多チャンネル高周波信号切替装置
【課題】多チャンネルの高周波信号切り替えを小規模の回路構成にて容易に実現できる多チャンネル高周波信号切替装置を提供する。
【解決手段】多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を、四辺形のマトリクス配線領域１１を囲繞するように例えば８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈを設け、各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成して、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成した。
【解決手段】多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を、四辺形のマトリクス配線領域１１を囲繞するように例えば８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈを設け、各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成して、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された複数チャンネルの高周波信号を、任意の組み合わせによる複数チャンネルの高周波信号に選択的に切り替えて出力する多チャンネル高周波信号切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）においては、入力された複数チャンネルの高周波信号を、任意の組み合わせによる複数チャンネルの高周波信号に選択的に切り替えて出力する高周波信号切替回路を用いて、複数の要素コイルを複数の受信チャンネルに対して任意に割り当てる機能を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４５５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記装置に設けられた従来の高周波信号切替回路は、高周波信号の切替チャンネル数が少なく、切替チャンネル数に合わせてスイッチをディスクリート接続した回路構成により実現していた。この従来技術の延長で、切替チャンネル数の多チャンネル化を図ろうとすると、高周波信号を扱う切替回路の回路規模が大型化し、装置のコンパクト化を図る上で問題があった。さらに、回路規模の大型化に伴い、扱う高周波信号の線路長が延長することから、信号の伝送ロス、漏洩、Ｓ／Ｎ劣化等、回路動作上の不具合を招く虞があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、多チャンネルの高周波信号切り替えを小規模の回路構成にて容易に実現できる多チャンネル高周波信号切替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】
【０００６】
本発明は、多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成し、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成することによって、多チャンネル高周波信号切替回路の小型化を実現している。
【０００７】
本発明は、少なくとも第１の配線層と第２の配線層が形成された多層基板であって、前記第１の配線層にｋ本（ｋは２以上の整数）の第１信号線を一定の間隔で配置し、前記第２の配線層に前記第１信号線と交差するｋ本の第２信号線を一定の間隔で配置してマトリクス配線領域が形成された基板と、前記基板の第１実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第１信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第１信号線に選択的に出力する第１群の高周波信号切替スイッチと、前記基板の前記第１実装面の反対面である第２実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第２信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第２信号線に選択的に出力する第２群の高周波信号切替スイッチと、前記第１群および第２群の高周波信号切替スイッチに接続され、前記マトリクス配線領域の前記第１信号線と前記第２信号線の交点からｋチャンネル単位の高周波信号を取り出すｋ個の出力端と、を具備した多チャンネル高周波信号切替装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成して、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成したことにより、多チャンネルの高周波信号の切り替えを小規模の回路構成にて容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記図１に示す高周波信号切替スイッチの構成を示すブロック図。
【図３】上記図１に示す基板の積層構造を示す図。
【図４】上記図１に示す多チャンネル高周波信号切替装置の切替回路を示す回路図。
【図５】上記実施形態に係る信号伝送路の特性説明図。
【図６】上記実施形態に係る信号伝送路の特性説明図。
【図７】上記実施形態に係る信号伝送路の特性説明図。
【図８】上記実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の応用例を示すブロック図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を図１乃至図４に示す。図１は本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を示すブロック図、図２は上記図１に示す高周波信号切替スイッチの構成を示すブロック図、図３は上記図１に示す基板の積層構造を示す図、図４は上記図１に示す多チャンネル高周波信号切替装置の切替回路を示す回路図である。
【００１２】
本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置は、図１に示すように、四辺形のマトリクス配線領域１１を有する基板１０と、この基板１０の上記マトリクス配線領域１１を囲繞する両表層面に設けられた８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｄ、１２Ｅ〜１２Ｈとを具備して構成される。
【００１３】
８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｄ、１２Ｅ〜１２Ｈは、それぞれ、図２に示すように、８個の高周波用スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８により構成されている。この８個の高周波用スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８は、それぞれ外部から供給された制御信号により、個別にオン／オフ制御される。
【００１４】
四辺形のマトリクス配線領域１１を有する基板１０は、図３に示すように、一方および他方の各表層ＰＡ，ＰＢをそれぞれ部品実装面として、内層に、絶縁層ＢＬを介し、４層の導電層を形成した、多層プリント配線板により構成されている。上記各導電層のうち、２層は、上記四辺形のマトリクス配線領域１１を形成する配線層（信号層）ＳＡ，ＳＢを形成し、残る２層は配線層ＳＡ，ＳＢ相互の間、配線層ＳＢと他方の表層（部品実装面）ＰＢとの間をそれぞれ電磁遮蔽するグランド層（ベタパターン）ＧＮＤを形成している。
【００１５】
配線層ＳＡには、８本のＸ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８が並列状に一定の間隔で配置され、配線層ＳＢには、上記Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８と交差する８本のＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８が並列状に一定の間隔で配置されて、四辺形のマトリクス配線領域１１を形成している。
【００１６】
