JPH06197041A

JPH06197041A - 高周波スイッチ

Info

Publication number: JPH06197041A
Application number: JP4358138A
Authority: JP
Inventors: Giichi Kodo; 堂義一児; Harufumi Bandai; 代治文萬
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-12-26
Filing date: 1992-12-26
Publication date: 1994-07-15
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JP2874497B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ダイオードのキャパシタンス分のばらつきに
よる影響を小さくした高周波スイッチを得る。【構成】送信回路ＴＸを、第１のダイオード２４を介
してアンテナＡＮＴに接続する。さらに、アンテナを、
ストリップライン４４と第２のダイオード４８とを含む
回路で、受信回路ＲＸに接続する。第１のコントロール
端子３２に正の電圧を印加し、２つのダイオードがＯＮ
となると、送信回路から信号を送信するが、第２のダイ
オード４８のインダクタンス分とコンデンサ５０との直
列共振回路によって受信回路側には伝達されない。受信
時には、第２のコントロール端子５６に正の電圧を加
え、抵抗４２，５２などで分圧して、２つのダイオード
に逆バイアス電圧を印加し、確実にＯＦＦ状態とする。
このとき、第１のダイオードのキャパシタンス分とイン
ダクタ３６とコンデンサ４０との並列共振回路で、送信
回路とアンテナとの間のアイソレーションをとる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は高周波スイッチに関
し、特にたとえば、デジタル携帯電話などの高周波回路
において信号の経路の切り換えを行うための高周波スイ
ッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波スイッチは、図４に示すように、
デジタル携帯電話などにおいて、送信回路ＴＸとアンテ
ナＡＮＴとの接続および受信回路ＲＸとアンテナＡＮＴ
との接続を切り換えるために用いられる。高周波スイッ
チ１は、図５に示すように、アンテナＡＮＴ，送信回路
ＴＸおよび受信回路ＲＸに接続される。送信回路ＴＸに
は、コンデンサ２ａを介して第１のダイオード３のアノ
ードが接続される。第１のダイオード３のアノードは、
第１のストリップライン４およびコンデンサ２ｂの直列
回路を介して接地される。さらに、第１のストリップラ
イン４とコンデンサ２ｂとの中間点には、抵抗５を介し
て、コントロール端子６が接続される。コントロール端
子６には、高周波スイッチ１の切り換えを行うためのコ
ントロール回路が接続される。また、第１のダイオード
３のカソードは、コンデンサ２ｃを介して、アンテナＡ
ＮＴに接続される。

【０００３】アンテナＡＮＴに接続されたコンデンサ２
ｃには、さらに第２のストリップライン７とコンデンサ
２ｄとの直列回路を介して、受信回路ＲＸが接続され
る。また、第２のストリップライン７とコンデンサ２ｄ
との中間点には、第２のダイオード８のアノードが接続
される。そして、第２のダイオード８のカソードは接地
される。

【０００４】この高周波スイッチ１を用いて送信する場
合、コントロール端子６に正の電圧が与えられる。この
電圧によって、第１のダイオード３および第２のダイオ
ード８がＯＮとなる。このとき、コンデンサ２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄによって直流分がカットされ、ダイオー
ド３，８を含む回路にのみコントロール端子６に加えら
れた電圧が印加されるようにしている。ダイオード３，
８がＯＮとなることにより、送信回路ＴＸからの信号が
アンテナＡＮＴに送られ、信号がアンテナＡＮＴから送
信される。なお、送信回路ＴＸの送信信号は、第２のス
トリップライン７が第２のダイオード８により接地され
ることよって共振してそのインピーダンスが無限大とな
るため、受信回路ＲＸには伝達されない。また、受信時
には、コントロール端子６に電圧を印加しないことによ
って、第１のダイオード３および第２のダイオード８は
ＯＦＦとなる。そのため、受信信号は受信回路ＲＸに伝
達され、送信回路ＴＸ側には伝達されない。このよう
に、コントロール端子６に印加される電圧をコントロー
ルすることによって、送受信を切り換えることができ
る。

【０００５】ところが、ダイオードがＯＮ時には、完全
に導通状態にならず、インダクタンス分が存在する。ま
た、ダイオードがＯＦＦ時には、キャパシタンス分が存
在する。これらのインダクタンス分やキャパシタンス分
の影響を除去するために、図６のような高周波スイッチ
が用いられる。この高周波スイッチ１では、第１のダイ
オード３に並列にインダクタ９と直流分をカットするた
めのコンデンサ１０とが接続されている。そして、第１
のダイオード３のキャパシタンス分とインダクタ９とで
並列共振回路が形成され、受信時における送信回路ＲＸ
とアンテナＡＮＴとの間のアイソレーションを確保して
いる。

