(57)【要約】【課題】送信回路と受信回路のうちのいずれか一方が２系統以上あるマルチモード機器においても低挿入損失のアンテナスイッチ回路を提供する。【解決手段】第１受信ポート３aから第１,第２アンテナポート１a,２aに向かってＰＩＮダイオードＤ１a,Ｄ４aを順方向に夫々接続し、第２受信ポート４aから第１,第２アンテナポート１a,２aに向かってＰＩＮダイオードＤ３a,Ｄ２aを順方向に夫々接続し、第１,第２アンテナポート１a,２aから送信ポート５aに向かってＰＩＮダイオードＤ５a、Ｄ６aを順方向に夫々接続する。各ポート１a〜５aとＰＩＮダイオードＤ１a〜Ｄ６aとの接続点にインダクタンス成分Ｌ１a〜Ｌ５aを介して制御端子Ｓ１a〜Ｓ５aを夫々接続し、その接続点と各ポート１a〜５aとの間にキャパシタンス成分Ｃ１a〜Ｃ５aを夫々接続する。【選択図】図１
2005065167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ポートと受信ポートの少なくとも一方が複数であり、前記送信ポートとアンテナポートとの間の電気的接続および前記受信ポートと前記アンテナポートとの間の電気的接続を切り換えるアンテナスイッチ回路であって、
前記送信ポートと前記アンテナポートとの間に送信側ＰＩＮダイオードまたはそれと同等の機能を有する送信側半導体スイッチが接続されており、
前記受信ポートと前記アンテナポートとの間に受信側ＰＩＮダイオードまたはそれと同等の機能を有する受信側半導体スイッチが接続されていることを特徴とするアンテナスイッチ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナスイッチ回路において、
前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチが、前記送信ポートから前記アンテナポートに向かって同一極性であり、
前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチが、前記受信ポートから前記アンテナポートに向かって前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチの極性とは逆極性であることを特徴とするアンテナスイッチ回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアンテナスイッチ回路において、
前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記送信ポートとの接続点に前記送信ポート制御端子を接続し、その接続点と前記送信ポートとの間にキャパシタンス成分を接続し、
前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記受信ポートとの接続点に前記受信ポート側制御端子を接続し、その接続点と前記受信ポートとの間にキャパシタンス成分を接続し、
前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点であってかつ前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点にアンテナポート側制御端子を接続し、その接続点と前記アンテナポートとの間にキャパシタンス成分を接続したことを特徴とするアンテナスイッチ回路。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナスイッチ回路において、
前記送信ポート側制御端子が、前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記送信ポートとの接続点に高周波信号を遮断するインダクタンス成分を介して接続され、
前記受信ポート側制御端子が、前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記受信ポートとの接続点に高周波信号を遮断するインダクタンス成分を介して接続され、
前記アンテナポート側制御端子が、前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点であってかつ前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点に高周波信号を遮断するインダクタンス成分を介して接続されていることを特徴とするアンテナスイッチ回路。
【請求項５】
１つの広帯域パワーアンプが配置された送信側回路と、
複数のフィルタが並列に配置され、その複数のフィルタの出力を合成して得た信号を増幅する１つの広帯域低雑音アンプが配置された受信側回路と、
前記送信側回路に接続された１つの送信ポートと、前記受信側回路の複数のフィルタに接続された複数の受信ポートとを有する請求項１乃至４のいずれか１つに記載のアンテナスイッチ回路とを備え、
