(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
第１の端子が接地され、第２の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたダイオードと、
前記ダイオードと前記ハイインピーダンス回路との接続点に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備えた高周波スイッチ回路。
【請求項２】
高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと前記ハイインピーダンス回路との接続点に第２の端子が接続されたダイオードと、
前記ダイオードの第１の端子に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備えた高周波スイッチ回路。
【請求項３】
高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
第１の端子が接地され、第２の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたダイオードと、
前記ダイオードと前記ハイインピーダンス回路との接続点に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備え、
前記ＰＩＮダイオードがオフ状態である前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間がオン状態において、前記高周波入力端子に入力される高周波信号が所定の大きさの高周波電力以上のとき、前記ＰＩＮダイオードがオン状態になることにより、前記高周波出力端子に出力される前記高周波信号の高周波電力の大きさを抑制する高周波スイッチ回路。
【請求項４】
高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと前記ハイインピーダンス回路との接続点に第２の端子が接続されたダイオードと、
前記ダイオードの第１の端子に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備え、
前記ＰＩＮダイオードがオフ状態である前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間がオン状態において、前記高周波入力端子に入力される高周波信号が所定の大きさの高周波電力以上のとき、前記ＰＩＮダイオードがオン状態になることにより、前記高周波出力端子に出力される前記高周波信号の高周波電力の大きさを抑制する高周波スイッチ回路。
【請求項５】
前記ＰＩＮダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれアノード及びカソードであり、
前記ダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれアノード及びカソードである請求項１〜４のいずれかに記載の高周波スイッチ回路。
【請求項６】
前記ＰＩＮダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれカソード及びアノードであり、
前記ダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれカソード及びアノードである請求項１〜４のいずれかに記載の高周波スイッチ回路。
【請求項７】
前記ダイオードは、ショットキーダイオードである請求項１〜６のいずれかに記載の高周波スイッチ回路。
【請求項８】
前記ＰＩＮダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）は、前記ダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）よりも大きい電圧である請求項１〜６のいずれかに記載の高周波スイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波（ＲＦ）帯で使用するＰＩＮダイオードを用いたスイッチ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線装置において用いられる受信機は、微弱な高周波（ＲＦ）信号を増幅するため低雑音増幅器などの回路素子を一般に含むことが知られているが、低雑音増幅器はＲＦ信号の耐電力性能が弱い。一方で、無線装置の構成品である送信機からの漏れＲＦ信号や、他の無線装置からの大電力のＲＦ入力信号は高いエネルギーレベルであるため、耐電力性能が弱い低雑音増幅器が故障することがある。したがって、耐電力性能の弱い低雑音増幅器などの回路を有する受信機を大電力のＲＦ信号から保護する必要がある。
【０００３】
受信機の構成品である低雑音増幅器などの回路素子を保護するために、受信機の前段に具備される保護回路においては、大電力のＲＦ信号が入力された際に、高アイソレーション特性を有する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２９２００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
無線装置の動作は、送信期間および受信期間が時分割された一連のパルス周期からなる。特開２００１−２９２００１号公報（特許文献１）に記載の高周波スイッチは、送信期間においては高周波スイッチをオフとすることにより高いアイソレーション特性を有するため、受信機の保護回路としての機能を果たすが、受信期間においては高周波スイッチがオンであるため、入力電力に比例して出力電力が増減するので、他の無線装置から大電力のＲＦ信号が入力される場合、保護回路としての機能を果たすことができない。
【０００６】
