(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する微小な機械式スイッチと第２の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する第１の半導体スイッチとからなる並列回路を高周波信号の伝送線路に設け、第３の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する第２の半導体スイッチを前記伝送線路とグランドの間に設け、前記伝送線路と前記第２の半導体スイッチの間に４分の１波長の長さの線路を設け、前記高周波信号をオン・オフするようにし、
前記高周波信号をオンさせる所望の時刻に前記機械式スイッチと前記第１の半導体スイッチを同時に導通に切り替え、前記機械式スイッチの導通後に前記第１の半導体スイッチを遮断に戻し、
また前記高周波信号をオフさせる所望の時刻に前記機械式スイッチと前記第２の半導体スイッチを同時に遮断に切り替え、前記機械式スイッチの遮断後に前記第２の半導体スイッチを導通に戻すようにしたことを特徴とする高周波スイッチ回路。
【請求項２】
機械式スイッチと半導体スイッチを同一のシリコン基板上に形成したことを特徴とする請求項１記載の高周波スイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は高周波信号を導通、遮断するハイブリッド型の高周波スイッチ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波スイッチ回路として、例えば「“A Microwave Switch Matrix using MMICs for Satellite Applications,” R.Gupta、International Microwave Symposium 1990」の８８６ページに記載されているガリウム砒素ＭＭＩＣ（Microwave Monolithic IC）がある。図９はこの半導体スイッチ回路の切り替え時間の観測波形を示す説明図で、この波形は切り替え速度が１０ｎ秒以下であることを示している。図１０はこの半導体スイッチ回路の通過損失の観測波形を示す説明図で、この波形は半導体スイッチを最大７個繋つなげた場合の通過損失が６．５ｄＢ程度あることを示している。また、図１１はこの半導体スイッチの諸特性のテーブルを示す説明図である。
【０００３】
また、微小な機械式高周波スイッチについて、例えば「“MEM Relay for Reconfigurable RF Circuits,” R. E. Mihailovich, IEEE Microwave and Wireless Communications, Vol.11, No.2, 2001」に記載されている。図１２はこの微小な機械式高周波スイッチの示す構造図である。図において、３００は基板、３０１はスイッチ、３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃは一端が基板３００に固定支持されたばね、３０５Ａ，３０５Ｂはこれらのばねの多端で遊動可能に支持された駆動電極である。３０３は駆動電極３０５Ａ，３０５Ｂ間に屈曲可能な絶縁体を介して上下動するように支持された高周波電極、３０４Ａ，３０４Ｂは各端部が高周波電極３０３の下部に位置するように基板３００に設けられた高周波線路である。
【０００４】
次に機械式高周波スイッチ３０１の動作について説明する。
一対の電極で構成される２組の駆動電極３０５Ａ，３０５Ｂに電圧がかけられていないとき、ばね３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃの応力により高周波線路３０４Ａ，３０４Ｂと高周波電極３０３は離れた状態（図１２ｂ）にあり、機械式スイッチ３０１は開放の状態にある。２組の駆動電極３０５Ａ，３０５Ｂ間に所定の電圧がかけられると、ばね３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃの応力に抗してお互いが引き合う。このため、高周波電極３０３は基板３００の面側に下がり、高周波線路３０４Ａ，３０４Ｂ間を接続した状態（図１２ｃ）となり、機械式スイッチ３０１は導通の状態に至る。この機械式高周波スイッチ３０１の通過損失は１０ＧＨｚにおいて０．２ｄＢ以下であるが、切り替え速度は１０μ秒程度である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高周波スイッチは以上のように構成されているので、微小な機械式スイッチの場合には、通過損失が小さいが、切り替え時間が遅いという問題があり、一方、半導体スイッチの場合には、切り替え時間は速いが、通過損失が大きいという問題があった。