DE69612041T2

DE69612041T2 - Hochfrequenzschalter

Info

Publication number: DE69612041T2
Application number: DE69612041T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhide Kato; Norio Nakajima; Koji Tanaka
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: EP0756381A2; US5699023A; EP0756381A3; DE69612041D1; EP0756381B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochfrequenzschalter zum Schalten von Signalwegen bei einer Hochfrequenzschaltung für eine Verwendung beispielsweise bei einem tragbaren Telephon, und spezieller auf eine Hochfrequenzschaltung, die fünf Tore aufweist und Dioden und Übertragungsleitungen umfaßt.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Manche tragbaren Telephone verwenden ein Nach-Erfassungs- Vielzahl-Verfahren, um die Qualitäts-Verschlechterung einer empfangenen Welle, die durch einen Schwund (Fading) verursacht wird, zu reduzieren. Bei dem Nach-Erfassungs-Vielzahl-Verfahren wird in einer Empfangsschaltung ein Signal mit einer Mehrzahl von Antennen empfangen, die geschaltet werden. Wenn bei einer empfangenen Welle ein Schwund von einer Antenne groß wird, wird die Empfangsschaltung zu einer anderen Antenne geschaltet und ein Empfang durchgeführt. Bei dieser Konfiguration werden Schwundeffekte durch ein Schalten der Antenne reduziert. Als ein Schalter, der für das Schalten der Antenne bei dem Nach-Erfassungs-Vielzahl- Verfahren verwendet wird, wurde beispielsweise eine Schalterschaltung, die in Fig. 4 gezeigt ist, verwendet.
Die in Fig. 4 gezeigte Schalterschaltung 51 weist drei verbundene Drei-Tor-Schalter 52 bis 54 auf. Der Schalter 52 umfaßt ein erstes Tor P21, ein zweites Tor P22 und ein drittes Tor P23. Auf die gleiche Weise umfassen die Schalter 53 und 54 erste bis dritte Tore P31, P32, P33, P41, P42 bzw. P43. Das erste Tor P21 des Schalters 52 ist mit einem Empfangsabschnitt Rx1 verbunden, während das zweite Tor P22 mit einer Antenne ANT1 verbunden ist. Der Schalter 52 ist derart konfiguriert, daß das zweite Tor P22 mit dem ersten Tor P21 oder dem dritten Tor P23 verbunden werden kann, während das dritte Tor P23 mit dem ersten Tor P41 des Schalters 54 verbunden ist.
Der Schalter 53 ist derart konfiguriert, daß das zweite Tor P32 mit dem ersten Tor P31 oder dem dritten Tor P33 verbunden sein kann. Das erste Tor P31 ist mit einem Empfangsabschnitt Rx2 verbunden, das zweite Tor P32 ist mit einer Antenne ANT2 verbunden, während das dritte Tor P33 mit dem dritten Tor P43 des Schalters 54 verbunden ist.
Der Schalter 54 ist derart konfiguriert, daß das zweite Tor P42 mit dem ersten Tor P41 oder dem dritten Tor P43 verbunden sein kann. Das erste Tor P41 ist mit dem dritten Tor P23 des Schalters 52 verbunden, das zweite Tor P42 ist mit einem Übertragungsabschnitt Tx verbunden, während das dritte Tor P43 mit dem dritten Tor P33 des Schalters 53 verbunden ist.
Bei dieser Schalterschaltung 51 werden die Verbindung zwischen der Antenne ANT1 und der Empfangsschaltung Rx1, die Verbindung zwischen der Antenne ANT2 und der Empfangsschaltung Rx2 und die Verbindung zwischen der Übertragungsschaltung Tx und der Antenne ANT1 oder der Antenne ANT2 geschaltet, um eine der zwei Antennen auszuwählen.
PIN-Diode-Schalter oder GaAs-Halbleiter-Schalter werden allgemein für die Drei-Tor-Schalter 52, 53 und 54 verwendet.
Bei einer Schalterschaltung, die herkömmliche PIN-Diode- Schalter verwendet, ist es schwierig, die Schaltung kompakt herzustellen, da viele einzelne Komponenten verwendet werden. Drosseln und eine Verdrahtung von Streifenleitungen sind auf einer gedruckten Schaltungsplatine für die Schaltung erforderlich. Diese Anforderung macht es ferner schwierig, die Schaltung zu miniaturisieren.
Andererseits wird bei einer Schalterschaltung, die herkömmliche GaAs-Halbleiter-Schalter verwendet, eine Negativ-Leistungs-Quelle benötigt, wodurch sich die Anzahl von Stiften (pins) erhöht. Es ist schwierig, die Schaltung kompakt herzustellen.
Zusätzlich muß eine Anpassungsschaltung entworfen werden, wobei drei Schalter erforderlich sind, wodurch sich die Kosten erhöhen.

