(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号が入力される第１端子を含めて第１端子ないし第４端子の４個の端子を有し、前記第１端子に入力した信号が９０°の位相差で第２端子および第３端子に出力する特性をもつ第１方向性結合器と、この第１方向性結合器の前記第２端子に接続された第１スイッチと、前記第１方向性結合器の前記第３端子に接続された第２スイッチと、信号が出力される第１端子を含めて第１端子ないし第４端子の４個の端子を有し、第１端子に入力した信号が９０°の位相差で第２端子および第３端子に出力する特性をもち、かつ、第３端子が前記第１スイッチに接続され、第２端子が前記第２スイッチに接続された第２方向性結合器と、前記第２方向性結合器の第４端子に接続された第１抵抗と、前記第１方向性結合器の第４端子に接続され、一方の出力側から信号が出力される１入力２出力スイッチと、この１入力２出力スイッチの他方の出力側に接続された第２抵抗とを具備したマイクロ波スイッチ装置。
【請求項２】
第１スイッチおよび第２スイッチが電界効果トランジスタで構成された請求項１記載のマイクロ波スイッチ装置。
【請求項３】
第１スイッチおよび第２スイッチが電気的特性が同じ電界効果トランジスタで構成された請求項１記載のマイクロ波スイッチ装置。
【請求項４】
１入力２出力スイッチが、第２抵抗に接続される第３スイッチおよび信号が出力される側に接続される第４スイッチの２つのスイッチを有する請求項１記載のマイクロ波スイッチ装置。
【請求項５】
第１スイッチおよび第２スイッチ、第３スイッチは、それぞれ同時にオン状態またはオフ状態となり、第４スイッチは前記第１ないし第３スイッチがオン状態の時はオフ状態に、オフ状態の時はオン状態となる請求項４記載のマイクロ波スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力側から入力する信号を２つの出力側のいずれか一方に出力する１入力２出力のマイクロ波スイッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１入力２出力のマイクロ波スイッチ装置は、従来、マイクロ波の位相器などに使用されている。１入力２出力のマイクロ波スイッチ装置を位相器として使用する場合、たとえば２つの出力側に、それぞれ移相量が相違する位相器を接続する。そして、入力側から入力した信号を、２つの出力側のいずれか一方に出力し、出力された側に接続された位相器に通して、必要な移相量を得る方法である。
【０００３】
ここで、従来のマイクロ波スイッチ装置について、１入力２出力スイッチを例にとり図３を参照して説明する。入力端子ＩＮに接続された伝送線路３１は分岐路３２に接続されている。分岐路３２で分岐された一方３２ａは１入力１出力の第１スイッチＳＷ１を介して第１出力端子ＯＵＴ１に接続されている。分岐路３２で分岐されたもう一方３２ｂは、１入力１出力の第２スイッチＳＷ２を介して第２出力端子ＯＵＴ２に接続されている。
【０００４】
上記の構成において、たとえば第１スイッチＳＷ１をオン状態とし、第２スイッチＳＷ２をオフ状態にする。このとき、入力端子ＩＮから入力した信号は第１出力端子ＯＵＴ１に出力され、第２出力端子ＯＵＴ２はアイソレーション端子となる。
【０００５】
逆に、第１スイッチＳＷ１をオフ状態とし、第２スイッチＳＷ２をオン状態にすると、入力端子ＩＮから入力した信号は第２出力端子ＯＵＴ２に出力され、第１出力端子ＯＵＴ１はアイソレーション端子となる。
【０００６】
上記したように、入力端子ＩＮから入力した信号は第１出力端子ＯＵＴ１または第２出力端子ＯＵＴ２に出力され、１入力２出力のマイクロ波スイッチ装置が構成される。
【０００７】
上記のマイクロ波スイッチ装置は、たとえばモノリシックマイクロ波集積回路で構成する場合、第１および第２スイッチＳＷ１、ＳＷ２は電界効果トランジスタなどを用いて構成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の１入力２出力のマイクロ波スイッチ装置は、上記したように、２つの１入力１出力スイッチを組み合わせて構成されている。この場合、入力端子および２つの出力端子における反射損特性は１入力１出力スイッチの特性で決まってくる。
【０００９】
たとえば１入力１出力スイッチのスイッチ素子として電界効果トランジスタを用いると、周波数が高くなるほどアイソレーション特性が劣化する。その結果、入力端子における反射量が増え、反射損特性が劣化する。このように、従来のマイクロ波スイッチ装置では、周波数が高くなるにつれて反射損特性が劣化し、広帯域に亘る良好が得られないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記した欠点を解決し、広帯域に亘って反射損特性が良好なマイクロ波スイッチ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するために手段】