このマトリクス配線領域１１を囲繞するように、基板１０の一方の表層（部品実装面）ＰＡに、４組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｄが実装され、他方の表層（部品実装面）ＰＢに、４組の高周波信号切替スイッチ１２Ｅ〜１２Ｈが実装されている。
【００１７】
これら８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈの信号入力端ＩＮ１〜ＩＮ８には、それぞれ予め定められたチャンネル（１ＣＨ〜８ＣＨ）の高周波信号が供給される。この実施形態では、図２に示すように、高周波信号切替スイッチ１２Ａを構成する各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替入力端Ｃが共通接続されて、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１を構成し、この信号入力端ＩＮ１に第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が供給される。以下同様に、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ〜１２Ｈについても、各組毎に、スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替入力端Ｃが共通接続されて、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ〜１２Ｈの信号入力端ＩＮ２〜ＩＮ８を構成し、この信号入力端ＩＮ２〜ＩＮ８に第２チャンネル（２ＣＨ）〜第８チャンネル（８ＣＨ）の高周波信号が供給される。
【００１８】
上記８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈを構成する各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端（図２に示す符号Ｔ）は、各スイッチ素子毎に、上記マトリクス配線領域１１の予め定められた信号線に、それぞれ個別に配線されている。ここでは、一方の部品実装面ＰＡに設けられた高周波信号切替スイッチ１２Ａの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、このスイッチに平面上で重なる高周波信号切替スイッチ１２Ｅの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８の一端側に接続されている。すなわち、高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ１の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｅのスイッチ素子ＨＳ１の切替出力端は、それぞれ共通のスルーホールＴｈを介してＹ信号線ＹＬ１の一端側に接続され、高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｅのスイッチ素子ＨＳ８の切替出力端は、それぞれ共通のスルーホールＴｈを介してＹ信号線ＹＬ８の一端側に接続されている。同様に、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｆの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＸ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８の一端側に接続され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｇの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８の他端側に接続され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｈの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＸ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８の他端側に接続されている。
【００１９】
この切替回路の接続構成を図４に示している。なお、図４に示す切替回路では、高周波信号を取り出す高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８に、信号の整合をとるためのインピーダンスマッチング素子１６を設けた例を示している。
【００２０】
さらに基板１０の部品実装面ＰＢには、制御信号コネクタ１５を介して外部から受けた制御信号に従い上記８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８に対して個別にオン／オフ制御信号を出力するスイッチ制御回路１４と、このスイッチ制御回路１４から出力されたオン／オフ制御信号を上記各組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８に個別に供給する制御信号線ＣＮ１〜ＣＮ８が設けられている。なお、ここでは各スイッチ素子に個別に配線される制御信号線を高周波信号切替スイッチの組毎に纏めてＣＮ１〜ＣＮ８として示している。
【００２１】
上記四辺形のマトリクス配線領域１１上において、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８とをそれぞれ異にする８つの交点をそれぞれ高周波信号の出力端（取り出し端）として、上記四辺形のマトリクス配線領域１１に、８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８が設けられている。この第１実施形態では、上記各高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈに対して、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８との和の線路長が均一となる、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８と前記Ｙ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８との交差位置を高周波信号の取り出し端を高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８としている。ここでは、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８とのマトリクス配線領域において、ＸＬ１とＹＬ４との交点（ＸＬ１・ＹＬ４）を第１チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１、ＸＬ２とＹＬ３との交点（ＸＬ２・ＹＬ３）を第２チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ２、ＸＬ３とＹＬ２との交点（ＸＬ３・ＹＬ２）を第３チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ３、ＸＬ４とＹＬ１との交点（ＸＬ４・ＹＬ１）を第４チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ４、ＸＬ５とＹＬ８との交点（ＸＬ５・ＹＬ８）を第５チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ５、ＸＬ６とＹＬ７との交点（ＸＬ６・ＹＬ７）を第６チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ６、ＸＬ７とＹＬ６との交点（ＸＬ７・ＹＬ６）を第７チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ７、ＸＬ８とＹＬ５との交点（ＸＬ８・ＹＬ５）を第８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ８としている。
【００２２】
