CN104885373B

CN104885373B - 开关模块

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Publication number: CN104885373B
Application number: CN201380068408.6A
Authority: CN
Inventors: 上嶋孝纪
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2017-09-08
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: JP6311745B2; JPWO2014103532A1; JP5983773B2; JP2016184962A; US9602147B2; US20150295595A1; WO2014103532A1; CN104885373A

Abstract

本发明提供一种开关模块，不需要分别对连接有单独的天线元件多个天线端子连接匹配电路，结构简单，且能对多个天线元件和多个通信系统进行切换连接，并能降低插入损耗。由于能利用设置于对第一公共端子(CP1)和第二公共端子(CP2)进行连接的信号线(SL)的匹配电路(5)对阻抗的不匹配进行匹配，因此能降低开关模块(1)的插入损耗。因此，无需对分别连接有单独的天线(A1、A2)的各天线端子(ANT1、ANT2)连接匹配电路，结构简单，能提供一种能对各天线(A1、A2)的某一个与各通信系统的某一个进行切换连接的结构简单的开关模块(1)。

Description

开关模块

技术领域

本发明涉及对多个天线元件和多个通信系统进行切换连接的开关模块。

背景技术

近年来，在移动电话、便携式信息终端等移动通信终端、无线LAN终端等通信装置中，具备利用GSM(Global System for Mobile communications：全球移动通信系统，注册商标)标准、W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access：宽带码分多址)标准、LTE(Long Term Evolution：长期演进)标准、蓝牙(注册商标)标准等各个不同的通信标准进行通信的多个通信系统，并提供了支持多个通信标准(多模式)的通信的通信装置。此外，在由于具备多个通信系统而支持多模式的通信装置中，对各通信系统分配有规定的频带，利用多个频带(多频段)来进行通信。此外，在上述那样支持多模式的通信装置中，除了分别利用上述通信标准进行通信的各通信系统以外，还提供了具备用于接收来自GPS(GlobalPositioning System：全球定位系统)卫星的信号的通信系统的通信装置。

由此，作为支持多模式、多频段的以往的通信装置的一个示例，提出了具备第一通信系统和第二通信系统的通信装置，该第一通信系统利用以IEEE802.11a为标准的使用5GHz频带的无线LAN进行无线通信，该第二通信系统利用以IEEE802.11b为标准的使用2.4GHz频带的无线LAN进行无线通信(例如参照专利文献1)。专利文献1所公开的通信装置500如图3所示，包括：能利用2.4GHz频带和5GHz频带进行收发的两个多频段天线501a、501b；对发送数据进行调制的发送电路部和对接收数据进行解调的接收电路部设置在各个通信系统中的RF-IC502；以及对各多频段天线501a、501b以及RF-IC502所设置的各通信系统的发送电路部和接收电路部进行切换连接的开关模块503(高频电路部)。此外，在RF-IC502所设置的各通信系统的发送电路部与开关模块503之间设有将从各发送电路部输出的平衡信号转换为不平衡信号的平衡-不平衡变换器504a、504b；以及与各平衡-不平衡变换器504a、504b的后级相连、对不平衡信号进行放大并输出到开关模块503的功率放大器505a、505b。

此外，开关模块503还包括由场效应晶体管(FET)、二极管等开关元件形成、且具备第一～第四端口的DPDT(Double Pole Double Throw：双刀双掷)的高频开关电路、以及多个分波电路。并且，通过利用高频开关电路对分别与该高频开关电路的第一及第二端口503a、503b相连的各多频段天线501a、501b、以及分别与高频开关电路的第三及第四端口相连的各分波电路进行切换连接，从而利用开关模块503对各多频段天线501a、501b、以及设置在RF-IC502中并与各分波电路相连的各通信系统的发送电路部和接收电路部进行切换连接。

此外，在通信装置500中，通过利用各多频段天线501a、501b的分集来进行通信。具体而言，首先在开始通信前，一个多频段天线501b与两通信系统通过开关模块503而相连，进行频率扫描，从而搜索可进行接收的频率信道(载波扫描)，检测出可进行接收的所有频率信道。接着，另一个多频段天线501a与两通信系统通过开关模块503而相连，进行频率扫描，从而搜索可进行接收的频率信道，检测出可进行接收的所有频率信道。接着，基于利用两多频段天线501a、501b的频率扫描的结果，选择要激活的通信系统的频率信道。此外，通过对两多频段天线501a、501b分别接收到的接收信号的信号电平(振幅)进行比较，来从两多频段天线501a、501b中选择与所选择的通信系统的收发电路相连的多频段天线。并且，利用开关模块503使所选择的多频段天线与所选择的通信系统相连，从而在通信装置500中执行使用该多频段天线和通信系统的通信。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-252346号公报(第0033～0053段，图1～3等)

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述开关模块503中，高频开关电路的第一及第二端口503a、503b分别经由匹配电路(省略图示)连接有各多频段天线501a、501b(天线元件)，通过对各多频段天线501a、501b与开关模块503之间的阻抗进行匹配，从而实现开关模块503的插入损耗的降低。然而，该情况下，需要对每一个与开关模块503相连的多频段天线501a、501b设置匹配电路，因此会导致通信装置500的制造成本上升。因此，期望一种插入损耗较小、且不需要与所连接的各天线元件之间的匹配电路的开关模块。

