(57)【要約】  高周波スイッチモジュール（１）は、スイッチ素子（ＳＷ１）と高周波回路（２〜６）とＧＮＤ回路（７）とを備える。スイッチ素子（ＳＷ１）は、アンテナポート（Ｐａ１）とスイッチポート（Ｐｓ１〜Ｐｓ６）とＦＥＴスイッチとを備える。ＦＥＴスイッチはスイッチポート（Ｐｓ１〜Ｐｓ６）とアンテナポート（Ｐａ１）との接続を切り替える。高周波回路（２〜６）は、スイッチポート（Ｐｓ１〜Ｐｓ６）のいずれかを、信号を処理する回路に接続する。ＧＮＤ回路（７）は、高周波回路（２〜６）に接続されていないスイッチポート（Ｐｓ６）を、ＧＮＤ電極に直接接続する。
2010024376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信信号を送受信するアンテナに接続されるアンテナポート、前記アンテナポートとの接続が択一的に選択される複数のスイッチポート、および、前記スイッチポートと前記アンテナポートとの接続を切り替えるＦＥＴスイッチ、を備えるスイッチ素子と、
前記複数のスイッチポートのいずれかを、前記通信信号を処理する通信信号処理回路に接続する、高周波回路と、
前記複数のスイッチポートのうち前記高周波回路が接続されていない空きスイッチポートを少なくともひとつ備え、前記空きスイッチポートを直接または回路素子で構成されるインピーダンス部を介してＧＮＤ電極に接続する、ＧＮＤ回路と、を備える高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
前記ＦＥＴスイッチは、前記アンテナポートに接続するスイッチポートを切り替える際に、一時的に、前記空きスイッチポートが前記アンテナポートに接続される、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記インピーダンス部は、特性インピーダンスが５０Ωの抵抗を備える、請求項１または２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記ＦＥＴスイッチは、ＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチであり、
前記インピーダンス部は、接続されているスイッチポートと前記ＧＮＤ電極との間に直列に接続されたコンデンサを備える、請求項１〜３のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
前記スイッチ素子と前記高周波回路と前記ＧＮＤ回路とを、絶縁体層と配線電極とを交互に積層したセラミック多層基板に一体に形成した、請求項１〜４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
前記セラミック多層基板は、前記スイッチ素子の実装面とは別の基板積層面に前記ＧＮＤ電極を備え、前記ＧＮＤ回路は、接続されているスイッチポートをビアホール電極を介して前記ＧＮＤ電極に接続する、請求項５に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
前記セラミック多層基板は内部に複数のＧＮＤ電極を備え、前記ＧＮＤ回路は接続されている前記空きスイッチポートを前記セラミック多層基板内部に形成したビアホール電極を介して前記絶縁体層の積層方向において前記スイッチ素子の実装面に最も近く配置されたＧＮＤ電極に直接接続する、請求項６に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
前記複数のスイッチポートは前記スイッチ素子の一方主面の周縁部に配置され、前記空きスイッチポートは前記複数のスイッチポートに挟み込まれるように配置されている、請求項１〜７のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項９】
通信信号を送受信するアンテナに接続されるアンテナポート、前記アンテナポートとの接続が択一的に選択される複数のスイッチポート、および、前記スイッチポートと前記アンテナポートとの接続を切り替えるＦＥＴスイッチ、を備えるスイッチ素子と、
前記複数のスイッチポートのいずれかを、前記通信信号を処理する通信信号処理回路に接続する、一つ以上の高周波回路と、を備え、
前記複数のスイッチポートのうち、少なくとも２つのスイッチポートを、１つの前記高周波回路に接続した、高周波スイッチモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定周波数の通信信号の送受信を切り替える高周波スイッチモジュール、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の通信装置には様々な無線通信方式が採用され、例えばヨーロッパではマルチバンドのＧＳＭ方式が採用されている。ＧＳＭ方式では使用する周波数帯が異なる複数の通信信号（送受信信号）が存在し、周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯や９００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯が存在する。また、他にも次世代の無線通信方式として２１００ＭＨｚ帯のＵＭＴＳ方式が存在する。このような複数の周波数帯の通信信号を１つのアンテナで送受信する通信装置のフロントエンド部には、アンテナから、目的とする周波数帯の通信信号の送信回路や受信回路までの信号伝送経路を、ＦＥＴスイッチを用いて切り替える高周波スイッチモジュールが利用されることがあった（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
特許文献１には、ＧａＡｓＦＥＴスイッチを用いたＳＰｎＴ（Single  Pole  n  throw）スイッチ素子を備える高周波スイッチモジュールが開示されている。ＳＰｎＴスイッチ素子は１個のアンテナポートとn個のスイッチポートとを備え、各スイッチポートには周波数帯ごとに設けられる合計n個以上の送信回路および受信回路のいずれかが接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９７８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
無線通信方式の数や種類は国ごとに異なるため、スイッチ素子に接続すべき回路数や回路種は通信装置の仕様ごとに異なる。そのため従来は、無線通信方式の数や種類に応じてスイッチ素子の構成やスイッチ素子の実装基板の構成を個別に設計する必要があり、個別設計による設計時間や製造コストが余分に掛かり、その低減が望まれていた。【０００６】
また、一般に通信装置のフロントエンド部では、スイッチ素子に接続する送受信回路とアンテナとの間で通信信号のアイソレーションを高める必要がある。しかしながら、ＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールでは、ＦＥＴスイッチを介して信号が回り込み易く、その対策も必要となる。【０００７】
そこで本発明は、無線通信方式の数や種類を異なる仕様に対応させることが容易で、アイソレーション特性が良好な高周波スイッチモジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の高周波スイッチモジュールは、スイッチ素子と高周波回路とＧＮＤ回路とを備える。スイッチ素子は、アンテナポートと複数のスイッチポートとＦＥＴスイッチとを備える。アンテナポートは、通信信号を送受信するアンテナに接続される。各スイッチポートは、アンテナポートとの接続が択一的に選択される。ＦＥＴスイッチはスイッチポートとアンテナとの接続を切り替える。高周波回路は、複数のスイッチポートのいずれかを、通信信号を処理する通信信号処理回路に接続する。ＧＮＤ回路は、複数のスイッチポートのうち高周波回路が接続されていない空きスイッチポートを少なくともひとつ備え、前記空きスイッチポートを直接または回路素子で構成されるインピーダンス部を介してＧＮＤ電極に接続する。【０００９】
この構成では、スイッチ素子の備えるスイッチポートのいくつかを、高周波回路を接続したスイッチポート（以下、接続スイッチポートと称する。）とし、その他のスイッチポートを高周波回路に接続しないスイッチポート（以下、空きスイッチポートと称する。）とする。したがって、高周波回路の数や種類を変更する際にスイッチ素子の構成を変える必要が無く、標準化したスイッチ素子を用いて高周波スイッチモジュールを構成できる。【００１０】