Zusammenfassung der Erfindung

Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Hochfrequenzschalter zu schaffen, der für eine Vorrichtung, wie beispielsweise ein tragbares Telephon, die das Nach-Erfassungs-Vielzahl-Verfahren verwendet, verwendet werden kann, um die obig beschriebenen Probleme zu lösen.
Die vorhergehende Aufgabe kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Schaffung eines Hochfrequenzschalters erreicht werden, der die folgenden Merkmale aufweist: ein erstes bis fünftes Tor; eine erste Hochfrequenzschalterschaltung zum Öffnen (Aktivieren) und Schließen (Deaktivieren) der Verbindung zwischen dem ersten Tor und dem dritten Tor; eine zweite Hochfrequenzschalterschaltung zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem zweiten Tor und dem vierten Tor; und eine dritte Hochfrequenzschalterschaltung zum Schalten zwischen der Verbindung des dritten Tors und des fünften Tors und der Verbindung des vierten Tors und des fünften Tors. Die erste Hochfrequenzschalterschaltung umfaßt eine erste Übertragungsleitung, die zwischen das erste Tor und das dritte Tor geschaltet ist, eine erste Diode, die zwischen den Referenzspannungspunkt und den Verbindungspunkt zwischen dem ersten Tor und der ersten Übertragungsleitung geschaltet ist, einen ersten Steuerspannungsanschluß, der zwischen der ersten Diode und dem Referenzspannungspunkt mit dem Verbindungspunkt verbunden ist und eine zweite Übertragungsleitung, die zwischen den Referenzspannungspunkt und den Verbindungspunkt zwischen dem dritten Tor und der ersten Übertragungsleitung geschaltet ist. Die zweite Hochfrequenzschalterschaltung umfaßt eine dritte Übertragungsleitung, die zwischen das zweite Tor und das vierte Tor geschaltet ist, eine zweite Diode, die zwischen den Referenzspannungspunkt und den Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Tor und der dritten Übertragungsleitung geschaltet ist, einen zweiten Steuerungsspannungsanschluß, der mit dem Verbindungspunkt zwischen der zweiten Diode und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist und eine vierte Übertragungsleitung, die zwischen den Referenzspannungspunkt und den Verbindungspunkt zwischen dem vierten Tor und der dritten Übertragungsleitung geschaltet ist.
Ein dritter Steuerspannungsanschluß ist mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt verbunden, wobei ein Ende der zweiten Übertragungsleitung der ersten Hochfrequenzschalterschaltung und ein Ende der vierten Übertragungsleitung der zweiten Hochfrequenzschalterschaltung verbunden sind.
Die dritte Hochfrequenzschalterschaltung umfaßt eine dritte und vierte Diode, die zwischen das dritte Tor und das fünfte Tor und zwischen das vierte Tor und das fünfte Tor in zueinander entgegengesetzten Richtungen hinsichtlich des fünften Tors geschaltet sind, eine fünfte Übertragungsleitung, die zwischen den Referenzspannungspunkt und die Anode der dritten Diode geschaltet ist, eine sechste Übertragungsleitung, die zwischen den Referenzspannungspunkt und die Anode der vierten Diode geschaltet ist, einen vierten Steuerspannungsanschluß, der mit dem Verbindungspunkt zwischen der fünften Übertragungsleitung und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist, einen fünften Steuerspannungsanschluß, der mit dem Verbindungspunkt zwischen der sechsten Übertragungsleitung und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist, eine siebte Übertragungsleitung, die zwischen die Kathode der dritten Diode und den Referenzspannungspunkt geschaltet ist, eine achte Übertragungsleitung, die zwischen die Kathode der vierten Diode und den Referenzspannungspunkt geschaltet ist, einen sechsten Steuerspannungsanschluß, der mit dem Verbindungspunkt zwischen der siebten Übertragungsleitung und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist und einen siebten Steueranschluß, der mit dem Verbindungspunkt zwischen der achten Übertragungsleitung und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist.
Gemäß dem obig beschriebenen Hochfrequenzschalter ist es lediglich erforderlich, eine Polarität einer Spannung, eine positive oder eine negative Spannung, zu liefern, da zumindest drei Anschlüsse unter dem ersten bis fünften Steuerungsspannungsanschluß auf die Massespannung eingestellt sind. Daher können Schaltungsstrukturen zum Liefern von Spannungen vereinfacht werden, wodurch eine gedruckte Schaltungsplatine, auf der der Hochfrequenzschalter befestigt ist, kompakt hergestellt werden kann.
Zwischen einem Paar von verbundenen Toren existiert entweder die erste oder dritte Übertragungsleitung und entweder die dritte oder vierte Diode. Daher fließt ein Hochfrequenzsignal entweder durch die erste oder dritte Übertragungsleitung und entweder durch die dritte oder vierte Diode, wodurch ein Einfügungsverlust reduziert wird.
Ein Einfügungsverlust und ein Reflexionsverlust können reduziert werden, da die erste bis achte Übertragungsleitung Stromwege bilden, um Steuerströme durch die erste bis vierte Diode zu leiten, und ferner die von den Verbindungspunkten aus gesehene Impedanz der Übertragungsleitungen zu erhöhen.
