JPH11239048A

JPH11239048A - アンテナスイッチ回路

Info

Publication number: JPH11239048A
Application number: JP10038754A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kusunoki; 繁雄楠
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-31
Also published as: KR100549812B1; US6201455B1; KR19990072654A

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナスイッチ回路において、低い電源電
圧でクロスモジュレーション歪みを低減する。【解決手段】入力端子Ｔ11および出力端子Ｔ12に、Ｆ
ＥＴ（Ｑ11）のドレインおよびソースの一方および他方
をそれぞれ接続する。ドレインおよびソースを、バイア
ス素子Ｒ11、Ｒ12を通じて制御電源ＴC1に接続する。Ｆ
ＥＴ（Ｑ11）のゲートをバイアス素子Ｒ13を通じて制御
電源ＴC2に接続する。ドレインおよびソースのうちの出
力側の電極と、ゲートとの間に、位相シフト素子Ｓ11
と、帰還抵抗器Ｒ14とを直列接続する。制御電源ＴC1、
ＴC2の少なくとも一方の電圧を変更することにより、Ｆ
ＥＴ（Ｑ11）をオン・オフ制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アンテナスイッ
チ回路、特にマイクロ波帯における特性を改善したアン
テナスイッチ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＣやＰＨＳに代表される携帯電話シ
ステムはＴＤＤ方式であり、送信と受信とが時分割処理
により時間的に別々に行われる。しかしながら、日本国
内でも新しく開始される携帯電話システムはＣＤＭＡ方
式であり、送信と受信とが同時に行われる。

【０００３】このため、ＣＤＭＡ方式の電話端末におい
ては、クロスモジュレーションの発生が問題となってし
まう。このクロスモジュレーションは、端末の送信信号
の一部が端末自身の受信回路に回り込んで本来の受信信
号に混合されることにより発生するものであり、受信信
号に対して妨害成分となる。その発生について示すと、
以下のとおりである。

【０００４】いま、アンテナスイッチ回路にＦＥＴを使
用する場合、ＦＥＴは非線形素子であるが、その伝達関
数は、図６の(1)式のように表すことができる。なお、ｙ：出力電圧ｘ：入力電圧Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、……：非線形項の係数である。また、係数Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、……は、Volterra
級数の核と呼ばれるものであり、ここでは非線形素子が
コンデンサなどを含み、かつ、その非線形性が問題にさ
れる場合に用いられるものである。

【０００５】そして、入力電圧ｘが、受信信号としての
連続波信号と、妨害波信号としての振幅変調波信号との
加算信号であると考えると、入力電圧ｘ(t)は、図６の
(2)式のように表すことができる。ただし、Ｖ：振幅ｂ1 ：ＡＭ信号の変調度 ω1 ：妨害波信号の搬送周波数（角周波数） ω2 ：受信信号の搬送周波数（角周波数） ωm ：妨害波信号の振幅変調成分ＣＣ：複素共役である。

【０００６】そして、この信号電圧ｘ(t)が非線形素子
であるＦＥＴに供給されるのであるから、(2)式を(1)式
に代入し、 θ1、θ2：Volterra級数の核Ｈ1、Ｈ2の位相とすると、出力電圧ｙ(t)は図６の(3)式のようになる。

【０００７】このことは、(2)式に示す状態の２つの信
号が、(1)式で表される非線形素子に供給されると、(3)
式に示すようなＡＭ成分が発生し、本来の受信信号の振
幅が妨害波信号の振幅変調成分ωmの影響を受けること
を示している。この妨害波信号の振幅変調成分ωmは、
もはやフィルタなどで除去することはできない、これが
クロスモジュレーション成分である。そして、クロスモ
ジュレーション成分は受信信号にとって雑音信号であ
り、結果として受信感度の劣化を招いてしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＦＥＴによ
りスイッチ回路を構成する場合には、例えば図４に示す
ような接続とされる。ここで、ＦＥＴ（Ｑ1）はスイッ
チ用、抵抗器Ｒ1〜Ｒ4はバイアス用、電圧ＶSは入力信
号電圧、電圧ＶC1、ＶC2は制御電圧である。そして、Ｆ
ＥＴ（Ｑ1）のドレイン・ソース間抵抗ＲDSは、ゲート
・ソース間電圧ＶGSで決まり、例えば図５に示すような
特性である。したがって、ＶGS≧ＶONのとき、抵抗ＲDS
はほぼ０となってＦＥＴ（Ｑ1）はオンとなり、ＶGS＜
ＶONのとき、抵抗ＲDSは充分に大きくなってＦＥＴ（Ｑ
1）はオフとなる。

