JP5189958B2 - 半導体集積回路およびそれを内蔵した高周波モジュール - Google Patents
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Description
+C360D+C331+C335)×(R321A+R321B+R321C+R321D
+R322A+R322B+R322C+R322D+R363
+R361A+R361B+R361C+R361D+R332+R336)
=(50+50+50+0.2+0.2+0.2+0.2+0.5+0.5)
×(10+10+10+10+10+10+10+5+5)
≒152pF×80kΩ=12.2μs (1)式
すなわち、第1送信スイッチ302のFET320A〜320Dのゲートに第1DCブースト回路330からのDC昇圧出力電圧VBSが供給されるが、FET320A〜320Dのゲート・ショットキー障壁が順方向にバイアスされる。第1DCブースト回路330のDC昇圧出力電圧VBSが上昇する際に、容量30、31、32の容量値C30、C31、C32は上記(1)式に含まれる抵抗成分を介して第1送信スイッチ302のFET320A〜320Dのゲート・ショットキー障壁の順方向電流によって充電されるものである。その結果、容量30、31、32の容量値C30、C31、C32の充電速度が遅いものである。
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の1つの実施の形態による半導体集積回路に内蔵されたDCブースト回路100の構成を示す図である。
図2は、本発明の1つの実施の形態による半導体集積回路200に内蔵されたDCブースト回路100と送信スイッチ101と受信スイッチ102の構成を示す図である。半導体集積回路200は、アンテナスイッチを構成するモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)として構成されている。
図2に示すSPDT型アンテナスイッチのモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)200の受信モードでの動作は、下記の通りとなる。
図2に示すSPDT型アンテナスイッチのモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)200の送信モードでの動作は、下記の通りとなる。
図5は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号の処理が可能な半導体集積回路280に内蔵された第1SPDT型アンテナスイッチ281と第2SPDT型アンテナスイッチ282とダイプレクサ283との構成を示す図である。図5の半導体集積回路280も、アンテナスイッチを構成するモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)として構成されている。
図7は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号の処理が可能な第1SPDT型アンテナスイッチSPDT1と第2SPDT型アンテナスイッチSPDT2を内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)700の構成を示す図である。
図8は、本発明の他の実施の形態によって多数の周波数信号の処理が可能な第1SP3T型アンテナスイッチSP3T1と第2SP3T型アンテナスイッチSP3T2を内蔵したモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)600の構成を示す図である。
図10は、本発明の他の実施の形態によって複数の周波数信号を処理可能なモノリシックマイクロ波集積回路に構成されたアンテナスイッチANT_SWを含む高周波モジュールRF_MLの構成を示す図である。
アンテナスイッチANT_SWが形成されるGaAs等の化合物半導体チップ
また、上記の実施の形態では、ベースバンド信号処理ユニットとアプリケーションプロセッサはそれぞれ別の半導体チップで構成されていたが、別の実施の形態では、アプリケーションプロセッサがベースバンド信号処理ユニットの半導体チップに統合された統合ワンチップとすることもできる。
100 DCブースト回路
102 高周波信号入力端子
103 DC制御電圧供給端子
104 DC出力端子
105 接続点
106 容量
107 抵抗
108 ダイオード
109 ダイオード
110 容量
111 抵抗
RFin 高周波入力信号
Vdc DC制御電圧
Vout 負電圧出力電圧
200 半導体集積回路
101 送信スイッチ
102 受信スイッチ
201 共通の入出力端子
202 送信DC制御電圧外部供給端子
203 送信端子
204 受信DC制御電圧外部供給端子
205 受信端子
206、207、208 容量
211、215a〜215d FET
Rx 受信信号
V_Rxc 受信DC制御電圧
ANT アンテナ
V_Txc 送信DC制御電圧
Tx 送信信号
280 半導体集積回路
281 第1SPDTアンテナスイッチ
282 第2SPDTアンテナスイッチ
283 ダイプレクサ
284 共通の入出力端子
285、286 送受信端子
287、288 送信端子
289、290 受信端子
291、292 送信スイッチ
293、294 受信スイッチ
295、296 DCブースト回路
Tx1、Tx2 RF送信入力信号
Rx1、Rx2 RF受信出力信号
250 半導体集積回路
251 第1SP3Tアンテナスイッチ
252 第2SP3Tアンテナスイッチ
253 ダイプレクサ
254 共通の入出力端子
255、256 送受信端子
257、258 送信端子
259、260、261、262 受信端子
264、265 送信スイッチ
265、266 DCブースト回路
267、268 共通受信スイッチ
269、270、271、272 受信スイッチ
Tx1、Tx2 RF送信入力信号
Rx11、Rx12、Rx21、Rx22 RF受信出力信号
700 モノリシックマイクロ波集積回路
SPDT1 第1SPDTアンテナスイッチ
SPDT2 第2SPDTアンテナスイッチ
701、702 送受信端子
703、704 受信スイッチ
705、706 送信スイッチ
707、708 受信端子
709、710 送信端子
711、712 受信DC制御電圧外部供給端子
713、714 送信DC制御電圧外部供給端子
730、750 DCブースト回路
600 モノリシックマイクロ波集積回路
SP3T1 第1SP3Tアンテナスイッチ
SP3T2 第2SP3Tアンテナスイッチ
601、602 送受信端子
603、604 共通受信スイッチ
Rx_SW11、RX_SW12、Rx_SW21、RX_SW22 受信スイッチ
605、606 送信スイッチ
607a、607b、608a、608b 受信端子
609、610 送信端子