この場合、仮に空きスイッチポートに何も接続せずに利用すれば、アンテナポートと空きスイッチポートとが接続された際に、アンテナポートが略無限大の特性インピーダンスを持つので入力信号が空きスイッチポートで全反射する。そのため、反射信号がＦＥＴスイッチを経由して他のスイッチポートに漏れてアンテナポートと接続スイッチポートとの間でのアイソレーションが悪化する。【００１１】
そこで、本構成は空きスイッチポートにＧＮＤ回路を接続する。すると、アンテナポートと空きスイッチポートとが接続された際に、ＦＥＴスイッチとアンテナポートとの間は、ほぼ接地された状態となるため、アンテナポートからの信号はアンテナポートとＦＥＴスイッチとの間で全反射され、ＦＥＴスイッチには流入しない。そのため、その他の接続スイッチポートに不要な信号が伝搬することがない。したがって、アンテナポートから接続スイッチポートへ漏れる入力信号が低減し、アンテナポートと接続スイッチポートとの間でのアイソレーションを改善できる。【００１２】
ＦＥＴスイッチはアンテナポートに接続するスイッチポートを切り替える際に、一時的に、空きスイッチポートがアンテナポートに接続されるものでもよい。【００１３】
インピーダンス部は、特性インピーダンスが５０Ωの抵抗を備えると好適である。この場合には、インピーダンス部で入力信号が抵抗消費され、アイソレーション特性を改善できる。【００１４】
ＦＥＴスイッチは、ＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチであってもよく、その場合にはインピーダンス部は空きスイッチポートとＧＮＤ電極との間に直列に接続されたコンデンサとすると好適である。一般にＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチは、空きスイッチポートがＧＮＤ電極に直接接続されると、スイッチング動作を適正に実施できにくいことがある。そこで、本構成ではインピーダンス部にコンデンサを備えて、所定の周波数の信号に対してインピーダンスを０に近づけることにより、アンテナポートにおいてその信号を全反射することができ、ＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチのスイッチング動作を適正に実施できるようにする。【００１５】
スイッチ素子と高周波回路とＧＮＤ回路とは、絶縁体層と配線電極とを交互に積層したセラミック多層基板に一体に形成すると好適である。この場合には、高周波スイッチモジュールを１チップで構成でき小型化が可能になり、またディスクリート構成時に比べ、部品間の配線による損失を低減できる。【００１６】
セラミック多層基板は、スイッチ素子の実装面とは別の基板積層面にＧＮＤ電極を備え、ＧＮＤ回路は、接続されているスイッチポートをビアホール電極を介してＧＮＤ電極に接続すると好適である。この構成では、空きスイッチポートからＧＮＤ回路に掛けて不要な寄生成分が生じない。また、このビアホール電極は他の配線電極と磁界結合し難いため、素子間のアイソレーションが改善される。【００１７】
セラミック多層基板は内部に複数のＧＮＤ電極を備え、前記ＧＮＤ回路は接続されている前記空きスイッチポートを前記セラミック多層基板内部に形成したビアホール電極を介して前記絶縁体層の積層方向において前記スイッチ素子の実装面に最も近く配置されたＧＮＤ電極に直接接続すると好適である。【００１８】
複数のスイッチポートは前記スイッチ素子の一方主面の周縁部に配置され、前記空きスイッチポートは前記複数のスイッチポートに挟み込まれるように配置されていると好適である。【００１９】
この発明の高周波スイッチモジュールは、スイッチ素子と高周波回路とを備え、複数のスイッチポートのうち、少なくとも２つのスイッチポートを、１つの高周波回路に接続する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明では、スイッチ素子の備えるスイッチポートのいくつかを、接続スイッチポートとし、その他のスイッチポートを空きスイッチポートとして利用する。これにより、高周波回路の数や種類を変更する際に、標準化したスイッチ素子を用いて高周波スイッチモジュールを構成できる。【００２１】
また、空きスイッチポートをオープン状態とせずに使用するので、アンテナポートから接続スイッチポートへ漏れる入力信号が低減し、アンテナポートと接続スイッチポートとの間でのアイソレーションを改善できる。【００２２】
したがって、標準化したスイッチ素子を利用して、アイソレーション特性が良好な高周波スイッチモジュールを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図２】同スイッチモジュールの積み図である。
【図３】同スイッチモジュールの積み図である。
【図４】同スイッチモジュールの積み図である。
【図５】同スイッチモジュールの素子搭載面図である。
【図６】第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図７】シミュレーション結果を説明する図である。
【図８】第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図１０】第５の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図１を参照して説明する。本実施形態の高周波スイッチモジュールは、携帯電話のフロントエンド部を構成する。
【００２５】
図１は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【００２６】
フロントエンド部１００は、高周波スイッチモジュール１を備える。高周波スイッチモジュール１は、各構成要素をセラミック多層基板に一体に設けたモジュールであり、外部接続端子Ｐｏ１〜Ｐｏ１１を有する。
【００２７】
外部接続端子Ｐｏ７には、アンテナＡＮＴが接続される。外部接続端子Ｐｏ８には、駆動電圧ＶＤＤが入力される。外部接続端子Ｐｏ９〜Ｐｏ１１には、それぞれ２値信号である制御信号Ｖｃ１〜Ｖｃ３が入力される。外部接続端子Ｐｏ１は、ＵＭＴＳ２１００ＭＨｚ通信信号が入出力される。外部接続端子Ｐｏ２は、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号が入力される。外部接続端子Ｐｏ３は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号が入力される。外部接続端子Ｐｏ４は、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力する。外部接続端子Ｐｏ５は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号を出力する。外部接続端子Ｐｏ６は、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号を出力する。
【００２８】
この高周波スイッチモジュール１は、スイッチ素子ＳＷ１と、高周波回路２〜６と、ＧＮＤ回路７とを備える。スイッチ素子ＳＷ１はＳＰ６Ｔ（Single  Pole  ６  throw）型のものであり、半導体ＦＥＴスイッチ（不図示）と、アンテナポートＰａ１と駆動ポートＰｗ１と制御ポートＰｃ１〜Ｐｃ３とスイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ６とを備える。
【００２９】
半導体ＦＥＴスイッチは、制御信号Ｖｃ１〜Ｖｃ３それぞれの２値信号の組合せに応じて、スイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ６のいずれかをアンテナポートＰａ１に接続する。
【００３０】
アンテナポートＰａ１は、リアクタンス素子Ｌ１を介して外部接続端子Ｐｏ７に接続されている。外部接続端子Ｐｏ７とリアクタンス素子Ｌ１との接続点はコンデンサＣ１を介して接地されている。駆動ポートＰｗ１は外部接続端子Ｐｏ８に接続されている。制御ポートＰｃ１〜Ｐｃ３は、それぞれ外部接続端子Ｐｏ９〜Ｐｏ１１に接続されている。スイッチポートＰｓ１は、高周波回路２を介して外部接続端子Ｐｏ１と外部接続端子Ｐｏ２とに接続されている。スイッチポートＰｓ２は、高周波回路３を介して外部接続端子Ｐｏ３に接続されている。スイッチポートＰｓ３は、高周波回路４を介して外部接続端子Ｐｏ４に接続されている。スイッチポートＰｓ４は、高周波回路５を介して外部接続端子Ｐｏ５に接続されている。スイッチポートＰｓ５は、高周波回路６を介して外部接続端子Ｐｏ６に接続されている。スイッチポートＰｓ６は、ＧＮＤ回路７が接続されている。