このような課題を解決するため、この発明は、受信期間に他の無線装置などから大電力のＲＦ信号が受信機に入力される場合においても、ＲＦ電力を抑制し、受信機に対する保護回路としての機能を果たす高周波スイッチ回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る高周波スイッチ回路は、高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
第１の端子が接地され、第２の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたダイオードと、
前記ダイオードと前記ハイインピーダンス回路との接続点に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備えたものである。
【０００８】
請求項２に係る高周波スイッチ回路は、高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと前記ハイインピーダンス回路との接続点に第２の端子が接続されたダイオードと、
前記ダイオードの第１の端子に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備えたものである。
【０００９】
請求項３に係る高周波スイッチ回路は、高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
第１の端子が接地され、第２の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたダイオードと、
前記ダイオードと前記ハイインピーダンス回路との接続点に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備え、
前記ＰＩＮダイオードがオフ状態である前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間がオン状態において、前記高周波入力端子に入力される高周波信号が所定の大きさの高周波電力以上のとき、前記ＰＩＮダイオードがオン状態になることにより、前記高周波出力端子に出力される前記高周波信号の高周波電力の大きさを抑制するものである。
【００１０】
請求項４に係る高周波スイッチ回路は、高周波入力端子と高周波出力端子とを有する高周波信号線路と、
前記高周波信号線路に第１の端子が接続され、第２の端子が接地され、所定の大きさ以上の高周波電力の入力によりオン状態に遷移するＰＩＮダイオードと、
一方の端子が前記高周波信号線路に接続され、使用周波数においてハイインピーダンスとなるハイインピーダンス回路と、
一方の端子が接地され、他方の端子が前記ハイインピーダンス回路の他方の端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと前記ハイインピーダンス回路との接続点に第２の端子が接続されたダイオードと、
前記ダイオードの第１の端子に接続され、前記ＰＩＮダイオードをオン状態／オフ状態と切り替えるバイアス電圧を供給することにより、前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間をオフ状態／オン状態に切り替える制御端子とを備え、
前記ＰＩＮダイオードがオフ状態である前記高周波入力端子と前記高周波出力端子との間がオン状態において、前記高周波入力端子に入力される高周波信号が所定の大きさの高周波電力以上のとき、前記ＰＩＮダイオードがオン状態になることにより、前記高周波出力端子に出力される前記高周波信号の高周波電力の大きさを抑制するものである。
【００１１】
請求項５に係る高周波スイッチ回路は、前記ＰＩＮダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれアノード及びカソードであり、
前記ダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれアノード及びカソードである請求項１〜４のいずれかに記載のものである。
【００１２】
請求項６に係る高周波スイッチ回路は、前記ＰＩＮダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれカソード及びアノードであり、
前記ダイオードの第１の端子及び第２の端子はそれぞれカソード及びアノードである請求項１〜４のいずれかに記載のものである。
【００１３】
請求項７に係る高周波スイッチ回路は、前記ダイオードは、ショットキーダイオードである請求項１〜６のいずれかに記載のものである。
【００１４】
請求項８に係る高周波スイッチ回路は、前記ＰＩＮダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）は、前記ダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）よりも大きい電圧である請求項１〜６のいずれかに記載のものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、送信期間においてはオフ動作し、受信期間においてはオン動作すると共に、受信期間に大電力のＲＦ信号が入力された場合には、ＰＩＮダイオードが導通状態となりリミッティング動作をすることにより、高周波スイッチ回路から出力されるＲＦ電力が抑制される高周波スイッチ回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１の高周波スイッチ回路を用いた無線設備の機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるＰＩＮダイオード１１およびショットキーダイオード１８の電圧・電流特性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における制御端子２０に切換信号として正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）が印加された場合のスイッチオフ状態の等価回路である。
