(57)【要約】【課題】  低インピーダンス化や部品実装の容易化等が可能なスロット線路を用い、しかも、低消費電力での作動が可能なＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路，ＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路，受信モジュール及び受信システムを提供する。【解決手段】  ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路はスロット線路１とＦＥＴ２とを有す。スロット線路１は誘電体基板１００の中央部に直状に延びて、中心部に湾曲部１ｂを有し、湾曲部１ｂから誘電体基板１００の縁部に向かって直状に延びて開口する。第２の導体１０２側には、制御用電極１０３が形成され、第１の導体１０１側には、バイアス用電極１０４が形成されている。ＦＥＴ２のドレイン電極Ｄがバイアス用電極１０４の先端部１０４ａに接続されると共に、ゲート電極Ｇが制御用電極１０３の先端部１０３ａに接続され、ソース電極Ｓが第２の導体１０２に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、
このスロット線路の所定部位に配され、そのドレイン電極が上記第１の導体に接続されると共に、ソース電極が上記第２の導体に接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴと
を具備することを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、
両端が基板縁部で開口した状態で上記スロット線路の近傍で湾曲する一のカットラインを上記第２の導体に設けることにより、制御用電極を第２の導体側に形成すると共に、上記スロット線路から分岐して上記基板縁部とは別の基板縁部に向かいこの別の基板縁部で開口する１対のカットラインを上記第１の導体に設けることにより、その先端部が上記スロット線路を挟んで上記制御用電極の先端部と向き合うバイアス用電極を第１の導体側に形成し、
上記ＦＥＴのドレイン電極を上記バイアス用電極の先端部に接続すると共に、ゲート電極を上記制御用電極の先端部に接続した、
ことを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項３】
基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、
上記スロット線路の所定部位で分岐するように上記第１の導体側に凹設され且つその長さがλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍であるスロット線路状のショートスタブと、
ドレイン電極とソース電極とが上記ショートスタブを跨ぐように上記第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され且つ当該接続位置が上記ショートスタブの分岐部から先端に向かってλ／４の２ｍ倍（ｍはゼロを含む整数）に設定され、そして、ゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴと
を具備することを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項４】
基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、このスロット線路の所定部位で分岐するように上記第１の導体側に凹設されたスロット線路状の第１のショートスタブと、この第１のショートスタブの途中の部位から分岐したスロット線路状の第２のショートスタブと、ドレイン電極とソース電極とが上記第２のショートスタブを跨ぐように上記第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴとを具備するＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路であって、
上記第１のショートスタブの長さをλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍に設定した場合に、上記第２のショートスタブの長さを上記λ／４の奇数倍に設定すると共に当該第２のショートスタブの分岐位置を上記第１のショートスタブの分岐部からλ／４の奇数倍の位置に設定し、
また、上記第１のショートスタブの長さをλ／４の偶数倍に設定した場合に、上記第２のショートスタブの長さを上記λ／４の奇数倍に設定すると共に当該第２のショートスタブの分岐位置を上記第１のショートスタブの分岐部からλ／４の偶数倍の位置に設定する、
ことを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項５】
基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、
上記スロット線路の所定部位で分岐するように上記第１の導体側に凹設され且つその長さがλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍又は偶数倍であるスロット線路状のオープンスタブと、
ドレイン電極とソース電極とが上記オープンスタブを跨ぐように上記第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴと
を具備することを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項６】
請求項５に記載のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、
上記オープンスタブの長さを上記λ／４の奇数倍に設定し、
上記ＦＥＴのドレイン電極及びソース電極の接続位置を、オープンスタブの分岐部から先端に向かってλ／４の２ｍ＋１倍（ｍはゼロを含む整数）に位置に設定した、
ことを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項７】
請求項５に記載のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、
上記オープンスタブの長さを上記λ／４の偶数倍に設定し、
上記ＦＥＴのドレイン電極及びソース電極の接続位置を、オープンスタブの分岐部から先端に向かってλ／４の２ｍ倍（ｍはゼロを含む整数）に位置に設定した、
ことを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項８】
基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、このスロット線路の所定部位で分岐するように上記第１の導体側に凹設されたスロット線路状のオープンスタブと、このオープンスタブの途中の部位から分岐したスロット線路状のショートスタブと、ドレイン電極とソース電極とが上記ショートスタブを跨ぐように上記第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴとを具備するＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路であって、
上記オープンスタブの長さをλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の偶数倍に設定した場合に、上記ショートスタブの長さを上記λ／４の奇数倍に設定すると共に当該ショートスタブの分岐位置を上記オープンスタブの分岐部からλ／４の奇数倍の位置に設定し、
また、上記オープンスタブの長さをλ／４の奇数倍に設定した場合に、上記ショートスタブの長さを上記λ／４の奇数倍に設定すると共に当該ショートスタブの分岐位置を上記オープンスタブの分岐部からλ／４の偶数倍の位置に設定する、
ことを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項９】
基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路の所定部位に、上記第１の導体側に凹みそしてエアブリッジがその分岐部に架けられ且つその長さがλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍又は偶数倍であるスロット線路状のショートスタブを形成すると共に、上記第２の導体の一部を突出させて、上記ショートスタブ内に入り込んだドレイン電極接続部を形成し、制御用電極をこのドレイン電極接続部と直列に並ぶように第１の導体側に分離形成することにより、上記第１の導体とドレイン電極接続部と制御用電極とをコープレーナ型の線路構成とし、
ドレイン電極とゲート電極とこれらを挟む平行な１対のソース電極とがコープレーナ型に配設されたＦＥＴを、上記コープレーナ型の線路上に配し、ドレイン電極を上記ドレイン電極接続部の先端部に接続すると共に、ゲート電極を上記制御用電極の先端部に接続し、且つ平行な１対のソース電極をドレイン電極接続部の先端部を挟む第１の導体の部位にそれぞれ接続した、
ことを特徴とするＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項１０】
請求項１に記載のシャント型のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を一のスロット線路の一方端部からｎ数（ｎは２以上の整数）分岐させ、
各ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路をショートさせる位置である上記所定部位を、上記一のスロット線路からの分岐点からλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の偶数倍の位置に設定した、
ことを特徴とするＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項１１】