Da die erste bis dritte Hochfrequenzschalterschaltung in einen Chip integriert sind, können drei Schaltungsoperationen durch einen Hochfrequenzschalter durchgeführt werden, wodurch die Anzahl von Komponenten reduziert werden kann. Daher kann der Hochfrequenzschalter kompakt und günstig hergestellt werden.
Da die Spannungen, die an den ersten bis dritten Steuerspannungsanschluß angelegt werden, für eine Steuerung des Öffnens und Schließens der ersten und zweiten Hochfrequenzschalterschaltung verwendet werden, können das erste Tor und das dritte Tor und das zweite Tor und das vierte Tor gleichzeitig verbunden sein.
Bei dem Hochfrequenzschalter kann zumindest einer des ersten bis siebten Steuerspannungsanschlusses durch einen ersten Widerstand mit dem entsprechenden Verbindungspunkt verbunden sein. Die erste bis siebte Steuerspannung und die Steuerströme können leicht eingestellt werden, indem der Widerstandswert des ersten Widerstands eingestellt wird.
Bei dem Hochfrequenzschalter kann zumindest eines des ersten bis fünften Tors durch einen ersten Kondensator mit dem Referenzspannungspunkt verbunden sein. Die Wellenimpedanz kann kompensiert werden, indem die Kapazität des ersten Kondensators eingestellt wird, wodurch ein Einfügungsverlust und Reflexionsverlust, die durch den Hochfrequenzschalter verursacht werden, wirksam reduziert werden können. Zusätzlich können die erste bis achte Übertragungsleitung kurz hergestellt werden, wodurch der Hochfrequenzschalter kompakt hergestellt werden kann.
Bei dem Hochfrequenzschalter kann zumindest eine der ersten bis vierten Diode mit einem zweiten Widerstand versehen sein, der mit derselben parallel geschaltet ist. Ladungen, die angehäuft werden, wenn sich die Diode in dem Aus-Zustand befindet, fließen daher unmittelbar durch den Widerstand, wenn die Diode in den Ein-Zustand eintritt. Daher schaltet die Diode sanft von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand. Zusätzlich kann die Sperrspannung an der Diode stabilisiert werden, wenn sich die Diode in dem Aus-Zustand befindet.
Bei dem Hochfrequenzschalter kann zumindest eine der ersten bis vierten Diode mit einer neunten Übertragungsleitung und einem zweiten Kondensator versehen sein, die miteinander in Reihe und mit der Diode parallel geschaltet sind. Durch die Kondensatorkomponente der Diode, die erhalten wird, wenn sich dieselbe in dem Aus-Zustand befindet, und der Induktivkomponente der neunten Übertragungsleitung wird daher eine Parallel-Resonanzschaltung gebildet. Durch ein Konfigurieren der Schaltung derart, daß die Resonanzfrequenz dieser Parallel-Resonanzschaltung der Frequenz eines Hochfrequenzsignals, das zu dem Hochfrequenzschalter übertragen wird, angepaßt ist, kann die Impedanz der Diode, die erhalten wird, wenn sich dieselbe in dem Aus-Zustand befindet, erhöht werden. Folglich können die Isolationscharakteristika der Diode verbessert werden. Zusätzlich verhindert der zweite Kondensator ein Umgehen eines Gleichstroms durch einen Schaltungsabschnitt, der die neunte Übertragungsleitung umfaßt.
Bei dem Hochfrequenzschalter der vorliegenden Erfindung verbinden die erste und zweite Hochfrequenzschalterschaltung die erste Übertragungsleitung zwischen dem ersten Tor und dem dritten Tor und die dritte Übertragungsleitung zwischen dem zweiten Tor und dem vierten Tor. Die Anode der ersten Diode ist zwischen das erste Tor und die erste Übertragungsleitung geschaltet, während die Kathode der ersten Diode mit dem Referenzspannungspunkt verbunden ist. Die Anode der zweiten Diode ist zwischen das zweite Tor und die dritten Übertragungsleitung geschaltet, während die Kathode der zweiten Diode mit dem Referenzspannungspunkt verbunden ist. Bei der dritten Hochfrequenzschalterschaltung sind die fünfte und sechste Diode zwischen das dritte Tor und das fünfte Tor und zwischen das vierte Tor und das fünfte Tor in zueinander entgegengesetzten Richtungen hinsichtlich des fünften Tors geschaltet.
Wenn die erste bis vierte Diode derart gesteuert werden, daß sich jede derselben durch ein Anlegen der spezifizierten Steuerspannungen an den ersten bis siebten Steuerspannungsanschluß in dem Ein-Zustand oder in dem Aus-Zustand befindet, sind das dritte und fünfte Tor (erster Verbindungszustand) oder das vierte und fünfte Tor verbunden (zweiter Verbindungszustand) oder die Verbindung zwischen dem ersten Tor und dem dritten Tor und die Verbindung zwischen dem zweiten Tor und dem vierten Tor sind gleichzeitig implementiert (dritter Verbindungszustand).
