JP2013055404A - アンテナスイッチ回路およびアンテナスイッチ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サージ電圧が印加された場合でも、通信回路内の素子が損傷することを確実に避ける。
【解決手段】アンテナスイッチ回路１０は、アンテナと接続されるアンテナ端子２０と、第１の信号に対応する第１通信端子３１と、第２の信号に対応する第２通信端子３２と、アンテナ端子２０と第１通信端子３１との間に配置され、第２の信号を反射する第１反射手段４１と、アンテナ端子２０と第２通信端子３２との間に配置され、第１の信号を反射する第２反射手段４２と、第１通信端子３１と第１反射手段４１との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える第１接地手段５１と、第２通信端子３２と第２反射手段４２との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える第２接地手段５２と、を備える。第１および第２接地手段５１、５２は、少なくとも一つの接地手段が接地状態に維持された状態で、接地状態から非接地状態へ切り替わる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のミリ波帯の周波数を切り替えて使用する移動体通信装置や携帯用移動無線機等の移動無線通信システムおよび公衆無線スポット等の定置無線通信システムに適用されるアンテナスイッチ回路およびアンテナスイッチ制御方法に関する。

複数のミリ波帯の周波数を切り替えて使用するアンテナスイッチ回路は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１のアンテナスイッチ回路の回路構成図を図１８に示す。

図１８において、特許文献１のアンテナスイッチ回路９００は、アンテナＡＮＴ、送信回路ＴｘＩ、受信回路ＲｘI、ＲｘII、伝送線路９２０、スイッチ９１１−９１６、端子９３１−９３６および抵抗素子９４１−９４６を備える。このアンテナスイッチ回路９００は、信号の送信および受信に応じてスイッチ９１１−９１６を切り替えることによって高いアイソレーションを実現し、送信信号の受信回路への漏洩および受信信号の送信回路ＴｘＩおよび使用されない受信回路への信号の漏洩を防ぐ。

特開２００５−１３６９４８号公報

ここで、高周波では端子に設けるＥＳＤ素子に付随する寄生容量が回路の性能を落とすことから、十分なＥＳＤ耐性を確保することが困難である。ＥＳＤは、蓄積された静電気が回路に流れ込み、サージ電圧となって回路内の素子を破壊する。

特許文献１のアンテナスイッチ回路９００は、受信信号を受信している時に人が接触した等によりアンテナ端子ＡＮＴにサージ電圧が印加された場合、導通されている側の受信回路ＲｘIまたは受信回路ＲｘIIにサージ電流が流れ、受信回路ＲｘIまたは受信回路ＲｘII内の素子が損傷する危険がある。

近年、複数のミリ波帯の周波数を切り替えて使用するアンテナスイッチ回路は、高周波対応などで用いる半導体素子の微細化に伴って、ＥＳＤ（Electro Static Discharge。静電気放電）耐性が弱くなる傾向にある。

本発明は、上述の問題点を考慮したものであり、人が接触した等によりアンテナ端子にサージ電圧が印加された場合でも、通信回路内の素子が損傷することを確実に避けることが可能なアンテナスイッチ回路およびアンテナスイッチ制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るアンテナスイッチ回路は、アンテナと接続されるアンテナ端子と、第１の信号に対応する第１通信端子と、第２の信号に対応する第２通信端子と、アンテナ端子と第１通信端子との間に配置され、第２の信号を反射する第１反射手段と、アンテナ端子と第２通信端子との間に配置され、第１の信号を反射する第２反射手段と、第１通信端子と第１反射手段との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える第１接地手段と、第２通信端子と第２反射手段との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える第２接地手段と、を備える。ここで、第１および第２接地手段は、少なくとも一つの接地手段が接地状態に維持された状態で、接地状態から非接地状態へ切り替わる。

上記目的を達成するために本発明に係るアンテナスイッチ制御方法は、アンテナ端子と、それぞれ所定の波長の信号に対応する２以上の通信端子と、アンテナ端子と２以上の通信端子との間にそれぞれ配置され、所定の波長以外の信号を反射する２以上の反射手段と、２以上の通信端子と２以上の反射手段との間にそれぞれ配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える２以上の接地手段と、を備えたアンテナスイッチ回路を用いたアンテナスイッチ制御方法である。ここで、本発明に係るアンテナスイッチ制御方法は、少なくとも１つの接地手段を接地状態に維持した状態で、接地手段を接地状態から非接地状態へ切り替える。

