高頻開關、雙頻帶高頻開關、三頻帶高頻開關和移動通信設備的製作方法
2023-10-17 02:52:44
專利名稱：高頻開關、雙頻帶高頻開關、三頻帶高頻開關和移動通信設備的製作方法
背景技術：
發明領域本發明涉及高頻開關等等，其主要目的是轉換在諸如可攜式電話機的無線電通信設備的無線電路中的高頻信號。
先有技術描述高頻開關電路往往用於轉換在諸如利用TDMA系統的可攜式電話機的無線電通信設備的無線電路中的發送/接收信號。
在下文中，將參考附圖描述如上所述的常規高頻開關電路的一個例子。
圖13示出常規高頻開關電路之一個實例的等效電路圖。
在圖13中，第一二極體D1301之正極通過第一電容元件C1301耦合到發送端1301。此外，控制端1302通過電感元件L1301和電阻元件R1301耦合到第一二極體D1301之正極側。同樣，第二二極體D1302的正極通過第二電容元件C1302耦合到接收端1303，並且第二二極體之負極連接到地。此外，第一傳輸線TL1301的一端也連接到第二二極體D1302的正極側，所述傳輸線TL1301在此工作頻率具有1/4波長的一個電長度。第一傳輸線的另一端連接到第一二極體D1301的負極，並通過第三電容元件C1303耦合到天線端子1304。此時，為了減少使用元件的種類從而減少成本，通常第一二極體D1301和第二二極體D1302使用具有相同特性的二極體。
下面描述上述配置的高頻電路之操作過程。
在發送時，當正電壓施加到控制端1302時，第一二極體D1301和第二二極體D1302導通。此時，電容元件C1301、C1302和C1303阻隔直流成分。來自發送端1301的發送信號通過電容C1301並通過第一二極體D1301和電容元件C1303發送到天線端子1304。這裡，傳輸線TL1301作為具有一端接地的1/4波長諧振器工作，因為第二二極體D1362導通。因此，在此天線端子1304側的傳輸線阻抗變得無窮大，因此沒有發送信號被發送到接收端。
在接收時，沒有電壓施加到控制端1302，因此第一二極體D1301和第二二極體D1302都處於截止狀態。因此，接收信號通過電容元件C1303、傳輸線TL1301和電容元件C1302從天線端子1304發送到接收端1303。
第一二極體D1301和第二二極體主要使用PIN二極體，用作開關。然而，通常二極體具有一種折衷關係即低導通電阻的二極體在負極和正極端之間具有大的電容和具有小的端子間電容的二極體在截止狀態具有高導通電阻。
因此，如果在接收期間絕緣很重要，並因此選擇一種具有小的端子間電容的二極體以獲得高的絕緣，由於該二極體的大導通電阻，在發送期間信號通路產生大的損耗。
另一方面，當發送期間插入損耗是重要的，因此選擇低導通電阻的二極體時，則存在一個問題增加的端子間電容降低了絕緣以致於導致在接收期間由信號通路產生大的損耗。
發明概述鑑於這種問題完成本發明，一個目的是提供高頻開關，有利地降低信號通路在發送和接收期間產生的損耗。
本發明的第一發明是一種高頻開關，包含一個發送端；一個接收終揣；一個天線端子；一個第一二極體，具有電連接到所述發送端的一個正極和電連接到所述天線端子的一個負極；一個第二二極體，具有通過1/4波長的傳輸線連接到天線端子的一個正極，和具有接地的負極側，所述天線端子電連接至所述接收端；和一個控制端，提供至所述發送端和所述第一正極之間的一個節點，其中所述第一和第二二極體在所述正極和所述負極間具有其導通電阻和電容之間的一個折衷關係，和第一二極體的導通電阻比第二二極體的導通電阻低，第二二極體在截止狀態的電容小於第一二極體在截止狀態的電容。
本發明的第二發明是根據第一發明的高頻開關。
其中所述第一二極體使用導通電阻不高於1Ω的二極體，所述第二二極體使用在截止狀態端子間電容不大於0.8pF的二極體。
本發明的第三發明是根據第一發明的高頻開關，其中所述第一二極體使用導通電阻不高於0.8Ω的二極體，所述第二二極體使用在截止狀態端子間電容不大於0.5pF的二極體。
本發明的第四個發明是根據第一至第三發明的任何一個發明的高頻開關，還包含一個電感元件或具有與所述第一二極體並聯連接的LC串聯電路。
本發明的第五發明是根據第一至第四發明的任何一個發明的高頻開關，還包含一個電容元件或與所述第二二極體串聯的LC並聯電路。
本發明的第六發明是一種高頻開關，包含一個層疊的部件，其上具有多個層疊的電介質；一個發送端、一個接收端、一個天線端子，一個控制端、一個接地端和用於連接裝備在所述層疊的部件表面上一部分的一個電極圖形(pattem)；一個第一二極體，具有電連接到所述發送端的一個正極和電連接到所述天線端子的一個負極；和一個第二二極體，具有通過1/4波長的傳輸端連接到天線端子的一個正極，和具有接地的負極側，所述天線端子電連接至所述接收端，所述第一和第二二極體安裝在層疊的部件的表面，其中所述第一和第二二極體在所述正極和所述負極間具有其導通電阻和電容之間的一個折衷關係，和第一二極體的導通電阻比第二二極體的導通電阻低，第二二極體在截止狀態的電容小於第一二極體在截止狀態的電容。
