スイッチ回路
【課題】高周波信号の伝送経路におけるインピーダンス変動の変動を抑え、高周波信号の挿入損失を向上させることができるスイッチ回路を提供すること
【解決手段】本発明にかかるスイッチ回路１０は、入力端子１１と出力端子１２との間において信号を伝達する第１の伝送路上に設けられたＦＥＴ１４と、入力端子１３と出力端子１２との間において信号を伝達する第２の伝送路上に設けられたＦＥＴ１５と、入力端子１３とＦＥＴ１５との間に一端が第２の伝送路と接続され、他端がオープンスタブ１７である第３の伝送路と、第３の伝送路上に設けられたＦＥＴ１６と、を備え、第１の伝送路上を信号が伝達される場合、ＦＥＴ１４及びＦＥＴ１６がオン状態となり、ＦＥＴ１５がオフ状態となるように制御されるものである。
【解決手段】本発明にかかるスイッチ回路１０は、入力端子１１と出力端子１２との間において信号を伝達する第１の伝送路上に設けられたＦＥＴ１４と、入力端子１３と出力端子１２との間において信号を伝達する第２の伝送路上に設けられたＦＥＴ１５と、入力端子１３とＦＥＴ１５との間に一端が第２の伝送路と接続され、他端がオープンスタブ１７である第３の伝送路と、第３の伝送路上に設けられたＦＥＴ１６と、を備え、第１の伝送路上を信号が伝達される場合、ＦＥＴ１４及びＦＥＴ１６がオン状態となり、ＦＥＴ１５がオフ状態となるように制御されるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチ回路に関し、特に伝達される信号の挿入損失をシャント回路を用いて改善させるスイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話と無線通信基地局との間の無線通信には、数ＧＨｚ等の周波数を有する高周波信号が用いられる。そのため、携帯電話や無線通信基地局などの無線通信機器は、高周波信号を送受信するため、無線通信機器内にも高周波信号が流れる。そこで、無線通信機器内には、高周波信号の流れを制御する高周波スイッチ回路が用いられる。
【０００３】
ここで、図５を用いて特許文献１に開示されている高周波スイッチ回路の構成について説明する。特許文献１に開示されている高周波スイッチ回路は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１０１及び１０２と、ＤＣカットコンデンサ１０３と、インダクタ１０４〜１０６と、端子１０７及び１０８と、接続点１０９とを備えている。端子１０７と端子１０８とを結ぶ経路を伝送経路Ｐとし、伝送経路Ｐ上の接続点１０９と接地とを結ぶ経路をシャント経路Ｓとする。高周波信号は、端子１０７から端子１０８へ向かう方向に流れる。
【０００４】
伝送経路Ｐ上には、端子１０７側から順に、インダクタ１０４、インダクタ１０５及びＦＥＴ１０１が設けられる。シャント経路Ｓ上には接続点１０９側から順に、ＦＥＴ１０２、ＤＣカットコンデンサ１０３及びインダクタ１０６が設けられる。ＦＥＴ１０１の制御端子には、ハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ１が印加される。ＦＥＴ１０２の制御端子には、制御信号ＣＴＲＬ１とは逆のレベルを有する制御信号ＣＴＲＬ２が印加される。これにより、伝送経路Ｐは、導通状態と遮断状態とに切り替えられる。シャント経路Ｓは、伝送経路Ｐが遮断状態である時に伝送経路Ｐを流れる高周波信号を接地へ逃がす機能を有する。
【０００５】
また、特許文献２には、１つの無線端末で複数種類の無線通信方式をサポートすることができる、いわゆるマルチモード／マルチバンド端末を実現するために、各無線通信方式に対応した複数のアンテナを備え、無線信号の送受信を行うアンテナをスイッチによって切り替える構成が開示されている。具体的には、第１の端子とＳＰＤＴ（Single Pole Dual Throw）スイッチの共通端子とが接続される。さらに、分岐点Ａを介してＳＰＤＴの個別端子と、４個のＦＥＴとが接続される。また、分岐点Ｂを介してＳＰＤＴのもう一つの個別端子と、４個のＦＥＴとが接続される。また、分岐点ＡとそれぞれのＦＥＴとを接続する配線長を同じ長さとする。分岐点ＢとそれぞれのＦＥＴとの接続においても同様である。このように構成することにより、オフとされたＦＥＴが接続される配線がオープンスタブとして動作し、反射損失の影響を低減させることができる。
【０００６】
また、特許文献３には、入力端子と出力端子との間に、高周波電力増幅を行う増幅素子が接続された高周波電力増幅装置の構成が開示されている。入力端子と増幅素子との間には入力回路が接続され、増幅素子と出力端子との間には出力回路が接続されている。入力回路と出力回路とはそれぞれ信号の整合を取る処理を実施している。また、入力端子と入力回路との間、及び、増幅素子と出力回路との間には、スイッチを介してオープンスタブがそれぞれ接続されている。スイッチは、ＣＰＵからの命令によってオン／オフされる。ＣＰＵからの命令によりスイッチがオンされることにより、オープンスタブが入力回路及び出力回路に接続され、入力回路、出力回路及びスイッチにおけるインピーダンスが変化する。インピーダンスが変更されることにより、効率的な増幅が行われるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５７４２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−７４０２５号公報
【特許文献３】特開平５−１７５７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示されているスイッチ回路の構成は、信号を伝送する伝送路に対して直接シャント経路が接続されている。さらに、特許文献２及び３に開示されているスイッチ回路においても、信号を伝送する伝送路に対して直接オープンスタブが接続されている。これにより、伝送経路において高周波信号を伝達する際に、伝送経路のインピーダンスに変動が生じ、伝送経路における挿入損失が悪化するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様にかかるスイッチ回路は、第１の端子と第２の端子との間において信号を伝達する第１の伝送路上に設けられた第１のスイッチ部と、第３の端子と前記第２の端子との間において信号を伝達する第２の伝送路上に設けられた第２のスイッチ部と、前記第３の端子と前記第２のスイッチ部との間に一端が前記第２の伝送路と接続され、他端がオープンスタブである第３の伝送路と、前記第３の伝送路上に設けられた第３のスイッチ部と、を備え、前記第１の伝送路上を前記信号が伝達される場合、前記第１のスイッチ部及び前記第３のスイッチ部がオン状態となり、前記第２のスイッチ部がオフ状態となるように制御されるものである。
【００１０】
このようなスイッチ回路を用いることにより、第１の伝送路と、一端がオープンスタブである第３の経路とが直接接続されることはない。そのため、第１の伝送路上を信号が伝達される場合に、第３のスイッチ部をオン状態とした場合においても、第１の伝送路上のインピーダンスが変動することはなく、第１の伝送路上を伝達される信号の挿入損失が小さくなるように改善される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、高周波信号の伝送経路におけるインピーダンス変動の変動を抑え、高周波信号の挿入損失を向上させることができるスイッチ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【図２】実施の形態１にかかる挿入損失とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図３】実施の形態２にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【図４】実施の形態３にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【図５】特許文献１にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる高周波スイッチ回路１０の構成例について説明する。高周波スイッチ回路１０は、入力端子（ＲＦｉｎ）１１と、出力端子（ＲＦｏｕｔ）１２と、ＲＦｉｎ１３と、ＦＥＴ１４〜１６と、オープンスタブ１７と、ノード１８及び１９と、を備えている。
【００１４】
