(57)【要約】  【課題】  高周波スイッチＳＷの前段に接続される素子の出力インピーダンスとの最適化を簡便に行え、高周波スイッチＳＷから発生する高調波を抑制できる高周波スイッチ回路を提供する。  【解決手段】  高周波スイッチＳＷの送信波入力側端子Ｐｂは、直接第１端子Ｐ１に接続されると共に移相器ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４を介してそれぞれ第２端子Ｐ２、第３端子Ｐ３、第４端子Ｐ４に分岐され、各端子Ｐ１〜Ｐ４での移相量が３６０度を等間隔に分割するように各移相器ＰＳ２〜ＰＳ４のインダクタンス及びキャパシタンスが好適に選定されている。  これにより高周波スイッチＳＷの送信波入力側に接続されるローパスフィルタＬＰＦ等のとの接続点の条件（インピーダンス）に良好な入力側端子を選択可能にしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側端子と出力側端子を開閉させる高周波スイッチ回路に於いて、前記入力側端子側に複数に分岐した線路を設け、各線路に互いに高調波の位相がずれる機能を持たせたことを特徴とする高周波スイッチ回路。
【請求項２】
前記各線路の高調波の位相が、３６０度を等間隔に分割するようにずれていることを特徴とする請求項１記載の高周波スイッチ回路。
【請求項３】
前記各線路の高調波が２倍高調波であり、２倍高調波の位相をずらせる手段がインダクタンス及びキャパシタンスで構成された移相器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波スイッチ回路。
【請求項４】
前記入力側端子と出力側端子を開閉させる手段が、ＧａＡｓＦＥＴで構成された高周波スイッチであることを特徴とする請求項３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、移動体通信や無線ＬＡＮ分野などにおける高周波信号の伝送経路を切り替えるために使用される高周波スイッチ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信、例えば、携帯電話などの通信装置では、装置の小型軽量の為に送信回路と受信回路で一つのアンテナを共有しており、通常アンテナと送信回路及び受信回路の間にアンテナ切り換え用の高周波スイッチが設けられ、この高周波スイッチによって、送信時にアンテナが送信回路側に、受信時にアンテナが受信回路側に切り換えられている。また最近では、複数の周波数帯域や通信方式を利用できる通信装置が普及してきている。
【０００３】
この通信装置に使用される高周波スイッチに要求される特性の一つに高調波減衰量がある。これは、アンテナ切り換え用の高周波スイッチから生じた中心周波数ｆ０の２倍高調波２ｆ０、３倍高調波３ｆ０などがアンテナから漏れる量が中心周波数ｆ０の信号量と比較してどれだけ減衰しているかを表すものである。
【０００４】
電波干渉を防止するなどのため、通信装置から送信信号帯域以外の高周波信号の放出量を一定の基準値以下に抑えることが規定されており、通信装置においては、高周波信号を取り扱う部分回路、例えば、高周波増幅回路、局部発振回路以外に、アンテナ切り換え回路でも高調波信号の発生を抑制しなければならない。
【０００５】
一般的にアンテナ切り換え回路で使用されるダイオードやＧａＡｓスイッチなどの非線形デバイスに高電力の高周波信号を投入すると、非導通のデバイスから高調波が発生することが知られている。そして、アンテナ切り換え用の高周波スイッチからの高調波信号を抑えるには、高周波スイッチ自身の通過帯域の伝達特性の線型性を高めるか、アンテナ端子側に高調波除去用のフィルタを設けるなどの対策を取ることが考えられる。
【０００６】
このような高調波除去用のフィルタを高周波スイッチのアンテナ側に挿入した通信装置の例が特開２００３−１３３９８９号公報に示されている。
【０００７】
以下、前記公報に示されている従来の通信装置のアンテナスイッチ回路のブロック図２００の構成及び動作について、図３を参照して説明する。図は、携帯無線システムとして、ＥＧＳＭ（ＥｘｔｅｎｄｅｄＧｌｏｂａｌ
Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式およびＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｃｅｌｌｕｌａｒ
Ｓｙｓｔｅｍ）方式、そしてＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ
ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ
Ａｃｃｅｓｓ）方式対応のトリプルバンドアンテナスイッチ回路のブロック図を示す。
【０００８】
