(57)【要約】【課題】高周波信号の導通損失を低減する。【解決手段】高周波信号の導通オン・オフ制御手段６を備えた複数の信号導通制御側の信号線路４ａ，４ｂ，４ｃと、導通オン・オフ制御手段６を持たない非制御側の信号線路３とを有する。それら信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃは共通位置Ｘで集約して接続し、高周波信号は、信号線路３と、信号線路４とを通って出力する。接続部Ｘから見た各導通オン・オフ制御手段６の形成位置が設定周波数を持つ高周波信号の見かけ上のオープン端となるように、各信号線路４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれにおいて、接続部Ｘから導通オン・オフ制御手段６に至るまでの信号線路部分のインピーダンスを調整する。接続部Ｘを通電する高周波信号の一部が、オフ状態の導通オン・オフ制御手段６を備えた信号線路４側に流れ込んで損失となることを防止できる。【選択図】        図１
2004242183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の導通オン・オフ制御手段を備えた複数の信号導通制御側の信号線路と、導通オン・オフ制御手段を持たない単一の非制御側の信号線路とを有し、それら信号導通制御側の信号線路の一端部と非制御側の信号線路の一端部とが共通位置に集約して接続されており、外部からの高周波信号は、非制御側の信号線路と、信号導通制御側の信号線路とを通って外部に出力される構成と成しており、前記導通オン・オフ制御手段により、複数の信号導通制御側の信号線路のうちの選択された一つが高周波信号の導通オン状態に切り換えられ、他の信号導通制御側の信号線路は導通オフ状態に制御される高周波信号経路切り換えスイッチにおいて、複数の信号導通制御側の信号線路と非制御側の信号線路との集約の接続部から各信号導通制御側の信号線路を見たときに、各信号導通制御側の信号線路にそれぞれ設けられている導通オン・オフ制御手段の形成位置が設定周波数を持つ高周波信号の見かけ上のオープン端となるように、各信号導通制御側の信号線路のそれぞれにおいて、前記接続部から導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンスが調整されていることを特徴とする高周波信号経路切り換えスイッチ。
【請求項２】
導通オン・オフ制御手段の形成位置が設定周波数の高周波信号のオープン端となるためのインピーダンス調整は、非制御側の信号線路との接続部から導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分の長さの調整により行われることを特徴とする請求項１記載の高周波信号経路切り換えスイッチ。
【請求項３】
複数の信号導通制御側の信号線路および非制御側の信号線路は共通の基板表面に形成され、それら各信号線路の両側には、それぞれ、グランドパターンが間隔を介して形成されており、各信号線路はコプレーナ線路を構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高周波信号経路切り換えスイッチ。
【請求項４】
複数の信号導通制御側の信号線路および非制御側の信号線路のそれぞれの両側に配置されているグランドパターン同士を導通させるグランド導通手段が設けられており、このグランド導通手段によって各グランドパターンの電位が揃えられていることを特徴とする請求項３記載の高周波信号経路切り換えスイッチ。
【請求項５】
複数の信号導通制御側の信号線路のそれぞれには、非制御側の信号線路との接続部から導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの区間において、信号線路を間隔を介して横断方向に跨いで当該信号線路の両側のグランドパターン間を接続する導体ブリッジ部がグランド導通手段として設けられ、また、非制御側の信号線路にも、信号線路を間隔を介して横断方向に跨いで当該信号線路の両側のグランドパターン間を接続する導体ブリッジ部がグランド導通手段として設けられ、複数の信号導通制御側の信号線路および非制御側の信号線路をそれぞれ跨いでいる各導通ブリッジ部同士は接続されており、信号導通制御側の信号線路を跨いでいる導体ブリッジ部は、前記接続部から導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分との間に容量を形成して、その信号線路部分のインピーダンスを増加させる方向に調整する機能を備えていることを特徴とする請求項４記載の高周波信号経路切り換えスイッチ。
【請求項６】
導通オン・オフ制御手段の形成位置が設定周波数の高周波信号のオープン端となるためのインピーダンス調整は、導体ブリッジ部と信号線路間の間隔と、導体ブリッジ部と信号線路の対向面積とのうちの一方又は両方の調整によって導体ブリッジ部と信号線路間の容量を調整して行われることを特徴とする請求項５記載の高周波信号経路切り換えスイッチ。
【請求項７】
導通オン・オフ制御手段は、コプレーナ線路を構成する信号線路とその両側のグランドパターンに共通に対向するスイッチング用導体部を有すると共に、そのスイッチング用導体部を信号線路に対して遠近方向に変位させるための駆動手段を有しており、当該導通オン・オフ制御手段は、駆動手段によるスイッチング用導体部の変位によって、信号線路がスイッチング用導体部を介して高周波的にグランドパターンに接続することにより信号線路の高周波信号の導通をオフし、信号線路とグランドパターン間を高周波的に非接続状態とすることにより信号線路の高周波信号の導通をオンさせることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか１つに記載の高周波信号経路切り換えスイッチ。
