(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートを偶数個有すると共に出力ポートを１個有する双方向性の高周波スイッチにおいて、
バンプを有する複数の伝送線路が設けられた誘電体基板と、
マイクロストリップ線路からなる伝送線路、マイクロストリップ線路からなるスタブ、及び、ドレイン電極を前記スタブに接続すると共にソース電極を接地したトランジスタを集積してなり、前記トランジスタのゲート電極に印加する直流バイアスを切り替えることにより、高周波信号を通過または遮断するスイッチ機能を有する同一構成の偶数個のＭＭＩＣとを備え、
前記誘電体基板上に前記同一構成の偶数個のＭＭＩＣを実装して構成されていることを特徴とする高周波スイッチ。
【請求項２】
入力ポートを偶数個有すると共に出力ポートを１個有する双方向性の高周波スイッチにおいて、
バンプを有する複数の伝送線路が設けられた誘電体基板と、
マイクロストリップ線路からなる入力整合回路、マイクロストリップ線路からなる出力整合回路、及び、ゲート電極を前記入力整合回路に接続すると共に、ドレイン電極を前記出力整合回路に接続し、且つ、ソース電極を接地したトランジスタを集積してなり、前記トランジスタのゲート電極に印加する直流バイアスを切り替えることにより、高周波信号を通過または遮断するスイッチ機能を有する同一構成の偶数個のＭＭＩＣとを備え、
前記誘電体基板上に前記同一構成の偶数個のＭＭＩＣを実装して構成されていることを特徴とする高周波スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を通過または遮断するスイッチ機能を備えた高周波スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の高周波スイッチとして、例えばスタブに接続したトランジスタのゲート電極に印加する直流バイアスを切り替えることにより、高周波信号を通過または遮断するように構成された高周波スイッチがある。また、高周波信号を通過または遮断するスイッチ機能と、通過させる高周波信号を増幅する機能とを有するアンプを備えた高周波スイッチがある。このような高周波スイッチは、例えば特開平５−５５８０４号公報や特開平２−６３２０１号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の高周波スイッチは、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号をスイッチングするスイッチであるため、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit ）により構成されている。さて、高周波スイッチの入力ポートの数や出力ポートの数は、適用するシステムによって種々変わる。これに対して、ＭＭＩＣは半導体プロセスにより製造されるものであるため、高周波スイッチの入力ポートの数や出力ポートの数を設計変更する場合には、ＭＭＩＣの半導体プロセスの変更作業が必要となった。このため、高周波スイッチ（ＭＭＩＣ）の製造コストがかなり高くなるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、高周波スイッチの入力ポートの数や出力ポートの数を増減させる必要がある場合に、高周波スイッチの製造コストを安くすることができる高周波スイッチを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、同一構成のＭＭＩＣを組み合わせる個数を、偶数、例えば２、６、８……と変更することにより、入力ポートの数や出力ポートの数を容易に増減させることができるから、同一構成のＭＭＩＣを組み合わせる個数を変更するだけで、半導体プロセス等を変更することなく、入力ポートの数や出力ポートの数を容易に増減させることができる。従って、高周波スイッチの製造コストを大幅に安くすることができる。
【０００６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図４を参照しながら説明する。まず、図１は高周波スイッチ１の斜視図である。この図１に示す高周波スイッチ１は、このスイッチ１を偶数個組み合わせることにより、入力ポート数が偶数であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチ、または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が偶数である双方向性の高周波スイッチを作成することを目的とするチップ状の高周波スイッチである。
【００１８】
上記高周波スイッチ１は、本実施例の場合、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit ）により構成されており、例えば一辺が数ｍｍ程度の大きさの矩形状のチップである。具体的には、高周波スイッチ１は、誘電体基板である例えばガリウムひ素基板からなる基板２を有しており、この基板２の表面にはほぼＴ字状をなす導体パターン３が設けられ、基板２の裏面の全面には裏面導体４が設けられている。この場合、上記導体パターン３はマイクロストリップ線路により構成されている。
【００１９】
また、導体パターン３は、図１中手前側へ延びる導体部３ａと、図１中左方へ延びる導体部３ｂと、図１中右方へ延びる導体部３ｃと、上記導体部３ａの中間部位から図１中右方へ延びる導体部３ｄとを有している。そして、導体部３ａの先端部が入力ポート５となり、導体部３ｂ、３ｃの各先端部が出力ポート６、７となっている。この構成により、高周波スイッチ１は、１つの入力ポート５と２つの出力ポート６、７を備える構成となっている。更に、導体部３ｄがスタブ８となっている。
