JP2008085775A - 高周波回路及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＷとデュプレクサとの間の配線長についての設計上の制約を受けず、回路規模の大きな減衰回路を備えることなく、信号受信感度の低下を抑制したマルチバンドアンテナスイッチ回路を提供する。
【解決手段】複数の通信方式に対応したそれぞれの信号伝達経路とアンテナとの接続を切替えるスイッチと、同時に送受信を行う通信方式の信号伝達経路上に設けられ、同時に送受信を行う通信方式の信号を通過させる周波数フィルタと、スイッチと周波数フィルタとの間の信号伝達経路に接続され、不要な信号を減衰させる減衰回路とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の周波数を用いるマルチバンド通信を行う半導体装置に関し、より特定的には、マルチバンド通信を行う半導体装置が備える高周波アンテナスイッチ回路に関する。

近年、移動体通信の普及に伴い、グローバルなローミングを可能とするために、移動体通信機器のマルチバンド化が加速している。例えば、ＧＳＭ方式の携帯電話機は、従来はシングルバンド仕様が主流であったが、近年ではデュアルバンドからトリプルバンド仕様、更には、クアッドバンド仕様へと急速に進展している。加えて、第３世代通信方式と呼ばれるＷＣＤＭＡ方式の普及に伴い、通信システムが益々複雑化すると共に、高周波デバイスの更なる高性能化が要求されている。

ここで、上記したマルチバンド化に対応するために、移動体通信機器が備えるアンテナスイッチに、従来使用していたＰＩＮダイオードの代りにＧａＡｓ（ガリウムヒ素）デバイスを使用する方式がある。このＧａＡｓデバイスを使用する方式は、挿入損失が少ないので、現在普及しつつある。

しかし、ＧａＡｓデバイスを使用するアンテナスイッチ（以下、ＧａＡｓスイッチという）は、高調波歪み特性が劣るという短所を有している。この課題を解決するために、アンテナスイッチ回路の出力端子に、高調波を除去する高調波トラップ回路を挿入する技術がある（特許文献１）。以下に、特許文献１に記載された、高調波トラップ回路を備えるマルチバンドアンテナスイッチ回路について簡単に説明する。

図１０は、高調波トラップ回路を備える従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路１００を示す図である。図１０に示す通り、マルチバンドアンテナスイッチ回路１００は、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）１０１及び１０２と、ダイプレクサ１０３及び１０４と、アンテナスイッチ（以下、ＳＷという）１０５と、可変ノッチフィルタ１０６と、ＥＧＳＭ＿ＴＸ端子１０７と、ＤＣＳ＿ＲＸ端子１０８と、ＥＧＳＭ＿ＲＸ端子１０９と、ＤＣＳ＿ＴＸ端子１１０と、アンテナ端子１１１とを備える。ＤＣＳ＿ＲＸ端子１０８は、ダイプレクサ１０３に接続され、ＥＧＳＭ＿ＴＸ端子１０７は、ＬＰＦ１０１を介してダイプレクサ１０３に接続される。ＥＧＳＭ＿ＲＸ端子１０９は、ダイプレクサ１０４に接続され、ＤＣＳ＿ＴＸ端子１１０は、ＬＰＦ１０２を介してダイプレクサ１０４に接続される。ダイプレクサ１０３及び１０４は、ＳＷ１０５に接続される。ＳＷ１０５は、可変ノッチフィルタ１０６を介してアンテナ（図示せず）に接続されるアンテナ端子１１１に接続される。また、図１０に示す通り、可変ノッチフィルタ１０６は、コンデンサ１２０、１２１、１２５と、チョークコイル１２２と、インダクタ１２３と、ダイオードスイッチ１２４と、抵抗１２６とを備え、制御電源１２７に接続される。

以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路１００の動作について簡単に説明する。なお、マルチバンドアンテナスイッチ回路１００は、携帯電話機に備えられ、ＥＧＳＭ方式及びＤＣＳ方式の両通信方式に対応する高周波マルチバンドアンテナスイッチ回路である。