本發明的第七發明是根據第一至第五發明的任何一個發明的高頻開關，其中所述高頻開關使用該層疊的部件配置。
本發明的第八發明是一個雙頻帶類型高頻開關，包含使用在第一頻帶的一個第一高頻開關；使用在高於第一頻帶的第二頻帶內的一個第二高頻開關；和一個分配器，用於在所述第一高頻開關和所述第二高頻開關之間通過復用和分路所述第一頻帶和第二頻帶共用相同的天線，所述第一高頻開關的天線端子和所述第二高頻開關的天線端子彼此電連接，其中所述第一高頻開關和所述第二高頻開關使用根據第一至發明的任何發明的一個高頻開關。
本發明的第九發明是根據第八發明的雙頻帶類型高頻開關，其中所述第二高頻開關的所述第一二極體的導通電阻製作得低於所述第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻，和所述第二高頻開關在截止狀態的所述第二二極體的電容製作得小於所述第一開關在截止狀態的所述第二二極體的電容。
本發明的第十發明是根據第九發明的雙頻帶類型高頻開關，其中所述第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻不高於1Ω，而所述第二高頻開關的所述第一二極體的導通電阻不高於0.8Ω，和所述第一高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容製作得不大於0.8pF，而所述第二高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容不大於0.5pF。
本發明的第十一發明是根據第八至第十發明的任何一個發明的雙頻帶類型高頻開關，其中所述第一高頻開關的一個發送端、一個接收端和一個控制端，所述第二高頻開關的一個發送端、接收端和一個控制端以及所述第一高頻開關和所述第二高頻開關公用的天線端子連同作為用於連接部分的電極圖形的接地端一起裝備在具有多個層疊的電介質的層疊的部件的表面上，並且所述第一高頻開關、所述第二高頻開關和所述分配器裝備在所述層疊的部件的內部，並且所述第一二極體和所述第二二極體安裝在所述層疊的部件的表面上。
本發明的第十二發明是一個三頻帶類型的高頻開關，包含使用在第一頻帶的一個第一高頻開關；使用在高於第一頻帶的第二頻帶內的一個第二高頻開關；使用在高於第一頻帶的第三頻帶內的一個第三高頻開關；一個分配器，用於在所述第一高頻開關、所述第二高頻開關和所述第三高頻開關之間通過復用和分路所述第一頻帶、所述第二頻帶和所述第三頻帶來共用相同的天線，所述第一高頻開關的天線端子和所述第二高頻開關的天線端子電彼此連接，其中所述第一高頻開關和所述第二高頻開關使用根據第一至第五發明的任何一個發明的高頻開關，和所述第三高頻開關具有一個第三二極體，它具有連接到所述天線端子和所述第一二極體的負極與所述傳輸線的節點之間的負極，和具有連接到第二接收端及連接在所述第三二極體與所述第二接收端之間的一個第二控制器終端的正極，所述第三高頻開關使用所述第一高頻開關的發送端作為其第二發送端，所述第三高頻開關使用所述第二高頻開關的所述第二二極體在接收端工作。
本發明的第十三發明是根據第十二發明的該三頻帶類型的高頻開關。
其中所述第二高頻開關的所述第一二極體和所述第三高頻開關的所述第三二極體的導通電阻製作得低於所述第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻，和所述第二高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容製作得小於所述第一高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容。
本發明的第十四發明是根據第十三發明的該三頻帶類型的高頻開關，其中所述第三高頻開關的所述第三二極體的導通電阻低於所述第二高頻開關的所述第一二極體的導通電阻。
本發明的第十五發明是根據第十三或第十四發明的該三頻帶類型的高頻開關，其中所述第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻不高於1Ω，而所述第二高頻開關的所述第一二極體和第三高頻開關的所述第三二極體的導通電阻不高於0.8Ω，和所述第一高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容不大於0.8pF，而所述第二高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容不大於0.5pF。
本發明的第十六發明是根據第十五發明的該三頻帶類型的高頻開關，其中所述第三高頻開關的所述第三二極體的導通電阻製作得不高於0.5Ω。
