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JP2017204761A - スイッチモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】スイッチモジュールの挿入損失を低減する。
【解決手段】本発明の一実施形態によるスイッチモジュール1は、第1端子P1と、第1フィルタSAW1と、第1スイッチSW1と、第2フィルタSAW2と、第2スイッチSW2とを備える。非通過帯域の信号に対する第1フィルタSAW1のインピーダンスは容量性である。第1スイッチSW1が非導通である場合、第1スイッチSW1のインピーダンスは容量性であり、第1スイッチSW1の第1フィルタSAW1に接続された端部から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスはショート状態とならず、第1端子P1から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスはオープン状態となる。
【選択図】図4

Description

この発明は、周波数帯域によって信号経路を切り替えるスイッチモジュールに関する。
従来から、複数の周波数帯域によって送受信を行なう電子機器が知られている。このような電子機器においては、送受信において使用される周波数帯域毎に信号経路を切り替えるスイッチモジュールが使用される場合がある。このようなスイッチモジュールにおいて、ある周波数帯域の信号が目的の出力端子以外の端子から漏れると出力端子以外の端子に接続されている装置、あるいは回路の誤作動の原因となる。そのため、そのようなスイッチモジュールの性能を向上させるためには、端子間の分離の程度の指標であるアイソレーション特性を高める必要があることが知られている。
たとえば、特開2004−140696号公報(特許文献1)には、複数の受信出力端子と送信入力端子とを切り替えるSPnT(Single Pole n-Throw:単極多投)型の高周波スイッチ回路が開示されている。この高周波スイッチ回路においては、受信出力端子と受信回路との間に高周波信号をオン/オフするためのスイッチを設け、送信回路からの送信信号を入力する時にこのスイッチはオフ状態とされる。このような構成により、送信信号の受信回路への漏洩量を低減し、高周波スイッチ回路のアイソレーション特性を向上させることができる。
特開2004−140696号公報 特開2014−93610号公報
スイッチをオフ状態とすることにより信号の漏洩を防止する場合、より確実に信号の漏洩を防止するために、信号経路と接地点との間にシャント接続スイッチを設ける場合が多い。たとえば、特開2014−93610号公報(特許文献2)には、信号経路と接地点とを接続するシャント接続スイッチを備える高周波スイッチ回路が開示されている。当該高周波スイッチ回路においては、シャント接続スイッチを導通させて入力インピーダンスをほとんど0としてインピーダンス不整合を生じさせることにより、当該高周波スイッチに接続される回路のインピーダンスの影響をなくすことができる。特開2014−93610号公報(特許文献2)には、SPnT型のスイッチモジュールにおいてシャント接続スイッチが共通端子P1から他の入出力端子P2〜P7までの信号経路の途中に設けられている高周波スイッチ回路が開示されている。
図14は、特開2014−93610号公報(特許文献2)の図13に示されている回路図である。図14に示されるように、共通端子P1と、共通端子P1と導通している入出力端子P6との間に接続されているシャント接続スイッチは非導通となっている。一方、共通端子P1と、共通端子P1との接続が非導通である他の入出力端子との間に接続されているシャント接続スイッチは導通している。共通端子P1と入出力端子P6との間を所定の周波数帯域の信号が通過する場合、OFFポートの信号経路に設けられているシリーズ接続スイッチが非導通となるとともにシャント接続スイッチが導通することにより、共通端子P1からOFFポートの各入出力端子を見たときのインピーダンスが各入出力端子に接続される素子の特性インピーダンスの影響を受けないようにすることができる。すなわち、共通端子P1から各入出力端子を見たときのインピーダンスは、非導通であるシャント接続スイッチの効果により接続される素子の特性インピーダンスの影響をうけず、シリーズ接続スイッチのOFF時の容量によって決定される。
特開2014−93610号公報(特許文献2)に開示されているスイッチモジュールのように、共通端子P1から各入出力端子までの信号経路にシャント接続スイッチが設けられている場合、或るシリーズ接続スイッチが導通しているときの挿入損失を改善する方法として、非導通である他のシリーズ接続スイッチの容量値を小さくし、当該容量を介した漏洩電力を低減する方法を挙げることができる。しかし、非導通である(OFF時)シリーズ接続スイッチの容量値を小さくすると、当該シリーズ接続スイッチが導通している(ON時)ときの抵抗値が大きくなり、当該シリーズ接続スイッチが導通している場合の挿入損失が大きくなってしまう。非導通時のシリーズ接続スイッチの容量値および導通時のシリーズ接続スイッチの抵抗値はトレードオフの関係にあり、両者をスイッチモジュール全体としての挿入損失が低減するような適切な値にすることは困難であった。そのため、従来、シャント接続スイッチを備えるスイッチモジュールの挿入損失を低減することは困難であった。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、スイッチモジュールの挿入損失を低減することである。
本発明の一実施形態によるスイッチモジュールは、第1端子と、第1フィルタと、第1スイッチと、第2フィルタと、第2スイッチとを備える。第1フィルタは、第1周波数帯域の信号を通過させるとともに第2周波数帯域の信号を通過させないように構成されている。第1スイッチは、第1端子と第1フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第2フィルタは、第2周波数帯域に含まれる第3周波数帯域の信号を通過させるように構成されている。第2スイッチは、第1端子と第2フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第2周波数帯域の信号に対する第1フィルタのインピーダンスは、容量性である。第1スイッチが非導通である場合、第1スイッチのインピーダンスは容量性であり、第1スイッチの第1フィルタと接続されている端部から第1フィルタを見たときのインピーダンスはショート状態とならず、第1端子から第1フィルタを見たときのインピーダンスはオープン状態となる。
