(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと接続され送信信号を増幅する増幅器手段（１）と、前記アンテナから信号を送信する送信モードと該アンテナから信号を受信する受信モードとを切り換える切り換え手段（２）とを含むアンテナスイッチであって、
前記増幅器手段（１）は、
出力が第１のインダクタ（５、５'）の第１端子に接続された増幅器（４，４’）と、
第１端子が前記第１のインダクタの第２端子に接続され、第２端子が接地される、第１のコンデンサ（６、６'）と、
前記増幅器（４、４'）に電力を供給するチョークインダクタ（８、８'）とを含み、
前記切り換え手段（２）は、
第１端子が、前記第１のインダクタの第２端子と前記第１のコンデンサの第１端子とに接続された受信分離手段（９、９'）と、
第１端子が、前記受信分離手段の第２端子に接続された第１のマイクロストリップ（１３、１３'）と、
前記送信モードにおいて前記第１のマイクロストリップの第２端子を短絡し、前記受信モードにおいて前記第１のマイクロストリップの第２端子を第２のコンデンサを介して接地するように切り換える、第１端子が前記第１のマイクロストリップの第２端子に接続されたＤＣ切り換え手段（１４、１５、１６、１４'、１５'、１６'）と、
第１端子が、前記受信分離手段の第２端子と前記第１のマイクロストリップの第１端子とに接続されたバイパスコンデンサ（１０、１０'）と、
第１端子が、前記バイパスコンデンサの第２端子に接続され、第２端子が前記アンテナ（１１）へ接続されたローパスフィルタ（１２、１２'）とを含み、
前記受信モードにおいて、前記増幅器が出力を接地し、前記第１のインダクタと前記第１のコンデンサとがキャリア周波数で共振するような並列回路を構成し、これによって、受信モードにおける受信信号への影響を少なくすることを特徴とするアンテナスイッチ。
【請求項２】
前記受信モードにおいて、前記第１のコンデンサ（６、６'）と前記第１のインダクタ（５、５'）とが形成するインピーダンス値と同じインピーダンス値を形成する、前記第１のマイクロストリップ（１３、１３'）とＤＣ切り換え手段（１４、１５、１６、１４'、１５'、１６'）とに接続された第１の整合インピーダンスを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナスイッチ。
【請求項３】
アンテナと接続され送信信号を増幅する増幅器手段（１）と、前記アンテナから信号を送信する送信モードと該アンテナから信号を受信する受信モードとを切り換える切り換え手段（２）とを含むアンテナスイッチであって、
前記増幅器手段（１）は、
出力が第１のインダクタ（５、５'）の第１端子に接続された増幅器（４，４'）と、
第１端子が前記第１のインダクタの第２端子に接続され、第２端子が接地される第１のコンデンサ（６、６'）と、
前記増幅器（４、４'）に電力を供給するチョークインダクタ（８、８'）と、
を含み、
前記切り換え手段（２）は、
第１端子が、前記第１のインダクタの第２端子と前記第１のコンデンサの第１端子とに接続された第１のマイクロストリップ（１３、１３'）と、
前記送信モードにおいて前記第１のマイクロストリップの第２端子を短絡し、前記受信モードにおいて前記第１のマイクロストリップの第２端子を第２のコンデンサを介して接地するように切り換える、第１端子が前記第１のマイクロストリップの第２端子に接続されたＤＣ切り換え手段（１４、１５、１６、１４'、１５'、１６'）と、
第１端子が、前記第１のインダクタの第２端子と前記第１コンデンサの第１端子と前記第１のマイクロストリップの第１端子とに接続されたバイパスコンデンサ（１０、１０'）と、
第１端子が、前記バイパスコンデンサの第２端子に接続され、第２端子が前記アンテナ（１１）へ接続されたローパスフィルタ（１２、１２'）とを含み、
前記受信モードにおいて、前記増幅器（４、４'）が出力を接地することにより、前記第１のマイクロストリップと前記ＤＣ切り換え手段とが形成するインピーダンス値と同じインピーダンス値となる、前記第１のコンデンサ（６、６'）と前記第１のインダクタ（５、５'）との並列回路を形成し、これによって受信モードにおける受信信号への影響を少なくすることを特徴とするアンテナスイッチ。
