(57)【要約】【目的】各通信システムの送信時において、送信信号の高調波の減衰特性が改善された高周波スイッチを提供すること【構成】アンテナ端子に接続され、送受信時の各動作状態に応じて送信信号と受信信号の切り替えを行うスイッチ回路と、該スイッチ回路に接続される表面弾性波フィルタと、前記スイッチ回路に接続される送信端子と、前記表面弾性波フィルタに接続される受信端子と、前記スイッチ回路と前記表面弾性波フィルタとの間に接続され、前記送信信号の高調波に相当する周波数において、前記送信端子側から見た前記受信端子側の入力インピーダンスを調整する移相回路を備え、前記表面弾性波フィルタと前記スイッチ回路の少なくとも一部は、誘電体層と電極層とからなる記積層体上に搭載され、前記移相回路は前記積層体内に形成された高周波スイッチ。【選択図】  図１
2004187033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに接続されるアンテナ端子と、
該アンテナ端子に接続され、送受信時の各動作状態に応じて送信信号と受信信号の切り替えを行うスイッチ回路と、
該スイッチ回路に接続される表面弾性波フィルタと、
前記スイッチ回路に接続される送信端子と、
前記表面弾性波フィルタに接続される受信端子と、
前記スイッチ回路と前記表面弾性波フィルタとの間に接続され、前記送信信号の高調波に相当する周波数において、前記送信端子側から見た前記受信端子側の入力インピーダンスを調整する移相回路を備え、
前記表面弾性波フィルタと前記スイッチ回路の少なくとも一部は、誘電体層と電極層とからなる記積層体上に搭載され、
前記移相回路は前記積層体内に形成されたこと、
を特徴とする高周波スイッチ。
【請求項２】
複数の帯域に対応した高周波スイッチであって、
アンテナに接続されるアンテナ端子と、
該アンテナ端子に接続され、前記複数の帯域に対応して通過帯域が異なる複数の送受信システムに信号を分波する分波回路と、
前記分波回路に接続され、各送受信システムの送受信時の各動作状態に応じて送信信号と受信信号の切り替えを行う複数のスイッチ回路と、
各送受信システムに対応したスイッチ回路に接続される表面弾性波フィルタと、前記各送受信システムに対応したスイッチ回路に接続される送信端子と、
前記送受信システムに対応した表面弾性波フィルタに接続される受信端子と、前記スイッチ回路と前記表面弾性波フィルタとの間にそれぞれ接続され、各送受信システムに対応した前記送信信号の高調波に相当する周波数において、各送受信システムに対応した前記送信端子側から見た各送受信システムに対応した前記受信端子側の入力インピーダンスを調整する移相回路を備え、
前記表面弾性波フィルタと前記スイッチ回路の少なくとも一部は、誘電体層と電極層とからなる積層体上に搭載され、
前記移相回路は前記積層体内に形成された、
ことを特徴とする高周波スイッチ。
【請求項３】
前記移相回路が、伝送線路で構成される、
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】
前記移相回路が、コンデンサ電極もしくはインダクタ電極とから選ばれる少なくとも１つで構成された、
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５】
前記スイッチ回路がダイオードと伝送線路とで構成されている、
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の高周波スイッチ。
【請求項６】
前記スイッチ回路がＧａＡｓ半導体スイッチで構成されている、
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の高周波スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、携帯情報端末などの各種無線通信装置に使用される高周波スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話等の各種無線通信装置に利用される通信システムとして、ＧＳＭ（９００ＭＨｚ帯）、ＤＣＳ（１８００ＭＨｚ帯）、ＰＣＳ（１９００ＭＨｚ帯）などが知られている。現在、これらの通信システムを一台の端末で使用可能な無線通信装置の開発が行われている。こういった複数の通過帯域に対応した無線通信端末には、各通信システムに対応した高周波スイッチが用いられている。
