(57)【要約】【課題】アンテナスイッチの電圧生成回路へのＲＦ送信信号の供給に際し、ＲＦ送信出力信号の高調波成分のレベルの増大を軽減する。【解決手段】半導体集積回路２００は、電圧生成回路１００と送信スイッチ１０１と受信スイッチ１０２を有するアンテナスイッチを含む。送信端子２０３と入出力端子２０１の間の送信スイッチ１０１のトランジスタ２１１のオン・オフは送信制御電圧Ｖ_Txcにより制御され、入出力端子２０１と受信端子２０５の間の受信スイッチ１０２のトランジスタ２１５ａ〜ｄのオン・オフは受信制御電圧Ｖ_Rxcによって制御される。電圧生成回路１００の高周波信号入力端子１０は送信端子２０３に接続され、ＤＣ出力端子１０４から生成される負電圧のＤＣ出力電圧Ｖoutが受信スイッチ１０２のトランジスタ２１５ａ〜ｄのゲート制御端子に供給可能とされる。【選択図】図２
2010114837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧生成回路と送信スイッチと受信スイッチとを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上の含む半導体集積回路であって、
前記送信スイッチは送信端子と入出力端子との間に接続され、前記送信スイッチの送信電界効果トランジスタのオン・オフは送信制御端子に供給される送信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記受信スイッチは前記入出力端子と受信端子との間に接続され、前記受信スイッチの受信電界効果トランジスタのオン・オフは受信制御端子に供給される受信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記電圧生成回路の高周波信号入力端子は前記送信スイッチの前記送信端子に接続され、前記電圧生成回路のＤＣ出力端子から生成される負電圧のＤＣ出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給可能とされている
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタと、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、それぞれｎチャンネルデバイスであり、
前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給されることに応答して、前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタがオンに制御され、
前記受信制御端子に高レベルの前記受信制御電圧が供給されることに応答して、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタがオンに制御される
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項３】
請求項２において、
前記送信端子へ供給されるＲＦ送信入力信号を前記入出力端子に伝達する送信モードにおいて、前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給され、前記受信制御端子に低レベルの前記受信制御電圧が供給され、
前記送信モードにおいて、前記送信端子へ供給される前記ＲＦ送信入力信号に応答して前記電圧生成回路の前記ＤＣ出力端子から生成される負電圧の前記ＤＣ出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給される
ことを特徴とする記載の半導体集積回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記電圧生成回路のＤＣ制御電圧供給端子は、前記受信制御端子に接続され、
前記送信モードにおいて、前記受信制御端子に供給される低レベルの前記受信制御電圧が前記電圧生成回路の前記ＤＣ制御電圧供給端子に供給される
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項５】
請求項４において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、ドレイン・ソース経路が前記入出力端子と前記受信端子との間に直列接続された複数の電界効果トランジスタで構成されている
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項６】
請求項４において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタと前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタとは、ヘテロ接合を有するＨＥＭＴである
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項７】
請求項６において、
前記アンテナスイッチは、第１周波数帯域の第１周波数信号の伝達を制御する第１アンテナスイッチと、第２周波数帯域の第２周波数信号の伝達を制御する第２アンテナスイッチとを含むものであり、
前記第１アンテナスイッチの前記入出力端子と前記第２アンテナスイッチの前記入出力端子には、分波器の第１ポートと第２ポートとがそれぞれ接続され、
前記分波器の共通入出力端子には、アンテナが接続可能とされている
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第１アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第１送信電界効果トランジスタを含むものであり、
前記第２アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第２アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第２送信電界効果トランジスタを含むものである
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項９】
請求項７において、
前記第１アンテナスイッチの前記電圧生成回路と前記第２アンテナスイッチの前記電圧生成回路との各電圧生成回路は、第１ダイオードと第２ダイオードと第１抵抗素子と第２抵抗素子と第１容量素子と第２容量素子とを含み、
前記各電圧生成回路では、前記第１抵抗素子と前記第１容量素子との直列接続の一方の端子には前記高周波信号入力端子に接続され、前記第１ダイオードのアノードと前記第２ダイオードのカソードとは前記直列接続の他方の端子に接続され、
前記第１ダイオードのカソードと前記第２容量素子の一端とは前記ＤＣ制御電圧供給端子に接続され、前記第２ダイオードのアノードと前記第２容量素子の他端とは前記第２抵抗素子を介して前記ＤＣ出力端子に接続される
ことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項１０】
電力増幅器と、アンテナスイッチ半導体集積回路とを含む高周波モジュールであって、
前記電力増幅器は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路から生成される高周波送信信号を増幅して、
前記電力増幅器の出力から生成される高周波送信出力信号は、前記アンテナスイッチ半導体集積回路を介してアンテナへ供給可能とされ、
前記アンテナによって受信される高周波受信信号は、前記アンテナスイッチ半導体集積回路を介して前記高周波アナログ信号処理半導体集積回路へ供給可能とされ、
前記アンテナスイッチ半導体集積回路は、電圧生成回路と送信スイッチと受信スイッチとを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上の含むものであり、
前記送信スイッチは送信端子と入出力端子との間に接続され、前記送信スイッチの送信電界効果トランジスタのオン・オフは送信制御端子に供給される送信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記受信スイッチは前記入出力端子と受信端子との間に接続され、前記受信スイッチの受信電界効果トランジスタのオン・オフは受信制御端子に供給される受信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記電圧生成回路の高周波信号入力端子は前記送信スイッチの前記送信端子に接続され、前記電圧生成回路のＤＣ出力端子から生成される負電圧のＤＣ出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給可能とされている
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタと、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、それぞれｎチャンネルデバイスであり、
前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給されることに応答して、前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタがオンに制御され、
前記受信制御端子に高レベルの前記受信制御電圧が供給されることに応答して、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタがオンに制御される
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記送信端子へ供給されるＲＦ送信入力信号を前記入出力端子に伝達する送信モードにおいて、前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給され、前記受信制御端子に低レベルの前記受信制御電圧が供給され、
前記送信モードにおいて、前記送信端子へ供給される前記ＲＦ送信入力信号に応答して前記電圧生成回路の前記ＤＣ出力端子から生成される負電圧の前記ＤＣ出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給される
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記電圧生成回路のＤＣ制御電圧供給端子は、前記受信制御端子に接続され、
前記送信モードにおいて、前記受信制御端子に供給される低レベルの前記受信制御電圧が前記電圧生成回路の前記ＤＣ制御電圧供給端子に供給される
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、ドレイン・ソース経路が前記入出力端子と前記受信端子との間に直列接続された複数の電界効果トランジスタで構成されている
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタと前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタとは、ヘテロ接合を有するＨＥＭＴである
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記アンテナスイッチは、第１周波数帯域の第１周波数信号の伝達を制御する第１アンテナスイッチと、第２周波数帯域の第２周波数信号の伝達を制御する第２アンテナスイッチとを含むものであり、
前記第１アンテナスイッチの前記入出力端子と前記第２アンテナスイッチの前記入出力端子には、分波器の第１ポートと第２ポートとがそれぞれ接続され、
前記分波器の共通入出力端子には、アンテナが接続可能とされている
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記第１アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第１アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第１送信電界効果トランジスタを含むものであり、
前記第２アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第２アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第２送信電界効果トランジスタを含むものである
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１８】
請求項１６において、
前記第１アンテナスイッチの前記電圧生成回路と前記第２アンテナスイッチの前記電圧生成回路との各電圧生成回路は、第１ダイオードと第２ダイオードと第１抵抗素子と第２抵抗素子と第１容量素子と第２容量素子とを含み、
前記各電圧生成回路では、前記第１抵抗素子と前記第１容量素子との直列接続の一方の端子には前記高周波信号入力端子に接続され、前記第１ダイオードのアノードと前記第２ダイオードのカソードとは前記直列接続の他方の端子に接続され、
前記第１ダイオードのカソードと前記第２容量素子の一端とは前記ＤＣ制御電圧供給端子に接続され、前記第２ダイオードのアノードと前記第２容量素子の他端とは前記第２抵抗素子を介して前記ＤＣ出力端子に接続される
ことを特徴とする高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナスイッチを含む半導体集積回路およびそれを内蔵した高周波モジュールに関し、特にアンテナスイッチの電圧生成回路へのＲＦ送信信号の供給に際して、ＲＦ送信出力信号の高調波成分のレベルの増大を軽減するのに有益な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ＰＩＮダイオードを用いたアンテナスイッチ装置が一般的であったが、近年では、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)、特に低いオン抵抗を持つヘテロ接合構造のＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)がアンテナスイッチ装置に使用されている。また、ＦＥＴを使用することによって、アンテナスイッチ装置は、モノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuit)として集積化することも可能である。
【０００３】
アンテナスイッチ装置にてＨＥＭＴデバイスのようなｎチャンネルを有するディプレッション型ＦＥＴを用いる場合には、オンとすべきＦＥＴのゲート・ソース間にしきい値電圧以上の高電位差を印加する一方、オフとすべきＦＥＴのゲート・ソース間にしきい値以下の低電位差を印加する。
【０００４】
下記特許文献１には、アンテナスイッチ装置の受信側スイッチ部のディプレッション型電界効果トランジスタのゲート電極に送信時に印加する低電圧の制御信号として接地電位よりも低い低電圧を供給することによって、スイッチの挿入損失特性とアイソレーション特性を改善することが記載されている。
【０００５】
図１３は、下記特許文献１に記載されたアンテナスイッチと制御回路と負電圧発生回路とを示す図である。
【０００６】
図１３(Ｂ)では、アンテナポート５に接続されたアンテナスイッチ４ａは送信側スイッチ部４ｂと受信側スイッチ部４ｃを含み、受信側スイッチ部４ｃの受信側入力ポート６３は受信側可変減衰器６に接続される。送信側スイッチ部４ｂの制御信号入力ポート６４と受信側スイッチ部４ｃの制御信号入力ポート６５と受信側可変減衰器６とに制御回路１０ａが接続され、制御回路１０ａに負電圧発生回路９が接続される。従って、送信時には負電圧発生回路９から生成される負電圧Ｖssが、制御回路１０ａの出力バッファ１８ｂを介して、受信側スイッチ部４ｃのディプレッション型電界効果トランジスタ７１のゲート電極に供給される。
【０００７】