611、612 共通受信DC制御電圧外部供給端子
613a、613b、614a、614b 受信DC制御電圧外部供給端子
615、616 送信DC制御電圧外部供給端子
630、650 DCブースト回路
800 モノリシックマイクロ波集積回路
SP3T1 第1SP3Tアンテナスイッチ
SP3T2 第2SP3Tアンテナスイッチ
801、802 送受信端子
803、804 共通受信スイッチ
Rx_SW11、RX_SW12、Rx_SW21、RX_SW22 受信スイッチ
805、806 送信スイッチ
807a、807b、808a、808b 受信端子
809、810 送信端子
811、812 共通受信DC制御電圧外部供給端子
813a、813b、814a、814b 受信DC制御電圧外部供給端子
815、816 送信DC制御電圧外部供給端子
830、850 DCブースト回路
900、910 シャントスイッチ回路
RF_ML 高周波モジュール
HPA_ML 高出力電力増幅器モジュール
ANT_SW アンテナスイッチ
PA_ML 電力増幅器
HPA2 ハイバンド側RF電力増幅器
HPA1 ローバンド側RF電力増幅器
Control Unit 制御ユニット
DET パワー検出器
RF_IC 高周波アナログ信号処理半導体集積回路
BB_LSI ベースバンド信号処理ユニット
Claims (18)
- 電圧生成回路と送信スイッチと受信スイッチとを有するアンテナスイッチを少なくとも1個またはそれ以上の含む半導体集積回路であって、
前記送信スイッチは送信端子と入出力端子との間に接続され、前記送信スイッチの送信電界効果トランジスタのオン・オフは送信制御端子に供給される送信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記受信スイッチは前記入出力端子と受信端子との間に接続され、前記受信スイッチの受信電界効果トランジスタのオン・オフは受信制御端子に供給される受信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記電圧生成回路の高周波信号入力端子は前記送信スイッチの前記送信端子に接続され、前記電圧生成回路のDC出力端子から生成される負電圧のDC出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給可能とされている
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項1において、
前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタと、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、それぞれnチャンネルデバイスであり、
前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給されることに応答して、前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタがオンに制御され、
前記受信制御端子に高レベルの前記受信制御電圧が供給されることに応答して、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタがオンに制御される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項2において、
前記送信端子へ供給されるRF送信入力信号を前記入出力端子に伝達する送信モードにおいて、前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給され、前記受信制御端子に低レベルの前記受信制御電圧が供給され、
前記送信モードにおいて、前記送信端子へ供給される前記RF送信入力信号に応答して前記電圧生成回路の前記DC出力端子から生成される負電圧の前記DC出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給される
ことを特徴とする記載の半導体集積回路。 - 請求項3において、
前記電圧生成回路のDC制御電圧供給端子は、前記受信制御端子に接続され、
前記送信モードにおいて、前記受信制御端子に供給される低レベルの前記受信制御電圧が前記電圧生成回路の前記DC制御電圧供給端子に供給される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項4において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、ドレイン・ソース経路が前記入出力端子と前記受信端子との間に直列接続された複数の電界効果トランジスタで構成されている
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項4において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタと前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタとは、ヘテロ接合を有するHEMTである
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項6において、
前記アンテナスイッチは、第1周波数帯域の第1周波数信号の伝達を制御する第1アンテナスイッチと、第2周波数帯域の第2周波数信号の伝達を制御する第2アンテナスイッチとを含むものであり、
前記第1アンテナスイッチの前記入出力端子と前記第2アンテナスイッチの前記入出力端子には、分波器の第1ポートと第2ポートとがそれぞれ接続され、
前記分波器の共通入出力端子には、アンテナが接続可能とされている
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項7において、
前記第1アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第1アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第1送信電界効果トランジスタを含むものであり、
前記第2アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第2アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第2送信電界効果トランジスタを含むものである
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項7において、
前記第1アンテナスイッチの前記電圧生成回路と前記第2アンテナスイッチの前記電圧生成回路との各電圧生成回路は、第1ダイオードと第2ダイオードと第1抵抗素子と第2抵抗素子と第1容量素子と第2容量素子とを含み、