【０００３】
このような高周波スイッチとしては、たとえば図５に示した高周波スイッチが提案されている。図５は、ＧＳＭとＤＣＳの２つの通信システムに対応した無線端末装置に使用され、低域通過フィルタ、送受信切り替えスイッチ、デュプレクサを複合一体化した高周波スイッチ（アンテナスイッチモジュール）と、高周波スイッチとは別の部品で、接続状態に応じて高周波スイッチへの負荷インピーダンスの接続の切り替えを行う、負荷切り替え回路を備えた複数の帯域（マルチバンド）に対応した無線通信端末装置である（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６１６４９号公報
【０００５】
図５の無線通信装置端末に使用する回路においては、高周波スイッチに接続される表面弾性波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）の入出力インピーダンスを５０Ωに整合するために、表面弾性波フィルタと高周波スイッチとの間に、マッチング回路を接続し、さらに負荷切り替え回路を接続し、高周波スイッチと表面弾性波フィルタとの接続をオン／オフすることで所望の特性を確保している。
【０００６】
しかしながら、従来の方式では、負荷切り替え回路を、複数の抵抗と外部からの制御信号によりオン／オフ駆動されるダイオード（ＰＩＮダイオード）とで構成されていることから、部品点数の増加が不可避であり、小型化の際に問題を招く恐れがあった。さらには、ダイオードを駆動するための制御回路（制御信号を生成する）と、ダイオードを駆動させるための電源も必要であることから、無線通信端末装置全体として、全体の消費電力の増大が問題となる可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、前述した従来の問題を解決し、さらには各通信システムの通過帯域において所望の特性が得られる高周波スイッチを提供することである。具体的には、各通信システムの送信時において、送信信号の高調波（２倍波など）の減衰特性が改善された高周波スイッチを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、
アンテナに接続されるアンテナ端子と、該アンテナ端子に接続され、送受信時の各動作状態に応じて送信信号と受信信号の切り替えを行うスイッチ回路と、該スイッチ回路に接続される表面弾性波フィルタと、前記スイッチ回路に接続される送信端子と、前記表面弾性波フィルタに接続される受信端子と、前記スイッチ回路と前記表面弾性波フィルタとの間に接続され、前記送信信号の高調波に相当する周波数において、前記送信端子側から見た前記受信端子側の入力インピーダンスを調整する移相回路を備え、前記表面弾性波フィルタと前記スイッチ回路の少なくとも一部は、誘電体層と電極層とからなる記積層体上に搭載され、前記移相回路は前記積層体内に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の高周波スイッチは、複数の帯域に対応した高周波スイッチであって、アンテナに接続されるアンテナ端子と、該アンテナ端子に接続され、前記複数の帯域に対応して通過帯域が異なる複数の送受信システムに信号を分波する分波回路と、前記分波回路に接続され、各送受信システムの送受信時の各動作状態に応じて送信信号と受信信号の切り替えを行う複数のスイッチ回路と、各送受信システムに対応したスイッチ回路に接続される表面弾性波フィルタと、前記各送受信システムに対応したスイッチ回路に接続される送信端子と、前記送受信システムに対応した表面弾性波フィルタに接続される受信端子と、前記スイッチ回路と前記表面弾性波フィルタとの間にそれぞれ接続され、各送受信システムに対応した前記送信信号の高調波に相当する周波数において、各送受信システムに対応した前記送信端子側から見た各送受信システムに対応した前記受信端子側の入力インピーダンスを調整する移相回路を備え、前記表面弾性波フィルタと前記スイッチ回路の少なくとも一部は、誘電体層と電極層とからなる積層体上に搭載され、前記移相回路は前記積層体内に形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、移相回路は伝送線路で構成されることが好ましい。さらには、移相回路が、コンデンサ電極もしくはインダクタ電極とから選ばれる少なくとも１つで構成されることが好ましい。