【００２０】
そして、基板２の表面におけるスタブ８の先端部の近傍部位には、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号用のトランジスタ９が設けられている。このトランジスタ９は、例えばＭＥＳＦＥＴやＨＥＭＴやＨＢＴやＭＯＳＦＥＴ等により構成されている。上記トランジスタ９のドレイン電極９ａが上記スタブ８に接続され、ソース電極９ｂがアースされ、ゲート電極９ｃがゲート端子１０に接続されている。
【００２１】
このように構成された高周波スイッチ１は、トランジスタ９のゲート電極９ｃに印加する直流バイアスを切り替えることにより、入力ポート５から入力した高周波信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の信号）を通過または遮断するスイッチ機能を備えている。そして、上記通過された高周波信号は、出力ポート６、７へ出力されるように構成されている。更に、上記高周波スイッチ１は、双方向性の高周波スイッチである。
【００２２】
次に、上記した構成の高周波スイッチ１を偶数個組み合わせることにより、入力ポート数が偶数であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチを作成する例について、図２、図３、図４を参照して説明する。ここでは、図２に示すように、高周波スイッチ１を例えば４個用いて、入力ポート数が４であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチ１１を作成する。
【００２３】
まず、図２に示すような高周波スイッチ用基板１２を用意する。この高周波スイッチ用基板１２は、誘電体基板である例えばアルミナ基板からなる基板１３と、この基板１３の表面に設けられた導体パターン１４と、基板１３の裏面に設けられた裏面導体（図示しない）とから構成されている。上記導体パターン１４は、高周波スイッチ１の入力ポート５を接続するための接続導体パターン１４ａと、高周波スイッチ１の出力ポート６、７を接続するための接続導体パターン１４ｂと、高周波スイッチ１の出力ポート６、７を接続し且つＴ字状となす接続導体パターン１４ｃと、高周波スイッチ１のゲート端子１０を接続するための接続導体パターン１４ｄとから構成されている。
【００２４】
そして、各接続導体パターン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、図２に示すような配置形態となるように配設されている。尚、図２において、白丸の点は接続点（例えばバンプやパッド等）を示している。この構成の場合、接続導体パターン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは例えばマイクロストリップ線路により構成されている。また、接続導体パターン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが接続線路を構成している。
【００２５】
さて、上記高周波スイッチ用基板１２に４個の高周波スイッチ１を実装する場合、例えばフリップチップボンディングにより実装している。この場合、４個の高周波スイッチ１を図示するように配置すると共に、高周波スイッチ１のポート５、６、７と高周波スイッチ用基板１２の接続導体パターン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが対向するように配置する。そして、各高周波スイッチ１の入力ポート５を接続導体パターン１４ａに接続し、各高周波スイッチ１の出力ポート６、７を接続導体パターン１４ｂと接続導体パターン１４ｃに接続し、高周波スイッチ１のゲート端子１０を接続導体パターン１４ｄに接続する。これにより、高周波スイッチ１１が作成される。
【００２６】
そして、上記構成において、隣接する２個の高周波スイッチ１の出力ポート６、７を、接続導体パターン１４ｂの両端部に接続する場合、その接続導体パターン１４ｂは伝送線路を構成しており、その長さは次のようにして設定されている。即ち、図３に示すように、２個の高周波スイッチ１の出力ポート６の長さと出力ポート７の長さと接続導体パターン１４ｂの長さを足した長さをαとすると、この長さαが、高周波信号の伝送線路内波長λのほぼ整数倍となるように設定している。これにより、各高周波スイッチ１から出力された高周波信号は、打ち消し合うことなく接続導体パターン１４ｂを通過するようになる。
【００２７】
また、１個の高周波スイッチ１の出力ポート６または出力ポート７を、接続導体パターン１４ｂの一端部に接続する場合、その接続導体パターン１４ｂはオープンスタブを構成しており、その長さは次のようにして設定されている。即ち、図４に示すように、１個の高周波スイッチ１の出力ポート６（または出力ポート７）の長さと接続導体パターン１４ｂの長さを足した長さをβとすると、この長さβが、高周波信号の伝送線路内波長λのほぼ１／２となるように設定されている。これにより、各高周波スイッチ１から出力された高周波信号は、接続導体パターン１４ｂの線路端で全反射するようになる。
【００２８】
