JP3801741B2 - アンテナスイッチ半導体集積回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機や移動体無線通信機等の通信機器のアンテナと送受信回路との切り換えを行ういわゆるアンテナスッチに係り、特に、半導体集積回路を用いてなるものにおいて、小型化及び信頼性の向上を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナスイッチ半導体集積回路としては、例えば、図５に示されたような構成を有してなるものがある。
以下、この従来のアンテナスイッチ半導体集積回路の構成、動作について同図を参照しつつ説明すれば、まず、このアンテナスイッチ半導体集積回路は、ＧａＡｓ半導体チップ２上に形成されたスイッチ群４Ａからなるもので、このＧａＡｓ半導体チップ２は、ＩＣパッケージ１に収納されたものとなっている。
【０００３】
スイッチ群４Ａは、第１乃至第６のスイッチ５〜１０からなり、後述するようにこのアンテナスイッチ半導体集積回路の外部と接続されるようになっている。
すなわち、第１のスイッチ５の一端は、外部で直流阻止用の第１のコンデンサ２１を介して、例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられた外部受信アンテナ端子３０に接続されるようになっている。この外部受信アンテナ端子３０には、所望により図示されない受信用のアンテナが接続されるようになっており、アンテナスイッチ半導体集積回路を介して図示されない受信部と接続可能となっている。
【０００４】
また、第２のスイッチ６の一端は、外部で直流阻止用の第２のコンデンサ２２を介して、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる例えば移動体無線通信機に設けられた内部受信アンテナ３２と接続されるようになっている。
第３のスイッチ７及び第５のスイッチ９のそれぞれの一端は共に、外部で直流阻止用の第３のコンデンサ２３を介して例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられた外部送受信アンテナ端子３１と接続されるようになっている。
第４のスイッチ８は、外部で直流阻止用の第４のコンデンサ２４を介して、図示されない受信部へ接続されるようになっており、この受信部は、第１乃至第６のスイッチ５〜１０の後述するような動作に応じて、先の内部受信アンテナ３２、内部送受信アンテナ３３、先の外部受信アンテナ端子３０に取着される外部受信アンテナ（図示せず）、先の外部送受信アンテナ端子３１に取着される外部送受信アンテナ（図示せず）の何れかに選択的に接続されるようになっている。
【０００５】
第６のスイッチ１０及び第３のスイッチ７の一端は共に、外部で直流阻止用の第５のコンデンサ２５を介して図示されない送信部へ接続されるようになっており、この送信部は、第１乃至第６のスイッチ５〜１０の後述するような動作に応じて、先の外部送受信アンテナ端子３１に取着された車載送受信用アンテナ（図示せず）か、または、次述する内部送受信アンテナ３３の何れかに選択的に接続されるようになっている。
【０００６】
第４のスイッチ８及び第６のスイッチ１０の一端は共に、外部で直流阻止用の第６のコンデンサ２６を介して、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる例えば移動体無線通信機に設けられた内部送受信アンテナ３３と接続されるようになっている。
【０００７】
これら第１乃至第６のスイッチ５〜１０は、何れもその構成は基本的に同一の半導体スイッチからなるもので、具体的には、例えば、図６にその基本構成図が示されたようなものから構成されたものが用いられている。
ここで、同図を参照しつつ、その構成、動作について概括的に説明すれば、この半導体スイッチは、ガリウム砒素電界効果トランジスタ（以下「ＧａＡｓ ＦＥＴ」と言う）６０を中心としてなるもので、このＧａＡｓ ＦＥＴ６０のいわゆるオン・オフ動作をスイッチの機能として用いるようにしてあるものである。
【０００８】
すなわち、ＧａＡｓ ＦＥＴ６０は、そのゲートに、ドレイン及びソースに印加された所定電圧Ｖ1と同電位あるいは高い電圧Ｖ2が印加されると、いわゆるオン状態となり、端子６１ａ，６１ｂ間が交流レベルで導通されたと等価な状態となる一方、ゲート電圧が先の所定電圧Ｖ1より下回る、例えば、零電位となると、ＧａＡｓ ＦＥＴ６０は、いわゆるオフ状態となり、端子６１ａ，６１ｂ間は開放されたと等価な状態となるようになっている。
このように、第１乃至第６のスイッチ５〜１０は、そのオン・オフの制御がゲート電位によって行われるようになっており、図５に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路においては、そのための制御信号が入力される第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８が設けられている。
【０００９】
かかる構成を有するアンテナスイッチ半導体集積回路において、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８に入力される制御信号に対する各スイッチ５〜１０とアンテナとの接続状態を説明する説明図が図７に示されており、同図を参照しつつ代表的な動作例について説明することとする。
なお、図７において「スイッチ導通経路」の欄において、表記された数字は、導通状態となる外部接続端子同士を意味し、例えば、５−３は、第５の外部接続端子１９と第３の外部接続端子１７とを導通状態とする場合を意味するものとする。また、同図において「Ｈ」は論理値Ｈｉｇｈを、「Ｌ」は論理値Ｌｏｗを、それぞれ意味するものとする。
【００１０】
また、同図において「制御入力端子」の欄に記載された「１」、「２」、「３」、「４」の数字は、それぞれ第１の制御入力端子４５、第２の制御入力端子４６、第３の制御入力端子４７、第４の制御入力端子４８を意味し、その下の各行に記載された「Ｈ」、「Ｌ」は、これらの第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８に設定されるべき論理値であり、それぞれ論理値Ｈｉｇｈ、論理値Ｌｏｗを意味するものである。
【００１１】
さらに、第１の制御入力端子４５は、第３及び第４のスイッチ７，８を同時に同じ動作状態に制御するためのものであり、第２の制御入力端子４６は、第５及び第６のスイッチ９，１０を同時に同じ動作状態に制御するためのものであり、第３の制御入力端子４７は、第１のスイッチ５の動作を制御するものであり、第４の制御入力端子４８は、第２のスイッチ６の動作を制御するものであるとする。そして、これらの第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８へ論理値Ｈｉｇｈが印加された場合には、対応するスイッチがオンとなり、論理値Ｌｏｗが印加された場合には、対応するスイッチがオフとなるものとする。
【００１２】
かかる前提の下で、例えば、内部送受信アンテナ３３を用いて送信を行う場合、換言すれば、図７においては、第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０とを導通状態とする場合には、第１の制御入力端子４５には、論理値Ｌｏｗを、第２の制御入力端子４６には、論理値Ｈｉｇｈを、それぞれ印加する必要があり、第３及び第４の制御入力端子４７，４８は、送信部とアンテナとの接続には直接影響しないため、論理値ＨｉｇｈまたはＬｏｗの何れかに設定されればよい。このような各制御入力端子４５〜４８への信号設定により、第６のスイッチ１０がオン状態となるため、図示されない送信部はこの第６のスイッチ１０を介して内部送受信アンテナ３３に接続されることとなる。
【００１３】
また、内部送受信アンテナ３３によって受信を行う場合、換言すれば、図７においては、第４の外部接続端子１８と第６の外部接続端子２０とを導通状態とする場合には、第１の制御入力端子４５を論理値Ｈｉｇｈと、第２乃至第４の制御入力端子４６〜４８は、論理値Ｌｏｗと、それぞれ設定される必要があり、このような設定により、第４のスイッチ８が導通状態となるため、図示されない受信部は、内部送受信アンテナ３３に接続されることとなる。
【００１４】
さらに、内部受信アンテナ３２によって受信を行う場合、換言すれば、図７においては、第４の外部接続端子１８と第２の外部接続端子１６とを導通状態とする場合には、第４の制御入力端子４８が論理値Ｈｉｇｈと、第１乃至第３の制御入力端子４５〜４７が論理値Ｌｏｗと、それぞれ設定される必要があり、このような設定により、第２のスイッチ６が導通状態となるため、図示されない受信部は、内部受信アンテナ３２に接続されることとなる。
【００１５】
このように、アンテナスイッチ半導体集積回路は、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８への信号入力に応じて、第１乃至第６のスイッチ５〜１０が動作し、それによって、送信部または受信部を所望のアンテナへ接続できるようになっている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のアンテナスイッチ半導体集積回路には、次のような問題がある。