【００３１】
高周波回路２は、スイッチポートＰｓ１と外部接続端子Ｐｏ１との間に設けられたハイパスフィルタと、スイッチポートＰｓ１と外部接続端子Ｐｏ２との間に設けられた２段のローパスフィルタとを備える。このハイパスフィルタは、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２，Ｃｔ２および線路Ｌｔ２とからなり、ＵＭＴＳ２１００ＭＨｚ通信信号を通過させる。また、この２段のローパスフィルタは、コンデンサＧＣｃ１，ＧＣｃ２，ＧＣｕ２，ＧＣｕ３および線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２からなり、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号あるいはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を通過させ、それら送信信号の２倍波や３倍波などの高調波を減衰させる。
【００３２】
高周波回路３は、スイッチポートＰｓ２と外部接続端子Ｐｏ３との間に設けられた２段のローパスフィルタを備える。この２段のローパスフィルタは、コンデンサＤＣｃ１，ＤＣｕ１，ＤＣｕ２および線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２からなり、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号あるいはＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号を通過させ、それら送信信号の２倍波や３倍波などの高調波を減衰させる。
【００３３】
高周波回路４は、スイッチポートＰｓ３と外部接続端子Ｐｏ４との間に設けられたＳＡＷフィルタを備える。このＳＡＷフィルタは、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を通過させる。
【００３４】
高周波回路５は、スイッチポートＰｓ４と外部接続端子Ｐｏ５との間に設けられたＳＡＷフィルタを備える。このＳＡＷフィルタは、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号を通過させる。
【００３５】
高周波回路６は、スイッチポートＰｓ５と外部接続端子Ｐｏ６との間に設けられたＳＡＷフィルタを備える。このＳＡＷフィルタは、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号を通過させる。
【００３６】
ＧＮＤ回路７は、スイッチポートＰｓ６をＧＮＤ電極に直接接続する。
【００３７】
このような構成の高周波スイッチモジュール１では、高周波スイッチモジュールの設計変更などにより高周波回路の数を増やす場合に、スイッチポートＰｓ６に新たな高周波回路を接続するようにして、スイッチ素子ＳＷ１を流用することが容易である。
【００３８】
また、半導体ＦＥＴスイッチによるスイッチポートの接続切替え時に、一時的にスイッチポートＰｓ６がアンテナポートＰａ１と導通した状態となっても、空きスイッチポートＰｓ６をＧＮＤ回路７に接続しているので、アンテナポートＰａ１もほぼ接地された状態となる。このため、アンテナポートＰａ１から入力される信号は、アンテナポートＰａ１と半導体ＦＥＴスイッチとの間で全反射され、空きスイッチポートＰｓ６へ信号は入力されない。そのため、本実施形態のように空きスイッチポートを設けていても、アンテナポートとスイッチポートとの間でのアイソレーションを確保できる。
【００３９】
図２〜４は、高周波スイッチモジュール１の積み図であり、高周波スイッチモジュール１の各誘電体層（１）〜（１７）を実装面から順に見た図である。また、図５は高周波スイッチモジュール１の実装面とは逆側に設ける素子搭載面から見た図である。各図に示す記号は図１に示した記号に対応し、図中の円形の表示は全てビアホールを示す。
【００４０】
誘電体層（１）において、高周波スイッチモジュール１の実装面には、接地端子ＧＮＤと外部接続端子Ｐｏ１〜Ｐｏ１１を形成していて、高周波スイッチモジュール１は、この実装面で外部の回路基板に実装される。また、誘電体層（１７）の素子搭載面には、スイッチ素子ＳＷ１とリアクタンス素子Ｌ１とフィルタ素子ＧＳＭＳＡＷとフィルタ素子ＤＣＳＳＡＷとを搭載している。フィルタ素子ＧＳＭＳＡＷは高周波回路４のＳＡＷフィルタであり、フィルタ素子ＤＣＳＳＡＷは高周波回路５のＳＡＷフィルタおよび高周波回路６のＳＡＷフィルタを一体にしたデュアル型のものである。
【００４１】
誘電体層（２）には、誘電体層（１）の接地端子ＧＮＤに導通する内部ＧＮＤ電極が形成されている。誘電体層（３）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｔ２，ＧＣｕ３の電極と、外部接続端子Ｐｏ７を介してアンテナＡＮＴに接続されるコンデンサＣ１の電極とが形成されている。誘電体層（４）には、誘電体層（１）の接地端子ＧＮＤに導通する内部ＧＮＤ電極が形成されている。誘電体層（５）には、高周波回路３を構成するコンデンサＤＣｕ１の電極が形成されている。誘電体層（６）には、高周波回路２を構成する線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２，Ｌｔ２と、高周波回路３を構成する線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２とが形成されている。誘電体層（７）には、高周波回路２を構成する線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２，Ｌｔ２と、高周波回路３を構成する線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２が誘電体層（６）から引き続き形成されている。誘電体層（８）には、高周波回路２を構成する線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２，Ｌｔ２と、高周波回路３を構成する線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２が誘電体層（７）から引き続き形成されている。誘電体層（９）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ２の電極が形成されている。誘電体層（１０）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ１とコンデンサＣｃ２の共通電極が形成されている。誘電体層（１１）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ２の電極と、高周波回路２を構成するコンデンサＧＣｃ１とコンデンサＧＣｃ２の共通電極と、高周波回路３を構成するコンデンサＤＣｃ１の電極とが形成されている。誘電体層（１２）には、高周波回路２を構成するコンデンサＧＣｃ１の電極とコンデンサＧＣｃ２の電極と、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ１とコンデンサＣｃ２の共通電極と、高周波回路３を構成するコンデンサＤＣｃ２の電極とが形成されている。誘電体層（１３）には、高周波回路２を構成するコンデンサＧＣｃ２の電極とコンデンサＣｃ１の電極とが形成されている。誘電体層（１４）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ１とコンデンサＣｃ２の共通電極と、誘電体層（１）の接地端子ＧＮＤに導通する内部ＧＮＤ電極とが形成されている。誘電体層（１５）、（１６）には、ビアホールと接続配線とが形成されている。各誘電体層の電極パターン間の導通はビアホールによりなされており、図１に示す回路が形成されている。
【００４２】