【請求項８】
３本の信号導通制御側の信号線路と、１本の非制御側の信号線路とを有し、それら４本の信号線路は十文字形状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の高周波信号経路切り換えスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路に組み込まれるＳＰＭＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｍｕｌｔｉ  Ｔｈｒｏｕｇｈ）スイッチなどの高周波信号経路切り換えスイッチに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図７（ａ）にはＳＰＭＴスイッチの一構成例が簡略化され平面図により示され、図７（ｂ）には図１に示すＳＰＭＴスイッチのＡ−Ａ部分の断面図が示されている。このＳＰＭＴスイッチ１はコプレーナ線路を利用したＳＰ３Ｔ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  ３  Ｔｈｒｏｕｇｈ）スイッチである。つまり、基板（例えばシリコン基板）２の上面に、１本の入力側の信号線路３と、３本の出力側の信号線路４（４ａ，４ｂ，４ｃ）とが形成されている。それら出力側の信号線路４ａ，４ｂ，４ｃは、入力側の信号線路３に共通に集約して接続されており、それら４本の信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃは十文字形状に配置されている。
【０００３】
信号線路３，４ａ間の基板上面部分には、それら信号線路３，４ａと間隔を介してグランドパターン５（５３−ａ）が形成されている。また同様に、信号線路４ａ，４ｂ間の基板上面部分には、それら信号線路４ａ，４ｂと間隔を介してグランドパターン５（５ａ−ｂ）が、また、信号線路４ｂ，４ｃ間の基板上面部分には、それら信号線路４ｂ，４ｃと間隔を介してグランドパターン５（５ｂ−ｃ）が、さらに、信号線路３，４ｃ間の基板上面部分には、それら信号線路３，４ｃと間隔を介してグランドパターン５（５３−ｃ）が、それぞれ、形成されている。つまり、信号線路と、その両側のグランドパターンとによって、コプレーナ線路が構成されている。
【０００４】
信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ横断方向に跨いで信号線路の両側のグランドパターン５同士を接続するエアブリッジ（導体ブリッジ部）７が形成されている。このエアブリッジ７により、全てのグランドパターン５（５３−ａ，５ａ−ｂ，５ｂ−ｃ，５３−ｃ）を同じ電位に揃えることができて、グランドパターン５の電位ばらつきに起因した不要モード発生に因る高周波信号の導通損失を抑制することができる。
【０００５】
３本の出力側の信号線路４ａ，４ｂ，４ｃには、それぞれ、当該信号線路の高周波信号の導通オン・オフを制御するためのスイッチ部（導通オン・オフ制御手段）６ａ，６ｂ，６ｃが設けられている。それらスイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの動作は、図示されていない制御手段により次のように制御される。つまり、その制御手段によって、スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃのうちの一つが、信号線路に高周波信号を導通させるスイッチオン動作状態となり、残りのスイッチ部が、信号線路の高周波信号の導通を遮断するスイッチオフ動作状態となる。
【０００６】
このようなスイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの動作によって、例えば、出力側の信号線路４ｂが導通オン状態になり、出力側の信号線路４ａ，４ｃが導通オフ状態に制御されている場合には、入力側の信号線路３に入力した高周波信号は、信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃの集約の接続部Ｘを介し、そのまま直進し出力側の信号線路４ｂを通って出力する。なお、この明細書では、そのように、入力側の信号線路３に入力した高周波信号を直線状に通電させて出力させるＳＰＭＴスイッチ１の動作をストレート導通モードと記すこととする。
【０００７】
また、各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの動作によって、出力側の信号線路４ａ，４ｃのうちの一方が導通オン状態になり、その信号線路４ａ，４ｃの他方側の信号線路および出力側の信号線路４ｂが導通オフ状態に制御されている場合には、入力側の信号線路３に入力した高周波信号は、接続部Ｘで曲がって、導通オン状態の出力側の信号線路４ａ又は４ｃを通って出力する。なお、この明細書では、そのように、入力側の信号線路３に入力した高周波信号を曲折させて導通オン状態の信号線路４に入り込ませて出力させるＳＰＭＴスイッチ１の動作をベンド導通モードと記すこととする。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２３２３０１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＳＰＭＴスイッチ１に高周波信号が通電しているときに、スイッチオフ状態のスイッチ部で反射された高周波信号の影響を無くすため、接続部Ｘから各出力側の信号線路４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ見たときに各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置が前記高周波信号にとってオープン端となるように、各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃは、ｄ＝λ／４＋ｎ・λ／２の数式を満たす位置に形成されている。なお、ｄは接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃに至るまでの長さであり、λは高周波信号の波長であり、ｎは０以上の整数である。
