(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から信号が入力される入力端子（１）と外部に信号が出力される出力端子（２）との間に接続される第１電子スイッチ（４）と、
前記第１電子スイッチ（４）がオンするときに互いにオフし、前記第１電子スイッチ（４）がオフするときに互いにオンする第２電子スイッチ（８）と機械スイッチ（９）とが並列接続されたものであり、前記入力端子（１）と前記出力端子（２）との間とグランド（５）との間に接続されるシャント回路（７）とを有し、
前記第２電子スイッチ（８）には、当該第２電子スイッチ（８）の前記グランド（５）側に第１インピーダンス素子（１０）が直列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】
前記シャント回路（７）は、前記入力端子（１）と前記第１電子スイッチ（４）との間と前記グランド（５）との間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。
【請求項３】
前記シャント回路（７）は、前記第２電子スイッチ（４）と前記出力端子（２）との間と前記グランド（５）との間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ回路。
【請求項４】
前記機械スイッチ（９）には、当該機械スイッチ（９）の前記グランド（５）側に第２インピーダンス素子（１５）が直列接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスイッチ回路。
【請求項５】
前記第１インピーダンス素子（１０）に第３インピーダンス素子（１６）が並列接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスイッチ回路。
【請求項６】
前記第１インピーダンス素子（１０）として、前記第２電子スイッチ（８）のリークを防止するためのコンデンサ（１１）が用いられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスイッチ回路。
【請求項７】
前記第１インピーダンス素子（１０）として、前記第２電子スイッチ（８）および前記第１インピーダンス素子（１０）を経由する経路のインピーダンスを調整するための容量可変コンデンサ（１２）が用いられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスイッチ回路。
【請求項８】
前記第１インピーダンス素子（１０）として、前記第２電子スイッチ（８）のリークを防止するための機械スイッチ（１３）が用いられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスイッチ回路。
【請求項９】
前記第１インピーダンス素子（１０）として、インピーダンスを変更することが可能なインピーダンス可変素子（１４）が用いられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスイッチ回路。
【請求項１０】
前記第２インピーダンス素子（１５）として、前記機械スイッチ（９）のリークを防止するためのコンデンサ（１１）が用いられることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ回路。
【請求項１１】
前記第２インピーダンス素子（１５）として、前記機械スイッチ（９）および前記第２インピーダンス素子（１５）を経由する経路のインピーダンスを調整するための容量可変コンデンサ（１２）が用いられることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ回路。
【請求項１２】
前記第２インピーダンス素子（１５）として、前記第２電子スイッチ（８）のリークを防止するための機械スイッチ（１３）が用いられることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ回路。
【請求項１３】
前記第２インピーダンス素子（１５）として、インピーダンスを変更することが可能なインピーダンス可変素子（１４）が用いられることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ回路。
【請求項１４】
前記第３インピーダンス素子（１６）として、前記第２電子スイッチ（８）のリークを防止するためのコンデンサ（１１）が用いられることを特徴とする請求項５に記載のスイッチ回路。
【請求項１５】
前記第３インピーダンス素子（１６）として、前記第２電子スイッチ（８）および前記第３インピーダンス素子（１６）を経由する経路のインピーダンスを調整するための容量可変コンデンサ（１２）が用いられることを特徴とする請求項５に記載のスイッチ回路。
【請求項１６】
前記第３インピーダンス素子（１６）として、前記第２電子スイッチ（８）のリークを防止するための機械スイッチ（１３）が用いられることを特徴とする請求項５に記載のスイッチ回路。
【請求項１７】
前記第３インピーダンス素子（１６）として、インピーダンスを変更することが可能なインピーダンス可変素子（１４）が用いられることを特徴とする請求項５に記載のスイッチ回路。
【請求項１８】
前記機械スイッチ（９、１３）は、ＭＥＭＳスイッチであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のスイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子スイッチと機械スイッチとが組み合わされたスイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波レーダセンサのような装置では、例えば１ｎｓ以下の短パルス信号を生成したり、受信アンテナを高速に切り換えたりするために高速に動作するスイッチが求められている。また、スイッチではアイソレーション特性も求められる。アイソレーション特性とはスイッチがオフの状態での絶縁性を指し、オフの状態でのリーク量が小さいほどアイソレーション特性は良好である。
【０００３】
従来では、スイッチとして、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等の電子スイッチが知られている。例えば、Ｐ型の半導体基板にＮ型のソース領域およびドレイン領域が設けられ、半導体基板上に絶縁膜を介してゲート電極が設けられた電子スイッチでは、ゲート−ソース間に電圧が印加されたオンの状態のとき、ゲート電極直下のＰ型の半導体基板が分極してＮ型のチャネル層が形成され、ソース−ドレイン間がすべて同じＮ型の導電体になるため、ソース−ドレイン間に電流が流れる。この場合、電子スイッチは、一つの抵抗で構成される回路と等価である。
【０００４】