また、スイッチ素子ＳＷ１のアンテナポートＰａ１は、誘電体層（１７）、（１６）を介してリアクタンス素子Ｌ１の一端に接続される。駆動ポートＰｗ１は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ８に接続される。制御ポートＰｃ１は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ９に接続される。制御ポートＰｃ２は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ１０に接続される。制御ポートＰｃ３は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ１１に接続される。スイッチポートＰｓ１は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ１と外部接続端子Ｐｏ２とに接続される。スイッチポートＰｓ２は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ３に接続される。スイッチポートＰｓ３は、誘電体層（１７）、（１６）を介して、素子搭載面のフィルタ素子ＧＳＭＳＡＷに接続される。スイッチポートＰｓ４は、誘電体層（１７）、（１６）、（１５）を介して、素子搭載面のフィルタ素子ＤＣＳＳＡＷに接続される。スイッチポートＰｓ５は、誘電体層（１７）、（１６）を介して、素子搭載面のフィルタ素子ＤＣＳＳＡＷに接続される。スイッチポートＰｓ６は、誘電体層（１７）から誘電体層（１４）に設けたビアを介して、誘電体層（１４）に設けた内部ＧＮＤ電極に直接接続される。この空きスイッチポートＰｓ６を、その直下に配置したビアホールを介して内部ＧＮＤ電極に実質的に直接接続すると、不要な寄生成分が生じず、また、このビアホールが他の配線電極と磁界結合しないため、さらにアイソレーションが改善される。
【００４３】
このように、高周波スイッチモジュールを単体の積層体で実現することにより、高周波スイッチモジュールを小型に形成することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図６を参照して説明する。
【００４５】
図６は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００４６】
この高周波スイッチモジュール１０１は、ＧＮＤ回路１７の構成が高周波スイッチモジュール１と相違する。具体的には、ＧＮＤ回路１７を、スイッチポートＰｓ６とＧＮＤ電極との間に特性インピーダンス５０Ωの終端抵抗Ｒを設けた構成としている。
【００４７】
このような構成を採用することにより、半導体ＦＥＴスイッチによる接続の切替え時に、一時的にスイッチポートＰｓ６がアンテナポートＰａ１と導通した状態となっても、アンテナポートから空きスイッチポートＰｓ６に入る信号を終端抵抗Ｒで消費させられる。したがって、スイッチポートＰｓ６での反射が低減し、アンテナポートＰａ１からスイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ５へ漏れる信号が抑制される。そのため、本実施形態のように空きスイッチポートを設けていても、アンテナポートとスイッチポートとの間でのアイソレーションを確保できる。
【００４８】
ここで、空きスイッチポートＰｓ６の終端条件を異ならせたシミュレーションにより、アイソレーション特性を測定した結果を説明する。図７は、シミュレーションの結果を説明する図である。
【００４９】
シミュレーションでは、空きスイッチポートＰｓ６に、何も接続しないＯＰＥＮとした終端条件、ＧＮＤ回路７を接続した終端条件、ＧＮＤ回路１７を接続した終端条件を比較した。そして、各終端条件で、アンテナポートＰａ１とスイッチポートＰｓ３との間のアイソレーション特性と、アンテナポートＰａ１とスイッチポートＰｓ４との間のアイソレーション特性と、アンテナポートＰａ１とスイッチポートＰｓ５との間のアイソレーション特性と、を測定した。
【００５０】
その結果、空きスイッチポートＰｓ６に、何も接続しないＯＰＥＮとした終端条件に比べて、ＧＮＤ回路７を接続した終端条件、ＧＮＤ回路１７を接続した終端条件では、いずれのスイッチポートにおけるアイソレーション特性も改善した。
【００５１】
なお、ＧＮＤ回路７を接続した場合、アンテナポートから入力される信号はアンテナポートにおいて全反射され、半導体ＦＥＴスイッチに入力されない。しかし、ＧＮＤ回路１７の場合、５０Ω終端を介して接地されるため、抵抗値のばらつきや抵抗の持つ周波数特性などで信号が完全に５０Ωで消費されないことがあり、ＧＮＤ回路７を用いた場合よりもアイソレーション特性の改善効果が小さくなっている。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図８を参照して説明する。
【００５３】
図８は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００５４】
この高周波スイッチモジュール１０２は、ＧＮＤ回路２７とスイッチ素子ＳＷ２との構成が高周波スイッチモジュール１と相違する。具体的には、スイッチ素子ＳＷ２の半導体ＦＥＴスイッチをＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチとしていて、ＧＮＤ回路２７を、スイッチポートＰｓ６とＧＮＤ電極との間に１０００ｐＦのコンデンサＣ２を設けた構成としている。
【００５５】
コンデンサＣ２を設けることにより、入力される信号の周波数においてインピーダンスを小さくでき、ＧＮＤ回路２７をその周波数において接地された状態に近づけることで、アンテナポートにおいて信号を反射することができる。これによりアンテナポートとスイッチポートとのアイソレーション特性を向上することができる。
【００５６】
次に、本発明の第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図９を参照して説明する。
【００５７】
図９は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００５８】
この高周波スイッチモジュール１０３は、ＧＮＤ回路３７の構成が高周波スイッチモジュール１０２と相違する。具体的には、ＧＮＤ回路３７を、スイッチポートＰｓ６とＧＮＤ電極との間に、特性インピーダンス５０Ωの終端抵抗Ｒと、１０００ｐＦのコンデンサＣ２とを設けた構成としている。
【００５９】
コンデンサＣ２を設けることにより、入力される信号の周波数においてインピーダンスを小さくでき、ＧＮＤ回路２７をその周波数において接地された状態に近づけることで、アンテナポートにおいて信号を反射することができる。これによりアンテナポートとスイッチポートとのアイソレーション特性を向上することができる。さらには、半導体ＦＥＴスイッチによる接続の切替え時に、一時的にスイッチポートＰｓ６がアンテナポートＰａ１と導通した状態となっても、アンテナポートから空きスイッチポートＰｓ６に入る信号を終端抵抗Ｒで消費させて、アイソレーション特性を改善できる。このように、本実施形態においてはコンデンサＣ２終端抵抗Ｒの両方によってアイソレーション特性を向上することができる。
【００６０】
次に、本発明の第５の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図１０を参照して説明する。
【００６１】
図１０は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００６２】
この高周波スイッチモジュール１０４は、空きスイッチポートであるスイッチポートＰｓ６と他のスイッチポートであるＰｓ５とを導通接続している。アンテナポートＰａ１と空きスイッチポートＰｓ６とが接続された場合、空きスイッチポートＰｓ６がオープン状態にならないため、空きスイッチポートＰｓ６から他のスイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ４への信号の漏れを防ぐことができ、アイソレーション特性が向上する。
【００６３】
以上の実施形態では、ＳＰ６Ｔ型のスイッチ素子を用いる例を示したが、本発明はそれ以外の数のスイッチポートを備える高周波スイッチモジュールであっても、空きスイッチポート数が１以上であれば好適に実施できる。
【００６４】
また、上述したように、空きスイッチポートを直接あるいはインピーダンス部を介してＧＮＤ電極に接続したり、空きスイッチポートを他のスイッチポートに接続することにより、ｎ（２以上の整数）個のスイッチポートを備えた半導体ＦＥＴスイッチを、（ｎ−１）以下の通信システムに対応可能な高周波スイッチモジュールとすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１，１０１，１０２，１０３，１０４…高周波スイッチモジュール
