WO2006035531A1

WO2006035531A1 - 高周波信号切替回路

Info

Publication number: WO2006035531A1
Application number: PCT/JP2005/010663
Authority: WO
Inventors: Akira Kato
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-04-06
Also published as: JP4404093B2; JPWO2006035531A1; DE112005002018T5; DE112005002018B4

Abstract

　ダイオード（Ｄ１）が導通状態でダイオード（Ｄ２）が遮断状態にある時、送信信号入力端子（１０１）から送信信号が入力されると、送信信号はバルントランス（１）の３次巻線（３１）に入力され、２次巻線（２１）に１８０°位相ズレの送信信号が励起され、ダイオード（Ｄ２）に出力される。ダイオード（Ｄ２）が遮断状態であっても１８０°位相ズレの送信信号は受信信号出力端子（１０２）側に漏洩する。一方、信号キャンセル回路網（２）は入力された送信信号の位相を変えないまま受信信号出力端子（１０２）側に出力する。これら２つの送信信号の位相ズレは１８０°であるので、互いに相殺し合い減衰する。これにより、送信信号は受信信号出力端子（１０２）に伝送されない。

Description

明細書

高周波信号切替回路

技術分野

[0001] この発明は、 2つの高周波入出力端子を他の 1つの高周波入出力端子に切り替えて接続する高周波信号切替回路、特に、アンテナに対して送信回路または受信回路のいずれかを切り替えて接続するアンテナスィッチに関するものである。

背景技術

[0002] アンテナスィッチは、アンテナ入出力端子 (ANT端子）、送信信号入力端子 (TX端子）、および受信信号出力端子 (RX端子)を備える。そして、アンテナスィッチは送信時に TX端子と ANT端子とを接続し、受信時に ANT端子と RX端子とを接続するように切り替える。

[0003] 従来、このようなアンテナスィッチには送信信号経路と受信信号経路とのそれぞれにダイオードを用いた SPDTスィッチが多く用いられており、この場合、各信号経路には 1つのダイオードが設置されていた。

[0004] し力しながら、各信号経路に 1つのダイオードを設置したアンテナスィッチでは、ァイソレーシヨンを十分に大きく取ることができず、 TX端子力入力された大電力の送信信号が RX端子に伝送され、 RX端子に接続する SAWフィルタ等を破損するとヽぅ問題があった。この問題を解決するアンテナスィッチとして、特許文献 1には各信号経路に複数のダイオードを設置した高周波信号切替回路が開示されている。

特許文献 1：特開平 7 - 288458号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところが、特許文献 1に記載の高周波信号切替回路では、設置ダイオード数が増加することでアイソレーションを大きくすることはできる力ダイオードの設置数に応じて高周波信号切替回路が複雑で大きくなる。また、信号経路に接続されるダイオード数が多くなることで、高周波信号切替回路としての挿入損失が大きくなる。すなわち、必要な信号までも減衰させてしまうことになる。 [0006] したがって、この発明の目的は、挿入損失を増加させることなくアイソレーションを大きく取り、簡素な構造の高周波信号切替回路を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] この発明の高周波信号切替回路は、 1つの不平衡端子と該不平衡端子に同相の第 1平衡端子と不平衡端子に逆相の第 2平衡端子とを備えた不平衡ー平衡変換器と、第 1平衡端子に第 1スィッチ素子を介して接続する第 1信号入出力端子と、第 2平衡端子に第 2スィッチ素子を介して接続する第 2信号入出力端子と、第 1スィッチ素子、前記第 2スィッチ素子のオン'オフ制御を行うスィッチ制御手段と、第 1信号入出力端子と第 2信号入出力端子との間に接続され、位相を変化させることなく信号を伝送する信号キャンセル回路網と、を備えたことを特徴として、る。

[0008] この構成では、第 1スィッチ素子を導通状態にして第 2スィッチ素子を切断状態にした状態で、第 1信号入出力端子から高周波信号を入力すると、この高周波信号が不平衡平衡変換器の第 1平衡端子に入力される。この高周波信号により不平衡一平衡変の不平衡端子力は同相の高周波信号が出力され、第 2平衡端子からは逆相（180° 位相ズレ)の高周波信号が出力される。第 2平衡端子から出力された 18 0° 位相ズレの高周波信号は、切断状態の第 2スィッチ素子を漏洩して第 2信号入出力端子方向に伝送される。一方、信号キャンセル回路網は第 1信号入出力端子から入力された高周波信号の位相を変えることなく第 2信号入出力端子方向に伝送する。そして、この信号キャンセル回路網を伝送した高周波信号 (位相ズレの無い高周波信号)と第 2スィッチ回路を漏洩した 180° 位相ズレの高周波信号とが結合することで、互いに相殺し合い減衰されて第 2信号入出力端子には出力されない。

