(57)【要約】【課題】  簡単にアイソレーション特性を改善することが出来るスイッチングモジュール１を提供する。【解決手段】  本発明に係るスイッチングモジュール１においては、少なくとも１つの第１端子11と複数の第２端子14a、14bとの間に半導体スイッチ12が介在している。該半導体スイッチ12は、少なくとも１つの第１端子側端子121と複数の第２端子側端子122a、122bとを具えており、該複数の第２端子側端子122a、122bから前記複数の第２端子14a、14bへ伸びる複数の高周波直列伝送線路13a、13bを互いに連結する１或いは複数の並列腕15にそれぞれ電子部品16を配置して、高周波直列伝送線路13a、13bを通過する高周波信号の周波数帯域に共振周波数を有するＬＣ並列共振回路からなる１或いは複数のトラップ回路を形成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１端子と複数の第２端子との間に半導体スイッチが介在し、該半導体スイッチは、少なくとも１つの第１端子側端子と複数の第２端子側端子とを具えており、該複数の第２端子側端子から前記複数の第２端子へ伸びる複数の高周波直列伝送線路を互いに連結する１或いは複数の並列腕にそれぞれ電子部品を配置して、高周波直列伝送線路を通過する高周波信号の周波数帯域に共振周波数を有するＬＣ並列共振回路からなる１或いは複数のトラップ回路を形成するスイッチングモジュール。
【請求項２】
前記半導体スイッチの第２端子側端子は２つであると共に前記高周波直列伝送線路は２本であって、前記電子部品は１つであり、該電子部品が配置された並列腕と２本の高周波直列伝送線路との２つの連結点の内、一方の連結点から２つの第２端子側端子間のインピーダンスを見たときに該インピーダンスが容量性を示すこととなる場合、該電子部品は誘導素子である請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項３】
前記半導体スイッチの第２端子側端子は２つであると共に前記高周波直列伝送線路は２本であって、前記電子部品は１つであり、該電子部品が配置された並列腕と２本の高周波直列伝送線路との２つの連結点の内、一方の連結点から２つの第２端子側端子間のインピーダンスを見たときに該インピーダンスが誘導性を示すこととなる場合、該電子部品は容量素子である請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項４】
前記半導体スイッチの第２端子側端子は３つ以上であると共に前記高周波直列伝送線路は３本以上であって、前記電子部品は複数であり、電子部品が配置された並列腕と２本の高周波直列伝送線路との２つの連結点の内、一方の連結点から該２本の高周波直列伝送線路が接続された２つの第２端子側端子間のインピーダンスを見たときに該インピーダンスが容量性を示すこととなる場合、該電子部品は誘導素子であり、電子部品が配置された並列腕と２本の高周波直列伝送線路との２つの連結点の内、一方の連結点から該２本の高周波直列伝送線路が接続された２つの第２端子側端子間のインピーダンスを見たときに該インピーダンスが誘導性を示すこととなる場合、該電子部品は容量素子である請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項５】
誘導素子のインダクタンス及び／又は容量素子のキャパシタンスは、高周波直列伝送線路を通過する高周波信号の周波数帯域に共振周波数を有するトラップ回路が形成されることとなる値に設定されている請求項２乃至請求項４の何れかに記載のスイッチングモジュール。
【請求項６】