【００１１】
また、スイッチ回路がダイオードと伝送線路とで構成されていることが好ましい。さらには、スイッチ回路がＧａＡｓ半導体スイッチで構成されていることがより好ましい。
【００１２】
（作用）
前記高周波スイッチによれば、誘電体層と電極層からなる積層体に、高周波スイッチを構成したことにより、特に、移相回路をストリップラインもしくは、コンデンサ電極、インダクタ電極等の受動部品を、スイッチ回路、表面弾性波フィルタ、さらにはダイプレクサと共に形成したことにより、所望特性を維持することができる。特に、送信信号の高調波（２倍波）の減衰特性（減衰量）が改善することができる。その結果、高周波スイッチの小型化、さらには無線通信装置の小型化が可能となる。また、所望特性を維持したままで無線通信装置全体での消費電力の低下を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、今回説明する実施例は、通信システムとしてＧＳＭとＤＣＳに対応したデュアルバンド対応の高周波スイッチである。
【００１４】
（実施例１）
図１に本発明の高周波スイッチ１を含むデュアルバンド対応の携帯電話に使用されるフロントエンド部分のブロック図を示す。高周波スイッチ１は、アンテナ端子ＡＮＴと、アンテナ端子ＡＮＴに接続される分波回路（ダイプレクサ）１８と、分波回路１８に接続されるＤＣＳ用スイッチ回路１０とＧＳＭ用スイッチ回路１１とを備えている。ＤＣＳスイッチ回路１０の受信側にはＤＣＳ用移相回路１２、ＤＣＳ用マッチング回路１４、ＤＣＳ用表面弾性波フィルタ（ＳＡＷ）１７、ＤＣＳ側受信端子Ｒｘ１の順に接続されている。一方、ＤＣＳ用スイッチ回路１０の受信側にはＤＣＳ側送信端子Ｔｘ１が接続されている。
【００１５】
ＧＳＭ用スイッチ回路１１の受信側にはＧＳＭ用マッチング回路１５、ＧＳＭ用移相回路１３、ＧＳＭ用表面弾性波フィルタ（ＳＡＷ）１６、ＧＳＭ側受信端子Ｒｘ２の順に接続されている。一方、ＧＳＭ用スイッチ回路１１の送信側にはＧＳＭ側送信端子Ｔｘ２が接続されている。
【００１６】
ＤＣＳ側受信端子Ｒｘ１には、ＤＣＳ側受信回路２が接続され、ＤＣＳ側送信端子Ｔｘ１には、ＤＣＳ用マッチング回路８、ＤＣＳ用パワーアンプ６、ＤＣＳ側送信回路４が接続されている。また、ＧＳＭ側も同様にＧＳＭ側受信端子Ｒｘ２には、ＧＳＭ側受信回路３が接続され、ＧＳＭ側送信端子Ｔｘ２には、ＧＳＭ用マッチング回路９、ＧＳＭ用パワーアンプ７、ＧＳＭ側送信回路５が接続されている。
【００１７】
本発明の高周波スイッチ１の等価回路を図２に示す。ＧＳＭ用スイッチ回路１１、ＤＣＳ用スイッチ回路１０はダイオードと伝送線路とで構成されている。具体的には、ＤＣＳ用スイッチ回路１０は、２つのダイオードＤ１、Ｄ２、伝送線路Ｌ１、Ｌ２、とコンデンサＣ５と抵抗Ｒ１とで構成されている。一方ＤＣＳ用スイッチ回路も同様に２つのダイオードＤ１、Ｄ２、伝送線路Ｌ１、Ｌ２、とコンデンサＣ５と抵抗Ｒ１とで構成されている。これらスイッチ回路の動作については、既に公知であることから詳細は省略するが、概略は、各スイッチを構成する２つのダイオードに制御端子から電圧を印加し２つのダイオードをオン／オフすることで、アンテナ端子と送信端子の接続とアンテナ端子と受信端子の接続とを切り替える。
【００１８】
アンテナ回路１０、１１を構成する部品のうち、一部の部品は、誘電体層と電極層とを積層してなる積層体上に搭載され、それ以外の部品は、積層体内に内層される。両スイッチ回路１０、１１においては、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と、抵抗Ｒ１、Ｒ２は誘電体層と電極層とを積層してなる積層体上に搭載され、伝送線路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、コンデンサＣ５、Ｃ１０は、誘電体層表面に形成される所定のパターンの電極層で形成され、積層体内に内層される。
【００１９】
アンテナ端子ＡＮＴと各スイッチ回路１０、１１との間には分波回路１８が接続されている。分波回路は１８は、コンデンサＣ１Ｄ、Ｃ２ＤとインダクタＬ１Ｄ、Ｌ２Ｄとで構成される低域通過フィルタとコンデンサＣ４ＤＡ、Ｃ４ＤＢ、Ｃ５Ｄ、インダクタＬ５で構成される高域通過フィルタとで構成されている。低域通過フィルタ側は、ＧＳＭの送信信号と受信信号が通過し、高域通過フィルタ側は、ＤＣＳの送信信号と受信信号が通過する。分波回路を構成する複数のコンデンサと複数のインダクタはすべて、誘電体層表面に形成される所定のパターンの電極層で形成され、積層体内に内層される。