ショート状態とは、インピーダンスが0と同視できるほど小さい状態である。オープン状態とは、インピーダンスが無限大と同視できるほど大きい状態である。
本発明に係るスイッチモジュールによれば、第1スイッチの第1フィルタと接続されている端部から第1フィルタを見たときのインピーダンスをショート状態としないことにより、スイッチモジュールの挿入損失を低減することができる。
実施の形態1に係るスイッチモジュールの回路図である。 比較例1に係るスイッチモジュールの回路図である。 図2に示されるスイッチモジュールの等価回路(a)および共通端子から入出力端子までの信号経路のインピーダンスの変化を示すスミスチャート(b)を併せて示す図である。 図1に示されるスイッチモジュールの等価回路(a)および共通端子から入出力端子までの信号経路のインピーダンスの変化を示すスミスチャート(b)を併せて示す図である。 実施の形態1のSAWフィルタのインピーダンスの変化のシミュレーション結果を示すスミスチャート(a)および比較例2のフィルタのインピーダンスの変化のシミュレーション結果を示すスミスチャート(b)である。 比較例2に係るスイッチモジュールの等価回路(a)および共通端子から入出力端子までの信号経路のインピーダンスの変化を示すスミスチャート(b)を併せて示す図である。 実施の形態1、比較例1、および比較例2のそれぞれに係るスイッチモジュールの挿入損失を示すグラフを併せて示す図である。 実施の形態1の変形例1に係るスイッチモジュールの回路図である。 実施の形態1の変形例2に係るスイッチモジュールの回路図である。 実施の形態2に係るスイッチモジュールの回路図である。 実施の形態2の変形例1に係るスイッチモジュールの回路図である。 実施の形態2の変形例1に係るスイッチモジュールの回路図である。 実施の形態3に係るスイッチモジュールの回路図である。 特開2014−93610号公報(特許文献2)の図13に示されている回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係るスイッチモジュール1の回路図である。図1に示されるように、スイッチモジュール1は、共通端子P1と、入出力端子P2,P3と、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)フィルタである第1フィルタSAW1と、第1スイッチSW1と、弾性表面波フィルタである第2フィルタSAW2と、第2スイッチSW2とを備える。第2フィルタSAW2の通過帯域は第1フィルタSAW1の非通過帯域に含まれる。スイッチモジュール1はSPDT(Single Pole Double Throw:単極双投)型のスイッチモジュールである。スイッチモジュール1はSPnT型(nが3以上)のスイッチモジュールであってもよい。
共通端子P1は本発明の第1端子に対応する。第1フィルタSAW1の通過帯域および非通過帯域は、本発明の第1周波数帯域および第2周波数帯域にそれぞれ対応する。第2フィルタSAW2の通過帯域は本発明の第3周波数帯域に対応する。第1フィルタSAW1の通過帯域および第2フィルタSAW2の通過帯域は重複していない。
共通端子P1から入出力端子P2までの経路には、第1スイッチSW1と第1フィルタSAW1とがこの順に接続されている。第1スイッチSW1は共通端子P1と第1フィルタSAW1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。
共通端子P1から入出力端子P3までの経路には、第2スイッチSW2と第2フィルタSAW2とがこの順に接続されている。第2スイッチSW2は共通端子P1と第2フィルタSAW2との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。
第1スイッチSW1および第2スイッチSW2はたとえば電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)を含む。また、第1スイッチSW1および第2スイッチSW2は不図示の制御部によって導通および非導通が切り替えられる。以下で説明するスイッチについても同様である。
第1フィルタSAW1の非通過帯域の信号に対するインピーダンスは容量性である。第2フィルタSAW2の非通過帯域の信号に対するインピーダンスは容量性である。以下で説明するSAWフィルタについても同様である。
図1においては、第1スイッチSW1が非導通であり、第2スイッチSW2が導通である。第1スイッチSW1および第2スイッチSW2がこのような状態となるのは、たとえば共通端子P1がアンテナに接続されており、当該アンテナかから受信した信号のうち第2フィルタSAW2の通過帯域に属する信号を入出力端子P3から出力するような場合である。
図2は、比較例1に係るスイッチモジュール100の回路図である。スイッチモジュール100とスイッチモジュール1との違いは、シャント接続スイッチとして第4スイッチSW4および第6スイッチSW6を備える点である。それ以外の構成についてはスイッチモジュール1と同様であるため説明を繰り返さない。
第4スイッチSW4は、接地点と、第2スイッチSW2および第2フィルタSAW2の間の第1接続点C1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第4スイッチSW4は、第2スイッチSW2が導通している場合には非導通とされ、第2スイッチSW2が非導通である場合には導通とされるように構成されている。図2においては第2スイッチSW2が導通しているため第4スイッチSW4は非導通となっている。
