(57)【要約】【課題】構成が簡単で、かつ送受信間で高いアイソレーションが得られるアンテナスイッチ回路を提供すること。【解決手段】送信端子３１とアンテナ端子４の間に接続した第１のスイッチ５と、一端をアンテナ端子４に接続した、使用する周波数において送信信号の位相を９０°回転させる伝送回路９と、一端が伝送回路９の他端に接続され、他端が接地された第２のスイッチ６と、伝送回路９の他端と複数の受信端子３２、３３の間に接続したそれぞれ第３のスイッチ７、８とを具備する。【選択図】図１
2005136948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号が入力される送信端子及び受信信号が出力される複数の受信端子のいずれかを選択してアンテナ端子に結合するためのアンテナスイッチ回路であって、
上記送信端子と上記アンテナ端子との間に接続された第１のスイッチと、
一端が上記アンテナ端子に接続され、使用する周波数において位相を所望の値回転させられた送信信号が他端から得られる伝送回路と、
一端が上記伝送回路の上記他端に接続され、他端が交流的に接地された第２のスイッチと、
上記伝送回路の上記他端と上記複数の受信端子の各々との間に接続された複数の第３のスイッチとを具備することを特徴とするアンテナスイッチ回路。
【請求項２】
上記第１〜第３のスイッチがＨＥＭＴ素子によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項３】
一端が上記複数の受信端子の各々に接続され、他端が接地された第４のスイッチを更に具備することを特徴とする請求項１に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項４】
送信信号が入力される送信端子及び受信信号が出力される複数の受信端子のいずれかを選択して副アンテナ端子に結合するための副アンテナスイッチ回路の二個と、
アンテナ端子と２個の上記副アンテナ端子との間に接続された分波器とを具備し、
上記副アンテナスイッチ回路は、
上記送信端子と上記副アンテナ端子との間に接続された第１のスイッチと、
一端が上記副アンテナ端子に接続され、使用する周波数において位相を所望の値回転させられた送信信号が他端から得られる伝送回路と、
一端が上記伝送回路の上記他端に接続され、他端が交流的に接地された第２のスイッチと、
上記伝送回路の上記他端と上記複数の受信端子の各々との間に接続された複数の第３のスイッチとを具備することを特徴とするアンテナスイッチ回路。
【請求項５】
送信信号が入力される送信端子及び受信信号が出力される複数の受信端子のいずれかを選択してアンテナ端子に接続するためのアンテナスイッチ回路であって、
上記送信端子と上記アンテナ端子との間に接続された第１のスイッチと、
一端が上記アンテナ端子に接続され、上記複数の受信端子のいずれかが選択されて他端に結合される第２のスイッチと、
上記第２のスイッチの上記他端と上記複数の受信端子の各々との間の結合経路に接続された複数の第３のスイッチとを具備することを特徴とするアンテナスイッチ回路。
【請求項６】
上記第１〜第３のスイッチがＨＥＭＴ素子によって構成されることを特徴とする請求項５に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項７】
上記第２のスイッチの耐圧が上記第３のスイッチの耐圧よりも高いことを特徴とする請求項６に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項８】
一端が上記第２のスイッチの上記他端に接続され、他端が交流的に接地された第４のスイッチを更に具備することを特徴とする請求項５に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項９】
別の送信端子と上記アンテナ端子との間に接続された第５のスイッチを更に具備することを特徴とする請求項５に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項１０】
上記第１〜第３及び第５のスイッチがＨＥＭＴ素子によって構成され、上記第１、第２及び第５のスイッチの耐圧が上記第３のスイッチの耐圧よりも高いことを特徴とする請求項９に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項１１】
