状態のダイオードＤ３，Ｄ４を介してグランドに接続されているため、Ｘ１点の電圧が浮動する。このように、Ｘ１点の電圧がふらつくと、電圧に対して非線形素子であるダイオードＤ３，Ｄ４の容量が変化する。そして、スイッチ１ａを流れる送信信号がスイッチ１ｂに漏れると、この送信信号から前記ダイオードＤ３，Ｄ４の容量変化によって高調波信号が発生する。特に、ＧＳＭの送信信号の２倍波は、ＤＣＳ１８００の送信周波数と重なるため、アンテナ素子８から容易に送信されることになる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高調波の発生が少ない高周波スイッチを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、第１の発明に係る高周波スイッチは、
第１の送受信帯のための第１スイッチと、
前記第１の送受信帯の使用周波数と異なる周波数を使用する第２の送受信帯のための第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段と、を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、それぞれ、
（ａ）第１の端子、第２の端子、第３の端子及び電圧制御端子と、
（ｂ）前記第１の端子側にカソードが電気的に接続され、前記第２の端子側にアノードが電気的に接続された第１のダイオードと、
（ｃ）前記第２の端子と前記第３の端子との間に電気的に接続された第１の伝送線路と、
（ｄ）前記第３の端子側にカソードが電気的に接続され、前記電圧制御端子側にアノードが電気的に接続された第２のダイオードと、
（ｅ）前記第１の端子とグランドとの間に電気的に接続された第２の伝送線路と、を備え、
前記電圧を印加する手段は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチとの間に電気的に接続された抵抗であり、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチを構成する電圧制御端子と他方のスイッチとを前記抵抗のみを介して接続するように構成されていること、
を特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明に係る高周波スイッチは、
第１の送受信帯のための第１スイッチと、
前記第１の送受信帯の使用周波数と異なる周波数を使用する第２の送受信帯のための第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段と、を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、それぞれ、
（ａ）第１の端子、第２の端子、第３の端子、第１の電圧制御端子及び第２の電圧制御端子と、
（ｂ）前記第１の端子側にアノードが電気的に接続され、前記第２の端子側にカソードが電気的に接続された第１のダイオードと、
（ｃ）前記第２の端子と前記第３の端子との間に電気的に接続された第１の伝送線路と、
（ｄ）前記第３の端子側にアノードが電気的に接続され、前記第１の電圧制御端子側にカソードが電気的に接続された第２のダイオードと、
（ｅ）前記第１の端子とグランドとの間に電気的に接続されるとともに前記第２の電圧制御端子から所定の電圧が印加される第２の伝送線路と、を備え、
前記電圧を印加する手段は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチとの間に電気的に接続された抵抗であり、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチを構成する第２の電圧制御端子と他方のスイッチとを前記抵抗のみを介して接続するように構成されていること、
を特徴とする。
【００１２】
以上の構成により、第１スイッチ及び第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチが受信モード状態の時にでも、他方のスイッチの二つのスイッチング素子間の所定のポイントに、電圧を印加する手段によって所定の電圧が印加され、このポイントの電圧が一定になる。つまり、他方のスイッチのスイッチング素子のバイアス電圧がふらつかなくなり、高調波信号の発生が抑制される。
【００１３】
また、本発明に係る高周波スイッチは、複数の誘電体層と、第１及び第２スイッチのそれぞれの第１及び第２の伝送線路とを積層して構成した積層体の表面に、第１及び第２スイッチのそれぞれの第１，第２，第３の端子及び電圧制御端子を設けるとともに、第１及び第２スイッチのそれぞれの第１及び第２のダイオードと電圧を印加する手段の抵抗とを搭載したことを特徴とする。
【００１４】
以上の構成により、一つの部品内に必要な回路が内蔵された積層構造の高周波スイッチとなる。従って、接続線が少なくなり、二つのスイッチ部品を組み合わせた際に必要な、整合調整用素子を接続する等の整合調整作業が省略される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波スイッチの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１実施形態、図１〜図１０］
図１は、本発明に係る高周波スイッチの一例を示す電気回路図である。高周波スイッチ２１は、二つのスイッチ２１ａ，２１ｂを備えている。各スイッチ２１ａ，２１ｂの送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２には、それぞれフィルタ３１，３４を介して、スイッチング素子であるダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードが接続されている。ダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードは、それぞれ、伝送線路２２，２４を介してグランドに接地している。伝送線路２２，２４は、チョーク素子として機能する。さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のアノードは、それぞれフィルタ３２，３５を介して、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に接続している。
【００１７】
アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２には、それぞれフィルタ３２，３５、伝送線路２３，２５及びフィルタ３３，３６を介して受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続している。
【００１８】
受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２には、それぞれフィルタ３３，３６を介して、ダイオードＤ１２，Ｄ１４のカソードが接続している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のアノードは、それぞれバイアスカット用コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介してグランドに接地している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のアノードとコンデンサＣ１１，Ｃ１２とのそれぞれの中間接続点には、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介して電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２が接続している。この電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２には、高周波スイッチ２１の伝送路を切り換えるためのコントロール電圧が印加される。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は、例えば１００Ω〜５ＫΩ程度に設定される。
【００１９】
さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のアノードと伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点（Ｘ２点、Ｘ１点）には、抵抗ｒ２，ｒ１を介して電圧制御端子Ｖｃ２，Ｖｃ１を接続している。
【００２０】
ここに、伝送線路２２〜２５として、特性インピーダンスが４０Ω以上の分布定数線路、あるいは、高周波インダクタが使用される。分布定数線路の場合、伝送線路２２〜２５の線路長は、λ／１２以上λ／４以下（λ：所望周波数の波長）の範囲に設定される。
【００２１】
