JP2004015161A

JP2004015161A - 高周波スイッチ回路およびマルチバンド用高周波スイッチモジュール

Info

Publication number: JP2004015161A
Application number: JP2002162615A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamashita; 山下　貴弘; Keisuke Fukamachi; 深町　啓介; Hiroyuki Tadai; 但井　裕之
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP4038714B2

Abstract

【課題】５．４ｍｍ×４．０ｍｍ以下の小型基板であっても特性インピーダンスを５０Ωに整合させることが容易に出来ること。
【解決手段】アンテナ端子、送信端子、受信端子を備え、前記アンテナ端子と送信端子との間に一端をグランドに接続した第一の伝送線路と、該第一の伝送線路と前記アンテナ端子との間に接続した第一のダイオードを有し、前記アンテナ端子と受信端子との間に接続した第二の伝送線路と、該第二の伝送線路と前記受信端子との間に一端をグランドに接続した第一のコンデンサと第二のダイオードを直列に接続し、該第二のダイオードと第一のコンデンサの間に前記ダイオードを制御する電圧制御端子を接続し、送信回路と受信回路とを切り換えるスイッチ回路において、前記第二の伝送線路と受信端子との間に一端をグランドに接続した第二のコンデンサを接続したことを特徴とする高周波スイッチ回路およびこれらを積層体基板に構成したマルチバンド用高周波スイッチモジュール。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は準マイクロ波帯などの高周波帯域で用いられる高周波複合部品のスイッチ回路に関し、また少なくとも１つのアンテナで送受信系を取り扱うマルチバンド用高周波スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話の普及には、目を見張るものがあり、携帯電話の機能、サービス向上が図られている。当初、１つのアンテナを１つの送受信系で共用するシングルバンド携帯電話から始まった。そのための積層体を用いた高周波スイッチも開発された。（例えば特開平６−１９７０４０、特開平９−３６６０３号公報参照）。
【０００３】
その後、加入者数の急増に伴い、デュアルバンド携帯電話などが市場に出てきた。このデュアルバンド携帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り扱うのに対し、２つの送受信系を取り扱うものである。これにより、利用者は都合の良い送受信系を選択して利用することができるのである。例えば、デュアルバンド携帯電話では、ＧＳＭ１８００システム（送信Ｔｘ：１７１０〜１７８５ＭＨｚ、受信Ｒｘ：１８０５〜１８８０ＭＨｚ）、第２の送受信系としてＥＧＳＭ９００システム（送信Ｔｘ：８８０〜９１５ＭＨｚ、受信Ｒｘ：９２５〜９６０ＭＨｚ）の２つのシステムに対応する。このような携帯電話では、それぞれの周波数に応じた信号経路、および複数の周波数を切り換えるためのスイッチとして分波回路とスイッチ回路を用いて構成される高周波スイッチモジュールが用いられる。（例えば特開平９−３６６０４号、特開平１１−５５００２号公報参照）。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
高周波スイッチは一般的にデジタル携帯電話などにおいて、送信回路と受信回路を切り換えるスイッチ回路として用いられる。図１４は一般的な高周波スイッチ回路の等価回路図である。受信端子ＲｘにはダイオードＤＰ２のカソードと伝送線路ＬＰ２が接続されている。ダイオードＤＰ２のアノード側には一端がグランドに接続されたコンデンサＣＰ１が直列回路で接続されており、コンデンサＣＰ１とダイオードＤＰ２の中間接続点には、抵抗端子ＲＰ１を介して電源端子ＶＣ１が接続されている。アンテナ端子ＡＮＴはダイオードＤＰ１を介して送信端子Ｔｘと接続しており、ダイオードＤＰ１のカソード側と送信端子Ｔｘの中間接続点から伝送線路ＬＰ１を介してグランドと接続している。
【０００５】