更に、Ｔ字状の接続導体パターン１４ｃは、Ｔ型分岐回路１５を構成するように形成されている。上記Ｔ字状の接続導体パターン１４ｃの図２中左右方向の長さは、上述した接続導体パターン１４ｂの長さと同様にして設定されている。この場合、各高周波スイッチ１から出力された高周波信号は、接続導体パターン１４ｃ（Ｔ型分岐回路１５）の先端部の出力ポート１６から出力されるようになっている。更にまた、接続導体パターン１４ａは伝送線路を構成しており、その先端部が入力ポート１７となっている。
【００２９】
このように構成された高周波スイッチ１１は、４個の入力ポート１７を有すると共に、１個の出力ポート１６を有している。そして、この高周波スイッチ１１は、４個の入力ポート１７から入力した信号のうちの、所望の入力ポート１７から入力した信号を１個の出力ポート１６に取り出す機能（第１の機能と称す）を有している。
【００３０】
更に、上記高周波スイッチ１１は、双方向性の高周波スイッチであることから、４個の入力ポート１７を４個の出力ポートとし、１個の出力ポート１６を１個の入力ポートとすることが可能である。このように構成した場合、高周波スイッチ１１は、１個の入力ポートに入力した信号を、４個の出力ポートのうちの所望の出力ポートに出力させる機能（第２の機能と称す）を有している。従って、上記高周波スイッチ１１は、上記第１の機能と上記第２の機能のうちの少なくとも一方（本実施例の場合、両方の機能）を備えるように構成されている。
【００３１】
このような構成の本実施例によれば、高周波スイッチ１を４個組み合わせることにより、入力ポート数が４であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチ１１、または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が４である双方向性の高周波スイッチ１１を作成することが可能となった。そして、この場合、高周波スイッチ１を組み合わせる個数を、偶数、例えば２、６、８……と変更することにより、入力ポートの数や出力ポートの数を容易に増減させることができる。これにより、本実施例の場合、チップ上の高周波スイッチ１をＭＭＩＣで構成しておくだけで、半導体プロセス等を変更することなく、入力ポートの数や出力ポートの数を容易に増減させることができる。従って、本実施例によれば、高周波スイッチ１１の製造コストを、従来構成に比べて、大幅に安くすることができる。
【００３２】
尚、上記実施例では、高周波スイッチ１の基板２をガリウムひ素基板により構成したが、これに限られるものではなく、他の材質の半導体基板（誘電体基板）により構成しても良い。また、高周波スイッチ１１の基板１３をアルミナ基板により構成したが、これに限られるものではなく、他の材質の誘電体基板により構成しても良い。
【００３３】
図５及び図６は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第２の実施例では、入力ポート数が複数且つ奇数であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチ、または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が複数且つ奇数である双方向性の高周波スイッチを作成する。そのために、図５に示すような高周波スイッチ１８を予め用意しておく。
【００３４】
この高周波スイッチ１８は、図５に示すように、１つの入力ポート５と３つの出力ポート６、７、１９を備えている。具体的には、導体パターン３における左右に延びる導体部３ｂ、３ｃの中間部位から導体部３ａと反対方向に延びる導体部３ｅを設け、この導体部３ｅの先端部を出力ポート１９としている。そして、高周波スイッチ１８の上述した以外の構成は、第１の実施例の高周波スイッチ１の構成と同じ構成となっている。
【００３５】
上記高周波スイッチ１８は、スタブ８に接続したトランジスタ９のゲート電極９ｃに印加する直流バイアスを切り替えることにより、入力ポート５から入力した高周波信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の信号）を通過または遮断するスイッチ機能を備えている。そして、通過された高周波信号は、出力ポート６、７、１９へ出力されるように構成されている。また、上記高周波スイッチ１８は、双方向性の高周波スイッチである。
【００３６】
次に、上記した構成の高周波スイッチ１８と前記第１の実施例の高周波スイッチ１を組み合わせることにより、入力ポート数が複数且つ奇数であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチ（または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が複数且つ奇数である双方向性の高周波スイッチ）を作成する。
【００３７】
具体的には、図６に示すように、第２の実施例の高周波スイッチ１８を１個用いると共に、第１の実施例の高周波スイッチ１を２個用いている。そして、高周波スイッチ用基板１２の導体パターン１４は、高周波スイッチ１、１８の入力ポート５を接続するための接続導体パターン１４ａと、高周波スイッチ１、１８の出力ポート６、７を接続するための接続導体パターン１４ｂと、高周波スイッチ１８の出力ポート１９を接続するための接続導体パターン１４ｅと、高周波スイッチ１、１８のゲート端子１０を接続するための接続導体パターン１４ｄとから構成されている。そして、各接続導体パターン１４ａ、１４ｂ、１４ｅ、１４ｄは、図６に示すような配置形態となるように配設されている。
【００３８】
