JP5880114B2

JP5880114B2 - 集積回路および無線通信装置

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Publication number: JP5880114B2
Application number: JP2012032538A
Authority: JP
Inventors: 史隆近藤
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Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2016-03-08
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Description

本開示は、集積回路および無線通信装置に関する。

無線機の送信と受信を切り替えるための送受切替器には、製造プロセスがＣＭＯＳの場合、一般的にＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられることが多い（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−３３５１８７号公報

無線機において、送受切替器はシステムの前段に置かれることが多いので、ＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器の信号ロスは、受信系においては受信感度に、送信系においては送信時の電力に直接影響を及ぼす。従って、ＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器では、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ時の低ロスとＯＦＦ時の高アイソレーションが要求される。

既存のＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器では、ＯＮしている信号経路の寄生素子の影響を低減することでＯＮ時の低ロスを図るというものであったが、高周波信号用の送受切替器においては、ＯＦＦしている信号経路の寄生素子の影響は無視できない。一般的なシステムでは、受信側の信号経路のスイッチロスは受信感度に影響を及ぼし、送信側の信号経路のスイッチロスは送信電力および消費電力に直接影響を及ぼす。従って、低ロスを図る場合には、送信系および受信系の双方でロスを低減させることが求められるが、このロスの低減にも限界がある。

そこで、本開示の目的とするところは、ロスの低減が必要な系統において低ロスを図ることで、ロスの低減と高アイソレーションとを両立させることが可能な、新規かつ改良された集積回路および無線通信装置を提供することにある。

本開示によれば、送信経路上に設けられる第１のスイッチ素子と、受信経路上に設けられる第２のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子の入力側のノードと接地電位との間に設けられる第３のスイッチ素子と、前記第２のスイッチ素子の出力側のノードと接地電位との間に設けられる第４のスイッチ素子と、を備え、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオンになり、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオフになり、前記第１のスイッチ素子の出力側のノードは前記第２のスイッチ素子の入力側のノードに接続され、前記第１のスイッチ素子のサイズは前記第２のスイッチ素子のサイズより小さく形成される、集積回路が提供される。

また本開示によれば、送信経路上に設けられる第１のスイッチ素子と、受信経路上に設けられる第２のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子の入力側のノードと接地電位との間に設けられる第３のスイッチ素子と、前記第２のスイッチ素子の出力側のノードと接地電位との間に設けられる第４のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子の出力側のノードと前記第２のスイッチ素子の入力側のノードとの間のノードに接続されるアンテナと、を備え、前記アンテナから信号を受信する際に、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオンになり、前記アンテナから信号を送信する際に、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオフになり、前記第１のスイッチ素子のサイズは前記第２のスイッチ素子のサイズより小さく形成される、無線通信装置が提供される。

以上説明したように本開示によれば、ロスの低減が必要な系統において低ロスを図ることで、ロスの低減と高アイソレーションとを両立させることが可能な、新規かつ改良された集積回路および無線通信装置を提供することができる。

従来のＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器の構成例を示す説明図である。従来のＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器の構成例を示す説明図である。従来の送受切替器の構成例を示す説明図である。本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００の構成を示す説明図である。図１に示した従来の送受切替器１０００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０２の断面イメージを示す説明図である。図４に示した本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１２の断面イメージを示す説明図である。本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００の構成を示す説明図である。図７に示した本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ２１、Ｍ２２の断面イメージを示す説明図である。本開示の第３の実施形態にかかる送受切替器３００の構成を示す説明図である。本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００の構成を示す説明図である。図１０に示した本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ４１、Ｍ４２の断面イメージを示す説明図である。本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００の構成を示す説明図である。図１２に示した本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の断面イメージを示す説明図である。ＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の寄生容量が低下する様子を示す説明図である。本開示の第５の実施形態の変形例にかかる送受切替器５００’の構成を示す説明図である。本開示の各実施形態にかかる送受切替器を備える無線通信装置６００の構成を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．従来技術とその問題点＞
＜２．第１の実施形態＞
＜３．第２の実施形態＞
＜４．第３の実施形態＞
＜５．第４の実施形態＞
＜６．第５の実施形態＞
＜７．送受切替器を備える無線通信装置＞
＜８．まとめ＞