まず、ＥＧＳＭ方式で通信を行う場合について説明する。信号送信を行うときは、ＳＷ１０５は、ダイプレクサ１０３とアンテナ端子１１１とが可変ノッチフィルタ１０６を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。次に、ＥＧＳＭ＿ＴＸ端子１０７に送信信号が入力される。送信信号は、ＬＰＦ１０１によって高調波成分が除去された後に、ダイプレクサ１０３、ＳＷ１０５、可変ノッチフィルタ１０６を経由してアンテナ端子１１１に出力される。このとき、制御電源１２７の電圧を調整することによって可変ノッチフィルタ１０６が備えるダイオードスイッチ１２４の容量値を変えて、可変ノッチフィルタ１０６の共振周波数をＥＧＳＭ方式の送信周波数の２倍の周波数にすることができる。このことによって、ＳＷ１０５で発生した２次高調波を減衰させることができる。一方、受信を行うときは、ＳＷ１０５は、ダイプレクサ１０４とアンテナ端子１１１とが可変ノッチフィルタ１０６を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。このことによって、アンテナ端子１１１に入力した受信信号は、可変ノッチフィルタ１０６、ＳＷ１０５、ダイプレクサ１０４を経由してＥＧＳＭ＿ＲＸ端子１０９に出力される。

次に、ＤＣＳ帯で通信を行う場合について説明する。信号送信を行うときは、ＳＷ１０５は、ダイプレクサ１０４とアンテナ端子１１１とが可変ノッチフィルタ１０６を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。次に、ＤＣＳ＿ＴＸ端子１１０に送信信号が入力される。送信信号は、ＬＰＦ１０２によって高調波成分が除去された後に、ダイプレクサ１０４、ＳＷ１０５、可変ノッチフィルタ１０６を経由してアンテナ端子１１１に出力される。このとき、制御電源１２７の電圧を調整することによって可変ノッチフィルタ１０６が備えるダイオードスイッチ１２４の容量値を変えて、可変ノッチフィルタ１０６の共振周波数をＤＣＳ方式の送信周波数の２倍の周波数にすることができる。このことによって、ＳＷ１０５で発生する２次高調波を減衰させることができる。一方、受信を行うときは、ＳＷ１０５は、ダイプレクサ１０３とアンテナ端子１１１とが可変ノッチフィルタ１０６を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。このことによって、アンテナ端子１１１に入力した受信信号は、可変ノッチフィルタ１０６、ＳＷ１０５、ダイプレクサ１０３を経由してＤＣＳ＿ＲＸ端子１０８に出力される。

以上に説明した通り、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路１００は、アンテナ端子１１１とＳＷ１０５との間に可変ノッチフィルタ１０６を備えることによって、信号送信時にＳＷ１０５で発生する高調波を減衰できるので、高調波成分をアンテナから送信することを防止できる。
特開２００３−１５２５８８号公報

ここで、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路１００において、信号送信時にＳＷ１０５で発生する高調波は、ＳＷ１０５からアンテナ端子１１１の方向だけではなく、ＳＷ１０５からダイプレクサ１０３又はダイプレクサ１０４の方向へも伝わる。具体的には、ＤＣＳ方式の通信において信号送信を行う場合には、既に説明した通り、ＳＷ１０５は、ダイプレクサ１０４とアンテナ端子１１１とが可変ノッチフィルタ１０６を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。次に、ＤＣＳ＿ＴＸ端子１１０に入力された送信信号は、ＬＰＦ１０２及びダイプレクサ１０４を経由してＳＷ１０５に入力される。そして、ＳＷ１０５で高調波が発生し、アンテナ端子１１１及びダイプレクサ１０４の方向へ伝わる。ダイプレクサ１０４の方向へ伝わる高調波は、ダイプレクサ１０４で反射することによって、ＳＷ１０５とダイプレクサ１０４との間で定在波を生じる。なお、この定在波の周波数は、高調波の周波数と同じとなる。そして、この定在波と送信信号とによって、相互変調歪みが発生する。

ここで、ＳＷ１０５で発生する高調波の内、２次高調波について考える。ＳＷ１０５で発生した２次高調波は、ダイプレクサ１０４の方向へ伝わり、ダイプレクサ１０４で反射することによって、ＳＷ１０５とダイプレクサ１０４との間で定在波を生じる。この定在波の周波数は２次高調波の周波数と同じとなるので、この定在波と送信信号とによって、３次相互変調歪みが発生する。

