(57)【要約】RFスイッチ回路（10）及びRFスイッチ回路を有するチューナー（12）について説明する。  該スイッチ回路は、少なくとも二つの入力端子及び一つの出力端子を有する。該入力端子は、例えば地上テレビアンテナ（16）及びテレビケーブルネットワーク（18）のような異なるRF信号源に接続されている。該回路は、夫々が入力端子の一つに接続されている第一のSPSTスイッチ（28、30）、及び該第一のSPSTに接続されている第二のSPDTスイッチ（32）を有する。該スイッチ回路は、該入力端子（20、22）間で高いアイソレーション性能を達成する。
2006523994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの入力端子及び一つの出力端子と、
夫々が第一及び第二のポートを有し、該第一及び第二のポートの間に高い挿入損失が存在する第一の状態と該第一及び第二のポートの間に低い挿入損失が存在する第二の状態との間で電子的に切り替え可能であり、該入力端子の夫々が第一のポートに接続されている第一のスイッチと、
少なくとも二つの分岐ポート及び共通ポートを有し、異なる状態間で電子的に切り替え可能であり、夫々の状態において一つの分岐ポートと該共通ポートとの間の挿入損失は低く、一方で、該共通ポートと他の分岐ポートとの間の挿入損失は高い第二のスイッチとを有し、
該分岐ポートの夫々は、該第一のスイッチの一つの第二のポートに接続されていることを特徴とするスイッチ回路。
【請求項２】
該第一のスイッチは、ピン・ダイオードを用いて実施されることを特徴とする、請求項１記載の回路。
【請求項３】
該第一のスイッチは、前記第一及び第二のポート間に直列接続されている二つの並列でないピン・ダイオードを用いて実施され、
駆動端子は、該ダイオード間に接続されていることを特徴とする、請求項２記載の回路。
【請求項４】
該第一のスイッチは、個別電子部品を有することを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の回路。
【請求項５】
前記第二のスイッチは、集積回路であることを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の回路。
【請求項６】
制御回路は、前記第一及び第二のスイッチを同調して制御するように設けられていることを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の回路。
【請求項７】
該制御回路は、制御端子及び少なくとも二つの駆動回路を有するように設けられ、
第一の駆動回路は、前記第一のスイッチの一つを駆動する同相の電圧信号を供給し、
第二の駆動回路は、前記第一のスイッチの他を駆動する反転した電圧信号を供給することを特徴とする、請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の回路。
【請求項８】
該制御回路は、I2C送受信器に接続されていることを特徴とする、請求項６又は７記載の回路。
【請求項９】
少なくとも二つの無線周波数入力端子と、
入力で無線周波数を受信し、ベースバンド信号を発生するためのチューナー回路と、
前記入力端子が該無線周波数入力に接続され、前記出力端子が該チューナーの入力に接続されている、請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のスイッチ回路とを有する、無線周波数信号を受信する受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路、更に具体的に述べると、無線周波数（RF）スイッチ及び無線周波数信号を受信する受信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
受信回路は、RF信号を受信する役目をする。RF信号は、アナログ又はデジタルの信号から成る。受信回路は、受信したRF信号を中間周波数（IF）に、次にベースバンド信号に変換する。受信したRF信号がデジタル信号を有する場合、出力は、例えばMPEG-2ストリームのようなデジタル信号である。RF信号がアナログ信号を有する場合、出力は、例えばNTSC信号のようなアナログのベースバンド信号である。
【０００３】
スイッチ回路は、電気信号経路を接続及び分離する役目を果たす。例えば、幾つかの信号源がスイッチ回路によって一つの信号入力に接続されうる。スイッチ回路は、信号源の一つを選択し、それを信号入力に接続することを可能にする。
【０００４】