＜１．従来技術とその問題点＞
まず、既存のＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器における、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ時の低ロスとＯＦＦ時の高アイソレーションを図る技術と、その問題点について説明する。

図１は、従来のＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器の構成例を示す説明図である。図１に示した送受切替器１０００には、４つのＭＯＳＦＥＴＭ１０１〜Ｍ１０４が用いられている。ＭＯＳＦＥＴＭ１０１〜Ｍ１０４はｎ型のＭＯＳＦＥＴである。ＲＦ−１は、送信側の系統に接続されるインタフェースであり、ＲＦ−２は、受信側の系統に接続されるインタフェースであり、ＲＦＩＯはアンテナに接続されるインタフェースである。ＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０２は、それぞれ送信系と受信系をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチの役割を有し、ＭＯＳＦＥＴＭ１０３、Ｍ１０４は、それぞれ送信系と受信系とを接地させてアイソレーションするためのスイッチの役割を有する。

ＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０４は、制御端子１によって同タイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＭＯＳＦＥＴＭ１０２、Ｍ１０３は、制御端子２によって同タイミングでＯＮ／ＯＦＦされる。ＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０４がＯＮになる時はＭＯＳＦＥＴＭ１０２、Ｍ１０３はＯＦＦになり、ＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０４がＯＦＦになる時はＭＯＳＦＥＴＭ１０２、Ｍ１０３はＯＮになる。

送信時には、ＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０４がＯＮになり、ＭＯＳＦＥＴＭ１０２、Ｍ１０３はＯＦＦになることで、信号がＲＦＩＯに接続されたアンテナから送信されると共に、受信系の不要波およびＯＦＦになっている受信系回路のインピーダンスがＲＦＩＯへ影響する事を防ぐ事ができる。受信時には、ＭＯＳＦＥＴＭ１０２、Ｍ１０３がＯＮになり、ＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０３はＯＦＦになることで、ＲＦＩＯに接続されたアンテナで受信された信号は受信系に流れ込むと共に、送信系の不要波およびＯＦＦになっている送信系回路のインピーダンスがＲＦＩＯへ影響する事を防ぐ事ができる。

上述のように、無線機において、送受切替器はシステムの前段に置かれることが多いので、ＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器の信号ロスは、受信系においては受信感度に、送信系においては送信時の電力に直接影響を及ぼす。従って、ＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器では、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ時の低ロスとＯＦＦ時の高アイソレーションが要求される。

ＭＯＳＦＥＴのＯＮ時の低ロスを実現する方法として、信号経路のスイッチ用ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗を下げるためにＭＯＳＦＥＴのサイズを大きくする方法や、アイソレーション用の接地ＭＯＳＦＥＴを削除することで寄生容量を減らす技術、インダクタと容量を使用する技術などがある。

図２は、従来のＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器の構成例を示す説明図である。図２に示した送受切替器１１００には、３つのＭＯＳＦＥＴＭ１１１〜Ｍ１１３が用いられている。ＲＦ−１、ＲＦ−２、およびＲＦＩＯの役割は、図１に示した送受切替器１０００と同様である。

図２に示した送受切替器１１００は、送信側の系統にのみアイソレーション用の接地ＭＯＳＦＥＴＭ１１３が設けられている。図１に示した送受切替器１０００から、アイソレーション用の接地ＭＯＳＦＥＴが１つ削除されているので、寄生容量は減っているが、これによりアイソレーションが悪化してしまうという問題がある。

図３は、従来の送受切替器の構成例を示す説明図である。図３に示した送受切替器１２００には、２つのＭＯＳＦＥＴＭ１２１、Ｍ１２２と、インダクタＬ１２１と、キャパシタＣ１２１、Ｃ１２２と、が用いられている。ＲＦ−１、ＲＦ−２、およびＲＦＩＯの役割は、図１に示した送受切替器１０００と同様である。

図３に示した送受切替器１２００は、受信系にインダクタＬ１２１と、キャパシタＣ１２１、Ｃ１２２とが設けられており、受信経路にＭＯＳＦＥＴが設けられていないので、ロスは低減することができる。しかし、図３に示した送受切替器１２００は、インダクタを設けることにより、ＭＯＳＦＥＴを設けた場合に比べてサイズが大きくなってしまう。