マルチバンドアンテナスイッチ回路１００は、ＥＧＳＭ方式及びＤＣＳ方式で送受信を行うアンテナスイッチ回路なので、既に説明した通り、送信動作時と受信動作時とで、ＳＷ１０５が、信号伝達経路を切替える（図１０を参照）。このことによって、信号送信時に、上記した通り、３次相互変調歪みがＳＷ１０５とダイプレクサ１０４との間で生じても、受信動作を行っていないので、３次相互変調歪みによって受信感度が低下することはない。

図１１は、ＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行う従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００を示す図である。近年、普及しつつあるＷＣＤＭＡ方式は、送信と受信とを同一の信号伝達経路を用いて同時に行うので、マルチバンドアンテナスイッチ回路２００では、以下に説明する通り、上記したマルチバンドアンテナスイッチ回路１００とは異なり、３次相互変調歪みによって受信感度の低下が生じる。

図１１に示す通り、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００は、ＧＳＭ＿ＴＸ端子２０１と、ＧＳＭ＿ＲＸ端子２０２と、ＷＣＤＭＡ＿ＲＸ端子２０３と、ＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子２０４と、ＬＰＦ２０５と、デュプレクサ２０６と、パワーアンプ（以下、ＰＡという）２０７と、ＳＷ２０８と、アンテナ端子２０９とを備える。ＧＳＭ＿ＴＸ端子２０１は、ＬＰＦ２０５を介してＳＷ２０８の送信端子２１０に接続される。ＧＳＭ＿ＲＸ端子２０２は、ＳＷ２０８の受信端子２１１に接続される。ＷＣＤＭＡ＿ＲＸ端子２０３は、デュプレクサ２０６のＲＸ端子２１３に接続される。ＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子２０４は、ＰＡ２０７を介してデュプレクサ２０６のＴＸ端子２１４に接続される。デュプレクサ２０６の共通端子２１５は、ＳＷ２０８の送受信端子２１２に接続される。ＳＷ２０８のアンテナ端子２０９は、アンテナ（図示せず）に接続される。

以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路２００の動作について説明する。ＧＳＭ方式で通信を行う場合、信号送信動作時には、ＳＷ２０８は、アンテナ端子２０９と送信端子２１０とを接続することによって、アンテナ端子２０９とＧＳＭ＿ＴＸ端子２０１とがＬＰＦ２０５を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。また、信号受信動作時には、ＳＷ２０８は、アンテナ端子２０９と受信端子２１１とを接続することによって、アンテナ端子２０９とＧＳＭ＿ＲＸ端子２０２とが接続されるように信号伝達経路を切替える。

一方、ＷＣＤＭＡ方式で通信を行う場合には、ＳＷ２０８は、アンテナ端子２０９と送受信端子２１２とを接続することによって、アンテナ端子２０９とＷＣＤＭＡ＿ＲＸ端子２０３及びＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子２０４とがデュプレクサ２０６を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。そして、マルチバンドアンテナスイッチ回路２００は、同一の信号伝達経路を用いて同時に信号の送信及び受信を行う。ＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子２０４に入力された送信信号は、ＰＡ２０７によって増幅された後にデュプレクサ２０６を介してＳＷ２０８に入力されて、ＳＷ２０８で２次高調波を発生させる。そして、ＳＷ２０８で発生した２次高調波は、アンテナ（図示せず）及びデュプレクサ２０６の方向に伝わる。そして、デュプレクサ２０６の方向に伝わる２次高調波は、デュプレクサ２０６で反射して、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に定在波を生じさせる。そして、この定在波と送信信号とによって、３次相互変調歪みが発生する。ここで、送信信号の２次高調波によって生じた定在波の周波数帯域は、送信信号の２次高調波の周波数帯域と同じなので、定在波と送信信号とによって発生した３次相互変調歪みの周波数帯域は、受信信号の周波数帯域と重なる。そして、上記した通り、ＷＣＤＭＡ方式は同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行うので、３次相互変調歪みが受信信号に重畳して受信感度の低下が生じる。

この問題を解決するために、マルチバンドアンテナスイッチ回路１００が備える可変ノッチフィルタ１０６（図１０を参照）を、マルチバンドアンテナスイッチ回路２００のＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に挿入して送信信号の２次高調波を減衰することによって、受信感度の低下を抑制する方法が考えられる。しかし、この方法では、複雑な可変ノッチフィルタ回路を挿入するので、回路規模が増大し、また、新たに、可変ノッチフィルタの減衰周波数帯域を制御する電圧制御機能（図１０の制御電源１２７）が必要となるとう問題が生じる。また、可変ノッチフィルタの挿入損失は、大きいという問題もある。