上記第２のスイッチは、スイッチ電流経路が直列接続された複数のトランジスタから成る高耐圧スイッチであることを特徴とする請求項５に記載のアンテナスイッチ回路。
【請求項１２】
アンテナスイッチ回路と、
送信回路及び受信回路の少なくとも一方とを具備して成り、
上記アンテナスイッチ回路は、
送信信号が入力される送信端子及び受信信号が出力される複数の受信端子のいずれかを選択してアンテナ端子に接続するためのアンテナスイッチ回路であって、
上記送信端子と上記アンテナ端子との間に接続された第１のスイッチと、
一端が上記アンテナ端子に接続され、上記複数の受信端子のいずれかが選択されて他端に結合される第２のスイッチと、
上記第２のスイッチの上記他端と上記複数の受信端子の各々との間の結合経路に接続された複数の第３のスイッチとを具備することを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１３】
上記第１〜第３のスイッチがＨＥＭＴ素子によって構成されることを特徴とする請求項１２に記載の高周波モジュール。
【請求項１４】
上記第２のスイッチの耐圧が上記第３のスイッチの耐圧よりも高いことを特徴とする請求項１３に記載の高周波モジュール。
【請求項１５】
一端が上記第２のスイッチの上記他端に接続され、他端が交流的に接地された第４のスイッチを更に具備することを特徴とする請求項１２に記載の高周波モジュール。
【請求項１６】
別の送信端子と上記アンテナ端子との間に接続された第５のスイッチを更に具備することを特徴とする請求項１２に記載の高周波モジュール。
【請求項１７】
上記第１〜第３及び第５のスイッチがＨＥＭＴ素子によって構成され、上記第１、第２及び第５のスイッチの耐圧が上記第３のスイッチの耐圧よりも高いことを特徴とする請求項１６に記載の高周波モジュール。
【請求項１８】
上記第２のスイッチは、スイッチ電流経路が直列接続された複数のトランジスタから成る高耐圧スイッチであることを特徴とする請求項１２に記載の高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送受信回路とそれらに共通のアンテナとの接続を切替えるアンテナスイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
１ワットを超えるような高出力の送信信号を扱う送受信回路とアンテナとの接続を切替えるアンテナスイッチ回路に対しては、高耐圧であることに加えて、送信時に送信信号が受信回路に漏洩しないよう、送受信間の分離（アイソレーション）が強く求められる。
【０００３】
そのような要求に対応するアンテナスイッチ回路の例が特許文献１に開示されている。同文献に開示されている回路について図１０を使って説明する。入力端子101を持つ電力増幅回路102は、その出力信号を入力する送信端子112及び電界効果トランジスタを使った１入力１出力のスイッチ素子103を介してアンテナ端子104に接続される。また、伝送回路105は、一端がアンテナ端子104に、他端が電界効果トランジスタを使った１入力１出力のスイッチ素子107と受信端子106に接続される。スイッチ素子107の一端は接地され、伝送回路105の長さは実効波長の１／４である。
【０００４】
電界効果トランジスタを使ったスイッチ素子の導通状態は、トランジスタのドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間のオン抵抗を主とした低インピーダンス成分で構成される。一方、非導通状態は、トランジスタのドレイン・ソース間の空乏層による高インピーダンス成分で構成される。これらの制御がゲート（Ｇ）を接続したゲート端子Ｔｇから印加する電圧によって行なわれる。
【０００５】
電力増幅回路102からの高電力信号をアンテナ端子104に出力する場合、スイッチ素子103、107は導通状態となり、受信端子106は接地される。そのとき、伝送回路105の長さが実行波長の１／４であるためインピーダンス変換され、アンテナ端子104から見た受信端子106のインピーダンスは大きくなっている。このため、送信信号は受信端子106へは伝送されない。また、スイッチ素子103、107の両端に印加される電圧は導通状態のため低い。
【０００６】
受信時、スイッチ素子103、107が非導通状態となるため、アンテナから受信した信号は送信端子112へは伝送されず、受信端子106に伝送される。
【０００７】