此外，上述开关模块503中，为了降低因开关单元多级连接而引起的通信信号的传输损耗，减少开关单元的数量，对一个开关单元(高频开关电路)连接多个分波电路来形成。然而，随着通信装置500中搭载的通信系统数量的增大，必须增加与开关单元相连的分波电路的数量，并增加与各分波电路相连的开关单元的端子数。该情况下，随着开关单元的端子输、以及与之相连的分波电路数的增大，开关模块的插入损耗可能会增大。然而，对于这种开关模块的插入损耗伴随所支持的通信标准(模式)数的增大而增大的情况，并没有进行过充分的研究。因此，期望一种即使开关模块所支持的模式数增加、且通信所使用的频带(频段)数增大也能降低插入损耗的开关模块。

本发明鉴于上述技术问题而完成，其目的在于提供一种开关模块，不需要分别对连接有独立的天线元件多个天线端子连接匹配电路，结构简单，且能对多个天线元件和多个通信系统进行切换连接，并能降低插入损耗。

解决技术问题所采用的技术手段

为了实现上述目的，本发明的开关模块的特征在于，包括：第一开关单元，该第一开关单元具有分别连接有单独的天线元件的多个天线端子、第一公共端子、以及对多个所述天线端子的某一个和所述第一公共端子进行切换连接的第一开关部；第二开关单元，该第二开关单元具有第二公共端子、分别连接有对应的通信系统的多个信号端子、以及对所述第二公共端子和多个所述信号端子的某一个进行切换连接的第二开关部；对所述第一公共端子和所述第二公共端子进行连接的信号线；以及设置于所述信号线的匹配电路。

在上述结构的发明中，单独设置用于切换多个天线元件的第一开关单元和用于切换多个通信系统的第二开关单元，第一开关单元和第二开关单元通过一根信号线相连。即，在具备分别连接有单独的天线端子的多个天线端子、以及第一公共端子的第一开关单元中，多个天线端子的某一个和第一公共端子由第一开关部进行切换连接。此外，在具备第二公共端子、以及分别连接有对应的通信系统的多个信号端子的第二开关单元中，第二公共端子和多个信号端子的某一个由第二开关部进行切换连接。并且，通过第一开关部与第一公共端子切换连接的天线端子所连接的天线元件和通过第二开关部与第二公共端子切换连接的信号端子所连接的通信系统通过一根信号线相连，该信号线对第一开关单元的第一公共端子和第二开关单元的第二公共端子进行连接。

若采用该结构，则无论与第一开关单元相连的天线元件的数量以及与第二开关单元相连的通信系统的数量多少，都利用第一开关部以及第二开关部对一个天线元件和一个通信系统进行切换连接，因此第一开关单元的第一公共端子与第二开关单元的第二公共端子之间的阻抗不匹配达到最大。然而，由于能利用设置于对第一开关单元(第一公共端子)和第二开关单元(第二公共端子)进行连接的信号线的匹配电路对该阻抗的不匹配进行匹配，因此能降低开关模块的插入损耗。因此，无需对分别连接有单独的天线元件的多个天线端子连接匹配电路，能提供结构简单的开关模块。此外，不仅是省略了对各天线端子连接匹配电路的简单的结构，还能利用第一开关部以及第二开关部对分别与第一开关单元的各天线端子相连的各天线元件的某一个、以及分别与第二开关单元的各信号端子相连的各通信系统的某一个进行切换连接。

此外，所述第一开关单元也可以由第一开关IC形成，所述第二开关单元也可以由第二开关IC形成，该开关模块可以包括布线基板，该布线基板设有所述第一开关IC、所述第二开关IC、所述信号线、以及所述匹配电路。

若采用该结构，则能提供通过一根信号线SL相连的第一开关IC和第二开关IC设置于布线基板的实用结构的开关模块。此外，能利用设置于布线基板的电感器、电容器等贴片元器件、或由设置于布线基板的布线图案形成的电感器、电容器等来形成设置于对第一开关IC和第二开关IC进行连接的信号线的匹配电路。

此外，也可以包括设置于所述第一开关IC的第一电源端子；设置于所述第二开关IC的第二电源端子；设置于所述布线基板的公共电源电极；以及设置于所述布线基板、并对所述公共电源电极、和所述第一电源端子以及所述第二电源端子进行连接的电源线。

若采用该结构，则能从利用电源线与第一开关IC的第一电源端子以及第二开关IC的第二电源端子相连的公共电源电极所连接的外部电源向第一开关IC和第二开关IC进行供电。通过如上述那样使为了向各开关IC供电而设置于布线基板的公共电源电极公共化，从而能降低开关模块的端子数。

此外，还可以包括分别与各所述天线端子对应地单独设置有电感器而成的第一静电保护部，各所述电感器各自的一端与对应的所述天线端子相连，另一端接地。

若采用该结构，则能利用第一静电保护部保护开关模块不受天线元件侧的ESD(electro-static discharge：静电放电)的影响。

此外，还可以包括分别与各所述天线端子对应地单独设置有电容器而成的第二静电保护部，各所述电容器各自的一端与对应的所述天线端子相连，另一端与该天线端子所连接的所述天线元件相连。

若采用该结构，则能利用第二静电保护部保护开关模块不受天线元件侧的ESD的影响。

此外，所述第一开关部也可以通过分别与各所述天线端子对应地单独设置第一开关而形成，各个所述第一开关各自的一端与所述第一公共端子相连，且另一端与对应的所述天线端子相连，所述第二开关部也可以通过分别与各所述信号端子对应地单独设置第二开关而形成，各个所述第二开关各自的一端与所述第二公共端子相连，且另一端与对应的所述信号端子相连。

