(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを送信機または受信機のいずれかに選択的に接続するディジタル通信用のアンテナスイッチ共用器であって、
２層以上の誘電体基板からなる積層体と、
前記誘電体に設けられたアンテナ端子と、送信周波数ｆｔの送信信号を送信する送信機に電気的に接続される送信端子と、前記送信周波数ｆｔと異なる受信周波数ｆｒの受信信号を受信する受信機に電気的に接続される受信端子と、
前記アンテナ端子と前記送信端子と前記受信端子を結ぶ接続点Ｐと、
前記送信端子と前記接続点Ｐの間に接続され、バイアス端子へのバイアス電圧の印加／非印加により、前記アンテナ端子と前記送信端子の電気的接続を切り換えるスイッチ装置と、
前記受信端子と前記接続点Ｐの間に接続され、前記送信周波数ｆｔと異なる受信周波数ｆｒの受信信号を通過させる受信フィルタと、
前記送信端子と前記アンテナ端子の間の前記接続点Ｐを介した経路上に接続され、前記送信信号の不要な高次高調波を抑圧するローパスフィルタとを有し、
前記受信フィルタを前記積層体の上面に配置し、前記ローパスフィルタを構成するコイル（インダクタ）およびコンデンサの電極パターンを前記積層体の内層に設けたことを特徴とするアンテナスイッチ共用器。
【請求項２】
前記スイッチ装置は、バイアス端子からのバイアス電圧の印加／非印加によりオン・オフを制御されるＦＥＴであり、
前記ＦＥＴのソース電極が前記送信端子に電気的に接続され、ドレイン電極が接地され、前記ソース電極と前記接続点Ｐの間に4分の1波長のストリップラインが挿入され、前記バイアス端子は、前記ＦＥＴのゲート端子に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナスイッチ共用器。
【請求項３】
前記スイッチ装置は、バイアス端子からのバイアス電圧の印加／非印加によりオン・オフ制御されるＰＩＮダイオードであり、
前記ＰＩＮダイオードの一端が前記送信端子と電気的に接続され、他端が前記接続点Ｐと電気的に接続され、前記バイアス端子は、前記ＰＩＮダイオードの一端に高周波チョークを介して電気的に接続されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナスイッチ共用器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてディジタル携帯電話等に代表される、送受信を時間的に切り換えて一本のアンテナを共用する方式の無線通信機器で使用される積層型のディジタル通信用のアンテナスイッチ共用器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アンテナスイッチ共用器は携帯電話等のディジタル化及び小型化に伴い、その実用性が注目され、小型高性能及び多機能のものが要求されている。以下、従来のアンテナスイッチ共用器の一例について図１６を用いて説明する。
【０００３】
図１６は、従来のアンテナスイッチ共用器３００を示している。図１６を参照すると、ＰＩＮダイオード７０の陽極電極は、送信周波数ｆｔを持つ送信機１０１と電気的に接続される送信端子７９に結合コンデンサ７４を介して電気的に接続されるとともに、インダクタ７８とコンデンサ７５からなる高周波チョーク回路を介して接地されている。ＰＩＮダイオード７０の陰極電極は、受信周波数ｆｒを持つ受信機１０２と電気的に接続される受信端子８１にストリップライン７３、８３と結合コンデンサ７７を介して電気的に接続されている。ここで、各ストリップライン７３、８３は、送信周波数ｆｔにおける伝搬波長をλｇｔとした時に、λｇｔ／４の長さを持つ。
【０００４】
さらに、ＰＩＮダイオード７０の陰極電極は、アンテナ１００と電気的に接続されるアンテナ端子８０に結合コンデンサ７６を通して電気的に接続されている。２つのストリップライン７３と８３の間の接続点はＰＩＮダイオード７１の陽極と陰極電極を通ってグランドと接続されている。また、ストリップライン８３と結合コンデンサ７７の間の接続点はＰＩＮダイオード７２の陽極と陰極電極を通ってグランドと接続されている。さらに、インダクタ７８とコンデンサ７５の間の接続点はバイアス端子８２と電気的に接続されている。このバイアス端子８２は、スイッチ装置として使用されるＰＩＮダイオード７０から７２へ正方向バイアス電圧を供給する電源２０１とスイッチ２００を介して電気的に接続されている。
【０００５】
以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器３００について、以下その動作を説明する。
【０００６】
まず、スイッチ２００がオフ、すなわち、バイアス端子８２に正方向バイアス電圧が印加されていない場合、ＰＩＮダイオード７０から７２はそれぞれオフになり、各ＰＩＮダイオード７０から７２のインピーダンスはほぼ無限大になる。そのため、アンテナ端子８０から送信端子７９の方向を見たインピーダンスはほぼ無限大となるために送信端子７９はアンテナ端子８０から電気的に切り離され、一方アンテナ端子８０と受信端子８１の間は電気的に接続されている。
【０００７】
これに対して、スイッチ２００がオン、すなわち、バイアス端子８２に電源２０１からスイッチ２００を介して正方向バイアス電圧が印加された場合、ＰＩＮダイオード７０から７２はそれぞれオンになり、各ＰＩＮダイオード７０から７２のインピーダンスはほぼゼロになる。そのため、２つのストリップライン７３と８３の間の接続点は、ＰＩＮダイオード７１を介してグランドに電気的にショートされる。したがって、アンテナ端子８０における位相はストリップライン７３によって送信周波数ｆｔの４分の１波長分だけシフトされ、そしてショートされている。その結果、アンテナ端子８０から受信端子８１の方向を見たインピーダンスはほぼ無限大となるために受信端子８１はアンテナ端子８０から高周波的に切り離され、一方ＰＩＮダイオード７０はオンになるため、送信端子７９はアンテナ端子８０と電気的に接続される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のような構成では、送信端子と受信端子の間の高アイソレーション特性を実現し、また、送信特性が受信側の周波数特性に影響されないようにするためには、アンテナ端子と受信端子の間のストリップライン及びＰＩＮダイオードを多段にする必要がある。したがって、アンテナスイッチ共用器内のストリップラインが長くなり大型化してしまうので小型化が困難であるという問題点を有していた。また、受信側の挿入損失が増大してしまうので、高性能な受信特性を得るためには挿入損失の少ない高性能な受信フィルタが要求され、結果として受信フィルタが大型化してしまうという問題点を有していた。