【０００９】そして、図４の場合、ＶGS＝ＶC2−ＶC1で
あるから、制御電圧ＶC1、ＶC2の両方あるいは一方、例
えば制御電圧ＶC2を変更することによりＦＥＴ（Ｑ1）
をオン・オフ制御することができ、ＦＥＴ（Ｑ1）がオ
ンのとき、入力信号電圧ＶSが、ＦＥＴ（Ｑ1）を通じて
出力側に取り出される。

【００１０】ところが、ＦＥＴ（Ｑ1）がオンの場合、
図５の電圧ＶDC（＝ＶC2−ＶC1）の位置が動作点とな
り、この電圧ＶDCを中心に信号電圧ＶSが振れることに
なる。このため、図５の場合には、信号電圧ＶSのうち
の破線の部分が、電圧ＶONよりも小さくなるので、この
破線部分に歪みを生じてしまう。また、上記のように、
受信信号と送信信号の漏れ信号とが供給されれば、図５
の特性のうち、電圧ＶONよりも低い部分の非直線性によ
り、クロスモジュレーション歪みを発生してしまう。

【００１１】このような歪みの発生をなくすには、電圧
ＶDCを大きくすればよいが、ＣＤＭＡ方式の携帯電話の
場合、クロスモジュレーション歪みの発生を20dB程度改
善するためには、６Ｖ程度の電圧が必要とされる。

【００１２】しかし、携帯電話は電池駆動が必須であ
り、電池の電圧を３Ｖあるいはそれ以下とすることによ
り、取り扱いを容易にする努力が続けられている。した
がって、ＶDC≒６Ｖとすることは、そのような努力に逆
らうものであり、実施することはできない。

【００１３】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、入力端子および出力端子に、ＦＥＴのドレイン
およびソースの一方および他方がそれぞれ接続され、上
記ドレインおよびソースが、第１および第２のバイアス
素子を通じて第１の制御電源に接続され、上記ＦＥＴの
ゲートが第３のバイアス素子を通じて第２の制御電源に
接続され、上記ドレインおよびソースのうちの出力側の
電極と、上記ゲートとの間に、位相シフト素子と、帰還
抵抗器とが直列接続され、上記第１および第２の制御電
源の少なくとも一方の電圧を変更することにより、上記
ＦＥＴをオン・オフ制御するようにしたアンテナスイッ
チ回路とするものである。したがって、位相シフト素子
および帰還抵抗器により、クロスモジュレーション歪み
の発生が抑制される。

【００１５】

【発明の実施の形態】ところで、(3)式において、φ＝9
0°に設定できたとすれば、(3)式は図６の(4)式のよう
になり、妨害波信号の振幅変調成分ωmの影響のなくな
ることがわかる。そして、φ＝θ2−θ1であるから、位
相θ1、θ2を適当に設定すればよいが、これらはＦＥＴ
などの素子パラメータに依存するものである。したがっ
て、外部に帰還回路を設け、φ＝０を達成すれば、クロ
スモジュレーション成分の発生を防止でき、結果とし
て、受信感度の低下を防ぐことができることになる。

【００１６】この発明は、このような考えにしたがった
ものである。以下、その一形態について、図１により説
明しよう。

【００１７】図１において、入力端子Ｔ11が、直流カッ
ト用のコンデンサＣ11を通じてスイッチ用のＦＥＴ（Ｑ
11）のソースに接続され、そのドレインが、直流カット
用のコンデンサＣ12を通じて出力端子Ｔ12に接続され
る。また、ＦＥＴ（Ｑ11）のソースおよびドレインが、
バイアス用の抵抗器Ｒ11、Ｒ12を通じて第１の制御端子
ＴC1に接続される。

【００１８】さらに、ＦＥＴ（Ｑ11）のゲートが、バイ
アス用の抵抗器Ｒ13を通じて第２の制御端子ＴC2に接続
されるとともに、ＦＥＴ（Ｑ11）のドレインと、ゲート
との間に、直流カット用のコンデンサＣ13を通じて位相
シフト素子Ｓ11および帰還用の抵抗器Ｒ14が直列接続さ
れる。

【００１９】この場合、位相シフト素子Ｓ11は、マイク
ロストリップ線路、コイル、コンデンサ、あるいはそれ
らを有する移相回路により実現することができる。ま
た、端子ＴC1、ＴC2には、それぞれ制御電圧ＶC1、ＶC2
が供給される。

【００２０】このような構成において、ＦＥＴ（Ｑ11）
のドレイン・ソース間抵抗ＲDSは、やはりゲート・ソー
ス間電圧ＶGSで決まり、例えば図５に示すような特性で
ある。したがって、図４の回路の場合と同様、制御電圧
ＶC1、ＶC2の両方あるいは一方、例えば制御電圧ＶC2を
変更することによりＦＥＴ（Ｑ11）をオン・オフ制御す
ることができ、ＦＥＴ（Ｑ11）がオンのとき、端子T11
の入力信号が、ＦＥＴ（Ｑ11）を通じて端子Ｔ12に出力
される。

