高周波スイッチモジュール
【課題】ＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールの高調波歪みを抑制する。
【解決手段】ＦＥＴからなるＦＥＴスイッチＳＷ１０は、アンテナに接続するアンテナ入出力ポートＡＮＴ０を、送信信号入力端子Ｔｘ１に接続するＲＦ１１ポート、２つの受信信号出力端子Ｒｘ１，Ｒｘ２にそれぞれ接続するＲＦ１２ポートおよびＲＦ１３ポートのいずれかに切り替えて接続させる。送信信号入力端子Ｔｘ１から送信信号が入力され、ＲＦ１１ポートからＦＥＴスイッチＳＷ１０に入力されると、高調波歪みが発生して送信信号入力端子Ｔｘ１側に出力される。ＲＦ１１ポートに接続された位相設定素子Ｌ１は、ＲＦ１１ポートから入力側を見た場合の高調波のインピーダンスをオープン状態からショート方向に変化させて、高調波を分散させる。これにより、ＲＦ１１ポートに戻る高調波は抑制される。
【解決手段】ＦＥＴからなるＦＥＴスイッチＳＷ１０は、アンテナに接続するアンテナ入出力ポートＡＮＴ０を、送信信号入力端子Ｔｘ１に接続するＲＦ１１ポート、２つの受信信号出力端子Ｒｘ１，Ｒｘ２にそれぞれ接続するＲＦ１２ポートおよびＲＦ１３ポートのいずれかに切り替えて接続させる。送信信号入力端子Ｔｘ１から送信信号が入力され、ＲＦ１１ポートからＦＥＴスイッチＳＷ１０に入力されると、高調波歪みが発生して送信信号入力端子Ｔｘ１側に出力される。ＲＦ１１ポートに接続された位相設定素子Ｌ１は、ＲＦ１１ポートから入力側を見た場合の高調波のインピーダンスをオープン状態からショート方向に変化させて、高調波を分散させる。これにより、ＲＦ１１ポートに戻る高調波は抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定周波数の通信信号の送受信を切り替える高周波スイッチモジュール、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の無線通信方式には複数の仕様が存在し、例えばヨーロッパではマルチバンドのＧＳＭ方式が採用されている。ＧＳＭ方式では使用する周波数帯が異なる複数の通信信号（送受信信号）が存在し、各周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯、および９００ＭＨｚ帯が存在する。さらには、１８００ＭＨｚ帯や１９００ＭＨｚ帯も存在する。このようなそれぞれに異なる周波数帯を利用する複数の通信信号を１つのアンテナで送受信する場合、目的とする周波数帯の通信信号以外は不要となり、さらには、１つ通信信号であっても送信時には受信信号は不要となり、受信時には送信信号が不要となる。このため、１つのアンテナで送受信を行う場合には、目的とする通信信号の送信信号を伝送する経路や目的とする通信信号の受信信号を伝送する経路を切り替える必要があり、この切り替えにＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールが各種考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、図７に示すような高周波スイッチモジュールが備えられている。
図７は従来の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
従来の高周波スイッチモジュールは、第１通信信号の送信信号（第１送信信号）と第２通信信号の送信信号（第２送信信号）とが入力される送信ポートＲＦ１０１、第１通信信号の受信信号（第１受信信号）を出力する第１受信ポートＲＦ１０２、第２通信信号の受信信号（第２受信信号）を出力する第２受信ポートＲＦ１０３、アンテナに対して第１、第２送信信号、第１受信信号、および第２受信信号の入出力を行うアンテナポートＡＮＴ０、を有するＦＥＴスイッチＳＷ１００を備えている。このＦＥＴスイッチＳＷ１００としては、半導体、特にＦＥＴからなるスイッチが用いられ、現状では多く、ＧｅＡｓスイッチが用いられている。そして、従来の高周波スイッチモジュールは、第１、第２送信信号の高調波を減衰するローパスフィルタＬＰＦ２０１を送信ポートＲＦ１０１に接続し、第１受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０１を第１受信ポートＲＦ１０２に接続し、第２受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０２を第２受信ポートＲＦ２０２に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８５３５６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような高周波スイッチモジュールでは、ＦＥＴスイッチＳＷ１００の送信ポートＲＦ１０１にローパスフィルタＬＰＦ２０１を介して接続された送信信号入力端子ＴＸ１へ送信信号が入力される。この送信信号は通常前段に接続されたパワーアンプＰＡにより増幅されてから入力されるが、この増幅の際に送信信号の基本周波数ｆｏに対する高次高調波が発生して基本周波数ｆｏの送信信号とともに入力される。ここで、図７に示す高周波スイッチモジュールのローパスフィルタＬＰＦ２０１を、前記高次高調波を減衰させる設定にしておけば、ＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される送信信号の高次高調波を抑制することができる。例えば、ローパスフィルタＬＰＦ２０１を、基本周波数ｆｏの２次高調波（２・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタと、基本周波数ｆｏの３次高調波（３・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタと、から構成することで、これら２次高調波および３次高調波が抑制される。
【０００６】
しかしながら、ＦＥＴスイッチＳＷ１００がＧａＡｓスイッチで形成されている場合、高周波の送信信号が入力されるとＦＥＴスイッチＳＷ１００で高調波歪みが発生して各ポートに対して均等に２倍高調波や３倍高調波等の高調波が出力される。この時、前記高調波の周波数において送信ポートＲＦ１０１からローパスフィルタＬＰＦ２０１を見るとインピーダンスが無限大に近いオープン状態となり、ＦＥＴスイッチＳＷ１００で発生した高調波がローパスフィルタＬＰＦ２０１の送信ポートＲＦ１０１側端で全反射してＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される。この結果、最初の高調波を「Ｘ」、全反射による高調波の増加分を「α」とすると、アンテナポートＡＮＴ０からは「Ｘ＋α」の高調波が出力されてしまう。
【０００７】
このような高調波を抑制するには、高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチを用いればよいのだろうが、現実には高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチは存在しない。また、ダイオードスイッチによるスイッチ回路を用いれば、高調波は発生し難いが、それぞれの通信信号の送受信の切り替えに対して少なくとも各２個のダイオードが必要であり、さらにこれらダイオードに負荷する回路が必要であるので、高周波スイッチモジュールを小型化することができない。また、ダイオードスイッチを複数利用することで消費電力が増加し、さらには応答速度が低下してしまう。特にＦＥＴスイッチのポート数が増加するとこの影響を受けやすい。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、ＧａＡｓスイッチ等のＦＥＴスイッチを用いながらも高調波歪みを抑制して、小型化された高周波スイッチモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ送信信号を出力するまたはアンテナから受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、
送信入力ポートに接続され、送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、
送信入力ポートとフィルタとに直列接続される伝送線路からなる位相設定手段が挿入され、
伝送線路からなる位相設定手段により、送信信号の２次高調波および３次高調波における位相を変化させて高調波を抑制した、ことを特徴としている。
【００１０】
この構成では、伝送線路のみからなる位相設定手段により、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合の２次高調波や３次高調波を含む高次高調波の位相が、当該高調波を抑制するように調整される。
【００１１】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、位相設定手段が、ＦＥＴスイッチの送信入力ポートにおける特性インピーダンスとフィルタのＦＥＴスイッチ側端部における特性インピーダンスと同じ特性インピーダンスを有し、送信信号の基本波の位相のみを変化させてインピーダンスの絶対値を当該位相設定手段を挿入する前後で実質的に変化させない電気長の伝送線路で形成されることを特徴としている。
この構成では、位相設定手段（伝送線路）によって送信信号の基本波に対するインピーダンスの絶対値の変化がないので、この伝送線路による送信信号（基本波）の伝送損失は発生しない。
【００１２】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、電気長を２次高調波の波長の１／４未満にすることを特徴としている。
【００１３】
この構成では、具体的に電気長を２次高調波の波長の１／４未満にすることで、高調波が抑制されるとともにモジュール全体の損失が抑制される。
【００１４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、位相設定手段によって、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置がインピーダンス０を挟むように配置されていることを特徴としている。
【００１５】
この構成では、具体的な設定方法の一例として、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置がインピーダンス０を挟むように配置される。
【００１６】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、フィルタに２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタを用いることを特徴としている。
【００１７】
この構成では、前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、ローパスフィルタで抑制される。
【００１８】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、ローパスフィルタとして、送信信号の２次高調波の周波数を阻止域に含む第１ローパスフィルタと、送信信号の３次高調波の周波数を阻止域に含む第２ローパスフィルタと、を含むことを特徴としている。
【００１９】
この構成では、前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、第１ローパスフィルタで２次高調波が抑制され、第２ローパスフィルタで３次高調波が抑制される。
【００２０】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力して切り替え、ＦＥＴスイッチに少なくとも通信信号毎に受信出力ポートを備えることを特徴としている。
【００２１】
この構成では、複数の通信信号を入出力する高周波スイッチモジュールであっても、送信入力ポートに位相調整手段が備えられることで、高調波が抑制される。
【００２２】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、送信入力ポートが複数あり、これらの送信入力ポート毎に位相設定手段が接続されていることを特徴としている。
【００２３】
この構成では、各送信入力ポートに入力される送信信号の高調波に応じて各位相設定手段が設定されることで、いずれの送信入力ポートに送信信号が入力されたとしても、高調波歪みが抑制される。
【００２４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１周波数帯を利用する第１通信信号の送信信号と第２周波数帯を利用する第２通信信号の送信信号とが入力される第１送信入力ポート、第３周波数帯を利用する第３通信信号の送信信号と第４周波数帯を利用する第４通信信号の送信信号とが入力される第２送信入力ポート、第１通信信号の受信信号を出力する第１受信出力ポート、第２通信信号の受信信号を出力する第２受信出力ポート、第３通信信号の受信信号を出力する第３受信出力ポート、および第４通信信号の受信信号を出力する第４受信出力ポートをＦＥＴスイッチに備えることを特徴としている。
【００２５】
この構成では、第１送信入力ポートに入力される送信信号が第１送信信号であっても第２送信信号であっても、各送信信号による高調波が第１の位相設定手段により部分的にフィルタ方向に通過されて分散されるので、ＦＥＴスイッチの第１送信入力ポートに再入力される高調波が抑制されて、ＦＥＴスイッチのアンテナポートから出力される高調波が従来よりも減少する。また、第２送信入力ポートに入力される送信信号が第３送信信号であっても第４送信信号であっても、各送信信号による高調波が第２位相設定手段により部分的にフィルタ方向に通過されて分散されるので、ＦＥＴスイッチの第２送信入力ポートに再入力される高調波が抑制されて、ＦＥＴスイッチのアンテナポートから出力される高調波が従来よりも減少する。このように、４つの異なる周波数帯を使用する通信信号に対して、いずれの送信信号であってもＦＥＴスイッチにより発生する高調波が抑制される。
【００２６】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、ＦＥＴスイッチ、フィルタ、および位相設定手段は、複数の誘電体層を積層してなる積層体により一体形成されてなることを特徴としている。
【００２７】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、フィルタおよび位相設定手段を積層体内に形成することを特徴としている。
【００２８】
この構成では、高周波スイッチモジュールが積層体により一体形成されることで小型化される。さらに、フィルタおよび位相設定手段が積層体に内蔵されることで、より一層小型化される。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、位相設定手段を設置することで、ＦＥＴスイッチのアンテナポートから出力される高調波を従来よりも低減する。すなわち、高調波の少ない高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３０】
また、この構成によれば、送信信号の基本波の伝送損失に影響を与えることなく、高次高調波のみを低減する高周波スイッチモジュールを簡素な構造で実現することができる。
【００３１】
また、この発明によれば、具体的に電気長を２次高調波の波長の１／４未満にすることで、高調波が抑制されるとともに全体の損失が抑制される高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３２】