【０００９】
本発明の目的は、前記問題点に鑑み簡単な構造で小型高性能及び受信フィルタを内蔵するアンテナスイッチ共用器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明のアンテナスイッチ共用器は、アンテナを送信機または受信機のいずれかに選択的に接続するディジタル通信用のアンテナスイッチ共用器であって、２層以上の誘電体基板からなる積層体と、前記誘電体に設けられたアンテナ端子と、送信周波数ｆｔの送信信号を送信する送信機に電気的に接続される送信端子と、前記送信周波数ｆｔと異なる受信周波数ｆｒの受信信号を受信する受信機に電気的に接続される受信端子と、前記アンテナ端子と前記送信端子と前記受信端子を結ぶ接続点Ｐと、
前記送信端子と前記接続点Ｐの間に接続され、バイアス端子へのバイアス電圧の印加／非印加により、前記アンテナ端子と前記送信端子の電気的接続を切り換えるスイッチ装置と、前記受信端子と前記接続点Ｐの間に接続され、前記送信周波数ｆｔと異なる受信周波数ｆｒの受信信号を通過させる受信フィルタと、前記送信端子と前記アンテナ端子の間の前記接続点Ｐを介した経路上に接続され、前記送信信号の不要な高次高調波を抑圧するローパスフィルタとを有し、前記受信フィルタを前記積層体の上面に配置し、前記ローパスフィルタを構成するコイル（インダクタ）およびコンデンサの電極パターンを前記積層体の内層に設けたという構成を備えたものである。
【００１１】
本発明は上記した構成によって、小型高性能で簡単な構造を持ち、アンテナを送信機または受信機のいずれかに選択的に接続するアンテナスイッチ共用器を提供することとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。各実施の形態においては、送信周波数ｆｔを持つ送信機または送信周波数ｆｔと異なる受信周波数ｆｒを持つ受信機のいずれかとアンテナを選択的に接続するアンテナスイッチ共用器を提示している。
【００１３】
（実施の形態１）
以下本発明の第１の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０１の基板外観上面図である。図１（ａ）において、図１６で示されるのと同じ部品は図１６と同じ参照番号で示されている。
【００１４】
図１（ａ）において、誘電体基板１３の上面には電極パターン１４ａから１４ｈが形成されている。スイッチ装置として用いられるＰＩＮダイオード１の陽極電極は結合チップコンデンサ２と空心コイル５の一端に電極パターン１４ａを介して電気的に接続され、結合チップコンデンサ２の他端は電極パターン１４ｅを介して送信端子９に電気的に接続されている。送信端子９には、送信周波数ｆｔの送信信号を送信する送信機１０１が電気的に接続されている。
【００１５】
空心コイル５の他端にはチップコンデンサ３とチップ抵抗７の一端が電極パターン１４ｂを介して電気的に接続され、チップコンデンサ３の他端は電極パターン１４ｃを介して電気的に接地され、チップ抵抗７の他端は電極パターン１４ｈを介してバイアス端子１２に電気的に接続されている。バイアス端子１２には、電源２０１の正電極がスイッチ２００を介して電気的に接続され、電源２０１の負電極は電気的に接地されている。
【００１６】
さらに、ＰＩＮダイオード１の陰極電極には結合チップコンデンサ４と空心コイル６の一端と、受信周波数ｆｒの受信信号を帯域通過させる平面型の誘電体受信バンドパスフィルタ８の入力端子が電極パターン１４ｄを介して電気的に接続されている。空心コイル６の他端は電極パターン１４ｃを介して電気的に接地されている。結合チップコンデンサ４の他端はアンテナ１００と電気的に接続されるアンテナ端子１０に電極パターン１４ｆを介して電気的に接続されている。さらに、受信バンドパスフィルタ８の出力端子は、受信周波数ｆｒの受信信号を受信する受信機１０２が電気的に接続される受信端子１１と電極パターン１４ｇを介して電気的に接続されている。
【００１７】
受信バンドパスフィルタ８においては、４つのコンデンサ１２１から１２４は入出力端子間に互いに電気的に直列に接続されている。コンデンサ１２１とコンデンサ１２２の接続点はλｇｒ／４の長さのストリップライン１１１に電気的に接続されて接地され、コンデンサ１２２とコンデンサ１２３の接続点はλｇｒ／４の長さのストリップライン１１２に電気的に接続されて接地され、コンデンサ１２３とコンデンサ１２４の接続点はλｇｒ／４の長さのストリップライン１１３に電気的に接続されて接地される。ここで、λｇｒは受信周波数ｆｒにおける管内波長である。
【００１８】
アンテナスイッチ共用器３０１において、受信バンドパスフィルタ８の入力端子から出力端子方向を見たアドミタンスＹｆが
【００１９】
【数１】
0003860478.tif 000002
【００２０】
と表される時、空心コイル６のインダクタンスＬは送信周波数ｆｔにおいて次式を満足するように決定される。
【００２１】
【数２】
0003860478.tif 000003
【００２２】
それゆえ、ＰＩＮダイオード１と結合コンデンサ４と空心コイル６の接続点Ｐ１から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たアドミタンスＹｒは送信周波数ｆｔにおいて次式で表される。
【００２３】
【数３】
0003860478.tif 000004
【００２４】
（数２）を（数３）に代入して次式が得られる。
【００２５】
【数４】
0003860478.tif 000005
【００２６】
図１（ｂ）は本発明の第１の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０１の等価回路図を示している。以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器３０１について、以下図１（ｂ）を用いてその動作を説明する。
【００２７】
まず、スイッチ２００がオフ、すなわち、バイアス端子１２に正方向バイアス電圧が印加されていない場合、ＰＩＮダイオード１はオフになり、ＰＩＮダイオード１のインピーダンスはほぼ無限大になる。そのため、アンテナ端子１０から送信端子９の方向を見たインピーダンスはほぼ無限大となるために送信端子９はアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方アンテナ端子１０と受信端子１１の間は受信周波数ｆｒにおいて電気的に接続されている。
【００２８】
