專利名稱：高頻開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻開關(guān)裝置，特別涉及在無線通信設(shè)備和衛(wèi)星通信設(shè)備以及衛(wèi)星廣播設(shè)備中使用的高頻開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著便攜電話和無線LAN等無線通信設(shè)備的快速普及以及通過衛(wèi)星廣播 的多通道化而使信息設(shè)備和系統(tǒng)多功能化，對于這些設(shè)備和系統(tǒng)的RF收發(fā)部中使用的高 頻開關(guān)的需求與日俱增。高頻開關(guān)使用在便攜電話中的發(fā)送接收的切換和通話模式的切換中，還使在衛(wèi)星 廣播接收天線中用于從多顆衛(wèi)星選擇信號，高頻開關(guān)是支持信息通信社會不可缺少的電子 器件。在高頻開關(guān)中，要求(1)消耗電力少，(2)插入損失小，以及關(guān)斷時的輸入電力向 其它路徑的泄漏少，即可以是高絕緣，可以實現(xiàn)高性能，(3)易于實現(xiàn)多功能化和小型化， (4)低成本等特性，作為滿足這些特性的高頻開關(guān)，多數(shù)情況是由以GaAs FET為基礎(chǔ)的微 波集成電路(MMIC)來構(gòu)成高頻開關(guān)。對于使用這種FET的GaAs匪IC開關(guān)用于在大約0. 8 IOGHz頻帶的高頻設(shè)備， 在用于切換信號路徑和選擇特定信號的廣范圍內(nèi)使用。此外，與高頻設(shè)備的多功能化和接 收發(fā)送的大容量化以及多樣化等相關(guān)，所使用的高頻開關(guān)也從現(xiàn)有的SPDT(Single pole doublethrow, 1X2)向 SP3T (single pole 3 throw, 1X3)禾口 SP4T (single pole 4throw, 1X4)，并進(jìn)一步向4X2開關(guān)(4X2 Switch Matrix)等的矩陣型開關(guān)進(jìn)行多功能化發(fā)展。作為現(xiàn)有高頻開關(guān)的公知例子，例如有使用FET的4X 2SW。這種4X 2開關(guān)通過在 GaAs基板上集成化8個開關(guān)元件構(gòu)成。由于1個開關(guān)元件包含4個FET，因此總共使用32個FET。此外，在各個開關(guān)元件 的導(dǎo)通/關(guān)斷控制中，分別需要2系統(tǒng)的控制信號用線路，因此整個開關(guān)使用16系統(tǒng)的控 制信號用線路。一般情況下，在NXM開關(guān)(NXM Switch Matrix)中，需要(2XNXM)個控制端子， 隨著高頻開關(guān)的多功能化，端子數(shù)量明顯地增加。在這種4X2開關(guān)中，對端子數(shù)量的增加 進(jìn)行抑制，并且對用于切換16系統(tǒng)控制信號用線路的信號的開關(guān)電路加上解碼器IC進(jìn)行 集成化(例如非專利文獻(xiàn)(Hittite v04. 0701 :Hittite公司制造HMC276QS24的目錄))。此外，作為另一種高頻開關(guān)的公知例子，示出了可期望的結(jié)構(gòu)通過將使用分布常 數(shù)型FET的開關(guān)電路在SPDT中使用，在開關(guān)導(dǎo)通時獲得少的通過損失，同時在開關(guān)關(guān)斷時 具有高絕緣性(例如，參照專利文獻(xiàn)1 (特開2002-33602號公報)，段落號0013-0014，以及 圖1)。
此外，作為另一種高頻開關(guān)的公知例子，公開了以下內(nèi)容作為包含多個三態(tài)開關(guān)，并且其借助于帶狀線以分段狀態(tài)連接的高頻開關(guān)，從與各個開關(guān)連接的線的相互的分 支點看到的關(guān)斷狀態(tài)的開關(guān)的阻抗的實部為最大和虛部為0，為此調(diào)整從所述分支點到開 關(guān)的帶狀線的長度，并將從與各個分支點連接的相互根本分支點到各個所述分支點的長 度調(diào)整為1/2波長的整數(shù)倍(例如，參照專利文獻(xiàn)2 (特開2000-261218號公報)，段落號 0006，以及圖1)。此外，作為另一種高頻開關(guān)的公知例子，公開如下內(nèi)容在全息照相技術(shù)中，在切 換4個以上的接收天線的情況下，使用1個輸入、2個切換輸出(SPDT)或1個輸入、3個切換 輸出(SP3T)的單位開關(guān)，例如使用MMIC以及HIC這樣的平面電路型高頻開關(guān)，以分段形式 組合這種單位開關(guān)可以實現(xiàn)多種切換(例如，參見專利文獻(xiàn)3 (特開2000-155171號公報)， 段落號0005，以及圖5)。
發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的高頻開關(guān)中，在減少控制端子時，除開關(guān)部還必須另外設(shè)置控制用解碼器 IC電路，由于芯片面積大，不能充分實現(xiàn)低成本化。此外，由于解碼器IC部的邏輯電路比開 關(guān)部更微細(xì)化和復(fù)雜化，工序合格率降低，成為合格率降低的原因，因此不能完全實現(xiàn)低成 本化。另一方面，在對解碼器電路不進(jìn)行集成化的情況下，在NXM開關(guān)中，需要 (2XNXM)個控制端子，由于需要獨立控制(2XNXM)個控制信號用線路，因此需要 (2XNXM)個控制管腳。因此導(dǎo)致芯片和封裝大型化，結(jié)果是導(dǎo)致成本增加。還有，為了減少控制管腳的數(shù)量，在以分段狀連接多個開關(guān)元件的情況下，為了實 現(xiàn)高頻開關(guān)的高絕緣性而不可避免因連接布線阻抗的設(shè)定變?yōu)閺?fù)雜等而導(dǎo)致的電路構(gòu)成 復(fù)雜化，在對芯片上的電路結(jié)構(gòu)的電特性影響很大高頻電路上，不得不降低電路設(shè)計的自 由度。