【００１０】
一般的には、各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃは、ｄ＝λ／４を満たす位置（つまり、ｎが０のときの位置）に形成されており、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置に至るまでの長さｄａ，ｄｂ，ｄｃは等しかった（ｄ＝ｄａ＝ｄｂ＝ｄｃ＝λ／４）。
【００１１】
このような構成のＳＰＭＴスイッチ１において、高周波信号の導通損失のより一層の低減が要求されている。本発明はその要求に応えるべく成されたものであり、その目的は、高周波信号の導通損失をより抑制することができる高周波信号経路切り換えスイッチを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、高周波信号の導通オン・オフ制御手段を備えた複数の信号導通制御側の信号線路と、導通オン・オフ制御手段を持たない単一の非制御側の信号線路とを有し、それら信号導通制御側の信号線路の一端部と非制御側の信号線路の一端部とが共通位置に集約して接続されており、外部からの高周波信号は、非制御側の信号線路と、信号導通制御側の信号線路とを通って外部に出力される構成と成しており、前記導通オン・オフ制御手段により、複数の信号導通制御側の信号線路のうちの選択された一つが高周波信号の導通オン状態に切り換えられ、他の信号導通制御側の信号線路は導通オフ状態に制御される高周波信号経路切り換えスイッチにおいて、複数の信号導通制御側の信号線路と非制御側の信号線路との集約の接続部から各信号導通制御側の信号線路を見たときに、各信号導通制御側の信号線路にそれぞれ設けられている導通オン・オフ制御手段の形成位置が設定周波数を持つ高周波信号の見かけ上のオープン端となるように、各信号導通制御側の信号線路のそれぞれにおいて、前記接続部から導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンスが調整されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態例の説明において、図７に示すＳＰＭＴスイッチと同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００１４】
ところで、本発明者は、高周波信号経路切り換えスイッチである図７に示すようなＳＰＭＴスイッチについて、様々に調べているうちに、次に示すようなことに気付いた。なお、ここで、ストレート導通モード中に、接続部Ｘからスイッチオフ状態のスイッチ部６ａ，６ｃの形成位置を見たときに当該形成位置をオープン端と見なすことができる高周波信号の周波数をストレート導通モード時最適周波数ｆａｃとする。また、ベンド導通モード中に、スイッチ部６ａ，６ｃのうちの一方のスイッチオフ状態のスイッチ部の形成位置およびスイッチオフ状態のスイッチ部６ｂの形成位置を接続部Ｘからそれぞれ見たときに、それら各形成位置をオープン端と見なすことができる高周波信号の周波数をベンド導通モード時最適周波数ｆｂとする。
【００１５】
図７の構成では、ストレート導通モード時最適周波数ｆａｃはベンド導通モード時最適周波数ｆｂよりも高いということに本発明者は気付いた。
【００１６】
その周波数ｆａｃ，ｆｂの差異は図４のグラフからも見ることができる。この図４のグラフは、本発明者の実験から得られたものであり、リターンロスの周波数特性を表すものである。そのグラフ中の鎖線Ａと点線Ｂは両方共に、図７に示す構成を持つＳＰＭＴスイッチ１に関するものである。つまり、鎖線Ａおよび点線Ｂは、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置に至るまでの長さｄａ，ｄｂ，ｄｃが全て等しく（ｄａ＝ｄｂ＝ｄｃ）、また、エアブリッジ７とこれに対向する信号線路４ａ，４ｂ，４ｃとの間の間隔ｈａ，ｈｂ，ｈｃ、および、エアブリッジ７とこれに対向する信号線路４ａ，４ｂ，４ｃとの対向面積Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが同じである（ｈａ＝ｈｂ＝ｈｃ、Ｓａ＝Ｓｂ＝Ｓｃ）という条件の下で得られた実験結果である。鎖線Ａはストレート導通モード時の場合（スイッチ部６ｂがスイッチオン状態で、スイッチ部６ａ，６ｃがスイッチオフ状態の場合）である。点線Ｂは、ベンド導通モード時の場合（スイッチ部６ａ，６ｃの一方がスイッチオン状態で、そのスイッチ部６ａ，６ｃの他方側とスイッチ部６ｂがスイッチオフ状態の場合）である。
【００１７】
なお、この実験は、特性インピーダンスが約５０Ωとなるように設計されたＳＰＭＴスイッチ１を用いて行っている。具体的には、基板（シリコン基板）２の比誘電率εｒが１１．９である。また、信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃと、グランドパターン５とは、それぞれ、Ａｕにより構成された導体パターンであり、それらの厚みは何れも約１μｍである。信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃの幅は約８０μｍであり、信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃと、その隣のグランドパターン５との間の間隔が約５３μｍである。