図2に示す第6スイッチSW6は、接地点と、第1スイッチSW1および第1フィルタSAW1の間の第3接続点C3との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第6スイッチSW6は、第1スイッチSW1が導通している場合には非導通とされ、第1スイッチSW1が非導通である場合には導通とされるように構成されている。図2においては第1スイッチSW1が非導通であるため第6スイッチSW6は導通している。
共通端子P1と入出力端子P3との間を第2フィルタSAW2の通過帯域の信号MS1が通過する場合、第1スイッチSW1が非導通状態としても、信号MS1の一部が信号LS1として、第1スイッチSW1に漏洩する。そのとき、第6スイッチSW6が無い場合、第1スイッチSW1(非導通)が、理想的なオープン状態ではなく、容量として見えるため、第1フィルタSAW1のインピーダンスの影響を受けてしまう。第1フィルタSAW1のインピーダンスの影響を受けないために、第3接続点C3に接地点と導通、非導通を切り替える第6スイッチSW6を配置し、第1スイッチSW1を非導通時に第6スイッチSW6を導通することで、第3接続点C3から見たインピーダンスは、ショート状態となり、第1フィルタSAW1のインピーダンスの影響を受けないようにすることができる。すなわち、共通端子P1から入出力端子P2を見たときのインピーダンスは、非導通である第1スイッチSW1の特性インピーダンスによって決定される。
第2スイッチSW2の導通時の挿入損失を低減する方法として、非導通時の第1スイッチSW1の容量を小さくし、当該容量を介した漏洩電力を低減する方法を挙げることができる。非導通時の第1スイッチSW1の容量を小さくするには、第1スイッチSW1に使用するトランジスタのサイズ(例えば電界効果トランジスタのゲート幅)を小さくする必要がある。しかし、トランジスタのサイズを小さくすると、導通時の第1スイッチSW1の抵抗が大きくなり、第1スイッチSW1が導通している場合の挿入損失が大きくなってしまう。非導通時の第1スイッチSW1の容量値および導通時の第1スイッチSW1の抵抗値はトレードオフの関係にある。
そこで実施の形態1においては非導通であるシリーズ接続スイッチのインピーダンスおよび非通過帯域の信号に対するSAWフィルタのインピーダンスのいずれもが容量性(インピーダンスの虚数成分が負)であることに着目し、共通端子P1から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスが、非導通である第1スイッチSW1のインピーダンスおよび非通過帯域の信号に対する第1フィルタSAW1のインピーダンスの合成となるように、シャント接続スイッチを備えないこととした。このような構成により、共通端子P1から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスをオープン状態とすることができる。
再び図1を参照して、第1スイッチSW1が非導通である場合、第1スイッチSW1のインピーダンスは容量性であり、第1スイッチSW1の第1フィルタSAW1に接続されている端部から見たときのインピーダンスはショート状態とならず、共通端子P1から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスはオープン状態となる。このような構成により、共通端子P1からスイッチが非導通である入出力端子までの信号経路のインピーダンスはショート状態とならずにオープン状態となる。
スイッチが非導通である信号経路への信号の漏れは、当該信号経路のインピーダンスがオープン状態に近づくほど小さくなる。シャント接続スイッチを備えなくても、信号経路のインピーダンスをオープン状態に近づけることにより、当該信号経路に接続されている端子からの信号の漏れを防止し、挿入損失を改善することができる。
実施の形態1によれば、スイッチモジュール1の挿入損失を低減することができる。
以下では、実施の形態1に係るスイッチモジュール1のインピーダンスが比較例1に係るスイッチモジュール100のインピーダンスとどのように異なるかを説明するために、まず図3を用いて比較例1に係るスイッチモジュール100のインピーダンスについて説明し、その後に図4を用いて実施の形態1に係るスイッチモジュール1のインピーダンスについて説明する。
図3は、図2に示されるスイッチモジュール100の等価回路(a)および共通端子P1から入出力端子P2までの信号経路のインピーダンスの変化を示すスミスチャート(b)を併せて示す図である。図2に示されるスイッチモジュール100の等価回路が図3(a)のように示される理由は以下の通りである。
電界効果トランジスタを含む非導通であるスイッチは、ある程度の電荷を蓄えるためコンデンサと考えることができる。電界効果トランジスタを含む非導通であるスイッチのインピーダンスはコンデンサと同様に容量性となる。電界効果トランジスタを含む導通であるスイッチは微小な抵抗と考えることができる。
以上から、図2において非導通である第1スイッチSW1および第4スイッチSW4は図3(a)においてはそれぞれコンデンサとして表されている。図2において導通している第2スイッチSW2および第6スイッチSW6は図3(a)においてはそれぞれ抵抗として表されている。
また、SAWフィルタは櫛形状のIDT(Interdigital Transducer)電極を含む。IDT電極の櫛歯がコンデンサ電極の役割を果たすため、非通過帯域の信号に対するSAWフィルタの特性インピーダンスは容量性である。一方、通過帯域の信号に対するSAWフィルタの特性インピーダンスはたとえば50Ωに整合される。
図3(b)において、点ZOはインピーダンスが無限大(オープン)である点を表し、点ZSはインピーダンスが0(ショート)である点を表す。図3(b)に示されるように、第3接続点C3と第1フィルタSAW1とを結ぶ観測点Ob10から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスZ10は、第1フィルタSAW1の非通過帯域の信号に対するインピーダンスとなるため容量性となっている。第1スイッチSW1の第1フィルタSAW1と接続されている端部から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスZ21は、接地点と第3接続点C3とを接続する第6スイッチSW6によって点ZSに近いショート状態となっている。共通端子P1から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスZ31は、インピーダンスZ21がショート状態となっているため、第1フィルタSAW1のインピーダンスZ10の影響を受けない。すなわち、インピーダンスZ31は、非導通の第1スイッチSW1のインピーダンスとなるため容量性となり、無限大(オープン状態)に近づくことにより、入出力端子P2のインピーダンスが見えにくくなる。