複数の異なる周波数帯または複数の異なる通信システムに対応したことを特徴とする高周波通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナスイッチ回路および高周波通信装置に関し、携帯電話等の高周波通信装置において、送信回路や受信回路の間でアンテナ部品を共用して使うために用いられるアンテナスイッチ回路、およびそれを用いた高周波通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年におけるアンテナスイッチ回路の活用の代表的な例として、５ＧＨz帯無線ＬＡＮ(ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２.１１a方式)で多用されている無線通信装置のブロック図の一例を図６に示す。このアンテナスイッチ回路は、受信感度改善のためにアンテナダイバーシティ方式が採用されており、２個のアンテナ１f,２fのうち受信感度の良い方を、アンテナスイッチ回路７fを用いて、受信時には受信回路３fに、送信時には送信回路４fに切り換える構造になっている。送信回路４fが出す高周波変調信号は、送信パワーアンプ６fで増幅された後に、アンテナスイッチ回路７fを通って、２個のアンテナ１f,２fの一方から放射される。また、２個のアンテナ１f,２fの一方で受信された高周波変調信号は、アンテナスイッチ回路７fと受信フィルタ１６fと低雑音アンプ５fを通り、受信回路３fに送られる。
【０００３】
前記アンテナスイッチ回路７fの内部は、直列に接続された２個のＳＰＤＴ(Single Pole Double Throw)スイッチ８f,９fで構成されている。ＳＰＤＴスイッチとは、２対１の切り換えスイッチのことである。その具体的な実現方法は何通りかあるが、例えば、特開平８−２０４６２２号公報（特許文献１）で開示されている回路構造は、代表的な従来技術であり、実際に製品で多用されている。このアンテナスイッチ回路を図５で簡単に説明する。なお、図５では、説明の都合上、前記特許文献１とは、記号のみを変更してある。
【０００４】
図５において、共通の節点Ａと第１ポート１eとの間に直流分離用キャパシタンスＣ１eを接続し、節点Ａとグランドとの間に高周波線路ＴＬ１eを接続している。また、節点Ａと第２ポート２eとの間に節点Ａ側から順にＰＩＮダイオードＤ１eと直流分離用キャパシタンスＣ２eを接続し、ＰＩＮダイオードＤ１eと直流分離用キャパシタンスＣ２eとの接続点に高周波線路ＴＬ２eの一端を接続している。また、節点Ａと第３ポート３eとの間に節点Ａ側から順にＰＩＮダイオードＤ２eと直流分離用キャパシタンスＣ３eを接続し、ＰＩＮダイオードＤ２eと直流分離用キャパシタンスＣ３eとの接続点に高周波線路ＴＬ３eの一端を接続している。前記高周波線路ＴＬ２e,ＴＬ３eの他端は、それぞれキャパシタンスＣ４e,Ｃ５eを介して交流的に接地されている。前記高周波線路ＴＬ２eとキャパシタンスＣ４eの間に抵抗Ｒ１eを介して制御端子Ｓ１eを接続し、高周波線路ＴＬ３eとキャパシタンスＣ５eの間に抵抗Ｒ２eを介して制御端子Ｓ２eを接続している。
【０００５】
前記ＰＩＮダイオードは、電流制御型の可変インピーダンス素子として広く知られた半導体素子である。ダイオードとしての順方向電位差が零のときは、高インピーダンスの非導通状態(オフ状態)である。ダイオードとしての順方向電位差がある程度大きくなると、微小な順方向電流が流れ始め、それと同時に低インピーダンスの導通状態(オン状態)となる。そのため、制御端子Ｓ１e,Ｓ２eの電位Ｖ１e,Ｖ２eを、図１４に示す表の左欄に従って変化させると、２個のＰＩＮダイオードＤ１e,Ｄ２eが交互にオン状態とオフ状態になり、第１ポート１eと導通されるポートが図１４の右欄に従って変化する。即ち、２対１の切り換えスイッチ回路として動作する。なお、図１１から図１４に示す表において「High」と表記したのは、ＰＩＮダイオードをオン状態にするために適当な数Ｖ程度の電圧のことである。この電圧は、ＰＩＮダイオードの製品毎に異なる。
【０００６】
図５の従来技術のＳＰＤＴスイッチ回路を２個直列にして図６のアンテナスイッチ回路７fとするときには、次のように接続すれば良い。スイッチ回路８fにおいては、３つの端子１０f,１１f,１２fを、それぞれ図５における第１ポート１e,第２ポート２e,第３ポート３eにこの順番で接続する。スイッチ回路９fにおいては、３つの端子１３f,１４f,１５fを、それぞれ図５における第１ポート１e,第２ポート２e,第３ポート３eにこの順番で接続する。
【０００７】
このように、近年不可欠になってきているアンテナスイッチ回路７fであるが、図６のようにアンテナ１f,２fと送受信アンプ５f,６fとの間に位置するという特徴から、その僅かな挿入損失が無線通信装置全体の性能に大きく影響してしまうという問題を抱えている。具体的には、受信回路についてはＮＦ(Noise Figure)が劣化し、送信回路については消費電力が増大する。送信回路における消費電力増大とは、次のような現象である。送信パワーアンプ６fの出力信号のうち一部は、アンテナスイッチ回路７fを通過するときに挿入損失により失われてしまう。これは、送信回路全体で見れば、送信パワーアンプ６fの効率が劣化したのと同じ結果である。アンプの効率が劣化するということは、消費電力が増大することを意味する。
【０００８】
図６に示したアンテナスイッチ回路７fの構成法は、単純で分かり易い方法ではあるが、この挿入損失に関しては原理的に不利な方法である。その理由は、アンテナスイッチ回路７fの内部が２個のＳＰＤＴスイッチ８f,９fの直列接続であり、どのような接続状態であっても必ずスイッチ２個分の挿入損失が発生するためである。図５のＳＰＤＴスイッチ回路を用いた場合、スイッチ２個分の挿入損失とは、ＰＩＮダイオードＤ１e,Ｄ２e２個分の挿入損失とも言える。
【０００９】