如上所述，具有一旦在現(xiàn)有的高頻開關(guān)中添加解碼器電路，就不能實現(xiàn)小型化和 低成本化；在去除解碼器電路的情況下，因控制管腳的數(shù)量很多，導(dǎo)致芯片和封裝的大型 化，結(jié)果是導(dǎo)致成本增加；為了既減少控制管腳數(shù)量，又實現(xiàn)高絕緣性，電路的阻抗設(shè)定變 為復(fù)雜，使設(shè)計自由度降低等的問題。本發(fā)明就是為了消除上述問題而完成的，本發(fā)明的第一目的是提供一種電路結(jié)構(gòu) 簡單、絕緣性好的小型高頻開關(guān)裝置。根據(jù)本發(fā)明的高頻開關(guān)裝置作為具有一個極和在從這個極二分支的路徑的一端 的第一端口和第二端口的SPDT開關(guān)，包括第二端口通過具有預(yù)定阻抗的終端電阻接地的 第一、第二 SPDT開關(guān)；和將第一、第二 SPDT開關(guān)的第一端口分別與其第一端口和第二端口 連接的第三SPDT開關(guān)。在根據(jù)本發(fā)明的高頻開關(guān)裝置中，可以減少控制管腳的數(shù)量和小型化，并借助于 SPDT的第二端口與終端電阻連接這樣的簡單結(jié)構(gòu)，提高了絕緣性，在第一和第二 SPDT開關(guān) 的輸入切換時，通過終端電阻的作用可以減少輸入信號的反射變動即減小輸入信號的強(qiáng)度 和相位的改變，并且可以抑制對其它電路的不良影響。
圖1是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的方框圖。圖2是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的電路圖。圖3是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作邏輯的邏輯圖。圖4是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的控制動作的一個例子的電路圖。圖5是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的方框圖。圖6是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的電路圖。
圖7是涉及根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作邏輯的邏輯值。圖8是涉及根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的控制動作的一個例子的電路圖。圖9是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的方框圖。圖10是用于說明涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作的方框圖。圖11是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的方框圖。圖12是用于說明涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作的方框圖。
具體實施例方式實施例1圖1是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)裝置的方框圖。圖1記載了作為一個例子的SP3T(1X3)型高頻開關(guān)。在圖1中，SP3T型高頻開關(guān)10由作為第一 SPDT開關(guān)的SPDT (A) 12、作為第二 SPDT開關(guān)的SPDT(B) 14、以及作為第三SPDT開關(guān)的SPDT(C) 16所構(gòu)成的SPDT型高頻開關(guān) 18 ；和除該高頻開關(guān)18以外的作為第四SPDT開關(guān)的SPDT (D) 20和作為第五SPDT開關(guān)的 SPDT (E) 22 構(gòu)成。SPDT (A) 12具有作為分支點的一個極(pole) 12a和從這個極12a 二分支的路徑的 一端的作為第一端口的第一端口 12b和作為第二端口的第二端口 12c，極12a與第一輸入端 子24連接，第二端口 12c經(jīng)由終端電阻12d接地。SPDT⑶14也具有從極14a 二分支的第一端口 14b和第二端口 14c，極14a與第二 輸入端子26連接，第二端口 14c經(jīng)由終端電阻14d接地。SPDT (C) 16也具有從極16a 二分支的第一端口 16b和第二端口 16c，SPDT (C) 16的 第一端 口 16b 與 SPDT (A) 12 的第一端 口 12b 連接，SPDT (C) 16 的第二端 口 16c 與 SPDT (B) 14 的第一端口 14b連接。在由SPDT(A) 12、SPDT(B) 14、以及 SPDT(C) 16 構(gòu)成的開關(guān)中，將 SPDT(C) 16 的極 16a與輸出端子一連接就可看作是SPDT型高頻開關(guān)18。SPDT (D) 20具有從極20a 二分支的第一端口 20b和第二端口 20c，極20a與第三輸 入端子28連接，第二端口 20c經(jīng)由終端電阻20d接地。SPDT (E) 22也具有從極22a 二分支的第一端口 22b和第二端口 22c，SPDT (E) 22的 第一端口 22b與高頻開關(guān)18中的SPDT (C) 16的極16a連接，SPDT (E) 22的第二端口 22c與 SPDT (D) 20的第一端口 20b連接。并且SPDT (E) 22的極22a與輸出端子30連接。用于這種高頻開關(guān)10的終端電阻12d、14d和20d具有根據(jù)高頻開關(guān)10本身以及 連接高頻開關(guān)10的電路的特性阻抗所確定的電阻值，通常為50 Ω，根據(jù)情況在大約25 150 Ω的范圍內(nèi)最合適。此外，如圖1所示，Inl表示輸入信號1，Ιη2表示輸入信號2，Ιη3表示輸入信號3， 以及Out表示輸出信號，圖1的狀態(tài)表示輸出Inl的狀態(tài)。圖2是涉及本發(fā)明的高頻開關(guān)的電路圖。該圖與圖1相同的符號表示相同或相應(yīng) 的部件。在以下的圖中也同樣是這樣。