また、上記高周波スイッチ用基板１２に２個の高周波スイッチ１及び１個の高周波スイッチ１８を実装する場合、例えばフリップチップボンディングにより実装している。この場合、３個の高周波スイッチ１、１８を図示するように配置し、各高周波スイッチ１、１８の入力ポート５を接続導体パターン１４ａに接続し、各高周波スイッチ１、１８の出力ポート６、７を接続導体パターン１４ｂに接続し、高周波スイッチ１８の出力ポート１９を導体パターン１４ｅに接続し、高周波スイッチ１、１８のゲート端子１０を接続導体パターン１４ｄに接続する。これにより、高周波スイッチ２０が作成される。
【００３９】
上記高周波スイッチ２０においては、接続導体パターン１４ａの先端部が入力ポート１７となり、接続導体パターン１４ｅの先端部が出力ポート２１となり、接続導体パターン１４ｂの線路端がオープンスタブとなっている。
【００４０】
このように構成された高周波スイッチ２０は、３個の入力ポート１７を有すると共に、１個の出力ポート２１を有している。そして、この高周波スイッチ２０は、３個の入力ポート１７から入力した信号のうちの、所望の入力ポート１７から入力した信号を１個の出力ポート２１に取り出す機能を有している。
【００４１】
更に、上記高周波スイッチ２０は、双方向性の高周波スイッチであることから、３個の入力ポート１７を３個の出力ポートとし、１個の出力ポート２１が１個の入力ポートとすることができる。このように構成した場合、高周波スイッチ２０は、１個の入力ポートに入力した信号を、３個の出力ポートのうちの所望の出力ポートに出力させる機能を有している。従って、上記高周波スイッチ２０は、上記２つの機能のうちの少なくとも一方（この場合、両方の機能）を備えるように構成されている。
【００４２】
尚、上述した以外の第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第２の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第２の実施例によれば、入力ポート数が３（複数且つ奇数）であると共に出力ポート数が１であるような高周波スイッチ２０（または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が３（複数且つ奇数）である高周波スイッチ２０）を簡単な構成にて容易に実現することができる。
【００４３】
また、上記第２の実施例では、高周波スイッチ用基板１２に２個の高周波スイッチ１及び１個の高周波スイッチ１８を実装するように構成したが、これに限られるものではなく、高周波スイッチ用基板１２に偶数（４、６、８………）個の高周波スイッチ１及び１個の高周波スイッチ１８を実装するように構成しても良い。このように構成すると、入力ポート数が複数且つ奇数であると共に出力ポート数が１であるような高周波スイッチ（または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が複数且つ奇数である高周波スイッチ）を容易に作成することができる。
【００４４】
図７ないし図９は本発明の第３の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第３の実施例では、図８に示すようなチップ状のＴ型分岐回路２２と、図９に示すようなチップ状の伝送線路２３とを備えている。Ｔ型分岐回路２２は、例えばマイクロストリップ線路により構成されており、例えばアルミナ基板からなる誘電体基板２４の表面にＴ字状の導体パターン２５を設けると共に、誘電体基板２４の裏面全体に裏面導体２６を設けている。上記導体パターン２５には、３個のポート２５ａ、２５ｂ、２５ｃが設けられている。
【００４５】
また、伝送線路２３は、例えばマイクロストリップ線路により構成されており、例えばアルミナ基板からなる誘電体基板２７の表面に直線状の導体パターン２８を設けると共に、誘電体基板２７の裏面全体に裏面導体２９を設けている。上記導体パターン２８には、２個のポート２８ａ、２８ｂが設けられている。尚、図中白丸の点は接続点（バンプやパッド等）を示している。
【００４６】
次に、第１の実施例の高周波スイッチ１を４個用いると共に、上記チップ状のＴ型分岐回路２２及び伝送線路２３を用いて、入力ポート数が４であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチ（または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が４である双方向性の高周波スイッチ）を作成する例について、図７を参照して説明する。
【００４７】
この場合、まず、４個の高周波スイッチ１をキャリア基板３０の表面に接着等により取り付ける。このキャリア基板３０は、シリコン基板等の誘電体基板で構成することが好ましい。この場合、４個の高周波スイッチ１は、その導体パターン３側の面が露出されるように（即ち、表面となるように）キャリア基板３０の表面に取り付けられている。
【００４８】
続いて、図７に示すように、４個の高周波スイッチ１に対して、１個のＴ型分岐回路２２と２個の伝送線路２３を例えばフリップチップボンディングにより実装する。この場合、Ｔ型分岐回路２２を中央の２個の高周波スイッチ１の間を渡るように配置し、フリップチップボンディングにより、Ｔ型分岐回路２２の２個のポート２５ａ、２５ｂを高周波スイッチ１の出力ポート６、７に接続する。また、伝送線路２３を左及び右の各２個の高周波スイッチ１の間を渡るように配置し、フリップチップボンディングにより、伝送線路２３の２個のポート２８ａ、２８ｂを高周波スイッチ１の出力ポート６、７に接続する。これにより、高周波スイッチ３１が作成される。
