特開 2024-141556 高周波信号切り替え回路及びそれを備えた切り替え装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141556

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】高周波信号切り替え回路及びそれを備えた切り替え装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/12 20060101AFI20241003BHJP

   H01P 5/08 20060101ALI20241003BHJP

   H01P 5/04 20060101ALI20241003BHJP

   H04B 1/40 20150101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01P1/12

H01P5/08

H01P5/04 603E

H04B1/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053282

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000100746

【氏名又は名称】アイコム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100084375

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 康夫

(74)【代理人】

【識別番号】100142077

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 真之

(72)【発明者】

【氏名】難波 正憲

【テーマコード（参考）】

5K011

【Ｆターム（参考）】

5K011DA02

5K011DA21

5K011KA05

5K011KA18

(57)【要約】

【課題】プリント基板上でパターンが交差しない構成を実現し、信号ラインでのアイソレーションを格段に向上することが可能な高周波信号切り替え回路及びそれを備えた切り替え装置を提供する。
【解決手段】プリント基板上に配置された高周波信号切り替え回路１００において、第１の信号が入力される端子１、第２の信号が入力される端子２、第１または第２の信号が出力される端子３、及び、第２または第１の信号が出力される端子４と、４個の端子にそれぞれ対応する第１リレーＲＬ１～第４リレーＲＬ４と、前記４個のリレー間を繋ぐ、プリント基板上にて交差しないパターンの信号ラインＰ１～Ｐ４と、を備え、４個のリレーの動作に応じて、端子１と端子３、端子２と端子４がそれぞれ接続される第１の接続状態と、端子１と端子４、端子２と端子３がそれぞれ接続される第２の接続状態とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プリント基板上に配置され、複数の高周波信号が入力される端子と複数の高周波信号が出力される端子との間の接続を相互に切り替える高周波信号切り替え回路において、
第１の信号が入力される第１端子、第２の信号が入力される第２端子、第１または第２の信号が出力される第３端子、及び、第２または第１の信号が出力される第４端子と、
前記４個の端子にそれぞれ対応する第１リレー、第２リレー、第３リレー、及び、第４リレーと、
前記４個のリレー間を繋ぐ、前記プリント基板上にて交差しないパターンとされた信号ラインと、を備え、
前記４個のリレーの動作に応じて、前記第１端子と前記第３端子、前記第２端子と前記第４端子が前記それぞれの信号ラインを通して接続される第１の接続状態と、前記第１端子と前記第４端子、前記第２端子と前記第３端子が前記それぞれの信号ラインを通して接続される第２の接続状態とを有することを特徴とする高周波信号切り替え回路。

【請求項2】

前記第１端子と前記第２端子は、プリント基板上に平面視で上下方向に離間して配置され、前記第３端子と前記第４端子は、前記第１端子と前記第２端子の配置方向に直交する左右方向に離間して配置され、
前記４個の端子は、前記４個のリレーの各コモン端子にそれぞれ接続され、
前記信号ラインは、前記４個のリレーのそれぞれ互いに隣り合う切り替え端子間を繋いでいることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号切り替え回路。

【請求項3】

前記第１リレー及び第２リレーがオン、前記第３リレー及び第４リレーがオフのとき、前記第１の接続状態となり、
前記第１リレー及び第２リレーがオフ、前記第３リレー及び第４リレーがオンのとき、前記第２の接続状態となることを特徴とする請求項２に記載の高周波信号切り替え回路。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の高周波信号切り替え回路と、
複数の互いに異なる送受信経路と、を備え、
前記第１端子及び前記第２端子は、複数の無線機の高周波信号出力を伝搬する同軸ケーブルをそれぞれ接続可能とされ、
前記第３端子及び前記第４端子は、前記複数の送受信経路の各々に接続されていることを特徴とする切り替え装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の高周波信号を切り替え出力する回路及びそれを備えた切り替え装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高周波信号切り替え回路は、複数の高周波信号が入力される入力端子と、それら入力信号を出力する出力端子との間の接続を相互に切り替えるものである。

【0003】

従来の２つのリレーＳ１，Ｓ２を用いた切り替え回路を図５に示す。この切り替え回路は、２つの入力端子Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ２と２つの出力端子Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ４との接続を相互に切り替える回路である。この回路がプリント基板上に設けられると、プリント基板上で信号ライン（パターン）は交差部Ｅを持つので、ラインに高周波信号が流れると、交差部Ｅにおいてそれぞれのラインを通る信号の結合が生じてアイソレーション（信号の漏れ度合い）が悪化する。

【0004】

また、４つのリレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を用いた切り替え回路を図６に示す。この場合においても、プリント基板上でラインは交差部Ｅを持つので、上記と同様の問題がある。

【0005】

この種の高周波信号切り替え回路において、上記のような、信号ラインが交差することによる問題を解消するために、交差する２つのライン間に接地層を配置することが知られている（特許文献１参照）。また、２つのラインの交差部と切り替え回路との間のラインに減衰器を設けることも知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平６－２０４７１５号公報

【特許文献2】特開２０００－３４１１６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上述した、いずれの高周波信号切り替え回路においても、プリント基板上で信号ラインの交差部を持つことから、アイソレーション低減の効果を十分に達成することは難しい。