また、この発明によれば、さらに具体的に送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０を挟むように配置することで、より高調波を抑制することができる。
【００３３】
また、この発明によれば、基本波の送信信号とともに前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、ローパスフィルタで抑制され、元々送信入力ポートに入力される高調波を抑制し、より一層高調波を抑制した高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３４】
また、この発明によれば、基本波の送信信号とともに前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、第１ローパスフィルタで２次高調波が抑制され、第２ローパスフィルタで３次高調波が抑制され、元々送信ポートに入力される高調波を抑制し、より一層高調波を抑制した高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３５】
また、この発明によれば、複数の通信信号を入出力する高周波スイッチモジュールであっても、各送信入力ポートにそれぞれ位相調整手段が備えられているので、通信信号の種類数によらず、どの通信信号であっても高調波歪みを抑制した高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３６】
また、この発明によれば、４つの異なる周波数帯を使用する通信信号に対して、いずれの送信信号に対しても高調波を抑制する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３７】
また、この発明によれば、高周波スイッチモジュールを構成する各要素が積層体で一体化されるので、前述の高調波を抑制する高周波スイッチモジュールを小型に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【図２】ＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。
【図３】ＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。
【図４】第２の実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示した高周波スイッチモジュールの積層図である。
【図６】図４に示した高周波スイッチモジュールの積層図である。
【図７】従来の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図１、図２、図３を参照して説明する。
図１は本実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
なお、本実施形態の説明では送信信号入力端子Ｔｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を入力し、受信信号出力端子Ｒｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ２からＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力する高周波スイッチモジュールについて説明する。ＧａＡｓスイッチからなるＦＥＴスイッチＳＷ１０は、アンテナＡＮＴに接続するアンテナ入出力ポートＡＮＴ０と、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ信号の送受信信号、ＧＳＭ９００ＭＨｚ信号の送受信信号のいずれかを入出力するＲＦ入出力ポートＲＦ１１，ＲＦ１２，ＲＦ１３（以下、単に「ＲＦ１１ポート」、「ＲＦ１２ポート」、「ＲＦ１３ポート」と称す。）と、を備える。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１０は、図示しないが、駆動電圧が入力される駆動電圧入力端子と、スイッチ切り替え制御に用いる制御信号が入力される制御信号入力端子とを備え、制御信号入力端子に入力される制御信号により、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０をＲＦ１１ポート〜ＲＦ１３ポートのいずれかに導通する。なお、本実施形態では、ＲＦ１１ポートに送信信号入力端子Ｔｘ１が接続され、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートのそれぞれに受信信号出力端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続されているので、ＲＦ１１ポートが本発明の「送信信号入力ポート」に相当し、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートがそれぞれ「受信信号出力ポート」に相当する。
【００４０】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０のＲＦ１１ポートには、伝送線路からなる位相設定素子Ｌ１が接続されており、位相設定素子Ｌ１のＲＦ１１ポートと対向する側の端部はローパスフィルタＬＰＦ２０が接続されている。位相設定素子Ｌ１の電気長は、伝送する送信信号すなわちＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号に対して、位相設定素子Ｌ１の電気長を「Ａ」として、送信信号の波長を「λ」すると、０＜Ａ＜λ／４を満たす長さに設定されている。ここで、送信信号の波長λはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号とＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号とで若干異なるが、殆どかわらないとしてよく、例えば、波長の長いＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の波長を前記「λ」に設定する。そして、この伝送線路である位相設定素子Ｌ１が本発明の「位相設定手段」に相当する。
【００４１】
ローパスフィルタＬＰＦ２０は、それぞれに異なる周波数特性（減衰特性）を有する２つのローパスフィルタＬＰＦ２１ａとローパスフィルタＬＰＦ２１ｂとを備え、位相設定素子Ｌ１側からローパスフィルタＬＰＦ２１ａ、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂの順に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ２１ａはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。また、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。
【００４２】
ローパスフィルタＬＰＦ２０の位相設定素子Ｌ１に対向する側の端部は、前段のパワーアンプＰＡ（図示せず）に接続する送信信号入力端子Ｔｘ１が接続されている。
【００４３】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０のＲＦ１２ポートには、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ３０が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ３０に受信信号出力端子Ｒｘ１が接続されている。また、スイッチ回路ＳＷ１０のＲＦ１３ポートには、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ４０が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ４０に受信信号出力端子Ｒｘ２が接続されている。
【００４４】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して「ＧＳＭ送信信号」と称す。）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。
【００４５】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０の制御信号入力端子にＲＦ１１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通するための制御信号が入力されると、ＦＥＴスイッチＳＷ１０はＲＦ１１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通させる。この状態で、送信信号入力端子Ｔｘ１にＧＳＭ送信信号が入力されると、ローパスフィルタＬＰＦ２０でＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される２次高調波および３次高調波が減衰されて、位相設定素子Ｌ１を介してＲＦ１１ポートに入力される。
【００４６】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０にＧＳＭ送信信号入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性から高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ１１ポート、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポート、およびアンテナ入出力ポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさ「Ｘ」の高調波が出力される。
【００４７】
ＲＦ１１ポートから出力された高調波は位相設定素子Ｌ１に伝送される。ここで、位相設定素子Ｌ１は以下に示す条件から所定の電気長に設定されている。この電気長とは、ＲＦ１１ポートから出力されたＧＳＭ送信信号の高調波を位相設定素子Ｌ１で伝送することで位相変化させて、この高調波に対してＲＦ１１ポートからローパスフィルタＬＰＦ２０側を見たインピーダンスを無限大から０方向へ所定量変化させる電気長である。これにより、ＲＦ１１ポートから見るとローパスフィルタＬＰＦ２０側がオープン状態からショート状態となる方向に変化する。
【００４８】
ところで、本実施形態のように、２次高調波用のローパスフィルタＬＰＦ２１ａと３次高調波用のローパスフィルタＬＰＦ２１ｂとが直列に接続されている場合、２次高調波に対しては位相設定素子Ｌ１のみで所定の電気長を設定し、３次高調波に対しては位相設定素子Ｌ１とローパスフィルタＬＰＦ２１ａの伝送線路とにより設定する。すなわち、２次高調波に対するインピーダンスと３次高調波に対するインピーダンスとを考慮して最適な電気長「Ａ」を設定する。
【００４９】
このような条件のもとで、さらに他の損失要因を考慮して、具体的には高調波の波長の１／４程度もしくはそれ未満（０＜Ａ＜λ／４）とするとよい。
【００５０】
これをスミスチャートに示すと図２のようになる。図２はＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスチャートであり、（ａ）が本実施形態の構成すなわち位相設定素子Ｌ１が有る場合を示し、（ｂ）が従来の構成すなわち位相設定素子Ｌ１が無い場合を示す。図中の実線（太線）がインピーダンスの軌跡を示す。また、図中のｍ１はＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の周波数である８２０ＭＨｚ点を示し、ｍ２はＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の周波数である９２０ＭＨｚ点を示し、図中のｍ１１はＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数である１６５０ＭＨｚ点を示し、ｍ１２はＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数である１８３０ＭＨｚ点を示し、図中のｍ１３はＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の３倍高調波の周波数である２４７０ＭＨｚ点を示し、ｍ１４はＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の３倍高調波の周波数である２７５０ＭＨｚ点を示す。そして、本データは位相設定素子Ｌ１の電気長ＡをＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の波長の約１／４の長さにした場合の結果である。また、図３も同様にＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスチャートであり、（ａ）は２次高調波２ｆｏや３次高調波３ｆｏのインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０の近傍に配置する場合を示し、（ｂ）は２次高調波２ｆｏと３次高調波３ｆｏのインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０を挟むように配置する場合を示す。なお、図３においても、ｍ１１〜ｍ１４は図２と同じ内容で定義されている。
図２（ｂ）に示すように、位相設定素子Ｌ１がＲＦ１１ポートとローパスフィルタＬＰＦ２０との間に挿入されていないと、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数におけるインピーダンスが無限大となる。これは、ＲＦ１１ポートからローパスフィルタＬＰＦ２０を見るとオープン状態であること示しており、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波は全反射することを示す。また、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号のＲＦ１１ポートに反射される３倍高調波も大きくなる。
図２（ａ）に示すように、位相設定素子Ｌ１が挿入されていると、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波、３倍高調波の周波数におけるインピーダンスが、スミスチャート上で時計回りに無限大から０方向へ約１／４周だけ回転する。このようにインピーダンスが変化する。
【００５１】
また、図３（ａ）のように、伝送線路からなる位相設定素子Ｌ１の電気長を図２（ａ）のものより長くし、スミスチャート上でインピーダンス０の近傍へさらに近づけることができる。同様に、図３（ｂ）のように、伝送線路からなる位相設定素子Ｌ１の電気長を図３（ａ）のものより長くし、２次高調波をインピーダンス０の近傍にしつつ、且つ２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０を挟むように配置することができる。
【００５２】
ここで、図２に示すように、位相設定素子Ｌ１をＲＦ１１ポートとローパスフィルタＬＰＦ２０との間に挿入しても、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の基本波の周波数とＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の基本波の周波数とは、位相設定素子Ｌ１を挿入する前とインピーダンスが殆ど変化しない。このため、位相設定素子Ｌ１は基本波の伝送に対して悪い影響を与えない。
【００５３】
一方、ＲＦ１２ポートおよびＲＦ１３ポートから出力された高調波はバンドパスフィルタＢＰＦ３０，ＢＰＦ４０に伝送されて減衰されるのでＲＦ１２ポートおよびＲＦ１３ポートには戻らない。