これに対して、スイッチ２００がオン、すなわち、バイアス端子１２に電源２０１からスイッチ２００を介して正方向バイアス電圧が印加された場合、ＰＩＮダイオード１はオンになり、ＰＩＮダイオード１のインピーダンスはほぼゼロになる。（数４）から明らかなように、空心コイル６が接続点Ｐ１に電気的に接続されているので、接続点Ｐ１すなわちアンテナ端子１０から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たアドミタンスＹｒは送信周波数ｆｔにおいてほぼゼロになる。すなわち、接続点Ｐ１から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たインピーダンスは送信周波数ｆｔにおいてほぼ無限大となる。したがって、受信端子１１は送信周波数ｆｔにおいてアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方ＰＩＮダイオード１はオンになるため、送信端子９はアンテナ端子１０と電気的に接続される。
【００２９】
以上のように本実施の形態によれば、アンテナ端子１０から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たインピーダンスが送信周波数ｆｔにおいてほぼ無限大になるので、受信機１０２の周波数特性による送信周波数特性への影響がない。また、受信バンドパスフィルタを縦続接続する必要がないので、図８で示される従来例のアンテナスイッチ共用器３００と比べて、アンテナ端子１０と受信端子１１の間の挿入損失が小さいだけでなく、送信端子９と受信端子１１の間のアイソレーション特性が改善される。さらに、図１（ａ）、図１（ｂ）から明らかなように、従来例のアンテナスイッチ共用器３００と比べて小型で簡単な回路構成を持つアンテナスイッチ共用器３０１を容易に実現する事が出来る。
【００３０】
なお、第１の実施の形態において、スイッチ装置としてＰＩＮダイオードが使われているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であってもよい。
【００３１】
（実施の形態２）
以下本発明の第２の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。図２（ａ）は本発明の第２の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０２の基板外観上面図、図２（ｂ）は本発明の第２の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０２の基板外観下面図である。図２（ａ）、図２（ｂ）において、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１６で示されるのと同じ部品は図１（ａ）、図１（ｂ）、図１６と同じ参照番号で示されている。
【００３２】
図２（ａ）において、誘電体基板１５の上面には電極パターン１６ａから１６ｃと１７ａから１７ｇが形成されている。また、誘電体基板１５の下面には電極パターン１８が形成されている。部品１、２、３、５、７は、第１の実施の形態と同様の方法で、電極パターン１７ａから１７ｇを介して、端子９、１０、１２に電気的に接続されている。
【００３３】
図３は図２（ａ）、図２（ｂ）で示されるアンテナスイッチ共用器３０２の等価回路図である。図１（ｂ）で示される第１の実施の形態と図３で示される第２の実施の形態の比較から明らかなように、第２の実施の形態には、（ａ）空心コイル２１と、（ｂ）誘電体受信バンドパスフィルタ２３が付け加えられている。これについては後ほど詳しく説明する。
【００３４】
図２（ａ）において、空心コイル２１の一端は電極パターン１７ｄを介して結合コンデンサ４に電気的に接続される。また、空心コイル２１の他端は電極パターン１６ａを介して受信バンドパスフィルタ２３の入力端子に電気的に接続される。
【００３５】
受信バンドパスフィルタ２３は、受信周波数ｆｒの受信信号を通過させるために空心コイル２１と受信端子１１の間にあり、互いに直列に接続された３つのコンデンサ１２２から１２４と長さがλｇｒ／４の３つの誘電体同軸共振器１１１ａ、１１２ａ、１１３ａで構成されている。ここで、λｇｒは受信周波数ｆｒにおける管内波長である。
【００３６】
電極パターン１６ａと１６ｂの間に形成される誘電体基板１５上の隙間はコンデンサ１２２を構成し、電極パターン１６ｂと１６ｃの間に形成される誘電体基板１５上の隙間はコンデンサ１２３を構成する。さらに、電極パターン１６ｃと１８の間の誘電体基板１５はコンデンサ１２４を構成する。したがって、受信バンドパスフィルタ２３の入出力端子間に３つのコンデンサ１２２から１２４が電気的に接続されていることになる。
【００３７】
受信バンドパスフィルタ２３の入力端子の電極パターン１６ａは誘電体同軸共振器１１１ａを介して電気的に接地され、２つのコンデンサ１２２と１２３の接続点の電極パターン１６ｂは誘電体同軸共振器１１１ｂを介して電気的に接地され、２つのコンデンサ１２３と１２４の接続点の電極パターン１６ｃは誘電体同軸共振器１１１ｃを介して電気的に接地される。
【００３８】
アンテナスイッチ共用器３０２において、受信バンドパスフィルタ２３の入力端子から出力端子方向を見たインピーダンスＺｆが
【００３９】
【数５】
0003860478.tif 000006
【００４０】
と表される時、空心コイル２１のインダクタンスＬは送信周波数ｆｔにおいて次式を満足するように決定される。
【００４１】
【数６】
0003860478.tif 000007
【００４２】
それゆえ、ＰＩＮダイオード１と結合コンデンサ４と空心コイル２１の接続点Ｐ１から受信バンドパスフィルタ２３の方向を見たインピーダンスＺｒは送信周波数ｆｔにおいて次式で表される。
【００４３】
【数７】
0003860478.tif 000008
【００４４】
（数６）を（数７）に代入して次式が得られる。
【００４５】
【数８】
0003860478.tif 000009
【００４６】
図３は本発明の第２の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０２の等価回路図を示している。以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器３０２について、以下図３を用いてその動作を説明する。
【００４７】