特にRF用途に対して、スイッチ回路は、特定の要求を実現させるために必要とされる。該要求の一つは、フォワードパスでの低い挿入損失（IL）である。他の要求は、信号源の間と同様に、選択されていない信号源と信号入力との間のアイソレーション性能である。
【０００５】
商業利用される有線ケーブルテレビ用セットトップボックス（STB）は、ケーブル及び地上のテレビ信号のような、二つ又はそれ以上の信号源を利用する。これらの装置において、二つの信号源の間の切り替えは、コイルを磁化するために電流を必要とする電気機械アセンブリによって達成され、その時二つの接続ピンの間の接触を形成又は切断し、それによって機械的な切り替えの機能を実行する。このような電気機械アセンブリは、持て余す程大きく、高電流及び高電圧の夫々を制御のために必要とする。
【０００６】
US-A-5,274,343は、幾つかのRF信号源を周波数乗算回路の信号入力ポートに接続する電波探知機システム用無線周波数回路を開示する。該回路は、縦続接続されている第一及び第二のスイッチを有するRFスイッチ回路として働き、伝達網によって相互接続されている。第一及び第二のスイッチはSPDT（単極双投）集積FETスイッチであり、夫々が一つの共通ポート及び二つの分岐ポートを有する。第一のスイッチの夫々において、一つの分岐ポートは、終端インピーダンスに接続され、他方は、伝達網を介して、第二のスイッチの一つの分岐ポートに接続されている。第二のスイッチの共通ポートは、網を介して入力ポートに接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、少なくとも二つの信号源の間での電子的切り替えのための切り替え回路及び受信回路を提供することである。これらの回路は、構造的に単純であり、良好なアイソレーション性能を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１によるスイッチ回路及び請求項９による受信回路によって達成される。従属請求項は、望ましい実施例に関する。
【０００９】
本発明によれば、スイッチ回路は、少なくとも二つの入力端子及び一つの出力端子を設けられている。二つの入力端子に印加されたRF信号に対して、信号経路は選択的に出力端子に供給される。これは、第一及び第二のスイッチの縦続接続によって達成される。
【００１０】
第一のスイッチは、第一及び第二のポートを有する。該スイッチは、第一の状態において第一及び第二のポートが接続されている一方で、第二の状態において第一及び第二のポートが接続されていないように、電子的に切り替え可能である。これは、接続されてない状態では高い挿入損失（例えば、一般的に40dB以上）を、接続された状態では低い挿入損失（例えば、3dB以下、一般的に約1dB）をもたらす。
【００１１】
好ましい実施例において、第一のスイッチは、ピン・ダイオードを用いて実施される。第一及び第二のポート間に直列接続されている二つの並列でないピン・ダイオード、及び該ピン・ダイオードの間に接続されている駆動端子を使用することが望ましい。更に、第一のスイッチが個別電子部品から構成されることが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、スイッチの縦続の第二の段階のように、二つの分岐ポート及び共通ポートを有する第二のスイッチが設けられる。該第二のスイッチは、単極多投（SPMT）スイッチとして機能し、選択的に分岐ポートの一つを共通ポートに接続する。二つの分岐ポートのみを有するスイッチ、従って単極双投（SPDT）スイッチを使用することが望ましい。本発明の望ましい実施例によれば、集積回路SPDT又はSPMTスイッチは、例えばFETスイッチを使用する集積回路のような、第二のスイッチに使用される。
【００１３】
本発明によれば、スイッチ回路において、夫々の入力端子は、第一のスイッチの一つを介して第二のスイッチの分岐ポートの一つに接続されている。従って、信号経路は、完全に電子的に切り替え可能である。この回路の部品点数は少ない。アイソレーション性能に関して、高い値が縦続接続構造のため達成されうる。例えば、切り替え段階が、50から500ＭＨｚのような共振周波数において最低限35dBのアイソレーションをもたらす場合、全体のアイソレーション性能は、最低限70dBである。
【００１４】
本発明の望ましい実施例よれば、制御回路は、第一のスイッチに対して設けられている。望ましくは、制御回路は、少なくとも二つの駆動回路を有する。駆動回路の一つは、制御信号を供給し、その信号で第一のスイッチの一つを駆動し、もう一つは、反転した制御信号を供給し、その信号で第一のスイッチの他を駆動する。これは、制御端子で供給された一つの制御信号のみで両スイッチを制御することを可能にする。制御回路は個別電子部品から構成されることが望ましい。