【００５４】
この結果、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０に出力される高調波の大きさは、従来の高周波スイッチモジュール（図７）の高調波の大きさよりも小さくなる。
【００５５】
このように、本実施形態の構成を用いることにより、アンテナに出力される高調波が低減されて送信特性が改善される。また、位相設定素子Ｌ１は高調波に対してのみインピーダンスが変化する設定がされているので、ＧＳＭ送信信号の基本波に対しては位相が変化するのみで、インピーダンスは殆ど変化することがない。この結果、ＧＳＭ送信号の基本波は殆ど減衰されることなく伝送される。すなわち、ＧＳＭ送信信号の高調波のみを抑制して、基本波に損失を殆ど生じさせることなく伝送する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００５６】
次に、第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図４〜図６を参照して説明する。
図４は本実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
なお、本実施形態の説明では送信信号入力端子Ｔｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を入力し、送信信号入力端子Ｔｘ２からＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号を入力し、受信信号出力端子Ｒｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ２からＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ３からＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ４からＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号の出力を行う高周波スイッチモジュールについて説明する。ＧａＡｓスイッチであるＦＥＴスイッチＳＷ５０は、アンテナＡＮＴに接続するアンテナ入出力ポートＡＮＴ０と、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ信号の送受信信号、ＧＳＭ９００ＭＨｚ信号、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ信号の送受信信号、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ信号のいずれかを入出力するＲＦ入出力ポートＲＦ６１〜ＲＦ６６（以下、単に「ＲＦ６１ポート」〜「ＲＦ６６ポート」と称す。）と、を備える。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０は、図示しないが、駆動電圧が入力される駆動電圧入力ポートと、スイッチ切り替え制御に用いる制御信号が入力される制御信号入力ポートとを備え、制御信号入力ポートに入力される制御信号により、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０をＲＦ６１ポート〜ＲＦ６６ポートのいずれかに導通する。なお、ＲＦ６１ポートが本発明の「第１送信ポート」に相当し、ＲＦ６２ポートが本発明の「第２送信ポート」に相当する。また、ＲＦ６３ポートが本発明の「第１受信ポート」に相当し、ＲＦ６４ポートが本発明の「第２受信ポート」に相当し、ＲＦ６５ポートが本発明の「第３受信ポート」に相当し、ＲＦ６６ポートが本発明の「第４受信ポート」に相当する。
【００５７】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６１ポートには、伝送線路からなる位相設定素子ＧＬ１が接続されており、位相設定素子ＧＬ１のＲＦ６１ポートと対向する側の端部はローパスフィルタＬＰＦ７１が接続されている。位相設定素子ＧＬ１の電気長は、伝送する送信信号すなわちＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号に対して、位相設定素子Ｌ１の電気長を「Ａ」として、送信信号の波長を「λA」すると、０＜Ａ＜λA／４を満たす長さに設定されている。ここで、送信信号の波長λAはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号とＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号とで若干異なるが、例えば、波長の長いＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の波長を前記「λA」に設定する。そして、この伝送線路である位相設定素子ＧＬ１が本発明の「第１の位相設定手段」に相当する。
【００５８】
ローパスフィルタＬＰＦ７１はローパスフィルタＬＰＦ７２に接続し、このローパスフィルタＬＰＦ７２が送信信号入力端子Ｔｘ１に接続しており、ローパスフィルタＬＰＦ７１とローパスフィルタＬＰＦ７２との接続点はキャパシタＧＣｕ２を介してグランドに接続（接地）されている。
【００５９】
ローパスフィルタＬＰＦ７１は、一方端が位相設定素子ＧＬ１に接続し、他方端がローパスフィルタＬＰＦ７２に接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ１と、このインダクタＧＬｔ１に並列接続されたキャパシタＧＣｃ１と、インダクタＧＬｔ１の位相設定素子ＧＬ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ１と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ７１は、これらインダクタＧＬｔ１、キャパシタＧＣｃ１，ＧＣｕ１によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００６０】
ローパスフィルタＬＰＦ７２は、一方端がローパスフィルタＬＰＦ７１に接続し、他方端が送信信号入力端子Ｔｘ１に接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ２と、このインダクタＧＬｔ２に並列接続されたキャパシタＧＣｃ２と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ７２は、これらインダクタＧＬｔ２、キャパシタＧＣｃ２によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の３次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。なお、ここで、ローパスフィルタＬＰＦ７２にはインピーダンス調整のために、インダクタＧＬｔ２の送信信号入力端子Ｔｘ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ３（図４の（）内に示す。）を設置してもよい。
【００６１】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６２ポートには、伝送線路からなる位相設定素子ＤＬ１が接続されており、位相設定素子ＤＬ１のＲＦ６２ポートと対向する側の端部はローパスフィルタＬＰＦ８１が接続されている。位相設定素子ＤＬ１の電気長は、伝送する送信信号すなわちＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号に対して、位相設定素子Ｌ１の電気長を「Ｂ」として、送信信号の波長を「λB」すると、０＜Ｂ＜λB／４を満たす長さに設定されている。ここで、送信信号の波長λBはＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号とＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号とで若干異なるが、例えば、波長の長いＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号の波長を前記「λB」に設定する。そして、この伝送線路である位相設定素子ＤＬ１が本発明の「第２の位相設定手段」に相当する。
【００６２】
ローパスフィルタＬＰＦ８１はローパスフィルタＬＰＦ８２に接続し、このローパスフィルタＬＰＦ８２が送信信号入力端子Ｔｘ２に接続しており、ローパスフィルタＬＰＦ８１とローパスフィルタＬＰＦ８２との接続点はキャパシタＤＣｕ２を介してグランドに接続（接地）されている。
【００６３】
ローパスフィルタＬＰＦ８１は、一方端が位相設定素子ＤＬ１に接続し、他方端がローパスフィルタＬＰＦ８２に接続する伝送線路からなるインダクタＤＬｔ１と、このインダクタＤＬｔ１に並列接続されたキャパシタＤＣｃ１と、インダクタＤＬｔ１の位相設定素子ＤＬ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＤＣｕ１と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ８１は、これらインダクタＤＬｔ１、キャパシタＤＣｃ１，ＤＣｕ１によりＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号の２次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００６４】
ローパスフィルタＬＰＦ８２は、一方端がローパスフィルタＬＰＦ８１に接続し、他方端が送信信号入力端子Ｔｘ２に接続する伝送線路からなるインダクタＤＬｔ２と、このインダクタＤＬｔ２に並列接続されたキャパシタＤＣｃ２と、インダクタＤＬｔ２の送信信号入力端子Ｔｘ２側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＤＣｕ３と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ８２は、これらインダクタＤＬｔ２、キャパシタＤＣｃ２，ＤＣｕ２によりＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号の３次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００６５】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６３ポートには、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９１が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９１に受信信号出力端子Ｒｘ１が接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６４ポートには、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９２が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９２に受信信号出力端子Ｒｘ２が接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６５ポートには、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９３が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９３に受信信号出力端子Ｒｘ３が接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６６ポートには、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９４が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９４に受信信号出力端子Ｒｘ４が接続されている。
【００６６】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して第１群ＧＳＭ送信信号）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。また、ここで、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ信号が本発明の「第１通信信号」に相当し、ＧＳＭ９００ＭＨｚ信号が本発明の「第２通信信号」に相当する。
【００６７】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０の制御信号入力ポートにＲＦ６１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通するための制御信号が入力されると、ＦＥＴスイッチＳＷ５０はＲＦ６１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通させる。この状態で、送信信号入力端子Ｔｘ１に第１群ＧＳＭ送信信号が入力されると、ローパスフィルタＬＰＦ７２で第１群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される３次高調波が減衰されて、さらにローパスフィルタＬＰＦ７１で第１群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される２次高調波が減衰されて、位相設定素子ＧＬ１を介してＲＦ６１ポートに入力される。
【００６８】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０に第１群ＧＳＭ送信信号入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性から高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ６１ポート〜ＲＦ６６ポート、およびアンテナ入出力ポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさ「Ｙ」の高調波が出力される。
【００６９】
ＲＦ６１ポートから出力された高調波は位相設定素子ＧＬ１に伝送される。
【００７０】
ここで、位相設定素子ＧＬ１は以下に示す条件から所定の電気長に設定されている。この電気長とは、ＲＦ６１ポートから出力された第１群ＧＳＭ送信信号の高調波を位相設定素子ＧＬ１で伝送することで位相変化させて、この高調波に対してＲＦ６１ポートからローパスフィルタＬＰＦ７１，ＬＰＦ７２側を見たインピーダンスを無限大から０方向へ所定量変化させる電気長である。これにより、ＲＦ６１ポートから見るとローパスフィルタＬＰＦ７１，ＬＰＦ７２側がオープン状態からショート状態となる方向に変化する。この際、位相設定素子ＧＬ１のみで、第１群ＧＳＭ送信信号の２次高調波のインピーダンスを所定量変化させ、位相設定素子ＧＬ１とローパスフィルタＬＰＦ７１を構成する各素子の素子値（インダクタンス、キャパシタンス）とで第１群ＧＳＭ送信信号の３次高調波のインピーダンスを所定量変化させるように位相設定素子ＧＬ１の電気長を設定する。
【００７１】
この結果、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０に出力される高調波の大きさは、従来の高周波スイッチモジュール（図７）の高調波の大きさよりも小さくなる。
【００７２】