本発明に係るアンテナスイッチ回路およびアンテナスイッチ制御方法は、人が接触した等によりアンテナ端子にサージ電圧が印加された場合でも、通信回路内の素子が損傷することを確実に避けることができる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナスイッチ回路１０の構成図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００の回路構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスイッチング回路５１０、５２０の動作の一例である。 本発明の第２の実施の形態に係るスイッチング回路５１０、５２０の周波数を（ａ）Ｖ帯からＷ帯へ切り替える時、（ｂ）Ｗ帯からＶ帯へ切り替える時のタイミングチャートの一例である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｂの回路構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチング回路５００Ａの構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチング回路５００Ｂの回路構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチング回路５００Ｃの回路構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチング回路５００Ｃのスイッチ切り換えのタイミングチャートの一例である。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチング回路５００Ｄの回路構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るスイッチング回路５００Ｄのスイッチ切り換えのタイミングチャートの一例である。 本発明の第４の実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｃの回路構成図である。 本発明の第４の実施の形態に係るスイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃの動作の一例である。 本発明の第４の実施の形態に係るスイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃの周波数をＶ帯からＷ帯へ切り替える時のタイミングチャートの一例である。 本発明の第５の実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｄの回路構成図である。 本発明の第５の実施の形態に係るスイッチング回路５１０Ｄ−５４０Ｄの動作の一例である。 本発明の第５の実施の形態に係るスイッチング回路５１０Ｄ−５４０Ｄの周波数をＶ帯からＷ帯へ切り替える時のタイミングチャートの一例である。 特許文献１のアンテナスイッチ回路９００の回路構成図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るアンテナスイッチ回路について説明する。本実施形態に係るアンテナスイッチ回路のブロック図を図１に示す。図１において、アンテナスイッチ回路１０は、アンテナ端子２０、第１通信端子３１、第２通信端子３２、第１反射手段４１、第２反射手段４２、第１接地手段５１および第２接地手段５２を備える。

第１通信端子３１は第１の信号を扱う第１通信回路と接続される通信端子である。本実施形態において、第１通信端子３１は、アンテナ端子２０を介して第１の信号を送信する送信回路、または、アンテナ端子２０を介して第１の信号を受信する受信回路のいずれかと接続される。

第２通信端子３２は、第２の信号を扱う第２通信回路と接続される通信端子である。本実施形態において、第２通信端子３２は、アンテナ端子２０を介して第２の信号を送信する送信回路、または、アンテナ端子２０を介して第２の信号を受信する受信回路のいずれかと接続される。

第１反射手段４１は、アンテナ端子２０と第１通信回路３１との間に配置され、第２の信号を反射する。第２反射手段４２は、アンテナ端子２０と第２通信端子３２との間に配置され、第１の信号を反射する。第１反射手段４１は、例えば、第２の信号の中心周波数の波長をλ１とすると、λ１／４の長さを有する伝送線路やＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）や反射型のフィルター等で構成することができる。一方、第２反射手段４２は、第１の信号の中心周波数の波長をλ２とすると、λ２／４の長さを有する伝送線路やＦＢＧや反射型のフィルター等で構成することができる。

第１接地手段５１は、第１通信端子３１と第１反射手段４１との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える。第２接地手段５２は、第２通信端子３２と第２反射手段４２との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える。本実施形態において、第１接地手段５１および第２接地手段５２は、定常状態で接地状態であり、制御信号が入力したときに接地状態から非接地状態へ切り替わる。

そして、アンテナスイッチ回路１０において第１の信号を扱う場合、第１接地手段５１を非接地状態にし、第２接地手段５２を接地状態にする。これにより、アンテナ端子２０と第１通信端子３１とが接続され、第１の信号がアンテナ−第１通信回路間で送受信される。また、第１接地手段５１が非接地状態、第２接地手段５２が接地状態であることから、人が接触した等によりアンテナスイッチ回路１０にサージ電圧が印加された場合、サージ電流は第２反射手段４２および第２接地手段５２を介してグランドに伝送される。従って、第１通信端子３１に接続された第１通信回路へサージ電流が流れ込み、第１通信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

一方、アンテナスイッチ回路１０において第２の信号を扱う場合、第１接地手段５１を接地状態にし、第２接地手段５２を非接地状態にする。これにより、アンテナ端子２０と第２通信端子３２とが接続され、第２の信号がアンテナ端子２０−第２通信回路間で送受信される。また、第１接地手段５１が接地状態、第２接地手段５２が非接地状態であることから、人が接触した等によりアンテナスイッチ回路１０にサージ電圧が印加された場合、サージ電流は第１反射手段４１および第１接地手段５１を介してグランドに伝送される。従って、第２通信端子３２に接続された第２通信回路へサージ電流が流れ込み、第２通信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

ここで、アンテナスイッチ回路１０が、扱う信号を第１の信号から第２の信号へ、または、第２の信号から第１の信号へ、切り替える場合、第１接地手段５１および第２接地手段５２を共に接地状態に切り替えた後、いずれか一方の接地手段を接地状態から非接地状態へ切り替える。全ての接地手段が非接地状態となることがないことから、信号の切り替え時にアンテナスイッチ回路１０にサージ電圧が印加された場合でも、サージ電流が通信回路内に流れ込まず、通信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

なお、３以上の接地手段を適用する場合、接地手段は、少なくとも一つの接地手段が接地状態に維持された状態で、接地手段を接地状態から非接地状態へ切り替える。すなわち、全ての接地手段が非接地状態となることがなく、サージ電圧が印加された場合でも通信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るアンテナスイッチ回路について説明する。本実施形態に係るアンテナスイッチ回路の回路構成図を図２に示す。図２において、アンテナスイッチ回路１００は、アンテナ端子２００、第１送信回路端子３１０、第２送信回路端子３２０、第１伝送線路４１０、第２伝送線路４２０、第１スイッチング回路５１０および第２スイッチング回路５２０を備える。