【０００６】また、第２のダイオード８に直列にコンデ
ンサ１１が接続され、第２のダイオード８のインダクタ
ンス分とコンデンサ１１とで直列共振回路が形成され
る。この直列共振回路によって、アンテナＡＮＴと第２
のストリップライン７との接続点Ａから受信回路ＲＸ側
をみたときのインピーダンスを無限大にできる。したが
って、受信回路ＲＸ側に漏れた送信信号が、確実に接地
される。なお、この高周波スイッチ１では、第１のダイ
オード３に並列に抵抗１２が接続され、第２のダイオー
ド８に並列に抵抗１３が接続される。この抵抗１３は、
別の抵抗１４を介して、第２のコントロール端子１５に
接続される。第２のコントロール端子１５に正の電圧を
加えると、抵抗１２，１３などで分圧されてダイオード
３，８に逆バイアス電圧が印加され、これらのダイオー
ド３，８を確実にＯＦＦにすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイオ
ードのインダクタンス分やキャパシタンス分には、個々
のダイオードでばらつきがある。そのため、インダクタ
やコンデンサなどと共振回路を形成しても、ダイオード
のばらつきのために安定した性能を有する高周波スイッ
チを作製することが困難である。特に、ダイオードのキ
ャパシタンス分のばらつきが、高周波スイッチの性能に
大きく影響する。

【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、特
にダイオードのキャパシタンス分のばらつきによる影響
を低減した高周波スイッチを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、送信回路，
受信回路およびアンテナに接続され、送信回路とアンテ
ナとの接続および受信回路とアンテナとの接続を切り換
えるための高周波スイッチであって、送信回路側にアノ
ードが接続されアンテナ側にカソードが接続される第１
のダイオードと、アンテナと受信回路との間に接続され
るストリップラインと、受信回路側にアノードが接続さ
れアース側にカソードが接続される第２のダイオード
と、第１のダイオードに並列に接続されるインダクタ
と、第１のダイオードおよびインダクタに並列に接続さ
れるコンデンサとを含む、高周波スイッチである。

【００１０】

【作用】第１のダイオードとコンデンサとインダクタと
を並列に接続することにより、並列共振回路が形成され
る。第１のダイオードに並列にコンデンサを接続するこ
とにより、共振回路の合成キャパシタンスが大きくな
る。したがって、全キャパシタンスに対する第１のダイ
オードのキャパシタンス分のばらつきの割合が、コンデ
ンサが接続されていない場合に比べて小さくなる。

【００１１】

【発明の効果】この発明によれば、第１のダイオードと
コンデンサとインダクタとを並列に接続することによ
り、並列共振回路が形成されるため、受信時に送信回路
とアンテナとの間のアイソレーションを十分にとること
ができる。したがって、アンテナと受信回路との間の挿
入損失を小さくすることができる。このとき、全キャパ
シタンスに対する第１のダイオードのキャパシタンス分
のばらつきの割合が小さいため、並列共振回路の共振周
波数の変動などの影響が小さい。そのため、安定した性
能の高周波スイッチを得ることができる。

【００１２】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１３】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す回路図であ
る。この高周波スイッチ２０は、デジタル携帯電話など
の送受信の切り換えのために使用される。したがって、
高周波スイッチ２０は、アンテナＡＮＴ，送信回路ＴＸ
および受信回路ＲＸに接続される。送信回路ＴＸは、コ
ンデンサ２２を介して、第１のダイオード２４のアノー
ドに接続される。また、第１のダイオード２４のアノー
ドは、チョークコイルとして働く第１のストリップライ
ン２６およびコンデンサ２８を介して接地される。さら
に、第１のストリップライン２６とコンデンサ２８との
中間点は、抵抗３０を介して第１のコントロール端子３
２に接続される。第１のダイオード２４のカソードは、
コンデンサ３４を介してアンテナＡＮＴに接続される。
また、第１のダイオード２４に並列に、インダクタ３６
とコンデンサ３８との直列回路が接続される。さらに、
第１のダイオード２４に並列に、コンデンサ４０および
抵抗４２が接続される。なお、図１の回路例の第１のス
トリップライン２６とコンデンサ２８に代えて、抵抗を
接続するようにしても同様の結果が得られる。