また、フィルタ３１〜３６としては、例えば、図２に示すような３次ローパスフィルタが用いられる。伝送線路４０の両端はそれぞれコンデンサＣ１８，Ｃ１９を介してグランドに接地している。さらに、伝送線路４０に対して並列にコンデンサＣ２０が接続している。伝送線路４０として、分布定数線路や高周波インダクタが使用される。なお、このフィルタ３１〜３６は必ずしも必要なものではなく、仕様によっては省略してもよい。
【００２２】
また、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のそれぞれの両端（アノード・カソード間）には、図３に示すように伝送線路４１及びコンデンサＣ２１の直列回路を接続したり、あるいはコンデンサＣ２１１を接続してもよい。伝送線路４１及びコンデンサＣ２１等は、ダイオードＤ１１，Ｄ１３がＯＦＦ状態のときのアイソレーションを良くするためのものである。
【００２３】
次に、この高周波スイッチ２１を用いての送信について説明する。この高周波スイッチ２１は、図１に示すように、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２がそれぞれダイプレクサ２７を介してアンテナ素子２８に電気的に接続され、スイッチ２１ａの送信側端子Ｔｘ１および受信側端子Ｒｘ１がそれぞれＧＳＭの送信回路及び受信回路（図示せず）に電気的に接続され、スイッチ２１ｂの送信側端子Ｔｘ２および受信側端子Ｒｘ２がそれぞれＤＣＳ１８００の送信回路及び受信回路（図示せず）に電気的に接続される。
【００２４】
ダイプレクサ２７はＧＳＭの周波数帯とＤＣＳ１８００の周波数帯を切り換えるものであり、例えば図４に示すように、ローパスフィルタ２７ａとハイパスフィルタ２７ｂを組み合わせたものである。ローパスフィルタ２７ａは、伝送線路４２と、この伝送線路４２の一端とグランドとの間に接続されたコンデンサＣ２２と、伝送線路４２に対して並列に接続されたコンデンサＣ２３とで構成されている。ハイパスフィルタ２７ｂは、二つのコンデンサＣ２４，Ｃ２５と、伝送線路４３及びコンデンサＣ２６の直列回路とをＴ字形に接続して構成されている。ダイプレクサ２７の入出力ポートＰ１，Ｐ２はそれぞれ高周波スイッチ２１のアンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に電気的に接続され、入出力ポートＰ３はアンテナ素子２８に電気的に接続されている。
【００２５】
高周波スイッチ２１の電圧制御端子Ｖｃ１に正電位を印加し、電圧制御端子Ｖｃ２に接地電位を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ１に印加した正電位は、スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２に対して順方向のバイアス電圧として働く。ただし、電圧制御端子Ｖｃ２に、接地電位を印加する替わりに負電位もしくは微弱な正電圧（例えば０〜０．４Ｖ）を印加してもよい。以下、電圧制御端子に接地電位を印加する場合は、同様である。
【００２６】
これにより、ダイオードＤ１１，Ｄ１２はＯＮ状態となり、スイッチ２１ａは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ１に入ったＧＳＭの送信信号は、ダイオードＤ１１を経てアンテナ側端子ＡＮＴ１に伝送される。このとき、ＧＳＭの送信信号は受信側端子Ｒｘ１に殆ど伝送されない。ダイオードＤ１２がＯＮ状態のときの自身が有するインダクタンスとコンデンサＣ１１の容量が送信周波数で直列共振し、インピーダンスが０となり、伝送線路２２，２３はλ／４のショートスタブとして動作するため、送信側端子Ｔｘ１とアンテナ側端子ＡＮＴ１が接続され、受信側端子Ｒｘ１はグランドに接地される。
【００２７】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ１に印加した正電位は、抵抗ｒ１を介して他方のスイッチ２１ｂのダイオードＤ１３のアノードと伝送線路２５との中間接続点（Ｘ１点）に印加され、Ｘ１点を一定の正電位にする。この結果、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４に電圧が印加された状態になる。これにより、ダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ａを流れるＧＳＭの送信信号がスイッチ２１ｂに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量変化によって高調波（２倍波，３倍波等）信号が発生することが抑制される。この結果、ダイオードの非線形特性に起因するスプリアス特性を改善することができる。
【００２８】
このとき、抵抗ｒ１を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１３はＯＮ状態となり、Ｘ１点の電位はさらに安定になる。このとき、スイッチ２１ｂは送信モードでも受信モードでもない状態となる。
【００２９】
このとき、抵抗ｒ１を流れる電流が必要以上に大きいと、電力消費が大きくなるため好ましくない。従って、抵抗ｒ１の抵抗値は、例えば５００Ω以上に設定される。しかし、抵抗ｒ１が大き過ぎると、Ｘ１点の電位は不安定になる。従って、本第１実施形態の場合は、３ＫΩ程度に設定した。抵抗ｒ２の場合も同様である。
【００３０】
また、電圧制御端子Ｖｃ１に接地電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ２に正電位を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ２に印加した正電位は、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４に対して順方向のバイアス電圧として働く。従って、ダイオードＤ１３，Ｄ１４はＯＮ状態となり、スイッチ２１ｂは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ２に入ったＤＣＳ１８００の送信信号は、ダイオードＤ１３を経てアンテナ側端子ＡＮＴ２に伝送される。
【００３１】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ２に印加した正電圧は、抵抗ｒ２を介して他方のスイッチ２１ａのダイオードＤ１１のアノードと伝送線路２３との中間接続点（Ｘ２点）に印加され、Ｘ２点を一定の正電位にする。この結果、スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２に一定の電圧が印加された状態になり、ダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ｂを流れるＤＣＳ１８００の送信信号がスイッチ２１ａに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量変化によって高調波信号が発生することが抑制される。
【００３２】
このとき、抵抗ｒ２を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１１はＯＮ状態となり、Ｘ２点の電位はさらに安定になる。
【００３３】
次に、図１に示した電気回路を有した、積層型高周波スイッチ２１の一例について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、図１に示した電気回路を有した積層型高周波スイッチ２１の構成概念を示す分解斜視図である。なお、図５において、層間を電気的に接続するためのビアホールは一部しか記載しておらず、また、内部電極と外部端子を電気的に接続するための引出し電極は全て省略している。さらに、フィルタ３１〜３６も全て省略している。
【００３４】
高周波スイッチ２１は、分布定数線路５２ａ，５４ａを設けた絶縁シート７５と、分布定数線路５２ｂ，５４ｂを設けた絶縁シート７５と、分布定数線路５８，５９を設けた絶縁シート７５と、パッド７１を設けた絶縁シート７５等にて構成されている。
【００３５】
分布定数線路５２ａ，５２ｂは例えば渦巻き形状をしており、シート７５に設けたビアホール７３を介して電気的に直列に接続され、伝送線路２２を形成する。同様に、分布定数線路５４ａ，５４ｂも、シート７５に設けたビアホール７３を介して電気的に直列に接続され、伝送線路２４を形成する。伝送線路２３を形成する分布定数線路５８と、伝送線路２５を形成する分布定数線路５９とは、それぞれシート７５の奥側及び手前側に設けられている。
【００３６】