【請求項４】
前記受信分離手段が、微同調用の第２のマイクロストリップ（２７、２７'）であることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナスイッチ。
【請求項５】
前記切り換え手段は、高域周波数帯に対応する高域アンテナスイッチと、低域周波数帯に対応する低域アンテナスイッチと周波数帯選択手段（１８）とを含み、
前記周波数帯選択手段は、
第１端子が、高域アンテナスイッチにおける前記ローパスフィルタ（１２）の前記第２端子に接続され、第２端子が、前記アンテナに接続される、前記高域周波数帯で共振する第１共振回路と、
第１端子が、低域アンテナスイッチにおける前記ローパスフィルタ（１２'）の前記第２端子に接続され、第２端子が、前記アンテナに接続される、前記低域周波数帯で共振する第２共振回路と
を備え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。
【請求項６】
前記バイパスコンデンサと前記ローパスフィルタとの間に接続された周波数帯選択手段（１８）を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のアンテナスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は少なくとも１つの信号路を備えたアンテナスイッチ、特に各信号路に増幅器手段と共に切り換え手段を備えた統合アンテナスイッチに関するものである。
【０００２】
（従来技術の説明）
移動電話、携帯用電話の性能および小型化に対する要求を満たすために、従来から多大な努力が払われている。
【０００３】
更に小型の移動電話が要求されるにしたがって、性能、機能、サービスの向上に対する要求も同時に増加する。その結果、携帯電話の狭いスペースに、ますます多くのコンポーネントを組み込まなければならない。また、コンポーネント数が増加すると電気的損失も増加する。
【０００４】
少なくとも１個のアンテナを使用して信号の送受信を切り換えるために、ある種のアンテナスイッチがすべての移動電話に設けられている。従来のアンテナスイッチ段は２つの別々のサブステップあるいはコンポーネントに分割される。第１段は後続の切り換えステップに接続される増幅器段である。図１は増幅器コンポーネントおよび切り換えコンポーネントを有する従来のシングルバンド・アンテナスイッチを示しており、各コンポーネントに含まれるインダクタ、ＰＩＮダイオード、コンデンサ、フィルタなどの個別部品は、スイッチにおける損失の原因となる。もう１つの信号路を備えているデュアルバンドシステムでは、これが特に顕著に表れる。
【０００５】
（発明の概要）
したがって、本発明の目的は、システムにおける損失の原因となる個別部品に関する上記問題を軽減させる改良型アンテナスイッチを提供する。
【０００６】
スイッチの部品数を減少させるという本発明の目的は、各信号路に増幅器手段および切り換え手段の両方を備えた統合アンテナスイッチ・コンポーネントによって達成される。
【０００７】
また、必要なコンポーネント領域を減少させるために、アンテナスイッチのインピーダンス手段としてマイクロストリップを使用して、スイッチの他のコンポーネントが適切に調整される。
【０００８】
この統合アンテナスイッチにおいて、切り換え手段は電力増幅器と同じＤＣ電源から給電され、インダクタ、コンデンサなどの部品はアンテナスイッチの機能に不要になるので省略される。
【０００９】
デュアルバンド・アンテナスイッチの２つの信号路を同じアンテナに接続するために、ダイプレクサなどの周波数帯選択手段を介して両方の信号路はアンテナに接続される。
【００１０】
各信号路のローパスフィルタを除去し、ダイプレクサとアンテナの間にローパスフィルタを挿入することによって、更に部品数は減少する。
【００１１】
ダイプレクサは、高域信号路で高域信号のみを通過させ、高域信号路への低域信号の漏洩を防止するように設計される。同様に、低域信号路は低域信号を通過させ、低域信号路への高域信号の漏洩を防止する。
【００１２】
本発明の利点は、アンテナスイッチで使用される部品数の減少により、送信損失が減少することである。
【００１３】