【００１４】また、アンテナＡＮＴには、第２のストリ
ップライン４４が接続される。第２のストリップライン
４４は、コンデンサ４６を介して、受信回路ＲＸに接続
される。また、第２のストリップライン４４とコンデン
サ４６との中間点は、第２のダイオード４８とコンデン
サ５０との直列回路を介して接地される。さらに、第２
のダイオード４８に並列に、抵抗５２が接続される。こ
の抵抗５２は、別の抵抗５４を介して、第２のコントロ
ール端子５６に接続される。

【００１５】この高周波スイッチ２０を用いて送信を行
う場合、第１のコントロール端子３２に正の電圧が印加
される。第１のコントロール端子３２に加えられた電圧
は、第１のダイオード２４および第２のダイオード４８
に順方向のバイアス電圧として印加され、これらのダイ
オード２４，４８がＯＮ状態となる。したがって、送信
回路ＴＸからの送信信号は、アンテナＡＮＴから送信さ
れるとともに、第２のストリップライン４４が第２のダ
イオード４８により接地されて共振してそのインピーダ
ンスが無限大となるため、受信回路ＲＸ側には伝達され
ない。

【００１６】送信時においては、第１のダイオード２４
および第２のダイオード４８がＯＮとなるが、これらの
ダイオードにはインダクタンス分が存在する。このよう
なインダクタンス分が存在すると、アンテナＡＮＴと第
２のストリップライン４４との接続点Ａからみた受信回
路ＲＸ側をみたときのインピーダンスが無限大とならな
い。このようなインダクタンス分による影響を除去する
ために、第２のダイオード４８のインダクタンス分とコ
ンデンサ５０とで、直列共振回路が形成される。したが
って、コンデンサ５０のキャパシタンスＣは、第２のダ
イオード４８のインダクタンス分をＬ_D，使用周波数を
ｆとすると、次式で表される。Ｃ＝１／｛（２πｆ）²・Ｌ_D｝

【００１７】コンデンサ５０のキャパシタンスＣを上式
の条件に設定することによって、第２のダイオード４８
がＯＮ時に、直列共振回路が形成され、アンテナＡＮＴ
と第２のストリップライン４４との接続点Ａから受信回
路ＲＸ側をみたときのインピーダンスを無限大にでき
る。したがって、送信回路ＴＸからの信号は受信回路Ｒ
Ｘに伝達されず、送信回路ＴＸとアンテナＡＮＴとの間
の挿入損失を小さくすることができる。さらに、アンテ
ナＡＮＴと受信回路ＲＸとの間において、良好なアイソ
レーションを得ることができる。なお、第１のコントロ
ール端子３２に電圧を加えると、電流はコンデンサ２
２，２８，３４，４６，５０でカットされて、第１のダ
イオード２４および第２のダイオード４８を含む回路に
のみ流れることになって、他の部分に影響を及ぼさな
い。

【００１８】また、この高周波スイッチ２０を用いて受
信を行う場合、第１のコントロール端子３２の電圧印加
が停止されるとともに、第２のコントロール端子５６に
正の電圧が加えられる。第２のコントロール端子５６に
加えられた電圧は、抵抗４２，５２などで分圧され、ダ
イオード２４，４８に逆方向のバイアス電圧として印加
される。それによって、第１のダイオード２４および第
２のダイオード４８は確実にＯＦＦとなり、受信信号が
受信回路ＲＸに伝達される。このとき、ダイオードには
キャパシタンス分が存在するため、受信信号が送信回路
ＴＸ側に漏れる場合がある。このような受信信号の漏れ
を防ぐために、図２に示すように、第１のダイオード２
４のキャパシタンス分とインダクタ３６とコンデンサ４
０とで、並列共振回路が形成される。したがって、イン
ダクタ３６のインダクタンスＬは、第１のダイオード２
４とコンデンサ４０との合成キャパシタンスをＣ，使用
周波数をｆとすると、次式で表される。Ｌ＝１／｛（２πｆ）²・Ｃ｝

【００１９】インダクタ３６のインダクタンスＬを上式
の条件に設定することによって、送信回路ＴＸとアンテ
ナＡＮＴとの間のアイソレーションを良好にすることが
できる。したがって、受信信号は送信回路ＴＸ側に漏れ
ず、アンテナＡＮＴと受信回路ＲＸとの間の挿入損失を
小さくすることができる。なお、インダクタ３６のかわ
りに、高インピーダンスの伝送線路を使用しても、同様
の効果を得ることができる。この実施例では、第１およ
び第２のコントロール端子に電圧を加えたときに、イン
ダクタ３６を介して電流が流れることを防ぐために、イ
ンダクタ３６に直列にコンデンサ３８が接続されてい
る。このコンデンサ３８を接続する場合、そのキャパシ
タンスに応じて必要により上式が補正されることはいう
までもない。

