(57)【要約】【課題】伝送信号の通る伝送回路に半導体スイッチ素子を組込むことなしに送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換えることのできる高周波スイッチモジュールを提供する。【解決手段】一端がアンテナに接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路に対して、送信回路端子と接地との間に接続され、一端子を送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した半導体スイッチング回路が設けられ、半導体スイッチング回路が送信信号を送信回路端子から送信用伝送線路を通ってアンテナへ伝送するように構成されている。【選択図】    図１
2004229208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換える高周波スイッチモジュールにおいて、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路と、
送信回路端子と接地との間に接続され、一端子を送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した半導体スイッチング回路と
を有し、
半導体スイッチング回路が送信信号を送信回路端子から送信用伝送線路を通ってアンテナへ伝送するように構成されていることを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
半導体スイッチング回路がＧａＡｓスイッチ素子と他端子に接続したコンデンサとから成ることを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
送信用伝送線路がλ／４線路であることを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換える高周波スイッチモジュールにおいて、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路と、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が受信回路端子に接続された受信用伝送線路と、
送信回路端子と接地との間に接続され、一端子を送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した半導体スイッチング回路と、
受信回路端子と接地との間に接続され、一端子を受信用伝送線路に接続し、他端子を接地した別の半導体スイッチング回路と
を有し、
半導体スイッチング回路及び別の半導体スイッチング回路は送信用伝送線路又は受信用伝送線路を通って送信又は受信信号を択一的に伝送するように構成されていることを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
半導体スイッチング回路及び別の半導体スイッチング回路がＧａＡｓスイッチ素子と他端子に接続したコンデンサとから成ることを特徴とする請求項４に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
送信用伝送線路及び受信用伝送線路がλ／４線路であることを特徴とする請求項４に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換える高周波スイッチモジュールにおいて、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路と、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が受信回路端子に接続された受信用伝送線路と、
送信回路端子と受信回路端子との間に接続された半導体スイッチング回路と
を有し、
半導体スイッチング回路が送信用伝送線路又は受信用伝送線路を通って送信又は受信信号を択一的に伝送するように構成したことを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
半導体スイッチング回路が、送信用伝送線路と送信回路端子との間に接続した第１端子、受信用伝送線路と受信回路端子との間に接続した第２端子及び接地に接続した第３端子とを備えたＧａＡｓスイッチ素子と、第３端子に接続したコンデンサとから成ることを特徴とする請求項７に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項９】
送信用伝送線路及び受信用伝送線路がλ／４線路であることを特徴とする請求項７に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１０】