【００１５】
本発明の更なる発展によれば、第一及び第二の両スイッチは、同時に制御される。望ましくは、上述の制御回路はまた、第二のスイッチに接続され、そのスイッチを第一のスイッチに同調して制御する。これは両スイッチ用の他の回路をすでに有する小型のスイッチ回路を可能にする。
【００１６】
本発明の望ましい実施例によれば、I2C送受信器は、制御回路に接続されている。I2Cバスは通信及び制御の容易な手段であり、これに対して安価な高度集積回路が利用可能である。
【００１７】
本発明の他の様相によれば、無線周波数信号を受信する受信回路は、チューナー回路の入力に接続されている上述のようなスイッチ回路を有するように設けられている。スイッチ回路は、チューナー入力端子に接続する少なくとも二つのRF信号源の中から一つを選択する役目をする。例えば、二つの信号源は、地上テレビアンテナ及びケーブルテレビネットワークでありうる。望ましくは、チューナーは、両信号源の全周波数範囲を処理可能な広帯域回路を有する。スイッチ回路の優れたアイソレーション性能の結果、二つの信号源はお互いからはっきりと分離される。従って、一つのチューナーは、二つの信号源からの信号に対して使用され、二つの信号源の間で電子的に切り替わる。
【００１８】
以下において、本発明の望ましい実施例について図を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１で示されるように、テレビ装置14及びセットトップボックス21を有する受信機11がある。受信機11は、ここでは単なる例であることが注意されるべきである。テレビ装置14は、例えばLCD、プラズマ又は陰極線ディスプレイのような如何なる視覚的装置でもありうる。受信機11はまた、セットトップボックス21の代わりに設置されたテレビカード、及びテレビ装置14の代わりのコンピュータモニタを有するコンピュータシステムでありうる。更なる代案として、セットトップボックス21の機能がテレビ装置に組み込まれても良い。
【００２０】
セットトップボックス21は、高周波（HF）信号を受信し、それらをベースバンド信号に変換する受信モジュール15を有する。
【００２１】
図１の例において、受信モジュール15及びセットトップボックス21は、デジタル／アナログ式のテレビ装置である。即ち、それらは、アナログ及びデジタルの両方式の信号を含むHF信号を受信可能である。
【００２２】
受信モジュール15は、チューナー12を有する。最初にチューナーは、その入力で受信したRF信号を中間周波数（IF）信号に変換する。次に、更なる回路（図示せず）は、アナログ映像信号（合成ビデオ・ベースバンド信号）及びテレビ音声信号を出力するようにIF信号を検波する。同じチューナー12はまた、IF増幅器、SAWフィルタ、VSB／QAM検波器等のような付加的な回路を有し、地上及びケーブルのデジタルテレビ信号を検波し、MPEG-2トランスポートストリームを出力する能力を有する。
【００２３】
図１の配置において、二つの高周波テレビ信号源、即ち地上テレビアンテナ16及びテレビケーブルネットワーク18が存在する。アンテナ16は、受信機11の第一の入力ポート20に接続されている。テレビケーブルネットワーク18は、受信機11の第二の入力ポート22に接続されている。受信機11のセットトップボックス21において、受信モジュール15は、受信機11のHF入力20、22が、実際には受信モジュール15の入力ポートであるような方法で配置されている。受信モジュール15は、入力ポート20、22に接続されているスイッチ回路10を有する。スイッチ回路10の出力ポート24は、チューナー12の入力に接続されている。スイッチ10は、アンテナ16からの信号又はケーブルネットワークからの信号のどちらかをチューナー12に接続する役目をする。スイッチ回路10は、制御インターフェースポート26を介して、チューナー12によって電子的に制御される。
【００２４】
二つのRF信号源16、18は、一つを他から電気的に分離されることを必要とする。必要とされる電気的な分離（アイソレーション）は、FCCのパート15.115及び15.117のような規定によって定められている。これらにおいて、アイソレーション性能は、54から216ＭＨｚの間では80dB、216から550MHzの間では60dB、550から806ＭＨｚの間では55dBと示されている。
【００２５】