ＲＦｉｎ１１とＲＦｏｕｔ１２との間の伝送経路を伝送経路Ｈとする。ＲＦｉｎ１３とＲＦｏｕｔ１２との間の伝送経路を伝送経路Ｌとする。また、伝送経路Ｌ上のノード１９とオープンスタブ１７との間の伝送路をシャント経路Ｓとする。伝送経路Ｈ上には、ＦＥＴ１４が接続されている。ＦＥＴ１４の一方の端子は、ＲＦｉｎ１１と接続され、ＦＥＴ１４のもう一方の端子は、ノード１８と接続されている。ノード１８は、伝送経路Ｈと伝送経路Ｌとの接続点であり、ＦＥＴ１４とＲＦｏｕｔ１２との間に配置されている。伝送経路Ｌ上には、ＦＥＴ１５が接続されている。ＦＥＴ１５の一方の端子は、ノード１９と接続され、ＦＥＴ１５のもう一方の端子は、ノード１８に接続されている。ノード１９は、伝送経路Ｌとシャント経路Ｓとの接続点であり、ＲＦｉｎ１３とＦＥＴ１５との間に配置されている。
【００１５】
シャント経路Ｓ上には、ＦＥＴ１６が接続されている。ＦＥＴ１６の一方の端子は、ノード１９と接続されている。ＦＥＴ１６のもう一方の端子に接続されている配線の先端は、開放端となっており、オープンスタブを形成している。オープンスタブは、先端に回路素子等が接続されていない配線により形成される。オープンスタブは、チップ内、モジュール上又は実装基板上のいずれに配置されてもよい。
【００１６】
ここで、オープンスタブの長さ（オープンスタブ長）について、挿入損失とインピーダンスとの関係を示す図２を用いて説明する。図２の縦軸は、伝送経路Ｈにおける高周波信号の挿入損失を示している。図２の横軸は、ノード１９からＲＦｉｎ１３の終端抵抗及びシャント経路Ｓにおけるインピーダンスを示している。図２には、伝送経路Ｈにおける高周波信号の挿入損失が、ノード１９から先の終端抵抗、つまり、ノード１９とＲＦｉｎ１３との終端抵抗及びシャント経路Ｓとの間のインピーダンスが５０Ωの場合に、最も大きくなることを示している。横軸が５０Ωよりも大きくなるにつれて又は小さくなるにつれて、挿入損失は小さくなる。高周波スイッチ回路１０は、ＲＦｉｎ１３の終端抵抗が例えば５０Ωであり、伝送経路Ｌに並列に接続されているシャント経路Ｓを用いてインピーダンス調整を行う。つまり、高周波スイッチ回路１０は、シャント経路Ｓにおけるオープンスタブ１７のオープンスタブ長を調整し、インピーダンス調整を行う。
【００１７】
オープンスタブ長は、伝送経路Ｈを流れる高周波信号の１／４波長もしくは１／４波長の奇数倍とすることにより、５０Ωよりショート側、つまり、図２において５０Ωよりも小さい方向へインピーダンスが調整され、ノード１８から見て、ＲＦｉｎ１３側が全反射に近づく。これにより、伝送経路Ｈにおける挿入損失が小さくなる。
【００１８】
ＦＥＴ１４〜１６は、スイッチ素子として動作し、ＦＥＴ１４の制御端子には、ハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ＿ａが印加される。また、ＦＥＴ１５の制御端子には、制御信号ＣＴＲＬ＿ｂが印加され、ＦＥＴ１６の制御端子には、制御信号ＣＴＲＬ＿ｃが印加される。ＣＴＲＬ＿ａ及びＣＴＲＬ＿ｃは、同じ真理値を出力しＦＥＴ１４及びＦＥＴ１６のオン／オフを制御する。ＣＴＲＬ＿ｂは、ＣＴＲＬ＿ａ及びＣＴＲＬ＿ｃと異なる真理値を出力し、ＦＥＴ１５のオン／オフを制御する。
【００１９】
ＲＦｉｎ１１は、高周波信号を受け取り、伝送経路Ｈへ出力する。高周波信号とは例えば、数ＧＨｚ帯の周波数を有する信号である。ただし、高周波信号は、伝送経路Ｌにおいて伝達される信号と比較して相対的に高い周波数帯の信号であればよく、周波数帯は制限されない。また、ＲＦｉｎ１３は低周波信号を受けとり、伝送経路Ｌへ出力する。低周波信号とは例えば、数百ＭＨｚ帯の周波数を有する信号である。ただし、低周波信号は、伝送経路Ｈにおいて伝達される信号と比較して相対的に低い周波数帯の信号であればよく、周波数帯は制限されない。
【００２０】
ここで、図１における高周波スイッチ回路１０の動作について説明する。伝送経路Ｈにおいて高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ１４は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ａが印加されることによりオン状態となる。また、ＦＥＴ１６も同様にオン状態となる。ＦＥＴ１５は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｂが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ１１からＲＦｏｕｔ１２に対して高周波信号が伝達される。この場合、ノード１８から見てＲＦｉｎ１３側は、全反射に近づいているため、伝送経路Ｈ上の高周波信号がＲＦｉｎ１３側に流れ込む量は少なくなり、伝送路Ｈ上の高周波信号の挿入損失は小さくなる。
【００２１】
次に、伝送経路Ｌにおいて低周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ１５はハイレベルのＣＴＲＬ＿ｂが印加されることによりオン状態となる。ＦＥＴ１４及びＦＥＴ１６は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｃが印加されることによりオフ状態となる。これにより、伝送経路Ｌ上において低周波信号が伝達される。また、伝送経路Ｌには、ＦＥＴ１６及びオープンスタブ１７が直接接続され、つまり、伝送経路Ｌとシャント経路とが並列に接続される。そのため、ＦＥＴ１６がオフ状態になっている場合においても、ＦＥＴ１６のオフ容量の影響により、伝送経路Ｌにおける低周波信号の挿入損失が若干悪化する。
【００２２】
しかし、伝送経路Ｌ上を流れる信号は低周波信号であるため、伝送経路Ｈ上を流れる高周波信号と比較して、低周波信号がＦＥＴ１６へ流れ込む量は少ない。そのため、伝送経路Ｌにシャント経路が並列に接続されている場合においても、伝送経路Ｌは低周波信号を伝達する経路として用いられることにより、高周波信号を伝達する経路として伝送経路Ｌが用いられる場合と比較して、挿入損失が悪化する影響を減少させることができる。
【００２３】
以上説明したように、高周波信号を伝達する伝達経路Ｈに、低周波信号を伝達する伝送経路Ｌ及び伝達経路Ｌにシャント経路を設けることにより、高周波信号を伝達する際の挿入損失を低く抑えることができる。つまり、伝送経路Ｈに低周波信号を伝達する伝送経路Ｌを接続し、さらに伝送経路Ｌにシャント経路Ｓ接続する。これにより、シャント経路のＦＥＴ１６をオンにした場合においても、伝送経路Ｈとシャント経路Ｓとの間に伝送経路Ｌが配置されているため、伝送経路Ｈにおけるインピーダンス変動を防止することができる。また、シャント経路の先端は、オープンスタブが形成されていることにより、シャント経路の先端に容量素子を設ける場合と比較して、ＥＳＤ耐性を向上させることができる。
【００２４】
また、オープンスタブは、配線のみを用いて形成される。そのため、オープンスタブが、チップ内、モジュール又は実装基板上のいずれに配置された場合においても新たな工程や部品を増やすことなく制作することができる。これにより、部品増加によるコストの増大を防止することができ、さらに、高周波スイッチ回路の製造工程も単純化される。
【００２５】
また、インピーダンスの調整は、配線の長さを調整することにより行われる。配線の長さは、プリント基板を形成する工程において容易に調整することができる。また、オープンスタブではなく容量素子を用いた場合、インピーダンスの調整は、容量素子の面積を大きくする等の調整が必要である。そのため、シャント経路Ｓにオープンスタブを用いた構成においては、高周波スイッチ回路の製造工程をさらに単純化することができる。
【００２６】
（実施の形態２）
続いて、図３を用いて本発明の実施の形態２にかかる高周波スイッチ回路２０の構成例について説明する。高周波スイッチ回路２０は、ＲＦｉｎ２１と、ＲＦｏｕｔ２２と、ＲＦｉｎ２３〜２４と、ＦＥＴ２５〜２９と、オープンスタブ３０と、ノード３１〜３５とを備えている。
【００２７】
ＲＦｉｎ２１とＲＦｏｕｔ２２との間の伝送経路を伝送経路Ｈ１とする。ＲＦｉｎ２３とＲＦｏｕｔ２２との間の伝送経路を伝送経路Ｌ１とする。ＲＦｉｎ２４とＲＦｏｕｔ２２との間の伝送経路を伝送経路Ｌ２とする。また、伝送経路Ｌ１上のノード３２とオープンスタブ３０との間の伝送経路をシャント経路Ｓ１とする。伝送経路Ｌ２上のノード３４とオープンスタブ３０との間の伝送経路をシャント経路Ｓ２とする。
【００２８】