Zusätzlich sind die fünfte und sechste Übertragungsleitung an einem Ende zwischen das dritte Tor und die dritte Diode bzw. zwischen das vierte Tor und die vierte Diode geschaltet, wobei die anderen Enden derselben mit dem Referenzspannungspunkt verbunden sind. Die siebte und achte Übertragungsleitung sind an einem Ende zwischen das fünfte Tor und die dritte bzw. vierte Diode geschaltet, während die anderen Enden derselben mit dem Referenzspannungspunkt verbunden sind. Bei dieser Konfiguration wird verhindert, daß ein Hochfrequenzsignal von den Hochfrequenzübertragungsleitungen zwischen den Toren zu dem Referenzspannungspunkt ausläuft.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt ein Schaltungsdiagramm eines Hochfrequenzschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 2 stellt ein Schaltungsdiagramm dar, das ein bevorzugtes, modifiziertes Beispiel des Hochfrequenzschalters zeigt.
Fig. 3 stellt ein Schaltungsdiagramm dar, das ein weiteres bevorzugtes modifiziertes Beispiel des Hochfrequenzschalters zeigt.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Hochfrequenzschalterschaltung.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Schaltungsdiagramm eines Hochfrequenzschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Dieser Hochfrequenzschalter weist fünf Tore zum Schalten von Verbindungen zwischen zwei Antennen, zwei Empfangsschaltungen und einer Übertragungsschaltung auf. Der Hochfrequenzschalter 1 weist eine Schaltungskonfiguration auf, bei der eine erste Hochfrequenzschalterschaltung 2 zwischen einem ersten Tor P1, das ferner als ein erstes Empfangsschaltungstor Rx1 bezeichnet wird, und einem dritten Tor P3, das ferner als ein erstes Antennentor ANT1 bezeichnet wird, angeordnet ist, wobei eine zweite Hochfrequenzschalterschaltung 3 zwischen einem zweiten Tor P2, das als ein zweites Empfangsschaltungstor Rx2 dient, und einem vierten Tor P4, das ferner als ein zweites Antennentor ANT2 bezeichnet wird, angeordnet ist, während eine dritte Hochfrequenzschalterschaltung 4 zwischen einem fünften Tor, das ferner als ein Übertragungsschaltungstor Tx bezeichnet wird, und dem ersten Antennentor ANT1 und dem zweiten Antennentor ANT2 angeordnet ist. Dieser Hochfrequenzschalter 1 kann auf einem Chip hergestellt werden.
Bei der ersten Hochfrequenzschalterschaltung 2 ist eine erste Übertragungsleitung 5a zwischen das erste Antennentor ANT1 und das erste Empfangsschaltungstor Rx1 geschaltet. Ein Ende der ersten Übertragungsleitung 5a ist durch einen Kondensator 6a mit dem ersten Empfangsschaltungstor Rx1 verbunden, während das andere Ende durch einen Kondensator 7a mit dem ersten Antennentor ANT1 verbunden ist.
Zwischen einem Verbindungspunkt A, bei dem die erste Übertragungsleitung 5a mit dem Kondensator 6a verbunden ist, und dem Referenzspannungspunkt, d. h. der Masse, sind eine erste Diode 8a und ein Kondensator 9a in Reihe geschaltet. Bei einem Verbindungspunkt C, bei dem die erste Diode 8a mit dem Kondensator 9a verbunden ist, ist ein erster Steuerspannungsanschluß V1 durch einen ersten Widerstand 10 verbunden. Ein Ende einer zweiten Übertragungsleitung 11a ist mit einem Verbindungspunkt E verbunden, bei dem die erste Übertragungsleitung 5a mit dem Kondensator 7a verbunden ist.
Bei der zweiten Hochfrequenzschalterschaltung 3 ist eine dritte Übertragungsleitung 5b zwischen das zweite Antennentor ANT2 und das zweite Empfangsschaltungstor Rx2 geschaltet. Ein Ende der dritten Übertragungsleitung 5b ist durch einen Kondensator 6b mit dem zweiten Empfangsschaltungstor Rx2 verbunden, während das andere Ende durch einen Kondensator 7b mit dem zweiten Antennentor ANT2 verbunden ist. Zwischen einem Verbindungspunkt B, bei dem die dritte Übertragungsleitung 5b mit dem Kondensator 6b verbunden ist, und der Masse, sind eine zweite Diode 8b und ein Kondensator 9b in Reihe geschaltet. Bei einem Verbindungspunkt D, bei dem die zweite Diode 8b mit dem Kondensator 9b verbunden ist,
ist ein zweiter Steuerspannungsanschluß V2 durch einen ersten Widerstand 10 verbunden. Ein Ende einer vierten Übertragungsleitung 11b ist mit einem Verbindungspunkt F verbunden, bei dem die dritte Übertragungsleitung 5b mit dem Kondensator 7b verbunden ist.
Die anderen Enden der zweiten und der vierten Übertragungsleitung 11a und 11b sind mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt G verbunden. Ein dritter Steuerspannungsanschluß V3 ist durch einen ersten Widerstand 10 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt G verbunden, während ein Kondensator 12 zwischen den gemeinsamen Verbindungspunkt G und der Masse geschaltet ist.
Bei der dritten Hochfrequenzschalterschaltung 4 ist eine dritte Diode 13a zwischen das erste Antennentor ANT1 und das Übertragungsschaltungstor Tx geschaltet, während eine vierte Diode 13b zwischen das zweite Antennentor ANT2 und das Übertragungsschaltungstor Tx geschaltet ist.
Die Anode der dritten Diode 13a ist durch einen Kondensator 14a mit dem ersten Antennentor ANT1 verbunden, während die Kathode der dritten Diode 13a durch einen Kondensator 15a mit dem Übertragungsschaltungstor Tx verbunden ist. Die Anode der vierten Diode 13b ist durch einen Kondensator 14b mit dem zweiten Antennentor ANT2 verbunden, während die Kathode der vierten Diode 13b durch einen Kondensator 15b mit dem Übertragungsschaltungstor Tx verbunden ist.