このように、本実施形態の構成を用いることにより、アンテナに出力される高調波が低減されて送信特性が改善される。また、位相設定素子ＧＬ１は目的とする高調波に対してのみインピーダンスが変化する設定がされているので、第１群ＧＳＭ送信信号の基本波に対しては位相が変化するのみで、インピーダンスは殆ど変化することがない。
【００７３】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して第２群ＧＳＭ送信信号）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。さらに、前述のＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号やＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号とも同時に入力されない。また、ここで、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ信号が本発明の「第３通信信号」に相当し、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ信号が本発明の「第４通信信号」に相当する。
【００７４】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０の制御信号入力端子にＲＦ６２ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通するための制御信号が入力されると、ＦＥＴスイッチＳＷ５０はＲＦ６２ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通させる。この状態で、送信信号入力端子Ｔｘ２に第２群ＧＳＭ送信信号が入力されると、ローパスフィルタＬＰＦ８２で第２群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される３次高調波が減衰されて、さらにローパスフィルタＬＰＦ８１で第２群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される２次高調波が減衰されて、位相設定素子ＤＬ１を介してＲＦ６２ポートに入力される。
【００７５】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０に第２群ＧＳＭ送信信号入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性から高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ６１ポート〜ＲＦ６６ポート、およびアンテナ入出力ポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさ「Ｚ」の高調波が出力される。
【００７６】
ＲＦ６１ポートから出力された高調波は位相設定素子ＤＬ１に伝送される。
【００７７】
ここで、位相設定素子ＤＬ１は以下に示す条件から所定の電気長に設定されている。この電気長とは、ＲＦ６２ポートから出力された第２群ＧＳＭ送信信号の高調波を位相設定素子ＤＬ１で伝送することで位相変化させて、この高調波に対してＲＦ６２ポートからローパスフィルタＬＰＦ８１，ＬＰＦ８２側を見たインピーダンスを無限大から０方向へ所定量変化させる電気長である。これにより、ＲＦ６２ポートから見るとローパスフィルタＬＰＦ８１，ＬＰＦ８２側がオープン状態からショート状態となる方向に変化する。この際、位相設定素子ＤＬ１のみで、第２群ＧＳＭ送信信号の２次高調波のインピーダンスを所定量変化させ、位相設定素子ＤＬ１とローパスフィルタＬＰＦ８１を構成する各素子の素子値（インダクタンス、キャパシタンス）とで第２群ＧＳＭ送信信号の３次高調波のインピーダンスを所定量変化させるように、位相設定素子ＤＬ１の電気長を設定する。
【００７８】
この結果、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０に出力される高調波の大きさは、従来の高周波スイッチモジュール（図７）の高調波の大きさよりも小さくなる。
【００７９】
このように、本実施形態の構成を用いることにより、アンテナに出力される高調波が低減されて送信特性が改善される。また、位相設定素子ＤＬ１は高調波に対してのみインピーダンスが変化する設定がされているので、第２群ＧＳＭ送信信号の基本波に対しては位相が変化するのみで、インピーダンスは殆ど変化することがない。
【００８０】
表１は本実施形態の各高周波スイッチモジュールと従来の高周波スイッチモジュールとにおける入力電力に対する各ＧＳＭ送信信号の２倍高調波および３倍高調波の比をデシベルで表したものであり、各数値の単位は［ｄＢｃ］である。また、表１中の「本発明ａ」が図２（ａ）に対応し、「本発明ｃ」が図３（ａ）に対応し、「本発明ｄ」が図３（ｂ）に対応する。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１に示すように、本実施形態の構成（位相設定素子を用いた構成）とすることで、各ＧＳＭ送信信号における入力電力に対する高調波の比を小さく（デシベル値を大きく）することができる。すなわち、出力される送信信号に含まれる高調波を低減することができる。特に、ＧＳＭ１８００送信信号およびＧＳＭ１９００送信信号では、従来の構成を用いると３倍高調波が規格値である７０ｄＢｃを下回る（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：６７．０５ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：６７．１５ｄＢｃ）が、本実施形態の「本発明ａ」の構成を用いることにより規格値を満足する（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：７１．４２ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：７１．４８ｄＢｃ）。また、本実施形態の「本発明ｃ」の構成を用いることにより規格値を満足する（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：７０．６２ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：７２．１３ｄＢｃ）。また、本実施形態の「本発明ｄ」の構成を用いることにより規格値を満足する（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：７２．６２ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：７０．５３ｄＢｃ）。このように、位相設定素子によって、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波または３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０の近傍に配置させることにより、高次高調波を減衰させることができる。
【００８３】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、それぞれに異なる周波数帯を利用する４つのＧＳＭ送信号の高調波は抑制されるが、基本波は殆ど減衰されることなく伝送される。すなわち、各ＧＳＭ送信信号の高調波のみを抑制して、基本波に損失を殆ど生じさせることなく伝送する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００８４】
この際、位相調整量を設定した伝送線路のみで高調波を抑制するので、高周波スイッチモジュールが大型化せず、且つ簡素な構造で実現される。
【００８５】
次に、図４に示した高周波スイッチモジュールの積層体の構造について図５，図６を参照して説明する。
図５、図６は本実施形態の高周波スイッチモジュールの積層図である。図５、図６は、本実施形態の積層体型高周波スイッチモジュールの各誘電体層（１）〜（２８）を順に上から見た図であり、誘電体層（２９）をして示しているものは誘電体層（２８）の裏面、すなわち、高周波スイッチモジュールの底面である。これら図５、図６に示す記号は図４に示した各素子の記号に対応する。また、図５、図６において１は積層体、２はキャビティ、３はスルーホールを表す。スルーホール３は代表のものに記号を付したが、図に示されている同径の円形は全てスルーホールを示す。
【００８６】
積層体１は、誘電体層（１）を最上層として、番号順に上から順に誘電体層（１）〜誘電体層（１８）を積層することにより形成される。最上層の誘電体層（１）〜誘電体層（１１）は中央に一辺が所定長さで正方形の孔が形成されており、誘電体層（１）〜（１１）が積層されることでこれらの孔からキャビティ２が形成される。そして、このキャビティ２内にＦＥＴスイッチＳＷ５０が設置されている。ＦＥＴスイッチＳＷ５０の天面およびこの天面に接続されたワイヤボンディングのワイヤは積層体１の天面から突出しておらず、ＦＥＴスイッチＳＷ５０が積層体１に内蔵された形状になっている。最下層の誘電体層（２８）の裏面（図６における誘電体層（２９））には、グランド電極ＧＮＤを含む外部接続用電極が形成されており、これらの電極によりこの高周波スイッチモジュールは外部の回路基板に実装される。
【００８７】
最上層の誘電体層（１）〜誘電体層（６）には孔が設けられるのみで電極パターンは形成されていない。
誘電体層（７）にはＦＥＴスイッチＳＷ５０の各端子電極にワイヤボンディングするためのパッド電極が形成されており、これら各パッド電極とＦＥＴスイッチＳＷ５０の各端子電極とをワイヤボンディングにより接続している。
誘電体層（８）〜誘電体層（１１）にはスルーホール３のみが形成さている。
【００８８】
誘電体層（１２）、誘電体層（１３）にはグランド電極ＧＮＤが形成されており、このグランド電極ＧＮＤはキャパシタＤＣｕ１，Ｇｃｕ１の対向電極を兼ねている。
誘電体層（１４）にはキャパシタＤＣｃ１，Ｇｃｃ１の対向電極が形成されるとともに、インダクタＤＬ１，ＧＬ１となる伝送線路が形成されている。ここで、キャパシタＤＣｃ１，Ｇｃｃ１の対向電極はキャパシタＤＣｕ１，Ｇｃｕ１の対向電極を兼ねている。
誘電体層（１５）にはキャパシタＤＣｃ１，ＧＣｃ１の対向電極が形成されており、キャパシタＤＣｃ１の対向電極はキャパシタＤＣｃ２の対向電極を兼ねており、キャパシタＧＣｃ１の対向電極はキャパシタＧＣｃ２の対向電極を兼ねている。
誘電体層（１６）にはキャパシタＤＣｃ２，ＧＣｃ２の対向電極が形成されている。
【００８９】
誘電体層（１７）、誘電体層（１８）にはスルーホール３のみが形成されている。
誘電体層（１９）〜誘電体層（２２）には４層に亘りインダクタＤＬｔ１，ＤＬｔ２，ＧＬｔ１，ＧＬｔ２が形成されている。
誘電体層（２３）、誘電体層（２４）にはスルーホール３のみが形成されている。
誘電体層（２５）にはキャパシタＤＣｕ２，ＧＣｕ２の対向電極が形成されている。
誘電体層（２６）にはグランド電極ＧＮＤが形成されており、このグランド電極ＧＮＤはキャパシタＤＣｕ２，ＧＣｕ２，ＤＣｕ３の対向電極を兼ねている。
誘電体層（２７）にはキャパシタＤＣｕ３の対向電極が形成されている。
【００９０】
誘電体層（２８）の天面にはグランド電極ＧＮＤが形成されており、このグランド電極ＧＮＤはキャパシタＤＣｕ３の対向電極を兼ねている。また、誘電体層（２８）の裏面（図６における誘電体層（２９））にはグランド電極ＧＮＤと各種外部接続電極が形成されている。
これらの電極パターンはスルーホール３により層間の導通がされており、図４に示す回路が形成されている。
【００９１】
このような構成とすることで、高周波スイッチモジュールを単体の積層体で実現することができる。これにより、高周波スイッチモジュールを小型に形成することができる。
【００９２】
なお、前述の説明では、ＦＥＴスイッチＳＷ５０が積層体内に内蔵される構造を示したが、積層体表面に実装しても良い。また、ＦＥＴスイッチと積層体との接続をワイヤボンディングで行ったが、フリップチップ型のＦＥＴスイッチを用いてバンプ接続してもよい。さらには、高周波スイッチモジュールを構成する各回路素子を、各誘電体層表面に形成された電極で構成したが、実装型のインダクタおよびキャパシタを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１−積層体
２−キャビティ
３−スルーホール
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定周波数の通信信号の送受信を切り替える高周波スイッチモジュール、特にＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の無線通信方式には複数の仕様が存在し、例えばヨーロッパではマルチバンドのＧＳＭ方式が採用されている。ＧＳＭ方式では使用する周波数帯が異なる複数の通信信号（送受信信号）が存在し、各周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯、および９００ＭＨｚ帯が存在する。さらには、１８００ＭＨｚ帯や１９００ＭＨｚ帯も存在する。このようなそれぞれに異なる周波数帯を利用する複数の通信信号を１つのアンテナで送受信する場合、目的とする周波数帯の通信信号以外は不要となり、さらには、１つ通信信号であっても送信時には受信信号は不要となり、受信時には送信信号が不要となる。このため、１つのアンテナで送受信を行う場合には、目的とする通信信号の送信信号を伝送する経路や目的とする通信信号の受信信号を伝送する経路を切り替える必要があり、この切り替えにＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールが各種考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、図７に示すような高周波スイッチモジュールが備えられている。
図７は従来の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
従来の高周波スイッチモジュールは、第１通信信号の送信信号（第１送信信号）と第２通信信号の送信信号（第２送信信号）とが入力される送信ポートＲＦ１０１、第１通信信号の受信信号（第１受信信号）を出力する第１受信ポートＲＦ１０２、第２通信信号の受信信号（第２受信信号）を出力する第２受信ポートＲＦ１０３、アンテナに対して第１、第２送信信号、第１受信信号、および第２受信信号の入出力を行うアンテナポートＡＮＴ０、を有するＦＥＴスイッチＳＷ１００を備えている。このＦＥＴスイッチＳＷ１００としては、半導体、特にＦＥＴからなるスイッチが用いられ、現状では多く、ＧｅＡｓスイッチが用いられている。そして、従来の高周波スイッチモジュールは、第１、第２送信信号の高調波を減衰するローパスフィルタＬＰＦ２０１を送信ポートＲＦ１０１に接続し、第１受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０１を第１受信ポートＲＦ１０２に接続し、第２受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０２を第２受信ポートＲＦ２０２に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８５３５６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような高周波スイッチモジュールでは、ＦＥＴスイッチＳＷ１００の送信ポートＲＦ１０１にローパスフィルタＬＰＦ２０１を介して接続された送信信号入力端子ＴＸ１へ送信信号が入力される。この送信信号は通常前段に接続されたパワーアンプＰＡにより増幅されてから入力されるが、この増幅の際に送信信号の基本周波数ｆｏに対する高次高調波が発生して基本周波数ｆｏの送信信号とともに入力される。ここで、図７に示す高周波スイッチモジュールのローパスフィルタＬＰＦ２０１を、前記高次高調波を減衰させる設定にしておけば、ＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される送信信号の高次高調波を抑制することができる。例えば、ローパスフィルタＬＰＦ２０１を、基本周波数ｆｏの２次高調波（２・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタと、基本周波数ｆｏの３次高調波（３・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタと、から構成することで、これら２次高調波および３次高調波が抑制される。