次に実施の形態1に係るスイッチモジュール1のインピーダンスについて説明する。図4は、図1に示されるスイッチモジュール1の等価回路(a)および共通端子P1から入出力端子P2までの信号経路のインピーダンスの変化を示すスミスチャート(b)を併せて示す図である。図4(b)に示されるように、観測点Ob10から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスZ10は比較例1と同様である。第1スイッチSW1の第1フィルタSAW1に接続されている端部から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスZ20は、シャント接続スイッチによってショート状態とされないため、容量性であるインピーダンスZ10が維持される。共通端子P1から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスZ30は、第1フィルタSAW1の非通過帯域の信号に対する容量性のインピーダンスZ10および非導通の第1スイッチSW1の容量性のインピーダンスが合成されたインピーダンスとなるため、比較例1よりも点ZOに近づきオープン状態となっている。インピーダンスZ30がオープン状態である場合、共通端子P1と入出力端子P2とは接続されていないものとみなすことができる。
実施の形態1に係るスイッチモジュール1においては、信号経路と接地点とを接続するシャント接続スイッチが備えられていないため、共通端子P1から入出力端子P2までの間でインピーダンスがショート状態とされることがない。そのため、共通端子P1から入出力端子P2を見たときのインピーダンスは、非導通の第1スイッチSW1のインピーダンスおよび第1フィルタSAW1の非通過帯域の信号に対するインピーダンスという複数の容量性のインピーダンスが合成されたインピーダンスとなる。その結果、当該インピーダンスは比較例1の場合よりも点ZOに近づく。なお、図3および図4おいては共通端子P1から入出力端子P2を見た場合のインピーダンスの変化の比較を行なったが、入出力端子P2から共通端子P1を見た場合のインピーダンスの変化の比較においても同様に、入出力端子P2から共通端子P1までの間のインピーダンスは実施の形態1の方が比較例1より点ZOに近づく。
次に、図5および図6を用いてフィルタのインピーダンスが誘導性(インピーダンスの虚数成分が正)である比較例2について説明し、その後に図7を用いて実施の形態1、比較例1、および比較例2の挿入損失の比較を行なう。実施の形態1と比較例2との違いは、フィルタが誘導性であるという点である。それ以外については同様であるため説明を繰り返さない。
図5は、実施の形態1のSAWフィルタのインピーダンスの変化のシミュレーション結果を示すスミスチャート(a)および比較例2のフィルタのインピーダンスの変化のシミュレーション結果を示すスミスチャート(b)である。図5(a)において、インピーダンスの変化を示す曲線S1のうち、領域PBに含まれる部分は通過帯域の信号に対するインピーダンスを示す。曲線S1の領域NPB1に含まれる部分は非通過帯域の信号に対するインピーダンスを示す。領域PBおよび領域NPB1のいずれにも含まれない曲線S1の部分は遷移領域の信号に対するインピーダンスを示す。図5(a)に示されるように、実施の形態1におけるSAWフィルタのインピーダンスは非通過帯域の信号に対して虚数成分が負である領域NPB1の中を変化しており、容量性となっている。
一方、図5(b)に示されるように、比較例2におけるフィルタのインピーダンスは、非通過帯域の信号に対して虚数成分が正である領域NPB2の中を変化しており、誘導性となっている。
図6は、比較例2に係るスイッチモジュール200の等価回路(a)および共通端子P1から入出力端子P2までの信号経路のインピーダンスの変化を示すスミスチャート(b)を併せて示す図である。実施の形態1と比較例2との違いはフィルタの非通過帯域の信号に対するインピーダンスが誘導性であるという点である。それ以外の点については同様であるため説明を繰り返さない。
図6(a)に示されるように、スイッチモジュール200は、第1フィルタFLT1および第2フィルタFLT2を備える。第1フィルタFLT1の非通過帯域の信号に対するインピーダンスは誘導性である。第2フィルタFLT2についても同様である。
図6(b)に示されるように、観測点Ob10から第1フィルタFLT1を見たときのインピーダンスZ12は、第1フィルタFLT1の非通過帯域の信号に対するインピーダンスであるから誘導性となっている。第1スイッチSW1の第1フィルタFLT1に接続されている端部から第1フィルタFLT1を見たときのインピーダンスZ22は、シャント接続スイッチによってショート状態とされないため、誘導性であるインピーダンスZ12が維持される。共通端子P1から第1フィルタFLT1を見たときのインピーダンスZ32は、第1フィルタFLT1の非通過帯域の信号に対する誘導性のインピーダンスZ12および非導通の第1スイッチSW1の容量性のインピーダンスが合成されたインピーダンスとなる。
誘導性のインピーダンスZ12に非導通の第1スイッチSW1の容量性のインピーダンスを合成すると、第1フィルタFLT1のインピーダンスZ12はスミスチャート上で点ZSの方に向かって点ZOに近づいていく。比較例1においては、点ZOに近いショート状態にあるインピーダンスに非導通の第1スイッチSW1の容量性のインピーダンスが合成されてインピーダンスが点ZOに近づいていく。実施の形態1においては、第1フィルタSAW1の非通過帯域の容量性のインピーダンスに非導通の第1スイッチSW1の容量性のインピーダンスが合成されてインピーダンスが点ZOに近づいていく。そのため、比較例1および実施の形態1と比較すると、比較例2における合成後のインピーダンスは、比較例1および実施の形態1ほど点ZOに近づけない。その結果、比較例2における挿入損失は比較例1および実施の形態1における挿入損失よりも大きくなる。