【００２０】
スイッチ回路１０とＤＣＳ側送信端子Ｔｘ１との間には、コンデンサ１Ｃ１２、１Ｃ３４、１Ｃ３５とインダクタ１Ｌ１から構成される低域通過フィルタ１９が接続されている。この低域通過フィルタ１９はＤＣＳの送信信号の高調波を遮断するように、複数のコンデンサ値やインダクタ値が適宜が設定されている。一方、スイッチ回路１０とＤＣＳ側受信端子Ｔｘ２との間には、コンデンサ２Ｃ４１で構成されるＤＣＳ用マッチング回路１４、ＤＣＳ用移相回路１２を構成する伝送線路ＳＬ１、ＤＣＳ用表面弾性波フィルタ１７が接続されている。
【００２１】
ＤＣＳ用移相回路１２を構成する伝送線路ＳＬ１は、一端がＤＣＳの伝送線路Ｌ４に接続され、他端がＤＣＳ用表面弾性波フィルタ１７に接続されている。伝送線路ＳＬ１は、複数の誘電体層表面にミアンダ形状の電極層で形成され、お互いビアホールにて接続されて積層体内に内層される。ミアンダ形状で形成することによって、インダクタンス成分を小さくすることができ、物理長を短くすることができるため単一の誘電体層に形成することが、可能となる。他の形状として、スパイラル形状を用いても良い。
【００２２】
本実施例では、ＤＣＳ用移相回路１２を伝送線路ＳＬ１で構成したが、コンデンサまたはインダクタから選ばれる少なくともいずれか１つで形成しても良い。コンデンサで形成した場合は、誘電体層表面に所定の電極パターンにて形成された電極層すなわち、コンデンサ電極が形成され、積層体内に内層される。一方インダクタで形成された場合には、誘電体層表面に所定の電極パターンにて形成された電極層すなわち、インダクタ電極が形成され、積層体内に内層される。
【００２３】
ＧＳＭ側においても、上述したＤＣＳの場合と基本的には同様な構成となっている。スイッチ回路１１とＧＳＭ側送信端子Ｔｘ２との間には、コンデンサ２Ｃ１２、２Ｃ３４、２Ｃ３５とインダクタ２Ｌ１から構成される低域通過フィルタ２０が接続されている。この低域通過フィルタ２０はＧＳＭの送信信号の高調波を遮断するように、複数のコンデンサ値やインダクタ値が適宜が設定されている。一方スイッチ回路１１とＧＳＭ側受信端子Ｔｘ２との間には、コンデンサ１Ｃ４１で構成されるＧＳＭ用マッチング回路１５、ＤＣＳ用移相回路１３を構成する伝送線路ＳＬ２、ＧＳＭ用表面弾性波フィルタ１６が接続されている。
【００２４】
ＧＳＭ用移相回路１３を構成する伝送線路ＳＬ２は、一端がＧＳＭの伝送線路Ｌ２に接続され、他端がＤＣＳ用表面弾性波フィルタ１６に接続されている。伝送線路ＳＬ２は、複数の誘電体層表面にミアンダ形状の電極層で形成され、お互いビアホールにて接続されて積層体内に内層される。
【００２５】
ＤＣＳの場合と同様に、ＧＳＭ用移相回路１３についても、コンデンサまたはインダクタから選ばれる少なくともいずれか１つで形成しても良い。
【００２６】
積層体３０を構成する誘電体層は、アルミナ系セラミックと鉛系ガラスから構成される低温焼成ガラスセラミックで形成される。一方誘電体層表面に形成される種々の電極層は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｇ合金またはＣｕ合金で形成されている。
それぞれを積層することで、６．５ｍｍ×５．３ｍｍ×０．９５ｍｍの積層体を形成している。積層体上には、ダイオードＤ１〜Ｄ４、表面弾性波フィルタ１６、１７、チップ抵抗Ｒ１、Ｒ２が搭載されている。
【００２７】
各高周波端子４０（アンテナ端子ＡＮＴ、ＤＣＳ側送信端子Ｔｘ１、ＤＣＳ側受信端子Ｒｘ１、ＧＳＭ側送信端子Ｔｘ２、ＧＳＭ側受信端子Ｒｘ２）、グランド端子と電圧制御端子は、積層体３０の側表面に形成されている。
【００２８】
本実施例においては、各移相回路の伝送線路の長さは、ＤＣＳ用移相回路が１０００μｍ、ＧＳＭ用移相回路が２５００μｍで形成されている。
【００２９】また、それぞれの移相回路に接続される表面弾性波フィルタ１７，１８は、積層体表面にダイオードと共に搭載され、積層体内に形成された伝送線路ＳＬ１、ＳＬ２とはビアホールを介して接続されている。
【００３０】
（実施例２）
