(57)【要約】　　　（修正有）【課題】１台で複数の通信システムに対応できる携帯電話に用いる複合高周波部品のスイッチ回路であって、送信信号の受信回路への漏洩が極めて小さいスイッチ回路を提供する。【解決手段】２つの通信システムの受信回路及び送信回路とアンテナ側回路との接続を選択的に切り換えるスイッチ回路は、前記アンテナ側回路と、前記第一及び第二の通信システムの送信回路側と、前記第一及び第二の通信システムの受信回路側との接続を切り換える第一のスイッチ部と、前記第一のスイッチ部と、前記第一の通信システムの受信回路と、前記第二の通信システムの受信回路との接続を切り換える第二のスイッチ部とを有し、前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時に、前記第二のスイッチ部が、前記第一の通信システムの受信回路と前記第一のスイッチ部との接続を切断している。【選択図】　図１
2004007408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの通信システムの受信回路又は送信回路（第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数帯とは一部重複する）とアンテナ側回路との接続を選択的に切り換えるスイッチ回路において、
２つのスイッチ部を有し、第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路と前記第一及び第二の通信システムの送信回路側との接続と、前記アンテナ側回路と前記第一及び第二の通信システムの受信回路側との接続を切り換えるものであり、第二のスイッチ部は、前記第一のスイッチ部と前記第一及び第二の通信システムの受信回路との間に接続され、前記第一のスイッチ部を介した前記アンテナ側回路と前記第一の通信システムの受信回路との接続と、前記第一のスイッチ部を介した前記アンテナ側回路と第二の通信システムの受信回路との接続を切り換えるものであり、
前記第一のスイッチ部の前記第一及び第二の通信システムの送信回路側には、前記第一及び第二の通信システムで共用する送信回路が接続され、
前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時に、前記第二のスイッチ部は、前記第一の通信システムの受信回路と前記第一のスイッチ部との接続を切断していることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチ回路において、スイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有することを特徴とするスイッチ回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスイッチ回路において、前記第一のスイッチ部と前記第二のスイッチ部との間にキャパシタンス素子が介在していることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項４】
２つの通信システムの受信回路又は送信回路（第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数帯とは一部重複する）と、アンテナ側回路との接続を選択的に切り換えるスイッチ回路において、
前記スイッチ回路はスイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有するとともに、第一のスイッチ部と第二のスイッチ部とで構成され、前記第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路に接続する第一のポートと、前記第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、前記第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、前記第二のスイッチ部は、前記第一のスイッチ部とキャパシタンス素子を介して接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第五のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第六のポートとを備え、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置されており、
前記第五のポートとグランドとの間に第一のスイッチング素子が配置されており、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第二のスイッチング素子が配置されており、
前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時には、第一及び第二のスイッチング素子はＯＮ状態に制御されることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項５】
２つの通信システムの受信回路又は送信回路（第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数帯とは一部重複する）と、アンテナ側回路との接続を選択的に切り換えるスイッチ回路において、
前記スイッチ回路はスイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有するとともに、第一のスイッチ部と第二のスイッチ部とで構成され、前記第一のスイッチ部は、アンテナ側回路に接続する第一のポートと、前記第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、前記第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、前記第二のスイッチ部は、前記第一のスイッチ部とキャパシタンス素子を介して接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第六のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第五のポートとを備え、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置されており、
前記第五のポートとグランドとの間に第一のスイッチング素子が配置されており、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第二のスイッチング素子が配置されており、
前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時には、前記第一及び第二のスイッチング素子とはＯＦＦ状態に制御されることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のスイッチ回路において、前記第一のスイッチ部は、前記第一のポートと前記第二のポートとの間に設けられた第三のスイッチング素子と、前記第一のポートと前記第三のポートとの間に設けられた第二のインダクタンス素子と、前記第三のポートとグランドとの間に設けられた第四のスイッチング素子とを具備し、前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時には、前記第三及び第四のスイッチング素子はＯＮ状態に制御されることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のスイッチ回路において、前記スイッチング素子がダイオード又はトランジスタであることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項８】
請求項６に記載のスイッチ回路において、前記第四のスイッチング素子はダイオードであり、前記ダイオードとグランドとの間に第一のキャパシタンス素子が直列に配置されていることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項９】
請求項６に記載のスイッチ回路において、前記第一のスイッチング素子はダイオードであり、前記ダイオードとグランドとの間に第二のキャパシタンス素子を直列に配置されていることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のスイッチ回路において、前記第二のスイッチ部のスイッチング素子の動作電流が前記第一のスイッチ部のスイッチング素子の動作電流より低いことを特徴とするスイッチ回路。
【請求項１１】
請求項１０に記載のスイッチ回路において、前記第二のスイッチ部のスイッチング素子の動作電流が２．５　ｍＡ以下であることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項１２】