信号の送信及び／又は受信を行なう複数種類の送受信回路と、アンテナと該複数種類の送受信回路との間に介在して何れか１つの送受信回路を選択することにより通信システムを切り換えるスイッチングモジュールとを具えた無線通信装置であって、該スイッチングモジュールは、アンテナを接続するための１つのアンテナ接続端子と、前記複数種類の送受信回路が接続された複数の送受信用端子とを具え、該アンテナ接続端子と該複数の送受信用端子との間に半導体スイッチが介在し、該半導体スイッチは、１つのアンテナ側端子と複数の送受信回路側端子とを具えており、該複数の送受信回路側端子から前記複数の送受信用端子へ伸びる複数の高周波直列伝送線路を互いに連結する１或いは複数の並列腕にそれぞれ電子部品を配置して、高周波直列伝送線路を通過する高周波信号の周波数帯域に共振周波数を有するＬＣ並列共振回路からなる１或いは複数のトラップ回路を形成する無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来よりも大きなアイソレーションを得ることが出来るスイッチングモジュール及びこれを具えた無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は、２種類の無線通信システム間で通信システムを切り換えることが可能な無線通信装置(６)を表わしている。
該無線通信装置(６)においては、図示の如く、アンテナ(７)を接続するためのアンテナ接続端子(61)に、半導体スイッチ(62)を介して、第１無線通信システムの信号を送受信する第１送受信回路(８)と第２無線通信システムの信号を送受信する第２送受信回路(９)とが並列に接続されている。
半導体スイッチ(62)は、１つのアンテナ側端子(621)と２つの送受信回路側端子(622a)(622b)とを具えており、アンテナ側端子(621)は、前記アンテナ接続端子(61)に接続されている。一方、２つの送受信回路側端子(622a)(622b)からは２本の高周波直列伝送線路(63a)(63b)が伸びており、該高周波直列伝送線路(63a)(63b)の先端はそれぞれ、前記第１送受信回路(８)及び前記第２送受信回路(９)に接続されている。
【０００３】
上記無線通信装置(６)において、第１無線通信システムの信号を送受信するときは、半導体スイッチ(62)をアンテナ側端子(621)が第１送受信回路側端子(622a)に接続された第１切換え状態に設定する一方、第２無線通信システムの信号を送受信するときには、半導体スイッチ(62)をアンテナ側端子(621)が第２送受信回路側端子(622b)に接続された第２切換え状態に設定する。これによって、一方の無線通信システムの信号を送受信するときに、他方の無線通信システムの送受信信号との間のアイソレーションが確保される。
上記無線通信装置によれば、上述の如く半導体スイッチ(62)を切り換えることによって、２種類の無線通信システムの信号の送受信が可能である。
【０００４】
しかし、上記従来の無線通信装置(６)においては、十分に大きなアイソレーションが得られない問題があった。
そこで、アイソレーション特性を改善した半導体スイッチが提案されている(特許文献１参照)。該半導体スイッチにおいては、電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)に高周波信号の波長の４分の１の奇数倍の線路長を有する分布定数線路を接続することによって、アイソレーション特性が改善されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３５８０２号公報[H01P 1/15]
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記半導体スイッチは、従来の半導体スイッチの内部において電界効果トランジスタに分布定数線路を接続することによりアイソレーション特性を改善せんとするものであるため、半導体スイッチ自体の製造工程を変更しなければならず、アイソレーション特性の改善が困難である問題がある。
本発明の目的は、簡単にアイソレーション特性を改善することが出来るスイッチングモジュール及びこれを具えた無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者は、鋭意研究の結果、上記従来の無線通信装置において十分に大きなアイソレーションが得られていなかった原因を究明し、その結果に基づいて、簡単に従来よりも大きなアイソレーションを得ることの出来るスイッチングモジュールの開発に成功した。