この構成における送信時の送受信間アイソレーションの周波数依存性を図１１に示す。例えば、２０ｄＢのアイソレーションが得られる周波数範囲は２．０±０．２ＧＨｚにとどまり、狭帯域である他、アイソレーションの最大値も２３ｄＢ程度で低い。
【０００８】
次に、非特許文献１に開示された回路の一部を図１２に示す。同図の回路は、アンテナ端子111と送信端子112及び受信端子113、114、115との接続切替を高耐圧スイッチ116で切替えるアンテナスイッチ回路である。高出力信号の送信時、送信端子112に接続されたスイッチは導通状態となる。そして、受信端子113〜115に接続されたスイッチは非導通となり、高い電圧が印加される。
【０００９】
このスイッチ回路の耐圧は、スイッチとして用いるトランジスタの空乏層容量の耐圧で決まるため、耐圧確保のためにトランジスタの多段接続が必要になる。非特許文献１の場合、高耐圧スイッチ116は、図１３のようにシングルゲート構成によりｉ、ｊ間で４段の接続が必要となっている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１１１３０１号公報
【非特許文献１】米国ＩＥＥＥ学会による２００３年マイクロ波国際シンポジウム予稿集（2003 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest）第１巻、第ＩＦＴＵ−５０号、第Ａ５頁〜第Ａ８頁（H. Tosaka他、「An Antenna Switch MMIC Using E/D Mode p-HEMT for GSM/DCS/PCS/WCDMA Bands Application」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１０に示したアンテナスイッチ回路を１個の送信回路と２個の受信回路と１個のアンテナとの接続を切替えるアンテナスイッチ回路に拡張して構成すると、図１４に示すようになる。アイソレーション特性が狭帯域であるため、受信端子109とアンテナ端子104との間に、回路の動作周波数の種類毎に実効波長の１／４に相当する伝送回路108とスイッチ110が更に必要になる。動作周波数の種類が増えるに伴って追加する伝送回路が増え、アンテナスイッチ回路の構成が複雑になる。
【００１２】
また、図１２に示した回路でも受信回路毎にスイッチが必要になり、受信回路が増えるに伴って追加する高耐圧スイッチが増え、アンテナスイッチ回路の構成が複雑になる。更に、高耐圧スイッチには、多段接続において挿入損失の増大を防ぐために、ゲート幅が大きいトランジスタが必要となる。そのため、素子面積が増大し、チップ面積が増大する。
【００１３】
本発明の主たる目的は、構成が簡単で、かつ送受信間で高いアイソレーションが得られるアンテナスイッチ回路を提供することにある。
【００１４】
また、その付加的な目的は、スイッチの素子面積の増加を防ぐことができるアンテナスイッチ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記主たる目的を達成するための本発明のアンテナスイッチ回路は、送信信号を入力する送信端子及び受信信号を出力する複数の受信端子のいずれかにアンテナ端子を接続するためのアンテナスイッチ回路であって、上記送信端子と上記アンテナ端子との間に接続した第１のスイッチと、一端を上記アンテナ端子に接続した、使用する周波数において送信信号の位相を９０°回転させる伝送回路と、一端が上記伝送回路の他端に接続され、他端が接地された第２のスイッチと、上記伝送回路の他端と上記複数の受信端子の各々との間に接続した第３のスイッチとを具備することを特徴とする。
【００１６】
上記伝送回路を複数の受信端子で共通に使用するので、構成が簡単になり、更に送受信間のアイソレーションが上記伝送回路と上記第２のスイッチの組合せ及び第３のスイッチによって２段階で行なわれるので高いアイソレーションを得ることができる。
【００１７】
上記付加的な目的を達成するための本発明のアンテナスイッチ回路は、送信信号を入力する送信端子及び受信信号を出力する複数の受信端子のいずれかにアンテナ端子を接続するためのアンテナスイッチ回路であって、上記送信端子と上記アンテナ端子との間に接続した第１のスイッチと、一端が上記アンテナ端子に接続された第２のスイッチと、上記第２のスイッチの他端と上記複数の受信端子の各々との間に接続した第３のスイッチとを具備することを特徴とする。