また、半導体スイッチは、微小な機械式スイッチに比べて、消費電力が大きいという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、機械式スイッチと半導体スイッチを組み合わせたハイブリッドスイッチを構成し、切り替え時間が早く、通過損失が小さく、低消費電力の高周波スイッチ回路を得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波スイッチ回路は、第１の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する微小な機械式スイッチと第２の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する第１の半導体スイッチとからなる並列回路を高周波信号の伝送線路に設け、第３の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する第２の半導体スイッチを前記伝送線路とグランドの間に設け、前記伝送線路と前記第２の半導体スイッチの間に４分の１波長の長さの線路を設け、前記高周波信号をオン・オフするようにし、前記高周波信号をオンさせる所望の時刻に前記機械式スイッチと前記第１の半導体スイッチを同時に導通に切り替え、前記機械式スイッチの導通後に前記第１の半導体スイッチを遮断に戻し、また前記高周波信号をオフさせる所望の時刻に前記機械式スイッチと前記第２の半導体スイッチを同時に遮断に切り替え、前記機械式スイッチの遮断後に前記第２の半導体スイッチを導通に戻すようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る高周波スイッチ回路は、伝送線路と第２の半導体スイッチの間に４分の１波長の長さの線路を設けたものである。
【００１５】
この発明に係る高周波スイッチ回路は、機械式スイッチと半導体スイッチを同一のシリコン基板上に形成したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の各形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波スイッチ回路を示す構造図である。図において、１は微小な機械式スイッチ、２は一端が基板に対して固定され、他端部が上下動可能な機械式スイッチ１のばね、３はばね２の他端部に取り付けられた機械式スイッチ１の高周波電極、４，４は高周波電極３と所定の間隔で向かい合うように基板上に設けられた機械式スイッチ１の一対の高周波線路である。５はばね２の裏面に設けられた駆動電極、６は駆動電極５と向かい合うように基板上に設けられた駆動電極である。７は高周波線路４，４間に接続された半導体スイッチを構成する電界効果トランジスタ、８は電界効果トランジスタ７のバイアス用抵抗、９は高周波信号の入力端子、１０は出力端子である。１１は機械式スイッチ１の導通制御を行う制御信号を与える制御端子、１２は電界効果トランジスタ７の導通制御を行う制御信号を与える制御端子である。ここで、機械式スイッチ１と電界効果トランジスタ７は同一シリコン基板上に設けられており、図に示すように並列回路を構成して高周波信号をオン・オフするようにその伝送線路に設けられている。
【００１７】
次に機械式スイッチ１と電界効果トランジスタ７の個々の動作について説明する。
制御端子１１に所定の電圧がかけられていないとき、機械式スイッチ１はばね２の応力により高周波線路４，４と高周波電極３が離れた状態にあり、機械式スイッチ１は開放の状態にある。これに対し、制御端子１１に所定の電圧がかけられるとき、機械式スイッチ１の駆動電極５ともう一つの駆動電極６の間に電圧がかかり、お互いに引き合う力が発生する。この力がばね２の応力より大きくなった時点で、高周波線路４，４と高周波電極３は接続された状態となり、すなわち高周波線路４，４間が高周波電極３により短絡され、機械式スイッチ１は導通の状態に至る。
【００１８】
一方、制御端子１２に所定のバイアス電圧がかけられていないとき、電界効果トランジスタ７は空乏層が存在するため開放の状態にある。これに対し、制御端子１２に所定のバイアス電圧がかけられると、電界効果トランジスタ７は空乏層がなくなり、導通の状態に至る。
【００１９】
図２はこの実施の形態１に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。図において、１３は機械式スイッチ１を導通させる制御信号の波形、１４は機械式スイッチ１の動作、１５は電界効果トランジスタ７を導通させる制御信号の波形、１６は電界効果トランジスタ７の動作、１７は一定の値を持つ入力波形に対する出力波形、１８は回路の通過損失である。
【００２０】
次に、高周波スイッチ回路の全体動作について説明する。
制御端子１１の制御信号１３と制御端子９の制御信号１４を時刻Ｔｏｎに同時に導通させることで、機械式スイッチ１と電界効果トランジスタ７は導通過程に入る。このとき、電界効果トランジスタ７の切り替え時間（１４の立ち上り部分）が機械式スイッチ１の切り替え時間（１６の立ち上り部分）に比べて早いので、出力波形１７の立ち上りは電界効果トランジスタ７の動作１６と等しくなる。したがって、機械式スイッチ１が完全に導通した後、電界効果トランジスタ７を開放状態にしても、出力波形１７は変わらず、通過損失１８は小さくなる。
