(57)【要約】【課題】帯域分波器を用いて先ず周波数領域を大きく分け、しかる後スイッチ素子を用いて各周波数の経路を切り替える構成を採った場合、スイッチ素子を多く必要とするとともに、各経路での信号の減衰が大きくなる。【解決手段】アンテナ端子１１側にスイッチ素子２０，２３を有する送信系の経路切り替え回路１７に配置するとともに、アンテナ端子１１から遠い側に帯域分波器２４を有する受信系の経路切り替え回路１８を配置し、１／４波長線路１９を用いて送信経路と受信経路との間のアイソレーションを確保し、また多経路を分離するためにスイッチ素子２０，２３，２５，２６のみならず帯域分波器２４を用いることで多経路において各経路での低損失を実現する。【選択図】　　　　図１
2004064597.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複数の周波数に対応した各経路との間に接続された複数のスイッチ素子によって経路の切り替えを行う第１の経路切り替え手段と、
帯域分波器によって複数の周波数に対応した各経路の切り替えを行う第２の経路切り替え手段と、
前記アンテナ端子と前記第２の経路切り替え手段との間に接続され、前記第１の経路切り替え手段による経路切り替え時に当該第１の経路切り替え手段側の経路と前記第２の経路切り替え手段側の経路とを高周波的に分離する分離手段と
を備えたことを特徴とするアンテナ切り替え回路。
【請求項２】
前記第１の経路切り替え手段は、前記複数の周波数の何れかの周波数の送信時に当該送信周波数に対応するスイッチ素子が閉となって送信経路を形成し、
前記第２の経路切り替え手段は、前記アンテナ端子から前記分離手段を通して供給される受信周波数を前記帯域分波器で当該受信周波数に対応する帯域通過フィルタを通して出力する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ切り替え回路。
【請求項３】
前記分離手段は、前記複数の周波数のうちの最も低い周波数に対して１／４波長となる長さを有し、一端が前記アンテナ端子に接続され、他端が前記帯域分波器の入力端に接続されたストリップ線路と、前記最も低い周波数の送信時に前記ストリップ線路の他端を高周波的に接地する第１のスイッチ手段と、前記最も低い周波数以外の周波数の送信時に前記ストリップ線路上において当該最も低い周波数以外の周波数に対して１／４波長となる位置を高周波的に接地する第２のスイッチ手段とを有する１／４波長線路からなる
ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ切り替え回路。
【請求項４】
前記分離手段は、一端が前記アンテナ端子に接続され、他端が前記帯域分波器の入力端に接続され、前記複数の周波数の何れかの送信時に開となる第１のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段が開のときに閉となって当該第１のスイッチ手段の他端を高周波的に接地する第２のスイッチ手段とからなる
ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ切り替え回路。
【請求項５】
前記第１の経路切り替え手段は、前記アンテナ端子から供給される受信周波数を当該受信周波数に対応するスイッチ素子が閉となって受信経路を形成し、
前記第２の経路切り替え手段は、前記複数の周波数の何れかの周波数の送信時にその送信周波数を前記帯域分波器に当該送信周波数に対応する帯域の通過フィルタから入力する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ切り替え回路。
【請求項６】
前記分離手段は、前記複数の周波数のうちの最も低い周波数に対して１／４波長となる長さを有し、一端が前記アンテナ端子に接続され、他端が前記帯域分波器の出力端に接続されたストリップ線路と、前記最も低い周波数の受信時に前記ストリップ線路の他端を高周波的に接地する第１のスイッチ手段と、前記最も低い周波数以外の周波数の受信時に前記ストリップ線路上において当該最も低い周波数以外の周波数に対して１／４波長となる位置を高周波的に接地する第２のスイッチ手段とを有する１／４波長線路からなる
ことを特徴とする請求項５記載のアンテナ切り替え回路。
【請求項７】
前記第１の経路切り替え手段は、第１通信方式の異なる周波数の何れかの周波数の送信時または受信時に当該周波数に対応するスイッチ素子が閉となって送信経路または受信経路を形成し、
前記第２の経路切り替え手段は、前記第１通信方式の周波数であって、前記第１の経路切り替え手段で扱う周波数とは異なる周波数と、前記第１通信方式とは異なる第２通信方式の周波数とを前記前記帯域分波器によって振り分ける
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ切り替え回路。
【請求項８】
前記分離手段は、前記第１通信方式の各周波数に対して１／４波長となる長さを有し、一端が前記アンテナ端子に接続され、他端が前記帯域分波器の入出力端に接続されたストリップ線路と、前記第１通信方式の各周波数の送信時または受信時に前記ストリップ線路の他端を高周波的に接地するスイッチ手段とを有する１／４波長線路からなる
ことを特徴とする請求項７記載のアンテナ切り替え回路。
【請求項９】