次に、この高周波スイッチを用いた場合の送受信系の動作について説明する。ＶＣ１に正電圧を印加した場合は、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２に対して順方向の正電圧バイアスとして働く。そのためダイオードＤＰ１、ＤＰ２はＯＮ状態になる。このときＴｘ端子からの送信信号はアンテナ端子に伝送され、Ｒｘ端子にはほとんど伝送されない。なぜならば送信時にはＬＰ２とＣＰ１が送信周波数で共振周波数を持つ直列共振回路であり、送信周波数ではＬＰ２のＲｘ側から、ＤＰ２への回路はグランドに接地された状態になり、またＬＰ２の線路長はλ／４線路長になるように設計されているから、アンテナ側からＲｘ端子へは理論上インピーダンスが無限大になっているためである。
【０００６】
次に、ＶＣ１に電圧を印加しない場合には、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２はＯＦＦ状態となる。このとき、アンテナ端子から入った受信信号はダイオードＤＰ１がＯＦＦのため、Ｔｘポート側へは伝送されない。またダイオードＤＰ２もＯＦＦのため、ＣＰ１やＲＰ１側へは伝送されず、Ｒｘ端子へ伝送される。
【０００７】
ここで、伝送線路の特性インピーダンスと線路幅、伝送線路の巻数の一般的な関係を図１２、１３に示す。伝送線路の線路幅が細くなることにより、グランドとの寄生容量が減少するため伝送線路の特性インピーダンスは増大する。また、伝送線路の巻数が増えるとともに、伝送線路のインダクタンス成分の増大に伴い特性インピーダンスが増大することが一般的に知られている。高周波スイッチモジュールにおいて、伝送線路ＬＰ２の特性インピーダンスは５０Ωで設計するのが一般的である。また回路的に伝送線路ＬＰ２の長さは、通過帯域における信号のλ／４線路長に相当する長さが必要であり、その長さ分を積層体中の電極パターンで形成するためには伝送線路のインピーダンスが５０Ωとなるように、伝送線路の幅や伝送線路の配線方法を調整する必要がある。
【０００８】
従来の積層体基板の縦横の大きさが６．７ｍｍ×５．０ｍｍ程度の比較的大型のモジュール部品では、まだ誘電体シート上で余地があったから積層体中における伝送線路の上下の重なりを避けて、伝送線路の位置を移動させることや伝送線路幅を太くすることが比較的容易にできた。つまり重なりを生じないように伝送線路のみで特性インピーダンスを５０Ωに整合させることが可能であった。しかしながら、小型化、低背化が進む中で、より小型の基板では伝送線路の位置を変更することができる余地はなく、また伝送線路の幅を太くすることは困難である。必要な伝送線路長を得るためには伝送線路をコイルのように重ね合わせて多層で巻くことがやむを得なくなり、その結果、伝送線路の重ねあわせに起因するインダクタンス成分の増加により、λ／４線路の特性インピーダンスが５０Ωよりも大きくなることが問題となってきた。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑み、小型の基板であっても特性インピーダンスを５０Ωに容易に整合させることが出来る高周波スイッチ回路、およびマルチバンド用高周波スイッチモジュールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、受信端子とグランドとの間に別途グランドに接続した第二のコンデンサを接続し、このコンデンサの容量を調整することにより、容易に前記第二の伝送線路の特性インピーダンスを減少させ整合させ得ることを知見した。
即ち、本発明の高周波スイッチ回路は、アンテナ端子、送信端子、受信端子を備え、前記アンテナ端子と送信端子との間に一端をグランドに接続した第一の伝送線路と、該第一の伝送線路と前記アンテナ端子との間に接続した第一のダイオードを有し、前記アンテナ端子と受信端子との間に接続した第二の伝送線路と、該第二の伝送線路と前記受信端子との間に一端をグランドに接続した第一のコンデンサと第二のダイオードを直列に接続し、該第二のダイオードと第一のコンデンサの間に前記ダイオードを制御する電圧制御端子を接続し、送信回路と受信回路とを切り換えるスイッチ回路において、前記第二の伝送線路と受信端子との間に一端をグランドに接続した第二のコンデンサを接続したものである。
【００１１】
また、本発明のマルチバンド用の高周波スイッチ回路は、アンテナを共用し、通過帯域の異なる複数の送受信系に信号を分波するＬＣ回路で構成した分波回路と、各送受信系のそれぞれに送信系と受信系を切り換えるダイオードと伝送線路を主構成としたスイッチ回路と、伝送線路とコンデンサで構成され前記スイッチ回路の各送信系に挿入されるローパスフィルタ回路とを有し、前記それぞれのスイッチ回路の送信系には、一端をグランドに接続した第一の伝送線路と、第一の伝送線路側にカソードを接続した第一のダイオードとを有し、受信系には、第二の伝送線路と、該第二の伝送線路側にカソードを接続した第二のダイオードと一端をグランドに接続した第一のコンデンサとを直列に接続し、該第二のダイオードと第一のコンデンサとの間に抵抗を介して電圧制御端子を接続してなり、前記第二のダイオードに対向して一端をグランドに接続した第二のコンデンサを接続したものである。