【０００６】
しかしながら、ＦＥＴスイッチＳＷ１００がＧａＡｓスイッチで形成されている場合、高周波の送信信号が入力されるとＦＥＴスイッチＳＷ１００で高調波歪みが発生して各ポートに対して均等に２倍高調波や３倍高調波等の高調波が出力される。この時、前記高調波の周波数において送信ポートＲＦ１０１からローパスフィルタＬＰＦ２０１を見るとインピーダンスが無限大に近いオープン状態となり、ＦＥＴスイッチＳＷ１００で発生した高調波がローパスフィルタＬＰＦ２０１の送信ポートＲＦ１０１側端で全反射してＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される。この結果、最初の高調波を「Ｘ」、全反射による高調波の増加分を「α」とすると、アンテナポートＡＮＴ０からは「Ｘ＋α」の高調波が出力されてしまう。
【０００７】
このような高調波を抑制するには、高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチを用いればよいのだろうが、現実には高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチは存在しない。また、ダイオードスイッチによるスイッチ回路を用いれば、高調波は発生し難いが、それぞれの通信信号の送受信の切り替えに対して少なくとも各２個のダイオードが必要であり、さらにこれらダイオードに負荷する回路が必要であるので、高周波スイッチモジュールを小型化することができない。また、ダイオードスイッチを複数利用することで消費電力が増加し、さらには応答速度が低下してしまう。特にＦＥＴスイッチのポート数が増加するとこの影響を受けやすい。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、ＧａＡｓスイッチ等のＦＥＴスイッチを用いながらも高調波歪みを抑制して、小型化された高周波スイッチモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ送信信号を出力するまたはアンテナから受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、
送信入力ポートに接続され、送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、
送信入力ポートとフィルタとに直列接続される伝送線路からなる位相設定手段が挿入され、
伝送線路からなる位相設定手段により、送信信号の２次高調波および３次高調波における位相を変化させて高調波を抑制した、ことを特徴としている。
【００１０】
この構成では、伝送線路のみからなる位相設定手段により、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合の２次高調波や３次高調波を含む高次高調波の位相が、当該高調波を抑制するように調整される。
【００１１】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、位相設定手段が、ＦＥＴスイッチの送信入力ポートにおける特性インピーダンスとフィルタのＦＥＴスイッチ側端部における特性インピーダンスと同じ特性インピーダンスを有し、送信信号の基本波の位相のみを変化させてインピーダンスの絶対値を当該位相設定手段を挿入する前後で実質的に変化させない電気長の伝送線路で形成されることを特徴としている。
この構成では、位相設定手段（伝送線路）によって送信信号の基本波に対するインピーダンスの絶対値の変化がないので、この伝送線路による送信信号（基本波）の伝送損失は発生しない。
【００１２】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、電気長を２次高調波の波長の１／４未満にすることを特徴としている。
【００１３】
この構成では、具体的に電気長を２次高調波の波長の１／４未満にすることで、高調波が抑制されるとともにモジュール全体の損失が抑制される。
【００１４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、位相設定手段によって、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置がインピーダンス０を挟むように配置されていることを特徴としている。
【００１５】
この構成では、具体的な設定方法の一例として、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置がインピーダンス０を挟むように配置される。
【００１６】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、フィルタに２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタを用いることを特徴としている。
【００１７】
この構成では、前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、ローパスフィルタで抑制される。
【００１８】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、ローパスフィルタとして、送信信号の２次高調波の周波数を阻止域に含む第１ローパスフィルタと、送信信号の３次高調波の周波数を阻止域に含む第２ローパスフィルタと、を含むことを特徴としている。
【００１９】
この構成では、前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、第１ローパスフィルタで２次高調波が抑制され、第２ローパスフィルタで３次高調波が抑制される。
【００２０】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力して切り替え、ＦＥＴスイッチに少なくとも通信信号毎に受信出力ポートを備えることを特徴としている。
【００２１】
この構成では、複数の通信信号を入出力する高周波スイッチモジュールであっても、送信入力ポートに位相調整手段が備えられることで、高調波が抑制される。
【００２２】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、送信入力ポートが複数あり、これらの送信入力ポート毎に位相設定手段が接続されていることを特徴としている。
【００２３】
この構成では、各送信入力ポートに入力される送信信号の高調波に応じて各位相設定手段が設定されることで、いずれの送信入力ポートに送信信号が入力されたとしても、高調波歪みが抑制される。
【００２４】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、第１周波数帯を利用する第１通信信号の送信信号と第２周波数帯を利用する第２通信信号の送信信号とが入力される第１送信入力ポート、第３周波数帯を利用する第３通信信号の送信信号と第４周波数帯を利用する第４通信信号の送信信号とが入力される第２送信入力ポート、第１通信信号の受信信号を出力する第１受信出力ポート、第２通信信号の受信信号を出力する第２受信出力ポート、第３通信信号の受信信号を出力する第３受信出力ポート、および第４通信信号の受信信号を出力する第４受信出力ポートをＦＥＴスイッチに備えることを特徴としている。
【００２５】
この構成では、第１送信入力ポートに入力される送信信号が第１送信信号であっても第２送信信号であっても、各送信信号による高調波が第１の位相設定手段により部分的にフィルタ方向に通過されて分散されるので、ＦＥＴスイッチの第１送信入力ポートに再入力される高調波が抑制されて、ＦＥＴスイッチのアンテナポートから出力される高調波が従来よりも減少する。また、第２送信入力ポートに入力される送信信号が第３送信信号であっても第４送信信号であっても、各送信信号による高調波が第２位相設定手段により部分的にフィルタ方向に通過されて分散されるので、ＦＥＴスイッチの第２送信入力ポートに再入力される高調波が抑制されて、ＦＥＴスイッチのアンテナポートから出力される高調波が従来よりも減少する。このように、４つの異なる周波数帯を使用する通信信号に対して、いずれの送信信号であってもＦＥＴスイッチにより発生する高調波が抑制される。
【００２６】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、ＦＥＴスイッチ、フィルタ、および位相設定手段は、複数の誘電体層を積層してなる積層体により一体形成されてなることを特徴としている。
【００２７】
また、この発明の高周波スイッチモジュールは、フィルタおよび位相設定手段を積層体内に形成することを特徴としている。
【００２８】
この構成では、高周波スイッチモジュールが積層体により一体形成されることで小型化される。さらに、フィルタおよび位相設定手段が積層体に内蔵されることで、より一層小型化される。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、位相設定手段を設置することで、ＦＥＴスイッチのアンテナポートから出力される高調波を従来よりも低減する。すなわち、高調波の少ない高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３０】
また、この構成によれば、送信信号の基本波の伝送損失に影響を与えることなく、高次高調波のみを低減する高周波スイッチモジュールを簡素な構造で実現することができる。
【００３１】
また、この発明によれば、具体的に電気長を２次高調波の波長の１／４未満にすることで、高調波が抑制されるとともに全体の損失が抑制される高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３２】
また、この発明によれば、さらに具体的に送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０を挟むように配置することで、より高調波を抑制することができる。
【００３３】
また、この発明によれば、基本波の送信信号とともに前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、ローパスフィルタで抑制され、元々送信入力ポートに入力される高調波を抑制し、より一層高調波を抑制した高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３４】
また、この発明によれば、基本波の送信信号とともに前段のパワーアンプから高調波が伝送されても、第１ローパスフィルタで２次高調波が抑制され、第２ローパスフィルタで３次高調波が抑制され、元々送信ポートに入力される高調波を抑制し、より一層高調波を抑制した高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３５】
また、この発明によれば、複数の通信信号を入出力する高周波スイッチモジュールであっても、各送信入力ポートにそれぞれ位相調整手段が備えられているので、通信信号の種類数によらず、どの通信信号であっても高調波歪みを抑制した高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３６】
また、この発明によれば、４つの異なる周波数帯を使用する通信信号に対して、いずれの送信信号に対しても高調波を抑制する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００３７】
また、この発明によれば、高周波スイッチモジュールを構成する各要素が積層体で一体化されるので、前述の高調波を抑制する高周波スイッチモジュールを小型に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【図２】ＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。
【図３】ＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。
【図４】第２の実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示した高周波スイッチモジュールの積層図である。
【図６】図４に示した高周波スイッチモジュールの積層図である。
【図７】従来の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図１、図２、図３を参照して説明する。
図１は本実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
なお、本実施形態の説明では送信信号入力端子Ｔｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を入力し、受信信号出力端子Ｒｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ２からＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力する高周波スイッチモジュールについて説明する。ＧａＡｓスイッチからなるＦＥＴスイッチＳＷ１０は、アンテナＡＮＴに接続するアンテナ入出力ポートＡＮＴ０と、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ信号の送受信信号、ＧＳＭ９００ＭＨｚ信号の送受信信号のいずれかを入出力するＲＦ入出力ポートＲＦ１１，ＲＦ１２，ＲＦ１３（以下、単に「ＲＦ１１ポート」、「ＲＦ１２ポート」、「ＲＦ１３ポート」と称す。）と、を備える。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１０は、図示しないが、駆動電圧が入力される駆動電圧入力端子と、スイッチ切り替え制御に用いる制御信号が入力される制御信号入力端子とを備え、制御信号入力端子に入力される制御信号により、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０をＲＦ１１ポート〜ＲＦ１３ポートのいずれかに導通する。なお、本実施形態では、ＲＦ１１ポートに送信信号入力端子Ｔｘ１が接続され、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートのそれぞれに受信信号出力端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続されているので、ＲＦ１１ポートが本発明の「送信信号入力ポート」に相当し、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートがそれぞれ「受信信号出力ポート」に相当する。
