(57)【要約】【課題】耐電力、挿入損失、アイソレーションおよび切替時間において充分に満足できる性能を有する高周波切替装置および切替方法を提供する。【解決手段】各端子間を複数の高周波伝送線路で接続される２以上の端子を有する切替装置で、各端子間に１／４・λｇ（λｇは線路の波長）の電気長を持った複数の第１の伝送線路を接続し、その第１の伝送線路間の各接続点に第２の伝送線路を接続し、第２の伝送線路の他端を接地し、さらに前記各接続点に第３の伝送線路を接続し、該第３の伝送線路の他端をそれぞれＰＩＮダイオードおよび高周波バイパス用コンデンサーを順次介して接地し、ＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーの接続点をバイアス端子とする。この装置を用い、隣り合う各２端子間のバイアス端子を正または負バイアスとすることによりダイオードのＯＮ／ＯＦＦを行わせて切替をする。【選択図】　　　図６
2004146971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の端子を有する切替装置であって、各端子間に１／４・λｇ（λｇは線路の波長）の電気長を持った複数の第１の伝送線路を接続し、該第１の伝送線路の各接続点に第２の伝送線路を接続し、該第２の伝送線路の他端をそれぞれ接地し、さらに該各接続点に第３の伝送線路を接続し、該第３の伝送線路の他端をそれぞれＰＩＮダイオードおよび高周波バイパス用コンデンサーを順次介して接地し、該ＰＩＮダイオードと該高周波バイパス用コンデンサーの接続点をバイアス端子とすることを特徴とする切替装置。
【請求項２】
第３の伝送線路の他端を直流ブロック用コンデンサー、ＰＩＮダイオードを順次介して接地し、該直流ブロック用コンデンサーと該ＰＩＮダイオードの接続点をバイアス端子とする請求項１記載の切替装置。
【請求項３】
バイアス端子を正バイアスまたは負バイアスとし、ＰＩＮダイオードを導通状態または遮断状態として、隣り合う２端子間を導通状態または遮断状態のいずれかに選択する請求項１または２記載の切替装置。
【請求項４】
バイアス端子を正バイアスとした場合、ＰＩＮダイオードが導通状態となるようにＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーを配置する請求項３記載の切替装置。
【請求項５】
バイアス端子を負バイアスとした場合、ＰＩＮダイオードが導通状態になるようにＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーを配置する請求項３記載の切替装置。
【請求項６】
３端子を有する切替装置であって、各端子が直列に接続された請求項１乃至５のいずれかに記載の切替装置。
【請求項７】
３端子以上を有する切替装置であって、３端子が三角形に、４端子が四角形にと端子が角形状に配置されて接続された請求項１乃至５のいずれかに記載の切替装置。
【請求項８】
第１の伝送線路の数が端子間で異なる請求項１乃至７のいずれかに記載の切替装置。
【請求項９】
各端子間を複数の高周波伝送線路で接続される４端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の切替装置であって、各端子間に１／４・λｇ（λｇは線路の波長）の電気長を持った複数の第１の伝送線路を接続し、該第１の伝送線路の各接続点に第２の伝送線路を接続し、該第２の伝送線路の他端をそれぞれ接地し、さらに該各接続点に第３の伝送線路を接続し、該第３の伝送線路の他端をそれぞれＰＩＮダイオードおよび高周波バイパス用コンデンサーを順次介して接地し、該ＰＩＮダイオードと該高周波バイパス用コンデンサーの接続点をバイアス端子とすることを特徴とする切替装置。
【請求項１０】
４端子間の接続状態を、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を導通状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を遮断状態にする場合は、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間の全てのバイアス端子を正バイアスとして該端子間の全てのＰＩＮダイオードを導通状態にし、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間の全てのバイアス端子を負バイアスとして該端子間の全てのＰＩＮダイオードを遮断状態にし、また、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を遮断状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を導通状態にする場合は、端子Ａ１−Ａ２間および端子Ａ３−Ａ４間の全てのバイアス端子を負バイアスとして該端子間の全てのＰＩＮダイオードを遮断状態にし、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間の全てのバイアス端子を正バイアスとして該端子間の全てのＰＩＮダイオードを導通状態にする請求項９記載の切替装置。
