(57)【要約】【課題】少ない素子数で直列共振を利用したスイッチ回路を提供する。【解決手段】伝送線路３０ａと伝送線路３０ｂとの接続点ｂと電界効果トランジスタ３４のドレイン端子とを接続する第１共振用ストリップライン３２と、電界効果トランジスタ３４のゲート端子とゲート抵抗３６との接続点に接続される第２共振用ストリップライン３８とを備える。ここで、第１共振用ストリップライン３２の長さＬ１及び幅Ｗ１をユーザによりトリミング可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１伝送線路と第２伝送線路との接続点と、電界効果トランジスタのドレイン端子と、を接続する第１共振用ストリップラインと、
前記電界効果トランジスタのゲート端子と、ゲート抵抗と、の接続点に接続される第２共振用ストリップラインと、を備え、
前記第１共振用ストリップラインの長さ及び幅がユーザによりトリミング可能であることを特徴とするマイクロ波スイッチ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ波スイッチ回路であって、
前記第２共振用ストリップラインは長さ及び幅がユーザによりトリミング可能であることを特徴とするマイクロ波スイッチ回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のマイクロ波スイッチ回路であって、
前記第１共振用ストリップラインは、複数のストリップラインが並列に接続されたパターンで構成されていることを特徴とするマイクロ波スイッチ回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のマイクロ波スイッチ回路であって、
前記第２共振用ストリップラインは、複数のストリップラインが並列に接続されたパターンで構成されていることを特徴とするマイクロ波スイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路の共振を利用したマイクロ波スイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波等の高周波信号を伝送する伝送路において、信号を通過させたり、遮断させたりするためのマイクロ波スイッチが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図６に示すようにマイクロ波スイッチ１００が開示されている。ＦＥＴ１０のドレイン端子には一端が開放され所定の長さ及び特性インピーダンスを有する伝送線路１４が接続され、ＦＥＴ１２のドレイン端子には一端が開放され所定の長さ及び特性インピーダンス有する伝送線路１６が接続されている。ＦＥＴ１０及び１２のソース端子はそれぞれ１／４波長より短い伝送線路１８及び２０を介してアースされる。ＦＥＴ１０，１２において、ドレイン・ソース間が繋がっておらず、低周波数領域の伝搬特性の劣化がないという特徴を有する。また、ＦＥＴ１０，１２のドレイン端子には一端が開放された伝送線路が接続されているから、プロセス等の影響によって、ソース・ドレイン間の容量が設計値と異なっても、伝送線路のトリミングによって共振周波数の調整ができ、マイクロ波スイッチの再設計及び再試作の必要がないという特徴を有する。
【０００４】
マイクロ波スイッチ１００では、ＦＥＴ１０，１２がオン状態（Ｖｇ＝０Ｖ）のときはＦＥＴ１０，１２のドレイン−ソース間が短絡され、ＦＥＴ１０，１２がオフ状態（Ｖｇ＝−３Ｖ）のときはドレイン−ソース間が所定のキャパシタンスを有するキャパシタとしてみなされるものとしている。そして、ＯＮの場合は伝送線路１４，１６に対して並列接
続されている伝送線路１８及び２０からなるインダクタと並列共振させることによって、接続点ａとアースとの間のインピーダンスを大きくし、入力端子ＩＮから入力されたマイクロ波を出力端子ＯＵＴから出力させる。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２８８７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マイクロ波スイッチ１００では、ＬＣの並列共振によりスイッチをオン状態としているが、回路によっては直列共振を利用してスイッチングを行うことが望ましい場合もある。
【０００７】
また、マイクロ波スイッチ１００ではスイッチング素子であるＦＥＴを２つ使用してスイッチ回路を構成しているが、スイッチ回路をより簡易なものとしたいという要請もある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決するためのマイクロ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】
【０００９】
本発明は、第１伝送線路と第２伝送線路との接続点と、電界効果トランジスタのドレイン端子と、を接続する第１共振用ストリップラインと、前記電界効果トランジスタのゲート端子と、ゲート抵抗と、の接続点に接続される第２共振用ストリップラインと、を備え、前記第１共振用ストリップラインの長さ及び幅がユーザによりトリミング可能であることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第２共振用ストリップラインは長さ及び幅がユーザによりトリミング可能であるものとしてもよい。