【図５】この発明の実施の形態１における制御端子２０に切換信号としてグランド電位又は開放（切換信号の出力端をハイインピーダンスにする）が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、ＲＦ入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが小さい場合の等価回路である。
【図６】この発明の実施の形態１における制御端子２０に切換信号としてグランド電位又は開放（切換信号の出力端をハイインピーダンスにする）が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが大きい場合の等価回路である。
【図７】図２の回路（この発明の実施の形態１）、図２の回路からショットキーダイオード１８を削除した回路および特許文献１の回路におけるスイッチオン状態での入出力特性である。
【図８】この発明の実施の形態２における高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図９】この発明の実施の形態２における制御端子２０に正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）が印加された場合の等価回路である。
【図１０】この発明の実施の形態２における制御端子２０に切換信号としてグランド電位が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、ＲＦ入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが小さい場合の等価回路である。
【図１１】この発明の実施の形態２における制御端子２０に切換信号としてグランド電位が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、ＲＦ入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが大きい場合の等価回路である。
【図１２】この本発明の実施の形態３における高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の高周波スイッチ回路を用いた無線設備の機能ブロック図である。送受切替器２と受信機５の間に高周波スイッチ回路３が具備され、送信期間においては高周波スイッチ回路３はオフ状態であるので、送信期間における無線設備の送信機６からの漏れた大電力のＲＦ信号は、高周波スイッチ回路３がオフ状態であることにより受信機５が保護され、受信期間においては高周波スイッチ回路３はオン状態であるので、受信期間における他の無線設備からの大電力のＲＦ信号は、高周波スイッチ回路３の電力抑制機能で受信機５を保護する。
【００１８】
高周波スイッチ回路３の具体的な構成および動作について、以下に説明する。
【００１９】
図２は、この発明の実施の形態１における高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。図２において、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間のＲＦ主線路２３にシリーズに接続されるＤＣカットコンデンサ１２とＤＣカットコンデンサ１３との間に、ＲＦ主線路２３にアノードが、グランドにカソードが接続されるＰＩＮダイオード１１が具備され、該ＰＩＮダイオード１１とＤＣカットコンデンサ１３の間のＲＦ主線路２３にＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４が接続される。ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４の他端と制御端子２０は抵抗素子１７を介して接続され、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４と抵抗素子１７の接続点にカソードが、グランドにアノードが接続されるようにショットキーダイオード１８が具備される。なお、ＲＦ入力端子２１は図１における送受切替器２に、ＲＦ出力端子２２は受信機５に接続される。なお、ＲＦチョークコイル１４、抵抗素子１７、ショットキーダイオード１８及び制御端子２０でＰＩＮダイオード１１をオン／オフする制御部１０を構成している。
【００２０】
図３は、この発明の実施の形態１におけるＰＩＮダイオード１１およびショットキーダイオード１８の電圧・電流特性を示す図であり。ＰＩＮダイオード１１およびショットキーダイオード１８は、図３に示すようにアノード電位がカソード電位に対し、順方向電圧（Ｖｆ）よりも大きくなると導通状態となり、Ｖｆよりも小さくなる（ダイオードの両端が同電位を含む）と非導通状態となる特性を有するため、制御端子２０にはＰＩＮダイオード１１の切換信号として正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）とグランド電位又は開放（切換信号の出力端をハイインピーダンスにする）を印加する。ここで、ＰＩＮダイオード１１とショットキーダイオード１８におけるＶｆは異なる値であっても良いが、ショットキーダイオード１８のＶｆはＰＩＮダイオード１１のＶｆに対し小さい値である方が望ましい。
【００２１】
図４は、この発明の実施の形態１における制御端子２０に切換信号として正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）が印加された場合のスイッチオフ状態の等価回路である。この場合、制御端子２０に印加された正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）は抵抗素子１７、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４を介して、ＰＩＮダイオード１１に供給されるため、ＰＩＮダイオード１１は導通状態となり、ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１がＲＦ主線路２３とグランド間に接続される。一方、ショットキーダイオード１８は、アノード電位がカソード電位より小さいため、非導通状態となり、ショットキーダイオードの寄生容量１９が接続される。