請求項２ないし請求項９のいずれかに記載のシリーズ型のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を一のスロット線路の一方端部からｎ数（ｎは２以上の整数）分岐させ、
各ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路をオープンさせる位置である上記所定部位を、上記一のスロット線路からの分岐点からλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍の位置に設定した、
ことを特徴とするＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路。
【請求項１２】
第１のアンテナ及び第２のアンテナと、
請求項１０又は請求項１１に記載のＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路においてｎ＝２とするＳＰＤＴ型高周波スイッチ回路であって、上記一のスロット線路から分岐した一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路の開放端を上記第１のアンテナに接続すると共に、他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路の開放端を上記第２のアンテナに接続し、且つ上記一のスロット線路の開放端を上記第１又は第２のアンテナからの高周波信号の出力端とするＳＰＤＴ型高周波スイッチ回路と、
このＳＰＤＴ型高周波スイッチ回路から出力された高周波信号を中間周波信号に変換して出力する受信回路と、
上記第１のアンテナで受信された高周波信号の電力値を検出する検波回路と
を具備することを特徴とする受信モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の受信モジュールと、当該受信モジュールの検波回路で検出された上記電力値が所定基準値以上である場合に、上記一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオン状態にすると共に上記他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオフ状態にし、また、この電力値が上記所定基準値未満の場合には、上記一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオフ状態にすると共に上記他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオン状態にするスイッチ制御回路とを備える、
ことを特徴とする受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信のアンテナの切り換え等に利用されるＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路，ＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路，受信モジュール及び受信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回路の低インピーダンス化や部品実装の容易化等の点から、スロット線路に半導体素子を取り付けた構造の高周波スイッチ回路が開示されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２等）。
これらの技術では、ＰＩＮダイオードをスロット線路やコープレーナ線路にシャント型に取り付け、順方向バイアス又は逆方向バイアスをこのＰＩＮダイオードに印加して、ＰＩＮダイオードのインピーダンスをオープン又はショートの状態にすることで、スロット線路やコープレーナ線路をオン状態又はオフ状態に制御する。
【０００３】
特許文献１に開示された高周波スイッチ回路は、 
【０００４】
特許文献２に開示された高周波スイッチ回路は、
【０００５】
【非特許文献１】マチアス  ケー・フリーズ（Matthias K. Fries）、他２名，「偏波面切り換えによる再構成可能なスロットアンテナ」（A Reconfigurable Slot Antenna With Switchable Polarization），アイイーイーイー  マイクロウェーブ  アンド  ワイヤレス  コンポーネント  レターズ（IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS），２００３年１１月，第１３巻，第３号，ｐ４９０−４９２
【非特許文献２】ヨン−ヒュイ  シュ（Yong-Hui Shu）、他２名，「電気的に切り換え及び調整可能なコプレーな線路及びスロット線路バンドパスフィルタ」（Electronically Switchable and Tunable Coplanar Waveguide-Slotline Band-Pass Filters），アイイーイーイー  トランザクションズ  マイクロウェーブ  セオリー  アンド  テクニックス（IEEE TRANSACIONS MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES），１９９１年３月，第３９巻，第３号，ｐ５４８−５５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した従来の技術では、高周波スイッチ回路をＰＩＮダイオードで実現しているため、消費電力の面で問題がある。
つまり、ＰＩＮダイオードをオン状態に維持するためには、大きなバイアス電流をＰＩＮダイオードに流し続けなければならず、大きな電力を消費する。したがって、このような消費電力の大きな従来の高周波スイッチ回路を、低消費電力化が重要な課題となっているミリ波モジュール等に適用することができない。このため、低消費電力で作動する高周波スイッチ回路の登場が期待されていた。
【０００７】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、低インピーダンス化や部品実装の容易化等が可能なスロット線路を用い、しかも、低消費電力での作動が可能なＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路，ＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路，受信モジュール及び受信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、このスロット線路の所定部位に配され、そのドレイン電極が第１の導体に接続されると共に、ソース電極が第２の導体に接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴとを具備する構成とした。
かかる構成により、ＦＥＴがピンチオフ状態になるゲート電圧をゲート電極に印加すると、電流がドレイン電極とソース電極間に流れない。このため、高周波信号は、ＦＥＴが配されたスロット線路の所定部位を通過し、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。逆に、電流がドレイン電極とソース電極間に流れるように、ゲート電圧を制御すると、スロット線路の所定部位を通ろうとする高周波信号がこの位置で全反射され、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路はオフ状態になる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、両端が基板縁部で開口した状態でスロット線路の近傍で湾曲する一のカットラインを第２の導体に設けることにより、制御用電極を第２の導体側に形成すると共に、スロット線路から分岐して上記基板縁部とは別の基板縁部に向かいこの別の基板縁部で開口する１対のカットラインを第１の導体に設けることにより、その先端部がスロット線路を挟んで制御用電極の先端部と向き合うバイアス用電極を第１の導体側に形成し、ＦＥＴのドレイン電極をバイアス用電極の先端部に接続すると共に、ゲート電極を制御用電極の先端部に接続した構成とする。
かかる構成により、ゲート電極へのゲート電圧を制御することで、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオン又はオフの状態に切り換えることができる。さらに、ドレイン電極をバイアス用電極の先端部に接続した構成になっているので、ドレイン電極にドレインバイアス電圧を印加することで、スイッチのオン及びオフ時の挿入損失を調整することができる。
【００１０】
請求項３の発明に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、スロット線路の所定部位で分岐するように第１の導体側に凹設され且つその長さがλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍であるスロット線路状のショートスタブと、ドレイン電極とソース電極とが上記ショートスタブを跨ぐように上記第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され且つ当該接続位置が上記ショートスタブの分岐部から先端に向かってλ／４の２ｍ倍（ｍはゼロを含む整数）に設定され、そして、ゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴとを具備する構成とした。