【請求項１１】
第１の伝送線路Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７およびＷ８を設け、端子Ａ１−Ａ２間の第１の伝送線路Ｗ１とＷ２の接続点をＶ１とし、端子Ａ２−Ａ３間の第１の伝送線路Ｗ３−Ｗ４間の接続点をＶ２とし、端子Ａ３−Ａ４間の第１の伝送線路Ｗ５−Ｗ６間の接続点をＶ３とし、端子Ａ４−Ａ１間の第１の伝送線路Ｗ７−Ｗ８間の接続点をＶ４として、各接続点に、第２の伝送線路を接続して該第２の伝送線路の他端を接地し、さらに接続点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４の各点に、第３の伝送線路Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４を接続し、該第３の伝送線路の他端をＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４および高周波バイパス用コンデンサーＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、を順次介して接地し、該ＰＩＮダイオードと該高周波バイパス用コンデンサーの接続点をバイアス端子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４とし、前記４端子間の接続状態を、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を導通状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を遮断状態にする場合は、バイアス端子Ｅ１およびＥ３を正バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ１およびＤ３を導通状態にし、バイアス端子Ｅ２およびＥ４を負バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ２およびＤ４を遮断状態にし、また、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を遮断状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を導通状態にする場合は、バイアス端子Ｅ１およびＥ３を負バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ１およびＤ３を遮断状態にし、バイアス端子Ｅ２およびＥ４を正バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ２およびＤ４を導通状態にする請求項９または１０記載の切替装置。
【請求項１２】
２以上の端子および第１乃至第３の伝送線路が同軸線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路のいずれかもしくはこれらの組み合わせで構成された請求項１乃至１１のいずれかに記載の切替装置。
【請求項１３】
デジタルテレビ放送に用いられる放送送信機の出力の切替用として構成された請求項１乃至１２のいづれかに記載の切替装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の切替装置を使用して放送送信機出力を切替える切替方法であって、バイアス端子を正バイアスまたは負バイアスとし、ＰＩＮダイオードを導通状態または遮断状態として、隣り合う２端子間を導通状態または遮断状態のいずれかに選択する切替方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２台の放送送信機の何れか１台の出力を送信アンテナに接続中に、他方の出力を高速で切り替え接続するＰＩＮダイオードを用いた放送送信機出力の切替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在商品化されている切替装置の構成を４端子を有する切替装置を例として図１４に示した。従来切替装置については、例えば広帯域高周波合成切替装置（特許文献１参照）、ストリップ線路形高周波切替器（特許文献２参照）等が公開されているが、これらは何れも機械的切替装置であって、ＰＩＮダイオードを用いた切替装置に関しては特許文献は見当たらない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２３０６０１号公報
【特許文献２】
特開平１０−１４５１０２号公報
【０００４】