このマトリクス配線領域１１に設けられた８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８は、ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４がＸＬ１・ＹＬ１を基点とし、ＯＵＴ５〜ＯＵＴ８がＸＬ８・ＹＬ８を基点として、それぞれ等しいマトリクス配線長のＸ・Ｙ交差点に設けられている。なお、ＸＬ１には、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆ，１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ１が接続され、ＹＬ１には、高周波信号切替スイッチ１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｇのスイッチ素子ＨＳ１が接続され、ＸＬ８には、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆ，１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ８が接続され、ＹＬ８には、高周波信号切替スイッチ１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｇのスイッチ素子ＨＳ８が接続されている。
【００２３】
これにより、例えば、高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｂのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｃのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｄのスイッチ素子ＨＳ１とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１に入力された第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ４に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの信号入力端ＩＮ２に入力された第２チャンネル（２ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ８に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの信号入力端ＩＮ３に入力された第３チャンネル（３ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ５に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの信号入力端ＩＮ４に入力された第４チャンネル（４ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ１に出力される。この各チャンネルの高周波信号の入出力については、図４に示すスイッチ回路図を辿ることにより容易に理解できる。
【００２４】
また、例えば高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ２と、高周波信号切替スイッチ１２Ｂのスイッチ素子ＨＳ７と、高周波信号切替スイッチ１２Ｃのスイッチ素子ＨＳ７と、高周波信号切替スイッチ１２Ｄのスイッチ素子ＨＳ２とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１に入力された第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ３に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの信号入力端ＩＮ２に入力された第２チャンネル（２ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ７に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの信号入力端ＩＮ３に入力された第３チャンネル（３ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ６に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの信号入力端ＩＮ４に入力された第４チャンネル（４ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ２に出力される。この各チャンネルの高周波信号の入出力についても図４に示すスイッチ回路図を辿ることにより容易に理解できる。
【００２５】
また、例えば高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｂのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｃのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｄのスイッチ素子ＨＳ８とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１に入力された第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ５に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの信号入力端ＩＮ２に入力された第２チャンネル（２ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ１に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの信号入力端ＩＮ３に入力された第３チャンネル（３ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ４に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの信号入力端ＩＮ４に入力された第４チャンネル（４ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ８に出力される。
【００２６】
また、例えば高周波信号切替スイッチ１２Ｅのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｆのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｇのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ１とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ｅの信号入力端ＩＮ１に入力された第５チャンネル（５ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ４に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｆの信号入力端ＩＮ６に入力された第６チャンネル（６ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ８に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｇの信号入力端ＩＮ７に入力された第７チャンネル（７ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ５に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｈの信号入力端ＩＮ８に入力された第８チャンネル（８ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ１に出力される。
【００２７】
これら各チャンネルの高周波信号の入出力において、上記各信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）は、それぞれ、等しい長さ（距離）である。このように、高周波信号の信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）を一様に揃える（配線長のばらつきを抑制する）ことにより、高周波信号の高速切替が可能となる。
【００２８】