なお、この動作は、電界効果トランジスタ７の代わりにＰＩＮダイオードによる半導体スイッチを用いても同様に達成される。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、微小な機械式スイッチ１と電界効果トランジスタ７とからなる並列回路を高周波信号の伝送線路に設け、高周波信号をオンさせる所望の時刻に機械式スイッチ１と電界効果トランジスタ７を同時に導通に切り替え、機械式スイッチ１の導通後に電界効果トランジスタ７を遮断に戻すおとにより高周波信号をオン・オフするようにしたので、高周波スイッチ回路のスイッチ切り替え時には電界効果トランジスタ７の切り替えにより高速な切り替え時間を実現し、定常状態では機械式スイッチ１の通過損失と同様な低損失を実現する効果が得られる。また、定常状態では機械式スイッチ１の消費電力と同様な低消費電力を実現する効果が得られる。
【００２２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。図において、１０１は微小な機械式スイッチで、実施の形態１の機械式スイッチ１と同様な構造からなる。１０３は機械式スイッチ１０１の高周波電極、１０４，１０４は機械式スイッチ１０１の一対の高周波線路、１０５，１０６は機械式スイッチ１０１の駆動電極である。１０７は半導体スイッチを構成する電界効果トランジスタ、１０８は上記電界効果トランジスタのバイアス用抵抗、１０９は高周波信号の入力端子、１１０は出力端子、１１１は機械式スイッチ１０１の制御を行う制御信号を与える制御端子、１１２は電界効果トランジスタ１０７の導通制御を行う制御信号を与える制御端子である。ここで、機械式スイッチ１０１と電界効果トランジスタ１０７は同一シリコン基板上に設けられており、図に示すように並列回路を構成して高周波信号をオン・オフするようにその伝送線路とグランド間に設けられている。
【００２３】
次に機械式スイッチ１０１と電界効果トランジスタ１０７の個々の動作について説明する。
制御端子１１１に所定の電圧がかけられていないとき、高周波線路１０４，１０４と高周波電極１０３は離れた状態にあり、機械式スイッチ１０１は開放の状態にある。これに対し、制御端子１１１に所定の電圧が与えられると、機械式スイッチ１０１の駆動電極１０５と駆動電極１０６に間に電圧がかかり、お互いに引き合う。その結果、高周波線路１０４，１０４と高周波電極１０３は接続された状態となり、機械式スイッチ１０１は導通の状態に至る。
【００２４】
一方、制御端子１１２に所定の電圧がかけられていないとき、電界効果トランジスタ１０７は空乏層が存在するため開放の状態にある。これに対し、制御端子１１２に所定の電圧がかけられると、電界効果トランジスタ１０７は空乏層がなくなり、導通の状態に至る。
【００２５】
図４は実施の形態２に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。図において、１１３は機械式スイッチ１０１を導通させる制御信号の波形、１１４は機械式スイッチの動作状態、１１５は電界効果トランジスタ１０７を導通させる制御信号の波形、１１６は電界効果トランジスタ１０７の動作状態、１１７は一定の値を持つ入力波形に対する出力波形、１１８は回路の通過損失である。
【００２６】
次に高周波スイッチ回路の全体動作について説明する。
予め与えられていた制御端子１１１の制御信号１１３と制御端子１１２の制御信号１１５を時刻Ｔｏｆｆに同時にオフにする。すると、それまで導通状態におかれていた機械式スイッチ１０１と電界効果トランジスタ１０７は、非導通過程に入る。このとき、電界効果トランジスタ１０７の切り替え時間（１１６の立ち下り部分）が機械式スイッチ１０１の切り替え時間（１１４の立ち下り部分）に比べて早いので、出力波形１１７は電界効果トランジスタ１０７の動作と等しくなる。機械式スイッチ１０１が完全に非導通となった後、電界効果トランジスタ１０７を導通状態に戻しても、出力波形１１７は変わらず、通過損失１１８は小さくなる。
なお、この動作は、電界効果トランジスタ１０７の代わりにＰＩＮダイオードによる半導体スイッチを用いても同様に達成される。
【００２７】
以上のように、実施の形態２によれば、微小な機械式スイッチ１０１と電界効果トランジスタ１０７とからなる並列回路を高周波信号の伝送線路とグランド間に設け、高周波信号をオフさせる所望の時刻に機械式スイッチ１０１と電界効果トランジスタ１０７を同時に遮断に切り替え、機械式スイッチの導通後に電界効果トランジスタ１０７を導通に戻すことにより高周波信号をオン・オフするようにしたので、高周波スイッチ回路のスイッチ切り替え時には電界効果トランジスタ１０７の切り替えにより高速な切り替え時間を実現し、定常状態では機械式スイッチ１０１の通過損失と同様な低損失を実現する効果がある。また、定常状態では機械式スイッチ１０１の消費電力と同様な低消費電力を実現する効果が得られる。