伝送経路Ｈ１上には、ＦＥＴ２５が接続されている。ＦＥＴ２５の一方の端子は、ＲＦｉｎ２１と接続され、ＦＥＴ２５のもう一方の端子は、ノード３１と接続されている。ノード３１は、伝送経路Ｈ１と、伝送経路Ｌ１及びＬ２との接続点である。伝送経路Ｌ１上には、ＦＥＴ２６が接続されている。ＦＥＴ２６の一方の端子は、ノード３２と接続され、ＦＥＴ２６のもう一方の端子は、ノード３３と接続されている。ノード３２は、伝送経路Ｌ１とシャント経路Ｓ１との接続点である。ノード３３は、伝送経路Ｌ１と伝送経路Ｌ２との接続点である。伝送経路Ｌ２上には、ＦＥＴ２７が接続されている。ＦＥＴ２７の一方の端子は、ノード３４と接続され、ＦＥＴ２７のもう一方の端子は、ノード３３と接続されている。ノード３４は、伝送経路Ｌ２とシャント経路Ｓ２との接続点である。
【００２９】
シャント経路Ｓ１上には、ＦＥＴ２８が接続されている。ＦＥＴ２８の一方の端子は、ノード３２と接続され、ＦＥＴ２８のもう一方の端子は、ノード３５と接続されている。ノード３５は、シャント経路Ｓ１と、シャント経路Ｓ２と、オープンスタブ３０との接続点である。シャント経路Ｓ２上には、ＦＥＴ２９が接続されている。ＦＥＴ２９の一方の端子はノード３４と接続され、ＦＥＴ２９のもう一方の端子は、ノード３５と接続されている。
【００３０】
ＦＥＴ２５〜２９は、スイッチ素子として動作し、ＦＥＴ２５〜２９のそれぞれの制御端子には、それぞれハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ＿ｄ〜ｈが印加される。
【００３１】
伝送経路Ｈ１は、高周波信号を伝達する。また、伝送経路Ｌ１及びＬ２は、低周波信号を伝達する。ここで、高周波信号は、実施の形態１と同様、伝送経路Ｌ１及びＬ２において伝達される信号と比較して相対的に高い信号を高周波信号とする。また、低周波信号は、伝送経路Ｈ１において伝達される信号と比較して相対的に低い信号を低周波信号とする。
【００３２】
ここで、図３における高周波スイッチ回路２０の動作について説明する。伝送経路Ｈ１において高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ２５は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｄが印加されることによりオン状態となる。また、ＦＥＴ２８及び２９も同様にオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ２６及び２７は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｅ及びｆが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ２１からＲＦｏｕｔ２２に対して高周波信号が伝達される。この場合、ノード３１から見てＲＦ２３及び２４側は、全反射に近づいている。そのため、伝送経路Ｈ１上の高周波信号がＲＦｉｎ２３及びＲＦｉｎ２４側に流れ込む量は少なくなり、伝送経路Ｈ１上の高周波信号の挿入損失は小さくなる。ここで、オープンスタブ３０のオープンスタブ長は、実施の形態１と同様、高周波信号の波長の１／４又は１／４の奇数倍に調整されている。
【００３３】
次に、伝送経路Ｌ１において低周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ２６はハイレベルのＣＴＲＬ＿ｅが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ２５及び２７〜２９はロウレベルのＣＴＲＬ＿ｄ及びｆ〜ｈが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ２３からＲＦｏｕｔ２２に対して低周波信号が伝達される。また、図１における高周波スイッチ回路１０と同様に、伝送経路Ｌ１と、シャント経路Ｓ１とが並列に接続される。そのため、ＦＥＴ２８がオフ状態になっている場合においても、ＦＥＴ２８のオフ容量の影響により、伝送経路Ｌにおける低周波信号の挿入損失が若干悪化する。
【００３４】
しかし、伝送経路Ｌ１上を流れる信号は低周波信号であるため、伝送経路Ｈ１上を流れる高周波信号と比較して、低周波信号がＦＥＴ２８へ流れ込む量は少ない。そのため、伝送経路Ｌ１にシャント経路Ｓ１が並列に接続されている場合においても、伝送経路Ｌ１は、低周波信号を伝達する経路として用いられることにより、伝送経路Ｌ１が高周波信号を伝達する経路として用いられる場合と比較して、挿入損失が悪化する影響を減少させることができる。
【００３５】
次に、伝送経路Ｌ２において低周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ２７はハイレベルのＣＴＲＬ＿ｆが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ２５〜２６及び２８〜２９はロウレベルのＣＴＲＬ＿ｄ〜ｅ及びｇ〜ｈが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ２４からＲＦｏｕｔ２２に対して低周波信号が伝達される。シャント経路Ｓ２による、伝送経路Ｌ２における挿入損失については、シャント経路Ｓ１による伝送経路Ｌ１における挿入損失と同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
以上説明したように、本発明の実施の形態２にかかる高周波スイッチ回路２０においては、高周波信号を伝達する伝送経路Ｈ１から見て、低周波信号を伝達する伝送経路が冗長化されている。そのため、伝送経路Ｌ１又はＬ２のいずれかに障害が発生した場合においても、ノード３１からＲＦｉｎ２３側又はＲＦｉｎ２４側は全反射に近づけることができる。また、ＲＦｉｎ２１からＲＦｏｕｔ２２へ伝達される高周波信号の挿入損失は、図１における高周波スイッチ回路１０と同様に小さくなる。
【００３７】
また、シャント経路にオープンスタブを用いることにより、実施の形態１と同様、高周波スイッチ回路２０の低コスト化及び製造工程の単純化を図ることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
続いて、図４を用いて本発明の実施の形態３にかかる高周波スイッチ回路４０の構成例について説明する。高周波スイッチ回路４０は、ＲＦｉｎ４１と、ＲＦｏｕｔ４２と、ＲＦｉｎ４３〜４４と、ＦＥＴ４５〜４９と、オープンスタブ５０と、ノード５１〜５３と、を備えている。
【００３９】
ＲＦｉｎ４１とＲＦｏｕｔ４２との間の伝送経路を伝送経路Ｈ２とする。ＲＦｉｎ４３とＲＦｏｕｔ４２との間の伝送経路を伝送経路Ｒ１とする。ＲＦｉｎ４４とＲＦｏｕｔ４２との間の伝送経路を伝送経路Ｒ２とする。また、伝送経路Ｒ１及びＲ２上のノード５３とオープンスタブ５０との間の伝送経路をシャント経路Ｓ３とする。
【００４０】
伝送経路Ｈ２上には、ＦＥＴ４５が接続されている。ＦＥＴ４５の一方の端子は、ＲＦｉｎ４１と接続され、ＦＥＴ４５のもう一方の端子は、ノード５１と接続されている。ノード５１は、伝送経路Ｈ２と、伝送経路Ｒ１又はＲ２との接続点である。伝送路Ｒ１上には、ＦＥＴ４６が接続されている。ＦＥＴ４６の一方の端子は、ＲＦｉｎ４３と接続され、ＦＥＴ４６のもう一方の端子は、ノード５２と接続されている。ノード５２は、伝送経路Ｒ１と伝送経路Ｒ２との接続点である。伝送経路Ｒ２上には、ＦＥＴ４７が接続されている。ＦＥＴ４７の一方の端子は、ＲＦｉｎ４４と接続され、ＦＥＴ４７のもう一方の端子は、ノード５２と接続されている。また、ノード５２とノード５１との間には、ＦＥＴ４８が接続されている。ＦＥＴ４８の一方の端子は、ノード５１と接続され、ＦＥＴ４８のもう一方の端子は、ノード５３と接続されている。ノード５３は、ノード５２とＦＥＴ４８との間における、シャント経路Ｓ３との接続点である。
【００４１】
シャント経路Ｓ３上には、ＦＥＴ４９が接続されている。ＦＥＴ４９の一方の端子は、ノード５３と接続され、ＦＥＴ４９のもう一方の端子は、オープンスタブ５０を形成している。
【００４２】
オープンスタブ５０のオープンスタブ長は、図１におけるオープンスタ１７と同様、伝送経路Ｈ２を流れる高周波信号の１／４波長もしくは１／４波長の奇数倍とする。これにより、インピーダンスが小さくなる方向へ調整され、ノード５１から見て、ＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４側が全反射に近づく。これにより、伝送経路Ｈ２を流れる高周波信号が、ノード５１を介してＲＦｉｎ４３又はＲＦｉｎ４４へ流れ込むことを防止することができる。これにより、伝送経路Ｈ２を流れる高周波信号の挿入損失が小さくなる。