この高周波信号の信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）のばらつきによる、挿入損失とＳＷＲ（反射の度合い）の関係を図５乃至図７に示している。図５は上記したマトリクス配線領域１１と同等のマトリクス配線上において、Ｘ信号線ＸＬ（またはＹ信号線ＹＬ）の一端を入力端、他端を出力端とした場合、図６は同じく上記マトリクス配線上において、Ｘ信号線ＸＬ（またはＹ信号線ＹＬ）の一端を入力端、当該線上の１／２を出力端とした場合、図７は同じく上記マトリクス配線上において、Ｘ信号線ＸＬ（またはＹ信号線ＹＬ）の一端を入力端および出力端とした場合の、模式図（ａ）と特性図（ｂ）とを示している。この図５乃至図７に示すように、挿入損失Ｓ２１、およびＳＷＲＳ１１は、信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）によって特性を異にする。従って複数の高周波信号を同時に切替制御する切替回路において配線長（伝搬距離）を一様化することで、取り扱う画像生成用の複数の高周波信号に対して安定した高品位の高速切替が可能となる。
【００２９】
上記した本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置は、四辺形のマトリクス配線領域１１を囲繞するように８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈを設けた構成であることから、８チャンネルの任意の組み合わせによる高周波信号の切替回路をコンパクトに構成でき、切替回路の配線長を短縮できる。これにより伝送ロスの少ない多チャンネル（８×８チャンネル）の高周波信号切替装置が実現できる。また、四辺形のマトリクス配線領域１１において、配線層ＳＡ，ＳＢ相互の間と、配線層ＳＢと他方の表層ＰＢとの間にベタパターンのグランド層ＧＮＤが挿入されていることから高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈ相互の間の信号漏れを抑制した高周波信号切替装置が実現できる。さらに上記したように各チャンネルの配線長（伝搬距離）が一様化されることで、安定した高品位の高速切替が可能となる。
【００３０】
上記した多チャンネル（８×８チャンネル）の高周波信号切替装置を複数組み合わせて、より多チャンネルの高周波信号切替装置を実現した構成例を図８に示している。この図８に示す構成例は、上記図１乃至図４に示した高周波信号切替装置（ここでは８×８マトリクス回路と称す）を前後段各４組ずつ計８組用い、前段の４組の８×８マトリクス回路５１〜５４の任意の２チャンネルの出力端を後段の４組の８×８マトリクス回路５５〜５８の任意の２チャンネルの入力端に接続することによって所望の多チャンネル切替回路を実現している。ここでは入力３２チャンネル、出力最大３２チャンネルの任意切替可能な高周波信号切替装置を実現している。このような多チャンネル切替回路を、さらに階層化して接続することにより、より多チャンネルの高周波信号切替装置を実現することができる。
【００３１】
本発明の第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を図９に示している。なお、図９に示す多チャンネル高周波信号切替装置の構成において、上記した第１実施形態と同一部分には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
この第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置が上記図１に示した第１実施形態の多チャンネル高周波信号切替装置と、とくに異なるところは、マトリクス配線領域１１上の高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８の交点位置を異ならせている。この第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置では、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８とのマトリクス配線領域において、ＸＬ１とＹＬ８の交点（ＸＬ１・ＹＬ８）を第１チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１、ＸＬ２とＹＬ７の交点（ＸＬ２・ＹＬ７）を第２チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ２、ＸＬ３とＹＬ６の交点（ＸＬ３・ＹＬ６）を第３チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ３、ＸＬ４とＹＬ５の交点（ＸＬ４・ＹＬ５）を第４チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ４、ＸＬ５とＹＬ４の交点（ＸＬ５・ＹＬ４）を第５チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ５、ＸＬ６とＹＬ３の交点（ＸＬ６・ＹＬ３）を第６チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ６、ＸＬ７とＹＬ２の交点（ＸＬ７・ＹＬ２）を第７チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ７、ＸＬ８とＹＬ１の交点（ＸＬ８・ＹＬ１）を第８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ８としている。
【００３３】
このような第２実施形態の構成においても、四辺形のマトリクス配線領域１１の一辺を２０mm乃至３０mm程度にすることで、切替回路の配線長を一律に短縮でき、現況の数十メガヘルツ〜百数十メガヘルツの高周波信号の高速切替に十分に適用可能なコンパクト形の多チャンネル高周波信号切替装置が実現できる。
【００３４】
上記したように本発明の第１、第２実施形態によれば、多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成して、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成したことにより、多チャンネルの高周波信号の切り替えを小規模の回路構成にて容易に実現できる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…基板、１１…四辺形のマトリクス配線領域、１２Ａ〜１２Ｈ…高周波信号切替スイッチ、ＨＳ１〜ＨＳ８…スイッチ素子、ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８…高周波信号出力端、１４…スイッチ制御回路、ＣＮ１〜ＣＮ８…制御信号線、５１〜５８…高周波信号切替装置（８×８マトリクス回路）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された複数チャンネルの高周波信号を、任意の組み合わせによる複数チャンネルの高周波信号に選択的に切り替えて出力する多チャンネル高周波信号切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）においては、入力された複数チャンネルの高周波信号を、任意の組み合わせによる複数チャンネルの高周波信号に選択的に切り替えて出力する高周波信号切替回路を用いて、複数の要素コイルを複数の受信チャンネルに対して任意に割り当てる機能を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４５５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記装置に設けられた従来の高周波信号切替回路は、高周波信号の切替チャンネル数が少なく、切替チャンネル数に合わせてスイッチをディスクリート接続した回路構成により実現していた。この従来技術の延長で、切替チャンネル数の多チャンネル化を図ろうとすると、高周波信号を扱う切替回路の回路規模が大型化し、装置のコンパクト化を図る上で問題があった。さらに、回路規模の大型化に伴い、扱う高周波信号の線路長が延長することから、信号の伝送ロス、漏洩、Ｓ／Ｎ劣化等、回路動作上の不具合を招く虞があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、多チャンネルの高周波信号切り替えを小規模の回路構成にて容易に実現できる多チャンネル高周波信号切替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】
