(57)【要約】  本発明は、水平スロットラインと垂直スロットラインで構成され、各端部に開放終端回路を備えるＴ接合スロットラインと、水平スロットラインの一端部と信号伝送を遂行する第１の伝送ラインと、水平スロットラインの他端部と信号伝送を遂行する第２の伝送ラインと、垂直スロットラインと信号伝送を遂行する第３の伝送ラインと、外部スイッチング制御信号により、水平スロットラインの一端部又は水平スロットラインの他端部の信号経路を垂直スロットラインと選択的に接続するスイッチング回路とを含む高周波スイッチを提供する。
2009512314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平スロットラインと垂直スロットラインで構成され、各端部に開放終端回路を備えるＴ接合スロットラインと、
前記水平スロットラインの一端部と信号伝送を遂行する第１の伝送ラインと、
前記水平スロットラインの他端部と信号伝送を遂行する第２の伝送ラインと、
前記垂直スロットラインと信号伝送を遂行する第３の伝送ラインと、
外部スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの一端部又は前記水平スロットラインの他端部の信号経路を前記垂直スロットラインと選択的に接続するスイッチング回路と、
を含むことを特徴とする高周波スイッチ。
【請求項２】
前記スイッチング回路は、
前記スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの一端部と前記垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着される第１のスイッチング素子と、
前記スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの他端部と前記垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着され、前記第１のスイッチング素子と排他的にオン/オフ動作を遂行する第２のスイッチング素子と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチ。
【請求項３】
前記第１及び第２のスイッチング素子はダイオードであり、前記水平スロットラインを基準として上側の接地板と下側の接地板は電気的に分離されるように構成され、前記スイッチング制御信号は予め定められたバイアス電圧を前記上側又は下側の接地板に印加することを特徴とする請求項２に記載の高周波スイッチ。
【請求項４】
前記スイッチング回路は、
前記水平スロットラインの一端部と前記垂直スロットラインとの接続される部分と交差するように形成され、前記一端部には短絡終端回路が形成され、前記他端部は前記第１のスイッチング素子を介して接地端に接続され、前記第１のスイッチング素子から前記水平スロットラインの他端部までλ/４の長さを有する第４の伝送ラインと、
前記水平スロットラインの他端部と垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着される第２のスイッチング素子とを含み、
前記第１及び第２のスイッチング素子が前記スイッチング制御信号によりオン/オフ動作を遂行することを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチ。
【請求項５】
前記第１及び第２のスイッチング素子は、ダイオード又は電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)であることを特徴とする請求項４に記載の高周波スイッチ。
【請求項６】
前記スイッチング回路は、
前記水平スロットラインの一端部と前記垂直スロットラインとの接続される部分と交差するように形成され、前記一端部には短絡終端回路が形成され、前記他端部は第１のスイッチング素子を介して接地端に接続され、前記第１のスイッチング素子から前記水平スロットラインの他端部までλ/４の長さを有する第４の伝送ラインと、
前記水平スロットラインの他端部と前記垂直スロットラインとの接続される部分と交差するように形成され、前記一端部には短絡終端回路が形成され、前記他端部は第２のスイッチング素子を介して接地端に接続され、前記第２のスイッチング素子から前記水平スロットラインの他端部までλ/４の長さを有する第５の伝送ラインと、を含み、
前記第１及び第２のスイッチング素子は、前記スイッチング制御信号により相互排他的にオン/オフ動作を遂行することを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチ。
【請求項７】
前記第１及び第２のスイッチング素子は、ダイオード又はＦＥＴであることを特徴とする請求項６に記載の高周波スイッチ。
【請求項８】
前記スイッチング回路は、
前記水平スロットラインの一端部と垂直スロットラインとの接続される部分に形成されるスイッチング用開放終端回路と、
前記スイッチング制御信号により、前記スイッチング開放終端回路と前記水平スロットラインの一端部との接続部分のギャップを短絡させるために装着される第１のスイッチング素子と、