本發明的第十七發明是根據第十二至第十六發明的任何一個發明的三頻帶類型的高頻開關，其中所述第一高頻開關的發送端、接收端和控制端，所述第二高頻開關的發送端、接收端和控制端，所述第三高頻開關的接收端和控制端以及所述第一高頻開關、所述第二高頻開關和所述第三高頻開關公用的天線端子連同作為連接部分的圖形的接地端一起裝備在具有多個層疊的電介質的層疊的部件表面上，以及用於配置所述第一高頻開關、所述第二高頻開關、所述第三高頻開關以及所述分配器的電極圖形裝備在所述層疊的部件的內部，而所述第一二極體、所述第二二極體以及所述第三二極體安裝在所述層疊的部件的表面上。
本發明的第十八發明是無線電通信設備，包含一個天線；用於從所述天線發送信號的發送裝置；接收裝置，接收來自所述天線的信號；和開關裝置，用於切換所述天線和所述發送裝置或所述接收裝置之間的連接，其中所述開關裝置使用根據第一至第十七發明的任何一個發明的高頻開關。
附圖簡要描述圖1表示根據本發明的實施例1的一個高頻開關電路的電路圖；圖2表示本發明實施例1的安裝圖；圖3表示根據本發明實施例2的層疊類型高頻開關的透視圖；圖4表示根據本發明實施例2的層疊類型高頻開關的分解透視圖；圖5表示本發明實施例2的電路圖；圖6表示本發明實施例3的一個電路圖；圖7表示本發明實施例4的一個電路圖；圖8表示PIN二極體特性的示例；圖9表示本發明實施例5的一個電路圖；圖10表示分配器傳輸特性的一個例子；圖11表示本發明實施例6的一個電路圖；圖12表示實施根據本發明的高頻開關電路的無線電通信設備之方框電路圖；和圖13表示常規高頻開關電路的例子的電路圖。
符號說明111，201，301，401，501，601，701，801，811，1101，1111，1301...發送端112，202，302，402，502，602，702，802，812，1102，1112，1302...控制端113，203，303，403，503，603，703，803，813，1103，1113，1123，1303...接收端114，204，304，404，504，604，704，804，814，1104，1114，1304...天線端子C...電容元件D...二極體G...地線L...電感元件R...電阻元件TL...傳輸線V...通路電極300，400..層疊的部件400a，400b，400c，400d...介質層優選實施例的詳細說明(第一實施例)在下文中，將參考用於天線開關中的一個電路描述根據本發明實施例1的一個高頻開關電路，所述天線開關電路常常用於實現TDMA系統的通信。圖1表示根據實施例I的開關電路的等效電路。在圖1中，第一二極體D101的正極通過第一電容C101耦合到發送端101。此外，控制端102通過電感元件L101和電阻元件R101耦合到第一二極體D101的正極側。第二二極體D102的正極通過第二電容元件C102耦合到接收端103，而第二二極體的負極連接到地。
在工作頻率上具有1/4波長電長度的傳輸線TL101一端也連接至第二二極體D102的正極側，該傳輸線的另一端連接到第一二極體D101的負極並通過第三電容元件C103耦合到天線端子104。這裡，第一二極體D101的導通電阻比第二二極體D102的導通電阻低，第二二極體D102在截止狀態的電容小於第一二極體D101在截止狀態的電容。
現在描述上述配置的高頻開關電路的工作過程。
在發送時，當正電壓施加到控制端102時，第一二極體D101和第二二極體D102導通。此時，電容元件C101、C102和C103阻隔直流成分，因此沒有電流流過相應的端子。此外，電感元件L101被用作高頻扼流圈以防止高頻電流流向控制端102。此外，電阻元件R101用來通過二極體D101和D102饋送偏置電流。
從發送端1301發送的發送信號通過電容元件C101和第一二極體D101，然後通過電容元件C103被發送到天線端子104。此時，傳輸線TL101作為一端接地的諧振器工作，因為第二二極體D101導通，使得傳輸線TL101接地。因此，在此天線側的傳輸線阻抗接近無窮大，以便在高頻隔離接收端，因此發送信號不發送到接收側。因為第一二極體D101使用低導通電阻的二極體，所以傳遞發送信號的信號線是一個低損耗路徑。
其次，在接收情況下，沒有電壓施加到控制端102，因此第一二極體D101和第二二極體D102都處於截止狀態。來自天線端子104的接收信號通過電容元件C103，然後通過傳輸線TL101和電容元件C102發送到接收端103。這裡，由於第二二極體D102使用了在截止狀態具有小端子間電容的二極體，所以第二二極體可以提供高度絕緣，從而使接收信號發送到接收端103而不洩漏到第二二極體D102連接的接地側。因此，傳遞接收信號信號通路是低損耗路徑。