【００２２】
ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１の値は数オーム程度で十分に小さく、ＲＦ主線路２３とＰＩＮダイオード１１の接続点で短絡となるため、ＲＦ入力端子２１から入力されたＲＦ信号の大半は反射電力としてＲＦ入力端子２１に跳ね返され、ＲＦ出力端子２２へ伝達されるＲＦ信号は極小となり、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間は、高アイソレーションを実現する。
【００２３】
図５は、この発明の実施の形態１における制御端子２０に切換信号としてグランド電位又は開放（切換信号の出力端をハイインピーダンスにする）が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、ＲＦ入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが小さい場合の等価回路である。この場合、ＰＩＮダイオード１１は非導通状態となり、ＰＩＮダイオードの接合容量３２がＲＦ主線路２３とグランド間に接続される。一方、ショットキーダイオード１８は、アノードの電位がカソードの電位に対しＶｆより小さいため、非導通状態となり、ショットキーダイオードの寄生容量１９が接続され、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４とＲＦ主線路２３との接続点からＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４側を見たインピーダンスが、ハイインピーダンスとなる。
ＲＦ入力端子２１から入力された低いレベルのＲＦ電力は、ＲＦ出力端子２２へ伝播されるため、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間は、低損失を実現する。尚、より低損失でＲＦ入力端子２１からＲＦ出力端子２２にＲＦ電力を伝播させるために、該ＲＦ信号の周波数に対する整合回路を適宜付与しても良い。
【００２４】
図６は、この発明の実施の形態１における制御端子２０に切換信号としてグランド電位又は開放（切換信号の出力端をハイインピーダンスにする）が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが大きい場合の等価回路である。一定の電力以上の大きい電力レベルのＲＦ信号が入力されると、ＰＩＮダイオード１１は自己整流作用により、ＲＦ主線路２３からグランド方向へ順方向電流が流れ、ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１が接続される。また、この順方向電流に対するグランドからＲＦ主線路２３へのＤＣリターン電流を供給する経路としてショットキーダイード１８が機能し、ショットキーダイオード１８は導通状態となり、ショットキーダイオードのオン抵抗３３が接続される。ショットキーダイオードのオン抵抗３３はＤＣリターン電流の供給に影響を与えない数オーム程度以下の十分に小さな値である。
【００２５】
ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１の値は数オーム程度で十分に小さく、ＲＦ主線路２３とＰＩＮダイオード１１の接続点で短絡となるため、ＲＦ入力端子２１から入力されたＲＦ信号の大半は反射電力としてＲＦ入力端子２１に跳ね返され、一定の電力レベル以上のＲＦ信号はＲＦ出力端子２２へ伝播されないリミッティング特性が現れる。
【００２６】
このように、この発明の実施の形態１によれば、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間がオン状態において、一定の電力レベル以上のＲＦ信号は伝播されない、リッミタとしての作用効果を有する高周波スイッチ回路が得られる。
【００２７】
また、ＰＩＮダイオード１１に整流電流を供給するように、ショットキーダイオード１８をＤＣリターン経路とすることにより、ＰＩＮダイオード１１が安定的に導通状態となり、出力電力を抑制することできるため、受信期間においても大電力のＲＦ信号から受信機を保護することができる。
【００２８】
また、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間をオン／オフするスイッチとしての動作と、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間がオン状態において、一定の電力レベル以上のＲＦ信号は抑制されるリミッタとしての動作をＰＩＮダイオード１１が兼ね備えているので、回路の小型化、低損失化が図れる。
【００２９】
図７は、図２の回路（この発明の実施の形態１）、図２の回路からショットキーダイオード１８を削除した回路および特許文献１の回路におけるスイッチオン状態での入出力特性である。図２の回路の場合、ＰＩＮダイオード１１のリミッティング特性により比較的大きな出力電力の抑制ができているのに対し、図２の回路からショットキーダイオード１８を削除した回路は、制御端子２０に切換信号としてグランド電位を印加した状態においても抵抗素子１７にてＤＣリターン電流が抑制され、ＰＩＮダイオード１１を十分な導通状態にするための電流が確保できなくなり、ＲＦ出力端子２２に出力される出力電力の抑制量が減少する。一方、特許文献１の回路のようにＰＩＮダイオード１１に代えてショットキーダイオードを適用した場合は、入力電力に比例して出力電力が増減する。
なお、ＰＩＮダイオード１１のリミッティング特性をより効果的に作用させるためには、ＰＩＮダイオード１１は、リミッタ用ＰＩＮダイオードを用いる。