【００４３】
ＦＥＴ４５〜４９は、スイッチ素子として動作し、ＦＥＴ４５〜４９のそれぞれの制御端子には、それぞれハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ＿ｉ〜ｍが印加される。
【００４４】
ここで、伝送経路Ｈ２において伝達された高周波信号は、アンテナ（図示せず）を介して外部装置等へ送信される。具体的には、ＲＦｉｎ４１に入力された高周波信号は、ＲＦｏｕｔ４２へ出力される。ＲＦｏｕｔ４２にはアンテナ（図示せず）が接続され、高周波信号は、ＲＦｏｕｔ４２からアンテナを介して外部装置等へ送信される。
【００４５】
伝送経路Ｒ１は、アンテナを介して受信された高周波信号を伝達する。具体的には、アンテナを介してＲＦｏｕｔ４２に入力された高周波信号は、ＲＦｉｎ４３へ出力される。もしくは、アンテナを介して受信された高周波信号は、伝送経路Ｒ２において伝達されてもよい。つまり、アンテナを介してＲＦｏｕｔ４２に入力された高周波信号は、ＲＦｉｎ４４へ出力されてもよい。ＲＦｉｎ４３又は４４に入力された高周波信号は、内部回路（図示せず）等へ出力される。
【００４６】
ここで、図４の高周波スイッチ４０における高周波信号の送信処理について説明する。伝送経路Ｈ２において、ＲＦｉｎ４１からＲＦｏｕｔ４２に対して高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ４５は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｉが印加されることによりオン状態となる。また、ＦＥＴ４９も同様に、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｍが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ４６〜４８は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｊ〜ｌが印加されることによりオフ状態となる。
【００４７】
ここで、ＦＥＴ４８の機能について説明する。伝送経路Ｈ２において伝達される高周波信号は、アンテナを介して外部装置等へ送信される送信信号である。また、伝達経路Ｒ１及びＲ２において伝達される高周波信号は、アンテナを介して受信される受信信号である。一般的に、受信信号の信号強度（レベル）は、送信信号のレベルと比較して小さい。そのため、ＲＦｉｎ４１からＲＦｏｕｔ４２に対して出力される送信信号が、ＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４へ流れ込んだ場合、レベルの小さい受信信号を適切に復調等できなくなる。このような現象を防止するために、ＦＥＴ４８は、伝送経路Ｈ２において高周波信号が伝達される場合、オフ状態となり、伝送経路Ｈ２から、伝送経路Ｒ１及びＲ２に対して高周波信号が流れ込むことを防止する。
【００４８】
また、ノード５１からみてＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４側は、シャント経路Ｓ３上にオープンスタブ５０を設けたことにより、全反射に近づいている。そのため、伝送経路Ｈ２上の高周波信号がＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４側に流れ込む量は少なくなり、伝送経路Ｈ２上の高周波信号の挿入損失は小さくなる。ここで、オープンスタブ５０のオープンスタブ長は、実施の形態１と同様、高周波信号の波長の１／４又は１／４の奇数倍に調整されている。
【００４９】
次に、図４の高周波スイッチ４０における高周波信号の受信処理について説明する。伝送経路Ｒ１において、ＲＦｏｕｔ４２からＲＦｉｎ４３に対して高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ４６及びＦＥＴ４８は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｊ及びｌが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ４５、４７及び４９は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｉ、ｋ及びｍが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｏｕｔ４２からＲＦｉｎ４３に対して、高周波信号が伝達される。また、伝送経路Ｒ２において、ＲＦｏｕｔ４２からＲＦｉｎ４４に対して高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ４７及びＦＥＴ４８は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｋ及びｌが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ４５、４６及び４９は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｉ、ｊ及びｍが印加されることによりオフ状態となる。
【００５０】
以上説明したように、送信処理と受信処理とを実行する高周波スイッチ回路４０においても、図１における高周波スイッチ回路１０と同様に、伝送経路Ｈ２を伝達される高周波信号の挿入損失を小さくすることができる。
【００５１】
また、シャント経路にオープンスタブを用いることにより、実施の形態１及び２と同様、高周波スイッチ回路４０の低コスト化及び製造工程の単純化を図ることができる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、２０、４０ 高周波スイッチ回路
１１、１３、２１、２３、２４、４１、４３、４４ ＲＦｉｎ
１２、２２、４２ ＲＦｏｕｔ
１４〜１６、２５〜２９、４５〜４９ ＦＥＴ
１７、３０、５０ オープンスタブ
１８、１９、３１〜３５、５１〜５３ ノード
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチ回路に関し、特に伝達される信号の挿入損失をシャント回路を用いて改善させるスイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話と無線通信基地局との間の無線通信には、数ＧＨｚ等の周波数を有する高周波信号が用いられる。そのため、携帯電話や無線通信基地局などの無線通信機器は、高周波信号を送受信するため、無線通信機器内にも高周波信号が流れる。そこで、無線通信機器内には、高周波信号の流れを制御する高周波スイッチ回路が用いられる。
【０００３】
ここで、図５を用いて特許文献１に開示されている高周波スイッチ回路の構成について説明する。特許文献１に開示されている高周波スイッチ回路は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１０１及び１０２と、ＤＣカットコンデンサ１０３と、インダクタ１０４〜１０６と、端子１０７及び１０８と、接続点１０９とを備えている。端子１０７と端子１０８とを結ぶ経路を伝送経路Ｐとし、伝送経路Ｐ上の接続点１０９と接地とを結ぶ経路をシャント経路Ｓとする。高周波信号は、端子１０７から端子１０８へ向かう方向に流れる。
【０００４】
伝送経路Ｐ上には、端子１０７側から順に、インダクタ１０４、インダクタ１０５及びＦＥＴ１０１が設けられる。シャント経路Ｓ上には接続点１０９側から順に、ＦＥＴ１０２、ＤＣカットコンデンサ１０３及びインダクタ１０６が設けられる。ＦＥＴ１０１の制御端子には、ハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ１が印加される。ＦＥＴ１０２の制御端子には、制御信号ＣＴＲＬ１とは逆のレベルを有する制御信号ＣＴＲＬ２が印加される。これにより、伝送経路Ｐは、導通状態と遮断状態とに切り替えられる。シャント経路Ｓは、伝送経路Ｐが遮断状態である時に伝送経路Ｐを流れる高周波信号を接地へ逃がす機能を有する。
【０００５】