請求項６に記載のスイッチ回路において、前記第一のインダクタンス素子と前記第二のインダクタンス素子は特性インピーダンスが異なる伝送線路により形成されていることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載のスイッチ回路において、前記第一のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスは前記第二のインダクタンス素子を形成する伝送線路の特性インピーダンスより高いことを特徴とするスイッチ回路。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載のスイッチ回路を具備する複合高周波部品において、前記スイッチング素子、前記インダクタンス素子及び前記キャパシタンス素子は複数のセラミックスシートを積層してなる多層基板に内蔵又は搭載され、前記多層基板に形成された接続手段により接続されていることを特徴とする複合高周波部品。
【請求項１５】
請求項１４に記載の複合高周波部品において、前記第一のインダクタンス素子及び前記第二のインダクタンス素子は伝送線路として前記多層基板内の水平方向別領域に別々に形成されていることを特徴とする複合高周波部品。
【請求項１６】
請求項１５に記載の複合高周波部品において、前記第二のインダクタンス素子及び前記第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路は前記多層基板に形成されたグランド電極に挟まれた領域に形成されていることを特徴とする複合高周波部品。
【請求項１７】
請求項１６に記載の複合高周波部品において、前記第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の少なくとも一部は前記グランド電極と積層方向に重なり合わないことを特徴とする複合高周波部品。
【請求項１８】
請求項１７に記載の複合高周波部品において、前記第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路の少なくとも一部は前記第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路と異なる幅を有することを特徴とする複合高周波部品。
【請求項１９】
請求項１５に記載の複合高周波部品において、前記第二のインダクタンス素子は異なる層に形成された複数の伝送線路をビアホールで接続してなることを特徴とする複合高周波部品。
【請求項２０】
請求項１４に記載の複合高周波部品において、前記第四のスイッチング素子と前記グランドとの間に配置されている前記第一のキャパシタンス素子は前記多層基板に内蔵されており、前記第一のキャパシタンス素子のホット側のコンデンサ電極は前記第二のインダクタンス素子及び前記第一のインダクタンス素子を構成する伝送線路を挟むグランド電極のうち上側のグランド電極より上に配置されていることを特徴とする複合高周波部品。
【請求項２１】
請求項２０に記載の複合高周波部品において、前記第一のキャパシタンス素子のホット側のコンデンサ電極と前記第二のキャパシタンス素子のホット側のコンデンサ電極は同一層に形成されていることを特徴とする複合高周波部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の異なる通信システムが利用可能なマルチバンド携帯電話に用いるスイッチ回路、及びこれを用いた複合高周波部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線通信システムには、例えば主に欧州で盛んなＥＧＳＭ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式及びＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｓｙｓｔｅｍ）方式、米国で盛んなＧＳＭ　８５０（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　８５０）方式、ＧＳＭ　１９００（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　１９００）方式、日本で採用されているＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ）方式等、様々な通信システムがあるが、昨今の携帯電話の急激な普及に伴い、特に先進国の主要な大都市部においては各システムに割り当てられた周波数帯域ではシステム利用者を賄いきれず、接続が困難であったり、通話途中で接続が切断する等の問題が生じている。そこで、利用者が複数のシステムを利用できるようにして、実質的に利用可能な周波数の増加を図り、さらにサービス区域の拡充や各システムの通信インフラを有効活用することが提唱されている。
【０００３】
複数のシステムを利用したい場合には、従来１台で複数の通信システムが利用可能な携帯電話が必要である。このような携帯電話に用いられる高周波部品として、本発明者等は複数の異なる通信システムの送信回路と受信回路を切り換える高周波スイッチモジュールを提案した（後述する特許文献１）。
特許文献１の高周波スイッチモジュールは、互いに通過帯域（Ｐａｓｓ　Ｂａｎｄ）が異なる第一及び第二のフィルタ回路と、第一のフィルタ回路に接続されて通信システムＡの送信回路と受信回路を切り替えるスイッチ回路と、第二のフィルタ回路に接続されて通信システムＢ，Ｃの送信回路と通信システムＢの受信回路と通信システムＣの受信回路とを切り換えるスイッチ回路とを具備する。
前記第一及び第二のフィルタ回路は、通信システムＡの受信信号と通信システムＢ，Ｃの受信信号とを分波する回路として機能する。また前記スイッチ回路はダイオードと伝送線路を主要素子とするダイオードスイッチであり、ダイオードにコントロール回路から電圧をかけてオン状態／オフ状態に制御することにより、複数の通信システムＡ，Ｂ，Ｃのいずれか一つを選択して、アンテナと通信システムＡ，Ｂ，Ｃの送信回路及び受信回路を切り換える。
特許文献１に開示の通信システムＡ，Ｂ，Ｃの具体例はそれぞれＧＳＭ、ＤＣＳ　１８００及びＰＣＳである。ＧＳＭは前記ＥＧＳＭ　、ＤＣＳ　１８００は前記ＧＳＭ　１８００、ＰＣＳは前記ＧＳＭ　１９００にそれぞれ対応する。表１は各通信システムの送信周波数と受信周波数を示す。
【０００４】
【表１】
2004007408.tif 000003
【０００５】
また特許文献２乃至４にも複数の異なる通信システムに用いる複合高周波部品が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ　００／５５９８３
【特許文献２】特開２０００−１６５２８８
【特許文献３】特開２００１−４４８８５
【特許文献４】特開２００２−１７１１９５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような複合高周波部品が扱う各通信システムのうち、ＧＳＭ　１８００とＧＳＭ　１９００に着目すると、ＧＳＭ　１９００の送信周波数とＧＳＭ　１８００の受信周波数とが１８５０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの間で重複しているのがわかる。
ＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００を扱う前記特許文献１に記載の従来の高周波スイッチモジュールにおいて、第一の通信システム（ＧＳＭ　１８００）の受信周波数と第二の通信システム（ＧＳＭ　１９００）の送信周波数とが一部重複する場合の問題を、図２１に示す等価回路により説明する。
この高周波スイッチモジュールは、コントロール端子に与えられる電圧を表２に示すように制御することにより、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００送信モード、ＧＳＭ　１８００受信モード、ＧＳＭ　１９００受信モードを選択している。
【０００８】
【表２】
2004007408.tif 000004
【０００９】
（Ａ）　ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００　送信モード
ＧＳＭ　１８００又はＧＳＭ　１９００の送信時には、コントロール端子ＶＣ２に正の電圧（＋Ｖ）を印加し、コントロール端子ＶＣ３に０の電圧を印加することにより、ダイオードＤＤ１，ＤＤ２はＯＮ状態に制御される。伝送線路ｌｄ３は、その共振周波数がＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の送信信号の周波数範囲（１７１０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ）内となるような線路長に適宜設定されており、ＯＮ状態のダイオードＤＤ２とコンデンサｃｄ４により接地されて共振し、接続点ＩＰ２からＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の受信回路側を見たインピーダンスが大きくなる（理想的には無限大）。このため、ＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の送信回路から送られてきた送信信号は、受信回路側に漏洩することなく第二のフィルタ回路を介してアンテナ端子に送られる。このときダイオードＤＰ１、ＤＰ２はＯＦＦ状態に制御されている。