アンテナ端子２００は、外部と信号を送受信する図示しないアンテナと接続される。本実施形態において、アンテナ端子２００を介して、Ｖ帯周波数（５０〜７５ＧＨｚ）の信号およびＷ帯周波数（７１〜８６ＧＨｚ）の信号をアンテナから外部へ送信する。

第１送信回路端子３１０には、図示しない第１送信回路からＶ帯周波数の信号が入力される。また、第２送信回路端子３２０には、図示しない第２送信回路からＷ帯周波数の信号が入力される。

第１伝送線路４１０は、アンテナ端子２００と第１送信回路端子３１０との間に配置され、Ｗ帯周波数の中心周波数の波長をλ１とすると、λ１／４の長さを持つ。第２伝送線路４２０は、アンテナ端子２００と第２送信回路端子３２０との間に配置され、Ｖ帯周波数の中心周波数の波長をλ２とすると、λ２／４の長さを持つ。

スイッチング回路５１０、５２０は単極単投（ＳＰＳＴ：Single-Pole/Single-Throw Switch）のスイッチング回路である。第１スイッチング回路５１０の一端子は第１送信回路端子３１０に接続され、他端子は接地されている。同様に、第２スイッチング回路５２０の一端子は第２送信回路端子３２０に接続され、他端子は接地されている。本実施形態において、スイッチング回路５１０、５２０は、定常状態でＯＮ状態となり、すなわち、定常状態で第１送信回路端子３１０、第２送信回路端子３２０と、グランドとが接続される。ここで、定常状態とは、電源が入っていないときの状態を表し、例えば、実装時にはこの定常状態になっている。

ここで、第１送信回路端子３１０および第２送信回路端子３２０が請求項の通信端子に、第１伝送線路４１０および第２伝送線路４２０が請求項の反射手段に、第１スイッチング回路５１０および第２スイッチング回路５２０が請求項の接地手段に該当する。

上記のように構成されたアンテナスイッチ回路１００において、Ｖ帯周波数またはＷ帯周波数を有する送信信号をアンテナから出力する時の動作について説明する。Ｖ帯周波数またはＷ帯周波数の送信信号をアンテナから出力する時のスイッチング回路５１０、５２０の状態を図３に示す。

図３において、Ｖ帯周波数を有する信号を扱う場合、第１スイッチング回路５１０がＯＦＦにされ、第２スイッチング回路５２０がＯＮにされる。これにより、第１伝送線路４１０のみが導通状態となる。

そして、第１送信回路端子３１０から入力したＶ帯周波数の送信信号は、第１伝送線路４１０を伝送した後、第２伝送線路４２０がλ２／４の長さに設定されていることから、第２伝送線路４２０において反射され、アンテナ端子２００を介してアンテナから外部へ出力される。また、アンテナから入力したＶ帯周波数の受信信号は、第２伝送線路４２０がλ２／４の長さに設定されていることから、第１伝送線路４１０側に伝送され、第１送信回路端子３１０へ伝送される。

一方、人が接触した等によりアンテナ端子２００にサージ電圧が印加された場合、第１スイッチング回路５１０がＯＦＦ、第２スイッチング回路５２０がＯＮであることから、サージ電流は第２伝送線路４２０から第２スイッチング回路５２０を介してグランドに伝送される。従って、第１送信回路端子３１０を介して第１送信回路へサージ電流が流れ込み、第１送信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

次に、Ｗ帯周波数を有する信号を扱う場合、第１スイッチング回路５１０がＯＮにされ、第２スイッチング回路５２０がＯＦＦにされる。これにより、第２伝送線路４２０のみが導通状態となる。

そして、第２送信回路端子３２０から入力したＷ帯周波数の送信信号は、第２伝送線路４２０を伝送した後、第１伝送線路４１０がλ１／４の長さに設定されていることから、第１伝送線路４１０において反射され、アンテナ端子２００を介してアンテナから外部へ出力される。また、アンテナから入力したＷ帯周波数の受信信号は、第１伝送線路４１０がλ１／４長さに設定されていることから、第２伝送線路４２０側に伝送され、第２送信回路端子３２０へ伝送される。

一方、人が接触した等によりアンテナ端子２００にサージ電圧が印加された場合、第１スイッチング回路５１０がＯＮ、第２スイッチング回路５２０がＯＦＦであることから、サージ電流は第１伝送線路４１０から第１スイッチング回路５１０を介してグランドに伝送される。従って、第２送信回路端子３２０を介して第２送信回路へサージ電流が流れ込み、第２送信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