一方、電子スイッチがゲート−ソース間に電圧が印加されないオフの状態のとき、ゲート電極直下にチャネル層は形成されず、ソース−ドレイン間はＮ型−Ｐ型−Ｎ型の導電体となるため、ソース−ドレイン間には電流が流れない。この場合、電子スイッチは（１／ｊωＣ）というインピーダンスを持つコンデンサと抵抗とが並列接続された回路と等価である。電子スイッチにおけるコンデンサの容量Ｃは、Ｐ型の半導体基板の誘電率によるが、代表的にはおおよそ１ｐＦである。
【０００５】
このような電気的特性の電子スイッチでは、物理的な動作を伴わないため、スイッチとしての動作が高速である一方、電子スイッチがオフの状態のときに電子スイッチに高周波信号が入力されると、リークが発生する。コンデンサのインピーダンスは（１／ｊωＣ）で表されるため、周波数ωが高い電気信号が入力されると、コンデンサのインピーダンスは下がる。したがって、電子スイッチにＧＨｚオーダの高周波領域の電気信号が入力されると、電子スイッチがオフの状態であってもリーク電流が流れてしまい、アイソレーション特性が確保できないという問題がある。
【０００６】
また、スイッチとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）スイッチ等の機械スイッチが知られている。機械スイッチは、例えば２枚の電極が一定距離離されて構成されるスイッチであり、電極間に電圧を印加すると静電引力により各電極が互いに引き合って接触することを利用したものである。
【０００７】
機械スイッチがオンの状態では２枚の電極が接触するので、機械スイッチは一つの抵抗で構成される回路と等価である。また、機械スイッチがオフの状態では２枚の電極の間に空気が介在するため、一つのコンデンサで構成される回路と等価である。機械スイッチにおけるコンデンサの容量は、電極の面積によるが、代表的にはおおよそ数十ｆＦである。
【０００８】
このような機械スイッチは、小型、低損失で高周波領域の信号においてもアイソレーション特性に優れるという特長があるが、機械的な動作を伴うために高速動作が困難であるという欠点がある。
【０００９】
そこで、両者の欠点を互いに補うスイッチ回路が、例えば特許文献１で提案されている。特許文献１では、シリーズライン、シャントラインのいずれにも、機械スイッチと電子スイッチとが並列に設けられたスイッチ回路が提案されている。このスイッチ回路では、シリーズラインの各スイッチをオンする間にシャントラインの各スイッチをオフして信号を伝送し、シリーズラインの各スイッチをオフする間にシャントラインの各スイッチをオンしてリーク電流をグランドに流す回路構成になっている。
【００１０】
このようなスイッチ回路では、機械スイッチが立ち上がるまでの間、並列に設けられた電子スイッチをオンして、信号波形を整え、機械スイッチが立ち上がった後では電子スイッチをオフして低損失な機械スイッチのみを機能させて伝送損失を抑制し、アイソレーション特性を向上させている。
【特許文献１】米国特許第６９４０３６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の技術では、シリーズラインの電子スイッチはシリーズラインの機械スイッチが開閉し切るまでの間のみオンするため、機械スイッチが開いて閉じるまでの時間よりも高速な信号を伝送できないという問題がある。
【００１２】
また、電子スイッチはオフ時の容量が機械スイッチに比べて大きく、（１／ｊωＣ）というインピーダンスに鑑みれば高周波信号に対するインピーダンスが小さくなる。このため、オフになっているはずのシャントラインの電子スイッチにリークが発生する可能性がある。これにより、スイッチ回路のアイソレーション特性が悪くなるという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記点に鑑み、シリーズラインの電子スイッチがオフのときのアイソレーション特性を向上させることができ、かつ、高速動作するスイッチ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、外部から信号が入力される入力端子（１）と外部に信号が出力される出力端子（２）との間に接続される第１電子スイッチ（４）と、第１電子スイッチ（４）がオンするときに互いにオフし、第１電子スイッチ（４）がオフするときに互いにオンする第２電子スイッチ（８）と機械スイッチ（９）とが並列接続されたものであり、入力端子（１）と出力端子（２）との間とグランド（５）との間に接続されるシャント回路（７）とを有することを特徴とする。
【００１５】
これにより、第１電子スイッチ（４）がオフしている間、当該第１電子スイッチ（４）がリークしたとしても、シャント回路（７）の第２電子スイッチ（８）および機械スイッチ（９）がオンすることでリーク電流をグランド（５）に流すことができる。この場合、シャント回路（７）では、機械スイッチ（９）がオンしてから完全に導通するまでの間、第２電子スイッチ（８）をバイパスラインとして利用することができる。したがって、第１電子スイッチ（４）がオフのときに出力端子（２）にリーク電流が流れないようにすることができ、ひいてはアイソレーション特性を向上させることができる。
【００１６】
また、入力端子（１）と出力端子（２）との間を半導体式のスイッチ（４）のみによって切り替えているため、スイッチ回路を高速で動作させることができる。以上により、アイソレーション特性を向上させ、かつ、高速動作させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明では、シャント回路（７）は、入力端子（１）と第１電子スイッチ（４）との間とグランド（５）との間に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、入力端子（１）から出力端子（２）への出力をオフしたいときには第１電子スイッチ（４）をオフ、シャント回路（７）の各スイッチをオンとすれば、第１電子スイッチ（４）に信号を流さずにシャント回路（７）を介して電流をグランド（５）に流すことができ、アイソレーション特性を改善することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、シャント回路（７）は、第２電子スイッチ（４）と出力端子（２）との間とグランド（５）との間に接続されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、第１電子スイッチ（４）を通過したリーク電流が出力端子（２）から外部に出力される前に、シャント回路（７）を介してグランド（５）に流すことができる。
【００２１】