【００２８】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。２０１は微小な機械式スイッチで、実施の形態１の機械式スイッチ１と同様な構造からなる。２０３は機械式スイッチ２０１の高周波電極、２０４，２０４は機械式スイッチ２０１の一対の高周波線路、２０５は機械式スイッチ２０１の駆動電極、２０６は機械式スイッチ２０１のもう一つの駆動電極である。２０７，２１４はそれぞれ半導体スイッチを構成する電界効果トランジスタ、２０８，２１５は電界効果トランジスタ２０７，２１４のそれぞれバイアス用抵抗である。２０９は高周波信号の入力端子、２１０は出力端子、２１１は機械式スイッチ２０１の導通制御を行う制御信号を与える制御端子、２１２は電界効果トランジスタ２０７の導通制御を行う制御信号を与える制御端子、２１３は電界効果トランジスタ２１４の導通制御を行う制御信号を与える制御端子である。ここで、機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７，２１４は同一シリコン基板上に一体化して設けられており、図に示すように、機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７は並列回路を構成して高周波信号の伝送線路に設けられ、また電界効果トランジスタ２１４は伝送線路とグランド間に設けられている。
【００２９】
次に機械式スイッチ２０１および電界効果トランジスタ２０７，２１４の個々の動作について説明する。
制御端子２１１に所定の電圧がかけられていないとき、高周波線路２０４，２０４と高周波電極２０３は離れた状態にあり、機械式スイッチ２０１は開放の状態にある。制御端子２１１に所定の電圧がかけられたとき、機械式スイッチ２０１の駆動電極２０５ともう一つの駆動電極２０６に間に電圧がかかり、お互いに引き合う。その結果、高周波線路２０４，２０４と高周波電極２０３は接続され、機械式スイッチ２０１は導通の状態に至る。
【００３０】
一方、制御端子２１２，２１３に所定の電圧がかけられていないとき、電界効果トランジスタ２０７，２１４は空乏層が存在するため開放の状態にある。制御端子２１２，２１３に所定の電圧がかけられたとき、電界効果トランジスタ２０７，２１４は空乏層がなくなり、導通の状態に至る。
【００３１】
図６は実施の形態３に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。図において、２１６は機械式スイッチ２０１を導通させる制御信号の波形、２１７は機械式スイッチ２０１の動作状態である。２１８は電界効果トランジスタ２０７を導通させる制御信号の波形、２１９は電界効果トランジスタ２０７の動作状態である。２２０は電界効果トランジスタ２１４を導通させる制御信号の波形、２２１は電界効果トランジスタ２１４の動作状態である。２２３は一定の値を持つ入力波形に対する出力波形、２２２は回路の通過損失である。
【００３２】
次に、高周波スイッチ回路の一連の動作について説明する。
制御端子２１３に加える制御信号２２０をオフした状態で、制御端子２１１の制御信号２１６と制御端子２１２の制御信号２１８を時刻Ｔｏｎに同時にオン状態にする。すると、電界効果トランジスタ２１４は非導通状態を保ち、機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７は導通過程に入る。このとき、電界効果トランジスタ２０７の切り替え時間（２１９立ち上り部分）が機械式スイッチ２０１の切り替え時間（２１７の立ち上り部分）に比べて早いので、出力端子２１０から得られる出力波形２２３は電界効果トランジスタ２０７の動作と等しくなる。機械式スイッチ２０１が完全に導通した後、制御信号２１８をオフにして電界効果トランジスタ２０７を非導通状態にするが、出力波形２２３は変化せず、通過損失２２２は小さくなる。その後、時刻Ｔｏｆｆに制御端子２１２の制御信号２１６を開放し、制御端子２１３の制御信号２２０をオンにする。すると、機械式スイッチ２０１は開放過程に入り、電界効果トランジスタ２１４は導通過程に入る。このとき、電界効果トランジスタ２１４の切り替え時間（２２１の立ち上り部分）が機械式スイッチ２０１の切り替え時間（２１７の立ち下り部分）に比べて早いので、出力波形２２３は電界効果トランジスタ２１４の動作と等しくなる。機械式スイッチ２０１が完全に開放した後、電界効果トランジスタ２１４を開放状態するが、出力波形２２３はオフ状態で変化せず、通過損失２２２は小さくなる。
なお、この動作は電界効果トランジスタ２０７，２１４の代わりにＰＩＮダイオードによる半導体スイッチを用いても同様に達成される。
【００３３】
以上のように、実施の形態３によれば、機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７とからなる並列回路を高周波信号の伝送線路に設け、電界効果トランジスタ２１４を伝送線路とグランド間に設け、高周波信号をオンさせる所望の時刻に機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７を同時に導通に切り替え、機械式スイッチ２０１の導通後に電界効果トランジスタ２０７を遮断に戻し、また高周波信号をオフさせる所望の時刻に機械式スイッチと電界効果トランジスタ２１４を同時に遮断に切り替え、機械式スイッチ２０１の遮断後に電界効果トランジスタ２１４を導通に戻すことにより高周波信号をオン・オフするようにしたので、高周波スイッチ回路のスイッチ切り替え時には半導体スイッチ２０７，２１４の切り替えにより高速な切り替え時間を実現し、定常状態では機械式スイッチ２０１の通過損失と同様な低損失を実現する効果が得られる。また、定常状態では機械式スイッチ２０１の消費電力と同様な低消費電力を実現する効果が得られる。