まず、上述のように各スイッチ５〜１０の動作制御のために、４つの制御入力端子が必要であるが、パッケージのさらなる小型化の要請が生じている現状においては、このような端子は一つでも少なくしたいという要求があり、制御のためだけに４つもの制御入力端子を必要とすることは、小型化を阻む大きな要因の一つとなるだけでなく、アンテナスイッチ半導体集積回路と外部回路との間に４つの配線を設ける必要があることを意味し、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる装置、例えば、移動体無線通信機や携帯電話機の配線を増やすことになり、ひいてはこれらの小型化をも阻むこととなるという問題がある。
【００１７】
なお、制御入力端子の数を減らす方策としては、例えば、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８に所定の信号を印加することで第１乃至第６のスイッチ５〜１０の動作を直接制御する代わりに、デコーダ回路をＧａＡｓからなる半導体チップ２上へ設けるようにし、外部へ出る制御端子の数を最小限とすることが考えられるが、ＧａＡｓ材は、高価であるために、同一チップ上にデコーダ回路を設けると、チップ面積が増えるため、価格の上昇を招くこととなり、必ずしも得策ではない。
【００１８】
また、図５に示された従来回路では、動作状態によっては、特定のアンテナがアースから電気的に浮いた状態となり、そのため、動作中のアンテナに対して影響を与えるという問題がある。
すなわち、例えば、内部送受信アンテナ３３で送信を行う場合、すなわち、先の図７において言えば、スイッチ導通経路の２番目の状態（第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０との導通状態）であって、かつ、第４の制御入力端子４８が論理値Ｌｏｗに設定された状態にある場合、第２のスイッチ６が非導通状態となるため、内部受信アンテナ３２が電気的に浮いた状態となる。そのため、この場合、動作状態にある内部送受信アンテナ３３からの送信波を拾ってしまい、内部送受信アンテナ３３の効率を低下させるだけでなく、拾った電波を再放射して周辺の電子機器に障害を与えることがあるという問題がある。
【００１９】
また、内部送受信アンテナ３３で受信を行う場合、すなわち、先の図７において言えば、スイッチ導通経路の４番目の状態（第４の外部接続端子１８と第６の外部接続端子２０との導通状態）においても、第２のスイッチ６が非導通状態となるため、内部受信アンテナ３２が電気的に浮いた状態となり、上述した場合と同様に、内部送受信アンテナ３３とのいわば相互作用を生じ、内部送受信アンテナ３３の受信アンテナとしての効率低下を招くことがあるという問題がある。
さらに、内部受信アンテナ３２で受信を行う場合、すなわち、先の図７において言えば、スイッチ導通経路の５番目の状態（第４の外部接続端子１８と第２の外部接続端子１６との導通状態）においては、第４及び第６のスイッチ８，１０が非導通状態となるため、内部送受信アンテナ３３が電気的に浮いた状態となり、上述したと同様にいわゆる相互作用を引き起こして、内部受信アンテナ３２の効率低下を招くことがあるという問題がある。
【００２０】
またさらには、１ワット以上の送信電力をＧａＡｓ ＦＥＴによって、完全に遮断または通過させるためには、先の図６の回路で示された電圧Ｖ1，Ｖ2として、５Ｖ以上が必要とされるが、近年携帯電子機器において広く使用されてきているリチウム電池では、４Ｖ以上の電圧供給は不可能である。
そのため、例えば、５Ｖ以上の電圧を供給することが可能な電池を使用する場合には、リチウム電池と比較して、小型、軽量という利点を享受することができなくなるという問題が生ずる。また、例えば、リチウム電池の使用を可能とする方策として、リチウム電池の電圧を昇圧する昇圧回路を、アンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる携帯通信機器内に別個に設けることが考えられるが、このような携帯通信機器のより小型化の要請が強い近年の現状においては、そのような方策では、市場要求を満たすものを提供することができないという問題がある。
【００２１】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、外部へ出る端子が極力少なく、従来に比してより小型化の可能なガリウム砒素電界効果トランジスタを用いてなるアンテナスイッチ半導体集積回路を提供するものである。
本発明の他の目的は、ガリウム砒素電界効果トランジスタが形成されるチップ面積を増やすことなく、外部へ出る端子が極力少なくできるアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、使用されていないアンテナと使用中のアンテナとの干渉が生ずることがなく、動作の安定性、信頼性の高いアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、小型化を図りつつ、リチウム電池での使用が可能なガリウム砒素電界効果トランジスタを用いてなるアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のアンテナスイッチ半導体集積回路は、複数のガリウム砒素電界効果トランジスタが、その導通、非導通を外部からの制御信号に応じて制御され、外部接続端子を介して接続される外部受信アンテナ、外部送受信アンテナ、内部受信アンテナ及び内部送受信アンテナと、受信部及び送信部との接続が切り換えられるようにガリウム砒素半導体チップ上に集積回路化されてなるアンテナスイッチ半導体集積回路において、前記ガリウム砒素半導体チップ上に、送信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合か、または、受信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合において、内部受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタからなるスイッチと、受信部と内部受信アンテナとが接続状態にある場合に、内部送受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界トランジスタからなるスイッチとを設ける一方、外部からの制御信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタの内、導通状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタを選択するための信号を出力するデコーダ回路と、前記デコーダ回路の出力信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタを導通、非導通状態とするための信号を出力するドライブ回路と、所定周波数の信号を出力する発振回路と、外部から印加される直流電圧を、前記発振回路の出力信号を用いて所定の電圧に変換する倍電圧発生回路と、を設け、前記デコーダ回路、前記ドライブ回路、前記発振回路及び前記倍電圧発生回路をＭＯＳ集積回路化して、前記ガリウム砒素半導体チップとは別体のチップ上に形成し、前記ガリウム砒素半導体チップと共に同一ＩＣパッケージに収納してなるものである。
【００２３】
かかる構成においては、特に、内部受信アンテナまたは内部送受信アンテナが使用されていない状態において、新たに設けたＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチによって、回路接地されるようになっており、電気的に浮くことに起因して生ずる他の使用中のアンテナへの干渉が回避されるようになっている。
また、デコーダ回路、ドライブ回路をＧａＡｓ半導体チップとは別個に、しかも、同一のＩＣパッケージ内に集積回路化して設けることで、ＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチの動作を制御するために、外部から入力する制御信号の本数を従来に比して減らすことができるものである。
そして、デコーダ回路やドライブ回路の集積回路化は、ＭＯＳ集積回路や、シリコンバイポーラ集積回路、または、シリコンＢｉＣＭＯＳ集積回路によるものが好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図４を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、第１の例について図１乃至図３を参照しつつ説明する。なお、先の図５に示された従来のものと同一の構成要素については、同一の符号を付すこととする。
まず、この第１の例におけるアンテナスイッチ半導体集積回路の構成について図１を参照しつつ説明すれば、このアンテナスイッチ半導体集積回路は、いわゆるＩＣパッケージ１内に、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）からなるＧａＡｓ半導体チップ２が設けられ、このＧａＡｓ半導体チップ２上にＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなるスイッチ群が構成されてなる点は、従来と同様のものであるが、さらに、ＭＯＳ(Metal-Oxide-Semiconductor)集積回路半導体チップ３がＩＣパッケージ１内に設けられた点が異なるものである。
【００２５】
以下、具体的に説明すれば、ＧａＡｓ半導体チップ２には、ＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなる第１乃至第８のスイッチ５〜１２によるスイッチ群４が構成されたものとなっている。