図１３(Ａ)に示す負電圧発生回路９は、発振器または外部入力信号用バッファ２１と、ドライブ回路２２と、負電圧Ｖssを生成するチャージポンプ２３とレベル制御回路２４とを含んでいる。
【０００８】
また下記特許文献２には、アンテナスイッチ装置の受信側スイッチのディプレッション型電界効果トランジスタのゲートに負バイアス回路を接続することによって、アイソレーション特性を改善して、受信動作時および受信待機動作の消費電力を低減することが記載されている。更に下記特許文献２に記載の負バイアス回路は、発振器とチャージポンプ回路とを含んでいる。
【０００９】
一方、下記特許文献３には、アンテナスイッチ装置の送信スイッチの電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)のゲートにＤＣブースト回路を接続して、ＤＣブースト回路にＤＣ制御電圧とＲＦ信号を供給することが記載されている。それによって、ＤＣ制御電圧よりも大きなＤＣ出力電圧をＤＣブースト回路から生成して、ＦＥＴのゲートを駆動するものである。大きなＤＣ出力電圧によって送信スイッチのＦＥＴのオン抵抗が低減されて、ＲＦ信号損失が低減される。一方、その他のスイッチの各ＦＥＴのゲート・ソース間電圧は深い逆方向バイアスとなり、各ＦＥＴのゲート容量の変化を小さくでき、アンテナスイッチの高調波歪を低減することができる。
【００１０】
図１２は、下記特許文献３に記載されたアンテナスイッチとＤＣブースト回路とを示す図である。
【００１１】
下記特許文献３に記載のＤＣブースト回路は図１２(Ｂ)に示すように構成され、以下のように動作する。ＲＦ入力端子１０１のＲＦ入力信号ＲＦinによって最初に接続点１０５が負の電圧振幅の時に、ダイオード１０８が順方向バイアスされて導通状態となる一方、ダイオード１０９が逆方向バイアスされて非導通状態となる。この時に、ダイオード１０８を介して容量素子１０６に電流が流れ込み、容量素子１０６の接続点１０５側が負に電圧に充電される一方、容量素子１０６のダイオード１０８、１０９側が正電圧に充電される。次に、接続点１０５が正の電圧振幅の時に、ダイオード１０８が逆方向バイアスされて非導通状態となる一方、ダイオード１０９が順方向バイアスされて導通状態となる。この時、容量素子１０６に充電されていた正電荷はダイオード１０９を介して容量素子１１０に流れ込み、ダイオード１０９のカソードに接続された容量素子１１０の一端は正電圧に充電される一方、ＤＣ制御電圧Ｖdcとダイオード１０８のアノードに接続された容量素子１１０の他端は負電圧に充電される。この動作が繰り返されることによって容量素子１１０が充電され、ＤＣ制御電圧供給端子１０３に印加されるＤＣ制御電圧Ｖdcと容量素子１１０の両端間の充電電位との和に等しい昇圧出力電圧ＶoutがＤＣブースト回路の出力端子１０４より出力されて、アンテナスイッチのＦＥＴのオン・オフ制御に利用される。
【００１２】
すなわち、図１２(Ａ)に示すアンテナスイッチにおいて、第１ＲＦ送信信号Ｔｘ１の送信モードでは、第１送信スイッチ３０２の第１送信制御端子３１０に高レベルの第１送信ＤＣ制御電圧が供給される一方、第１送信端子３０６に第１ＲＦ送信信号Ｔｘ１が印加されて、第１ＲＦ送信信号Ｔｘ１の一部のエネルギーを使用して第１ＤＣブースト回路３３０の容量素子３３５が充電される。第１ＤＣブースト回路３３０の容量素子３３５から第１送信スイッチ３０２のＦＥＴ３２０Ａ〜３２０Ｄのゲートに正電圧が印加されて、ＦＥＴのゲート・ソース間電圧が大きくなる。それによって、第１送信スイッチ３０２でオンに制御されるＦＥＴ３２０Ａ〜３２０Ｄのオン抵抗Ｒｏｎが低減されて、送信モードでのＲＦ信号損失が低減されることができる。この第１ＲＦ送信信号Ｔｘ１の送信モードでは、第２送信スイッチ３０３の第２送信制御端子３１１には低レベルの第２送信ＤＣ制御電圧が供給され、第１受信スイッチ３０４の第１受信制御端子３１２に低レベルの第１受信ＤＣ制御電圧が供給され、第２受信スイッチ３０５の第２受信制御端子３１３に低レベルの第２受信ＤＣ制御電圧が供給されている。従って、第２送信スイッチ３０３のＦＥＴ３４０Ａ〜３４０Ｄと第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄと第２受信スイッチ３０５のＦＥＴ３７０Ａ〜３７０Ｄとは、オフ状態となる。
【００１３】
第１送信スイッチ３０２の第１ＤＣブースト回路３３０からの高レベルのＤＣ昇圧出力電圧に応答して、アンテナスイッチの共通の入出力端子３０１の電圧も高レベルとなる。従って、低レベルのＤＣ制御電圧がゲートに供給されたオフ状態の第２送信スイッチ３０３のＦＥＴ３４０Ａ〜３４０Ｄと第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄと第２受信スイッチ３０５のＦＥＴ３７０Ａ〜３７０Ｄの各ＦＥＴのゲート・ソース間電圧は、深い逆方向バイアス電圧となる。その結果、これらのオフ状態のＦＥＴのゲート容量の変化を小さくでき、アンテナスイッチの高調波歪みを低減することができる。
【００１４】
【特許文献１】特開平９−２０００２１号  公報
【特許文献２】特開２００６−１７３７５４号  公報
【特許文献３】国際公開番号ＷＯ  ２００８／０５６７４７号  明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記特許文献３に記載のようにアンテナスイッチの送信スイッチのＦＥＴのゲートをＤＣブースト回路の昇圧出力信号によって駆動することによって、オンに制御される送信スイッチのＦＥＴのオン抵抗を低減する一方、オフに制御される受信スイッチのＦＥＴの高調波歪みを低減することができる。また、更に上記特許文献３に記載のように、ＤＣブースト回路にＤＣ制御電圧とＲＦ信号を供給して、ＤＣ制御電圧よりも大きなＤＣ出力電圧をＤＣブースト回路から生成できるので、上記特許文献１または上記特許文献２に記載のような負電圧発生回路もしくは負バイアス回路に含まれる発振器を省略することができる。
【００１６】
しかし、本発明者等が本発明に先立って、下記特許文献３に記載のアンテナスイッチを詳細に検討したところ、送信モードに切り換った直後に高調波歪みが異常に増大すると問題を見い出したものである。
【００１７】
本発明者が送信モードに切り換った直後の高調波歪みの異常な増大の問題が発生するメカニズムの解明を行うため、アンテナスイッチの回路解析を最初に行った。
【００１８】
図１４は、本発明者等によって本発明に先立って高調波歪みの異常な増大の問題が発生するメカニズムの解明を行なわれたアンテナスイッチの構成を示す図である。
【００１９】
図１４に示すアンテナスイッチ３００の右側には、図１２に示したアンテナスイッチ３００の右上の第１送信スイッチ３０２と略同様な第１送信スイッチ３０２が配置されている。しかし、図１２の第１送信スイッチ３０２と比較すると、図１４の第１送信スイッチ３０２では第１送信端子３０６とＦＥＴ３２０Ａ〜３２０Ｄとの間に、容量３１が挿入されている。容量３１は、第１送信スイッチ３０２のＦＥＴ３２０Ａ〜３２０Ｄのソース・ドレインＤＣ電位が第１送信端子３０６に接続される送信回路に印加されるのを防止するためのＤＣカット容量として機能する。更に、この容量３１は、第１送信端子３０６に接続される送信回路からのＲＦ送信信号を第１送信スイッチ３０２に供給するためのＡＣカップリング容量として機能する。
【００２０】
また、図１４に示すアンテナスイッチ３００の左側には、図１２に示したアンテナスイッチ３００の右下の第１受信スイッチ３０４と略同様な第１受信スイッチ３０４が配置されている。しかし、図７の第１受信スイッチ３０４と比較すると、図１４の第１受信スイッチ３０４では第１受信端子３０８とＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄとの間に、容量３２が挿入されている。容量３２は、第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６２Ａ〜３６２Ｄのソース・ドレインＤＣ電位が第１受信端子３０８に接続される受信回路に印加されるのを防止するためのＤＣカット容量として機能する。更に、この容量３２は、アンテナＡＮＴによって受信されるＲＦ受信信号が第１受信スイッチ３０４を介して第１受信端子３０８に接続される受信回路に供給されるためのＡＣカップリング容量として機能する。
【００２１】
また、図１４に示すアンテナスイッチ３００の上中央に配置された共通の入出力端子３０１に、容量３０が接続されている。この容量３０は、第１送信スイッチ３０２と第１受信スイッチ３０４との共通接続ノードＤＣ電位がアンテナＡＮＴに印加されるのを防止するためのＤＣカット容量として機能する。更に、この容量３０は、アンテナＡＮＴと第１送信スイッチ３０２および第１受信スイッチ３０４との間のＡＣカップリング容量として機能する。ＤＣカット容量およびＡＣカップリング容量として機能する各容量３０、３１、３２の容量値は、５０ｐＦと大きな容量値に設定されている。
【００２２】
第１ＲＦ送信信号Ｔｘ１の送信モードの最初に、第１送信スイッチ３０２の第１送信制御端子３１０に高レベルの第１送信ＤＣ制御電圧ＶDCの供給が開始される。その後、第１送信スイッチ３０２の第１送信端子３０６に第１ＲＦ送信信号の供給が開始されて、第１ＤＣブースト回路３３０でのＤＣ昇圧動作が開始され、第１ＤＣブースト回路３３０のＤＣ昇圧出力電圧ＶBSの上昇が開始される。
【００２３】
しかし、送信モードの初期の第１ＤＣブースト回路３３０のＤＣ昇圧出力電圧ＶBSの上昇期間に、大きな容量値に設定された容量３０、３１、３２がＤＣ昇圧出力電圧ＶBSによって充電され、またその充電速度が遅いことが明らかとされた。
【００２４】
すなわち、この容量３０、３１、３２の充電速度の時定数は、以下の(１)式で示される。
【００２５】
τ１＝(Ｃ30＋Ｃ31＋Ｃ32＋Ｃ360A＋Ｃ360B＋Ｃ360C
＋Ｃ360D＋Ｃ331＋Ｃ335)×(Ｒ321A＋Ｒ321B＋Ｒ321C＋Ｒ321D
＋Ｒ322A＋Ｒ322B＋Ｒ322C＋Ｒ322D＋Ｒ363
＋Ｒ361A＋Ｒ361B＋Ｒ361C＋Ｒ361D＋Ｒ332＋Ｒ336)
＝(50＋50＋50＋0.2＋0.2＋0.2＋0.2＋0.5＋0.5)
×(10＋10＋10＋10＋10＋10＋10＋5＋5)
≒１５２ｐＦ×８０ｋΩ＝１２．２μｓ          (１)式
すなわち、第１送信スイッチ３０２のＦＥＴ３２０Ａ〜３２０Ｄのゲートに第１ＤＣブースト回路３３０からのＤＣ昇圧出力電圧ＶBSが供給されるが、ＦＥＴ３２０Ａ〜３２０Ｄのゲート・ショットキー障壁が順方向にバイアスされる。第１ＤＣブースト回路３３０のＤＣ昇圧出力電圧ＶBSが上昇する際に、容量３０、３１、３２の容量値Ｃ30、Ｃ31、Ｃ32は上記(１)式に含まれる抵抗成分を介して第１送信スイッチ３０２のＦＥＴ３２０Ａ〜３２０Ｄのゲート・ショットキー障壁の順方向電流によって充電されるものである。その結果、容量３０、３１、３２の容量値Ｃ30、Ｃ31、Ｃ32の充電速度が遅いものである。
【００２６】
図１５は、送信モードに切り換った直後の図１４に示すアンテナスイッチの動作を説明する図である。
【００２７】
図１４に示すアンテナスイッチ３００の第１送信スイッチ３０２と第１受信スイッチ３０４との共通接続ノードの電圧ＶCOMは、図１５に示すように第１送信スイッチ３０２の第１送信制御端子３１０に高レベルの第１送信ＤＣ制御電圧ＶDCの供給が開始される時点ＳＷonで比較的高速で略高レベルＶDCに到達する。
【００２８】
その後の時点ＲＦinで、第１送信スイッチ３０２の第１送信端子３０６に第１ＲＦ送信信号の供給が開始されて、第１ＤＣブースト回路３３０でのＤＣ昇圧動作が開始されて、第１ＤＣブースト回路３３０のＤＣ昇圧出力電圧ＶBSの上昇が開始される。従って、共通接続ノードの電圧ＶCOMは、第１送信制御端子３１０での第１送信ＤＣ制御電圧ＶDCのレベルから和電圧ＶDC＋ＶBSのレベルまで上昇する。
【００２９】
その結果、アンテナスイッチ３００の第１送信スイッチ３０２のＦＥＴ３２０Ａ〜Ｄのオン抵抗Ｒｏｎが十分に低減されて、図１５に示すように共通の入出力端子３０１に接続されたアンテナＡＮＴに供給されるＲＦ送信出力信号Ｐoutが増加を開始する。
【００３０】
図１６は、図１４に示すアンテナスイッチにて第１送信スイッチ３０２の第１送信制御端子３１０に第１送信ＤＣ制御電圧ＶDCの供給の状態で第１送信端子３０６に第１ＲＦ送信信号の供給が開始された直後での第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Ｒx)の変化とゲート・ソース間容量Ｃgs(Ｒx)の変化を示す図である。
【００３１】
第１送信端子３０６に第１ＲＦ送信信号の供給が開始されて十分時間が経過して第１ＤＣブースト回路３３０のＤＣ昇圧出力電圧ＶBSが十分に上昇している場合は、第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Ｒx)は略−４．５ボルトの深い逆方向バイアスとなっている。従って、第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート・ソース間容量Ｃgs(Ｒx)の容量値も十分小さな値となっており、アンテナスイッチの高調波歪みを低減することができる。
【００３２】
しかし、第１送信端子３０６に第１ＲＦ送信信号の供給が開始されて十分時間が経過しておらず第１ＤＣブースト回路３３０のＤＣ昇圧出力電圧ＶBSが十分に上昇していない場合には、第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Ｒx)は略−２．５ボルトの浅い逆方向バイアスとなっている。この略−２．５ボルトの浅い逆方向バイアスに重畳された第１送信端子３０６に供給される第１ＲＦ送信信号の正のピーク値は、ＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート・ソース間しきい値電圧−Ｖth以上に到達するものである。従って、ＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート直下のチャンネル領域にキャリアである多数の電子が蓄積されるので、ＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート・ソース間容量Ｃgs(Ｒx)の容量値は急激に増加する。この時には、ＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄのゲート・ドレイン間容量Ｃgd(Ｒx)の容量値も、同様に、急激に増加している。その結果、第１送信端子３０６に供給される第１ＲＦ送信信号の一部の信号が、アンテナスイッチ３００の第１受信スイッチ３０４のＦＥＴ３６０Ａ〜３６０Ｄの大きな容量値のゲート・ソース間容量Ｃgs(Ｒx)およびゲート・ドレイン間容量Ｃgd(Ｒx)を介して第１受信端子３０８に接続される受信回路に流入するものとなる。
【００３３】
図１７は、図１４に示すアンテナスイッチにて第１送信スイッチ３０２の第１送信制御端子３１０に第１送信ＤＣ制御電圧ＶDCの供給の状態で第１送信端子３０６への第１ＲＦ送信信号の供給が開始された直後でのアンテナＡＮＴに供給されるＲＦ送信出力信号Ｐoutの高調波成分ＲＦoutの変化を示す図である。
【００３４】
図１７に示すように、時点ＲＦinで第１送信スイッチ３０２の第１送信端子３０６への第１ＲＦ送信信号の供給が開始された直後では、ＲＦ送信出力信号Ｐoutの高調波成分ＲＦoutのレベルが著しく増大している。高レベルの高調波成分は、他の無線システムの妨害となると言う問題を生じる。
【００３５】
本発明は、以上のような本発明に先立った本発明者等の検討の結果、なされたものである。
【００３６】
従って、本発明の目的とするところは、アンテナスイッチの電圧生成回路へのＲＦ送信信号の供給に際して、ＲＦ送信出力信号の高調波成分のレベルの増大を軽減することにある。