発明に関するその他の利点および特徴を詳細に説明するために、付図にしたがって以下に好ましい実施例の詳細説明を行う。
【００１４】
（発明の詳細説明）
図１は、２つの個別コンポーネント、すなわち増幅器手段１および切り換え手段２を有する従来のシングルバンド・アンテナスイッチを示しており、図において２つのコンポーネント１、２は破線３によって区画されている。そして、２つのコンポーネント１、２は第１、第２接続点Ａ、Ｂで相互に接続されている。
【００１５】
増幅器手段は第１の増幅器４を有し、その出力端子は第１のインダクタ５の第１端子に接続される。インダクタ５の第２端子は第１のコンデンサ６の第１の端子に接続され、このコンデンサの第２端子は接地される。第１のバイパスコンデンサ７によって増幅器手段からの出力が形成される。また、図１で示されるように増幅器４には、高い値をもつ第１のインダクタ８を通して電圧Ｖsが供給される。
【００１６】
切り換え手段２は、電力増幅器４を受信ブランチから分離すると共に、後述のように極端な小出力送信時に電源を切断するための分離手段９、例えばＰＩＮダイオードを有する。受信分離手段９の出力端子は第２のバイパスコンデンサ１０の第１端子に接続され、その第２端子はローパスフィルタ１２を通してアンテナ１１に接続される。第２のバイパスコンデンサ１０は、アンテナの放出（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）からスイッチおよび増幅器を保護するために設けられる。第２のバイパスコンデンサ１０の第１端子には、例えば帯域波長の１／４のマイクロストリップ１３が接続される。
【００１７】
まず、送信モードと受信モードを切り換えるために、ＤＣ切り換え手段１４が設けられる。ＤＣ切り換え手段の一端は接地され、他端は第３のバイパスコンデンサ１５を介して接地される。第３のバイパスコンデンサ１５とＤＣ切り換え手段１４の接続点に、第２のＰＩＮダイオード１６の出力が接続され、そのＰＩＮダイオードの入力端子はマイクロストリップ１３に接続される。
【００１８】
受信モードでは、ＤＣ切り換え手段１４はオフ、すなわちオープン状態に切り換えられ、第１、第２のＰＩＮダイオード９、１６はオフ状態になって高インピーダンスを示す。図２は、アンテナ１１、ローパスフィルタ１２、コンデンサ１０、アンテナスイッチを備えた電話の受信入力端子に接続されるマイクロストリップ１３を有する受信路の等価回路が示される。ローパスフィルタ１２は高調波周波数減衰用、コンデンサ１０は無線周波数信号を通さないためのバイパスコンデンサ、マイクロストリップ１３は５０オーム伝送線路である。
【００１９】
図３は送信モードにおける従来技術のアンテナスイッチを例示する等価回路である。送信路は、電力増幅器４、インダクタ５、コンデンサ６、バイパスコンデンサ１、ＰＩＮダイオード９、バイパスコンデンサ１０、ローパスフィルタ１２、アンテナ１１を有する。このモードでは、ＰＩＮダイオード９、１６は短絡していて、ＰＩＮダイオード・パッケージ中のボンディング・ワイヤがまだ残っているので、ＰＩＮダイオード１６のパッケージ中のボンディング・ワイヤのインダクタンスとコンデンサ１５とによってシリーズ共振が得られる。マイクロストリップ１３が１／４波長であるとき、受信入力端子の低インピーダンスは送信信号に対して高インピーダンスを示すように変わる。したがって、送信路は図３で示される等価回路に似ている。
【００２０】
増幅器コンポーネント１に含まれるインダクタ８は、切り換えコンポーネント２に含まれる高い値をもつ第２のインダクタ１７と同様に、ＲＦ信号の減衰を防ぐために使用されるＲＦチョークである。電力増幅器４の出力はＧＳＭで例えば２Ｗである。インダクタ５およびコンデンサ６はインピーダンス整合用部品である。また、コンデンサ７はバイパスコンデンサである。送信モードでは、ＰＩＮダイオード９は、図１で示されるＤＣ切り換え手段１４およびマイクロストリップ１３を通してバイアスされる。そして、ＰＩＮダイオード９はほとんど短絡回路として働く。また、コンデンサ１０はバイパスコンデンサであり、ローパスフィルタ１２は高調波周波数を減衰させる。
【００２１】