かかる構成により、ゲート電圧によって、ショートスタブを跨ぐＦＥＴのドレイン電極とソース電極間の電流を制御することができる。すなわち、ドレイン電極とソース電極間に電流を流したり、流さなかったりすることで、ショートスタブの分岐部即ちスロット線路の上記所定部位をショート又はオープンにすることができる。つまり、ＦＥＴのゲート電圧によってＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のオン／オフ動作を制御することができる。具体的には、ＦＥＴをλ／４の２ｍ倍の位置に設定していることから、ドレイン電極とソース電極間に電流を流すことで、ショートスタブの分岐部がショートになり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。また、ＦＥＴのドレイン電極とソース電極間に電流を流さなければ、ショートスタブの長さがλ／４の奇数倍であることから、ショートスタブの分岐部がオープンになり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
【００１１】
請求項４の発明は、基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、このスロット線路の所定部位で分岐するように第１の導体側に凹設されたスロット線路状の第１のショートスタブと、この第１のショートスタブの途中の部位から分岐したスロット線路状の第２のショートスタブと、ドレイン電極とソース電極とが第２のショートスタブを跨ぐように第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴとを具備するＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路であって、第１のショートスタブの長さをλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍に設定した場合に、第２のショートスタブの長さをλ／４の奇数倍に設定すると共に第２のショートスタブの分岐位置を第１のショートスタブの分岐部からλ／４の奇数倍の位置に設定し、また、第１のショートスタブの長さをλ／４の偶数倍に設定した場合に、第２のショートスタブの長さをλ／４の奇数倍に設定すると共に第２のショートスタブの分岐位置を第１のショートスタブの分岐部からλ／４の偶数倍の位置に設定する構成とした。
【００１２】
請求項５の発明に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、スロット線路の所定部位で分岐するように第１の導体側に凹設され且つその長さがλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍又は偶数倍であるスロット線路状のオープンスタブと、ドレイン電極とソース電極とがオープンスタブを跨ぐように第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴとを具備する構成とした。
かかる構成により、ゲート電圧によって、オープンスタブを跨ぐＦＥＴのドレイン電極とソース電極間の電流を制御することができる。すなわち、ドレイン電極とソース電極間に電流を流したり、流さなかったりすることで、オープンタブの分岐部即ちスロット線路の上記所定部位をショート又はオープンにすることができる。つまり、ＦＥＴのゲート電圧によってＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のオン／オフ動作を制御することができる。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、オープンスタブの長さをλ／４の奇数倍に設定し、ＦＥＴのドレイン電極及びソース電極の接続位置を、オープンスタブの分岐部から先端に向かってλ／４の２ｍ＋１倍（ｍはゼロを含む整数）に位置に設定した構成とする。
かかる構成により、ＦＥＴをλ／４の２ｍ＋１倍の位置に設定していることから、ドレイン電極とソース電極間に電流を流すことで、オープンスタブの分岐部がオープンになり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。また、ＦＥＴのドレイン電極とソース電極間に電流を流さなければ、オープンスタブの長さがλ／４の奇数倍であることから、オープンスタブの分岐部がショートになり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５に記載のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、オープンスタブの長さをλ／４の偶数倍に設定し、ＦＥＴのドレイン電極及びソース電極の接続位置を、オープンスタブの分岐部から先端に向かってλ／４の２ｍ倍（ｍはゼロを含む整数）に位置に設定した構成とする。
かかる構成により、ＦＥＴをλ／４の２ｍ倍の位置に設定していることから、ドレイン電極とソース電極間に電流を流すことで、オープンスタブの分岐部がショートになり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。また、ＦＥＴのドレイン電極とソース電極間に電流を流さなければ、オープンスタブの長さがλ／４の偶数倍であることから、オープンスタブの分岐部がオープンになり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
【００１５】
請求項８の発明は、基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路と、このスロット線路の所定部位で分岐するように第１の導体側に凹設されたスロット線路状のオープンスタブと、このオープンスタブの途中の部位から分岐したスロット線路状のショートスタブと、ドレイン電極とソース電極とがショートスタブを跨ぐように第１の導体の対向する部位にそれぞれ接続され、そのゲート電圧によってこのドレイン電極とソース電極との間を流れる電流を制御するＦＥＴとを具備するＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路であって、オープンスタブの長さをλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の偶数倍に設定した場合に、ショートスタブの長さをλ／４の奇数倍に設定すると共に当該ショートスタブの分岐位置をオープンスタブの分岐部からλ／４の奇数倍の位置に設定し、また、オープンスタブの長さをλ／４の奇数倍に設定した場合に、ショートスタブの長さをλ／４の奇数倍に設定すると共に当該ショートスタブの分岐位置をオープンスタブの分岐部からλ／４の偶数倍の位置に設定する構成とした。
【００１６】
請求項９の発明に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、基板上で向き合う第１の導体と第２の導体とによって構成された高周波信号伝送用のスロット線路の所定部位に、第１の導体側に凹みそしてエアブリッジがその分岐部に架けられ且つその長さがλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍又は偶数倍であるスロット線路状のショートスタブを形成すると共に、第２の導体の一部を突出させて、ショートスタブ内に入り込んだドレイン電極接続部を形成し、制御用電極をこのドレイン電極接続部と直列に並ぶように第１の導体側に分離形成することにより、第１の導体とドレイン電極接続部と制御用電極とをコープレーナ型の線路構成とし、ドレイン電極とゲート電極とこれらを挟む平行な１対のソース電極とがコープレーナ型に配設されたＦＥＴを、コープレーナ型の線路上に配し、ドレイン電極をドレイン電極接続部の先端部に接続すると共に、ゲート電極を制御用電極の先端部に接続し、且つ平行な１対のソース電極をドレイン電極接続部の先端部を挟む第１の導体の部位にそれぞれ接続した構成とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明に係るＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路は、請求項１に記載のシャント型のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を一のスロット線路の一方端部からｎ数（ｎは２以上の整数）分岐させ、各ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路をショートさせる位置である上記所定部位を、上記一のスロット線路からの分岐点からλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の偶数倍の位置に設定した構成とする。
かかる構成により、一のスロット線路から分岐するｎ数のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、上記所定部位をショートさせると、一のスロット線路からの分岐点も、同じくショート状態になる。
【００１８】
また、請求項１１のＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路は、請求項２ないし請求項９のいずれかに記載のシリーズ型のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を一のスロット線路の一方端部からｎ数（ｎは２以上の整数）分岐させ、各ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路をオープンさせる位置である上記所定部位を、上記一のスロット線路からの分岐点からλ／４（λは伝送する高周波信号の波長）の奇数倍の位置に設定した構成とする。
かかる構成により、一のスロット線路から分岐するｎ数のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路において、上記所定部位をオープンさせると、一のスロット線路からの分岐点は、ショート状態になる。
【００１９】