【００１８】
この実験結果では、ストレート導通モード時（鎖線Ａ参照）にリターンロスが最少となる周波数は約７５ＧＨｚであり、ベンド導通モード時（点線Ｂ参照）にリターンロスが最少となる周波数は約７２ＧＨｚである。つまり、この実験結果では、ストレート導通モード時最適周波数ｆａｃ（ストレート導通モード時にスイッチオフ状態のスイッチ部６ａ，６ｃの形成位置をオープン端と見なすことができる高周波信号の周波数）は約７５ＧＨｚである。また、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂ（ベンド導通モード時に、スイッチ部６ａ，６ｃのうちの一方のスイッチオフ状態のスイッチ部の形成位置およびスイッチオフ状態のスイッチ部６ｂの形成位置をオープン端と見なすことができる高周波信号の周波数）は約７２ＧＨｚである。この実験結果にも示されているように、図７の構成では、ストレート導通モード時最適周波数ｆａｃは、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂよりも高くなる。
【００１９】
このようなストレート導通モード時とベンド導通モード時の最適周波数ｆａｃ，ｆｂの差異によって、例えば、ストレート導通モード時と、ベンド導通モード時とで、高周波信号の導通損失の度合いが異なる等の問題が発生する。具体的には、例えば、ＳＰＭＴスイッチ１に通電する高周波信号の設定周波数をｆｓとしたときに、その周波数ｆｓがストレート導通モード時最適周波数ｆａｃとほぼ等しい（ｆｓ＝ｆａｃ）とする。この場合には、ストレート導通モード中に、周波数ｆｓを持つ高周波信号にとって、スイッチオフ状態のスイッチ部６ａ，６ｃの形成位置は見かけ上のオープン端となるために、そのスイッチオフ状態のスイッチ部６ａ，６ｃに起因したリターンロスが小さくなり、高周波信号の導通損失を小さく抑制することができる。
【００２０】
これに対して、スイッチ部６ａがスイッチオン状態で、スイッチ部６ｂ，６ｃがスイッチオフ状態のベンド導通モード中や、スイッチ部６ｃがスイッチオン状態で、スイッチ部６ａ，６ｂがスイッチオフ状態のベンド導通モード中には、周波数ｆｓを持つ高周波信号にとって、スイッチ部６ａ，６ｃのうちの一方のスイッチオフ状態のスイッチ部の形成位置およびスイッチオフ状態のスイッチ部６ｂの形成位置は接続部Ｘから見たときにオープン端に見えない。このために、ストレート導通モードに比べてリターンロスが大きくなり、高周波信号の導通損失を増加させてしまう。
【００２１】
図７に示す構成では、接続部Ｘと各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃ間の間隔ｄを、ｄ＝λ／４の数式を満たす長さにすることで、接続部Ｘから見た各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置が、ＳＰＭＴスイッチ１に通電する高周波信号にとってオープン端となると考えて設計されていた。しかしながら、ｄ＝λ／４の数式を満たすように各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃを配置しても当該形成位置が通電の高周波信号にとってのオープン端になるとは限らないということに、ストレート導通モード時とベンド導通モード時の最適周波数ｆａｃ，ｆｂの差異から、本発明者は気付いた。
【００２２】
また、今までは、接続部Ｘと各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃとの間の間隔ｄａ，ｄｂ，ｄｃが等しければ、その接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置に達するまでの信号線路部分のインピーダンスは全て等しく、また、それら各信号線路部分のインピーダンスは、ストレート導通モードとベンド導通モードとの切り換え変化には関係なく、一定であると考えていた。しかし、本発明者は、前記ストレート導通モード時とベンド導通モード時の最適周波数ｆａｃ，ｆｂの差異に基づいて、図７に示す構成では、接続部Ｘからスイッチオフ状態のスイッチ部６ａ（６ｃ）の形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンスが、ストレート導通モードとベンド導通モードとで変化することに気付いた。
【００２３】
そこで、この実施形態例では、各出力側の信号線路（信号導通制御側の信号線路）４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ設けられているスイッチ部（導通オン・オフ制御手段）６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置が、ストレート導通モードとベンド導通モードの何れにおいても、設定周波数を持つ高周波信号の見かけ上のオープン端となるように、各出力側の信号線路４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれにおいて、接続部Ｘからスイッチ部６（６ａ，６ｂ，６ｃ）の形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンスを調整することとした。
【００２４】
そのインピーダンス調整としては、次に示すようなインピーダンス調整手法（Ａ），（Ｂ）がある。インピーダンス調整手法（Ａ）は、エアブリッジ（導体ブリッジ部）７と、出力側の信号線路４との間の容量の増減によって出力側の信号線路４のインピーダンスが増減することから、そのエアブリッジ７と出力側の信号線路４間の容量調整によってインピーダンス調整を行う手法である。また、インピーダンス調整手法（Ｂ）は、接続部Ｘからスイッチ部６に至るまでの信号線路部分の長さの調整によってインピーダンス調整を行う手法である。