図7は、実施の形態1、比較例1、および比較例2のそれぞれに係るスイッチモジュールの挿入損失を示すグラフを併せて示す図である。図7においては、図1の第1フィルタSAW1の非通過帯域および第2フィルタSAW2の通過帯域がいずれも925〜960MHzであるとする。曲線E1、E10、およびE20はそれぞれ実施の形態1、比較例1、および比較例2に係るスイッチモジュールの挿入損失を示すグラフである。なお、図7において、挿入損失は負の値と示されており絶対値が大きいほど入力から出力に至るまでの信号の減少量は大きい。以下では、挿入損失の大小についてはその絶対値に関する大小を意味するものとする。すなわち、図7において或るグラフが他のグラフを上回っている場合、前者の方が絶対値が小さいため挿入損失が小さい。
図7に示されるように、周波数帯域925〜960MHzにおいて、実施の形態1に係るスイッチモジュール1の挿入損失は、比較例1および比較例2それぞれの挿入損失よりも小さい。
以上、実施の形態1に係るスイッチモジュール1によれば、シャント接続スイッチを備えないことにより、共通端子P1からスイッチが非導通である入出力端子までの信号経路のインピーダンスは、ショート状態とならず、容量性のインピーダンスの合成によりオープン状態となる。その結果、スイッチモジュール1の挿入損失を低減することができる。
[実施の形態1の変形例1]
スイッチモジュール1においては、第1フィルタSAW1の通過帯域および第2フィルタSAW2の通過帯域が重複しておらず、スイッチモジュール1はシャント接続スイッチを備えていない。しかし、スイッチモジュールに含まれる2つのフィルタの通過帯域が重複している場合、シャント接続スイッチが必要になる。実施の形態1の変形例1においては、シャント接続スイッチが必要になる場合について説明する。実施の形態1の変形例1において実施の形態1と同じ参照符号が付されている構成については同様の構成であるため説明を繰り返さない。
図8は、実施の形態1の変形例1に係るスイッチモジュール1Aの回路図である。図8に示されるように、スイッチモジュール1Aは、入出力端子P4と、第3スイッチSW3と、弾性表面波フィルタである第3フィルタSAW3と、シャント接続スイッチである第4スイッチSW4および第5スイッチSW5とを備える。スイッチモジュール1AはSP3T型のスイッチモジュールである。スイッチモジュール1AはSPnT型(nが4以上)のスイッチモジュールであってもよい。
第3フィルタSAW3の通過帯域は、本発明の第4周波数帯域に対応する。第2フィルタSAW2の通過帯域および第3フィルタSAW3の通過帯域は重複している。第1フィルタSAW1の通過帯域および第3フィルタSAW3の通過帯域は重複していない。
共通端子P1から入出力端子P4までの経路には、第3スイッチSW3と第3フィルタSAW3とがこの順に接続されている。第3スイッチSW3は共通端子P1と第3フィルタSAW3との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。
第4スイッチSW4は、接地点と、第2スイッチSW2および第2フィルタSAW2の間の第1接続点C1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第4スイッチSW4は、第2スイッチSW2が非導通である場合、第2フィルタSAW2の通過帯域および第3フィルタSAW3の通過帯域の両方に含まれる周波数の信号に対して導通とされるように構成されている。
第5スイッチSW5は、接地点と、第3スイッチSW3および第3フィルタSAW3の間の第2接続点C2との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第5スイッチSW5は第3スイッチSW3が非導通である場合、第2フィルタSAW2の通過帯域および第3フィルタSAW3の通過帯域の両方に含まれる周波数の信号に対して導通とされるように構成されている。
図8において、第1スイッチSW1は非導通である。第2スイッチSW2は導通し、第4スイッチSW4は非導通である。第3スイッチは非導通であり、第5スイッチSW5は導通している。第1スイッチSW1〜第5スイッチSW5がこのような状態となるのは、たとえば共通端子P1がアンテナに接続されており、入出力端子P3から入力された、第2フィルタSAW2の通過帯域および第3フィルタSAW3の通過帯域のいずれにも含まれる周波数の信号MS2を当該アンテナから送信する場合である。
信号MS2から漏れた信号LS2は入出力端子P4への信号経路に回り込む場合がある。この場合、信号LS2は第3フィルタSAW3の通過帯域の信号であるため、第3フィルタSAW3に到達した信号は第3フィルタSAW3を通過してしまい入出力端子P4から出力されてしまう可能性がある。
そこで実施の形態1の変形例1において信号LS2のほとんどは、第3フィルタSAW3に到達する前に、シャント接続スイッチである第5スイッチSW5が導通することにより、SAW3のインピーダンスの影響を受けなくすることができる。そのため、信号MS2から漏洩した信号が入出力端子P4から出力され難くなる。その結果、スイッチモジュール1Aによれば、複数のフィルタの通過帯域に属する信号に対してもアイソレーション特性を維持することができる。
以上、実施の形態1の変形例1によれば、スイッチモジュール1Aの挿入損失を低減することができるとともに、複数のフィルタの通過帯域に属する信号に対してもアイソレーション特性を維持することができる。
[実施の形態1の変形例2]
実施の形態1、および変形例1においては、スイッチモジュールに共通端子P1と、SAWフィルタ毎に接続された入出力端子とが備えられている場合について説明した。複数の入出力端子は1つの共通端子にまとめることができる。実施の形態1の変形例2においては、スイッチモジュールが2つの共通端子を備える場合について説明する。実施の形態1の変形例2において、各SAWフィルタと共通端子P1との間の構成は実施の形態1の変形例1と同様であるため説明を繰り返さない。