前記スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの他端部と前記垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着される第２のスイッチング素子と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチ。
【請求項９】
前記第１及び第２のスイッチング素子は、ダイオード又はＦＥＴであることを特徴とする請求項８に記載の高周波スイッチ。
【請求項１０】
前記第１、第２、及び第３の伝送ラインは、それぞれマイクロストリップライン、ストリップライン、同軸線路、コプレーナ導波路(ＣＰＷ)のうちいずれか一つであることを特徴をする請求項１乃至９のいずれか一つに記載の高周波スイッチ。
【請求項１１】
前記第１、第２、及び第３の伝送ラインは、各々その終端に開放終端又は短絡終端回路を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載の高周波スイッチ。
【請求項１２】
時分割二重化/多重化システムの送受信切り替え用高周波スイッチであって、
水平スロットラインと垂直スロットラインを含み、各端部には開放終端回路を備えるＴ接合スロットラインと、
送信信号を前記水平スロットラインの一端部に伝送する第１の伝送ラインと、
前記水平スロットラインの他端部から受信された受信信号を受信端に伝送する第２の伝送ラインと、
前記垂直スロットラインから受信された送信信号をアンテナに伝送し、あるいは前記アンテナから受信された受信信号を前記垂直スロットラインに伝送する第３の伝送ラインと、
外部スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの一端部又は前記水平スロットラインの他端部の信号経路を前記垂直スロットラインに選択的に接続するスイッチング回路と、
を含むことを特徴とする高周波スイッチ。
【請求項１３】
前記スイッチング回路は、
前記スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの一端部と前記垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着される第１のスイッチング素子と、
前記スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの他端部と前記垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着され、前記第１のスイッチング素子と排他的にオン/オフ動作を遂行する第２のスイッチング素子と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の高周波スイッチ。
【請求項１４】
前記第１及び第２のスイッチング素子はダイオードであり、前記水平スロットラインを基準として上側の接地板と下側の接地板は電気的に分離されるように構成され、前記スイッチング制御信号は予め定められたバイアス電圧を前記上側又は下側の接地板に印加することを特徴とする請求項１３に記載の高周波スイッチ。
【請求項１５】
前記スイッチング回路は、
前記水平スロットラインの一端部と前記垂直スロットラインとの接続される部分と交差するように形成され、前記一端部には短絡終端回路が形成され、前記他端部は前記第１のスイッチング素子を介して接地端に接続され、前記第１のスイッチング素子から前記水平スロットラインの他端部までλ/４の長さを有する第４の伝送ラインと、
前記水平スロットラインの他端部と垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着される第２のスイッチング素子とを含み、
前記第１及び第２のスイッチング素子が前記スイッチング制御信号によりオン/オフ動作を遂行することを特徴とする請求項１２に記載の高周波スイッチ。
【請求項１６】
前記第１及び第２のスイッチング素子は、ダイオード又は電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)であることを特徴とする請求項１５に記載の高周波スイッチ。
【請求項１７】
前記スイッチング回路は、
前記水平スロットラインの一端部と前記垂直スロットラインとの接続される部分と交差するように形成され、前記一端部には短絡終端回路が形成され、前記他端部は前記第１のスイッチング素子を介して接地端に接続され、前記第１のスイッチング素子から前記水平スロットラインの他端部までλ/４の長さを有する第４の伝送ラインと、
前記水平スロットラインの他端部と前記垂直スロットラインとの接続される部分と交差するように形成され、前記一端部には短絡終端回路が形成され、前記他端部は第２のスイッチング素子を介して接地端に接続され、前記第２のスイッチング素子から前記水平スロットラインの他端部までλ/４の長さを有する第５の伝送ラインと、を含み、
前記第１及び第２のスイッチング素子は、前記スイッチング制御信号により相互排他的にオン/オフ動作を遂行することを特徴とする請求項１２に記載の高周波スイッチ。
【請求項１８】
前記第１及び第２のスイッチング素子はダイオードであり、前記水平スロットラインを基準として上側の接地板と下側の接地板は電気的に分離されるように構成され、前記スイッチング制御信号は予め定められたバイアス電圧を前記上側又は下側の接地板に印加することを特徴とする請求項１７に記載の高周波スイッチ。
【請求項１９】