２〜６…高周波回路
７，１７，２７，３７…ＧＮＤ回路
１００…フロントエンド部
ＡＮＴ…アンテナ
Ｐａ１…アンテナポート
Ｐｃ１〜Ｐｃ３…制御ポート
Ｐｏ１〜Ｐｏ１１…外部接続端子
Ｐｓ１〜Ｐｓ６…スイッチポート
Ｐｗ１…駆動ポート
Ｒ…終端抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ素子
【図１】
2010024376.tif 000003
【図２】
2010024376.tif 000004
【図３】
2010024376.tif 000005
【図４】
2010024376.tif 000006
【図５】
2010024376.tif 000007
【図６】
2010024376.tif 000008
【図７】
2010024376.tif 000009
【図８】
2010024376.tif 000010
【図９】
2010024376.tif 000011
【図１０】
2010024376.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月26日(2011.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信信号を送受信するアンテナに接続されるアンテナポート、前記アンテナポートとの接続が択一的に選択される複数のスイッチポート、および、前記スイッチポートと前記アンテナポートとの接続を切り替えるＦＥＴスイッチ、を備えるスイッチ素子と、
前記複数のスイッチポートのいずれかを、前記通信信号を処理する通信信号処理回路に接続する、高周波回路と、
前記複数のスイッチポートのうち前記高周波回路が接続されていない空きスイッチポートを少なくともひとつ備え、前記空きスイッチポートを直接または回路素子で構成されるインピーダンス部を介してＧＮＤ電極に接続する、ＧＮＤ回路と、を備える高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
前記ＦＥＴスイッチは、前記アンテナポートに接続するスイッチポートを切り替える際に、一時的に、前記空きスイッチポートが前記アンテナポートに接続される、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記インピーダンス部は、特性インピーダンスが５０Ωの抵抗を備える、請求項１または２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記ＦＥＴスイッチは、ＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチであり、
前記インピーダンス部は、接続されているスイッチポートと前記ＧＮＤ電極との間に直列に接続されたコンデンサを備える、請求項１〜３のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
前記スイッチ素子と前記高周波回路と前記ＧＮＤ回路とを、絶縁体層と配線電極とを交互に積層したセラミック多層基板に一体に形成した、請求項１〜４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
前記セラミック多層基板は、前記スイッチ素子の実装面とは別の基板積層面に前記ＧＮＤ電極を備え、前記ＧＮＤ回路は、接続されているスイッチポートをビアホール電極を介して前記ＧＮＤ電極に接続する、請求項５に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
前記セラミック多層基板は内部に複数のＧＮＤ電極を備え、前記ＧＮＤ回路は接続されている前記空きスイッチポートを前記セラミック多層基板内部に形成したビアホール電極を介して前記絶縁体層の積層方向において前記スイッチ素子の実装面に最も近く配置されたＧＮＤ電極に直接接続する、請求項６に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
通信信号を送受信するアンテナに接続されるアンテナポート、前記アンテナポートとの接続が択一的に選択される複数のスイッチポート、および、前記スイッチポートと前記アンテナポートとの接続を切り替えるＦＥＴスイッチ、を備えるスイッチ素子と、
前記複数のスイッチポートのいずれかを、前記通信信号を処理する通信信号処理回路に接続する、一つ以上の高周波回路と、を備え、
前記複数のスイッチポートのうち、少なくとも２つのスイッチポートを、回路素子を介することなく直接接続した、高周波スイッチモジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定周波数の通信信号の送受信を切り替える高周波スイッチモジュール、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の通信装置には様々な無線通信方式が採用され、例えばヨーロッパではマルチバンドのＧＳＭ方式が採用されている。ＧＳＭ方式では使用する周波数帯が異なる複数の通信信号（送受信信号）が存在し、周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯や９００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯が存在する。また、他にも次世代の無線通信方式として２１００ＭＨｚ帯のＵＭＴＳ方式が存在する。このような複数の周波数帯の通信信号を１つのアンテナで送受信する通信装置のフロントエンド部には、アンテナから、目的とする周波数帯の通信信号の送信回路や受信回路までの信号伝送経路を、ＦＥＴスイッチを用いて切り替える高周波スイッチモジュールが利用されることがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、ＧａＡｓＦＥＴスイッチを用いたＳＰｎＴ（Single  Pole  n  throw）スイッチ素子を備える高周波スイッチモジュールが開示されている。ＳＰｎＴスイッチ素子は１個のアンテナポートとn個のスイッチポートとを備え、各スイッチポートには周波数帯ごとに設けられる合計n個以上の送信回路および受信回路のいずれかが接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９７８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
無線通信方式の数や種類は国ごとに異なるため、スイッチ素子に接続すべき回路数や回路種は通信装置の仕様ごとに異なる。そのため従来は、無線通信方式の数や種類に応じてスイッチ素子の構成やスイッチ素子の実装基板の構成を個別に設計する必要があり、個別設計による設計時間や製造コストが余分に掛かり、その低減が望まれていた。
【０００６】
また、一般に通信装置のフロントエンド部では、スイッチ素子に接続する送受信回路とアンテナとの間で通信信号のアイソレーションを高める必要がある。しかしながら、ＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールでは、ＦＥＴスイッチを介して信号が回り込み易く、その対策も必要となる。
【０００７】
そこで本発明は、無線通信方式の数や種類を異なる仕様に対応させることが容易で、アイソレーション特性が良好な高周波スイッチモジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の高周波スイッチモジュールは、スイッチ素子と高周波回路とＧＮＤ回路とを備える。スイッチ素子は、アンテナポートと複数のスイッチポートとＦＥＴスイッチとを備える。アンテナポートは、通信信号を送受信するアンテナに接続される。各スイッチポートは、アンテナポートとの接続が択一的に選択される。ＦＥＴスイッチはスイッチポートとアンテナとの接続を切り替える。高周波回路は、複数のスイッチポートのいずれかを、通信信号を処理する通信信号処理回路に接続する。ＧＮＤ回路は、複数のスイッチポートのうち高周波回路が接続されていない空きスイッチポートを少なくともひとつ備え、前記空きスイッチポートを直接または回路素子で構成されるインピーダンス部を介してＧＮＤ電極に接続する。
【０００９】