如圖2所示，在SPDT(A) 12中，作為第一場效應(yīng)晶體管的第一 FET121和作為第 二場效應(yīng)晶體管的第二 FET122經(jīng)由源極和漏極互相串聯(lián)連接，不是第一 FET121和第二 FET122的連接點一側(cè)的第二 FET122的一端作為第一端口 12b，不是第一 FET121與第二 FET122的連接點一側(cè)的第一FET121的一端作為作為極12a，連接到第一輸入端子24，同時， 作為第三場效應(yīng)晶體管的第三FET123和作為第四場效應(yīng)晶體管的第四FET124經(jīng)由源極 和漏極互相并聯(lián)連接，連接點的一個與極12a分路連接，同時，另一個連接點作為第二端口 12c經(jīng)由終端電阻12d接地。此外，向第一 FET121的柵電極121g、第二 FET122的柵電極122g、第三FET123的 柵電極123g以及第四FET124的柵電極124g分別施加用于控制高頻開關(guān)10的控制信號。
在SPDT (B) 14中，作為第一場效應(yīng)晶體管的第一 FET141和作為第二場效應(yīng)晶體管 的第二 FET142經(jīng)由源極和漏極互相串聯(lián)連接，不是第一 FET141和第二 FET142的連接點一 側(cè)的第二 FET142的一端作為第一端口 14b，不是第一 FET141與第二 FET142的連接點一側(cè) 的第一 FET141的一端作為極14a連接到第二輸入端子26，同時，作為第三場效應(yīng)晶體管的 第三FET143和作為第四場效應(yīng)晶體管的第四FET144通過源極和漏極互相并聯(lián)連接，連接 點的一個與極14a分路連接，同時，另一個連接點作為第二端口 14c經(jīng)由終端電阻14d接 地。此外，向第一 FET141的柵電極141g、第二 FET142的柵電極142g、第三FET143的 柵電極143g以及第四FET144的柵電極144g分別施加用于控制高頻開關(guān)10的控制信號。在SPDT (C) 16中，作為第五場效應(yīng)晶體管的第五FET161的源極或漏極的一端作為 第一端口 16b連接到SPDT (A) 12的第一端口 12b，作為第六場效應(yīng)晶體管的第六FET162經(jīng) 由源極和漏極分支連接在該第五FET161的第一端口 16b和接地端之間，將作為第七場效應(yīng) 晶體管的第七FET163的源極或漏極的一端作為第二端16c連接到SPDT(B) 14的第一端口 14b，作為第八場效應(yīng)晶體管的第八FET164經(jīng)由源極和漏極分支連接在此第七FET163的第 二端口 16c側(cè)和接地端之間，同時，將位于不連接做為第一端口 16b的一側(cè)的第五FET161 的另一端和位于不連接作為第二端口 16c的一側(cè)的第七FET163的另一端相連接，作為極 16a。此外，向第五FET161的柵電極161g、第六FET162的柵電極162g、第七FET163的 柵電極163g以及第八FET164的柵電極164g分別施加用于控制高頻開關(guān)10的控制信號。在SPDT(D)20中，作為第九場效應(yīng)晶體管的第九FET201的源極或漏極的一端與 作為極20a的第三輸入端子28連接，另一端與第一端口 20b連接，作為第十場效應(yīng)晶體 管的第十FET202的一端通過第九FET201的極20a —側(cè)的源極或漏極進(jìn)行分路連接，第十 FET202的另一端與第二端口 20c連接，并經(jīng)由終端電阻20d與第二端口 20c和接地端連接。此外，向第九FET201的柵電極201g以及第十FET202的柵電極202g分別施加用 于控制高頻開關(guān)10的控制信號。
在SPDT (E) 22中，作為第五場效應(yīng)晶體管的第五FET221的源極或漏極的一端與作為第一端22b的SPDT(C) 16的極16a連接，作為第六場效應(yīng)晶體管的第六FET222經(jīng)由源 極和漏極連接在第五FET221的第一端22b和接地端之間，作為第七場效應(yīng)晶體管的第七 FET223的源極或漏極的一端與作為第二端口 22c的SPDT (D) 20的第一端口 20b連接，作為 第八場效應(yīng)晶體管的第八FET224經(jīng)由源極和漏極連接在第七FET223的第二端口 16c側(cè)和 接地端之間，同時，不是連接第一端口 22b的一側(cè)的第五FET221的另一端和不是連接第二 端口 22c的一側(cè)的第七FET223的另一端與作為極22a的輸出端子30連接。此外，向第五FET221的柵電極221g、第六FET222的柵電極222g、第七FET223的 柵電極223g以及第八FET224的柵電極224g分別施加用于控制高頻開關(guān)10的控制信號。圖2所示的電路可以使用公知方法實現(xiàn)在GaAs基板上集成GaAsFET、MIM電容器、 布線、電阻、布線焊盤等的GaAs匪IC。此外，除GaAs之外，還可以在InP、Si、SiGe等其它 半導(dǎo)體基板上制造。這樣，通過由MMIC構(gòu)成高頻開關(guān)，可以提供一種小型化和便宜的高頻 開關(guān)裝置。下面針對高頻開關(guān)10的動作進(jìn)行說明。如圖1所示，當(dāng)設(shè)連接SPDT(A) 12的極12a和第一端12b的邏輯值是“1”，連接極 12a和第二端口 12c的邏輯值是“0”，連接SPDT(B)H的極14a與第一端14b的邏輯值是 “1”，連接極14a與第二端口 14c的邏輯值是“0”，連接SPDT(C) 16的極16a與第一端口 16b 的邏輯值是“1”，連接極16a與第二端16c的邏輯值是“0”，連接SPDT (D) 20的極20a與第 一端20b的邏輯值是“1”，連接極20a與第二端20c的邏輯值是“0”，并設(shè)連接SPDT (E)22 的極22a與第一端22b的邏輯值是“1”，連接極22a與第二端口 22c的邏輯值是“0”時，可 用動作邏輯表(真理值表)來表示高頻開關(guān)10的動作。圖3是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作邏輯的邏輯圖。