圖2是具有其上形成圖1之電路的印刷電路板實例的頂視圖。印刷電路板P201由基於玻璃纖維的環氧樹脂等等組成，在其未示出的後側有一個接到極。傳輸線TL201到TL205是形成在印刷電路板P201上的微帶線。以空心線圈實現的電感元件L201、以片狀電容器等等實現的電容元件C201到C203、以片狀電阻器等等實現的電阻元件R201、第一二極體D201和第二二極體D202全部通過焊接等安裝在印刷電路板P201上。參考字符G201表示第二二極體D202的正極側接地的電極，在印刷電路板P201之背面側上該電極通過通孔電連接到地。該印刷電路板P201裝備有發送端201、控制端202、接收端203和天線端子204。
如上所述，在本實施例中，在發送側的二極體使用低導通電阻的二極體，在接收側的二極體使用在截止狀態具有小端子間電容的二極體。結果，在發送和接收兩種情況下，傳遞發送信號或接收信號的信號通路能夠實現低損耗的高頻開關電路。
(第二實施例)接下來將參考附圖描述本發明的實施例2。圖3，4和5是分別各為根據本發明實施例2配置的高頻開關電路的層疊的部件的透視圖、分解透視圖和電路圖。在圖3中，用於發送端301的端電極、接地端302、接收端303、接地端304、天線端子305和控制端306裝備在各側和接近各側、具有多個層疊介質板的層疊的部件300的上下表面各側。電極307、308、309、310、311和312是裝備在層疊的部件300的表面上的電極。
第一二極體D301和第二二極體D302通過焊接等分別連接到電極310和312以及電極302和311。以同樣的方式，電感元件L301和電阻元件R301分別連接到電極307和308以及連接到電極308和309。
圖4是圖3的高頻開關的分解透視圖。用於發送端401、接地終端402、接收端403、接地終端404、天線端子405和控制端406的終端電極裝備在各側面和靠近各側面、介質層400A、400B、400C和400D的上下表面。電極圖形407、408、409、410、411和412裝備在介質層400A的上表面。從發送端401伸出的傳輸線TL401裝備在介質層400B上，並通過V401電連接到電極圖形407，用於提供控制電壓。傳輸線TL401通過402也連接到電極圖形410。
設置在介質層400C上的薄板TL402從天線405延伸到403，並且還分別通過V403和V404電連接到電極圖形411和412。設置在薄板400D上的地電極G401通過接地端402和控制端406接地。
圖4所示的層疊的部件配置的一個實例包含在圖5的電路圖中所示的虛線包圍的電路元件。此外，用於阻隔直流的電容元件C501、C502和C503設置在裝備這個層疊的部件的接線板上，因此配置成高頻開關電路模塊。
順便提及，在圖3所示的實施例中，電阻R301和電感元件L301已經描述為安裝在層疊的部件300表面上的分立元件。然而，層疊的部件300可以分別包含作為印刷電阻和作為高阻抗傳輸線的電阻元件和電感元件，從而提供相同的優點。
此外，在圖5中，雖然電容C501、C502和C503分別提供作為層疊的部件300的外部元件的發送端501、接收端503和天線端子504，但這些元件也可包含在層疊的部件300內，從而提供相同的優點。以這種方式，通過使層疊的部件包含配置開關的每個元件，該開關可以製作得更小和更可靠。
(第三實施例)接下來將參考一個附圖描述本發明的實施例3。圖6表示根據本發明實施例3的高頻開關電路的一個等效電路。與實施例1的區別是電容元件C604和電感元件L602的串聯電路與二極體D601並聯。這是為了通過使用第一二極體D601在截止狀態的端子間電容和電感元件L602在接收期間增大天線端子604和發送端601之間的絕緣。
這裡，提供電容元件604以便阻隔來自控制端602的直流成分，並具有如此大的電容值以便避免在第一二極體在導通狀態使用的頻帶內諧振。
從而，根據該實施例的高頻開關電路能夠實現減少在發送期間發送信號路徑產生的損耗，還可以實現在接收期間增大發送側信號通路絕緣，因此提供較高性能的開關電路。
順便提及，雖然上述實施例已經描述為具有電容元件C604和電感元件L602的串聯電路，但可以使用單個電感元件代替該串聯電路。
(第四實施例)接下來將參考附圖描述本發明的實施例4。圖7表示根據本發明實施例4的高頻開關電路的一個等效電路圖。與實施例3的區別在於，除了實施例3外，還提供電感元件L703和電容元件C705的並聯電路與第二二極體D702串聯。出於在發送期間降低接地電阻的目的，提供了並聯電路，這是通過在第二二極體D702在導通狀態下的內終端電感成分與電容元件C705之間建立串聯諧振實現的。
從而，該實施例提供了一個高頻開關電路，其中在發送期間信號通路比實施例3有較低的損耗和較高的絕緣。
圖8表示PIN二極體的導通電阻和端子間電容之間的關係的特性曲線實例。如此圖所示，低導通電阻的PIN二極體具有較大的端子間電容，而較小端子間電容的PIN二極體具有較高的導通電阻。第一二極體最好具有不高於1Ω，最好不高於0.8Ω的導通電阻。而且，第二二極體在截止狀態具有不高於0.8pF最好不高於0.5pF的端子間電容。此外，對實施例1至3而言，第一二極體和第二二極體間的關係也是相同的。