その他の実施例として、スイッチ回路をＧａＡｓ半導体スイッチ５０で構成した場合が挙げられる。具体的な等価回路図を図３に示す。スイッチ回路にＧａＡｓスイッチを使用した場合は、ダイオードと伝送線路とで構成される場合（前述した実施例）と比べてスイッチ回路を構成する部品が少なくて良い。送信信号と受信信号との切り替えは、電圧制御端子に電圧を印加することで行う。スイッチ回路の部分以外は、前述した実施例と同様であるので説明は省略するＧａＡｓ半導体スイッチは、積層体上に搭載され、積層体に内層された移相回路とは、ビアホールを介して接続されている。
【００３１】
（実験例）
前記実施例１の高周波スイッチとスイッチ回路と表面弾性波フィルタとの間に移相回路が接続されていない高周波スイッチを使用し、通過特性を測定した結果、表１に示すようなデータが得られた。実験は、ＧＳＭ帯の通過帯域を使用し、ＧＳＭの送信信号の通過帯域の２倍波付近（１７６０〜１８３０ＭＨｚ）での減衰量の比較を行った。
【００３２】
表中における本発明とは、実施例の高周波スイッチ、比較例とはスイッチ回路と表面弾性波フィルタとの間に移相回路が接続されていない高周波スイッチをあらわす。
【００３３】
本発明の高周波スイッチの減衰量は、ＧＳＭ帯の送信信号の通過帯域の２倍波付近において、１７６０ＭＨｚで４２．５ｄＢ、１７９５ＭＨｚで４４．８ｄＢ、１８３０ＭＨｚで３７．１ｄＢであり、比較例の高周波スイッチでは、１７６０ＭＨｚで２７．８ｄＢ、１７９５ＭＨｚで３１．１ｄＢ、１８３０ＭＨｚで３２．６ｄＢであった。つまり、ＧＳＭの送信信号の通過帯域の２倍波付近の減衰量が改善、すなわち減衰特性が改善されていることが明らかとなった。
【００３４】
ＧＳＭの送信信号の通過帯域の２倍波付近の減衰量が改善された理由としては、送信信号の通過帯域の２倍波に相当する周波数において、送信端子側から、受信端子側を見たときの特性インピーダンスが移相回路を接続したことによって調整され、具体的には、送信端子側から受信端子側を見たときのインピーダンスが、ゼロに近くなるように調整され、受信端子側は送信端子側からみて短絡しているように見えるためであると考えられる。
【００３５】
本発明では、デュアルバンドに使用される高周波スイッチについて説明したが、これに限定されるわけではない。たとえば、ＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳからなるトリプルバンドに使用される高周波スイッチにも本発明は適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果がある。
【００３７】
本発明は、前記スイッチ回路と前記表面弾性波フィルタとの間にそれぞれ接続され、各送受信システムに対応した前記送信信号の高調波に相当する周波数において、各送受信システムに対応した前記送信端子側から見た各送受信システムに対応した前記表面弾性波フィルタの入力インピーダンスを調整する移相回路を積層体内に形成した。したがって、所望の特性を維持したままで、特に、送信信号の高調波（２倍波）の減衰特性が改善され、より小型な高周波スイッチの提供が可能となる。
【００３８】
特に、移相回路をストリップラインもしくは、コンデンサ電極、インダクタ電極等の受動部品で構成したことによって、無線通信端末全体としての消費電力の増大を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のブロック回路図である。
【図２】本発明の実施例の等価回路図である。
【図３】本発明の別の実施例の等価回路図である。
【図４】本発明の積層体である。
【図５】従来のデュアルバンドに使用される高周波スイッチを含む無線通信装置のブロック図である。
【符号の説明】
１      高周波スイッチ
２，３      受信回路
４，５      送信回路
１０，１１      スイッチ回路
１２，１３      移相回路
１６，１７      表面弾性波フィルタ
１８      分波回路
ＡＮＴ      アンテナ端子
Ｔｘ１，Ｔｘ２      送信端子
Ｒｘ１，Ｒｘ２      受信端子
ＳＬ１，ＳＬ２，Ｌ１〜Ｌ４      伝送線路
Ｄ１〜Ｄ４      ダイオード
３０      積層体
４０      高周波端子
５０      ＧａＡｓ半導体スイッチ
６０      負荷切替回路
【図１】
2004187033.tif 000003
【図２】
2004187033.tif 000004
【図３】
2004187033.tif 000005
【図４】
2004187033.tif 000006
【図５】
2004187033.tif 000007