この構成では、スイッチ素子の備えるスイッチポートのいくつかを、高周波回路を接続したスイッチポート（以下、接続スイッチポートと称する。）とし、その他のスイッチポートを高周波回路に接続しないスイッチポート（以下、空きスイッチポートと称する。）とする。したがって、高周波回路の数や種類を変更する際にスイッチ素子の構成を変える必要が無く、標準化したスイッチ素子を用いて高周波スイッチモジュールを構成できる。
【００１０】
この場合、仮に空きスイッチポートに何も接続せずに利用すれば、アンテナポートと空きスイッチポートとが接続された際に、アンテナポートが略無限大の特性インピーダンスを持つので入力信号が空きスイッチポートで全反射する。そのため、反射信号がＦＥＴスイッチを経由して他のスイッチポートに漏れてアンテナポートと接続スイッチポートとの間でのアイソレーションが悪化する。
【００１１】
そこで、本構成は空きスイッチポートにＧＮＤ回路を接続する。すると、アンテナポートと空きスイッチポートとが接続された際に、ＦＥＴスイッチとアンテナポートとの間は、ほぼ接地された状態となるため、アンテナポートからの信号はアンテナポートとＦＥＴスイッチとの間で全反射され、ＦＥＴスイッチには流入しない。そのため、その他の接続スイッチポートに不要な信号が伝搬することがない。したがって、アンテナポートから接続スイッチポートへ漏れる入力信号が低減し、アンテナポートと接続スイッチポートとの間でのアイソレーションを改善できる。
【００１２】
ＦＥＴスイッチはアンテナポートに接続するスイッチポートを切り替える際に、一時的に、空きスイッチポートがアンテナポートに接続されるものでもよい。
【００１３】
インピーダンス部は、特性インピーダンスが５０Ωの抵抗を備えると好適である。この場合には、インピーダンス部で入力信号が抵抗消費され、アイソレーション特性を改善できる。
【００１４】
ＦＥＴスイッチは、ＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチであってもよく、その場合にはインピーダンス部は空きスイッチポートとＧＮＤ電極との間に直列に接続されたコンデンサとすると好適である。一般にＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチは、空きスイッチポートがＧＮＤ電極に直接接続されると、スイッチング動作を適正に実施できにくいことがある。そこで、本構成ではインピーダンス部にコンデンサを備えて、所定の周波数の信号に対してインピーダンスを０に近づけることにより、アンテナポートにおいてその信号を全反射することができ、ＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチのスイッチング動作を適正に実施できるようにする。
【００１５】
スイッチ素子と高周波回路とＧＮＤ回路とは、絶縁体層と配線電極とを交互に積層したセラミック多層基板に一体に形成すると好適である。この場合には、高周波スイッチモジュールを１チップで構成でき小型化が可能になり、またディスクリート構成時に比べ、部品間の配線による損失を低減できる。
【００１６】
セラミック多層基板は、スイッチ素子の実装面とは別の基板積層面にＧＮＤ電極を備え、ＧＮＤ回路は、接続されているスイッチポートをビアホール電極を介してＧＮＤ電極に接続すると好適である。この構成では、空きスイッチポートからＧＮＤ回路に掛けて不要な寄生成分が生じない。また、このビアホール電極は他の配線電極と磁界結合し難いため、素子間のアイソレーションが改善される。
【００１７】
セラミック多層基板は内部に複数のＧＮＤ電極を備え、前記ＧＮＤ回路は接続されている前記空きスイッチポートを前記セラミック多層基板内部に形成したビアホール電極を介して前記絶縁体層の積層方向において前記スイッチ素子の実装面に最も近く配置されたＧＮＤ電極に直接接続すると好適である。
【００１８】
この発明の高周波スイッチモジュールは、スイッチ素子と高周波回路とを備え、複数のスイッチポートのうち、少なくとも２つのスイッチポートを、回路素子を介することなく直接接続する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明では、スイッチ素子の備えるスイッチポートのいくつかを、接続スイッチポートとし、その他のスイッチポートを空きスイッチポートとして利用する。これにより、高周波回路の数や種類を変更する際に、標準化したスイッチ素子を用いて高周波スイッチモジュールを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図２】同スイッチモジュールの積み図である。
【図３】同スイッチモジュールの積み図である。
【図４】同スイッチモジュールの積み図である。
【図５】同スイッチモジュールの素子搭載面図である。
【図６】第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図７】シミュレーション結果を説明する図である。
【図８】第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【図１０】第５の実施形態に係る高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図１を参照して説明する。本実施形態の高周波スイッチモジュールは、携帯電話のフロントエンド部を構成する。
【００２２】
図１は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図である。
【００２３】
フロントエンド部１００は、高周波スイッチモジュール１を備える。高周波スイッチモジュール１は、各構成要素をセラミック多層基板に一体に設けたモジュールであり、外部接続端子Ｐｏ１〜Ｐｏ１１を有する。
【００２４】
外部接続端子Ｐｏ７には、アンテナＡＮＴが接続される。外部接続端子Ｐｏ８には、駆動電圧ＶＤＤが入力される。外部接続端子Ｐｏ９〜Ｐｏ１１には、それぞれ２値信号である制御信号Ｖｃ１〜Ｖｃ３が入力される。外部接続端子Ｐｏ１は、ＵＭＴＳ２１００ＭＨｚ通信信号が入出力される。外部接続端子Ｐｏ２は、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号が入力される。外部接続端子Ｐｏ３は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号が入力される。外部接続端子Ｐｏ４は、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力する。外部接続端子Ｐｏ５は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号を出力する。外部接続端子Ｐｏ６は、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号を出力する。
【００２５】
この高周波スイッチモジュール１は、スイッチ素子ＳＷ１と、高周波回路２〜６と、ＧＮＤ回路７とを備える。スイッチ素子ＳＷ１はＳＰ６Ｔ（Single  Pole  ６  throw）型のものであり、半導体ＦＥＴスイッチ（不図示）と、アンテナポートＰａ１と駆動ポートＰｗ１と制御ポートＰｃ１〜Ｐｃ３とスイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ６とを備える。
【００２６】
半導体ＦＥＴスイッチは、制御信号Ｖｃ１〜Ｖｃ３それぞれの２値信号の組合せに応じて、スイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ６のいずれかをアンテナポートＰａ１に接続する。
【００２７】
アンテナポートＰａ１は、リアクタンス素子Ｌ１を介して外部接続端子Ｐｏ７に接続されている。外部接続端子Ｐｏ７とリアクタンス素子Ｌ１との接続点はコンデンサＣ１を介して接地されている。駆動ポートＰｗ１は外部接続端子Ｐｏ８に接続されている。制御ポートＰｃ１〜Ｐｃ３は、それぞれ外部接続端子Ｐｏ９〜Ｐｏ１１に接続されている。スイッチポートＰｓ１は、高周波回路２を介して外部接続端子Ｐｏ１と外部接続端子Ｐｏ２とに接続されている。スイッチポートＰｓ２は、高周波回路３を介して外部接続端子Ｐｏ３に接続されている。スイッチポートＰｓ３は、高周波回路４を介して外部接続端子Ｐｏ４に接続されている。スイッチポートＰｓ４は、高周波回路５を介して外部接続端子Ｐｏ５に接続されている。スイッチポートＰｓ５は、高周波回路６を介して外部接続端子Ｐｏ６に接続されている。スイッチポートＰｓ６は、ＧＮＤ回路７が接続されている。