【００１２】
本発明のマルチバンド用高周波スイッチモジュールは、アンテナを共用し、通過帯域の異なる複数の送受信系に信号を分波するＬＣ回路で構成した分波回路と、各送受信系のそれぞれに送信系と受信系を切り換えるダイオードと伝送線路を主構成とした請求項１又は２に記載したスイッチ回路と、伝送線路とコンデンサで構成され前記スイッチ回路の各送信系に挿入されるローパスフィルタ回路とを有するマルチバンド用高周波スイッチモジュールにおいて、前記分波回路および前記スイッチ回路を構成する伝送線路およびコンデンサのうち少なくとも一つ以上は、積層体基板を構成する誘電体シート内に電極パターンとして形成し、前記分波回路および前記スイッチ回路を構成するコンデンサ、抵抗、インダクタ、ダイオードなどのチップ部品は前記積層体基板上に配置したものである。
前記第二のコンデンサは、積層体基板の最下部の誘電体シート層に形成したグランド電極との間で容量を形成し、前記第二の伝送線路はその上に形成する第二のグランド電極と第三のグランド電極に挟まれた複数枚の誘電体シート層に形成することが好ましい。また、前記積層体基板の縦横の大きさは５．４ｍｍ×４．０ｍｍ以下が可能である。
【００１３】
以上により小型化に伴って、伝送線路の線幅が細くなることやコイル状に巻くことにより生じる特性インピーダンスの不整合を回避し、受信回路の伝送線路の線幅や巻き方などを大きく変更させることなく、特性インピーダンスを整合させることを可能にした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係わる高周波スイッチモジュールについて、図を用いて説明する。図１はシングルバンド、図２はデュアルバンドに適用した場合の等価回路図を示す。なお、本発明はデュアルバンド以上のマルチバンドにも適用可能である。デュアルバンドでの具体例は後述の実施例で具体的に示したので、先に実施例を参照すると、本発明が理解しやすい。
【００１５】
図１は本発明の一実施例で、シングルバンド携帯電話に用いる高周波スイッチの回路を示す。スイッチ回路の機能は、送信回路と受信回路を電気的に高速に切り換えることである。このスイッチ回路は、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２からなり、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信端子Ｔｘ側にカソードが接続され、送信端子とダイオードＤＰ１との中間接続点から伝送線路ＬＰ１がグランドに接続されている。通常アンテナは、高周波スイッチモジュールの場合、その外にロット状、ワイヤ状のものが取り付けられ、高周波スイッチモジュールのアンテナ端子ＡＮＴに接続されるが、今後モジュール化の要請がさらに強まると、平面アンテナをさらに複合化して取り込んだ高周波スイッチモジュールも考えられる。本発明は、実施例としてはアンテナを外部取り付けしたものを例示するが、アンテナを含んだ複合モジュールにも適用できる。
【００１６】
さらに、アンテナ側と受信端子Ｒｘ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信端子Ｒｘと伝送線路ＬＰ２の中間接続点からダイオードＤＰ２のカソードが接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、グランドに接続されたコンデンサＣＰ１が直列接続され、ダイオードＤＰ２のアノードとコンデンサＣＰ１の中間接続点から抵抗ＲＰ１が接続され、電圧制御端子ＶＣ１に接続される。上述のように電圧制御端子ＶＣ１に電圧を印加した場合には、ダイオードＤＰ１、ＤＰ２がＯＮして送信回路Ｔｘとアンテナ端子ＡＮＴが接続される。コントロール回路に電圧を印加しない場合には、アンテナ端子ＡＮＴと受信回路Ｒｘが接続される。そして本実施例では、受信端子Ｒｘとグランドとの間でダイオードＤＰ２の接続点に対向してコンデンサＣＱ１を接続している。これは伝送線路ＬＰ２の特性インピーダンスを整合させるのに有効であり、従来の方法では伝送線路ＬＰ２の線幅や巻き方などを変更させる設計手法に頼っており小型化に限界があった。ここでは新たにＣＱ１の接地容量を接続することにより、ＣＱ１の容量を調整することによって、伝送線路ＬＰ２の特性インピーダンスを容易に整合させることができ、送信系と受信系の両方でインヒ゜ータ゛ンス整合が得られ高周波スイッチ回路として有用である。