しかしながら、実際には共振周波数以外では接続点ＩＰ２からＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の受信回路側を見たインピーダンスは十分に大きくならないため、ＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の送信信号の一部（以下漏洩信号と呼ぶ）は、伝送線路ｌｄ３を介してＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の受信回路側に漏洩してしまう。またコンデンサｃｄ４の容量値のばらつきや、伝送線路ｌｄ３に寄生するキャパシタンス成分により共振周波数が変動して、ＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の受信回路側に漏洩する信号が更に増加することがある。
【００１０】
詳述すると、ＧＳＭ　１８００で送信する場合には、ダイオードＤＰ１，ＤＰ２はＯＦＦ状態なので、漏洩信号はダイオードＤＰ１のＯＦＦ時のアイソレーション特性により、ＧＳＭ　１９００の受信回路側には現れない。一方、伝送線路ｌｐ２を介してＧＳＭ　１８００の受信回路側に現れる漏洩信号は、受信回路の前段に配置されたフィルタ回路（図示せず）により除去され、ＧＳＭ　１８００の受信回路に漏洩することは実質的にないが、ＧＳＭ　１９００で送信する場合には、ＧＳＭ　１８００の受信回路側に現れるＧＳＭ　１９００の送信信号周波数の漏洩信号のうち、ＧＳＭ　１８００の受信周波数と重複する１８５０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの漏洩信号が、フィルタ回路によっても除去されずにＧＳＭ　１８００の受信回路に入力し、受信回路のＬＮＡ（Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ及び変復調器を構成するＡｎａｌｏｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ＩＣに入力し、これら回路部品の誤動作を引き起こすことがある。
【００１１】
（Ｂ）　ＧＳＭ　１８００受信モード
ＧＳＭ　１８００の受信時には、コントロール端子ＶＣ２及びＶＣ３に０の電圧を印加することにより、ダイオードＤＰ１，ＤＰ２、ＤＤ１及びＤＤ２はＯＦＦ状態に制御する。ダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態となることにより、接続点ＩＰ２とＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００送信回路との間のインピーダンスが大きくなる。またダイオードＤＰ１がＯＦＦ状態となることにより、接続点ＩＰ３とＧＳＭ　１９００受信回路との間のインピーダンスが大きくなる。そして伝送線路ｌｄ３とｌｐ２を介して接続点ＩＰ２とＧＳＭ　１８００受信回路が接続される。
【００１２】
（Ｃ）　ＧＳＭ　１９００受信モード
ＧＳＭ　１９００の受信時には、コントロール端子ＶＣ３に正の電圧を印加し、コントロール端子ＶＣ２に０の電圧を印加することにより、ダイオードＤＤ１、ＤＤ２はＯＦＦ状態に、ダイオードＤＰ１，ＤＰ２はＯＮ状態に制御される。ダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態となることにより、接続点ＩＰ２とＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００送信回路との間のインピーダンスが大きくなる。また伝送線路ｌｐ２はＧＳＭ　１９００の受信信号の周波数範囲内１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚで共振するような線路長に設定されており、ＯＮ状態のダイオードＤＰ２とコンデンサＣＰ１により接地されて共振し、接続点ＩＰ３からＧＳＭ　１８００受信回路側を見たインピーダンスが大きくなる。このため、接続点ＩＰ２とＧＳＭ　１９００受信回路が接続される。
またＧＳＭ　１８００とＧＳＭ　１９００の受信回路を切り換えるダイオードＤＰ１、ＤＰ２は、低消費電力で挿入損失の小さいものが使用されることが多い。一般的に、このようなダイオードでは、消費電力の大きなダイオードと比べてＯＦＦ状態で歪み易い性質をもつ。このため、ＯＦＦ状態のダイオードＤＰ１、ＤＰが伝送線路ｌｄ３を介して漏洩してきたＧＳＭ　１８００、ＧＳＭ　１９００の送信信号を歪ませ、この送信信号の整数倍の周波数を有する高調波を発生させることがある。この高調波はＧＳＭ　１８００、ＧＳＭ　１９００の送信信号に重畳して、アンテナから放射されてしまう。このような問題に関して、特許文献１のみならず特許文献２〜４も何ら解決手段を教示していない。
【００１３】
従って本発明の目的は、１台で複数の通信システムに対応できる携帯電話に用いる複合高周波部品のスイッチ回路であって、送受信信号の一部が重複する通信システムを取り扱う場合に、送信信号の受信回路への漏洩が極めて小さい（アイソレーションが著しく大きい）スイッチ回路を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、電力消費の増加を抑えながら高調波の発生を抑制するスイッチ回路を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一のスイッチ回路は、２つの通信システムの受信回路又は送信回路（第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数帯とは一部重複する）と、アンテナ側回路との接続を選択的に切り換えるもので、
２つのスイッチ部を有し、第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路と前記第一及び第二の通信システムの送信回路側との接続と、前記アンテナ側回路と前記第一及び第二の通信システムの受信回路側との接続を切り換えるものであり、第二のスイッチ部は、前記第一のスイッチ部と前記第一及び第二の通信システムの受信回路との間に接続され、前記第一のスイッチ部を介した前記アンテナ側回路と前記第一の通信システムの受信回路との接続と、前記第一のスイッチ部を介した前記アンテナ側回路と第二の通信システムの受信回路との接続を切り換えるものであり、
前記第一のスイッチ部の前記第一及び第二の通信システムの送信回路側には、前記第一及び第二の通信システムで共用する送信回路が接続され、
前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時に、前記第二のスイッチ部は、前記第一の通信システムの受信回路と前記第一のスイッチ部との接続を切断していることを特徴とする。
前記スイッチ回路はスイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有しているのが好ましい。前記第一のスイッチ部と前記第二のスイッチ部との間にキャパシタンス素子が介在しているのが好ましい。
【００１５】
本発明におけるスイッチング素子は、インピーダンスを変えることによりスイッチング動作を行う半導体素子で構成されており、例えば電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＰＩＮダイオード等である。電界効果型トランジスタでは、ゲートからの制御電圧により、ソース及びドレイン間のインピーダンスを増減して、導通又は遮断する。ＰＩＮダイオードは制御電圧により、アノード及びカソード間のインピーダンスを増減して、導通又は遮断する。またインダクタンス素子は例えばストリップライン電極やマイクロストリップライン電極等の伝送線路、コイル、チップインダクタ等である。キャパシタンス素子は例えばコンデンサ電極で構成される積層コンデンサである。これらの素子は必要に応じて適宜選択される。
【００１６】
本発明の第二のスイッチ回路は、２つの通信システムの受信回路又は送信回路（第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数帯とは一部重複する）と、アンテナ側回路との接続を選択的に切り換えるもので、