すなわち、第１及び第２のスイッチ５，６は、その一端側で相互に接続される一方、第１のスイッチ５の他端側は、外部との接続可能にＩＣパッケージ１に設けられた第１の外部接続端子１５に接続されており、この第１の外部接続端子１５及び直流成分阻止用の第１のコンデンサ２１を介して外部受信アンテナ端子３０に接続されるようになっている。
なお、この外部受信アンテナ端子３０は、例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられるものであり、いわゆる車載時に車載受信用のアンテナが取り付けられるようになっているものである。
【００２６】
第２のスイッチ６の他端側は第７のスイッチ１１の一端側と共に、外部との接続可能にＩＣパッケージ１に設けられた第２の外部接続端子１６に接続されており、この第２の外部接続端子１６及び直流成分阻止用の第２のコンデンサ２２を介して、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる、例えば、移動体無線通信機に設けられた内部受信アンテナ３２に接続されるようになっている。
第７のスイッチ１１の他端側は、直流成分阻止用の第７のコンデンサ２７及び第１の終端抵抗器３５を介して接地されるようになっている。
【００２７】
第５のスイッチ９は、その一端側が、第３のスイッチ７の一端側と共に、第３の外部接続端子１７に接続されており、この第３の外部接続端子１７及び直流成分阻止用の第３のコンデンサ２３を介して外部送受信アンテナ端子３１に接続されるようになっている。この外部送受信アンテナ端子３１は、例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられるものであり、車載時に車載送受信アンテナ（図示せず）が取り付けられるようになっているものである。
この第５のスイッチ９の他端側は、先の第１及び第２のスイッチ５，６の相互の接続点と第４のスイッチ８の一端に接続されると共に、第４の外部接続端子１８に接続されており、この第４の外部接続端子１８及び直流成分阻止用の第４のコンデンサ２４を介して、図示されない受信部に接続されるようになっている。
【００２８】
第６のスイッチ１０は、その一端側が、第３のスイッチ７の他端側と共に、第５の外部接続端子１９に接続されており、この第５の外部接続端子１９及び直流成分阻止用の第５のコンデンサ２５を介して図示されない送信部へ接続されるようになっている。
また、第６のスイッチ１０の他端側は、第４のスイッチ８の他端側及び第８のスイッチ１２の一端側と接続されると共に、第６の外部接続端子２０に接続されており、この第６の外部接続端子２０及び直流成分阻止用の第６のコンデンサ２６を介して内部送受信アンテナ３３に接続されるようになっている。
そして、第８のスイッチ１２の他端側は、直流成分阻止用の第８のコンデンサ２８及び第２の終端抵抗器３６を介して接地されるようになっている。
【００２９】
上述した第１乃至第８のスイッチ５〜１２は、従来と同様にＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなるもので、その基本的構成は、図６で説明した従来のものと同様であるのでここでの詳細な説明は省略することとする。
一方、ＭＯＳ集積回路半導体チップ３上には、デコーダ回路（図１及び図４においては「ＤＥＣ」と表記）４０と、ドライブ回路（図１及び図４においては「ＤＲＶ」と表記）４１と、発振回路（図１及び図４においては「ＯＳＣ」と表記）４２と、倍電圧発生回路（図１及び図４においては「ＰＵＭＰ」と表記）４３とが設けられており、これらは、公知・周知のＩＣ製造技術であるＭＯＳ集積回路技術により形成されてなるものである。
【００３０】
デコーダ回路４０は、３つの制御入力端子４５〜４７に入力された信号を基に、ドライブ回路４１を介して先の第１乃至第８のスイッチ５〜１２を制御するための６つの信号をドライブ回路４１へ出力するもので、その回路構成は公知・周知のデコーダ回路と同様なものとなっている。
ドライブ回路４１は、デコーダ回路４０からの出力信号を基に、第１乃至第８のスイッチ５〜１２を導通または非導通状態とするべく必要な信号を出力するもので、入力信号と同数の６つの出力がＧａＡｓ半導体チップ２の第１乃至第８のスイッチ５〜１２へ対して取り出されている。なお、ＭＯＳ集積回路半導体チップ３とＧａＡｓ半導体チップ２との間の配線は、いわゆるワイヤボンディングにより行われている。
【００３１】
このドライブ回路４１は、ＭＯＳアナログスイッチで構成されてなるもので、その一出力分の回路構成例を示せば、例えば、図２に示されたようなものとなる。
すなわち、同図を参照しつつ説明すれば、ＭＯＳアナログスイッチ５０の出力接点５０ａは、第１乃至第８のスイッチ５〜１２を構成するＧａＡｓ ＦＥＴのゲートへ、第１接点５０ｂは、アースへ接続される一方、第２接点５０ｃは、所定電圧、すなわち、ＧａＡｓ ＦＥＴを導通状態（オン状態）とするに必要な導通ゲート電圧Ｖｇonが印加されるようになっているものである。ここで、導通ゲート電圧Ｖｇonは、後述する倍電圧発生回路４３から供給されるようになっているものである。
【００３２】
そして、デコーダ回路４０からの制御信号、すなわち、例えば、論理信号の論理レベルの切り換えに応じて、出力接点５０ａと第１接点５０ｂまたは第２接点５０ｃとの接続が切り換えられるようになっているもので、この例の場合には、デコーダ回路４０から論理値Ｈｉｇｈの信号が入力された場合は、出力接点５０ａと第２接点５０ｃとが接続状態となり、論理値Ｌｏｗの信号が入力された場合は、出力接点５０ａと第１接点５０ｂとが接続状態となるように構成されている。
【００３３】
倍電圧発生回路４３は、外部の直流電源５２からこのアンテナスイッチ半導体集積回路に供給される電源電圧を基に、これを所定の電圧に昇圧するためのもので、発振回路４２と共に、公知・周知のいわゆる一種のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するようになっているものである。
したがって、直流電源５２としては、第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作に必要な電圧より低い電圧を有するリチウム電池を用いることが可能であり、この倍電圧発生回路４３で昇圧されて第１乃至第８のスイッチ５〜１２へ供給されるようになっている。また、この倍電圧発生回路４３からは、先のデコーダ回路４０及びドライブ回路４１へ対しても電源電圧の供給がなされるようになっている。
発振回路４２は、所定の周波数のサイン波信号を出力するもので、その出力は、上述したように倍電圧発生回路４３における昇圧動作に用いられるようになっている。
【００３４】
次に、上記構成における動作について、図３を参照しつつ説明する。
同図は、第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作状態に対して第１乃至第６の外部接続端子１５〜２０が如何なる導通状態となるかを表したもので、同図において、「スイッチ導通経路」の欄の数字は、その右側の欄の「制御入力端子」の欄の設定により導通状態となる第１乃至第６の外部接続端子１５〜２０の番号を示しており、例えば、第１行目の「５−３」は、第５の外部接続端子１９と第３の外部接続端子１７とが導通状態となることを意味する。
【００３５】
また、同図において「制御入力端子」の欄に記載された「１」、「２」、「３」の数字は、それぞれ第１の制御入力端子４５、第２の制御入力端子４６、第３の制御入力端子４７を意味し、その下の各行に記載された「Ｈ」、「Ｌ」は、これらの第１乃至第３の制御入力端子４５〜４７に設定されるべき論理値であり、それぞれ論理値Ｈｉｇｈ、論理値Ｌｏｗを意味するものである。
さらに、「スイッチ」の欄に記載された１乃至８の数字は、それぞれ第１乃至第８のスイッチ５〜１２を意味し、その下の各行に記載された「Ｈ」、「Ｌ」は、これら第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作状態を表し、それぞれ導通状態（オン状態）、非導通状態（オフ状態）を意味するものとする。
【００３６】
上記前提の下、具体的な接続状態について説明する。
例えば、図示されない送信部と外部送受信アンテナ（図示せず）とを接続する場合、換言すれば、第５の外部接続端子１９と第３の外部接続端子１７とを導通状態とする場合には、第１の制御入力端子４５を論理値Ｌｏｗに、第２及び第３の制御入力端子４６，４７を論理値Ｈｉｇｈに、それぞれ設定する。
デコーダ回路４０では、この入力信号に応じたデコードがなされれて、ドライブ回路４１の対応するドライバが駆動される結果、第１及び第２のスイッチ５，６並びに第５及び第６のスイッチ９，１０が非導通状態となり、第３及び第４のスイッチ７，８並びに第７のスイッチ１１が導通状態となる（図３参照）。
したがって、送信部は、導通状態にある第３のスイッチ７及び外部送受信アンテナ端子３１を介して図示されない外部送受信アンテナと接続されることとなる。
【００３７】
以下、同様にして、送信部を内部送受信アンテナ３３に接続する場合には、第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
なお、この第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０との導通状態においては、第７のスイッチ１１が導通状態となる（図３参照）ため、内部受信アンテナ３２は、この第７のスイッチ１１、第７のコンデンサ２７及び第１の終端抵抗器３５を介して回路接地されるため、従来と異なり、内部受信アンテナ３２が内部送受信アンテナ３３の動作に影響を及ぼすようなことが確実に回避される動作状態となっている。