如圖3所示，如果以Inl為Out進(jìn)行輸出的ON路徑是Inl-Out時，則這個路徑由 分別選擇SPDT(A) 12的邏輯值為“1”、SPDT(B) 14的邏輯值為“0”、SPDT(C) 16的邏輯值為 “1”、SPDT (D) 20的邏輯值為“0”、以及SPDT (E) 22的邏輯值為“ 1 ”的情況來構(gòu)成。同樣，In2-0ut路徑由分別選擇SPDT (A) 12的邏輯值為“0”、SPDT⑶14的邏輯值 為“ 1 ”、SPDT (C) 16的邏輯值為“0”、SPDT (D) 20的邏輯值為“0”、以及SPDT (E) 22的邏輯值 為“1”的情況構(gòu)成。同樣，In3-0ut路徑由分別選擇SPDT (A) 12的邏輯值為“0”、SPDT⑶14的邏輯值 為“0”、SPDT(C) 16的邏輯值為“1”、SPDT(D) 20的邏輯值為“ 1 ”、以及SPDT(E) 22的邏輯 值為“0”的情況；或者分別選擇SPDT (A) 12的邏輯值為“0”、SPDT(B)H的邏輯值為“0”、 SPDT(C) 16的邏輯值為“0”、SPDT (D) 20的邏輯值為“1”、以及SPDT (E) 22的邏輯值為“0”的
情況構(gòu)成。在SPDT (A) 12 的邏輯值是 SPDT1、SPDT (B) 14 的邏輯值是 SPDT2、SPDT (C) 16 的邏輯 值是SPDT3、SPDT (D) 20的邏輯值是SPDT4以及SPDT (E) 22的邏輯值是SPDT5時，圖3的邏 輯值若用邏輯式表現(xiàn)可表示為下式。SPDTl = SPDT5 Π SPDT3<formula>formula see original document page 8</formula>
SPDT4 = WDT5由這個邏輯式表明，SPDT1、SPDT2以及SPDT4可以用SPDT3、SPDT3、SPDT5以 及SPDT5表現(xiàn)。即，表示為通過控制SPDT(C) 16和SPDT(E) 22的控制信號也可以控制 SPDT (A) 12, SPDT (B) 14 以及 SPDT (D) 20。換言之，按照圖1的方框圖那樣構(gòu)成高頻開關(guān)10，例如，在構(gòu)成如圖2所示的電路 后，為滿足上述邏輯值，通過施加來自控制兩個SPDT即SPDT(C) 16以及SPDT (E) 22的控制 端子的控制信號，就可以很好地控制高頻開關(guān)10的所有電路。圖4是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的控制動作的一個例子的電路圖。圖4中，圖3中所示的高頻開關(guān)10的電路的第一輸入端子24與第一天線(ANTl)、 第二輸入端子26與第二天線(ANT2)、第二輸入端子28與第三天線(ANT3)分別連接，并且 輸出端子30與調(diào)諧器(Timer)連接。此外，在各個柵電極121g、122g、123g、124g、141g、142g、143g、144g、161g、162g、 163g、164g、201g、202g、221g、222g、223g 以及 224g 分別施加適當(dāng)?shù)?SW3、涵、SW5 以及 —的控制信號。示巧以及示污分別是SW3和SW5的反相信號，也就是，SW3和SW5為ON 信號時，.和.為OFF信號。在圖3所示的高頻開關(guān)10中，ON信號是施加0V，OFF信 號是施加-5V。由圖4所表明的，SP3T的高頻開關(guān)10的切換是通過SW3、—、SW5以及示巧的4 個控制信號來實現(xiàn)的。即，通過按照圖1的方框圖構(gòu)成的電路，以往的需要6個控制信號的 SP3T的動作可以不集成解碼器電路而消減為4個，因此簡化了驅(qū)動電路。并且，SPDT(A) 12、SPDT (B) 14 以及 SPDT (D) 20 各自的第二端 口 12c、14c 和 20c 經(jīng) 由終端電阻12d、14d和20d接地。借助于這種簡單結(jié)構(gòu)可在絕緣性提高的同時利用終端電 阻的功效，可以抑制因開關(guān)切換時隨信號反射而引起的信號振幅和相位的的減少而導(dǎo)致的 反射變化對電路的不利影響。實施例2圖5是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的方框圖。圖5中記載了作為一個例子的SP4T(1X4)型高頻開關(guān)。在圖5中，SP4T型高頻開關(guān)40由如下部件構(gòu)成除了由作為第一 SPDT開關(guān)的 SPDT (A) 12、作為第二 SPDT開關(guān)的SPDT (B) 14、以及作為第三SPDT開關(guān)的SPDT (C) 16構(gòu)成的 SPDT型高頻開關(guān)18以外；還添加了由作為SPDT開關(guān)的SPDT (F) 42、作為第七SPDT開關(guān)的 SPDT (G) 44、以及作為第八SPDT開關(guān)的SPDT (H) 46構(gòu)成的另一個SPDT型高頻開關(guān)48 ；以及 作為第九SPDT開關(guān)的SPDT (I) 50。SPDT (F) 42具有極42a和從這個極42a 二分支的路徑的一端的作為第一端口的第 一端口 42b和作為第二端口的第二端口 42c，極42a與第三輸入端子52連接著，第二端口 42c經(jīng)由終端電阻42d接地。SPDT (G) 44也具有極44和從這個極44a 二分支的第一端口 44b和第二端口 44c， 極44a與第四輸入端子54連接著，第二端口 44c通過終端電阻44d接地著。SPDT (H) 46也具有從極46a 二分支的第一端46b和第二端口 46c，SPDT (H) 46的第 一端 口 46b 與 SPDT (F) 42 的第一端 口 42b 連接著，SPDT (H) 46 的第二端 口 46c 與 SPDT (G) 44 的第一端口 44b連接著。