【００３７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本願において開示される発明のうちの代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００３９】
すなわち、本発明の代表的な電圧生成回路(１００)と送信スイッチ(１０１)と受信スイッチ(１０２)とを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上の含む半導体集積回路(２００)である。
【００４０】
送信端子(２０３)と入出力端子(２０１)との間に接続された前記送信スイッチ(１０１)の送信電界効果トランジスタ(２１１)のオン・オフは送信制御電圧(Ｖ_Txc)によって制御される。
【００４１】
前記入出力端子(２０１)と受信端子(２０５)との間に接続された前記受信スイッチ(１０２)の受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のオン・オフは受信制御電圧(Ｖ_Rxc)によって制御される。
【００４２】
前記電圧生成回路(１００)の高周波信号入力端子(１０)は送信端子(２０３)に接続され、ＤＣ出力端子(１０４)から生成される負電圧のＤＣ出力電圧が前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のゲート制御端子に供給可能とされていることを特徴とする(図１、図２参照)。
【発明の効果】
【００４３】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００４４】
すなわち、アンテナスイッチの電圧生成回路へのＲＦ送信信号の供給に際して、ＲＦ送信出力信号の高調波成分のレベルの増大を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
《代表的な実施の形態》
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００４６】
〔１〕本発明の代表的な実施の形態は、電圧生成回路(１００)と送信スイッチ(１０１)と受信スイッチ(１０２)とを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上の含む半導体集積回路(２００)である。
【００４７】
前記送信スイッチ(１０１)は送信端子(２０３)と入出力端子(２０１)との間に接続され、前記送信スイッチ(１０１)の送信電界効果トランジスタ(２１１)のオン・オフは送信制御端子(２０２)に供給される送信制御電圧(Ｖ_Txc)のレベルによって制御可能である。
【００４８】
前記受信スイッチ(１０２)は前記入出力端子(２０１)と受信端子(２０５)との間に接続され、前記受信スイッチ(１０２)の受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のオン・オフは受信制御端子(２０４)に供給される受信制御電圧(Ｖ_Rxc)のレベルによって制御可能である。
【００４９】
前記電圧生成回路(１００)の高周波信号入力端子(１０)は前記送信スイッチ(１０１)の前記送信端子(２０３)に接続され、前記電圧生成回路(１００)のＤＣ出力端子(１０４)から生成される負電圧のＤＣ出力電圧が前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のゲート制御端子に供給可能とされていることを特徴とする(図１、図２参照)。
【００５０】
前記実施の形態によれば、送信端子(２０３)へのＲＦ送信入力信号(Ｔx)の供給の開始に応答して電圧生成回路(１００)のＤＣ出力端子(１０４)から生成される負電圧のＤＣ出力電圧が低下する際に、受信スイッチ(１０２)の受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のゲート制御端子に順方向電流が流れることはない。
【００５１】
好適な実施の形態では、前記送信スイッチ(１０１)の前記送信電界効果トランジスタ(２１１)と、前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)は、それぞれｎチャンネルデバイスである。
【００５２】
前記送信制御端子(２０２)に高レベルの前記送信制御電圧(Ｖ_Txc)が供給されることに応答して、前記送信スイッチ(１０１)の前記送信電界効果トランジスタ(２１１)がオンに制御される。
【００５３】
前記受信制御端子(２０４)に高レベルの前記受信制御電圧(Ｖ_Rxc)が供給されることに応答して、前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)がオンに制御されることを特徴とする(図２参照)。
【００５４】
他の好適な実施の形態では、前記送信端子(２０３)へ供給されるＲＦ送信入力信号(Ｔx)を前記入出力端子(２０１)に伝達する送信モードにおいて、前記送信制御端子(２０２)に高レベルの前記送信制御電圧(Ｖ_Txc)が供給され、前記受信制御端子(２０４)に低レベルの前記受信制御電圧(Ｖ_Rxc)が供給される。
【００５５】
前記送信モードにおいて、前記送信端子(２０３)へ供給される前記ＲＦ送信入力信号(Ｔx)に応答して前記電圧生成回路(１００)の前記ＤＣ出力端子(１０４)から生成される負電圧の前記ＤＣ出力電圧が前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のゲート制御端子に供給されることを特徴とする(図１、図２参照)。
【００５６】
前記他の好適な実施の形態によれば、送信モードにおいて、電圧生成回路(１００)のＤＣ出力端子(１０４)から生成される負電圧のＤＣ出力電圧によって受信スイッチ(１０２)の受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のゲート・ソース間に逆方向バイアスされるので、受信スイッチ(１０２)のアイソレーションを改善することができる。
【００５７】
更に他の好適な実施の形態では、前記電圧生成回路(１００)のＤＣ制御電圧供給端子(１０３)は、前記受信制御端子(２０４)に接続されている。
【００５８】
前記送信モードにおいて、前記受信制御端子(２０４)に供給される低レベルの前記受信制御電圧(Ｖ_Rxc)が前記電圧生成回路(１００)の前記ＤＣ制御電圧供給端子(１０３)に供給されることを特徴とする(図１、図２参照)。
【００５９】
より好適な実施の形態では、前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタは、ドレイン・ソース経路が前記入出力端子(２０１)と前記受信端子(２０５)との間に直列接続された複数の電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)で構成されていることを特徴とする(図２参照)。
【００６０】
更により好適な実施の形態では、前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)と前記送信スイッチ(１０１)の前記送信電界効果トランジスタ(２１１)とは、ヘテロ接合を有するＨＥＭＴであることを特徴とする(図２参照)。
【００６１】
具体的な一つの実施の形態では、前記アンテナスイッチは、第１周波数帯域(ｆ1)の第１周波数信号の伝達を制御する第１アンテナスイッチ(２８１)と、第２周波数帯域(ｆ2)の第２周波数信号の伝達を制御する第２アンテナスイッチ(２８２)とを含むものである。
【００６２】
前記第１アンテナスイッチ(２８１)の前記入出力端子(２８５)と前記第２アンテナスイッチ(２８２)の前記入出力端子(２８６)には、分波器(２８３)の第１ポートと第２ポートとがそれぞれ接続されている。
【００６３】
前記分波器(２８３)の共通入出力端子(２８４)には、アンテナ(ＡＮＴ)が接続可能とされていることを特徴とする(図６参照)。
【００６４】
他の具体的な一つの実施の形態では、前記第１アンテナスイッチ(ＳＰＤＴ１)の前記送信スイッチ(７０５)は、前記第１アンテナスイッチ(ＳＰＤＴ１)の前記送信端子(７０９)と前記入出力端子(７０１)との間に接続された単一の第１送信電界効果トランジスタ(７６２)を含むものである。
【００６５】
前記第２アンテナスイッチ(ＳＰＤＴ２)の前記送信スイッチ(７０６)は、前記第２アンテナスイッチ(ＳＰＤＴ２)の前記送信端子(７１０)と前記入出力端子(７０２)との間に接続された単一の第２送信電界効果トランジスタ(７７２)を含むことを特徴とする(図７参照)。
【００６６】
最も具体的な一つの実施の形態では、前記第１アンテナスイッチ(ＳＰＤＴ１)の前記電圧生成回路(７３０)と前記第２アンテナスイッチ(ＳＰＤＴ２)の前記電圧生成回路(７５０)との各電圧生成回路(１００)は、第１ダイオード(１０８)と第２ダイオード(１０９)と第１抵抗素子(１０７)と第２抵抗素子(１１１)と第１容量素子(１０６)と第２容量素子(１０７)とを含む。
【００６７】
前記各電圧生成回路(１００)では、前記第１抵抗素子(１０７)と前記第１容量素子(１０６)との直列接続の一方の端子には前記高周波信号入力端子(１０)に接続され、前記第１ダイオード(１０８)のアノードと前記第２ダイオード(１０９)のカソードとは前記直列接続の他方の端子に接続されている。
【００６８】
前記第１ダイオード(１０８)のカソードと前記第２容量素子(１１１)の一端とは前記ＤＣ制御電圧供給端子(１０３)に接続され、前記第２ダイオード(１０９)のアノードと前記第２容量素子(１１１)の他端とは前記第２抵抗素子(１１１)を介して前記ＤＣ出力端子(１０４)に接続されたことを特徴とする(図１、図２参照)。
【００６９】
〔２〕本発明の別の観点の代表的な実施の形態は、電力増幅器(ＰＡ＿ＭＬ)と、アンテナスイッチ半導体集積回路(ＡＮＴ＿ＳＷ)とを含む高周波モジュール(ＲＦ＿ＭＬ)である。
【００７０】
前記電力増幅器(ＰＡ＿ＭＬ)は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路(ＲＦ＿ＩＣ)から生成される高周波送信信号(ＨＢ＿Ｔｘ、ＬＢ＿Ｔｘ)を増幅する。
【００７１】
前記電力増幅器(ＰＡ＿ＭＬ)の出力から生成される高周波送信出力信号(ＴＸ)は、前記アンテナスイッチ半導体集積回路(ＡＮＴ＿ＳＷ)を介してアンテナ(ＡＮＴ)へ供給可能とされる。
【００７２】
前記アンテナ(ＡＮＴ)によって受信される高周波受信信号(ＲＸ、ＨＢ＿Ｒｘ、ＬＢ＿Ｒｘ)は、前記アンテナスイッチ半導体集積回路(ＡＮＴ＿ＳＷ)を介して前記高周波アナログ信号処理半導体集積回路(ＲＦ＿ＩＣ)へ供給可能とされる(図１０参照)。
【００７３】
前記アンテナスイッチ半導体集積回路(ＡＮＴ＿ＳＷ)は、電圧生成回路(１００)と送信スイッチ(１０１)と受信スイッチ(１０２)とを有するアンテナスイッチを少なくとも１個またはそれ以上の含むものである。
【００７４】
前記送信スイッチ(１０１)は送信端子(２０３)と入出力端子(２０１)との間に接続され、前記送信スイッチ(１０１)の送信電界効果トランジスタ(２１１)のオン・オフは送信制御端子(２０２)に供給される送信制御電圧(Ｖ_Txc)のレベルによって制御可能である。
【００７５】
前記受信スイッチ(１０２)は前記入出力端子(２０１)と受信端子(２０５)との間に接続され、前記受信スイッチ(１０２)の受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のオン・オフは受信制御端子(２０４)に供給される受信制御電圧(Ｖ_Rxc)のレベルによって制御可能である。
【００７６】
前記電圧生成回路(１００)の高周波信号入力端子(１０)は前記送信スイッチ(１０１)の前記送信端子(２０３)に接続され、前記電圧生成回路(１００)のＤＣ出力端子(１０４)から生成される負電圧のＤＣ出力電圧が前記受信スイッチ(１０２)の前記受信電界効果トランジスタ(２１５ａ〜２１５ｄ)のゲート制御端子に供給可能とされていることを特徴とする(図１、図２参照)。
【００７７】
《実施の形態の説明》
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
【００７８】
《負電圧出力のＤＣブースト回路》
図１は、本発明の１つの実施の形態による半導体集積回路に内蔵されたＤＣブースト回路１００の構成を示す図である。
【００７９】
同図に示すように、ＤＣブースト回路１００は容量素子１０６、１１０と抵抗素子１０７、１１１とダイオード１０８、１０９とによって構成され、高周波信号入力端子１０に供給される高周波入力信号ＲＦinの一部を整流して、ＤＣ出力端子１０４に負電圧のＤＣ出力電圧Ｖoutを発生することを特徴とする。
【００８０】
図１に示したＤＣブースト回路１００では、容量素子１０６と抵抗素子１０７の接続は図１の接続の順序でも良いし、順序を逆転させても良い。抵抗素子１０７の値はアンテナの入力インピーダンス５０Ωに比べて十分に大きい値に設定されているので、ＤＣブースト回路１００の入力インピーダンスは５０Ωに比べて十分に高い値となっている。従って、高周波信号入力端子１０に入力された高周波入力信号ＲＦinの大部分はアンテナスイッチのスイッチ素子であるＦＥＴに接続される高周波信号入力端子１０２へ流れて、わずかな一部の電力がＤＣブースト回路１００に流入される。
【００８１】
ＤＣブースト回路１００の動作は、以下のように説明される。
【００８２】
最初に接続点１０５での高周波信号の電圧振幅が負の時を考えると、ダイオード１０８が逆方向にバイアスされて非導通状態となり、ダイオード１０９が順方向にバイアスされて導通状態となる。この時に、容量素子１０６に電流がダイオード１０９を介して流れ込み、接続点１０５に接続された容量素子１０６の一端が負電圧に充電され、ダイオード１０８、１０９に接続された容量素子１０６の他端が正電圧に充電される。次に、接続点１０５での高周波信号の電圧振幅が正になる時を考えると、ダイオード１０８が順方向にバイアスされて導通状態となり、ダイオード１０９が逆方向にバイアスされて非導通状態となる。この時、容量素子１０６の他端に充電されていた正電荷は、ダイオード１０８を介して容量素子１１０に流れ込む。ダイオード１０９及び抵抗素子１１１に接続された容量素子１１０の一端が負電圧に充電され、ＤＣ制御電圧供給端子１０３とダイオード１０８に接続された容量素子１１０の他端が正電圧に充電される。高周波信号の負電圧振幅に応答した容量素子１０６の充電の動作と高周波信号の正電圧振幅に応答した容量素子１１０の充電の動作とが繰り返され、容量素子１１０が充電される。ＤＣ制御電圧供給端子１０３に印加されるＤＣ制御電圧Ｖdcと容量素子１１０の両端の電位差ＶBSの和の出力電圧ＶoutがＤＣブースト回路１００の出力端子１０４より出力されて、アンテナスイッチのスイッチ素子であるＦＥＴの制御に使用される。送信モードでは、ＤＣ制御電圧供給端子１０３のＤＣ制御電圧Ｖdcはゼロボルトであり、容量素子１１０の両端の電位差ＶBSは負電圧であるので、ＤＣブースト回路１００の出力端子１０４の出力電圧Ｖoutは負電圧となる。送信モードで、この負電圧出力電圧Ｖoutはアンテナスイッチの受信スイッチ素子であるＦＥＴのゲートに印加される。
【００８３】
《負電圧ＤＣブースト回路により駆動される高周波スイッチ》
図２は、本発明の１つの実施の形態による半導体集積回路２００に内蔵されたＤＣブースト回路１００と送信スイッチ１０１と受信スイッチ１０２の構成を示す図である。半導体集積回路２００は、アンテナスイッチを構成するモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)として構成されている。
【００８４】