ここで、可変ノッチフィルタを挿入しないで、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌ（図１１を参照）を、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間で定在波が生じない長さに設定することによって、３次相互変調歪みの発生を抑制して受信感度の低下を防止する方法もある。この方法は、ＳＷ２０８からデュプレクサ２０６の方向へ伝わる２次高調波を、デュプレクサ２０６で反射した２次高調波が打ち消すように、電気長Ｌを設定するものである。しかし、この方法では、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の配線の長さが制約されるので、設計の自由度が低下するという問題がある。

以上では、ＳＷ２０８で発生した２次高調波によって生じる３次相互変調歪みに関する課題について説明したが、図１１に示すマルチバンドアンテナスイッチ回路２００においてＷＣＤＭＡ方式で通信を行う場合の、アンテナ（図示せず）から入力される低周波帯域の妨害波によって生じる２次相互変調歪みに関する課題について、以下に説明する。アンテナ端子１１１から入力される低周波帯域の妨害波は、デュプレクサ２０６で反射されて低周波帯域の定在波を生じさせる。そして、この定在波と送信信号とによって、２次相互変調歪みが発生する。そして、この定在波は低周波帯域信号なので、発生した２次相互変調歪みの帯域は、送信信号帯域と隣接する受信信号帯域と重なる場合がある。この場合には、２次相互変調歪みによって受信感度が低下する。この問題は、既に説明した３次相互変調歪みを抑制する方法と同様に、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌを適切に設定し、又は、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に可変ノッチフィルタ１０６（図１０を参照）を挿入することによって解決できる。しかし、既に説明した、ＳＷ２０８で発生した２次高調波によって生じる３次相互変調歪みに関する課題と同様の課題が生じる。

それ故に、本発明の目的は、ＳＷとデュプレクサとの間の配線長についての設計上の制約を受けず、ＳＷとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、信号受信感度の低下を抑制したマルチバンドアンテナスイッチ回路を提供することである。

本発明は、同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行う通信方式を含む複数の通信方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のマルチバンドアンテナスイッチ回路は、複数の通信方式に対応したそれぞれの信号伝達経路とアンテナとの接続を切替えるスイッチと、同時に送受信を行う通信方式の信号伝達経路上に設けられ、同時に送受信を行う通信方式の信号を通過させる周波数フィルタと、スイッチと周波数フィルタとの間の信号伝達経路に接続され、不要な信号を減衰させる減衰回路とを備える。

また、周波数フィルタは、デュプレクサ又はダイプレクサであってもよい。

また、減衰回路は、同時に送受信を行う通信方式で用いる送信周波数帯域のｎ倍（ｎは、２以上の整数）の周波数帯域の信号を減衰させることが好ましい。

また、減衰回路は、アンテナから入力され、同時に送受信を行う通信方式で用いる受信周波数帯域に、同時に送受信を行う通信方式の送信信号とによって２次相互変調歪みを発生させる妨害信号を減衰させることが好ましい。

また、同時に送受信を行う通信方式は、ＷＣＤＭＡ方式であってもよい。また、スイッチは、ガリウムヒ素スイッチであってもよい。

また、減衰回路は、インダクタとコンデンサとで構成される直列共振回路であってもよいし、ボンディングワイヤ又は伝送線路と、コンデンサとで構成される直列共振回路であってもよいし、伝送線路のみで構成されてもよい。

また、伝送線路は、同時に送受信を行う通信方式の送信信号の波長のｍ／２＋１／８（ｍは、０又は正の整数）の長さであることが好ましい。

上記のように、本発明のマルチバンドアンテナスイッチ回路によれば、簡易な回路を挿入するだけでＳＷとデュプレクサとの間の２次高調波又は妨害波を減衰できるので、ＳＷとデュプレクサとの間の配線長さについての設計上の制約を受けず、ＳＷとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、信号受信感度の低下を抑制できる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路１０を示す図である。マルチバンドアンテナスイッチ回路１０は、既に説明したマルチバンドアンテナスイッチ回路２００（図１１を参照）の構成に、インダクタ１１とコンデンサ１２とから成り、減衰回路として機能する直列共振回路を加えた構成である。マルチバンドアンテナスイッチ回路１０の構成において、マルチバンドアンテナスイッチ回路２００と同じ構成要素については、同じ参照符号を用いて、その説明は省略する。インダクタ１１とコンデンサ１２とからなる直列共振回路は、ＳＷ２０８の送受信端子２１２とデュプレクサ２０６との接続配線に、一端が接地されて並列に接続される。