アンテナと、複数の周波数の各々に対応して設けられた複数の送受信回路と、前記複数の送受信回路の何れか１つを選択して前記アンテナに接続するアンテナ切り替え回路とを具備し、
前記アンテナ切り替え回路が、
前記アンテナに接続されるアンテナ端子と前記複数の送受信回路にそれぞれ接続される各経路との間に接続された複数のスイッチ素子によって経路の切り替えを行う第１の経路切り替え手段と、
帯域分波器によって前記複数の送受信回路にそれぞれ接続される各経路の切り替えを行う第２の経路切り替え手段と、
前記アンテナ端子と前記第２の経路切り替え手段との間に接続され、前記第１の経路切り替え手段による経路切り替え時に当該第１の経路切り替え手段側の経路と前記第２の経路切り替え手段側の経路とを高周波的に分離する分離手段とを有する
ことを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ切り替え回路およびこれを用いた無線通信装置に関し、特にマルチバンド対応のアンテナ切り替え回路およびこれを用いた携帯電話等の移動無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）に代表される移動無線通信端末（装置）においては、低消費電力化、小型・軽量化に加え、マルチバンド化、マルチモード化の実現が不可避となっている。それに伴って、アンテナ切り替え回路においても、複数の経路の切り替えおよび各経路での損失の低減が強く求められている。
【０００３】
携帯電話等で使われている従来例に係るアンテナ切り替え回路の構成例を図６に示す。ここでは、マルチバンドとして、３つの周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（ただし、Ｆ１≪Ｆ２＜Ｆ３）を使用する場合を例に挙げて示している。
【０００４】
従来例に係るアンテナ切り替え回路においては、アンテナ端子１０１に直接接続された帯域分波器１０２を用いて使用する周波数領域を大きく２つ、即ち周波数Ｆ１と周波数Ｆ２／Ｆ３とに分け、その後に複数のスイッチ素子１０３〜１０５を用いて各周波数の経路を切り替える構成となっている。
【０００５】
具体的には、スイッチ素子１０３は、周波数Ｆ１について受信側（ＲＸ）の経路と送信側（ＴＸ）の経路との切り替えを担う。周波数Ｆ１のＴＸ側の経路にはローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０６が挿入されている。スイッチ素子１０４は、周波数Ｆ２／Ｆ３について送信側の経路と受信側の経路との切り替えを担う。周波数Ｆ２／Ｆ３のＴＸ側の経路にはローパスフィルタ１０７が挿入されている。スイッチ素子１０５は、受信側について周波数Ｆ２の経路と周波数Ｆ３の経路との切り替えを担う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来例に係るスイッチ切り替え回路では、帯域分波器１０２を用いて先ず周波数領域を大きく分け、しかる後スイッチ素子１０３〜１０５を用いて各周波数の経路を切り替える構成を採っていることから、スイッチ素子を多く必要とし、例えば周波数Ｆ２／Ｆ３の受信側については帯域分波器１０２、スイッチ素子１０４およびスイッチ素子１０５を信号が通ることになるため、それぞれの素子での損失が加算された形となり、各経路での信号の減衰が大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、使用する周波数が多くなると、それに伴って経路を切り替えるスイッチ素子の数が増えるため、当該スイッチ素子として例えばＰＩＮ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｄｉｏｄｅ）ダイオードを用いる場合には消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数存在する経路での損失の低減を可能としたアンテナ切り替え回路およびこれを用いた無線通信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によるアンテナ切り替え回路は、アンテナに接続されるアンテナ端子と複数の周波数に対応した各経路との間に接続された複数のスイッチ素子によって経路の切り替えを行う第１の経路切り替え手段と、帯域分波器によって複数の周波数に対応した各経路の切り替えを行う第２の経路切り替え手段と、前記アンテナ端子と前記第２の経路切り替え手段との間に接続され、前記第１の経路切り替え手段による経路切り替え時に当該第１の経路切り替え手段側の経路と前記第２の経路切り替え手段側の経路とを高周波的に分離する分離手段とを備えた構成となっている。このアンテナ切り替え回路は、マルチバンド対応の携帯電話やＰＤＡに代表される無線通信装置において、マルチバンドに対応して設けられた複数の送受信回路の何れか１つを選択してアンテナに接続する切り替え回路として用いられる。
【００１０】