【００１７】
次に、図２にデュアルバンドの場合の一実施例を示す。この実施例は、通過帯域の異なる第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）と第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）を扱う高周波スイッチモジュールであり、第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）の送信信号と受信信号を切り換える第１のスイッチ回路１６と、第１のスイッチ回路の送信ラインに接続される第１のローパスフィルタ回路１８と、第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）の送信信号と受信信号を切り換える第２のスイッチ回路１７と、第２のスイッチ回路の送信ラインに接続される第２のローパスフィルタ回路１９と、第１の送受信系と第２の送受信系を分波する分波回路１３とから構成されている。アンテナ端子ＡＮＴに接続される分波回路１３は、１つのハイパスフィルタ回路１５と１つのローパスフィルタ回路１４が主回路となっている。つまり、伝送線路ＬＦ１とコンデンサＣＦ１で一つのローパスフィルタ回路を構成し、コンデンサＣＦ２とコンデンサＣＦ３でもう一つのハイパスフィルタ回路を構成している。そして、ローパスフィルタ回路の伝送線路ＬＦ１とＣＦ１の間には、伝送線路ＬＦ２が直列に接続され、この伝送線路ＬＦ２はコンデンサＣＦ１と直列共振することによって、分波特性のローパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。またハイパスフィルタ回路のコンデンサＣＦ２とコンデンサＣＦ３の間には伝送線路ＬＦ３が直列に接続され、この伝送線路ＬＦ３はコンデンサＣＦ３と直列共振することによって、分波特性のハイパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。尚、この分波回路は、ローパスフィルタ回路とハイパスフィルタ回路以外でも、例えばバンドパスフィルタ回路などを用いてもよく、これらを適宜組み合わせて構成することもできる。
【００１８】
次に、第１のスイッチ回路１６について説明する。第１のスイッチ回路は、図２上側のスイッチ回路であり、ＥＧＳＭ９００系の送信回路Ｔｘと受信回路Ｒｘを切り換えるものである。ダイオードＤＧ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信Ｔｘ側にカソードが接続され、そのカソード側に、伝送線路ＬＧ１とコンデンサＣＧ１の並列共振回路及びＣＧ２、ＣＧ３から構成されるローパスフィルタを挿入し、一端がグランドに接続された伝送線路ＬＧ２を介して送信端子Ｔｘに接続される。そして、アンテナ端子ＡＮＴ側と受信端子Ｒｘ間に伝送線路ＬＧ３が接続され、その受信端子Ｒｘ側の中間接続点にカソードが接続されたダイオードＤＧ２が接続され、そのダイオードＤＧ２のアノードには、グランドとの間にコンデンサＣＧ４が直列接続され、その中間接続点に抵抗ＲＧ１が接続され、電圧制御端子ＶＣ１に接続されている。さらに、ここで受信端子Ｒｘとグランドの間に、コンデンサＣＧ５を接続している。伝送線路ＬＧ３の特性インピーダンスを整合させるには、従来の方法では伝送線路ＬＧ３の線幅や巻き方を変更させる方法が主であったが、本発明では接地容量ＣＧ５を接続し、その容量を調整することによって、伝送線路ＬＧ３の特性インピーダンスの整合をより簡単に行うことができる。
【００１９】
次に第２のスイッチ回路１９について説明する。第２のスイッチ回路は、図２下側のスイッチ回路であり、ＧＳＭ１８００系の送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘを切り換えるものである。ダイオードＤＤ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信端子Ｔｘ側にカソードが接続され、そのカソード側に、伝送線路ＬＤ１とコンデンサＣＤ１の並列共振回路及びＣＤ２、ＣＤ３から構成されるローパスフィルタを挿入し、一端がグランドに接続された伝送線路ＬＤ２を介して送信端子Ｔｘに接続される。そして、アンテナ端子ＡＮＴ側と受信端子Ｒｘ間に伝送線路ＬＤ３が接続され、その受信端子Ｒｘ側の中間接続点にカソードが接続されたダイオードＤＤ２が接続され、そのダイオードＤＤ２のアノードには、グランドとの間にコンデンサＣＤ４が直列接続され、その中間接続点に抵抗ＲＤ１が接続され、電圧制御端子ＶＣ２に接続されている。さらに受信端子と伝送線路ＬＤ３の間には、接地容量ＣＤ５を接続する。伝送線路ＬＤ３の特性インピーダンスを整合させるには、従来の方法では伝送線路ＬＤ３の線幅や巻き方などを変更させる方法が主であったが、本発明では接地容量ＣＤ５を接続し、その容量と調整することによって、伝送線路ＬＤ３の特性インピーダンスの整合をより簡単に行うことができる。