このように、アンテナスイッチ回路の低挿入損失化は、近年の無線通信装置のＲＦ回路における課題の１つである。この問題に対して、特表平９−５１１１１４号公報（特許文献２）では、図７に示す無線通信装置のような解決策が開示されている。図７において、ダイバーシティ用の２個のアンテナ１g,２gと、受信回路３gと送信回路４gとの間は、アンテナスイッチ回路７gによって接続が切り換えられる。送信回路４gが出力した高周波変調信号は、送信パワーアンプ６gを通してアンテナスイッチ回路７gの送信ポートに入力される。アンテナスイッチ回路７gの受信ポートから出力された高周波変調信号は、受信フィルタ８gと受信低雑音アンプ５gを通して受信回路３gに入力される。アンテナスイッチ回路７gの内部は、４個のオン／オフスイッチ素子ＳＷ１g〜ＳＷ４gがリング状に配置された回路になっている。スイッチ素子ＳＷ１g〜ＳＷ４gは、例えば図５と同様にＰＩＮダイオード等によって実現される。これら４個のスイッチ素子ＳＷ１g〜ＳＷ４gを図１５の左欄に従ってオン／オフさせると、２つの第１,第２アンテナポートと接続されるポートが、図１５の右欄のように切り換えられる。
【００１０】
図７と図６の重要な違いは、次の点である。即ち、図７のアンテナスイッチ回路７gにおいては、図１５の中のどの接続状態においても、常にオン／オフスイッチ素子１個分の挿入損失、つまりＰＩＮダイオード１個分の挿入損失しか発生しない点である。従って、図７のアンテナスイッチ回路７gの挿入損失は、図６のアンテナスイッチ回路７fの挿入損失の半分にまで低減されている。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、近年増えてきているマルチモード無線通信装置、即ち１台で複数の周波数帯や通信システムに全て対応するような携帯電話等において起こる２つの問題の解決である。第１の問題は、図７の従来技術のアンテナスイッチ回路７gでさえ、やはり挿入損失の増加が避けられないという問題である。第２の問題は、無線通信装置のブロック図全体として、回路が大規模化してしまうという問題である。以下、これら問題を詳細に説明する。
【００１２】
マルチモード無線通信装置の一例として、５ＧＨz帯(ＩＥＥＥ８０２.１１a方式)と２.４ＧＨz帯(ＩＥＥＥ８０２.１１g方式)の両方に対応するデュアルバンドの無線ＬＡＮ装置のブロック図を考える。図８は、図７の従来技術によってこれを実現した場合のデュアルバンドの無線ＬＡＮ装置の模式的ブロック図の一例である。図８において、ダイバーシティ用の２個のアンテナ１h,２hと、送信回路ポート(送信ポート)と受信回路ポート(受信ポート)との間は、アンテナスイッチ回路１１hによって接続が切り換えられる。２.４ＧＨz帯の送信回路５hが出力した高周波変調信号は２.４ＧＨz帯の送信パワーアンプ９h,切り換えスイッチ１３hを介してアンテナスイッチ回路１１hの送信ポートに入力され、アンテナ１h,２hの一方から放射される。また、５ＧＨz帯の送信回路６hが出力した高周波変調信号は５ＧＨz帯の送信パワーアンプ１０h,切り換えスイッチ１３hを介してアンテナスイッチ回路１１hの送信ポートに入力され、アンテナ１h,２hの一方から放射される。
【００１３】
２.４ＧＨz帯の高周波変調信号の場合は、アンテナ１h,２hの一方で受信された高周波変調信号は、アンテナスイッチ回路１１hの受信ポートから出力され、更に切り換えスイッチ１２hと受信フィルタ２０hと受信低雑音アンプ７hを介して受信回路３hに入力される。
【００１４】
５ＧＨz帯の高周波変調信号の場合は、アンテナ１h,２hの一方で受信された高周波変調信号は、アンテナスイッチ回路１１hの受信ポートから出力され、更に切り換えスイッチ１２hと受信フィルタ２１hと受信低雑音アンプ８hを介して受信回路４hに入力される。
【００１５】
２個のスイッチ回路１２h,１３hは、例えば図５の従来技術の２対１切り換えスイッチ回路において、端子１４h〜１６hをそれぞれ第１ポート１e〜第３ポート３eに対応させ、端子１７h〜１９hをそれぞれ第１ポート１e〜第３ポート３eに対応させて配線させることで実現できる。アンテナスイッチ回路１１hの内部は、４個のオン／オフスイッチ素子ＳＷ１h〜ＳＷ４hがリング状に配置された回路になっている。スイッチ素子ＳＷ１h〜ＳＷ４hは、例えば図５と同様にＰＩＮダイオード等によって実現される。これら４個のスイッチ素子ＳＷ１h〜ＳＷ４hを図１５に示す表の左欄に従ってオン／オフさせると、２つの第１,第２アンテナポートと接続されるポートが、図１５の表の右欄のように切り換えられる。
【００１６】
図８が図７と大きく異なっているのは、新たに２個のスイッチ回路１２h,１３hが追加されている点である。その理由は、マルチモード化によって受信回路が２系統(３h,４h)、送信回路も２系統(５h,６h)、アンテナはやはりダイバーシティのために２系統(１h,２h)に増え、アンテナスイッチ回路１１hは合計６つのポートの間で切り換え動作をする必要が生じたためである。しかしながら、特許文献２で開示された低挿入損失アンテナスイッチ回路では、合計４つのポートまでしか対応することができないためである。その結果、図８から明らかなように、２つの問題が発生してしまう。第１の問題として、送受アンプ７h〜１０hからアンテナ１h,２hに至る経路には、スイッチ２個分、或いはＰＩＮダイオード２個分もの挿入損失が発生してしまっている。即ち、特許文献２で開示された従来技術を用いてもやはり、アンテナスイッチ回路の挿入損失の増加は回避できないのである。
【００１７】