図２の半導体集積回路２００に内蔵されたＤＣブースト回路１００は、図１に示したＤＣブースト回路１００と本質的に同一である。図２の半導体集積回路２００に内蔵されたＤＣブースト回路１００でも、高周波信号入力端子１０には、容量２０７を介して高周波信号外部入力端子２０３から高周波送信入力信号Ｔxが供給される。図２の半導体集積回路２００に内蔵されたＤＣブースト回路１００のＤＣ制御電圧供給端子１０３には、受信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０４からの受信ＤＣ制御電圧Ｖ_RxcがＤＣ制御電圧Ｖdcとして供給される。
【００８５】
図２の半導体集積回路２００に内蔵されたＤＣブースト回路１００のＤＣ出力端子１０４から生成される負電圧のＤＣ出力電圧Ｖoutは、受信スイッチ１０２の複数のＦＥＴ２１５ａ〜２１５ｄのゲートに抵抗２１４ａ〜２１４ｄを介して供給される。また、受信スイッチ１０２の複数のＦＥＴ２１５ａ〜２１５ｄは、ｎチャンネルのディプレッション型ＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)の電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)である。受信スイッチ１０２の複数のＦＥＴ２１５ａ〜２１５ｄのドレイン・ソース間には、図２に示すように抵抗２１６ａ〜２１６ｄが接続されている。
【００８６】
受信スイッチ１０２の複数のＦＥＴ２１５ａ〜２１５ｄのゲートは抵抗２１３を介して受信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０４に接続され、受信スイッチ１０２の一端２０９は容量２０６を介してアンテナスイッチの共通の入出力端子２０１に接続され、受信スイッチ１０２の他端は容量２０８を介して受信端子２０５に接続されている。容量２０８は、ＤＣブースト回路１００からの負電圧のＤＣ出力電圧Ｖoutが受信端子２０５に接続される受信回路に印加されるのを防止するためのＤＣカット容量として機能する。更に、この容量２０８は、入出力端子２０１に接続されたアンテナＡＮＴにより受信されるＲＦ受信信号が受信スイッチ１０２を介して受信端子２０５に接続される受信回路に供給されるためのＡＣカップリング容量として機能する。
【００８７】
送信スイッチ１０１は、ｎチャンネルのディプレッション型ＨＥＭＴで構成されたＦＥＴ２１１を含んでいる。送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１のゲートは抵抗２１０を介して送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２に接続され、送信スイッチ１０１の一端２０９は容量２０６を介してアンテナスイッチの共通の入出力端子２０１に接続され、送信スイッチ１０１の他端は容量２０７を介して送信端子２０３に接続されている。容量２０７は、送信スイッチ１０１の送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２に供給される高レベルの送信ＤＣ制御電圧Ｖ_Txcによって送信端子２０３に接続される送信回路に影響されるのを防止するためのＤＣカット容量として機能する。更にこの容量２０７は、送信端子２０３に接続される送信回路からのＲＦ送信信号を送信スイッチ１０１に供給するためのＡＣカップリング容量として機能する。
【００８８】
また、図２に示す半導体集積回路２００の上中央に配置された共通の入出力端子２０１に、容量２０６が接続されている。この容量２０６は、送信スイッチ１０１の送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２に供給される高レベルの送信ＤＣ制御電圧によってアンテナＡＮＴに影響されるのを防止するためのＤＣカット容量として機能する。更に、この容量２０６は、アンテナＡＮＴと送信スイッチ１０１および受信スイッチ１０２との間のＡＣカップリング容量として機能する。ＤＣカット容量およびＡＣカップリング容量として機能する各容量２０６、２０７、２０８の容量値は、５０ｐＦと大きな容量値に設定されている。
【００８９】
尚、図２に示す半導体集積回路２００は、シングルポールダブルスロー(ＳＰＤＴ)型のアンテナスイッチを構成するものである。
【００９０】
アンテナスイッチの分野では、アンテナが接続される共通の入出力端子はシングルポール(Single Pole)と呼ばれ、受信回路に接続される受信端子と送信回路に接続される送信端子とはスロー(Throw)と呼ばれる。従って、図２のアンテナスイッチでは、送受信端子は受信端子２０５と送信端子２０３との２個であるので、ダブルスローとなる。
【００９１】
また、図２の半導体集積回路２００はＧａＡｓ等の化合物半導体チップで構成され、受信スイッチ１０２の複数のＦＥＴ２１５ａ〜２１５ｄと送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１とはＨＥＭＴトランジスタにより構成されたものである。尚、良く知られているように、ＨＥＭＴトランジスタは、ゲート近傍のヘテロ接合界面に形成される２次元電子ガスをチャンネル層として使用する電界効果トランジスタである。また、図２の半導体集積回路２００に含まれる多数の容量は、化合物半導体チップの表面のＭＩＭ(Metal- Insulator- Metal)キャパシタによって形成されることができる。更に、図２の半導体集積回路２００に含まれる多数の抵抗は、化合物半導体チップの表面のメサ型抵抗によって形成されることができる。
【００９２】
≪ＳＰＤＴ型アンテナスイッチの受信モード≫
図２に示すＳＰＤＴ型アンテナスイッチのモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)２００の受信モードでの動作は、下記の通りとなる。
【００９３】
受信モードでは、送信スイッチ１０１の送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２に供給される送信ＤＣ制御電圧Ｖ_Txcは低レベルのゼロボルトとされ、受信スイッチ１０２の受信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０４に供給される受信ＤＣ制御電圧Ｖ_Rxcは高レベルの３ボルトとなる。従って、送信端子２０３と共通の入出力ノード２０９との間に接続された送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１はオフに制御される一方、受信端子２０５と共通の入出力ノード２０９との間に接続された受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄはオンに制御される。
【００９４】
受信スイッチ１０２でオンに制御されたＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄを介して、共通の入出力端子２０１に接続されるアンテナで受信されたＲＦ受信信号が受信端子２０５に接続される受信回路に供給可能とされる。この時には送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１はオフに制御されているので、送信端子２０３に接続される送信回路の出力のＲＦ送信信号が共通の入出力端子２０１に接続されるアンテナに供給されることは不可能とされている。
【００９５】
また、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄが受信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０４の３ボルトの高レベルの受信ＤＣ制御電圧Ｖ_Rxcによってオンされることによって、共通の入出力ノード２０９の電圧ＶCOMも高レベルとされる。例えば、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間のしきい値電圧Ｖthが−０．５ボルトであると、共通の入出力ノード２０９の電圧ＶCOMは２．５ボルトの高レベルとなる。この時に、送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１のゲートには送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２の低レベルのゼロボルトの送信ＤＣ制御電圧Ｖ_Txcが供給されているので、ＦＥＴ２１１は逆方向バイアスされ、送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１のアイソレーション特性が改善される。
【００９６】
≪ＳＰＤＴ型アンテナスイッチの送信モード≫
図２に示すＳＰＤＴ型アンテナスイッチのモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)２００の送信モードでの動作は、下記の通りとなる。
【００９７】
送信モードでは、送信スイッチ１０１の送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２に供給される送信ＤＣ制御電圧Ｖ_Txcは高レベルの３ボルトとされ、受信スイッチ１０２の受信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０４に供給される受信ＤＣ制御電圧Ｖ_Rxcは低レベルのゼロボルトとなる。従って、送信端子２０３と共通の入出力ノード２０９との間に接続された送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１はオンに制御される一方、受信端子２０５と共通の入出力ノード２０９との間に接続された受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄはオフに制御される。
【００９８】
送信スイッチ１０１でオンに制御されたＦＥＴ２１１を介して、送信端子２０３に接続される送信回路の出力のＲＦ送信信号が共通の入出力端子２０１に接続されるアンテナに供給可能とされる。この時には受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄはオフに制御されているので、共通の入出力端子２０１に接続されるアンテナで受信されたＲＦ受信信号が受信端子２０５に接続される受信回路に供給されることは不可能とされている。
【００９９】
また、送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１が送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２の３ボルトの高レベルの送信ＤＣ制御電圧Ｖ_Txcによってオンされることによって、共通の入出力ノード２０９の電圧ＶCOMも高レベルとされる。例えば、送信スイッチ１０１のＦＥＴ２１１のゲート・ソース間のしきい値電圧Ｖthが−０．５ボルトであると、共通の入出力ノード２０９の電圧ＶCOMは２．５ボルトの高レベルとなる。この時に、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲートには受信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０４の低レベルのゼロボルトの受信ＤＣ制御電圧Ｖ_Rxcが供給されているので、ＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄは逆方向バイアスされ、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのアイソレーション特性が改善される。
【０１００】
更に、送信端子２０３に供給される送信回路の出力のＲＦ送信入力信号Ｔxに応答してＤＣブースト回路１００の出力端子１０４から負電圧の出力電圧Ｖoutが生成され、この負電圧出力電圧Ｖoutが受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲートに供給される。受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄの逆方向バイアスが更に増加されて、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのアイソレーション特性が更に改善される。
【０１０１】
また、送信端子２０３への送信回路のＲＦ送信入力信号Ｔxの供給開始に応答するＤＣブースト回路１００の出力端子１０４から負電圧の出力電圧Ｖoutの変化速度は、下記の理由によって比較的高速となる。
【０１０２】
すなわち、ＤＣブースト回路１００の出力端子１０４の負電圧の出力電圧Ｖoutが低下する際には、受信スイッチ１０２でｎチャンネルのディプレッション型ＨＥＭＴで構成されたＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ショットキー障壁は逆方向バイアスされた状態である。従って、図２のＤＣブースト回路１００の出力端子１０４の負電圧の出力電圧Ｖoutが低下する際には、ＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート電圧も出力端子１０４の負電圧の出力電圧Ｖoutの低下に追従して高速に低下するものとなる。
【０１０３】
図３は、送信モードに切り換った際の図２に示すＳＰＤＴ型アンテナスイッチのモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)２００の動作を説明する図である。
【０１０４】
図３に示すように、送信スイッチ１０１の送信ＤＣ制御電圧外部供給端子２０２の３ボルトの高レベルの送信ＤＣ制御電圧Ｖ_Txcの供給開始の時点ＳＷonで、共通の入出力ノード２０９の電圧ＶCOMは制御電圧Ｖ_Txcのレベルに略近い２．５ボルトのレベルとなる。この時に、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲートには受信ＤＣ制御外部端子２０４の低レベルのゼロボルトの受信ＤＣ制御電圧Ｖ_Rxcが供給されている。従って、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Rx)は、略−Ｖ_Txcの負電圧レベルによって逆方向バイアスされる。
【０１０５】
その後の時点ＲＦinで、送信端子２０３への送信回路のＲＦ送信入力信号Ｔxの供給の開始に応答して、ＤＣブースト回路１００の出力端子１０４から負電圧の出力電圧Ｖoutが高速で低下する。従って、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Rx)は、略−Ｖ_Txcの負電圧レベルから更に低い−Ｖ_Txc−Ｖoutのレベルまで高速で低下する。この時には、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ショットキー障壁は逆方向バイアスされた状態であり、図１４のアンテナスイッチ３００のようにＦＥＴのゲート・ショットキー障壁の順方向電流による大きな容量の充電は行われない。
【０１０６】
図２に示すＳＰＤＴ型アンテナスイッチのＭＭＩＣ２００の送信モードでＤＣブースト回路１００の出力端子１０４の負電圧出力電圧Ｖoutが低下する際は、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート容量がゲート抵抗Ｒ２１４ａ~２１４ｄを介して負電圧に充電されるのみとなる。従って、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Rx)の低下の時定数は、略０．１２μｓと、極めて小さな値となるものである。
【０１０７】
図４は、図２に示すＳＰＤＴ型アンテナスイッチのＭＭＩＣ２００で略０．１２μｓの時定数に相当する時間が経過した時点での受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Rx)の変化とゲート・ソース間容量Ｃgs(Ｒx)の変化を示す図である。