若采用该结构，则能仅通过使第一开关部所具备的各第一开关的某一个从截止状态切换为导通状态来对各天线端子的某一个和第一公共端子进行切换连接。因此，在各天线端子的某一个与第一公共端子被切换连接时，处于如下状态：在将与该切换连接后的天线端子相连的天线元件和第一公共端子进行连接的第一开关单元内的路径上只插入了一个导通状态的第一开关，因此能抑制在该切换连接后的天线端子与第一公共端子之间传输的通信信号的传输损耗。

此外，能仅通过使第二开关部所具备的各第二开关的某一个从截止状态切换为导通状态来对各信号端子的某一个和第二公共端子进行切换连接。因此，在各信号端子的某一个与第二公共端子被切换连接时，处于如下状态：在将与该切换连接后的信号端子相连的通信系统和第二公共端子进行连接的第二开关单元内的路径上只插入了一个导通状态的第二开关，因此能抑制在该切换连接后的信号端子与第二公共端子之间传输的通信信号的传输损耗。

此外，各个所述第一开关和各个所述第二开关也可以分别由场效应晶体管形成。

若采用该结构，则由于利用场效应晶体管形成各第一开关以及各第二开关，因此能进一步降低在第一开关单元内以及第二开关单元内传输的通信信号的传输损耗，能降低开关模块的插入损耗。

发明效果

根据本发明，由于利用第一开关部以及第二开关部对一个天线元件和一个通信系统进行切换连接，因此第一开关单元的第一公共端子与第二开关单元的第二公共端子之间的阻抗不匹配达到最大。然而，由于能利用设置于对第一开关单元(第一公共端子)和第二开关单元(第二公共端子)进行连接的信号线的匹配电路对该阻抗的不匹配进行匹配，因此能降低开关模块的插入损耗。

因此，无需对分别连接有单独的天线元件的多个天线端子连接匹配电路，能提供结构简单的开关模块。此外，不仅是省略了对各天线端子连接匹配电路的简单的结构，还能利用第一开关部以及第二开关部对分别与第一开关单元的各天线端子相连的各天线元件的某一个、以及分别与第二开关单元的各信号端子相连的各通信系统的某一个进行切换连接。

附图说明

图1是本发明实施方式1的开关模块的电路框图。

图2是表示第一开关IC的内部结构的图。

图3是表示第二开关IC的内部结构的图。

图4是表示图1的开关模块的通过特性以及反射特性的图。

图5是表示图1的开关模块的阻抗曲线的史密斯图。

图6是表示图1的开关模块的比较例的电路框图。

图7是表示图6的比较例的通过特性以及反射特性的图。

图8是表示图6的比较例的阻抗曲线的史密斯图。

图9是本发明实施方式2的开关模块的电路框图。

图10是本发明实施方式3的开关模块的电路框图。

图11是本发明实施方式4的开关模块的电路框图。

图12是本发明实施方式5的开关模块的电路框图。

图13是表示具备现有的开关模块的通信装置的一个示例的图。

具体实施方式

＜实施方式1＞

参照图1～图5对本发明的实施方式1进行说明。图1是本发明实施方式1的开关模块的电路框图，图2是表示第一开关IC的内部结构的图，图3是表示第二开关IC的内部结构的图。图4是表示图1的开关模块的通过特性以及反射特性的图，图5是表示图1的开关模块的阻抗曲线的史密斯图。在图1～图3中，为了便于说明，仅图示了说明本发明所必需的结构。

(开关模块)

图1所示的开关模块1具备利用GSM标准、W-CDMA标准、LTE标准、蓝牙标准等各个不同的通信标准进行通信的多个通信系统、或分别以相同的通信标准但在不同的频段(频带)中进行通信的多个通信系统，搭载在根据多个通信标准并利用多个频带来进行通信的支持多模式、多频段的通信装置(省略图示)中。此外，开关模块1对设置在通信装置中的多个天线A1、A2(相当于本发明的“天线元件”)、以及搭载在通信装置中的多个通信系统进行切换连接。另外，该实施方式中，天线A1、A2构成为能对多个频带中的通信信号进行收发，且支持多频段的天线A1、A2与开关模块1相连。

此外，开关模块1包括布线基板2、第一开关IC3(第一开关单元)、第二开关IC4(第二开关单元)、将第一开关IC3和第二开关IC4相连的信号线SL、以及设置于信号线SL的匹配电路5。第一开关IC3、第二开关IC4、信号线SL、以及匹配电路5设置于布线基板2。

布线基板2由LTCC(低温共烧结陶瓷)多层基板、由玻璃环氧树脂等形成的树脂多层基板等通常的多层基板构成，第一开关IC3及第二开关IC4、形成匹配电路5和各种滤波器电路等的电感器、电容器等贴片元器件等根据需要安装于布线基板2。此外，利用Cu、Ag等导电性材料，布线基板2设有外部连接用的多个电极、包含信号线SL以及电源线PL在多个布线图案、形成匹配电路5以及各种滤波器电路等的电容器、电感器等电路元件等。此外，布线图案将设置于布线基板2的第一开关IC3及第二开关IC4、匹配电路5、滤波器电路、外部连接用的各电极等相互连接，该布线图案利用设置于布线基板2的各层的布线用的电极图案以及层间连接导体(过孔导体)形成。

