JP4587380B2 - 高周波スイッチ部品 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の通信機器に用いられる高周波部品であって、特には高周波信号の経路を切り換える高周波スイッチに関する。

マイクロ波帯、ＵＨＦ帯で使用される携帯電話、自動車電話等の送受信回路に用いられる高周波部品の一つとして高周波スイッチがある。例えば特許文献１に開示された高周波スイッチは、図１０に示すように、送信回路とアンテナとの間に配置されたスイッチング素子Ｄ１，Ｄ２（ダイオード）と、アンテナＡＮＴと受信回路ＲＸとの間に配置されたλ／４位相線路Ｌ２を有する。λ／４位相線路Ｌ２の受信回路ＲＸ側は、ダイオードＤ２を介して接地されているので、この高周波スイッチは、各ダイオードＤ１，Ｄ２に流れるバイアス電流により信号経路を切り換えるλ／４型スイッチとして動作する。
このような高周波スイッチは小型化の要望から、例えば特許文献２のように、誘電体層にコンデンサ電極やコイル電極を形成し、積層してなるセラミック多層基板に、スイッチング素子を搭載して構成される。
特開平２−１０８３０１号 特開平６−１９７０４０号

特許文献２に開示された高周波スイッチは、セラミック多層基板の外表面に、実装基板のラインパターンと接続するため複数の外部端子が形成され、この外部端子はコンデンサ電極やコイル電極、そしてスイッチング素子と適宜接続されている。前記外部端子には、アンテナ、送信回路、受信回路と接続するための端子や、アース電位を取るための端子がある。これらの端子をセラミック多層基板にどのように配置構成するかは、ユーザーの指定による場合が多い。即ち、同じ機能を有する部品にも係わらず、ユーザー毎に端子配置の異なるものを提供しなければならず、コストアップを招いていた。
そこで本発明では、簡単な方法により、前記外部端子の一部について、その機能を入れ換えて、同じセラミック多層基板を用いて複数の端子配置が実現可能な高周波スイッチ部品を提供することを目的とする。

本発明は、アースポートや高周波信号用ポートとして機能する複数の外部端子を備えた絶縁基板に複数のリアクタンス素子とスイッチング素子を実装した高周波スイッチ部品であって、前記高周波部品は３つのポートからなる回路部を、前記回路部には第１ポートと接続する第１リアクタンス素子と、第２ポートと接続する第２リアクタンス素子とを備えたＬＣ回路が形成され、前記第１リアクタンス素子と前記第２リアクタンス素子のそれぞれは、他のリアクタンス素子を介さず互いに第３ポートに接続されるように構成され、前記第３ポートには更にスイッチング素子が接続されており、前記第１リアクタンス素子と前記第２リアクタンス素子とは異なる機能の素子であり、インダクタンス素子又はキャパシタンス素子から選択され、前記インダクタンス素子はチップ部品又は空芯コイルであり、前記キャパシタンス素子がチップ部品であって、前記第１ポートと前記第２ポートとなる外部端子は、アースポートとなる他の外部端子と電気的接続を有さず、前記選択に基いて、絶縁基板に前記インダクタンス素子と前記キャパシタンス素子を実装することで、前記第１ポートと前記第２ポートの機能をアースポート又は高周波信号用ポートに入れ換え可能とし、前記インダクタンス素子と接続するポートをアースポートとし、前記キャパシタンス素子と接続するポートをアンテナ側ポートとしたことを特徴とする高周波スイッチ部品である。

本発明においては、第１ポートと第２ポートとなる外部端子を、絶縁基板の一側面側に他の外部端子を挟み並んで配置するのが好ましい。

本発明によれば、前記インダクタンス素子をチップ部品又は空芯コイルとし、前記キャパシタンス素子をチップ部品として、それぞれ絶縁基板に実装し、他のリアクタンス素子を介さず互いに第３ポートに接続している。絶縁基板の所定の位置に、インダクタンス素子とキャパシタンス素子のどちらを実装するかによって、同じ絶縁基板で前記第１ポートと前記第２ポートの機能を入れ換え可能とすることが出来る。このため端子配置が異なる高周波スイッチ部品を構成するのに、端子配置に応じた絶縁基板を準備することが低減されるため、高周波スイッチ部品を低価格で提供することが出来る。