上記構成のアンテナ切り替え回路またはこれを用いた無線通信装置において、第１の経路切り替え手段は、スイッチ素子のみによって経路（送信経路または受信経路）の切り替えを行う。分離手段は、第１の経路切り替え手段による経路切り替え時、即ち第１の経路切り替え手段側での送信時または受信時に、当該第１の経路切り替え手段側の経路と第２の経路切り替え手段側の経路とを高周波的に分離し、第１の経路切り替え手段側と第２の経路切り替え手段側とのアイソレーションを確保する。第２の経路切り替え手段は、スイッチ素子のみならず帯域分波器を用いて経路（受信経路または送信経路）の切り替えを行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図である。ここでは、現在のＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）システム携帯電話でのマルチバンドを想定している。また、マルチバンドとして、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（ただし、Ｆ１≪Ｆ２＜Ｆ３）の３波の周波数を使用したＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）動作を行うＧＳＭ携帯電話を想定している。一例として、Ｆ１＝９００ＭＨｚ、Ｆ２＝１８００ＭＨｚ、Ｆ３＝１９００ＭＨｚとする。
【００１３】
図１において、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路は、アンテナ（図示せず）に接続されるアンテナ端子１１、周波数Ｆ１の送信系（ＴＸ）に接続される送信端子１２、周波数Ｆ１の受信系（ＲＸ）に接続される受信端子１３、周波数Ｆ２／Ｆ３の各送信系に接続される送信端子１４、周波数Ｆ２の受信系に接続される受信端子１５および周波数Ｆ３の受信系に接続される受信端子１６を有するとともに、送信系の経路切り替え回路１７、受信系の経路切り替え回路１８および分離回路１９を備えた構成となっている。
【００１４】
送信系の経路切り替え回路１７は、送信端子１２とアンテナ端子１１との間に直列に接続された高調波抑圧フィルタ、例えばローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７およびスイッチ素子１８と、送信端子１４とアンテナ端子１１との間に直列に接続された高調波抑圧フィルタ、例えばローパスフィルタ２２およびスイッチ素子２２とを有する構成となっている。
【００１５】
受信系の経路切り替え回路１８は、マルチバンドの各周波数に対応した帯域の通過フィルタ、本例では低域通過フィルタ（ＬＰＦ）と高域通過フィルタ（ＨＰＦ）との組み合わせからなり、ＬＰＦ側の端子が受信端子１３に接続された帯域分波器（ｄｉｐｌｅｘｅｒ）２４と、この帯域分波器２４のＨＰＦ側端子と受信端子１５との間に接続されたスイッチ素子２５と、帯域分波器２４のＨＰＦ側端子と受信端子１６との間に接続されたスイッチ素子２６とを有する構成となっている。
【００１６】
分離回路１９は、使用周波数の最も低い周波数Ｆ１に対して１／４波長（λ１／４）となる長さを有し、アンテナ端子１１と帯域分波器２４の入力端との間に接続されたストリップ線路２７と、ストリップ線路２７の帯域分波器２４側の端部および中間タップに各一端が接続されたスイッチ素子２８，２９と、これらスイッチ素子２８，２９の各他端と基準電位点、例えばグランドとの間に接続されたコンデンサ３０とを有する１／４波長線路によって構成されている。以下、分離回路１９を１／４波長線路１９と記す。
【００１７】
この１／４波長線路１９において、スイッチ素子２９が接続されるストリップ線路２７の中間タップとは、周波数Ｆ２およびＦ３に対して１／４波長（λ２／４）となる位置に接続されたタップを言う。ストリップ線路２７に接続されているスイッチ素子２８は、周波数Ｆ１の送信経路を開閉するスイッチ素子２０に同期して開（ＯＦＦ）閉（ＯＮ）動作を行う（即ち、スイッチ素子２０がＯＮのときスイッチ素子２８もＯＮ）。また同様に、ストリップ線路２７に接続されているスイッチ素子２９は、周波数Ｆ２，Ｆ３の送信経路を開閉するスイッチ素子２３に同期して開閉動作を行う（即ち、スイッチ素子２３がＯＮのときスイッチ素子２９もＯＮ）。
【００１８】
なお、送信系の経路切り替え回路１７のスイッチ素子２０，２３、受信系の経路切り替え回路１８のスイッチ素子２５，２６および１／４波長線路１９のスイッチ素子２８，２９としては、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＰＩＮダイオードなどの半導体スイッチを用いることができる。
【００１９】
上記構成の第１実施形態に係るアンテナ切り替え回路において、周波数Ｆ１を使用した送信信号は送信端子１２から入力され、スイッチ素子２０，２８をＯＮ（閉）、スイッチ素子２３，２９をＯＦＦ（開）とすることで、ローパスフィルタ２１およびスイッチ素子２０を通してアンテナ端子１１へ送出される。この周波数Ｆ１の送信経路を用いる場合には、スイッチ素子２８をＯＮ状態にすることで、ストリップ線路２７の線路長が周波数Ｆ１に対して１／４波長となり、高周波的に高インピーダンスとなるため、受信経路側とのアイソレーションを確保できる。これにより、受信経路側の影響を低減できるとともに、周波数Ｆ１での送信経路の損失を小さくすることができる。
【００２０】
周波数Ｆ２およびＦ３を使用した送信信号は送信端子１４から入力され、スイッチ素子２３，２９をＯＮ、スイッチ素子２０，２８をＯＦＦとすることで、ローパスフィルタ２２およびスイッチ素子２３を通してアンテナ端子１１へ送出される。この周波数Ｆ２の送信経路を用いる場合は、スイッチ素子２９をＯＮ状態にすることで、ストリップ線路２７の線路長が周波数Ｆ２，Ｆ３に対して１／４波長となり、高周波的に高インピーダンスとなるため、受信経路側とのアイソレーションを確保できる。これにより、受信経路側の影響を低減できるとともに、周波数Ｆ２，Ｆ３での送信経路の損失を低減できる。