一端がアンテナ端子に接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路及び一端がアンテナ端子に接続され、他端が受信回路端子に接続された受信用伝送線路が多層基板内に形成され、また送信用伝送線路又は受信用伝送線路を通って送信又は受信信号を択一的に伝送させる半導体スイッチング回路がＧａＡｓスイッチ素子と他端子に接続したコンデンサとから成り、前記コンデンサが多層基板内に形成され、ＧａＡｓスイッチ素子が多層基板の表面に塔載されることを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波分野における携帯用移動無線機、自動車電話等の移動無線通信機に使用され得る高周波スイッチモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の高周波スイッチモジュールはＰＩＮダイオードを用いたものが知られており、例えば図６に示すように、送信回路端子Ｔｘ側にアノードが接続され、アンテナ端子ＡＮＴ側にカソードが接続される第１のダイオードＤ１と、第１のダイオードＤ１のアノードとグランド（接地）との間に接続される第１の位相器Ｐ１と、アンテナＡＮＴと受信回路端子Ｒｘとの間に接続される第２の位相器Ｐ２と、受信回路端子Ｒｘ側にアノードが接続され、グランド側にカソードが接続される第２のダイオードＤ２と、ＤＣカット用のコンデンサから成っている（特許文献１参照）。
【０００３】
高周波スイッチモジュールの別の従来例としてはＧａＡｓスイッチを用いたものがあり、図７にはデュアルバンド用フロントエンドモジュールの回路構成が示され、アンテナＡＮＴと、ＧＳＭとＤＣＳとの分岐又は結合を行う分波器ＤＩＰと、ＧＳＭ用伝送回路に組込まれ、ＧＳＭの送信信号と受信信号とを切換えるＧａＡｓスイッチＳＷ１と、ＤＣＳ用伝送回路に組込まれ、ＤＳＣの送信信号と受信信号とを切換えるＧａＡｓスイッチＳＷ２とを有している。分波器ＤＩＰは、基本的にはインダクタ素子とコンデンサから成っている。そして例えばＧＳＭ用ＧａＡｓスイッチＳＷ１は送信時にはアンテナ端子側とＧＳＭ用の送信回路端子Ｔｘ側とを接続し、受信時にはアンテナ端子側とＧＳＭ用の受信回路端子Ｒｘ側とを接続する。（非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−５６３０１号公報（第２頁第１欄の０００２〜第２頁第２欄の０００４、図３及び図４）
【非特許文献１】
雑誌ＩＥＥＥ  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｖｏｌ．  ２００１  ＰＰ２１３〜２１６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すようなＰＩＮダイオードを用いた従来の高周波スイッチモジュール及び図７に示すようなＧａＡｓスイッチを用いた従来の高周波スイッチモジュールのいずれにおいても、半導体スイッチ素子が伝送回路（送信回路もしくは受信回路）に組込まれているために、通過信号が半導体スイッチ素子を通過することになり、そのため、伝送損失が大きくなったり、高調波ノイズ（ハーモニクス）が発生するという問題があった。
【０００６】
また、図６に示すようなＰＩＮダイオードを用いた従来の高周波スイッチモジュールでは、構成部品数多く、そして一般に第１、第２の位相器は多層基板内に内層され、第１のダイオード及び第２のダイオードは多層基板上に塔載され、コンデンサ及び抵抗等は多層基板内に内層されるか又は多層基板上にチップ部品として塔載されている。そのため多層基板内に内層する部品が多くなるので、小型化が困難であるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決して、伝送信号（送信信号または受信信号）の通る伝送回路（送信回路または受信回路）に半導体スイッチ素子を組込むことなしに送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換えることのできる高周波スイッチモジュールを提供することを目的としている。
【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に、本発明の第１の発明による、送信回路とアンテナとの接続及び受信回路とアンテナとの接続を切換える高周波スイッチモジュールは、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路と、
送信回路端子と接地との間に接続され、一端子を送信用伝送線路に接続し、他端子を接地した半導体スイッチング回路と
を有し、
半導体スイッチング回路が送信信号を送信回路端子から送信用伝送線路を通ってアンテナへ伝送するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
半導体スイッチング回路は好ましくはＧａＡｓスイッチ素子と、他端子に接続したコンデンサとから成り得る。
【００１０】
本発明の第２の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、第１の発明の構成に加えて、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が受信回路端子に接続された受信用伝送線路と、
受信回路端子と接地電極との間に接続され、一端子を受信用伝送線路に接続し、他端子を接地した別の半導体スイッチング回路を有し、
半導体スイッチング回路及び別の半導体スイッチング回路は送信用伝送線路又は受信用伝送線路を通って送信又は受信信号を択一的に伝送するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