図において、ＡＮＴはアンテナ端子、Ｄｉｐはダイプレクサ（分波器）、ＳＷ１０はＳＰＤＴの第１の高周波スイッチ、ＳＷ２０はＳＰ３Ｔの第２の高周波スイッチ、ＬＰＦ１は第１のローパスフィルタ、ＬＰＦ２は第２のローパスフィルタ、そしてＮＦはノッチフィルタで第２の高周波スイッチＳＷ２０で発生する高調波歪みを低減するためのフィルタである。
【０００９】
ダイプレクサＤｉｐはＥＧＳＭ系の８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ帯の信号とＤＣＳ系およびＷ−ＣＤＭＡ系の１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ帯のアンテナからの信号を分波する。第１の高周波スイッチＳＷ１０は、ダイプレクサＤｉｐで分波されたＥＧＳＭ系の信号を送信端子ＥＧＳＭＴｘと受信端子ＥＧＳＭＲｘへ切り換える。第２の高周波スイッチＳＷ２０は、ダイプレクサＤｉｐで分波されたＤＣＳ系およびＷ−ＣＤＭＡ系の信号を送信端子ＤＣＳＴｘ、受信端子ＤＣＳＲｘ及び送受信端子Ｗ−ＣＤＭＡへ切り換える。
【００１０】
第１のローパスフィルタＬＰＦ１は、ＥＧＳＭ側のパワーアンプ（図示せず）から入力される送信信号に含まれる高次高調波歪みを抑制するため、ＥＧＳＭ送信信号を通過させ、ＥＧＳＭ送信信号の２倍以上の周波数を十分に減衰させるような特性のフィルタが用いられる。同様に第２のローパスフィルタＬＰＦ２は、ＤＣＳ側のパワーアンプ（図示せず）から入力される送信信号に含まれる高次高調波歪みを抑制するため、ＤＣＳ送信信号を通過させ、ＤＣＳ送信信号の２倍以上の周波数を十分に減衰させるような特性のフィルタが用いられる。
【００１１】
よって、パワーアンプで発生される高調波歪みが第１、第２のローパスフィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ２により低減される。さらに、ノッチフィルタＮＦは第２の高周波スイッチＳＷ２０で発生する高調波歪みを低減するために、Ｗ−ＣＤＭＡ送信信号の２倍あるいは３倍の周波数に減衰極をもつノッチフィルタが用いられ、スイッチ回路からの高調波発生量を低減している。
【００１２】
これらによりアンテナ端子ＡＮＴから放射される高調波発生量を低減している。なお、ここでの第１、第２の高周波スイッチＳＷ１０、ＳＷ２０はＰＩＮダイオードでもＧａＡｓＦＥＴスイッチでもよい（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１３３９８９号公報（第６−８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述したように、アンテナ切り換え回路で使用される高周波スイッチに高電力の高周波信号を投入すると、高調波が発生する。この高調波の挙動を、図４を参照して説明する。図において、ＳＷは高周波スイッチ、ＬＰＦは高周波スイッチＳＷに接続されるローパスフィルタ、Ｐａは高周波スイッチＳＷのアンテナ側端子、ＰｂはローパスフィルタＬＰＦ側の送信波入力側端子である。
【００１４】
高周波スイッチＳＷで発生した高調波（２ｆ０、３ｆ０など）はアンテナ側端子Ｐａへ伝播する高調波ＨＷａと、送信波入力側端子Ｐｂ側へ伝播する高調波ＨＷｂがある。このローパスフィルタＬＰＦ側へ伝播する高調波ＨＷｂは、高周波スイッチＳＷ側からローパスフィルタＬＰＦの出力をみたときの高調波ＨＷｂに対するインピーダンスにより大きく左右され、高調波ＨＷｂの多くがローパスフィルタＬＰＦの出力で反射（インピーダンスミスマッチ）されアンテナ側端子Ｐａへ高調波ＨＷＯとして伝播してしまう場合も有れば、ローパスフィルタＬＰＦにより殆どが減衰（インピーダンスマッチ）する場合も有る。図示例では減衰する高調波をＨＷＳと表している。
【００１５】
従って、高周波スイッチＳＷのアンテナ側端子Ｐａでの高調波特性の最良条件を得る為には、高周波スイッチＳＷの前段に接続されるローパスフィルタＬＰＦ等との接続点でのインピーダンスの最適化が必要となる。これを高周波スイッチＳＷの前段に接続される素子の出力インピーダンスによって最適化していたのでは通信装置の開発期間が長くなり、高周波スイッチを使用して通信装置を設計する者にとって設計の負担であった。
【００１６】
そこで、本発明は前記問題点を解決するするとともに高周波スイッチの高調波抑制を可能にする高周波スイッチ回路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】
【００１７】
請求項１記載の発明は、入力側端子と出力側端子を開閉させる高周波スイッチ回路に於いて、入力側端子側に複数に分岐した線路を設け、各線路に互いに高調波の位相がずれる機能を持たせたことを特徴とする高周波スイッチ回路である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、各線路の高調波の位相が、３６０度を等間隔に分割するようにずれていることを特徴とする請求項１記載の高周波スイッチ回路である。