【０１０８】
略０．１２μｓの時定数に相当する時間が経過した時点で受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間電圧Ｖgs(Ｒx)は、略−２．５ボルトの浅い逆方向バイアスよりも更に低い略−４．５ボルトの深い逆方向バイアスとなっている。この略−４．５ボルトの深い逆方向バイアスに重畳された送信端子２０３に供給されるＲＦ送信信号Ｔxの正のピーク値は、受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間しきい値電圧−Ｖth以上に到達することはない。従って、ＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート直下のチャンネル領域にはキャリアである多数の電子が蓄積されないので、ＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄのゲート・ソース間容量Ｃgs(Ｒx)の容量値は急激に増加することはない。この時には、ＦＥＴ２１５ａ〜２１５ｄのゲート・ドレイン間容量Ｃgd(Ｒx)の容量値も、同様に急激に増加することはない。その結果、送信端子２０３に供給されるＲＦ送信信号Ｔxの一部の信号が、ＭＭＩＣ２００の受信スイッチ１０２のＦＥＴ２１５ａ~２１５ｄの大きな容量値のゲート・ソース間容量およびゲート・ドレイン間容量を介して受信端子２０５に接続される受信回路に流入することはない。
【０１０９】
≪複数の周波数信号を処理する高周波スイッチ≫
図５は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号の処理が可能な半導体集積回路２８０に内蔵された第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１と第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２とダイプレクサ２８３との構成を示す図である。図５の半導体集積回路２８０も、アンテナスイッチを構成するモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)として構成されている。
【０１１０】
図５に示す半導体集積回路２８０は複数の周波数信号の処理を可能とするために、アンテナＡＮＴに接続される共通の入出力端子２８４にはダイプレクサ(Diplexer)２８３が接続されている。ダイプレクサは分波器であり、複数の周波数信号にアンテナを共用する際に複数の周波数信号の一方の周波数信号と他方の周波数信号とを分離するための部品である。図５では、ダイプレクサ２８３は第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号と第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号との二つの周波数信号の一方と他方とを分離する。従って、分波器としてのダイプレクサは、アンテナに接続される共通の入出力端子と第１ポートとの間で第１周波数帯域を持つ第１フィルタとアンテナに接続される共通の入出力端子と第２ポートとの間で第２周波数帯域を持つ第２フィルタとを含んでいる。
【０１１１】
ここで、送信／受信で複数の周波数信号を互いに分離する分波器であるデュプレクサ(Duplexer)と、本発明の実施の形態に適用されるダイプレクサ(Diplexer)とは互いに明確に区別されるものである。図５の本発明の他の実施の形態おいては、ダイプレクサ２８３で分波される第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号と第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号のそれぞれに送信信号も受信信号も含まれる必要があるため、ブロック２８３の分波器としては必然的にダイプレクサが使用される。従って、図５に示す半導体集積回路２８０のダイプレクサ２８３は、アンテナＡＮＴに接続される共通の入出力端子２８４と第１送受信端子２８５との間で低周波数帯域側の第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号の双方向伝達を可能とするものである。更にこのダイプレクサ２８３は、アンテナＡＮＴに接続される共通の入出力端子２８４と第２送受信端子２８６との間で高周波数帯域側の第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号の双方向伝達を可能とするものである。
【０１１２】
ダイプレクサ２８３の第１ポートに接続されて第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号の双方向伝達を制御する第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１は、図２に示すＳＰＤＴ型スイッチと本質的に同一の構成となっている。すなわち、図５に示す第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１は、送信スイッチ２９１と受信スイッチ２９５とＤＣブースト回路２９３とを含んでいる。図５に示す第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１では、送信スイッチ２９１は図２の送信スイッチ１０１と同一の構成とされ、受信スイッチ２９５は図２の受信スイッチ１０２と同一の構成とされ、ＤＣブースト回路２９３は図２のＣブースト回路１００と同一の負電圧出力の構成とされている。
【０１１３】
第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号の受信モードでは、送信スイッチ２９１の送信ＤＣ制御端子に供給される送信ＤＣ制御電圧は低レベルのゼロボルトとされて、受信スイッチ２９５の受信ＤＣ制御端子に供給される受信ＤＣ制御電圧は高レベルの３ボルトとされる。従って、送信端子２８７と第１送受信端子２８５との間の送信スイッチ２９１のＦＥＴはオフに制御される一方、受信端子２８９と第１送受信端子２８５との間の受信スイッチ２９５のＦＥＴはオンに制御される。
【０１１４】
第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号の送信モードでは、送信スイッチ２９１の送信ＤＣ制御端子に供給される送信ＤＣ制御電圧は高レベルの３ボルトとされて、受信スイッチ２９５の受信ＤＣ制御端子に供給される受信ＤＣ制御電圧は低レベルのゼロボルトとされる。従って、送信端子２８７と第１送受信端子２８５との間の送信スイッチ２９１のＦＥＴはオンに制御される一方、受信端子２８９と第１送受信端子２８５との間の受信スイッチ２９５のＦＥＴはオフに制御される。更に、送信端子２８７に供給される送信回路の出力のＲＦ送信入力信号Ｔx1に応答してＤＣブースト回路２９３の出力端子から負電圧出力信号が生成され、この負電圧出力信号は受信スイッチ２９５のＦＥＴに供給される。その結果、受信スイッチ２９５のＦＥＴが逆方向にバイアスされ、受信スイッチ２９５のＦＥＴのアイソレーションが改善される。
【０１１５】
また、ダイプレクサ２８３の第２ポートに接続されて第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号の双方向伝達を制御する第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２も、図２に示すＳＰＤＴ型スイッチと本質的に同一の構成となっている。すなわち、図５に示す第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２は、送信スイッチ２９２と受信スイッチ２９６とＤＣブースト回路２９４とを含んでいる。図５に示す第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２では、送信スイッチ２９２は図２の送信スイッチ１０１と同一の構成とされ、受信スイッチ２９６は図２の受信スイッチ１０２と同一の構成とされ、ＤＣブースト回路２９４は図２のＣブースト回路１００と同一の負電圧出力の構成とされている。
【０１１６】
第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号の受信モードでは、送信スイッチ２９２の送信ＤＣ制御端子に供給される送信ＤＣ制御電圧は低レベルのゼロボルトとされて、受信スイッチ２９６の受信ＤＣ制御端子に供給される受信ＤＣ制御電圧は高レベルの３ボルトとされる。従って、送信端子２８８と第２送受信端子２８６との間の送信スイッチ２９２のＦＥＴはオフに制御される一方、受信端子２９０と第２送受信端子２８６との間の受信スイッチ２９６のＦＥＴはオンに制御される。
【０１１７】
第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号の送信モードでは、送信スイッチ２９２の送信ＤＣ制御端子に供給される送信ＤＣ制御電圧は高レベルの３ボルトとされて、受信スイッチ２９６の受信ＤＣ制御端子に供給される受信ＤＣ制御電圧は低レベルのゼロボルトとされる。従って、送信端子２８８と第２送受信端子２８６との間の送信スイッチ２９２のＦＥＴはオンに制御される一方、受信端子２９０と第２送受信端子２８６との間の受信スイッチ２９６のＦＥＴはオフに制御される。更に、送信端子２８８に供給される送信回路の出力のＲＦ送信入力信号Ｔx2に応答してＤＣブースト回路２９４の出力端子から負電圧出力信号が生成され、この負電圧出力信号は受信スイッチ２９６のＦＥＴに供給される。その結果、受信スイッチ２９６のＦＥＴが逆方向にバイアスされ、受信スイッチ２９６のＦＥＴのアイソレーションが改善される。
【０１１８】
第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２による第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号の送信モードでは、送信端子２８８に供給されるＲＦ送信入力信号Ｔx2は、送信スイッチ２９２のＦＥＴと第２送受信端子２８６とダイプレクサ２８３とを介して共通の入出力端子２８４に接続されたアンテナＡＮＴに供給される。しかし、この時にはダイプレクサ２８３の機能によって、第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１の第１送受信端子２８５に伝達される第２周波数帯域ｆ2のＲＦ送信信号Ｔx2の漏洩信号成分は無視できるレベルとなる。従って、第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１の送信スイッチ２９１が図２の送信スイッチ１０１に示すように１段のＦＥＴ２１１のみの接続によって構成されていたとしても、図５の第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１の送信スイッチ２９１の漏洩信号成分は無視できるレベルとすることができる。
【０１１９】
同様に、第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１による第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号の送信モードでは、送信端子２８７に供給されるＲＦ送信入力信号Ｔx1は、送信スイッチ２９１のＦＥＴと第１送受信端子２８５とダイプレクサ２８３を介して共通の入出力端子２８４に接続されたアンテナＡＮＴに供給される。しかし、この時にはダイプレクサ２８３の機能によって、第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２の第２送受信端子２８６に伝達される第１周波数帯域ｆ1のＲＦ送信信号Ｔx1の漏洩信号成分は無視できるレベルとなる。従って、第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２の送信スイッチ２９２が図２の送信スイッチ１０１に示すように１段のＦＥＴ２１１のみの接続により構成されていたとしても、図５の第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２の送信スイッチ２９２の漏洩信号成分は無視できるレベルとすることができる。
【０１２０】
図６は、本発明の他の実施の形態によって多数の周波数信号の処理が可能な半導体集積回路２５０に内蔵された第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５１と第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５２とダイプレクサ２５３との構成を示す図である。図６の半導体集積回路２５０も、アンテナスイッチを構成するモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)として構成されている。尚、ＳＰ３Ｔは、Single Pole Triple Throwの略である。
【０１２１】
すなわち、図６に示す半導体集積回路２５０のダイプレクサ２５３は、図５に示す半導体集積回路２８０のダイプレクサ２８３と同様な機能を持っている。
【０１２２】
また、図６に示す半導体集積回路２５０の第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５１は、送信スイッチ２６３と共通受信スイッチ２６７とＤＣブースト回路２６５と第１受信スイッチ２６９と第２受信スイッチ２７０とを含んでいる。図６に示す第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５１では、送信スイッチ２６３は図５の送信スイッチ２８１と同一の構成とされ、共通受信スイッチ２６７は図５の受信スイッチ２９５と同一の構成とされ、ＤＣブースト回路２６５は図５のＤＣブースト回路２９３と同一の負電圧出力の構成とされている。更に、図６に示す第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５１では、共通受信スイッチ２６７に接続された第１受信スイッチ２６９と第２受信スイッチ２７０とは、受信端子２５９、２６０のＲＦ受信信号Ｒx11、Ｒx12がそれぞれ供給されるＦＥＴを含むものである。従って、図６に示す第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５１は、第１送受信端子２５５をシングルポール(Single Pole)とし、第１送信端子２５７と第１受信端子２５９と第２受信端子２６０をトリプルスロー(Triple Throw)とするものである。送信端子２５７に供給されるＲＦ送信入力信号Ｔx1の送信モードでは、ＲＦ送信入力信号Ｔx1に応答してＤＣブースト回路２６３の出力端子から負電圧出力信号が生成され、この負電圧出力信号は共通受信スイッチ２６７のＦＥＴに供給される。その結果、共通受信スイッチ２６７のＦＥＴが逆方向にバイアスされて、共通受信スイッチ２６７のＦＥＴのアイソレーションが改善される。
【０１２３】