ここで、微弱な電波を用いる近距離無線転送技術を用いて信号を送受信する場合、送信電力は低く抑える必要があるので、送信側のロスはある程度高くなっても影響は少ない。一方、受信側は受信感度を向上させる必要があるので、ロスを出来る限り小さくすることが望ましい。

そこで、以下で説明する本開示の各実施形態では、送信側のロスはある程度犠牲にしつつ、受信側のロスを出来る限り小さくすることで、性能を向上させる送受切替器、およびその送受切替器を用いた無線通信装置について説明する。

＜２．第１の実施形態＞
図４は、本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００の構成を示す説明図である。以下、図４を用いて本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００の構成について説明する。

図４に示したように、本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００は、ｎ型のＭＯＳＦＥＴであるＭＯＳＦＥＴＭ１１〜Ｍ１４を含んで構成される。ＲＦ−１は、送信側の系統に接続されるインタフェースであり、ＲＦ−２は、受信側の系統に接続されるインタフェースであり、ＲＦＩＯはアンテナに接続されるインタフェースである。ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１２は、それぞれ送信系と受信系をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチの役割を有し、ＭＯＳＦＥＴＭ１３、Ｍ１４は、それぞれ送信系と受信系とを接地させてアイソレーションするためのスイッチの役割を有する。

ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１４は、制御端子１によって同タイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＭＯＳＦＥＴＭ１２、Ｍ１３は、制御端子２によって同タイミングでＯＮ／ＯＦＦされる。ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１４がＯＮになる時はＭＯＳＦＥＴＭ１２、Ｍ１３はＯＦＦになり、ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１４がＯＦＦになる時はＭＯＳＦＥＴＭ１２、Ｍ１３はＯＮになる。

送信時には、ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１４がＯＮになり、ＭＯＳＦＥＴＭ１２、Ｍ１３はＯＦＦになることで、信号がＲＦＩＯに接続されたアンテナから送信されると共に、送信信号の受信系への流入が防がれる。受信時には、ＭＯＳＦＥＴＭ１２、Ｍ１３がＯＮになり、ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１３はＯＦＦになることで、ＲＦＩＯに接続されたアンテナで受信された信号は受信系に流れ込むと共に、受信信号の送信系への流入が防がれる。

そして本実施形態にかかる送受切替器１００は、ＭＯＳＦＥＴＭ１１のサイズを、ＭＯＳＦＥＴＭ１２のサイズより小さくしている。ＭＯＳＦＥＴＭ１１のサイズを小さくすることで、ＲＦＩＯからのＭＯＳＦＥＴＭ１１の寄生容量を小さく見せることができる。

図５は、図１に示した従来の送受切替器１０００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０２の断面イメージを示す説明図である。従来の送受切替器１０００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０２は、図５に示したように同じサイズのものが用いられる。そして、ＭＯＳＦＥＴＭ１０１、Ｍ１０２には、それぞれソース−ベース間の寄生容量Ｃｓｂ１と、ドレイン−ベース間の寄生容量Ｃｄｂ１とが存在する。

図６は、図４に示した本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１２の断面イメージを示す説明図である。図６に示したように、送受切替器１００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１２は、送信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１１のサイズが、受信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１２のサイズより小さくなっている。ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１２には、それぞれソース−ベース間の寄生容量Ｃｓｂ１、Ｃｓｂ２と、ドレイン−ベース間の寄生容量Ｃｄｂ１、Ｃｄｂ２とが存在する。

通常、ＭＯＳＦＥＴを用いた送受切替器では、ＯＮ抵抗を低減させるためにスイッチングを行うＭＯＳＦＥＴのサイズを大きくするが、送信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１１のサイズをあえて小さくする。ＭＯＳＦＥＴＭ１１のサイズを小さくすることで、送信経路のロスは大きくなるが、ＲＦＩＯからのＭＯＳＦＥＴＭ１１の寄生容量（ソース−ベース間の寄生容量Ｃｓｂ１およびドレイン−ベース間の寄生容量Ｃｄｂ１）が小さく見えることにより、受信経路のロスを低減させることが出来る。