即ち、図９に示す如く半導体スイッチ(62)を第２切換え状態に設定した状態で図中の点Ｐから該スイッチ(62)の第１送受信回路側端子(622a)と第２送受信回路側端子(622b)との間のインピーダンスを見ると、半導体スイッチ(62)の第１送受信回路側端子(622a)から点Ｐまでの距離が短い場合、該インピーダンスは容量性を示すこととなり、半導体スイッチ(62)は、図１０に示す如く第１送受信回路側端子(622a)と第２送受信回路側端子(622b)とが互いにキャパシタＣによって接続された回路と等価であると考えられる。例えば第１無線通信システムの信号の送信時には、第１送受信回路(８)から第１送受信回路側端子(622a)に入力された信号の一部が、該キャパシタＣを通過して第２送受信回路側端子(622b)に回り込み、該第２送受信回路側端子(622b)から第２送受信回路(９)に出力されていたのである。
これに対し、半導体スイッチ(62)の第１送受信回路側端子(622a)から点Ｐまでの距離が長い場合には、前記インピーダンスは誘導性を示すこととなり、半導体スイッチ(62)は、図１１に示す如く第１送受信回路側端子(622a)と第２送受信回路側端子(622b)とが互いにインダクタＬによって接続された回路と等価であると考えられる。例えば第１無線通信システムの信号の送信時には、第１送受信回路(８)から第１送受信回路側端子(622a)に入力された信号の一部が、該インダクタＬを通過して第２送受信回路側端子(622b)に回り込み、該第２送受信回路側端子(622b)から第２送受信回路(９)に出力されていたのである。
【０００８】
本発明に係るスイッチングモジュールは、少なくとも１つの第１端子と複数の第２端子との間に半導体スイッチが介在し、該半導体スイッチは、少なくとも１つの第１端子側端子と複数の第２端子側端子とを具えており、該複数の第２端子側端子から前記複数の第２端子へ伸びる複数の高周波直列伝送線路を互いに連結する１或いは複数の並列腕にそれぞれ電子部品を配置して、高周波直列伝送線路を通過する高周波信号の周波数帯域に共振周波数を有するＬＣ並列共振回路からなる１或いは複数のトラップ回路を形成する。
【０００９】
上記本発明に係るスイッチングモジュールにおいては、上述の如く半導体スイッチの端子間に形成されるキャパシタ或いはインダクタと１或いは複数の並列腕にそれぞれ配置した電子部品とによって、高周波直列伝送線路を通過する高周波信号の周波数帯域に共振周波数を有するＬＣ並列共振回路からなるトラップ回路が形成されることとなり、該トラップ回路によって十分に大きなアイソレーションを確保することが出来る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るスイッチングモジュール及びこれを具えた無線通信装置によれば、従来の半導体スイッチの外部に電子部品を追加するだけで半導体スイッチの製造工程を変更することなく簡単にアイソレーション特性を改善することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態につき、２つの実施例に基づいて具体的に説明する。
第１実施例
本実施例の無線通信装置は、２種類の無線通信システム間で通信システムを切り換えることが可能であって、図１に示す如く、アンテナ(２)に、スイッチングモジュール(１)を介して、第１無線通信システムの信号を送受信する第１送受信回路(３)と第２無線通信システムの信号を送受信する第２送受信回路(４)とが並列に接続されている。
スイッチングモジュール(１)は、１つのアンテナ接続端子(11)と、第１無線通信システムの受信信号を出力すると共に該システムの送信信号が入力されるべき第１送受信用端子(14a)と、第２無線通信システムの受信信号を出力すると共に該システムの送信信号が入力されるべき第２送受信用端子(14b)とを具えており、アンテナ接続端子(11)には前記アンテナ(２)が接続されている。又、第１送受信用端子(14a)及び第２送受信用端子(14b)にはそれぞれ、前記第１送受信回路(３)及び前記第２送受信回路(４)が接続されている。
【００１２】
又、スイッチングモジュール(１)において、前記アンテナ接続端子(11)には半導体スイッチ(12)が接続されている。該半導体スイッチ(12)は、１つのアンテナ側端子(121)と２つの送受信回路側端子(122a)(122b)とを具えており、アンテナ側端子(121)は、前記アンテナ接続端子(11)に繋がっている。一方、２つの送受信回路側端子(122a)(122b)からは、前記第１送受信用端子(14a)及び前記第２送受信用端子(14b)に向けて２本の高周波直列伝送線路(13a)(13b)が伸びており、これらの高周波直列伝送線路(13a)(13b)を互いに連結する並列腕(15)には、インダクタ(16)が介在している。該インダクタ(16)は、回路素子パターンにより形成され、或いはチップ部品として構成されている。