第２の発明において、別の半導体スイッチング回路は好ましくは、ＧａＡｓスイッチ素子と、他端子に接続したコンデンサとから成り得る。
【００１２】
本発明の第３の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路と、
一端がアンテナ端子に接続され、他端が受信回路端子に接続された受信用伝送線路と、
送信回路端子と受信回路端子との間に接続された半導体スイッチング回路と
を有し、
半導体スイッチング回路が送信用伝送線路又は受信用伝送線路を通って送信又は受信信号を択一的に伝送するように構成したことを特徴としている。
【００１３】
この場合には、半導体スイッチング回路は、送信用伝送線路と送信回路端子との間に接続した第１端子、受信用伝送線路と受信回路端子との間に接続した第２端子及び接地に接続した第３端子とを備えたＧａＡｓスイッチ素子と、第３端子に接続したコンデンサとから成り得る。
【００１４】
第１、第２、第３の発明において好ましくは送信用伝送線路及び受信用伝送線路は伝送信号の波長をλとしたときλ／４の長さをもつ線路であり得る。
【００１５】
本発明の第４の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、一端がアンテナ端子に接続され、他端が送信回路端子に接続された送信用伝送線路及び一端がアンテナ端子に接続され、他端が受信回路端子に接続された受信用伝送線路が多層基板内に形成され、また送信用伝送線路又は受信用伝送線路を通って送信又は受信信号を択一的に伝送させる半導体スイッチング回路がＧａＡｓスイッチ素子と他端子に接続したコンデンサとから成り、コンデンサが多層基板内に形成され、ＧａＡｓスイッチ素子が多層基板の表面に塔載されることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明の一実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す。図１においてＡＮＴはアンテナ端子、Ｔｘは送信回路端子、Ｒｘは受信回路端子である。アンテナ端子ＡＮＴと送信回路端子Ｔｘとの間には送信用伝送線路１が設けられ、またアンテナ端子ＡＮＴと受信回路端子Ｒｘとの間には受信用伝送線路２が設けられている。送信用伝送線路１は、受信信号の波長をλとしたときにλ／４の長さをもつように構成されている。一方、受信用伝送線路２は送信信号の波長をλとしたときにλ／４の長さをもつように構成されている。
【００１７】
また、図１において、３、４は半導体スイッチング回路を構成している単極単投型（ＳＰＳＴ）のＧａＡｓスイッチ素子で、ＧａＡｓスイッチ素子３の一端子は送信回路端子Ｔｘに接続され、他端子はコンデンサ５を介して接地されている。同様に、ＧａＡｓスイッチ素子４の一端子は受信回路端子Ｒｘに接続され、他端子はコンデンサ６を介して接地されている。
【００１８】
このように構成した図１に示す高周波スイッチモジュールの回路の動作において、送信回路端子Ｔｘから送信用伝送線路１を通ってアンテナ端子ＡＮＴへ送信信号を伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子３は開放状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子４は短絡状態にされる。これにより受信用伝送線路２はコンデンサ６を介して接地され、送信回路端子Ｔｘ側から見た受信用伝送線路２のインピーダンスは無限大となり、送信回路端子Ｔｘから送信用伝送線路１を通ってアンテナ端子ＡＮＴへ送信信号が伝送される。
【００１９】
逆にアンテナ端子ＡＮＴから受信用伝送線路２を通って受信回路端子Ｒｘへ受信信号を伝送する場合には、ＧａＡｓスイッチ素子３は短絡状態にされ、ＧａＡｓスイッチ素子４は開放状態にされる。これにより送信用伝送線路１はコンデンサ５を介して接地され、アンテナ端子ＡＮＴ側から見た送信用伝送線路１のインピーダンスは無限大となり、アンテナ端子ＡＮＴから受信用伝送線路２を通って受信回路端子Ｒｘへ受信信号が伝送される。
【００２０】
図２には、本発明の別の実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す。図２において図１の回路に対応した部分は同じ符号で示す。図２に示す高周波スイッチモジュールの回路構成においては、単極双投型（ＳＰＤＴ）のＧａＡｓスイッチ素子７が用いられ、このＧａＡｓスイッチ素子７は図示したように送信回路端子Ｔｘと受信回路端子Ｒｘとの間に接続されている。すなわち、ＧａＡｓスイッチ素子７の第１端子７ａは送信用伝送線路１と送信回路端子Ｔｘとの間に接続され、第２端子７ｂは受信用伝送線路２と受信回路端子Ｒｘとの間に接続され、また第３端子７ｃはコンデンサ８を介して接地されている。
【００２１】