【００３０】
この発明の実施の形態１においては、ＲＦ主線路２３にアノードが、グランドにカソードが接続されるＰＩＮダイオード１１が具備され、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４と抵抗素子１７の接続点にカソードが、グランドにアノードが接続されるようにショットキーダイオード１８が具備されているが、ＲＦ主線路２３にカソードが、グランドにアノードが接続されるＰＩＮダイオード１１が具備され、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４と抵抗素子１７の接続点にアノードが、グランドにカソードが接続されるようにショットキーダイオード１８が具備されてもよい。なお、この場合は、制御端子２０に切換信号として負のバイアス電圧（＜−Ｖｆ）が印加された場合にスイッチオフ状態となる。
【００３１】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２における高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。本構成は、この発明の実施の形態１を示す図２の抵抗素子１７をショットキーダイオード１８に、ショットキーダイオード１８をＲＦショートコンデンサ１５にしたものである。図８において、図２と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。なお、ＲＦチョークコイル１４、ＲＦショートコンデンサ１５、ショットキーダイオード１８及び制御端子２０でＰＩＮダイオード１１をオン／オフする制御部１０を構成している。本構成における制御端子２０に印加されるＰＩＮダイオード１１の切換信号としては正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）とグランド電位となる。
【００３２】
図９は、この発明の実施の形態２における制御端子２０に正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）が印加された場合の等価回路であり、この発明の実施の形態１と同様の動作により高アイソレーション特性を実現する。図９において、図４と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
すなわち、制御端子２０に印加された正のバイアス電圧（＞Ｖｆ）はショットキーダイオード１８をオンし、ショットキーダイオード１８のオン抵抗３３及びＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４を介して、ＰＩＮダイオード１１に供給されるため、ＰＩＮダイオード１１は導通状態となり、ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１がＲＦ主線路２３とグランド間に接続される。
【００３３】
ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１の値は数オーム程度で十分に小さく、ＲＦ主線路２３とＰＩＮダイオード１１の接続点で短絡となるため、ＲＦ入力端子２１から入力されたＲＦ信号の大半は反射電力としてＲＦ入力端子２１に跳ね返され、ＲＦ出力端子２２へ伝達されるＲＦ信号は極小となり、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間は、高アイソレーションを実現する。
【００３４】
図１０は、この発明の実施の形態２における制御端子２０に切換信号としてグランド電位が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、ＲＦ入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが小さい場合の等価回路である。図１０において、図５と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ＰＩＮダイオード１１およびショットキーダイオード１８の動作原理はこの発明の実施の形態１の記載と同様で、低損失を実現する。
【００３５】
すなわち、この場合、ＰＩＮダイオード１１は非導通状態となり、ＰＩＮダイオードの接合容量３２がＲＦ主線路２３とグランド間に接続される。一方、ショットキーダイオード１８は、アノードの電位がカソードの電位に対しＶｆより小さいため、非導通状態となり、ショットキーダイオードの寄生容量１９が接続され、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４とＲＦ主線路２３との接続点からＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４側を見たインピーダンスが、ハイインピーダンスとなる。従って、ＲＦ入力端子２１から入力された低いレベルのＲＦ電力は、ＲＦ出力端子２２へ伝播されるため、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間は、低損失を実現する。
【００３６】
図１１は、この発明の実施の形態２における制御端子２０に切換信号としてグランド電位が印加された場合のスイッチオン状態で、かつ、ＲＦ入力端子２１から入力されるＲＦ信号の電力レベルが大きい場合の等価回路である。図１１において、図６と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。この場合におけるＰＩＮダイオード１１およびショットキーダイオード１８の動作原理はこの発明の実施の形態１の記載と同様で、出力電力を抑制することができる。
【００３７】