また、特許文献２には、１つの無線端末で複数種類の無線通信方式をサポートすることができる、いわゆるマルチモード／マルチバンド端末を実現するために、各無線通信方式に対応した複数のアンテナを備え、無線信号の送受信を行うアンテナをスイッチによって切り替える構成が開示されている。具体的には、第１の端子とＳＰＤＴ（Single Pole Dual Throw）スイッチの共通端子とが接続される。さらに、分岐点Ａを介してＳＰＤＴの個別端子と、４個のＦＥＴとが接続される。また、分岐点Ｂを介してＳＰＤＴのもう一つの個別端子と、４個のＦＥＴとが接続される。また、分岐点ＡとそれぞれのＦＥＴとを接続する配線長を同じ長さとする。分岐点ＢとそれぞれのＦＥＴとの接続においても同様である。このように構成することにより、オフとされたＦＥＴが接続される配線がオープンスタブとして動作し、反射損失の影響を低減させることができる。
【０００６】
また、特許文献３には、入力端子と出力端子との間に、高周波電力増幅を行う増幅素子が接続された高周波電力増幅装置の構成が開示されている。入力端子と増幅素子との間には入力回路が接続され、増幅素子と出力端子との間には出力回路が接続されている。入力回路と出力回路とはそれぞれ信号の整合を取る処理を実施している。また、入力端子と入力回路との間、及び、増幅素子と出力回路との間には、スイッチを介してオープンスタブがそれぞれ接続されている。スイッチは、ＣＰＵからの命令によってオン／オフされる。ＣＰＵからの命令によりスイッチがオンされることにより、オープンスタブが入力回路及び出力回路に接続され、入力回路、出力回路及びスイッチにおけるインピーダンスが変化する。インピーダンスが変更されることにより、効率的な増幅が行われるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５７４２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−７４０２５号公報
【特許文献３】特開平５−１７５７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示されているスイッチ回路の構成は、信号を伝送する伝送路に対して直接シャント経路が接続されている。さらに、特許文献２及び３に開示されているスイッチ回路においても、信号を伝送する伝送路に対して直接オープンスタブが接続されている。これにより、伝送経路において高周波信号を伝達する際に、伝送経路のインピーダンスに変動が生じ、伝送経路における挿入損失が悪化するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様にかかるスイッチ回路は、第１の端子と第２の端子との間において信号を伝達する第１の伝送路上に設けられた第１のスイッチ部と、第３の端子と前記第２の端子との間において信号を伝達する第２の伝送路上に設けられた第２のスイッチ部と、前記第３の端子と前記第２のスイッチ部との間に一端が前記第２の伝送路と接続され、他端がオープンスタブである第３の伝送路と、前記第３の伝送路上に設けられた第３のスイッチ部と、を備え、前記第１の伝送路上を前記信号が伝達される場合、前記第１のスイッチ部及び前記第３のスイッチ部がオン状態となり、前記第２のスイッチ部がオフ状態となるように制御されるものである。
【００１０】
このようなスイッチ回路を用いることにより、第１の伝送路と、一端がオープンスタブである第３の経路とが直接接続されることはない。そのため、第１の伝送路上を信号が伝達される場合に、第３のスイッチ部をオン状態とした場合においても、第１の伝送路上のインピーダンスが変動することはなく、第１の伝送路上を伝達される信号の挿入損失が小さくなるように改善される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、高周波信号の伝送経路におけるインピーダンス変動の変動を抑え、高周波信号の挿入損失を向上させることができるスイッチ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【図２】実施の形態１にかかる挿入損失とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図３】実施の形態２にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【図４】実施の形態３にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【図５】特許文献１にかかる高周波スイッチ回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる高周波スイッチ回路１０の構成例について説明する。高周波スイッチ回路１０は、入力端子（ＲＦｉｎ）１１と、出力端子（ＲＦｏｕｔ）１２と、ＲＦｉｎ１３と、ＦＥＴ１４〜１６と、オープンスタブ１７と、ノード１８及び１９と、を備えている。
【００１４】
ＲＦｉｎ１１とＲＦｏｕｔ１２との間の伝送経路を伝送経路Ｈとする。ＲＦｉｎ１３とＲＦｏｕｔ１２との間の伝送経路を伝送経路Ｌとする。また、伝送経路Ｌ上のノード１９とオープンスタブ１７との間の伝送路をシャント経路Ｓとする。伝送経路Ｈ上には、ＦＥＴ１４が接続されている。ＦＥＴ１４の一方の端子は、ＲＦｉｎ１１と接続され、ＦＥＴ１４のもう一方の端子は、ノード１８と接続されている。ノード１８は、伝送経路Ｈと伝送経路Ｌとの接続点であり、ＦＥＴ１４とＲＦｏｕｔ１２との間に配置されている。伝送経路Ｌ上には、ＦＥＴ１５が接続されている。ＦＥＴ１５の一方の端子は、ノード１９と接続され、ＦＥＴ１５のもう一方の端子は、ノード１８に接続されている。ノード１９は、伝送経路Ｌとシャント経路Ｓとの接続点であり、ＲＦｉｎ１３とＦＥＴ１５との間に配置されている。
【００１５】
シャント経路Ｓ上には、ＦＥＴ１６が接続されている。ＦＥＴ１６の一方の端子は、ノード１９と接続されている。ＦＥＴ１６のもう一方の端子に接続されている配線の先端は、開放端となっており、オープンスタブを形成している。オープンスタブは、先端に回路素子等が接続されていない配線により形成される。オープンスタブは、チップ内、モジュール上又は実装基板上のいずれに配置されてもよい。
【００１６】
ここで、オープンスタブの長さ（オープンスタブ長）について、挿入損失とインピーダンスとの関係を示す図２を用いて説明する。図２の縦軸は、伝送経路Ｈにおける高周波信号の挿入損失を示している。図２の横軸は、ノード１９からＲＦｉｎ１３の終端抵抗及びシャント経路Ｓにおけるインピーダンスを示している。図２には、伝送経路Ｈにおける高周波信号の挿入損失が、ノード１９から先の終端抵抗、つまり、ノード１９とＲＦｉｎ１３との終端抵抗及びシャント経路Ｓとの間のインピーダンスが５０Ωの場合に、最も大きくなることを示している。横軸が５０Ωよりも大きくなるにつれて又は小さくなるにつれて、挿入損失は小さくなる。高周波スイッチ回路１０は、ＲＦｉｎ１３の終端抵抗が例えば５０Ωであり、伝送経路Ｌに並列に接続されているシャント経路Ｓを用いてインピーダンス調整を行う。つまり、高周波スイッチ回路１０は、シャント経路Ｓにおけるオープンスタブ１７のオープンスタブ長を調整し、インピーダンス調整を行う。
【００１７】
オープンスタブ長は、伝送経路Ｈを流れる高周波信号の１／４波長もしくは１／４波長の奇数倍とすることにより、５０Ωよりショート側、つまり、図２において５０Ωよりも小さい方向へインピーダンスが調整され、ノード１８から見て、ＲＦｉｎ１３側が全反射に近づく。これにより、伝送経路Ｈにおける挿入損失が小さくなる。
【００１８】
ＦＥＴ１４〜１６は、スイッチ素子として動作し、ＦＥＴ１４の制御端子には、ハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ＿ａが印加される。また、ＦＥＴ１５の制御端子には、制御信号ＣＴＲＬ＿ｂが印加され、ＦＥＴ１６の制御端子には、制御信号ＣＴＲＬ＿ｃが印加される。ＣＴＲＬ＿ａ及びＣＴＲＬ＿ｃは、同じ真理値を出力しＦＥＴ１４及びＦＥＴ１６のオン／オフを制御する。ＣＴＲＬ＿ｂは、ＣＴＲＬ＿ａ及びＣＴＲＬ＿ｃと異なる真理値を出力し、ＦＥＴ１５のオン／オフを制御する。
【００１９】