【００２８】
高周波回路２は、スイッチポートＰｓ１と外部接続端子Ｐｏ１との間に設けられたハイパスフィルタと、スイッチポートＰｓ１と外部接続端子Ｐｏ２との間に設けられた２段のローパスフィルタとを備える。このハイパスフィルタは、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２，Ｃｔ２および線路Ｌｔ２とからなり、ＵＭＴＳ２１００ＭＨｚ通信信号を通過させる。また、この２段のローパスフィルタは、コンデンサＧＣｃ１，ＧＣｃ２，ＧＣｕ２，ＧＣｕ３および線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２からなり、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号あるいはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を通過させ、それら送信信号の２倍波や３倍波などの高調波を減衰させる。
【００２９】
高周波回路３は、スイッチポートＰｓ２と外部接続端子Ｐｏ３との間に設けられた２段のローパスフィルタを備える。この２段のローパスフィルタは、コンデンサＤＣｃ１，ＤＣｕ１，ＤＣｕ２および線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２からなり、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号あるいはＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号を通過させ、それら送信信号の２倍波や３倍波などの高調波を減衰させる。
【００３０】
高周波回路４は、スイッチポートＰｓ３と外部接続端子Ｐｏ４との間に設けられたＳＡＷフィルタを備える。このＳＡＷフィルタは、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を通過させる。
【００３１】
高周波回路５は、スイッチポートＰｓ４と外部接続端子Ｐｏ５との間に設けられたＳＡＷフィルタを備える。このＳＡＷフィルタは、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号を通過させる。
【００３２】
高周波回路６は、スイッチポートＰｓ５と外部接続端子Ｐｏ６との間に設けられたＳＡＷフィルタを備える。このＳＡＷフィルタは、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号を通過させる。
【００３３】
ＧＮＤ回路７は、スイッチポートＰｓ６をＧＮＤ電極に直接接続する。
【００３４】
このような構成の高周波スイッチモジュール１では、高周波スイッチモジュールの設計変更などにより高周波回路の数を増やす場合に、スイッチポートＰｓ６に新たな高周波回路を接続するようにして、スイッチ素子ＳＷ１を流用することが容易である。
【００３５】
また、半導体ＦＥＴスイッチによるスイッチポートの接続切替え時に、一時的にスイッチポートＰｓ６がアンテナポートＰａ１と導通した状態となっても、空きスイッチポートＰｓ６をＧＮＤ回路７に接続しているので、アンテナポートＰａ１もほぼ接地された状態となる。このため、アンテナポートＰａ１から入力される信号は、アンテナポートＰａ１と半導体ＦＥＴスイッチとの間で全反射され、空きスイッチポートＰｓ６へ信号は入力されない。そのため、本実施形態のように空きスイッチポートを設けていても、アンテナポートとスイッチポートとの間でのアイソレーションを確保できる。
【００３６】
図２〜４は、高周波スイッチモジュール１の積み図であり、高周波スイッチモジュール１の各誘電体層（１）〜（１７）を実装面から順に見た図である。また、図５は高周波スイッチモジュール１の実装面とは逆側に設ける素子搭載面から見た図である。各図に示す記号は図１に示した記号に対応し、図中の円形の表示は全てビアホールを示す。
【００３７】
誘電体層（１）において、高周波スイッチモジュール１の実装面には、接地端子ＧＮＤと外部接続端子Ｐｏ１〜Ｐｏ１１を形成していて、高周波スイッチモジュール１は、この実装面で外部の回路基板に実装される。また、誘電体層（１７）の素子搭載面には、スイッチ素子ＳＷ１とリアクタンス素子Ｌ１とフィルタ素子ＧＳＭＳＡＷとフィルタ素子ＤＣＳＳＡＷとを搭載している。フィルタ素子ＧＳＭＳＡＷは高周波回路４のＳＡＷフィルタであり、フィルタ素子ＤＣＳＳＡＷは高周波回路５のＳＡＷフィルタおよび高周波回路６のＳＡＷフィルタを一体にしたデュアル型のものである。
【００３８】
誘電体層（２）には、誘電体層（１）の接地端子ＧＮＤに導通する内部ＧＮＤ電極が形成されている。誘電体層（３）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｔ２，ＧＣｕ３の電極と、外部接続端子Ｐｏ７を介してアンテナＡＮＴに接続されるコンデンサＣ１の電極とが形成されている。誘電体層（４）には、誘電体層（１）の接地端子ＧＮＤに導通する内部ＧＮＤ電極が形成されている。誘電体層（５）には、高周波回路３を構成するコンデンサＤＣｕ１の電極が形成されている。誘電体層（６）には、高周波回路２を構成する線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２，Ｌｔ２と、高周波回路３を構成する線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２とが形成されている。誘電体層（７）には、高周波回路２を構成する線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２，Ｌｔ２と、高周波回路３を構成する線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２が誘電体層（６）から引き続き形成されている。誘電体層（８）には、高周波回路２を構成する線路ＧＬｔ１，ＧＬｔ２，Ｌｔ２と、高周波回路３を構成する線路ＤＬｔ１，ＤＬｔ２が誘電体層（７）から引き続き形成されている。誘電体層（９）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ２の電極が形成されている。誘電体層（１０）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ１とコンデンサＣｃ２の共通電極が形成されている。誘電体層（１１）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ２の電極と、高周波回路２を構成するコンデンサＧＣｃ１とコンデンサＧＣｃ２の共通電極と、高周波回路３を構成するコンデンサＤＣｃ１の電極とが形成されている。誘電体層（１２）には、高周波回路２を構成するコンデンサＧＣｃ１の電極とコンデンサＧＣｃ２の電極と、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ１とコンデンサＣｃ２の共通電極と、高周波回路３を構成するコンデンサＤＣｃ２の電極とが形成されている。誘電体層（１３）には、高周波回路２を構成するコンデンサＧＣｃ２の電極とコンデンサＣｃ１の電極とが形成されている。誘電体層（１４）には、高周波回路２を構成するコンデンサＣｃ１とコンデンサＣｃ２の共通電極と、誘電体層（１）の接地端子ＧＮＤに導通する内部ＧＮＤ電極とが形成されている。誘電体層（１５）、（１６）には、ビアホールと接続配線とが形成されている。各誘電体層の電極パターン間の導通はビアホールによりなされており、図１に示す回路が形成されている。
【００３９】