Zwischen einem Verbindungspunkt H, bei dem die dritte Diode 13a mit dem Kondensator 14a verbunden ist, und der Masse sind eine fünfte Übertragungsleitung 16a und ein Kondensator 17a in Reihe geschaltet. Bei einem Verbindungspunkt L, bei dem die fünfte Übertragungsleitung 16a mit dem Kondensator 17a verbunden ist, ist ein vierter Steuerspannungsanschluß V4 durch einen ersten Widerstand 10 verbunden. Zwischen einem Verbindungspunkt I, bei dem die vierte Diode 13b mit dem Kondensator 14b verbunden ist, und der Masse sind eine sechste Übertragungsleitung 16b und ein Kondensator 17b in Reihe geschaltet. Bei einem Verbindungspunkt M, bei dem die sechste Übertragungsleitung 16b mit dem Kondensator 17b verbunden ist, ist ein fünfter Steuerspannungsanschluß V5 durch einen ersten Widerstand 10 verbunden.
Zwischen einem Verbindungspunkt J, bei dem die dritte Diode 13a mit dem Kondensator 15a verbunden ist, und der Masse, sind eine siebte Übertragungsleitung 18a und ein Kondensator 19a in Reihe geschaltet. Bei einem Verbindungspunkt N, bei dem die siebte Übertragungsleitung 18a mit dem Kondensator 19a verbunden ist, ist ein sechster Steuerspannungsanschluß V6 durch den ersten Widerstand 10 verbunden. Zwischen einem Verbindungspunkt K, bei dem die vierte Diode 13b mit dem Kondensator 15b verbunden ist, und der Masse, sind eine achte Übertragungsleitung 18b und ein Kondensator 19b in Reihe geschaltet. Bei einem Verbindungspunkt O, bei dem die Übertragungsleitung 18b mit dem Kondensator 19b verbunden ist, ist ein siebter Steuerspannungsanschluß V7 durch einen ersten Widerstand verbunden.
Unter der Annahme, daß ein Hochfrequenzsignal, das durch die erste bis dritte Hochfrequenzschalterschaltung 2 bis 4 fließt, eine Wellenlänge λ aufweist, sind die erste bis achte Übertragungsleitung 5a, 11a, 5b, 11b, 16a, 16b, 18a und 18b aus Streifenleitungen, Mikrostreifenleitungen und/oder koplanaren Führungsleitungen hergestellt, die Längen von λ/4 oder weniger aufweisen. Obwohl die erste bis achte Übertragungsleitung 5a, 11a, 5b, 11b, 16a, 16b, 18a und 18b als λ/4-Leitungen bezeichnet werden, sind dieselben tatsächlich aufgrund von Effekten einer Streifenleitungsinduktivität und Streukapazität mit Komponenten konfiguriert, die Längen von λ/4 oder weniger aufweisen.
Der Betrieb des Hochfrequenzschalters 1, der wie vorhergehend beschrieben konfiguriert ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Steuerbetriebskarte, die in Tabelle 1 gezeigt ist, beschrieben. In der Tabelle 1 zeigen Spalten V1 bis V7 die Steuerspannungen, die an die Steuerspannungsanschlüsse V1 bis V7 angelegt werden, wobei + eine positive Spannung und 0 die Massespannung anzeigt, eine Spalte ANT1- Tx zeigt Verbindungszustände zwischen dem ersten Antennentor ANT1 und dem Übertragungstor Tx, wobei x einen geschlossenen Zustand (nicht-leitenden Zustand) und o einen offenen Zustand (leitenden Zustand) anzeigt, eine Spalte ANT2-Tx zeigt Verbindungszustände zwischen dem zweiten Antennentor ANT2 und dem Übertragungstor Tx, wobei x einen geschlossenen Zustand und o einen offenen Zustand anzeigt, eine Spalte Rx1-ANT1 zeigt Verbindungszustände zwischen dem ersten Empfangsschaltungstor Rx1 und dem ersten Antennentor ANT1, wobei x einen geschlossenen Zustand und o einen offenen Zustand anzeigt, und eine Spalte Rx2-ANT2 zeigt Verbindungszustände zwischen dem zweiten Empfangsschaltungstor Rx2 und dem zweiten Antennentor ANT2, wobei x einen geschlossenen Zustand und o einen offenen Zustand anzeigt. Tabelle 1
(1) Wenn eine Übertragung lediglich von der ersten Antenne durchgeführt wird (erster Verbindungszustand)
Bei der dritten Hochfrequenzschalterschaltung 4 wird eine positive Leistungsspannung an den vierten und siebten Steuerspannungsanschluß V4 und V7 angelegt, wobei die Massespannung (Nullspannung) an den fünften und, sechsten Steuerspannungsanschluß V5 und V6 angelegt wird. Folglich wird eine Vorspannung in Durchlaß-Richtung an die dritte Diode 13 angelegt, um dieselbe einzuschalten, während eine Vorspannung in Sperr-Richtung an die vierte Diode 13b angelegt wird, um dieselbe auszuschalten.
Ein Hochfrequenzsignal-Übertragungsweg wird daher zwischen dem ersten Antennentor ANT1 und dem Übertragungstor Tx gebildet, während zwischen dem zweiten Antennentor ANT2 und dem Übertragungstor Tx kein Hochfrequenzsignal-Übertragungsweg gebildet wird. Da die Impedanz der fünften bis achten Übertragungsleitung 16a, 16b, 18a und 18b von den Verbindungspunkten H bis K aus gesehen unendlich ist, wird ein Hochfrequenzsignal für eine Übertragung nicht von den Verbindungspunkten H bis K von dem Übertragungstor Tx zu der Masse geleitet.
Bei diesem Modus sind das erste und zweite Empfangsschaltungstor Rx1 und Rx2 nicht mit dem ersten und zweiten Antennentor ANT1 und ANT2 verbunden. Daher sind die erste und zweite Hochfrequenzschalterschaltung 2 und 3 derart eingestellt, daß Hochfrequenzsignal-Übertragungswege geschlossen sind. Mit anderen Worten gesagt, wird bei der ersten und zweiten Hochfrequenzschalterschaltung 2 und 3 eine positive Spannung an den ersten und zweiten Steuerspannungsanschluß V1 und V2 angelegt, wobei die Massespannung an den dritten Steuerspannungsanschluß V3 angelegt wird, um die erste und zweite Diode 8a und 8b auszuschalten.