【００１８】
上記第２のスイッチを複数の受信端子で共通に使用するので、構成が簡単になり、更に送受信間のアイソレーションが上記第２のスイッチ及び第３のスイッチの２段階で行なわれるので高いアイソレーションを得ることができる他、第３のスイッチは、第２のスイッチよりも耐圧を低くしてよいため、スイッチの素子面積が受信端子が増えるに伴って増加するのを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の送受信端子とアンテナ端子との接続を切替えるアンテナスイッチ回路において、広い周波数帯域に亘って高アイソレーション及び低損失を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るアンテナスイッチ回路を図面に示した実施形態を参照して更に詳細に説明する。なお、図１、図３〜図５及び図９における同一の符号は、同一物又は類似物を表示するものとし、説明の重複を避ける。
【００２１】
本発明の第１の実施形態を図１を用いて説明する。同図に、高出力の送信信号を扱う１個の送信回路１及び２個の受信回路２、３と１個のアンテナ端子４との接続を切替えるアンテナスイッチ回路を示す。
【００２２】
送信回路１の出力信号を入力する送信端子３１とアンテナ端子４の間に１入力１出力のスイッチ素子５が接続される。また、アンテナ端子４に伝送回路９の一端が接続され、伝送回路９の他端に１入力１出力のスイッチ６の一端が接続される。スイッチ６の他端は接地される。伝送回路９の長さは実効波長の１／４である。伝送回路９は、使用する周波数において送信信号の位相を９０度回転させる。受信回路２、３に受信信号を与える受信端子３２、３３とスイッチ６の一端の間に１入力１出力のスイッチ７、８がそれぞれ接続される。
【００２３】
スイッチ５〜８は、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）素子で構成される。端子１４〜１７は、それぞれスイッチ５〜８の導通状態、非導通状態を制御するコントロール端子である。また、抵抗素子１０〜１３は、端子１４〜１７をそれぞれスイッチ５〜８から高周波的に分離するために用いられる。
【００２４】
送信時、スイッチ５、６は導通状態となり、スイッチ７、８は非導通状態となる。このとき、アンテナ端子４とスイッチ５と伝送回路９との接続点ａから、スイッチ６と伝送回路９の接続点ｂをみたインピーダンスは、接続点ｂがスイッチ６を介して低インピーダンスで接地され、かつ伝送回路の位相が９０度回転しているため、高くなっている。
【００２５】
接続点ａと接続点ｂの間のアイソレーションの量は、スイッチ６の導通状態のインピーダンスで決まる。本実施形態ではＨＥＭＴ素子を使っているため、他の電界効果型トランジスタであるＪＦＥＴ（junction Field Effect Transistor）素子やＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）素子に比べて高いアイソレーションを実現することができる。
【００２６】
次に、接続点ａと受信回路２、３との間には、接続点ａと接続点ｂの間の上記のアイソレーションに、非導通のスイッチ７、８によるアイソレーションが加わる。非導通のスイッチ７、８が容量性のため、周波数が低くなるほど高いアイソレーションが得られる。
【００２７】
このようにして得られた本実施形態のアイソレーション特性を図２に示す。２．７ＧＨｚ以下の広い帯域で２０ｄＢのアイソレーションが得られている。即ち、本実施形態においては、接続点ａと受信回路２及び受信回路３との間のアイソレーションは、伝送回路９とスイッチ６とのアイソレーション及びスイッチ７、８のアイソレーションの双方により、広い周波数帯域に亘って高いアイソレーションを実現することができる。従って、接続点ａから受信回路２、３への信号漏洩は小さくなり、送信回路１から出力された高出力の送信信号は、低損失でアンテナ端子4へ伝送される。
【００２８】
また、スイッチ５、６は、送信時に導通状態になるため耐圧を要求されない。スイッチ７、８についても、伝送回路９とスイッチ６とのアイソレーションにより送信信号が十分に減衰するため耐圧は要求されない。また、送信信号が十分に減衰することから、スイッチ７、８は、送信信号に対して損失、歪の影響を及ぼさない。即ち、送信信号に対して低損失、低歪みのスイッチが提供されることになる。