以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路１０の動作について説明する。ＷＣＤＭＡ方式で通信を行う場合には、ＳＷ２０８は、アンテナ端子２０９と送受信端子２１２とを接続することによって、アンテナ端子２０９とＷＣＤＭＡ＿ＲＸ端子２０３及びＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子２０４とがデュプレクサ２０６を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。そして、マルチバンドアンテナスイッチ回路１０は、同一の信号伝達経路を用いて同時に信号の送信及び受信を行う。ＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子２０４に入力された送信信号は、ＰＡ２０７によって増幅された後にデュプレクサ２０６を介してＳＷ２０８に入力されて、ＳＷ２０８で２次高調波を発生させる。そして、ＳＷ２０８で発生した２次高調波は、アンテナ（図示せず）及びデュプレクサ２０６の方向に伝わる。ここで、本願発明の特徴である、インダクタ１１とコンデンサ１２とからなる直列共振回路の共振周波数を、送信信号の周波数帯域の中心周波数の２倍に設定することによって、送信信号の２倍の周波数の波である２次高調波を減衰させることができる。このことによって、デュプレクサ２０６の方向に伝わる２次高調波を減衰させて、デュプレクサ２０６で反射することを低減でき、また、デュプレクサ２０６で反射した波も減衰できるので、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する定在波を低減することができる。従って、定在波と送信信号とによって発生する３次相互変調歪みを低減することができる。この結果として、マルチバンドアンテナスイッチ回路１０は、ＷＣＤＭＡ方式で通信を行う場合に、３次相互変調歪みによる受信感度の低下を抑制することができる。

図２は、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００（図１１を参照）における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する３次相互変調歪みとの関係を表す図である。図２に示す通り、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する３次相互変調歪みは、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌに依存している。そして、電気長がＬ１及びＬ２又はその近傍である場合に、３次相互変調歪み特性が劣化している。ここで、既に説明した通り、送信信号の２次高調波がデュプレクサ２０６で反射することで生じた定在波（送信信号周波数の２倍の周波数の波）と送信信号とによって、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に３次相互変調歪みが発生する。そして、電気長Ｌが２次高調波の波長の整数倍である場合に、ＳＷ２０８からデュプレクサ２０６へ伝わる２次高調波と、この２次高調波がデュプレクサ２０６で反射した反射波とが干渉して生じる定在波の振幅が最大となり、３次相互変調歪み特性が最も劣化する。このことから、電気長Ｌ１及びＬ２は、送信信号の２次高調波の波長の整数倍であることが解る。

図３は、マルチバンドアンテナスイッチ回路１０における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する３次相互変調歪みとの関係を表す図である。図３に示す通り、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する３次相互変調歪みは、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌに殆ど依存していない。これは、既に説明した通り、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に、インダクタ１１とコンデンサ１２とで構成される送信信号の２次高調波を減衰する直列共振回路が接続されているからである。

以上に説明した通り、第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０によれば、インダクタとコンデンサとから成る直列共振回路をＳＷとデュプレクサとの間に接続することによって、ＳＷとデュプレクサとの間の配線長についての設計上の制約を受けず、ＳＷとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、信号受信感度の低下を抑制することができる。