(2) Wenn eine Übertragung lediglich von der zweiten Antenne (zweiter Verbindungszustand) übertragen wird.
In diesem Fall wirken die erste und zweite Hochfrequenzschalterschaltung 2 und 3 auf die gleiche Weise, wie bei dem ersten Verbindungszustand, der vorhergehend beschrieben wurde. Der Betrieb von lediglich der dritten Hochfrequenzschalterschaltung 4 wird nachfolgend beschrieben.
Die positive Spannung wird an den fünften und sechsten Steuerspannungsanschluß V5 und V6 angelegt, während die Massespannung (Nullspannung) an den vierten und siebten Steuerpannungsanschluß V4 und V7 angelegt wird. Folglich wird an die vierte Diode 13b eine Vorspannung in Durchlaß- Richtung angelegt, um dieselbe einzuschalten, während an die dritte Diode 13a eine Vorspannung in Sperr-Richtung angelegt wird, um dieselbe auszuschalten.
Daher ist ein Hochfrequenzsignal-Übertragungsweg zwischen dem zweiten Antennentor ANT2 und dem Übertragungstor Tx gebildet, wobei zwischen dem ersten Antennentor ANT1 und dem Übertragungstor Tx kein Hochfrequenzsignal-Übertragungsweg gebildet ist.
(3) Wenn ein Empfang mit der ersten und zweiten Antenne durchgeführt wird (dritter Verbindungszustand)
Bei der ersten und zweiten Hochfrequenzschalterschaltung 2 und 3 wird die positive Spannung an den dritten Steuerspannungsanschluß V3 angelegt, wobei die Massespannung (Nullspannung) an den ersten und zweiten Steuerspannungsanschluß V1 und V2 angelegt wird. Folglich wird an der ersten und zweiten Diode 8a und 8b eine Vorspannung in Durchlaß-Richtung angelegt, um dieselben gleichzeitig einzuschalten.
Daher sind Hochfrequenzsignal-Übertragungswege gleichzeitig zwischen dem ersten Antennentor ANT1 und dem Empfangsschaltungstor Rx1 und zwischen dem zweiten Antennentor ANT2 und dem Empfangsschaltungstor Rx2 gebildet.
Wie es vorhergehend beschrieben wurde, ist es gemäß dem Hochfrequenzschalter 1 der vorliegenden Erfindung lediglich erforderlich, eine Polarität einer Spannung, eine positive oder eine negative Spannung, zu liefern, da zumindest drei Anschlüsse unter dem ersten bis siebten Steuerspannungsanschluß V1 bis V7 auf die Massespannung eingestellt sind. Daher können Schaltungsstrukturen zum Liefern von Spannungen vereinfacht werden, wodurch eine gedruckte Schaltungsplatine, auf der der Hochfrequenzschalter 1 befestigt ist, kompakt hergestellt werden kann.
Bei dem ersten bis dritten Verbindungszustand, die oben beschrieben wurden, existiert zwischen einem Paar von verbundenen Toren entweder die erste oder dritte Übertragungsleitung 5a und 5b und entweder die dritte oder vierte Diode 13a und 13b. Wenn bei dem ersten Verbindungszustand ein Hochfrequenzsignal zwischen dem dritten und fünften Tor P3 und PS fließt, fließt dieses Hochfrequenzsignal lediglich durch die Diode 13a, wodurch ein Einfügungsverlust reduziert wird.
Da die zweite und die vierte bis achte Übertragungsleitung 11a, 11b, 16a, 16b, 18a und 18b Stromwege bilden, um Steuerströme durch die erste bis vierte Diode 8a, 8b, 13a und 13b zu leiten und ferner die von den Verbindungspunkten E, F, H, I, J und K aus gesehene Impedanz der Übertragungsleitungen erhöhen, können ein Einfügungsverlust und ein Reflexionsverlust reduziert werden. Da die erste bis dritte Hochfrequenzschalterschaltung 2 bis 4 in einen Chip integriert werden können, können drei Schaltungsoperationen durch einen Hochfrequenzschalter durchgeführt werden, wodurch die Anzahl von Komponenten reduziert werden kann. Daher kann der Hochfrequenzschalter kompakt und günstig hergestellt werden.
Da die Spannungen, die an den ersten bis dritten Steuerspannungsanschluß V1 bis V3 angelegt werden, verwendet werden, um das Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Hochfrequenzschalterschaltung 2 und 3 zu steuern, können das erste Tor P1 und das dritte Tor P3 und das zweite Tor P2 und das vierte Tor P4 gleichzeitig verbunden werden.
Der Schalter kann derart konfiguriert sein, daß die Massespannung für die positive Spannung substituiert wird und eine negative Spannung für die Massespannung substituiert wird. In diesem Fall wir bei dem ersten Verbindungszustand die Massespannung, d. h. die Nullspannung, an den ersten, zweiten, vierten und siebten Steuerspannungsanschluß V1, V2, V4 und V7 angelegt, wobei die negative Leistungsspannung an den dritten, fünften und sechsten Steuerspannungsanschluß V3, V5 und V6 angelegt wird. Die Spannungen werden bei dem zweiten und dritten Verbindungszustand auf die gleiche Weise angelegt.