また、請求項１２の発明に係る受信モジュールは、第１のアンテナ及び第２のアンテナと、請求項１０に記載のＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路においてｎ＝２とするＳＰＤＴ型高周波スイッチ回路であって、一のスロット線路から分岐した一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路の開放端を第１のアンテナに接続すると共に、他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路のスロット線路の開放端を第２のアンテナに接続し、且つ一のスロット線路の開放端を第１又は第２のアンテナからの高周波信号の出力端とするＳＰＤＴ型高周波スイッチ回路と、このＳＰＤＴ型高周波スイッチ回路から出力された高周波信号を中間周波信号に変換して出力する受信回路と、第１のアンテナで受信された高周波信号の電力値を検出する検波回路とを具備する構成とした。
かかる構成により、第１のアンテナ及び第２のアンテナで高周波信号を受信し、一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオン状態にすると共に他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオフ状態にしておくと、第１のアンテナで受信された高周波信号が、一のスロットの出力端から出力され、この高周波信号が受信回路で中間周波信号に変換されて出力される。これと並行して、第１のアンテナで受信された高周波信号の電力が検波回路によって受信される。
【００２０】
また、請求項１３の受信システムは、請求項１２に記載の受信モジュールと、受信モジュールの検波回路で検出された電力値が所定基準値以上である場合に、一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオン状態にすると共に他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオフ状態にし、また、この電力値が所定基準値未満の場合には、一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオフ状態にすると共に他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオン状態にするスイッチ制御回路とを備える構成とした。
かかる構成により、スイッチ制御回路によって、受信モジュールの検波回路で検出された信号の電力値が所定基準値以上である否かが判断される。そして、所定基準値以上の場合には、現状を維持する。また、この電力値が所定基準値未満に至った場合には、一方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態にされると共に他方のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態にされて、使用アンテナが第１のアンテナから第２のアンテナに切り替わる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳しく説明したように、この発明のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路によれば、消費電力の少ないＦＥＴのゲート電圧によって、オン又はオフ状態にすることができるので、低消費電力での作動が可能なＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を提供することができる。低インピーダンス化が容易で且つエネルギー閉じ込め性が良いスロット線路を用いているので、ミリ波帯以上の極めて高い周波数帯の高周波信号においても、電力ロスの少ない高効率な信号伝送が可能である。さらに、マイクロストリップ線路のように、基板表面の導体をスルーホールで裏面のグランド導体に接続する必要がない。また、CPW（Co-Planar Wave）線路のように、エアブリッジを用いて信号の伝送モードを矯正する必要もない。このため、部品実装が容易でしかも低コスト化が可能である。
【００２２】
特に、請求項２の発明に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路によれば、ドレイン電極にドレインバイアス電圧を印加することで、スイッチのオン及びオフ時の挿入損失を調整することができる。
【００２３】
また、請求項３ないし請求項８の発明に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路によれば、スタブの長さをλ／４の奇数倍又は偶数倍に設定しているので、ミリ波以上の極めて高い周波数帯において、ＦＥＴの実装条件等により、スロット線路からトランジスタ真性部までの電気長が無視できないような場合や、ＦＥＴのピンチオフ状態において、寄生容量が無視できず、スタブ端となる点が実際の線路長よりも長くなるような場合に、余計な位相回りをキャンセルすることができ、高周波にも対応できる。
【００２４】
請求項１２の発明に係る受信モジュールによれば、低消費電力の空間ダイバーシチ受信が可能となる。
【００２５】
請求項１３の発明に係る受信システムによれば、低消費電力の空間ダイバーシチ受信が可能なシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、この発明の第１実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を分解して示す斜視図であり、図２は、第１実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路の平面図である。
図１に示すように、この実施例の高周波スイッチ回路は、ＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）型スイッチ構造の回路であり、誘電体基板１００上に形成したスロット線路１とＦＥＴ（Field Effect Transistor ）２とを有してなる。
【００２８】
スロット線路１は、高周波伝送用の線路であり、誘電体基板１００上で向き合う第１の導体１０１と第２の導体１０２とによって構成されている。
具体的には、スロット線路１は、開口１ａから誘電体基板１００の中心部に向かって直状に延び、誘電体基板１００の中心部で第２の導体１０２側に突出した湾曲部１ｂを形成している。そして、スロット線路１は、湾曲部１ｂから誘電体基板１００の縁部に向かって直状に延び、誘電体基板１００の縁部に開口１ｃを有している。
また、第２の導体１０２側には、ＦＥＴ２のゲート電極Ｇにゲート電圧を印加するための制御用電極１０３が形成され、第１の導体１０１側には、ドレイン電極Ｄにドレインバイアス電圧を印加するためのバイアス用電極１０４が形成されている。
具体的には、制御用電極１０３は、スロット線路１の湾曲部１ｂの近傍で湾曲し且つその両端が基板縁部１００ａで開口した一のカットライン１１０で画成されている。また、バイアス用電極１０４は、誘電体基板１００の湾曲部１ｂの基部からそれぞれ分岐して基板縁部１００ｂに向かい、その基板縁部１００ｂで開口する１対のカットライン１１１，１１２で画成されている。すなわち、バイアス用電極１０４の先端部１０４ａと制御用電極１０３の先端部１０３ａとが湾曲部１ｂを挟んで向き合った状態になっている。
【００２９】
ＦＥＴ２は、上記のようなスロット線路１上に配されている。すなわち、図２に示すように、ＦＥＴ２のドレイン電極Ｄをバンプによりバイアス用電極１０４の先端部１０４ａに接続すると共に、ゲート電極Ｇをバンプにより制御用電極１０３の先端部１０３ａに接続し、両側のソース電極Ｓ，Ｓを第２の導体１０２に接続した。
【００３０】
次に、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路が示す作用及び効果について説明する。
図３は、スイッチング動作を説明するための概略部分拡大図であり、図４は、等価回路図であり、図５は、実験結果を示す線図である。
先ず、図３の（ａ）において、所定のゲート電圧を制御用電極１０３を通じてゲート電極Ｇに与えて、ＦＥＴ２をピンチオフ状態（以下、「トランジスタオフ状態」と記す）にすると、スロット線路１を跨いだ状態のドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間に、電流は流れず、スロット線路１の線路インピーダンスが維持される。このため、開口１ａ（図１参照）からスロット線路１内に送られてきた高周波信号Ｍは、図３の（ａ）に示すように、ＦＥＴ２の影響を受けずにスロット線路１の湾曲部１ｂ内を伝搬し、開口１ｃを通じて出力される。この結果、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路はオン状態になる。
次に、ＦＥＴ２のゲート電極Ｇに印加するゲート電圧を上げて、ドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間の電流が充分流れる状態（以下、「トランジスタオン状態」と記す）にすると、図３の（ｂ）に示すように、ＦＥＴ２のドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間を流れる電流Ｉがスロット線路１を渡る状態になる。このため、スロット線路１はかかる部位においてショートされた状態になり、スロット線路１内を伝わってきた高周波信号Ｍがこの部位で全反射される。この結果、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
なお、バイアス用電極１０４を通じてＦＥＴ２にドレインバイアス電圧を加えることで、スイッチオン／オフ時の挿入損失を調整する。
【００３１】
以上のように、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、スロット線路１とＦＥＴ２とにおいて、図４の（ａ）に示すような接続構成をとり、かかる構成の結果、図４の（ｂ）に示すようなスイッチング作用を奏する。
かかる点を検証すべく、周波数が４０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚのミリ波帯の高周波信号Ｍをスロット線路１内に送り、ＦＥＴ２をトランジスタオン／オフする実験を行った。すると、図５に示すような結果を得た。図５において、曲線Ｓ１がスイッチオン状態時の電力利得を示し、曲線Ｓ２がスイッチオフ状態時の電力利得を示す。