此外，雖然上述實施例已經描述為具有電容元件C705和電感元件L703的並聯電路，但可以使用單個電容元件代替該並聯電路。
而且，雖然上述實施例已經描述為將電容元件C705和電感元件L703的並聯電路加到實施例3的配置中，但可以將該並聯電路加入到實施例1的配置中。
(第五實施例)圖9表示實施根據本發明的高頻開關電路的雙頻帶類型高頻開關電路的等效電路圖。根據此實施例的雙頻帶類型高頻開關電路具有兩個開關，用於第一頻帶f1的第一高頻開關900A和用於高於第一頻帶的第二頻帶f2的高頻開關900B。此外，每個高頻開關的相應天線端子904和914在分配器920中組合在一起以便耦合到天線端子930。因此，這兩個高頻開關共用相同的天線，該天線連接到天線端子930未示出。
在下文中，將採取歐洲移動通信使用的GSM和DCS系統作為具體實例描述根據本發明實施例5的雙頻帶類型高頻開關。這裡，假定f1是880到960兆赫頻帶，這是用於GSM系統的發送/接收頻帶，f2假定為1710到1880MHz，這是用於DCS系統的發送/接收頻帶。此外，在這裡，以下描述將使用分配器920為例子，它由一個低通濾波器和一個高通濾波器配置成，每個濾波器具有圖10所示的相應特性曲線。除此之外，分配器920還可以通過組合具有不同通帶的二種帶通濾波器構成。
在發送時，給第一高頻開關900A的控制端902施加電壓導通了二極體D901和D902，因此GSM波段的發送信號從發送端901通過電容元件C901、二極體D901和電容元件C903，然後輸入到在分配器920的低通濾波器(LPF)一側的一個端子904。
給第二高頻開關90CB的控制端912施加電壓導通了二極體D911和912，因此DCS波段發送信號從發送端911通過電容元件C911、二極體D911和電容元件C913，然後輸入到分配器920的高通濾波器(HPF)一側的一個端子914。輸入到分配器920的每個發送信號被輸出到天線端子930而不輸出到高頻開關的另一側，因為在圖9所示的交叉波段中提供了隔離。
在接收時，當控制端斷開時，天線接收的信號從該天線端子930輸入到雙工器920。接著，如果信號是GSM波段，則該信號由雙工器920輸出到LPF側的天線端子904，如果信號是DCS波段則輸出到HPF側的天線端子914。
GSM波段的信號從天線端子904通過電容元件C903、傳輸線TL901和電容元件C902，然後輸出到GSM波段的接收端。此外，DCS波段的信號從天線端子914通過電容元件C913、傳輸線TL911和電容元件C912，然後輸出到DCS波段的接收端913。
在這種配置中，在第一高頻開關900A和第二高頻開關900B中，放置在發送端901和911側的第一二極體D901和D911的導通電阻比放置在接收端903和913側的第二二極體D902和D912低。此外，放置在接收端903和913側的二極體D902和D912在截止狀態具有比放置在該發送端側的二極體D901和d911更小的端子間電容。結果，該實施例提供與實施例1的情況相同的低損耗高頻開關。也就是說，提供了低損耗雙頻帶高頻開關。在這種情況下最好二極體D901的導通電阻不高於1Ω，二極體D911的導通電阻不高於0.8Ω，而且二極體D902的端子間電容不大於0.8pF，二極體D912的端子間電容不大於0.5pF。
如上所述的配置實現了在低頻率側增加了接收期間的隔離度，因此減少了滲漏到發送端側的信號，雖然在發送側產生稍大的損耗。此外，由於高頻開關通常被描述為發送期間在高頻率側有低損耗，因此導通電阻小。通過使用這種雙頻帶類型的高頻開關，有可能減少無線電通信設備的功耗。
此外，用於此配置的雙工器930允許根據通信系統的要求進行各種操作，諸如兩種波的發送和接收或在發送期間在一側接收。
(第六實施例)圖11表示實施根據本發明的高頻開關電路的三頻帶類型的高頻開關電路的等效電路圖。根據該實施例的三頻帶類型高頻開關電路具有三個開關用於第一頻帶f1的第一高頻開關1100A、用於高於第一頻帶的第二頻帶f2的第二高頻開關1100B和用於高於第一頻帶的第三頻帶f3的第三高頻開關1100C。此外，每個高頻開關的相應天線端子1104和1114在雙工器中組合在一起以便耦合到天線端子1130。因此，該三個高頻開關共用未示出的相同的天線。
此外，第一高頻開關1100A和第二高頻開關1100B分別具有與實施例1的高頻開關相同的配置。
此外，正如其發送側的配置那樣，該第三高頻開關1100C與第二高頻開關1100B共用發送端1111、電容元件C1111、電感元件L1111、電阻元件1111、控制端1112和第一二極體D1111。第三高頻開關1110C也與第二高頻開關1100B共用形成發送信號和接收信號信號通路的天線端子1114和電容元件C1113。作為其接收側的配置一部分，第三高頻開關1110C還與第二高頻開關1110B共用傳輸線TL1111和第二二極體D1112。