本発明の一実施例に係る高周波スイッチ部品について以下詳細に説明する。
図１は本発明に係る高周波スイッチ部品において、ポートの機能を入れ換え可能とするためのＬＣ回路の等価回路である。前記ＬＣ回路はインダクタンス素子Ｌ１と接続する第１ポートと、キャパシタンス素子と接続する第２ポートと、スイッチング素子と接続する第３ポートを備える。図２は、図１に示した回路を用いたＳＰＤＴスイッチＳＷ（ダイオードスイッチ）の等価回路であり、図３は、図２のダイオードスイッチを、絶縁基板にチップ部品と絶縁基板内に形成された電極パターンで構成した高周波スイッチ部品の斜視図である。

このダイオードスイッチは、送信側回路ＴＸ、アンテナ側回路ＡＮＴ、受信側回路ＲＸに接続され、前記送信側回路ＴＸと前記アンテナ側回路ＡＮＴとの接続、前記受信側回路ＲＸと前記アンテナ側回路ＡＮＴとの接続を切り換えるためのダイオードスイッチである。
送信側回路ＴＸに接続される第１ポートＰ１側にカソードが接続され、前記アンテナ側回路ＡＮＴに接続される第４ポートＰ４側にアノードが接続される第１のダイオードＤ１と、一端が前記第１のダイオードＤ１のカソードに接続し、他端が接地される第２ポートＰ２に接続される第１のインダクタンス素子Ｌ１と、前記第４ポートＰ４と前記受信側回路ＲＸと接続する第５ポートＰ５との間に接続される第２のインダクタンス素子Ｌ２と、前記第２のインダクタンス素子の前記第５ポート側にカソードが接続され、アノードが接地される第６ポートＰ６側に接続される第２のダイオードＤ２を具備し、前記第２のダイオードＤ２のアノード側にコントロール回路ＶＣが接続され、第１ポートＰ１，第４ポートＰ４，第５ポートＰ５、第６ポートＰ６にはＤＣカットコンデンサとして、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５が接続されている。ここで、図１に示した回路は、破線で囲まれたインダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１とのＬＣ回路１００として構成されている。

前記インダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ５はチップインダクタやチップコンデンサなどのチップ部品として、絶縁基板２００に実装され、前記インダクタンス素子Ｌ２，キャパシタンス素子Ｃ３は電極パターンで絶縁基板２００に、伝送線路やコンデンサ電極として構成されている。前記チップインダクタは、積層インダクタや、磁心に線材を巻設したり、磁心に溝を形成して導体を充填してなる巻線を施したインダクタである。なお空芯コイルとしても良い。そして、前記絶縁基板２００の外表面には、回路基板と接続するための外部端子ＡＮＴ，ＴＸ，ＲＸ，ＧＮＤ，ＶＣが形成されており、前記外部端子は、図２の等価回路で示した各ポートに対応している。

図２のダイオードスイッチで特徴的な部分は、破線枠で示したＬＣ回路１００において、インダクタンス素子Ｌ１，キャパシタンス素子Ｃ１を、それぞれチップ部品とし、絶縁基板の主面に形成されたチップ部品搭載用の電極パターンに搭載し、絶縁基板に形成した接続線路やビアホールなどの接続手段によって接続する点、そして、キャパシタンス素子Ｃ１が接続される第１ポートＰ１、インダクタンス素子Ｌ１が接続される第２ポートＰ２は、それぞれ他のポートと電気的接続を有さず、独立して構成されている点である。
図２のダイオードスイッチでは、第１ポートＰ１を送信側回路ＴＸと接続するポートとし、第２ポートＰ２をアース電位と接続するポートとしているが、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１の実装部位を入れ換えることで、図４に示す等価回路の如く、第１ポートＰ１をアース電位と接続するポートとし、第２ポートＰ２を送信側回路ＴＸと接続するポートとすることが可能である。即ち、高周波部品においては、外部端子が受け持つ機能を容易に入れ替えることが出来、共通の絶縁基板で２種類の外部端子配置を実現することが出来る。

図５及び図６は本発明の他の実施例に係る高周波スイッチ部品の等価回路である。
この高周波スイッチ部品もダイオードスイッチであり、図２、図４のものとはダイオードの接続方向が異なる。第１ポートＰ１側にアノードが接続され、第４ポートＰ４側にカソードが接続される第１のダイオードＤ１と、一端が前記第１のダイオードＤ１のアノードに接続し、他端が接地される第２ポートＰ２に接続される第１のインダクタンス素子Ｌ１と、前記第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間に接続される第２のインダクタンス素子Ｌ２と、前記第２のインダクタンス素子の前記第５ポート側にアノードが接続され、カソードが接地される第６ポートＰ６側に接続される第２のダイオードＤ２を具備し、前記第１のダイオードＤ１のアノード側にコントロール回路ＶＣが接続され、第１ポートＰ１，第４ポートＰ４，第５ポートＰ５、第６ポートＰ６にはＤＣカットコンデンサとして、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５が接続され、前記キャパシタンス素子Ｃ３に抵抗素子Ｒが並列接続されている。