Die Richtungen, in die die erste bis vierte Diode 8a, 8b, 13a und 13b verbunden sind, sind nicht auf diejenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind, begrenzt. Die Dioden können in die Richtungen verbunden werden, die entgegengesetzt zu denen sind, die in Fig. 1 gezeigt sind. Mit anderen Worten gesagt, können die erste bis vierte Diode 8a, 8b, 13a und 13b derart verbunden sein, daß die Anoden der ersten bis vierten Diode 8a, 8b, 13a und 13b mit den Verbindungspunkten C, D, J bzw. K verbunden sind, während die Kathoden derselben mit den Verbindungspunkten A, B, H und I verbunden sind. Da in diesem Fall die erste und zweite Diode Polaritäten aufweisen, die entgegengesetzt zu denjenigen sind, die in Fig. 1 gezeigt sind, muß die positive Spannung und die Massespannung entgegengesetzt geliefert werden.
Da die ersten Widerstände 10 lediglich vorgesehen sind, um die erste bis siebte Steuerspannung einzustellen, die von dem ersten bis siebten Steuerspannungsanschluß V1 bis V7 durch die Verbindungspunkte C, D, G, L, M, N und O an den Hochfrequenzschalter 1 angelegt werden, können dieselben nach Bedarf entfernt werden. In diesem Fall können die Verbindungspunkte C, D, G, L, M, N und O direkt mit dem ersten bis siebten Steuerspannungsanschluß V1 bis V7 verbunden werden.
Alle Kondensatoren werden entweder zum Sperren eines Gleichstroms oder für eine Signalkopplung verwendet. Dieselben können nach Bedarf entfernt werden.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist der erste Steuerspannungsanschluß V1 von dem zweiten Steuerspannungsanschluß V2 getrennt. Diese Anschlüsse können zu einem Steuerungsspannungsanschluß kombiniert werden.
Der dritte Steuerspannungsanschluß V3 kann in eine Mehrzahl von Steuerspannungsanschlüssen getrennt werden.
Ein bevorzugtes, modifiziertes Beispiel des Hochfrequenzschalters 1 wird nachfolgend beschrieben.
Wie es in Fig. 1 mit gepunkteten Linien gezeigt ist, kann es bevorzugt sein, daß erste Kondensatoren 20 zwischen die Masse und die Verbindungspunkten A, B, E, F, H, I, J bzw. K geschaltet sind. In diesem Fall kann die Wellenimpedanz ausgeglichen werden, indem die Kapazität der ersten Kondensatoren 20 eingestellt wird, wodurch ein Einfügungsverlust und ein Reflexionsverlust, die durch den Hochfrequenzschalter 1 bewirkt werden, wirksam reduziert werden kann. Zusätzlich können die zweite und die vierte bis achte Übertragungsleitung 11a, 11b, 16a, 16b, 18a und 18b klein hergestellt werden, wodurch der Hochfrequenzschalter 1 kompakt hergestellt werden kann.
Die ersten Kondensatoren 20 werden nicht notwendigerweise an allen obig beschriebenen Positionen gebraucht. Dieselben können lediglich an notwendigen Positionen nach Bedarf verbunden sein. Ferner werden bevorzugte, modifizierte Beispiele, die an den Hochfrequenzschalter des obig beschriebenen Ausführungsbeispiels angelegt werden, unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 nachfolgend beschrieben. Bei den Beispielen, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, ist zumindest ein Schaltungselement, das später beschrieben wird, mit jeder Diode der ersten bis vierten Diode 8a, 8b, 13a und 13b verbunden. In den Fig. 2 und 3 ist die erste Diode 8a als ein Beispiel unter der ersten bis vierten Diode 8a, 8b, 13a und 13b herausgenommen.
Gemäß Fig. 2 ist bei dem ersten Beispiel ein zweiter Widerstand 21 mit der ersten Diode 8a parallel verbunden. Die erste Diode 8a wirkt für einen Gleichstrom als ein Kondensator, wenn sich dieselbe in dem Aus-Zustand befindet. Wenn die Diode in den Ein-Zustand eintritt, fließen daher unmittelbar Ladungen, die angehäuft werden, wenn sich die erste Diode 8a in dem Aus-Zustand befindet. Bei der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration werden die angehäuften Ladungen durch den zweiten Widerstand 21 entladen, wobei die erste Diode 8a sanft von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand schaltet.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel sind eine neunte Übertragungsleitung 22 und ein zweiter Kondensator 23, die in Reihe geschaltet sind, mit der ersten Diode 8a parallel geschaltet. Bei dieser Konfiguration ist durch die Kondensatorkomponente der ersten Diode Ba, die erhalten wird, wenn sich dieselbe in dem Aus-Zustand befindet und der Induktivkomponente der neunten Übertragungsleitung 22 eine Parallel-Resonanzschaltung gebildet. Indem die Induktivität der neunten Übertragungsleitung 22 derart eingestellt wird, daß die Resonanzfrequenz dieser Parallel-Resonanzschaltung an die Frequenz eines zu übertragenden Hochfrequenzsignals angepaßt ist, kann die Impedanz der ersten Diode 8a, die erhalten wird, wenn sich dieselbe in dem Aus-Zustand befindet, erhöht werden. Folglich können die Isolationscharakteristika der ersten Diode 8a, die erhalten werden, wenn sich dieselbe in dem Aus-Zustand befindet, verbessert werden. Der zweite Kondensator 23 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß ein Gleichstrom die Diode durch die neunte Übertragungsleitung 22 umgeht.
Die neunte Übertragungsleitung 22 kann als eine Streifenleitung, Mikrostreifenleitung, koplanare Führungsleitung oder dergleichen konfiguriert werden und ist derart ausgewählt, daß die Resonanzfrequenz der Parallel-Resonanzschaltung an die Frequenz eines übertragenen oder empfangenen Hochfrequenzsignals angepaßt ist.