また、請求項１に記載の発明では、第２電子スイッチ（８）には、当該第２電子スイッチ（８）のグランド（５）側に第１インピーダンス素子（１０）が直列接続されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、第２電子スイッチ（８）がオフのときに当該第２電子スイッチ（８）でリークが起こったとしても、第１インピーダンス素子（１０）によってリーク電流がグランド（５）に流れることを抑制することができる。したがって、入力端子（１）と出力端子（２）との間の伝送損失を抑制することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明では、機械スイッチ（９）には、当該機械スイッチ（９）のグランド（５）側に第２インピーダンス素子（１５）が直列接続されていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、シャント回路（７）において、機械スイッチ（９）を経由する経路と第２電子スイッチ（８）を経由する経路とのインピーダンス比を変化させることができ、シャント回路（７）を流れるリーク電流の経路を任意に選択することができる。すなわち、機械スイッチ（９）を経由する経路のインピーダンスを、第２電子スイッチ（８）を経由する経路のインピーダンスよりも高くすることで、第１電子スイッチ（４）がオフのときに、積極的に第２電子スイッチ（８）を介してリーク電流をグランド（５）に流すことができる。またその反対に、機械スイッチ（９）を経由する経路のインピーダンスを、第２電子スイッチ（８）を経由する経路のインピーダンスよりも低くすることで、第１電子スイッチ（４）がオフのときに、積極的に機械スイッチ（９）を介してリーク電流をグランド（５）に流すこともできる。
【００２５】
請求項５に記載の発明では、第１インピーダンス素子（１０）に第３インピーダンス素子（１６）が並列接続されていることを特徴とする。
【００２６】
これにより、シャント回路（７）において、第２電子スイッチ（８）および第３インピーダンス素子（１６）を経由する経路を形成することができる。このため、第２電子スイッチ（８）および第１インピーダンス素子（１０）を経由する経路よりも第２電子スイッチ（８）および第３インピーダンス素子（１６）を経由する経路のインピーダンスを小さくすることで、第１電子スイッチ（４）がオフした後、機械スイッチ（９）が完全に導通するまでの間、リーク電流を第２電子スイッチ（８）および第３インピーダンス素子（１６）を経由してグランド（５）に流すことができる。機械スイッチ（９）が完全に導通すれば、機械スイッチ（９）を介してリーク電流をグランド（５）に流すことができる。
【００２７】
機械スイッチ（９）の後段に第２インピーダンス素子（１５）が接続されたものについては、第２電子スイッチ（８）および第１インピーダンス素子（１０）を経由する経路、第２電子スイッチ（８）および第３インピーダンス素子（１６）および第２インピーダンス素子（１５）を経由する経路、そして機械スイッチ（９）および第２インピーダンス素子（１５）を経由する経路の３つの経路を形成することができ、リーク電流が流れる経路を任意に選択することができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明のように、第１インピーダンス素子（１０）として、第２電子スイッチ（８）のリークを防止するためのコンデンサ（１１）を用いることができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明のように、第１インピーダンス素子（１０）として、第２電子スイッチ（８）および第１インピーダンス素子（１０）を経由する経路のインピーダンスを調整するための容量可変コンデンサ（１２）を用いることができる。
【００３０】
請求項８に記載の発明のように、第１インピーダンス素子（１０）として、第２電子スイッチ（８）のリークを防止するための機械スイッチ（１３）を用いることができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明のように、第１インピーダンス素子（１０）として、インピーダンスを変更することが可能なインピーダンス可変素子（１４）を用いることができる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明のように、第２インピーダンス素子（１５）として、機械スイッチ（９）のリークを防止するためのコンデンサ（１１）を用いることができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明のように、第２インピーダンス素子（１５）として、機械スイッチ（９）および第２インピーダンス素子（１５）を経由する経路のインピーダンスを調整するための容量可変コンデンサ（１２）を用いることができる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明のように、第２インピーダンス素子（１５）として、第２電子スイッチ（８）のリークを防止するための機械スイッチ（１３）を用いることができる。
【００３５】
請求項１３に記載の発明のように、第２インピーダンス素子（１５）として、インピーダンスを変更することが可能なインピーダンス可変素子（１４）を用いることができる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明のように、第３インピーダンス素子（１６）として、第２電子スイッチ（８）のリークを防止するためのコンデンサ（１１）を用いることができる。
【００３７】
請求項１５に記載の発明のように、第３インピーダンス素子（１６）として、第２電子スイッチ（８）および第３インピーダンス素子（１６）を経由する経路のインピーダンスを調整するための容量可変コンデンサ（１２）を用いることができる。
【００３８】
請求項１６に記載の発明のように、第３インピーダンス素子（１６）として、第２電子スイッチ（８）のリークを防止するための機械スイッチ（１３）を用いることができる。
【００３９】
請求項１７に記載の発明のように、第３インピーダンス素子（１６）として、インピーダンスを変更することが可能なインピーダンス可変素子（１４）を用いることができる。
【００４０】
請求項１８に記載の発明のように、機械スイッチ（９、１３）として、ＭＥＭＳスイッチを用いることができる。これにより、機械スイッチ（９、１３）を小型化することができる。
【００４１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００４３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示されるスイッチ回路は、例えば、外部から送信される信号を複数の受信アンテナで受信する際に、信号を受信する受信アンテナを切り替えるものとして用いられる。特に、ＧＨｚオーダの高周波を扱うものに好適である。
【００４４】