また、スイッチ素子ＳＷ１のアンテナポートＰａ１は、誘電体層（１７）、（１６）を介してリアクタンス素子Ｌ１の一端に接続される。駆動ポートＰｗ１は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ８に接続される。制御ポートＰｃ１は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ９に接続される。制御ポートＰｃ２は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ１０に接続される。制御ポートＰｃ３は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ１１に接続される。スイッチポートＰｓ１は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ１と外部接続端子Ｐｏ２とに接続される。スイッチポートＰｓ２は、誘電体層（１７）から誘電体層（１）を介して、実装面の外部接続端子Ｐｏ３に接続される。スイッチポートＰｓ３は、誘電体層（１７）、（１６）を介して、素子搭載面のフィルタ素子ＧＳＭＳＡＷに接続される。スイッチポートＰｓ４は、誘電体層（１７）、（１６）、（１５）を介して、素子搭載面のフィルタ素子ＤＣＳＳＡＷに接続される。スイッチポートＰｓ５は、誘電体層（１７）、（１６）を介して、素子搭載面のフィルタ素子ＤＣＳＳＡＷに接続される。スイッチポートＰｓ６は、誘電体層（１７）から誘電体層（１４）に設けたビアを介して、誘電体層（１４）に設けた内部ＧＮＤ電極に直接接続される。この空きスイッチポートＰｓ６を、その直下に配置したビアホールを介して内部ＧＮＤ電極に実質的に直接接続すると、不要な寄生成分が生じず、また、このビアホールが他の配線電極と磁界結合しないため、さらにアイソレーションが改善される。
【００４０】
このように、高周波スイッチモジュールを単体の積層体で実現することにより、高周波スイッチモジュールを小型に形成することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図６を参照して説明する。
【００４２】
図６は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００４３】
この高周波スイッチモジュール１０１は、ＧＮＤ回路１７の構成が高周波スイッチモジュール１と相違する。具体的には、ＧＮＤ回路１７を、スイッチポートＰｓ６とＧＮＤ電極との間に特性インピーダンス５０Ωの終端抵抗Ｒを設けた構成としている。
【００４４】
このような構成を採用することにより、半導体ＦＥＴスイッチによる接続の切替え時に、一時的にスイッチポートＰｓ６がアンテナポートＰａ１と導通した状態となっても、アンテナポートから空きスイッチポートＰｓ６に入る信号を終端抵抗Ｒで消費させられる。したがって、スイッチポートＰｓ６での反射が低減し、アンテナポートＰａ１からスイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ５へ漏れる信号が抑制される。そのため、本実施形態のように空きスイッチポートを設けていても、アンテナポートとスイッチポートとの間でのアイソレーションを確保できる。
【００４５】
ここで、空きスイッチポートＰｓ６の終端条件を異ならせたシミュレーションにより、アイソレーション特性を測定した結果を説明する。図７は、シミュレーションの結果を説明する図である。
【００４６】
シミュレーションでは、空きスイッチポートＰｓ６に、何も接続しないＯＰＥＮとした終端条件、ＧＮＤ回路７を接続した終端条件、ＧＮＤ回路１７を接続した終端条件を比較した。そして、各終端条件で、アンテナポートＰａ１とスイッチポートＰｓ３との間のアイソレーション特性と、アンテナポートＰａ１とスイッチポートＰｓ４との間のアイソレーション特性と、アンテナポートＰａ１とスイッチポートＰｓ５との間のアイソレーション特性と、を測定した。
【００４７】
その結果、空きスイッチポートＰｓ６に、何も接続しないＯＰＥＮとした終端条件に比べて、ＧＮＤ回路７を接続した終端条件、ＧＮＤ回路１７を接続した終端条件では、いずれのスイッチポートにおけるアイソレーション特性も改善した。
【００４８】
なお、ＧＮＤ回路７を接続した場合、アンテナポートから入力される信号はアンテナポートにおいて全反射され、半導体ＦＥＴスイッチに入力されない。しかし、ＧＮＤ回路１７の場合、５０Ω終端を介して接地されるため、抵抗値のばらつきや抵抗の持つ周波数特性などで信号が完全に５０Ωで消費されないことがあり、ＧＮＤ回路７を用いた場合よりもアイソレーション特性の改善効果が小さくなっている。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図８を参照して説明する。
【００５０】
図８は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００５１】
この高周波スイッチモジュール１０２は、ＧＮＤ回路２７とスイッチ素子ＳＷ２との構成が高周波スイッチモジュール１と相違する。具体的には、スイッチ素子ＳＷ２の半導体ＦＥＴスイッチをＧａＡｓ半導体ＦＥＴスイッチとしていて、ＧＮＤ回路２７を、スイッチポートＰｓ６とＧＮＤ電極との間に１０００ｐＦのコンデンサＣ２を設けた構成としている。
【００５２】
コンデンサＣ２を設けることにより、入力される信号の周波数においてインピーダンスを小さくでき、ＧＮＤ回路２７をその周波数において接地された状態に近づけることで、アンテナポートにおいて信号を反射することができる。これによりアンテナポートとスイッチポートとのアイソレーション特性を向上することができる。
【００５３】
次に、本発明の第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図９を参照して説明する。
【００５４】
図９は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００５５】
この高周波スイッチモジュール１０３は、ＧＮＤ回路３７の構成が高周波スイッチモジュール１０２と相違する。具体的には、ＧＮＤ回路３７を、スイッチポートＰｓ６とＧＮＤ電極との間に、特性インピーダンス５０Ωの終端抵抗Ｒと、１０００ｐＦのコンデンサＣ２とを設けた構成としている。
【００５６】
コンデンサＣ２を設けることにより、入力される信号の周波数においてインピーダンスを小さくでき、ＧＮＤ回路２７をその周波数において接地された状態に近づけることで、アンテナポートにおいて信号を反射することができる。これによりアンテナポートとスイッチポートとのアイソレーション特性を向上することができる。さらには、半導体ＦＥＴスイッチによる接続の切替え時に、一時的にスイッチポートＰｓ６がアンテナポートＰａ１と導通した状態となっても、アンテナポートから空きスイッチポートＰｓ６に入る信号を終端抵抗Ｒで消費させて、アイソレーション特性を改善できる。このように、本実施形態においてはコンデンサＣ２終端抵抗Ｒの両方によってアイソレーション特性を向上することができる。
【００５７】
次に、本発明の第５の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図１０を参照して説明する。
【００５８】
図１０は、本実施形態の高周波スイッチモジュールを備えるフロントエンド部の概略のブロック図であり、上述の構成と同様な構成には同一の符号を付している。
【００５９】
この高周波スイッチモジュール１０４は、空きスイッチポートであるスイッチポートＰｓ６と他のスイッチポートであるＰｓ５とを導通接続している。アンテナポートＰａ１と空きスイッチポートＰｓ６とが接続された場合、空きスイッチポートＰｓ６がオープン状態にならないため、空きスイッチポートＰｓ６から他のスイッチポートＰｓ１〜Ｐｓ４への信号の漏れを防ぐことができ、アイソレーション特性が向上する。
【００６０】
以上の実施形態では、ＳＰ６Ｔ型のスイッチ素子を用いる例を示したが、本発明はそれ以外の数のスイッチポートを備える高周波スイッチモジュールであっても、空きスイッチポート数が１以上であれば好適に実施できる。
【００６１】
また、上述したように、空きスイッチポートを直接あるいはインピーダンス部を介してＧＮＤ電極に接続したり、空きスイッチポートを他のスイッチポートに接続することにより、ｎ（２以上の整数）個のスイッチポートを備えた半導体ＦＥＴスイッチを、（ｎ−１）以下の通信システムに対応可能な高周波スイッチモジュールとすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１，１０１，１０２，１０３，１０４…高周波スイッチモジュール
２〜６…高周波回路
７，１７，２７，３７…ＧＮＤ回路
１００…フロントエンド部
ＡＮＴ…アンテナ
Ｐａ１…アンテナポート
Ｐｃ１〜Ｐｃ３…制御ポート
Ｐｏ１〜Ｐｏ１１…外部接続端子
Ｐｓ１〜Ｐｓ６…スイッチポート
Ｐｗ１…駆動ポート
Ｒ…終端抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ素子
【国際調査報告】
2010024376.tif 000013
2010024376.tif 000014