前記スイッチング回路は、
前記水平スロットラインの一端部と垂直スロットラインとの接続される部分に形成されるスイッチング用開放終端回路と、
前記スイッチング制御信号により、前記スイッチング開放終端回路と前記水平スロットラインの一端部との接続部分のギャップを短絡させるために装着される第１のスイッチング素子と、
前記スイッチング制御信号により、前記水平スロットラインの他端部と前記垂直スロットラインとの接続部分のギャップを短絡させるために装着される第２のスイッチング素子と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の高周波スイッチ。
【請求項２０】
前記第１及び第２のスイッチング素子は、ダイオード又はＦＥＴであることを特徴とする請求項１９に記載の高周波スイッチ。
【請求項２１】
前記第１、第２、及び第３の伝送ラインは、それぞれマイクロストリップライン、ストリップライン、同軸線路、コプレーナ導波路(ＣＰＷ)のうちいずれか一つであることを特徴をする請求項１２乃至２０のいずれか一つに記載の高周波スイッチ。
【請求項２２】
前記第１、第２、及び第３の伝送ラインは、それぞれその終端に開放終端又は短絡終端回路を備えることを特徴とする請求項１２乃至２０のいずれか一つに記載の高周波スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波(Radio Frequency:ＲＦ)スイッチに関するもので、特に時分割複信(Time Division Duplexing：以下、“ＴＤＤ”と称する)システムの信号送受信端の送受信信号を切り替えるためのスイッチに適合したＲＦスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
第２及び第３世代の移動通信システムは、主にＦＤＤ(Frequency Division Duplexing)方式を使用してきた。ＦＤＤ方式において、送信信号と受信信号の分離はデュプレクサ(Duplexer)によってなされる。しかしながら、最近の第３.５及び第４世代の移動通信システムでは、主にＴＤＤを使用することと予想される。
【０００３】
ＴＤＤ方式を始めとして時分割伝送方式は、同一の周波数を時分割して送信用と受信用に区分して使用することであって、一つのフレーム内部を送信用と受信用に分割して一つの周波数で双方向通信を実現する方式である。
【０００４】
図１は、一般的なＴＤＤシステムの送受信(Ｔｘ/Ｒｘ)端のブロック構成図である。図１に示すように、送信信号は、第１の送信フィルタ３０を通じて電力増幅器４０で適切に設定された電力に増幅された後に、第２の送信フィルタ５０でフィルタリングされ、送受信切り替えスイッチ１０を通じてアンテナ６０を介して放射される。一方、アンテナ６０から受信された受信信号は、送受信切り替えスイッチ１０を通してから、受信フィルタ２０で受信帯域のみに通過される。このとき、送受信切り替えスイッチ１０は、送信及び受信動作により制御部(図示せず)から受信されるスイッチング制御信号によりスイッチング動作を遂行することができる。
【０００５】
このＴＤＤシステムでは、同一の周波数を用いて定められた時間周期で送信と受信を分離するため、高速の送受信切り替え用ＲＦスイッチが必ず必要である。
【０００６】
ＲＦスイッチは、高速のスイッチング動作が要求されるため、機械的スイッチ(mechanical  switch)よりはＰＩＮダイオード又はＦＥＴ(Field  Effect  Transistor)のような半導体素子を用いるスイッチを使用する。しかしながら、このような半導体素子を用いるスイッチは、半導体が大電力(high  power)に脆弱であるため、大電力用として使用することが難しい。
【０００７】
大電力が印加される場合に、多くの熱が発生するので、放熱性に優れないと、スイッチが破壊される。それにより、大電力に耐えることができるように開発されるＲＦスイッチは、別途の冷却器などを備えるべきであるため、高コストになり、かつ製造が容易でないため、軍事用のみとして制限的に使われている。
【０００８】
これを解決するために、通常のＴＤＤシステムでは、ＲＦスイッチの代わりにサーキュレータを用いて固定的に送信信号と受信信号を分離する方案を採用した。しかしながら、サーキュレータの使用は、受信中に送信信号を遮断するためのアイソレーション(isolation)を十分に確保することが難しく、アンテナに問題が発生してオープン状態となる場合に、送信信号が受信器に流入されてシステムに障害を発生させ、あるいは受信信号の品質を格段に低下させるという問題点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、上記したような従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、送信端と受信端との間のアイソレーションを十分に確保するためのＴＤＤシステム用の送受信切り替えに適合した高周波スイッチを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、アンテナのオープン時に送信電力が受信端に流入されることを防止するためのＴＤＤシステム用の送受信切り替えに適合した高周波スイッチを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、半導体素子を使用するが、大電力でも安定に動作できるように放熱性に優れた高周波スイッチを提供することにある。