また、図８のブロック図全体、即ち無線通信装置全体として見た場合、回路が大規模化してしまっている欠点が明らかである。周波数帯が異なるが故に受信回路だけで２系統(３h,４h)があり、送信回路だけでも２系統(５h,６h)もあるほか、スイッチ回路も合計３個(１１h〜１３h)も存在している。このように回路が大規模化すると、装置全体が大型化・重量化するだけでなく、部品点数の増加からコストも増大化してしまう。
【特許文献１】特開平８−２０４６２２号公報、第１８図
【特許文献２】特表平９−５１１１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明のアンテナスイッチ回路は、従来技術のこのような問題点の解決を目的としたものである。即ち、送信回路と受信回路のうちのいずれか一方が２系統以上あるマルチモード機器においても低挿入損失のアンテナスイッチ回路を提供することを目的としている。
【００１９】
また、本発明の高周波通信装置は、マルチモード対応の回路で起こりがちな回路の大規模化の問題を回避して、装置全体の小型・軽量化、および部品数の低減により低コスト化を図ることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するため、本発明のアンテナスイッチ回路は、送信ポートと受信ポートの少なくとも一方が複数であり、前記送信ポートとアンテナポートとの間の電気的接続および前記受信ポートと前記アンテナポートとの間の電気的接続を切り換えるアンテナスイッチ回路であって、前記送信ポートと前記アンテナポートとの間に送信側ＰＩＮダイオードまたはそれと同等の機能を有する送信側半導体スイッチが接続されており、前記受信ポートと前記アンテナポートとの間に受信側ＰＩＮダイオードまたはそれと同等の機能を有する受信側半導体スイッチが接続されていることを特徴とする。
【００２１】
前記構成のアンテナスイッチ回路によれば、どの接続状態においても、受信ポートとアンテナポートとの間の信号伝達経路、および、送信ポートとアンテナポートとの間の信号伝達経路には、常にダイオードまたはそれと同等の機能を有する半導体スイッチが１つしか挿入されていないので、ダイオード(または半導体スイッチ)の１個分の挿入損失しか発生しないため、従来のアンテナスイッチ回路と比べて挿入損失を低減できる。また、このアンテナスイッチ回路は、回路が小規模であり、小型化,軽量化および低コスト化ができる。
【００２２】
また、一実施形態のアンテナスイッチ回路は、前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチが、前記送信ポートから前記アンテナポートに向かって同一極性であり、前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチが、前記受信ポートから前記アンテナポートに向かって前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチの極性とは逆極性であることを特徴とする。
【００２３】
前記実施形態のアンテナスイッチ回路によれば、送信側ＰＩＮダイオード(または送信側半導体スイッチ)が、送信ポートからアンテナポートに向かって同一極性であり、受信側ＰＩＮダイオード(または受信側半導体スイッチ)が、受信ポートからアンテナポートに向かって送信側ＰＩＮダイオード(または送信側半導体スイッチ)の極性とは逆極性であるので、ダイオード(または半導体スイッチ)に制御電流を流すときの印加電圧の制御が簡略化され、このアンテナスイッチ回路を制御する制御回路の構成を簡単にできる。
【００２４】
また、一実施形態のアンテナスイッチ回路は、前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記送信ポートとの接続点に前記送信ポート制御端子を接続し、その接続点と前記送信ポートとの間にキャパシタンス成分を接続し、前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記受信ポートとの接続点に前記受信ポート側制御端子を接続し、その接続点と前記受信ポートとの間にキャパシタンス成分を接続し、前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点であってかつ前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点にアンテナポート側制御端子を接続し、その接続点と前記アンテナポートとの間にキャパシタンス成分を接続したことを特徴とする。
【００２５】
前記実施形態のアンテナスイッチ回路によれば、どの信号経路を接続するかに応じて各制御端子に必要な電圧を印加し、接続する信号経路中の１つのダイオード(または半導体スイッチ)のみに電流を流してオン状態とする。このとき各ポートは、キャパシタンス成分によって外部と分離されているので、制御端子に印加される電圧が外部回路に影響することがない。
【００２６】