【００４０】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０のＲＦ１１ポートには、伝送線路からなる位相設定素子Ｌ１が接続されており、位相設定素子Ｌ１のＲＦ１１ポートと対向する側の端部はローパスフィルタＬＰＦ２０が接続されている。位相設定素子Ｌ１の電気長は、伝送する送信信号すなわちＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号に対して、位相設定素子Ｌ１の電気長を「Ａ」として、送信信号の波長を「λ」すると、０＜Ａ＜λ／４を満たす長さに設定されている。ここで、送信信号の波長λはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号とＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号とで若干異なるが、殆どかわらないとしてよく、例えば、波長の長いＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の波長を前記「λ」に設定する。そして、この伝送線路である位相設定素子Ｌ１が本発明の「位相設定手段」に相当する。
【００４１】
ローパスフィルタＬＰＦ２０は、それぞれに異なる周波数特性（減衰特性）を有する２つのローパスフィルタＬＰＦ２１ａとローパスフィルタＬＰＦ２１ｂとを備え、位相設定素子Ｌ１側からローパスフィルタＬＰＦ２１ａ、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂの順に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ２１ａはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。また、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。
【００４２】
ローパスフィルタＬＰＦ２０の位相設定素子Ｌ１に対向する側の端部は、前段のパワーアンプＰＡ（図示せず）に接続する送信信号入力端子Ｔｘ１が接続されている。
【００４３】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０のＲＦ１２ポートには、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ３０が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ３０に受信信号出力端子Ｒｘ１が接続されている。また、スイッチ回路ＳＷ１０のＲＦ１３ポートには、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ４０が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ４０に受信信号出力端子Ｒｘ２が接続されている。
【００４４】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して「ＧＳＭ送信信号」と称す。）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。
【００４５】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０の制御信号入力端子にＲＦ１１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通するための制御信号が入力されると、ＦＥＴスイッチＳＷ１０はＲＦ１１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通させる。この状態で、送信信号入力端子Ｔｘ１にＧＳＭ送信信号が入力されると、ローパスフィルタＬＰＦ２０でＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される２次高調波および３次高調波が減衰されて、位相設定素子Ｌ１を介してＲＦ１１ポートに入力される。
【００４６】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０にＧＳＭ送信信号入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性から高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ１１ポート、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポート、およびアンテナ入出力ポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさ「Ｘ」の高調波が出力される。
【００４７】
ＲＦ１１ポートから出力された高調波は位相設定素子Ｌ１に伝送される。ここで、位相設定素子Ｌ１は以下に示す条件から所定の電気長に設定されている。この電気長とは、ＲＦ１１ポートから出力されたＧＳＭ送信信号の高調波を位相設定素子Ｌ１で伝送することで位相変化させて、この高調波に対してＲＦ１１ポートからローパスフィルタＬＰＦ２０側を見たインピーダンスを無限大から０方向へ所定量変化させる電気長である。これにより、ＲＦ１１ポートから見るとローパスフィルタＬＰＦ２０側がオープン状態からショート状態となる方向に変化する。
【００４８】
ところで、本実施形態のように、２次高調波用のローパスフィルタＬＰＦ２１ａと３次高調波用のローパスフィルタＬＰＦ２１ｂとが直列に接続されている場合、２次高調波に対しては位相設定素子Ｌ１のみで所定の電気長を設定し、３次高調波に対しては位相設定素子Ｌ１とローパスフィルタＬＰＦ２１ａの伝送線路とにより設定する。すなわち、２次高調波に対するインピーダンスと３次高調波に対するインピーダンスとを考慮して最適な電気長「Ａ」を設定する。
【００４９】
このような条件のもとで、さらに他の損失要因を考慮して、具体的には高調波の波長の１／４程度もしくはそれ未満（０＜Ａ＜λ／４）とするとよい。
【００５０】
これをスミスチャートに示すと図２のようになる。図２はＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスチャートであり、（ａ）が本実施形態の構成すなわち位相設定素子Ｌ１が有る場合を示し、（ｂ）が従来の構成すなわち位相設定素子Ｌ１が無い場合を示す。図中の実線（太線）がインピーダンスの軌跡を示す。また、図中のｍ１はＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の周波数である８２０ＭＨｚ点を示し、ｍ２はＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の周波数である９２０ＭＨｚ点を示し、図中のｍ１１はＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数である１６５０ＭＨｚ点を示し、ｍ１２はＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数である１８３０ＭＨｚ点を示し、図中のｍ１３はＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の３倍高調波の周波数である２４７０ＭＨｚ点を示し、ｍ１４はＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の３倍高調波の周波数である２７５０ＭＨｚ点を示す。そして、本データは位相設定素子Ｌ１の電気長ＡをＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の波長の約１／４の長さにした場合の結果である。また、図３も同様にＦＥＴスイッチから送信信号入力端子Ｔｘ１側を見たインピーダンスチャートであり、（ａ）は２次高調波２ｆｏや３次高調波３ｆｏのインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０の近傍に配置する場合を示し、（ｂ）は２次高調波２ｆｏと３次高調波３ｆｏのインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０を挟むように配置する場合を示す。なお、図３においても、ｍ１１〜ｍ１４は図２と同じ内容で定義されている。
図２（ｂ）に示すように、位相設定素子Ｌ１がＲＦ１１ポートとローパスフィルタＬＰＦ２０との間に挿入されていないと、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波の周波数におけるインピーダンスが無限大となる。これは、ＲＦ１１ポートからローパスフィルタＬＰＦ２０を見るとオープン状態であること示しており、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波は全反射することを示す。また、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号のＲＦ１１ポートに反射される３倍高調波も大きくなる。
図２（ａ）に示すように、位相設定素子Ｌ１が挿入されていると、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２倍高調波、３倍高調波の周波数におけるインピーダンスが、スミスチャート上で時計回りに無限大から０方向へ約１／４周だけ回転する。このようにインピーダンスが変化する。
【００５１】
また、図３（ａ）のように、伝送線路からなる位相設定素子Ｌ１の電気長を図２（ａ）のものより長くし、スミスチャート上でインピーダンス０の近傍へさらに近づけることができる。同様に、図３（ｂ）のように、伝送線路からなる位相設定素子Ｌ１の電気長を図３（ａ）のものより長くし、２次高調波をインピーダンス０の近傍にしつつ、且つ２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０を挟むように配置することができる。
【００５２】
ここで、図２に示すように、位相設定素子Ｌ１をＲＦ１１ポートとローパスフィルタＬＰＦ２０との間に挿入しても、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の基本波の周波数とＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の基本波の周波数とは、位相設定素子Ｌ１を挿入する前とインピーダンスが殆ど変化しない。このため、位相設定素子Ｌ１は基本波の伝送に対して悪い影響を与えない。
【００５３】
一方、ＲＦ１２ポートおよびＲＦ１３ポートから出力された高調波はバンドパスフィルタＢＰＦ３０，ＢＰＦ４０に伝送されて減衰されるのでＲＦ１２ポートおよびＲＦ１３ポートには戻らない。
【００５４】
この結果、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０に出力される高調波の大きさは、従来の高周波スイッチモジュール（図７）の高調波の大きさよりも小さくなる。
【００５５】
このように、本実施形態の構成を用いることにより、アンテナに出力される高調波が低減されて送信特性が改善される。また、位相設定素子Ｌ１は高調波に対してのみインピーダンスが変化する設定がされているので、ＧＳＭ送信信号の基本波に対しては位相が変化するのみで、インピーダンスは殆ど変化することがない。この結果、ＧＳＭ送信号の基本波は殆ど減衰されることなく伝送される。すなわち、ＧＳＭ送信信号の高調波のみを抑制して、基本波に損失を殆ど生じさせることなく伝送する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００５６】
次に、第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図４〜図６を参照して説明する。
図４は本実施形態の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
なお、本実施形態の説明では送信信号入力端子Ｔｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を入力し、送信信号入力端子Ｔｘ２からＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号を入力し、受信信号出力端子Ｒｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ２からＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ３からＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ４からＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号の出力を行う高周波スイッチモジュールについて説明する。ＧａＡｓスイッチであるＦＥＴスイッチＳＷ５０は、アンテナＡＮＴに接続するアンテナ入出力ポートＡＮＴ０と、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ信号の送受信信号、ＧＳＭ９００ＭＨｚ信号、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ信号の送受信信号、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ信号のいずれかを入出力するＲＦ入出力ポートＲＦ６１〜ＲＦ６６（以下、単に「ＲＦ６１ポート」〜「ＲＦ６６ポート」と称す。）と、を備える。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０は、図示しないが、駆動電圧が入力される駆動電圧入力ポートと、スイッチ切り替え制御に用いる制御信号が入力される制御信号入力ポートとを備え、制御信号入力ポートに入力される制御信号により、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０をＲＦ６１ポート〜ＲＦ６６ポートのいずれかに導通する。なお、ＲＦ６１ポートが本発明の「第１送信ポート」に相当し、ＲＦ６２ポートが本発明の「第２送信ポート」に相当する。また、ＲＦ６３ポートが本発明の「第１受信ポート」に相当し、ＲＦ６４ポートが本発明の「第２受信ポート」に相当し、ＲＦ６５ポートが本発明の「第３受信ポート」に相当し、ＲＦ６６ポートが本発明の「第４受信ポート」に相当する。
【００５７】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６１ポートには、伝送線路からなる位相設定素子ＧＬ１が接続されており、位相設定素子ＧＬ１のＲＦ６１ポートと対向する側の端部はローパスフィルタＬＰＦ７１が接続されている。位相設定素子ＧＬ１の電気長は、伝送する送信信号すなわちＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号に対して、位相設定素子Ｌ１の電気長を「Ａ」として、送信信号の波長を「λA」すると、０＜Ａ＜λA／４を満たす長さに設定されている。ここで、送信信号の波長λAはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号とＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号とで若干異なるが、例えば、波長の長いＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の波長を前記「λA」に設定する。そして、この伝送線路である位相設定素子ＧＬ１が本発明の「第１の位相設定手段」に相当する。
【００５８】