図１４においてＡ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４は端子であって、各端子間をそれぞれ４つの１／４・λｇの電気長（線路長とも言う）の伝送線路Ｗ１、Ｗ２・・・（特性インピーダンスはそれぞれ５０Ω）で接続し、この伝送線路の接続点Ｖ１、Ｖ２・・・の各々に高周波バイパス用コンデンサーＣ１、Ｃ２・・・を接続し、それぞれＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２・・・を介して接地されている。さらに、高周波バイパス用コンデンサーＣ１、Ｃ２・・・とＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２・・・との接続点をバイアス端子Ｅ１、Ｅ２・・・としている。図１４では煩を避けて一部符号を省略し、端子Ａ１−Ａ２間のみ符号を付し、Ａ２−Ａ３、Ａ３−Ａ４、Ａ４−Ａ１間においても同様の構成とする。上記の切替装置では、バイアス端子Ｅ１、Ｅ２・・・にバイアスをかけ、ＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２・・・を導通／遮断（「ＯＮ／ＯＦＦ」とも記す）することにより端子Ａ１−Ａ２、Ａ２−Ａ３、・・・間の「ＯＮ／ＯＦＦ」を行う方式である。
【０００５】
このような方式では端子間を導通（「ＯＮ」とも記す）状態にするには、その端子間の接続点に接続されている全てのＰＩＮダイオードを遮断（「ＯＦＦ」とも記す）とし、端子間に接続されている伝送線路とアース間のインピーダンスを高くして端子間の伝送特性を損なわない状態とする。一方、端子間の接続点に接続されている当該端子間の全てのＰＩＮダイオードを「ＯＮ」とし、接続点とアースとの間を短絡状態にすると、端子と接続点は１／４・λｇの伝送線路で接続されているので端子から短絡状態の接続点を見ると開放状態となる。すなわち端子間は「ＯＦＦ」状態となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方式は、端子間の接続点に直接ＰＩＮダイオードを接続しているため、ＰＩＮダイオードの特性がそのまま切替装置の性能となる。すなわち、Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｒａｔｉｎｇ（ＶＲ）により耐電力、ＰａｒａＩ１ｅＩ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（Ｒｐ）により挿入損失、Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（Ｒｓ）によってアイソレーションがほぼ決定してしまうので、これらの値および切替時間において十分に満足できる性能が得られていない。ちなみに、現状での各性能は次の通りである。
耐電力　　　　　　　　１ｋＷ
挿入損失　　　　　　　０．１５ｄＢ以下
アイソレーション　　　６５ｄＢ以上
切替時間　　　　　　　１μｓｅｃ（目標値）
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、現在商品化されている方式と異なり、端子間の伝送線路の接続点に、他端を接地した第２の伝送線路および第３の伝送線路を介してＰＩＮダイオードを接続することにより、耐電力、挿入損失、アイソレーションおよび切替時間において充分に満足できる性能を有する切替装置およびそれを使用する切替方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明は、２以上の端子を有する切替装置であって、各端子間に１／４・λｇ（λｇは線路の波長）の電気長を持った複数の第１の伝送線路（特性インピーダンスＺ１）を接続し、その第１の伝送線路の各接続点に第２の伝送線路（特性インピーダンスＺ２、線路長ｄ２）を接続し、第２の伝送線路の他端をそれぞれ接地し、さらに前記各接続点に第３の伝送線路（特性インピーダンスＺ３、線路長ｄ３）を接続し、この第３の伝送線路の他端をそれぞれＰＩＮダイオードおよび高周波バイパス用コンデンサーを順次介して接地し、ＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーの接続点をバイアス端子とすることを特徴とする切替装置である。
【０００９】
上記本発明の切替装置は、上記第１の伝送線路の各接続点に接続する前記第３の伝送線路の他端を、直流ブロック用コンデンサー、ＰＩＮダイオードを順次介して接地し、直流ブロック用コンデンサーとＰＩＮダイオードの接続点をバイアス端子とする（図３に示した）回路構成とすることができる。
【００１０】
上記本発明の切替装置は、バイアス端子を正バイアスまたは負バイアスとし、ＰＩＮダイオードを導通状態または遮断状態として、隣り合う２端子間を導通状態または遮断状態のいずれかに選択することにより作動させるものである。
【００１１】