SPDT (I) 50也具有從極50a 二分支的第一端口 50b和第二端口 50c，SPDT (I) 50的第一端口 50b與高頻開關(guān)18中的SPDT (C) 16的極16a連接，SPDT (I) 50的第二端口 50c與 高頻開關(guān)48中的SPDT (H) 46的極46a連接著。并且SPDT (I) 50的極50a與輸出端子30連接著。終端電阻42d和44d也與實施例1相同，通常為50 Ω，根據(jù)情況大約在25 150 Ω 的范圍內(nèi)最佳。此外，如圖5所示，Inl表示輸入信號1，Ιη2表示輸入信號2，Ιη3表示輸入信號3， Ιη4表示輸入信號4，以及Out表示輸出信號，圖5的狀態(tài)表示輸出Inl的狀態(tài)。圖6是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的電路圖。在圖6中，SPDT(A) 12、SPDT⑶14以及SPDT(C) 16的電路構(gòu)成與實施例1的高頻 開關(guān)10相同。在SPDT (F) 42中，作為第一場效應(yīng)晶體管的第一 FET421和作為第二場效應(yīng)晶體管 的第二 FET422經(jīng)由柵極和漏極互相串聯(lián)連接，不是第一 FET421和第二 FET422的連接點的 一側(cè)的第二 FET422的一端為第一端口 42b，不是第一 FET421和第二 FET422的連接點的一 側(cè)的第一FET421的一端作為極42a并連接到第三輸入端子52，同時作為第三場效應(yīng)晶體管 的第三FET423和作為第四場效應(yīng)晶體管的第四FET424經(jīng)由源極和漏極互相并聯(lián)連接，連 接點之一與極42a分路連接，另一連接點作為第二端42c經(jīng)由終端電阻42d接地。此外，給第一 FET421的柵電極421g、第二 FET422的柵電極422g、第三FET423的 柵電極423g、以及第四FET424的柵電極424g分別施加用于控制高頻開關(guān)40的控制信號。在SPDT (G) 44中，作為第一場效應(yīng)晶體管的第一 FET441和作為第二場效應(yīng)晶體管 的第二 FET442經(jīng)由柵極和漏極互相串聯(lián)連接，不是第一 FET441和第二 FET442的連接點的 一側(cè)的第二 FET442的一端作為第一端口 44b，不是第一 FET441和第二 FET442的連接點的 一側(cè)的第一FET441的一端作為極44a并連接到第四輸入端子54，同時作為第三場效應(yīng)晶體 管的第三FET443和作為第四場效應(yīng)晶體管的第四FET444經(jīng)由源極和漏極互相并聯(lián)連接， 連接點之一與極42a分路連接，另一連接點作為第二端口 44c通過終端電阻44d接地。此外，給第一 FET441的柵電極441g、第二 FET442的柵電極442g、第三FET443的 柵電極443g、以及第四FET444的柵電極444g分別施加用于控制高頻開關(guān)40的控制信號。在SPDT (H) 46中，作為第五場效應(yīng)晶體管的第五FET461的源極或漏極的一端作為 第一端口 46b與SPDT (F) 42的第一端口 42b連接，作為第六場效應(yīng)晶體管的第六FET462經(jīng) 由源極和漏極分路連接在該第五FET461的第一端46b和接地端之間，作為第七場效應(yīng)晶體 管的第七FET463的源極或漏極的一端作為第二端口 46c與SPDT (G) 44的第二端口 44b連 接，作為第八場效應(yīng)晶體管的第八FET464經(jīng)由源極和漏極連接在第七FET463的第二端口 46c側(cè)和接地端之間，同時，位于不連接第一端口 46b的一側(cè)的第五FET461的另一端和位于 不連接第二端口 46c的一側(cè)的第七FET463的另一端相連接并作為極46a。此外，向第五FET461的柵電極461g、第六FET462的柵電極462g、第七FET463的 柵電極463g以及第八FET464的柵電極464g分別施加用于控制高頻開關(guān)40的控制信號。在SPDT (I) 50中，作為第五場效應(yīng)晶體管的第五FET501的源極或漏極的一端作為 第一端口 50b與SPDT(C) 16的極16a連接，作為第六場效應(yīng)晶體管的第六FET502經(jīng)由源極 和漏極連接在此第五FET501的第一端口 50b和接地端之間，作為第七場效應(yīng)晶體管的第七FET503的源極或漏極的一端作為第二端口 50c與SPDT (H) 46的極46a連接，作為第八場效 應(yīng)晶體管的第八FET504經(jīng)由源極和漏極分路連接在第七FET503的第二端口 50c側(cè)和接地 端之間，同時，位于不連接第一端口 50b的一側(cè)的第五FET501的另一端和位于不連接第二 端口 50c的一側(cè)的第七FET503的另一端相連接并作為極50a連接輸出端子30。 此外，向第五FET501的柵電極501g、第六FET502的柵電極502g、第七FET503的 柵電極503g以及第八FET504的柵電極504g分別施加用于控制高頻開關(guān)40的控制信號。圖6所示的電路與實施例1相同也可以通過使用作為GaAs匪IC的公知制造方法 來實現(xiàn)，并且可以提供一種小型化和廉價的高頻開關(guān)裝置。下面將對高頻開關(guān)40的動作進(jìn)行說明。如圖5所示，SPDT(A) 12、SPDT(B) 14、SPDT(C) 16的極與第一端口及第二端口的連 接動作的邏輯和已經(jīng)在實施例1中所記載的相同。除此之外，設(shè)連接SPDT(F)42的極42a和 第一端口 42b的邏輯值為“1”、連接極42a和第二端口 42c的邏輯值是“0”、連接SPDT(G)44 的極44a和第一端口 44b的邏輯值為“1”、連接極44a和第二端口 44c的邏輯值是“0”、連 接SPDT (H) 46的極46a和第一端口 46b的邏輯值為“ 1 ”、連接極46a和第二端口 46c的邏輯 值是“0”、并且設(shè)連接SPDT(I) 50的極50a和第一端口 50b的邏輯值為“1”、連接極50a和 第二端口 50c的邏輯值是“0”時，可用動作邏輯表來表示高頻開關(guān)40的動作。圖7是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作邏輯的邏輯值。