以上の構成からなる各シートは積み重ねられ、一体的に焼成されることにより、図６に示すように積層体８０とされる。積層体８０の奥側の側面部には、それぞれスイッチ２１ａの送信側端子Ｔｘ１、アンテナ側端子ＡＮＴ、電圧制御端子Ｖｃ１、受信側端子Ｒｘ１及びグランド端子Ｇ３が形成される。積層体８０の手前側の側面部には、それぞれスイッチ２１ｂの送信側端子Ｔｘ２、電圧制御端子Ｖｃ２、受信側端子Ｒｘ２及びグランド端子Ｇ４，Ｇ５が形成される。積層体８０の左右の側面部には、それぞれグランド端子Ｇ１，Ｇ２が形成される。さらに、積層体８０の上面のパッド７１には、それぞれダイオードＤ１１〜Ｄ１４及び抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，ｒ１，ｒ２が半田付けされる。得られた積層型高周波スイッチ２１は、奥側半分にスイッチ２１ａを構成し、手前側半分にスイッチ２１ｂを構成するようにし、奥側と手前側で略対称にパターンや素子の配置を行っている。
【００３７】
また、非送信モード状態のスイッチのダイオードに一定の電圧を印加するための抵抗ｒ１，ｒ２の一端の接続位置は、それぞれダイオードＤ１３とＤ１４の間及びダイオードＤ１１とＤ１２の間であればよい。例えば、図７に示すように、抵抗ｒ２，ｒ１はそれぞれ、ダイオードＤ１２，Ｄ１４と伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点と、電圧制御端子Ｖｃ２，Ｖｃ１との間に接続されていてもよい。あるいは、図８に示すように、抵抗ｒ２，ｒ１はそれぞれ、ダイオードＤ１１，Ｄ１３と伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点と、ダイオードＤ１４，Ｄ１２とコンデンサＣ１２，Ｃ１１とのそれぞれの中間接続点との間に接続されていてもよい。あるいは、図９に示すように、抵抗ｒ２，ｒ１はそれぞれ、ダイオードＤ１２，Ｄ１４と伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点と、ダイオードＤ１４，Ｄ１２とコンデンサＣ１２，Ｃ１１とのそれぞれの中間接続点との間に接続されていてもよい。
【００３８】
あるいは、図１０に示すように、電圧を印加する手段としての抵抗ｒを、ダイオードＤ１２と伝送線路２３との中間接続点と、ダイオードＤ１４と伝送線路２５との中間接続点との間に接続してもよいし（実線参照）、ダイオードＤ１１と伝送線路２３との中間接続点と、ダイオードＤ１３と伝送線路２５との中間接続点との間に接続してもよいし（点線参照）、または、ダイオードＤ１１と伝送線路２３との中間接続点と、ダイオードＤ１４と伝送線路２５との中間接続点との間に接続してもよい（一点鎖線参照）。
【００３９】
［第２実施形態、図１１〜図１５］
図１１は、第２実施形態の高周波スイッチ９１の電気回路図である。高周波スイッチ９１は、二つのスイッチ２１ａ，２１ｂを備えている。各スイッチ２１ａ，２１ｂの送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２には、それぞれフィルタ３１，３４を介して、スイッチング素子であるダイオードＤ１１，Ｄ１３のアノードが接続されている。ダイオードＤ１１のアノードは、伝送線路２２およびコンデンサＣ１３の直列回路を介し、グランドに接地している。同様に、ダイオードＤ１３のアノードは、伝送線路２４及びコンデンサＣ１４の直列回路を介し、グランドに接地している。伝送線路２２とコンデンサＣ１３との中間接続点、並びに、伝送線路２４とコンデンサＣ１４との中間接続点には、それぞれ電圧制御端子Ｖｃ３，Ｖｃ４が接続している。さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードは、それぞれフィルタ３２，３５を介してアンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に接続している。
【００４０】
アンテナ端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２には、それぞれフィルタ３２，３５、伝送線路２３，２５及びフィルタ３３，３６を介して受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続している。さらに、受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２には、それぞれフィルタ３３，３６を介して、ダイオードＤ１２，Ｄ１４のアノードが接続している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のカソードは、それぞれバイアスカット用コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介してグランドに接地している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のカソードとコンデンサＣ１１，Ｃ１２とのそれぞれの中間接続点には、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介して電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２が接続している。ただし、電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２をグランドに接地してもよい。
【００４１】
さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードと伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点には、抵抗ｒ２，ｒ１を介して電圧制御端子Ｖｃ４，Ｖｃ３が接続している。なお、図１１において図１と同じ部品及び部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
次に、この高周波スイッチ９１を用いての送信について説明する。電圧制御端子Ｖｃ３に正電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ１に接地電圧を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ３に印加した正電位は、スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２に対して順方向のバイアス電圧として働く。従って、ダイオードＤ１１，Ｄ１２はＯＮ状態となり、スイッチ２１ａは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ１に入ったＧＳＭの送信信号は、ダイオードＤ１１を経てアンテナ側端子ＡＮＴ１に伝送される。このとき、ＧＳＭの送信信号は受信側端子Ｒｘ１に殆ど伝送されない。伝送線路２３がダイオードＤ１２により接地されて送信周波数で共振し、インピーダンスが無限大になるからである。
【００４３】
一方、スイッチ２１ｂに対しては、電圧制御端子Ｖｃ２に正電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ４に接地電圧を印加し、受信モード状態としている。
【００４４】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ３に印加した正電位は、抵抗ｒ１を介して他方のスイッチ２１ｂのダイオードＤ１３のカソードと伝送線路２５との中間接続点（Ｘ１点）に印加され、Ｘ１点を一定の正電位にする。このとき、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４は一定の電圧が印加された状態になる。これにより、ダイオードＤ１３，Ｄ１４のバイアス電圧がふらつかなくなり、ダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ａを流れるＧＳＭの送信信号がスイッチ２１ｂに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量変化による高調波（２倍波，３倍波等）信号の発生が抑制される。この結果、ダイオードの非線形特性に起因するスプリアス特性を改善することができる。
【００４５】
このとき、抵抗ｒ１を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１３はＯＮ状態となり、Ｘ１点の電位はさらに安定になる。このとき、スイッチ２１ｂは送信モードでも受信モードでもない状態となる。
【００４６】
また、電圧制御端子Ｖｃ２に接地電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ４に正電位を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ４に印加した正電位は、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４に対して順方向のバイアス電圧として働く。従って、ダイオードＤ１３，Ｄ１４はＯＮ状態となり、スイッチ２１ｂは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ２に入ったＤＣＳの送信信号は、ダイオードＤ１３を経てアンテナ側端子ＡＮＴ２に伝送される。