[0009] これをアンテナスィッチに適用すると、送信信号入力端子力入力された高周波信号すなわち送信信号が受信信号出力端子側に伝送される際に、不平衡ー平衡変換器を経由する 180° 位相ズレの送信信号と、信号キャンセル回路網を経由する位相ズレのな!/、送信信号とが互いに相殺し合!、減衰するので、受信信号出力端子には伝送されない。

[0010] また、この発明は、第 1スィッチ素子、第 2スィッチ素子が PINダイオードであることを特徴としている。 [0011] この構成では、 PINダイオードであることで、構造および制御が簡素化される。発明の効果

[0012] この発明によれば、スィッチ素子数を増カロさせることなく所定の第 1端子力も入力した高周波信号を、この信号を入力させたくない第 2端子に伝送させることを抑制することができる。また、スィッチ素子数が少ないことで、必要な信号を減衰させることなく前記第 2端子に伝送することができる。具体的にアンテナスィッチでは、スィッチ素子数を増加させることなく送信信号を受信信号出力端子に伝送することを抑制することができる。この際、受信信号はダイオード数が少ないことで受信信号出力端子に伝送されまでに殆ど減衰しな!、。

[0013] これにより、簡素な構造でありながら、挿入損失が少なぐアイソレーションが大きい高周波信号切替回路を構成することができる。

[0014] また、この発明によれば、スィッチ素子がダイオードであることで、構造および制御が簡素化される。これにより、さらに簡素な構造でありながら、挿入損失が少なぐアイソレーシヨンが大きい高周波信号切替回路を構成することができる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本実施形態のアンテナスィッチの構成を示すブロック図である。

[図 2]本実施形態の構成と従来例の構成と、さらには本実施形態の構成から信号キヤンセル回路網を除いた構成とによるアイソレーションのシミュレーション結果を示した図である。

符号の説明

[0016] 1ーバノレントランス

11 -バルントランス 1の 1次卷線

21—バルントランス 1の 2次卷線

31 -バルントランス 1の 3次卷線

2—信号キャンセル回路網 2

101—送信信号入力端子

102—受信信号出力端子

103—アンテナ入出力端子 104—第 1スィッチ制御信号入力端子

105—第 2スィッチ制御信号入力端子

発明を実施するための最良の形態

[0017] 本発明の高周波信号切替回路について図 1、図 2を参照して説明する。なお、以下の説明では、高周波信号切替回路としてアンテナスィッチを例に示す。

図 1は本実施形態のアンテナスィッチの構成を示すブロック図である。

[0018] バルントランス 1は、不平衡端子側の 1次卷線 11と、平衡端子側の 2次卷線 21、 3 次卷線 31とからなるトリフアイラ巻きのバルントランスであり、 1次卷線 11に信号が入力されると 3次卷線 31に同相の信号が励起され、 2次卷線 21に逆相（180° 位相ズレ）の信号が励起される形状で形成されている。この場合、 3次卷線 31に信号が入力されると、 1次卷線 11には同相の信号が励起され、 2次卷線 21には 180° 位相ズレの信号が励起される。

[0019] バルントランス 1の 1次卷線 11の一方端 (不平衡信号入出力端）はアンテナ入出力端子 103に接続し、他方端は接地している。

[0020] また、バルントランス 1の平衡端子側の 2次卷線 21と 3次卷線 31との接続部（平衡端子側のセンタータップ）は接地されており、 2次卷線 21のセンタータップと対向する端部は PINダイオードからなるダイオード D2の力ソードに接続し、 3次卷線 31のセンタータップと対向する端部は PINダイオード力もなるダイオード D1の力ソードに接続している。

[0021] ここで、バルントランス 1が本発明の「不平衡一平衡変^^」に相当する。ノレントランス 1の 1次卷線 11の一方端が本発明の「不平衡端子」に相当し、ノレントランス 1の 2次卷線 21のセンタータップと対向する端部が「第 2平衡端子」に相当し、バルントランス 1の 3次卷線 31のセンタータップと対向する端部が「第 1平衡端子」に相当する。また、ダイオード Dl, D2は本発明の「スィッチ素子」に相当する。

[0022] ダイオード D1のアノードは DCカットコンデンサ C1を介して送信信号入力端子 101 に接続し、ダイオード D2のアノードは DCカットコンデンサ C2を介して受信信号出力端子 102に接続している。