ローパスフィルタＬＰＦ７１はローパスフィルタＬＰＦ７２に接続し、このローパスフィルタＬＰＦ７２が送信信号入力端子Ｔｘ１に接続しており、ローパスフィルタＬＰＦ７１とローパスフィルタＬＰＦ７２との接続点はキャパシタＧＣｕ２を介してグランドに接続（接地）されている。
【００５９】
ローパスフィルタＬＰＦ７１は、一方端が位相設定素子ＧＬ１に接続し、他方端がローパスフィルタＬＰＦ７２に接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ１と、このインダクタＧＬｔ１に並列接続されたキャパシタＧＣｃ１と、インダクタＧＬｔ１の位相設定素子ＧＬ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ１と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ７１は、これらインダクタＧＬｔ１、キャパシタＧＣｃ１，ＧＣｕ１によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００６０】
ローパスフィルタＬＰＦ７２は、一方端がローパスフィルタＬＰＦ７１に接続し、他方端が送信信号入力端子Ｔｘ１に接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ２と、このインダクタＧＬｔ２に並列接続されたキャパシタＧＣｃ２と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ７２は、これらインダクタＧＬｔ２、キャパシタＧＣｃ２によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の３次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。なお、ここで、ローパスフィルタＬＰＦ７２にはインピーダンス調整のために、インダクタＧＬｔ２の送信信号入力端子Ｔｘ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ３（図４の（）内に示す。）を設置してもよい。
【００６１】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６２ポートには、伝送線路からなる位相設定素子ＤＬ１が接続されており、位相設定素子ＤＬ１のＲＦ６２ポートと対向する側の端部はローパスフィルタＬＰＦ８１が接続されている。位相設定素子ＤＬ１の電気長は、伝送する送信信号すなわちＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号に対して、位相設定素子Ｌ１の電気長を「Ｂ」として、送信信号の波長を「λB」すると、０＜Ｂ＜λB／４を満たす長さに設定されている。ここで、送信信号の波長λBはＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号とＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号とで若干異なるが、例えば、波長の長いＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号の波長を前記「λB」に設定する。そして、この伝送線路である位相設定素子ＤＬ１が本発明の「第２の位相設定手段」に相当する。
【００６２】
ローパスフィルタＬＰＦ８１はローパスフィルタＬＰＦ８２に接続し、このローパスフィルタＬＰＦ８２が送信信号入力端子Ｔｘ２に接続しており、ローパスフィルタＬＰＦ８１とローパスフィルタＬＰＦ８２との接続点はキャパシタＤＣｕ２を介してグランドに接続（接地）されている。
【００６３】
ローパスフィルタＬＰＦ８１は、一方端が位相設定素子ＤＬ１に接続し、他方端がローパスフィルタＬＰＦ８２に接続する伝送線路からなるインダクタＤＬｔ１と、このインダクタＤＬｔ１に並列接続されたキャパシタＤＣｃ１と、インダクタＤＬｔ１の位相設定素子ＤＬ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＤＣｕ１と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ８１は、これらインダクタＤＬｔ１、キャパシタＤＣｃ１，ＤＣｕ１によりＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号の２次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００６４】
ローパスフィルタＬＰＦ８２は、一方端がローパスフィルタＬＰＦ８１に接続し、他方端が送信信号入力端子Ｔｘ２に接続する伝送線路からなるインダクタＤＬｔ２と、このインダクタＤＬｔ２に並列接続されたキャパシタＤＣｃ２と、インダクタＤＬｔ２の送信信号入力端子Ｔｘ２側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＤＣｕ３と、を備える。このローパスフィルタＬＰＦ８２は、これらインダクタＤＬｔ２、キャパシタＤＣｃ２，ＤＣｕ２によりＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号の３次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００６５】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６３ポートには、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９１が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９１に受信信号出力端子Ｒｘ１が接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６４ポートには、ＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９２が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９２に受信信号出力端子Ｒｘ２が接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６５ポートには、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９３が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９３に受信信号出力端子Ｒｘ３が接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ５０のＲＦ６６ポートには、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタＢＰＦ９４が接続されており、このバンドパスフィルタＢＰＦ９４に受信信号出力端子Ｒｘ４が接続されている。
【００６６】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して第１群ＧＳＭ送信信号）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。また、ここで、ＧＳＭ８５０ＭＨｚ信号が本発明の「第１通信信号」に相当し、ＧＳＭ９００ＭＨｚ信号が本発明の「第２通信信号」に相当する。
【００６７】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０の制御信号入力ポートにＲＦ６１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通するための制御信号が入力されると、ＦＥＴスイッチＳＷ５０はＲＦ６１ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通させる。この状態で、送信信号入力端子Ｔｘ１に第１群ＧＳＭ送信信号が入力されると、ローパスフィルタＬＰＦ７２で第１群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される３次高調波が減衰されて、さらにローパスフィルタＬＰＦ７１で第１群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される２次高調波が減衰されて、位相設定素子ＧＬ１を介してＲＦ６１ポートに入力される。
【００６８】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０に第１群ＧＳＭ送信信号入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性から高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ６１ポート〜ＲＦ６６ポート、およびアンテナ入出力ポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさ「Ｙ」の高調波が出力される。
【００６９】
ＲＦ６１ポートから出力された高調波は位相設定素子ＧＬ１に伝送される。
【００７０】
ここで、位相設定素子ＧＬ１は以下に示す条件から所定の電気長に設定されている。この電気長とは、ＲＦ６１ポートから出力された第１群ＧＳＭ送信信号の高調波を位相設定素子ＧＬ１で伝送することで位相変化させて、この高調波に対してＲＦ６１ポートからローパスフィルタＬＰＦ７１，ＬＰＦ７２側を見たインピーダンスを無限大から０方向へ所定量変化させる電気長である。これにより、ＲＦ６１ポートから見るとローパスフィルタＬＰＦ７１，ＬＰＦ７２側がオープン状態からショート状態となる方向に変化する。この際、位相設定素子ＧＬ１のみで、第１群ＧＳＭ送信信号の２次高調波のインピーダンスを所定量変化させ、位相設定素子ＧＬ１とローパスフィルタＬＰＦ７１を構成する各素子の素子値（インダクタンス、キャパシタンス）とで第１群ＧＳＭ送信信号の３次高調波のインピーダンスを所定量変化させるように位相設定素子ＧＬ１の電気長を設定する。
【００７１】
この結果、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０に出力される高調波の大きさは、従来の高周波スイッチモジュール（図７）の高調波の大きさよりも小さくなる。
【００７２】
このように、本実施形態の構成を用いることにより、アンテナに出力される高調波が低減されて送信特性が改善される。また、位相設定素子ＧＬ１は目的とする高調波に対してのみインピーダンスが変化する設定がされているので、第１群ＧＳＭ送信信号の基本波に対しては位相が変化するのみで、インピーダンスは殆ど変化することがない。
【００７３】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して第２群ＧＳＭ送信信号）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。さらに、前述のＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号やＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号とも同時に入力されない。また、ここで、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ信号が本発明の「第３通信信号」に相当し、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ信号が本発明の「第４通信信号」に相当する。
【００７４】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０の制御信号入力端子にＲＦ６２ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通するための制御信号が入力されると、ＦＥＴスイッチＳＷ５０はＲＦ６２ポートとアンテナ入出力ポートＡＮＴ０とを導通させる。この状態で、送信信号入力端子Ｔｘ２に第２群ＧＳＭ送信信号が入力されると、ローパスフィルタＬＰＦ８２で第２群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される３次高調波が減衰されて、さらにローパスフィルタＬＰＦ８１で第２群ＧＳＭ送信信号の基本波とともに入力される２次高調波が減衰されて、位相設定素子ＤＬ１を介してＲＦ６２ポートに入力される。
【００７５】
ＦＥＴスイッチＳＷ５０に第２群ＧＳＭ送信信号入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性から高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ６１ポート〜ＲＦ６６ポート、およびアンテナ入出力ポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさ「Ｚ」の高調波が出力される。
【００７６】
ＲＦ６１ポートから出力された高調波は位相設定素子ＤＬ１に伝送される。
【００７７】
ここで、位相設定素子ＤＬ１は以下に示す条件から所定の電気長に設定されている。この電気長とは、ＲＦ６２ポートから出力された第２群ＧＳＭ送信信号の高調波を位相設定素子ＤＬ１で伝送することで位相変化させて、この高調波に対してＲＦ６２ポートからローパスフィルタＬＰＦ８１，ＬＰＦ８２側を見たインピーダンスを無限大から０方向へ所定量変化させる電気長である。これにより、ＲＦ６２ポートから見るとローパスフィルタＬＰＦ８１，ＬＰＦ８２側がオープン状態からショート状態となる方向に変化する。この際、位相設定素子ＤＬ１のみで、第２群ＧＳＭ送信信号の２次高調波のインピーダンスを所定量変化させ、位相設定素子ＤＬ１とローパスフィルタＬＰＦ８１を構成する各素子の素子値（インダクタンス、キャパシタンス）とで第２群ＧＳＭ送信信号の３次高調波のインピーダンスを所定量変化させるように、位相設定素子ＤＬ１の電気長を設定する。
【００７８】
この結果、アンテナ入出力ポートＡＮＴ０に出力される高調波の大きさは、従来の高周波スイッチモジュール（図７）の高調波の大きさよりも小さくなる。
【００７９】
このように、本実施形態の構成を用いることにより、アンテナに出力される高調波が低減されて送信特性が改善される。また、位相設定素子ＤＬ１は高調波に対してのみインピーダンスが変化する設定がされているので、第２群ＧＳＭ送信信号の基本波に対しては位相が変化するのみで、インピーダンスは殆ど変化することがない。
【００８０】
表１は本実施形態の各高周波スイッチモジュールと従来の高周波スイッチモジュールとにおける入力電力に対する各ＧＳＭ送信信号の２倍高調波および３倍高調波の比をデシベルで表したものであり、各数値の単位は［ｄＢｃ］である。また、表１中の「本発明ａ」が図２（ａ）に対応し、「本発明ｃ」が図３（ａ）に対応し、「本発明ｄ」が図３（ｂ）に対応する。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１に示すように、本実施形態の構成（位相設定素子を用いた構成）とすることで、各ＧＳＭ送信信号における入力電力に対する高調波の比を小さく（デシベル値を大きく）することができる。すなわち、出力される送信信号に含まれる高調波を低減することができる。特に、ＧＳＭ１８００送信信号およびＧＳＭ１９００送信信号では、従来の構成を用いると３倍高調波が規格値である７０ｄＢｃを下回る（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：６７．０５ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：６７．１５ｄＢｃ）が、本実施形態の「本発明ａ」の構成を用いることにより規格値を満足する（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：７１．４２ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：７１．４８ｄＢｃ）。また、本実施形態の「本発明ｃ」の構成を用いることにより規格値を満足する（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：７０．６２ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：７２．１３ｄＢｃ）。また、本実施形態の「本発明ｄ」の構成を用いることにより規格値を満足する（ＧＳＭ１８００ＭＨｚ送信信号：７２．６２ｄＢｃ、ＧＳＭ１９００ＭＨｚ送信信号：７０．５３ｄＢｃ）。このように、位相設定素子によって、送信入力ポートからフィルタ方向を見た場合における送信信号の２次高調波または３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置を、インピーダンス０の近傍に配置させることにより、高次高調波を減衰させることができる。