図9は、実施の形態1の変形例2に係るスイッチモジュール1Bの回路図である。図9に示されるように、スイッチモジュール1Bは、共通端子P2B(第2端子)と、第7スイッチSW7と、第8スイッチSW8と、第9スイッチSW9と、シャント接続スイッチである第10スイッチSW10および第11スイッチSW11とを備える。
第7スイッチSW7は共通端子P2Bと第1フィルタSAW1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第8スイッチSW8は共通端子P2Bと第2フィルタSAW2との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第9スイッチSW9は共通端子P2Bと第3フィルタSAW3との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第1フィルタSAW1は、第1スイッチSW1と第7スイッチSW7との間に接続されている。第2フィルタSAW2は、第2スイッチSW2と第8スイッチSW8との間に接続されている。第3フィルタSAW3は、第3スイッチSW3と第9スイッチSW9との間に接続されている。
第7スイッチSW7が非導通である場合、第7スイッチSW7のインピーダンスは容量性である。第7スイッチの第1フィルタSAW1と接続された端部から第1フィルタSAW1を見たインピーダンスはショート状態とならず、共通端子P2Bから第1フィルタSAW1を見たインピーダンスはオープン状態となる。
第10スイッチSW10は、接地点と、第8スイッチSW8および第2フィルタSAW2の間の第4接続点C4との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第10スイッチSW10は、第8スイッチSW8が非導通である場合、第2フィルタSAW2の通過帯域および第3フィルタSAW3の通過帯域の両方に含まれる周波数の信号に対して導通とされるように構成されている。
第11スイッチSW11は、接地点と、第9スイッチSW9および第3フィルタSAW3の間の第5接続点C5との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第11スイッチSW11は、第9スイッチSW9が非導通である場合、第2フィルタSAW2の通過帯域および第3フィルタSAW3の通過帯域の両方に含まれる周波数の信号に対して導通とされるように構成されている。
以上、実施の形態1の変形例2によっても、スイッチモジュール1Bの挿入損失を低減することができる。
[実施の形態2]
実施の形態1においては、共通端子P1から各入出力端子までのインピーダンスをオープン状態とするために、シャント接続スイッチを備えず、スイッチからSAWフィルタまでの接続経路が接地点と接続されていない場合について説明した。共通端子P1から各入出力端子までのインピーダンスをオープン状態とする方法は、シャント接続スイッチを備えないことに限定されない。スイッチからSAWフィルタまでの接続経路が接地点と導通されなければどのような方法でもよい。実施の形態2においては、シャント接続スイッチを備えながら、スイッチの導通および非導通によらずシャント接続スイッチを非導通と制御することにより、スイッチからSAWフィルタまでの接続経路が接地点に導通されない場合について説明する。実施の形態2において実施の形態1と同じ参照符号が付されている構成については同様の構成であるため説明を繰り返さない。
図10は、実施の形態2に係るスイッチモジュール2の回路図である。図10に示されるように、スイッチモジュール2は、シャント接続スイッチとして第4スイッチSW4と第6スイッチSW6とを備える。
第4スイッチSW4は、接地点と、第2スイッチSW2および第2フィルタSAW2の間の第1接続点C1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第4スイッチSW4は第2スイッチSW2が導通である場合も非導通である場合も非導通であるように構成される。
第6スイッチSW6は、接地点と、第1スイッチSW1および第1フィルタSAW1の間の第3接続点C3との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第6スイッチSW6は第1スイッチSW1が導通である場合も非導通である場合も非導通であるように構成される。
以上、実施の形態2に係るスイッチモジュール2によれば、第1スイッチSW1の第1フィルタSAW1と接続されている端部から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスがショート状態とならないようにスイッチの導通および非導通に関わらずシャント接続スイッチを非導通とすることにより、共通端子P1からスイッチが非導通である入出力端子までの信号経路のインピーダンスがショート状態とならずにオープン状態となる。その結果、実施の形態1と同様にスイッチモジュール2の挿入損失を低減することができる。
[実施の形態2の変形例1]
実施の形態2についても、実施の形態1と同様にスイッチモジュールに含まれる2つのフィルタの通過帯域が重複している場合の変形例1に係るスイッチモジュール2A(図11)を示すことができる。実施の形態1の変形例1と実施の形態2の変形例1との違いは、接地点と、第1スイッチSW1と第1フィルタSAW1との間の第3接続点C3との間に実施の形態2において既に説明した第6スイッチSW6が接続されている点である。それ以外の構成については実施の形態1の変形例1と同様であるため説明を繰り返さない。
実施の形態2の変形例1によっても実施の形態1と同様にスイッチモジュール2の挿入損失を低減することができる。
[実施の形態2の変形例2]