【００２１】
一方、受信系については、周波数Ｆ１を使用した受信信号はアンテナ端子１１から入力され、１／４波長線路１９を通過した後帯域分波器２４によって低域通過フィルタ（ＬＰＦ）側へ分配され、受信端子１３を通して出力される。このとき、スイッチ素子２０，２３，２８，２９は何れもＯＦＦ状態にある。また、ストリップ線路２７は受信信号を伝送する純粋な線路として機能する。この受信経路における損失は主に帯域分波器２４での損失となり、当該帯域分波器２４の損失は極めて少ないため、周波数Ｆ１での受信経路の損失を低減できる。
【００２２】
周波数Ｆ２，Ｆ３を使用した受信信号はアンテナ端子１１から入力され、１／４波長線路１９を通過した後帯域分波器３１により高域通過フィルタ（ＨＰＦ）側へ分配され、周波数Ｆ２の受信時にはＯＮ状態にあるスイッチ素子２５によって、周波数Ｆ３の受信時にはＯＮ状態にあるスイッチ素子２６によってそれぞれ経路選択され、受信端子１５，１６を通して出力される。
【００２３】
ここで、特に送信経路を使用する場合（送信時）には、１／４波長線路１９を終端して用いることで、周波数Ｆ２と周波数Ｆ３とを切り替えるスイッチ素子２５，２６として特にＦＥＴを用いる場合には周波数Ｆ１およびＦ２，Ｆ３の送信信号を十分減衰でき、受信経路でスイッチ素子２５，２６として使用するＦＥＴへの過大な送信信号電圧の印加が低減されるため、スイッチ素子２５，２６を構成するＦＥＴのサイズを小さくできるとともに、受信時の当該スイッチ素子２５，２６での損失を低減することが可能である。
【００２４】
ところで、携帯電話やＰＤＡに代表される移動通信端末では、マルチバンド、複合端末、小型、低消費電力に対するニーズが強い。特に、アンテナ切り替え回路においては、シングル・アンテナを前提にマルチバンドを切り替える多経路切り替え回路を低損失、低消費および小型で実現する必要がある。
【００２５】
これに対して、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路では、１／４波長線路１９を用いて送信経路と受信経路との間のアイソレーションを確保し、また多経路を分離するためにスイッチ素子２０，２３，２５，２６のみならず帯域分波器２４を用いることで多経路において各経路での低損失を実現している。したがって、本実施形態によれば、マルチバンドを切り替える多経路切り替え回路を、低損失、低消費および小型で実現できることになる。
【００２６】
特に、ある経路において複数のスイッチ素子をシリーズに挿入して経路分離を行う構成を採った場合は、各スイッチ素子での損失が積もり大きな損失となる。また、スイッチ素子のみで多経路を切り替える構成を採った場合（複数の相互に接続されたスイッチ素子、例えばＦＥＴをＩＣ化する場合）は、相互に接続された複数のスイッチ素子における寄生的な要因（特に、ＯＦＦ状態にあるスイッチ素子）の増加で損失が増加する懸念がある。
【００２７】
ところが、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路においては、１／４波長線路１９および帯域分波器２４を用いた構成を採っていることで、各経路途中に挿入されるスイッチ素子の数を低減できるとともに、相互に接続されたスイッチ素子の数を低減（寄生要因を低減）できるため、低損失で多経路を分離できることになる。
【００２８】
また、特にスイッチ素子としてＦＥＴを用いる場合、送信経路をＯＮにして送信するケースでは、その他のＯＦＦ状態にあるスイッチ素子では送信波の電圧振幅が印加されるため、送信電力によって歪みが発生する場合があり、送信経路以外のスイッチ素子においてもＦＥＴのサイズを大きくする必要がある。また、このＦＥＴサイズの増加によってスイッチ自体の損失も増加する。
【００２９】
ところが、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路においては、送信経路と受信経路との間に１／４波長線路１９および帯域分波器２４を挿入した構成を採っているため、送信時にＯＦＦ状態にある受信経路用ＦＥＴへの送信波の抑圧が容易であり、それにより受信経路用ＦＥＴのサイズを小さくできる。しかも、挿入損失を低減できるためＦＥＴのチップサイズも小さくできる。また、チップサイズの縮小化によりコストも低減できる。
【００３０】
さらに、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路においては、送信系の経路切り替え回路１７をアンテナ端子１１側に配置するとともに、スイッチ素子のみの構成としたことで、受信時よりも電力を必要とする送信時の当該経路切り替え回路１７での損失を少なくできるためその分だけ低消費電力化が図れる。しかも、帯域分波器２４が受信経路側に配置されているため、分離した周波数を同時に受信することも可能となる。これは、デュアルモード通信端末における同時受信を可能とする。
【００３１】