図１は、本発明の第１実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。スイッチ回路の外部から伝送信号が入力される入力端子１とスイッチ回路の外部に伝送信号が出力される出力端子２との間がシリーズライン３になっている。
【００４５】
シリーズライン３には、第１電子スイッチ４が設けられている。第１電子スイッチ４は、例えばＭＯＳＦＥＴやダイオード等の可動部を持たない半導体スイッチング素子である。本実施形態では、第１電子スイッチ４として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴが採用される。図１に示されるように、第１電子スイッチ４のドレインが入力端子１に接続され、ソースが出力端子２に接続される。
【００４６】
また、シリーズライン３とグランド５との間がシャントライン６とされている。このシャントライン６にはシャント回路７が設けられている。シャント回路７は、第２電子スイッチ８と機械スイッチ９とが並列接続されて構成されている。すなわち、本実施形態では、シリーズライン３とグランド５との間で、第２電子スイッチ８を経由する経路と機械スイッチ９を経由する経路との両経路がシャントライン６になっている。
【００４７】
第２電子スイッチ８は、第１電子スイッチ４と同様に半導体スイッチング素子であり、ＭＯＳＦＥＴが採用される。そして、機械スイッチ９は、可動部を持つスイッチである。本実施形態では、機械スイッチ９としてＭＥＭＳ技術により形成されたものが採用される。
【００４８】
ＭＥＭＳによる機械スイッチ９として、例えば、基板の上にバッファ層が形成され、このバッファ層の上に一方の電極が設けられると共に、バッファ層に柱が形成され、この柱で他方の電極が支えられることで２枚の電極が空気を挟んで対向配置された構造を採用することができる。電気的に分離された各電極に電圧が印加され、各電極が静電引力によって互いに引き合って接触することでスイッチとして機能する。
【００４９】
このような構成のスイッチ回路において、シリーズライン３に設けられた第１電子スイッチ４と、シャントライン６に設けられた機械スイッチ９および第２電子スイッチ８とは、互いに反対にオン／オフ制御される。例えば、第１電子スイッチ４がオンのときにシャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８は互いにオフになり、第１電子スイッチ４がオフのときにシャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８は互いにオンになる。
【００５０】
第１電子スイッチ４、第２電子スイッチ８、および機械スイッチ９は、スイッチ回路の外部に設けられた図示しない制御回路によって制御される。すなわち、第１、第２電子スイッチ４、８は、制御回路からゲートに入力される切替信号が入力されることでオン／オフ制御され、機械スイッチ９は制御回路から電圧が印加されることでオン／オフ制御される。以上が、本実施形態に係るスイッチ回路の全体構成である。
【００５１】
次に、図１に示されるスイッチ回路の作動について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。横軸は時間、縦軸は電流の大きさを示している。
【００５２】
まず、シリーズライン３に設けられた第１電子スイッチ４がオフになっており、シャントライン６に設けられたシャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８が共にオンになっている。この状態では、入力端子１に伝送信号が入力されたとしても、シリーズライン３は第１電子スイッチ４によって遮断されているため、出力端子２に伝送信号は伝送されない。
【００５３】
第１電子スイッチ４は半導体スイッチング素子であるので、第１電子スイッチ４がオフになっていても、上述のように高周波の伝送信号が第１電子スイッチ４に入力されると第１電子スイッチ４のインピーダンスが小さくなってシリーズライン３にリーク電流が流れる。
【００５４】
しかし、シャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８が共にオンになっているため、シリーズライン３に流れるリーク電流は、機械スイッチ９を経由するシャントライン６および第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６を流れてグランド５に流れる。これにより、出力端子２からリーグ電流が外部に出力されることはなく、スイッチ回路のアイソレーション特性を向上させることができる。
【００５５】
続いて、第１電子スイッチ４を時点Ｔ２でオンさせて、入力端子１に入力された伝送信号を出力端子２から出力させる。この場合、シャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８を共にオフするが、機械スイッチ９は動作に時間遅れがあるため、時点Ｔ２よりも早い時点Ｔ１で機械スイッチ９をオフし始め、時点Ｔ２で完全にオフさせる。第２電子スイッチ８については、第１電子スイッチ４のオンと同時にオフする。
【００５６】
このような時点Ｔ１と時点Ｔ２との間の中間状態では、機械スイッチ９がオフになりかけているものの、第２電子スイッチ８のオン状態が保たれている。このため、当該中間状態でも、第２電子スイッチ８によるバイパスラインが確保されており、第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６を介してリーク電流をグランド５に流すことができる。これにより、時点Ｔ１と時点Ｔ２との間のアイソレーション特性の低下を防止できる。
【００５７】
そして、時点Ｔ２では、第１電子スイッチ４がオンになり、シャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８がオフになる。これにより、入力端子１に入力された伝送信号がシリーズライン３を経由して出力端子２から外部に出力される。
【００５８】
この後、時点Ｔ３で第１電子スイッチ４をオフし、伝送信号の伝送を停止する。第１電子スイッチ４のオフと共に、シャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８を共にオンする。この場合、機械スイッチ９の動作に時間遅れがあるため、機械スイッチ９は時点Ｔ４になるまで完全にオンできないが、第２電子スイッチ８は第１電子スイッチ４のオフと同時にオンできる。このため、時点Ｔ３と時点Ｔ４との間の中間状態では、第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６によって、シリーズライン３に流れるリーク電流をグランド５に流すことができる。これにより、時点Ｔ３と時点Ｔ４との間のアイソレーション特性の低下を防止できる。
【００５９】