実施の形態2についても、実施の形態1と同様に共通端子を2つ備える変形例2に係るスイッチモジュール2B(図12)を示すことができる。実施の形態1の変形例2と実施の形態2の変形例2との違いは、第1スイッチSW1と第1フィルタSAW1との間の第3接続点C3との間に第6スイッチSW6が接続されている点、および第7スイッチSW7と第1フィルタSAW1との間の第6接続点C6との間に第12スイッチSW12が接続されている点である。それ以外の構成については実施の形態1の変形例2と同様であるため説明を繰り返さない。また、第6スイッチSW6は実施の形態2と同様であるため説明を繰り返さない。
図12に示されるように、スイッチモジュール2Bは、第12スイッチSW12を備える。第12スイッチSW12は、接地点と、第7スイッチSW7および第1フィルタSAW1の間の第6接続点C6との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第12スイッチSW12は第7スイッチSW7が導通である場合も非導通である場合も非導通であるように構成される。第7スイッチSW7の第1フィルタSAW1と接続されている端部から第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスはショート状態とならず、共通端子P2Bから第1フィルタSAW1を見たときのインピーダンスはオープン状態となる。
実施の形態2の変形例2によっても実施の形態1の変形例1と同様にスイッチモジュール2の挿入損失を低減することができる。
[実施の形態3]
実施の形態1および2おいては、実施の形態に従うSPnT型のスイッチモジュールの例としてスSPDT型およびSP3T型のスイッチモジュールについて説明した。本発明が適用できるのはこれらに限定されず、SPnT型のスイッチモジュールについても適用することができる。実施の形態3においては、実施の形態に従うSPnT型のスイッチモジュールとしてSP6T型のスイッチモジュールについて説明する。
図13は、実施の形態3に係るスイッチモジュール3の回路図である。図13に示されるように、スイッチモジュール3は、共通端子P1、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3、入出力端子P12、P13、P22、P23、P32、P33、およびデュプレクサDUP1〜DUP3を備える。
第1スイッチSW1はデュプレクサDUP1と共通端子P1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第2スイッチSW2はデュプレクサDUP2と共通端子P1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。第3スイッチSW3はデュプレクサDUP3と共通端子P1との間の導通および非導通を切り替えるように構成されている。
デュプレクサDUP1は送信回路Tx1および受信回路Rx1を含む。送信回路Tx1は共通端子P1と入出力端子P12との間に接続されている。送信回路Tx1はSAWフィルタ(不図示)を含む。受信回路Rx1は共通端子P1と入出力端子P13との間に接続されている。受信回路Rx1はSAWフィルタ(不図示)を含む。
デュプレクサDUP2は送信回路Tx2および受信回路Rx2を含む。送信回路Tx2は共通端子P1と入出力端子P22との間に接続されている。送信回路Tx2はSAWフィルタ(不図示)を含む。受信回路Rx2は共通端子P1と入出力端子P23との間に接続されている。受信回路Rx2はSAWフィルタ(不図示)を含む。
デュプレクサDUP3は送信回路Tx3および受信回路Rx3を含む。送信回路Tx3は共通端子P1と入出力端子P32との間に接続されている。送信回路Tx3はSAWフィルタ(不図示)を含む。受信回路Rx3は共通端子P1と入出力端子P33との間に接続されている。受信回路Rx3はSAWフィルタ(不図示)を含む。
共通端子P1、入出力端子P12、P22、P32、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3、送信回路Tx1、送信回路Tx2、および送信回路Tx3は、実施の形態に従うSP3T型のスイッチモジュールを構成する。
共通端子P1、入出力端子P13、P23、P33、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3、受信回路Rx1、受信回路Rx2、および受信回路Rx3は、実施の形態に従うSP3T型のスイッチモジュールを構成する。
スイッチモジュール3は、実施の形態に従うSP3T型のスイッチモジュールを2つ含む。
実施の形態3においては、共通端子P1にはアンテナANTが接続される。入出力端子P12、P22、およびP32には電力増幅器PA(Power Amplifier)が接続される。入出力端子P13、P23、およびP33には低雑音増幅器LNA(Low Noise Amplifier)が接続される。図13に示されている回路図は、たとえばスマートフォンのような携帯端末の送受信回路に相当する。
デュプレクサDUP1〜DUP3は、トリプレクサとしてもよい。この場合、実施の形態3に従うスイッチモジュールは3つのSP3Tのスイッチモジュールを含むことになり、SP9T型のスイッチモジュールとなる。
以上、実施の形態3によっても、実施の形態1および2と同様に、スイッチモジュール3の挿入損失を低減することができる。
今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,1A,1B,2,2A,2B,3,100,200 スイッチモジュール、ANT アンテナ、DUP1,DUP2,DUP3 デュプレクサ、LNA 低雑音増幅器、P1,P2B 共通端子、P2,P3,P4,P6,P7,P12,P13,P22,P23,P32,P33 入出力端子、PA 電力増幅器、Rx1,Rx2,Rx3 受信回路、SAW1,FLT1 第1フィルタ、SAW2,FLT2 第2フィルタ、SAW3 第3フィルタ、SW1 第1スイッチ、SW2 第2スイッチ、SW3 第3スイッチ、SW4 第4スイッチ、SW5 第5スイッチ、SW6 第6スイッチ、SW7 第7スイッチ、SW8 第8スイッチ、SW9 第9スイッチ、SW10 第10スイッチ、SW11 第11スイッチ、SW12 第12スイッチ、Tx1,Tx2,Tx3 送信回路。

Claims (9)

  1. 第1端子と、