また、一実施形態のアンテナスイッチ回路は、前記送信ポート側制御端子が、前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記送信ポートとの接続点に高周波信号を遮断するインダクタンス成分を介して接続され、前記受信ポート側制御端子が、前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記受信ポートとの接続点に高周波信号を遮断するインダクタンス成分を介して接続され、前記アンテナポート側制御端子が、前記送信側ＰＩＮダイオードまたは前記送信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点であってかつ前記受信側ＰＩＮダイオードまたは前記受信側半導体スイッチと前記アンテナポートとの接続点に高周波信号を遮断するインダクタンス成分を介して接続されていることを特徴とする。
【００２７】
前記実施形態のアンテナスイッチ回路によれば、各ポートとダイオード(または半導体スイッチ)との接続点に高周波信号を遮断するインダクタンス成分を介して制御端子を接続しているので、高周波信号が制御端子を介して漏れることがなく、信号損失を抑制できる。
【００２８】
また、本発明の高周波通信装置は、１つの広帯域パワーアンプが配置された送信側回路と、複数のフィルタが並列に配置され、その複数のフィルタの出力を合成して得た信号を増幅する１つの広帯域低雑音アンプが配置された受信側回路と、前記送信側回路に接続された１つの送信ポートと、前記受信側回路の複数のフィルタに接続された複数の受信ポートとを有する前記アンテナスイッチ回路とを備え、複数の異なる周波数帯または複数の異なる通信システムに対応したことを特徴とする。
【００２９】
前記構成の高周波通信装置によれば、簡単な構成で複数の周波数帯や通信システムに対応するマルチモード機能を実現でき、大幅な小型化・軽量化・低コスト化を実現することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上より明らかなように、本発明のアンテナスイッチ回路によれば、アンテナがダイバーシティ用に２系統、送信回路と受信回路が合せて３系統以上あるようなマルチモード型の無線通信装置において、挿入損失を最小化すると同時に、回路の小型化も実現できる。
【００３１】
また、本発明の高周波通信装置は、複数の周波数帯や通信システムに対応するマルチモード機能を実現しつつも、小型・軽量・低コストを図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態のアンテナスイッチ回路および高周波通信装置を、図面を用いてさらに具体的に詳細に説明する。以下の実施の形態では、スイッチ素子としてＰＩＮダイオードを用いた例を示しているが、ＰＩＮダイオード以外でも同等の機能を有する半導体スイッチ、例えばバイポーラトランジスタにおけるベース・コレクタ間のＰＮ接合等で置き換えても構わない。
【００３３】
(第１実施形態)
図１は、本発明の第１実施形態のアンテナスイッチ回路の回路図である。この第１実施形態のアンテナスイッチ回路は、アンテナポートがダイバーシティ用に２系統(１a,２a)あり、受信回路側ポートが２系統(３a,４a)あり、送信回路側ポートが１系統(５a)ある例である。
【００３４】
図１において、第１受信ポート３aから第１,第２アンテナポート１a,２aに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ１a,Ｄ４aが順方向に挿入され、第２受信ポート４aから第１,第２アンテナポート１a,２aに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ３a,Ｄ２aが順方向に挿入され、第１アンテナポート１aから送信ポート５aに向かってＰＩＮダイオードＤ５aが順方向に挿入され、第２アンテナポート２aから送信ポート５aに向かってＰＩＮダイオードＤ６aが順方向に挿入されている。前記ＰＩＮダイオードＤ１a〜Ｄ４aが受信側ダイオードであり、ＰＩＮダイオードＤ５a,Ｄ６aが送信側ダイオードである。
【００３５】
また、合計５つのポート１a〜５aは、キャパシタンス成分Ｃ１a〜Ｃ５aによって直流的に外部と分離されており、これらキャパシタンス成分Ｃ１a〜Ｃ５aの内側の位置に、ＰＩＮダイオードＤ１a〜Ｄ６aを制御するための制御端子Ｓ１a〜Ｓ５aをＲＦチョーク用にインダクタンス成分Ｌ１a〜Ｌ５aを介して接続している。Ｓ１a,Ｓ２aがアンテナポート側制御端子、Ｓ３a,Ｓ４aが受信ポート側制御端子、Ｓ５aが送信ポート側制御端子である。なお、制御端子Ｓ１a〜Ｓ５aには、インダクタンス成分Ｌ１a〜Ｌ５aを介して接続してあるが、図５に示した回路のように、抵抗素子によってＲＦチョークを実現しても構わない。
【００３６】
前記制御端子Ｓ１a〜Ｓ５aに印加される電位Ｖ１a〜Ｖ５aを、図１１に示す表の左欄に従って変化させると、順方向に電位差(High)が与えられたＰＩＮダイオードのみがオン状態となるために、第１,第２アンテナポート１a,２aと導通されるポートが図１１の右欄に従って変化する。このように、アンテナスイッチ回路としての正常な切り換え動作を完全に果たすことができる。そのとき、図１に示す回路図から明らかなように、図１１の中のどの接続状態においても、第１,第２受信ポート３a,４aと第１,第２アンテナポート１a,２aの間の信号伝達経路、および送信ポート５aと第１,第２アンテナポート１a,２aの間の信号伝達経路には、常にＰＩＮダイオードが１個しか挿入されていない。即ち、図１のアンテナスイッチ回路は、ＰＩＮダイオード１個分の挿入損失しか発生しないため、図８の従来技術のアンテナスイッチ回路と比べて低挿入損失化が実現されている。
【００３７】