前記スイッチ回路はスイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有するとともに、第一のスイッチ部と第二のスイッチ部とで構成され、前記第一のスイッチ部は、前記アンテナ側回路に接続する第一のポートと、前記第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、前記第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、前記第二のスイッチ部は、前記第一のスイッチ部とキャパシタンス素子を介して接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第五のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第六のポートとを備え、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置されており、
前記第五のポートと前記グランドとの間に第一のスイッチング素子が配置されており、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第二のスイッチング素子が配置されており、
前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時には、前記第一及び第二のスイッチング素子はＯＮ状態に制御されていることを特徴とする。
【００１７】
前記第一のインダクタンス素子を伝送線路とし、第二の通信システムの受信周波数範囲内で共振するような線路長に設定するのが好ましい。このような構成により、第一のインダクタンス素子がＯＮ状態の第一のスイッチング素子を介して高周波的に接地されて共振し、第二の通信システムの受信周波数において、前記第四のポートから第一の通信システムの受信回路に接続する第五のポートを見たインピーダンスが比較的大きくなる。第二の通信システムの送信信号の周波数においてもインピーダンスが増加するので、前記第四のポートに現れる第一のスイッチ部からの漏洩信号が減衰し、第一の通信システムの受信回路への漏洩を抑制することができる。
第二の通信システムの受信周波数と近い周波数を有する漏洩信号が第二のスイッチング素子を介して第六のポートに現れることもあるが、漏洩信号はその後段で第二の通信システムの受信回路との間に配置されたフィルタ回路により除去される。従って、第二の通信システムの受信回路に漏洩することは実質的にない。また第二のスイッチ部のスイッチング素子をＯＮ状態としているので、高調波の発生も防ぐことができる。
【００１８】
本発明の第三のスイッチ回路は、２つの通信システムの受信回路又は送信回路（第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数帯とは一部重複する）と、アンテナ側回路との接続を選択的に切り換えるもので、
前記スイッチ回路はスイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有するとともに、第一のスイッチ部と第二のスイッチ部とで構成され、前記第一のスイッチ部は、アンテナ側回路に接続する第一のポートと、前記第一及び第二の通信システムの送信回路に接続する第二のポートと、前記第二のスイッチ部と接続する第三のポートとを備え、前記第二のスイッチ部は、前記第一のスイッチ部とキャパシタンス素子を介して接続する第四のポートと、前記第一の通信システムの受信回路に接続する第六のポートと、前記第二の通信システムの受信回路に接続する第五のポートとを備え、
前記第四のポートと前記第五のポートとの間に第一のインダクタンス素子が配置されており、
前記第五のポートと前記グランドとの間に第一のスイッチング素子が配置されており、
前記第四のポートと前記第六のポートとの間に第二のスイッチング素子が配置されており、
前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時には、前記第一及び第二のスイッチング素子はＯＦＦ状態に制御されていることを特徴とする。
【００１９】
このような構成により、前記第二のスイッチング素子はＯＦＦ時のアイソレーション特性を有し、漏洩信号が第一の通信システムの受信回路に漏洩するのを防止する。また前記第一のインダクタンス素子は、第一の通信システムの受信周波数範囲内で共振するように設定されているが、漏洩信号は第一のインダクタンス素子を介して第五のポートに現れることがある。しかしながら漏洩信号は、その後段で、第二の通信システムの受信回路との間に配置されるフィルタ回路により除去されるので、第二の通信システムの受信回路に漏洩することはない。
【００２０】
第二及び第三のスイッチ回路において、前記第一のスイッチ部は、前記第一のポートと前記第二のポートとの間に配置された第三のスイッチング素子と、前記第一のポートと前記第三のポートとの間に設けられた第二のインダクタンス素子と、前記第三のポートと前記グランドとの間に設けられた第四のスイッチング素子とを具備し、前記第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時には、前記第三及び第四のスイッチング素子はＯＮ状態に制御されているのが好ましい。
より好ましくは、第四のスイッチング素子はダイオードからなり、前記ダイオードと前記グランドとの間に第一のキャパシタンス素子が配置されている。一般にダイオードはリード端子等によりインダクタンス成分を有する。またダイオードと他の回路素子を接続するための線路パターン等による寄生インダクタンスもあり、ダイオードをＯＮ状態としても完全なショート状態とならないことがある。
このため、前記第一のポートから前記第三のポートを見たインピーダンスが小さくなり、アイソレーション及び挿入損失特性がともに悪化することがある。そこで本発明では、前記第四のスイッチング素子と直列に第一のキャパシタンス素子を配置して直列共振させることにより、前記第一のポートから前記第三のポートを見たインピーダンスを大きくし、第二のスイッチ部に漏洩する送信信号を少なくし、アイソレーション及び挿入損失を向上させている。
【００２１】
第二及び第三のスイッチ回路では、前記第二のスイッチ部のスイッチング素子の動作電流は、前記第一のスイッチ部のスイッチング素子より低いのが好ましい。０℃〜＋８５℃の温度での動作電流が２．５ｍＡ以下、特に１ｍＡ以下のスイッチング素子を用いれば、送受信時の消費電力を少なくすることができ、携帯電話のバッテリー消費も少なく済む。
第二及び第三のスイッチ回路では、前記第一のインダクタンス素子の特性インピーダンスを前記第三のインダクタンス素子の特性インピーダンスより高く設定すれば、第一のスイッチ部と第二のスイッチ部とを複合化してスイッチ回路とする際のインピーダンス整合が容易となる。
【００２２】
本発明の複合高周波部品は、第一〜第三のいずれかのスイッチ回路を具備し、スイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子が複数のセラミックスシートを積層してなるセラミックス多層基板に内蔵又は搭載され、前記セラミック多層基板に形成された接続手段により接続されていることを特徴とする。
【００２３】
複合高周波部品において、第一のインダクタンス素子及び第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路を前記多層基板に内蔵し、これらの伝送線路を多層基板における水平方向の別領域に形成するのが好ましい。このような構成により互いの干渉を防ぎ、寄生キャパシタンス等により、それぞれの伝送線路の共振周波数や特性インピーダンスが変動することがないようにし、もってアイソレーション特性を向上するとともに、第一のスイッチ部と第二のスイッチ部との間のインピーダンス整合を容易にしている。さらに前記伝送線路を多層基板に形成されたグランド電極に挟まれた領域にストリップライン電極として形成すると、他の回路素子を構成する電極パターンとの干渉を防ぐことができるので好ましい。
第一のインダクタンス素子及び／又は第二のインダクタンス素子を、２層以上に形成された伝送線路をビアホールを介して接続することにより構成するとともに、一層に形成された伝送線路の幅と他層に形成された伝送線路の幅とを異ならせることにより、インピーダンス変換しても良い。このような構成により、それぞれの伝送線路の前段及び後段に配置される回路とのインピーダンス整合が容易となる。
第四のスイッチング素子をダイオードとし、このダイオードとグランドとの間に配置する第一のキャパシタンス素子を多層基板に内蔵するとともに、第一のキャパシタンス素子を構成するホット側のコンデンサ電極を第一及び第二のインダクタンス素子を構成する伝送線路を挟むグランド電極のうち上側のグランド電極より上に配置するのが好ましい。前記コンデンサ電極は多層基板に形成されたビアホールを介してダイオードと接続されるが、前記ダイオードは多層基板の上面に実装される。従って、上記構成によりこれらの接続距離を短くできるのため、寄生インダクタンスを減少させることができ、高アイソレーション特性を得ることができる。
【００２４】
第二のスイッチ部においても、第一のスイッチング素子をダイオードとし、このダイオードとグランドとの間に第二のキャパシタンス素子を配置して高アイソレーション特性を得ることができる。第一のキャパシタンス素子を構成するホット側のコンデンサ電極とともに、共用するグランド電極とセラミック層を介して第二のキャパシタンス素子を構成するホット側のコンデンサ電極を同一層に形成すれば、水平方向の積層ずれの影響を受け難く、容量値のばらつきが少ないコンデンサを形成でき、安定したアイソレーション特性を得ることができる。