ＲＦｉｎ１１は、高周波信号を受け取り、伝送経路Ｈへ出力する。高周波信号とは例えば、数ＧＨｚ帯の周波数を有する信号である。ただし、高周波信号は、伝送経路Ｌにおいて伝達される信号と比較して相対的に高い周波数帯の信号であればよく、周波数帯は制限されない。また、ＲＦｉｎ１３は低周波信号を受けとり、伝送経路Ｌへ出力する。低周波信号とは例えば、数百ＭＨｚ帯の周波数を有する信号である。ただし、低周波信号は、伝送経路Ｈにおいて伝達される信号と比較して相対的に低い周波数帯の信号であればよく、周波数帯は制限されない。
【００２０】
ここで、図１における高周波スイッチ回路１０の動作について説明する。伝送経路Ｈにおいて高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ１４は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ａが印加されることによりオン状態となる。また、ＦＥＴ１６も同様にオン状態となる。ＦＥＴ１５は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｂが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ１１からＲＦｏｕｔ１２に対して高周波信号が伝達される。この場合、ノード１８から見てＲＦｉｎ１３側は、全反射に近づいているため、伝送経路Ｈ上の高周波信号がＲＦｉｎ１３側に流れ込む量は少なくなり、伝送路Ｈ上の高周波信号の挿入損失は小さくなる。
【００２１】
次に、伝送経路Ｌにおいて低周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ１５はハイレベルのＣＴＲＬ＿ｂが印加されることによりオン状態となる。ＦＥＴ１４及びＦＥＴ１６は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｃが印加されることによりオフ状態となる。これにより、伝送経路Ｌ上において低周波信号が伝達される。また、伝送経路Ｌには、ＦＥＴ１６及びオープンスタブ１７が直接接続され、つまり、伝送経路Ｌとシャント経路とが並列に接続される。そのため、ＦＥＴ１６がオフ状態になっている場合においても、ＦＥＴ１６のオフ容量の影響により、伝送経路Ｌにおける低周波信号の挿入損失が若干悪化する。
【００２２】
しかし、伝送経路Ｌ上を流れる信号は低周波信号であるため、伝送経路Ｈ上を流れる高周波信号と比較して、低周波信号がＦＥＴ１６へ流れ込む量は少ない。そのため、伝送経路Ｌにシャント経路が並列に接続されている場合においても、伝送経路Ｌは低周波信号を伝達する経路として用いられることにより、高周波信号を伝達する経路として伝送経路Ｌが用いられる場合と比較して、挿入損失が悪化する影響を減少させることができる。
【００２３】
以上説明したように、高周波信号を伝達する伝達経路Ｈに、低周波信号を伝達する伝送経路Ｌ及び伝達経路Ｌにシャント経路を設けることにより、高周波信号を伝達する際の挿入損失を低く抑えることができる。つまり、伝送経路Ｈに低周波信号を伝達する伝送経路Ｌを接続し、さらに伝送経路Ｌにシャント経路Ｓ接続する。これにより、シャント経路のＦＥＴ１６をオンにした場合においても、伝送経路Ｈとシャント経路Ｓとの間に伝送経路Ｌが配置されているため、伝送経路Ｈにおけるインピーダンス変動を防止することができる。また、シャント経路の先端は、オープンスタブが形成されていることにより、シャント経路の先端に容量素子を設ける場合と比較して、ＥＳＤ耐性を向上させることができる。
【００２４】
また、オープンスタブは、配線のみを用いて形成される。そのため、オープンスタブが、チップ内、モジュール又は実装基板上のいずれに配置された場合においても新たな工程や部品を増やすことなく制作することができる。これにより、部品増加によるコストの増大を防止することができ、さらに、高周波スイッチ回路の製造工程も単純化される。
【００２５】
また、インピーダンスの調整は、配線の長さを調整することにより行われる。配線の長さは、プリント基板を形成する工程において容易に調整することができる。また、オープンスタブではなく容量素子を用いた場合、インピーダンスの調整は、容量素子の面積を大きくする等の調整が必要である。そのため、シャント経路Ｓにオープンスタブを用いた構成においては、高周波スイッチ回路の製造工程をさらに単純化することができる。
【００２６】
（実施の形態２）
続いて、図３を用いて本発明の実施の形態２にかかる高周波スイッチ回路２０の構成例について説明する。高周波スイッチ回路２０は、ＲＦｉｎ２１と、ＲＦｏｕｔ２２と、ＲＦｉｎ２３〜２４と、ＦＥＴ２５〜２９と、オープンスタブ３０と、ノード３１〜３５とを備えている。
【００２７】
ＲＦｉｎ２１とＲＦｏｕｔ２２との間の伝送経路を伝送経路Ｈ１とする。ＲＦｉｎ２３とＲＦｏｕｔ２２との間の伝送経路を伝送経路Ｌ１とする。ＲＦｉｎ２４とＲＦｏｕｔ２２との間の伝送経路を伝送経路Ｌ２とする。また、伝送経路Ｌ１上のノード３２とオープンスタブ３０との間の伝送経路をシャント経路Ｓ１とする。伝送経路Ｌ２上のノード３４とオープンスタブ３０との間の伝送経路をシャント経路Ｓ２とする。
【００２８】
伝送経路Ｈ１上には、ＦＥＴ２５が接続されている。ＦＥＴ２５の一方の端子は、ＲＦｉｎ２１と接続され、ＦＥＴ２５のもう一方の端子は、ノード３１と接続されている。ノード３１は、伝送経路Ｈ１と、伝送経路Ｌ１及びＬ２との接続点である。伝送経路Ｌ１上には、ＦＥＴ２６が接続されている。ＦＥＴ２６の一方の端子は、ノード３２と接続され、ＦＥＴ２６のもう一方の端子は、ノード３３と接続されている。ノード３２は、伝送経路Ｌ１とシャント経路Ｓ１との接続点である。ノード３３は、伝送経路Ｌ１と伝送経路Ｌ２との接続点である。伝送経路Ｌ２上には、ＦＥＴ２７が接続されている。ＦＥＴ２７の一方の端子は、ノード３４と接続され、ＦＥＴ２７のもう一方の端子は、ノード３３と接続されている。ノード３４は、伝送経路Ｌ２とシャント経路Ｓ２との接続点である。
【００２９】
シャント経路Ｓ１上には、ＦＥＴ２８が接続されている。ＦＥＴ２８の一方の端子は、ノード３２と接続され、ＦＥＴ２８のもう一方の端子は、ノード３５と接続されている。ノード３５は、シャント経路Ｓ１と、シャント経路Ｓ２と、オープンスタブ３０との接続点である。シャント経路Ｓ２上には、ＦＥＴ２９が接続されている。ＦＥＴ２９の一方の端子はノード３４と接続され、ＦＥＴ２９のもう一方の端子は、ノード３５と接続されている。
【００３０】
ＦＥＴ２５〜２９は、スイッチ素子として動作し、ＦＥＴ２５〜２９のそれぞれの制御端子には、それぞれハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ＿ｄ〜ｈが印加される。
【００３１】
伝送経路Ｈ１は、高周波信号を伝達する。また、伝送経路Ｌ１及びＬ２は、低周波信号を伝達する。ここで、高周波信号は、実施の形態１と同様、伝送経路Ｌ１及びＬ２において伝達される信号と比較して相対的に高い信号を高周波信号とする。また、低周波信号は、伝送経路Ｈ１において伝達される信号と比較して相対的に低い信号を低周波信号とする。
【００３２】
ここで、図３における高周波スイッチ回路２０の動作について説明する。伝送経路Ｈ１において高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ２５は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｄが印加されることによりオン状態となる。また、ＦＥＴ２８及び２９も同様にオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ２６及び２７は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｅ及びｆが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ２１からＲＦｏｕｔ２２に対して高周波信号が伝達される。この場合、ノード３１から見てＲＦ２３及び２４側は、全反射に近づいている。そのため、伝送経路Ｈ１上の高周波信号がＲＦｉｎ２３及びＲＦｉｎ２４側に流れ込む量は少なくなり、伝送経路Ｈ１上の高周波信号の挿入損失は小さくなる。ここで、オープンスタブ３０のオープンスタブ長は、実施の形態１と同様、高周波信号の波長の１／４又は１／４の奇数倍に調整されている。
【００３３】