【００２０】
ここでの電圧制御端子による回路の動作はシングルバンドと同様であり、ＥＧＳＭ９００系の送信を有効とする場合には、電圧端子ＶＣ１に所定の電圧を印加する。同様に、電圧端子ＶＣ２に所定の電圧を印加するとＧＳＭ１８００系の送信が有効となる。受信時には、どちらの電圧端子ＶＣ１、ＶＣ２にも電圧を印加しない。
【００２１】
本発明による高周波スイッチモジュールは、図３に示すように誘電体シートを複数積層した積層構造およびその積層体上にチップ部品を搭載することにより軽量小型に構成できる。複数の送受信系の共通端子であるアンテナ端子ＡＮＴと、各送受信系のそれぞれの送信系端子Ｔｘと受信系端子Ｒｘは高周波信号用の端子であり、これを高周波端子と呼ぶ。各高周波端子の記号は図２の等価回路と対応している。この高周波端子は、図４に例示するように積層体の裏面に形成され、しかもこの高周波端子同士が隣り合わないように高周波端子間には、グランド端子ＧＮＤまたはスイッチ回路制御端子（ＶＣ１、ＶＣ２）が配置されている。また、この積層体の各辺には少なくとも１つのグランド端子ＧＮＤが配置されることが望ましい。このように、高周波端子間を隣り合わないようにすること、また高周波端子間にグランド端子をサンドイッチして配置することにより、高周波端子間の干渉を抑え、また低損失化を図ることができる。
【００２２】
本発明では、積層体上に配置されたチップ部品を囲むように金属ケース（図示せず）を配置することが望ましい。磁気シールド効果だけでなく、高周波スイッチモジュールのユーザがチップマウンタではんだ付けする際に、金属ケースだと真空吸引しやすいからである。シールド効果が要求されず、単にチップマウンタの供給用としての平面形成のためだけなら、高周波スイッチモジュールをリフローハンダ時の熱に絶えられる耐熱性の樹脂でモールドしたり、その上を金属コーティングしても良い。
【００２３】
次に、この積層体モジュールの内部構造について誘電体シートに沿って説明する。図５と図６に各層の印刷電極パターン図を示す。この実施例は、１層の厚みが２５〜１９０μｍ（一体焼成後の寸法）の誘電体シートに各層の電極を印刷してスルーホールで接続した例である。図５、図６でスルーホールは、太線で囲った四角である。この四角部に孔が開いてスルーホールを形成している。誘電体としては、例えばアルミナ系ガラスセラミック等の低温同時焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）材料が挙げられる。この積層体は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなるグリーンシートを用意し、そのグリーンシート上にＡｇ、Ｐｄ、Ｃｕなどの導電ペーストを印刷して、所望の電極パターンを形成し、それを適宜積層し、９００℃程度で一体焼成して構成される。なお、シートの厚さは大体４０〜２５０μｍの範囲で、使用用途のよりドクターブレード法などで制御される。所定の内部電極パターンを多数形成した大きなシートを積層し、一つ一つのチップサイズに切断した後、焼成、端子電極を形成し、誘電体積層素体を作成する。端子電極は、通常、Ａｇ−Ｎｉ−半田の三層構造をしており、Ｎｉ層により半田耐熱性、半田層により半田濡れ性を十分得られるようにしている。この誘電体積層素体上にメタルマスクを使用した半田印刷を行い、その後ＰＩＮダイオードや、容量値が大きく積層素体内に形成できなかったチップコンデンサ、場合によっては弾性表面波フィルタなどを搭載し、リフロー半田する。
【００２４】