なお、本実施形態では、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の３波のＴＤＭＡシステムを想定した場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、例えば上記構成において、使用する周波数がＦ１，Ｆ２，Ｆ３の何れかに近い別の通信システム用経路を、スイッチ素子を用いてアンテナ端子１１に同様に接続して追加することも可能である。
【００３２】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。本実施形態においても、マルチバンドとして、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（ただし、Ｆ１≪Ｆ２＜Ｆ３）の３波の周波数を使用したＴＤＭＡ動作を行うＧＳＭ携帯電話を想定している。一例として、Ｆ１＝９００ＭＨｚ、Ｆ２＝１８００ＭＨｚ、Ｆ３＝１９００ＭＨｚとする。
【００３３】
第１実施形態に係るアンテナ切り替え回路では、送信経路と受信経路との間の相互の影響を低減するために、１／４波長線路１９および帯域分波器２４を用いた構成を採っているのに対して、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路では、１／４波長線路１９の代わりにスイッチ素子を用いた構成を採っている。
【００３４】
具体的には、スイッチ素子３１の一端がアンテナ端子１１に、その他端が帯域分波器２４の入力端にそれぞれ接続され、スイッチ素子３１の他端とグランドとの間にスイッチ素子３２およびコンデンサ３０が直列に接続されることで、分離回路１９Ａを構成している。スイッチ素子３１，３２としては、ＦＥＴやＰＩＮダイオードなどの半導体スイッチを用いることができる。
【００３５】
上記構成の第２実施形態に係るアンテナ切り替え回路では、周波数Ｆ１，Ｆ２およびＦ３の送信経路を使用する場合に、スイッチ素子３１がＯＦＦとなり、またスイッチ素子３２がＯＮとなることによって送信端子と受信端子との間のアイソレーションを確保する。
【００３６】
このように、１／４波長線路１９の代わりにスイッチ素子３１，３２およびコンデンサ３０を用いて分離回路１９Ａを構成することで、帯域分波器２４を通る経路においては、１／４波長線路１９を用いる場合と比較して損失は増加するものの、特性のばらつきを抑えることができるとともに、回路構成の小型化を図ることができる。
【００３７】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。本実施形態においても、マルチバンドとして、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（ただし、Ｆ１≪Ｆ２＜Ｆ３）の３波の周波数を使用したＴＤＭＡ動作を行うＧＳＭ携帯電話を想定している。一例として、Ｆ１＝９００ＭＨｚ、Ｆ２＝１８００ＭＨｚ、Ｆ３＝１９００ＭＨｚとする。
【００３８】
第１実施形態に係るアンテナ切り替え回路では、送信系をアンテナ端子１１側に配置するとともに、アンテナ端子１１と受信経路側との間に１／４波長線路１９を設けて、送信経路側と受信経路側との分離（相互のアイソレーション）を確保する構成を採っているのに対して、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路では、受信系をアンテナ端子１１側に配置するとともに、アンテナ端子１１と送信経路側との間に分離回路、例えば１／４波長線路１９を設けて、送信経路側と受信経路側との相互のアイソレーションを確保する構成を採っている。
【００３９】
具体的には、受信系の経路切り替え回路１８は、アンテナ端子１１と受信端子１３との間に接続されたスイッチ素子３３と、アンテナ端子１１と受信端子１５との間に接続されたスイッチ素子２５と、アンテナ端子１１と受信端子１６との間に接続されたスイッチ素子２６とを有する構成となっている。ここで、スイッチ素子３３は周波数Ｆ１の受信経路開閉用スイッチ、スイッチ素子２５は周波数Ｆ２の受信経路開閉用スイッチ、スイッチ素子２５は周波数Ｆ３の受信経路開閉用スイッチである。
【００４０】
送信系の経路切り替え回路１７は、ＬＰＦ側端子が送信端子１２に接続された帯域分波器２４と、この帯域分波器２４のＨＰＦ側端子と送信端子１４との間に接続された高調波抑圧フィルタであるローパスフィルタ２２とを有する構成となっている。１／４波長線路１９は、アンテナ端子１１と帯域分波器２４の出力端との間に接続されたストリップ線路２７と、このストリップ線路２７の帯域分波器２４側の端部および中間タップに各一端が接続されたスイッチ素子２８，２９と、これらスイッチ素子２８，２９の各出力端とグランドとの間に接続されたコンデンサ３０とを有する構成となっている。
【００４１】
１／４波長線路１９において、ストリップ線路２７は使用周波数の最も低い周波数Ｆ１に対して１／４波長となる長さになっている。そして、このストリップ線路２７に接続されているスイッチ素子２８は、周波数Ｆ１の受信経路を開閉するスイッチ素子３３に同期して開閉動作を行う（即ち、スイッチ素子３３がＯＮのときスイッチ素子２８もＯＮ）。また同様に、１／４波長線路２７に接続されているスイッチ素子２９は、周波数Ｆ２，Ｆ３の受信経路を開閉するスイッチ素子２５，２６に同期して開閉動作を行う（即ち、スイッチ素子２５，２６がＯＮのときスイッチ素子２９もＯＮ）。
【００４２】