共用するグランド電極を、前記伝送線路を挟むグランド電極の一方とすれば、グランド電極の形成工程を低減できるとともに、多層基板を薄くすることができる。またホット側コンデンサ電極をグランド電極で挟めば、他の回路素子を構成する電極パターンや、多層基板に実装されるダイオード等のスイッチング素子や他の実装部品との干渉が減少する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［１］第一の実施例
図１は本発明の一実施例によるスイッチ回路を含む高周波回路部を示し、図２は前記スイッチ回路の等価回路を示す。以下説明の簡略化のため、複数の通信システムのうち、第一の通信システムｆ１をＧＳＭ　１８００（送信周波数１７１０〜１７８５ＭＨｚ、受信周波数１８０５〜１８８０ＭＨｚ）とし、第二の通信システムｆ２をＧＳＭ　１９００（送信周波数１８５０〜１９１０ＭＨｚ、受信周波数１９３０〜１９９０ＭＨｚ）とするが、勿論本発明はこれに限定されない。
このスイッチ回路は、スイッチング素子、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を有するとともに、第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５とにより構成されている。第一のスイッチ部１００は、アンテナ側回路に接続する第一のポート１００ａと、ＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の送信回路に接続する第二のポート１００ｂと、第二のスイッチ部１０５と接続する第三のポート１００ｃとを備えている。また第二のスイッチ部１０５は、第一のスイッチ部１００とキャパシタンス素子ＣＰを介して接続する第四のポート１０５ａと、ＧＳＭ　１８００の受信回路に接続する第五のポート１０５ｂと、ＧＳＭ　１９００の受信回路に接続する第六のポート１０５ｃとを備えている。第二のスイッチ部１０５は、第四のポート１０５ａと第五のポート１０５ｂとの間に設けられた第一のインダクタンス素子としての伝送線路ｌｐ２と、第五のポート１０５ｂとグランドとの間に設けられた第一のスイッチング素子としてのダイオードＤＰ２と、第一のダイオードＤＰ２とグランドとの間に配置された第二のキャパシタンス素子としてのコンデンサＣＰ１と、第四のポート１０５ａと前記第六のポート１０５ｃとの間に配置された第二のスイッチング素子としてのダイオードＤＰ１と、第六のポート１０５ｃとグランドとの間に設けられた伝送線路ｌｐ１又はインダクタとを具備する。
【００２６】
第二のスイッチ部１０５はＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１とＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２とを切り換え、第一のスイッチ部１００はＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１及びＴＸ２と第二のスイッチ回路１０５とを切り換える。第二のスイッチ部１０５は、スイッチング素子として２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、インダクタンス素子として伝送線路ｌｐ１、ｌｐ２（又は伝送線路ｌｐ１に換えてインダクタ）とを主要素子とし、ダイオードＤＰ１のアノードは第四のポート１０５ａに接続され、カソードはＧＳＭ１９００の受信回路ＲＸ２側に接続され、カソード側にアースに接続される伝送線路ｌｐ１が配置されている。
第四のポート１０５ａと第五のポート１０５ｂとの間に伝送線路ｌｐ２が接続され、第五のポート１０５ｂにコンデンサＣＰ１を介してグランドに接続されるダイオードＤＰ２が配置されている。ダイオードＤＰ２とコンデンサＣＰ１との間に、インダクタＬＰ及び抵抗ＲＰ１を介してコントロール回路ＶＣ３が接続されている。
【００２７】
第二のスイッチ部１０５の前段には、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２と第二のスイッチ部とを切り換えるための第一のスイッチ部１００が配置されている。第一のスイッチ部１００は、２つのダイオードＤＤ１、ＤＤ２及び伝送線路ｌｄ２、ｌｄ３（又は伝送線路ｌｄ２に換えてインダクタ）を主要素子とする。
第二のポート１００ｂと第一のポート１００ａとの間にダイオードＤＤ１が配置され、ダイオードＤＤ１のアノードは第一のポート１００ａに接続し、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ｌｄ２が配置されている。第一のポート１００ａと第三のポート１００ｃとの間に伝送線路ｌｄ３が接続され、第三のポート１００ｃ側にコンデンサｃｄ４を介してグランドに接続するダイオードＤＤ２が配置されている。またダイオードＤＤ２とコンデンサｃｄ４との間に、インダクタＬＤ及び抵抗ＲＤを介してコントロール回路ＶＣ２が接続している。
【００２８】
本実施例のスイッチ回路に所定の動作をさせるためのコントロール回路ＶＣ２、ＶＣ３の制御ロジックを表３に示す。コントロール回路から電圧をかけてスイッチング素子をオン状態／オフ状態に制御することにより、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の通信システムを選択するようにしている。
【００２９】
【表３】
2004007408.tif 000005
【００３０】
スイッチ回路の動作を以下詳細に説明する。
（Ａ）　ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信モード
ＧＳＭ　１８００，ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２及びコントロール回路ＶＣ３からそれぞれ正の電圧（ｈｉｇｈ）を与える。コントロール回路ＶＣ２から与えられた正の電圧は、Ｃ１、Ｃ２、ｃｄ４、ＣＰのコンデンサにより直流分がカットされて、ダイオードＤＤ１、ＤＤ２を含む第一のスイッチ部１００に印加される。その結果、ダイオードＤＤ１、ＤＤ２はＯＮ状態となる。ダイオードＤＤ１がＯＮ状態となると、第二のポート１００ｂと第一のポート１００ａとの間のインピーダンスが小さくなる。またＯＮ状態となったダイオードＤＤ２及びコンデンサｃｄ４により伝送線路ｌｄ３が高周波的に接地されることにより共振し、第一のポート１００ａから第三のポート１００ｃを見たインピーダンスが大きくなる。
さらに、コントロール回路ＶＣ３から与えられた正の電圧は、ＣＰ、Ｃ２０、Ｃ２１、ＣＰ１のコンデンサにより直流分がカットされて、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２を含むスイッチ回路１０５に印加される。その結果、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２がＯＮ状態となる。ＯＮ状態となったダイオードＤＰ２及びコンデンサＣＰ１により伝送線路ｌｐ２が高周波的に接地されることにより共振し、第四のポート１０５ａから第五のポート１０５ｂを見たインピーダンスが大きくなる。
上記構成によれば、ＧＳＭ　１９００の送信信号をアンテナ側回路に送る場合に、第一のポート１００ａからＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１に至る経路でインピーダンスが非常に大きくなる。このため、ＧＳＭ　１９００の送信信号がＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１へ漏洩するのを低減することができる。
【００３１】
図６は、本実施例のスイッチ回路においてコントロール回路ＶＣ２及びコントロール回路ＶＣ３から２．６Ｖの電圧（Ｖ＋）を与えた場合での、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００送信モードにおけるＴＸ１、ＴＸ２−ＲＸ１間のアイソレーション特性を示す。また図７は、図６と同じスイッチ回路においてコントロール回路ＶＣ２から２．６Ｖの電圧（Ｖ＋）を与え、コントロール回路ＶＣ３から０Ｖの電圧（０）を与えた場合（比較例）での、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００送信モードにおけるＴＸ１、ＴＸ２−ＲＸ１間のアイソレーション特性を示す。