【００１２】
さらに、本発明の目的は、ＭＩＣ(Microwave  Integrated  Circuit)形態にも容易に製造するための高周波スイッチを提供することにある。
【００１３】
本発明の目的は、移動通信周波数帯域だけでなく、数十GHz以上の高周波帯域でも使用可能な高周波スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するために、本発明は、水平スロットラインと垂直スロットラインで構成され、各端部に開放終端回路を備えるＴ接合スロットラインと、水平スロットラインの一端部と信号伝送を遂行する第１の伝送ラインと、水平スロットラインの他端部と信号伝送を遂行する第２の伝送ラインと、垂直スロットラインと信号伝送を遂行する第３の伝送ラインと、外部スイッチング制御信号により、水平スロットラインの一端部又は水平スロットラインの他端部の信号経路を垂直スロットラインと選択的に接続するスイッチング回路とを含む高周波スイッチを提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による時分割伝送システムの送受信切り替えスイッチ装置は、送受信経路間のアイソレーションを十分に確保することができる効果を有する。
【００１６】
本発明は、アンテナのオープン時にも送信電力が受信端に全反射されて流入されることを顕著に減少させることができる。
【００１７】
そして、本発明は、十分な接地板を有するスロットラインを介して送信信号が伝送されるため、半導体素子を用いて高速のスイッチングが可能であり、かつ大電力で使用できる効果を有する。
【００１８】
また、本発明は、ＭＩＣ形態にも容易に適用可能であるため、一般の半導体工程で製造することができる効果を有する。
【００１９】
本発明は、移動通信周波数帯域だけでなく数十GHz以上の高周波帯域でも使用可能であるため、衛星通信、軍事用レーダーなどに容易に適用できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
下記に、具体的な構成素子のような特定事項を説明するが、これは、本発明のより全般的な理解のために提供されることであって、本発明の範囲内で所定の変形や変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には自明である。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態によるＴＤＤシステム用の送受信切り替えのための高周波スイッチの印刷回路基板上の回路パターンの一面(便宜上、“平面”と称する)を示す構成図である。図３は、図２に示す印刷回路基板の回路パターンの他面(便宜上、“底面”と称する）を示す構成図である。各部分のサイズ及び形状は、説明の便宜のために、多少誇張または単純化した。図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態による高周波スイッチ１０は、全体的に一つの印刷回路基板上に適切なパターンを有するように形成されたマイクロストリップライン及びスロットラインで構成しても良い。すなわち、本発明の高周波スイッチは、まず水平スロットライン１２１、１２２と垂直スロットライン１２３からなり、開放終端回路１２１ａ，１２２ａ，１２３ａを備えるＴ接合スロットラインを誘電体基板１００の下側に形成する。そして、スイッチング回路は、スイッチング制御信号ＣＴＬにより水平スロットライン１２１の一端または水平スロットライン１２２の他端の信号経路を選択的に垂直スロットライン１２３に接続させるために、垂直スロットライン１２３の左右両側の水平スロットライン１２１の一端と水平スロットライン１２２の他端との間に形成される。
【００２３】
図２に示すように、このスイッチング回路は、複数の半導体スイッチング素子、例えば第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２を含むことができる。第１のダイオードＤ１は、水平スロットライン１２１の一端と垂直スロットライン１２３との接続部分のギャップを短絡させる形態で装着される。第２のダイオードＤ２は、水平スロットライン１２３の他端と垂直スロットライン１２３との接続部分のギャップを短絡させる形態で装着される。第１〜第３のマイクロストリップライン１１１，１１２，１１３は、誘電体基板１００の上側にＴ接合(T-junction)スロットラインの各終端部と交差するように設けられ、マイクロストリップ−スロットラインカップリングによって相互に信号を伝達する。これら第１〜第３のマイクロストリップライン１１１，１１２，１１３は、高周波スイッチ１０の第１〜第３のポート１，２，３を形成する。第１のポート１又は第２のポート２は、選択的に第３のポート３に接続される。
【００２４】
マイクロストリップラインとスロットラインは、適切な誘電率を有する誘電体基板１００の上下側に形成される。誘電体基板１００の下側は、接地板１３０ａ、１３０ｂからなっており、ここにＴ接合スロットラインが形成される。Ｔ接合スロットラインの開放終端回路１２１ａ，１２２ａ，１２３ａは、円状に形成され、その内部を除去して空にする。接地板１３０ａ，１３０ｂは、水平スロットライン１２１，１２２を基準として、図３に示すように、上側の接地板１３０ａと下側の接地板１３０ｂに電気的に分離して構成される。