【００４７】
一方、スイッチ２１ａに対しては、電圧制御端子Ｖｃ３に接地電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ１に正電圧を印加し、受信モード状態としている。
【００４８】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ４に印加した正電位は、抵抗ｒ２を介して他方のスイッチ２１ａのダイオードＤ１１のカソードと伝送線路２３との中間接続点（Ｘ２点）に印加され、Ｘ２点を一定の正電位にする。スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２は一定の電圧が印加された状態になる。これにより、ダイオードＤ１１，Ｄ１２のバイアス電圧がふらつかなくなり、ダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ｂを流れるＤＣＳの送信信号がスイッチ２１ａに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量変化による高調波信号の発生が抑制される。
【００４９】
このとき、抵抗ｒ２を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１１はＯＮ状態となり、Ｘ２点の電位はさらに安定になる。このとき、スイッチ２１ａは送信モードでも受信モードでもない状態となる。
【００５０】
また、非送信モード状態のスイッチのダイオードに一定の電圧を印加するための抵抗ｒ１，ｒ２の一端の接続位置は、それぞれダイオードＤ１３とＤ１４の間及びダイオードＤ１１とＤ１２の間であればよい。従って、抵抗ｒ１，ｒ２は、図１２〜図１４に示すように接続されてもよい。あるいは、図１５に示すように、電圧を印加する手段としての抵抗ｒを、実線又は点線又は一点鎖線のいずれかのように接続してもよい。
【００５１】
［他の実施形態］
なお、本発明に係る高周波スイッチは、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。特に、前記実施形態において、抵抗ｒ１，ｒ２は必ずしも両方接続する必要はなく、抵抗ｒ１又は抵抗ｒ２のいずれか一つを接続していればよい。また、スイッチング素子としては、ダイオードの他に、トランジスタやＦＥＴ等であってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、第１スイッチ及び第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のときに、他方のスイッチの二つのスイッチング素子間に電圧を印加することにより、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段を備えているので、他方のスイッチのスイッチング素子のバイアス電圧がふらつかなくなり、高調波の発生を抑制することができる。この結果、スイッチング素子の非線形特性に起因する高調波信号の発生を抑圧し、スプリアス特性を改善することができる。
【００５３】
さらに、一つの部品内に必要な回路が内蔵された積層構造の高周波スイッチにすることにより、プリント基板等に占める面積を小さくでき、しかも、２個のスイッチ部品を組み合わせたときに必要な整合調整作業も省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波スイッチの第１実施形態を示す電気回路図。
【図２】図１に示した高周波スイッチに用いられるフィルタの一例を示す電気回路図。
【図３】ダイオードがＯＦＦ状態のときのアイソレーションを良くするための変形例を示す電気回路図。
【図４】ダイプレクサの一例を示す電気回路図。
【図５】図１に示した高周波スイッチの電気回路を有した積層型高周波スイッチの構成概念を示す分解斜視図。
【図６】図５に示した高周波スイッチの外観を示す斜視図。
【図７】図１に示した高周波スイッチの変形例を示す電気回路図。
【図８】図１に示した高周波スイッチの別の変形例を示す電気回路図。
【図９】図１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１０】図１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１１】本発明に係る高周波スイッチの第２実施形態を示す電気回路図。
【図１２】図１１に示した高周波スイッチの変形例を示す電気回路図。
【図１３】図１１に示した高周波スイッチの別の変形例を示す電気回路図。
【図１４】図１１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１５】図１１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１６】従来の高周波スイッチを示す電気回路図。
【符号の説明】
２１，９１…高周波スイッチ
２１ａ，２１ｂ…スイッチ
Ｄ１１〜Ｄ１４…ダイオード（スイッチング素子）
２２〜２５…伝送線路
８０…積層体
ｒ１，ｒ２…抵抗（電圧を印加する手段）
Ｔｘ１，Ｔｘ２…送信側端子
ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…アンテナ側端子
Ｒｘ１，Ｒｘ２…受信側端子
Ｖｃ１〜Ｖｃ４…電圧制御端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波スイッチ、特に、二つの周波数帯のシステムに対応した移動体通信機器等に組み込まれて用いられる高周波スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、二つの送受信回路を内蔵した、いわゆるデュアルバンドに対応できる携帯電話が知られている。現在、ＧＳＭ（使用周波数が８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ）とＤＣＳ１８００（使用周波数が１．７ＧＨｚ〜１．８ＧＨｚ）を組み合わせたものや、ＧＳＭとＰＣＳ（使用周波数が１．８ＧＨｚ〜１．９ＧＨｚ）を組み合わせたもの等が知られている。そして、これら二つの送受信回路のそれぞれの送信回路と受信回路を切り換えるため、二つのスイッチを内蔵している高周波スイッチが提案されている。
【０００３】
図１６は、従来の高周波スイッチ１を示す電気回路図である。例えば高周波スイッチ１は、ＧＳＭ用のスイッチ１ａとＤＣＳ用のスイッチ１ｂを備えている。各スイッチ１ａ，１ｂの送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２には、それぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ３のカソードが接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ３のカソードは、それぞれ、伝送線路２，４を介してグランドに接地している。ダイオードＤ１，Ｄ３のアノードは、それぞれ、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に接続している。
【０００４】
アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２には、それぞれ、伝送線路３，５を介して受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続している。さらに、受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２には、それぞれダイオードＤ２，Ｄ４のカソードが接続している。ダイオードＤ２，Ｄ４のアノードは、それぞれコンデンサＣ１，Ｃ２を介してグランドに接地している。ダイオードＤ２，Ｄ４のアノードとコンデンサＣ１，Ｃ２とのそれぞれの中間接続点には、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２が接続している。
【０００５】
この高周波スイッチ１は、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２がそれぞれダイプレクサク（ダイプレクサとは２つの周波数帯（例えばＧＳＭ、ＤＣＳ等）の信号を混合したり、分配したりするもので、ＬＰＦ／ＨＰＦまたはＢＥＦ／ＢＥＦ、またはＬＰＦ／ＢＥＦ、ＢＥＦ／ＨＰＦ等で構成される）を介してアンテナ素子８に電気的に接続され、送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２がそれぞれＧＳＭおよびＤＣＳ１８００の送信回路（図示せず）に電気的に接続され、受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２がそれぞれＧＳＭおよびＤＣＳ１８００の受信回路（図示せず）に電気的に接続される。そして、電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２に印加する電圧を制御することにより、スイッチ１ａからの送信時にはスイッチ１ａを送信モード状態、スイッチ１ｂを受信モード状態にし、スイッチ１ｂからの送信時にはスイッチ１ｂを送信モード状態、スイッチ１ａを受信モード状態にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高周波スイッチ１は、例えば、スイッチ１ａからの送信時に、スイッチ１ａを送信モード状態にし、かつ、スイッチ１ｂを受信モード状態にしたとき、スイッチ１ａに接続されたＧＳＭの送信信号の２倍波、３倍波等の高調波信号がアンテナ素子８から送信されてしまうという問題があった。
