高频开关电路器件制造技术

本发明专利技术公开了一种高频开关电路器件，该器件包括：至少一个传输线的至少一个分布元件；至少两个至少一个电阻器和至少一个电容器的集总元件；至少一个半导体器件；至少一个输入端；至少两个输出端；以及连接到所述输入端的具有开路端或短路端的另一个传输线。在所述传输线具有所述开路端的情况下，所述输入端和所述另一个传输线的总长度被设定为大约λ／２的整数倍，以及在所述传送线具有所述短路端的情况下，在所述传输线具有所述开路端的情况下被设定为大约（λ／４＋λ／２）的整数倍。所述输出端的其中一个被用作输入信号的输入端口，以及所述输出端的另一个被用作输出信号的输出端口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用在无线数据通信装置、图像传输装置等中的高频开关器件；以及更具体地，本专利技术涉及包括单个输入端和多个输出端或者单个输出端和多个输入端的高频开关器件。
技术介绍
在例如无线数据通信装置或图像传输装置中使用的高频开关电路器件当中，这些器件(例如天线转换开关和信号调制开关)具有不同的功能，因此很难利用单个器件来实现它们。然而，考虑到减少安装到这些装置上的半导体芯片的数量以及简化其结构，以单个器件实现多功能变得尤为重要。以传统的无线数据通信装置或图像传输装置中使用的多个高频开关电路器件当中的半导体天线转换开关为例，已知具有单个输入端和两个输入端的半导体开关电路器件，其中传输线的分布元件、电容器以及二极管都被形成在半导体基底的同一表面上(参见例如参考文献1E.Alekseev et al.，“77GHz High-Isolation CoplanarTransmit/Receive Switch Using InGaAs/InP PIN Diodes”，1998 IEEEGaAs IC Symposium)。根据这个配置，两个输出端的每一个经由传输线的分布元件、二级管、和/或电容器连接到中心点，然后经由传输线的分布元件连接到输入端。同样在这个配置中，设计传输线的宽度，使得传输线的分布元件的阻抗变得与连接到输入端和输出端的系统的阻抗相同。在高频信号源连接到输入端以及电阻负载耦合到两个输出端的每一个的情况下，通过二极管的接通/断开操作，切换来自所述输入端的高频输入信号，以被输出到两个输出端。然而，在通过将高频信号源连接到两个输出端的任意一个以及将电阻负载连接到另一个输出端来切换高频输入信号的接通/断开的情况下，高频输入信号的一部分被输入端以及引导到输入端的传输线的分布元件反射，因此增加了高频信号的损失。对于参考文献1中公开的技术，如果具有一个输入端和两个输出端的半导体开关电路被用作用于通过将高频信号源连接到输出端中的一个以及将电阻负载连接到另一个来切换高频信号的接通/断开的电路，则不需要输入端以及引导到输入端的传输线的分布元件。然而，如果用作具有一个输入端和两个输出端的半导体开关电路，输入端和引导到输入端的传输线的分布元件都是必要的电路元件，以及存在通过减小输入端和引导到输入端的传输线的分布元件的尺寸来减小所述高频信号的损失的限制。图13提供一个等效电路图，描述了包括具有传输线的分布元件、电阻器和电容器的集总元件、至少一个输入端和两个或多个输出端的半导体开关电路的普通电路配置。正如其中所示，输入端1、构成长度大约为λ/4的2n-1(n表示自然数)倍的传输线的分布元件2、构成长度大约为λ/4的2n倍的传输线的分布元件4以及输出端6被依次串联。用于进行切换操作的半导体3连接到分布元件2和4，同时用于进行切换操作的半导体5连接到分布元件4和输出端6。此外，用于分别控制半导体3和5的电阻器7和8都连接到控制端9以及经由片式电容器10接地。此外，输入端1、构成长度大约为λ/4的2n-1倍的传输线的分布元件11、构成长度大约为λ/4的2n倍的传输线的分布元件13以及另一个输出端15被依次串联。同样，用于进行切换操作的半导体12连接到分布元件11和13，同时用于进行切换操作的半导体14连接到分布元件13和输出端15。此外，用于分别控制半导体12和14的电阻器16和17都连接到控制端18，以及经由片式电容器19接地。参考图14，显示通过在半导体基底上形成图13中的电路而得到的半导体开关电路器件。在图14中，半导体基底20的介电常数被设定为13.5，同时其厚度被设定为0.08mm。