【００２５】
第１〜第３のマイクロストリップライン１１１，１１２，１１３の終端にも、開放終端又は短絡終端回路を備える。本発明では、短絡終端回路１１１ａ，１１２ａ，１１３ａを備える。すなわち、図６に示すように、短絡終端回路１１１ａ，１１２ａ，１１３ａは、終端に円状の孔を形成し、その内部を適切な導電性メッキ剤１１５でメッキ処理することによって、底面の接地板１３０ｂに接続される。
【００２６】
このようにマイクロストリップラインとスロットラインが相互に交差するように構成されることによって、マイクロストリップライン−スロットラインカップリングを介して相互間の信号伝送がなされる。
【００２７】
第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２は、水平スロットライン１２１の一端又は水平スロットライン１２２の他端のギャップを横切って装着された後に、制御部(図示せず)からスイッチング制御信号ＣＴＬ、すなわちバイアス電圧を印加させることができる。そして、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２のオン/オフ動作は相互排他的に遂行される。このような第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２の相互排他的なオン/オフ動作により、水平スロットライン１２１の一端又は水平スロットライン１２２の他端の信号経路が選択的に垂直スロットライン１２３に接続される。
【００２８】
図４は図３に示すダイオード接合部分の詳細構成図であり、図５は図４の等価回路図である。図４及び図５を参照して、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２のオン/オフスイッチング及び水平スロットライン１２１の一端と水平スロットライン１２２の他端の信号経路が垂直スロットライン１２３に接続されることについて詳細に説明する。第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２は、各々水平スロットライン１２１の一端と水平スロットライン１２２の他端のギャップを横切って上側の接地板１３０ａと下側の接地板１３０ｂを短絡させるように装着される。このとき、これらダイオードは、相互に反対の極性を有するように装着される。スイッチング制御信号ＣＴＬの適切なバイアス電圧、例えば＋５Ｖ又は−５Ｖが上側の接地板１３０ａに選択的に印加されることによって、上側の接地板１３０ａと０Ｖの下側の接地板１３０ｂとの間に接続された第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２は、相互排他的にオン/オフ動作を遂行する。このように第１のダイオードＤ１又は第２のダイオードＤ２がオン状態になると、該当スロットラインのギャップは電気的に短絡された状態となる。それに従って、水平スロットライン１２１の一端又は水平スロットライン１２２の他端の信号経路が選択的に垂直スロットライン１２３に接続される。
【００２９】
上記のように構成される高周波スイッチ１０は、第１〜第３のマイクロストリップライン１１１，１１２，１１３の第１〜第３のポート１，２，３、を各々送信端Ｔｘ、受信端Ｒｘ、及びアンテナ端ＡＮＴに接続することで、ＴＤＤシステム用送受信切り替えのためのスイッチ装置として使用できるようになる。
【００３０】
ＴＤＤシステム用送受信切り替えスイッチとして高周波スイッチ１０の動作を説明すると、次のようである。
【００３１】
送信時において、第１のダイオードＤ１はオフ状態にし、第２のダイオードＤ２はオン状態にする。第１のマイクロストリップライン１１１を介して送信信号が伝達されると、その信号はマイクロストリップ−スロットラインカップリングを介して水平スロットライン１２１の一端に伝送される。上記伝送された信号は、垂直スロットライン１２３に伝達され、更にマイクロストリップ−スロットラインカップリングを介して第３のマイクロストリップライン１１３に伝達される。伝達された送信信号は、アンテナを介して放射される。
【００３２】
受信時において、第１のダイオードＤ１はオン状態にし、第２のダイオードＤ２はオフ状態にする。第３のマイクロストリップライン１１３を介して受信された受信信号は、垂直スロットライン１２３と水平スロットライン１２２の他端を介して第２のマイクロストリップライン１１２に伝達される。上記伝達された受信信号は、受信端に伝送される。
【００３３】
このような構成及び動作を有する本発明の高周波スイッチは、十分な接地板１３０ａ，１３０ｂを有するスロットラインを介して送信信号を伝送させることによって、熱放出が円滑になり、半導体素子を使用したスイッチ(すなわち、ダイオード)を装着しても大電力(high  power)に耐えることができる。また、スロットラインと半導体素子を使用したスイッチを組み合わせて送受信信号経路を分離することもできる。
【００３４】