更に、図６に示す半導体集積回路２５０の第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５２は、送信スイッチ２６４と共通受信スイッチ２６８とＤＣブースト回路２６６と第１受信スイッチ２７１と第２受信スイッチ２７２とを含んでいる。図６に示す第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５２では、送信スイッチ２６４は図５の送信スイッチ２８２と同一の構成とされ、共通受信スイッチ２６８は図５の受信スイッチ２９６と同一の構成とされ、ＤＣブースト回路２６６は図５のＤＣブースト回路２９４と同一の負電圧出力の構成とされている。更に、図６に示す第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５２では、共通受信スイッチ２６８に接続された第１受信スイッチ２７１と第２受信スイッチ２７２とは、受信端子２６１、２６２のＲＦ受信信号Ｒx21、Ｒx22がそれぞれ供給されるＦＥＴを含むものである。従って、図６に示す第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５２は、第１送受信端子２５６をシングルポール(Single Pole)とし、第２送信端子２５８と第１受信端子２６１と第２受信端子２６２をトリプルスロー(Triple Throw)とするものである。送信端子２５８に供給されるＲＦ送信入力信号Ｔx2の送信モードでは、ＲＦ送信入力信号Ｔx1に応答してＤＣブースト回路２６６の出力端子から負電圧出力信号が生成され、この負電圧出力信号は共通受信スイッチ２６８のＦＥＴに供給される。その結果、共通受信スイッチ２６８のＦＥＴが逆方向にバイアスされて、共通受信スイッチ２６８のＦＥＴのアイソレーションが改善される。
【０１２４】
≪ＳＰＤＴ型アンテナスイッチを含むＭＭＩＣ≫
図７は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号の処理が可能な第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ１と第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ２を内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)７００の構成を示す図である。
【０１２５】
図７に示したＭＭＩＣ７００に内蔵された第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ１と第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ２は、図５に示した半導体集積回路２８０に内蔵された第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１と第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２とそれぞれ同一の機能を持つものである。また、第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ１の第１送受信端子７０１とダイプレクサ２８３の間で、低周波数帯域側の第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号の双方向伝達が可能とされるものである。また更に、第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ２の第２送受信端子７０２とダイプレクサ２８３の間で、高周波数帯域側の第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号の双方向伝達が可能とされるものである。
【０１２６】
すなわち、図７の第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ１に含まれた送信スイッチ７０５(Ｔｘ＿ＳＷ１)と受信スイッチ(Ｒｘ＿ＳＷ１)７０３とＤＣブースト回路(ＮＶ−ＤＣ１)７３０は、図５の第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８１に含まれた送信スイッチ２９１と受信スイッチ２９５とＤＣブースト回路２９３とそれぞれ同一の機能を持つものである。
【０１２７】
また、図７の第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチＳＰＤＴ２に含まれた送信スイッチ７０６(Ｔｘ＿ＳＷ２)と受信スイッチ(Ｒｘ＿ＳＷ２)７０４とＤＣブースト回路(ＮＶ−ＤＣ２)７５０は、図５の第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチ２８２に含まれた送信スイッチ２９２と受信スイッチ２９６とＤＣブースト回路２９４とそれぞれ同一の機能を持つものである。
【０１２８】
≪ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチを含むＭＭＩＣ≫
図８は、本発明の他の実施の形態によって多数の周波数信号の処理が可能な第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１と第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２を内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)６００の構成を示す図である。
【０１２９】
図８に示したＭＭＩＣ６００に内蔵された第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１と第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２は、図６に示した半導体集積回路２５０に内蔵された第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５１と第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５２とそれぞれ同一の機能を持つものである。また、第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１の第１送受信端子６０１とダイプレクサ２５３の間で、低周波数帯域側の第１周波数帯域ｆ1を持つ第１周波数信号の双方向伝達が可能とされるものである。また更に、第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２の第２送受信端子６０２とダイプレクサ２５３の間で、高周波数帯域側の第２周波数帯域ｆ2を持つ第２周波数信号の双方向伝達が可能とされるものである。
【０１３０】
すなわち、図８の第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１に含まれた送信スイッチ６０５(Ｔｘ＿ＳＷ１)と共通受信スイッチ(ＣＲｘ＿ＳＷ１)６０３とＤＣブースト回路(ＮＶ−ＤＣ１)６３０と第１受信スイッチＲｘ＿ＳＷ１１と第２受信スイッチＲｘ＿ＳＷ１２とは、図６の第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５１に含まれた送信スイッチ２６３と共通受信スイッチ２６７とＤＣブースト回路２６５と第１受信スイッチ２６９と第２受信スイッチ２７０とそれぞれ同一の機能を持つものである。また、図８の第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１では、第１受信スイッチＲｘ＿ＳＷ１１はＦＥＴ６６２ａと抵抗６６１ａ、６６３ａと容量６６４ａとで構成され、第２受信スイッチＲｘ＿ＳＷ１２はＦＥＴ６６２ｂと抵抗６６１ｂ、６６３ｂと容量６６４ｂとで構成されている。
【０１３１】
また、図８の第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２に含まれた送信スイッチ６０６(Ｔｘ＿ＳＷ２)と共通受信スイッチ(ＣＲｘ＿ＳＷ２)６０４とＤＣブースト回路(ＮＶ−ＤＣ２)６５０と第１受信スイッチＲｘ＿ＳＷ２１と第２受信スイッチＲｘ＿ＳＷ２２とは、図６の第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチ２５２に含まれた送信スイッチ２６４と共通受信スイッチ２６８とＤＣブースト回路２６６と第１受信スイッチ２７１と第２受信スイッチ２７２とそれぞれ同一の機能を持つものである。また、図８の第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２では、第１受信スイッチＲｘ＿ＳＷ２１はＦＥＴ６７２ａと抵抗６７１ａ、６７３ａと容量６７４ａとで構成され、第２受信スイッチＲｘ＿ＳＷ２２はＦＥＴ６７２ｂと抵抗６７１ｂ、６７３ｂと容量６７４ｂとで構成されている。
【０１３２】
図９は、本発明の他の実施の形態によって多数の周波数信号の処理が可能な第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１と第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２を内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)８００の構成を示す図である。
【０１３３】
図９に示したＭＭＩＣ８００の内部回路の参照番号は８００番のオーダーで図８に示したＭＭＩＣ６００の内部回路の参照番号は６００番のオーダーであるが、図９に示したＭＭＩＣ８００の基本的な構成と基本的な動作とは、上述した図８に示したＭＭＩＣ６００と同一のものである。
【０１３４】
しかし、図８に示したＭＭＩＣ６００と比較すると、図９に示したＭＭＩＣ８００には第１シャントスイッチ回路９００と第２シャントスイッチ回路９１０とが追加されている。
【０１３５】
すなわち、図９のＭＭＩＣ８００の第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１では、共通受信スイッチ(ＣＲｘ＿ＳＷ１)８０３と第１および第２の受信スイッチＲｘ＿ＳＷ１１、Ｒｘ＿ＳＷ１２との間に第１シャントスイッチ回路９００が接続されている。第１シャントスイッチ回路９００は、ＦＥＴ９０２と抵抗９０１、９０３、９０６と容量９０４を含んでいる。第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ１の第１送信端子８０９に供給されるＲＦ送信信号Ｔx1を送信する送信モードでは、第１送信ＤＣ制御端子８１５に供給される高レベルの第１送信ＤＣ制御電圧に応答して、送信スイッチ８０５(Ｔｘ＿ＳＷ１)のＦＥＴ８８２がオンに制御される。それと同時に、第１送信ＤＣ制御端子８１５に供給される高レベルの第１送信ＤＣ制御電圧に応答して、第１シャントスイッチ回路９００のＦＥＴ９０２もオンに制御される。従って、第１と第２の受信スイッチＲｘ＿ＳＷ１１、Ｒｘ＿ＳＷ１２の受信入力ノード９０７と接地電位９０５の間が低インピーダンスとされるので、ＲＦ送信信号Ｔx1の送信モードにおいて受信入力ノード９０７に伝達された漏洩信号成分を接地電位９０５に効果的にバイパスすることが可能となる。
【０１３６】
また更に、図９のＭＭＩＣ８００の第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２では、共通受信スイッチ(ＣＲｘ＿ＳＷ２)８０４と第１および第２の受信スイッチＲｘ＿ＳＷ２１、Ｒｘ＿ＳＷ２２との間に第２シャントスイッチ回路９１０が接続されている。第２シャントスイッチ回路９１０は、ＦＥＴ９１２と抵抗９１１、９１３、９１６と容量９１４を含んでいる。第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチＳＰ３Ｔ２の第２送信端子８１０に供給されるＲＦ送信信号Ｔx2を送信する送信モードでは、第２送信ＤＣ制御端子８１６に供給される高レベルの第２送信ＤＣ制御電圧に応答して、送信スイッチ８０６(Ｔｘ＿ＳＷ２)のＦＥＴ８９２がオンに制御される。それと同時に、第２送信ＤＣ制御端子８１６に供給される高レベルの第２送信ＤＣ制御電圧に応答して、第２シャントスイッチ回路９１０のＦＥＴ９１２もオンに制御される。従って、第１と第２の受信スイッチＲｘ＿ＳＷ２１、Ｒｘ＿ＳＷ２２の受信入力ノード９１７と接地電位９１５の間が低インピーダンスとされるので、ＲＦ送信信号Ｔx2の送信モードにおいて受信入力ノード９１７に伝達された漏洩信号成分を接地電位９１５に効果的にバイパスすることが可能となる。
【０１３７】
≪高周波モジュール≫
図１０は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号を処理可能なモノリシックマイクロ波集積回路に構成されたアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷを含む高周波モジュールＲＦ＿ＭＬの構成を示す図である。
【０１３８】
図１０に示した高周波モジュールＲＦ＿ＭＬは、高出力電力増幅器モジュールＨＰＡ＿ＭＬと高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣとを内蔵する一方、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣはベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩと接続されている。高出力電力増幅器モジュールＨＰＡ＿ＭＬは、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬとアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷを含み、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬは高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣと接続され、アンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷは分波器(Diplexer)を介して携帯電話端末に搭載されるアンテナＡＮＴに接続されている。
【０１３９】
電力増幅器ＰＡ＿ＭＬに含まれる制御ユニット(Control Unit)は、シリコン半導体集積回路のシリコンチップにＣＭＯＳ製造プロセスで形成されている。また、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬに含まれるローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１とハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２は、制御ユニット(Control Unit)が形成されたシリコンチップ中にＣＭＯＳ製造プロセスで形成されるＬＤ(Laterally Diffused)構造のパワーＭＯＳトランジスタを含むものである。
【０１４０】
高出力電力増幅器モジュールＨＰＡ＿ＭＬのアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷは、図５または図７にて説明した本発明の実施の形態による２個のＳＰＤＴ型アンテナスイッチを含むものである。従って、図１０に示すアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷは、ＧａＡｓ等の化合物半導体チップに構成され、高周波スイッチとして機能するＨＥＭＴトランジスタ、容量として機能するＭＩＭ(Metal-Insulator-Metal)キャパシタ、抵抗として機能するメサ型抵抗を含むものである。
【０１４１】
尚、ベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩは、外部不揮発性メモリ(図示せず)とアプリケーションプロセッサ(図示せず)とに接続されている。アプリケーションプロセッサは、液晶表示装置(図示せず)とキー入力装置(図示せず)に接続され、汎用プログラムやゲームを含む種々のアプリケーションプログラムを実行することができる。携帯電話等のモバイル機器のブートプログラム(起動イニシャライズプログラム)、オペレーティングシステムプログラム(ＯＳ)、ベースバンド信号処理ＬＳＩの内部のディジタルシグナルプロセッサ(ＤＳＰ)によるＧＳＭ(Global System for Mobile Communication)方式等の受信ベースバンド信号に関する位相復調と送信ベースバンド信号に関する位相変調のためのプログラム、種々のアプリケーションプログラムは、外部不揮発性メモリに格納されることができる。