図１〜図３に示されるように、従来技術のシングルバンド増幅器コンポーネント１および切り換えコンポーネント２は、相互に接続された２つの個別コンポーネントである。それに対して、本発明によるアンテナスイッチは図４で示されるように、各信号路に増幅器手段および切り換え手段の両方を有する統合アンテナスイッチである。
【００２２】
図４は本発明の実施例による統合デュアルバンド・アンテナスイッチを示しており、この統合アンテナスイッチは、ダイプレクサ１８などの周波数選択手段を通して相互接続された２つの単一信号路を有し、各信号路には増幅器手段および切り換え手段の両方が設けられる。図４における上側は高域信号路、下側は低域信号路である。
【００２３】
本発明によれば、統合アンテナスイッチは高域信号路に第１の増幅器４を有し、その出力端子は第１のインダクタ５の第１の端子に接続される。インダクタ５の第２端子は第１のコンデンサ６の第１端子に接続され、そのコンデンサの第２端子は接地される。また、高い値をもつ第１のインダクタ８を介して増幅器４に電源電圧Ｖsが供給される。
【００２４】
インダクタ５の第２端子および第１のコンデンサ６の第１端子は第１の受信分離手段９に接続される。受信分離手段９の出力端子は第２のバイパスコンデンサ１０の第１端子に接続され、そのバイパスコンデンサの第２端子はローパスフィルタ１２に接続され、ローパスフィルタはダイプレクサ１８を通してアンテナ１１に接続される。第２のバイパスコンデンサ１０の第１端子には、マイクロストリップ１３、例えば高域で１／４波長のマイクロストリップが接続される。
【００２５】
従来技術によるスイッチと同様に、送信モードと受信モードを切り換えるためにＤＣの切り換え手段１４が設けられる。ＤＣ切り換え手段は一端で接地され、他端で第３のバイパスコンデンサ１５を介して接地される。第３のバイパスコンデンサ１５とＤＣ切り換え手段１４の接続点に、第２のＰＩＮダイオード１６の出力が接続され、ＰＩＮダイオードの入力端子はマイクロストリップ１３に接続される。
【００２６】
アンテナスイッチにおける制御信号は、上述のシングルバンド・アンテナスイッチの場合と同様に、ＤＣスイッチ１４がセット、オン、オフのいずれであるかによって変わる。しかし、本発明のこの実施例では、電力増幅器４と同じＤＣ電源Ｖsが供給される。これは、切り換え手段の出力側にバイパスコンデンサ７を設け、チョークインダクタ１７を介してアンテナスイッチＰＩＮダイオード９、１６にＤＣ電源を供給する図１の従来技術による解決策と比較して、所要部品数が減少し、コンパクトな解決策である。
【００２７】
低域信号路において、第２の増幅器４’の出力端子は第２のインダクタ５’の第１端子に接続される。前記インダクタ５’の第２端子は第２のコンデンサ６’の第１端子に接続され、第２のコンデンサの第２端子は接地される。また、高い値をもつ第３のインダクタ８’を介して、高域信号路と同じ電源電圧Ｖsが増幅器４’に供給される。
【００２８】
インダクタ５’の第２端子とコンデンサ６’の第１端子は、第２の受信分離手段９’に接続される。受信分離手段９’の出力端子は第４のバイパスコンデンサ１０’の第１端子に接続され、そのバイパスコンデンサの第２端子に第２のローパスフィルタ１２’が接続され、ローパスフィルタはダイプレクサ１８を介してアンテナ１１に接続される。第２のバイパスコンデンサ１０の第１端子には、マイクロストリップ１３、例えば高域で１／４波長のマイクロストリップが接続される。
【００２９】
高域信号路の場合と同様に低域信号路でも、送信モードと受信モードを切り換えるために第２のＤＣ切り換え手段１４’のが設けられる。ＤＣ切り換え手段１４’の一端で接地され、他端で第５のバイパスコンデンサ１５’を介して接地される。バイパスコンデンサ１５’とＤＣ切り換え手段１４’の接続点に、第４のＰＩＮダイオード１６’の出力が接続され、そのＰＩＮダイオードの入力端子はマイクロストリップ１３’に接続される。
【００３０】
周波数帯選択用の２つの信号路を接続するダイプレクサ１８の一実施例が図５に示される。ダイプレクサ１８は、高域手段あるいは信号路１９と、低域手段あるいは信号路２０を備えている。高域手段には第３のインダクタ２１が含まれ、そのインダクタと第３のコンデンサ２２が直列に接続されて、例えば１８００ＭＨｚの高域信号だけを通す直列共振回路が形成される。同様に、低域手段２０には第４のインダクタ２３が含まれ、そのインダクタと第４のコンデンサ２４で直列共振回路が形成される。低域信号が高域信号路１９に漏洩するのを防ぐために、コンデンサ２２にインダクタ２５が並列接続される。高域信号が低域信号路２０に漏洩するのを防ぐために、第５のコンデンサ２６にインダクタ２２が並列接続される。