【０００７】
この高調波信号の発生は、以下の理由による。スイッチ１ｂが受信モード状態のとき、二つのダイオードＤ３，Ｄ４はＯＦＦ状態となっている。ところが、図１６に示したＸ１点は伝送線路４，５やコンデンサＣ２等の他にＯＦＦ状態のダイオードＤ３，Ｄ４を介してグランドに接続されているため、Ｘ１点の電圧が浮動する。このように、Ｘ１点の電圧がふらつくと、電圧に対して非線形素子であるダイオードＤ３，Ｄ４の容量が変化する。そして、スイッチ１ａを流れる送信信号がスイッチ１ｂに漏れると、この送信信号から前記ダイオードＤ３，Ｄ４の容量変化によって高調波信号が発生する。特に、ＧＳＭの送信信号の２倍波は、ＤＣＳ１８００の送信周波数と重なるため、アンテナ素子８から容易に送信されることになる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高調波の発生が少ない高周波スイッチを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、第１の発明に係る高周波スイッチは、
第１の送受信帯のための第１スイッチと、
前記第１の送受信帯の使用周波数と異なる周波数を使用する第２の送受信帯のための第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段と、を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、それぞれ、
（ａ）第１の端子、第２の端子、第３の端子及び電圧制御端子と、
（ｂ）前記第１の端子側にカソードが電気的に接続され、前記第２の端子側にアノードが電気的に接続された第１のダイオードと、
（ｃ）前記第２の端子と前記第３の端子との間に電気的に接続された第１の伝送線路と、
（ｄ）前記第３の端子側にカソードが電気的に接続され、前記電圧制御端子側にアノードが電気的に接続された第２のダイオードと、
（ｅ）前記第１の端子とグランドとの間に電気的に接続された第２の伝送線路と、を備え、
前記電圧を印加する手段は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチとの間に電気的に接続された抵抗であり、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチを構成する電圧制御端子と他方のスイッチとを前記抵抗のみを介して接続するように構成されていること、
を特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明に係る高周波スイッチは、
第１の送受信帯のための第１スイッチと、
前記第１の送受信帯の使用周波数と異なる周波数を使用する第２の送受信帯のための第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段と、を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、それぞれ、
（ａ）第１の端子、第２の端子、第３の端子、第１の電圧制御端子及び第２の電圧制御端子と、
（ｂ）前記第１の端子側にアノードが電気的に接続され、前記第２の端子側にカソードが電気的に接続された第１のダイオードと、
（ｃ）前記第２の端子と前記第３の端子との間に電気的に接続された第１の伝送線路と、
（ｄ）前記第３の端子側にアノードが電気的に接続され、前記第１の電圧制御端子側にカソードが電気的に接続された第２のダイオードと、
（ｅ）前記第１の端子とグランドとの間に電気的に接続されるとともに前記第２の電圧制御端子から所定の電圧が印加される第２の伝送線路と、を備え、
前記電圧を印加する手段は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチとの間に電気的に接続された抵抗であり、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチを構成する第２の電圧制御端子と他方のスイッチとを前記抵抗のみを介して接続するように構成されていること、
を特徴とする。
【００１２】
以上の構成により、第１スイッチ及び第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチが受信モード状態の時にでも、他方のスイッチの二つのスイッチング素子間の所定のポイントに、電圧を印加する手段によって所定の電圧が印加され、このポイントの電圧が一定になる。つまり、他方のスイッチのスイッチング素子のバイアス電圧がふらつかなくなり、高調波信号の発生が抑制される。
【００１３】
また、本発明に係る高周波スイッチは、複数の誘電体層と、第１及び第２スイッチのそれぞれの第１及び第２の伝送線路とを積層して構成した積層体の表面に、第１及び第２スイッチのそれぞれの第１，第２，第３の端子及び電圧制御端子を設けるとともに、第１及び第２スイッチのそれぞれの第１及び第２のダイオードと電圧を印加する手段の抵抗とを搭載したことを特徴とする。
【００１４】
以上の構成により、一つの部品内に必要な回路が内蔵された積層構造の高周波スイッチとなる。従って、接続線が少なくなり、二つのスイッチ部品を組み合わせた際に必要な、整合調整用素子を接続する等の整合調整作業が省略される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波スイッチの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１実施形態、図１〜図１０］
図１は、本発明に係る高周波スイッチの一例を示す電気回路図である。高周波スイッチ２１は、二つのスイッチ２１ａ，２１ｂを備えている。各スイッチ２１ａ，２１ｂの送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２には、それぞれフィルタ３１，３４を介して、スイッチング素子であるダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードが接続されている。ダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードは、それぞれ、伝送線路２２，２４を介してグランドに接地している。伝送線路２２，２４は、チョーク素子として機能する。さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のアノードは、それぞれフィルタ３２，３５を介して、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に接続している。
【００１７】
アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２には、それぞれフィルタ３２，３５、伝送線路２３，２５及びフィルタ３３，３６を介して受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続している。
【００１８】
受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２には、それぞれフィルタ３３，３６を介して、ダイオードＤ１２，Ｄ１４のカソードが接続している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のアノードは、それぞれバイアスカット用コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介してグランドに接地している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のアノードとコンデンサＣ１１，Ｃ１２とのそれぞれの中間接続点には、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介して電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２が接続している。この電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２には、高周波スイッチ２１の伝送路を切り換えるためのコントロール電圧が印加される。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は、例えば１００Ω〜５ＫΩ程度に設定される。