【００４９】
このように構成された高周波スイッチ３１の場合、４個の高周波スイッチ１の入力ポート５が入力ポートとなり、Ｔ型分岐回路２２のポート２５ｃが出力ポートとなる。即ち、高周波スイッチ２９は、４個の入力ポート５を有すると共に、１個の出力ポート２５ｃを有する構成となっている。
【００５０】
また、上述した以外の第３の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第３の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第３の実施例によれば、チップ状のＴ型分岐回路２２とチップ状の伝送線路２３とを備えるだけで済むことから、接続線路を設けた高周波スイッチ用基板１２を用意する必要が無くなり、入出力ポート数を増減するような設計変更の作業がより一層簡単になる。
【００５１】
尚、上記第３の実施例では、高周波スイッチ１を４個組み合わせるように構成したが、これに限られるものではなく、高周波スイッチ１を偶数個、即ち、２個、６個、８個………組み合わせるように構成しても良い。
【００５２】
図１０は本発明の第４の実施例を示すものであり、第３の実施例と異なるところを説明する。尚、第３の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第４の実施例では、第１の実施例の高周波スイッチ１を２個用いると共に、第２の実施例の高周波スイッチ１８を１個用い、更に、第３の実施例の伝送線路２３を用いて、入力ポート数が３であると共に出力ポート数が１である双方向性の高周波スイッチ３２（または、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が３である双方向性の高周波スイッチ）を作成した。
【００５３】
具体的には、キャリア基板３０上に高周波スイッチ１８を中央に配置すると共に、その両側に高周波スイッチ１を配置して、各高周波スイッチ１、１８を取り付ける。そして、３個の高周波スイッチ１、１８に対して、２個の伝送線路２３を例えばフリップチップボンディングにより実装する。この場合、伝送線路２３を高周波スイッチ１と高周波スイッチ１８との間を渡るように配置し、フリップチップボンディングにより、伝送線路２３の２個のポート２８ａ、２８ｂを高周波スイッチ１、１８の出力ポート６、７に接続する。これにより、高周波スイッチ３２が作成される。
【００５４】
このように構成された高周波スイッチ３２の場合、高周波スイッチ１、１８の入力ポート５が入力ポートとなり、高周波スイッチ１８の出力ポート１９が出力ポートとなる。即ち、高周波スイッチ３２は、３個の入力ポート５を有すると共に、１個の出力ポート１９を有する構成となっている。
【００５５】
また、上述した以外の第４の実施例の構成は、第３の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第４の実施例においても、第３の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。尚、上記第４の実施例では、１個の高周波スイッチ１８と２個の高周波スイッチ１とを組み合わせるように構成したが、これに限られるものではなく、１個の高周波スイッチ１８と、偶数個、即ち、４個、６個、８個………の高周波スイッチ１とを組み合わせるように構成しても良い。
【００５６】
図１１は本発明の第５の実施例を示すものであり、第３の実施例と異なるところを説明する。尚、第３の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第５の実施例では、伝送線路２３の代わりに、ワイヤボンディングにより、左及び右の各２個の高周波スイッチ１の間を接続している。即ち、ワイヤボンディングのワイヤ３３によって高周波スイッチ１の出力ポート６、７間を接続するように構成されている。
【００５７】
尚、上述した以外の第５の実施例の構成は、第３の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第５の実施例においても、第３の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００５８】
図１２は本発明の第６の実施例を示すものであり、第４の実施例と異なるところを説明する。尚、第４の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第６の実施例では、伝送線路２３の代わりに、ワイヤボンディングにより、高周波スイッチ１と高周波スイッチ１８との間を接続している。即ち、ワイヤボンディングのワイヤ３３によって高周波スイッチ１、１８の出力ポート６、７間を接続するように構成されている。尚、上述した以外の第６の実施例の構成は、第４の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第６の実施例においても、第４の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００５９】
図１３ないし図１５は本発明の第７の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第７の実施例では、第１の実施例の高周波スイッチ１に代えて、高周波信号を増幅する機能、即ち、アンプを備えた一方向性の高周波スイッチ３４を用いている。この高周波スイッチ３４は、図１３に示すように、ＭＭＩＣにより構成されており、例えば数ｍｍ角のチップである。