なお、以上の説明では、ＳＷとデュプレクサとの間に接続する直列共振回路の共振周波数を送信信号周波数の中心周波数の２倍に設定することによって、２次高調波を減衰して受信感度の低下を防止したが、３次高調波が受信感度の低下に大きく影響している場合には、この直列共振回路の共振周波数を送信信号周波数の中心周波数の３倍に設定することによって、受信感度の低下を防止できる。つまり、この直列共振回路の共振周波数を送信信号周波数の中心周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）に設定することによって、ｎ次の高調波を減衰させて受信感度の低下を防止できる。また、直列共振回路を構成するインダクタ１１の代りに伝送線路を用いてもよい。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係るＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路２０を示す図である。マルチバンドアンテナスイッチ回路２０は、第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０（図１を参照）に対して、インダクタ１１とコンデンサ１２とからなる直列共振回路を、インダクタ２１とコンデンサ２２とからなり、減衰回路として機能する直列共振回路に替えた構成である。ここで、マルチバンドアンテナスイッチ回路２０の構成において、マルチバンドアンテナスイッチ回路１０と同じ構成要素については、同じ参照符号を用いて、その説明は省略する。そして、マルチバンドアンテナスイッチ回路２０の特徴は、インダクタ２１とコンデンサ２２とからなる直列共振回路の共振周波数が、アンテナ（図示せず）から入力される妨害波の周波数となるように設定されていることである。

以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路２０の動作について説明する。図４に示す通り、ＷＣＤＭＡ方式で通信を行う場合には、アンテナ端子２０９と送受信端子２１２とが接続される。そして、ＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子２０４から入力された送信信号は、ＰＡ２０７、デュプレクサ２０６、ＳＷ２０８を介してアンテナ端子２０９へ出力される。ここで、マルチバンドアンテナスイッチ回路２０の外部から低周波数の妨害波がアンテナを介してアンテナ端子２０９に入力された場合、この妨害波の周波数が共振周波数に設定されたインダクタ２１とコンデンサ２２とからなる直列共振回路が、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に接続されているので、この妨害波は減衰する。

このことによって、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間で定在波（低周波数の定在波）の発生が抑制される。従って、この低周波数の定在波と送信信号とで生じる２次相互変調歪みが抑制される。この結果として、第２の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路２０によれば、妨害波を原因とする２次相互変調歪みによって受信信号の受信感度が低下することを防止できる。

図５は、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００（図１１を参照）における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する２次相互変調歪みとの関係を表す図である。図５に示す通り、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００において、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する２次相互変調歪みは、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌに依存している。図６は、マルチバンドアンテナスイッチ回路２０における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する２次相互変調歪みとの関係を表す図である。図６に示す通り、マルチバンドアンテナスイッチ回路２０において、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する２次相互変調歪みは、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌに殆ど依存していない。

以上に説明した通り、第２の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路２０によれば、インダクタとコンデンサとから成る直列共振回路をＳＷとデュプレクサとの間に接続して２次相互変調歪みを抑制することによって、ＳＷとデュプレクサとの間の配線長についての設計上の制約を受けず、ＳＷとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、低周波数の妨害波による信号受信感度の低下を抑制することができる。なお、直列共振回路を構成するインダクタ２１の代りに伝送線路を用いてもよい。

（第３の実施形態）
図７は、第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０（図１を参照）のＳＷ２０８、インダクタ１１及びコンデンサ１２、又は、第２の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路２０（図４を参照）のＳＷ２０８、インダクタ２１及びコンデンサ２２を半導体基板上に集積した半導体パッケージ３０の一例を示す図である。図７に示す通り、半導体パッケージ３０は、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）３１〜３３と、ゲートバイアス抵抗３４〜３６と、コンデンサ３７と、ボンディングワイヤ３８〜４５と、アンテナ端子４６と、送信端子４７と、受信端子４８と、送受信端子４９と、制御端子５０〜５２と、接地端子５３とを備える。そして、上記した、ＦＥＴ３１〜３３と、ゲートバイアス抵抗３４〜３６と、アンテナ端子４６と、送信端子４７と、受信端子４８と、送受信端子４９と、制御端子５０〜５２とでＳＷ２０８（図１及び図４を参照）は構成される。また、コンデンサ３７と、ボンディングワイヤ３８と、接地端子５３とで、第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０のインダクタ１１及びコンデンサ１２から成る直列共振回路（図１を参照）、又は、第２の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路２０のインダクタ２１及びコンデンサ２２から成る直列共振回路（図４を参照）が構成される。

そして、ボンディングワイヤは、インダクタ成分を有しているためにインダクタとして用いることができるので、半導体パッケージ３０では、ボンディングワイヤ３８をインダクタ１１又はインダクタ２１として用いている。