なお、アンテナスイッチ回路１００の周波数帯を切り替える場合、スイッチング回路５１０、５２０の切り替えは、スイッチング回路５１０、５２０のどちらか一方が必ずＯＮになるように行われる。周波数をＶ帯からＷ帯へ切り替える時のスイッチング回路５１０、５２０のスイッチング制御のタイミングチャートの一例を図４（ａ）に、Ｗ帯からＶ帯へ切り替える時のタイミングチャートの一例を図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）に示すように、周波数をＶ帯からＷ帯へ切り替える場合、第１スイッチング回路５１０をＯＦＦからＯＮへ切り替え、その後、第２スイッチング回路５２０をＯＮからＯＦＦへ切り替える。また、図４（ｂ）に示すように、周波数をＷ帯からＶ帯へ切り替える場合、第２スイッチング回路５２０をＯＦＦからＯＮへ切り替え、その後、第１スイッチング回路５１０をＯＮからＯＦＦへ切り替える。

スイッチング回路５１０、５２０の切り替えを、全てのスイッチング回路がＯＦＦになることがないように行うことにより、信号の切り替え時に人が接触した等によりアンテナ端子２００にサージ電圧が印加された場合でも、サージ電流が送信回路内に流れ込まず、素子の破壊を防ぐことができる。

ここで、アンテナスイッチ回路１００の製造工程では、複数の送受信回路が順次、１つのアンテナにボンディングワイヤ等で接続される。送受信回路の接続中にサージ電圧が印加された場合、先に接続した送受信回路がサージ電流によって損傷する可能性がある。

これに対して本実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００のスイッチング回路５１０、５２０は、定常状態で接地状態であり、アンテナスイッチ回路１００に電源が投入され、制御信号が入力したときに接地状態から非接地状態へ切り替わる。このスイッチング回路は、制御信号が入力することのない製造時には常に接地状態である。従って、製造工程中にサージ電圧が印加された場合でも、サージ電流はスイッチング回路を介してグランドへ流れるため、先に接続した送受信回路が損傷することがない。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｂは、アンテナを介して、Ｖ帯周波数（５０〜７５ＧＨｚ）の信号およびＷ帯周波数（７１〜８６ＧＨｚ）の信号を第１受信回路および第２受信回路で受信する。本実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｂの回路構成図を図５に示す。図５において、本実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｂは、アンテナ端子２００Ｂ、第１受信回路端子６１０、第２受信回路端子６２０、第３伝送線路４３０、第４伝送線路４４０、第３スイッチング回路５３０および第４スイッチング回路５４０を備える。

アンテナ端子２００Ｂは第２の実施形態で説明したアンテナ端子２００と同様である。第１受信回路端子６１０は図示しない第１受信回路に、第２受信回路端子６２０は図示しない第２受信回路に、それぞれ接続される。第３伝送線路４３０は、Ｗ帯周波数の中心周波数の波長をλ１とすると、λ１／４の長さを持つ線路である。一方、第４伝送線路４４０は、Ｖ帯周波数の中心周波数の波長をλ２とすると、λ２／４の長さを持つ線路である。

スイッチング回路５３０、５４０は、定常状態でＯＮとなるＳＰＳＴである。スイッチング回路５３０、５４０の一端はそれぞれ受信回路端子６１０、６２０に接続され、他端子はそれぞれ接地されている。本実施形態において、スイッチング回路５３０、５４０がＯＮの場合、第１受信回路端子６１０、第２受信回路端子６２０と、グランドとが接続される。

上記のように構成されたアンテナスイッチ回路１００Ｂは、Ｖ帯周波数を有する受信信号を受信する場合、第３スイッチング回路５３０がＯＦＦにされ、第４スイッチング回路５４０がＯＮにされる。第３伝送線路４３０のみが導通状態となることから、受信したＶ帯周波数の受信信号は、第３伝送線路４３０および第１受信回路端子６１０を介して第１受信回路で受信される。そして、人が接触した等によりアンテナ端子２００Ｂにサージ電圧が印加された場合、サージ電流は第４伝送線路４４０から第４スイッチング回路５４０を介してグランドに伝送される。

一方、Ｗ帯周波数の受信信号を受信する場合、第３スイッチング回路５３０がＯＮにされ、第４スイッチング回路５４０がＯＦＦにされる。第４伝送線路４４０のみが導通状態となることから、受信したＷ帯周波数の受信信号は、第４伝送線路４４０および第２受信回路端子６２０を介して第２受信回路で受信される。そして、人が接触した等によりアンテナ端子２００Ｂにサージ電圧が印加された場合、サージ電流は第３伝送線路４３０から第３スイッチング回路５３０を介してグランドに伝送される。

また、アンテナスイッチ回路１００Ｂは周波数帯を切り替える場合、スイッチング回路５３０、５４０のどちらか一方が必ずＯＮになるように切り替える。従って、切り替え時にアンテナ端子２１０にサージ電圧が印加された場合でも、サージ電流によって第１受信回路および第２受信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

なお、第２の実施形態で説明したアンテナスイッチ回路１００および本実施形態で説明したアンテナスイッチ回路１００Ｂでは、定常状態で接地状態となる単極単投のスイッチング回路５１０−５４０を用いた。スイッチング回路５１０−５４０として、様々な回路を適用することができる。スイッチング回路５１０−５４０に適用することが可能な回路の一例として、スイッチング回路５００Ａ−５００Ｄについて説明する。