上記隣り合う２端子間を導通状態または遮断状態のいずれかにする選択において、バイアス端子を正バイアスとした場合、ＰＩＮダイオードが導通状態となるようにＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーを配置することができる。また、バイアス端子を負バイアスとした場合、ＰＩＮダイオードが導通状態になるようにＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーを配置することもできる。
【００１２】
上記本発明の切替装置であって、３端子を有する切替装置においては、各端子が直列に接続された構成とすることができる。また、切替装置が３端子以上を有する場合は、３端子が三角形に、４端子が四角形にと端子が角形状に配置されて接続された構成とすることができる。３端子以上の各端子間を接続する複数の第１の伝送線路の数は同数でもよく、異なる数であってもよい。
【００１３】
本発明の切替装置として、各端子間を複数の高周波伝送線路で接続される４端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の切替装置においては、各端子間に１／４・λｇの電気長を持った複数の第１の伝送線路を接続し、その第１の伝送線路の各接続点に第２の伝送線路を接続し、各第２の伝送線路の他端をそれぞれ接地し、さらに前記各接続点に第３の伝送線路を接続し、その第３の伝送線路の他端をそれぞれＰＩＮダイオードおよび高周波バイパス用コンデンサーを順次介して接地し、各ＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーの接続点をバイアス端子とすることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記切替装置において、４端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４間の接続状態を、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を導通状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を遮断状態にする場合は、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間の全てのバイアス端子を正バイアスとしてその端子間の全てのＰＩＮダイオードを導通状態にし、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間の全てのバイアス端子を負バイアスとしてその端子間の全てのＰＩＮダイオードを遮断状態にする。また、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を遮断状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を導通状態にする場合は、端子Ａ１−Ａ２間および端子Ａ３−Ａ４間の全てのバイアス端子を負バイアスとしてその端子間の全てのＰＩＮダイオードを遮断状態にし、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間の全てのバイアス端子を正バイアスとしてその端子間の全てのＰＩＮダイオードを導通状態にする。
【００１５】
上記本発明の４端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の切替装置は以下の構成である。各２端子間にそれぞれ２個づつ、電気長１／４・λｇの第１の伝送線路Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７およびＷ８を設ける。端子Ａ１−Ａ２間の第１の伝送線路Ｗ１とＷ２の接続点をＶ１とし、端子Ａ２−Ａ３間の第１の伝送線路Ｗ３−Ｗ４間の接続点をＶ２とし、端子Ａ３−Ａ４間の第１の伝送線路Ｗ５−Ｗ６間の接続点をＶ３とし、端子Ａ４−Ａ１間の第１の伝送線路Ｗ７−Ｗ８間の接続点をＶ４として、その各接続点に、第２の伝送線路を接続してその第２の伝送線路の他端を接地し、さらに上記接続点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４の各点に、第３の伝送線路Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４を接続し、その第３の伝送線路の他端をＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、および高周波バイパス用コンデンサーＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、を順次介して接地し、前記ＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーの接続点をバイアス端子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４とする。