以下、焼成後の各層の構成を最下層から順に説明する。尚、各層の横に付した番号が層番号である。まず最下層の第１６層上には、グランド電極ＧＮＤ１がほぼ全面に形成されている。いわゆるベタアースである。これにより安定したアースが確保できる。特に、この実施例では複数のスルーホール（左右各々３個のスルーホール）が形成され裏面に連通し、図４に示した、積層体底部のグランド電極ＧＮＤに電気的に接続される。このように幅広で細長いＧＮＤとして外部回路との接続に使え、安定したアース効果が得られる。次の第１５層には第二のコンデンサＣＧ５、ＣＤ５を含むコンデンサ用電極（ＣＦ３、ＣＧ５、ＣＤ５、ＣＧ３、ＣＤ３）が形成され、１６層のグランド電極との間で安定的にＣＧ５とＣＤ５の容量は形成されている。第二のコンデンサＣＧ５、ＣＤ５の容量は比較的小さなもので良い。他のコンデンサＣＧ３、ＣＤ３はそれぞれＥＧＳＭ９００とＧＳＭ１８００の送信回路のローパスフィルタ回路をより安定させるために用いられている。またＣＦ３はＧＳＭ１８００の分波回路部分において、ハイパスフィルタ回路の特性をよりよくするために接続されている。ＣＧ５とＣＤ５は、上述したようにＥＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００それぞれの伝送線路ＬＧ３とＬＤ３のインピーダンスの整合をより簡単にするために用いられている。第１４層には、層の左部分にＧＮＤ２電極が形成されてＣＧ３、ＣＤ３の容量を形成している。
【００２５】
第１３層には、ハイパスフィルタ用伝送線路ＬＦ３と、受信端子に接続される伝送線路ＬＧ３とＬＤ３、送信回路のローパスフィルタを形成するＬＧ２とＬＤ２が形成されている。
第１２層には、前述のインダクタンスを構成する伝送線路ＬＦ３、ＬＧ３、ＬＤ３、ＬＧ２、ＬＤ２のパターンの一部が形成される。
第１１層には、さらに上記伝送線路ＬＦ３、ＬＧ３、ＬＤ３、ＬＧ２、ＬＤ２のパターンの残りの一部が形成されている。
第１０層には、中央上部を除いてＧＮＤ３電極を形成し、上記第１３、１２、１１層の各伝送線路はグランド電極層１４のＧＮＤ２とグランド電極層１０のＧＮＤ３の間に挟むことにより、他の回路との干渉を極力抑えることを図っている。
【００２６】
第９層には、ＥＧＳＭ９００の受信部のスイッチ回路の一部であるＣＧ４を形成し、また分波器のローパスフィルタの一部となるＣＦ１とＤＣカットコンデンサとなるＣＦ４を形成した。
第８層には、中央上部を除いてＧＮＤ４電極を形成し、中央上部には、前述したハイパスフィルタの一部となるＣＦ２を形成した。
第７層には、ＧＳＭ１８００の送信部のスイッチ回路の一部であるＣＤ４とＥＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００それぞれの送信回路部分に接続されるローパスフィルタを形成するＣＧ２とＣＤ２を形成した。またハイパスフィルタのＣＦ２を形成した。
第６層には右半分の一部にＧＮＤ５電極を形成し、中央上部には前述したハイパスフィルタの一部となるＣＦ２を形成した。またＥＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００それぞれの送信回路のローパスフィルタの一部であるＣＤ１、ＣＧ１を形成した。
【００２７】
第５層には前述したＧＳＭ１８００の受信回路の伝送線路ＬＤ３の一部と、分波器のＥＧＳＭ９００側のローパスフィルタの一部をなすＬＦ１、ＬＦ２を形成し、またＥＧＳＭ９００のスイッチ回路の送信部のローパスフィルタの一部であるＬＧ１を形成している。
第４層には前述した分波器のインダクタＬＦ１、ＬＦ２の一部分とＥＧＳＭ９００のスイッチ回路の送信部のローパスフィルタのインダクタＬＧ１を形成し、またＧＳＭ１８００側のスイッチ回路の送信部の一部であるローパスフィルタＬＤ１を形成している。
第３層には前述した分波器のインダクタＬＦ１、ＬＦ２の一部分と、ＥＧＳＭ９００回路のインダクタＬＧ１、ＧＳＭ１８００回路のインダクタＬＤ１が形成されている。
第２層は下記する搭載部品を積層体内の他のパターンと接続するためのパターンを示す。
第１層には積層体の上に取り付けられる部品ダイオードＤＧ１、ＤＧ２、ＤＤ１、ＤＤ２、コンデンサＣＦ５、抵抗ＲＧ１、ＲＧ２のランドパターンを設けている。
【００２８】
以下、本発明の効果を示す実施例について説明する。
受信端子から分波器までの伝送線路のインピーダンス整合を得るために、ＥＧＳＭ９００受信端子Ｒｘと伝送線路ＬＧ３の間に接地容量ＣＧ５を接続した回路と（実施例１）、この接地容量ＣＧ５が無いもの（比較例１）、さらに接地容量ＣＧ５を接続せずに、伝送線路幅を０．１２ｍｍから０．１４ｍｍに太くしたもの（比較例２）についてインピーダンスの整合性を比較した。尚、伝送線路幅を太くした実験を行った理由は、伝送線路とＧＮＤ間との寄生容量が増大し、特性インピーダンスを減少させることができるためである。しかしこれ以上太くすることは小型低背化の観点から好ましくない。