上記構成の第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路において、周波数Ｆ１を使用した受信信号はアンテナ端子１１から入力され、スイッチ素子３３，２８をＯＮ、スイッチ素子２５，２６，２９をＯＦＦとすることで、スイッチ素子３３および受信端子１３を通して出力される。この周波数Ｆ１の受信経路を用いる場合は、スイッチ素子２８をＯＮ状態にすることで、ストリップ線路２７の線路長が周波数Ｆ１に対して１／４波長（λ１／４）となり、高周波的に高インピーダンスとなるため、送信経路側とのアイソレーションを確保できる。これにより、送信経路側の影響を低減できるとともに、周波数Ｆ１での受信経路の損失を小さくすることができる。
【００４３】
周波数Ｆ２およびＦ３を使用した受信信号はアンテナ端子１１から入力され、スイッチ素子２５または２６とスイッチ素子２８をＯＮ、スイッチ素子２５，２６，２９をＯＦＦとすることで、スイッチ素子２５，２６および受信端子１５，１６を通して出力される。この周波数Ｆ２およびＦ３の受信経路を用いる場合にも、スイッチ素子２８をＯＮ状態にすることで、送信経路側とのアイソレーションを確保できるため、送信経路側の影響を低減できるとともに、周波数Ｆ２およびＦ３での受信経路の損失を小さくすることができる。
【００４４】
送信系については、周波数Ｆ１を使用した送信信号は送信端子１２から入力され、さらに帯域分波器２４にそのＬＰＦ側端子から入力され、当該帯域分波器２４および１／４波長線路１９を通ってアンテナ端子１１から出力される。このとき、スイッチ素子２５，２６，２８，２９，３３は何れもＯＦＦ状態にある。また、ストリップ線路２７は送信信号を伝送する純粋な線路として機能する。この送信経路における損失は主に帯域分波器２４での損失となり、当該帯域分波器２４の損失は極めて少ないため、周波数Ｆ１での送信経路の損失を低減できる。
【００４５】
周波数Ｆ２およびＦ３を使用した送信信号は送信端子１４から入力され、さらにローパスフィルタ２２を通過した後帯域分波器２４にそのＨＰＦ側端子から入力され、当該帯域分波器２４および１／４波長線路１９を通ってアンテナ端子１１から出力される。このとき、スイッチ素子２６，２６，２８，２９，３３は何れもＯＦＦ状態にある。また、ストリップ線路２７は送信信号を伝送する純粋な線路として機能する。この送信経路における損失は主に帯域分波器２４での損失となるため、周波数Ｆ２およびＦ３での送信経路の損失を低減できる。
【００４６】
上述したように、受信系をアンテナ端子１１側に配置するとともに、アンテナ端子１１と送信経路側との間に１／４波長線路１９を設けて、送信経路側と受信経路側との相互のアイソレーションを確保する構成を採るようにした場合にも、周波数Ｆ１，Ｆ２およびＦ３を用いる受信経路の使用時に帯域分波器２４側（送信経路側）の影響を抑え、挿入損失を低減できる。
【００４７】
上記構成の第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路では、周波数Ｆ１を用いる送信経路に帯域分波器２４があるため、送信端子１２から入力される恐れのある送信周波数の高調波（２倍のＦ１、３倍のＦ１）を帯域分波器２４の低域通過フィルタで抑圧することが可能なためフィルタを別に設ける必要がない。
【００４８】
なお、本実施形態では、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の３波のＴＤＭＡシステムを想定した場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、例えば上記構成において、使用する周波数がＦ１，Ｆ２，Ｆ３の何れかに近い別の通信システム用経路を、スイッチ素子を用いてアンテナ端子１１に同様に接続して追加することも可能である。
【００４９】
［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図である。ここでは、ＧＳＭ／ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍ）デュアルモード対応を想定している。また、ＧＳＭシステムでのマルチバンドとして、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（ただし、Ｆ１≪Ｆ２＜Ｆ３）の３波の周波数を使用したＴＤＭＡ動作を行い、ＵＭＴＳシステムでのデュアルモードでは、ＦＤＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｄｕｐｌｅｘ）動作を行うＧＳＭ／ＵＭＴＳデュアルモード携帯電話を想定している。一例として、Ｆ１＝９００ＭＨｚ、Ｆ２＝１８００ＭＨｚ、Ｆ３＝１９００ＭＨｚとする。ＵＭＴＳシステムでは送信と受信が同時に行われる。一例として、送信周波数を１９００ＭＨｚ、受信周波数を２１００ＭＨｚとする。
【００５０】
図４において、本実施形態に係るアンテナ切り替え回路は、アンテナ（図示せず）に接続されるアンテナ端子５１、周波数Ｆ２／Ｆ３の各送信系（ＴＸ）に接続される送信端子５２、周波数Ｆ１の送信系に接続される送信端子５３、周波数Ｆ１の受信系（ＲＸ）に接続される受信端子５４、周波数Ｆ２，Ｆ３の各受信系に接続される受信端子５５，５６、ＵＭＴＳの送受信系に接続される送受信端子５７を有するとともに、Ｆ２／Ｆ３送受信系の経路切り替え回路５８、Ｆ１／ＵＭＴＳ送受信系の経路切り替え回路５９および分離回路６０を備えた構成となっている。