図７は、本発明の第２の実施形態によるＴＤＤシステムにおける送受信切り替えのための高周波スイッチの印刷回路基板上の回路パターンを示す平面図である。図８は、図７に示す印刷回路基板の回路パターンを示す底面図である。図７及び図８に示す本発明の第２の実施形態による高周波スイッチは、図１に示したような高周波スイッチと類似した構造を有する。しかしながら、スイッチング制御信号ＣＴＬにより、水平スロットライン１２１の一端と水平スロットライン１２２の他端の信号経路を選択的に垂直スロットライン１２３に接続するために、水平スロットライン１２１の一端と水平スロットライン１２２の他端との間にスイッチング回路を備える構成において差がある。
【００３５】
すなわち、図７及び図８に示す本発明の第２の実施形態による高周波スイッチ１０’において、スイッチング回路は、誘電体基板１００の上側に構成される第１のダイオードＤ１、第４のマイクロストリップライン１１４、及び誘電体基板１００の下側に構成される第２のダイオードＤ２を含む。第４のマイクロストリップライン１１４は、水平スロットライン１２１の一端と垂直スロットライン１２３との接続部分と交差するように形成される。このとき、第４のマイクロストリップライン１１４は、その一端に誘電体基板１００の下側に形成された接地板１３０ｂに接続するための短絡終端回路１１４ａが形成され、その他端に第１のダイオードＤ１が装着され、それによって接地端に接続される。第１のダイオードＤ１は、マイクロストリップラインの短絡終端回路と同一の構成で接地端に接続しても良い。第１のダイオードＤ１から水平スロットライン１２１の一端または他端までの第４のマイクロストリップライン１１４の長さは、λ/４である。
【００３６】
第２のダイオードＤ２は、図１などに示した本発明の第１の実施形態による構成のように、水平スロットライン１２２の他端と垂直スロットライン１２３との接続部分のギャップを短絡させる形態で装着される。図７及び図８に示す本発明の第２の実施形態において、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２のオン/オフ動作を同時に遂行するように、適切なスイッチング制御信号ＣＴＬが印加される。このようなオン/オフ動作により、水平スロットライン１２１の一端又は水平スロットライン１２２の他端の信号経路が選択的に垂直スロットライン１２３に接続される。以下、上記のような動作について、本発明の第２の実施形態による高周波スイッチ１０’がＴＤＤシステムの送受信切り替えスイッチとして動作する場合を例に挙げて詳細に説明する。
【００３７】
送信時において、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２をオン状態にする。すると、第１のマイクロストリップライン１１１を介して送信信号が伝達され、その信号はマイクロストリップ−スロットラインカップリングを介して水平スロットライン１２１の一端へ伝送される。上記伝送された信号は、垂直スロットライン１２３に伝達され、更にマイクロストリップ−スロットラインカップリングを介して第３のマイクロストリップライン１１３に伝達される。この送信信号は、アンテナを介して放射される。
【００３８】
第１のダイオードＤ１がオン状態にあるため、第４のマイクロストリップライン１１４は、対応する水平スロットライン１２１の一端に何らの影響を及ぼさない。また、第２のダイオードＤ２がオン状態にあるため、水平スロットライン１２２の他端のギャップは電気的に短絡される。
【００３９】
受信時において、第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２はオフ状態にする。第３のマイクロストリップライン１１３を介して受信された受信信号は、垂直スロットライン１２３と水平スロットライン１２２の他端を介して第２のマイクロストリップライン１１２に伝達される。この受信信号は受信端に伝送される。
【００４０】
上記で、受信信号は、水平スロットライン１２１の一端には伝達されない。その理由は、第１のダイオードＤ１がオフ状態であり、それによって第４のマイクロストリップライン１１４の他端がλ/４の開放端となり、その結果、水平スロットライン１２１の一端は接地状態となるためである。
【００４１】
図９は、本発明の第３の実施形態によるＴＤＤシステム用の送受信切り替えのためのスイッチ装置の印刷回路基板上の回路パターンを示す平面図である。本発明の第３の実施形態による高周波スイッチは、スイッチング回路の構成を除き、本発明の第１及び第２の実施形態による高周波スイッチに類似した構成を有する。
【００４２】
図９に示すように、高周波スイッチ１０’’のスイッチング回路は、誘電体基板１００の上側に構成される第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２と、第４及び第５のマイクロストリップライン１１４，１１５とを含む。第４のマイクロストリップライン１１４は、水平スロットライン１２１の一端と垂直スロットライン１２３との接続部分と交差するように形成され、第５のマイクロストリップライン１１５は、水平スロットライン１２２の他端と垂直スロットライン１２３との接続部分と交差するように形成される。
【００４３】