図７に接地容量ＣＧ５を接続した実施例１を、図８に接地容量ＣＧ５が無い比較例１を、図９に接地容量が無く、かつ線路幅を太くした比較例２のそれぞれのＥＧＳＭ９００受信端子のスミスチャートを示す。ＥＧＳＭ９００の受信帯域である９２５ＭＨｚから９６０ＭＨｚの帯域で図７の特性インピーダンスは（ｍ７、ｍ８）ほぼ５０Ωに整合していることが分かる。一方、図８、９のそれは伝送線路の特性インピーダンスが５０Ωからずれる結果となった。伝送線路の幅をこれ以上太くすることにより、インピーダンスの整合を得ることもできるが、これ以上伝送線路を太くした場合には小型化の観点から不向きである。これらのことより接地容量を接続することにより、伝送線路幅を調整した回路よりもインピーダンスの整合を得られることが確認できた。
【００２９】
次に、上記と同様に受信端子から伝送線路までのインピーダンス整合を得るために、ＧＳＭ１８００受信ポートＲｘと伝送線路ＬＤ３の間に接地容量ＣＤ５を接続した回路と（実施例２）、この接地容量ＣＤ５が無いもの（比較例３）とを比較した。図１０に接地容量を接続したもの、図１１に接地容量が無いもののＧＳＭ１８００受信端子のスミスチャートを示す。接地容量を接続することにより、ＧＳＭ１８００の受信帯域である１８０５ＭＨｚから１８８０ＭＨｚにおいて、受信ポートの反射損失は１０ｄＢから２８ｄＢまで改善し、結果的にＡＮＴから受信ポートまでの挿入損失を約０．４ｄＢも改善することができた。これらより接地容量を接続した回路のほうが、よりインピーダンスの整合を得ることができ、ＡＮＴポートから受信ポートへの挿入損失を改善することができた。
【００３０】
現在、携帯無線システムには、主に欧州で盛んなＥＧＳＭ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式およびＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｓｙｓｔｅｍ）方式、米国で盛んなＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）方式、日本で採用されているＰＤＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ　）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ帯域（１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ）、ＰＤＣ８００帯域（８１０〜９６０ＭＨｚ）、ＧＰＳ帯域（１５７５．４２ＭＨｚ）、ＰＨＳ帯域（１８９５〜１９２０ＭＨｚ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ帯域（２４００〜２４８４）や、米国で普及が見込まれるＣＤＭＡ２０００、中国で普及が見込まれるＴＤ−ＳＣＤＭＡなどの様々なシステムがあるが、したがって例えば、ＥＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳ対応のトリプルバンドアンテナスイッチモジュール、ＥＧＳＭ、ＤＡＭＰＳ、ＤＣＳ、ＰＣＳ対応のクワッドバンドアンテナスイッチモジュール等のマルチモードマルチバンドのアンテナスイッチ回路を持った携帯電話が得られ、これらについても各スイッチ回路の受信端子に接続している伝送線路の特性インピーダンスを、受信端子とグランド間に第二のコンデンサを接続すると言う構成を採用することによって、各信号を分離・合成する分波器１個、送信信号と受信信号を切り換えるアンテナスイッチと、高周波除去用のローパスフィルタを各１個ずつ、最小限の素子を誘電体の積層体に内蔵し、その素体上にＰＩＮダイオードを搭載した超小型のマルチバンド用高周波スイッチモジュールを実現できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によると、スイッチ回路の受信端子に接続している伝送線路の特性インピーダンスを、受信端子とグランド間に第二のコンデンサを接続することによって、線幅や巻き方などの変更を行うことなく、容易に特性インピーダンスを５０Ωに近づけることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる一実施例を示すシングルバンドの高周波スイッチ回路の等価回路図である。
【図２】本発明に係わる他の実施例で、ＥＧＳＭ９００とＧＳＭ１８００対応のデュアルバンドのアンテナスイッチ回路の等価回路図である。
【図３】本発明のアンテナスイッチ積層モジュールの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係わるアンテナスイッチ積層モジュールの底部の電極配置図である。