図１で示されているスイッチ回路10及びチューナー12の配置は、スイッチ回路10の機能を象徴的に表わすことが注意されるべきである。実際の用途では、望ましくは、スイッチ回路10及びチューナー12は、受信モジュール15のような同じ装置の部分である。
【００２６】
チューナー12は、それ自体は当業者に知られており、そのためここでは詳細に示したり、説明したりはしないことが注意されるべきである。チューナー回路12は、端子24でHF信号を受信する。図２は、スイッチ回路10及びチューナー12を有する受信モジュール15の略図を示す。
【００２７】
スイッチ回路10は、二つの単極単投（SPST）スイッチ28、30、一つの単極双投（SPDT）スイッチ32、制御回路34及び駆動電圧入力26を有する。
【００２８】
I2C送受信回路36は、チューナー12で実施される。I2C送受信器36は、スイッチ回路10を制御する電圧入力26に電圧を供給する。送受信器36は、I2Cバスを介して命令を受信し、それに応じてスイッチ10を制御し、信号経路が第一の入力端子20から出力端子24に確立された第一の状態と、信号経路が第二の入力端子22から出力端子24まで設けられた第二の状態との間を切り替える。
【００２９】
I2C送受信器36は、制御回路34に入力される電圧信号RFSWを供給する。制御回路34は、第二のSPSTスイッチ30を駆動する同相電圧VSW及び第一のSPSTスイッチ28を駆動する反転電圧VSWを作る補完的な駆動回路である。更に制御回路34は、SPDTスイッチ32を駆動するスイッチ信号PESWにドライバーを供給する。
【００３０】
制御回路34は、スイッチ信号として電圧RFSWを制御端子38で受信する。電圧RFSWは、ハイ、例えば5V、又はロー、例えば0Vのどちらかでありうる。
【００３１】
第一及び第二のSPSTスイッチ28、30は、同一構造である。それらは夫々、駆動端子での電圧VSW及びVSWの夫々によって駆動される二つのスイッチング素子を有する。駆動端子に印加された信号がハイである場合、二つのスイッチング素子は、第一及び第二のポート44、46が接続されるようにオンに切り替えられる。印加された信号がローである場合、スイッチング素子はオフであり、第一及び第二のポート44、46を分離する。
【００３２】
SPDTスイッチ32は、二つの分岐ポート48、50、共通ポート52及び制御ポート54を有する。二つの分岐ポート48、50は、SPSTスイッチ28、30の対応する一つの第二のポートに夫々接続されている。共通ポート52は、スイッチ回路10の出力端子24に接続されている。
【００３３】
SPDTスイッチ32は、分岐ポート48、50の一つを、駆動ポート54での駆動信号に応じて、共通ポート52に選択的に接続する。駆動信号がハイである場合、第一の分岐ポート48が共通ポート52に接続される。駆動信号がローである場合、第二の分岐ポート50が共通ポート52に接続される。
【００３４】
制御回路10は、以下の方法で動作する。即ち、そのI2C入力ポートでの信号によって、送受信器36は、ハイ又はローのどちらかの切り替え信号RFSWを制御回路10に供給する。
【００３５】
RFSWがハイである場合、これは、第一のSPSTスイッチ28がオンである第一の状態に対応し、第一の入力ポート20をSPDTスイッチ32の第一の分岐ポートに接続する。同時に、SPDTスイッチ32は、第一の分岐ポート48を共通ポート52に接続するようにハイに設定された信号PESWによって制御される。従って、信号経路は、スイッチ10の第一の入力端子20と出力端子24との間に設けられる。この信号経路は、低い挿入損失を有する。同時に、第二のSPSTスイッチ30はオフであり、更にSPDTスイッチ32の第二の分岐ポート50は接続されていない。従って、入力端子20、22の間及び第二の入力端子22と出力端子24との間には高い絶縁性が存在する。
【００３６】
送受信器36が反対のI2C命令を受信する場合、それは、状態が逆さにされた第二の状態に切り替えるようにスイッチ10を制御する。RFSWはローであり、VSWはローであり、第一のSPSTスイッチ28はオフであり、VSWはハイであり、第二のSPSTスイッチ30はオンであり、PESWはローであり、SPDTスイッチ32が第二の分岐ポート50を共通ポート52に接続する一方で、第一の分岐ポート48は分離される。これは、第二の入力端子22と出力端子24との間に低い挿入損失を有する信号経路をもたらす。一方で、入力端子20、22は一つを他方からはっきりと絶縁され、更に第一の入力端子20は出力端子24からはっきりと絶縁される。
【００３７】