在圖7中，( I )如果把以Inl為Out輸出的ON路徑設(shè)為Inl-Out時，則這個路徑由分別 選擇SPDT (A) 12的邏輯值為“ 1 ”、SPDT (B) 14的邏輯值為“0”、SPDT (C) 16的邏輯值為“ 1 ”、 SPDT (F) 42的邏輯值為“0”、SPDT (G) 44的邏輯值為“0”、以及SPDT (H) 46的邏輯值為“0”或 為“ 1 ”且SPDT (I) 50的邏輯值為“ 1，，的情況構(gòu)成；( II )同樣，In2-0ut路徑由分別選擇SPDT (A) 12的邏輯值為“0”、SPDT (B) 14的 邏輯值為“ 1 ”、SPDT (C) 16的邏輯值為“0”、SPDT (F) 42的邏輯值為“0”、以及SPDT (G) 44的 邏輯值為“0”、SPDT (H) 46的邏輯值為“0”或邏輯值為“1”、以及SPDT (I) 50的邏輯值為“1” 的情況構(gòu)成；(III)同樣，In3-0ut路徑由分別選擇SPDT (A) 12的邏輯值為“0”、SPDT (B) 14的 邏輯值為“0”、SPDT(C) 16的邏輯值為“0”或邏輯值為“1”、SPDT(F)42的邏輯值為“1”、 SPDT (G) 44的邏輯值為“0”、SPDT (H) 46的邏輯值為“1”、以及SPDT (I) 50的邏輯值為“0”的 情況構(gòu)成；(IV ) In4-0ut路徑由分別選擇SPDT (A) 12的邏輯值為“0”、SPDT⑶14的邏輯值為 “0”、SPDT (C) 16邏輯值為“0”或邏輯值為“ 1 ”、SPDT (F) 42的邏輯值為“0”、SPDT (G) 44的邏 輯值為“1”、SPDT(H)46的邏輯值為“0”、以及SPDT(I)50的邏輯值為“0”的情況而分別構(gòu)成。設(shè)SPDT (A) 12 的邏輯值是 SPDT1、SPDT (B) 14 的邏輯值是 SPDT2、SPDT (C) 16 的邏輯 值是 SPDT3、SPDT (F) 42 的邏輯值是 SPDT6、SPDT (G) 44 的邏輯值是 SPDT7、SPDT (H) 46 的邏 輯值是SPDT8并且設(shè)SPDT (I) 50的邏輯值是SPDT9，可將圖5的邏輯值以邏輯式表示如下。 SPDTl = SPDT9 Π SPDT3 SPDT2 = SPDT9n SPDT3
SPDT6 = SPDT9 η SPDT8SPDT7 = SPDT9 Π SPDfi由這個邏輯式表明，SPDT1、SPDT2、SPDT6 以及 SPDT7 可以用 SPDT3、SPDT8、 SPDTS、SPDT9以及表示。即，表示借助于控制SPDT(C) 16、SPDT (H) 46以及 SPDT (I) 50 的控制信號也可以控制 SPDT (A) 12、SPDT (B) 14、SPDT (F) 42 以及 SPDT (G) 44。換言之，按照圖5的方框圖所示那樣構(gòu)成高頻開關(guān)40，例如，在如圖6所示那樣 構(gòu)成的電路中，為了滿足上述邏輯值，通過從控制三個SPDT即SPDT(C) 16、SPDT (H) 46以及 SPDT(I) 50的控制端子施加控制信號，可以控制高頻開關(guān)40的所有電路。圖8是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的控制動作的一個例子的電路圖。在圖8 中，給柵電極 121g、122g、123g、124g、141g、142g、143g、144g、161g、162g、 163g、164g、421g、422g、423g、424g、441g、442g、443g、444g、461g、462g、463g、464g、501g、 502g、503g以及504g分別施加適當(dāng)?shù)腟W3、.、SW8,^F8、SW9以及示內(nèi)的控制信號。由圖8表明，SP4T的高頻開關(guān)40的切換是通過SW3、.、SW8、^^、SW9以及 .的6個控制信號來實現(xiàn)的。即，按照構(gòu)成圖5的方框圖中所示的電路，以往的需要8個 控制信號的SP4T的動作可以不集成解碼器電路而消減為6個，因此簡化了驅(qū)動電路。這個實施例的高頻開關(guān)也與實施例1相同，SPDT(A) 12、SPDT(B) 14、SPDT(F)42和 SPDT (G) 44的各自第二端口 12c、14c、42c和44c經(jīng)由終端電阻12d、14d、42d和44d接地。 借助于這種簡單構(gòu)成可在絕緣性提高的同時利用終端電阻的功效，可以抑制因伴隨開關(guān)切 換時的信號反射而引起的信號振幅和相位的變化的減少而導(dǎo)致的反射變化對電路的不利 影響。實施例3圖9是涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的方框圖。圖10是用于說明涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作的方框圖。在圖9中，3X2矩陣型開關(guān)54的結(jié)構(gòu)如下并列設(shè)置兩個實施例1的高頻開關(guān) 10并且將這兩個高頻開關(guān)10的第一輸入端子24、第二輸入端子26和第三輸入端子28相 互連接。在使用兩個高頻開關(guān)10的情況下，SPDT(A) 12的極12a、SPDT(B) 14的極14a和 SPDT (D) 20的極20a分別相互連接，輸入端子為3個，輸出端子是2個。由于實施例1的高頻開關(guān)10不使用解碼器而使控制端子的數(shù)量為4個，因此在 3X2矩陣型開關(guān)54中，控制端子數(shù)量可以為8個，不使用解碼器的以往的3X2矩陣型開關(guān) 需要12個控制端子，因此與現(xiàn)有的產(chǎn)品相比，可以減少端子數(shù)量和實現(xiàn)小型化。下面針對動作進(jìn)行說明。3X2矩陣型開關(guān)54是相對于3個輸入選擇兩個輸出的矩陣型開關(guān)。在圖9中， Outl和0ut2都選擇Inl。并且這種矩陣型開關(guān)54通常連接特性阻抗為50 Ω的電路。即 將Inl的信號分支為二且分別連接到各個特性阻抗為50 Ω的電路。在從圖9的狀態(tài)切換到圖10的狀態(tài)的情況下，Inl的信號分支的一個與50 Ω的電路連接，另一個分支變?yōu)殚_路狀態(tài)。