【００１９】
さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のアノードと伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点（Ｘ２点、Ｘ１点）には、抵抗ｒ２，ｒ１を介して電圧制御端子Ｖｃ２，Ｖｃ１を接続している。
【００２０】
ここに、伝送線路２２〜２５として、特性インピーダンスが４０Ω以上の分布定数線路、あるいは、高周波インダクタが使用される。分布定数線路の場合、伝送線路２２〜２５の線路長は、λ／１２以上λ／４以下（λ：所望周波数の波長）の範囲に設定される。
【００２１】
また、フィルタ３１〜３６としては、例えば、図２に示すような３次ローパスフィルタが用いられる。伝送線路４０の両端はそれぞれコンデンサＣ１８，Ｃ１９を介してグランドに接地している。さらに、伝送線路４０に対して並列にコンデンサＣ２０が接続している。伝送線路４０として、分布定数線路や高周波インダクタが使用される。なお、このフィルタ３１〜３６は必ずしも必要なものではなく、仕様によっては省略してもよい。
【００２２】
また、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のそれぞれの両端（アノード・カソード間）には、図３に示すように伝送線路４１及びコンデンサＣ２１の直列回路を接続したり、あるいはコンデンサＣ２１１を接続してもよい。伝送線路４１及びコンデンサＣ２１等は、ダイオードＤ１１，Ｄ１３がＯＦＦ状態のときのアイソレーションを良くするためのものである。
【００２３】
次に、この高周波スイッチ２１を用いての送信について説明する。この高周波スイッチ２１は、図１に示すように、アンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２がそれぞれダイプレクサ２７を介してアンテナ素子２８に電気的に接続され、スイッチ２１ａの送信側端子Ｔｘ１および受信側端子Ｒｘ１がそれぞれＧＳＭの送信回路及び受信回路（図示せず）に電気的に接続され、スイッチ２１ｂの送信側端子Ｔｘ２および受信側端子Ｒｘ２がそれぞれＤＣＳ１８００の送信回路及び受信回路（図示せず）に電気的に接続される。
【００２４】
ダイプレクサ２７はＧＳＭの周波数帯とＤＣＳ１８００の周波数帯を切り換えるものであり、例えば図４に示すように、ローパスフィルタ２７ａとハイパスフィルタ２７ｂを組み合わせたものである。ローパスフィルタ２７ａは、伝送線路４２と、この伝送線路４２の一端とグランドとの間に接続されたコンデンサＣ２２と、伝送線路４２に対して並列に接続されたコンデンサＣ２３とで構成されている。ハイパスフィルタ２７ｂは、二つのコンデンサＣ２４，Ｃ２５と、伝送線路４３及びコンデンサＣ２６の直列回路とをＴ字形に接続して構成されている。ダイプレクサ２７の入出力ポートＰ１，Ｐ２はそれぞれ高周波スイッチ２１のアンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に電気的に接続され、入出力ポートＰ３はアンテナ素子２８に電気的に接続されている。
【００２５】
高周波スイッチ２１の電圧制御端子Ｖｃ１に正電位を印加し、電圧制御端子Ｖｃ２に接地電位を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ１に印加した正電位は、スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２に対して順方向のバイアス電圧として働く。ただし、電圧制御端子Ｖｃ２に、接地電位を印加する替わりに負電位もしくは微弱な正電圧（例えば０〜０．４Ｖ）を印加してもよい。以下、電圧制御端子に接地電位を印加する場合は、同様である。
【００２６】
これにより、ダイオードＤ１１，Ｄ１２はＯＮ状態となり、スイッチ２１ａは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ１に入ったＧＳＭの送信信号は、ダイオードＤ１１を経てアンテナ側端子ＡＮＴ１に伝送される。このとき、ＧＳＭの送信信号は受信側端子Ｒｘ１に殆ど伝送されない。ダイオードＤ１２がＯＮ状態のときの自身が有するインダクタンスとコンデンサＣ１１の容量が送信周波数で直列共振し、インピーダンスが０となり、伝送線路２２，２３はλ／４のショートスタブとして動作するため、送信側端子Ｔｘ１とアンテナ側端子ＡＮＴ１が接続され、受信側端子Ｒｘ１はグランドに接地される。
【００２７】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ１に印加した正電位は、抵抗ｒ１を介して他方のスイッチ２１ｂのダイオードＤ１３のアノードと伝送線路２５との中間接続点（Ｘ１点）に印加され、Ｘ１点を一定の正電位にする。この結果、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４に電圧が印加された状態になる。これにより、ダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ａを流れるＧＳＭの送信信号がスイッチ２１ｂに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量変化によって高調波（２倍波，３倍波等）信号が発生することが抑制される。この結果、ダイオードの非線形特性に起因するスプリアス特性を改善することができる。
【００２８】
このとき、抵抗ｒ１を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１３はＯＮ状態となり、Ｘ１点の電位はさらに安定になる。このとき、スイッチ２１ｂは送信モードでも受信モードでもない状態となる。
【００２９】
このとき、抵抗ｒ１を流れる電流が必要以上に大きいと、電力消費が大きくなるため好ましくない。従って、抵抗ｒ１の抵抗値は、例えば５００Ω以上に設定される。しかし、抵抗ｒ１が大き過ぎると、Ｘ１点の電位は不安定になる。従って、本第１実施形態の場合は、３ＫΩ程度に設定した。抵抗ｒ２の場合も同様である。
【００３０】
また、電圧制御端子Ｖｃ１に接地電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ２に正電位を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ２に印加した正電位は、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４に対して順方向のバイアス電圧として働く。従って、ダイオードＤ１３，Ｄ１４はＯＮ状態となり、スイッチ２１ｂは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ２に入ったＤＣＳ１８００の送信信号は、ダイオードＤ１３を経てアンテナ側端子ＡＮＴ２に伝送される。
【００３１】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ２に印加した正電圧は、抵抗ｒ２を介して他方のスイッチ２１ａのダイオードＤ１１のアノードと伝送線路２３との中間接続点（Ｘ２点）に印加され、Ｘ２点を一定の正電位にする。この結果、スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２に一定の電圧が印加された状態になり、ダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ｂを流れるＤＣＳ１８００の送信信号がスイッチ２１ａに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量変化によって高調波信号が発生することが抑制される。
【００３２】
このとき、抵抗ｒ２を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１１はＯＮ状態となり、Ｘ２点の電位はさらに安定になる。
【００３３】
次に、図１に示した電気回路を有した、積層型高周波スイッチ２１の一例について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、図１に示した電気回路を有した積層型高周波スイッチ２１の構成概念を示す分解斜視図である。なお、図５において、層間を電気的に接続するためのビアホールは一部しか記載しておらず、また、内部電極と外部端子を電気的に接続するための引出し電極は全て省略している。さらに、フィルタ３１〜３６も全て省略している。
【００３４】
高周波スイッチ２１は、分布定数線路５２ａ，５４ａを設けた絶縁シート７５と、分布定数線路５２ｂ，５４ｂを設けた絶縁シート７５と、分布定数線路５８，５９を設けた絶縁シート７５と、パッド７１を設けた絶縁シート７５等にて構成されている。