【００１６】
上記構成の切替装置の作動は、４端子間の接続状態を、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を導通状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を遮断状態にする場合は、バイアス端子Ｅ１およびＥ３を正バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ１およびＤ３を導通状態にし、バイアス端子Ｅ２およびＥ４を負バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ２およびＤ４を遮断状態にする。また、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３ーＡ４間を遮断状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４一Ａ１間を導通状態にする場合は、バイアス端子Ｅ１およびＥ３を負バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ１およびＤ３を遮断状態にし、バイアス端子Ｅ２およびＥ４を正バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ２およびＤ４を導通状態にする。
【００１７】
上記本発明の切替装置は、２以上の端子および第１乃至第３の伝送線路は、同軸線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路のいずれかもしくはこれらの組み合わせで構成することができる。そして上記本発明は、デジタルテレビ放送に用いられる放送送信機の出力の切替用として最適に利用することができる。
【００１８】
上記本発明に係る切替装置を使用して放送送信機出力を切替える切替方法は、バイアス端子を正バイアスまたは負バイアスとし、ＰＩＮダイオードを導通状態または遮断状態として、隣り合う２端子間を導通状態または遮断状態のいずれかに選択する方法である。
【００１９】
上記切替方法をさらに具体的に記述すれば、バイアス端子を正バイアスまたは負バイアスとすることにより、ＰＩＮダイオードを導通状態とし、２端子間を導通状態とするか、またはＰＩＮダイオードを遮断状態とし、２端子間を遮断状態とするかの何れかを選択する切替方法、あるいは、バイアス端子を正バイアスまたは負バイアスとすることにより、ＰＩＮダイオードを遮断状態とし、２端子間を導通状態とするか、またはＰＩＮダイオードを導通状態とし、２端子間を遮断状態とするかの何れかを選択する切替方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る切替装置およびその作動を図を用いて具体的に説明する。図１は本発明に係る切替装置の１例として２端子Ａ１、Ａ２を有する切替装置の構成を示す回路図である。図１において、Ｗは第１の伝送線路（高周波伝送線路）、Ｖは第１の伝送線路の接続点、Ｘは第２の伝送線路、Ｙは第３の伝送線路、ＤはＰＩＮダイオード、Ｃは高周波バイパス用コンデンサー、Ｅはバイアス端子である。図には第１の伝送線路Ｗが２つ記載されているが、このＷは３つ以上であってもよく、Ｗの数に応じて接続点Ｖが増加し、Ｖの増加に従い、第２、第３の伝送線路Ｘ、ＹおよびＤ、Ｃ、Ｅの各構成要素の数も増加する構成である。図１の右側のＷと端子Ａ２の間の破線部分によって、上記諸要素の増加分が接続する構成とすることが可能であることを示している。
【００２１】
図２（ａ）および（ｂ）は図１の破線で囲んだ部分Ｔをより具体的に示した図である。符号は図１と同じである。図２（ａ）の構成では、２端子間を「ＯＮ」状態にする場合は、バイアス端子を正バイアスとして、２端子間の全てのＰＩＮダイオードを「ＯＮ」状態にし、２端子間を「ＯＦＦ」状態にする場合は、バイアス端子を負バイアスとして、２端子間の全てのＰＩＮダイオードを「ＯＦＦ」状態にする（表１）。
【００２２】
また、図２（ａ）の構成においてバイアス端子Ｅを負バイアスとし、２端子間の全てのＰＩＮダイオードＤを「ＯＦＦ」状態にすれば、２端子間は「ＯＮ」状態となり、または、バイアス端子Ｅを正バイアスとし、２端子間の全てのＰＩＮダイオードＤを「ＯＮ」状態にすれば２端子間は「ＯＦＦ」状態となる（表２）。上記のように、第３の伝送線路の接地の接続方法は、２端子間を「ＯＮ」状態または「ＯＦＦ」状態とするようにＰＩＮダイオードの方向および正または負のバイアス電圧の印加の状態を組み合わせて構成される。そして上記バイアス端子を正バイアスとするか負バイアスとするかの選択は第２の伝送線路Ｘおよび第３の伝送線路Ｙの電気長の設計により任意である。
【００２３】
【表１】
2004146971.tif 000003
【００２４】
【表２】
2004146971.tif 000004