なお、半導体パッケージ３０が、第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０（図１を参照）のＳＷ２０８、インダクタ１１及びコンデンサ１２を半導体基板上に集積したものである場合には、直列共振回路の共振周波数は、ＷＣＤＭＡ方式の送信信号周波数の中心周波数（例えば、８３５ＭＨｚ）の２倍の周波数１６７０ＭＨｚに設定され、例えば、ボンディングワイヤ３８のインダクタンスは１．５ｎＨ、コンデンサ３７の容量値は６ｐＦに設定される。

以上に説明した通り、第３の実施形態の半導体パッケージ３０によれば、ボンディングワイヤを、第１の実施形態又は第２の実施形態の直列共振回路が備えるインダクタ１１又はインダクタ２１として用いることによって、半導体パッケージ内に簡易に直列共振回路を設けることができる。このことによって、第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０、及び、第２の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路２０を構成する外付け部品点数を削減できる。この結果として、低コストかつ小型の通信装置を実現することができる。

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係るＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路４０を示す図である。マルチバンドアンテナスイッチ回路４０は、第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０（図１を参照）に対して、インダクタ１１とコンデンサ１２とからなる直列共振回路を、減衰回路として機能する伝送線路５４に変えた構成である。ここで、マルチバンドアンテナスイッチ回路４０の構成において、マルチバンドアンテナスイッチ回路１０と同じ構成要素については、同じ参照符号を用いて、その説明は省略する。

そして、伝送線路５４の長さは、ＷＣＤＭＡ方式の送信信号の中心波長の１／８に設定されている。つまり、伝送線路５４の長さは、ＷＣＤＭＡ方式の送信信号によってＳＷ２０８で生じる２次高調波、及び、この２次高調波がデュプレクサ２０６で反射することで生じる定在波の中心波長の１／４に設定されている。また、伝送線路５４の端部は、自由端である。このことによって、伝送線路５４の自由端で反射した２次高調波は、ＳＷ２０８からデュプレクサ２０６へ伝わる２次高調波を打ち消すこととなる。この結果として、伝送線路５４は、第１の実施形態のインダクタ１１とコンデンサ１２とからなる直列共振回路と同様の効果を奏することができる。

図９は、マルチバンドアンテナスイッチ回路４０をモジュール化した一例を示す図である。図９に示す通り、多層セラミック基板６０上に、デュプレクサ２０６とＳＷ２０８と伝送線路５４とが実装されている。

以上に説明した通り、第４の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路４０によれば、比較的短い電気長の伝送線路を備えることによって、インダクタとコンデンサとから成る直列共振回路を備える必要がなくなる。更に、コンデンサを備えないので、多層セラミック基板内にコンデンサを形成する際に問題となるコンデンサ容量のバラツキの問題が生じない。この結果として、第４の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路４０は、ＷＣＤＭＡ方式で通信を行う際の受信感度の低下を、製造ロット間のバラツキなく抑制することができる。

なお、以上では、伝送線路５４の電気長を送信信号の中心波長の１／８としているが、ｍ／２＋１／８（ｍは０又は正の整数）の電気長としても同様の効果が得られる。また、以上では、伝送線路５４の電気長を３次相互変調歪みを低減させる値に設定したが、伝送線路５４の電気長を、更に高次の相互変調歪みを低減させる値に設定してもよいし、第２の実施形態で説明した２次相互変調歪みを低減させる値に設定してもよい。

以上に説明した第１〜第４の実施形態において、ＷＣＤＭＡ方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路について説明したが、通信方式はこれに限られず、同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行う通信方式であればよい。また、マルチバンドアンテナスイッチ回路がデュプレクサを備える場合について説明したが、同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行う通信方式の信号を通過させる周波数フィルタであればよく、例えば、ダイプレクサを備えてもよい。また、スイッチとしては、一般に、ＧａＡｓスイッチが用いられるが、これには限られない。

本発明は、複数の周波数を用いるマルチバンド通信装置等に利用可能であり、特に、マルチバンド通信装置等が備えるマルチバンドアンテナスイッチ回路において受信感度の低下を抑制したい場合等に有用である。