Claims

1. Ein Hochfrequenzschalter (1) mit folgenden Merkmalen:

einem ersten bis fünften Tor (P1, P2, P3, P4, P5);

einer ersten Hochfrequenzschalterschaltung (2) zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem ersten Tor (P1) und dem dritten Tor (P3);

einer zweiten Hochfrequenzschalterschaltung (3) zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem zweiten Tor (P2) und dem vierten Tor (P4); und

einer dritten Hochfrequenzschalterschaltung (4) zum Schalten zwischen der Verbindung des dritten Tors (P3) und des fünften Tors (P5) und der Verbindung des vierten Tors (P4) und des fünften Tors (P5),

wobei die erste Hochfrequenzschalterschaltung (2) eine erste Übertragungsleitung (5a), die zwischen das erste Tor (P1) und das dritte Tor (P3) geschaltet ist, eine erste Diode (8a), die zwischen einen Referenzspannungspunkt und einen Verbindungspunkt (A) zwischen dem ersten Tor (P1) und der ersten Übertragungsleitung (5a) geschaltet ist, einen ersten Steuerspannungsanschluß (V1), der mit einem Verbindungspunkt (C) zwischen der ersten Diode (8a) und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist, und eine zweite Übertragungsleitung (11a) umfaßt, die zwischen den Referenzspannungspunkt und einen Verbindungspunkt (E) zwischen dem dritten Tor (P3) und der ersten Übertragungsleitung (5a) geschaltet ist,

wobei die zweite Hochfrequenzschalterschaltung (3) eine dritte Übertragungsleitung (5b), die zwischen das zweite Tor (P2) und das vierte Tor (P4) geschaltet ist, eine zweite Diode (8b), die zwischen den Referenzspannungspunkt und einen Verbindungspunkt (B) zwischen dem zweiten Tor (P2) und der dritten Übertragungsleitung (5b) geschaltet ist, einen zweiten Steuerspannungsanschluß (V2), der mit einem Verbindungspunkt (D) zwischen der zweiten Diode (8b) und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist, und eine vierte Übertragungsleitung (11b) umfaßt, die zwischen den Referenzspannungspunkt und einen Verbindungspunkt (F) zwischen dem vierten Tor (P4) und der dritten Übertragungsleitung (5b) geschaltet ist,

und ferner einen dritten Steuerspannungsanschluß (V3) umfaßt, der mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (G) verbunden ist, wobei ein Ende der zweiten Übertragungsleitung (11a) der ersten Hochfrequenzschalterschaltung (2) und ein Ende der vierten Übertragungsleitung (11b) der zweiten Hochfrequenzschalterschaltung (3) mit dem Referenzspannungspunkt verbunden sind, und

wobei die dritte Hochfrequenzschalterschaltung (4) eine dritte und vierte Diode (13a, 13b), die zwischen das dritte Tor (P3) und das fünfte Tor (PS) und zwischen das vierte Tor (P4) und das fünfte Tor (PS) in zueinander entgegengesetzten Richtungen hinsichtlich des fünften Tors (PS) geschaltet sind, eine fünfte Übertragungsleitung (16a), die zwischen den Referenzspannungspunkt und die Anode der dritten Diode (13a) geschaltet ist, eine sechste Übertragungsleitung (16b), die zwischen den Referenzspannungspunkt und die Anode der vierten Diode (13b) geschaltet ist, einen vierten Steuerungsspannungsanschluß (V4), der mit einem Verbindungspunkt (L) zwischen der fünften Übertragungsleitung (16a) und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist, einen fünften Steuerspannungsanschluß (V5), der mit einem Verbindungspunkt (M) zwischen der sechsten Übertragungsleitung (16b) und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist, eine siebte Übertragungsleitung (18a), die zwischen die Kathode der dritten Diode (13a) und den Referenzspannungspunkt geschaltet ist, eine achte Übertragungsleitung (18b), die zwischen die Kathode der vierten Diode (13b) und den Referenzspannungspunkt geschaltet ist, einen sechsten Steuerungsspannungsanschluß (V6), der mit einem Verbindungspunkt (N) zwischen der siebten Übertragungsleitung (18a) und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist, und einen siebten Steuerspannungsanschluß (V7) umfaßt, der mit einem Verbindungspunkt (O) zwischen der achten Übertragungsleitung (18b) und dem Referenzspannungspunkt verbunden ist.

2. Ein Hochfrequenzschalter (1) gemäß Anspruch 1, bei dem zumindest einer des ersten bis siebten Steuerspannungsanschlusses (V1 bis V7) durch einen ersten Widerstand (10) mit dem entsprechenden Verbindungspunkt verbunden ist.

3. Ein Hochfrequenzschalter (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest eines des ersten bis fünften Tors (P1 bis PS) durch einen ersten Kondensator (20) mit dem Referenzspannungspunkt verbunden ist.

4. Ein Hochfrequenzschalter (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zumindest eine der ersten bis vierten Diode (8a, 8b, 13a, 13b) mit einem zweiten Widerstand (21) versehen ist, der mit derselben parallel geschaltet ist.

5. Ein Hochfrequenzschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zumindest eine der ersten bis vierten Diode (8a, 8b, 13a, 13b) mit einer neunten Übertragungsleitung (22) und einem zweiten Kondensator (23) versehen ist, die miteinander in Reihe und mit der Diode (8a, 8b, 13a, 13b) parallel geschaltet sind.