為此，預(yù)計向Outl的信號在其信號振幅和相位從圖 9的狀態(tài)變化到圖10的狀態(tài)的過程中存在很大變化。但是，由于圖9所示的3X2矩陣型開關(guān)54是通過并列設(shè)置實施例1中所述的高 頻開關(guān)10而構(gòu)成的，因此為SPDT(A) 12的極12a、SPDT(B) 14的極14a以及SPDT (D) 20的極20a 相互連接結(jié)構(gòu)，SPDT(A) 12 的第二端口 12c、SPDT(B) 14 的第二端口 14c、SPDT(D) 20 的第二端口 20c分別與終端電阻12d、14d和20d連接。因此，即使特定電路從ON狀態(tài)變化到OFF狀態(tài)的情況下，被抑制成從ON狀態(tài)到 OFF狀態(tài)的阻抗相等，從而減小其它路徑的信號振幅和相位變化。這種3X2矩陣型開關(guān)54有例如在DBS(直播衛(wèi)星)方式(直接廣播衛(wèi)星方式) 的衛(wèi)星廣播接收用轉(zhuǎn)換器中使用的情況，這種情況下，三個輸入端子與天線連接，兩個輸出 端子與調(diào)諧器連接。在衛(wèi)星廣播接收用轉(zhuǎn)換器中，由于討厭開關(guān)切換時圖像擾動，因此將調(diào)諧器一側(cè) 的信號振幅和相位的變化控制在0. 5dB以下。在3X2矩陣型開關(guān)54中，由于是通過SPDT(A) 12的第二端口 12c、SPDT(B) 14的 第二端口 14c、SPDT (D) 20的第二端口 20c分別與終端電阻12d、14d和20d連接而構(gòu)成的， 因此在衛(wèi)星廣播轉(zhuǎn)換器中，即使開關(guān)切換時也能減少圖像擾動。圖11是表示涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的方框圖。圖12是用于說明涉及本發(fā)明一個實施例的高頻開關(guān)的動作的方框圖。圖11所示的4X2矩陣型開關(guān)56是通過并聯(lián)設(shè)置兩個實施例2的高頻開關(guān)40并 且將這兩個高頻開關(guān)40的第一輸入端子24、第二輸入端子26、第三輸入端子52以及第四 輸入端子54相互連接而構(gòu)成的。在使用兩個高頻開關(guān)40的情況下，將SPDT(A) 12的極12a、SPDT(B) 14的極14a、 SPDT (F) 42的極42a以及SPDT (G) 44的極44a分別相互連接，輸入端子為4個，輸出端子是 2個。4X2矩陣型開關(guān)56使用高頻開關(guān)40。因此，即使在4X2矩陣型開關(guān)56中也能 消減控制端子數(shù)量。此外，在從圖11狀態(tài)切換到圖12的狀態(tài)的情況下，Inl的信號的分支的一個與 50 Ω的電路連接，而另一個分支變?yōu)殚_路狀態(tài)。因此，預(yù)計向Outl的信號在其信號振幅和 相位從圖11的狀態(tài)變化到圖12的狀態(tài)過程中存在很大變化。但是，由于圖11所示的4X2矩陣型開關(guān)56是通過并列設(shè)置高頻開關(guān)40而構(gòu)成 的，因此是 SPDT (A) 12 的極 12a、SPDT (B) 14 的極 14a、SPDT (F) 42 的極 42a 以及 SPDT (G) 44 的極 44a 相互連接結(jié)構(gòu)，SPDT (A) 12 的第二端口 12c、SPDT (B) 14 的第二端口 14c、SPDT (F) 42 的第二端口 42c以及SPDT (G) 44的第二端口 44c分別與終端電阻12d、14d、42d和44d連接 著。因此，即使在特定電路從ON狀態(tài)變化到OFF狀態(tài)的情況下，被抑制成從ON狀態(tài)到OFF 狀態(tài)的阻抗相等，減小其它路徑的信號振幅和相位變化。再有，在實施例3中，針對并列設(shè)置兩個實施例1的高頻開關(guān)10并且將這兩個高 頻開關(guān)10的第一輸入端子24、第二輸入端子26、第三輸入端子28相互連接而構(gòu)成3X2矩 陣型開關(guān)54的例子以及并列設(shè)置兩個實施例2的高頻開關(guān)40并且將這個高頻開關(guān)40的第 一輸入端子24、第二輸入端子26、第三輸入端子52、第四輸入端子54相互連接而構(gòu)成4X 2 型開關(guān)56的例子進(jìn)行了說明，但是可以并列設(shè)置η個高頻開關(guān)10而構(gòu)成3Xn矩陣型開關(guān)、 并列設(shè)置η個高頻開關(guān)40而構(gòu)成4Χη矩陣型開關(guān)。此外，雖然針對實施例1中的SP3D型高頻開關(guān)10以及實施例2的SP4D型高頻開 關(guān)40進(jìn)行了說明，但是還存在作為構(gòu)成高頻開關(guān)10和高頻開關(guān)40的要素的SPDT型高頻開關(guān)18和48。
這種高頻開關(guān)18和48也是通過將SPDT㈧12的第二端口 12c、SPDT⑶14的第 二端口 14c、SPDT (F) 42的第二端口 42c、以及SPDT (G) 44的第二端口 44c分別與終端電阻 12d、14d、42d和44d連接而構(gòu)成的。因此，對于這些高頻開關(guān)18和48不用說也具有以下效果可以減少控制管腳的數(shù) 量并使其小型化，同時借助于SPDT的第二端口連接終端電阻的這樣簡單結(jié)構(gòu)，提高了絕緣 特性，在第一、第二 SPDT開關(guān)的輸入切換時，可以減小終端電阻的影響而產(chǎn)生的輸入信號 的反射變化即輸入信號的強(qiáng)度和相位的變化，可以抑制對其它電路的不良影響。如上所述，涉及本發(fā)明的高頻開關(guān)裝置作為無線通信設(shè)備和衛(wèi)星通信設(shè)備中所使 用的高頻開關(guān)裝置是有用的。特別適用于用作在便攜電話和衛(wèi)星通信設(shè)備中便宜而且S/N 比良好的高頻開關(guān)裝置。
權(quán)利要求