【００３１】
図４に関して、送信モードにおけるＰＩＮダイオード９、９’には損失が生じる。したがって、インダクタ５、５’、コンデンサ６、６’と増幅器４、４’の出力トランジスタ（図示せず）を合わせた状態で見かけ上の高インピーダンスが得られるように、インダクタ、コンデンサを選択することにより、電話の受信モードにおける受信信号への影響が避けられる。これは、出力トランジスタの短絡によって達成される。その時、電力増幅器４、４’の出力は低いインピーダンスになり、ほとんど短絡状態である。この場合、もちろん電源Ｖsも切断する必要がある。キャリア周波数で、インダクタ５、５’およびコンデンサ６、６’は、ほぼ並列共振状態になる。
【００３２】
図６に示される本発明の代替実施例では、ＰＩＮダイオード９、９’の代わりに、微同調用の第２のマイクロストリップ２７、２７’を設けて、受信信号減衰に対する電力増幅器４、４’から影響を最小限にする。しかし、キャリア周波数でインダクタ５、５’とコンデンサ６、６’が並列共振になるならば、マイクロストリップ２７、２７’は不要である。
【００３３】
発明の別の代替実施例または補完例においては、第１のコンデンサ６、６’および第１のインダクタ５、５’が正確に共振状態でない場合に、第１のマイクロストリップ１３、１３’およびＤＣ切り換え手段１４、１５、１６、１４’、１５’、１６’に第１の整合インピーダンスを接続することにより、第１のコンデンサ６、６’および第１のインダクタ５、５’に向かって「見た」ときと同じインピーダンス値を形成することができる。
【００３４】
また、別の実施例では、出力トランジスタを開放して、第１の整合インピーダンスの代わりに第２の整合インピーダンスを第１のマイクロストリップ１３、１３’およびＤＣ切り換え手段１４、１５、１６、１４’、１５’、１６’に接続することにより、第１のコンデンサ６、６’および前記第１のインダクタ５、５’に向かって「見た」ときと同じインピーダンス値を形成することができる。
【００３５】
また、微同調用に第２のマイクロストリップ２７、２７’を設けて、受信信号減衰に対する電力増幅器４、４’から影響を最小限にすることができる。
【００３６】
したがって、増幅器手段は高インピーダンスになるか、あるいは受信信号路におけるフィルタ構成のコンポーネント値として機能している。
【００３７】
上述から明らかなように、本発明は上記目的および特徴を完全に満たすアンテナスイッチを提供する。以上は、特定の実施例とその代替実施例にしたがった発明の記述であるが、当業者にとって明らかなように、その他の代替例、修正、変化も可能である。
【００３８】
例えば、図７に示す別の代替実施例では、部品数を更に減らすことができる。図６のデュアルバンド・アンテナスイッチ構成におけるローパスフィルタ１２、１２’を省略し、別のローパスフィルタ２８をダイプレクサ１８とアンテナ１１の間に配置することにより、高域、低域の両方で高調波を減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術によるシングルバンド・アンテナスイッチのブロック図。
【図２】  図１におけるアンテナスイッチの受信路の等価回路。
【図３】  図１におけるアンテナスイッチの送信路の等価回路。
【図４】  周波数帯選択手段を介してアンテナに高域信号路および低域信号路を接続した本発明によるデュアルバンド・アンテナスイッチの実施例。
【図５】  図４における周波数選択手段の詳細ブロック図。
【図６】  本発明によるデュアルバンド・アンテナスイッチの代替実施例。
【図７】  本発明によるデュアルバンド・アンテナスイッチの別の代替実施例。
【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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