このように構成した図２に示す高周波スイッチモジュールの回路の動作において、ＧａＡｓスイッチ素子７の第１端子７ａを短絡すると、送信用伝送線路１はコンデンサ８を介して接地され、アンテナ端子ＡＮＴ側から見た送信用伝送線路１のインピーダンスは無限大となり、アンテナ端子ＡＮＴから受信用伝送線路２を通って受信回路端子Ｒｘへ受信信号が伝送される。一方、ＧａＡｓスイッチ素子７の第１端子７ｂを短絡すると、受信用伝送線路２はコンデンサ８を介して接地され、送信回路端子Ｔｘ側からみた受信用伝送線路２のインピーダンスは無限大となり、送信回路端子Ｔｘから送信用伝送線路１を通ってアンテナ端子ＡＮＴへ送信信号が伝送される。
【００２２】
図３には、図２に示すような回路構成から成る高周波スイッチモジュールの積層体に形成した構造を概略分解斜視図で示す。図示高周波スイッチモジュールは６層の誘電体基板１１、１２、１３、１４、１５、１６で構成される多層基板１７に形成されている。第１の誘電体基板１１の表面にはコンデンサ８の一方の接地電極８ａが形成され、その裏面にはアンテナ端子ＡＮＴ、接地端子ＧＮＤ、送信回路端子Ｔｘ、受信回路端子Ｒｘを構成するパッドが形成されている。
【００２３】
第２の誘電体基板１２の表面には、コンデンサ８の他方の電極８ｂが形成されている。第３の誘電体基板１３の表面には、接地電極Ｇ１が形成され、第４の誘電体基板１４の表面には、送信用伝送線路１及び受信用伝送線路２が連続して形成され、これら伝送線路１、２の中間点にはアンテナ端子ＡＮＴに接続される接続パッドＣＯＮが形成されている。また、第５の誘電体基板１５の表面には、接地電極Ｇ２が形成され、第６の誘電体基板１６の表面の中央部には、ＧａＡｓスイッチ素子７を塔載するためのパッドＰが形成され、そして第６の誘電体基板１６の表面の周囲部には、接地端子ＧＮＤ、コンデンサ８の他方の電極８ｂと接続された電極端子Ｔ１、送信回路端子Ｔｘ、受信回路端子Ｒｘ、ＧａＡｓスイッチ素子７の駆動電力供給端子Ｔ２、ＧａＡｓスイッチ素子７の動作制御端子Ｔ３を構成するパッドが形成されている。ＧａＡｓスイッチ素子７と各パッドとの接続はワイヤーボンディングで行われる。
【００２４】
また、各基板に形成された回路素子は図３に点線で略示するようにビアホール（図示していない）により所定の基板間で接続されている。そして各基板は図４に示すように積層され、高周波スイッチモジュールの積層構造体となる。
【００２５】
本発明では、ＧａＡｓスイッチ素子７を多層基板上に搭載したが、図５に示したように、多層基板１７に凹部を設け、前記凹部にＧａＡｓスイッチ素子７を配置した構造としてもよい。そういった構造にすることで、高周波スイッチモジュールのさらなる低背化が可能となる。
【００２６】
本発明では、送信用伝送線路と受信用伝送線路として、λ／４線路を使用したが、インダクタ素子とコンデンサとで構成されるローパスフィルタを用いても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明の第１、第２の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、伝送信号が半導体スイッチング回路を通過しないように構成しているので、伝送損失を低く抑えることができ、また歪みを低く抑えることができ、すなわち高調波の発生を抑えることができる。
【００２８】
また、半導体スイッチング回路にＧａＡｓスイッチ素子を使用した場合には、従来のＰＩＮダーオードを使用したものに比べて消費電流を低減でき、長期間安定して作動させることができる。
【００２９】
本発明の第３の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、送信回路端子と受信回路端子との間に一つの半導体スイッチング回路を設ける構成であるので、上記の効果に加えて使用する部品数を少なく抑えることができ、コストの低減化が図れる。
【００３０】
本発明の第４の発明による高周波スイッチモジュールにおいては、従来構造のものに比べて使用する回路素子数を少なくできるので、実装面積を小さくでき、その結果小型化をはかることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す概略ブロック図。
【図２】本発明の別の実施の形態による高周波スイッチモジュールの回路構成を示す概略ブロック図。
【図３】図２に示す高周波スイッチモジュールにおける積層構造体の構成を示す概略分解斜視図。
【図４】図３の積層構造体の概略斜視図。
【図５】高周波スイッチモジュールにおける誘電体積層構造体の変形例を示す概略断面図。
【図６】従来の高周波スイッチモジュールの回路構成の一例を示すブロック図。
【図７】従来の高周波スイッチモジュールの回路構成の別の例を示すブロック図。
【符号の説明】
ＡＮＴ：アンテナ端子
Ｔｘ  ：送信回路端子
Ｒｘ  ：受信回路端子
１    ：送信用伝送線路
２    ：受信用伝送線路
３    ：ＧａＡｓスイッチ素子
４    ：ＧａＡｓスイッチ素子
５    ：コンデンサ
６    ：コンデンサ
７    ：ＧａＡｓスイッチ素子
８    ：コンデンサ
１７  ：多層基板
【図１】
2004229208.tif 000003
【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】
2004229208.tif 000008
【図７】
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