【００３８】
また、図示されない受信部を外部送受信アンテナに接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第３の外部接続端子１７とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
さらに、受信部を内部送受信アンテナ３３に接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第６の外部接続端子２０とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよく、受信部を内部受信アンテナ３２に接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第２の外部接続端子１６とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
【００３９】
なお、受信部を内部送受信アンテナ３３に接続する場合においては、先の第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０とが導通状態となる場合と同様に、第７のスイッチ１１が導通状態となる（図３参照）ため、内部受信アンテナ３２は、この第７のスイッチ１１、第７のコンデンサ２７及び第１の終端抵抗器３５を介して回路接地され、従来と異なり、内部受信アンテナ３２が内部送受信アンテナ３３の動作に影響を及ぼすようなことが確実に回避される動作状態となっている。
また、受信部を内部受信アンテナ３２に接続する場合においては、第８のスイッチ１２が導通状態となる（図３参照）ため、内部送受信アンテナ３３は、この第８のスイッチ１２、第８のコンデンサ２８及び第２の終端抵抗器３６を介して回路接地され、従来と異なり、内部送受信アンテナ３３が内部受信アンテナ３２の動作に影響を及ぼすようなことが確実に回避される動作状態となっている。
【００４０】
さらに、受信部を外部受信アンテナ（図示せず）に接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第１の外部接続端子１５とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
【００４１】
次に、第２の例について、図４を参照しつつ説明する。
この第２の例は、先の図１に示された第１の例における発振回路４２がない点を除いては、基本的には図１に示された構成と同一の構成を有してなるものである。したがって、図２においては、図１に示された第１の例と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第２の例においては、発振回路４２（図１参照）から得られると同一の信号を外部から得るために、クロック入力端子５３がＩＣパッケージ１に設けられた構成となっており、このクロック入力端子５３に印加された所定周波数の信号は、倍電圧発生回路４３へ、第１の例の場合と同様に入力されるようになっている。
【００４２】
したがって、倍電圧発生回路４３の動作としては、なんら第１の例と変わることはなく、所定電圧を出力して他の回路部分へ供給することとなる。
また、デコーダ回路４０、ドライブ回路４１の動作も第１の例と変わるところはなく、そのため、第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作も同様であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
【００４３】
なお、上述の発明の実施の形態においては、デコーダ回路４０、ドライブ回路４１、発振回路４２及び倍電圧発生回路４３をＭＯＳ集積回路として形成したが、シリコンバイポーラ集積回路や、シリコンＢｉＣＭＯＳ集積回路で形成してもよいものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、ＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなるアンテナスイッチ半導体集積回路において、内部受信アンテナや内部送受信アンテナが不使用状態にある場合に、それぞれのアンテナを回路接地するためのＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチを設けたので、内部受信アンテナや内部送受信アンテナが、電気的に浮くようなことがなくなり、他の使用中のアンテナに対して干渉を生ずることがなく、動作の安定性、信頼性の高いアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することができる。
また、ＩＣパッケージ内に、ＧａＡＳ半導体チップとは別体に設けられた半導体チップ上にデコーダ回路及びドライブ回路を設け、ＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチの動作を制御する外部からの制御信号を、このデコーダ回路及びドライブ回路を介してＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチへ印加して、その動作を制御できるようにしたので、従来に比して外部から入力しなければならない制御信号の数を減らすことができ、そのため、ＩＣパッケージに設ける端子の数が従来に比して少なくて済み、より小型化可能なアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することができる。
さらに、同一のパッケージ内に倍電圧発生回路を設け、外部からの電圧を所望の電圧に変換できるようにしたので、携帯用通信機器等において近年よく用いられているリチウム電池を用いることができ、しかも、アンテナスイッチ半導体集積回路とは別個にいわゆる昇圧回路を設けるような場合とは異なり、機器の小型化の支障となることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における第１の回路構成例を示す回路図である。
【図２】ドライブ回路の一出力分の等価回路例を示す等価回路図である。
【図３】制御入力端子への論理信号入力に対する第１乃至第８のスイッチの動作を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態における第２の回路構成例を示す回路図である。
【図５】従来のアンテナスイッチ半導体集積回路の一回路構成例を示す回路図である。
【図６】図５に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路に用いられる第１乃至第６のスイッチを構成する半導体スイッチの構成例を示す構成図である。
【図７】図５に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路における制御信号の入力と各スイッチの動作の関係を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…ＩＣパッケージ
２…ＧａＡｓ半導体チップ
３…ＭＯＳ集積回路半導体チップ
５…第１のスイッチ
６…第２のスイッチ
７…第３のスイッチ
８…第４のスイッチ
９…第５のスイッチ
１０…第６のスイッチ
１１…第７のスイッチ
１２…第８のスイッチ
４０…デコーダ回路
４１…ドライブ回路
４２…発振回路
４３…倍電圧発生回路
４５…第１の制御入力端子
４６…第２の制御入力端子
４７…第３の制御入力端子
４８…第４の制御入力端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機や移動体無線通信機等の通信機器のアンテナと送受信回路との切り換えを行ういわゆるアンテナスッチに係り、特に、半導体集積回路を用いてなるものにおいて、小型化及び信頼性の向上を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナスイッチ半導体集積回路としては、例えば、図５に示されたような構成を有してなるものがある。
以下、この従来のアンテナスイッチ半導体集積回路の構成、動作について同図を参照しつつ説明すれば、まず、このアンテナスイッチ半導体集積回路は、ＧａＡｓ半導体チップ２上に形成されたスイッチ群４Ａからなるもので、このＧａＡｓ半導体チップ２は、ＩＣパッケージ１に収納されたものとなっている。
【０００３】
スイッチ群４Ａは、第１乃至第６のスイッチ５〜１０からなり、後述するようにこのアンテナスイッチ半導体集積回路の外部と接続されるようになっている。
すなわち、第１のスイッチ５の一端は、外部で直流阻止用の第１のコンデンサ２１を介して、例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられた外部受信アンテナ端子３０に接続されるようになっている。この外部受信アンテナ端子３０には、所望により図示されない受信用のアンテナが接続されるようになっており、アンテナスイッチ半導体集積回路を介して図示されない受信部と接続可能となっている。
【０００４】
また、第２のスイッチ６の一端は、外部で直流阻止用の第２のコンデンサ２２を介して、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる例えば移動体無線通信機に設けられた内部受信アンテナ３２と接続されるようになっている。