すなわち、一定の電力以上の大きい電力レベルのＲＦ信号が入力されると、ＰＩＮダイオード１１は自己整流作用により、ＲＦ主線路２３からグランド方向へ順方向電流が流れ、ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１が接続される。また、この順方向電流に対するグランドからＲＦ主線路２３へのＤＣリターン電流を供給する経路としてショットキーダイード１８が機能し、ショットキーダイオード１８は導通状態となり、ショットキーダイオードのオン抵抗３３が接続される。ショットキーダイオードのオン抵抗３３はＤＣリターン電流の供給に影響を与えない数オーム程度以下の十分に小さな値である。
【００３８】
ＰＩＮダイオードのオン抵抗３１の値は数オーム程度で十分に小さく、ＲＦ主線路２３とＰＩＮダイオード１１の接続点で短絡となるため、ＲＦ入力端子２１から入力されたＲＦ信号の大半は反射電力としてＲＦ入力端子２１に跳ね返され、一定の電力レベル以上のＲＦ信号はＲＦ出力端子２２へ伝播されないリミッティング特性が現れる。
【００３９】
このように、この発明の実施の形態２によれば、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間がオン状態において、一定の電力レベル以上のＲＦ信号は伝播されない、リッミタとしての作用効果を有する高周波スイッチ回路が得られる。
【００４０】
また、ＰＩＮダイオード１１に整流電流を供給するように、ショットキーダイオード１８をＤＣリターン経路とすることにより、ＰＩＮダイオード１１が安定的に導通状態となり、出力電力を抑制することできるため、受信期間においても大電力のＲＦ信号から受信機を保護することができる。
【００４１】
また、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間をオン／オフするスイッチとしての動作と、ＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間がオン状態において、一定の電力レベル以上のＲＦ信号は抑制されるリミッタとしての動作をＰＩＮダイオード１１が兼ね備えているので、回路の小型化、低損失化が図れる。
【００４２】
この発明の実施の形態２においては、ＲＦ主線路２３にアノードが、グランドにカソードが接続されるＰＩＮダイオード１１が具備され、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４とＲＦショートコンデンサ１５との接続点にカソードが、制御端子２０にアノードが接続されるようにショットキーダイオード１８が具備されているが、ＲＦ主線路２３にカソードが、グランドにアノードが接続されるＰＩＮダイオード１１が具備され、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４とＲＦショートコンデンサ１５との接続点にアノードが、制御端子２０にカソードが接続されるようにショットキーダイオード１８を具備してもよい。なお、この場合は、制御端子２０に切換信号として負のバイアス電圧（＜−Ｖｆ）が印加された場合にスイッチオフ状態となる。
【００４３】
実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３における高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。図１２において、図２と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。この発明の実施の形態３は、この発明の実施の形態１に対して、ショットキーダイオード１８に並列にＲＦショートコンデンサ１５を具備したものである。なお、ＲＦチョークコイル１４、ＲＦショートコンデンサ１５、抵抗素子１７、ショットキーダイオード１８及び制御端子２０でＰＩＮダイオード１１をオン／オフする制御部１０を構成している。動作原理および作用・効果はこの発明の実施の形態１の記載と同様である。また、ＰＩＮダイオード１１及びショットキーダイオード１８のそれぞれのアノード及びカソードの電極の接続方向が、図１２に記載の方向と反転しても良いことも、この発明の実施の形態１と同様である。
【００４４】
ショットキーダイオードの寄生容量は、１ピコファラド以下と小さい値であるため、使用周波数においてＲＦショートコンデンサ１５のインピーダンスが略ゼロオームになるように、ＲＦショートコンデンサ１５の静電容量を数ピコファラド以上の値に選定することにより、スイッチオンの状態において、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４とＲＦ主線路２３との接続点からＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４側を見たインピーダンスが、この発明の実施の形態１よりも大きくなるので、ＲＦチョークコイル（もしくは使用周波数の略１／４波長線路）１４の影響が小さくなり、スイッチオンの状態におけるＲＦ入力端子２１とＲＦ出力端子２２との間の損失が、この発明の実施の形態１よりも小さくなる効果がある。
【符号の説明】
【００４５】
１  アンテナ
２  送受切替器
３  高周波スイッチ回路
５  受信機
６  送信機
１０  制御部
１１  ＰＩＮダイオード
１２  ＤＣカットコンデンサ
１３  ＤＣカットコンデンサ
１４  ＲＦチョークコイル もしくは 使用周波数の略１／４波長線路
１５  ＲＦショートコンデンサ
１７  シリーズ接続抵抗素子
１８  ショットキーダイオード
１９  ショットキーダイオードの寄生容量
２０  制御端子
２１  ＲＦ入力端子（高周波入力端子）
２２  ＲＦ出力端子（高周波出力端子）
２３  ＲＦ主線路（高周波信号線路）
３１  ＰＩＮダイオードのオン抵抗
３２  ＰＩＮダイオードの接合容量
３３  ショットキーダイオードのオン抵抗
【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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