【図５】図３に示す等価回路での積層体の各層のパターンを示す図である。
【図６】図３に示す等価回路での積層体の各層のパターンを示す図である。
【図７】本発明の実施例１におけるＥＧＳＭ９００Ｒｘポートの反射のスミスチャート図である。
【図８】比較例１におけるＥＧＳＭ９００Ｒｘポートの反射のスミスチャート図である。
【図９】比較例２におけるＥＧＳＭ９００Ｒｘポートの反射のスミスチャート図である。
【図１０】本発明の実施例２におけるＧＳＭ１８００Ｒｘポートの反射のスミスチャート図である。
【図１１】比較例３におけるＧＳＭ１８００Ｒｘポートの反射のスミスチャート図である。
【図１２】伝送線路の線路幅と特性インピーダンスの関係を示した図である。
【図１３】伝送線路の巻数と特性インピーダンスの関係を示した図である。
【図１４】従来技術によるＰＩＮダイオードスイッチを利用したスイッチ回路の等価回路図である。
【符号の説明】
Ｔｘ：送信端子
Ｒｘ：受信端子
ＬＧ１〜３、ＬＤ１〜３、ＬＦ１〜３、ＬＰ１〜２：伝送線路、インダクタまたはチョークコイル
ＣＧ１〜５，ＣＤ１〜５、ＣＦ１〜５、ＣＰ１、ＣＱ１：容量
ＤＤ１〜２，ＤＧ１〜２、ＤＰ１〜２：ＰＩＮダイオード
ＲＧ１、ＲＤ１、ＲＰ１：抵抗
ＶＣ１、ＶＣ２：コントロール電源
１０、１１、１６、１７：スイッチ回路
１２：デュアルバンドアンテナスイッチモジュール
１３：ダイプレクサ
１４、１８、１９：ローパスフィルタ
１５：ハイパスフィルタ

Claims

アンテナ端子、送信端子、受信端子を備え、前記アンテナ端子と送信端子との間に一端をグランドに接続した第一の伝送線路と、該第一の伝送線路と前記アンテナ端子との間に接続した第一のダイオードを有し、前記アンテナ端子と受信端子との間に接続した第二の伝送線路と、該第二の伝送線路と前記受信端子との間に一端をグランドに接続した第一のコンデンサと第二のダイオードを直列に接続し、該第二のダイオードと第一のコンデンサの間に前記ダイオードを制御する電圧制御端子を接続し、送信回路と受信回路とを切り換えるスイッチ回路において、前記第二の伝送線路と受信端子との間に一端をグランドに接続した第二のコンデンサを接続したことを特徴とする高周波スイッチ回路。
アンテナを共用し、通過帯域の異なる複数の送受信系に信号を分波するＬＣ回路で構成した分波回路と、各送受信系のそれぞれに送信系と受信系を切り換えるダイオードと伝送線路を主構成としたスイッチ回路と、伝送線路とコンデンサで構成され前記スイッチ回路の各送信系に挿入されるローパスフィルタ回路とを有し、前記それぞれのスイッチ回路の送信系には、一端をグランドに接続した第一の伝送線路と、第一の伝送線路側にカソードを接続した第一のダイオードとを有し、受信系には、第二の伝送線路と、該第二の伝送線路側にカソードを接続した第二のダイオードと一端をグランドに接続した第一のコンデンサとを直列に接続し、該第二のダイオードと第一のコンデンサとの間に抵抗を介して電圧制御端子を接続してなり、前記第二のダイオードに対向して一端をグランドに接続した第二のコンデンサを接続したことを特徴とするマルチバンド用の高周波スイッチ回路。
アンテナを共用し、通過帯域の異なる複数の送受信系に信号を分波するＬＣ回路で構成した分波回路と、各送受信系のそれぞれに送信系と受信系を切り換えるダイオードと伝送線路を主構成とした請求項１又は２に記載したスイッチ回路と、伝送線路とコンデンサで構成され前記スイッチ回路の各送信系に挿入されるローパスフィルタ回路とを有するマルチバンド用高周波スイッチモジュールにおいて、前記分波回路および前記スイッチ回路を構成する伝送線路およびコンデンサのうち少なくとも一つ以上は、積層体基板を構成する誘電体シート内に電極パターンとして形成し、前記分波回路および前記スイッチ回路を構成するコンデンサ、抵抗、インダクタ、ダイオードなどのチップ部品は前記積層体基板上に配置したことを特徴とするマルチバンド用高周波スイッチモジュール。
前記第二のコンデンサは、積層体基板の最下部の誘電体シート層に形成したグランド電極との間で容量を形成し、前記第二の伝送線路はその上に形成する第二のグランド電極と第三のグランド電極に挟まれた複数枚の誘電体シート層に形成されたことを特徴とする請求項３記載のマルチバンド用高周波スイッチモジュール。
前記積層体基板の縦横の大きさが５．４ｍｍ×４．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３又は４記載のマルチバンド用高周波スイッチモジュール。