また、この第１実施形態のアンテナスイッチ回路は、図１の回路図から明らかなように、回路が小規模であり、小型・軽量・低コストで実現することができる。
【００３８】
(第２実施形態)
図２は、本発明の第２実施形態のアンテナスイッチ回路の回路図であり、第１実施形態の図１に示すアンテナスイッチ回路において、ＰＩＮダイオードの方向を逆転させたものである。なお、図２に示す参照番号は、図１における参照番号の添字aを添字bに置き換えただけで、全く同じである。
【００３９】
図２のアンテナスイッチ回路の駆動方法は、図１２に示す表のようになる。即ち、図１のアンテナスイッチ回路の駆動方法を示す図１１の表において、高電位(High)と低電位(０)とを入れかえるだけで良い。
【００４０】
このように、本発明のアンテナスイッチ回路におけるＰＩＮダイオードの方向は、全部をいっせいに逆転させることが可能であり、設計の自由度が広がる。以降の実施例においても、煩雑化を避けるために説明や図を省略したが、ＰＩＮダイオードの方向を逆転させても良い。
【００４１】
(第３実施形態)
図３は本発明の第３実施形態のアンテナスイッチ回路の回路図であり、この第３実施形態のアンテナスイッチ回路は、第１実施形態の図１のアンテナスイッチ回路において、送信ポートの数を１つ増やしたものである。即ち、アンテナポートがダイバーシティ用に２系統(１c,２c)あり、受信回路側ポートが２系統(３c,４c)あり、送信回路側ポートが２系統(５c,６c)ある例である。
【００４２】
図３において、第１受信ポート３cから第１,第２アンテナポート１c,２cに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ１c,Ｄ４cが順方向に挿入され、第２受信ポート４cから第１,第２アンテナポート１c,２cに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ３c,Ｄ２cが順方向に挿入され、第１アンテナポート１cから２つの第１,第２送信ポート５c,６cに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ７c,Ｄ５cが順方向に挿入され、第２アンテナポート２cから２つの第１,第２送信ポート５c,６cに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ６c,Ｄ８cが順方向に挿入されている。前記ＰＩＮダイオードＤ１c〜Ｄ４cが受信側ダイオードであり、ＰＩＮダイオードＤ５c〜Ｄ８cが送信側ダイオードである。
【００４３】
また、合計６つのポート１c〜６cは、キャパシタンス成分Ｃ１c〜Ｃ６cによって直流的に外部と分離されており、これらキャパシタンス成分Ｃ１c〜Ｃ６cの内側の位置に、ＲＦチョーク用インダクタンス成分Ｌ１c〜Ｌ６cを経由して、ＰＩＮダイオードＤ１c〜Ｄ８cの制御のための制御端子Ｓ１c〜Ｓ６cが接続されている。Ｓ１c,Ｓ２cがアンテナポート側制御端子、Ｓ３c,Ｓ４cが受信ポート側制御端子、Ｓ５c,Ｓ６cが送信ポート側制御端子である。
【００４４】
制御端子Ｓ１c〜Ｓ６cの電位Ｖ１c〜Ｖ６cを、図１２に示す表の左欄に従って変化させると、順方向に電位差(High)が与えられたＰＩＮダイオードのみがオン状態となるために、第１,第２アンテナポート１c,２cと導通されるポートが図１２の表の右欄に従って変化する。このように、アンテナスイッチ回路としての正常な切り換え動作を完全に果たすことができる。そのとき、図３に示す回路図から明らかなように、図１２の中のどの接続状態においても、第１,第２受信ポート３c,４cと第１,第２アンテナポート１c,２cの間の信号伝達経路、および第１,第２送信ポート５c,６cと第１,第２アンテナポート１c,２cの間の信号伝達経路では、常にＰＩＮダイオード１個分の挿入損失しか発生しない。
【００４５】
また、この第３実施形態の本アンテナスイッチ回路は、図３に示す回路図から明らかなように、回路が小規模であり、小型・軽量・低コストで実現することができる。
【００４６】
(第４実施形態)
図４のアンテナスイッチ回路は、図１や図３のアンテナスイッチ回路において、更にポートの数を増やしたものである。即ち、アンテナポートがダイバーシティ用に２系統(１d,２d)あり、受信回路側ポートが３系統(３d,４d,５d)あり、送信回路側ポートが３系統(６d,７d,８d)ある例である。
【００４７】
図４において、第１受信ポート３dから第１,第２アンテナポート１d,２dに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ１d,Ｄ４dが順方向に挿入され、第２受信ポート４dから第１,第２アンテナポート１d,２dに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ２d,Ｄ５dが順方向に挿入され、第３受信ポート５dから第１,第２アンテナポート１d,２dに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ３d,Ｄ６dが順方向に挿入されている。また、第１アンテナポート１dから３つの第１,第２,第３送信ポート６d,７d,８dに向かってそれぞれＰＩＮダイオードＤ７d,Ｄ８d,Ｄ９dが順方向に挿入され、第２アンテナポート２dから３つの第１,第２,第３送信ポート６d,７d,８dに向かってそれぞれＰＩＮダイオード１０d,１１d,１２dが順方向に挿入されている。前記ＰＩＮダイオードＤ１d〜Ｄ６dが受信側ダイオードであり、ＰＩＮダイオードＤ７d,Ｄ１２dが送信側ダイオードである。