そして、時点Ｔ４では、機械スイッチ９が完全にオンするため、機械スイッチ９を経由するシャントライン６および第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６の両経路によってリーク電流をグランド５に流すことができる。
【００６０】
上記のように、シャント回路７は機械スイッチ９と第２電子スイッチ８との並列回路であるが、機械スイッチ９は、物理的に接触／分離すると共にオンのときに低抵抗であるため、機械スイッチ９が完全にオンした状態では、リーク電流は主に機械スイッチ９を経由するシャントライン６を介してグランド５に流れる。しかし、機械スイッチ９には動作遅れが生じるため、第１電子スイッチ４のオン／オフに追従できる第２電子スイッチ８をシャント回路７に備えることで、機械スイッチ９の動作遅れを補完できるようになっている。また、機械スイッチ９が完全にオンになれば、低抵抗の機械スイッチ９を介してリーク電流をグランド５に流すことができる。したがって、第２電子スイッチ８と機械スイッチ９とは相補的に動作していると言える。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態では、シリーズライン３に第１電子スイッチ４を設け、シリーズライン３とグランド５との間に機械スイッチ９および第２電子スイッチ８が並列接続されたシャント回路７を接続したことを特徴としている。
【００６２】
これにより、第１電子スイッチ４がオフになっているときに第１電子スイッチ４がリークしたとしても、シャント回路７の機械スイッチ９および第２電子スイッチ８がオンするため、シリーズライン３に流れるリーク電流をグランド５に流すことができる。したがって、入力端子１と出力端子２との間の全体のアイソレーション特性を向上させることができる。
【００６３】
また、シャント回路７では、機械スイッチ９が完全にオンするまでの間、第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６をバイパスラインとして利用することができる。したがって、機械スイッチ９の動作遅れを第２電子スイッチ８によって補完することができるため、第１電子スイッチ４を高速動作させたとしても、アイソレーション特性を低下させずに伝送信号を伝送することができる。
【００６４】
そして、機械スイッチ９としてＭＥＭＳによって形成されたものを用いているため、機械スイッチ９そのものを小型化することができる。これにより、スイッチ回路の大型化を回避し、コンパクトなスイッチ回路を提供することが可能となる。
【００６５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、第２電子スイッチ８が設けられたシャントライン６にインピーダンス素子を設けたことが特徴となっている。
【００６６】
図３は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、シャント回路７において、第２電子スイッチ８の後段、すなわちグランド５側に第１インピーダンス素子１０が直列接続されている。第２電子スイッチ８の後段とは、第２電子スイッチ８のソースを指す。
【００６７】
本実施形態では、第１インピーダンス素子１０としてコンデンサ１１が採用される。コンデンサ１１は、高周波の観点では抵抗としての役割を果たし、第２電子スイッチ８のリークを防止するために用いられるものである。すなわち、第１電子スイッチ４がオンのときに、第２電子スイッチ８はオフしているが、第２電子スイッチ８にリークが生じた場合であっても、コンデンサ１１によって第２電子スイッチ８からのリーク電流が阻止される。これにより、伝送信号がシリーズライン３からシャントライン６に流れることを防止でき、伝送損失を低減させることができる。
【００６８】
以上のように、第２電子スイッチ８の後段に第１インピーダンス素子１０としてコンデンサ１１を設けることで、第２電子スイッチ８がオフのときにリークが起こったとしても、抵抗として機能するコンデンサ１１によってリーク電流がグランド５に流れることを抑制することができる。
【００６９】
（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図４は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１インピーダンス素子１０として、容量可変コンデンサ１２が採用される。
【００７０】
容量可変コンデンサ１２は、容量を調整することができるものである。すなわち、容量可変コンデンサ１２は、第２電子スイッチ８および第１インピーダンス素子１０を経由するシャントライン６のインピーダンスを調整するものである。
【００７１】
図５は、図４に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。なお、図５では、容量可変コンデンサ１２については時間に対するインピーダンスの変化を示してある。
【００７２】
機械スイッチ９がオフされる時点Ｔ１から、実際にオフ状態に切り替わる時点Ｔ２までの間、オフ状態の第１電子スイッチ４に流れる高周波のリーク電流は第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６によりグランド５に流れ、アイソレーション特性は確保される。
【００７３】
そして、時点Ｔ２で第１電子スイッチ４がオンになり、機械スイッチ９が完全にオフになると共に第２電子スイッチ８がオフになる。時点Ｔ２後、第２電子スイッチ８でリークが発生したとしても、容量可変コンデンサ１２を高インピーダンス状態に切り換えることにより、容量可変コンデンサ１２でリーク電流が阻止される。
【００７４】
この後、時点Ｔ３で第１電子スイッチ４がオフになり、機械スイッチ９および第２電子スイッチ８がオンになると、機械スイッチ９が完全にオン状態になる時点Ｔ４までの間、リーク電流は主に各シャントライン６のうち第２電子スイッチ８を経由して流れ、スイッチ回路のアイソレーション特性は確保される。
【００７５】
時点Ｔ４で機械スイッチ９が完全にオンになると、リーク電流は主に機械スイッチ９を経由するシャントライン６を介してグランド５に流れるため、スイッチ回路のアイソレーション特性は確保される。
【００７６】
以上説明したように、第１インピーダンス素子１０として容量可変コンデンサ１２を用いることができる。
【００７７】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図６は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１インピーダンス素子１０として、第２電子スイッチ８のリークを防止するための機械スイッチ１３が採用される。この機械スイッチ１３はＭＥＭＳスイッチであり、上述のように、２枚の電極によって構成されるものであるから、一つのコンデンサと同じ役割を果たす。このように、第１インピーダンス素子１０として機械スイッチ１３を用いることができる。