まず、スイッチ２００がオフ、すなわち、バイアス端子１２に正方向バイアス電圧が印加されていない場合、ＰＩＮダイオード１はオフになり、ＰＩＮダイオード１のインピーダンスはほぼ無限大になる。そのため、アンテナ端子１０から送信端子９の方向を見たインピーダンスはほぼ無限大となるために送信端子９はアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方アンテナ端子１０と受信端子１１の間は受信周波数ｆｒにおいて電気的に接続されている。
【００４８】
これに対して、スイッチ２００がオン、すなわち、バイアス端子１２に電源２０１からスイッチ２００を介して正方向バイアス電圧が印加された場合、ＰＩＮダイオード１はオンになり、ＰＩＮダイオード１のインピーダンスはほぼゼロになる。（数８）から明らかなように、空心コイル２１が接続点Ｐ１に入力結合素子として電気的に接続されているので、接続点Ｐ１すなわちアンテナ端子１０から受信バンドパスフィルタ２３の方向を見たインピーダンスＺｒは送信周波数ｆｔにおいてほぼ無限大になる。したがって、受信端子１１は送信周波数ｆｔにおいてアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方ＰＩＮダイオード１はオンになるため、送信端子９はアンテナ端子１０と電気的に接続される。
【００４９】
以上のように第２の実施の形態のアンテナスイッチ共用器３０２は第１の実施の形態と同様の効果を有するほかに、バイアス電流は空心コイル２１から誘電体同軸共振器１１１ａを通ってグランドに流れていくので、第１の実施の形態と比べて、受信バンドパスフィルタ８の１つのコンデンサ１２１が不要になる。その結果、前述のアンテナスイッチ共用器３００、３０１と比べて小型で簡単な回路構成を持つアンテナスイッチ共用器３０２が容易に実現できる。
【００５０】
（実施の形態３）
以下本発明の第３の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。図４は本発明の第３の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０３の基板外観上面図である。図４において、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図１６で示されるのと同じ部品は図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図１６と同じ参照番号で示されている。
【００５１】
図４において、誘電体基板２４の上面には、電極パターン２５ａから２５ｉと、互いに直列接続されたマイクロストリップライン３１、３２として用いられる電極パターン２６が形成されている。また、誘電体基板２４の下面には全面に接地電極パターン（図示せず）が形成されている。部品１、２、３、５、７は、第１の実施の形態と同様の方法で、電極パターン２５ａから２５ｃ、２５ｉ、２５ｆを介して、端子９、１０、１２に電気的に接続されている。
【００５２】
図５は図４で示されるアンテナスイッチ共用器３０３の等価回路図である。図１（ｂ）で示される第１の実施の形態と図５で示される第３の実施の形態の比較から明らかなように、第３の実施の形態には、（ａ）第１の実施の形態の空心コイル６の代わりにバイアス電流を流すための空心コイル２８と、（ｂ）長さｌｅ１のマイクロストリップライン３２と、（ｃ）マイクロストリップライン３１と２つのコンデンサ２７と２９からなるローパスフィルタ３３が付け加えられている。これについては後ほど詳しく説明する。
【００５３】
図４において、互いに直列接続されているマイクロストリップライン３１と３２は電極パターン２６で構成されている。空心コイル２８の一端は、接続点Ｐ１に対応する電極パターン２６の中央点を介してＰＩＮダイオード１の陰極電極とローパスフィルタ３３の一端に電気的に接続されている。一方、空心コイル２８の他端は電極パターン２５ｅを介して電気的に接地されている。ローパスフィルタ３３の他端は電極パターン２６の一端を介してコンデンサ４の一端と電気的に接続されている。マイクロストリップライン３２の他端は受信バンドパスフィルタ８の電気的に接続されている。
【００５４】
ローパスフィルタ３３において、マイクロストリップライン３１はλｇａ／４の長さを持つ。ここで、λｇａは、送信周波数ｆｔまたは受信周波数ｆｒのうち高い方の周波数より予め設定した余裕周波数分だけ高い、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数ｆｃに対応する管内波長である。
【００５５】
アンテナスイッチ共用器３０３において、受信バンドパスフィルタ８の入力端子から出力端子方向を見たインピーダンスＺｆが
【００５６】
【数９】
0003860478.tif 000010
【００５７】
と表される時、マイクロストリップライン３２の長さｌｅ１は、接続点Ｐ１から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たインピーダンスＺｒが、送信周波数ｆｔにおける位相を接続点Ｐ１でスミスチャートの中心の周りに
【００５８】
【数１０】
0003860478.tif 000011
【００５９】
だけ回転させることによって、ほぼ無限大になるように決定される。
【００６０】
図５は本発明の第３の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０３の等価回路図を示している。以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器３０３について、以下図５を用いてその動作を説明する。
【００６１】
まず、スイッチ２００がオフ、すなわち、バイアス端子１２に正方向バイアス電圧が印加されていない場合、ＰＩＮダイオード１はオフになり、ＰＩＮダイオード１のインピーダンスはほぼ無限大になる。そのため、アンテナ端子１０から送信端子９の方向を見たインピーダンスはほぼ無限大となるために送信端子９はアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方アンテナ端子１０と受信端子１１の間は受信周波数ｆｒにおいて電気的に接続されている。
【００６２】
これに対して、スイッチ２００がオン、すなわち、バイアス端子１２に電源２０１からスイッチ２００を介して正方向バイアス電圧が印加された場合、ＰＩＮダイオード１はオンになり、ＰＩＮダイオード１のインピーダンスはほぼゼロになる。前述のように、マイクロストリップライン３２は、接続点Ｐ１と受信バンドパスフィルタ８の入力端子の間に入力結合素子として電気的に接続されているので、接続点Ｐ１から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たインピーダンスＺｒは送信周波数ｆｔにおいてほぼ無限大になる。したがって、受信端子１１は送信周波数ｆｔにおいてアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方ＰＩＮダイオード１はオンになるため、送信端子９はアンテナ端子１０と電気的に接続される。