以上説明したように本開示の第１の実施形態に係る送受切替器１００は、送信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１１のサイズが、受信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ１２のサイズより小さくなっていることで、ＲＦＩＯからのＭＯＳＦＥＴＭ１１の寄生容量（ソース−ベース間の寄生容量Ｃｓｂ１およびドレイン−ベース間の寄生容量Ｃｄｂ１）が小さく見え、受信経路のロスを低減させることが出来る。また、送信側と受信側の両方に、アイソレーション用の接地ＭＯＳＦＥＴＭ１３、Ｍ１４が設けられているので、本開示の第１の実施形態に係る送受切替器１００は、高アイソレーションの要求にも応えることが出来る。

＜３．第２の実施形態＞
続いて、本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器について説明する。図７は、本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００の構成を示す説明図である。以下、図７を用いて本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００の構成について説明する。

図７に示したように、本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００は、ＭＯＳＦＥＴＭ２１〜Ｍ２４を含んで構成される。ＲＦ−１、ＲＦ−２、およびＲＦＩＯの役割は、図４に示した送受切替器１００と同様である。

図７に示した本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００は、本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００と比較して、送信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ２１のウェル端子を、高インピーダンスの抵抗Ｒ２３を介して接地電位に接続している点で相違している。

図８は、図７に示した本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ２１、Ｍ２２の断面イメージを示す説明図である。図８に示したように、送受切替器２００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ２１、Ｍ２２は、送信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ２１のサイズが、受信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ２２のサイズより小さくなっている。そして、ＭＯＳＦＥＴＭ２１のウェル端子は、高インピーダンスの抵抗Ｒ２３を介して接地電位に接続されている。従って、ＭＯＳＦＥＴＭ２１のソース−ベース間の寄生容量Ｃｓｂ１およびドレイン−ベース間の寄生容量Ｃｄｂ１が、高インピーダンスの抵抗Ｒ２３を介して接地電位に接続されることになる。

このように、送信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ２１のウェル端子を、高インピーダンスの抵抗Ｒ２３を介して接地電位に接続することで、ＭＯＳＦＥＴＭ２１のドレイン容量を含む、ＭＯＳＦＥＴＭ２１のドレイン端から見たインピーダンスを高くすることが出来る。ＭＯＳＦＥＴＭ２１のドレイン端から見たインピーダンスを高くすることで、ＲＦＩＯからのＭＯＳＦＥＴＭ２１の寄生容量が小さく見え、受信経路のロスを低減させることが出来る。

なお、図７および図８では、ＭＯＳＦＥＴＭ２１のウェル端子は、高インピーダンスの抵抗Ｒ２３を介して接地電位に接続されている状態を示したが、本開示はかかる例に限定されるものではない。送信経路にＭＯＳＦＥＴＭ２１のウェル端子をフローティング状態としてもよく、また送信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴがｐ型の場合は、Ｍ２１のウェル端子は、電源電位に高インピーダンスの抵抗Ｒ２３を介して接続されていてもよい。

＜４．第３の実施形態＞
続いて、本開示の第３の実施形態にかかる送受切替器について説明する。図９は、本開示の第３の実施形態にかかる送受切替器３００の構成を示す説明図である。以下、図９を用いて本開示の第３の実施形態にかかる送受切替器３００の構成について説明する。

図９に示したように、本開示の第３の実施形態にかかる送受切替器３００は、ＭＯＳＦＥＴＭ３１〜Ｍ３４を含んで構成される。ＲＦ−１、ＲＦ−２、およびＲＦＩＯの役割は、図４に示した送受切替器１００と同様である。

図９に示した本開示の第３の実施形態にかかる送受切替器３００は、本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００と比較して、送信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ３１だけでなく、受信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ３２のウェル端子を、高インピーダンスの抵抗Ｒ３４を介して接地電位に接続している点で相違している。