スイッチは、スイッチオン／オフ時の挿入損失、即ち、オン時の利得とオフ時の利得との差が大きいほど、好ましい。この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路では、ドレインバイアス電圧を調整することで、図５に示すように、５８ＧＨｚの高周波信号Ｍに対して、２０ｄＢという大きな挿入損失を得ることができた。
【実施例２】
【００３２】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図６は、この発明の第２実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図であり、図７は等価回路図である。
上記第１実施例では、バイアス用電極１０４を設けた構成をとったが、これは必須の要素ではなく、この第２実施例の如く、バイアス用電極１０４を除いた単純な構成でもスイッチとしての機能を発揮する。
【００３３】
具体的には、図６に示すように、ＦＥＴ２を、向き合う第１及び第２の導体１０１，１０２で構成され且つ湾曲部のない直状のスロット線路１の中央部位に配する。そして、ドレイン電極Ｄを第１の導体１０１に接続すると共に、ソース電極Ｓを第２の導体１０２に接続し、そのゲート電極Ｇを制御用電極１０３に接続する。
かかる構成により、ドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓがスロット線路１を跨った状態になるので、ゲート電極Ｇに印加するゲート電圧によって、トランジスタオン状態にすることにより、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオフ状態にすることができると共に、トランジスタオフ状態にすることにより、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路をオン状態にすることができる。
すなわち、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、スロット線路１とＦＥＴ２とにおいて、図７の（ａ）に示すような接続構成をとり、かかる構成の結果、図７の（ｂ）に示すようなスイッチング作用を奏する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例３】
【００３４】
次に、この発明の第３実施例について説明する。
図８は、この発明の第３実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図であり、図９は、等価回路図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、ショートスタブを備えている点が、上記第１及び第２実施例と異なる。
【００３５】
すなわち、図８に示すように、ショートスタブ３がスロット線路１の所定部位で分岐するように第１の導体１０１側に凹設されている。このショートスタブ３の長さＬｓは、λ／４の奇数倍に設定されている。図８では、理解を容易にするため、長さＬｓをλ／４の５倍に設定したショートスタブ３を表示している。
【００３６】
そして、ＦＥＴ２がこのショートスタブ３を跨ぐように接続されている。
具体的には、ドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとがショートスタブ３を跨ぐように第１の導体１０１の対向する部位にそれぞれ接続されている。また、これらドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓの接続位置Ｌｔは、ショートスタブ３の分岐部Ｐから先端Ｐ１に向かってλ／４の２ｍ倍（ｍはゼロを含む整数）の位置に設定されている。図８では、理解を容易にするため、接続位置Ｌｔをλ／４の２倍の位置に設定したＦＥＴ２を表示している。
そして、第１の導体１０１に画成された制御用電極１０３にゲート電極Ｇが接続されている。
【００３７】
次に、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路が示す作用及び効果について説明する。
先ず、図８において、ＦＥＴ２をトランジスタオフ状態にすると、ショートスタブ３を跨いだ状態のドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間に、電流は流れない。このため、ショートスタブ３の先端Ｐ１がショート状態であり、ショートスタブ３の長さＬｓがλ／４の奇数倍であることから、分岐部Ｐはオープン状態になる。この結果、スロット線路１内を伝わってきた高周波信号Ｍはこの分岐部Ｐで全反射され、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
次に、ＦＥＴ２をトランジスタオン状態にすると、ＦＥＴ２のドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間を流れる電流Ｉがショートスタブ３を渡る状態になり、ＦＥＴ２の接続位置Ｌｔがショート状態になる。そして、接続位置Ｌｔがλ／４の偶数倍であるため、ショートスタブ３の分岐部Ｐもショート状態になり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。
すなわち、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、スロット線路１とＦＥＴ２とショートスタブ３とにおいて、図９の（ａ）に示すような接続構成をとり、かかる構成の結果、図９の（ｂ）に示すようなスイッチング作用を奏する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例４】
【００３８】
次に、この発明の第４実施例について説明する。
図１０は、この発明の第４実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図であり、図１１は、等価回路図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路では、上記第３実施例と同一条件下において、ＦＥＴ２をショートスタブ３の基部に設けた。すなわち、ｍ＝０として、ドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓの接続位置Ｌｔを、分岐部Ｐに設定した。
具体的には、図１０に示すように、第１の導体１０１の角部１０１ａ，１０１ｂにドレイン電極Ｄ，ソース電極Ｓをそれぞれ接続し、第２の導体１０２に画成された制御用電極１０３にゲート電極Ｇを接続した。
かかる構成により、ＦＥＴ２がトランジスタオフ状態である場合には、第３実施例と同様に、ショートスタブ３の分岐部Ｐがオープン状態になり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
また、ＦＥＴ２をトランジスタオン状態にすると、ＦＥＴ２のドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間を流れる電流Ｉがショートスタブ３の分岐部Ｐを渡る状態になる。この結果、分岐部Ｐがショート状態になり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。
すなわち、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、スロット線路１とＦＥＴ２とショートスタブ３とにおいて、図１１の（ａ）に示すような接続構成をとり、かかる構成の結果、図１１の（ｂ）に示すようなスイッチング作用を奏する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第３実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例５】
【００３９】
次に、この発明の第５実施例について説明する。
図１２は、この発明の第５実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、ショートスタブの長さＬｓとＦＥＴ２の接続位置Ｌｔとが、上記第３及び第４実施例と異なる。
【００４０】
すなわち、図１２に示すように、スロット線路１から第１の導体１０１側に分岐したショートスタブ３の長さＬｓを、λ／４の偶数倍に設定している。図１２では、理解を容易にするため、長さＬｓをλ／４の６倍に設定したショートスタブ３を表示している。
そして、ショートスタブ３を跨ぐＦＥＴ２の接続位置Ｌｔを、ショートスタブ３の分岐部Ｐから先端Ｐ１に向かってλ／４の２ｍ＋１倍に位置に設定している。図１２では、理解を容易にするため、接続位置Ｌｔをλ／４の３倍に設定したＦＥＴ２を表示している。
【００４１】
かかる構成により、ＦＥＴ２をトランジスタオフ状態にすると、ショートスタブ３の先端Ｐ１がショート状態であり、ショートスタブ３の長さＬｓがλ／４の偶数倍であることから、分岐部Ｐはショート状態になり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。
また、ＦＥＴ２をトランジスタオン状態にすると、ＦＥＴ２の接続位置Ｌｔがショート状態になる。そして、接続位置Ｌｔがλ／４の奇数倍であるため、ショートスタブ３の分岐部Ｐがオープン状態になり、この結果、スロット線路１内を伝わってきた高周波信号はこの分岐部Ｐで全反射され、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第４実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例６】
【００４２】
次に、この発明の第６実施例について説明する。
図１３は、この発明の第６実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図であり、図１４は、等価回路図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、オープンスタブを備えている点が、上記第１ないし第５実施例と異なる。