【００５１】
Ｆ２／Ｆ３送受信系の経路切り替え回路５８は、アンテナ端子５１と送信端子５２との間に直列に接続されたスイッチ素子６１および高調波抑圧フィルタ、例えばローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２と、アンテナ端子５１と受信端子５５との間に接続されたスイッチ素子６３と、アンテナ端子５１と受信端子５６との間に接続されたスイッチ素子６４とを有する構成となっている。
【００５２】
Ｆ１／ＵＭＴＳ送受信系の経路切り替え回路５９は、マルチモードの各周波数に対応した帯域の通過フィルタ、本例では低域通過フィルタ（ＬＰＦ）と高域通過フィルタ（ＨＰＦ）との組み合わせからなり、ＨＰＦ側端子がＵＭＴＳ送受信端子５７に接続された帯域分波器６５と、この帯域分波器６５のＬＰＦ側端子とＦ１送信端子５３との間に接続されたスイッチ素子６６と、帯域分波器６５のＬＰＦ側端子とＦ１受信端子５４との間に接続されたスイッチ素子６７とを有する構成となっている。
【００５３】
分離回路６０は、使用周波数のうち、周波数Ｆ２，Ｆ３に対して１／４波長となる長さを有し、アンテナ端子５１と帯域分波器６５の入力端との間に接続されたストリップ線路６８と、このストリップ線路６８の帯域分波器６５側の端部に一端が接続されたスイッチ素子６９と、このスイッチ素子６９の他端と基準電位点、例えばグランドとの間に接続されたコンデンサ７０とを有する１／４波長線路から構成されている。以下、分離回路６０を１／４波長線路６０と記す。
【００５４】
この１／４波長線路６０において、ストリップ線路６８の帯域分波器６５側の端部に接続されているスイッチ素子６９は、周波数Ｆ２，Ｆ３の送信経路を開閉するスイッチ素子６１および受信経路を開閉するスイッチ素子６３，６４に同期して開閉動作を行う（即ち、スイッチ素子６１，６３，６４の何れかがＯＮのときスイッチ素子６９もＯＮ）。
【００５５】
なお、Ｆ２／Ｆ３送受信系の経路切り替え回路５８のスイッチ素子６１，６３，６４、Ｆ１／ＵＭＴＳ送受信系の経路切り替え回路５９のスイッチ素子６６，６７および１／４波長線路６０のスイッチ素子６９としては、ＦＥＴやＰＩＮダイオードなどの半導体スイッチを用いることができる。
【００５６】
上記構成の第４実施形態に係るアンテナ切り替え回路において、周波数Ｆ２およびＦ３を使用した送信信号は送信端子５２から入力され、スイッチ素子６１，６９をＯＮ、スイッチ素子６３，６４をＯＦＦとすることで、ローパスフィルタ６２およびスイッチ素子６１を通してアンテナ端子１１へ送出される。この周波数Ｆ２およびＦ３の送信経路を用いる場合には、スイッチ素子６９をＯＮ状態にすることで、ストリップ線路６８の線路長が周波数Ｆ２／Ｆ３に対して１／４波長となり、高周波的に高インピーダンスとなるため、Ｆ１／ＵＭＴＳ送受信系の経路側とのアイソレーションを確保できる。これにより、Ｆ１／ＵＭＴＳ送受信系の経路側の影響を低減できるとともに、周波数Ｆ２／Ｆ３での送信経路の損失を小さくすることができる。
【００５７】
また、周波数Ｆ２およびＦ３を使用した受信信号はアンテナ端子５１から入力され、スイッチ素子６１をＯＦＦ、スイッチ素子６３または６４とスイッチ素子６９をＯＮとすることで、周波数Ｆ２の受信時にはＯＮ状態にあるスイッチ素子６３によって、周波数Ｆ３の受信時にはＯＮ状態にあるスイッチ素子６４によってそれぞれ経路選択され、受信端子５５，５６を通して出力される。この周波数Ｆ２およびＦ３の受信経路を用いる場合にも、スイッチ素子６９をＯＮ状態にすることで、Ｆ１／ＵＭＴＳ送受信系の経路側とのアイソレーションを確保できるため、Ｆ１／ＵＭＴＳ送受信系の経路側の影響を低減できるとともに、周波数Ｆ２／Ｆ３での送信経路の損失を小さくすることができる。
【００５８】
一方、周波数Ｆ１を使用した送信信号は送信端子５３から入力され、ＯＮ状態にあるスイッチ素子６６を通過後帯域分波器６５にそのＬＰＦ側端子から入力され、当該帯域分波器６５および１／４波長線路６０を通ってアンテナ端子５１から出力される。このとき、スイッチ素子６１，６３，６４，６９は何れもＯＦＦ状態にある。また、ストリップ線路６８は送信信号を伝送する純粋な線路として機能する。この送信経路における損失は主に帯域分波器６５での損失となり、当該帯域分波器６５の損失は極めて少ないため、周波数Ｆ１での送信経路の損失を低減できる。
【００５９】
逆に、周波数Ｆ１を使用した受信信号はアンテナ端子５１から入力され、１／４波長線路６０を通過後帯域分波器６５によってＬＰＦ側へ分配され、ＯＮ状態にあるスイッチ素子６７および受信端子５４を通して出力される。このときも、スイッチ素子６１，６３，６４，６９は何れもＯＦＦ状態にあり、ストリップ線路６８は受信信号を伝送する純粋な線路として機能する。この受信経路における損失は主に帯域分波器６５での損失となるため、周波数Ｆ１での受信経路の損失を低減できる。
【００６０】
また、ＵＭＴＳの送信信号は送受信端子５７から入力され、さらに帯域分波器６５にそのＨＰＦ側端子から入力され、当該帯域分波器６５および１／４波長線路６０を経由してアンテナ端子５１から出力される。このとき、スイッチ素子６１，６３，６４，６９は何れもＯＦＦ状態にある。また、ストリップ線路６８は送信信号を伝送する純粋な線路として機能する。この送信経路における損失は主に帯域分波器６５での損失となり、当該帯域分波器６５の損失は極めて少ないため、ＵＭＴＳの送信周波数での送信経路の損失を低減できる。