【００２０】ダイオードのインダクタンス分およびキャ
パシタンス分には、個々のダイオードでばらつきがあ
る。特に、キャパシタンス分のばらつきによって、イン
ダクタ３６とで形成される並列共振回路の共振周波数が
変化するなどの不都合がおこる。しかしながら、この発
明の高周波スイッチ２０では、第１のダイオード２４と
コンデンサ４０とが並列接続されているため、その合成
キャパシタンスは大きくなる。たとえば、コンデンサの
キャパシタンスをＣ１，第１のダイオード２４のキャパ
シタンスをＣ_Dとすると、その合成キャパシタンスＣ
は、Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ_Dとなる。第１のダイオード２４のキ
ャパシタンス分のばらつきをＣ_DSとすると、全キャパシ
タンスに対するばらつきは、Ｃ_DS／（Ｃ１＋Ｃ_D）とな
る。コンデンサ４０が接続されていない場合、全キャパ
シタンスに対するばらつきの割合は、Ｃ_DS／Ｃ_Dである
から、コンデンサ４０を接続したほうがキャパシタンス
のばらつきの影響を小さくすることができる。したがっ
て、この発明の高周波スイッチ２０では、安定した性能
を得ることができる。

【００２１】この高周波スイッチ２０は、図３に示すよ
うに、積層型のチップ部品とすることができる。この場
合、多くの受動素子は内蔵されるが、チップ部品の上面
には、第１のダイオード２４や第２のダイオード４８な
どが取り付けられる。また、並列共振回路を形成するコ
ンデンサ４０や直列共振回路を形成するコンデンサ５０
などは、チップ部品の誘電体層をはさんで電極を形成す
ることにより構成することができる。したがって、コン
デンサ４０やコンデンサ５０を構成する電極をトリミン
グすることによって、最適なキャパシタンスを得ること
ができる。このようなトリミングは、ダイオードのキャ
パシタンスや高周波スイッチの特性を測定して、レーザ
ーまたはサンドブラストなどにより、表面側の電極を削
ることにより行われる。

【００２２】なお、図３に示す高周波スイッチでは、ト
リミングする電極をチップ部品の表面に形成したが、チ
ップ部品の内部において、削ることが可能な程度の表層
近傍に形成することも可能である。

【００２３】このように、ダイオードのばらつきの影響
を低減することによって、トリミングの必要性を減ら
し、安価で、特性の安定した高周波スイッチを得ること
ができる。また、ダイオードの特性ばらつきを補正する
ためのトリミングパターンを形成すれば、さらに特性の
安定した高周波スイッチを得ることができる。さらに、
高周波で安定した特性が要求される高周波スイッチを表
面実装タイプの部品とすることができ、携帯電話などの
小型化、信頼性向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】図１に示す高周波スイッチの要部を示す回路図
である。

【図３】図１に示す高周波スイッチをチップ部品にした
状態を示す平面図である。

【図４】高周波スイッチの働きを示す概念図である。

【図５】この発明の背景となる従来の高周波スイッチの
一例を示す回路図である。

【図６】この発明の背景となる従来の高周波スイッチの
他の例を示す回路図である。

【符号の説明】

２０高周波スイッチ２４第１のダイオード２６第１のストリップライン３２第１のコントロール端子３６インダクタ４０コンデンサ４４第２のストリップライン４８第２のダイオードＴＸ送信回路ＲＸ受信回路ＡＮＴアンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信回路，受信回路およびアンテナに接
続され、前記送信回路と前記アンテナとの接続および前
記受信回路と前記アンテナとの接続を切り換えるための
高周波スイッチであって、前記送信回路側にアノードが接続され前記アンテナ側に
カソードが接続される第１のダイオード、前記アンテナと前記受信回路との間に接続されるストリ
ップライン、前記受信回路側にアノードが接続されアース側にカソー
ドが接続される第２のダイオード、前記第１のダイオードに並列に接続されるインダクタ、
および前記第１のダイオードおよび前記インダクタに並
列に接続されるコンデンサを含む、高周波スイッチ。