[0023] また、ダイオード D1のアノードは抵抗 R40を介して第 1スィッチ制御信号入力端子 104に接続し、この第 1スィッチ制御信号入力端子 104がコンデンサ C40により高周波的に接地している。また、ダイオード D2のアノードは抵抗 R50を介して第 2スィッチ制御信号入力端子 105に接続し、この第 2スィッチ制御信号入力端子 105がコンデンサ C50により高周波的に接地している。なお、ここで、抵抗 R40, R50は高周波信号に対して高、インピーダンスを有すればよ!、ので、 RFチョークコイルに置き換えてちょい。

[0024] 信号キャンセル回路網 2は直列接続された抵抗 R20とコンデンサ C20と力もなり、ダイオード D1のアノードとダイオード D2のアノードとの間に接続している。

[0025] このような構成のアンテナスィッチの動作について次に説明する。

[0026] (1)送信時

送信時には、第 1スィッチ制御信号入力端子 104から直流で Hi状態の第 1スィッチ制御信号 VD1が入力されてダイオード D1に供給される。ダイオード D1はこの Hi状態の第 1スィッチ制御信号 VD1により導通状態となる。また、第 2スィッチ制御信号入力端子 105からは直流で Low状態の第 2スィッチ制御信号 VD2が入力されてダイォード D2に供給される力、第 2スィッチ制御信号 VD2が入力されずダイオード D2に第 2スィッチ制御信号が供給されない。これにより、ダイオード D2は遮断状態となる。

[0027] このような状態で、送信信号入力端子 101から高周波の送信信号が入力されると、ダイオード 1を通過してバルントランス 1の 3次卷線 31に供給される。バルントランス 1の 3次卷線 31に送信信号が入力されると、同相 (位相ズレ無し)の送信信号が 1次卷線 11に励起され、アンテナ入出力端子 103に出力される。

[0028] また、 3次卷線 31に送信信号が入力されることで、 180° 位相ズレの送信信号が 2 次卷線 21に励起され、ダイオード D2に出力される。ここで、ダイオード D2は遮断状態にあるので、力ソードから入力された送信信号を所定量減衰するが、この送信信号の一部が漏洩してアノードから出力される。

[0029] 一方、送信信号入力端子 101から入力された送信信号は信号キャンセル回路網 2 にも入力される。信号キャンセル回路網 2は抵抗 R20とコンデンサ C20との直列回路であるが、送信信号に対して主として抵抗 R20に依存する設定がされており、送信信号入力端子 101側カゝら入力された送信信号は、位相を変化させないまま所定量減衰して受信信号出力端子 102側に出力される。この際、信号キャンセル回路網 2で送信信号を減衰する量は前記ダイオード D2により 180° 位相ズレの送信信号が減衰される量に相当するように設定されて、る。

[0030] このように、信号キャンセル回路網 2を伝送した位相ズレなしの送信信号と、ダイォード D2のアノードから出力される 180° 位相ズレの送信信号とは、ダイオード D2と信号キャンセル回路網 2との接続点で結合する。ここで、前述のように、これら 2つの信号は振幅が殆ど同じで、且つ、 180° 位相のズレがある、すなわち逆相であるので、互いに相殺し合い、減衰する。これにより、受信信号出力端子 102には送信信号が伝送されない。すなわち、受信信号出力端子 102の送信信号に対するアイソレーシヨンを大きくすることができる。

[0031] なお、信号キャンセル回路網 2の回路構成を、コンデンサ C20が主体となる回路に設定した場合、信号キャンセル回路網 2を通過する送信信号と、ダイオード D2から出力される送信信号との周波数特性を整合させることができる。これにより、送信信号の周波数が変化 (上昇)してもアイソレーションが劣化することを抑制することができる。

[0032] 図 2は本実施形態の構成と従来例の構成と、さらには本実施形態の構成から信号キャンセル回路網を除いた構成とによるアイソレーションのシミュレーション結果を示した図である。この場合のアイソレーションは送信信号入力端子 101から出力端子 1 02までの挿入損失を意味する。ここで、従来例とは前述の特許文献 1に記載の高周波信号切替回路に該当する。また、本シミュレーションは、 10MHz〜100MHzの周波数で、信号レベルが 0. lVrmsであり、ダイオードに 1N4148型を用いてスィッチ制御信号の電圧を 6Vにして行った。

[0033] 図 2に示すように、本実施形態の構成を用いることにより、殆ど全ての周波数帯域にぉ、て、従来例の高周波信号切替回路以上のアイソレーションを確保することができる。特に 40MHz以上の周波数帯域では、従来例よりも 10dB以上高いアイソレーションを確保することができる。