此外，分布元件2、4、11以及13的传输线的宽度被设定为0.054mm；电阻器7、8、16以及17被设定为100Ω；片式电容器10和19都被设定为100pF；以及输入端1和输出端6和15的尺寸都被设定为0.1×0.12mm。图15显示了描述当在如图14所示配置的半导体开关电路器件中传送范围从50到70GHz的频率的高频信号时传输损耗的估计值的曲线图。在图15中，曲线15-1表示当半导体3和5的接通电阻都被设定为2Ω以及半导体12和14的断开电阻都被设定为2kΩ时从输入端1传输到输出端15的高频信号的传输损耗。此外，曲线15-2和15-3分别表示在相同条件下在输入端1的反射损失以及传输损失，例如，从输入端1传输到输出端6的高频信号的隔离。此外，曲线15-4表示当半导体3和5的接通电阻都被设定为2Ω；半导体12和14的断开电阻都被设定为2kΩ；以及输入端1何输出端6和15的尺寸都被设定为与0.74×0.02mm时从输入端1传输到输出端15的高频信号的传输损耗。此外，曲线15-5和15-6分别表示在相同条件下在输入端1的反射损失以及传输损失，例如，从输入端1传输到输出端6的高频信号的隔离。正如从图15可以看到的，当使用用于切换高频信号的电路器件时，如果极大地减小输入端1和输出端6和15的尺寸，则可以减少高频信号在输入端1的反射损失，但是对高频信号的传输损失没有太大影响。此外，为了外部地连接电路，在其中不能省略输入端1。图16显示了描述当在如图14所示配置的半导体开关电路器件中通过打开输入端1将所述高频信号从输出端6传输到另一个传输端15时从50到70GHz的频率范围的高频信号的传输损耗的估计值的曲线图。在图16中，曲线16-1表示当半导体3、5、12和14的断开电阻都被设定为2kΩ时从输出端6传输到输出端15的高频信号的传输损耗。此外，曲线16-2表示在相同的条件下高频信号在输出端6的反射损耗。此外，曲线16-3描述了传输损耗，例如当半导体3、5、12和14的接通电阻都被设定为2Ω时从输出端6传输到输出端15的高频信号的隔离。此外，曲线16-4表示所述高频信号在半导体3、5、12、和14的断开电阻都被设定为2kΩ；输入端1以及输出端6和15的尺寸都被设定为与0.74×0.02mm；以及所述输入端1被打开的条件下从输出端6传输到输出端15的高频信号的传送损耗。曲线16-5表示在相同的条件下所述高频信号在输出端6的反射损耗，以及曲线16-6描述例如所述高频信号在半导体3、5、12、和14的接通电阻都被设定为2Ω；输入端1以及输出端6和15的大小尺寸都被设定为与0.74×0.02mm；以及所述输入端1被打开的条件下从输出端6传输到输出端15的高频信号的隔离的传送损耗。正如从图16可以看到的，当以将所述高频信号输入到所述输出端的其中一个以及从另一个输出端输出的方式使用传统的高频开关电路时，由于在输入端1的反射等等，频率范围在57-65GHz的高频信号在输出端6的传输损耗减小到7dB或更小。然而，如果输入端1以及输出端6和15的尺寸变的极小，它们对从输出端6传输到输出端15的高频信号的传输损耗的影响减小，使得高频信号在输出端6的反射损耗增大到20dB或更大，以及从输出端6到输出端15的高频信号的传送损耗减小到大约2.1dB或更小。然而，尽管没有输入端1将减少高频信号的反射损耗和传送损耗，但是在高频开关电路器件中不能省略输入端1，因为输入端1必须与外部连接，使得用单个器件实现多功能。因此，由于输入端1被包括在其中，所以从输出端6到输出端15的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频开关电路器件，包括：至少一个传输线的至少一个分布元件；具有至少一个电阻器和至少一个电容器的集总元件；至少一个半导体器件；至少一个输入端；至少两个输出端；以及另一个传输线，具有开路端或短路端，连接到所述输入端，其中，在所述传输线具有所述开路端的情况下，所述输入端和所述另一个传输线的总长度被设定为大约λ／２的整数倍，以及在所述传输线具有所述短路端的情况下，所述输入端和所述另一个传输线的总长度被设定为大约（λ／４＋λ／２）的整数倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：长谷英一，
申请(专利权)人：株式会社日立国际电气，
类型：发明
国别省市：JP[日本]