本発明のマイクロ波スイッチ装置は、信号が入力される第１端子を含めて第１端子ないし第４端子の４個の端子を有し、前記第１端子に入力した信号が９０°の位相差で第２端子および第３端子に出力する特性をもつ第１方向性結合器と、この第１方向性結合器の前記第２端子に接続された第１スイッチと、前記第１方向性結合器の前記第３端子に接続された第２スイッチと、信号が出力される第１端子を含めて第１端子ないし第４端子の４個の端子を有し、第１端子に入力した信号が９０°の位相差で第２端子および第３端子に出力する特性をもち、かつ、第３端子が前記第１スイッチに接続され、第２端子が前記第２スイッチに接続された第２方向性結合器と、前記第２方向性結合器の第４端子に接続された第１抵抗と、前記第１方向性結合器の第４端子に接続され、一方の出力側から信号が出力される１入力２出力スイッチと、この１入力２出力スイッチの他方の出力側に接続された第２抵抗とを具備している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１３】
マイクロ波などの高周波信号が入力する信号入力端子ＩＮは第１方向性結合器１０の第１端子１０１、いわゆる入力端子に接続されている。方向性結合器１０は第１端子１０１の他に、第２端子１０２いわゆる第１端子１０１と共通の線路に形成された通過端子、および、第３端子１０３いわゆる第１端子１０１や第２端子１０２の線路と結合する結合線路に形成された結合端子、および、第４端子１０４いわゆる第３端子１０３と共通の結合線路に形成されるアイソレータ端子の４つの端子を有している。なお、方向性結合器１０は、第１端子１０１から入力した信号が９０°の位相差をもって第２端子１０２と第３端子１０３に出力する特性をもっている。
【００１４】
第１方向性結合器１０の第２端子１０２は、たとえば電界効果トランジスタで構成された第１スイッチＳＷ１を介して第２方向性結合器２０の第３端子に接続されている。また、第１方向性結合器１０の第３端子１０３は、たとえば電界効果トランジスタで構成された第２スイッチＳＷ２を介して第２方向性結合器２０の第２端子に接続されている。
【００１５】
第２方向性結合器２０は、第１方向性結合器１０と同様、第１ないし第４の端子２０１〜２０４を有し、また、第１端子２０１から信号を入力した場合、９０°の位相差をもって第２端子２０２と第３端子２０３に出力する特性をもっている。第４端子２０４は、入力端子の第１端子２０１から信号を入力した場合に、出力されないアイソレータ端子になっている。
【００１６】
そして、第２方向性結合器２０の第１端子２０１に第１信号出力端子ＯＵＴ１に接続されている。第２方向性結合器２０の第４端子２０４は５０オームの抵抗Ｒ１を介して接地されている。
【００１７】
また、第１方向性結合器１０の第４端子１０４は１入力２出力スイッチＳＷに接続されている。１入力２出力スイッチＳＷは、分岐路Ｄおよび分岐路Ｄで２分されたその一方Ｄ１に接続された第３スイッチＳＷ３、分岐路Ｄで２分されたもう一方Ｄ２に接続された第４スイッチＳＷ４から構成されている。
【００１８】
第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４は、たとえば電界効果トランジスタで構成されている。また、第３スイッチＳＷ３は５０オームの抵抗Ｒ２に接続され、抵抗Ｒ２の一端は接地されている。第４スイッチＳＷ４は第２信号出力端子ＯＵＴ２に接続されている。
【００１９】
上記した第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４は、いずれも１入力１出力スイッチを構成している。
【００２０】
上記の構成において、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３をそれぞれ同時にオン状態とする。たとえば、第１スイッチＳＷ１〜第３スイッチＳＷ３を構成する電界効果トランジスタのゲートに０Ｖのバイアス電圧を印加する。このとき、第４スイッチＳＷ１をオフ状態とする。たとえば第４スイッチＳＷ４を構成する電界効果トランジスタのゲートにピンチオフ以下のバイアス電圧を印加する。
【００２１】
オン状態の電界効果トランジスタの挿入損はきわめて小さく、入力端子ＩＮから入力した信号は、第１方向性結合器１０の第１端子１０１に入り、９０°の位相差で第２端子１０２および第３端子１０３に出力する。さらに、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を経て、それぞれ第２方向性結合器２０の第３端子２０３および第２端子２０２に入力する。第３端子２０３および第２端子２０２に入力した２つの信号は、第１端子２０１において同一位相となって合成され、第１信号出力端子ＯＵＴ１に出力される。