スイッチング回路５００Ａの概略構成図を図６に示す。このスイッチング回路５００Ａは、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されたスイッチング回路であり、カンチレバー５０１Ａの一端に接点５０２Ａが、カンチレバー５０１Ａの上方に駆動電極５０４Ａが形成されている。また、接点５０２Ａの下に信号線５０３Ａが配置されている。 図６のスイッチング回路５００Ａは、定常状態で、接点５０２Ａと信号線５０３Ａとが接触してＯＮになる。一方、駆動電極５０４Ａに電圧を印加することにより、カンチレバー５０１Ａが駆動電極５０４Ａにひきつけられ、接点５０２Ａと信号線５０３Ａとが離れてＯＦＦになる。

スイッチング回路５００Ｂの回路図を図７に示す。このスイッチング回路５００Ｂは、ディプレッション型ＦＥＴ５０１Ｂで構成される。ディプレッション型ＦＥＴ５０１Ｂは、ゲート電圧を印加しないときにチャネルが存在し、ソース−ドレイン間が導通している。つまり、定常状態でＯＮになる。一方、ゲート電極に電圧を印加した場合、ソース−ドレイン間の導通がなくなり、スイッチング回路５００ＢがＯＦＦになる。

スイッチング回路５００Ｃの回路図を図８に示す。このスイッチング回路５００ＣはＣＭＯＳ技術を用いて形成しスイッチング回路であり、ＦＥＴ素子５０１Ｃ、インピーダンス素子５０２Ｃおよびインバータ素子５０３Ｃを備える。ＦＥＴ素子５０１Ｃは、一端が送信または受信回路端子に接続され、他端が接地されている。インピーダンス素子５０２Ｃは、一端が送信または受信回路端子に接続され、他端がＦＥＴ素子５０１Ｃのゲート端子に接続されている。さらに、インバータ素子５０３Ｃは、出力端子がＦＥＴ素子５０１Ｃのゲート端子に接続されている。

スイッチング回路５００Ｃのスイッチ切り換えのタイミングチャートの一例を図９に示す。図９において、インバータ素子５０３ＣがＯＦＦのときにサージ電圧が印加された場合、インピーダンス素子５０２Ｃにより点Ａの電位が高くなり、同時にＦＥＴ素子５０１Ｃのゲート端子の電位も上昇する。これにより、ＦＥＴ素子５０１Ｃのソース−ドレイン間が導通し、サージ電流がＦＥＴ素子５０１Ｃを介してグランドに伝送される。従って、点Ａおよび送信または受信回路端子に接続される点Ｂの電位はＦＥＴ素子５０１Ｃのしきい値電圧に抑えられる。つまり、定常状態においてもスイッチは実効的にＯＮとなっており、サージ電流に対して送信または受信回路が保護される。また、インバータ端子５０３Ｃがローを出力した場合、スイッチはＯＦＦとなり、ハイを出力した場合スイッチはＯＮとなる。

スイッチング回路５００Ｄの回路図を図１０に示す。このスイッチング回路５００ＤはＢｉＣＭＯＳ技術を用いて形成されたスイッチ回路であり、バイポーラトランジスタ５０１Ｄ、インピーダンス素子５０２Ｄおよびインバータ素子５０３Ｄを備える。バイポーラトランジスタ５０１Ｄは、コレクタ端子が送信または受信回路に接続され、エミッタ端子が接地されている。インピーダンス素子５０２Ｄは、一端が送信または受信回路端子に接続され、他端がバイポーラトランジスタ５０３Ｄのベース端子に接続されている。インバータ素子５０３Ｄは、出力端子がバイポーラトランジスタ５０１Ｄのゲート端子に接続されている。

スイッチング回路５００Ｄの動作のタイミングチャートの一例を図１１に示す。図１１において、インバータ素子５０３ＤがＯＦＦのときにサージ電圧が印加された場合、インピーダンス素子５０２Ｄにより点Ａの電位が高くなり、同時にバイポーラトランジスタ５０１Ｄのベース端子の電位も上昇する。これにより、バイポーラトランジスタ５０１Ｄのエミッタ−コレクタ間が導通し、サージ電流がバイポーラトランジスタ５０１Ｄを介してグランドに伝送される。従って、点Ａおよび送信または受信回路端子に接続される点Ｂの電位は、バイポーラトランジスタ５０１Ｄのしきい値電圧に抑えられる。つまり、定常状態においてスイッチは実効的にＯＮとなっており、サージ電流に対して送信または受信回路が保護される。また、インバータ端子５０３Ｄがローを出力した場合にスイッチはＯＦＦとなり、ハイを出力した場合にスイッチはＯＮとなる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態に係るアンテナスイッチ回路の回路構成図を図１２に示す。図１２において、アンテナスイッチ回路１００Ｃは、アンテナ端子２００Ｃ、第１送信回路端子３１０Ｃ、第２送信回路端子３２０Ｃ、第１受信回路端子６１０Ｃ、第２受信回路端子６２０Ｃ、伝送線路４１０Ｃ−４４０Ｃ、スイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃ、および、サーキュレータ７１０Ｃ、７２０Ｃを備える。