【０１４２】
携帯電話端末の受信モードでは、アンテナＡＮＴによって受信される基地局からのＲＦ受信信号ＲＸは、分波器(Diplexer)の共通の入出力端子に供給される。
【０１４３】
ＲＦ受信信号ＲＸが略１８０５ＭＨｚ〜略１９９０ＭＨｚの高周波数帯域の場合には、高周波数帯域のＲＦ受信信号ＲＸはアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのハイバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＨＢとハイバンド側受信端子ＲＸ２とに供給される。ハイバンド側受信端子ＲＸ２からのハイバンド側ＲＦ受信信号は、ハイバンド側表面弾性波フィルタＳＡＷ２を介して高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣに供給される。ハイバンド側表面弾性波フィルタＳＡＷ２からのハイバンド側ＲＦ受信信号ＨＢ＿Ｒｘはハイバンド側低雑音増幅器ＬＮＡ２によって増幅されて、ハイバンド側低雑音増幅器ＬＮＡ２のＲＦ受信信号は受信信号処理ユニットＲｘ＿ＳＰＵの周波数ダウンコンバージョンによって受信ベースバンド信号に変換される。受信ベースバンド信号は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣ内部のディジタルインタフェースに含まれるＡ／Ｄ変換器によってディジタル受信ベースバンド信号Ｒｘ＿ＢＢＳに変換されベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩに供給される。
【０１４４】
ＲＦ受信信号ＲＸが略８６９ＭＨｚ〜略９５０ＭＨｚの低周波数帯域の場合には、低周波数帯域のＲＦ受信信号ＲＸはアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのローバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＬＢとローバンド側受信端子ＲＸ１とに供給される。ローバンド側受信端子ＲＸ１からのローバンド側ＲＦ受信信号は、ローバンド側表面弾性波フィルタＳＡＷ１を介して高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣに供給される。ローバンド側表面弾性波フィルタＳＡＷ１からのローバンド側ＲＦ受信信号ＬＢ＿Ｒｘはローバンド側低雑音増幅器ＬＮＡ１によって増幅されて、ローバンド側低雑音増幅器ＬＮＡ１のＲＦ受信信号は受信信号処理ユニットＲｘ＿ＳＰＵの周波数ダウンコンバージョンによって受信ベースバンド信号に変換される。受信ベースバンド信号は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣ内部のディジタルインタフェースに含まれるＡ／Ｄ変換器によってディジタル受信ベースバンド信号Ｒｘ＿ＢＢＳに変換されベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩに供給される。
【０１４５】
携帯電話端末の送信モードでは、ベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩから生成されるディジタル送信ベースバンド信号Ｔｘ＿ＢＢＳは高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣ内部のディジタルインタフェースに含まれるＤ／Ａ変換器によりアナログ送信ベースバンド信号に変換される。このアナログ送信ベースバンド信号は高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣの送信信号処理ユニットＴｘ＿ＳＰＵの周波数アップコンバージョンによってＲＦ送信信号に変換される。
【０１４６】
ＲＦ送信信号が略８２４ＭＨｚ〜略９１５ＭＨｚの低周波数帯域の場合には、低周波数帯域のＲＦ送信信号ＬＢ＿Ｔｘは、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬに含まれるローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１により増幅される。ローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１からのローバンド側ＲＦ送信出力信号は、ハイパスフィルタＨＰＦ１とローパスフィルタＬＰＦ１を介してアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのローバンド側出力端子ＴＸ１とローバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＬＢとに供給される。ローバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＬＢに供給されるローバンド側ＲＦ送信出力信号はＲＦ送信信号ＴＸとして、分波器(Diplexer)とアンテナＡＮＴを介して基地局に送信される。
【０１４７】
ＲＦ送信信号が略１７１０ＭＨｚ〜略１９１０ＭＨｚの高周波数帯域の場合には、高周波数帯域のＲＦ送信信号ＨＢ＿Ｔｘは、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬに含まれるハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２によって増幅される。ハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２からのハイバンド側ＲＦ送信出力信号は、ハイパスフィルタＨＰＦ２とローパスフィルタＬＰＦ２とを介してアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのハイバンド側出力端子ＴＸ２とハイバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＨＢとに供給される。ハイバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＨＢに供給されるハイバンド側ＲＦ送信出力信号はＲＦ送信信号ＴＸとして、分波器(Diplexer)とアンテナＡＮＴを介して基地局に送信される。
【０１４８】
一方、ベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩから生成される制御信号ＢＢ＿Ｃｎｔは、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣを介して高周波モジュールＲＦ＿ＭＬの制御ユニット(Control Unit)に供給される。制御ユニット(Control Unit)からは、２本の点線で示すようにアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷに含まれた２個のＳＰＤＴ型アンテナスイッチの送受信動作を切り換えるための送受信切換制御信号が生成される。
【０１４９】
更に、ローパスフィルタＬＰＦ１の出力端子のローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１のローバンド側ＲＦ送信出力信号とハイパスフィルタＬＰＦ２の出力端子のハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２のハイバンド側ＲＦ送信出力信号は、それぞれハイパスフィルタＨＰＦ３の入力端子とハイパスフィルタＨＰＦ４の入力端子に供給される。ハイパスフィルタＨＰＦ３の出力端子とハイパスフィルタＨＰＦ４の出力端子はパワー検出器ＤＥＴの入力に供給されるので、パワー検出器ＤＥＴの出力からローバンド側ＲＦ送信出力信号の信号レベルまたはハイバンド側ＲＦ送信出力信号の信号レベルが生成される。パワー検出器ＤＥＴの出力端子のパワー信号レベルが制御ユニット(Control Unit)に供給され、制御ユニット(Control Unit)から生成されるバイアス電圧によってローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１およびハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２の増幅利得が制御される。
【０１５０】
図１１は、本発明の更に他の実施の形態によって多数の周波数信号を処理可能なモノリシックマイクロ波集積回路に構成されたアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷを含む高周波モジュールＲＦ＿ＭＬの構成を示す図である。
【０１５１】
図１１に示した高周波モジュールＲＦ＿ＭＬは、図１０に示した高周波モジュールＲＦ＿ＭＬと同様に、高出力電力増幅器モジュールＨＰＡ＿ＭＬと高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣを内蔵する一方、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣはベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩと接続されている。高出力電力増幅器モジュールＨＰＡ＿ＭＬは、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬとアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷを含み、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬは高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣと接続され、アンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷは分波器(Diplexer)を介して携帯電話端末に搭載されるアンテナＡＮＴに接続されている。
【０１５２】
高出力電力増幅器モジュールＨＰＡ＿ＭＬのアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷは、図６、図８または図９にて説明した本発明の実施の形態による２個のＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチを含むものである。
【０１５３】
電力増幅器ＰＡ＿ＭＬに含まれる制御ユニット(Control Unit)は、シリコン半導体集積回路のシリコンチップにＣＭＯＳ製造プロセスで形成されている。また、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬに含まれるローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１とハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２は、制御ユニット(Control Unit)が形成されたシリコンチップ中にＣＭＯＳ製造プロセスで形成されるＬＤ構造のパワーＭＯＳトランジスタを含むものである。
【０１５４】
高出力電力増幅器モジュールＨＰＡ＿ＭＬのアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷは、図６、図８または図９にて説明した本発明の実施の形態による２個のＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチを含んでいる。従って、図１１に示すアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷはＧａＡｓ等の化合物半導体チップに構成され、高周波スイッチとして機能するＨＥＭＴトランジスタ、容量として機能するＭＩＭキャパシタ、抵抗として機能するメサ型抵抗を含むものである。
【０１５５】
携帯電話端末の受信モードでは、アンテナＡＮＴによって受信される基地局からのＲＦ受信信号ＲＸは分波器(Diplexer)の共通の入出力端子に供給される。
【０１５６】
ＲＦ受信信号ＲＸが略１８０５ＭＨｚ〜略１８５０ＭＨｚであるＤＣＳ(Digital Cellular System)の周波数帯域の場合には、ＤＣＳ周波数帯域のＲＦ受信信号ＲＸはアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのハイバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＨＢとＤＣＳ受信端子ＲＸ３に供給される。ＤＣＳ受信端子ＲＸ３からのＤＣＳＲＦ受信信号は、ＤＣＳ表面弾性波フィルタＳＡＷ３を介して高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣに供給される。ＤＣＳ表面弾性波フィルタＳＡＷ３からのＤＣＳＲＦ受信信号ＤＣＳ１８００＿ＲｘはＤＣＳ低雑音増幅器ＬＮＡ３によって増幅され、ＤＣＳ低雑音増幅器ＬＮＡ３のＲＦ受信信号は受信信号処理ユニットＲｘ＿ＳＰＵの周波数ダウンコンバージョンによって受信ベースバンド信号に変換される。ＤＣＳ受信ベースバンド信号は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣのディジタルインタフェースに含まれるＡ／Ｄ変換器によってディジタル受信ベースバンド信号Ｒｘ＿ＢＢＳに変換され、ベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩに供給される。
【０１５７】
ＲＦ受信信号ＲＸが略１８５０ＭＨｚ〜略１９１０ＭＨｚであるＰＣＳ(Personal Communication System)の周波数帯域の場合には、PＣＳ周波数帯域のＲＦ受信信号ＲＸはアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのハイバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＨＢとＰＣＳ受信端子ＲＸ4に供給される。PＣＳ受信端子ＲＸ4からのＰＣＳＲＦ受信信号は、ＰＣＳ表面弾性波フィルタＳＡＷ４を介して高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣに供給される。ＰＣＳ表面弾性波フィルタＳＡＷ４からのＰＣＳＲＦ受信信号ＰＣＳ１９００＿ＲｘはＰＣＳ低雑音増幅器ＬＮＡ４によって増幅されて、ＰＣＳ低雑音増幅器ＬＮＡ４のＲＦ受信信号は受信信号処理ユニットＲｘ＿ＳＰＵの周波数ダウンコンバージョンによって受信ベースバンド信号に変換される。ＰＣＳ受信ベースバンド信号は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣ内部のディジタルインタフェースに含まれるＡ／Ｄ変換器によってディジタル受信ベースバンド信号Ｒｘ＿ＢＢＳに変換されて、ベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩに供給される。
【０１５８】