次に、伝送経路Ｌ１において低周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ２６はハイレベルのＣＴＲＬ＿ｅが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ２５及び２７〜２９はロウレベルのＣＴＲＬ＿ｄ及びｆ〜ｈが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ２３からＲＦｏｕｔ２２に対して低周波信号が伝達される。また、図１における高周波スイッチ回路１０と同様に、伝送経路Ｌ１と、シャント経路Ｓ１とが並列に接続される。そのため、ＦＥＴ２８がオフ状態になっている場合においても、ＦＥＴ２８のオフ容量の影響により、伝送経路Ｌにおける低周波信号の挿入損失が若干悪化する。
【００３４】
しかし、伝送経路Ｌ１上を流れる信号は低周波信号であるため、伝送経路Ｈ１上を流れる高周波信号と比較して、低周波信号がＦＥＴ２８へ流れ込む量は少ない。そのため、伝送経路Ｌ１にシャント経路Ｓ１が並列に接続されている場合においても、伝送経路Ｌ１は、低周波信号を伝達する経路として用いられることにより、伝送経路Ｌ１が高周波信号を伝達する経路として用いられる場合と比較して、挿入損失が悪化する影響を減少させることができる。
【００３５】
次に、伝送経路Ｌ２において低周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ２７はハイレベルのＣＴＲＬ＿ｆが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ２５〜２６及び２８〜２９はロウレベルのＣＴＲＬ＿ｄ〜ｅ及びｇ〜ｈが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｉｎ２４からＲＦｏｕｔ２２に対して低周波信号が伝達される。シャント経路Ｓ２による、伝送経路Ｌ２における挿入損失については、シャント経路Ｓ１による伝送経路Ｌ１における挿入損失と同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
以上説明したように、本発明の実施の形態２にかかる高周波スイッチ回路２０においては、高周波信号を伝達する伝送経路Ｈ１から見て、低周波信号を伝達する伝送経路が冗長化されている。そのため、伝送経路Ｌ１又はＬ２のいずれかに障害が発生した場合においても、ノード３１からＲＦｉｎ２３側又はＲＦｉｎ２４側は全反射に近づけることができる。また、ＲＦｉｎ２１からＲＦｏｕｔ２２へ伝達される高周波信号の挿入損失は、図１における高周波スイッチ回路１０と同様に小さくなる。
【００３７】
また、シャント経路にオープンスタブを用いることにより、実施の形態１と同様、高周波スイッチ回路２０の低コスト化及び製造工程の単純化を図ることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
続いて、図４を用いて本発明の実施の形態３にかかる高周波スイッチ回路４０の構成例について説明する。高周波スイッチ回路４０は、ＲＦｉｎ４１と、ＲＦｏｕｔ４２と、ＲＦｉｎ４３〜４４と、ＦＥＴ４５〜４９と、オープンスタブ５０と、ノード５１〜５３と、を備えている。
【００３９】
ＲＦｉｎ４１とＲＦｏｕｔ４２との間の伝送経路を伝送経路Ｈ２とする。ＲＦｉｎ４３とＲＦｏｕｔ４２との間の伝送経路を伝送経路Ｒ１とする。ＲＦｉｎ４４とＲＦｏｕｔ４２との間の伝送経路を伝送経路Ｒ２とする。また、伝送経路Ｒ１及びＲ２上のノード５３とオープンスタブ５０との間の伝送経路をシャント経路Ｓ３とする。
【００４０】
伝送経路Ｈ２上には、ＦＥＴ４５が接続されている。ＦＥＴ４５の一方の端子は、ＲＦｉｎ４１と接続され、ＦＥＴ４５のもう一方の端子は、ノード５１と接続されている。ノード５１は、伝送経路Ｈ２と、伝送経路Ｒ１又はＲ２との接続点である。伝送路Ｒ１上には、ＦＥＴ４６が接続されている。ＦＥＴ４６の一方の端子は、ＲＦｉｎ４３と接続され、ＦＥＴ４６のもう一方の端子は、ノード５２と接続されている。ノード５２は、伝送経路Ｒ１と伝送経路Ｒ２との接続点である。伝送経路Ｒ２上には、ＦＥＴ４７が接続されている。ＦＥＴ４７の一方の端子は、ＲＦｉｎ４４と接続され、ＦＥＴ４７のもう一方の端子は、ノード５２と接続されている。また、ノード５２とノード５１との間には、ＦＥＴ４８が接続されている。ＦＥＴ４８の一方の端子は、ノード５１と接続され、ＦＥＴ４８のもう一方の端子は、ノード５３と接続されている。ノード５３は、ノード５２とＦＥＴ４８との間における、シャント経路Ｓ３との接続点である。
【００４１】
シャント経路Ｓ３上には、ＦＥＴ４９が接続されている。ＦＥＴ４９の一方の端子は、ノード５３と接続され、ＦＥＴ４９のもう一方の端子は、オープンスタブ５０を形成している。
【００４２】
オープンスタブ５０のオープンスタブ長は、図１におけるオープンスタ１７と同様、伝送経路Ｈ２を流れる高周波信号の１／４波長もしくは１／４波長の奇数倍とする。これにより、インピーダンスが小さくなる方向へ調整され、ノード５１から見て、ＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４側が全反射に近づく。これにより、伝送経路Ｈ２を流れる高周波信号が、ノード５１を介してＲＦｉｎ４３又はＲＦｉｎ４４へ流れ込むことを防止することができる。これにより、伝送経路Ｈ２を流れる高周波信号の挿入損失が小さくなる。
【００４３】
ＦＥＴ４５〜４９は、スイッチ素子として動作し、ＦＥＴ４５〜４９のそれぞれの制御端子には、それぞれハイレベルとロウレベルとに切り替えられる制御信号ＣＴＲＬ＿ｉ〜ｍが印加される。
【００４４】
ここで、伝送経路Ｈ２において伝達された高周波信号は、アンテナ（図示せず）を介して外部装置等へ送信される。具体的には、ＲＦｉｎ４１に入力された高周波信号は、ＲＦｏｕｔ４２へ出力される。ＲＦｏｕｔ４２にはアンテナ（図示せず）が接続され、高周波信号は、ＲＦｏｕｔ４２からアンテナを介して外部装置等へ送信される。
【００４５】
伝送経路Ｒ１は、アンテナを介して受信された高周波信号を伝達する。具体的には、アンテナを介してＲＦｏｕｔ４２に入力された高周波信号は、ＲＦｉｎ４３へ出力される。もしくは、アンテナを介して受信された高周波信号は、伝送経路Ｒ２において伝達されてもよい。つまり、アンテナを介してＲＦｏｕｔ４２に入力された高周波信号は、ＲＦｉｎ４４へ出力されてもよい。ＲＦｉｎ４３又は４４に入力された高周波信号は、内部回路（図示せず）等へ出力される。
【００４６】
ここで、図４の高周波スイッチ４０における高周波信号の送信処理について説明する。伝送経路Ｈ２において、ＲＦｉｎ４１からＲＦｏｕｔ４２に対して高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ４５は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｉが印加されることによりオン状態となる。また、ＦＥＴ４９も同様に、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｍが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ４６〜４８は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｊ〜ｌが印加されることによりオフ状態となる。
【００４７】
ここで、ＦＥＴ４８の機能について説明する。伝送経路Ｈ２において伝達される高周波信号は、アンテナを介して外部装置等へ送信される送信信号である。また、伝達経路Ｒ１及びＲ２において伝達される高周波信号は、アンテナを介して受信される受信信号である。一般的に、受信信号の信号強度（レベル）は、送信信号のレベルと比較して小さい。そのため、ＲＦｉｎ４１からＲＦｏｕｔ４２に対して出力される送信信号が、ＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４へ流れ込んだ場合、レベルの小さい受信信号を適切に復調等できなくなる。このような現象を防止するために、ＦＥＴ４８は、伝送経路Ｈ２において高周波信号が伝達される場合、オフ状態となり、伝送経路Ｈ２から、伝送経路Ｒ１及びＲ２に対して高周波信号が流れ込むことを防止する。
【００４８】
また、ノード５１からみてＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４側は、シャント経路Ｓ３上にオープンスタブ５０を設けたことにより、全反射に近づいている。そのため、伝送経路Ｈ２上の高周波信号がＲＦｉｎ４３及びＲＦｉｎ４４側に流れ込む量は少なくなり、伝送経路Ｈ２上の高周波信号の挿入損失は小さくなる。ここで、オープンスタブ５０のオープンスタブ長は、実施の形態１と同様、高周波信号の波長の１／４又は１／４の奇数倍に調整されている。