【００３４】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４による高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。図において、図５と同一および相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。２２４は４分の１波長の線路、２２５は電界効果トランジスタ２１４に接続される４分の１波長の線路２２４の端部、２２６は高周波信号の入力端子２０９に接続される４分の１波長の線路２２４の端部である。
【００３５】
図８は実施の形態４に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。図において、各符号は図６に示された同一符号と同じ部分の状態を表すもので、その説明を省略する。
次に機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７，２１４の個々の動作について説明する。
制御端子２１１に所定の電圧がかけられていないとき、高周波線路２０４，２０４と高周波電極２０３は離れた状態にあり、機械式スイッチ２０１は開放の状態にある。次に、制御端子２１１に所定の電圧がかけられると、機械式スイッチ２０１の駆動電極２０５ともう一つの駆動電極２０６に間に電圧がかかり、お互いが引き合う。結果として、高周波線路２０４，２０４と高周波電極２０３は接続された状態となり、機械式スイッチ２０１は導通の状態に至る。
【００３６】
一方、制御端子２１２，２１３に所定の電圧がかけられていないとき、電界効果トランジスタ２０７，２１４は空乏層が存在するため開放の状態にある。このため、電界効果トランジスタ２０７，２１４はオフの状態となっている。そのため、このとき、４分の１波長の線路２２４の電界効果トランジスタ２１４側の端部２２５は開放となっている。したがって、この場合、４分の１波長の線路２２４の電界効果トランジスタ２１４側の一端２２５は開放される。また、制御端子２１２，２１３に所定の電圧がかけられると、電界効果トランジスタ２０７、２１４は空乏層がなくなり、導通の状態に至る。これにより、電界効果トランジスタ２１４側の４分の１波長の線路２２４の端部２２５は接地され、もう一方の端部２２６は高周波信号に対して開放された状態となる。
【００３７】
制御端子２１３の制御信号２２０をオンした状態で、制御端子２１１の制御信号２１６と制御端子２１２の制御信号２１８を時刻Ｔｏｎに同時にオンにすると、機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７は導通過程に入る。このとき、電界効果トランジスタ２０７の切り替え時間（２１９の立ち上り部分）が機械式スイッチ２０１の切り替え時間（２１７の立ち上り部分）に比べて早いので、出力端子２１０の出力波形２２３は電界効果トランジスタ２０７の動作と等しくなる。機械式スイッチ２０１が完全に導通した後、電界効果トランジスタ２０７を開放状態にするが、出力波形２２３は変わらず、通過損失２２２は小さくなる。
【００３８】
その後、制御信号２１８をオフにした状態で、時刻Ｔｏｆｆに制御信号２１６，２２０を同時にオフすると、機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２１４は開放過程に入る。このとき、電界効果トランジスタ２１４の切り替え時間（２２１の立ち下り部分）が機械式スイッチ２０１切り替え時間（２１７の立ち下がり部分）に比べて早いので、出力波形２２３は電界効果トランジスタ２１４の動作と等しくなる。機械式スイッチ２０１が完全に開放した後、電界効果トランジスタ２１４を導通状態に戻すが、出力波形２２３は変わらず、通過損失２２２は小さくなる。
なお、この動作は、電界効果トランジスタ２０７，２１４の代わりにＰＩＮダイオードによる半導体スイッチを用いても達成される。
【００３９】
以上のように、この実施の形態によれば、微小な機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７とからなる並列回路を高周波信号の伝送線路に設け、電界効果トランジスタ２１４を伝送線路とグランド間に設け、電界効果トランジスタ２１４の導通時に高周波信号の４分の１波長の長さの線路を伝送線路とグランド間に接続し、高周波信号をオンさせる所望の時刻に機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２０７を同時に導通に切り替え、機械式スイッチ２０１の導通後に電界効果トランジスタ２０７を遮断に戻し、また高周波信号をオフさせる所望の時刻に機械式スイッチ２０１と電界効果トランジスタ２１４を同時に遮断に切り替え、機械式スイッチ２０１の遮断後に電界効果トランジスタ２１４を導通に戻すことにより高周波信号をオン・オフするようにしたので、高周波スイッチ回路のスイッチ切り替え時には電界効果トランジスタ２０７，２１４の切り替えにより高速な切り替え時間を実現し、また、定常状態では機械式スイッチ２０１により他端を接地された４分の１波長線路が開放状態に見えることにより上記機械式スイッチ２０１の損失の影響がほとんど影響しなくなり、低損失な回路を実現する効果が得られる。