【００２５】
インピーダンス調整手法（Ａ）を利用してインピーダンス調整が成されたＳＰＭＴスイッチ１の具体例が図１の平面図に示されている。この図１の具体例は、図７に示す構成のＳＰＭＴスイッチ１を元にしてインピーダンス調整を行ったものであり、この図１の具体例では、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置に至るまでの信号線路部分の長さは全て等しい。
【００２６】
また、出力側の信号線路４ａとこれに対向するエアブリッジ部分７ａとの間の間隔ｈａと、出力側の信号線路４ｂとこれに対向するエアブリッジ部分７ｂとの間の間隔ｈｂと、出力側の信号線路４ｃとこれに対向するエアブリッジ部分７ｃとの間の間隔ｈｃとは等しい（ｈａ＝ｈｂ＝ｈｃ）が、前記エアブリッジ部分７ｂは、エアブリッジ部分７ａ，７ｃよりも幅が狭くなっている。この幅の差異によって、出力側の信号線路４ｂとエアブリッジ部分７ｂの対向面積Ｓｂが、出力側の信号線路４ａとエアブリッジ部分７ａの対向面積Ｓａおよび出力側の信号線路４ｃとエアブリッジ部分７ｃの対向面積Ｓｃよりも狭くなる（Ｓｂ＜Ｓａ、Ｓｂ＜Ｓｃ）。この結果、出力側の信号線路４ｂとエアブリッジ部分７ｂ間の容量Ｃｂは、出力側の信号線路４ａとエアブリッジ部分７ａ間の容量Ｃａおよび出力側の信号線路４ｃとエアブリッジ部分７ｃ間の容量Ｃｃよりも小さくなっている（Ｃｂ＜Ｃａ、Ｃｂ＜Ｃｃ）。
【００２７】
このように、出力側の信号線路４ｂとエアブリッジ部分７ｂ間の容量Ｃｂを、他の容量Ｃａ，Ｃｃよりも小さくすることによって、容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃが全て等しい場合よりも、接続部Ｘからスイッチ部６ｂの形成位置に至るまでの信号線路４ｂ部分のインピーダンスを小さくする方向に調整することができる。
【００２８】
よって、容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃが全て等しい場合には、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂは、ストレート導通モード時最適周波数ｆａｃよりも低かったが、容量Ｃｂを、他の容量Ｃａ，Ｃｃよりも小さくして接続部Ｘからスイッチ部６ｂの形成位置に至るまでの信号線路４ｂ部分のインピーダンスを小さくする方向に調整することによって、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂを高めてストレート導通モード時最適周波数ｆａｃと等しくなるように調整することができる。なお、もちろん、ストレート導通モード時最適周波数ｆａｃを低くしてベンド導通モード時最適周波数ｆｂと等しくなるように調整する場合があり、この場合には、前記容量Ｃａ，Ｃｃを容量Ｃｂよりも大きくして、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｃの形成位置に至るまでの各信号線路４ａ，４ｃ部分のインピーダンスを大きくする方向に調整する。
【００２９】
このような信号線路４とエアブリッジ７間の容量の調整によって、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンス調整を行うことによって、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置を見たときに当該形成位置をオープン端とすることができる。
【００３０】
また、出力側の信号線路４とエアブリッジ７間の容量を可変してインピーダンス調整を行う手法としては、上記のように出力側の信号線路４とエアブリッジ７の対向面積を調整する手法の他に、例えば、出力側の信号線路４とエアブリッジ７間の間隔の調整によってもインピーダンス調整を行うことができる。すなわち、図２の断面図に示す具体例では、出力側の信号線路４ｂとエアブリッジ部分７ｂ間の間隔ｈｂは、出力側の信号線路４ａとエアブリッジ７ａ部分間の間隔ｈａおよび出力側の信号線路４ｃとエアブリッジ７ｃ部分間の間隔ｈｃよりも高くなっている（ｈｂ＞ｈａ、ｈｂ＞ｈｃ）。
【００３１】
これにより、出力側の信号線路４ｂとエアブリッジ部分７ｂ間の容量Ｃｂが、出力側の信号線路４ａとエアブリッジ部分７ａ間の容量Ｃａおよび出力側の信号線路４ｃとエアブリッジ部分７ｃ間の容量Ｃｃよりも小さくなる方向に調整されて、出力側の信号線路４ａ，４ｂ，４ｃとエアブリッジ７間の間隔ｈａ，ｈｂ，ｈｃが等しい（ｈａ＝ｈｂ＝ｈｃ）場合よりも、接続部Ｘからスイッチ部６ｂに至るまでの信号線路４ｂ部分のインピーダンスが小さくなる方向に調整される。これによって、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂを高めてストレート導通モード時最適周波数ｆａｃとほぼ等しくできる。
【００３２】
なお、もちろん、エアブリッジ７の幅と高さの何れか一方だけではなく、エアブリッジ７の幅と高さの両方を調整して出力側の信号線路４とエアブリッジ７間の容量を調整し、これにより、接続部Ｘからスイッチ部６の形成位置までの信号線路部分のインピーダンス調整を行ってもよいものである。
【００３３】