【００２９】
続いて、受信時の動作を、受信回路２で受信する場合を採り上げて説明する。スイッチ５、６は非導通状態となり、スイッチ７は導通状態、スイッチ８は非導通状態となる。アンテナ端子４から受信された信号は、伝送回路９、スイッチ７を経て受信回路２に伝送される。スイッチ５とスイッチ８が非導通状態のため、送信回路１と受信回路３へは伝送されない。また、受信信号は微弱であるため、歪みの問題はない。
【００３０】
なお、送信周波数が同じ場合には伝送回路を共通に用いることができるので、受信回路は本実施形態のように２個に限らず、更に多くすることが可能である。
【００３１】
図３に本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態では、送信時の送受信間のアイソレーションと受信間のアイソレーションを更に向上させるために、スイッチ７と受信回路２の間に、一端が接地されたスイッチ１８が接続され、更に、スイッチ８と受信回路３の間に、一端が接地されたスイッチ２１が接続される。スイッチ１８、２１は、ＨＥＭＴ素子で構成される。
【００３２】
端子２０、２３は、それぞれスイッチ１８、２１の導通状態と非導通状態を制御するコントロール端子である。抵抗素子１９、２２は、端子２０、２３とＨＥＭＴスイッチ１８、２１とをそれぞれ高周波的に分離するために用いられる。
【００３３】
送信時にスイッチ１８、２１を導通状態にすることにより、送信時のアイソレーションが向上する。また、受信時に受信する回路に接続されているスイッチを非導通状態にし、更に、受信しない回路に接続されているスイッチを導通状態にして受信しない回路を接地することにより、受信回路間のアイソレーションが向上する。
【００３４】
図４に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態は、携帯電話の複数の通信規格に対応するように構成したアンテナスイッチ回路であり、現行の通信規格であるＧＳＭ（Global System for Mobile communications）とＰＣＳ（Personal Communication Services）とＤＣＳ（Digital Communication System）の接続切替が可能である。ＧＳＭは送信１系統に対し受信が２系統となり、ＰＣＳ及びＤＣＳは送信回路を共通にすることによって両者で送信１系統、受信がＰＣＳで１系統、ＤＣＳで１系統となる。
【００３５】
ＧＳＭは９００ＭＨｚ帯、ＰＣＳとＤＣＳは１８００ＭＨｚ帯であるため、位相が９０度回転する伝送回路の長さの差が大きい。そのため、ＧＳＭとＰＣＳ及びＤＣＳとは、アンテナ端子４とＧＳＭ端子２７とＰＣＳ／ＤＣＳ端子４４を持つ分波器５８を使って分離される。その上で、ＧＳＭ端子２７、ＰＣＳ／ＤＣＳ端子４４にはそれぞれ図１のスイッチ回路が接続される。
【００３６】
即ち、本実施形態は、アンテナ端子４と送信端子３１ａ及び受信端子３２ａ、３３ａ、並びに送信端子３１ｂ及び受信端子３２ｂ、３３ｂとの間に構成したアンテナスイッチ回路である。なお、ＧＳＭ端子２７、ＰＣＳ／ＤＣＳ端子４４をそれぞれ副アンテナ端子と云い、ＧＳＭ側の図１のスイッチ回路及びＰＣＳ／ＤＣＳ側の図１のスイッチ回路をそれぞれ副アンテナスイッチ回路と云うこととする。それぞれの副アンテナスイッチ回路における符号には、図１の符号に添え字ａ、ｂを付記したものが用いられる。
【００３７】
また、伝送回路９ａの長さは、ＧＳＭの送信側周波数において送信信号の位相が９０度回転する長さに設定され、伝送回路９ｂの長さはＰＣＳ／ＤＣＳの送信周波数において送信信号の位相が９０度回転する長さに設定される。
【００３８】
ＧＳＭ送信時、スイッチ５ａ、６ａは導通状態、スイッチ７ａ、８ａは非導通状態となる。このとき、伝送回路９ａとスイッチ６ａにより、接続点ｃからみた接続点ｄは高インピーダンスとなり、更に接続点ｄからみた受信回路２ａ、３ａも高インピーダンスになる。それにより、広い周波数帯域に亘って送受信間で高いアイソレーションが実現される。このため、送信回路１ａから出力された高出力の送信信号は、受信回路へ殆ど漏洩することなく、スイッチ５ａ、端子２７、分波器５８を経てアンテナ端子４へ伝送される。
【００３９】
高出力の送信信号は最大４Ｗに達するが、スイッチ５ａ、６ａが導通状態となっているため、スイッチ５ａ、６ａに印加される電圧は１Ｖにも満たない程度である。非導通状態のスイッチ７ａ、８ａも同程度の電圧しか印加されないので、送信信号に与える歪みの影響は少ない。