【００６１】
逆に、ＵＭＴＳの受信信号はアンテナ端子５１から入力され、１／４波長線路６８を通過した後帯域分波器６５によってＨＰＦ側へ分配され、送受信端子５７を通して出力される。このときも、スイッチ素子６１，６３，６４，６９は何れもＯＦＦ状態にあり、ストリップ線路６８は受信信号を伝送する純粋な線路として機能する。この受信経路における損失は主に帯域分波器６５での損失となるため、ＵＭＴＳの受信周波数での受信経路の損失を低減できる。
【００６２】
また、周波数Ｆ１を用いた受信信号およびＵＭＴＳシステムの受信信号は，スイッチ素子６７を閉じることで同時に受信信号を得ることが可能である。
【００６３】
なお、本実施形態では、異なる通信方式として、ＧＳＭシステムおよびＵＭＴＳシステムの２つの通信方式を用いた場合を例に挙げたが、これらの通信方式以外であっても良く、また３つ以上の異なる通信方式を用いた場合にも同様に適用することが可能である。
【００６４】
［適用例］
以上説明した第１〜第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路は、携帯電話やＰＤＡに代表されるマルチバンド対応の移動無線通信装置において、また第４実施形態に係るアンテナ切り替え回路は、マルチモード対応の移動無線通信装置において、アンテナに対する複数の経路の切り替えに用いて好適なものである。
【００６５】
図５は、移動無線通信装置、例えば周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（ただし、Ｆ１≪Ｆ２＜Ｆ３）の３波の周波数を使用したＴＤＭＡ動作を行うマルチバンド対応ＧＳＭ携帯電話の要部の構成例を示すブロック図である。
【００６６】
図５から明らかなように、本適用例に係るＧＳＭ携帯電話は、アンテナ７１、アンテナ切り替え回路７２および周波数Ｆ１〜Ｆ３にそれぞれ対応して設けられた送受信回路７３〜７５を具備する構成となっている。アンテナ切り替え回路７２は、アンテナ７１のアンテナ端７１Ａに接続されるアンテナ端子７２１、周波数Ｆ１の受信端子７２２および送信端子７２３、周波数Ｆ２の受信端子７２４および送信端子７２５、ならびに周波数Ｆ３の受信端子７２６および送信端子７２７を備えている。
【００６７】
このアンテナ切り替え回路７２として、先述した第１、第２または第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路が用いられる。ここで、図１、図２または図３との対応関係において、送信端子１２が送信端子７２２に、受信端子１３が受信端子７２３に、送信端子１４が送信端子７２４および送信端子７２６に、受信端子１５が受信端子７２５に、受信端子１６が受信端子７２７にそれぞれ対応している。そして、送信端子７２２および受信端子７２３には周波数Ｆ１用の送受信回路７３が、送信端子７２４および受信端子７２５には周波数Ｆ２用の送受信回路７４が、送信端子７２６および受信端子７２７には周波数Ｆ３用の送受信回路７５がそれぞれ接続される。
【００６８】
先述したように、第１、第２または第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路は、マルチバンドの切り替えを低損失、低消費および小型で実現できる。したがって、これら実施形態に係るアンテナ切り替え回路を上記構成の携帯電話において、そのアンテナ切り替え回路７１として用いることで、携帯電話の低消費電力化、小型・軽量化に大きく寄与できる。
【００６９】
なお、本適用例では、第１、第２または第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路について、マルチバンド対応のＧＳＭ携帯電話において、そのアンテナ切り替え回路として用いた場合を例に挙げて説明したが、第４実施形態に係るアンテナ切り替え回路については、ＧＳＭ／ＵＭＴＳデュアルモード対応の携帯電話において、そのアンテナ切り替え回路として用いることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分離手段を用いて送信経路と受信経路との間のアイソレーションを確保しつつ、スイッチ素子のみならず、帯域分波器を用いて経路切り替えを行うようにしたので、マルチバンドを切り替える多経路切り替え回路を低損失、低消費および小型で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図である。
【図５】マルチバンド対応ＧＳＭ携帯電話の要部の構成例を示すブロック図である。
【図６】従来例に係るアンテナ切り替え回路の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１１，５１…アンテナ端子、１７…送信系の経路切り替え回路、１８…受信系の経路切り替え回路、１９，６０…分離回路（１／４波長線路）、２７，６８…ストリップ線路、２４，６５…帯域分波器
【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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