【０００６】
本発明は、多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成し、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成することによって、多チャンネル高周波信号切替回路の小型化を実現している。
【０００７】
本発明は、少なくとも第１の配線層と第２の配線層が形成された多層基板であって、前記第１の配線層にｋ本（ｋは２以上の整数）の第１信号線を一定の間隔で配置し、前記第２の配線層に前記第１信号線と交差するｋ本の第２信号線を一定の間隔で配置してマトリクス配線領域が形成された基板と、前記基板の第１実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第１信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第１信号線に選択的に出力する第１群の高周波信号切替スイッチと、前記基板の前記第１実装面の反対面である第２実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第２信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第２信号線に選択的に出力する第２群の高周波信号切替スイッチと、前記第１群および第２群の高周波信号切替スイッチに接続され、前記マトリクス配線領域の前記第１信号線と前記第２信号線の交点からｋチャンネル単位の高周波信号を取り出すｋ個の出力端と、を具備した多チャンネル高周波信号切替装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成して、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成したことにより、多チャンネルの高周波信号の切り替えを小規模の回路構成にて容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記図１に示す高周波信号切替スイッチの構成を示すブロック図。
【図３】上記図１に示す基板の積層構造を示す図。
【図４】上記図１に示す多チャンネル高周波信号切替装置の切替回路を示す回路図。
【図５】上記実施形態に係る信号伝送路の特性説明図。
【図６】上記実施形態に係る信号伝送路の特性説明図。
【図７】上記実施形態に係る信号伝送路の特性説明図。
【図８】上記実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の応用例を示すブロック図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を図１乃至図４に示す。図１は本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を示すブロック図、図２は上記図１に示す高周波信号切替スイッチの構成を示すブロック図、図３は上記図１に示す基板の積層構造を示す図、図４は上記図１に示す多チャンネル高周波信号切替装置の切替回路を示す回路図である。
【００１２】
本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置は、図１に示すように、四辺形のマトリクス配線領域１１を有する基板１０と、この基板１０の上記マトリクス配線領域１１を囲繞する両表層面に設けられた８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｄ、１２Ｅ〜１２Ｈとを具備して構成される。
【００１３】
８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｄ、１２Ｅ〜１２Ｈは、それぞれ、図２に示すように、８個の高周波用スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８により構成されている。この８個の高周波用スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８は、それぞれ外部から供給された制御信号により、個別にオン／オフ制御される。
【００１４】
四辺形のマトリクス配線領域１１を有する基板１０は、図３に示すように、一方および他方の各表層ＰＡ，ＰＢをそれぞれ部品実装面として、内層に、絶縁層ＢＬを介し、４層の導電層を形成した、多層プリント配線板により構成されている。上記各導電層のうち、２層は、上記四辺形のマトリクス配線領域１１を形成する配線層（信号層）ＳＡ，ＳＢを形成し、残る２層は配線層ＳＡ，ＳＢ相互の間、配線層ＳＢと他方の表層（部品実装面）ＰＢとの間をそれぞれ電磁遮蔽するグランド層（ベタパターン）ＧＮＤを形成している。
【００１５】
配線層ＳＡには、８本のＸ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８が並列状に一定の間隔で配置され、配線層ＳＢには、上記Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８と交差する８本のＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８が並列状に一定の間隔で配置されて、四辺形のマトリクス配線領域１１を形成している。
【００１６】
このマトリクス配線領域１１を囲繞するように、基板１０の一方の表層（部品実装面）ＰＡに、４組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｄが実装され、他方の表層（部品実装面）ＰＢに、４組の高周波信号切替スイッチ１２Ｅ〜１２Ｈが実装されている。
【００１７】
これら８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈの信号入力端ＩＮ１〜ＩＮ８には、それぞれ予め定められたチャンネル（１ＣＨ〜８ＣＨ）の高周波信号が供給される。この実施形態では、図２に示すように、高周波信号切替スイッチ１２Ａを構成する各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替入力端Ｃが共通接続されて、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１を構成し、この信号入力端ＩＮ１に第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が供給される。以下同様に、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ〜１２Ｈについても、各組毎に、スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替入力端Ｃが共通接続されて、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ〜１２Ｈの信号入力端ＩＮ２〜ＩＮ８を構成し、この信号入力端ＩＮ２〜ＩＮ８に第２チャンネル（２ＣＨ）〜第８チャンネル（８ＣＨ）の高周波信号が供給される。
【００１８】
上記８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈを構成する各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端（図２に示す符号Ｔ）は、各スイッチ素子毎に、上記マトリクス配線領域１１の予め定められた信号線に、それぞれ個別に配線されている。ここでは、一方の部品実装面ＰＡに設けられた高周波信号切替スイッチ１２Ａの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、このスイッチに平面上で重なる高周波信号切替スイッチ１２Ｅの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８の一端側に接続されている。すなわち、高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ１の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｅのスイッチ素子ＨＳ１の切替出力端は、それぞれ共通のスルーホールＴｈを介してＹ信号線ＹＬ１の一端側に接続され、高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｅのスイッチ素子ＨＳ８の切替出力端は、それぞれ共通のスルーホールＴｈを介してＹ信号線ＹＬ８の一端側に接続されている。