図６に示すように、第一及び第二の通信システムの送信回路とアンテナ側回路との接続時に、第二のスイッチ部において、第一の送信システムの受信回路と第一のスイッチ部との接続を切断状態とすることで、所望の周波数帯域で優れたアイソレーション特性が得られる。またアイソレーション特性の改善により、ＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１及びＴＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴ間の挿入損失特性も向上した。また第二のスイッチ部１０５を低動作電流で動作させるため、第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５の動作電流は８．８ｍＡであった。比較例の場合、動作電流は８．０ｍＡであり、動作電流の増加も僅かであった。さらに第二のスイッチ部１０５を動作させることで、アンテナから放射される高調波も２ｄＢ〜５ｄＢ程度減少することが確認できた。
【００３２】
（Ｂ）　ＧＳＭ　１８００　受信モード
ＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１とアンテナ側回路ＡＮＴを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２及びＶＣ３からの電圧は０であり、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２、ＤＤ１、ＤＤ２はＯＦＦ状態となる。ダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態となることにより、第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間のインピーダンスが大きくなる。またダイオードＤＰ１がＯＦＦ状態となることにより、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃの間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナから入射したＧＳＭ　１８００の受信信号は、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２に漏洩することなく、伝送線路ｌｄ３、ｌｐ２を介してＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１に低損失で伝送される。
【００３３】
（Ｃ）　ＧＳＭ　１９００　受信モード
ＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２の電圧を０とし、コントロール回路ＶＣ３から正の電圧を与える。コントロール回路ＶＣ３から与えられた正の電圧は、コンデンサにより直流分がカットされて、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２を含む第二のスイッチ部１０５に印加される。その結果、ダイオードＤＰ１及びＤＰ２がＯＮ状態となる。ダイオードＤＰ１がＯＮ状態となることにより、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃ間のインピーダンスが低くなる。またＯＮ状態となったダイオードＤＰ２及びコンデンサＣＰ１により伝送線路ｌｐ２は高周波的に接地されて、ＧＳＭ　１９００の受信信号周波数帯域で共振し、第四のポート１０５ａから第五のポート１０５ｂを見たインピーダンスはＧＳＭ　１９００の受信信号帯域で非常に大きくなる。さらにダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態となることにより第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂの間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナに入射したＧＳＭ　１９００の受信信号は、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１に漏洩することなく、ＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２に低損失で伝送される。
【００３４】
本実施例によれば送信信号の受信回路への漏洩が極めて小さい（アイソレーションが著しく大きい）スイッチ回路が得られる。また本実施例において伝送線路やコンデンサ等をＬＴＣＣ（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｆｉｒｅａｂｌｅ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）技術により誘電体等からなる多層基板に構成しても良い。ここで、の伝送線路ｌｄ２及び伝送線路ｌｐ１はチップインダクタ、コイル等のインダクタとして、他の回路素子（ダイオード、抵抗等）とともに前記積層体に実装しても良い。
【００３５】
図３〜図５は第一のスイッチ部１００及び第二のスイッチ部１０５の他の態様を示す。図３に示す態様は、スイッチング素子としてダイオードを用いたものであり、図４及び図５に示す態様はスイッチング素子としてトランジスタを用いたものである。
以下これらの態様を第二のスイッチ部１０５として用いる場合を例にとって説明するが、第一のスイッチ部１００も同様な等価回路で構成できる。第二のスイッチ部１０５は、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃとの間にダイオードＤＰ１が配置され、ダイオードＤＰ１のカソードは第四のポート１０５ａに接続し、そのアノード側にコンデンサＣＰ５を介してアースに接続される伝送線路ｌｐ１が配置されている。伝送線路ｌｐ１はチョークコイルとして機能するので、代わりにインダクタやコイルを用いても良い。第四のポート１０５ａと第五のポート１０５ｂとの間に伝送線路ｌｐ２が接続され、第五のポート１０５ｂ側にコンデンサＣＰ１を介してグランドに接続するダイオードＤＰ２が配置されている。コンデンサＣＰ１と並列に抵抗Ｒが接続される。この抵抗Ｒの代わりに、インピーダンスが十分大きなインダクタ、コイルを用いてもよい。伝送線路ｌｐ１とコンデンサＣＰ５の間に、コントロール回路ＶＣ３が接続されている。このようなスイッチ回路も前記と同様に優れた効果を発揮する。
【００３６】
図４に示す第二のスイッチ部は、第六のポート１０５ｃと第四のポート１０５ａとの間にトランジスタＦＥＴ１が配置され、トランジスタＦＥＴ１のドレイン端子は第四のポート１０５ａ側に接続されており、ソース端子は第六のポート１０５ｃ側に接続されている。ゲート端子は抵抗Ｒを介してコントロール端子ＶＣ３に接続されている。また第四のポート１０５ａと第五のポート１０５ｂとの間には、伝送線路ｌｐ２が配置され、第五のポート１０５ｂ側にグランドに接続するトランジスタＦＥＴ２が配置されており、トランジスタＦＥＴ２のドレイン端子は第五のポート１０５ｂに接続され、ソース端子がグランド電極側に接続されている。ゲート端子は抵抗Ｒを介してコントロール端子ＶＣ３に接続されている。
このスイッチ回路も他のスイッチ回路と同様にコントロール端子ＶＣ３に印加する電圧により信号経路を切り換えることができる。なおトランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２がデプレッション型とエンハンスメント型とでは、制御ロジックが異なる。表３の制御ロジックで動作させる場合、ゲート端子に電圧を印可するとソース−ドレイン間が低インピーダンスとなるエンハンスメント型を用いる。このようなスイッチ回路を有する場合も、前記と同様に優れた効果が発揮される。
【００３７】
図５に示す第二のスイッチ部は、第六のポート１０５ｃと第四のポート１０５ａとの間にトランジスタＦＥＴ１が配置され、第四のポート１０５ａと第五のポート１０５ｂとの間には、トランジスタＦＥＴ２が配置され、それぞれのトランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２のゲート端子は抵抗Ｒを介してコントロール端子ＶＣ３、ＶＣ４に接続されている。
このスイッチ回路も他のスイッチ回路と同様にコントロール端子ＶＣ３、ＶＣ４に印加する電圧により信号経路を切り換えることができる。またトランジスタを直列に多段接続すればＯＦＦ状態にある場合でも歪み発生を低減できるので好ましい。このようなスイッチ回路を有する場合も、前記と同様に優れた効果が発揮される。
【００３８】
［２］　第二の実施例
本発明の第二の実施例によるスイッチ回路について、第一の実施例と同様に第一の通信システムがＧＳＭ　１８００（送信周波数１７１０〜１７８５ＭＨｚ、受信周波数１８０５〜１８８０ＭＨｚ）で、第二の通信システムがＧＳＭ　１９００（送信周波数１８５０〜１９１０ＭＨｚ、受信周波数１９３０〜１９９０ＭＨｚ）の場合を例にとって、以下詳細に説明する。なお本実施例のスイッチ回路の等価回路は、第一の実施例のスイッチ回路と共通部も多く、説明の簡略化のために異なる部分を中心に説明する。