【００７８】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図７は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１インピーダンス素子１０として、インピーダンス可変素子１４が採用される。このインピーダンス可変素子１４は、周波数が増加するとインピーダンスが増加するものである。例えば、チップ抵抗を用いることができる。このように、第１インピーダンス素子１０としてインピーダンス可変素子１４を用いることができる。
【００７９】
（第６実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第２実施形態では、シャント回路７において第２電子スイッチ８の後段に第１インピーダンス素子１０としてコンデンサ１１を設けていたが、本実施形態では、さらに機械スイッチ９の後段にインピーダンス素子を設けることが特徴となっている。
【００８０】
図８は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、機械スイッチ９のグランド５側に第２インピーダンス素子１５が直列接続されている。本実施形態では、第２インピーダンス素子１５として、容量可変コンデンサ１２が採用される。この容量可変コンデンサ１２は、機械スイッチ９および第２インピーダンス素子１５を経由するシャントライン６のインピーダンスを調整するためのものである。
【００８１】
このようなシャント回路７において、機械スイッチ９を経由するシャントライン６と第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６とのインピーダンス比を変化させることができる。これにより、シャント回路７を流れるリーク電流の経路を任意に選択することができる。
【００８２】
例えば、機械スイッチ９を経由するシャントライン６のインピーダンスを、第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６よりも高くする。すなわち、容量可変コンデンサ１２の容量値が大きいものを用いて、機械スイッチ９を経由するシャントライン６のインピーダンスを上げる。これにより、第１電子スイッチ４がオフのときに、積極的に第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６を介してリーク電流をグランド５に流すことができる。
【００８３】
容量可変コンデンサ１２のインピーダンスは、図５に示されるタイムチャートと同様に、第１電子スイッチ４がオフのときに低インピーダンスとし、第１電子スイッチ４がオンのときに高インピーダンスとする。以上のように、機械スイッチ９が設けられるシャントライン６に第２インピーダンス素子１５として容量可変コンデンサ１２を設けて、リーク電流を流す経路を選択できるようにすることができる。
【００８４】
（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図９は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１インピーダンス素子１０として、インピーダンス可変素子１４を用いている。
【００８５】
図１０は、図９に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。第２電子スイッチ８がオンからオフに切り替わる時点Ｔ２まで、または第２電子スイッチ８がオフからオンに切り替わった時点Ｔ３後では、インピーダンス可変素子１４および容量可変コンデンサ１２は共に低インピーダンス状態とする。このため、シャント回路７の各シャントライン６が低インピーダンスとなり、アイソレーション特性が向上する。
【００８６】
他方、第１電子スイッチ４がオンのとき、インピーダンス可変素子１４および容量可変コンデンサ１２を共に高インピーダンス状態に切り換える。このため、各シャントライン６のインピーダンスが共に上昇してリーク電流が阻止され、伝送損失が改善される。
【００８７】
以上のように、第１インピーダンス素子１０としてインピーダンス可変素子を用いると共に、第２インピーダンス素子１５として容量可変コンデンサ１２を用いることができる。
【００８８】
（第８実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、機械スイッチ９を経由するシャントライン６と第２電子スイッチ８を経由するシャントライン６とを接続する第３インピーダンス素子を設けたことが特徴となっている。
【００８９】
図１１は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、第１インピーダンス素子１０であるコンデンサ１１に第３インピーダンス素子１６が並列接続されている。ここで、第３インピーダンス素子１６は、機械スイッチ９の後段と第２電子スイッチ８の後段との間に接続されるため、シャント回路７では第３インピーダンス素子１６によってブリッジ回路が構成されている。本実施形態では、第３インピーダンス素子１６として、第２電子スイッチ８および第３インピーダンス素子１６を経由する経路のインピーダンスを調整するための容量可変コンデンサ１２が採用される。
【００９０】
図１２は、図１１に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。第１電子スイッチ４がオンのとき、ブリッジ部品である容量可変コンデンサ１２は高インピーダンス状態とする。このため、第２電子スイッチ８からのリーク電流が容量可変コンデンサ１２とコンデンサ１１とによって阻止され、伝送損失が改善される。
【００９１】
他方、第１電子スイッチ４がオフのとき、ブリッジ部品である容量可変コンデンサ１２は低インピーダンス状態とする。このため、第１電子スイッチ４からのリーク電流は第２電子スイッチ８および容量可変コンデンサ１２を経由してグランド５に流れる。
【００９２】
すなわち、第２電子スイッチ８および第１インピーダンス素子１０を経由するシャントライン６よりも第２電子スイッチ８および容量可変コンデンサ１２を経由する経路のインピーダンスを小さくすることで、第１電子スイッチ４が時点Ｔ３でオフした後、機械スイッチ９が完全にオンする時点Ｔ４までの間、リーク電流を第２電子スイッチ８および容量可変コンデンサ１２を経由してグランド５に流すことができる。機械スイッチ９が完全にオンになった時点Ｔ４後では、機械スイッチ９を経由するシャントライン６を介してリーク電流をグランド５に流す。時点Ｔ１で機械スイッチ９がオフになって時点Ｔ２で完全にオフになるまでの間も同じである。
【００９３】