此外，第三高頻開關1100C的接收側包含第三二極體D1121，它具有連接到電容元件D1113和第一D1111與傳輸線TL1111的節點之間的正極，和具有通過電容元件C1122耦合到接收端的陰極；一個控制端1122，通過電阻元件1121和電感元件LI122的串聯電路耦合到第三二極體D1121的正極與電容元件C1122的節點；和電容元件C1121與電感元件L1I21的串聯電路，其串聯電路與第三二極體D1121並聯連接。
也就是說，第三高頻開關具有含有第三二極體D1121和外圍電路的一個接收電路，發送電路具有第一二極體D1111和外圍電路以及具有第二二極體D1112和傳輸線TL1111的開關電路。此外，在流動高頻信號時傳輸電路與第二電路1100B共享，在流動直流時開關電路與第二電路1100B共享。
在下文中，將採取用於歐洲的移動通信中的GSM和DCS系統及美國使用的PCS系統作為具體實例描述根據本發明實施例6的三頻帶類型高頻開關。這裡，f1假定為880到960 MHz頻帶，這是GSM系統發送/接收頻帶，f2假定為1711到1880MHz頻帶，這是DSC系統的發送/接收頻帶，f3假定為1860到1990MHz頻帶，這是PCS系統的發送/接收頻帶。
在發送時，給第一高頻開關1100的控制端1102施加一個電壓導通了第一二極體D1101和第二極體D1102，因此輸入到發送端1101的GSM波段的發送信號通過電容元件C1101、第一二極體D1101和電容元件C1103提供給分配器1120的低通濾波器(LPF)一側的天線端子1104。
給第二高頻開關1100b(第三高頻開關1100C)的控制端11i2施加一個電壓導通了二極體D1111和D1112，因此DCS波段和PCS波段的發送信號從發送端1111通過電容元件C1111、第一二極體d111和電容元件C1113提供給分配器1130的高通濾波器(LPF)一側的終端1114。
由於該分配器1120具有圖9所示交叉波段處的隔離(參考實施例5)，輸入到分配器1120的每個發送信號被輸出到天線端子1130而不是輸出到不同的高頻開關側。
在接收時，當控制端1102、1112和1122斷開時，在天線接收的和從天線端子1130輸入到分配器1120的GSM波段信號由分配器1120輸出到LPF側的天線端子1104。而且以同樣的方式，DCS和PCS波段的信號輸出到HPF側的天線端子1114。
GSM波段的信號從天線端子1104通過電容元件C1103、傳輸線TL1101和電容元件C1102，然後輸出到GSM波段的接收端1103。
而且，DCS波段的信號從天線端子1114通過電容元件C1113、傳輸線TL1111和電容元件C1112，然後輸出到DCS波段的接收端1113。
此外，在接收PCS波段的信號時，當電壓施加給控制端1122時，第三二極體D1121和第二二極體D1112導通，用於第三高頻開關1100C的操作。因此，PCS波段的接收信號從天線端子1114通過電容元件C1113、第三二極體D1121和電容元件C1172輸出到用於PCS波段的接收端1123。
此外，當第三二極體D1121截止時，也就是說當第三二極體D1121作為第二高頻開關1110B的一部分工作以接收DCS波段信號時，第三二極體D1121的端子間電容和電感元件L1121產生並聯諧振，從而確保DCS波段和PCS波段間的隔離以便防止DCS波段信號流向PCS接收端1123側。
在這種配置中，放置在接收端1101和1111側的每個第一二極體D1101和D1111與用於PCS波段接收信號的第三二極體D1121比放置在接收端1103和1113側的每個第二二極體D1102和D1112具有較低的導通電阻。此外，放置在接收端1103和1113一側的第二二極體D1102和D1112在截止狀態具有比放置在發送端1101和1111側的二極體D1101和D1111更小的端子間電容。結果，此配置提供一個低損耗高頻開關。
此外，用於第二高頻開關1100B和第三高頻開關1100C，期望選擇工作在高頻率端的二極體使得開關損耗比工作在低頻率端的第一高頻開關1100A更小。此外在第一高頻開關1100A中的發送端1101一側，第三二極體D1121的導通電阻期望比第一二極體D1101的導通電阻更低。
例如，在這種情況下，期望第一二極體D1101的導通電阻不高於1Ω，第一二極體D111的導通電阻不高於0.8Ω，第三二極體D1121的導通電阻不高於0.5Ω，第二二極體D1102和D1112在截止狀態的端子間電容每個不高於0.8pF。
通過使用具有上述配置的三頻帶類型高頻開關，低導通電阻的二極體用於接收PCS系統的信號，因此允許低損耗，並且與二極體D1121並聯連接的電感元件允許有足夠的絕緣。
此外，在上述配置的其他電路部分，獲得了如雙頻帶類型高頻開關相同的的低損耗和高絕緣。由於降低了發送端損耗，使用具有這種配置的三頻帶類型高頻開關允許無線電通信設備功耗的減少。此外，用於該配置中的分配器允許獨立操作，諸如在GSM一側和DCS和PCS側同時發送和接收，正如雙頻帶類型高頻開關的情況那樣。此外，將上述配置裝配到層疊結構能夠獲得更小的三頻帶類型高頻開關，並因此允許更小的無線電通信設備。