インピーダンス調整手法（Ｂ）を利用したインピーダンス調整が成されたＳＰＭＴスイッチ１の具体例が図３の平面図に示されている。この図３の具体例は、図７に示す構成のＳＰＭＴスイッチ１を元にしてインピーダンス調整を行ったものであり、この具体例では、接続部Ｘからスイッチ部６ａ，６ｃに至るまでの信号線路部分の長さｄａ，ｄｃは等しいが、接続部Ｘからスイッチ部６ｂに至るまでの信号線路部分の長さｄｂは、信号線路部分の長さｄａ，ｄｃよりも短くなっている。これにより、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃに至るまでの長さｄａ，ｄｂ，ｄｃが全て等しい場合よりも、接続部Ｘからスイッチ部６ｂの形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンスが小さくなる方向に調整されている。換言すれば、信号線路部分の長さｄａ，ｄｃを信号線路部分の長さｄｂよりも長くすることによって、接続部Ｘからスイッチ部６ａ，６ｃの形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンスが大きくなる方向に調整される。
【００３４】
より具体的には、例えば、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃに至るまでの長さｄａ，ｄｂ，ｄｃが全て約４００μｍと等しい場合には、図４の実験結果のグラフに示されるように、ストレート導通モード時最適周波数ｆａｃは約７５ＧＨｚであり（鎖線Ａ参照）、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂは約７２ＧＨｚであった（点線Ｂ参照）。これに対して、前記長さｄａ，ｄｃを約４００μｍのままで、長さｄｂを約３８０μｍに短くすることで、図４の実線αに示されるように、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂを高めてストレート導通モード時最適周波数ｆａｃとほぼ等しく調整することができる。このことは、本発明者の実験によって確認されている。
【００３５】
以上のようなインピーダンス調整手法（Ａ）、（Ｂ）の一方又は両方を利用して、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの形成位置を見たときに当該形成位置がオープン端と見えるように、接続部Ｘから各スイッチ部６ａ，６ｂ，６ｃに至るまでの信号線路部分のインピーダンスを調整する。これにより、ベンド導通モード時最適周波数ｆｂと、ストレート導通モード時最適周波数ｆａｃとをほぼ等しく、かつ、その周波数ｆａｃ，ｆｂを、ＳＰＭＴスイッチ１に通電する高周波信号の設定周波数ｆｓにほぼ一致させることができる。
【００３６】
ところで、この実施形態例では、スイッチ部６の構成は特に限定されるものではないが、その一構成例が図５（ａ）の断面図に示されている。このスイッチ部６はシャントスイッチであり、当該スイッチ部６は、コプレーナ線路１０を構成する出力側の信号線路４とその両側のグランドパターン５とに共通に対向するスイッチング用導体部１５を有している。図５（ｂ）には、そのスイッチング用導体部１５と、出力側の信号線路４およびグランドパターン５との配置関係例が図５（ａ）の上方側から見た状態で示されている。なお、この図示の例では、スイッチング用導体部１５の表面には保護膜１４が形成されている。
【００３７】
スイッチング用導体部１５は可動体１６に設けられており、この可動体１６は、梁１７（１７ａ，１７ｂ）および支持部材１８（１８ａ，１８ｂ）によって、基板２に対して遠近方向に変位可能な状態で蓋側部材１９に支持されている。蓋側部材１９は、固定部２０（２０ａ，２０ｂ）を介して基板２に固定されている。
【００３８】
また、蓋側部材１９の図５（ａ）に示す下面１９ａには、可動体１６と間隔を介して対向する部分に駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）が形成されている。駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）は、蓋側部材１９に形成されたスルーホール２２（２２ａ，２２ｂ）を介して外部の電源供給手段２３に接続可能となっている。また、可動体１６と梁１７（１７ａ，１７ｂ）と支持部材１８（１８ａ，１８ｂ）は、それぞれ、導体あるいは半導体により構成されており、これらは蓋側部材１９に形成されたスルーホール２２（２２ｃ）を介して外部の電源供給手段２３に接続可能となっている。
【００３９】
外部の電源供給手段２３を利用して、可動体１６と、駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）との間に電圧を加えると、可動体１６と、駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）との間に静電引力が発生する。その静電引力によって、可動体１６が蓋側部材１９に近づく方向に変位する。つまり、可動体１６と、駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）とによって、スイッチング用導体部１５を出力側の信号線路４に対して遠近方向に変位させる駆動手段が構成されている。
【００４０】
このシャントスイッチであるスイッチ部６では、図５（ｃ）に示されるように、コプレーナ線路１０を構成する出力側の信号線路４およびその両側のグランドパターン５と、スイッチング用導体部１５との間には、容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成されている。
【００４１】
図５（ｄ）には出力側の信号線路４およびその両側のグランドパターン５と、スイッチング用導体部１５との形成部分の等価回路が示されている。なお、図５（ｄ）に示すＬ１，Ｒ１は、それぞれ、スイッチング用導体部１５の例えば図５（ｂ）に示す左半分側のインダクタンス値、抵抗値を示し、Ｌ２，Ｒ２は、それぞれ、スイッチング用導体部１５の例えば図５（ｂ）に示す右半分側のインダクタンス値、抵抗値を示す。