図５のダイオードスイッチでは、第１ポートＰ１を送信側回路ＴＸと接続するポートとし、第２ポートＰ２をコントロール回路ＶＣと接続するポートとしているが、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１の実装部位を入れ換えることで、図６に示す等価回路の如く、第１ポートＰ１をコントロール回路ＶＣと接続するポートとし、第２ポートＰ２を送信側回路ＴＸと接続するポートとすることが可能である。

図７は本発明の他の実施例に係る高周波スイッチ部品の等価回路であって、ＳＰ３Ｔスイッチである。本実施例においては、ダイオードＤ１．Ｄ３にＬＣ回路１００を接続して構成している。このように構成することで、共通の絶縁基板で４種類の外部端子配置を実現することが出来る。

図８及び図９は、スイッチング素子としてＧａＡｓＦＥＴやＧａＮＦＥＴを用いたスイッチとＬＣ回路１００を組み合わせて成る高周波スイッチ部品である。前記ＬＣ回路は、アンテナ側回路とスイッチとの整合回路として機能する。そしてアース電位と接続されるインダクタンス素子Ｌ１は静電サージを吸収し，ＦＥＴスイッチが破壊されないようにしている。図８のＦＥＴスイッチでは、第１ポートＰ１をアンテナ側回路ＡＮＴと接続するポートとし、第２ポートＰ２をアース電位と接続するポートとしているが、インダクタンス素子Ｌ１とキャパシタンス素子Ｃ１の実装部位を入れ換えることで、図９に示す等価回路の如く、第１ポートＰ１をアース電位と接続するポートとし、第２ポートＰ２をアンテナ側回路ＡＮＴと接続するポートとすることが可能である。

本発明によれば、前記インダクタンス素子をチップ部品又は空芯コイルとし、前記キャパシタンス素子をチップ部品として、それぞれ絶縁基板に実装し、他のリアクタンス素子を介さず互いに第３ポートに接続し、前記インダクタンス素子と前記キャパシタンス素子とを互いに入れ換えるという容易な方法によって、前記第１ポートと前記第２ポートの機能を入れ換え可能とすることが出来る。

本発明に係る高周波部品において、ポートの機能を入れ換え可能とするためのＬＣ回路の等価回路図である。 本発明に係る高周波部品の等価回路図である。 本発明に係る高周波部品の外観斜視図である。 本発明に係る高周波部品の他の等価回路図である。 本発明に係る高周波部品の他の等価回路図である。 本発明に係る高周波部品の他の等価回路図である。 本発明に係る高周波部品の他の等価回路図である。 本発明に係る高周波部品の他の等価回路図である。 本発明に係る高周波部品の他の等価回路図である。 従来の高周波部品の等価回路図である。

Claims (2)

1. アースポートや高周波信号用ポートとして機能する複数の外部端子を備えた絶縁基板に複数のリアクタンス素子とスイッチング素子を実装した高周波スイッチ部品であって、
   前記高周波部品は３つのポートからなる回路部を備え、前記回路部には第１ポートと接続する第１リアクタンス素子と、第２ポートと接続する第２リアクタンス素子とを備えたＬＣ回路が形成され、前記第１リアクタンス素子と前記第２リアクタンス素子のそれぞれは、他のリアクタンス素子を介さず互いに第３ポートに接続されるように構成され、前記第３ポートには更にスイッチング素子が接続されており、
   前記第１リアクタンス素子と前記第２リアクタンス素子とは異なる機能の素子であり、インダクタンス素子又はキャパシタンス素子から選択され、前記インダクタンス素子はチップ部品又は空芯コイルであり、前記キャパシタンス素子がチップ部品であって、
   前記第１ポートと前記第２ポートとなる外部端子は、アースポートとなる他の外部端子と電気的接続を有さず、
   前記選択に基いて、絶縁基板に前記インダクタンス素子と前記キャパシタンス素子を実装することで、前記第１ポートと前記第２ポートの機能をアースポート又は高周波信号用ポートに入れ換え可能とし、
   前記インダクタンス素子と接続するポートをアースポートとし、前記キャパシタンス素子と接続するポートをアンテナ側ポートとしたことを特徴とする高周波スイッチ部品。
2. 前記第１ポートと前記第２ポートとなる外部端子を、絶縁基板の一側面側に他の外部端子を挟み並んで配置したことを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチ部品。

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