【００６０】
具体的には、高周波スイッチ３４の基板２の表面には第１の導体パターン３５と第２の導体パターン３６とが設けられ、基板２の裏面の全面には裏面導体４が設けられている。この場合、上記導体パターン３５、３６はマイクロストリップ線路により構成されている。
【００６１】
そして、第１の導体パターン３５は、図１３中左方へ延びる導体部３５ａと、図１３中手前へ延びる導体部３５ｂと、図１３中右方へ延びる導体部３５ｃとを有している。そして、導体部３５ａの先端部が入力ポート３７となり、導体部３５ｂ、３５ｃが入力整合回路３８、３９となっている。第２の導体パターン３６は、図１３中奥方へ延びる導体部３６ａと、図１３中手前へ延びる導体部３６ｂと、図１３中左方へ延びる導体部３６ｃと、この導体部３６ｃの中間部位から図１３中手前へ延びる導体部３６ｄとを有している。そして、導体部３６ａ、３６ｂの先端部が出力ポート４０、４１となり、導体部３６ｃ、３６ｄが出力整合回路４２、４３となっている。
【００６２】
そして、基板２の表面における入力整合回路３９と出力整合回路４２の間の部位には、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号用のトランジスタ４４が設けられている。このトランジスタ４４は、例えばＭＥＳＦＥＴやＨＥＭＴやＨＢＴやＭＯＳＦＥＴ等で構成されている。上記トランジスタ４４のゲート電極４４ｃが入力整合回路３９に接続され、ソース電極４４ｂがアースされ、ドレイン電極４４ａが出力整合回路４２に接続されている。更に、出力整合回路４３の先端部は、コンデンサ４５を介してアースされていると共に、ドレイン端子４６に接続されている。また、入力整合回路３８の先端部は、アースされている。
【００６３】
このように構成された高周波スイッチ３４は、トランジスタ４４のドレイン電極４４ａ（即ち、ドレイン端子４６）に印加する直流バイアスを切り替えることにより、入力ポート３７から入力した高周波信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の信号）を通過または遮断するスイッチ機能を備えている。そして、通過された高周波信号は、トランジスタ４４により増幅されて出力ポート４０，４１へ出力されるように構成されている。この場合、上記高周波スイッチ４４は、一方向性の高周波スイッチ（即ち、アンプスイッチ）である。ここで、高周波スイッチ３４のトランジスタ４４、入力整合回路３８、３９、出力整合回路４２、４３等によりアンプが構成されている。また、高周波スイッチ３４は、１つの入力ポート３７と２つの出力ポート４０、４１を備える構成となっている。
【００６４】
そして、上記した構成の高周波スイッチ３４を偶数個組み合わせることにより、入力ポート数が偶数であると共に出力ポート数が１である一方向性の高周波スイッチを作成することが可能である。この構成の場合、第１の実施例の図２に示すように、接続線路１４ａ〜１４ｄを備えた高周波スイッチ用基板１２に偶数個の高周波スイッチ３４を例えばフリップチップボンディングにより実装することが好ましい構成である。
【００６５】
また、第３の実施例の図７ないし図９に示すように、偶数個の高周波スイッチ３４に対して、チップ状のＴ型分岐回路２２及び伝送線路２３を例えばフリップチップボンディングにより実装するように構成することも好ましい構成である。更に、第５の実施例の図１１に示すように、偶数個の高周波スイッチ３４に対して、ワイヤボンディングを行うことにより接続するように構成しても良い。
【００６６】
ここで、上記高周波スイッチ３４を２個用いると共に上記チップ状のＴ型分岐回路２２を用いることにより作成した入力ポート数が２であると共に出力ポート数が１である一方向性の高周波スイッチのオンオフ特性の周波数依存性を、シミュレーションプログラムを用いて計算した結果を、図１４に示す。この図１４における実線は、上記作成した高周波スイッチをオンしたときの挿入損失（Insertion loss）の周波数（Frequency ）依存性を示している。また、図１４における破線は、上記作成した高周波スイッチをオフしたときの挿入損失の周波数依存性を示している。
【００６７】
上記図１４によれば、例えば７６．５ＧＨｚの高周波信号を用いて、上記高周波スイッチをオンしたときに出力ポートに出力される信号と、オフしたときに出力ポートに出力される信号の比が約２５ｄＢとなる。従って、上記作成した高周波スイッチは、ミリ波帯の高周波信号を十分にスイッチングする機能を有していることがわかる。
【００６８】
また、高周波スイッチ３４を偶数個（２個、４個、６個、８個………）用いると共に上記チップ状のＴ型分岐回路２２及び伝送線路２３を用いることにより、入力ポート数が偶数であると共に出力ポート数が１である一方向性の高周波スイッチを作成し、この作成した高周波スイッチのオンオフ比の入力ポート数依存性を、シミュレーションプログラムを用いて計算した結果を、図１５に示す。この図１５の場合は、例えば７６．５ＧＨｚの高周波信号について計算した結果である。
【００６９】
上記図１５によれば、入力ポート数が多くなると、オンオフ比が少しずつ小さくなることがわかるが、入力ポート数が例えば８個であるときでも、オンオフ比は２０ｄＢ以上あることがわかる。従って、上記高周波スイッチは、入力ポート数を多くしても、ミリ波帯の高周波信号を十分にスイッチングする機能を有していることがわかる。
【００７０】