[0034] 一方、信号キャンセル回路網がない場合には従来例よりも低いアイソレーションとなる。この結果、本実施形態に示すようにバルントランスとともに信号キャンセル回路網を用いることで、従来例以上のアイソレーションを確保することができる。 [0035] (2)受信時

受信時には、第 2スィッチ制御信号入力端子 105からは直流で Hi状態の第 2スイツチ制御信号 VD2が入力されてダイオード D2に供給される。ダイオード D2はこの Hi 状態の第 2スィッチ制御信号 VD2により導通状態となる。また、第 1スィッチ制御信号入力端子 104からは直流で Low状態の第 1スィッチ制御信号 VD1が入力されてダイオード D1に供給される力、第 1スィッチ制御信号 VD1が入力されずダイオード D1に第 1スィッチ制御信号が供給されない。これにより、ダイオード D1は遮断状態となる。

[0036] このような状態で、アンテナ入出力端子 103から高周波の受信信号が入力されると、この受信信号はバルントランス 1の 1次卷線 11に供給される。バルントランス 1の 1次卷線 11に受信信号が入力されると、逆相（180° 位相ズレ）の受信信号が 2次卷線 2 1に励起され、ダイオード D2の力ソードに出力される。ダイオード D2は導通状態にあるので、力ソードに入力された受信信号を殆ど減衰させることなくアノードから受信信号出力端子 102に出力する。なお、アノードから出力される受信信号はレベルが弱 V、ので信号キャンセル回路網 2に入力されても抵抗 R20で減衰されて、送信信号入力端子 101には伝送されな、。

[0037] また、 1次卷線 11に受信信号が入力されることで、同相 (位相ズレなし)の受信信号力 S3次卷線 31に励起され、ダイオード D1に出力される。ダイオード D1は遮断状態にあるので、力ソードに入力された受信信号を所定量減衰する。この際、受信信号は送信信号と比較して信号レベルが低！ヽので、ダイオード D1により受信信号は遮断されて送信信号入力端子 101には伝送されなヽ。

[0038] このように、受信時には、受信信号を殆ど減衰させることなく受信信号出力端子 10 2に伝送することができる。すなわち、受信信号の挿入損失を小さく抑えることができる。

[0039] 以上のように、本実施形態の構成を用いることにより、受信信号の挿入損失を抑制し、受信信号出力端子の送信信号に対するアイソレーションを大きく確保するアンテナスイッチを簡素な構造で実現することができる。

[0040] なお、前述の説明では、ダイオード Dl, D2の力ソードをバルントランス 1に接続する構造を示した力ダイオードはスィッチ素子として機能するものであるので、ダイォード Dl, D2の極性を逆、すなわちアノードをバルントランス 1に接続する構造を用いてもよい。この場合、スィッチ制御信号は負電圧を利用するものに変更すればよい。

[0041] また、前述の説明では、スィッチ素子として、送信信号経路と受信信号経路とにそれぞれ 1つのダイオードを挿入した例を示したが、ダイオード数は 1つに限ることはなぐ複数のダイオードを直列に接続してもよい。

[0042] また、前述の説明では、スィッチ素子としてダイオードを用いた力代わりに FET等の半導体素子を用いてもょ、。

[0043] また、前述の説明では、バルントランスとしてトリフアイラ巻の形状を示したが、ノィフアイラ巻きのものを 2つ用いた形状でもよい。さらに、卷線型を用いず、配線パターンを形成した多層基板や、厚膜 Z薄膜の多層セラミック基板にトランスをパターン形成したノレントランスであってもよい。また、 1Z4波長線路を用いたマーチャンダィズバルンであってもよい。

[0044] また、前述の説明では、アンテナスィッチを例に説明した力 1つの入出力端子に対して 2つの入出力端子を切り替えて接続することで、高周波信号の送受信を行う高周波信号切替回路であれば、前述の構成を適用でき、前述の効果を奏することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 1つの不平衡端子と、該不平衡端子に同相の第 1平衡端子と、前記不平衡端子に逆相の第 2平衡端子とを備えた不平衡ー平衡変換器と、

前記第 1平衡端子に第 1スィッチ素子を介して接続する第 1信号入出力端子と、前記第 2平衡端子に第 2スィッチ素子を介して接続する第 2信号入出力端子と、前記第 1スィッチ素子、前記第 2スィッチ素子のオン'オフ制御を行うスィッチ制御手段と、

前記第 1信号入出力端子と前記第 2信号入出力端子との間に接続され、位相を変化させることなく信号を伝送する信号キャンセル回路網と、

を備えたことを特徴とする高周波信号切替回路。

[2] 前記第 1スィッチ素子、前記第 2スィッチ素子が PINダイオードである請求項 1に記載の高周波信号切替回路。