【００４３】
すなわち、図１３に示すように、オープンスタブ４が、スロット線路１の所定部位で分岐するように第１の導体１０１側に凹設され、その長さＬｓが、λ／４の奇数倍に設定されている。図１３では、理解を容易にするため、長さＬｓをλ／４の５倍に設定したオープンスタブ４を表示している。
【００４４】
また、ＦＥＴ２は、オープンスタブ４を跨ぐように接続され、そのドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓの接続位置Ｌｔは、オープンスタブ４の分岐部Ｐから先端Ｐ１に向かってλ／４の２ｍ＋１倍の位置に設定されている。図１３では、理解を容易にするため、接続位置Ｌｔをλ／４の１倍の位置に設定したＦＥＴ２を表示している。
【００４５】
かかる構成により、ＦＥＴ２をトランジスタオフ状態にすると、オープンスタブ４の先端Ｐ１がオープン状態であり、オープンスタブ４の長さＬｓがλ／４の奇数倍であることから、分岐部Ｐはショート状態になる。この結果、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。
次に、ＦＥＴ２をトランジスタオン状態にすると、ＦＥＴ２のドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間を流れ、ＦＥＴ２の接続位置Ｌｔがショート状態になる。このとき、接続位置Ｌｔがλ／４の奇数倍であるため、オープンスタブ４の分岐部Ｐがオープン状態になり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
すなわち、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、スロット線路１とＦＥＴ２とオープンスタブ４とにおいて、図１４の（ａ）に示すような接続構成をとり、かかる構成の結果、図１４の（ｂ）に示すようなスイッチング作用を奏する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第３ないし第５実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例７】
【００４６】
次に、この発明の第７実施例について説明する。
図１５は、この発明の第７実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図であり、図１６は、等価回路図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、オープンスタブの長さＬｓとＦＥＴ２の接続位置Ｌｔとが、上記第６実施例と異なる。
【００４７】
すなわち、図１５に示すように、第１の導体１０１側にスロット線路１から分岐したオープンスタブ４の長さＬｓを、λ／４の偶数倍に設定している。図１５では、理解を容易にするため、長さＬｓをλ／４の２倍に設定したオープンスタブ４を表示している。
そして、オープンスタブ４を跨ぐＦＥＴ２の接続位置Ｌｔを、オープンスタブ４の分岐部Ｐから先端Ｐ１に向かってλ／４の２ｍ倍に位置に設定している。図１５では、理解を容易にするため、接続位置Ｌｔをλ／４の２倍に設定したＦＥＴ２を表示している。
【００４８】
かかる構成により、ＦＥＴ２をトランジスタオフ状態にすると、オープンスタブ４の先端Ｐ１がオープン状態であり、オープンスタブ４の長さＬｓがλ／４の偶数倍であることから、分岐部Ｐはオープン状態になり、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になる。
また、ＦＥＴ２をトランジスタオン状態にすると、ＦＥＴ２の接続位置Ｌｔ即ちオープンスタブ４の先端Ｐ１がショート状態になる。そして、接続位置Ｌｔがλ／４の偶数倍であるため、オープンスタブ４の分岐部Ｐがショート状態になり、この結果、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。
すなわち、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、スロット線路１とＦＥＴ２とオープンスタブ４とにおいて、図１６の（ａ）に示すような接続構成をとり、かかる構成の結果、図１６の（ｂ）に示すようなスイッチング作用を奏する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第６実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例８】
【００４９】
次に、この発明の第８実施例について説明する。
図１７は、この発明の第８実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図であり、図１８は、等価回路図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路では、上記第３ないし第５実施例に適用されたショートスタブ３にさらにショートスタブを設けた構成をとる。
すなわち、図１７に示すように、スロット線路１の中央部位で第１の導体１０１側に分岐した第１のショートスタブとしてのショートスタブ３の途中に第２のショートスタブとしてのショートスタブ５を分岐させた。
そして、ＦＥＴ２をショートスタブ５の分岐部Ｐ２に配置し、そのドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとをショートスタブ５を跨ぐように第１の導体１０１の対向する角部にそれぞれ接続した。また、ゲート電極Ｇは、制御用電極１０３に接続した。
【００５０】
かかる構成において、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、次のような条件下でスイッチとして機能する。
先ず、ショートスタブ３の長さＬｓがλ／４の奇数倍の場合には、ショートスタブ５の長さＬ２とＦＥＴ２の接続位置Ｌｔ即ちショートスタブ５の分岐位置Ｌｔとの組合せ（Ｌ２，Ｌｔ）は、（λ／４の奇数倍，λ／４の奇数倍）である。また、ショートスタブ３の長さＬｓがλ／４の偶数倍の場合には、組合せ（Ｌ２，Ｌｔ）は、（λ／４の奇数倍，λ／４の偶数倍）である。
例えば、長さＬｓをλ／４の奇数倍にし、そして、組合せ（Ｌ２，Ｌｔ）を（λ／４の奇数倍，λ／４の奇数倍）に設定した場合において、ＦＥＴ２をトランジスタオフ状態にすると、ショートスタブ５の長さＬ２が奇数倍であることから、分岐部Ｐ２がオープンになる。そして、ショートスタブ５の分岐位置Ｌｔもλ／４の奇数倍であるので、分岐部Ｐがショート状態になる。この結果、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路はオン状態になる。
また、ＦＥＴ２をトランジスタオン状態にすると、分岐部Ｐ２がショートとなる。そして、ショートスタブ３の長さＬｓがλ／４の奇数倍であるので、分岐部Ｐがオープン状態になる。この結果、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路はオフ状態になる。
【００５１】
すなわち、この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、スロット線路１とＦＥＴ２とショートスタブ３，５とにおいて、図１８の（ａ）に示すような接続構成をとり、かかる構成の結果、図１８の（ｂ）に示すようなスイッチング作用を奏する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第３ないし第５実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例９】
【００５２】
次に、この発明の第９実施例について説明する。
図１９は、この発明の第９実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路では、図１９に示すように、上記第８実施例に適用されたショートスタブ３の代わりにオープンスタブ４を適用した構成をとる。
かかる構成において、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、次のような条件下でスイッチとして機能する。
先ず、オープンスタブ４の長さＬｓがλ／４の偶数倍の場合には、ショートスタブ５の長さＬ２とショートスタブ５の分岐位置Ｌｔとの組合せ（Ｌ２，Ｌｔ）は、（λ／４の奇数倍，λ／４の奇数倍）である。また、オープンスタブ４の長さＬｓがλ／４の奇数倍の場合には、組合せ（Ｌ２，Ｌｔ）は、（λ／４の奇数倍，λ／４の偶数倍）である。
かかる構成により、ＦＥＴ２をトランジスタオフ状態にすると、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオフ状態になり、ＦＥＴ２をトランジスタオンオン状態にすると、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路がオン状態になる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第８実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例１０】
【００５３】
次に、この発明の第１０実施例について説明する。
図２０は、この発明の第１０実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図であり、図２１は、等価回路図である。
この実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路では、コープレーナ型の線路をスイッチ回路を構成した点が、上記第１ないし第９実施例と異なる。
【００５４】