アンテナ端子２００Ｃは図示しないアンテナと接続されている。本実施形態において、アンテナ端子２００Ｃを介して、Ｖ帯周波数（５０〜７５ＧＨｚ）の信号およびＷ帯周波数（７１〜８６ＧＨｚ）の信号が、アンテナから送受信される。

アンテナ端子２００Ｃと第１送信回路端子３１０Ｃとの間に、サーキュレータ７１０Ｃを介して伝送線路４１０Ｃが配置されており、アンテナ端子２００Ｃと第１受信用回路端子６１０Ｃとの間に、サーキュレータ７１０Ｃを介して伝送線路４３０Ｃが配置されている。また、アンテナ端子２００Ｃと第２送信回路端子３２０Ｃとの間に、サーキュレータ７２０Ｃを介して伝送線路４２０Ｃが配置されており、アンテナ端子２００Ｃと第２受信用回路端子６２０Ｃとの間に、サーキュレータ７２０Ｃを介して伝送線路４４０Ｃが配置されている。

伝送線路４１０Ｃ、４３０Ｃは、Ｗ帯周波数の中心周波数の波長をλ１とするとλ１／４の長さを持つ。また、伝送線路４２０Ｃ、４４０Ｃは、Ｖ帯周波数の中心周波数の波長をλ２とするとλ２／４の長さを持つ。

スイッチング回路５１０Ｃ〜５４０Ｃは定常状態でＯＮとなるＳＰＳＴである。スイッチング回路５１０Ｃの一端子は第１送信回路端子３１０Ｃに接続され、他端子は接地されている。スイッチング回路５２０Ｃの一端子は第２送信回路端子３２０Ｃに接続され、他端子は接地されている。スイッチング回路５３０Ｃの一端子は第１受信回路端子６１０Ｃに接続され、他端子は接地されている。さらに、スイッチング回路５４０Ｃの一端子は第２受信回路端子６２０Ｃに接続され、他端子は接地されている。スイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃが定常状態の場合、第１送信回路端子３１０Ｃ、第２送信回路端子３２０Ｃ、第１受信回路端子６１０Ｃおよび第２受信回路端子６２０Ｃが、それぞれグランドと接続される。

サーキュレータ７１０Ｃは、アンテナ端子２００Ｃ、第１送信回路端子３１０Ｃおよび第１受信用回路端子６１０Ｃに接続され、第１送信回路端子３１０Ｃから入力したＶ帯周波数の信号をアンテナ端子２００Ｃへ出力し、アンテナ端子２００Ｃに入力したＶ帯周波数の信号を第１受信用回路端子６１０Ｃへ出力する。同様に、サーキュレータ７２０Ｃは、アンテナ端子２００Ｃ、第２送信回路端子３２０Ｃおよび第２受信用回路端子６２０Ｃに接続され、第２送信回路端子３２０Ｃから入力したＷ帯周波数の信号をアンテナ端子２００Ｃへ出力し、アンテナ端子２００Ｃに入力したＷ帯周波数の信号を第２受信用回路端子６２０Ｃへ出力する。

本実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｃにおいて、Ｖ帯周波数またはＷ帯周波数の信号をアンテナを介して送受信する場合のスイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃの動作を図１３に示す。

Ｖ帯周波数の送信信号を、第１送信回路端子３１０Ｃからアンテナ端子２００Ｃへ伝送し、Ｖ帯周波数の受信信号をアンテナ端子２００Ｃから第１受信回路端子６１０Ｃへ伝送する場合、スイッチング回路５１０Ｃ、５３０ＣがＯＦＦにされ、スイッチング回路５２０Ｃ、５４０ＣがＯＮにされる。これにより、伝送線路４１０Ｃ、４３０Ｃが導通状態となり、第１送信回路端子３１０Ｃからアンテナ端子２００ＣへＶ帯周波数の送信信号を伝送することができ、アンテナ端子２００Ｃから第１受信回路端子６１０ＣへＶ帯周波数の受信信号を伝送することができる。

また、人が接触した等によりアンテナ端子２００Ｃにサージ電圧が印加された場合、サージ電流は、サーキュレータ７２０Ｃ、伝送線路４４０Ｃおよびスイッチング回路５４０Ｃを介してグランドに伝送される。従って、第１受信回路へサージ電流が流れ込み、第１受信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

一方、Ｗ帯周波数の送信信号を、第２送信回路端子３２０Ｃからアンテナ端子２００Ｃへ伝送し、Ｗ帯周波数の受信信号をアンテナ端子２００Ｃから第２受信用回路端子６２０Ｃへ伝送する場合、スイッチング回路５１０Ｃ、５３０ＣがＯＮにされ、スイッチング回路５２０Ｃ、５４０ＣがＯＦＦにされる。これにより、伝送線路４２０Ｃ、４４０Ｃが導通状態となり、第２送信回路端子３２０Ｃからアンテナ端子２００ＣへＷ帯周波数の送信信号を伝送することができ、アンテナ端子２００Ｃから第２受信回路端子６２０ＣへＷ帯周波数の受信信号を伝送することができる。