【００６３】
以上のように第３の実施の形態のアンテナスイッチ共用器３０３は第１の実施の形態と同様の効果を有するほかに、結合コンデンサ４と接続点Ｐ１の間に挿入されたローパスフィルタ３３のために、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数ｆｃより高い周波数成分を持つ不要な高次高調波が送信側、受信側とも十分に抑圧されるので、送信と受信の両方の高次高調波特性が改善されることになる。
【００６４】
なお、第３の実施の形態において、マイクロストリップライン３１、３２が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではない。ストリップラインやコプレーナラインなどの伝送線路をマイクロストリップライン３１、３２の代わりに用いてもよい。
【００６５】
（実施の形態４）
以下本発明の第４の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。図６は本発明の第４の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０４の基板外観上面図である。図６において、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図１６で示されるのと同じ部品は図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図１６と同じ参照番号で示されている。
【００６６】
図６において、誘電体基板３４の上面には、電極パターン３５ａから３５ｆと３７と、そしてそれぞれがマイクロストリップライン共振器として動作するマイクロストリップライン１１１、１１２、１１３として用いられる電極パターン３６ａ、３６ｂ、３６ｃが形成されている。また、誘電体基板３４の下面には全面に接地電極パターン（図示せず）が形成されている。部品４、８、３２は、第３の実施の形態と同様の方法で、端子１０、１１に電気的に接続されている。
【００６７】
図７は図６で示されるアンテナスイッチ共用器３０４の等価回路図である。図５で示される第３の実施の形態と図７で示される第４の実施の形態の比較から明らかなように、第４の実施の形態には、（ａ）長さλｇｒ／４のマイクロストリップライン４６（ここでλｇｒは受信周波数ｆｒにおける管内波長）と、（ｂ）結合コンデンサ３９と、（ｃ）スイッチ装置として用いられるＮチャンネルＦＥＴ３８と、（ｄ）高周波チョークとして用いられる空心コイル４５と、（ｅ）高周波チョークとして用いられるコンデンサ４１が付け加えられている。これについては後ほど詳しく説明する。
【００６８】
図６において、互いに直列接続されているマイクロストリップライン４６と３２は電極パターン３７で構成されている。接続点Ｐ１に対応する電極パターン３７の中央点は、マイクロストリップライン４６と結合コンデンサ３９を介して送信端子９に電気的に接続されている。また、電極パターン３７の一端のマイクロストリップライン４６とコンデンサ３９の接続点はＦＥＴ３８のソース電極に電気的に接続されている。ＦＥＴ３８のドレイン電極は電極パターン３５ａを介して電気的に接地され、ゲート電極は電極パターン３５ｂと空心コイル４５を介してバイアス端子１２に電気的に接続されている。また、バイアス端子１２はコンデンサ４１と電極パターン３５ａを介して電気的に接地されている。
【００６９】
図７は本発明の第４の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０４の等価回路図を示している。以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器３０４について、以下図７を用いてその動作を説明する。
【００７０】
まず、スイッチ２００がオン、すなわち、バイアス端子１２に正方向バイアス電圧が印加された場合、ＦＥＴ３８はオンになり、ＦＥＴ３８のソース電極とドレイン電極の間のインピーダンスはほぼゼロになる。そして、マイクロストリップライン４６のコンデンサ３９が接続されている一端はＦＥＴ３８を介してショートされて電気的に接地される。すなわち、マイクロストリップライン４６の他端における位相はマイクロストリップライン４６によってλｇｒ／４だけシフトされ、そして、ＦＥＴ３８を介して電気的に接地されている。したがって、アンテナ端子１０から送信端子９の方向を見たインピーダンスＺｔはほぼ無限大となるために送信端子９はアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方アンテナ端子１０と受信端子１１の間は受信周波数ｆｒにおいて電気的に接続されている。
【００７１】
これに対して、スイッチ２００がオフ、すなわち、バイアス端子１２に電源２０１からスイッチ２００を介して正方向バイアス電圧が印加されない場合、ＦＥＴ３８はオフになり、ＦＥＴ３８のソース電極とドレイン電極の間のインピーダンスはほぼ無限大になる。さらに、前述のように、マイクロストリップライン３２が入力結合素子として接続点Ｐ１に電気的に接続されているので、接続点Ｐ１すなわちアンテナ端子１０から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たインピーダンスＺｒは送信周波数ｆｔにおいてほぼ無限大になる。したがって、受信端子１１は送信周波数ｆｔにおいてアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方ＦＥＴ３８はオフになるため、送信端子９はアンテナ端子１０と電気的に接続される。
【００７２】
以上のように第４の実施の形態のアンテナスイッチ共用器３０４は第３の実施の形態と同様の効果を有する。
【００７３】
なお、第４の実施の形態において、マイクロストリップライン３２、４６が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではない。ストリップラインやコプレーナラインなどの伝送線路をマイクロストリップライン３２、４６の代わりに用いてもよい。
【００７４】