以上のように、ブリッジ部品として第３インピーダンス素子１６として容量可変コンデンサ１２を設けることで、機械スイッチ９が完全にオンまたはオフするまでの間に第２電子スイッチ８および容量可変コンデンサ１２を経由する経路を形成でき、リーク電流をグランド５に流すことができる。これにより、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００９４】
（第９実施形態）
本実施形態では、第８実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１３は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、第３インピーダンス素子１６として、インピーダンスを変更することができるインピーダンス可変素子１４を用いている。図１３に示されるスイッチ回路の作動は、図１２に示されるものと同様である。このように、第３インピーダンス素子１６としてインピーダンス可変素子１４を用いることができる。
【００９５】
（第１０実施形態）
本実施形態では、第８、第９実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１４は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１、第３インピーダンス素子１０、１６それぞれにインピーダンス可変素子１４を用いている。
【００９６】
図１５は、図１４に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。この図に示されるように、第１電子スイッチ４が時点Ｔ２でオンの時、第２電子スイッチ８の後段のインピーダンス可変素子１４およびブリッジ部品としてのインピーダンス可変素子１４は共に高インピーダンス状態とする。したがって、第２電子スイッチ８からのリーク電流が各インピーダンス可変素子１４によって阻止され、伝送損失が改善される。
【００９７】
他方、第１電子スイッチ４が時点Ｔ３（または時点Ｔ２よりも以前）でオフの時、各インピーダンス可変素子１４は共に低インピーダンス状態とする。したがって、第１電子スイッチ４からのリーク電流は主に機械スイッチ９を経由するシャントライン６を介してグランド５に流れる。以上のように、第１、第３インピーダンス素子１０、１６としてそれぞれインピーダンス可変素子１４を用いることができる。
【００９８】
（第１１実施形態）
本実施形態では、第９実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１６は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、図１３に示されるスイッチ回路において、機械スイッチ９の後段に第２インピーダンス素子１５が設けられた回路構成になっている。本実施形態では、第２インピーダンス素子１５として、インピーダンス可変素子１４が採用される。
【００９９】
図１７は、図１６に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。この図に示されるように、第１電子スイッチ４がオンのときには、第２電子スイッチ８の後段のコンデンサ１１、機械スイッチ９の後段のインピーダンス可変素子１４、ブリッジ部品としてｎインピーダンス可変素子１４すべてを高インピーダンス状態として、リーク電流を阻止している。
【０１００】
そして、機械スイッチ９の後段にインピーダンス可変素子１４が設けられると、第２電子スイッチ８およびコンデンサ１１を経由するシャントライン６、第２電子スイッチ８およびブリッジ部品としてのインピーダンス可変素子１４および機械スイッチ９の後段のインピーダンス可変素子１４を経由する経路、そして機械スイッチ９およびインピーダンス可変素子１４を経由するシャントライン６の３つの経路を形成することができる。したがって、各経路のインピーダンスを調節することで、リーク電流が流れる経路を任意に選択することができる。
【０１０１】
（第１２実施形態）
本実施形態では、第１１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１８は、本実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。この図に示されるように、本実施形態では、第１インピーダンス素子１０として、インピーダンス可変素子１４を用いている。図１８に示されるスイッチ回路の作動は、図１７に示されるものと同様である。このように、第１インピーダンス素子１０としてインピーダンス可変素子１４を用いることができる。
【０１０２】
（第１３実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第１０実施形態では、第１インピーダンス素子１０としてインピーダンス可変素子１４が用いられていたが、本実施形態では、図１９に示されるように、第１インピーダンス素子１０としてコンデンサ１１が用いられ、機械スイッチ９の後段に第２インピーダンス素子１５が接続されている。また、第２、第３インピーダンス素子１５、１６として、インピーダンス可変素子１４が用いられる。
【０１０３】
図２０は、図１９に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。この図に示されるように、時点Ｔ２と時点Ｔ３との間で第１電子スイッチ４がオンのときには、機械スイッチ９の後段のインピーダンス可変素子１４、およびコンデンサ１１に並列接続されたインピーダンス可変素子１４を高インピーダンス状態とし、リーク電流を阻止している。
【０１０４】
以上のように、第１〜第３インピーダンス素子１０、１５、１６を用いる回路形態において、機械スイッチ９の後段にインピーダンス可変素子１４を配置して、機械スイッチ９を経由するシャントライン６のリーク電流の阻止を図ることができる。
【０１０５】
（第１４実施形態）
本実施形態では、第１３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図２１に示されるように、本実施形態では、第１インピーダンス素子１０としてインピーダンス可変素子１４が用いられている。
【０１０６】
図２２は、図２１に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。この図に示されるように、時点Ｔ２と時点Ｔ３との間で第１電子スイッチ４がオンのときには、機械スイッチ９の後段のインピーダンス可変素子１４、および第２電子スイッチ８の後段に並列接続された各インピーダンス可変素子１４を高インピーダンス状態とすることにより、リーク電流が阻止される。このように、スイッチ回路において、第１〜第３インピーダンス素子１０、１５、１６すべてをインピーダンス可変素子１４とした回路形態でも良い。