【００８３】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、それぞれに異なる周波数帯を利用する４つのＧＳＭ送信号の高調波は抑制されるが、基本波は殆ど減衰されることなく伝送される。すなわち、各ＧＳＭ送信信号の高調波のみを抑制して、基本波に損失を殆ど生じさせることなく伝送する高周波スイッチモジュールを構成することができる。
【００８４】
この際、位相調整量を設定した伝送線路のみで高調波を抑制するので、高周波スイッチモジュールが大型化せず、且つ簡素な構造で実現される。
【００８５】
次に、図４に示した高周波スイッチモジュールの積層体の構造について図５，図６を参照して説明する。
図５、図６は本実施形態の高周波スイッチモジュールの積層図である。図５、図６は、本実施形態の積層体型高周波スイッチモジュールの各誘電体層（１）〜（２８）を順に上から見た図であり、誘電体層（２９）をして示しているものは誘電体層（２８）の裏面、すなわち、高周波スイッチモジュールの底面である。これら図５、図６に示す記号は図４に示した各素子の記号に対応する。また、図５、図６において１は積層体、２はキャビティ、３はスルーホールを表す。スルーホール３は代表のものに記号を付したが、図に示されている同径の円形は全てスルーホールを示す。
【００８６】
積層体１は、誘電体層（１）を最上層として、番号順に上から順に誘電体層（１）〜誘電体層（１８）を積層することにより形成される。最上層の誘電体層（１）〜誘電体層（１１）は中央に一辺が所定長さで正方形の孔が形成されており、誘電体層（１）〜（１１）が積層されることでこれらの孔からキャビティ２が形成される。そして、このキャビティ２内にＦＥＴスイッチＳＷ５０が設置されている。ＦＥＴスイッチＳＷ５０の天面およびこの天面に接続されたワイヤボンディングのワイヤは積層体１の天面から突出しておらず、ＦＥＴスイッチＳＷ５０が積層体１に内蔵された形状になっている。最下層の誘電体層（２８）の裏面（図６における誘電体層（２９））には、グランド電極ＧＮＤを含む外部接続用電極が形成されており、これらの電極によりこの高周波スイッチモジュールは外部の回路基板に実装される。
【００８７】
最上層の誘電体層（１）〜誘電体層（６）には孔が設けられるのみで電極パターンは形成されていない。
誘電体層（７）にはＦＥＴスイッチＳＷ５０の各端子電極にワイヤボンディングするためのパッド電極が形成されており、これら各パッド電極とＦＥＴスイッチＳＷ５０の各端子電極とをワイヤボンディングにより接続している。
誘電体層（８）〜誘電体層（１１）にはスルーホール３のみが形成さている。
【００８８】
誘電体層（１２）、誘電体層（１３）にはグランド電極ＧＮＤが形成されており、このグランド電極ＧＮＤはキャパシタＤＣｕ１，Ｇｃｕ１の対向電極を兼ねている。
誘電体層（１４）にはキャパシタＤＣｃ１，Ｇｃｃ１の対向電極が形成されるとともに、インダクタＤＬ１，ＧＬ１となる伝送線路が形成されている。ここで、キャパシタＤＣｃ１，Ｇｃｃ１の対向電極はキャパシタＤＣｕ１，Ｇｃｕ１の対向電極を兼ねている。
誘電体層（１５）にはキャパシタＤＣｃ１，ＧＣｃ１の対向電極が形成されており、キャパシタＤＣｃ１の対向電極はキャパシタＤＣｃ２の対向電極を兼ねており、キャパシタＧＣｃ１の対向電極はキャパシタＧＣｃ２の対向電極を兼ねている。
誘電体層（１６）にはキャパシタＤＣｃ２，ＧＣｃ２の対向電極が形成されている。
【００８９】
誘電体層（１７）、誘電体層（１８）にはスルーホール３のみが形成されている。
誘電体層（１９）〜誘電体層（２２）には４層に亘りインダクタＤＬｔ１，ＤＬｔ２，ＧＬｔ１，ＧＬｔ２が形成されている。
誘電体層（２３）、誘電体層（２４）にはスルーホール３のみが形成されている。
誘電体層（２５）にはキャパシタＤＣｕ２，ＧＣｕ２の対向電極が形成されている。
誘電体層（２６）にはグランド電極ＧＮＤが形成されており、このグランド電極ＧＮＤはキャパシタＤＣｕ２，ＧＣｕ２，ＤＣｕ３の対向電極を兼ねている。
誘電体層（２７）にはキャパシタＤＣｕ３の対向電極が形成されている。
【００９０】
誘電体層（２８）の天面にはグランド電極ＧＮＤが形成されており、このグランド電極ＧＮＤはキャパシタＤＣｕ３の対向電極を兼ねている。また、誘電体層（２８）の裏面（図６における誘電体層（２９））にはグランド電極ＧＮＤと各種外部接続電極が形成されている。
これらの電極パターンはスルーホール３により層間の導通がされており、図４に示す回路が形成されている。
【００９１】
このような構成とすることで、高周波スイッチモジュールを単体の積層体で実現することができる。これにより、高周波スイッチモジュールを小型に形成することができる。
【００９２】
なお、前述の説明では、ＦＥＴスイッチＳＷ５０が積層体内に内蔵される構造を示したが、積層体表面に実装しても良い。また、ＦＥＴスイッチと積層体との接続をワイヤボンディングで行ったが、フリップチップ型のＦＥＴスイッチを用いてバンプ接続してもよい。さらには、高周波スイッチモジュールを構成する各回路素子を、各誘電体層表面に形成された電極で構成したが、実装型のインダクタおよびキャパシタを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１−積層体
２−キャビティ
３−スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ前記送信信号を出力するまたは前記アンテナから前記受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、
前記送信入力ポートに接続され、前記送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、
前記送信入力ポートと前記フィルタとに直列接続される伝送線路からなる位相設定手段が挿入され、
前記伝送線路からなる位相設定手段により、前記送信信号の２次高調波および３次高調波における位相を変化させて高調波を抑制した、ことを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
前記位相設定手段は、前記ＦＥＴスイッチの送信入力ポートにおける特性インピーダンスと前記フィルタの前記ＦＥＴスイッチ側端部における特性インピーダンスと同じ特性インピーダンスを有し、前記送信信号の基本波の位相のみを変化させてインピーダンスの絶対値を当該位相設定手段を挿入する前後で実質的に変化させない電気長の伝送線路で形成される請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記電気長は前記２次高調波の波長の１／４未満の長さである請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記位相設定手段によって、前記送信入力ポートから前記フィルタ方向を見た場合における前記送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置が、インピーダンス０を挟むように配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
前記フィルタは前記２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタである請求項１〜４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
前記ローパルフィルタは、前記送信信号の２次高調波の周波数を阻止域に含む第１ローパスフィルタと、前記送信信号の３次高調波の周波数を阻止域に含む第２ローパスフィルタと、を備えることを特徴とする請求項５に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力し、
前記ＦＥＴスイッチは、少なくとも前記通信信号毎に受信出力ポートを備える請求項１〜６のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
前記送信入力ポートが複数あり、該送信入力ポート毎に前記位相設定手段が接続されている請求項７に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項９】
前記ＦＥＴスイッチは、第１周波数帯を利用する第１通信信号の送信信号と第２周波数帯を利用する第２通信信号の送信信号とが入力される第１送信入力ポート、第３周波数帯を利用する第３通信信号の送信信号と第４周波数帯を利用する第４通信信号の送信信号とが入力される第２送信入力ポート、前記第１通信信号の受信信号を出力する第１受信出力ポートと、前記第２通信信号の受信信号を出力する第２受信出力ポート、および、前記第３通信信号の受信信号を出力する第３受信出力ポートと、前記第４通信信号の受信信号を出力する第４受信出力ポート、を備えた請求項８に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１０】
前記ＦＥＴスイッチ、前記フィルタ、および前記位相設定手段は、複数の誘電体層を積層してなる積層体により一体形成された請求項１〜９のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１１】
前記フィルタおよび前記位相設定手段は前記積層体内に形成されている請求項１０に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１】
送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ前記送信信号を出力するまたは前記アンテナから前記受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、
前記送信入力ポートに接続され、前記送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、
前記送信入力ポートと前記フィルタとに直列接続される伝送線路からなる位相設定手段が挿入され、
前記伝送線路からなる位相設定手段により、前記送信信号の２次高調波および３次高調波における位相を変化させて高調波を抑制した、ことを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
前記位相設定手段は、前記ＦＥＴスイッチの送信入力ポートにおける特性インピーダンスと前記フィルタの前記ＦＥＴスイッチ側端部における特性インピーダンスと同じ特性インピーダンスを有し、前記送信信号の基本波の位相のみを変化させてインピーダンスの絶対値を当該位相設定手段を挿入する前後で実質的に変化させない電気長の伝送線路で形成される請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記電気長は前記２次高調波の波長の１／４未満の長さである請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記位相設定手段によって、前記送信入力ポートから前記フィルタ方向を見た場合における前記送信信号の２次高調波と３次高調波のインピーダンスのスミスチャート位置が、インピーダンス０を挟むように配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
前記フィルタは前記２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタである請求項１〜４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
前記ローパルフィルタは、前記送信信号の２次高調波の周波数を阻止域に含む第１ローパスフィルタと、前記送信信号の３次高調波の周波数を阻止域に含む第２ローパスフィルタと、を備えることを特徴とする請求項５に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力し、
前記ＦＥＴスイッチは、少なくとも前記通信信号毎に受信出力ポートを備える請求項１〜６のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
前記送信入力ポートが複数あり、該送信入力ポート毎に前記位相設定手段が接続されている請求項７に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項９】
前記ＦＥＴスイッチは、第１周波数帯を利用する第１通信信号の送信信号と第２周波数帯を利用する第２通信信号の送信信号とが入力される第１送信入力ポート、第３周波数帯を利用する第３通信信号の送信信号と第４周波数帯を利用する第４通信信号の送信信号とが入力される第２送信入力ポート、前記第１通信信号の受信信号を出力する第１受信出力ポートと、前記第２通信信号の受信信号を出力する第２受信出力ポート、および、前記第３通信信号の受信信号を出力する第３受信出力ポートと、前記第４通信信号の受信信号を出力する第４受信出力ポート、を備えた請求項８に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１０】
前記ＦＥＴスイッチ、前記フィルタ、および前記位相設定手段は、複数の誘電体層を積層してなる積層体により一体形成された請求項１〜９のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１１】
前記フィルタおよび前記位相設定手段は前記積層体内に形成されている請求項１０に記載の高周波スイッチモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２１３１５２（Ｐ２００９−２１３１５２Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１４５４７（Ｐ２００９−１１４５４７）
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【分割の表示】特願２００８−２２３３９３（Ｐ２００８−２２３３９３）の分割
【原出願日】平成１７年１１月１４日（２００５．１１．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【分割の表示】特願２００８−２２３３９３（Ｐ２００８−２２３３９３）の分割
【原出願日】平成１７年１１月１４日（２００５．１１．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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