【0008】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みて、プリント基板上で信号ラインのパターンが交差しない構成を実現し、信号ラインでのアイソレーションを格段に向上することが可能な高周波信号切り替え回路及びそれを備えた切り替え装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、プリント基板上に配置され、複数の高周波信号が入力される端子と複数の高周波信号が出力される端子との間の接続を相互に切り替える高周波信号切り替え回路において、
第１の信号が入力される第１端子、第２の信号が入力される第２端子、第１または第２の信号が出力される第３端子、及び、第２または第１の信号が出力される第４端子と、
前記４個の端子にそれぞれ対応する第１リレー、第２リレー、第３リレー、及び、第４リレーと、
前記４個のリレー間を繋ぐ、前記プリント基板上にて交差しないパターンとされた信号ラインと、を備え、
前記４個のリレーの動作に応じて、前記第１端子と前記第３端子、前記第２端子と前記第４端子が前記それぞれの信号ラインを通して接続される第１の接続状態と、前記第１端子と前記第４端子、前記第２端子と前記第３端子が前記それぞれの信号ラインを通して接続される第２の接続状態とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、プリント基板上で信号ラインのパターンが交差しない構成を実現でき、信号ラインでのアイソレーションを格段に向上させることができ、また、非導通ポート間に２つのリレーが入ることにより、リレー内でのアイソレーションも向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る高周波信号切り替え回路の回路図。

【図2】（ａ）は上記高周波信号切り替え回路にリレー制御信号線を加えた回路図、（ｂ）はリレー制御信号と切り替え回路の態様を示す図。

【図3】上記高周波信号切り替え回路に同軸ケーブル等を装備した形態の斜視図。

【図4】上記高周波信号切り替え回路を備えたリニアアンプの構成図。

【図5】従来の高周波信号切り替え回路の回路図。

【図6】従来の他の高周波信号切り替え回路の回路図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態に係る高周波信号切り替え回路について図面を参照して説明する。図１は高周波信号切り替え回路１００を示す。高周波信号切り替え回路１００は、プリント基板上に配置され、複数の高周波信号が入力される端子と複数の高周波信号が出力される端子との間の接続を相互に切り替えるものである。

【0013】

図１において、高周波信号切り替え回路１００は、プリント基板上に配置された少なくとも２個の信号入力端となる端子１，２（第１端子、第２端子）と、少なくとも２個の信号出力端となる端子３，４（第３端子、第４端子）と、これら各端子１～４に対応して設けられたリレーＲＬ１～ＲＬ４（第１リレー～第４リレー）と、これら各リレー間を繋ぎ、プリント基板上にて交差しないパターンとされた信号ラインＰ１～Ｐ４と、を備えている。

【0014】

ここに、４個の端子１～４は、プリント基板上で矩形の頂点位置に分散配置され、端子１と端子２は、平面視で上下方向に配置され、端子３と端子４は、端子１と端子２の配置方向に直交する左右方向に配置されることが望ましい。各リレーＲＬ１～ＲＬ４は、各端子１～４に隣接して各端子１～４の位置より矩形内方に配置されることが望ましい。信号ラインＰ１～Ｐ４の各々は、相互に隣り合うリレーＲＬ１～ＲＬ４間を繋ぐように設けられればよい。

【0015】

そして、各端子１～４の接続状態は、４個のリレーＲＬ１～ＲＬ４へのリレー制御信号によるリレー接点の切り替え状態に応じて切り替わる。第１の接続状態として、端子１が信号ラインＰ４を通して端子３と接続され、端子２が信号ラインＰ２を通して端子４と接続される。第２の接続状態として、端子１が信号ラインＰ１を通して端子４と接続され、端子２が信号ラインＰ３を通して端子３と接続される。

【0016】

その結果、端子１に第１の信号が入力され、端子２に第２の信号が入力されると、第１の接続状態では、端子３には第１の信号が出力され、端子４には第２の信号が出力される。第２の接続状態では、端子３には第２の信号が出力され、端子４には第１の信号が出力される。こうして、信号ラインＰ１～Ｐ４が交差することなく、出力側の信号を切り替えることができる。

【0017】

より詳細には、各端子１～４は、各リレーＲＬ１～ＲＬ４のコモン端子ｃにそれぞれ接続される。信号ラインＰ１～Ｐ４の各々は、互いに隣り合うリレーＲＬ１～ＲＬ４の切り替え端子ｂ，ａ間を繋いでいる。端子ｂは、リレーコイル通電により開く常閉接点、端子ａは、リレーコイル通電により閉じる常開接点である。

【0018】

このような高周波信号切り替え回路１００によれば、プリント基板上で信号ラインのパターンが交差しない構成を実現でき、信号ラインでのアイソレーションを格段に向上させることができる。また、信号ラインのパターンの交差する箇所がないだけでなく、非導通ポート間に２つのリレーが入ることにより、リレー内でのアイソレーションも２つ分となり、さらにアイソレーションが向上する。