具体的には、図２０及び図２１に示すように、スロット線路１の中央部位に、第１の導体１０１側に凹むショートスタブ６を形成している。そして、このショートスタブ６の長さをλ／４の奇数倍又は偶数倍に設定し、エアブリッジ７をショートスタブ６の分岐部に架けて、ショートスタブ６の分岐部両側の電位が同電位になるようにしている。
このようなショートスタブ６内に、ドレイン電極接続部１０２ａが形成されている。すなわち、第２の導体１０２の一部を直状に突出させて、その突出部をショートスタブ６内に入り込ませることで、ドレイン電極接続部１０２ａを形成している。
また、制御用電極１０３は、ドレイン電極接続部１０２ａと直列に並ぶように第１の導体１０１側に画成されている。すなわち、直列に並ぶドレイン電極接続部１０２ａ及び制御用電極１０３と、これらの両側に位置する同電位の第１の導体１０１とによって、誘電体基板１００上にコープレーナ型の線路を構成している。
【００５５】
ＦＥＴ２の電極も、上記コープレーナ型の線路に対応してコープレーナ型に配設している。すなわち、ドレイン電極Ｄとゲート電極Ｇとを直状に列設し、１対のソース電極Ｓ，Ｓをこれらドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓの両側に配設している。
そして、ＦＥＴ２を上記コープレーナ型の線路上に位置させて、ドレイン電極をドレイン電極接続部１０２ａの先端部に接続すると共に、ゲート電極Ｇを制御用電極１０３の先端部に接続し、且つ平行な１対のソース電極Ｓ，Ｓを第１の導体１０１にそれぞれ接続している。
【００５６】
かかる構成により、ＦＥＴ２をトランジスタオフ状態にすると、ドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間には電流が流れないので、ショートスタブ６上を流れる電流はＦＥＴ２によって遮断される。したがって、ショートスタブ６の長さがλ／４の偶数倍であるならば、分岐部でオープンとなり、第１の導体１０１を流れる電流はショートスタブ６の影響を受けずエアブリッジ７を流れて通過する。すなわち、高周波信号は、ショートスタブ６の分岐部を通過するので、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、オン状態になる。
また、ＦＥＴ２をトランジスタオン状態にすると、ショートスタブ６の先端部分がショート状態になる。したがって、ショートスタブ６の長さがλ／４の偶数倍であるならば、ショートスタブ６の分岐部がショート状態になる。この結果、高周波信号はショートスタブ６の分岐部で全反射されるので、ＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路は、オフ状態になる。
なお、ショートスタブ６の長さがλ／４の奇数倍の場合には、上記と逆の作用を奏する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第９実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例１１】
【００５７】
次に、この発明の第１１実施例について説明する。
図２２は、この発明の第１１実施例に係るＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路を示す等価回路図である。
この実施例は、上記実施例１のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を一のスロット線路の一方端部からｎ数分岐させて構成したＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路を例示する。
ここでは、理解を容易にするため、図２２に示すように、第２実施例の高周波スイッチ回路をｎ数だけ一のスロット線路から分岐させたものについて説明する。
【００５８】
すなわち、シャント型のｎ数の高周波スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎを一のスロット線路１０から分岐させ、各高周波スイッチ回路ＳＷ１（ＳＷ２〜ＳＷｎ）のＦＥＴ２の取り付け位置を、分岐部Ｐからλ／４の偶数倍の距離Ｌｔに設定した。
【００５９】
かかる構成により、ｎ個の高周波スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎのうちの例えば１つの高周波スイッチ回路ＳＷ１をオン状態にすると共に、他の高周波スイッチ回路ＳＷ２〜ＳＷｎをオフ状態にすると、オフ状態の高周波スイッチ回路ＳＷ２〜ＳＷｎにおけるスロット線路１は分岐部Ｐでショートとなる。また、オン状態の高周波スイッチ回路ＳＷ１のスロット線路１は、分岐部Ｐでオープンとなる。このため、高周波スイッチ回路ＳＷ１のスロット線路１は、他の高周波スイッチ回路ＳＷ２〜ＳＷｎのスロット線路１の影響を受けることなく、スロット線路１０に繋がる。この結果、スロット線路１０から高周波信号が入力されると、高周波信号は、オン状態の高周波スイッチ回路ＳＷ１のみを通って高周波スイッチ回路ＳＷ１のスロット線路１から出力される。
なお、この実施例では、第２実施例の高周波スイッチ回路をｎ数だけ用いた例について説明したが、上記実施例のいずれの高周波スイッチ回路をも適用することができることは勿論である。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第１０実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例１２】
【００６０】
次に、この発明の第１２実施例について説明する。
図２３は、この発明の第１２実施例に係る受信モジュールを示すブロック図であり、図２４は、アンテナ切換スイッチ部分と検波回路部分とを示す概略平面図である。
この実施例の受信モジュールは、ミリ波帯の高周波信号を受信するモジュールであり、かかる高周波信号に対応可能なアンテナ切換スイッチを備えている。
すなわち、受信モジュール８は、第１のアンテナとしてのメインアンテナ８１と、第２のアンテナとしてのサブアンテナ８２と、アンテナ切換スイッチＳＷと、ミリ波受信回路８３と、検波回路８４とを備えており、外部回路であるＩＦ回路８５とスイッチ制御回路８６とを接続して使用する。
【００６１】
メインアンテナ８１とサブアンテナ８２は、導波管ポートを通じて高周波スイッチ回路ＳＷに接続されている。勿論、導波管を用いず、同軸線路を用いることも可能である。
【００６２】
アンテナ切換スイッチＳＷは、上記第２実施例のＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路においてｎ＝２とするＳＰＤＴ型高周波スイッチ回路である。具体的には、図２４に示すように、スロット線路１０から高周波スイッチ回路ＳＷ１のスロット線路１−１（以下、「メインアンテナスロット１−１」と記す）と高周波スイッチ回路ＳＷ２のスロット線路１−２（以下、「サブアンテナスロット１−２」と記す）とが分岐している。そして、高周波スイッチ回路ＳＷ１においては、そのメインアンテナスロット１−１の開放端１−１ａがアンテナ変換器となってメインアンテナ８１に接続され、ＦＥＴ２が分岐部Ｐからλ／４の２倍の位置に配置されている。また、高周波スイッチ回路ＳＷ２においては、そのサブアンテナスロット１−２の開放端１−２ａがアンテナ変換器となってサブアンテナ８２に接続され、ＦＥＴ２が分岐部Ｐからλ／４の２倍の位置に配置されている。そして、スロット線路１０がミリ波受信回路８３に接続され、アンテナ切換スイッチＳＷからの高周波信号をミリ波受信回路８３に出力するようになっている。
また、この実施例の高周波スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２のＦＥＴ２では、ドレイン電極Ｄ−ソース電極Ｓ間の電圧を同電位(OV)にしているが、ドレイン電極Ｄにバイアスを加えておくことも可能である。また、各ＦＥＴ２のゲート電圧は、後述するスイッチ制御回路８６から制御用電極１０３を通じて印加されるようになっている。
すなわち、このアンテナ切換スイッチＳＷによれば、ＦＥＴ２が分岐部Ｐからλ／４の２倍の位置に配されているので、トランジスタオン状態で分岐部Ｐがショートとなり、トランジスタオフ状態で分岐部Ｐがオープンとなる。そこで、スイッチ制御回路８６からの制御用電極１０３に印加するゲート電圧によって、アンテナ切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２の一方をオン状態にすると共に他方をオフ状態にすることが可能となる。
【００６３】
図２３に示すミリ波受信回路８３は、アンテナ切換スイッチＳＷからの高周波信号を中間周波信号に変換して、外部のＩＦ回路８５に出力する回路であり、周知の構造であるので、その説明は省略する。
【００６４】
また、検波回路８４は、メインアンテナ８１で受信された高周波信号をモニタリングして、その電力値Ｗを検出する回路である。
具体的には、メインアンテナスロット１−１にλ／４の２倍の長さのショートスタブ１１を形成し、その中央付近には検波ダイオード８４ａを取り付けると共に、コンデンサ８４ｂと抵抗器８４ｃとを検波ダイオード８４ａのアノード側に接続した。
これにより、メインアンテナ８１からメインアンテナスロット１−１に入力した高周波信号の一部はショートスタブ１１に定在波を作る。すると、ショートスタブ１１の中央付近即ち定在波の腹に近い部分に存在する検波ダイオード８４ａが高周波信号の受信電力を自乗検波する。このように定在波の腹の位置で検波することにより、メインアンテナ８１の受信電力値Ｗが低下した場合や復帰した場合にも迅速且つ正確に検知することができるようになっている。
【００６５】
図２３に示すスイッチ制御回路８６は、検波回路８４から送れれてきた電力値Ｗに応じてアンテナ切換スイッチＳＷの制御を行う。
すなわち、通常は、スイッチ制御回路８６が、メインアンテナ８１側の高周波スイッチ回路ＳＷ１をオン状態にし、サブアンテナ８２側の高周波スイッチ回路ＳＷ２をオフ状態にしておき、メインアンテナ８１からの受信を優先している。そして、スイッチ制御回路８６が所定基準値未満の電力値Ｗを受信すると、スイッチ制御回路８６は、高周波スイッチ回路ＳＷ２をオン状態にすると共に高周波スイッチ回路ＳＷ１をオフ状態にするように、高周波スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２のＦＥＴ２のゲート電圧を制御する。すなわち、メインアンテナ８１からサブアンテナ８２への使用に切り換える。