送信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ３１のウェル端子を、高インピーダンスの抵抗Ｒ３３を介して接地電位に接続することで、ＭＯＳＦＥＴＭ３１のドレイン容量を含む、ＭＯＳＦＥＴＭ３１のドレイン端から見たインピーダンスを高くすることが出来る。同様に、受信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ３２のウェル端子を、高インピーダンスの抵抗Ｒ３４を介して接地電位に接続することで、ＭＯＳＦＥＴＭ３２のドレイン容量を含む、ＭＯＳＦＥＴＭ３２のドレイン端から見たインピーダンスを高くすることが出来る。従って、ＲＦＩＯからのＭＯＳＦＥＴＭ３１、Ｍ３２の寄生容量が小さく見え、受信経路のロスを低減させることが出来る。

＜５．第４の実施形態＞
続いて、本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器について説明する。図１０は、本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００の構成を示す説明図である。以下、図１０を用いて本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００の構成について説明する。

図１０に示したように、本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００は、ＭＯＳＦＥＴＭ４１〜Ｍ４５を含んで構成される。ＲＦ−１、ＲＦ−２、およびＲＦＩＯの役割は、図４に示した送受切替器１００と同様である。

図１０に示した本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器３００は、本開示の第２の実施形態にかかる送受切替器２００と比較して、受信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ４２のウェル端子を、ＭＯＳＦＥＴＭ４５を介して接地電位に接続している点で相違している。ＭＯＳＦＥＴＭ４５は、制御端子１からの電圧の印加によってＯＮ／ＯＦＦが制御される。すなわちＭＯＳＦＥＴＭ４１、Ｍ４４がＯＮになる時はＭＯＳＦＥＴＭ４５もＯＮになり、ＭＯＳＦＥＴＭ４１、Ｍ４４がＯＦＦになる時はＭＯＳＦＥＴＭ４５もＯＦＦになる。

上述したように、受信経路に用いられるＭＯＳＦＥＴＭ４２のウェルを高インピーダンスの抵抗で接地または電源に接続することで、ＭＯＳＦＥＴＭ４２のドレイン容量を含むドレイン端から見たインピーダンスを高くすることが出来る。しかし、これだけでは、ＭＯＳＦＥＴＭ４２をＯＦＦした際のアイソレーションが悪くなってしまう。

そこで、受信経路のＭＯＳＦＥＴをＯＦＦした際のアイソレーションの悪化を防ぐために、図１０に示したように、受信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ４２のウェル端子を、ＭＯＳＦＥＴＭ４５を介して接地電位に接続する。受信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ４２のウェルを高インピーダンスに見せる部分にＭＯＳＦＥＴＭ４５を挿入し、受信経路がＯＮの時にはＭＯＳＦＥＴＭ４５をＯＦＦに、受信経路がＯＦＦの時にはＭＯＳＦＥＴＭ４５をＯＮにする。

図１１は、図１０に示した本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ４１、Ｍ４２の断面イメージを示す説明図である。図１１に示したように、本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ４１、Ｍ４２は、送信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ４１のサイズが、受信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ４２のサイズより小さくなっている。そして、ＭＯＳＦＥＴＭ４１のウェル端子は、高インピーダンスの抵抗Ｒ４１を介して接地電位に接続されており、ＭＯＳＦＥＴＭ４２のウェル端子は、ＭＯＳＦＥＴＭ４５を介して接地電位に接続されている。

ＭＯＳＦＥＴＭ４５がＯＦＦのときは、ＭＯＳＦＥＴＭ４５は高インピーダンスとなるので、ソース−ベース間の寄生容量Ｃｓｂ２およびドレイン−ベース間の寄生容量Ｃｄｂ２が高インピーダンスを介して接地電位に接続されることになり、ＭＯＳＦＥＴＭ４２のドレイン容量を含むドレイン端から見たインピーダンスを高くすることが出来る。そしてＭＯＳＦＥＴＭ４２がＯＦＦの時には、ＭＯＳＦＥＴＭ４５がＯＮとなっているので、ソース−ベース間の寄生容量Ｃｓｂ２およびドレイン−ベース間の寄生容量Ｃｄｂ２が接地電位に接続されることになり、受信経路からのアイソレーションを確保できる。

このように受信経路に設けられているＭＯＳＦＥＴＭ４２のウェルを高インピーダンスに見せる部分にＭＯＳＦＥＴＭ４５を挿入することで、本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００は、受信経路がＯＮの時にはロスを低くすることができ、受信経路がＯＦＦで送信経路がＯＮの時には、受信経路からのアイソレーションを確保することができる。