前記各電圧生成回路では、前記第1抵抗素子と前記第1容量素子との直列接続の一方の端子には前記高周波信号入力端子に接続され、前記第1ダイオードのアノードと前記第2ダイオードのカソードとは前記直列接続の他方の端子に接続され、
前記第1ダイオードのカソードと前記第2容量素子の一端とは前記DC制御電圧供給端子に接続され、前記第2ダイオードのアノードと前記第2容量素子の他端とは前記第2抵抗素子を介して前記DC出力端子に接続される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 電力増幅器と、アンテナスイッチ半導体集積回路とを含む高周波モジュールであって、
前記電力増幅器は、高周波アナログ信号処理半導体集積回路から生成される高周波送信信号を増幅して、
前記電力増幅器の出力から生成される高周波送信出力信号は、前記アンテナスイッチ半導体集積回路を介してアンテナへ供給可能とされ、
前記アンテナによって受信される高周波受信信号は、前記アンテナスイッチ半導体集積回路を介して前記高周波アナログ信号処理半導体集積回路へ供給可能とされ、
前記アンテナスイッチ半導体集積回路は、電圧生成回路と送信スイッチと受信スイッチとを有するアンテナスイッチを少なくとも1個またはそれ以上の含むものであり、
前記送信スイッチは送信端子と入出力端子との間に接続され、前記送信スイッチの送信電界効果トランジスタのオン・オフは送信制御端子に供給される送信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記受信スイッチは前記入出力端子と受信端子との間に接続され、前記受信スイッチの受信電界効果トランジスタのオン・オフは受信制御端子に供給される受信制御電圧のレベルによって制御可能であり、
前記電圧生成回路の高周波信号入力端子は前記送信スイッチの前記送信端子に接続され、前記電圧生成回路のDC出力端子から生成される負電圧のDC出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給可能とされている
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項10において、
前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタと、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、それぞれnチャンネルデバイスであり、
前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給されることに応答して、前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタがオンに制御され、
前記受信制御端子に高レベルの前記受信制御電圧が供給されることに応答して、前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタがオンに制御される
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項11において、
前記送信端子へ供給されるRF送信入力信号を前記入出力端子に伝達する送信モードにおいて、前記送信制御端子に高レベルの前記送信制御電圧が供給され、前記受信制御端子に低レベルの前記受信制御電圧が供給され、
前記送信モードにおいて、前記送信端子へ供給される前記RF送信入力信号に応答して前記電圧生成回路の前記DC出力端子から生成される負電圧の前記DC出力電圧が前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタのゲート制御端子に供給される
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項12において、
前記電圧生成回路のDC制御電圧供給端子は、前記受信制御端子に接続され、
前記送信モードにおいて、前記受信制御端子に供給される低レベルの前記受信制御電圧が前記電圧生成回路の前記DC制御電圧供給端子に供給される
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項13において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタは、ドレイン・ソース経路が前記入出力端子と前記受信端子との間に直列接続された複数の電界効果トランジスタで構成されている
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項13において、
前記受信スイッチの前記受信電界効果トランジスタと前記送信スイッチの前記送信電界効果トランジスタとは、ヘテロ接合を有するHEMTである
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項15において、
前記アンテナスイッチは、第1周波数帯域の第1周波数信号の伝達を制御する第1アンテナスイッチと、第2周波数帯域の第2周波数信号の伝達を制御する第2アンテナスイッチとを含むものであり、
前記第1アンテナスイッチの前記入出力端子と前記第2アンテナスイッチの前記入出力端子には、分波器の第1ポートと第2ポートとがそれぞれ接続され、
前記分波器の共通入出力端子には、アンテナが接続可能とされている
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項16において、
前記第1アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第1アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第1送信電界効果トランジスタを含むものであり、
前記第2アンテナスイッチの前記送信スイッチは、前記第2アンテナスイッチの前記送信端子と前記入出力端子との間に接続された単一の第2送信電界効果トランジスタを含むものである
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 請求項16において、
前記第1アンテナスイッチの前記電圧生成回路と前記第2アンテナスイッチの前記電圧生成回路との各電圧生成回路は、第1ダイオードと第2ダイオードと第1抵抗素子と第2抵抗素子と第1容量素子と第2容量素子とを含み、
前記各電圧生成回路では、前記第1抵抗素子と前記第1容量素子との直列接続の一方の端子には前記高周波信号入力端子に接続され、前記第1ダイオードのアノードと前記第2ダイオードのカソードとは前記直列接続の他方の端子に接続され、
前記第1ダイオードのカソードと前記第2容量素子の一端とは前記DC制御電圧供給端子に接続され、前記第2ダイオードのアノードと前記第2容量素子の他端とは前記第2抵抗素子を介して前記DC出力端子に接続される
ことを特徴とする高周波モジュール。
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