【００３５】
分布定数線路５２ａ，５２ｂは例えば渦巻き形状をしており、シート７５に設けたビアホール７３を介して電気的に直列に接続され、伝送線路２２を形成する。同様に、分布定数線路５４ａ，５４ｂも、シート７５に設けたビアホール７３を介して電気的に直列に接続され、伝送線路２４を形成する。伝送線路２３を形成する分布定数線路５８と、伝送線路２５を形成する分布定数線路５９とは、それぞれシート７５の奥側及び手前側に設けられている。
【００３６】
以上の構成からなる各シートは積み重ねられ、一体的に焼成されることにより、図６に示すように積層体８０とされる。積層体８０の奥側の側面部には、それぞれスイッチ２１ａの送信側端子Ｔｘ１、アンテナ側端子ＡＮＴ、電圧制御端子Ｖｃ１、受信側端子Ｒｘ１及びグランド端子Ｇ３が形成される。積層体８０の手前側の側面部には、それぞれスイッチ２１ｂの送信側端子Ｔｘ２、電圧制御端子Ｖｃ２、受信側端子Ｒｘ２及びグランド端子Ｇ４，Ｇ５が形成される。積層体８０の左右の側面部には、それぞれグランド端子Ｇ１，Ｇ２が形成される。さらに、積層体８０の上面のパッド７１には、それぞれダイオードＤ１１〜Ｄ１４及び抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，ｒ１，ｒ２が半田付けされる。得られた積層型高周波スイッチ２１は、奥側半分にスイッチ２１ａを構成し、手前側半分にスイッチ２１ｂを構成するようにし、奥側と手前側で略対称にパターンや素子の配置を行っている。
【００３７】
また、非送信モード状態のスイッチのダイオードに一定の電圧を印加するための抵抗ｒ１，ｒ２の一端の接続位置は、それぞれダイオードＤ１３とＤ１４の間及びダイオードＤ１１とＤ１２の間であればよい。例えば、図７に示すように、抵抗ｒ２，ｒ１はそれぞれ、ダイオードＤ１２，Ｄ１４と伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点と、電圧制御端子Ｖｃ２，Ｖｃ１との間に接続されていてもよい。あるいは、図８に示すように、抵抗ｒ２，ｒ１はそれぞれ、ダイオードＤ１１，Ｄ１３と伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点と、ダイオードＤ１４，Ｄ１２とコンデンサＣ１２，Ｃ１１とのそれぞれの中間接続点との間に接続されていてもよい。あるいは、図９に示すように、抵抗ｒ２，ｒ１はそれぞれ、ダイオードＤ１２，Ｄ１４と伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点と、ダイオードＤ１４，Ｄ１２とコンデンサＣ１２，Ｃ１１とのそれぞれの中間接続点との間に接続されていてもよい。
【００３８】
あるいは、図１０に示すように、電圧を印加する手段としての抵抗ｒを、ダイオードＤ１２と伝送線路２３との中間接続点と、ダイオードＤ１４と伝送線路２５との中間接続点との間に接続してもよいし（実線参照）、ダイオードＤ１１と伝送線路２３との中間接続点と、ダイオードＤ１３と伝送線路２５との中間接続点との間に接続してもよいし（点線参照）、または、ダイオードＤ１１と伝送線路２３との中間接続点と、ダイオードＤ１４と伝送線路２５との中間接続点との間に接続してもよい（一点鎖線参照）。
【００３９】
［第２実施形態、図１１〜図１５］
図１１は、第２実施形態の高周波スイッチ９１の電気回路図である。高周波スイッチ９１は、二つのスイッチ２１ａ，２１ｂを備えている。各スイッチ２１ａ，２１ｂの送信側端子Ｔｘ１，Ｔｘ２には、それぞれフィルタ３１，３４を介して、スイッチング素子であるダイオードＤ１１，Ｄ１３のアノードが接続されている。ダイオードＤ１１のアノードは、伝送線路２２およびコンデンサＣ１３の直列回路を介し、グランドに接地している。同様に、ダイオードＤ１３のアノードは、伝送線路２４及びコンデンサＣ１４の直列回路を介し、グランドに接地している。伝送線路２２とコンデンサＣ１３との中間接続点、並びに、伝送線路２４とコンデンサＣ１４との中間接続点には、それぞれ電圧制御端子Ｖｃ３，Ｖｃ４が接続している。さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードは、それぞれフィルタ３２，３５を介してアンテナ側端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２に接続している。
【００４０】
アンテナ端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２には、それぞれフィルタ３２，３５、伝送線路２３，２５及びフィルタ３３，３６を介して受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続している。さらに、受信側端子Ｒｘ１，Ｒｘ２には、それぞれフィルタ３３，３６を介して、ダイオードＤ１２，Ｄ１４のアノードが接続している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のカソードは、それぞれバイアスカット用コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介してグランドに接地している。ダイオードＤ１２，Ｄ１４のカソードとコンデンサＣ１１，Ｃ１２とのそれぞれの中間接続点には、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介して電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２が接続している。ただし、電圧制御端子Ｖｃ１，Ｖｃ２をグランドに接地してもよい。
【００４１】
さらに、ダイオードＤ１１，Ｄ１３のカソードと伝送線路２３，２５とのそれぞれの中間接続点には、抵抗ｒ２，ｒ１を介して電圧制御端子Ｖｃ４，Ｖｃ３が接続している。なお、図１１において図１と同じ部品及び部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
次に、この高周波スイッチ９１を用いての送信について説明する。電圧制御端子Ｖｃ３に正電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ１に接地電圧を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ３に印加した正電位は、スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２に対して順方向のバイアス電圧として働く。従って、ダイオードＤ１１，Ｄ１２はＯＮ状態となり、スイッチ２１ａは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ１に入ったＧＳＭの送信信号は、ダイオードＤ１１を経てアンテナ側端子ＡＮＴ１に伝送される。このとき、ＧＳＭの送信信号は受信側端子Ｒｘ１に殆ど伝送されない。伝送線路２３がダイオードＤ１２により接地されて送信周波数で共振し、インピーダンスが無限大になるからである。
【００４３】
一方、スイッチ２１ｂに対しては、電圧制御端子Ｖｃ２に正電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ４に接地電圧を印加し、受信モード状態としている。
【００４４】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ３に印加した正電位は、抵抗ｒ１を介して他方のスイッチ２１ｂのダイオードＤ１３のカソードと伝送線路２５との中間接続点（Ｘ１点）に印加され、Ｘ１点を一定の正電位にする。このとき、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４は一定の電圧が印加された状態になる。これにより、ダイオードＤ１３，Ｄ１４のバイアス電圧がふらつかなくなり、ダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ａを流れるＧＳＭの送信信号がスイッチ２１ｂに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１３，Ｄ１４の容量変化による高調波（２倍波，３倍波等）信号の発生が抑制される。この結果、ダイオードの非線形特性に起因するスプリアス特性を改善することができる。
【００４５】
このとき、抵抗ｒ１を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１３はＯＮ状態となり、Ｘ１点の電位はさらに安定になる。このとき、スイッチ２１ｂは送信モードでも受信モードでもない状態となる。
【００４６】