另外，连接有外部电源的公共电源电极VDDa设置于布线基板2，设置于第一开关IC3的第一电源端子VDD1以及设置于第二开关IC4的第二电源端子VDD2与公共电源电极VDDa通过设置于布线基板2的电源线PL相连。

第一开关IC3如图1和图2所示，具有通过布线图案分别与设置于布线基板2的各天线电极ANT1a、ANT2a相连的多个天线端子ANT1、ANT2、以及第一公共端子CP1。此外，天线A1、A2分别单独地与各天线电极ANT1a、ANT2a相连，因此各个天线A1、A2分别与各天线端子ANT1、ANT2相连。

此外，第一开关IC3具有对各天线端子ANT1、ANT2的某一个与第一公共端子CP1进行切换连接的第一开关部31。第一开关部31通过分别与各天线端子ANT1、ANT2相对应地设置本发明的第一开关、即开关31a、31b而形成。此外，各开关31a、31b各自的一端与第一公共端子CP1相连，且另一端分别与对应的天线端子ANT1、ANT2相连。本实施方式中，各开关31a、31b分别通过根据需要使电感器、电容器、以及寄存器与场效应晶体管(FET)相连而形成。

第一开关IC3具有输入一位的控制信号的控制端子VC1，该一位的控制信号用于对设置于第一开关部31的各开关31a、31b的导通、截止进行切换控制。控制端子VC1通过布线图案与设置于布线基板2的控制电极VC1a相连，通过从外部向控制电极VC1a输入控制信号来向控制端子VC1输入控制信号。

此外，各开关31a、31b的导通、截止例如如下述那样被切换控制。即，形成开关31a的FET和控制端子VC1相连，形成开关31b的FET和控制端子VC1经由逆变器电路相连。并且，若向控制端子VC1输入高电平的信号，则开关31a导通，且开关31b截止，天线端子ANT1与第一公共端子CP1相连。另一方面，若向控制端子VC1输入低电平的信号，则开关31a截止，且开关31b导通，天线端子ANT2与第一公共端子CP1相连。

第二开关IC4如图1和图3所示，具有：第二公共端子CP2；通过布线图案分别与设置于布线基板2的各信号电极850/900Txa、1800/1900Txa相连的多个信号端子850/900Tx、1800/1900Tx；以及通过布线图案分别与设置于布线基板2的各信号电极TRx1a～TRx6a相连的多个信号端子TRx1～TRx6。此外，第二公共端子CP2通过信号线SL与第一开关IC3的第一公共端子CP1相连。由于连接有分别与各信号电极850/900Txa，1800/1900Txa，TRx1a～TRx6a相对应的通信系统(省略图示)，因此连接有分别与各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6相对应的通信系统。

本实施方式中，基于利用850MHz频带(824MHz～849MHz)的GSM850标准进行通信的通信系统的发送电路部以及基于利用900MHz频带(880MHz～915MHz)的GSM900标准进行通信的通信系统的发送电路部与信号电极850/900Txa相连。此外，基于利用1800MHz频带(1710MHz～1785MHz)的GSM1800标准进行通信的通信系统的发送电路部以及基于利用1900MHz频带(1850MHz～1910MHz)的GSM1900标准进行通信的通信系统的发送电路部与信号电极1800/1900Txa相连。此外，例如基于分别使用频段1(上行频率：1920MHz～1980MHz、下行频率：2110MHz～2170MHz)、频段2(上行频率：1850MHz～1910MHz、下行频率：1930MHz～1990MHz)、频段3(上行频率：880MHz～915MHz、下行频率：925MHz～960MHz)、频段5(上行频率：824MHz～849MHz、下行频率：869MHz～894MHz)、频段13(上行频率：777MHz～787MHz、下行频率：746MHz～756MHz)的某一个的W-CDMA标准或LTE标准进行通信的通信系统、基于利用2.4GHz频带的蓝牙标准进行通信的通信系统等分别与信号电极TRx1a～TRx6a相连。另外，基于GSM标准、W-CDMA标准以及LTE标准的通信所使用的频带(频段)并不限于上述频带。

此外，本实施方式中，信号电极850/900Txa，1800/1900Txa分别经由低通滤波器LPF1、LPF2与信号端子850/900Tx，1800/1900Tx相连。

低通滤波器LPF1使从基于GSM850标准进行通信的通信系统的发送电路部以及基于GSM900标准进行通信的通信系统的发送电路部输出的通信信号的第二高次谐波分量以及第三高次谐波分量衰减。低通滤波器LPF1具备滤波器电路，该滤波器电路由以下部分形成：串联连接在信号端子850/900Tx与信号电极850/900Txa之间的电感器GLt1、GLt2；与电感器GLt1并联连接的电容器GCc1；与电感器GLt2并联连接的电容器GCc2；一端与低通滤波器LPF1的输出端相连、另一端接地的电容器GCu1；一端与电感器GLt1、GLt2的连接点相连、另一端接地的电容器GCu2；以及一端与低通滤波器LPF1的输入端相连、另一端接地的电容器GCu3。