尚、図１４及び図１５の計算においては、フリップチップボンディングした接続部分のインピーダンスのずれにより発生する損失について、考慮していない。上記損失としては、約０．５ｄＢ程度発生することがわかっているため、上記高周波スイッチのオンオフ特性は、実際には上述した結果よりも数ｄＢ程度悪くなると予想できる。しかし、このような接続部分の損失があったとしても、上記高周波スイッチは、ミリ波帯の高周波信号を十分にスイッチングする機能を有しているといえる。
【００７１】
また、フリップチップボンディングに代えてワイヤボンディングした場合、その接続部分の損失は約１ｄＢ程度になることがわかっている。また、フリップチップボンディングやワイヤボンディングによる接続部分の損失は、ボンディング技術の進歩により、将来的には、かなり小さくなると予想できる。このため、上記高周波スイッチは、入力ポート数をかなり多くした構成においても、ミリ波帯の高周波信号を十分にスイッチングする機能を有していると考えられる。
【００７２】
図１６は本発明の第８の実施例を示すものであり、第７の実施例と異なるところを説明する。尚、第７の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第８の実施例では、出力ポートの個数が３となるように高周波スイッチ４７を構成した。具体的には、図１６に示すように、第２の導体パターン３６の導体部３６ａと導体部３６ｂの中間部位から図１６中右方へ延びる導体部３６ｅを設け、この導体部３６ｅの先端部を出力ポート４８とした。そして、上述した以外の第８の実施例の構成は、第７の実施例の構成と同じ構成となっている。
【００７３】
また、入力ポート数が複数且つ奇数であると共に出力ポート数が１である一方向性の高周波スイッチを作成する場合には、上記高周波スイッチ４７を１個用いると共に、前記第７の実施例の高周波スイッチ３４を偶数個用いる。この場合、第２の実施例（図６参照）と同様にして、接続線路１４ａ〜１４ｅを備えた高周波スイッチ用基板１２に高周波スイッチ３４、４７を例えばフリップチップボンディングにより実装すれば良い。
【００７４】
更に、第４の実施例（図１０参照）と同様にして、高周波スイッチ３４、４７に対して、チップ状の伝送線路２３を例えばフリップチップボンディングにより実装するように構成しても良い。更にまた、第６の実施例の図１２に示すように、高周波スイッチ３４、４７に対して、ワイヤボンディングを行うことにより接続するように構成しても良い。これにより、第８の実施例においても、第７の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００７５】
図１７は本発明の第９の実施例を示すものであり、第７の実施例と異なるところを説明する。尚、第７の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第９の実施例では、第７の実施例の高周波スイッチ３４に代えて、２つの入力ポートと１つの出力ポートを備えた一方向性の高周波スイッチ４９を用いている。
【００７６】
この高周波スイッチ４９は、図１７に示すように、基板２の表面に第１の導体パターン５０と第２の導体パターン５１とを設け、基板２の裏面の全面に裏面導体４を設けて構成されている。この場合、上記導体パターン５０、５１はマイクロストリップ線路により構成されている。
【００７７】
そして、第１の導体パターン５０は、図１７中奥方へ延びる導体部５０ａと、図１７中手前へ延びる導体部５０ｂと、図１７中右方へ延びる導体部５０ｃと、この導体部５０ｃの中間部位から図１７中手前へ延びる導体部５０ｄとを有している。ここで、導体部５０ａ、５０ｂの先端部が入力ポート５２、５３となり、導体部５０ｃ、５０ｄが入力整合回路５４、５５となっている。
【００７８】
また、第２の導体パターン５１は、図１７中右方へ延びる導体部５１ａと、図１７中左方へ延びる導体部５１ｂと、図１７中手前へ延びる導体部５１ｃとを有している。そして、導体部５１ａの先端部が出力ポート５６となり、導体部５１ｂ、５１ｃが出力整合回路５７、５８となっている。
【００７９】
そして、基板２の表面における入力整合回路５４と出力整合回路５７の間の部位には、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号用のトランジスタ５９が設けられている。このトランジスタ５９は、例えばＭＥＳＦＥＴやＨＥＭＴやＨＢＴやＭＯＳＦＥＴ等で構成されている。上記トランジスタ５９のゲート電極５９ｃが入力整合回路５４に接続され、ソース電極５９ｂがアースされ、ドレイン電極５９ａが出力整合回路５７に接続されている。更に、出力整合回路５８の先端部は、コンデンサ４５を介してアースされていると共に、ドレイン端子４６に接続されている。また、入力整合回路５５の先端部は、アースされている。
【００８０】
このように構成された高周波スイッチ４９は、トランジスタ５９のドレイン電極５９ａ（即ち、ドレイン端子４６）に印加する直流バイアスを切り替えることにより、入力ポート５２、５３から入力した高周波信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の信号）を通過または遮断するスイッチ機能を備えている。そして、通過された高周波信号は、トランジスタ５９により増幅されて出力ポート５６へ出力されるように構成されている。この場合、上記高周波スイッチ４９は、一方向性の高周波スイッチ（アンプスイッチ）である。そして、高周波スイッチ４９のトランジスタ５９、入力整合回路５４、５５、出力整合回路５７、５８等によりアンプが構成されている。
【００８１】