【００２５】
図２（ｂ）の構成では、２端子間を「ＯＮ」状態にする場合は、バイアス端子Ｅを負バイアスとし、２端子間の全てのＰＩＮダイオードＤを「ＯＮ」状態にする。また、２端子間を「ＯＦＦ」状態にする場合は、バイアス端子Ｅを正バイアスとし、２端子間の全てのＰＩＮダイオードＤを「ＯＦＦ」状態にする（表３）。また、図２（ｂ）の構成でバイアス端子Ｅを正バイアスとし、２端子間の全てのＰＩＮダイオードＤを「ＯＦＦ」状態にすれば、２端子間は「ＯＮ」状態となり、バイアス端子Ｅを負バイアスとし、２端子間の全てのＰＩＮダイオードＤを「ＯＮ」状態にすれば２端子間は「ＯＦＦ」状態となる（表４）。上記のように、第３の伝送線路の接地の接続方法は、２端子間を「ＯＮ」状態または「ＯＦＦ」状態とするようにＰＩＮダイオードの方向および正または負のバイアス電圧の印加の状態を組み合わせて構成される。その構成の選択は前記したように第２の伝送線路Ｘおよび第３の伝送線路Ｙの電気長の設計により任意である。
【００２６】
【表３】
2004146971.tif 000005
【００２７】
【表４】
2004146971.tif 000006
【００２８】
本発明の切替装置は、図３に示すように、各接続点Ｖに接続する前記第３の伝送線路Ｙの他端を、直流ブロック用コンデンサーＣ’、ＰＩＮダイオードＤを順次介して接地し、直流ブロック用コンデンサーＣ’とＰＩＮダイオードＤの接続点をバイアス端子Ｅとする回路構成とすることができる。図３において、Ｃ’は直流ブロック用コンデンサーで、その他の符号は図１と同じである。
【００２９】
本発明の３端子以上を有する切替装置は、各端子を直列に接続する構成をとることができる。図４にはその１例として３端子を直列に接続した切替装置を示した。図４において符号は図１と同じであり、図１と同様に各２端子間には２つ以上の第１の伝送線路Ｗを接続する。さらに図５は３端子を三角形に配置した切替装置の回路図である。図５において符号は図１と同じであり、各符号は端子Ａ２−Ａ３間の１接続点のみに付し、Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ１間も同様であるので省略した。この場合も図１と同様に各２端子間には２つ以上の第１の伝送線路を接続することができる。
【００３０】
図６は４端子を有する切替装置の１例として４端子が四角形を形成した場合の回路図である。図６において、Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４は４つの端子であり、この４つの端子の各２端子間には、前記特性インピーダンスがＺ１で、１／４・λｇの電気長を持った第１の伝送線路Ｗ１、Ｗ２・・・・Ｗ８がそれぞれ２個づつ直列に接続される。Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４はそれぞれ上記Ｗ１−Ｗ２、Ｗ２−Ｗ３、Ｗ３−Ｗ４およびＷ４−Ｗ１の接続点、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は前記特性インピーダンスＺ２、線路長ｄ２の第２の伝送線路、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４は特性インピーダンスＺ３、線路長ｄ３を有する第３の伝送線路である。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４は高周波バイパス用コンデンサー、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４はＰＩＮダイオード、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４はバイアス端子である。
【００３１】
上記図６の４端子の切替装置の作動についてはすでに前記段落番号［００１４］において説明したので一部重複する。４端子間の接続状態を端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間を「ＯＮ」状態、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間を「ＯＦＦ」状態にする時は、バイアス端子Ｅ１およびＥ３を正バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ１およびＤ３を「ＯＮ」状態にし、バイアス端子Ｅ２およびＥ４を負バイアスとしてＰＩＮダイオードＤ２およびＤ４を「ＯＦＦ」状態にする。この状態で特性インピーダンスＺ３の第３の伝送線路Ｙ２とＹ４の線路長ｄ３を調整し、接続点Ｖ２とＶ４をアースに対して短絡状態になるようにすると、第１の伝送線路Ｗ３、Ｗ４、Ｗ７およびＷ８の電気長は１／４・λｇとしているので、Ａ１、Ａ４端子からＶ４点およびＡ２、Ａ３端子からＶ２点を見ると開放状態となる。すなわち端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に第１の伝送線路Ｗ８、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ７は電気的に接続していないと同じ状態になる。すなわち、端子Ａ２−Ａ３間および端子Ａ４−Ａ１間は「ＯＦＦ」状態になる。