低通滤波器LPF2使从基于GSM1800标准进行通信的通信系统的发送电路部以及基于GSM1900标准进行通信的通信系统的发送电路部输出的通信信号的第二高次谐波分量衰减。低通滤波器LPF2具备滤波器电路，该滤波器电路由以下部分形成：串联连接在信号端子1800/1900Tx与信号电极1800/1900Txa之间的电感器DLt1、DLt2；与电感器DLt1并联连接的电容器DCc1；一端与电感器DLt1、DLt2的连接点相连、另一端接地的电容器DCu2；以及一端与低通滤波器LPF2的输入端相连、另一端接地的电容器DCu3。

另外，本实施方式中，形成低通滤波器LPF1、LPF2的各电感器以及各电容器通过将利用导电性材料设置于布线基板2的条状线、平板电极相组合而形成，但也可以将形成低通滤波器LPF1、LPF2的电感器以及电容器的一部分或全部形成为贴片元器件，并将上述贴片元器件安装于布线基板2。

此外，第二开关IC4具有第二开关部41，该第二开关部41对第二公共端子CP2、与各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6的某一个进行切换连接。第二开关部41通过分别与各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6对应地设置本发明的第二开关、即八个开关41a～42h而形成。此外，各开关41a～41h各自的一端与第二公共端子CP2相连，且另一端分别与对应的信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6相连。本实施方式中，各开关41a～41h分别通过根据需要使电感器、电容器、以及寄存器与场效应晶体管(FET)相连而形成。

第二开关IC4具有输入三位的控制信号的控制端子VC2～VC4，该三位的控制信号用于对设置于第二开关部41的各开关41a～41h的导通、截止进行切换控制。各控制端子VC2～VC4分别通过布线图案与设置于布线基板2的各控制电极VC2a～VC4a相连，通过从外部向各控制电极VC2a～VC4a输入控制信号来向各控制端子VC2～VC4输入控制信号。

此外，各开关41a～41h的导通、截止例如如下述那样被切换控制。即，分别形成各开关41a～41h的各FET与各控制端子VC2～VC4经由解码器相连。若向各控制端子VC2～V4输入三位的控制信号，则输入的控制信号由解码器进行解码，高电平信号输出到各开关41a～41h的某一个，使得该开关导通，第二公共端子CP2和与该开关相连的信号端子相连。

匹配电路5设置在信号线SL上，该信号线SL将对各天线A1、A2进行切换的第一开关IC3的第一公共端子CP1和对各通信系统进行切换的第二开关IC4的第二公共端子CP2进行连接。并且，匹配电路5包括：与信号线SL串联连接的电感器L1；一端与电感器L1的第二公共端子CP2(第二开关IC4)侧的端部相连、另一端接地的电感器L2；一端与电感器L1的第一公共端子CP1(第一开关IC3)侧的端部相连、另一端接地的电容器C1。在上述结构的匹配电路5中，主要利用电感器L1和电容器C1对高频侧的阻抗进行匹配，主要利用电感器L2对低频侧的阻抗进行匹配。

另外，本实施方式中，形成匹配电路5的各电感器L1、L2形成为贴片元器件并安装于布线基板2，形成匹配电路5的电容器C1由利用导电性材料设置于布线基板2的平板电极等而形成，但也可以使用由利用导电性材料设置于布线基板2的条状线等而形成的电感器代替形成为贴片元器件的各电感器L1、L2来形成匹配电路5，也可以利用形成为贴片元器件的电容器代替电容器C1来形成匹配电路5。

在上述结构的开关模块1中，用于对各天线A1、A2进行切换的第一开关IC3与用于对各通信系统(GSM标准、W-CDMA标准、LTE标准、蓝牙标准等)进行切换的第二开关IC4单独设置，第一开关IC3与第二开关IC4通过一根信号线SL相连。即，在具备分别单独连接有各天线A1、A2的某一个的各天线端子ANT1、ANT2、以及第一公共端子CP1的第一开关IC3中，各天线A1、A2的某一个与第一公共端子CP1通过第一开关部31进行切换连接。

此外，在具备第二公共端子CP2、以及分别连接有对应的通信系统的各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6的第二开关IC4中，第二公共端子CP2与各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6的某一个通过第二开关部41进行切换连接。并且，第一开关IC3中通过第一开关部31与第一公共端子CP1进行切换连接的天线端子ANT1、ANT2的某一个所连接的天线、与第二开关IC4中通过第二开关部41与第二公共端子CP2进行切换连接的信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6的某一个所连接的通信系统通过对第一开关IC3的第一公共端子CP1以及第二开关IC4的第二公共端子CP2进行连接的一根信号线SL相连。

此外，在搭载了开关模块1的通信装置中，利用各天线A1、A2的分集的通信例如以如下方式来执行。即，首先，在开始通信前，与第一开关IC3的天线端子ANT1相连的天线A1、和与第二开关IC4的各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6相连的各通信系统依次被切换连接来进行频率扫描，从而搜索可进行接收的频率信道，检测出可进行接收的所有频率信道。接着，基于利用天线A1的频率扫描的结果，选择要激活的通信系统的频率信道。

接着，与第一开关IC3的天线端子ANT2相连的天线A2和从与第二开关IC4的各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6相连的各通信系统中选择出的要激活的通信系统相连，接收该通信系统的通信信号。此外，通过对分别由天线A1、A2接收到的所选择的通信系统的接收信号的信号电平(振幅)进行比较，来从两天线A1、A2中选择与所选择的通信系统的收发电路进行连接的天线。并且，利用开关模块1使所选择的天线与所选择的通信系统相连，从而在通信装置中执行使用该天线和通信系统的通信。