【００４２】
図５（ｄ）の等価回路を整理すると、図５（ｅ）に示すように表すことができる。なお、近似的に静電容量Ｃは、Ｃ＝１／（（１／（Ｃ１＋Ｃ２））＋（１／Ｃ３））の数式に基づくものであり、インダクタンスＬは、Ｌ＝１／（（１／Ｌ１）＋（１／Ｌ２））の数式に基づくものであり、抵抗Ｒは、Ｒ＝１／（（１／Ｒ１）＋（１／Ｒ２））の数式に基づくものである。
【００４３】
可動体１６が変位してスイッチング用導体部１５が変位すると、図５（ｅ）に示すコンデンサＣが変化して、そのコンデンサＣとインダクタンスＬのＬＣ共振の周波数が変化する。そのＬＣ共振の周波数が信号線路４を流れる高周波信号の周波数と等しくなると、信号線路４とグランドパターン５間のインピーダンスが最小となって、出力側の信号線路４がスイッチング用導体部１５を介してグランドパターン５に高周波的に接続状態となる。これにより、出力側の信号線路４は導通オフ状態となる。
【００４４】
すなわち、この図５の例に示すシャントスイッチでは、可動体１６と、駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）との間に電圧が印加されていない場合（非駆動時）に、前記ＬＣ共振の周波数が信号線路４を流れる高周波信号の周波数と等しくなるように、非駆動時における信号線路４およびグランドパターン５と、スイッチング用導体部１５との間の間隔が設定されている。これにより、非駆動状態のシャントスイッチでは、出力側の信号線路４がスイッチング用導体部１５を介してグランドパターン５に高周波的に接続している状態となり、当該シャントスイッチは、信号線路４を導通オフ状態に制御する。なお、非駆動時における前記ＬＣ共振の周波数が、ＳＰＭＴスイッチ１を通電する高周波信号の周波数からずれてしまうと、その周波数のずれに起因して信号の導通損失が発生する。そのような周波数のずれに起因した信号の導通損失を抑制すべく、非駆動時における信号線路４とスイッチング用導体部１５間の間隔がほぼ設定通りとなるように、様々な提案が成されている。ここでは、何れの提案の手法を採用してもよいものである。
【００４５】
また、可動体１６と、駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）との間に電圧が印加されている場合（駆動時）には、それら可動体１６と、駆動用電極２１（２１ａ，２１ｂ）との間に静電引力が発生し、当該静電引力によって可動体１６およびスイッチング用導体部１５が出力側の信号線路４から離れる方向に変位する。これにより、スイッチング用導体部１５と信号線路４間が高周波的に非接続状態となって、シャントスイッチは、信号線路４を導通オン状態とする。
【００４６】
このように、この例のシャントスイッチでは、静電引力を利用し可動体１６の変位を制御して、ＬＣ共振を利用した信号線路４とグランドパターン５間の高周波的な接続を制御して出力側の信号線路４の高周波信号の導通オン・オフ状態を制御している。
【００４７】
なお、この発明はこの実施形態例の構成に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例に示した具体例では、信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれの両側に間隔を介して配置されているグランドパターン５同士はエアブリッジ７によって接続されて電位が揃えられていたが、例えば、グランド導通手段としてエアブリッジ７を設けるのに代えて、例えばグランド導通手段として、各グランドパターン５にそれぞれ個別に接続するスルーホールと、それらスルーホール同士を接続する接続手段（例えば基板２の裏面に形成した配線パターン等）とを設けて各グランドパターン５同士を接続させてもよい。また、信号線路を横断方向に跨いでその両側のグランドパターン５同士を接続する導体ブリッジ部と、前記スルーホールを利用して信号線路の両側のグランドパターン同士を接続する手段とを組み合わせて、各グランドパターン５の電位を揃える構成としてもよい。
【００４８】
さらに、この実施形態例では、スイッチ部６の構成例として、図５に示すようなＬＣ共振を利用したシャントスイッチの例を挙げたが、もちろん、スイッチ部６はその例に示した構成に限定されるものではない。例えば、図５に示すスイッチング用導体部１５が信号線路４及びグランドパターン５に直接的に接続して信号線路４を導通オフ状態にし、また、スイッチング用導体部１５を信号線路４およびグランドパターン５から離して高周波的に非接続状態として信号線路４を導通オン状態に制御する構成としてもよい。
【００４９】
さらに、この実施形態例では、信号導通制御側の信号線路として、３本の出力側の信号線路４が設けられている例を示したが、出力側の信号線路４は２本以上であれば数が限定されるものではなく、例えば、図６に示されるように、５本の出力側の信号線路４を設けてもよい。このような場合にも、この実施形態例で述べたと同様に、各出力側の信号線路４のそれぞれにおいて、接続部Ｘから各出力側の信号線路４に設けられているスイッチ部（図６では図示を省略）の形成位置を見たときに当該形成位置がオープン端と見なすことができるように、接続部Ｘからスイッチ部の形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンスを調整する。これにより、この実施形態例と同様の効果を得ることができる。なお、複数の出力側の信号線路４は、例えば入力側の信号線路３と同一直線状の直線を中心線として対称的に配置することが好ましい。
【００５０】