【００１１】
ここで、前記第１共振用ストリップラインは、例えば、複数のストリップラインが並列に接続されたパターンで構成することができる。また、前記第２共振用ストリップラインも、例えば、複数のストリップラインが並列に接続されたパターンで構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、少ない素子数で直列共振を利用したスイッチ回路を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［回路構成］
本発明の実施の形態におけるマイクロ波スイッチ回路２００は、図１に示すように、伝送線路３０ａ，３０ｂ、第１共振用ストリップライン３２、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３４、ゲート抵抗３６及び第２共振用ストリップライン３８を含んで構成される。
【００１４】
マイクロ波スイッチ回路２００は、ポリイミド等の誘電体材料からなる基板の両面に金属等の導体層を設けた基板部材にＦＥＴ３４及びゲート抵抗３６を実装することによって構成することができる。伝送線路３０ａ，３０ｂ、第１共振用ストリップライン３２及び第２共振用ストリップライン３８は、基板部材の表面導体をエッチング処理等でパターンニングすることによって形成することができる。
【００１５】
伝送線路３０ａは、入力端子ＩＮに接続される。入力端子ＩＮには、マイクロ波スイッチ回路２００を介して出力端子ＯＵＴから出力される伝送信号が入力される。本実施の形態では、伝送信号は１０ＧＨｚ帯の中心周波数ｆを有するものとする。伝送線路３０ａは、任意の長さで、伝送信号の中心周波数ｆにインピーダンスマッチング（例えば、特性インピーダンス５０Ω）させたストリップライン、同軸ケーブル等の高周波伝送線路で構成することができる。
【００１６】
伝送線路３０ｂは、入力側が伝送線路３０ａの出力側に接続され、出力側が出力端子ＯＵＴに接続される。出力端子ＯＵＴには、マイクロ波スイッチ回路２００でスイッチングされた伝送信号が出力される。伝送線路３０ｂは、任意の長さで、伝送信号の中心周波数ｆにインピーダンスマッチング（例えば、特性インピーダンス５０Ω）させたストリップライン、同軸ケーブル等の高周波伝送線路で構成することができる。
【００１７】
第１共振用ストリップライン３２は、一端が伝送線路３０ａと伝送線路３０ｂとの接続点に接続され、他端がＦＥＴ３４のドレイン端子に接続されている。第１共振用ストリップライン３２は、基板部材の裏面を接地導体とし、表面をパターニングした伝送導体線路を設けることによって構成することができる。マイクロ波スイッチ回路２００では、第１共振用ストリップライン３２をトリミングすることによって、第１共振用ストリップライン３２の長さや幅を調整することが可能となるように構成する。
【００１８】
ＦＥＴ３４は、ドレイン端子が第１共振用ストリップライン３２に接続され、ソース端子が接地され、ゲート端子がゲート抵抗３６を介して、ゲート制御端子ＴＧに接続されている。ＦＥＴ３４として、オフ状態においてドレイン端子とソース端子とが所定のキャパシタンスとなるものが選択される。ＦＥＴ３４は、高周波特性に優れたガリウム・ヒ素半導体ＦＥＴとすることが好適である。
【００１９】
第２共振用ストリップライン３８は、ＦＥＴ３４のゲート端子とゲート抵抗３６との接続点に接続される。第２共振用ストリップライン３８は、誘電体基板の裏面に接地導体を設け、表面にパターニングされた伝送導体線路を設けることによって構成されたオープンスタブとすることができる。
【００２０】
［動作説明］
本発明の実施の形態におけるマイクロ波スイッチ回路２００の作用について以下に説明する。マイクロ波スイッチ回路２００は、ゲート抵抗３６を介して、ゲート制御端子ＴＧからＦＥＴ３４のゲート端子に制御信号を印加することによって、ＦＥＴ３４のスイッチングを行うことによって制御される。
【００２１】
ＦＥＴ３４がオフ状態（Ｖｇ＝−３Ｖ）の場合、ＦＥＴ３４のドレイン端子−ソース端子間は所定のキャパシタンスＣを有するキャパシタとなる。このとき、伝送線路３０ａと伝送線路３０ｂとの接続点は、ＦＥＴ３４のキャパシタと第１共振用ストリップライン３２との直列回路を介して接地されることになる。
【００２２】
第１共振用ストリップライン３２をトリミングして、その長さＬ１と幅Ｗ１を調整する。第１共振用ストリップライン３２のインダクタＬを、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴへ伝送しようとする中心周波数ｆに対して、キャパシタンスＣとインダクタンスＬとが次式を満たすように調整する。これによって、ＦＥＴ３４がオフ状態の場合にＦＥＴ３４と第１共振用ストリップライン３２とが直列共振状態となる。第１共振用ストリップライン３２は、例えば図２に示すように、複数のストリップラインが並列に接続されたパターンで構成する。これによって、第１共振用ストリップライン３２のトリミング処理により、長さＬ１と幅Ｗ１とを容易に調整することができる。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