第４及び第５のマイクロストリップライン１１４，１１５は、その一端に、誘電体基板１００の下側に形成された接地板１３０ｂに接続するための短絡終端回路１１４ａ，１１５ａが形成される。第４及び第５のマイクロストリップライン１１４，１１５は、その他端に、相互に反対の極性を有する第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２が装着され、それによって接地端に接続される。第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２は、マイクロストリップラインの短絡終端回路の構成と同様に接地端に接続しても良い。第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２から水平スロットライン１２１の一端又は水平スロットライン１２２の他端までの第４及び第５のマイクロストリップライン１１４，１１５の長さは、λ/４である。
【００４４】
上記のように構成されるＴＤＤシステム用送受信切り替えスイッチとしての高周波スイッチ１０’’の動作について、以下に詳細に説明する。
【００４５】
送信時において、第１のダイオードＤ１はオン状態にし、第２のダイオードＤ２はオフ状態にする。送信信号が第１のマイクロストリップライン１１１を介して伝達されると、その信号はマイクロストリップ−スロットラインカップリングを介して水平スロットライン１２１の一端に伝送される。この信号は、垂直スロットライン１２３に伝達され、更にマイクロストリップ−スロットラインカップリングを介して第３のマイクロストリップライン１１３に伝達される。上記送信信号は、アンテナを介して放射される。第１のダイオードＤ１がオン状態であるため、第４のマイクロストリップライン１１４は、対応する水平スロットライン１２１の一端に何らの影響を及ぼさないようになる。
【００４６】
送信信号は、水平スロットライン１２２の他端に伝送されない。その理由は、第２のダイオードＤ２がオフ状態であり、それによって第５のマイクロストリップライン１１５の他端はλ/４の開放終端となり、その結果、水平スロットライン１２１の一端は接地状態となるためである。
【００４７】
受信時において、第１のダイオードＤ１はオフ状態にし、第２のダイオードＤ２はオン状態にする。第３のマイクロストリップライン１１３を介して受信された受信信号は、垂直スロットライン１２３と水平スロットライン１２２の他端を介して第２のマイクロストリップライン１１２に伝達される。この伝達された受信信号は受信端に伝送される。
【００４８】
受信信号は、水平スロットライン１２１の一端に伝送されない。その理由は、第１のダイオードＤ１がオフ状態であり、それによって第４のマイクロストリップライン１１４の他端はλ/４の開放終端となり、その結果、水平スロットライン１２１の一端は接地状態となるためである。
【００４９】
このように送受信の信号経路を分離するために、スロットラインの一端側を接地させる方法を使用した。このために、マイクロストリップライン−スロットライン間のカップリング構造を形成し、半導体素子を用いるスイッチとして接地状態を制御する。それによって、大電力の送信信号が半導体素子であるダイオードに直接的な影響を与えないようにして安定したスイッチング動作を実現することができる。
【００５０】
図１０は、本発明の第４の実施形態によるＴＤＤシステム用の送受信切り替えのための高周波スイッチの印刷回路基板上の回路パターンを示す底面図である。本発明の第４の実施形態による高周波スイッチは、スイッチング回路構成を除き、本発明の第１、第２、及び第３の実施形態に示したような高周波スイッチに類似した構成を有する。
【００５１】
図１０に示すように、高周波スイッチ１０’’’のスイッチング回路は、誘電体基板１００の下側に構成される第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２と、スイッチング用開放終端回路１２４ａとを含む。スイッチング用開放終端回路１２４ａは、水平スロットライン１２１の一端と垂直スロットライン１２３との接続される部分に形成される。第１のダイオードＤ１は、このようなスイッチング用開放終端回路１２４ａと水平スロットライン１２１の一端との接続部分のギャップを短絡させるために装着される。第２のダイオードＤ２は、図１などに示した本発明の第１の実施形態による構成と同様に、水平スロットライン１２２の他端と垂直スロットライン１２３との接続される部分のギャップを短絡させるために装着される。
【００５２】
図１０に示す本発明の第４の実施形態において、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２は、適切なスイッチング制御信号ＣＴＬが印加されてオン/オフ動作を同時に遂行する。上記のオン/オフ動作により、水平スロットライン１２１の一端又は水平スロットライン１２２の他端の信号経路が垂直スロットライン１２３に選択的に接続される。以下、高周波スイッチ１０’’’がＴＤＤシステム用の送受信切り替えスイッチとして動作する場合について、詳細に説明する。
【００５３】
送信時において、第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２はオン状態にする。送信信号が第１のマイクロストリップライン１１１を介して伝送されると、その信号は、マイクロストリップ−スロットラインカップリングを介して水平スロットライン１２１の一端に伝送される。この伝送された信号は、垂直スロットライン１２３に伝達され、更にマイクロストリップ−スロットラインカップリングによって第３のマイクロストリップライン１１３に伝達される。伝達された送信信号は、アンテナを介して放射される。