＜６．第５の実施形態＞
続いて、本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器について説明する。図１２は、本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００の構成を示す説明図である。以下、図１２を用いて本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００の構成について説明する。

図１２に示したように、本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００は、ＭＯＳＦＥＴＭ５１〜Ｍ５４を含んで構成される。ＲＦ−１、ＲＦ−２、およびＲＦＩＯの役割は、図４に示した送受切替器１００と同様である。また図１２に示したように、本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００は、ＭＯＳＦＥＴＭ５４のゲート端子とＲＦ−２との間が、ダイオードＤ５１および抵抗Ｒ５５を介して接続されている。

ロスの低減が求められる受信経路上のＭＯＳＦＥＴＭ５２がＯＮの時に、受信経路にＤＣ電圧を印加すると、受信経路上のＭＯＳＦＥＴＭ５２および、ＯＦＦになっている送信経路上のＭＯＳＦＥＴＭ５１の、ドレイン・ソースとウェル間のＰＮ接合に逆バイアスを印加することになる。受信経路上のＭＯＳＦＥＴＭ５２がＯＮの時に、ＯＮとなっている受信経路上のＭＯＳＦＥＴＭ５２と、ＯＦＦになっている送信経路上のＭＯＳＦＥＴＭ５１との両方に逆バイアスを印加して、ＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の両方の寄生容量を同時に低減させる。ＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の両方の寄生容量を同時に低減させることで、ロスの低減が求められる受信経路のロスを低減させることが出来る。

図１３は、図１２に示した本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００に設けられるＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の断面イメージを示す説明図である。図１３に示したように、本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００は、受信経路上のＭＯＳＦＥＴＭ５２がＯＮの時に、受信経路にＤＣ電圧Ｖを印加する。受信経路にＤＣ電圧Ｖが印加されることで、ＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２のドレイン・ソースとウェル間のＰＮ接合に逆バイアスが印加されて、ＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の寄生容量が低下する。具体的には、受信経路にＤＣ電圧Ｖが印加されることで、ＭＯＳＦＥＴＭ５２のドレイン・ソース空乏層容量が低減し、ＭＯＳＦＥＴＭ５１のドレイン空乏層容量が低減される。図１４は、ドレイン・ソースとウェル間のＰＮ接合に逆バイアスが印加されることでＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の寄生容量が低下する様子を示す説明図である。

ＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２のドレイン・ソースとウェル間のＰＮ接合に逆バイアスを印加して、ＭＯＳＦＥＴＭ５１、Ｍ５２の寄生容量を低下させることで、本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００は、ロスの低減が求められる受信経路のロスを低減させることが出来る。

なお本開示の第５の実施形態では、図４に示した送受切替器１００のＭＯＳＦＥＴＭ１４のゲート端子とＲＦ−２との間を、ダイオードおよび抵抗を介して接続する構成としたが、本開示はかかる例に限定されるものではない。上述してきた送受切替器２００、３００、４００についても同様に、受信経路上に設けられるＭＯＳＦＥＴのゲート端子とＲＦ−２との間を、ダイオードおよび抵抗を介して接続する構成としても良い。ＭＯＳＦＥＴのゲート端子とＲＦ−２との間を、ダイオードおよび抵抗を介して接続することで、同様に、送信経路上のＭＯＳＦＥＴと受信経路上のＭＯＳＦＥＴの寄生容量を低下させて、ロスの低減が求められる受信経路のロスを低減させることが出来る。

図１５は、本開示の第５の実施形態の変形例にかかる送受切替器５００’の回路構成を示す説明図であり、図１０に示した本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００に、図１２に示した本開示の第５の実施形態にかかる送受切替器５００に備えられているインバーター回路Ｄ５１および抵抗Ｒ５５が追加されたものである。このように、図１０に示した本開示の第４の実施形態にかかる送受切替器４００における、ＭＯＳＦＥＴＭ４４のゲート端子とＲＦ−２との間を、インバーター回路および抵抗を介して接続することで、送信経路上のＭＯＳＦＥＴと受信経路上のＭＯＳＦＥＴの寄生容量を低下させて、ロスの低減が求められる受信経路のロスを低減させることが出来る。