また、定常状態では機械式スイッチ２０１の消費電力と同様な低消費電力を実現する効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第１の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する微小な機械式スイッチと第２の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する第１の半導体スイッチとからなる並列回路を高周波信号の伝送線路に設け、第３の制御信号のオン・オフ動作により導通・遮断する第２の半導体スイッチを前記伝送線路とグランドの間に設け、前記高周波信号をオン・オフするようにし、高周波信号をオンさせる所望の時刻に機械式スイッチと第１の半導体スイッチを同時に導通に切り替え、前記機械式スイッチの導通後に前記第１の半導体スイッチを遮断に戻し、また前記高周波信号をオフさせる所望の時刻に前記機械式スイッチと第２の半導体スイッチを同時に遮断に切り替え、前記機械式スイッチの遮断後に前記第２の半導体スイッチを導通に戻すように構成したので、高周波スイッチ回路のスイッチ切り替え時には半導体スイッチの切り替えにより高速な切り替え時間を実現し、定常状態では上記機械式スイッチの通過損失と同様な低損失を実現する効果がある。また、定常状態では機械式スイッチの消費電力と同様な低消費電力を実現する効果がある。
また、この発明によれば、伝送線路と第２の半導体スイッチの間に４分の１波長の長さの線路を設けるように構成したので、高周波スイッチ回路のスイッチ切り替え時には半導体スイッチの切り替えにより高速な切り替え時間を実現し、定常状態では機械式スイッチにより他端を接地された４分の１波長線路が開放状態に見えることにより機械式スイッチの損失の影響がほとんど影響しなくなり、低損失な回路を実現する効果がある。
【００４８】
この発明によれば、機械式スイッチと半導体スイッチを同一のシリコン基板上に形成するように構成したので、シリコン基板上に形成することで小型化が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による高周波スイッチ回路の構成を示す構造図である。
【図２】  同実施の形態１に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図３】  同実施の形態２による高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図４】  同実施の形態２に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図５】  同実施の形態３による高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図６】  同実施の形態３に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図７】  同実施の形態４による高周波スイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図８】  同実施の形態４に係る高周波スイッチ回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図９】  従来の半導体スイッチ回路の切り替え時間の観測波形を示す説明図である。
【図１０】  従来の半導体スイッチ回路の通過損失の観測波形を示す説明図である。
【図１１】  従来の半導体スイッチ回路の諸特性のテーブルを示す説明図である。
【図１２】  従来の微小機械式スイッチの構造を示す構造図である。
【符号の説明】
１，１０１，２０１  機械式スイッチ、２  ばね、３，１０３，２０３  高周波電極、４，１０４，２０４  高周波線路、５，６，１０５，１０６，２０５，０６  駆動電極、７，１０７，２０７，２１４，  電界効果トランジスタ、８，１０８，２０８，２１５  バイアス用抵抗、９，１０９，２０９  入力端子、１０，１１０，２１０  出力端子、１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２，２１３  制御端子、１３，１５，１１３，１１５，２１６，２１８，２２０  制御信号の波形、１４，１１４，２１７  機械式スイッチの動作状態、１６，１１６，２１９，２２１  電界効果トランジスタの動作状態、１７，１１７，２２３  出力波形、１８，１１８，２２２  通過損失、２２４  ４分の１波長の線路、２２５，２２６  端部。
【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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