    第1周波数帯域の信号を通過させるとともに第2周波数帯域の信号を通過させないように構成された第1フィルタと、
    前記第1端子と前記第1フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成された第1スイッチと、
    前記第2周波数帯域に含まれる第3周波数帯域の信号を通過させるように構成された第2フィルタと、
    前記第1端子と前記第2フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成された第2スイッチとを備え、
    前記第2周波数帯域の信号に対する前記第1フィルタのインピーダンスは、容量性であり、
    前記第1スイッチが非導通である場合、前記第1スイッチのインピーダンスは容量性であり、前記第1スイッチの前記第1フィルタと接続されている端部から前記第1フィルタを見たときのインピーダンスはショート状態とならず、前記第1端子から前記第1フィルタを見たときのインピーダンスはオープン状態となる、スイッチモジュール。
  2. 第3フィルタと、
    前記第1端子と前記第3フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成された第3スイッチと、
    接地点と、前記第2スイッチおよび前記第2フィルタの間の第1接続点との間の導通および非導通を切り替えるように構成された第4スイッチと、
    前記接地点と、前記第3スイッチおよび前記第3フィルタの間の第2接続点と間の導通および非導通を切り替えるように構成された第5スイッチとをさらに備え、
    前記第3フィルタは、前記第3周波数帯域と重複している第4周波数帯域の信号を通過させるように構成され、
    前記第4スイッチは、前記第2スイッチが非導通である場合、前記第3周波数帯域および前記第4周波数帯域の両方に含まれる周波数の信号に対して導通とされるように構成され、
    前記第5スイッチは、前記第3スイッチが非導通である場合、前記信号に対して導通とされるように構成される、請求項1に記載のスイッチモジュール。
  3. 前記第1スイッチと前記第1フィルタとの間の接続経路は、接地点に接続されていない、請求項1または2に記載のスイッチモジュール。
  4. 接地点と、前記第1スイッチおよび前記第1フィルタの間の第3接続点との間の導通および非導通を切り替えるように構成された第6スイッチをさらに備え、
    前記第6スイッチは、前記第1スイッチが導通である場合も非導通である場合も非導通であるように構成される、請求項1または2に記載のスイッチモジュール。
  5. 前記第1フィルタおよび前記第2フィルタの各々は、弾性表面波フィルタである、請求項1に記載のスイッチモジュール。
  6. 第2端子と、
    前記第2端子と前記第1フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成された第7スイッチと、
    前記第2端子と前記第2フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成された第8スイッチとをさらに備え、
    前記第1フィルタは、前記第1スイッチと前記第7スイッチとの間に接続され、
    前記第2フィルタは、前記第2スイッチと前記第8スイッチとの間に接続され、
    前記第7スイッチが非導通である場合、前記第7スイッチのインピーダンスは容量性であり、前記第7スイッチの前記第1フィルタに接続された端部から前記第1フィルタを見たときのインピーダンスはショート状態とならず、前記第2端子から前記第1フィルタを見たときのインピーダンスはオープン状態となる、請求項1に記載のスイッチモジュール。
  7. 前記第3周波数帯域と重複している第4周波数帯域の信号を通過させるように構成され第3フィルタと、
    前記第1端子と前記第3フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成された第3スイッチと、
    接地点と、前記第2スイッチおよび前記第2フィルタの間の第1接続点との間の導通および非導通を切り替えるように構成された第4スイッチと、
    前記接地点と、前記第3スイッチおよび前記第3フィルタの間の第2接続点との間の導通および非導通を切り替えるように構成された第5スイッチと、
    前記第2端子と前記第3フィルタとの間の導通および非導通を切り替えるように構成された第9スイッチと、
    前記接地点と、前記第8スイッチおよび前記第2フィルタの間の第4接続点との間の導通および非導通を切り替えるように構成された第10スイッチと、
    前記接地点と、前記第9スイッチおよび前記第3フィルタの間の第5接続点との間の導通および非導通を切り替えるように構成された第11スイッチとをさらに備え、
    前記第3フィルタは、前記第3スイッチと前記第9スイッチとの間に接続され、
    前記第4スイッチは、前記第2スイッチが非導通である場合、前記第3周波数帯域および前記第4周波数帯域の両方に含まれる周波数の信号に対して導通とされるように構成され、
    前記第5スイッチは、前記第3スイッチが非導通である場合、前記信号に対して導通とされるように構成され、
    前記第10スイッチは、前記第8スイッチが非導通である場合、前記信号に対して導通とされるように構成され、
    前記第11スイッチは、前記第9スイッチが非導通である場合、前記信号に対して導通とされるように構成される、請求項6に記載のスイッチモジュール。
  8. 前記第7スイッチと前記第1フィルタとの間の接続経路は、接地点に接続されていない、請求項6または7に記載のスイッチモジュール。
  9. 接地点と、前記第7スイッチおよび前記第1フィルタの間の第6接続点との間の導通および非導通を切り替えるように構成された第12スイッチをさらに備え、
    前記第12スイッチは、前記第7スイッチが導通である場合も非導通である場合も非導通であるように構成される、請求項6または7に記載のスイッチモジュール。
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