一種高頻開關(guān)裝置，其特征在于包括第一、第二、第六以及第七單刀雙擲開關(guān)，分別具有一個極、第一端口、和經(jīng)由具有預(yù)定阻抗的終端電阻接地的第二端口；第三單刀雙擲開關(guān)，在該第三單刀雙擲開關(guān)的第一端口和第二端口上分別連接上述第一、第二單刀雙擲開關(guān)的第一端口；第八單刀雙擲開關(guān)，在該第八單刀雙擲開關(guān)的第一端口和第二端口上分別連接上述第六、第七單刀雙擲開關(guān)的第一端口；以及第九單刀雙擲開關(guān)，在該第九單刀雙擲開關(guān)的第一端口和第二端口上分別連接第三單刀雙擲開關(guān)和上述第八單刀雙擲開關(guān)的極，并且設(shè)為在第一單刀雙擲開關(guān)中極與第一端口連接的邏輯為1，極與第二端口連接的邏輯為0，在第二單刀雙擲開關(guān)中極與第一端口連接的邏輯為1，極與第二端口連接的邏輯為0，在第三單刀雙擲開關(guān)中極與連接到第一單刀雙擲開關(guān)的第一端口的第一端口連接的邏輯為1，極與連接到第二單刀雙擲開關(guān)的第一端口的第二端口連接的邏輯為0，在第六單刀雙擲開關(guān)中極與第一端口連接的邏輯為1，極與第二端口連接的邏輯為0，在第七單刀雙擲開關(guān)中極與第一端口連接的邏輯為1，極與第二端口連接的邏輯為0，在第八單刀雙擲開關(guān)中極與連接到第六單刀雙擲開關(guān)的第一端口的第一端口連接的邏輯為1，極與連接到第七單刀雙擲開關(guān)的第一端口的第二端口連接的邏輯為0，在第九單刀雙擲開關(guān)中極與連接到第三單刀雙擲開關(guān)的極的第一端口連接的邏輯為1，極與連接到第八單刀雙擲開關(guān)的極的第二端口連接的邏輯為0，設(shè)第一、第二、第三、第六、第七、第八以及第九單刀雙擲開關(guān)的邏輯動作分別為SPDT1、SPDT2、SPDT3、SPDT6、SPDT7、SPDT8以及SPDT9時，規(guī)定為SPDT1＝SPDT9∩SPDT3 <mrow><mi>SPDT</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mi>SPDT</mi><mn>9</mn><mo>∩</mo><mover> <mrow><mi>SPDT</mi><mn>3</mn> </mrow> <mo>‾</mo></mover> </mrow> <mrow><mi>SPDT</mi><mn>6</mn><mo>=</mo><mover> <mrow><mi>SPDT</mi><mn>9</mn> </mrow> <mo>‾</mo></mover><mo>∩</mo><mi>SPDT</mi><mn>8</mn> </mrow> <mrow><mi>SPDT</mi><mn>7</mn><mo>=</mo><mover> <mrow><mi>SPDT</mi><mn>9</mn> </mrow> <mo>‾</mo></mover><mo>∩</mo><mover> <mrow><mi>SPDT</mi><mn>8</mn> </mrow> <mo>‾</mo></mover><mo>.</mo> </mrow>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)裝置，其特征在于第一、第二、第六和第七單刀雙擲開關(guān)分別具備第一、第二、第三和第四場效應(yīng)晶體管， 并具有如下結(jié)構(gòu)第一、第二場效應(yīng)晶體管經(jīng)由源極和漏極互相串聯(lián)連接，將不是該第一和 第二場效應(yīng)晶體管的連接點的連接后的一端作為極，另一端作為第一端口，通過各自的源 極和漏極互相并聯(lián)連接的第三和第四場效應(yīng)晶體管在上述第一和第二場效應(yīng)晶體管的極 側(cè)分路連接，同時經(jīng)由具有預(yù)定阻抗的終端電阻與接地端連接，第三、第八和第九單刀雙擲開關(guān)分別具備第五、第六、第七和第八場效應(yīng)晶體管，并具 有如下結(jié)構(gòu)第五場效應(yīng)晶體管的源極或漏極的一端作為第一端口，在該第五場效應(yīng)晶體 管的第一端口側(cè)和接地端之間經(jīng)由源極及漏極分路連接第六場效應(yīng)晶體管，第七場效應(yīng)晶 體管的源極或漏極的一端作為第二端口，在該第七場效應(yīng)晶體管的第二端口側(cè)和接地端之 間經(jīng)由源極和漏極分路連接第八場效應(yīng)晶體管，同時連接第五、第七場效應(yīng)晶體管的源極 或漏極的另一端作為極。
3.一種高頻開關(guān)裝置，其特征在于包括 兩組權(quán)利要求1所記載的高頻開關(guān)，將第一組的第一單刀雙擲開關(guān)的極和第二組的第一單刀雙擲開關(guān)的極并聯(lián)連接， 將第一組的第二單刀雙擲開關(guān)的極和第二組的第二單刀雙擲開關(guān)的極并聯(lián)連接，將第一組的第六單刀雙擲開關(guān)的極和第二組的第六單刀雙擲開關(guān)的極并聯(lián)連接， 將第一組的第七單刀雙擲開關(guān)的極與第二組的第七單刀雙擲開關(guān)的極并聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供高頻開關(guān)裝置。利用簡單的電路構(gòu)成一種絕緣特性好、小型的高頻開關(guān)裝置。這種高頻開關(guān)裝置具備作為具有一個極和在從這個極二分支的路徑的一端具有第一端口和第二端口的SPDT開關(guān)，其結(jié)構(gòu)為其SPDT(A)(12)的第二端口(12c)經(jīng)由終端電阻(12d)、SPDT(B)(14)的第二端口(14c)經(jīng)由終端電阻(14d)分別接地，這個SPDT(A)(12)的第一端口(12b)、SPDT(B)(14)的第一端口(14b)分別與SPDT(C)(16)的第一端口(16b)以及第二端口(16c)連接。
文檔編號H03K17/687GK101820088SQ20101018350
公開日2010年9月1日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者杵筑弘隆, 染井潤一, 谷野憲之 申請人:三菱電機(jī)株式會社;夏普株式會社