このスイッチ回路の等価回路を図８に示す。等価回路的には第一の実施例のスイッチ回路と相違ないが、第二のスイッチ部においてＧＳＭ　１８００及びＧＳＭ　１９００の受信回路と第五のポート及び第六のポートとの接続関係が第一の実施例と逆となっており、第五のポート１０５ｂにはＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２が接続され、第六のポート１０５ｃにはＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１が接続されている。このような回路構成とするために、各スイッチ回路の回路素子の定数や、伝送線路の線路長等が適宜設定されており、当然第一の実施例のものとは異なることがある。
本実施例のスイッチ回路を所定の動作をさせるためのコントロール回路ＶＣ２、ＶＣ３の制御ロジックを表４に示す。
【００３９】
【表４】
2004007408.tif 000006
【００４０】
（Ａ）　ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００送信モード
ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２から正の電圧（Ｖ＋）を与え、コントロール回路ＶＣ３からの電圧を０Ｖとする。コントロール回路ＶＣ３の電圧を０とすると、ダイオードＤＰ１がＯＦＦ状態となり、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃ間のインピーダンスが大きくなる。その結果、第一の実施例の場合と同様に、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信信号はＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１に漏洩することなく、第一のポート１００ａに低損失で伝送され、アンテナから放射される。
【００４１】
（Ｂ）　ＧＳＭ　１８００受信モード
ＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１とアンテナ側回路ＡＮＴとを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２の電圧を０とし、コントロール回路ＶＣ３から正の電圧を与える。コントロール回路ＶＣ３から与えられた正の電圧は、Ｃ２０、Ｃ２１、ＣＰ、ＣＰ１のコンデンサにより直流分がカットされて、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２を含む第二のスイッチ部１０５に印加される。その結果、ダイオードＤＰ１及びＤＰ２がＯＮ状態となる。ダイオードＤＰ１がＯＮ状態となることにより、第六のポート１０５ｃと第四のポート１０５ａ間のインピーダンスが低くなる。またＯＮ状態となったダイオードＤＰ２及びコンデンサＣＰ１により伝送線路ｌｐ２は高周波的に接地されて、ＧＳＭ　１８００の受信信号周波数帯域で共振し、第四のポート１０５ａから第五のポート１０５ｂを見たインピーダンスはＧＳＭ　１８００の受信信号帯域で非常に大きくなる。さらにダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態となることにより第一のポート１００ａと第二のポート１００ｂとの間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナに入射したＧＳＭ　１８００の受信信号は、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２に漏洩することなく、ＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１に低損失で伝送される。
【００４２】
（Ｃ）　ＧＳＭ　１９００受信モード
ＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２とアンテナ側回路ＡＮＴを接続する場合、コントロール回路ＶＣ２及びＶＣ３からの与えられる電圧は０であり、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２、ＤＤ１、ＤＰ２はＯＦＦ状態となる。ダイオードＤＤ１がＯＦＦ状態となることにより、第一のポート１００ａと第２にポート１００ｂとの間のインピーダンスが大きくなる。またダイオードＤＰ１がＯＦＦ状態となることにより、第四のポート１０５ａと第六のポート１０５ｃ間のインピーダンスが大きくなる。その結果、アンテナから入射したＧＳＭ　１９００の受信信号は、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信回路ＴＸ１、ＴＸ２及びＧＳＭ　１８００の受信回路ＲＸ１に漏洩することなく、伝送線路ｌｄ３、ｌｐ２を介してＧＳＭ　１９００の受信回路ＲＸ２に低損失で伝送される。
本実施例においても、送信信号の受信回路への漏洩が極めて小さい（アイソレーションが著しく大きい）スイッチ回路を得ることができた。
【００４３】
［３］　第三の実施例
本発明の第三の実施例によるスイッチ回路について以下に説明する。なお本実施例のスイッチ回路の等価回路は、第二の実施例のスイッチ回路と共通部も多いので、説明の簡略化のために異なる部分を中心に説明する。
このスイッチ回路の等価回路を図９に示す。第二の実施例のスイッチ回路との等価回路的な相違点は、第二のスイッチ部１０５の伝送線路ｌｐ１とグランドとの間にコンデンサＣＰ５が配置され、この伝送線路ｌｐ１とコンデンサＣＰ５との間にインダクタ及び抵抗を介してコントロール回路ＶＣ２が接続されている点である。
本実施例のスイッチ回路を第二の実施例と同様なコントロール回路ＶＣ２、ＶＣ３の制御ロジックで動作させると、ＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００の送信時に、第二のスイッチ部１０５のダイオードＤＰ１，ＤＰ２に逆バイアスの電圧が印加されるので、優れたアイソレーション特性が得られるとともに、アンテナから放射される高調波も減衰できる。なお第二のスイッチ部１０５として図３のようなスイッチ回路で、ダイオードＤＰ１，ＤＰ２に逆バイアスの電圧を印加するように、抵抗Ｒの代わりにダイオードとコンデンサとの間にコントロール回路ＶＣ２を接続しても同様の効果が得られる。
【００４４】
［４］　第四の実施例
本発明の第四の実施例によるスイッチ回路について以下詳細に説明する。なお本実施例のスイッチ回路の等価回路は、第二の実施例のスイッチ回路と共通する部分が多いので、説明の簡略化のために異なる部分を中心に説明する。
このスイッチ回路の等価回路を図１０に示す。第一の実施例のスイッチ回路との等価回路的な相違点は、第二のスイッチ部１０５がトランジスタを有するＧａＡｓスイッチである点である。なおトランジスタがデプレッション型とエンハンスメント型とでは、制御ロジックが異なり、例えばそれぞれ下記表５に示すような制御ロジックとなる。本実施例でも、送信信号の受信回路への漏洩が極めて小さい（アイソレーションが著しく大きい）スイッチ回路を得ることができる。なお本実施例においてはトランジスタを多段化して直列接続することにより、第一のスイッチ部から第二のスイッチ部に送信信号が漏れる場合でも、歪み発生を抑制することができる。
【００４５】
【表５】
2004007408.tif 000007
【００４６】
［５］　第五の実施例
第五の実施例は、図１１に示す３つの通信システムを扱う高周波回路において、本発明のスイッチ回路１０を用いて、分波回路３００及びフィルタ回路１２０、１２５を多層基板に複合化した複合高周波部品（マルチバンドアンテナスイッチモジュール）である。図１３はその平面図であり、図１４はその多層基板部分を示す斜視図であり、図１５は図１４の多層基板を構成する各層の構成を示す展開図であり、図１６は複合高周波部品の等価回路である。
本実施例では、スイッチ回路１０のインダクタンス素子、キャパシタンス素子及びスイッチング素子を、図１１に示す高周波回路の第一及び第二のフィルタ回路からなる分波回路３００、ローパスフィルタ回路１２０、１２５及びスイッチ回路１５を構成するインダクタンス素子、キャパシタンス素子及びスイッチング素子とともに多層基板に設けている。インダクタンス素子として伝送線路を多層基板内に構成するとともに、スイッチング素子としてのダイオードと、積層体内に内蔵することのできない高容量コンデンサをチップコンデンサとして積層体上に搭載し、ワンチップ化したトリプルバンド用の複合高周波部品を構成する。
【００４７】
この複合高周波部品を構成する多層基板は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなり、厚さが５０μｍ〜２００μｍのグリーンシートを作製し、各グリーンシート上にＡｇを主体とする導電ペーストを印刷することにより所望の電極パターンを形成し、所望の電極パターンを有する複数のグリーンシートを積層して一体化し、焼成することにより製造することができる。ライン電極の幅は主として１００μｍ〜４００μｍとするのが好ましい。低温焼結が可能なセラミック誘電体材料としては、例えば（ａ）Ａｌ２Ｏ３を主成分として、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの少なくとも１種を副成分として含むものや、（ｂ）Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、ＭｇＯ，ＳｉＯ２及びＧｄＯの少なくとも一種を副成分として含むものや、（ｃ）Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２を主成分として含むもの等が挙げられる。