また、電圧制御端子Ｖｃ２に接地電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ４に正電位を印加した場合、電圧制御端子Ｖｃ４に印加した正電位は、スイッチ２１ｂのダイオードＤ１３，Ｄ１４に対して順方向のバイアス電圧として働く。従って、ダイオードＤ１３，Ｄ１４はＯＮ状態となり、スイッチ２１ｂは送信モード状態になる。この結果、送信側端子Ｔｘ２に入ったＤＣＳの送信信号は、ダイオードＤ１３を経てアンテナ側端子ＡＮＴ２に伝送される。
【００４７】
一方、スイッチ２１ａに対しては、電圧制御端子Ｖｃ３に接地電圧を印加し、電圧制御端子Ｖｃ１に正電圧を印加し、受信モード状態としている。
【００４８】
さらに、電圧制御端子Ｖｃ４に印加した正電位は、抵抗ｒ２を介して他方のスイッチ２１ａのダイオードＤ１１のカソードと伝送線路２３との中間接続点（Ｘ２点）に印加され、Ｘ２点を一定の正電位にする。スイッチ２１ａのダイオードＤ１１，Ｄ１２は一定の電圧が印加された状態になる。これにより、ダイオードＤ１１，Ｄ１２のバイアス電圧がふらつかなくなり、ダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量が一定となる。従って、スイッチ２１ｂを流れるＤＣＳの送信信号がスイッチ２１ａに漏れても、この送信信号からダイオードＤ１１，Ｄ１２の容量変化による高調波信号の発生が抑制される。
【００４９】
このとき、抵抗ｒ２を小さくすると（１０ＫΩ程度以下）、ダイオードＤ１１はＯＮ状態となり、Ｘ２点の電位はさらに安定になる。このとき、スイッチ２１ａは送信モードでも受信モードでもない状態となる。
【００５０】
また、非送信モード状態のスイッチのダイオードに一定の電圧を印加するための抵抗ｒ１，ｒ２の一端の接続位置は、それぞれダイオードＤ１３とＤ１４の間及びダイオードＤ１１とＤ１２の間であればよい。従って、抵抗ｒ１，ｒ２は、図１２〜図１４に示すように接続されてもよい。あるいは、図１５に示すように、電圧を印加する手段としての抵抗ｒを、実線又は点線又は一点鎖線のいずれかのように接続してもよい。
【００５１】
［他の実施形態］
なお、本発明に係る高周波スイッチは、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。特に、前記実施形態において、抵抗ｒ１，ｒ２は必ずしも両方接続する必要はなく、抵抗ｒ１又は抵抗ｒ２のいずれか一つを接続していればよい。また、スイッチング素子としては、ダイオードの他に、トランジスタやＦＥＴ等であってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、第１スイッチ及び第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のときに、他方のスイッチの二つのスイッチング素子間に電圧を印加することにより、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段を備えているので、他方のスイッチのスイッチング素子のバイアス電圧がふらつかなくなり、高調波の発生を抑制することができる。この結果、スイッチング素子の非線形特性に起因する高調波信号の発生を抑圧し、スプリアス特性を改善することができる。
【００５３】
さらに、一つの部品内に必要な回路が内蔵された積層構造の高周波スイッチにすることにより、プリント基板等に占める面積を小さくでき、しかも、２個のスイッチ部品を組み合わせたときに必要な整合調整作業も省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波スイッチの第１実施形態を示す電気回路図。
【図２】図１に示した高周波スイッチに用いられるフィルタの一例を示す電気回路図。
【図３】ダイオードがＯＦＦ状態のときのアイソレーションを良くするための変形例を示す電気回路図。
【図４】ダイプレクサの一例を示す電気回路図。
【図５】図１に示した高周波スイッチの電気回路を有した積層型高周波スイッチの構成概念を示す分解斜視図。
【図６】図５に示した高周波スイッチの外観を示す斜視図。
【図７】図１に示した高周波スイッチの変形例を示す電気回路図。
【図８】図１に示した高周波スイッチの別の変形例を示す電気回路図。
【図９】図１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１０】図１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１１】本発明に係る高周波スイッチの第２実施形態を示す電気回路図。
【図１２】図１１に示した高周波スイッチの変形例を示す電気回路図。
【図１３】図１１に示した高周波スイッチの別の変形例を示す電気回路図。
【図１４】図１１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１５】図１１に示した高周波スイッチのさらに別の変形例を示す電気回路図。
【図１６】従来の高周波スイッチを示す電気回路図。
【符号の説明】
２１，９１…高周波スイッチ
２１ａ，２１ｂ…スイッチ
Ｄ１１〜Ｄ１４…ダイオード（スイッチング素子）
２２〜２５…伝送線路
８０…積層体
ｒ１，ｒ２…抵抗（電圧を印加する手段）
Ｔｘ１，Ｔｘ２…送信側端子
ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…アンテナ側端子
Ｒｘ１，Ｒｘ２…受信側端子
Ｖｃ１〜Ｖｃ４…電圧制御端子
Claims (3)
- 第１の送受信帯のための第１スイッチと、
前記第１の送受信帯の使用周波数と異なる周波数を使用する第２の送受信帯のための第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段と、を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、それぞれ、
（ａ）第１の端子、第２の端子、第３の端子及び電圧制御端子と、
（ｂ）前記第１の端子側にカソードが電気的に接続され、前記第２の端子側にアノードが電気的に接続された第１のダイオードと、
（ｃ）前記第２の端子と前記第３の端子との間に電気的に接続された第１の伝送線路と、
（ｄ）前記第３の端子側にカソードが電気的に接続され、前記電圧制御端子側にアノードが電気的に接続された第２のダイオードと、
（ｅ）前記第１の端子とグランドとの間に電気的に接続された第２の伝送線路と、を備え、
前記電圧を印加する手段は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチとの間に電気的に接続された抵抗であり、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチを構成する電圧制御端子と他方のスイッチとを前記抵抗のみを介して接続するように構成されていること、
を特徴とする高周波スイッチ。 - 第１の送受信帯のための第１スイッチと、
前記第１の送受信帯の使用周波数と異なる周波数を使用する第２の送受信帯のための第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチが送信モード状態のとき、他方のスイッチを送信モードでも受信モードでもない状態にする電圧を印加する手段と、を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、それぞれ、
（ａ）第１の端子、第２の端子、第３の端子、第１の電圧制御端子及び第２の電圧制御端子と、
（ｂ）前記第１の端子側にアノードが電気的に接続され、前記第２の端子側にカソードが電気的に接続された第１のダイオードと、
（ｃ）前記第２の端子と前記第３の端子との間に電気的に接続された第１の伝送線路と、
（ｄ）前記第３の端子側にアノードが電気的に接続され、前記第１の電圧制御端子側にカソードが電気的に接続された第２のダイオードと、
（ｅ）前記第１の端子とグランドとの間に電気的に接続されるとともに前記第２の電圧制御端子から所定の電圧が印加される第２の伝送線路と、を備え、
前記電圧を印加する手段は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチとの間に電気的に接続された抵抗であり、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうちの一方のスイッチを構成する第２の電圧制御端子と他方のスイッチとを前記抵抗のみを介して接続するように構成されていること、
を特徴とする高周波スイッチ。 - 複数の誘電体層と、前記第１及び第２スイッチのそれぞれの第１及び第２の伝送線路とを積層して構成した積層体の表面に、前記第１及び第２スイッチのそれぞれの第１，第２，第３の端子及び電圧制御端子を設けるとともに、前記第１及び第２スイッチのそれぞれの第１及び第２のダイオードと前記電圧を印加する手段の抵抗とを搭載したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高周波スイッチ。
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