第１の実施形態に係るＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路１０を示す図 従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００（図１１を参照）における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する３次相互変調歪みとの関係を表す図 マルチバンドアンテナスイッチ回路１０における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する３次相互変調歪みとの関係を表す図 第２の実施形態に係るＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路２０を示す図 従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する２次相互変調歪みとの関係を表す図 マルチバンドアンテナスイッチ回路２０における、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間の電気長Ｌと、ＳＷ２０８とデュプレクサ２０６との間に発生する２次相互変調歪みとの関係を表す図 第１の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路１０（図１を参照）のＳＷ２０８、インダクタ１１及びコンデンサ１２、又は、第２の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路２０（図４を参照）のＳＷ２０８、インダクタ２１及びコンデンサ２２を半導体基板上に集積した半導体パッケージ３０の一例を示す図 第４の実施形態に係るＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路４０を示す図 マルチバンドアンテナスイッチ回路４０をモジュール化した一例を示す図 高調波トラップ回路を備える従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路１００を示す図 ＧＳＭ方式及びＷＣＤＭＡ方式で通信を行う従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路２００を示す図

符号の説明

１０、２０、１００、２００ マルチバンドアンテナスイッチ回路
１１、２１、１２３ インダクタ
１２、２２、３７、１２０、１２１、１２５ コンデンサ
３０ 半導体パッケージ
３１〜３３ ＦＥＴ
３４〜３６ ゲートバイアス抵抗
３８〜４５ ボンディングワイヤ
４６、１１１、２０９ アンテナ端子
４７、２１０ 送信端子
４８、２１１ 受信端子
４９、２１２ 送受信端子
５０〜５２ 制御端子
５３ 接地端子
５４ 伝送線路
１０１、１０２、２０５ ＬＰＦ
１０３、１０４ ダイプレクサ
１０５、２０８ ＳＷ
１０６ 可変ノッチフィルタ
１０７ ＥＧＳＭ＿ＴＸ端子
１０８ ＤＣＳ＿ＲＸ端子
１０９ ＥＧＳＭ＿ＲＸ端子
１１０ ＤＣＳ＿ＴＸ端子
１２２ チョークコイル
１２４ ダイオードスイッチ
１２６ 抵抗
１２７ 制御電源
２０１ ＧＳＭ＿ＴＸ端子
２０２ ＧＳＭ＿ＲＸ端子
２０３ ＷＣＤＭＡ＿ＲＸ端子
２０４ ＷＣＤＭＡ＿ＴＸ端子
２０６ デュプレクサ
２０７ ＰＡ
２１３ ＲＸ端子
２１４ ＴＸ端子
２１５ 共通端子

Claims (11)

1. 同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行う通信方式を含む複数の通信方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路であって、
   前記複数の通信方式に対応したそれぞれの信号伝達経路とアンテナとの接続を切替えるスイッチと、
   前記同時に送受信を行う通信方式の信号伝達経路上に設けられ、前記同時に送受信を行う通信方式の信号を通過させる周波数フィルタと、
   前記スイッチと前記周波数フィルタとの間の信号伝達経路に接続され、不要な信号を減衰させる減衰回路とを備える、マルチバンドアンテナスイッチ回路。
2. 前記周波数フィルタは、デュプレクサ又はダイプレクサであることを特徴とする、請求項１に記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
3. 前記減衰回路は、前記同時に送受信を行う通信方式で用いる送信周波数帯域のｎ倍（ｎは、２以上の整数）の周波数帯域の信号を減衰させることを特徴とする、請求項２に記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
4. 前記減衰回路は、前記アンテナから入力され、前記同時に送受信を行う通信方式で用いる受信周波数帯域に、前記同時に送受信を行う通信方式の送信信号とによって２次相互変調歪みを発生させる妨害信号を減衰させることを特徴とする、請求項２に記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
5. 前記同時に送受信を行う通信方式は、ＷＣＤＭＡ方式であることを特徴とする、請求項３又は４に記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
6. 前記スイッチは、ガリウムヒ素スイッチであることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
7. 前記減衰回路は、インダクタとコンデンサとで構成される直列共振回路であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
8. 前記減衰回路は、ボンディングワイヤ又は伝送線路と、コンデンサとで構成される直列共振回路であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
9. 前記減衰回路は、伝送線路のみで構成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
10. 前記伝送線路は、前記同時に送受信を行う通信方式の送信信号の波長のｍ／２＋１／８（ｍは、０又は正の整数）の長さであることを特徴とする、請求項９に記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路。
11. 請求項１〜１０に記載のマルチバンドアンテナスイッチ回路を半導体基板上に集積化した、半導体装置。

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