【００２１】そして、このとき、図５の特性の非直線性
に起因してクロスモジュレーション歪みが発生するはず
であるが、図１の回路においては、位相シフト素子Ｓ11
および帰還抵抗器Ｒ14が接続されているので、クロスモ
ジュレーション歪みは抑制される。すなわち、図２およ
び図３は、位相シフト素子Ｓ11および帰還抵抗器Ｒ14を
接続した場合のクロスモジュレーションのシミュレーシ
ョン結果を示す。なお、ＶC1＝３Ｖ、ＶC2＝３Ｖであ
る。

【００２２】そして、図２は、位相シフト素子Ｓ11の位
相シフト量と、クロスモジュレーション歪みＣＭの大き
さとの関係を示すもので、このとき、Ｒ14＝100Ωであ
る。また、図３は、帰還抵抗器Ｒ14の大きさと、クロス
モジュレーション歪みＣＭの大きさとの関係を示すもの
で、このとき、位相シフト素子Ｓ11の位相シフト量は５
°である。なお、これら位相シフト素子Ｓ11および帰還
抵抗器Ｒ14を接続しない場合のクロスモジュレーション
歪みの大きさは-34.8dBmであった。

【００２３】そして、これらのシミュレーション結果に
よれば、位相シフト量が５°で、帰還抵抗器Ｒ14が200
〜300Ωのとき、クロスモジュレーション歪みの大きさ
は-100dBmとなり、位相シフトおよび帰還を行わない場
合に比べ、クロスモジュレーション歪みが65.2dBmも改
善されることがわかる。

【００２４】こうして、図１の回路によれば、クロスモ
ジュレーション歪みを大幅に低減することができる。し
かも、そのために電池の電圧を高くする必要がない。ま
た、位相シフト素子Ｓ11および帰還抵抗器Ｒ14を接続す
るだけでよいので、簡単であり、コストの上昇が少な
い。

【００２５】なお、上述において、バイアス用の抵抗器
Ｒ11〜Ｒ13の代わりに、信号周波数において、充分に大
きなインピーダンスを示すコイルとすることもできる。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、クロスモジュレーシ
ョン歪みを大幅に低減することができる。しかも、その
ために電池の電圧を高くする必要がない。また、構成が
簡単であり、コストの上昇が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す接続図である。

【図２】この発明を説明するための特性図である。

【図３】この発明を説明するための特性図である。

【図４】この発明を説明するための接続図である。

【図５】この発明を説明するための特性図である。

【図６】この発明を説明するための図である。

【符号の説明】

Ｃ11〜Ｃ13＝直流カット用コンデンサ、Ｑ11＝スイッチ
用ＦＥＴ、Ｒ11〜Ｒ13＝バイアス用抵抗器、Ｒ14＝帰還
用抵抗器、Ｓ11＝位相シフト素子、Ｔ11＝入力端子、Ｔ
12＝出力端子、ＴC1およびＴC2＝制御端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子および出力端子に、ＦＥＴのドレ
インおよびソースの一方および他方がそれぞれ接続さ
れ、上記ドレインおよびソースが、第１および第２のバイア
ス素子を通じて第１の制御電源に接続され、上記ＦＥＴのゲートが第３のバイアス素子を通じて第２
の制御電源に接続され、上記ドレインおよびソースのうちの出力側の電極と、上
記ゲートとの間に、位相シフト素子と、帰還抵抗器とが
直列接続され、上記第１および第２の制御電源の少なくとも一方の電圧
を変更することにより、上記ＦＥＴをオン・オフ制御す
るようにしたアンテナスイッチ回路。
【請求項２】請求項１に記載のアンテナスイッチ回路に
おいて、上記第１〜第３のバイアス素子が抵抗器であるようにし
たアンテナスイッチ回路。
【請求項３】請求項１に記載のアンテナスイッチ回路に
おいて、上記第１〜第３のバイアス素子がコイルであるようにし
たアンテナスイッチ回路。
【請求項４】請求項１に記載のアンテナスイッチ回路に
おいて、上記位相シフト素子がマイクロストリップ線路であるよ
うにしたアンテナスイッチ回路。
【請求項５】請求項１に記載のアンテナスイッチ回路に
おいて、上記位相シフト素子がコイルであるようにしたアンテナ
スイッチ回路。
【請求項６】請求項１に記載のアンテナスイッチ回路に
おいて、上記位相シフト素子がコンデンサであるようにしたアン
テナスイッチ回路。
【請求項７】請求項１に記載のアンテナスイッチ回路に
おいて、上記位相シフト素子が、コイルおよびコンデンサを有す
る移相回路であるようにしたアンテナスイッチ回路。