【００１９】
請求項３記載の発明は、各線路の高調波が２倍高調波であり、２倍高調波の位相をずらせる手段がインダクタンス及びキャパシタンスで構成された移相器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波スイッチ回路である。
【００２０】
請求項４記載の発明は、入力側端子と出力側端子を開閉させる手段が、ＧａＡｓＦＥＴで構成された高周波スイッチであることを特徴とする請求項３に記載の高周波スイッチ回路である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１〜４記載の発明によれば、高調波に対し位相の異なった入力側端子を持つことにより、高周波スイッチ回路前段のさまざまな条件の素子により入力側端子を選択でき、高周波スイッチのアンテナ側端子へ伝播する２倍高調波の量を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本願発明者は、図4に示すローパスフィルタＬＰＦと高周波スイッチＳＷとの間に移相器を挿入し、高調波（２ｆ０、３ｆ０）の位相を変化させたときの高調波の減衰量を送信波入力側端子Ｐｂで観測し、スミスチャート上にプロットした。観測結果を図５に、スミスチャートへの２倍高調波２ｆ０のプロット結果を図６に示す。
【００２３】
図５に示す矢印Ａ点及びＢ点は、図６に示す矢印Ａ点及びＢ点に対応しており、Ａ点が高調波減衰量の最悪状態すなわちローパスフィルタＬＰＦ出力での反射が最大であり、Ｂ点が高調波減衰量の最良状態すなわちローパスフィルタＬＰＦでの減衰が最大である。Ａ点からＢ点の状態へは、高調波２ｆ０の位相を１８０度調整すればよいことが図５、６から判った。
【００２４】
また、図５に示す矢印Ｃ点は高調波２ｆ０が最良、高調波３ｆ０が最悪状態であり、矢印Ｄ点は高調波２ｆ０、３ｆ０共に最良状態である。しかし、高調波３ｆ０は高調波２ｆ０よりも全体的に高調波減衰量が大きく、２倍高調波２ｆ０の抑制にのみ着目すれば効率的に高調波減衰特性を改善できることが判った。
【００２５】
以上のことから、高周波スイッチの高調波抑制を、２倍高調波２ｆ０に対し位相の異なる複数の入力側端子を具備することにより、高調波に対し最良位相状態を得られる入力側端子を選択することで実現した。
【実施例１】
【００２６】
以下に、本発明の第１実施例の高周波スイッチ回路１００について、図１を参照して説明する。図において、Ｐａは高周波スイッチ回路１００のアンテナ側端子、Ｐｂは最終的にローパスフィルタＬＰＦを介して送信ブロックＴｘにつながる送信波入力側端子、Ｐｃは受信ブロックＲｘにつながる受信波出力側端子である。
【００２７】
ＳＷは高周波スイッチで、図示例はＳＰＤＴのスイッチであり、アンテナ側端子Ｐａと送信波入力側端子Ｐｂとの間に、ＧａＡｓＦＥＴであるスイッチＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３が直列接続され、各ゲートが抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３を介して制御端子ＶＣ１に接続されている。同じく、アンテナ側端子Ｐａと受信波出力側端子Ｐｃとの間に、ＧａＡｓＦＥＴスイッチＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３が直列接続され、各ゲートが抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３を介して制御端子ＶＣ２に接続されている。
【００２８】
そして、送信波入力側端子Ｐｂは、直接第１端子Ｐ１に接続されると共に移相器ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４を介してそれぞれ第２端子Ｐ２、第３端子Ｐ３、第４端子Ｐ４に分岐され、高周波スイッチ回路１００が構成されている。図示例では、第２端子Ｐ２とローパスフィルタＬＰＦとが接続されている。
【００２９】
各移相器ＰＳ２〜ＰＳ４は、インダクタンス及びキャパシタンスで構成されている。図２にその一例を示す。図２（ａ）はインダクタンスＬ１、Ｌ２の直列接続点がキャパシタンスＣ１で接地されたＴ型の移相器であり、図２（ｂ）はインダクタンスＬ３の両端がキャパシタンスＣ２、Ｃ３で接地されたπ型の移相器である。
【００３０】
そして、各端子Ｐ１〜Ｐ４での移相量が３６０度を等間隔に分割するように各移相器ＰＳ２〜ＰＳ４のインダクタンス及びキャパシタンスが好適に選定されている。具体的に各端子Ｐ１〜Ｐ４での移相量は、それぞれ０、９０、１８０、２７０度である。
【００３１】
次に、高周波スイッチ回路１００の作用効果について説明する。