【０１０７】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、シャント回路７は第１電子スイッチ４と出力端子２との間とグランド５との間、すなわち第１電子スイッチ４の後段とグランド５との間に接続されているが、シャント回路７は、入力端子１と第１電子スイッチ４との間、すなわち第１電子スイッチ４の前段とグランド５との間に接続されていても良い。この場合、入力端子１に入力されるリークは、第１電子スイッチ４を流れる前に、シャント回路７を介してグランド５に流れる。
【０１０８】
上記各実施形態では、機械スイッチ９として、ＭＥＭＳによって形成されたものを用いることについて説明したが、機械スイッチ９は可動部の機械的動作によってオン／オフするものであればＭＥＭＳによって形成されたものでなくても良い。
【０１０９】
第６、第７実施形態では、第２インピーダンス素子１５として容量可変コンデンサ１２を用いることについて説明したが、第２インピーダンス素子１５として、コンデンサ１１、機械スイッチ１３、インピーダンス可変素子１４のいずれかを用いることもできる。
【０１１０】
第８〜第１４実施形態では、第３インピーダンス素子１６として容量可変コンデンサ１２またはインピーダンス可変素子１４を用いることについて説明したが、第３インピーダンス素子１６として、コンデンサ１１や機械スイッチ１３のいずれかを用いることもできる。
【０１１１】
すなわち、第１〜第３インピーダンス素子１０、１５、１６として、コンデンサ１１、容量可変コンデンサ１２、機械スイッチ１３、インピーダンス可変素子１４それぞれをすべての組み合わせた回路構成とすることができる。例えば、第２インピーダンス素子１５として機械スイッチ９のリークを防止するためのコンデンサ１１を用いることができ、第２インピーダンス素子１５として機械スイッチ１３を用いることができる。また、第３インピーダンス素子１６として、第２電子スイッチ８のリークを防止するためのコンデンサ１１や機械スイッチ１３を用いることができる。
【０１１２】
容量可変コンデンサ１２として、例えばスイッチ回路が製造されたときやスイッチ回路が実際に用いられるときに手動で容量の値が変更されるタイプのものを用いても良い。
【０１１３】
また、上記各実施形態では、第１〜第３インピーダンス素子１０、１５、１６として単品の素子が用いられているが、複数の素子が直列や並列に組み合わされたものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図２】図１に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図５】図４に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【図６】本発明の第４実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図９】本発明の第７実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図１０】図９に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【図１１】本発明の第８実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図１２】図１１に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【図１３】本発明の第９実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図１５】図１４に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【図１６】本発明の第１１実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図１７】図１６に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【図１８】本発明の第１２実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図１９】本発明の第１３実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図２０】図１９に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【図２１】本発明の第１４実施形態に係るスイッチ回路の回路図である。
【図２２】図２１に示されるスイッチ回路の作動の内容を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１        入力端子
２        出力端子
４        第１電子スイッチ
５        グランド
７        シャント回路
８        第２電子スイッチ
９、１３  機械スイッチ
１０      第１インピーダンス素子
１１      コンデンサ
１２      容量可変コンデンサ
１４      インピーダンス可変素子
１５      第２インピーダンス素子
１６      第３インピーダンス素子
【図１】
0005034925.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005034925.tif 000004
【図４】
0005034925.tif 000005
【図５】
0005034925.tif 000006
【図６】
0005034925.tif 000007
【図７】
0005034925.tif 000008
【図８】
0005034925.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005034925.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005034925.tif 000013
【図１３】
0005034925.tif 000014
【図１４】
0005034925.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0005034925.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0005034925.tif 000019
【図１９】
0005034925.tif 000020
【図２０】
0005034925.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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