【0019】

図２（ａ）は高周波信号切り替え回路１００にリレー制御信号線を加えたもので、（ｂ）はリレー制御信号と切り替え回路の態様を示す。リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２の各コイルには、リレー制御信号（ＣＴＲＬ）が反転して与えられ、リレーＲＬ４及びリリレーＲＬ３の各コイルには、リレー制御信号（ＣＴＲＬ）がそのまま与えられる。

【0020】

リレー制御信号（ＣＴＲＬ）がロー（Ｌ）のとき、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２に対する信号は反転し、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２はオン（ＯＮ）となり、リレーＲＬ３及びリレーＲＬ４はオフ（ＯＦＦ）となり、それにより、端子１と端子３、端子２と端子４がそれぞれ接続された第１の接続状態となる。これは、上述の図１に示した状態である。

【0021】

リレー制御信号（ＣＴＲＬ）がハイ（Ｈ）のとき、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２はオフ（ＯＦＦ）となり、リレーＲＬ３及びリレーＲＬ４はオン（ＯＮ）となり、それにより、端子１と端子４、端子２と端子３がそれぞれ接続された第２の接続状態となる。リレーの接点が図２（ａ）に示す状態は、いずれの端子も他の端子に接続されていない、オフ（ＯＦＦ）状態である。リレーＲＬ１～ＲＬ４は、上記構成に限られず、リレー通電方向を変えることで、いずかの回路が閉路する形態のものを用いても構わない。

【0022】

図３は、高周波信号切り替え回路１００に同軸ケーブル１１，１２等を装備した形態を示す。高周波信号切り替え回路１００は、プリント基板１０に実装され、４個の端子１～４は、平面視で四角形の頂点位置に、右回りに順に、端子１、端子４、端子２、端子３が配置されている。回路の入力端となる端子１，２には、同軸ケーブル１１，１２がそれぞれ接続される。同軸ケーブル１１，１２は、プリント基板１０の平面からは立体的に離れて配置され、入力Ｐｏｒｔ１、入力Ｐｏｒｔ２となる。

【0023】

リレーＲＬ１～リレーＲＬ４の各々は、プリント基板１０上に端子１～端子４の各々に対応して平面視で中心寄りに配置されている。これら４個のリレーＲＬ１～ＲＬ４間を接続するパターンＰ１～Ｐ４は、図では見えていないが、それらの中心側はパターンなしの空間となっている。出力端となる端子３には、四角形の頂点位置配置の端子１の外側を迂回して、出力Ｐｏｒｔ３を形成するパターンＰ５が設けられている。端子４には、出力Ｐｏｒｔ４を形成するパターンＰ６が設けられている。出力Ｐｏｒｔ３及び出力Ｐｏｒｔ４は、入力Ｐｏｒｔ１及び入力Ｐｏｒｔ２が設けられる側とは反対側に配置されることが望ましい。

【0024】

図４は、高周波信号切り替え回路１００を備え、複数の異なる送受信経路を切り替える切り替え装置の機能を有したリニアアンプ５０の構成を示す。リニアアンプ５０は、高周波信号切り替え回路１００と、複数の互いに異なる送受信経路５１，５２と、を備えている。高周波信号切り替え回路１００の入力側の端子１及び端子２は、複数台の無線機１０１，１０２（エキサイター）の高周波信号出力を伝搬する同軸ケーブル１１，１２をそれぞれ接続可能とされている。出力側の端子３及び端子４は、複数の送受信経路５１，５２の各々に接続されている。

【0025】

送受信経路５１，５２の出力側には出力切り替え回路５３と、アンテナ出力５４とを備える。送受信経路５１には、パワーアンプ５１１、ＬＰＦ５１２、チューナ５１３等が介在されている。送受信経路５２は、入出力をストレートに接続する。

【0026】

このように、高周波信号切り替え回路１００がリニアアンプ５０内において用いられ、無線機１０１，１０２が高周波信号切り替え回路１００の入力端に接続されることにより、複数の高周波信号入力をリニアアンプ５０内の複数の系統に対して切り替え可能となり、送信に使用する無線機１０１，１０２を切り替え運用することができる。また、リニアアンプ５０の出力切り替え回路５３として、上記と同等の高周波信号切り替え回路を用いれば、アンテナ出力５４の切り替えも可能となる。

【0027】

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、端子１～４やリレーＲＬ１～ＲＬ４の配置位置は、上記構成に限られず、相互に隣り合うリレーＲＬ１～ＲＬ４を繋ぐ信号ラインＰ１～Ｐ４が交差することなく構成できれば、任意に設定可能である。

【符号の説明】

【0028】

１００ 高周波信号切り替え回路
１０１，１０２ 無線機
１，２，３，４ 端子（第１端子～第４端子）
ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４ リレー（第１リレー～第４リレー）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 信号ライン
Ｐ５、Ｐ６ パターン
ｃ コモン端子
ｂ，ａ 切り替え端子
１１，１２ 同軸ケーブル
５０ 切り替え装置の機能を有したリニアアンプ
５１，５２ 送受信経路
５３ 出力切り替え回路
５４ アンテナ出力
５１１ パワーアンプ
５１２ ＬＰＦ
５１３ チューナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】