さらに、図８は、本発明の第４の実施の形態の第１の変形におけるアンテナスイッチ共用器３０４ａの等価回路図である。図８で示されるように、図７の第４の実施の形態と比較すると、マイクロストリップライン３２と受信バンドパスフィルタ８の代わりに第２の実施の形態で用いられた空心コイル２１と受信バンドパスフィルタ２３がそれぞれ用いられている。
【００７５】
さらに、図９は、本発明の第４の実施の形態の第２の変形におけるアンテナスイッチ共用器３０４ｂの等価回路図である。図９で示されるように、図７の第４の実施の形態と比較すると、マイクロストリップライン４６の代わりにスイッチ装置としてＮチャンネルＦＥＴ３８ａが用いられている。この場合、ＦＥＴ３８ａのゲート電極は空心コイル４５を介してバイアス端子１２と電気的に接続されている。また、バイアス端子１２はコンデンサ４１を介して電気的に接地されている。第２の変形において、アンテナ端子１０と送信端子９の間の電気的接続はＦＥＴ３８ａによってスイッチされる。
【００７６】
さらに、図１０は、本発明の第４の実施の形態の第３の変形におけるアンテナスイッチ共用器３０４ｃの等価回路図である。図１０で示されるように、前述の第２の変形におけるマイクロストリップライン３２と受信バンドパスフィルタ８の代わりに、第２の実施の形態で用いられた空心コイル２１と受信バンドパスフィルタ２３がそれぞれ用いられている。
【００７７】
（実施の形態５）
以下本発明の第５の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。図１１（ａ）は本発明の第５の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０５の基板外観上面図、図１１（ｂ）は本発明の第５の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０５の基板外観下面図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）において、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図６から図１０、図１６で示されるのと同じ部品は図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図６から図１０、図１６と同じ参照番号で示されている。
【００７８】
図１１（ａ）において、誘電体基板５２の上面には、電極パターン５３ａから５３ｃと５４と５５ａから５５ｇが形成されている。また、誘電体基板５２の下面には接地電極パターン５７が形成されるとともに、誘電体基板３４の下面の他の部分には電極パターン５６が形成されている。部品３９、４６、４１、４５、３８、４、２１、２３は、図８で示される第４の実施の形態の第１の変形と同様の方法で、端子９から１２に電気的に接続されている。
【００７９】
図１２は図１１（ａ）と図１１（ｂ）で示されるアンテナスイッチ共用器３０５の等価回路図である。図８で示される第４の実施の形態の第１の変形と図１２で示される第５の実施の形態の比較から明らかなように、第５の実施の形態には、長さλｇｒ／４を持つ電極パターン５４のマイクロストリップライン４６の両端に２つのコンデンサ５８と５９がそれぞれ付け加えられている。ここでλｇｒは受信周波数ｆｒにおける管内波長である。その結果、マイクロストリップライン４６と２つのコンデンサ５８と５９はローパスフィルタ６０を構成する。ここで、ローパスフィルタ６０のカットオフ周波数は送信周波数ｆｔより予め設定した余裕周波数分だけ高い周波数に設定されている。
【００８０】
図１２は本発明の第５の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０５の等価回路図を示している。以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器３０５について、以下図１２を用いてその動作を説明する。
【００８１】
まず、スイッチ２００がオン、すなわち、バイアス端子１２に正方向バイアス電圧が印加された場合、ＦＥＴ３８はオンになり、ＦＥＴ３８のソース電極とドレイン電極の間のインピーダンスはほぼゼロになる。そして、マイクロストリップライン４６のコンデンサ３９が接続されている一端はＦＥＴ３８を介してショートされて電気的に接地される。すなわち、マイクロストリップライン４６の他端における位相はマイクロストリップライン４６によってλｇｒ／４だけシフトされ、そして、ＦＥＴ３８を介して電気的に接地されている。したがって、アンテナ端子１０から送信端子９の方向を見たインピーダンスＺｔはほぼ無限大となるために送信端子９はアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方アンテナ端子１０と受信端子１１の間は受信周波数ｆｒにおいて電気的に接続されている。
【００８２】
これに対して、スイッチ２００がオフ、すなわち、バイアス端子１２に電源２０１からスイッチ２００を介して正方向バイアス電圧が印加されない場合、ＦＥＴ３８はオフになり、ＦＥＴ３８のソース電極とドレイン電極の間のインピーダンスはほぼ無限大になる。さらに、前述のように、空心コイル２１が入力結合素子として接続点Ｐ１に電気的に接続されているので、接続点Ｐ１すなわちアンテナ端子１０から受信バンドパスフィルタ２３の方向を見たインピーダンスＺｒは送信周波数ｆｔにおいてほぼ無限大になる。したがって、受信端子１１は送信周波数ｆｔにおいてアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方ＦＥＴ３８はオフになるため、送信端子９はアンテナ端子１０と電気的に接続される。
【００８３】
以上のように第５の実施の形態のアンテナスイッチ共用器３０５は第４の実施の形態と同様の効果を有するほかに、ローパスフィルタ６０が接続点Ｐ１とコンデンサ３９の間に挿入されているので、不要な高次高調波が十分に抑圧される。
【００８４】
なお、第５の実施の形態において、マイクロストリップライン４６が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではない。ストリップラインやコプレーナラインなどの伝送線路をマイクロストリップライン４６の代わりに用いてもよい。
【００８５】
（実施の形態６）