【００４０】
続いて、ＧＳＭ受信時の動作について、受信回路２ａが受信を行なう場合を例にとって説明する。スイッチ５ａ、６ａ、８ａは非導通状態、スイッチ７ａは導通状態となるため、アンテナ端子４から入力されたＧＳＭ受信信号は、分波器５８を経て端子２７に出力され、スイッチ７ａを経て受信回路２ａへ伝送される。受信信号の強度は微弱であるため、受信信号に与える歪みの問題はない。なお、受信回路３ａが受信を行なう場合は、スイッチ５ａ、６ａ、７ａが非導通状態、スイッチ８ａが導通状態となる。
【００４１】
次に、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信時、スイッチ５ｂ、６ｂは導通状態、スイッチ７ｂ、８ｂは非導通状態となる。このとき、伝送回路９ｂとスイッチ６ｂにより、接続点ｅからみた接続点ｆは高インピーダンスとなり、更に接続点ｆからみた受信回路２ｂ、３ｂも高インピーダンスになっているため、広い周波数帯域に亘って送受信間で高いアイソレーションが実現される。このため、送信回路１ｂから出力された高出力の送信信号は、受信回路へ漏洩することなくスイッチ５ｂ、端子４４、分波器５８を経てアンテナ端子４へ伝送される。高出力の送信信号は、最大２〜３Ｗに達するが、スイッチ５ｂ、６ｂが導通状態となっているためスイッチ５ｂ、６ｂに印加される電圧は１Ｖにも満たない程度である。非導通状態のスイッチ７ｂ、８ｂも同程度の電圧しか印加されないので、送信信号に与える歪みの影響は少ない。
【００４２】
ＰＣＳ受信時、スイッチ５ｂ、６ｂ、８ｂは非導通状態、スイッチ７ｂは導通状態となるため、アンテナ端子４から入力されたＰＣＳ受信信号は、分波器５８を経て端子４４に出力され、スイッチ７ｂを経て受信回路２ｂへ伝送される。受信信号の強度は微弱であるため、受信信号に与える歪みの問題はない。
【００４３】
ＤＣＳ受信時、スイッチ５ｂ、６ｂ、７ｂが非導通状態、スイッチ８ｂが導通状態となり受信回路３ｂへ伝送される。
【００４４】
端子１４ａ〜１７ａ、１４ｂ〜１７ｂはスイッチの導通状態、非導通状態を制御するコントロール端子であり、抵抗素子１０ａ〜１３ａ、１０ｂ〜１３ｂは各コントロール端子とそれぞれのスイッチを高周波的に分離するために用いられる。
【００４５】
本実施形態により、複数の通信規格に対応しつつ、広い周波数帯域に亘って送受信間及び受信間で高アイソレーションを保ち、アンテナと各回路の間が低損失であるアンテナスイッチ回路を実現することができた。
【００４６】
図５に本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態においては、伝送回路に代わってスイッチ６８が用いられる。本実施形態は、高出力の送信信号を扱う１個の送信回路１と２個の受信回路２、３と１個のアンテナ端子４の接続を、伝送回路を使わずに切替えるアンテナスイッチ回路である。スイッチ５、７、８はＨＥＭＴで構成される。
【００４７】
送信時、スイッチ５は導通状態、スイッチ７、８、６８は非導通状態となる。スイッチ６８は、送信回路１から出力される高出力の送信信号をアンテナ端子４へ低損失、低歪みで伝送させるために、非導通状態で十分な耐圧が要求される。アンテナ端子４における送信出力信号は最大４Ｗに達し、高耐圧スイッチ６８には２７Ｖ前後の電圧が印加される。
【００４８】
この電圧に対して耐圧を確保するスイッチ素子として、高耐圧スイッチ６８に多段接続のＨＥＭＴが用いられる。ピンチオフ電圧を−０．５〜−１．０Ｖにし、制御電圧を−２．８Ｖにした場合の高耐圧スイッチ６８は、図６のようにシングルゲート構成で４〜６段、図７のようにデュアルゲート構成では２段〜３段、図８のようにトリプルゲート構成では２段の接続が必要となる。
【００４９】
スイッチ６８のアイソレーションにより、送信信号の電力が十分に減衰されるためスイッチ７、８は、シングルゲートによって構成することができる。なお、スイッチ６８のアイソレーションを補うことが必要になる場合には、高耐圧スイッチ６８とスイッチ７、８との接続部分に一端が接地されたスイッチ６が接続される。スイッチ６をスイッチ５と同じ動作状態にすることによってアイソレーションが一層向上し、スイッチ７、８の歪みを更に緩和することができる。スイッチ６もＨＥＭＴで構成される。
【００５０】