同様に、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｆの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＸ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８の一端側に接続され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｇの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８の他端側に接続され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端と、高周波信号切替スイッチ１２Ｈの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８の切替出力端は、それぞれスルーホールＴｈを介して個別にＸ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８の他端側に接続されている。
【００１９】
この切替回路の接続構成を図４に示している。なお、図４に示す切替回路では、高周波信号を取り出す高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８に、信号の整合をとるためのインピーダンスマッチング素子１６を設けた例を示している。
【００２０】
さらに基板１０の部品実装面ＰＢには、制御信号コネクタ１５を介して外部から受けた制御信号に従い上記８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈの各スイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８に対して個別にオン／オフ制御信号を出力するスイッチ制御回路１４と、このスイッチ制御回路１４から出力されたオン／オフ制御信号を上記各組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ１〜ＨＳ８に個別に供給する制御信号線ＣＮ１〜ＣＮ８が設けられている。なお、ここでは各スイッチ素子に個別に配線される制御信号線を高周波信号切替スイッチの組毎に纏めてＣＮ１〜ＣＮ８として示している。
【００２１】
上記四辺形のマトリクス配線領域１１上において、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８とをそれぞれ異にする８つの交点をそれぞれ高周波信号の出力端（取り出し端）として、上記四辺形のマトリクス配線領域１１に、８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８が設けられている。この第１実施形態では、上記各高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈに対して、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８との和の線路長が均一となる、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８と前記Ｙ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８との交差位置を高周波信号の取り出し端を高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８としている。ここでは、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８とのマトリクス配線領域において、ＸＬ１とＹＬ４との交点（ＸＬ１・ＹＬ４）を第１チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１、ＸＬ２とＹＬ３との交点（ＸＬ２・ＹＬ３）を第２チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ２、ＸＬ３とＹＬ２との交点（ＸＬ３・ＹＬ２）を第３チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ３、ＸＬ４とＹＬ１との交点（ＸＬ４・ＹＬ１）を第４チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ４、ＸＬ５とＹＬ８との交点（ＸＬ５・ＹＬ８）を第５チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ５、ＸＬ６とＹＬ７との交点（ＸＬ６・ＹＬ７）を第６チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ６、ＸＬ７とＹＬ６との交点（ＸＬ７・ＹＬ６）を第７チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ７、ＸＬ８とＹＬ５との交点（ＸＬ８・ＹＬ５）を第８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ８としている。
【００２２】
このマトリクス配線領域１１に設けられた８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８は、ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４がＸＬ１・ＹＬ１を基点とし、ＯＵＴ５〜ＯＵＴ８がＸＬ８・ＹＬ８を基点として、それぞれ等しいマトリクス配線長のＸ・Ｙ交差点に設けられている。なお、ＸＬ１には、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆ，１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ１が接続され、ＹＬ１には、高周波信号切替スイッチ１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｇのスイッチ素子ＨＳ１が接続され、ＸＬ８には、高周波信号切替スイッチ１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆ，１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ８が接続され、ＹＬ８には、高周波信号切替スイッチ１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｇのスイッチ素子ＨＳ８が接続されている。
【００２３】
これにより、例えば、高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｂのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｃのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｄのスイッチ素子ＨＳ１とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１に入力された第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ４に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの信号入力端ＩＮ２に入力された第２チャンネル（２ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ８に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの信号入力端ＩＮ３に入力された第３チャンネル（３ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ５に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの信号入力端ＩＮ４に入力された第４チャンネル（４ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ１に出力される。この各チャンネルの高周波信号の入出力については、図４に示すスイッチ回路図を辿ることにより容易に理解できる。