以下本発明の第６の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。図１３は本発明の第６の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０６の等価回路図である。図１３において、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図６から図１０、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１２、図１６で示されるのと同じ部品は図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図６から図１０、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１２、図１６と同じ参照番号で示されている。
【００８６】
図１（ｂ）と図１３の比較から明らかなように、アンテナスイッチ共用器３０６は図１（ｂ）で示される第１の実施の形態のアンテナスイッチ共用器３０１に加えてローパスフィルタ６１を含むことが特徴である。ここで、ローパスフィルタ６１のカットオフ周波数は送信周波数ｆｔより予め設定した余裕周波数分だけ高い周波数に設定されている。
【００８７】
アンテナスイッチ共用器３０６は第１の実施の形態のアンテナスイッチ共用器３０１と同様の動作を行うが、ローパスフィルタ６１が接続点Ｐ１と送信端子９の間に挿入されているので、送信信号の不要な高次高調波が十分に抑圧される。
【００８８】
以下本発明の第７の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について、図面を参照しながら説明する。図１４は本発明の第７の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０７の分解斜視図、図１５は本発明の第７の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０７の等価回路図である。図１４と図１５において、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図６から図１０、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１２、図１３、図１６で示されるのと同じ部品は図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、図５、図６から図１０、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１２、図１３、図１６と同じ参照番号で示されている。
【００８９】
図６と図７で示される第４の実施の形態と図１４と図１５で示される第７の実施の形態の比較から明らかなように、アンテナスイッチ共用器３０７は以下に示す特徴を有している。（ａ）マイクロストリップライン３２を含まない、（ｂ）コンデンサ４の代わりにコンデンサ４０が用いられている、（ｃ）アンテナ端子１０とコンデンサ４０の間にコイル７０とその両端に接続された２つのコンデンサ７１と７２から構成されるローパスフィルタ６２が存在する。ここで、ローパスフィルタ６２のカットオフ周波数ｆｃは、第３の実施の形態のローパスフィルタ３３と同様に、送信周波数ｆｔと受信周波数ｆｒの周波数のうちいずれか高い方の周波数より予め設定した余裕周波数分だけ高い周波数に設定されている。
【００９０】
アンテナスイッチ共用器３０７はさらに次のような特徴を有している。積層された上下２つの誘電体基板６３ａと６３ｂで構成されている。上側誘電体基板６３ｂの底面には図示されていないが電極パターンが形成され、また、下側誘電体基板６３ａの上面には電極パターン６４と６５が形成されている。ここで、電極パターン６４はマイクロストリップライン４６を構成し、電極パターン６５は２つのコンデンサ７１と７２として用いられる２つの電極とコイル７０として用いられるマイクロストリップラインを構成する。さらに、接地電極パターン８０が下側誘電体基板６３ａの下面全面に形成されている。すなわち、アンテナスイッチ共用器３０７は積層された誘電体基板６３ａと６３ｂの内層に形成された電極パターン６４と６５で構成されているという特徴を持っている。
【００９１】
（実施の形態７）
図１５は本発明の第７の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器３０７の等価回路図を示している。以上のように構成されたアンテナスイッチ共用器３０７について、以下図１５を用いてその動作を説明する。
【００９２】
まず、スイッチ２００がオン、すなわち、バイアス端子１２に正方向バイアス電圧が印加された場合、ＦＥＴ３８はオンになり、ＦＥＴ３８のソース電極とドレイン電極の間のインピーダンスはほぼゼロになる。そして、マイクロストリップライン４６のコンデンサ３９が接続されている一端はＦＥＴ３８を介してショートされて電気的に接地される。すなわち、マイクロストリップライン４６の他端における位相はマイクロストリップライン４６によってλｇｒ／４だけシフトされ、そして、ＦＥＴ３８を介して電気的に接地されている。したがって、アンテナ端子１０から送信端子９の方向を見たインピーダンスＺｔはほぼ無限大となるために送信端子９はアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方アンテナ端子１０と受信端子１１の間は受信周波数ｆｒにおいて電気的に接続されている。
【００９３】
これに対して、スイッチ２００がオフ、すなわち、バイアス端子１２に電源２０１からスイッチ２００を介して正方向バイアス電圧が印加されない場合、ＦＥＴ３８はオフになり、ＦＥＴ３８のソース電極とドレイン電極の間のインピーダンスはほぼ無限大になる。さらに、前述のように、空心コイル６が接続点Ｐ１に電気的に接続されているので、接続点Ｐ１から受信バンドパスフィルタ８の方向を見たインピーダンスＺｒは送信周波数ｆｔにおいてほぼ無限大になる。したがって、受信端子１１は送信周波数ｆｔにおいてアンテナ端子１０から電気的に切り離され、一方ＦＥＴ３８はオフになるため、送信端子９はアンテナ端子１０と電気的に接続される。
【００９４】
以上のように第７の実施の形態のアンテナスイッチ共用器３０７は第１の実施の形態および第４の実施の形態と同様の効果を有するほかに、結合コンデンサ４０とアンテナ端子１０の間に挿入されているローパスフィルタ６２のために、送信信号と受信信号の両方において高次高調波特性が十分に抑圧されることになる。
【００９５】
さらに、マイクロストリップライン４６とローパスフィルタ６２は、電極パターン６５と６６によって積層された誘電体基板６３ａと６３ｂの内層に形成されているので、アンテナスイッチ共用器３０７の実装面積を小さくでき、より小型のアンテナスイッチ共用器３０７を提供することができる。