(开关模块的频率特性)

接着，参照图4和图5对上述开关模块1的频率特性进行说明。图4是表示图1的开关模块的通过特性以及反射特性的图，图5是表示图1的开关模块的阻抗曲线的史密斯图。图4和图5中，端口(30)表示图1的第一开关IC3的天线端子ANT1，端口(34)表示图1的第二开关IC4的信号端子TRx1。

此外，图4的横轴表示频率(GHz)，左侧的纵轴表示通过特性(dB)，右侧的纵轴表示通过特性(VSWR：Voltage Standing Wave Ratio：电压驻波比)。此外，图4中上侧的曲线表示从信号端子TRx1向天线端子ANT1的通过特性。图4中下侧的两根曲线表示从天线端子ANT1观察到的反射特性、以及从信号端子TRx1观察到的反射特性。如图4所示，开关模块1在从500MHz到2.4GHz的宽频带中具有非常良好的通过特性和反射特性。

此外，图5的史密斯图示出500MHz到3.0GHz中、从天线端子ANT1观察到的阻抗、以及从信号端子TRx1观察到的阻抗。如图5所示，开关模块1在500MHz到3.0GHz的宽频带中，从天线端子ANT1观察到的阻抗与从信号端子TRx1观察到的阻抗大致匹配为50Ω。

(比较例)

接着，参照图6～图8对上述开关模块1的比较例进行说明。图6是表示作为图1的开关模块的比较例的开关模块的电路框图，图7是表示图6的开关模块的通过特性以及反射特性的图，图8是表示图6的开关模块的阻抗曲线的史密斯图。图7和图8中，端口(30)表示与图6的第一开关IC3的天线端子ANT1相连的天线电极ANT1a，端口(34)表示图6的第二开关IC4的信号端子TRx1。

图6所示的开关模块1a与图1的开关模块1的不同之处并不在于在开关IC3与开关IC4之间设置匹配电路，而在于在天线电极ANT1a与天线端子ANT1之间、天线电极ANT2a与天线端子ANT2之间分别设置具有与图1的匹配电路5相同结构的匹配电路5a、5b。其它结构与上述开关模块1相同，因此，通过标注相同的标号来省略其结构的说明。

接着，对图1的开关模块1的比较例、即图6的开关模块1a的频率特性进行说明。

图7的横轴表示频率(GHz)，左侧的纵轴表示通过特性(dB)，右侧的纵轴表示通过特性(VSWR：Voltage Standing Wave Ratio：电压驻波比)。此外，图7中上侧的曲线表示从信号端子TRx1向天线电极ANT1a的通过特性。图7中下侧的两根曲线表示从天线电极ANT2a观察到的反射特性、以及从信号端子TRx1观察到的反射特性。如图7所示，开关模块1a与图1的开关模块1相比，尤其是在其高频侧的频带中，通过特性以及反射特性变差。

此外，图8的史密斯图示出从500MHz到3.0GHz中、从天线电极ANT1a观察到的阻抗、以及从信号端子TRx1观察到的阻抗。如图8所示，开关模块1a特别在其高频侧的频带中，从天线电极ANT1a观察到的阻抗以及从信号端子TRx1观察到的阻抗从50Ω偏离，成为不匹配的状态。

如上所述，本实施方式中，虽然第一开关IC3的第一公共端子CP1与第二开关IC4的第二公共端子CP2之间的阻抗不匹配达到了最大，但由于利用设置在对第一公共端子CP1和第二公共端子CP2进行连接的信号线SL上的匹配电路5对该阻抗的不匹配进行匹配，因此能降低开关模块1的插入损耗。因此，无需对分别连接有单独的天线A1、A2的各天线端子ANT1、ANT2连接匹配电路，能提供结构简单的开关模块1。

此外，不仅是省略了对各天线端子ANT1、ANT2连接匹配电路的简单结构，而且能利用第一开关IC3的第一开关部31以及第二开关IC4的第二开关部41对分别与第一开关IC3的各天线端子ANT1、ANT2相连的各天线A1、A2的某一个、以及分别与第二开关IC4的各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6相连的各通信系统的某一个进行切换连接。

此外，由于配置在第一开关IC3的天线端子ANT1一侧来形成匹配电路5的电感器L2接地，因此能经由天线端子ANT1和天线端子ANT2使第一开关IC3和第二开关IC4的电荷同时释放到大地。因此，能提高第一开关IC3和第二开关IC4的开关特性。

此外，由于无需像以往那样对各天线端子ANT1、ANT2连接匹配电路，因此能实现开关模块1的低成本化和小型化。

此外，提供通过一根信号线SL相连的第一开关IC3和第二开关IC4设置在布线基板2上的实用结构的开关模块1。此外，由于能利用设置在布线基板2上的电感器、电容器等贴片元器件、或由设置在布线基板2上的条状线、平板电极等形成的电感器、电容器等来形成设置于对第一开关IC3和第二开关IC4进行连接的信号线SL的匹配电路5，因此较为实用。

此外，能从与公共电源电极VDDa相连的外部电源向第一开关IC3和第二开关IC4进行供电，该公共电源电极VDDa利用电源线PL与第一开关IC3的电源端子VDD1以及第二开关IC4的电源端子VDD2相连。通过如上述那样使为了向各开关IC3、4供电而设置于布线基板2的公共电源电极VDDa公共化，从而能降低开关模块1的端子数。