そして、インダクタ(16)のインダクタンスＬは、高周波直列伝送線路(13a)(13b)を通過する高周波信号の周波数をｆ、半導体スイッチ(12)の２つの送受信回路側端子(122a)(122b)間の後述の容量性インピーダンスをＣとして、下記数１を用いて算出された値に設定されている。尚、インピーダンスＣは、実験的或いは理論的に求められる。
(数１)
ｆ＝１／(２π√ＬＣ)
【００１３】
上記スイッチングモジュール(１)の半導体スイッチ(12)、第１送受信回路(３)及び第２送受信回路(４)には、図示省略する制御回路が接続されており、半導体スイッチ(12)には制御回路からスイッチ切換え信号が供給されて、該スイッチ(12)が後述の如く切り換えられる。又、第１送受信回路(３)及び第２送受信回路(４)にはそれぞれ、制御回路から動作オン／オフ制御信号が供給されて、各送受信回路が動作状態或いは動作停止状態に設定される。
【００１４】
上記無線通信装置において、第１無線通信システムの信号を送受信するときには、半導体スイッチ(12)をアンテナ側端子(121)が第１送受信回路側端子(122a)に接続された第１切換え状態に設定する一方、第２無線通信システムの信号を送受信するときには、半導体スイッチ(12)をアンテナ側端子(121)が第２送受信回路側端子(122b)に接続された第２切換え状態に設定する。
【００１５】
図１に示す如く半導体スイッチ(12)を第２切換え状態に設定した状態で、該スイッチ(12)の第１送受信回路側端子(122a)から伸びる前記高周波直列伝送線路(13a)と前記並列腕(15)との連結点Ｐから第１送受信回路側端子(122a)と第２送受信回路側端子(122b)との間のインピーダンスを見ると、該インピーダンスは、図５に点Ａで示す如くスミスチャートの下半円の領域、即ち容量性領域内に位置することとなり、半導体スイッチ(12)は、図２に示す如く第１送受信回路側端子(122a)と第２送受信回路側端子(122b)とが互いにキャパシタＣによって接続された回路と等価であると考えられる。信号の送受信時には、このキャパシタＣと並列腕(15)に介在する上記インダクタＬ(16)とによって、高周波直列伝送線路(13a)(13b)を通過する高周波信号の周波数を共振周波数とするＬＣ並列共振回路からなるトラップ回路が形成され、これによって、２種類の無線通信システム間で十分に大きなアイソレーションを得ることが出来る。
【００１６】
図３は、本実施例のスイッチングモジュール(１)のアイソレーション特性及び挿入損失特性と、図９に示す従来の半導体スイッチ(62)のアイソレーション特性及び挿入損失特性を表わしている。図中の三角形のプロットは、本実施例のスイッチングモジュール(１)のアイソレーション、丸のプロットは、従来の半導体スイッチ(62)のアイソレーションを表わしている。又、菱形のプロットは、本実施例のスイッチングモジュール(１)の挿入損失、バツ印のプロットは、従来の半導体スイッチ(62)の挿入損失を表わしている。尚、本実施例のスイッチングモジュール(１)のインダクタ(16)のインダクタンスＬは１６ｎＨに設定されている。
本実施例のスイッチングモジュール(１)の挿入損失は、従来の半導体スイッチ(62)の挿入損失と同程度となっており、インダクタ(16)の追加によって挿入損失が大幅に増大することはない。
又、１.８ＧＨｚ〜３.５ＧＨｚの周波数帯域に亘って、従来の半導体スイッチ(62)のアイソレーションよりも本実施例のスイッチングモジュール(１)のアイソレーションの方が大きくなっており、アイソレーション特性が改善されている。特に、２.５ＧＨｚの周波数帯域においては、３０ｄＢ程度の大きなアイソレーションが得られている。
【００１７】
上記本実施例のスイッチングモジュール(１)によれば、図１に示す如く半導体スイッチ(12)の外部にインダクタ(16)を追加するだけで半導体スイッチの製造工程を変更することなく簡単にアイソレーション特性を改善することが出来る。