＜７．送受切替器を備える無線通信装置＞
次に、上述した本開示の各実施形態にかかる送受切替器を備える無線通信装置について説明する。図１６は、本開示の各実施形態にかかる送受切替器を備える無線通信装置６００の構成を示す説明図である。以下、図１６を用いて本開示の各実施形態にかかる送受切替器を備える無線通信装置６００の構成について説明する。

図１６に示したように、無線通信装置６００は、送受切替器１００と、アンテナ６１０と、受信回路６２０と、送信回路６３０と、データ処理部６４０と、を含んで構成される。図１６では、一例として本開示の第１の実施形態にかかる送受切替器１００を備える無線通信装置６００を図示した。もちろん、本開示においては、その他の実施形態にかかる送受切替器が無線通信装置に設けられるようにしても良い。

図１６に示した無線通信装置６００は、４．４８ＧＨｚのキャリアで、最高５６０Ｍｂｐｓの通信速度で高速近接通信を行えるように構成された無線通信装置である。アンテナ６１０は、その高速近接通信によって電波を送受信するアンテナである。

受信回路６２０は、アンテナ６１０で受信された電波から受信データを生成するための回路である。受信回路６２０で生成された受信データはデータ処理部６４０に送られる。送信回路６３０は、データ処理部６４０から送られる送信データを、アンテナ６１０から送信するための処理を行う回路である。データ処理部６４０は、アンテナ６１０で受信された電波から生成された受信データに基づいた処理や、アンテナ６１０から送信するための送信データを生成する処理等を実行する。

上述した高速近接通信は、送信電力は低く抑える必要があるので、送信側のロスはある程度高くなっても影響は少ない。一方、受信側は受信感度を向上させる必要があるので、ロスを出来る限り小さくすることが望ましい。従って、高速近接通信を行う無線通信装置に、上述した本開示の各実施形態にかかる送受切替器を備えることで、受信側のロスを小さく抑えることが出来、受信側のロスによる受信感度の低下を抑えることができる。

＜８．まとめ＞
以上説明したように本開示の各実施形態によれば、送信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴのサイズが、受信経路に設けられるＭＯＳＦＥＴのサイズより小さくなっていることで、アンテナ側から見た送信経路上のＭＯＳＦＥＴの寄生容量が小さく見え、受信経路のロスを低減させることが出来る。また、送信側と受信側の両方に、アイソレーション用の接地ＭＯＳＦＥＴが設けられているので、高アイソレーションの要求にも応えることが出来る。

本開示の各実施形態に係る送受切替器を受信側に用いた場合には、受信経路のロスの低減により、受信感度を向上させることが出来る。また本開示の各実施形態に係る送受切替器を送信側に用いた場合には、送信電力効率を向上させることができるので、消費電力の低減に寄与できる。本開示の各実施形態に係る送受切替器を無線通信装置に用いることにより、従来の送受切替器に比べてアイソレーションを保つことが可能になり、インダクタを用いずに済むので送受切替器に要するサイズを小さくすることができる。