図３では、SPSTスイッチ28の回路図が示されている。両SPSTスイッチ28、30は、全く等しい構造である。それらは、個別電子部品を用いて実施される。ピン・ダイオードD1、D2は、スイッチング素子として働く。例えば、日立から入手可能な型式HVC142系のピン・ダイオード又は類似のピン・ダイオード特性を有する部品が、低いオン切り替え容量のように、使用されうる。ダイオードD1、D2は、入力ポート44と出力ポート46との間で直列に、並列でない方法で接続されている。夫々のポート44、46では、電源（5V）と接地との間で電圧分配器が設けられ、一定の直流電位を確立する。ダイオードD1、D2の間で、駆動端子56は、電圧VSWが印加されるように接続されている。VSWがハイ（例えば5V）である場合、両ダイオードD1、D2は、順方向にバイアスをかけられる。従って、低い挿入損失を有する信号経路は、入力ポート44と出力ポート46との間に設けられる。他方では、VSWがロー（例えば0V）である場合、ダイオードD1、D2は、逆バイアスをかけられる。故に、約40dBの高い絶縁性が、入力ポート44と出力ポート46との間で達成される。
【００３８】
図４では、図２のSPDTスイッチ32の実施が示されている。SPDTスイッチ32は、集積回路RF  SPDTスイッチ58を用いて実施される。望ましくは、これはMOSFETスイッチである。例えば、ペレグリン・セミコンダクタ社から入手可能であるPE4230が使用されうる。この集積回路は高いRFアイソレーション（1GHzで38dB）及び低い挿入損失（1GHzで0.44dB）を特色とし、低電圧CMOS論理制御を利用する。
【００３９】
図５は、制御回路34の略図を示す。制御回路34は、個別電子部品を用いて実施される。スイッチ信号RFSWから、同相電圧信号VSWが第一の駆動回路40によって発生し、反転電圧信号VSWが第二の駆動回路42によって発生する。抵抗分割網41は、VSWから電圧PESWを得るために使用される。駆動回路40、42は、補完的な回路内で接続された型式BC857BW及びBC847BWのバイポーラトランジスタT1、T2によって実施される。
【００４０】
RFSWが補完的なトランジスタの対40、42のベースに印加される時、同相電圧VSWは駆動トランジスタ40から得られ、反転電圧VSWは駆動トランジスタ42から得られる。PESWは、SPDTスイッチ32に対する適正な切り替え電圧を得るように同相電圧VSWの加工したものである。
【００４１】
図１で示されるように、スイッチ回路10は、受信モジュール15で一体化されている。該受信モジュール15は、セットトップボックス21、PC用テレビカード、又はテレビ受像機の一体化された受信モジュールでありうる。スイッチ回路10の出力ポート24は、チューナー12の入力ポートに接続されている。スイッチ回路10の二つの入力端子20、22は、図１で示されるように、RF信号源に接続されている。
【００４２】
I2Cバスを介して受信される制御信号によって、チューナー12で一体化された送受信器36は、第一の信号源（例えば、図１の地上アンテナ）又は第二の信号源（例えば、図１のケーブルテレビ信号18）のどちらかをチューナー12のRF入力に選択的に接続するようにスイッチ10を制御する。
【００４３】
チューナー12は、選択されたRF信号を受信し、それをIF信号に変換する。チューナー12は、アナログ及びデジタルの両方式の地上波テレビ信号及びケーブルテレビ信号を受信する能力を有する混合モジュールである。受信されたRF信号がデジタル又はアナログどちらのテレビ信号を有するかによって、発生するIF信号は、ベースバンド・アナログ信号を出力するように検波されるか、あるいはMPEG-2トランスポートストリームの形式でデジタル・ベースバンド信号を出力するように処理されるかのどちらかである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】地上テレビアンテナ及びケーブルテレビネットワークに接続されている受信機の概略図である。
【図２】図１で使用されたRFスイッチ回路の回路図である。
【図３】図２で使用された第一のスイッチの回路図である。
【図４】図２で使用された第二のスイッチの回路図である。
【図５】図２で使用された駆動回路の回路図である。
【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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【国際調査報告】
2006523994.tif 000008
2006523994.tif 000009
2006523994.tif 000010