(第七實施例)圖12表示安裝根據本發明的高頻開關電路的無線電通信設備之無線電部分的方框圖。當電壓施加到控制端1201時，第一二極體D1201和第二二極體D1202導通，因此來自功率放大器PA的發送信號從發送端1211通過電容元件C1201、二極體元件D1201和電容元件C1203，然後從天線1210發送出去。這裡，功率放大器配置本發明的裝置以及振蕩器OSC、混頻器MIX和帶通過濾器BPF。
而且，當電壓不施加到控制端1201時，第一二極體D1201和第二二極體D1202截止，因此來自天線1210的接收信號通過電容元件1203、傳輸線TL1201和電容元件C1201，並通過接收端1212輸入到低噪聲放大器LNA。這裡，低噪聲放大器LNA配置在接收側的本發明的接收裝置以及振蕩器OSC、混頻器MIX和帶通過濾器BPF。
在發送時，由於第一二極體D1201的低導通電阻，來自功率放大器PA的發送信號能夠以小的損耗發送。此外，發送信號沒有發送到該接收端因為傳輸線TL120i的一端接地。在接收時，由於第二二極體D1202在截止狀態具有小的端子間電容，接收信號能夠無衰減地發送到低噪聲放大器LNA。
在實施例2中，雖然實施例1的電路以層疊的部件實現，但實施例3、4、5和6的電路也能夠以層疊的部件實現。此外層疊的部件中的傳輸線在一個層中形成，但具有兩層或更多層傳輸線的多結構能夠提供相同的優點。
如上所述，本發明能夠提供低損耗和高絕緣的高頻開關。此外，可使用高頻開關的層疊結構使該開關更小和更可靠，從而允許無線電通信設備的體積更小和功耗更小。
權利要求
1.一個高頻開關，包含一個發送端；一個接收終揣；一個天線端子；第一二極體，具有電連接到所述發送端的一個正極和電連接到所述天線端子的個負極；第二二極體，具有通過1/4波長的傳輸線連接到天線端子的一個正極，和具有接地的負極側，所述天線端子電連接至所述接收端；和一個控制端，提供給所述發送端和所述第一正極之間的一個節點，其中所述第一和第二二極體在所述正極和所述負極間具有其導通電阻和電容之間的一個折衷關係，和第一二極體的導通電阻比第二二極體的導通電阻低，第二二極體在截止狀態的電容小於第一二極體在截止狀態的電容。
2.根據權利要求1所述的高頻開關，其中所述第一二極體使用導通電阻不高於1Ω的二極體，所述第二二極體使用在截止狀態的端子間電容不大於0.8pF的二極體。
3.根據權利要求1所述的高頻開關，其中所述第一二極體使用導通電阻不高於0.8Ω的二極體，第二二極體使用在截止狀態的端子間電容不大於0.5pF的二極體。
4.根據權利要求1到3的任何一個權利要求高頻開關，進一步包含一個電感元件或與所述第一二極體並聯連接的一個LC串聯電路。
5.根據權利要求1到4的任何一個權利要求高頻開關，進一步包含一個電容元件或與所述第二二極體串聯連接的一個LC並聯電路。
6.一個高頻開關，包含一個層疊的部件，其上具有多個層疊的電介質；一個發送端、一個接收端、一個天線端子、一個控制端、一個接地端和用於連接到裝備在所述層疊的部件表面上一部分的一個電極圖形；第一二極體，具有電連接到所述發送端的一個正極和電連接到所述天線端子的一個負極；和第二二極體，具有通過1/4波長的傳輸端連接到天線端子的一個正極，和具有接地的負極側，所述1/4波長的傳輸端電連接至所述接收端，所述第一和第二二極體安裝在所述層疊的部件的表面，其中所述第一和第二二極體在所述正極和所述負極間具有其導通電阻和電容之間的一個折衷關係，和第一二極體的導通電阻比第二二極體的導通電阻低，第二二極體在載止狀態的電容小於第一二極體在截止狀態的電容。
7.根據權利要求1到5的任何一個權利要求的高頻開關，其中所述高頻開關使用該層疊的部件配置。
8.一個雙頻帶類型高頻開關，包含使用在第一頻帶的一個第一高頻開關；使用在高於第一頻帶的第二頻帶內的一個第二高頻開關；和一個分配器，用於在所述第一高頻開關和所述第二高頻開關之間通過復用和分路第一頻帶和第二頻帶共用相同的天線，所述第一高頻開關的天線端子和所述第二高頻開關的天線端子彼此電連接，其中根據權利要求1到5的任何一個權利要求的高頻開關用於所述第一高頻開關和所述第二高頻開關。
9.根據權利要求8的雙頻帶類型高頻開關，其中所述第二高頻開關的所述第一二極體的導通電阻製作得低於所述第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻，和所述第二高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容製作得小於所述第一開關的所述第二二極體在截止狀態的電容。