そうすると、接続点ｂからみたインピーダンスは理想的には０となり、入力端子ＩＮから入力された伝送信号は出力端子ＯＵＴから出力されない。すなわち、マイクロ波スイッチ回路２００はオフされる。
【００２５】
一方、ＦＥＴ３４がオン状態（Ｖｇ＝０Ｖ）の場合、ＦＥＴ３４のドレイン端子−ソース端子間は短絡された状態となる。このとき、伝送線路３０ａと伝送線路３０ｂとの接続点は、第１共振用ストリップライン３２を介して接地されることになる。第１共振用ストリップライン３２がインダクタンスＬとなるようにトリミングされていると、伝送信号に対して接続点ｂからみたインピーダンスは理想的には無限大となり、入力端子ＩＮから入力された伝送信号が出力端子ＯＵＴから出力される。すなわち、マイクロ波スイッチ回路２００はオンされる。
【００２６】
また、第２共振用ストリップライン３８がＦＥＴ３４とゲート抵抗３６との間に接続されている。第２共振用ストリップライン３８も、例えば図２に示すようなパターンで構成することによって、第２共振用ストリップライン３８の長さＬ２と幅Ｗ２とをトリミング処理によって容易に調整することができる。このトリミングにより、マイクロ波スイッチ回路２００がオフ状態での遮断特性（アイソレーション：伝達信号の周波数に対するスイッチによる信号の遮断の程度）を調整することができる。
【００２７】
図３及び図４に、第２共振用ストリップライン３８の長さＬ２及び幅Ｗ２を固定し、トリミングによって第１共振用ストリップライン３２の長さＬ１と幅Ｗ１とを調整した場合におけるマイクロ波スイッチ回路２００のオン状態での伝達特性（インサーションロス：伝達信号の周波数に対する信号伝達の損失の程度）及びオフ状態での遮断特性（アイソレーション：伝達信号の周波数に対する信号の遮断の程度）を示す。
【００２８】
図３は、第２共振用ストリップライン３８の長さＬ２及び幅Ｗ２並びに第１共振用ストリップライン３２の長さＬ１を固定し、トリミングによって第１共振用ストリップライン３２の幅Ｗ１を変更した場合の特性の変化を示す。図３に示されるように、第１共振用ストリップライン３２の幅Ｗ１を狭くするようにトリミングを行うことによって、オン状態の伝達特性の遮断周波数及びオフ状態の遮断特性の中心周波数を共に低周波側にシフトさせることができる。
【００２９】
図４は、第２共振用ストリップライン３８の長さＬ２及び幅Ｗ２並びに第１共振用ストリップライン３２の幅Ｗ１を固定し、トリミングによって第１共振用ストリップライン３２の長さＬ１を変更した場合の特性の変化を示す。図４に示されるように、第１共振用ストリップライン３２の長さＬ１を長くするようにトリミングを行うことによって、オン状態の伝達特性の遮断周波数及びオフ状態の遮断特性の中心周波数を共に低周波側にシフトさせることができる。このとき、トリミングによって第１共振用ストリップライン３２の幅Ｗ１を変更する場合に比べて、オン状態の伝達特性の遮断周波数のシフトは大きくなる。
【００３０】
また、図５に、第１共振用ストリップライン３２の長さＬ１及び幅Ｗ１並びに第２共振用ストリップライン３８の幅Ｗ２を固定し、第２共振用ストリップライン３８の長さＬ２を調整した場合におけるマイクロ波スイッチ回路２００のオン状態での伝達特性及びオフ状態での遮断特性を示す。図５に示されるように、第２共振用ストリップライン３８の長さＬ２をトリミングすることによって、オン状態の伝達特性の遮断周波数及びオフ状態の遮断特性の中心周波数はほとんど変化させることなく、オフ状態の遮断特性の絶対値のみを調整することができる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態におけるマイクロ波スイッチ回路２００によれば、直列共振を利用してスイッチングを行う際に、スイッチの伝達特性及び遮断特性を容易に調整することが可能となる。また、スイッチ回路をより簡易な構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態におけるマイクロ波スイッチ回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における共振用ストリップラインのパターンの例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるマイクロ波スイッチ回路の特性の調整を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマイクロ波スイッチ回路の特性の調整を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるマイクロ波スイッチ回路の特性の調整を説明する図である。
【図６】従来のマイクロ波スイッチ回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１２  ＦＥＴ、１４，１６，１８，２０  伝送線路、３０ａ，３０ｂ  伝送線路、３２  第１共振用ストリップライン、３６  ゲート抵抗、３８  第２共振用ストリップライン、１００  マイクロ波スイッチ、２００  マイクロ波スイッチ回路。
【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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