【００１８】
尚、上記スイッチングモジュール(１)においては、図１に示す半導体スイッチ(12)の第１送受信回路側端子(122a)から連結点Ｐまでの距離が短いので、第１送受信回路側端子(122a)と第２送受信回路側端子(122b)との間のインピーダンスは、図５に点Ａで示す如くスミスチャートの容量性領域内に位置することとなるが、第１送受信回路側端子(122a)から連結点Ｐまでの距離が長い場合には、該インピーダンスは、図６に点Ｂで示す如くスミスチャートの上半円の領域、即ち誘導性領域内に位置することとなり、半導体スイッチ(12)は、図４に示す如く第１送受信回路側端子(122a)と第２送受信回路側端子(122b)とが互いにインダクタＬによって接続された回路と等価であると考えられる。そこで、この場合には、図１に示すインダクタ(16)に代えて、図４に示す如く、キャパシタＣ(19)が２本の高周波直列伝送線路(17a)(17b)を互いに連結する並列腕(18)に配置される。該キャパシタＣ(19)のキャパシタンスは、上記数１を用いて算出される値に設定される。信号の送受信時には、このキャパシタＣ(19)と前記２つの送受信回路側端子(122a)(122b)間のインダクタＬとによってＬＣ並列共振回路からなるトラップ回路が形成され、これによって、２種類の無線通信システム間で十分に大きなアイソレーションを得ることが出来る。
【００１９】
第２実施例
本実施例の無線通信装置は、３種類の無線通信システムの間で通信システムを切り換えることが可能であって、図７に示すスイッチングモジュール(５)を具えている。
該スイッチングモジュール(５)は、１つのアンテナ接続端子(51)と、第１無線通信システムの受信信号を出力すると共に該システムの送信信号が入力されるべき第１送受信用端子(54a)と、第２無線通信システムの受信信号を出力すると共に該システムの送信信号が入力されるべき第２送受信用端子(54b)と、第３無線通信システムの受信信号を出力すると共に該システムの送信信号が入力されるべき第３送受信用端子(54c)とを具えており、アンテナ接続端子(51)にはアンテナ(図示省略)が接続されている。又、第１送受信用端子(54a)、第２送受信用端子(54b)及び第３送受信用端子(54c)にはそれぞれ、送受信回路(何れも図示省略)が接続されている。
【００２０】
又、スイッチングモジュール(５)において、前記アンテナ接続端子(51)には半導体スイッチ(52)が接続されている。該半導体スイッチ(52)は、１つのアンテナ側端子(521)と３つの送受信回路側端子(522a)(522b)(522c)とを具えており、アンテナ側端子(521)は、前記アンテナ接続端子(51)に繋がっている。一方、第１送受信回路側端子(522a)からは、２本の伝送線路(531)(532)を互いに直列に接続してなる第１高周波直列伝送線路(53a)が前記第１送受信用端子(54a)に向けて伸びており、第２送受信回路側端子(522b)及び第３送受信回路側端子(522c)からはそれぞれ、前記第２送受信用端子(54b)及び前記第３送受信用端子(54c)に向けて第２高周波直列伝送線路(53b)及び第２高周波直列伝送線路(53c)が伸びている。第１高周波直列伝送線路(53a)の２つの伝送線路(531)(532)の連結点と第２高周波直列伝送線路(53b)とを互いに連結する第１並列腕(55a)、及び第２高周波直列伝送線路(53b)と第３高周波直列伝送線路(53c)とを互いに連結する第２並列腕(55b)にはそれぞれ、インダクタ(57a)(57b)が介在している。これらのインダクタ(57a)(57b)のインダクタンスＬはそれぞれ、上記数１を用いて算出された値に設定されている。
又、第１高周波直列伝送線路(53a)の送受信回路側の伝送線路(532)と第３高周波直列伝送線路(53c)とを互いに連結する第３並列腕(56)には、キャパシタ(58)が介在している。該キャパシタ(58)のキャパシタンスＣは、上記数１を用いて算出された値に設定されている。
【００２１】