10.根據權利要求9的雙頻帶類型高頻開關，其中第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻不高於1Ω，所述第二高頻開關的所述第一二極體的導通電阻不高於0.8Ω，和所述第一高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容製作得不大於0.8pF，所述第二開關的所述第二二極體在截止狀態的電容不大於0.5pF。
11.根據權利要求8到10的任何一權利要求的個雙頻帶類型高頻開關，其中所述第一高頻開關的一個發送端、一個接收端和一個控制端，所述第二高頻開關的一個發送端、接收端和一個控制端以及所述第一高頻開關和所述第二高頻開關公用的天線端子連同作為連接部分的電極圖形的接地端一起裝備在具有多個層疊的電介質的層疊部件的表面上，並且所述第一高頻開關、所述第二高頻開關和所述分配器裝備在所述層疊的部件的內部，並且第一二極體和所述第二二極體安裝在所述層疊的部件的表面上。
12.一個三頻帶類型高頻開關，包含使用在第一頻帶的第一高頻開關；使用在高於第一頻帶的第二頻帶內的一個第二高頻開關；使用在高於第一頻帶的第三頻帶內的一個第三高頻開關；一個分配器，用於在所述第一高頻開關、所述第二高頻開關和所述第三高頻開關之間通過復用和分路所述第一頻帶、所述第二頻帶和所述第三頻帶來共用相同的天線，所述第一高頻開關的天線端子和所述第二高頻開關的天線端子電彼此連接，其中所述第一高頻開關和所述第二高頻開關使用根據權利要求1到5的任何一個權利要求的高頻開關，和所述第三高頻開關具有一個第三二極體，它具有連接在所述天線端子和所述第一二極體的負極與所述傳輸線的節點之間的負極，和連接在所述第三二極體和所述第二接收端之間一個第二控制器終端，所述第三高頻開關使用所述第一高頻開關的發送端作為其第二發送端，所述第三高頻開關使用所述第二高頻開關的所述第二二極體在接收端工作。
13.根據權利要求12的三頻帶類型高頻開關，其中所述第二高頻開關的所述第一二極體和所述第三高頻開關的第三二極體的的導通電阻製作得低於所述第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻，和所述第二高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容製作得小於所述第一高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容。
14.根據權利要求13的三頻帶類型高頻開關，其中所述第三高頻開關的所述第三二極體的導通電阻低於所述第二高頻開關的所述第一二極體的導通電阻。
15.根據權利要求13或14的三頻帶類型高頻開關，其中所述第一高頻開關的所述第一二極體的導通電阻不高於1Ω，所述第二高頻開關的所述第一二極體和第三高頻開關的所述第三二極體的導通電阻不高於0.8Ω，和所述第一高頻開關的所述第二二極體在截止狀態的電容不大於0.8pF，所述第二開關的所述第二二極體在截止狀態的電容不大於0.5pF。
16.根據權利要求15的三頻帶類型高頻開關，其中所述第三高頻開關的所述第三二極體的導通電阻製作得不高於0.5Ω。
17.根據權利要求12到16的任何一個三頻帶類型高頻開關，其中所述第一高頻開關的發送端，接收端和控制端、所述第二高頻開關的發送端、接收端和控制端，所述第三高頻開關的接收端和控制端以及所述第一高頻開關、所述第二高頻開關和所述第三高頻開關公用的天線端子連同作為連接部分的圖形的接地端一起裝備在具有多個層疊的電介質的層疊的部件表面上，以及用於配置所述第一高頻開關、所述第二高頻開關、所述第三高頻開關以及所述分配器的電極圖形裝備在所述層疊的部件的內部，而所述第一二極體、所述第二二極體以及所述第三二極體安裝在所述層疊的部件的表面上。
18.無線電通信設備，包含一個天線；用於從所述天線發送信號的發送裝置；接收裝置，接收來自所述天線的信號；和開關裝置，用於切換所述天線和所述發送裝置或所述接收裝置之間的連接，其中所述開關裝置使用根據權利要求1至17的任何一個權利要求的高頻開關。
全文摘要
一個高頻開關,具有一個發送端;一個接收端,一個天線端子;一個第一二極體,具有電連接到該發送端的一個正極和電連接到該天線端子的一個負極;一個第二二極體,具有通過1/4波長傳輸線連接到天線端子的一個正極,和具有接地的負極側,所述天線端子電連接至所述接收端;和一個控制端,提供至該發送端和第一正極之間的一個節點上,其中第一和第二二極體在該正極和該負極間具有其導通電阻和電容之間的一個折衷關係,和第一二極體的導通電阻比第二二極體的導通電阻低,第二二極體在截止狀態的電容小於二極體在截止狀態的電容。
文檔編號H01P1/15GK1362793SQ0114548
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月27日 優先權日2000年12月27日
發明者北沢祥一, 田中正治, 石崎俊雄, 山田徹 申請人:松下電器產業株式會社