本実施形態によって、従来は受信回路毎に必要であった高耐圧スイッチを共通の高耐圧スイッチ６８のみとすることができ、スイッチの素子面積の増加を防ぐことができた。
【００５１】
図９に本発明の第５の実施形態を示す。本実施形態は、携帯電話のＧＳＭとＰＣＳとＤＣＳの接続切替を可能とするアンテナスイッチ回路である。ＧＳＭは送信１系統に対し受信が２系統、ＰＣＳ／ＤＣＳは送信回路を共通にすることができるため送信が１系統で受信がＰＣＳで１系統、ＤＣＳで１系統となる。
【００５２】
アンテナ端子４と送信回路１ａに接続する送信端子３１ａとの間、及びアンテナ端子４と送信回路１ｂに接続する送信端子３１ｂとの間にそれぞれ高耐圧スイッチ８３、８４が接続され、アンテナ端子４に高耐圧スイッチ６８が接続される。更に、高耐圧スイッチ６８と受信回路７８〜８１の間にそれぞれスイッチ８７〜９０が接続される。端子９６〜９９はスイッチ８７〜９０の導通状態、非導通状態を制御するコントロール端子であり、抵抗素子９２〜９５は各コントロール端子とそれぞれのスイッチとを高周波的に分離するために用いられる。
【００５３】
スイッチ８３、８４、６８には、ＧＳＭの場合に最大出力電力が４Ｗに達するときでも歪みが発生しないように、それぞれ図６、図７又は図８に示した高耐圧スイッチが使用される。なお、高耐圧スイッチ６８に対してアイソレーションを補うことが必要になる場合に、スイッチ６が設けられる。
【００５４】
ＧＳＭ送信時、スイッチ８３、６は導通状態、スイッチ８４、６８、８７〜９０は非導通状態となる。送信回路１ａから出力された高出力の送信信号は、アンテナ端子４へ伝送される。
【００５５】
ＰＣＳ／ＤＣＳ送信時、スイッチ８４、６は導通状態、スイッチ８３、６８、８７〜９０は非道通状態となる。 送信回路１ｂから出力された高出力の送信信号はアンテナ端子４へ伝送される。
【００５６】
受信時、スイッチ８３、８４、６は非導通状態、スイッチ６８は導通状態となる。スイッチ８７〜９０のうち、受信する受信回路に接続されたスイッチのみが導通状態となり、他は非導通状態となる。従って、アンテナ端子４から入力された受信信号は、導通状態となったスイッチを経て受信回路に伝送される。端子９６〜９９はスイッチ８７〜９０の導通状態、非導通状態を制御するコントロール端子であり、抵抗素子９２〜９５は各コントロール端子とそれぞれのスイッチを高周波的に分離するために用いられる。
【００５７】
本実施形態により、複数の通信規格に対応しつつ、スイッチの素子面積の増加を防ぐことができた。
【００５８】
図１５に本発明の第６の実施形態を示す。本実施形態は、第５の実施形態のアンテナスイッチ回路を用いて構成した高周波モジュールであり、携帯電話のＧＳＭとＰＣＳとＤＣＳに対応する。ＧＳＭは送信１系統に対して受信が２系統（ＧＳＭ_１、ＧＳＭ_２）、ＰＣＳ／ＤＣＳは送信回路を共通にすることができるため送信が１系統で受信がＰＣＳで１系統、ＤＣＳで１系統となる。
【００５９】
本実施形態の高周波モジュール111には、ＧＳＭ用の電力増幅回路112、ＧＳＭ用の電力増幅回路112の高調波を除去するローパスフィルタ113、ＰＣＳ／ＤＣＳ用の電力増幅回路114、ＰＣＳ／ＤＣＳ用の電力増幅回路114の高調波を除去するローパスフィルタ115、本発明の第５の実施形態で示したアンテナスイッチ回路116、電力増幅回路112、114の出力電力の制御及びスイッチ回路116の接続切替えを制御する制御回路117、スイッチの各受信端子に接続された受信信号に対して妨害になる雑音を除去するＳＡＷフィルタ118、134、135、136と受信回路119が搭載される。また、高周波モジュール111は、アンテナ端子121、ＧＳＭ用変調信号端子122、ＰＣＳ／ＤＣＳ用変調信号端子123、制御回路にバイアス、制御信号を入力するための端子124、復調信号端子125を有している。
【００６０】
スイッチ回路116は図９と同等のスイッチ回路で、その高耐圧スイッチ部のスイッチ126、127、128の各々はデュアルゲート３段で構成されるが、図６のようなシングルゲート６段、図８のようなトリプルゲート２段で構成されてもよい。集積化した本回路のチップサイズは約１ｍｍ２である。
【００６１】
本実施形態の動作をＰＣＳ送受信時の場合を例にとって説明する。ＰＣＳ受信時、電力増幅回路112、114は非動作状態、スイッチ126、127、129、130、132、133は非導通状態、スイッチ128、131は導通状態となるため、端子121から入力された受信信号はスイッチ128、131、ＳＡＷフィルタ135を経て受信回路119に入力されて復調され、端子125に出力される。