此外，第一开关IC3的第一开关部31通过分别与各天线端子ANT1、ANT2相对应地单独设置开关31a、31b而形成，第二开关IC4的第二开关部41通过分别与各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6相对应地单独设置开关41a～41h而形成。

若采用上述结构，则只要使第一开关IC3的第一开关部31所具备的各开关31a、31b的某一个从截止状态切换为导通状态，则能对各天线端子ANT1、ANT2的某一个与第一公共端子CP1进行切换连接。因此，在各天线端子ANT1、ANT2的某一个与第一公共端子CP1被切换连接时，处于在将与该切换连接后的天线端子相连的天线与第一公共端子CP1进行连接的第一开关IC3内的路径上只插入了一个导通状态的开关的状态，因此能抑制在该切换连接后的天线端子与第一公共端子CP1之间传输的通信信号的传输损耗。

此外，同样地，只要使第二开关IC4的第二开关部41所具备的各开关41a～41h的某一个从截止状态切换为导通状态，则能对各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6的某一个与第二公共端子CP2进行切换连接。因此，在各信号端子850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6的某一个与第二公共端子CP2被切换连接时，处于在将与该切换连接后的信号端子相连的通信系统与第二公共端子CP2进行连接的第二开关IC4内的路径上只插入了一个导通状态的开关的状态，因此能抑制在该切换连接后的信号端子与第二公共端子CP2之间传输的通信信号的传输损耗。

此外，由于利用场效应晶体管形成各开关31a、31b以及各开关41a～41h，因此能进一步降低在第一开关IC3内以及第二开关IC4内传输的通信信号的传输损耗，能降低开关模块1的插入损耗。

＜实施方式2＞

参照图9对本发明的实施方式2进行说明。图9是本发明实施方式2的开关模块的电路框图。本实施方式的开关模块1与上述实施方式1的不同点在于，如图9所示，各天线端子ANT1、ANT2分别连接有具有与匹配电路5大致相同结构的匹配电路105a、105b。其它结构与上述的实施方式1相同，因此，通过标注相同的标号来省略其结构的说明。

匹配电路105a设置于对第一开关IC3的天线端子ANT1和天线电极ANT1a进行连接的布线图案。并且，匹配电路105a包括：与该布线图案串联连接的电感器L3；一端与电感器L3的天线端子ANT1(第一开关IC3)侧的端部相连、另一端接地的电感器L4；以及一端与电感器L3的天线电极ANT1a(天线A1)侧的端部相连、另一端接地的电容器C2。匹配电路105b设置于对第一开关IC3的天线端子ANT2和天线电极ANT2a进行连接的布线图案。并且，匹配电路105b包括：与该布线图案串联连接的电感器L5；一端与电感器L5的天线端子ANT2(第一开关IC3)侧的端部相连、另一端接地的电感器L6；以及一端与电感器L5的天线电极ANT2a(天线A2)侧的端部相连、另一端接地的电容器C3。

在上述结构的各匹配电路105a、105b中，利用电感器L3、L5和电容器C2、C3主要对高频侧的阻抗进行匹配，利用电感器L4、L6主要对低频侧的阻抗进行匹配。

如上所述，在本实施方式中，能起到与上述实施方式1相同的效果，并能利用各匹配电路105a、105b来以更高的精度对天线A1、A2和各通信系统之间的阻抗进行匹配。

此外，各电感器L4、L6各自的一端与对应的天线端子ANT1、ANT2相连，且另一端接地。因此，能利用各电感器L4、L6保护开关模块1不受天线A1、A2侧的ESD的影响。如上所述，各电感器L4、L6起到本发明的“第一静电保护部”的作用。

＜实施方式3＞

参照图10对本发明的实施方式3进行说明。图10是本发明实施方式3的开关模块的电路框图。本实施方式的开关模块1与上述实施方式1的不同点在于，如图10所示，具备分别与各天线端子ANT1、ANT2对应地设置有电容器C4、C5而成的两个第二静电保护部6a、6b(相当于本发明的“第二静电保护部”)。此外，静电保护部6a所具备的电容器C4的一端与对应的天线端子ANT1相连，另一端与该天线端子ANT1所连接的天线A1相连。静电保护部6b所具备的电容器C5的一端与对应的天线端子ANT2相连，另一端与该天线端子ANT2所连接的天线A2相连。其它结构与上述的实施方式1相同，因此，通过标注相同的标号来省略其结构的说明。

如上所述，本实施方式中，能起到与上述实施方式1相同的效果，且能利用两静电保护部6a、6b保护开关模块1不受天线元件侧的ESD的影响。

＜实施方式4＞

参照图11对本发明的实施方式4进行说明。图11是本发明实施方式4的开关模块的电路框图。本实施方式的开关模块1与上述实施方式1的不同点在于，如图11所示，具备分别与各天线端子ANT1、ANT2对应地设置有电感器L7、L8而成的两个第二静电保护部7a、7b(相当于本发明的“第一静电保护部”)。静电保护部7a所具备的电感器L7的一端与对应的天线端子ANT1相连，另一端接地，静电保护部7b所具备的电感器L8的一端与对应的天线端子ANT2相连，另一端接地。

此外，利用两静电保护部7a、7b所具有的各电感器L7、L8主要对低频侧的阻抗进行了匹配。因此，本实施方式中，设置在第一开关IC3的第一公共端子CP1与第二开关IC4的第二公共端子CP2之间的匹配电路5c由主要对高频侧的阻抗进行了匹配的电感器L1以及电容器C1形成。其它结构与上述的实施方式1相同，因此，通过标注相同的标号来省略其结构的说明。