また、人が接触した等によりアンテナ端子２００Ｃにサージ電圧が印加された場合、サージ電流は、サーキュレータ７１０Ｃ、伝送線路４３０Ｃおよびスイッチング回路５３０Ｃを介してグランドに伝送される。従って、第２受信回路へサージ電流が流れ込み、第２受信回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

なお、アンテナスイッチ回路１００Ｃの周波数帯を切り替える場合、スイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃの切り替えは、スイッチング回路５３０Ｃおよびスイッチング回路５４０Ｃのどちらか一方が必ずＯＮになるように行われる。周波数をＶ帯からＷ帯へ切り替える時のスイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃのスイッチング制御のタイミングチャートの一例を図１４に示す。

図１４に示すように、周波数をＶ帯からＷ帯へ切り替える場合、第１スイッチング回路５１０ＣをＯＦＦからＯＮへ切り替えると共に、第３スイッチング回路５３０ＣをＯＦＦからＯＮへ切り替える。そして、スイッチング回路５１０Ｃ、５３０ＣがＯＮになった後、第２スイッチング回路５２０ＣをＯＮからＯＦＦへ切り替えると共に、第４スイッチング回路５４０ＣをＯＮからＯＦＦへ切り替える。

スイッチング回路５３０Ｃ、５４０Ｃの切り替えを、どちらか一方が必ずＯＮになるように行うことにより、人が接触した等によりアンテナ端子２００Ｃにサージ電圧が印加された場合でも、サージ電流をスイッチング回路５３０Ｃ、５４０Ｃを介してグランドに電送することができる。

また、スイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃは、定常状態で接地状態となるスイッチであり、制御信号が入力することのない製造時には常に接地状態である。従って、製造工程中にサージ電圧が印加された場合でも、サージ電流はスイッチング回路を介してグランドへ流れるため、先に接続した送信または受信回路が損傷することがない。

なお、本実施形態に係るスイッチング回路５１０Ｃ−５４０Ｃに、第３の実施形態で説明したスイッチング回路５００Ａ−５００Ｄを適用することができる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態について説明する。本実施形態に係るアンテナスイッチ回路の回路構成図を図１５に示す。図１５に示すように、本実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｄは、第１アンテナ端子２１０Ｄ、第２アンテナ端子２２０Ｄ、第１送信回路端子３１０Ｄ、第２送信回路端子３２０Ｄ、第１受信回路端子６１０Ｄ、第２受信回路端子６２０Ｄ、伝送線路４１０Ｄ−４４０Ｄおよびスイッチング回路５１０Ｄ−５４０Ｄを備える。図２、図５および図１５から分かるように、このアンテナスイッチ回路１００Ｄは、第２の実施形態で説明したアンテナスイッチ回路１００と、第３の実施形態で説明したアンテナスイッチ回路１００Ｂとを並列に組み合わせた回路である。

本実施形態に係るアンテナスイッチ回路１００Ｄにおいて、Ｖ帯周波数およびＷ帯周波数の信号を、第１アンテナ端子２１０Ｄを介して送信すると共に第２アンテナ端子２２０Ｄを介して受信する場合のスイッチング回路５１０Ｄ−５４０Ｄの動作を図１６に示す。

図１６において、Ｖ帯周波数の送信信号を第１送信回路端子３１０Ｄから第１アンテナ端子２１０Ｄへ伝送し、Ｖ帯周波数の受信信号を第２アンテナ端子２２０Ｄから第１受信回路端子６１０Ｄへ伝送する場合、スイッチング回路５１０Ｄ、５３０ＤがＯＦＦにされ、スイッチング回路５２０Ｄ、５４０ＤがＯＮにされる。一方、Ｗ帯周波数の送信信号を、第２送信回路端子３２０Ｄから第１アンテナ端子２１０Ｄへ伝送し、Ｗ帯周波数の受信信号を第２アンテナ端子２２０Ｄから第２受信回路端子６２０Ｄへ伝送する場合、スイッチング回路５１０Ｄ、５３０ＤがＯＮにされ、スイッチング回路５２０Ｄ、５４０ＤがＯＦＦにされる。

上記のように設定されることにより、Ｖ帯周波数およびＷ帯周波数の信号が、送信回路端子３１０Ｃ、３２０Ｃから第１アンテナ端子２１０Ｄへ伝送されると共に、第２アンテナ端子２２０Ｄから受信回路端子６１０Ｄ、６２０Ｄへ伝送される。また、人が接触した等により第１アンテナ端子２１０Ｄまたは第２アンテナ端子２２０Ｄにサージ電圧が印加された場合、サージ電流はＯＮされているスイッチング回路を介してグランドに伝送される。従って、送信回路および受信回路へサージ電流が流れ込み、回路内の素子が破壊されることを防ぐことができる。