【００３２】
一方、Ｖ１点、Ｖ３点とアースの間にはＰＩＮダイオードが接続する特性インピーダンスＺ３の第３の伝送線路Ｙ１およびＹ３と、特性インピーダンスＺ２の第２の伝送線路Ｘ１およびＸ３による並列回路が構成される。この並列回路において、特性インピーダンスＺ２の第２の伝送線路Ｘ１およびＸ３の線路長ｄ２を調節して並列共振状態になるようにすれば、この回路のインピーダンスは極めて高くなり、従って、Ｖ１点、Ｖ３点とアースの間のインピーダンスも極めて高くなり、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間の伝送特性を損なわない状態になる。このことはＶ１点、Ｖ３点とアースの間には電気的に何も接続されていないに等しく、端子Ａ１、Ａ２およびＡ３、Ａ４はそれぞれ第１の伝送線路Ｗ１、Ｗ２およびＷ５、Ｗ６のみで接続されているに等しいことになる。すなわち、端子Ａ１−Ａ２間およびＡ３−Ａ４間はＯＮ状態となる。
【００３３】
図１において、ＰＩＮダイオードＤが「ＯＦＦ」の状態では、ＰＩＮダイオードＤのインピーダンスをＺｒとして、図１のＶ点をとりだしてみると図８に示すような等価回路となる。図８の符号は図１と同じである。図８のＶ点より第３の伝送線路Ｙ（特性インピーダンスＺ３、電気長ｄ３）の方を見たインピーダンスＺｓは下記（１）式で表される。
Ｚｓ＝Ｚ３（Ｚｒ＋ｊＺ３ｔａｎβｄ３）／（Ｚ３＋ｊＺｒｔａｎβｄ３）　（１）
なお式中のβは位相定数である。ここで、
Ｚｒ≒−ｊＸｃ
と考えると、
Ｚｓ＝Ｚ３（−ｊＸｃ＋ｊＺ３ｔａｎβｄ３）／（Ｚ３＋Ｘｃｔａｎβｄ３）
となる。上式において、Ｚ３ｔａｎβｄ３＝Ｘｃとすると、Ｚｓ≒０となる。
【００３４】
言い換えると、ＰＩＮダイオードが「ＯＦＦ」状態の等価回路は図９に示す通りで、ＲはＭΩオーダーの高抵抗となり、Ｃは数ｐＦと小容量になる。この容量Ｃに回路の浮遊容量を含めた容量とＰＩＮダイオードに接続する伝送線路の線路長ｄ３とで直列共振をとれば、Ｚｓ≒０とすることができ、図８すなわち図１のＶ点はアースに対して短絡状態になる。
【００３５】
一方、ＰＩＮダイオードＤが「ＯＮ」の状態では、ＰＩＮダイオードＤのインピーダンスＺｒ’はＺｒ’≒０となり、図１のＶ点をとりだしてみると、その等価回路は図１０（ａ）の如くになる。図１０の符号は図１と同じである。すなわち図１のＶ点より第３の伝送線路Ｙの方を見たインピーダンスＺｓ’は前記式（１）において、Ｚｓ＝Ｚｓ’、Ｚｒ＝Ｚｒ’≒０とすると、
Ｚｓ’＝ｊＺ３ｔａｎβｄ３
となる。ここで、この回路に特性インピーダンスＺ２で他端をアースした線路長ｄ２の第２の伝送線路Ｘを図１０（ｂ）のように並列に接続し、
ｊＺ３ｔａｎβｄ３＝−ｊＺ２ｔａｎβｄ２
となるようにすれば第３の伝送線路と第２の伝送線路とが並列共振状態となり、図１０（ｂ）すなわち図１の接続点Ｖはアースに対して高インピーダンスとなる。
【００３６】
言い換えると、ＰＩＮダイオードＤが「ＯＮ」状態での等価回路は図１１となり、ＰＩＮダイオードＤのインピーダンスＺｒ’は抵抗ｒが０．５Ω、インダクタンスＬが０．２ｎＨ程度となるので、Ｚｓ’はこのＺｒ’を含めて特性インピーダンスがＺ３で、電気長がｄ３の第３の伝送線路の持つインピーダンスが接続された値となる。Ｚｓ’とこれに並列に接続された特性インピーダンスＺ２で他端をアースした第２の伝送線路Ｘの持つインピーダンスとの合成インピーダンスの値が高インピーダンスになるように特性インピーダンスＺ２で他端をアースした第２の伝送線路Ｘの線路長ｄ２を決めれば、接続点Ｖはアースに対して高インピーダンスとなる。
【００３７】
次に、図７は本発明に係る切替装置の他の１例として４端子の切替装置を示す回路図である。図７に示す如く各２端子間に第１の伝送線路を各３個づつ設け、この第１の伝送線路間の各２ヶ所の接続点にそれぞれ特性インピーダンスがＺ２で、線路長がｄ２の第２の伝送線路を接続して他端を接地するとともに、同じ各接続点にさらに特性インピーダンスがＺ３で、線路長がｄ３の第３の伝送線路を接続し、第３の各伝送線路の他端をそれぞれＰＩＮダイオードおよび高周波バイパス用コンデンサーを順次介して接地し、ＰＩＮダイオードと高周波バイパス用コンデンサーとの接続点をバイアス端子とする回路構成である。
【００３８】