さらに、この実施形態例では、信号線路３，４ａ，４ｂ，４ｃはコプレーナ線路を構成するものであったが、本発明は、高周波信号の導通線路がマイクロストリップ線路であるものにも適用することができるというように、コプレーナ線路以外の信号線路を備えた高周波信号経路切り換えスイッチにも適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
高周波信号の導通オン・オフ制御手段を備えた複数の信号導通制御側の信号線路と、導通オン・オフ制御手段を持たない単一の非制御側の信号線路とを有し、それら信号導通制御側の信号線路の一端部と非制御側の信号線路の一端部とが共通位置に集約して接続されており、外部からの高周波信号は、非制御側の信号線路と、信号導通制御側の信号線路とを通って外部に出力される構成と成しており、前記導通オン・オフ制御手段により、複数の信号導通制御側の信号線路のうちの選択された一つが高周波信号の導通オン状態に切り換えられ、他の信号導通制御側の信号線路は導通オフ状態に制御される高周波信号経路切り換えスイッチにおいて、従来では、前記信号線路の集約の接続部から各導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分の長さｄは、高周波信号経路切り換えスイッチを通電する高周波信号の波長をλとした場合、ｄ＝λ／４＋ｎ・λ／２（ただし、ｎは０以上の整数）の数式を満たす長さに設定されていた。
【００５２】
このような場合、信号線路の集約の接続部から各導通オン・オフ制御手段の形成位置を見たときに、高周波信号経路切り換えスイッチを通電する高周波信号にとって、その導通オン・オフ制御手段の形成位置がオープン端に見えないことがある。このことに起因して、信号線路の集約の接続部を通電している高周波信号の一部が、リターンロスとなり、高周波信号の導通損失が増加してしまうという問題が発生する。
【００５３】
これに対して、この発明では、高周波信号経路切り換えスイッチを通電する高周波信号にとって、前記接続部から見た各導通オン・オフ制御手段の形成位置がオープン端と見なせるように、接続部から各導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分のインピーダンス調整を行っている。このため、各導通オン・オフ制御手段の形成位置を見かけ上のオープン端とすることができる結果、リターンロスを最低とすることができて、高周波信号の導通損失を抑制できる。
【００５４】
導通オン・オフ制御手段の形成位置が設定周波数の高周波信号のオープン端となるためのインピーダンス調整の手法としては、信号線路の集約の接続部から導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分の長さの調整により行う手法や、信号線路の集約の接続部から導通オン・オフ制御手段の形成位置に至るまでの信号線路部分に容量を付与して当該容量の調整によって行う手法が考えられる。それら何れのインピーダンス調整手法も、容易に信号線路のインピーダンス調整を行うことができて、上記同様の優れた効果を得ることができる。
【００５５】
また、信号線路がコプレーナ線路を構成するものである場合には、前記インピーダンス調整による高周波信号の導通損失の抑制効果を得ることができるので、より一層の高周波信号の導通損失を削減することができる。
【００５６】
さらに、各信号線路がそれぞれコプレーナ線路を構成するものである場合に、信号線路の両側のグランドパターン同士をグランド導通手段によって導通させて各グランドパターンの電位を揃えるものにあっては、グランドパターンの電位ばらつきに起因した高周波信号の導通損失増加を防止することができる。
【００５７】
導通オン・オフ制御手段はスイッチング用導体部と駆動手段を有し、駆動手段によるスイッチング用導体部の変位によって、信号線路がスイッチング用導体部を介して高周波的にグランドに接続することにより信号線路の高周波信号の導通をオフし、信号線路とグランドパターン間を高周波的に非接続状態とすることにより信号線路の高周波信号の導通をオンさせる構成である場合にも、上記同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】信号線路と導体ブリッジ部間の容量の調整によって信号線路のインピーダンス調整が成された高周波信号経路切り換えスイッチの一具体例を示す平面図である。
【図２】信号線路と導体ブリッジ部間の容量の図１とは異なる調整によって信号線路のインピーダンス調整が成された高周波信号経路切り換えスイッチの一具体例を示す断面図である。
【図３】導通オン・オフ制御手段の形成位置の調整により信号線路のインピーダンス調整が成された高周波信号経路切り換えスイッチの一具体例を示す平面図である。
【図４】本発明者による実験の結果を示すグラフである。
【図５】導通オン・オフ制御手段の一構成例を説明するための図である。
【図６】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図７】高周波信号経路切り換えスイッチの一従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  ＳＰＭＴスイッチ
２  基板
３  入力側の信号線路
４  出力側の信号線路
５  グランドパターン
６  スイッチ部
７  エアブリッジ
１０  コプレーナ線路
【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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【図７】
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