【００９６】
以下本発明のその他の実施の形態のアンテナスイッチ共用器について説明する。
【００９７】
以上説明の実施の形態において、平面型の誘電体受信バンドパスフィルタ８と誘電体同軸受信バンドパスフィルタ２３が用いられたが、本発明はこれに限定されるものではない。例示すれば、例えばＳＡＷ（弾性表面波）フィルタなどのフィルタを用いることができ、（ａ）受信周波数ｆｒの受信信号を通過させ送信信号の通過を妨げる様々な種類のバンドパスフィルタ、（ｂ）送信信号の通過を阻止する様々な種類のバンドストップフィルタを用いることができる。
【００９８】
また、前述の第４の実施の形態とその第１の変形と第５の実施の形態と第７の実施の形態において、ＦＥＴ３８がスイッチ装置として使われている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。ＦＥＴ３８の代わりに、ＰＩＮダイオードを用いても構わない。
【００９９】
なお、本発明は、各々図面を参照しながらそれの実施の形態に関連づけて記述されているが、様々な構成の組み替えや変形が当該専門家にとっては明らかである。そのような組み替えや変形は、請求項で記述される定義からはずれない限り、本発明の範疇に含まれると理解されるべきである。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように本発明は、アンテナを送信機または受信機のいずれかに選択的に接続するディジタル通信用のアンテナスイッチ共用器であって、２層以上の誘電体基板からなる積層体と、前記誘電体に設けられたアンテナ端子と、送信周波数ｆｔの送信信号を送信する送信機に電気的に接続される送信端子と、前記送信周波数ｆｔと異なる受信周波数ｆｒの受信信号を受信する受信機に電気的に接続される受信端子と、前記アンテナ端子と前記送信端子と前記受信端子を結ぶ接続点Ｐと、前記送信端子と前記接続点Ｐの間に接続され、バイアス端子へのバイアス電圧の印加／非印加により、前記アンテナ端子と前記送信端子の電気的接続を切り換えるスイッチ装置と、前記受信端子と前記接続点Ｐの間に接続され、前記送信周波数ｆｔと異なる受信周波数ｆｒの受信信号を通過させる受信フィルタと、前記送信端子と前記アンテナ端子の間の前記接続点Ｐを介した経路上に接続され、前記送信信号の不要な高次高調波を抑圧するローパスフィルタとを有し、前記受信フィルタを前記積層体の上面に配置し、前記ローパスフィルタを構成するコイル（インダクタ）およびコンデンサの電極パターンを前記積層体の内層に設けたことを特徴とする、という構成によって、小型高性能で簡単な構造を持ったアンテナスイッチ共用器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の基板外観上面図
（ｂ）は本発明の第１の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の基板外観上面図
（ｂ）は本発明の第２の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の基板外観下面図
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図４】本発明の第３の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の基板外観上面図
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図６】本発明の第４の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の基板外観上面図
【図７】本発明の第４の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図８】本発明の第４の実施の形態の第１の変形におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図９】本発明の第４の実施の形態の第２の変形におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図１０】本発明の第４の実施の形態の第３の変形におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図１１】（ａ）は本発明の第５の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の基板外観上面図
（ｂ）は本発明の第５の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の基板外観下面図
【図１２】本発明の第５の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図１３】本発明の第６の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図１４】本発明の第７の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の分解斜視図
【図１５】本発明の第７の実施の形態におけるアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【図１６】従来のアンテナスイッチ共用器の等価回路図
【符号の説明】
１  ＰＩＮダイオード
６  空心コイル
８  受信フィルタ
９  送信端子
１０  アンテナ端子
１１  受信端子
１２  バイアス端子
１００  アンテナ
１０１  送信機
１０２  受信機
【図１】
0003860478.tif 000012
【図２】
0003860478.tif 000013
【図３】
0003860478.tif 000014
【図４】
0003860478.tif 000015
【図５】
0003860478.tif 000016
【図６】
0003860478.tif 000017
【図７】
0003860478.tif 000018
【図８】
0003860478.tif 000019
【図９】
0003860478.tif 000020
【図１０】
0003860478.tif 000021
【図１１】
0003860478.tif 000022
【図１２】
0003860478.tif 000023
【図１３】
0003860478.tif 000024
【図１４】
0003860478.tif 000025
【図１５】
0003860478.tif 000026
【図１６】
0003860478.tif 000027