如上所述，本实施方式中，能起到与上述实施方式1相同的效果，且能利用两静电保护部7a、7b保护开关模块1不受天线元件侧的ESD的影响。

此外，本实施方式中，通过设置两静电保护部7a、7b，能简化匹配电路5c。

＜实施方式5＞

参照图12对本发明的实施方式5进行说明。图12是本发明实施方式5的开关模块的电路框图。本实施方式的开关模块1与上述实施方式4的不同点在于，如图12所示，还分别与各天线端子ANT1、ANT2相对应地设有图10所示的第二静电保护部、即两个静电保护部6a、6b。其它结构与上述的实施方式4相同，因此，通过标注相同的标号来省略其结构的说明。

如上所述，本实施方式能起到与上述实施方式相同的效果。

另外，本发明并不限于上述的各实施方式，只要不脱离其技术思想，可以在上述实施方式以外进行各种变更。例如，在上述实施方式中，各开关31a、31b、41a～41h主要由场效应晶体管形成，但也可以利用由PIN二极管形成的各种开关来构成各开关31a、31b、41a～41h，或由双极晶体管、静电感应型晶体管等各种开关元件来构成各开关31a、31b、41a～41h。此外，本发明的第一、第二开关单元的结构不限于上述第一、第二开关IC3、4，只要根据构成第一、第二开关部31、41的各开关的结构适当采用最合适的结构即可。

此外，与第一开关单元(第一开关IC3)相连的各开关元件不限于上述多频段用的天线A1、A2，也可以使与第二开关单元(第二开关IC4)相连的各通信系统各自的通信所使用的各频段分别所对应的单频段用的多个天线与第一开关单元相连。此外，与第一开关单元相连的天线元件的数量、和与第二开关单元相连的通信系统的数量根据搭载开关模块的通信装置的结构来适当设定为最合适的数量即可。

此外，各静电保护部6a、6b、7a、7b以及低通滤波器LPF1、LPF2也可以设置于搭载开关模块的通信装置所具备的基板。也可以将低通滤波器改变为陷波滤波器等电路结构。

工业上的实用性

本发明能广泛应用于对多个天线元件和多个通信系统进行切换连接的开关模块。

标号说明

1 开关模块

2 布线基板

3 第一开关IC(第一开关单元)

31 第一开关部

31a、31b 开关(第一开关)

4 第二开关IC(第二开关单元)

41 第二开关部

41a～41h 开关(第二开关)

5、5c 匹配电路

6a、6b 第二静电保护部

7a、7b 第一静电保护部

A1、A2 天线(天线元件)

ANT1、ANT2 天线端子

C4、C5 电容器

CP1 第一公共端子

CP2 第二公共端子

L4、L6 电感器(第一静电保护部)

L7、L8 电感器

PL 电源线

SL 信号线

VDD1 第一电源端子

VDD2 第二电源端子

VDDa 公共电源电极

850/900Tx，1800/1900Tx，TRx1～TRx6 信号端子

Claims

1.一种开关模块，其特征在于，包括：

由第一开关IC形成的第一开关单元，该第一开关单元具有分别连接有单独的天线元件的多个天线端子、第一公共端子、以及对多个所述天线端子的某一个和所述第一公共端子进行切换连接的第一开关部；

由第二开关IC形成的第二开关单元，该第二开关单元具有第二公共端子、分别连接有对应的通信系统的多个信号端子、以及对所述第二公共端子和多个所述信号端子的某一个进行切换连接的第二开关部；

对所述第一公共端子和所述第二公共端子进行连接的信号线；

设置于所述信号线的匹配电路；

设有所述第一开关IC、所述第二开关IC、所述信号线、以及所述匹配电路的布线基板；

设置于所述第一开关IC的第一电源端子；

设置于所述第二开关IC的第二电源端子；

设置于所述布线基板的公共电源电极；

设置于所述布线基板，并对所述公共电源电极、和所述第一电源端子以及所述第二电源端子进行连接的电源线；以及

分别与各所述天线端子对应地单独设置有第一电感器而形成的第一静电保护部，

各所述第一电感器各自的一端与连接至对应的所述天线端子的所述天线元件相连，并且其另一端接地，

所述匹配电路包括第二电感器和第一电容器，该第二电感器以一端与所述第一公共端子相连且另一端与所述第二公共端子相连的方式插入于所述信号线，该第一电容器的一端与所述第二电感器的所述一端相连，并且另一端接地。

2.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，

包括分别与各所述天线端子对应地单独设置有第二电容器而形成的第二静电保护部，

各所述第二电容器各自的一端与对应的所述天线端子相连，另一端与连接至该天线端子的所述天线元件相连。

3.如权利要求1或2所述的开关模块，其特征在于，

所述第一开关部通过分别与各所述天线端子对应地单独设置第一开关而形成，各个所述第一开关各自的一端与所述第一公共端子相连，且另一端与对应的所述天线端子相连，

所述第二开关部通过分别与各所述信号端子对应地单独设置第二开关而形成，各个所述第二开关各自的一端与所述第二公共端子相连，且另一端与对应的所述信号端子相连。

4.如权利要求3所述的开关模块，其特征在于，各个所述第一开关和各个所述第二开关分别由场效应晶体管形成。