また、周波数をＶ帯からＷ帯へ切り替える時のスイッチング回路５１０Ｄ−５４０Ｄのスイッチング制御のタイミングチャートの一例を図１７に示す。図１７に示すように、アンテナスイッチ回路１００Ｄの周波数帯を切り替える場合、スイッチング回路５１０Ｄ−５４０Ｄの切り替えは、スイッチング回路５１０Ｄおよびスイッチング回路５２０Ｄのどちらか一方、さらに、スイッチング回路５３０Ｄおよびスイッチング回路５４０Ｄのどちらか一方が必ずＯＮになるように行われる。従って、人が接触した等により第１アンテナ端子２１０Ｄまたは第２アンテナ端子２２０Ｄにサージ電圧が印加された場合でも、サージ電流が送信および受信回路内に流れ込まず、送信および受信回路内の素子の破壊を防ぐことができる。

１０ アンテナスイッチ回路
２０ アンテナ端子
３１ 第１通信端子
３２ 第２通信端子
４１ 第１反射手段
４２ 第２反射手段
５１ 第１接地手段
５２ 第２接地手段
１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ アンテナスイッチ回路
２００、２００Ｂ、２００Ｃ、２１０Ｄ、２２０Ｄ アンテナ端子
３１０、３１０Ｃ、３１０Ｄ 第１送信回路端子
３２０、３２０Ｃ、３２０Ｄ 第２送信回路端子
４１０、４２０、４３０、４４０ 伝送線路
５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄ スイッチング回路
５１０、５２０、５３０、５４０ スイッチング回路
６１０、６１０Ｃ、６１０Ｄ 第１受信回路端子
６２０、６２０Ｃ、６２０Ｄ 第２受信回路端子
７１０Ｃ、７２０Ｃ サーキュレータ

Claims (8)

1. アンテナと接続されるアンテナ端子と、
   第１の信号に対応する第１通信端子と、
   第２の信号に対応する第２通信端子と、
   前記アンテナ端子と前記第１通信端子との間に配置され、前記第２の信号を反射する第１反射手段と、
   前記アンテナ端子と前記第２通信端子との間に配置され、前記第１の信号を反射する第２反射手段と、
   前記第１通信端子と前記第１反射手段との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える第１接地手段と、
   前記第２通信端子と前記第２反射手段との間に配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える第２接地手段と、
   を備え、
   前記第１および第２接地手段は、少なくとも一つの接地手段が接地状態に維持された状態で、前記接地状態から前記非接地状態へ切り替わる、アンテナスイッチ回路。
2. 前記第１および第２接地手段は、定常状態で接地状態であり、制御信号が入力したときに接地状態から非接地状態へ切り替わる、請求項１記載のアンテナスイッチ回路。
3. 前記第１反射手段は、前記第２の信号の中心波長の１／４長さを有する伝送線路であり、
   前記第２反射手段は、前記第１の信号の中心波長の１／４長さを有する伝送線路である、
   請求項１または２記載のアンテナスイッチ回路。
4. 前記通信端子は、前記アンテナ端子を介して信号を送信する送信回路と接続された送信用端子または前記アンテナ端子を介して信号を受信する受信回路と接続された受信用端子のいずれかである、請求項１乃至３のいずれか１項記載のアンテナスイッチ回路。
5. 前記通信端子が前記アンテナ端子を介して信号を送信する送信回路と接続された送信用端子である第１アンテナスイッチ回路と、
   前記通信端末が前記アンテナ端子を介して信号を受信する受信回路と接続された受信用端子である第２アンテナスイッチ回路と、
   を備える、請求項１乃至３のいずれか１項記載のアンテナスイッチ回路。
6. 前記第１の信号に対応する第３通信端子および非接地状態と接地状態とを切り替える第３接地手段が直列に接続された第１サーキュレータと、
   前記第２の信号に対応する第４通信端子および非接地状態と接地状態とを切り替える第４接地手段が直列に接続された第２サーキュレータと、をさらに備え、
   前記第１サーキュレータはさらに前記アンテナ端子と前記第１通信端子とに接続され、
   前記第２サーキュレータはさらに前記アンテナ端子と前記第２通信端子とに接続される、
   請求項１乃至３のいずれか１項記載のアンテナスイッチ回路。
7. 前記接地手段は、ＭＥＭＳスイッチ素子、ディプレッション型ＦＥＴ素子、または、ＣＭＯＳもしくはＢｉＣＭＯＳによる定常状態で接地状態となるスイッチ素子のいずれかである、請求項１乃至６のいずれか１項記載のアンテナスイッチ回路。
8. アンテナ端子と、それぞれ所定の波長の信号に対応する２以上の通信端子と、前記アンテナ端子と前記２以上の通信端子との間にそれぞれ配置され、所定の波長以外の信号を反射する２以上の反射手段と、前記２以上の通信端子と前記２以上の反射手段との間にそれぞれ配置され、非接地状態と接地状態とを切り替える２以上の接地手段と、を備えたアンテナスイッチ回路を用いたアンテナスイッチ制御方法であって、
   少なくとも１つの接地手段を接地状態に維持した状態で、前記接地手段を接地状態から非接地状態へ切り替える、アンテナスイッチ制御方法。

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