第３のスイッチ７及び第５のスイッチ９のそれぞれの一端は共に、外部で直流阻止用の第３のコンデンサ２３を介して例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられた外部送受信アンテナ端子３１と接続されるようになっている。
第４のスイッチ８は、外部で直流阻止用の第４のコンデンサ２４を介して、図示されない受信部へ接続されるようになっており、この受信部は、第１乃至第６のスイッチ５〜１０の後述するような動作に応じて、先の内部受信アンテナ３２、内部送受信アンテナ３３、先の外部受信アンテナ端子３０に取着される外部受信アンテナ（図示せず）、先の外部送受信アンテナ端子３１に取着される外部送受信アンテナ（図示せず）の何れかに選択的に接続されるようになっている。
【０００５】
第６のスイッチ１０及び第３のスイッチ７の一端は共に、外部で直流阻止用の第５のコンデンサ２５を介して図示されない送信部へ接続されるようになっており、この送信部は、第１乃至第６のスイッチ５〜１０の後述するような動作に応じて、先の外部送受信アンテナ端子３１に取着された車載送受信用アンテナ（図示せず）か、または、次述する内部送受信アンテナ３３の何れかに選択的に接続されるようになっている。
【０００６】
第４のスイッチ８及び第６のスイッチ１０の一端は共に、外部で直流阻止用の第６のコンデンサ２６を介して、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる例えば移動体無線通信機に設けられた内部送受信アンテナ３３と接続されるようになっている。
【０００７】
これら第１乃至第６のスイッチ５〜１０は、何れもその構成は基本的に同一の半導体スイッチからなるもので、具体的には、例えば、図６にその基本構成図が示されたようなものから構成されたものが用いられている。
ここで、同図を参照しつつ、その構成、動作について概括的に説明すれば、この半導体スイッチは、ガリウム砒素電界効果トランジスタ（以下「ＧａＡｓ ＦＥＴ」と言う）６０を中心としてなるもので、このＧａＡｓ ＦＥＴ６０のいわゆるオン・オフ動作をスイッチの機能として用いるようにしてあるものである。
【０００８】
すなわち、ＧａＡｓ ＦＥＴ６０は、そのゲートに、ドレイン及びソースに印加された所定電圧Ｖ1と同電位あるいは高い電圧Ｖ2が印加されると、いわゆるオン状態となり、端子６１ａ，６１ｂ間が交流レベルで導通されたと等価な状態となる一方、ゲート電圧が先の所定電圧Ｖ1より下回る、例えば、零電位となると、ＧａＡｓ ＦＥＴ６０は、いわゆるオフ状態となり、端子６１ａ，６１ｂ間は開放されたと等価な状態となるようになっている。
このように、第１乃至第６のスイッチ５〜１０は、そのオン・オフの制御がゲート電位によって行われるようになっており、図５に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路においては、そのための制御信号が入力される第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８が設けられている。
【０００９】
かかる構成を有するアンテナスイッチ半導体集積回路において、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８に入力される制御信号に対する各スイッチ５〜１０とアンテナとの接続状態を説明する説明図が図７に示されており、同図を参照しつつ代表的な動作例について説明することとする。
なお、図７において「スイッチ導通経路」の欄において、表記された数字は、導通状態となる外部接続端子同士を意味し、例えば、５−３は、第５の外部接続端子１９と第３の外部接続端子１７とを導通状態とする場合を意味するものとする。また、同図において「Ｈ」は論理値Ｈｉｇｈを、「Ｌ」は論理値Ｌｏｗを、それぞれ意味するものとする。
【００１０】
また、同図において「制御入力端子」の欄に記載された「１」、「２」、「３」、「４」の数字は、それぞれ第１の制御入力端子４５、第２の制御入力端子４６、第３の制御入力端子４７、第４の制御入力端子４８を意味し、その下の各行に記載された「Ｈ」、「Ｌ」は、これらの第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８に設定されるべき論理値であり、それぞれ論理値Ｈｉｇｈ、論理値Ｌｏｗを意味するものである。
【００１１】
さらに、第１の制御入力端子４５は、第３及び第４のスイッチ７，８を同時に同じ動作状態に制御するためのものであり、第２の制御入力端子４６は、第５及び第６のスイッチ９，１０を同時に同じ動作状態に制御するためのものであり、第３の制御入力端子４７は、第１のスイッチ５の動作を制御するものであり、第４の制御入力端子４８は、第２のスイッチ６の動作を制御するものであるとする。そして、これらの第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８へ論理値Ｈｉｇｈが印加された場合には、対応するスイッチがオンとなり、論理値Ｌｏｗが印加された場合には、対応するスイッチがオフとなるものとする。
【００１２】
かかる前提の下で、例えば、内部送受信アンテナ３３を用いて送信を行う場合、換言すれば、図７においては、第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０とを導通状態とする場合には、第１の制御入力端子４５には、論理値Ｌｏｗを、第２の制御入力端子４６には、論理値Ｈｉｇｈを、それぞれ印加する必要があり、第３及び第４の制御入力端子４７，４８は、送信部とアンテナとの接続には直接影響しないため、論理値ＨｉｇｈまたはＬｏｗの何れかに設定されればよい。このような各制御入力端子４５〜４８への信号設定により、第６のスイッチ１０がオン状態となるため、図示されない送信部はこの第６のスイッチ１０を介して内部送受信アンテナ３３に接続されることとなる。
【００１３】
また、内部送受信アンテナ３３によって受信を行う場合、換言すれば、図７においては、第４の外部接続端子１８と第６の外部接続端子２０とを導通状態とする場合には、第１の制御入力端子４５を論理値Ｈｉｇｈと、第２乃至第４の制御入力端子４６〜４８は、論理値Ｌｏｗと、それぞれ設定される必要があり、このような設定により、第４のスイッチ８が導通状態となるため、図示されない受信部は、内部送受信アンテナ３３に接続されることとなる。
【００１４】
さらに、内部受信アンテナ３２によって受信を行う場合、換言すれば、図７においては、第４の外部接続端子１８と第２の外部接続端子１６とを導通状態とする場合には、第４の制御入力端子４８が論理値Ｈｉｇｈと、第１乃至第３の制御入力端子４５〜４７が論理値Ｌｏｗと、それぞれ設定される必要があり、このような設定により、第２のスイッチ６が導通状態となるため、図示されない受信部は、内部受信アンテナ３２に接続されることとなる。
【００１５】
このように、アンテナスイッチ半導体集積回路は、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８への信号入力に応じて、第１乃至第６のスイッチ５〜１０が動作し、それによって、送信部または受信部を所望のアンテナへ接続できるようになっている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のアンテナスイッチ半導体集積回路には、次のような問題がある。
まず、上述のように各スイッチ５〜１０の動作制御のために、４つの制御入力端子が必要であるが、パッケージのさらなる小型化の要請が生じている現状においては、このような端子は一つでも少なくしたいという要求があり、制御のためだけに４つもの制御入力端子を必要とすることは、小型化を阻む大きな要因の一つとなるだけでなく、アンテナスイッチ半導体集積回路と外部回路との間に４つの配線を設ける必要があることを意味し、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる装置、例えば、移動体無線通信機や携帯電話機の配線を増やすことになり、ひいてはこれらの小型化をも阻むこととなるという問題がある。
【００１７】
なお、制御入力端子の数を減らす方策としては、例えば、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４８に所定の信号を印加することで第１乃至第６のスイッチ５〜１０の動作を直接制御する代わりに、デコーダ回路をＧａＡｓからなる半導体チップ２上へ設けるようにし、外部へ出る制御端子の数を最小限とすることが考えられるが、ＧａＡｓ材は、高価であるために、同一チップ上にデコーダ回路を設けると、チップ面積が増えるため、価格の上昇を招くこととなり、必ずしも得策ではない。
【００１８】
また、図５に示された従来回路では、動作状態によっては、特定のアンテナがアースから電気的に浮いた状態となり、そのため、動作中のアンテナに対して影響を与えるという問題がある。
すなわち、例えば、内部送受信アンテナ３３で送信を行う場合、すなわち、先の図７において言えば、スイッチ導通経路の２番目の状態（第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０との導通状態）であって、かつ、第４の制御入力端子４８が論理値Ｌｏｗに設定された状態にある場合、第２のスイッチ６が非導通状態となるため、内部受信アンテナ３２が電気的に浮いた状態となる。そのため、この場合、動作状態にある内部送受信アンテナ３３からの送信波を拾ってしまい、内部送受信アンテナ３３の効率を低下させるだけでなく、拾った電波を再放射して周辺の電子機器に障害を与えることがあるという問題がある。