【００６２】
次にＰＣＳ送信時においては、ＰＣＳ送信周波数とＤＣＳ受信周波数のうち１８５０ＭＨｚから１８７５ＭＨｚは動作周波数が重なっているため、この帯域のＰＣＳの送信信号が出力された場合、ＳＡＷフィルタ136に入力される電力はＰＣＳ送信とＤＣＳ受信間のアイソレーションによって決まる。もし、アイソレーションが不足すると、ＳＡＷフィルタ136はＰＣＳの送信信号の電力が過入力になるためＳＡＷフィルタ136の破壊、更には受信回路119の破壊を招くこととなる。本実施形態では、スイッチ128、132、133によって高いアイソレーションが得られるため、そのような破壊が回避される。
【００６３】
ＰＣＳ送信時、制御回路117によりＧＳＭ用電力増幅回路112が非動作状態、スイッチ126、128、129、130、131、132が非導通状態、ＰＣＳ／ＤＣＳ用電力増幅回路114が動作状態、スイッチ127、133が導通状態となる。端子123に入力された信号は、ＰＣＳ／ＤＣＳ用電力増幅回路114で増幅され、スイッチ127を経て端子121に出力される。このとき、スイッチ128、129、130、131、132は非導通状態、スイッチ133は導通状態となっているため、高いアイソレーションを広い周波数帯域で得ることができる。従って、受信側のＳＡＷフィルタ136、受信回路119が破壊されるのを防ぐことができる。
【００６４】
なお、高耐圧スイッチは、スイッチに接続される高周波伝送路の長さがスイッチの動作周波数の伝送路内波長の１／１０以下である場合、スイッチに１Ｗを超えるような高周波電力を入力したとき、その高周波伝送路の長さが変化してもオフ状態を保ち続けることができるスイッチである必要がある。そのため、本実施形態では、スイッチ126、127、128にシングルゲートの多段接続やデュアルゲート、トリプルゲートなどのマルチゲート単体又はその多段接続したものが用いられる。シングルゲート１段のスイッチは、それだけでオフ状態を保ち続けることができる電力は１Ｗ未満であるため高耐圧スイッチとして用いることができない。
【００６５】
本発明のアンテナスイッチ回路を送受信を行なう高周波モジュールに適用することにより、スイッチの高耐圧特性により高い送信電力を扱うことが可能となり、更に高耐圧スイッチとモード切替スイッチの直列接続により送受信間で高アイソレーションが実現できるため、デュプレクサなどの大型な受動部品が不要になると共に、モジュールの薄層化、小型化が可能な高周波モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るアンテナスイッチ回路の第１の実施形態を説明するための回路図。
【図２】第１の実施形態の送受信間アイソレーション特性を示す曲線図。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明するための回路図。
【図４】本発明の第３の実施形態を説明するための回路図。
【図５】本発明の第４の実施形態を説明するための回路図。
【図６】第４の実施形態において用いるスイッチの例を示す回路図。
【図７】第４の実施形態において用いるスイッチの別の例を示す回路図。
【図８】第４の実施形態において用いるスイッチの更に別の例を示す回路図。
【図９】本発明の第５の実施形態を説明するための回路図。
【図１０】従来のアンテナスイッチ回路の例を説明するための回路図。
【図１１】図１０のアンテナスイッチ回路の送受信間アイソレーション特性を示す曲線図。
【図１２】従来のアンテナスイッチ回路の別の例を説明するための回路図。
【図１３】図１２のアンテナスイッチ回路で用いられるスイッチを示す回路図。
【図１４】従来技術を基本にして構成したアンテナスイッチ回路の例を説明するための回路図。
【図１５】本発明の第６の実施形態を説明するための回路図。
【符号の説明】
【００６７】
１…送信回路、２，３…受信回路、５〜８…スイッチ、９…位相を９０度回転させる伝送回路、１０〜１３…抵抗素子、１４〜１７…制御端子、４…アンテナ端子、６８…高耐圧スイッチ、３１…送信端子、３２，３３…受信端子。
【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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