【００２４】
また、例えば高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ２と、高周波信号切替スイッチ１２Ｂのスイッチ素子ＨＳ７と、高周波信号切替スイッチ１２Ｃのスイッチ素子ＨＳ７と、高周波信号切替スイッチ１２Ｄのスイッチ素子ＨＳ２とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１に入力された第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ３に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの信号入力端ＩＮ２に入力された第２チャンネル（２ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ７に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの信号入力端ＩＮ３に入力された第３チャンネル（３ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ６に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの信号入力端ＩＮ４に入力された第４チャンネル（４ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ２に出力される。この各チャンネルの高周波信号の入出力についても図４に示すスイッチ回路図を辿ることにより容易に理解できる。
【００２５】
また、例えば高周波信号切替スイッチ１２Ａのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｂのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｃのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｄのスイッチ素子ＨＳ８とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ａの信号入力端ＩＮ１に入力された第１チャンネル（１ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ５に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｂの信号入力端ＩＮ２に入力された第２チャンネル（２ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ１に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｃの信号入力端ＩＮ３に入力された第３チャンネル（３ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ４に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｄの信号入力端ＩＮ４に入力された第４チャンネル（４ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ８に出力される。
【００２６】
また、例えば高周波信号切替スイッチ１２Ｅのスイッチ素子ＨＳ１と、高周波信号切替スイッチ１２Ｆのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｇのスイッチ素子ＨＳ８と、高周波信号切替スイッチ１２Ｈのスイッチ素子ＨＳ１とをそれぞれ同時にスイッチオン制御することにより、高周波信号切替スイッチ１２Ｅの信号入力端ＩＮ１に入力された第５チャンネル（５ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ４に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｆの信号入力端ＩＮ６に入力された第６チャンネル（６ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ８に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｇの信号入力端ＩＮ７に入力された第７チャンネル（７ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ５に出力され、高周波信号切替スイッチ１２Ｈの信号入力端ＩＮ８に入力された第８チャンネル（８ＣＨ）の高周波信号が信号出力端ＯＵＴ１に出力される。
【００２７】
これら各チャンネルの高周波信号の入出力において、上記各信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）は、それぞれ、等しい長さ（距離）である。このように、高周波信号の信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）を一様に揃える（配線長のばらつきを抑制する）ことにより、高周波信号の高速切替が可能となる。
【００２８】
この高周波信号の信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）のばらつきによる、挿入損失とＳＷＲ（反射の度合い）の関係を図５乃至図７に示している。図５は上記したマトリクス配線領域１１と同等のマトリクス配線上において、Ｘ信号線ＸＬ（またはＹ信号線ＹＬ）の一端を入力端、他端を出力端とした場合、図６は同じく上記マトリクス配線上において、Ｘ信号線ＸＬ（またはＹ信号線ＹＬ）の一端を入力端、当該線上の１／２を出力端とした場合、図７は同じく上記マトリクス配線上において、Ｘ信号線ＸＬ（またはＹ信号線ＹＬ）の一端を入力端および出力端とした場合の、模式図（ａ）と特性図（ｂ）とを示している。この図５乃至図７に示すように、挿入損失Ｓ２１、およびＳＷＲＳ１１は、信号入力端から信号出力端までの配線長（伝搬距離）によって特性を異にする。従って複数の高周波信号を同時に切替制御する切替回路において配線長（伝搬距離）を一様化することで、取り扱う画像生成用の複数の高周波信号に対して安定した高品位の高速切替が可能となる。
【００２９】
上記した本発明の第１実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置は、四辺形のマトリクス配線領域１１を囲繞するように８組の高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈを設けた構成であることから、８チャンネルの任意の組み合わせによる高周波信号の切替回路をコンパクトに構成でき、切替回路の配線長を短縮できる。これにより伝送ロスの少ない多チャンネル（８×８チャンネル）の高周波信号切替装置が実現できる。また、四辺形のマトリクス配線領域１１において、配線層ＳＡ，ＳＢ相互の間と、配線層ＳＢと他方の表層ＰＢとの間にベタパターンのグランド層ＧＮＤが挿入されていることから高周波信号切替スイッチ１２Ａ〜１２Ｈ相互の間の信号漏れを抑制した高周波信号切替装置が実現できる。さらに上記したように各チャンネルの配線長（伝搬距離）が一様化されることで、安定した高品位の高速切替が可能となる。
【００３０】
上記した多チャンネル（８×８チャンネル）の高周波信号切替装置を複数組み合わせて、より多チャンネルの高周波信号切替装置を実現した構成例を図８に示している。この図８に示す構成例は、上記図１乃至図４に示した高周波信号切替装置（ここでは８×８マトリクス回路と称す）を前後段各４組ずつ計８組用い、前段の４組の８×８マトリクス回路５１〜５４の任意の２チャンネルの出力端を後段の４組の８×８マトリクス回路５５〜５８の任意の２チャンネルの入力端に接続することによって所望の多チャンネル切替回路を実現している。ここでは入力３２チャンネル、出力最大３２チャンネルの任意切替可能な高周波信号切替装置を実現している。このような多チャンネル切替回路を、さらに階層化して接続することにより、より多チャンネルの高周波信号切替装置を実現することができる。
【００３１】
本発明の第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置の構成を図９に示している。なお、図９に示す多チャンネル高周波信号切替装置の構成において、上記した第１実施形態と同一部分には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