図７の例について具体的にその構成を述べれば、各２端子間に１／４・λｇの電気長を持った第１の伝送線路（特性インピーダンスＺ１）が３個づつ接続され、合計１２個の伝送線路（Ｗ１、Ｗ２・・・・）で構成された切替装置である。従って、第１の伝送線路の数の増加に応じて接続点（Ｖ１、Ｖ２、・・・）、それに接続する特性インピーダンスＺ２、線路長ｄ２の第２の伝送線路（Ｘ１、Ｘ２、・・・）、特性インピーダンスＺ３、線路長ｄ３の第３の伝送線路（Ｙ１、Ｙ２・・・）、ＰＩＮダイオード（Ｄ１、Ｄ２、・・・）、バイアス端子（Ｅ１、Ｅ２、・・・）および高周波バイパス用コンデンサー（Ｃ１、Ｃ２、・・・）等の数が図に示したようにそれぞれ増加した構成となる。図７では、端子Ａ１−Ａ２間にのみ符号を付し、Ａ２−Ａ３間、Ａ３−Ａ４間、Ａ４−Ａ１間は同様の構成であるから煩を避けて一部符号を省略した。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る切替装置は上記の構成であるから、ＰＩＮダイオードが「ＯＦＦ」の状態で回路が「ＯＮ」となり、ＰＩＮダイオードの浮遊容量と回路の浮遊容量による容量性リアクタンスがＰＩＮダイオードに並列に接続されたことになるので、この容量性リアクタンスにより、ＰＩＮダイオードに加わる高周波電圧が下がり、ＰＩＮダイオードの負担が減少する。また、ＰＩＮダイオードが「ＯＮ」の状態ではＰＩＮダイオードの浮遊インダクタンスを含めて特性インピーダンスＺ２の伝送線路と並列共振状態になるようにするので、ＰＩＮダイオードのインダクタンスは回路上殆ど問題にならない。従って、従来方式より耐電力、挿入損失、アイソレーションに優れている。また、図７の如く第１の伝送線路の数を増し、ＰＩＮダイオードを２段、さらに３段と増加すれば段数に比例して、端子間のアイソレーションを増加させることが可能である。
【００４０】
ここで図７のＰＩＮダイオード２段方式の切替装置において、端子Ａ１およびＡ３に同一性能のデジタルテレビ送信機の出力端を接続し、端子Ａ２に送信アンテナ、端子Ａ４にダミーロードを接続した時、送信周波数８００ＭＨｚにおける切替装置の性能は下記の通り十分満足できるものであった。なお、ＰＩＮダイオードは耐電圧２ｋＶ、Ｒｓは０．４Ωのものを使用した。
耐電力　　　　　　　　　　　３ｋＷ
挿入損失（Ｉｎｓ，Ｌｏｓｓ）　　　　　０．０８ｄＢ（図１２参照）
アイソレーション（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）　１４０ｄＢ（図１３参照）
切替時間　　　　　　　　　　１μｓｅｃ以内で切替可能なので、テレビ受像機に切替時に生じるいわゆる瞬断の影響が殆ど出な　い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２端子の切替装置の１例を示す回路図
【図２】（ａ）第３の伝送線路の接地回路の１例を示す回路図
（ｂ）第３の伝送線路の接地回路の他の１例を示す回路図
【図３】第３の伝送線路の接地回路の他の１例を示す回路図
【図４】３端子直列の切替装置の１例を示す回路図
【図５】３端子三角形の切替装置の１例を示す回路図
【図６】４端子四角形の切替装置の１例を示す回路図
【図７】４端子四角形の切替装置の他の１例を示す回路図
【図８】ＰＩＮダイオードが「ＯＦＦ」の状態における第３の伝送線路の等価回路図
【図９】ＰＩＮダイオード「ＯＦＦ」状態時のＰＩＮダイオードの等価回路図
【図１０】（ａ）ＰＩＮダイオードが「ＯＮ」状態時の第３の伝送線路の等価回路図
（ｂ）ＰＩＮダイオードが「ＯＮ」状態時の第２、第３の伝送線路の並列回路図
【図１１】ＰＩＮダイオードが「ＯＮ」状態時のＰＩＮダイオードの等価回路図
【図１２】挿入損失の周波数特性を示す図
【図１３】アイソレーションの周波数特性を示す図
【図１４】従来の切替装置の１例を示す回路図
【符号の説明】
Ａ、Ａ１、Ａ２、・・・　　　端子
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２、・・・　　　接続点
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、・・・　　　高周波バイパス用コンデンサー
Ｃ’　　　　　　　　　　　　直流ブロック用コンデンサー
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、・・・　　　ＰＩＮダイオード
Ｅ、Ｅ１、Ｅ２、・・・　　　バイアス端子
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２、・・・　　　第１の伝送線路
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２、・・・　　　第２の伝送線路
Ｙ、Ｙ１、Ｙ２、・・・　　　第３の伝送線路
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３　　　　　　特性インピーダンス
ｄ１、ｄ２、ｄ３　　　　　　線路長
【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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