そして、メインアンテナ８１の受信電力が回復し、スイッチ制御回路８６が検波回路８４から所定基準値以上の電力値Ｗを受信すると、スイッチ制御回路８６は、高周波スイッチ回路ＳＷ２をオフ状態にすると共に高周波スイッチ回路ＳＷ１をオン状態にするように、ＦＥＴ２のゲート電圧を制御して、再度メインアンテナ８１の使用に切り換える。
【００６６】
このように、この実施例の受信モジュールによれば、メインアンテナ８１の受信電力値Ｗが低下した場合に瞬時にアンテナをサブアンテナ８２に切り換え、また、メインアンテナ８１の受信電力値Ｗが回復した場合には、再度メインアンテナ８１の使用に切り換えることができるので、空間ダイバーシチ受信が可能な受信モジュールを提供することができる。
【実施例１３】
【００６７】
次に、この発明の第１３実施例について説明する。
図２５は、この発明の第１３実施例に係る受信システムを示すブロック図である。
図２５に示すように、この実施例の受信システムは、テレビ受像機であり、上記実施例１２の受信モジュール８と、スイッチ制御回路８６と、ＩＦ回路８５等を有した受像機８９とを有している。
【００６８】
この実施例に用いられる受信モジュール８では、フラットテレビ等のテレビ受像機に装着するため、サブアンテナ８２を１ｍ程度の線路８２ａでアンテナ切換スイッチＳＷに接続している。このように長い線路８２ａを用いても、フラットディスプレイ等のテレビ受像機の多くは、幅が１m程度あるので、テレビ受像機の外観を損ねることはない。このような線路８２ａとして導波管又は同軸線路を用いるが、１ｍの導波管や同軸線路を用いた場合、ミリ波帯ではこの線路を伝搬する場合に生じる損失が無視できない。例えば、周波数が６０ＧＨｚ帯のミリ波では、同軸線路の場合、４〜５ｄＢ程度の損失が生じ、方形導波管の場合、１〜２ｄＢ程度の損失が生じる。したがって、サブアンテナ８２には、誘電体レンズ等のレンズを取り付けて、ビーム幅を絞って利得を上げるようにすることが好ましい。
【００６９】
受像機８９は、受信モジュール８のミリ波受信回路８３の出力側に接続され、ミリ波受信回路８３から出力されるＩＦ信号（中間周波信号）を入力し、この信号に基づいて音声や映像を再現するようになっている。
【００７０】
かかる構成により、送信機９から送信されてきた信号は、通常は、メインアンテナ８１で受信することができる。そして、受信中に、人や動物の障害物が、見通し内に入り、メインアンテナ８１の受信電力値Ｗが落ちた場合には、検波回路８４によって検波され、その電力値Ｗがスイッチ制御回路８６に出力される。そして、この受信電力値Ｗが所定基準値を下回っている場合には、スイッチ制御回路８６がアンテナ切換スイッチＳＷを切り換え、一時的にサブアンテナ８２による受信を行うことができる。また、検波回路８４でモニタリングしているメインアンテナ８１の受信電力値Ｗが回復した場合には、アンテナ切換スイッチＳＷを切り換えて、メインアンテナ８１による受信を行うことができる。このようにして、映像が一定時間途切れるという事態を回避することができる。
【００７１】
ところで、上記したように、サブアンテナ８２を使用すると、１ｍもある導波管や同軸線路等の線路８２ａを信号が伝搬するため、その損失が大きい。しかしながら、メインアンテナ８１の受信を遮断する場合は、主に、周辺を動きまわる人間や動物(ペット)が一時的に見通し内に入ってしまった場合であり、受信電力値Ｗが落ち込む状態が長く定常的に続くことはなく、直ちに回復する。したがって、サブアンテナ８２による損失は、ほとんど問題とならない。
【００７２】
ところで、テレビ受像機でダイバーシチ受信を行う場合、ミリ波帯では周波数が高いため、直接処理は難しい。このため、従来は、中間周波数帯に落としてから信号処理する方法がとられていた。すなわち２個の受信回路を配置し、出力される中間周波信号の受信電力値を検知する。そして、受信電力値が大きな受信回路を選択して受信するというものである。しかし、この実施例の受信システムでは、中間周波数帯に落とす前にモニタリングして、アンテナの切り換えを行うため、１つの受信回路８３で済む。この結果、より低コストで空間ダイバーシチが可能な受信システムを提供することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１２実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００７３】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記１１実施例では、図２２に示したように、シャント型の第２実施例の高周波スイッチ回路をｎ数だけ用いた例について説明したが、この高周波スイッチ回路に限らず、上記第２実施例〜第１１実施例のいずれの高周波スイッチ回路をも適用することができることは勿論である。例えば、図２６に示すように、シリーズ型の第４実施例に係る高周波スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｎを一のスロット線路１０から分岐させ、各高周波スイッチ回路ＳＷ１（ＳＷ２〜ＳＷｎ）のＦＥＴ２の取り付け位置を、分岐部Ｐからλ／４の奇数倍の距離Ｌｔに設定したものも、この発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の第１実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を分解して示す斜視図である。
【図２】第１実施例のＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路の平面図である。
【図３】スイッチング動作を説明するための概略部分拡大図である。
【図４】第１実施例の等価回路図である。
【図５】実験結果を示す線図である。
【図６】この発明の第２実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図７】第２実施例の等価回路図である。
【図８】この発明の第３実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図９】第３実施例の等価回路図である。
【図１０】この発明の第４実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図１１】第４実施例の等価回路図である。
【図１２】この発明の第５実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図１３】この発明の第６実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図１４】第６実施例の等価回路図である。
【図１５】この発明の第７実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図１６】第７実施例の等価回路図である。
【図１７】この発明の第８実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図１８】第８実施例の等価回路図である。
【図１９】この発明の第９実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図２０】この発明の第１０実施例に係るＳＰＳＴ型高周波スイッチ回路を示す概略平面図である。
【図２１】第１０実施例の等価回路図である。
【図２２】この発明の第１１実施例に係るＳＰｎＴ型高周波スイッチ回路を示す等価回路図である。
【図２３】この発明の第１２実施例に係る受信モジュールを示すブロック図である。
【図２４】アンテナ切換スイッチ部分と検波回路部分とを示す概略平面図である。
【図２５】この発明の第１３実施例に係る受信システムを示すブロック図である。
【図２６】この発明の第１１実施例の一変形例の等価回路図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，１０…スロット線路、  １−１…メインアンテナスロット、  １−２…サブアンテナスロット、  １ａ…開口、  １ｂ…湾曲部、  １ｃ…開口、  ２…ＦＥＴ、  ３，５，６，１１…ショートスタブ、  ４…オープンスタブ、  ７…エアブリッジ、  ８…受信モジュール、  ９…送信機、  ８１…メインアンテナ、  ８２…サブアンテナ、  ８３…受信回路、  ８４…検波回路、  ８４ａ…検波ダイオード、  ８４ｂ…コンデンサ、  ８４ｃ…抵抗器、  ８５…ＩＦ回路、  ８６…スイッチ制御回路、  ８９…受像機、  １００…誘電体基板、  １００ａ…基板縁部、  １００ｂ…基板縁部、  １０１…第１の導体、  １０１ａ，１０１ｂ…角部、  １０２…第２の導体、  １０２ａ…ドレイン電極接続部、  １０３…制御用電極、  １０３ａ，１０４ａ…先端部、  １０４…バイアス用電極、  １１０，１１１，１１２…カットライン、  Ｄ…ドレイン電極、  Ｇ…ゲート電極、  Ｍ…高周波信号、  Ｐ…分岐部、  Ｓ…ソース電極、  ＳＷ…アンテナ切換スイッチ、  ＳＷ１〜ＳＷｎ…高周波スイッチ回路。
【図１】
2006253991.tif 000003
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2006253991.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2006253991.tif 000027
【図２６】
2006253991.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月10日(2005.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】削除
【補正の内容】