なお、上記各実施形態にかかる送受切替器は、通信経路をＯＮ・ＯＦＦするためのＭＯＳＦＥＴのゲートと、接地させるためのアイソレーション用のＭＯＳＦＥＴのゲートとが同一の導線に接続されて構成されていたが、本開示はかかる例に限定されるものではない。第１の実施形態にかかる送受切替器１００を例に挙げれば、ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１４が同タイミングでＯＮ・ＯＦＦでき、ＭＯＳＦＥＴＭ１２、Ｍ１３が同タイミングでＯＮ・ＯＦＦできるような構成であれば、ＭＯＳＦＥＴＭ１１、Ｍ１４のゲートが同一の導線に接続されていなくてもよく、ＭＯＳＦＥＴＭ１２、Ｍ１３のゲートが同一の導線に接続されていなくてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
送信経路上に設けられる第１のスイッチ素子と、
受信経路上に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子の入力側のノードと接地電位との間に設けられる第３のスイッチ素子と、
前記第２のスイッチ素子の出力側のノードと接地電位との間に設けられる第４のスイッチ素子と、
を備え、
前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオンになり、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオフになり、
前記第１のスイッチ素子の出力側のノードは前記第２のスイッチ素子の入力側のノードに接続され、前記第１のスイッチ素子のサイズは前記第２のスイッチ素子のサイズより小さく形成される、集積回路。
（２）
前記第４のスイッチ素子のゲート端子と前記第２のスイッチ素子の出力側のノードとの間に設けられる直流電圧印加部をさらに備える、前記（１）に記載の集積回路。
（３）
前記第１のスイッチ素子のウェルと所定の電位との間に設けられる第１の抵抗をさらに備える、前記（１）または（２）に記載の集積回路。
（４）
前記第２のスイッチ素子のウェルと所定の電位との間に設けられる第５のスイッチ素子をさらに備え、
前記第５のスイッチ素子は、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時にオフになり、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時にオンになる、前記（３）に記載の集積回路。
（５）
前記第４のスイッチ素子のゲート端子と前記第２のスイッチ素子の出力側のノードとの間に設けられる直流電圧印加部をさらに備える、前記（３）または（４）に記載の集積回路。
（６）
前記第２のスイッチ素子のウェルと所定の電位との間に設けられる第２の抵抗をさらに備える、前記（３）から（５）のいずれかに記載の集積回路。
（７）
送信経路上に設けられる第１のスイッチ素子と、
受信経路上に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子の入力側のノードと接地電位との間に設けられる第３のスイッチ素子と、
前記第２のスイッチ素子の出力側のノードと接地電位との間に設けられる第４のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子の出力側のノードと前記第２のスイッチ素子の入力側のノードとの間のノードに接続されるアンテナと、
を備え、
前記アンテナから信号を受信する際に、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオンになり、
前記アンテナから信号を送信する際に、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオフになり、
前記第１のスイッチ素子のサイズは前記第２のスイッチ素子のサイズより小さく形成される、無線通信回路。

１００、２００、３００、４００、５００送受切替器
６００無線通信装置

Claims

送信経路上に設けられる第１のスイッチ素子と、
受信経路上に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子の入力側のノードと接地電位との間に設けられる第３のスイッチ素子と、
前記第２のスイッチ素子の出力側のノードと接地電位との間に設けられる第４のスイッチ素子と、
を備え、
前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオンになり、
前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオフになり、
前記第１のスイッチ素子の出力側のノードは前記第２のスイッチ素子の入力側のノードに接続され、前記第１のスイッチ素子のサイズは前記第２のスイッチ素子のサイズより小さく形成される、集積回路。
前記第４のスイッチ素子のゲート端子と前記第２のスイッチ素子の出力側のノードとの間に設けられる直流電圧印加部をさらに備える、請求項１に記載の集積回路。
前記第１のスイッチ素子のウェルと所定の電位との間に設けられる第１の抵抗をさらに備える、請求項１に記載の集積回路。
前記第２のスイッチ素子のウェルと所定の電位との間に設けられる第５のスイッチ素子をさらに備え、
前記第５のスイッチ素子は、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時にオフになり、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時にオンになる、請求項３に記載の集積回路。
前記第４のスイッチ素子のゲート端子と前記第２のスイッチ素子の出力側のノードとの間に設けられる直流電圧印加部をさらに備える、請求項３に記載の集積回路。
前記第２のスイッチ素子のウェルと所定の電位との間に設けられる第２の抵抗をさらに備える、請求項３に記載の集積回路。
送信経路上に設けられる第１のスイッチ素子と、
受信経路上に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子の入力側のノードと接地電位との間に設けられる第３のスイッチ素子と、
前記第２のスイッチ素子の出力側のノードと接地電位との間に設けられる第４のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子の出力側のノードと前記第２のスイッチ素子の入力側のノードとの間のノードに接続されるアンテナと、
を備え、
前記アンテナから信号を受信する際に、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオフになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオンになり、
前記アンテナから信号を送信する際に、前記第１のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子がオンになる時に前記第２のスイッチ素子および前記第３のスイッチ素子がオフになり、
前記第１のスイッチ素子のサイズは前記第２のスイッチ素子のサイズより小さく形成される、無線通信装置。