ＲＦ受信信号ＲＸが略８６９ＭＨｚ〜略８９４ＭＨｚのＧＳＭ８５０周波数帯域の場合には、ＧＳＭ８５０周波数帯域のＲＦ受信信号ＲＸはアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのローバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＬＢとＧＳＭ８５０受信端子ＲＸ１とに供給される。ＧＳＭ８５０受信端子ＲＸ１からのＧＳＭ８５０ＲＦ受信信号は、ＧＳＭ８５０表面弾性波フィルタＳＡＷ１を介して高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣに供給される。ＧＳＭ８５０表面弾性波フィルタＳＡＷ１からのＧＳＭ８５０ＲＦ受信信号ＬＢ＿ＲｘはＧＳＭ８５０低雑音増幅器ＬＮＡ１によって増幅され、ＧＳＭ８５０低雑音増幅器ＬＮＡ１のＲＦ受信信号は受信信号処理ユニットＲｘ＿ＳＰＵの周波数ダウンコンバージョンによって受信ベースバンド信号に変換される。受信ベースバンド信号は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣ内部のディジタルインタフェースに含まれるＡ／Ｄ変換器によってディジタル受信ベースバンド信号Ｒｘ＿ＢＢＳに変換されベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩに供給される。
【０１５９】
ＲＦ受信信号ＲＸが略９２５ＭＨｚ〜略９５０ＭＨｚのＧＳＭ９００周波数帯域の場合には、ＧＳＭ９００周波数帯域のＲＦ受信信号ＲＸはアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのローバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＬＢとＧＳＭ９００受信端子ＲＸ２とに供給される。ＧＳＭ９００受信端子ＲＸ２からのＧＳＭ９００ＲＦ受信信号は、ＧＳＭ９００表面弾性波フィルタＳＡＷ２を介して高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣに供給される。ＧＳＭ９００表面弾性波フィルタＳＡＷ２からのＧＳＭ９００ＲＦ受信信号ＬＢ＿ＲｘはＧＳＭ９００低雑音増幅器ＬＮＡ２によって増幅され、ＧＳＭ９００低雑音増幅器ＬＮＡ２のＲＦ受信信号は受信信号処理ユニットＲｘ＿ＳＰＵの周波数ダウンコンバージョンによって受信ベースバンド信号に変換される。受信ベースバンド信号は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣ内部のディジタルインタフェースに含まれるＡ／Ｄ変換器によってディジタル受信ベースバンド信号Ｒｘ＿ＢＢＳに変換されベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩに供給される。
【０１６０】
携帯電話端末の送信モードでは、ベースバンド信号処理ユニットＢＢ＿ＬＳＩから生成されるディジタル送信ベースバンド信号Ｔｘ＿ＢＢＳは高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣ内部のディジタルインタフェースに含まれるＤ／Ａ変換器によりアナログ送信ベースバンド信号に変換される。このアナログ送信ベースバンド信号は高周波アナログ信号処理半導体集積回路ＲＦ＿ＩＣの送信信号処理ユニットＴｘ＿ＳＰＵの周波数アップコンバージョンによってＲＦ送信信号に変換される。
【０１６１】
ＲＦ送信信号が略８２４ＭＨｚ〜略８４９ＭＨｚのＧＳＭ８５０または略８８９ＭＨｚ〜略９１５ＭＨｚのＧＳＭ９００の低周波数帯域の場合には、低周波数帯域のＧＳＭ８５０ＲＦ送信信号ＧＳＭ８５０＿ＴｘまたはＧＳＭ９００ＲＦ送信信号ＧＳＭ９００＿Ｔｘは、高周波モジュールＲＦ＿ＭＬに含まれるローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１により増幅される。ローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１からのローバンド側ＲＦ送信出力信号は、ハイパスフィルタＨＰＦ１とローパスフィルタＬＰＦ１を介してアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのローバンド側出力端子ＴＸ１とローバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＬＢとに供給される。ローバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＬＢに供給されるローバンド側ＲＦ送信出力信号はＲＦ送信信号ＴＸとして、分波器(Diplexer)とアンテナＡＮＴを介して基地局に送信される。
【０１６２】
ＲＦ送信信号が略１７１０ＭＨｚ〜略１７８５ＭＨｚのＧＳＭ８５０または略１８５０ＭＨｚ〜略１９１０ＭＨｚのＧＳＭ９００の高周波数帯域の場合には、高周波数帯域のＧＳＭ８５０ＲＦ送信信号ＧＳＭ８５０＿ＴｘまたはＧＳＭ９００ＲＦ送信信号ＧＳＭ９００＿Ｔｘは、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬＬに含まれるハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２によって増幅される。ハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２からのハイバンド側ＲＦ送信出力信号は、ハイパスフィルタＨＰＦ２とローパスフィルタＬＰＦ２とを介してアンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷのハイバンド側出力端子ＴＸ２とハイバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＨＢとに供給される。ハイバンド側入出力端子Ｉ／Ｏ＿ＨＢに供給されるハイバンド側ＲＦ送信出力信号はＲＦ送信信号ＴＸとして、分波器(Diplexer)とアンテナＡＮＴを介して基地局に送信される。
【０１６３】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１６４】
例えば、電力増幅器ＰＡ＿ＭＬに含まれるローバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ１とハイバンド側ＲＦ電力増幅器ＨＰＡ２の最終段の電力トランジスタは、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等のヘテロバイポーラトランジスタ(ＨＢＴ：Hetero Bipolar Transistor)によって構成することができる。
アンテナスイッチＡＮＴ＿ＳＷが形成されるＧａＡｓ等の化合物半導体チップ
また、上記の実施の形態では、ベースバンド信号処理ユニットとアプリケーションプロセッサはそれぞれ別の半導体チップで構成されていたが、別の実施の形態では、アプリケーションプロセッサがベースバンド信号処理ユニットの半導体チップに統合された統合ワンチップとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】図１は、本発明の１つの実施の形態による半導体集積回路に内蔵されたＤＣブースト回路の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の１つの実施の形態による半導体集積回路に内蔵されたＤＣブースト回路と送信スイッチと受信スイッチの構成を示す図である。
【図３】図３は、送信モードに切り換った際の図２に示すＳＰＤＴ型アンテナスイッチのモノリシックマイクロ波集積回路の動作を説明する図である。
【図４】図４は、図２に示すＳＰＤＴ型アンテナスイッチのＭＭＩＣ２００で略０．１２μｓの時定数に相当する時間が経過した時点での受信スイッチのＦＥＴのゲート・ソース間電圧の変化とゲート・ソース間容量の変化を示す図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号の処理が可能な半導体集積回路に内蔵された第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチと第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチとダイプレクサとの構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施の形態によって多数の周波数信号の処理が可能な半導体集積回路に内蔵された第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチと第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチとダイプレクサとの構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号の処理が可能な第１ＳＰＤＴ型アンテナスイッチと第２ＳＰＤＴ型アンテナスイッチを内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施の形態によって多数の周波数信号の処理が可能な第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチと第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチを内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路の構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の他の実施の形態によって多数の周波数信号の処理が可能な第１ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチと第２ＳＰ３Ｔ型アンテナスイッチを内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号を処理可能なモノリシックマイクロ波集積回路に構成されたアンテナスイッチを含む高周波モジュールの構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の更に他の実施の形態によって多数の周波数信号を処理可能なモノリシックマイクロ波集積回路に構成されたアンテナスイッチを含む高周波モジュールの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、特許文献３に記載されたアンテナスイッチとＤＣブースト回路とを示す図である。
【図１３】図１３は、特許文献１に記載されたアンテナスイッチと制御回路と負電圧発生回路とを示す図である。
【図１４】図１４は、本発明者等によって本発明に先立って高調波歪みの異常な増大の問題が発生するメカニズムの解明を行なわれたアンテナスイッチの構成を示す図である。
【０１６６】
【図１５】図１５は、送信モードに切り換った直後の図１４に示すアンテナスイッチの動作を説明する図である。
【図１６】図１６は、図１４に示すアンテナスイッチにて第１送信スイッチの第１送信制御端子に第１送信ＤＣ制御電圧の供給の状態で第１送信端子に第１ＲＦ送信信号の供給が開始された直後での第１受信スイッチのＦＥＴのゲート・ソース間電圧の変化とゲート・ソース間容量の変化を示す図である。
【図１７】図１７は、図１４に示すアンテナスイッチにて第１送信スイッチの第１送信制御端子に第１送信ＤＣ制御電圧の供給の状態で第１送信端子への第１ＲＦ送信信号の供給が開始された直後でのアンテナに供給されるＲＦ送信出力信号の高調波成分の変化を示す図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１０  高周波信号入力端子
１００  ＤＣブースト回路
１０２  高周波信号入力端子
１０３  ＤＣ制御電圧供給端子
１０４  ＤＣ出力端子
１０５  接続点
１０６  容量
１０７  抵抗
１０８  ダイオード
１０９  ダイオード
１１０  容量
１１１  抵抗
ＲＦin  高周波入力信号
Ｖdc  ＤＣ制御電圧
Ｖout  負電圧出力電圧
２００  半導体集積回路
１０１  送信スイッチ
１０２  受信スイッチ
２０１  共通の入出力端子
２０２  送信ＤＣ制御電圧外部供給端子
２０３  送信端子
２０４  受信ＤＣ制御電圧外部供給端子
２０５  受信端子
２０６、２０７、２０８  容量
２１１、２１５ａ〜２１５ｄ  ＦＥＴ
Ｒx  受信信号
Ｖ_Rxc  受信ＤＣ制御電圧
ＡＮＴ  アンテナ
Ｖ_Txc  送信ＤＣ制御電圧
Ｔx  送信信号
２８０  半導体集積回路
２８１  第１ＳＰＤＴアンテナスイッチ
２８２  第２ＳＰＤＴアンテナスイッチ
２８３  ダイプレクサ
２８４  共通の入出力端子
２８５、２８６  送受信端子
２８７、２８８  送信端子
２８９、２９０  受信端子
２９１、２９２  送信スイッチ
２９３、２９４  受信スイッチ
２９５、２９６  ＤＣブースト回路
Ｔx1、Ｔx2  ＲＦ送信入力信号
Ｒx1、Ｒx2  ＲＦ受信出力信号
２５０  半導体集積回路
２５１  第１ＳＰ３Ｔアンテナスイッチ
２５２  第２ＳＰ３Ｔアンテナスイッチ
２５３  ダイプレクサ
２５４  共通の入出力端子
２５５、２５６  送受信端子
２５７、２５８  送信端子
２５９、２６０、２６１、２６２  受信端子
２６４、２６５  送信スイッチ
２６５、２６６  ＤＣブースト回路
２６７、２６８  共通受信スイッチ
２６９、２７０、２７１、２７２  受信スイッチ
Ｔx1、Ｔx2  ＲＦ送信入力信号
Ｒx11、Ｒx12、Ｒx21、Ｒx22  ＲＦ受信出力信号
７００  モノリシックマイクロ波集積回路
ＳＰＤＴ１  第１ＳＰＤＴアンテナスイッチ
ＳＰＤＴ２  第２ＳＰＤＴアンテナスイッチ
７０１、７０２  送受信端子
７０３、７０４  受信スイッチ
７０５、７０６  送信スイッチ
７０７、７０８  受信端子
７０９、７１０  送信端子
７１１、７１２  受信ＤＣ制御電圧外部供給端子
７１３、７１４  送信ＤＣ制御電圧外部供給端子
７３０、７５０  ＤＣブースト回路
６００  モノリシックマイクロ波集積回路
ＳＰ３Ｔ１  第１ＳＰ３Ｔアンテナスイッチ
ＳＰ３Ｔ２  第２ＳＰ３Ｔアンテナスイッチ
６０１、６０２  送受信端子
６０３、６０４  共通受信スイッチ
Ｒx_SW11、ＲX_SW12、Ｒx_SW21、ＲX_SW22  受信スイッチ
６０５、６０６  送信スイッチ
６０７a、６０７b、６０８a、６０８b  受信端子
６０９、６１０  送信端子
６１１、６１２  共通受信ＤＣ制御電圧外部供給端子
６１３a、６１３b、６１４a、６１４b  受信ＤＣ制御電圧外部供給端子
６１５、６１６  送信ＤＣ制御電圧外部供給端子
６３０、６５０  ＤＣブースト回路
８００  モノリシックマイクロ波集積回路
ＳＰ３Ｔ１  第１ＳＰ３Ｔアンテナスイッチ
ＳＰ３Ｔ２  第２ＳＰ３Ｔアンテナスイッチ
８０１、８０２  送受信端子
８０３、８０４  共通受信スイッチ
Ｒx_SW11、ＲX_SW12、Ｒx_SW21、ＲX_SW22  受信スイッチ
８０５、８０６  送信スイッチ
８０７a、８０７b、８０８a、８０８b  受信端子
８０９、８１０  送信端子
８１１、８１２  共通受信ＤＣ制御電圧外部供給端子
８１３a、８１３b、８１４a、８１４b  受信ＤＣ制御電圧外部供給端子
８１５、８１６  送信ＤＣ制御電圧外部供給端子
８３０、８５０  ＤＣブースト回路
９００、９１０  シャントスイッチ回路
ＲＦ＿ＭＬ  高周波モジュール
ＨＰＡ＿ＭＬ  高出力電力増幅器モジュール
ＡＮＴ＿ＳＷ  アンテナスイッチ
ＰＡ＿ＭＬ  電力増幅器
ＨＰＡ２  ハイバンド側ＲＦ電力増幅器
ＨＰＡ１  ローバンド側ＲＦ電力増幅器
Control Unit  制御ユニット
ＤＥＴ  パワー検出器
ＲＦ＿ＩＣ  高周波アナログ信号処理半導体集積回路
ＢＢ＿ＬＳＩ  ベースバンド信号処理ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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