【００４８】
また、合計８つのポート１d〜８dは、キャパシタンス成分Ｃ１d〜Ｃ８dによって直流的に外部と分離されており、これらキャパシタンス成分Ｃ１d〜Ｃ８dの内側の位置に、ＲＦチョーク用インダクタンス成分Ｌ１d〜Ｌ８dを経由して、ＰＩＮダイオードＤ１d〜Ｄ１２dの制御のための制御端子Ｓ１d〜Ｓ８dが接続されている。Ｓ１d,Ｓ２dがアンテナポート側制御端子、Ｓ３d,Ｓ４d,Ｓ５dが受信ポート側制御端子、Ｓ６d,Ｓ７d,Ｓ８dが送信ポート側制御端子である。
【００４９】
制御端子Ｓ１d〜Ｓ８dの電位Ｖ１d〜Ｖ８dを第１〜第３実施形態と同様にして変化させることによって、アンテナスイッチ回路としての正常な切り換え動作を完全に果たすことができる。
【００５０】
このように、本発明のアンテナスイッチ回路は、規則的な構造をしているため、アンテナポートの数・送信回路側ポートの数・受信回路側ポートの数とも、容易に増やすことが可能である。
【００５１】
(第５実施形態)
図１０は、本発明の第５実施形態の高周波通信装置の一例としてのマルチモード対応の高周波無線通信装置のブロック図である。この第５実施形態は、図８の従来技術と対比させるように構成してある。即ち、図８と同じく、５ＧＨz帯(ＩＥＥＥ８０２.１１a方式)と２.４ＧＨz帯(ＩＥＥＥ８０２.１１g方式)の両方に対応するデュアルバンドの無線ＬＡＮ装置であり、またアンテナがダイバーシティ用に２系統ある例である。
【００５２】
最終形態である図１０の説明に移る前に、その前段階である図９の説明をする。
【００５３】
図９は、前記のようなデュアルバンド無線ＬＡＮ装置において、単純に本発明のアンテナスイッチ回路を適用したブロック図である。アンテナが２系統１i,２i、受信回路が２系統３i,４i、送信回路が２系統５i,６iあるため、アンテナスイッチ回路１１iとしては、前記第３実施形態の図３に示すアンテナスイッチ回路を用いる。そのときの配線方法は、図９における端子１２i〜１７iが、それぞれ図３におけるポート１c〜６cに相当するように配線する。２.４ＧＨz帯の送信回路５iが出力した高周波変調信号は２.４ＧＨz帯の送信パワーアンプ９iを通り、５ＧＨz帯の送信回路６iが出力した高周波変調信号は５ＧＨz帯の送信パワーアンプ１０iを通り、アンテナスイッチ回路１１iで適宜切り換えられて２つのアンテナ１i,２iの一方から放射される。２つのアンテナ１i,２iの一方で受信された高周波変調信号は、アンテナスイッチ回路１１iで適宜切り換えられて、２.４ＧＨz帯受信時には２.４ＧＨz帯受信フィルタ１８iと２.４ＧＨz帯低雑音アンプ７iを通って２.４ＧＨz帯受信回路３iに入力され、５ＧＨz帯受信時には５ＧＨz帯受信フィルタ１９iと５ＧＨz帯受信低雑音アンプ８iを通って５ＧＨz帯受信回路４iに入力される。
【００５４】
図９のブロック図においても、アンテナスイッチ回路１１iの低挿入損失化による性能改善や、同じく小型化・軽量化・低コスト化の効果は享受できる。しかしながら、この図９のブロック図は、サイズ・重量・コストの点でまだまだ最終解ではなく、図１０で示すように更にもう一歩の削減を推し進めることが可能である。
【００５５】
これまで示してきたデュアルバンド(２.４ＧＨz帯、５ＧＨz帯)無線ＬＡＮ装置のブロック図において、複数の送信回路・受信回路・送信パワーアンプ・受信低雑音アンプ・受信フィルタが並列に並べられていた理由は、これらの回路が、扱う高周波変調信号の各種規格(周波数帯、変調方式、等)に応じて、個別に最適設計する必要があったためである。例えば、１個の送信パワーアンプを２.４ＧＨz帯と５ＧＨz帯の両方で共用化することは、技術的に困難と考えられてきた。
【００５６】
しかしながら、近年、一部の回路については、広帯域化やマルチファンクション化が進み、異なる規格(周波数帯、変調方式、等)の間で、共用化が可能になりつつある。送信パワーアンプ９i,１０iについては、例えば電子情報通信学会技術報告MW93-54「超広帯域モノリシック高出力増幅器の設計法」において、広帯域化の方法が開示されている。受信低雑音アンプ７i,８iについては、例えばM.Kawashima, et al., "A 0.9-2.6 GHz Broadband RF Front-end For Direct Conversion Transceivers", 2002 IEEE MTT-S Digest, pp.927-930において、広帯域化の方法が開示されている。また、受信回路３i,４iや送信回路５i,６iについては、ＩＥＥＥ８０２.１１a規格とＩＥＥＥ８０２.１１g規格は周波数帯以外はほぼ同じ変調方式を使う規格であり、例えばダイレクトコンバージョン方式を用いれば、同じＲＦIＣ(Radio Frequency Integrated Circuit)によって両規格に対応可能であることが広く知られている。ただし、受信フィルタ１８i,１９iだけは別であり、広帯域化して２つの周波数帯で共用化することはできない。フィルタは、狭帯域に帯域を制限することに存在価値があり、前記の広帯域化の動向とは相容れない部品だからである。
【００５７】
図１０の第５実施形態の高周波通信装置は、前記のような最近の電気回路技術の進展に加え、本発明のアンテナスイッチ回路を組み合わせることで、デュアルバンド無線ＬＡＮ装置のブロック図を大幅に簡略化できるということを示している。