制御端子ＶＣ１に高周波スイッチＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３をオンさせるｈｉｇｈレベルの信号が、制御端子ＶＣ２に高周波スイッチＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３をオフさせるＬｏｗレベルの信号がそれぞれ入力されると、アンテナ側端子Ｐａと送信波入力側端子Ｐｂとの間が導通する。一方、オフしているスイッチＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３からは高調波（２ｆ０、３ｆ０など）が発生し、アンテナ側端子Ｐａへ伝播する高調波と、送信波入力側端子Ｐｂへ伝播する高調波に分かれる。
【００３２】
通信装置の設計者は、各端子Ｐ１〜Ｐ４とローパスフィルタＬＰＦとを順次接続し、アンテナ側端子Ｐａでの２倍高調波２ｆ０の減衰量が最小となる端子を選択すればよい。図１に示すように、第２端子Ｐ２に接続した場合に減衰量が最小となるのであれば、２倍高調波２ｆ０は移相器ＰＳ２にて減衰していることになる。
【００３３】
こうして高周波スイッチＳＷの送信波入力側に接続されるローパスフィルタＬＰＦ等のとの接続点の条件（インピーダンス）に良好な入力側端子を容易に選択可能にし、、高周波スイッチＳＷの２倍高調波がアンテナ側端子Ｐａへ反射して伝播する量を抑制している。
【００３４】
尚、図１では、ＳＰＤＴタイプのスイッチで例で説明したが、これに限定されず、送信波入力系統が複数ある場合には、送信波入力系統毎に分岐されていればよい。また、各分岐端子の２倍高調波の位相が、３６０度を等間隔に分割するように２分割或いは３分割されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の高周波スイッチ回路は、移動体通信装置や無線ＬＡＮ通信装置の中において送受切換スイッチ、ダイバーシチー切換スイッチ、ＶＣＯ切換スイッチなどの各種スイッチング素子として使用される高周波スイッチ回路に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施例の高周波スイッチ回路１００を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施例の移相器回路図例。
【図３】トリプルバンド対応アンテナスイッチ回路のブロック図。
【図４】従来の高周波スイッチ回路での高調波の挙動を説明する図。
【図５】高調波の位相を変化させたときの高調波の減衰量を示す図。
【図６】図５に示す２倍高調波２ｆ０のスミスチャート上へのプロット図。
【符号の説明】
【００３７】
ＡＮＴ      アンテナ端子
Ｄｉｐ      ダイプレクサ
ＤＣＳＴｘ、ＥＧＳＭＴｘ      送信端子
ＤＣＳＲｘ、ＥＧＳＭＲｘ      受信端子
Ｗ−ＣＤＭＡ      送受信端子
ＬＰＦ、ＬＰＦ１、ＬＰＦ２      ローパスフィルタ
ＮＦ      ノッチフィルタ
Ｐａ      アンテナ側端子
Ｐｂ      送信波入力側端子
Ｐｃ      受信波出力側端子
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４      端子
ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４      移相器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３      キャパシタンス
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３      インダクタンス
Ｔｘ      送信ブロック
Ｒｘ      受信ブロック
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３      抵抗
Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３      抵抗
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３      スイッチ
Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３      スイッチ
ＳＷ、ＳＷ１０、ＳＷ２０      高周波スイッチ
ＶＣ１、ＶＣ２      制御端子
１００      高周波スイッチ回路
２００      アンテナスイッチ回路ブロック図
【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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