【００２２】
この場合、第３端子２０３および第２端子２０２に入力した２つの信号の位相や振幅にずれがあると、第４端子２０４に信号が出力されるが、この信号は抵抗Ｒ１で吸収される。しかし、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を構成する電界効果トランジスタの電気的特性、たとえばオン状態の時の挿入損を同じにすれば抵抗Ｒ１で吸収される信号成分も少なくなるなど、良好な反射損特性が得られる。
【００２３】
次に、第１スイッチＳＷ１〜第３スイッチＳＷ３をオフ状態とし、第４スイッチＳＷ４をオン状態とする。
【００２４】
このとき、入力端子ＩＮから入力した信号は、第１方向性結合器１０の第１端子１０１に入り、９０°の位相差で第２端子１０２および第３端子１０３に出力する。しかし、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２がオフ状態であるため、第２端子１０２および第３端子１０３に出力した信号は、第４端子１０４において同一位相で合成される。その後、オン状態の第４スイッチＳＷ４を経て第２信号出力端子ＯＵＴ２に出力される。
【００２５】
この場合、第２端子１０２および第３端子１０３から第１端子１０１方向に戻る信号は逆相になるため、互いに打ち消し合い良好な反射損特性が得られる。
【００２６】
なお、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の特性に相違があると、その相違に対応して第１端子１０１方向に戻る信号の量が増えてくる。しかし、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を構成する電界効果トランジスタの電気的特性、たとえばオフ状態の時のアイソレーション特性を同じにすれば、第１端子１０１方向に戻る信号の量を少なくできる。
【００２７】
ここで、本発明の第１信号出力端子ＯＵＴ１に信号が出力するスイッチ動作１および第２信号出力端子ＯＵＴ２に信号が出力するスイッチ動作２における挿入損と反射損特性、並びに、従来のマイクロ波スイッチ装置の挿入損と反射損特性を図２に示す。本発明のマイクロ波スイッチ装置では、方向性結合器１０、２０としてインタディジタル型３ｄＢ方向性結合器を用い、また１入力１出力スイッチを構成する電界効果トランジスタのオン抵抗を１Ω、オフ容量を０．０４３ｐＦとしている。
【００２８】
図２の横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸は挿入損、反射損（ｄＢ）を示し、符号Ａ１、Ａ２、Ａ３は、それぞれスイッチ動作１、スイッチ動作２、従来技術の挿入損を示し、符号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、それぞれスイッチ動作１、スイッチ動作２、従来技術の反射損を示している。
【００２９】
この図から分かるように、本発明のマイクロ波スイッチ装置の方が、従来のマイクロ波スイッチ装置に比べ、入出力端子における反射損特性が広帯域に渡り良好になっている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、広帯域に渡り反射損特性が良好なマイクロ波スイッチ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す回路構成図である。
【図２】本発明および従来例における挿入損および反射損特性を説明するための特性図である。
【図３】従来例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
１０…第１方向性結合器
１０１…第１方向性結合器の第１端子
１０２…第１方向性結合器の第２端子
１０３…第１方向性結合器の第３端子
１０４…第１方向性結合器の第４端子
２０…第２方向性結合器
２０１…第２方向性結合器の第１端子
２０２…第２方向性結合器の第２端子
２０３…第２方向性結合器の第３端子
２０４…第２方向性結合器の第４端子
ＳＷ…１入力２出力スイッチ
ＳＷ１…第１スイッチ
ＳＷ２…第２スイッチ
ＳＷ３…第３スイッチ
ＳＷ４…第４スイッチ
Ｒ１、Ｒ２…抵抗
ＩＮ…信号入力端子
ＯＵＴ１…第１の信号出力端子
ＯＵＴ２…第１の信号出力端子
【図１】
0003718424.tif 000002
【図２】
0003718424.tif 000003
【図３】
0003718424.tif 000004