【００５４】
第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２がオン状態にあるため、水平スロットライン１２２の他端のギャップ及びスイッチング用開放終端回路１２４ａの接続ギャップは電気的に短絡される。
【００５５】
受信時において、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２をオフ状態にする。第３のマイクロストリップライン１１３を介して受信された受信信号は、垂直スロットライン１２３と水平スロットライン１２２の他端を介して第２のマイクロストリップライン１１２に伝達される。この伝達された受信信号は、受信端に伝送される。
【００５６】
受信信号は、水平スロットライン１２１の一端に伝送されない。その理由は、第１のダイオードＤ１がオフ状態であり、それによってスイッチング用開放終端回路１２４ａによって水平スロットライン１２１の一端と垂直スロットライン１２３との接続される部分がオープン状態となるためである。
【００５７】
上記のように、本発明の実施形態による可変移相器の構成及び動作が実現可能であり、一方、本発明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を外れない限り、多様な変形を実施できることはもちろんである。例えば、上記の説明で言及したマイクロストリップラインは、ストリップライン、同軸線路、及びＣＰＷ(Coplanar  Waveguide)に代替しても実現可能である。また、スロットラインの代りにＣＰＳ(Coplanar  Strip)を用いても実現が可能である。そして、上記の本発明の実施形態では、スイッチング素子としてダイオードを使用したが、スイッチング機能を有する他の半導体素子(例えば、ＦＥＴ)を使用することもできる。
【００５８】
したがって、本発明の範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】一般的なＴＤＤシステムの送受信端の一例を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるＴＤＤシステム用の送受信切り替えのための高周波スイッチの印刷回路基板上の回路パターンを示す平面図である。
【図３】図２に示す印刷回路基板の回路パターンを示す底面図である。
【図４】図３に示すダイオード接合部分を示す詳細構成図である。
【図５】図４の等価回路図である。
【図６】図２に示すマイクロストリップラインの短絡終端回路を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるＴＤＤシステム用の送受信切り替えのための高周波スイッチの印刷回路基板上の回路パターンを示す平面図である。
【図８】図７に示す印刷回路基板の回路パターンを示す底面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態によるＴＤＤシステム用の送受信切り替えのための高周波スイッチの印刷回路基板上の回路パターンを示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態によるＴＤＤシステム用の送受信切り替えのための高周波スイッチの印刷回路基板上の回路パターンを示す底面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ポート
２  ポート
３  ポート
１０  高周波スイッチ
１００  誘電体基板
１１１  マイクロストリップライン
１１１ａ  短絡終端回路
１１２  マイクロストリップライン
１１２ａ  短絡終端回路
１１３  マイクロストリップライン
１１３ａ  短絡終端回路
１２１  水平スロットライン
１２１ａ  開放終端回路
１２２  水平スロットライン
１２２ａ  開放終端回路
１２３  垂直スロットライン
１２３ａ  開放終端回路
【図１】
2009512314.tif 000003
【図２】
2009512314.tif 000004
【図３】
2009512314.tif 000005
【図４】
2009512314.tif 000006
【図５】
2009512314.tif 000007
【図６】
2009512314.tif 000008
【図７】
2009512314.tif 000009
【図８】
2009512314.tif 000010
【図９】
2009512314.tif 000011
【図１０】
2009512314.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月11日(2008.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2009512314.tif 000013
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2009512314.tif 000014
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2009512314.tif 000015
【国際調査報告】
2009512314.tif 000016
2009512314.tif 000017