この第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置が上記図１に示した第１実施形態の多チャンネル高周波信号切替装置と、とくに異なるところは、マトリクス配線領域１１上の高周波信号出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８の交点位置を異ならせている。この第２実施形態に係る多チャンネル高周波信号切替装置では、Ｘ信号線ＸＬ１〜ＸＬ８とＹ信号線ＹＬ１〜ＹＬ８とのマトリクス配線領域において、ＸＬ１とＹＬ８の交点（ＸＬ１・ＹＬ８）を第１チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ１、ＸＬ２とＹＬ７の交点（ＸＬ２・ＹＬ７）を第２チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ２、ＸＬ３とＹＬ６の交点（ＸＬ３・ＹＬ６）を第３チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ３、ＸＬ４とＹＬ５の交点（ＸＬ４・ＹＬ５）を第４チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ４、ＸＬ５とＹＬ４の交点（ＸＬ５・ＹＬ４）を第５チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ５、ＸＬ６とＹＬ３の交点（ＸＬ６・ＹＬ３）を第６チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ６、ＸＬ７とＹＬ２の交点（ＸＬ７・ＹＬ２）を第７チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ７、ＸＬ８とＹＬ１の交点（ＸＬ８・ＹＬ１）を第８チャンネルの高周波信号出力端ＯＵＴ８としている。
【００３３】
このような第２実施形態の構成においても、四辺形のマトリクス配線領域１１の一辺を２０mm乃至３０mm程度にすることで、切替回路の配線長を一律に短縮でき、現況の数十メガヘルツ〜百数十メガヘルツの高周波信号の高速切替に十分に適用可能なコンパクト形の多チャンネル高周波信号切替装置が実現できる。
【００３４】
上記したように本発明の第１、第２実施形態によれば、多チャンネルの高周波信号を扱う切替回路を各チャンネルに共通のマトリクス配線領域に集成して、多チャンネル集成型の高周波信号切替回路を構成したことにより、多チャンネルの高周波信号の切り替えを小規模の回路構成にて容易に実現できる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…基板、１１…四辺形のマトリクス配線領域、１２Ａ〜１２Ｈ…高周波信号切替スイッチ、ＨＳ１〜ＨＳ８…スイッチ素子、ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８…高周波信号出力端、１４…スイッチ制御回路、ＣＮ１〜ＣＮ８…制御信号線、５１〜５８…高周波信号切替装置（８×８マトリクス回路）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の配線層と第２の配線層が形成された多層基板であって、前記第１の配線層にｋ本（ｋは２以上の整数）の第１信号線を一定の間隔で配置し、前記第２の配線層に前記第１信号線と交差するｋ本の第２信号線を一定の間隔で配置してマトリクス配線領域が形成された基板と、
前記基板の第１実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第１信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第１信号線に選択的に出力する第１群の高周波信号切替スイッチと、
前記基板の前記第１実装面の反対面である第２実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第２信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第２信号線に選択的に出力する第２群の高周波信号切替スイッチと、
前記第１群および第２群の高周波信号切替スイッチに接続され、前記マトリクス配線領域の前記第１信号線と前記第２信号線の交点からｋチャンネル単位の高周波信号を取り出すｋ個の出力端と、
を具備したことを特徴とする多チャンネル高周波信号切替装置。
【請求項２】
前記出力端の前記各交点は、前記高周波信号を出力する前記第１群又は第２群の高周波信号切替スイッチに対して、前記第１信号線と前記第２信号線との和の線路長が均一となる、前記第１信号線と前記第２信号線との交差位置であることを特徴とする請求項１に記載の多チャンネル高周波信号切替装置。
【請求項３】
前記交差位置において、前記第１信号線と前記第２信号線がスルーホールにより配線接続されて、前記チャンネル単位の高周波信号を取り出す前記出力端を形成していることを特徴とする請求項２に記載の多チャンネル高周波信号切替装置。
【請求項１】
少なくとも第１の配線層と第２の配線層が形成された多層基板であって、前記第１の配線層にｋ本（ｋは２以上の整数）の第１信号線を一定の間隔で配置し、前記第２の配線層に前記第１信号線と交差するｋ本の第２信号線を一定の間隔で配置してマトリクス配線領域が形成された基板と、
前記基板の第１実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第１信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第１信号線に選択的に出力する第１群の高周波信号切替スイッチと、
前記基板の前記第１実装面の反対面である第２実装面の前記マトリクス配線領域を囲繞する位置に設けられ、前記第２信号線に接続されたｋ個のスイッチ素子を１組とする複数組の高周波信号切替スイッチであって、各組の外部入力端から供給されたチャンネル単位の高周波信号を前記マトリクス配線領域の任意の前記第２信号線に選択的に出力する第２群の高周波信号切替スイッチと、
前記第１群および第２群の高周波信号切替スイッチに接続され、前記マトリクス配線領域の前記第１信号線と前記第２信号線の交点からｋチャンネル単位の高周波信号を取り出すｋ個の出力端と、
を具備したことを特徴とする多チャンネル高周波信号切替装置。
【請求項２】
前記出力端の前記各交点は、前記高周波信号を出力する前記第１群又は第２群の高周波信号切替スイッチに対して、前記第１信号線と前記第２信号線との和の線路長が均一となる、前記第１信号線と前記第２信号線との交差位置であることを特徴とする請求項１に記載の多チャンネル高周波信号切替装置。
【請求項３】
前記交差位置において、前記第１信号線と前記第２信号線がスルーホールにより配線接続されて、前記チャンネル単位の高周波信号を取り出す前記出力端を形成していることを特徴とする請求項２に記載の多チャンネル高周波信号切替装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１０９７１４（Ｐ２０１１−１０９７１４Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４７４７（Ｐ２０１１−３４７４７）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【分割の表示】特願２００８−１２８６０６（Ｐ２００８−１２８６０６）の分割
【原出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（０００２２０６２０）東芝テリー株式会社 (116)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【分割の表示】特願２００８−１２８６０６（Ｐ２００８−１２８６０６）の分割
【原出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（０００２２０６２０）東芝テリー株式会社 (116)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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