【００１９】
また、内部送受信アンテナ３３で受信を行う場合、すなわち、先の図７において言えば、スイッチ導通経路の４番目の状態（第４の外部接続端子１８と第６の外部接続端子２０との導通状態）においても、第２のスイッチ６が非導通状態となるため、内部受信アンテナ３２が電気的に浮いた状態となり、上述した場合と同様に、内部送受信アンテナ３３とのいわば相互作用を生じ、内部送受信アンテナ３３の受信アンテナとしての効率低下を招くことがあるという問題がある。
さらに、内部受信アンテナ３２で受信を行う場合、すなわち、先の図７において言えば、スイッチ導通経路の５番目の状態（第４の外部接続端子１８と第２の外部接続端子１６との導通状態）においては、第４及び第６のスイッチ８，１０が非導通状態となるため、内部送受信アンテナ３３が電気的に浮いた状態となり、上述したと同様にいわゆる相互作用を引き起こして、内部受信アンテナ３２の効率低下を招くことがあるという問題がある。
【００２０】
またさらには、１ワット以上の送信電力をＧａＡｓ ＦＥＴによって、完全に遮断または通過させるためには、先の図６の回路で示された電圧Ｖ1，Ｖ2として、５Ｖ以上が必要とされるが、近年携帯電子機器において広く使用されてきているリチウム電池では、４Ｖ以上の電圧供給は不可能である。
そのため、例えば、５Ｖ以上の電圧を供給することが可能な電池を使用する場合には、リチウム電池と比較して、小型、軽量という利点を享受することができなくなるという問題が生ずる。また、例えば、リチウム電池の使用を可能とする方策として、リチウム電池の電圧を昇圧する昇圧回路を、アンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる携帯通信機器内に別個に設けることが考えられるが、このような携帯通信機器のより小型化の要請が強い近年の現状においては、そのような方策では、市場要求を満たすものを提供することができないという問題がある。
【００２１】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、外部へ出る端子が極力少なく、従来に比してより小型化の可能なガリウム砒素電界効果トランジスタを用いてなるアンテナスイッチ半導体集積回路を提供するものである。
本発明の他の目的は、ガリウム砒素電界効果トランジスタが形成されるチップ面積を増やすことなく、外部へ出る端子が極力少なくできるアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、使用されていないアンテナと使用中のアンテナとの干渉が生ずることがなく、動作の安定性、信頼性の高いアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、小型化を図りつつ、リチウム電池での使用が可能なガリウム砒素電界効果トランジスタを用いてなるアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のアンテナスイッチ半導体集積回路は、複数のガリウム砒素電界効果トランジスタが、その導通、非導通を外部からの制御信号に応じて制御され、外部接続端子を介して接続される外部受信アンテナ、外部送受信アンテナ、内部受信アンテナ及び内部送受信アンテナと、受信部及び送信部との接続が切り換えられるようにガリウム砒素半導体チップ上に集積回路化されてなるアンテナスイッチ半導体集積回路において、前記ガリウム砒素半導体チップ上に、送信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合か、または、受信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合において、内部受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタからなるスイッチと、受信部と内部受信アンテナとが接続状態にある場合に、内部送受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界トランジスタからなるスイッチとを設ける一方、外部からの制御信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタの内、導通状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタを選択するための信号を出力するデコーダ回路と、前記デコーダ回路の出力信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタを導通、非導通状態とするための信号を出力するドライブ回路と、所定周波数の信号を出力する発振回路と、外部から印加される直流電圧を、前記発振回路の出力信号を用いて所定の電圧に変換する倍電圧発生回路と、を設け、前記デコーダ回路、前記ドライブ回路、前記発振回路及び前記倍電圧発生回路をＭＯＳ集積回路化して、前記ガリウム砒素半導体チップとは別体のチップ上に形成し、前記ガリウム砒素半導体チップと共に同一ＩＣパッケージに収納してなるものである。
【００２３】
かかる構成においては、特に、内部受信アンテナまたは内部送受信アンテナが使用されていない状態において、新たに設けたＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチによって、回路接地されるようになっており、電気的に浮くことに起因して生ずる他の使用中のアンテナへの干渉が回避されるようになっている。
また、デコーダ回路、ドライブ回路をＧａＡｓ半導体チップとは別個に、しかも、同一のＩＣパッケージ内に集積回路化して設けることで、ＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチの動作を制御するために、外部から入力する制御信号の本数を従来に比して減らすことができるものである。
そして、デコーダ回路やドライブ回路の集積回路化は、ＭＯＳ集積回路や、シリコンバイポーラ集積回路、または、シリコンＢｉＣＭＯＳ集積回路によるものが好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図４を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、第１の例について図１乃至図３を参照しつつ説明する。なお、先の図５に示された従来のものと同一の構成要素については、同一の符号を付すこととする。
まず、この第１の例におけるアンテナスイッチ半導体集積回路の構成について図１を参照しつつ説明すれば、このアンテナスイッチ半導体集積回路は、いわゆるＩＣパッケージ１内に、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）からなるＧａＡｓ半導体チップ２が設けられ、このＧａＡｓ半導体チップ２上にＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなるスイッチ群が構成されてなる点は、従来と同様のものであるが、さらに、ＭＯＳ(Metal-Oxide-Semiconductor)集積回路半導体チップ３がＩＣパッケージ１内に設けられた点が異なるものである。
【００２５】
以下、具体的に説明すれば、ＧａＡｓ半導体チップ２には、ＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなる第１乃至第８のスイッチ５〜１２によるスイッチ群４が構成されたものとなっている。
すなわち、第１及び第２のスイッチ５，６は、その一端側で相互に接続される一方、第１のスイッチ５の他端側は、外部との接続可能にＩＣパッケージ１に設けられた第１の外部接続端子１５に接続されており、この第１の外部接続端子１５及び直流成分阻止用の第１のコンデンサ２１を介して外部受信アンテナ端子３０に接続されるようになっている。
なお、この外部受信アンテナ端子３０は、例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられるものであり、いわゆる車載時に車載受信用のアンテナが取り付けられるようになっているものである。
【００２６】
第２のスイッチ６の他端側は第７のスイッチ１１の一端側と共に、外部との接続可能にＩＣパッケージ１に設けられた第２の外部接続端子１６に接続されており、この第２の外部接続端子１６及び直流成分阻止用の第２のコンデンサ２２を介して、このアンテナスイッチ半導体集積回路が用いられる、例えば、移動体無線通信機に設けられた内部受信アンテナ３２に接続されるようになっている。
第７のスイッチ１１の他端側は、直流成分阻止用の第７のコンデンサ２７及び第１の終端抵抗器３５を介して接地されるようになっている。
【００２７】
第５のスイッチ９は、その一端側が、第３のスイッチ７の一端側と共に、第３の外部接続端子１７に接続されており、この第３の外部接続端子１７及び直流成分阻止用の第３のコンデンサ２３を介して外部送受信アンテナ端子３１に接続されるようになっている。この外部送受信アンテナ端子３１は、例えば、図示されない移動体無線通信機の筺体に設けられるものであり、車載時に車載送受信アンテナ（図示せず）が取り付けられるようになっているものである。
この第５のスイッチ９の他端側は、先の第１及び第２のスイッチ５，６の相互の接続点と第４のスイッチ８の一端に接続されると共に、第４の外部接続端子１８に接続されており、この第４の外部接続端子１８及び直流成分阻止用の第４のコンデンサ２４を介して、図示されない受信部に接続されるようになっている。