そして、上記した構成の高周波スイッチ４９を偶数個組み合わせることにより、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が偶数である一方向性の高周波スイッチを作成することが可能である。この構成の場合、第１の実施例または第３の実施例とほぼ同様にして、偶数個の高周波スイッチ４９を例えばフリップチップボンディングにより実装するように構成することが好ましい。更にまた、第５の実施例とほぼ同様にして、偶数個の高周波スイッチ４９をワイヤボンディングすることにより接続するように構成しても良い。
【００８２】
尚、上述した以外の第９の実施例の構成は、第７の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第９の実施例においても、第７の実施例とほぼ同じような作用効果を得ることができる。
【００８３】
図１８は本発明の第１０の実施例を示すものであり、第９の実施例と異なるところを説明する。尚、第９の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第１０の実施例では、入力ポートの個数が３となるように高周波スイッチ６０を構成した。具体的には、図１８に示すように、第１の導体パターン５０の導体部５０ａと導体部５０ｂの中間部位から図１８中左方へ延びる導体部５０ｅを設け、この導体部５０ｅの先端部を入力ポート６１とした。そして、上述した以外の第１０の実施例の構成は、第９の実施例の構成と同じ構成となっている。
【００８４】
ここで、入力ポート数が１であると共に出力ポート数が複数且つ奇数である一方向性の高周波スイッチを作成する場合には、上記高周波スイッチ６０を１個用いると共に、前記第９の実施例の高周波スイッチ４９を偶数個用いる。この場合、第２の実施例や第４の実施例とほぼ同様にして、高周波スイッチ４９、６０を例えばフリップチップボンディングにより実装することが好ましい。更にまた、第６の実施例とほぼ同様にして、高周波スイッチ４９、６０をワイヤボンディングすることにより接続するように構成しても良い。
【００８５】
また、上述した以外の第１０の実施例の構成は、第９の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第１０の実施例においても、第９の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００８６】
尚、上記した各実施例においては、高周波スイッチのチップや高周波スイッチ用基板やＴ型分岐回路のチップや伝送線路のチップに設ける各線路を、マイクロストリップ線路により構成したが、これに限られるものではなく、他の伝送線路（例えばコプレーナ線路やスロット線路等）で構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す高周波スイッチの斜視図
【図２】４入力１出力の高周波スイッチの上面図
【図３】４入力１出力の高周波スイッチの部分上面図
【図４】４入力１出力の高周波スイッチの部分上面図
【図５】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図６】図２相当図
【図７】本発明の第３の実施例を示す図２相当図
【図８】Ｔ型分岐回路の斜視図
【図９】伝送線路の斜視図
【図１０】本発明の第４の実施例を示す図２相当図
【図１１】本発明の第５の実施例を示す図２相当図
【図１２】本発明の第６の実施例を示す図２相当図
【図１３】本発明の第７の実施例を示す図１相当図
【図１４】２入力１出力の高周波スイッチの入力特性と高周波信号の周波数との関係を示す特性図
【図１５】偶数入力１出力の高周波スイッチのオンオフ比と入力ポート数との関係を示す特性図
【図１６】本発明の第８の実施例を示す図１相当図
【図１７】本発明の第９の実施例を示す図１相当図
【図１８】本発明の第１０の実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
１は高周波スイッチ、２は基板、３は導体パターン、５は入力ポート、６、７は出力ポート、８はスタブ、９はトランジスタ、１１は高周波スイッチ、１２は高周波スイッチ用基板、１３は基板（誘電体基板）、１４は導体パターン、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは接続導体パターン（接続線路）、１５はＴ型分岐回路、１６は出力ポート、１７は入力ポート、１８は高周波スイッチ、１９は出力ポート、２０は高周波スイッチ、２１は出力ポート、２２はＴ型分岐回路、２３は伝送線路、２４は誘電体基板、２５は導体パターン、２５ａ、２５ｂ、２５ｃはポート、２７は誘電体基板、２８は導体パターン、２８ａ、２８ｂはポート、３１は高周波スイッチ、３２は高周波スイッチ、３３はワイヤ、３４は高周波スイッチ、３５は導体パターン、３６は導体パターン、３７は入力ポート、３８、３９は入力整合回路、４０、４１は出力ポート、４２、４３は出力整合回路、４４はトランジスタ、４７高周波スイッチ、４８は出力ポート、４９は高周波スイッチ、５０は第１の導体パターン、５１は第２の導体パターン、５２、５３は入力ポート、５４、５５は入力整合回路、５６は出力ポート、５７、５８は出力整合回路、５９はトランジスタ、６０は高周波スイッチ、６１は入力ポートを示す。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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