【００４８】
積層したこれらのグリーンシートを一体的に圧着し、約９００℃の温度で焼成して、例えば外形寸法が６．７ｍｍ×５．０ｍｍ×１．０ｍｍの多層基板を得る。この多層基板の側面に端子電極を形成する。尚、端子電極は底面に形成しても良く、形成位置は適宜選択できる。
【００４９】
多層基板の内部構造を図１５に示す。図中の符号は、図１６の等価回路における符号と一致する。本発明のスイッチ回路１０のインダクタンス素子を構成する第二の伝送線路ｌｄ３、第一の伝送線路ｌｐ２は、第１０層に形成されたグランド電極Ｇと第１５層に形成されたグランド電極１５とに挟まれた領域に、スイッチ回路１０を構成する他の伝送線路ｌｐ１、ｌｄ２及びＳＰＤＴのスイッチ回路１５を構成する伝送線路ｌｇ２、ｌｇ３とともに形成されている。第二の伝送線路ｌｄ３及び第一の伝送線路ｌｐ２を構成する電極パターンは、それぞれ第１２層から第１４層に形成され、ビアホール（図中、黒丸で表示）を介して接続される。各伝送線路は互いが積層方向に重ならないように水平方向の別領域に形成する。このような構成により、他の回路素子を構成する電極パターンや各伝送線路間の互いの干渉を防ぎ、アイソレーション特性を向上させている。
【００５０】
第二の伝送線路ｌｄ３を構成する電極パターンを第一の伝送線路ｌｐ２を構成する電極パターンより幅広くして、第二の伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスを第一の伝送線路ｌｐ２の特性インピーダンスより低くすることにより、第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５とを積層一体化する際のインピーダンス整合を行う。本実施例では第二の伝送線路ｌｄ３の幅を０．２５ｍｍ（第一の伝送線路ｌｐ２の幅の約２倍）としている。
【００５１】
第四のスイッチング素子であるダイオードＤＤ２とグランド間に配置する第一のキャパシタンス素子ｃｄ４は、第１０層に形成されたグランド電極Ｇの上部で、第８層に形成されたグランド電極Ｇと対向する第７層に形成されたコンデンサ電極により形成されている。前記コンデンサ電極は干渉を防ぐように他の電極パターン（特にコンデンサ電極パターン）と重ならないようにするのが好ましい。しかしながら多層基板に複合化する場合、コンデンサ電極を他の電極パターンと重ならないようにするのが困難なことが多い。そこで本実施例では、他の電極パターン（第３層に形成したコントロール端子ＶＣ２との接続線路、受信端子ＲＸ１との接続線路）と少なくとも１００μｍ積層方向に離間させることにより、干渉を防いでいる。また第二のスイッチ部１０５の第二のキャパシタンス素子ＣＰ１も同様に構成し、前記第一のキャパシタンス素子ｃｄ４と同一層で、第８層のグランド層Ｇを共用するようにした。このような構成にすることで、アイソレーション特性及び挿入損失特性に優れた複合高周波部品を得ることができた。
【００５２】
［６］　第六の実施例
第六の実施例では、図１１に示す３つの通信システムを扱う高周波回路において、本発明のスイッチ回路１０は分波回路３００及びフィルタ回路１２０、１２５、１３０、１４０と多層基板に複合化されて、複合高周波部品（マルチバンドアンテナスイッチモジュール）を構成している。図１７は複合高周波部品の平面図であり、図１８は複合高周波部品の多層基板部分を示す斜視図であり、図１９は図１８の多層基板を構成する各層の構成を示す展開図であり、図２０は複合高周波部品の等価回路図である。
本実施例では、第１２層に形成されたグランド電極Ｇと第５層に形成されたグランド電極Ｇとに挟まれた領域に第二の伝送線路ｌｄ３が形成されており、かつ第５層に形成されたグランド電極Ｇのうち第二の伝送線路ｌｄ３と重なる部分が切り抜かれているために、第二の伝送線路ｌｄ３の特性インピーダンスは、前記グランド電極Ｇを切り抜かない場合と比べて高くなり、第一のスイッチ部１００と第二のスイッチ部１０５とを積層一体化する際のインピーダンス整合が得られる。また第二の伝送線路ｌｄ３を構成するために第８層に形成された電極パターンは、他の回路素子を構成する電極パターンと積層方向に重ならないようにしてある。本実施例においては、第２層に形成された接続線路と少なくとも１００μｍ以上離間しており、干渉を防いでいる。
【００５３】
さらに第四のスイッチング素子であるダイオードＤＤ２とグランド間に配置された第一のキャパシタンス素子ｃｄ４は、第４層に形成したコンデンサ用電極パターンで形成されており、第５層に形成されたグランド電極Ｇと第３層に形成されたグランド電極Ｇとで挟まれた領域内にある。このような構成により、第２層の接続線路との干渉が防がれる。本実施例により、アイソレーション特性、挿入損失特性に優れた複合高周波部品が得られる。
【００５４】
本発明のスイッチ回路を詳細に説明したが、これらに限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない限り種々の変更をすることができる。また本発明のスイッチ回路に使用する通信方式も上記実施例に示したものに限られず、送信周波数と受信周波数の一部が重複する異なる通信システム［例えばＧＳＭ　８５０（送信周波数　８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ、受信周波数　８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）及びＥＧＳＭ（送信周波数　８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ、受信周波数　９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ］の組合せの場合にも適用可能であり、例えば図１２に示す４つの異なる通信システムを扱う高周波回路ブロックにも適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のシステムの送信回路と受信回路の切り換えが可能なスイッチ回路において、送受信信号の一部が重複する通信システムを取り扱う場合に、送信信号の受信回路への漏洩が極めて小さい（アイソレーションが著しく大きい）スイッチ回路とこれを用いた複合高周波部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する高周波回路を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【図６】本発明の一実施例によるスイッチ回路のＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００ＴＸモードにおけるＴＸ１及びＴＸ２とＲＸ１との間のアイソレーション特性を示すグラフである。
【図７】比較例のスイッチ回路のＧＳＭ　１８００／ＧＳＭ　１９００　ＴＸモードにおける　ＴＸ１及びＴＸ２とＲＸ１との間のアイソレーション特性を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する高周波回路の他の例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する高周波回路の他のブロック図である。
【図１３】本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する複合高周波部品の平面図である。
【図１４】図１３の複合高周波部品に用いる多層基板を示す斜視図である。
【図１５】図１３の複合高周波部品に用いる多層基板の積層構造を示す分解平面図である。
【図１６】図１３の複合高周波部品の等価回路を示す図である。
【図１７】本発明の一実施例によるスイッチ回路を有する他の複合高周波部品を示す平面図である。
【図１８】図１７の複合高周波部品に用いる多層基板を示す斜視図である。
【図１９】図１７の複合高周波部品に用いる多層基板の積層構造を示す分解平面図である。
【図２０】図１７の複合高周波部品の等価回路を示す図である。
【図２１】従来のスイッチ回路の等価回路を示す図である。
【符号の説明】
１０　スイッチ回路
１００　第一のスイッチ部
１０５　第二のスイッチ部
１２０，１２５　ローパスフィルタ回路
１３０，１３５，１４０，１４５　バンドパスフィルタ回路
３００　分波回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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