【００２８】
第６のスイッチ１０は、その一端側が、第３のスイッチ７の他端側と共に、第５の外部接続端子１９に接続されており、この第５の外部接続端子１９及び直流成分阻止用の第５のコンデンサ２５を介して図示されない送信部へ接続されるようになっている。
また、第６のスイッチ１０の他端側は、第４のスイッチ８の他端側及び第８のスイッチ１２の一端側と接続されると共に、第６の外部接続端子２０に接続されており、この第６の外部接続端子２０及び直流成分阻止用の第６のコンデンサ２６を介して内部送受信アンテナ３３に接続されるようになっている。
そして、第８のスイッチ１２の他端側は、直流成分阻止用の第８のコンデンサ２８及び第２の終端抵抗器３６を介して接地されるようになっている。
【００２９】
上述した第１乃至第８のスイッチ５〜１２は、従来と同様にＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなるもので、その基本的構成は、図６で説明した従来のものと同様であるのでここでの詳細な説明は省略することとする。
一方、ＭＯＳ集積回路半導体チップ３上には、デコーダ回路（図１及び図４においては「ＤＥＣ」と表記）４０と、ドライブ回路（図１及び図４においては「ＤＲＶ」と表記）４１と、発振回路（図１及び図４においては「ＯＳＣ」と表記）４２と、倍電圧発生回路（図１及び図４においては「ＰＵＭＰ」と表記）４３とが設けられており、これらは、公知・周知のＩＣ製造技術であるＭＯＳ集積回路技術により形成されてなるものである。
【００３０】
デコーダ回路４０は、３つの制御入力端子４５〜４７に入力された信号を基に、ドライブ回路４１を介して先の第１乃至第８のスイッチ５〜１２を制御するための６つの信号をドライブ回路４１へ出力するもので、その回路構成は公知・周知のデコーダ回路と同様なものとなっている。
ドライブ回路４１は、デコーダ回路４０からの出力信号を基に、第１乃至第８のスイッチ５〜１２を導通または非導通状態とするべく必要な信号を出力するもので、入力信号と同数の６つの出力がＧａＡｓ半導体チップ２の第１乃至第８のスイッチ５〜１２へ対して取り出されている。なお、ＭＯＳ集積回路半導体チップ３とＧａＡｓ半導体チップ２との間の配線は、いわゆるワイヤボンディングにより行われている。
【００３１】
このドライブ回路４１は、ＭＯＳアナログスイッチで構成されてなるもので、その一出力分の回路構成例を示せば、例えば、図２に示されたようなものとなる。
すなわち、同図を参照しつつ説明すれば、ＭＯＳアナログスイッチ５０の出力接点５０ａは、第１乃至第８のスイッチ５〜１２を構成するＧａＡｓ ＦＥＴのゲートへ、第１接点５０ｂは、アースへ接続される一方、第２接点５０ｃは、所定電圧、すなわち、ＧａＡｓ ＦＥＴを導通状態（オン状態）とするに必要な導通ゲート電圧Ｖｇonが印加されるようになっているものである。ここで、導通ゲート電圧Ｖｇonは、後述する倍電圧発生回路４３から供給されるようになっているものである。
【００３２】
そして、デコーダ回路４０からの制御信号、すなわち、例えば、論理信号の論理レベルの切り換えに応じて、出力接点５０ａと第１接点５０ｂまたは第２接点５０ｃとの接続が切り換えられるようになっているもので、この例の場合には、デコーダ回路４０から論理値Ｈｉｇｈの信号が入力された場合は、出力接点５０ａと第２接点５０ｃとが接続状態となり、論理値Ｌｏｗの信号が入力された場合は、出力接点５０ａと第１接点５０ｂとが接続状態となるように構成されている。
【００３３】
倍電圧発生回路４３は、外部の直流電源５２からこのアンテナスイッチ半導体集積回路に供給される電源電圧を基に、これを所定の電圧に昇圧するためのもので、発振回路４２と共に、公知・周知のいわゆる一種のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するようになっているものである。
したがって、直流電源５２としては、第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作に必要な電圧より低い電圧を有するリチウム電池を用いることが可能であり、この倍電圧発生回路４３で昇圧されて第１乃至第８のスイッチ５〜１２へ供給されるようになっている。また、この倍電圧発生回路４３からは、先のデコーダ回路４０及びドライブ回路４１へ対しても電源電圧の供給がなされるようになっている。
発振回路４２は、所定の周波数のサイン波信号を出力するもので、その出力は、上述したように倍電圧発生回路４３における昇圧動作に用いられるようになっている。
【００３４】
次に、上記構成における動作について、図３を参照しつつ説明する。
同図は、第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作状態に対して第１乃至第６の外部接続端子１５〜２０が如何なる導通状態となるかを表したもので、同図において、「スイッチ導通経路」の欄の数字は、その右側の欄の「制御入力端子」の欄の設定により導通状態となる第１乃至第６の外部接続端子１５〜２０の番号を示しており、例えば、第１行目の「５−３」は、第５の外部接続端子１９と第３の外部接続端子１７とが導通状態となることを意味する。
【００３５】
また、同図において「制御入力端子」の欄に記載された「１」、「２」、「３」の数字は、それぞれ第１の制御入力端子４５、第２の制御入力端子４６、第３の制御入力端子４７を意味し、その下の各行に記載された「Ｈ」、「Ｌ」は、これらの第１乃至第３の制御入力端子４５〜４７に設定されるべき論理値であり、それぞれ論理値Ｈｉｇｈ、論理値Ｌｏｗを意味するものである。
さらに、「スイッチ」の欄に記載された１乃至８の数字は、それぞれ第１乃至第８のスイッチ５〜１２を意味し、その下の各行に記載された「Ｈ」、「Ｌ」は、これら第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作状態を表し、それぞれ導通状態（オン状態）、非導通状態（オフ状態）を意味するものとする。
【００３６】
上記前提の下、具体的な接続状態について説明する。
例えば、図示されない送信部と外部送受信アンテナ（図示せず）とを接続する場合、換言すれば、第５の外部接続端子１９と第３の外部接続端子１７とを導通状態とする場合には、第１の制御入力端子４５を論理値Ｌｏｗに、第２及び第３の制御入力端子４６，４７を論理値Ｈｉｇｈに、それぞれ設定する。
デコーダ回路４０では、この入力信号に応じたデコードがなされれて、ドライブ回路４１の対応するドライバが駆動される結果、第１及び第２のスイッチ５，６並びに第５及び第６のスイッチ９，１０が非導通状態となり、第３及び第４のスイッチ７，８並びに第７のスイッチ１１が導通状態となる（図３参照）。
したがって、送信部は、導通状態にある第３のスイッチ７及び外部送受信アンテナ端子３１を介して図示されない外部送受信アンテナと接続されることとなる。
【００３７】
以下、同様にして、送信部を内部送受信アンテナ３３に接続する場合には、第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
なお、この第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０との導通状態においては、第７のスイッチ１１が導通状態となる（図３参照）ため、内部受信アンテナ３２は、この第７のスイッチ１１、第７のコンデンサ２７及び第１の終端抵抗器３５を介して回路接地されるため、従来と異なり、内部受信アンテナ３２が内部送受信アンテナ３３の動作に影響を及ぼすようなことが確実に回避される動作状態となっている。
【００３８】
また、図示されない受信部を外部送受信アンテナに接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第３の外部接続端子１７とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
さらに、受信部を内部送受信アンテナ３３に接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第６の外部接続端子２０とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよく、受信部を内部受信アンテナ３２に接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第２の外部接続端子１６とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
【００３９】
なお、受信部を内部送受信アンテナ３３に接続する場合においては、先の第５の外部接続端子１９と第６の外部接続端子２０とが導通状態となる場合と同様に、第７のスイッチ１１が導通状態となる（図３参照）ため、内部受信アンテナ３２は、この第７のスイッチ１１、第７のコンデンサ２７及び第１の終端抵抗器３５を介して回路接地され、従来と異なり、内部受信アンテナ３２が内部送受信アンテナ３３の動作に影響を及ぼすようなことが確実に回避される動作状態となっている。
また、受信部を内部受信アンテナ３２に接続する場合においては、第８のスイッチ１２が導通状態となる（図３参照）ため、内部送受信アンテナ３３は、この第８のスイッチ１２、第８のコンデンサ２８及び第２の終端抵抗器３６を介して回路接地され、従来と異なり、内部送受信アンテナ３３が内部受信アンテナ３２の動作に影響を及ぼすようなことが確実に回避される動作状態となっている。
【００４０】