上記無線通信装置においては、第１実施例と同様にして、図７に示す連結点Ｐ、Ｐ′から夫々、半導体スイッチ(52)の第１送受信回路側端子(522a)と第２送受信回路側端子(522b)との間のインピーダンス、及び第２送受信回路側端子(522b)と第３送受信回路側端子(522c)との間のインピーダンスを見ると、これらのインピーダンスは、図５に点Ａで示す如くスミスチャートの容量性領域内に位置することとなる。又、連結点Ｑから半導体スイッチ(52)の第１送受信回路側端子(522a)と第３送受信回路側端子(522c)との間のインピーダンスを見ると、該インピーダンスは、図６に点Ｂで示す如くスミスチャートの誘導性領域内に位置することとなる。従って、半導体スイッチ(52)は、図８に示す如く第１送受信回路側端子(522a)と第２送受信回路側端子(522b)、第２送受信回路側端子(522b)と第３送受信回路側端子(522c)とが互いにキャパシタＣ、Ｃによって接続されると共に、第１送受信回路側端子(522a)と第３送受信回路側端子(522c)とが互いにインダクタＬによって接続された回路と等価であると考えられる。信号の送受信時には、これらのキャパシタＣ、Ｃと第１並列腕(55a)及び第２並列腕(55b)に介在する上記インダクタＬ(57a)(57b)とによって夫々、ＬＣ並列共振回路からなるトラップ回路が形成されると共に、第１送受信回路側端子(522a)と第３送受信回路側端子(522c)との間のインダクタＬと第３並列腕(56)に介在する上記キャパシタＣ(58)とによってＬＣ並列共振回路からなるトラップ回路が形成され、これによって、３種類の無線通信システム間で十分に大きなアイソレーションを得ることが出来る。
尚、半導体スイッチ(52)から上記連結点Ｐ、Ｐ′までの距離が長い場合には、上記インダクタ(57a)(57b)に代えて、キャパシタが第１並列腕(55a)及び第２並列腕(55b)に配置される。又、半導体スイッチ(52)から上記連結点Ｑまでの距離が短い場合には、上記キャパシタ(58)に代えて、インダクタが第３並列腕(56)に配置される。
【００２２】
本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、本発明は、４種類以上の無線通信システムの間で通信システムを切り換えることが可能な無線通信装置に応用することも可能である。又、携帯電話機に装備されるアンテナ共用器に応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施例の無線通信装置の構成を表わす回路図である。
【図２】上記無線通信装置のスイッチングモジュールの等価回路を示す図である。
【図３】第１実施例のスイッチングモジュール及び従来の半導体スイッチのアイソレーション特性及び挿入損失特性を表わすグラフである。
【図４】他の実施例のスイッチングモジュールの等価回路を示す図である。
【図５】半導体スイッチに近い位置から該スイッチの送受信回路側端子間のインピーダンスを見た場合のインピーダンス分布を表わすスミスチャートである。
【図６】半導体スイッチから遠い位置から該スイッチの送受信回路側端子間のインピーダンスを見た場合のインピーダンス分布を表わすスミスチャートである。
【図７】第２実施例のスイッチングモジュールの構成を表わす回路図である。
【図８】上記スイッチングモジュールの等価回路を示す図である。
【図９】従来の無線通信装置の構成を表わす回路図である。
【図１０】半導体スイッチに近い位置から該スイッチを見た場合の等価回路を示す図である。
【図１１】半導体スイッチから遠い位置から該スイッチを見た場合の等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
(１)   スイッチングモジュール
(11)   アンテナ接続端子
(12)   半導体スイッチ
(13a)  高周波直列伝送線路
(13b)  高周波直列伝送線路
(14a)  第１送受信用端子
(14a)  第２送受信用端子
(15)   並列腕
(16)   インダクタ
【図１】
2006109084.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】
2006109084.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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