【００４９】
次に、図４の高周波スイッチ４０における高周波信号の受信処理について説明する。伝送経路Ｒ１において、ＲＦｏｕｔ４２からＲＦｉｎ４３に対して高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ４６及びＦＥＴ４８は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｊ及びｌが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ４５、４７及び４９は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｉ、ｋ及びｍが印加されることによりオフ状態となる。これにより、ＲＦｏｕｔ４２からＲＦｉｎ４３に対して、高周波信号が伝達される。また、伝送経路Ｒ２において、ＲＦｏｕｔ４２からＲＦｉｎ４４に対して高周波信号を伝達する場合、ＦＥＴ４７及びＦＥＴ４８は、ハイレベルのＣＴＲＬ＿ｋ及びｌが印加されることによりオン状態となる。これに対して、ＦＥＴ４５、４６及び４９は、ロウレベルのＣＴＲＬ＿ｉ、ｊ及びｍが印加されることによりオフ状態となる。
【００５０】
以上説明したように、送信処理と受信処理とを実行する高周波スイッチ回路４０においても、図１における高周波スイッチ回路１０と同様に、伝送経路Ｈ２を伝達される高周波信号の挿入損失を小さくすることができる。
【００５１】
また、シャント経路にオープンスタブを用いることにより、実施の形態１及び２と同様、高周波スイッチ回路４０の低コスト化及び製造工程の単純化を図ることができる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、２０、４０ 高周波スイッチ回路
１１、１３、２１、２３、２４、４１、４３、４４ ＲＦｉｎ
１２、２２、４２ ＲＦｏｕｔ
１４〜１６、２５〜２９、４５〜４９ ＦＥＴ
１７、３０、５０ オープンスタブ
１８、１９、３１〜３５、５１〜５３ ノード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と第２の端子との間において信号を伝達する第１の伝送路上に設けられた第１のスイッチ部と、
第３の端子と前記第２の端子との間において信号を伝達する第２の伝送路上に設けられた第２のスイッチ部と、
前記第３の端子と前記第２のスイッチ部との間に一端が前記第２の伝送路と接続され、他端がオープンスタブである第３の伝送路と、
前記第３の伝送路上に設けられた第３のスイッチ部と、を備え、
前記第１の伝送路上を前記信号が伝達される場合、
前記第１のスイッチ部及び前記第３のスイッチ部がオン状態となり、前記第２のスイッチ部がオフ状態となるように制御される、スイッチ回路。
【請求項２】
前記第３の伝送路は、前記第２の伝送路と並列に接続され、前記オープンスタブの長さが変更されることにより、前記第２の伝送路及び前記第３の伝送路におけるインピーダンスが調整される、請求項１記載のスイッチ回路。
【請求項３】
前記オープンスタブは、前記第１の伝送路において伝達される信号の波長のｎ×１／４（ｎは奇数）の長さである、請求項１又は２記載のスイッチ回路。
【請求項４】
第４の端子と前記第２の端子との間において信号を伝達する第４の伝送路と、
前記第４の伝送路上に設けられた第４のスイッチ部と、
前記第４の端子と前記第４のスイッチ部との間に一端が前記第４の伝送路と接続され、他端がオープンスタブである第５の伝送路と、
前記第５の伝送路上に設けられた第５のスイッチ部と、をさらに備え、
前記第１の伝送路上を前記信号が伝達される場合、
前記第１のスイッチ部、前記第３のスイッチ部及び前記第５のスイッチ部がオン状態となり、前記第２のスイッチ部及び前記第４のスイッチ部がオフ状態となるように制御される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【請求項５】
前記第１の伝送路は、
前記第１の端子から前記第２の端子に対して、前記第２の伝送路において伝達される信号よりも高い周波数を有する高周波信号を伝達し、
前記第２の伝送路は、
前記第３の端子から前記第２の端子に対して、前記高周波信号よりも低い周波数を有する低周波信号を伝達する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【請求項６】
前記第１の伝送路は、
外部装置へ送信する送信信号を前記第１の端子から前記第２の端子へ伝達し、
前記第２の伝送路は、
前記外部装置から受信した受信信号を前記第２の端子から前記第３の端子へ伝達する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【請求項７】
前記オープンスタブは、
基板上の配線の一端を開放端にすることにより形成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【請求項１】
第１の端子と第２の端子との間において信号を伝達する第１の伝送路上に設けられた第１のスイッチ部と、
第３の端子と前記第２の端子との間において信号を伝達する第２の伝送路上に設けられた第２のスイッチ部と、
前記第３の端子と前記第２のスイッチ部との間に一端が前記第２の伝送路と接続され、他端がオープンスタブである第３の伝送路と、
前記第３の伝送路上に設けられた第３のスイッチ部と、を備え、
前記第１の伝送路上を前記信号が伝達される場合、
前記第１のスイッチ部及び前記第３のスイッチ部がオン状態となり、前記第２のスイッチ部がオフ状態となるように制御される、スイッチ回路。
【請求項２】
前記第３の伝送路は、前記第２の伝送路と並列に接続され、前記オープンスタブの長さが変更されることにより、前記第２の伝送路及び前記第３の伝送路におけるインピーダンスが調整される、請求項１記載のスイッチ回路。
【請求項３】
前記オープンスタブは、前記第１の伝送路において伝達される信号の波長のｎ×１／４（ｎは奇数）の長さである、請求項１又は２記載のスイッチ回路。
【請求項４】
第４の端子と前記第２の端子との間において信号を伝達する第４の伝送路と、
前記第４の伝送路上に設けられた第４のスイッチ部と、
前記第４の端子と前記第４のスイッチ部との間に一端が前記第４の伝送路と接続され、他端がオープンスタブである第５の伝送路と、
前記第５の伝送路上に設けられた第５のスイッチ部と、をさらに備え、
前記第１の伝送路上を前記信号が伝達される場合、
前記第１のスイッチ部、前記第３のスイッチ部及び前記第５のスイッチ部がオン状態となり、前記第２のスイッチ部及び前記第４のスイッチ部がオフ状態となるように制御される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【請求項５】
前記第１の伝送路は、
前記第１の端子から前記第２の端子に対して、前記第２の伝送路において伝達される信号よりも高い周波数を有する高周波信号を伝達し、
前記第２の伝送路は、
前記第３の端子から前記第２の端子に対して、前記高周波信号よりも低い周波数を有する低周波信号を伝達する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【請求項６】
前記第１の伝送路は、
外部装置へ送信する送信信号を前記第１の端子から前記第２の端子へ伝達し、
前記第２の伝送路は、
前記外部装置から受信した受信信号を前記第２の端子から前記第３の端子へ伝達する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【請求項７】
前記オープンスタブは、
基板上の配線の一端を開放端にすることにより形成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１８６７５７（Ｐ２０１２−１８６７５７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０１１２（Ｐ２０１１−５０１１２）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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