【００５８】
図１０において、アンテナスイッチ回路８jとしては、送信回路側ポートの数を１つ減らして、図１の第１実施形態における本発明のアンテナスイッチ回路を用いている。そのときの配線方法は、図１０における端子１０j〜１４jが、それぞれ図１におけるポート１a〜５aに相当するように配線すれば良い。
【００５９】
送信回路４jが出力する２.４ＧＨz帯あるいは５ＧＨz帯の高周波変調信号は、広帯域パワーアンプ７jで増幅され、アンテナスイッチ回路８jで適宜切り換えられて、２つのアンテナ１j,２jの一方から放射される。また、２つのアンテナ１j,２jの一方から受信した高周波変調信号は、２.４ＧＨz帯受信時には２.４ＧＨz帯受信フィルタ１５jを通り、５ＧＨz帯受信時には５ＧＨz帯受信フィルタ１６jを通り、広帯域低雑音アンプ５jで増幅され、受信回路３jに入力される。２つの受信フィルタ１５j,１６jと広帯域低雑音アンプ５jの間は、整合回路９jによってインピーダンス整合が取られている。
【００６０】
図１０の第５実施形態の高周波通信装置を、同等の従来技術である図８のデュアルバンドの無線ＬＡＮ装置と比較すると、大幅な回路の簡略化が実現されていることが分かる。このようにして、本発明によれば、高周波通信装置の大幅な小型化・軽量化・低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は本発明の第１実施形態のアンテナスイッチ回路の回路図である。
【図２】図２は本発明の第２実施形態のアンテナスイッチ回路の回路図である。
【図３】図３は本発明の第３実施形態のアンテナスイッチ回路の回路図である。
【図４】図４は本発明の第４実施形態のアンテナスイッチ回路の回路図である。
【図５】図５は従来技術のアンテナスイッチ回路の回路図である。
【図６】図６は従来の無線通信装置のブロック図である。
【図７】図７は従来の無線通信装置のブロック図である。
【図８】図８は従来のデュアルバンドの無線ＬＡＮ装置のブロック図である。
【図９】図９は本発明の第５実施形態の高周波通信装置としてのマルチモード無線通信装置のブロック図である。
【図１０】図１０は前記第５実施形態の高周波通信装置としてのさらに回路が簡略化されたマルチモード無線通信装置のブロック図である。
【図１１】図１１は前記第１実施形態の図１のアンテナスイッチ回路の駆動方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は前記第２実施形態の図２のアンテナスイッチ回路の駆動方法を説明するための図である。
【図１３】図１３は前記第３実施形態の図３のアンテナスイッチ回路の駆動方法を説明するための図である。
【図１４】図１４は従来の図５のアンテナスイッチ回路の駆動方法を説明するための図である。
【図１５】図１５は従来の図７,図８のアンテナスイッチ回路の駆動方法を説明するための表を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１a,１b,１c,１d…第１アンテナポート
２a,２b,２c,２d…第２アンテナポート
３a,３b,３c,３d…第１受信ポート
４a,４b,４c,４d…第２受信ポート
５d…第３受信ポート
５a,５b…送信ポート
５c,６d…第１送信ポート
６c,７d…第２送信ポート
８d…第３送信ポート
１e…第１ポート
２e…第２ポート
３e…第３ポート
Ｃ１a〜Ｃ５a,Ｃ１b〜Ｃ５b,Ｃ１c〜Ｃ６c,Ｃ１d〜Ｃ８d,Ｃ１e〜Ｃ５e…キャパシタンス成分
Ｌ１a〜Ｌ５a,Ｌ１b〜Ｌ５b,Ｌ１c〜Ｌ６c,Ｌ１d〜Ｌ８d…インダクタンス成分
Ｒ１e〜Ｒ２e…抵抗
Ｄ１a〜Ｄ５a,Ｄ１b〜Ｄ５b,Ｄ１c〜Ｄ６c,Ｄ１d〜Ｄ８d,Ｄ１e〜Ｄ２e…ＰＩＮダイオード
ＴＬ１e〜ＴＬ３e…高周波線路
Ｓ１a〜Ｓ５a,Ｓ１b〜Ｓ５b,Ｓ１c〜Ｓ６c,Ｓ１d〜Ｓ８d,Ｓ１e〜Ｓ２e…制御端子
１f,２f,１g,２g,１h,２h,１i,２I,１j,２j…アンテナ
３f,３g,３h,４h,３i,４i,３j…受信回路
４f,４g,５h,６h,５i,６i,４j…送信回路
５f,６f,５g,６g,７h〜１０h,７i〜１０i,５j,７j…アンプ
１６f,８g,２０h,２１h,１８i,１９i,１５j,１６j…フィルタ
７f〜９f,７g,１１h〜１３h,１１i,８j…スイッチ回路
ＳＷ１g〜ＳＷ４g,ＳＷ１h〜ＳＷ４h…オン／オフスイッチ素子
９j…整合回路
１０f〜１５f,１４h〜１９h,１２i〜１７i,１０j〜１４j…端子
【図１】
2005065167.tif 000003
【図２】
2005065167.tif 000004
【図３】
2005065167.tif 000005
【図４】
2005065167.tif 000006
【図５】
2005065167.tif 000007
【図６】
2005065167.tif 000008
【図７】
2005065167.tif 000009
【図８】
2005065167.tif 000010
【図９】
2005065167.tif 000011
【図１０】
2005065167.tif 000012
【図１１】
2005065167.tif 000013
【図１２】
2005065167.tif 000014
【図１３】
2005065167.tif 000015
【図１４】
2005065167.tif 000016
【図１５】
2005065167.tif 000017