さらに、受信部を外部受信アンテナ（図示せず）に接続する場合には、第４の外部接続端子１８と第１の外部接続端子１５とが導通状態となるように、第１乃至第４の制御入力端子４５〜４７を図３に示されたような入力設定とすればよい。
【００４１】
次に、第２の例について、図４を参照しつつ説明する。
この第２の例は、先の図１に示された第１の例における発振回路４２がない点を除いては、基本的には図１に示された構成と同一の構成を有してなるものである。したがって、図２においては、図１に示された第１の例と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第２の例においては、発振回路４２（図１参照）から得られると同一の信号を外部から得るために、クロック入力端子５３がＩＣパッケージ１に設けられた構成となっており、このクロック入力端子５３に印加された所定周波数の信号は、倍電圧発生回路４３へ、第１の例の場合と同様に入力されるようになっている。
【００４２】
したがって、倍電圧発生回路４３の動作としては、なんら第１の例と変わることはなく、所定電圧を出力して他の回路部分へ供給することとなる。
また、デコーダ回路４０、ドライブ回路４１の動作も第１の例と変わるところはなく、そのため、第１乃至第８のスイッチ５〜１２の動作も同様であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
【００４３】
なお、上述の発明の実施の形態においては、デコーダ回路４０、ドライブ回路４１、発振回路４２及び倍電圧発生回路４３をＭＯＳ集積回路として形成したが、シリコンバイポーラ集積回路や、シリコンＢｉＣＭＯＳ集積回路で形成してもよいものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、ＧａＡｓ ＦＥＴを用いてなるアンテナスイッチ半導体集積回路において、内部受信アンテナや内部送受信アンテナが不使用状態にある場合に、それぞれのアンテナを回路接地するためのＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチを設けたので、内部受信アンテナや内部送受信アンテナが、電気的に浮くようなことがなくなり、他の使用中のアンテナに対して干渉を生ずることがなく、動作の安定性、信頼性の高いアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することができる。
また、ＩＣパッケージ内に、ＧａＡＳ半導体チップとは別体に設けられた半導体チップ上にデコーダ回路及びドライブ回路を設け、ＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチの動作を制御する外部からの制御信号を、このデコーダ回路及びドライブ回路を介してＧａＡｓ ＦＥＴからなるスイッチへ印加して、その動作を制御できるようにしたので、従来に比して外部から入力しなければならない制御信号の数を減らすことができ、そのため、ＩＣパッケージに設ける端子の数が従来に比して少なくて済み、より小型化可能なアンテナスイッチ半導体集積回路を提供することができる。
さらに、同一のパッケージ内に倍電圧発生回路を設け、外部からの電圧を所望の電圧に変換できるようにしたので、携帯用通信機器等において近年よく用いられているリチウム電池を用いることができ、しかも、アンテナスイッチ半導体集積回路とは別個にいわゆる昇圧回路を設けるような場合とは異なり、機器の小型化の支障となることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における第１の回路構成例を示す回路図である。
【図２】ドライブ回路の一出力分の等価回路例を示す等価回路図である。
【図３】制御入力端子への論理信号入力に対する第１乃至第８のスイッチの動作を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態における第２の回路構成例を示す回路図である。
【図５】従来のアンテナスイッチ半導体集積回路の一回路構成例を示す回路図である。
【図６】図５に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路に用いられる第１乃至第６のスイッチを構成する半導体スイッチの構成例を示す構成図である。
【図７】図５に示されたアンテナスイッチ半導体集積回路における制御信号の入力と各スイッチの動作の関係を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…ＩＣパッケージ
２…ＧａＡｓ半導体チップ
３…ＭＯＳ集積回路半導体チップ
５…第１のスイッチ
６…第２のスイッチ
７…第３のスイッチ
８…第４のスイッチ
９…第５のスイッチ
１０…第６のスイッチ
１１…第７のスイッチ
１２…第８のスイッチ
４０…デコーダ回路
４１…ドライブ回路
４２…発振回路
４３…倍電圧発生回路
４５…第１の制御入力端子
４６…第２の制御入力端子
４７…第３の制御入力端子
４８…第４の制御入力端子
Claims (4)
- 複数のガリウム砒素電界効果トランジスタが、その導通、非導通を外部からの制御信号に応じて制御され、外部接続端子を介して接続される外部受信アンテナ、外部送受信アンテナ、内部受信アンテナ及び内部送受信アンテナと、受信部及び送信部との接続が切り換えられるようにガリウム砒素半導体チップ上に集積回路化されてなるアンテナスイッチ半導体集積回路において、
前記ガリウム砒素半導体チップ上に、
送信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合か、または、受信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合において、内部受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタからなるスイッチと、
受信部と内部受信アンテナとが接続状態にある場合に、内部送受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界トランジスタからなるスイッチとを設ける一方、
外部からの制御信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタの内、導通状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタを選択するための信号を出力するデコーダ回路と、
前記デコーダ回路の出力信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタを導通、非導通状態とするための信号を出力するドライブ回路と、
所定周波数の信号を出力する発振回路と、
外部から印加される直流電圧を、前記発振回路の出力信号を用いて所定の電圧に変換する倍電圧発生回路と、を設け、
前記デコーダ回路、前記ドライブ回路、前記発振回路及び前記倍電圧発生回路をＭＯＳ集積回路化して、前記ガリウム砒素半導体チップとは別体のチップ上に形成し、前記ガリウム砒素半導体チップと共に同一ＩＣパッケージに収納してなることを特徴とするアンテナスイッチ半導体集積回路。 - 複数のガリウム砒素電界効果トランジスタが、その導通、非導通を外部からの制御信号に応じて制御され、外部接続端子を介して接続される外部受信アンテナ、外部送受信アンテナ、内部受信アンテナ及び内部送受信アンテナと、受信部及び送信部との接続が切り換えられるようにガリウム砒素半導体チップ上に集積回路化されてなるアンテナスイッチ半導体集積回路において、
前記ガリウム砒素半導体チップ上に、
送信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合か、または、受信部と内部送受信アンテナとが接続状態にある場合において、内部受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタと、
受信部と内部受信アンテナとが接続状態にある場合に、内部送受信アンテナを回路接地状態とするガリウム砒素電界トランジスタとを設ける一方、
外部からの制御信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタの内、導通状態とするガリウム砒素電界効果トランジスタを選択するための信号を出力するデコーダ回路と、
前記デコーダ回路の出力信号に応じて前記ガリウム砒素半導体チップ上に設けられた複数のガリウム砒素電界効果トランジスタを導通、非導通状態とするための信号を出力するドライブ回路と、
外部から印加される直流電圧を、外部から印加される所定周波数の信号を用いて所定の電圧に変換する倍電圧発生回路と、を設け、
前記デコーダ回路、前記ドライブ回路、及び前記倍電圧発生回路をＭＯＳ集積回路化して、前記ガリウム砒素半導体チップとは別体のチップ上に形成し、前記ガリウム砒素半導体チップと共に同一ＩＣパッケージに収納してなることを特徴とするアンテナスイッチ半導体集積回路。 - ＭＯＳ集積回路に代えてシリコンバイポーラ集積回路を用いたことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナスイッチ半導体集積回路。
- ＭＯＳ集積回路に代えてシリコンＢｉＣＭＯＳ集積回路を用いたことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナスイッチ半導体集積回路。
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