CN107210760B - 高频开关模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的高频开关模块(10)包括开关元件(20)以及电感器(30)。开关元件(20)包括高频段用的共用端子(P10)、低频段用的共用端子(P20)、选择性地与共用端子(P10)相连接的多个被选择端子(P11‑P14)以及选择性地与共用端子(P20)相连接的多个被选择端子(P21‑P24)。电感器(30)连接在被选择端子(P11‑P14)内的第1被选择端子(P14)与被选择端子(P21‑P24)内的被选择端子(P21)之间。被选择端子(P14)与被选择端子(P21)是对多个通信频段同时进行发送或接收的电气路径中使用的同时利用端子。

Description

高频开关模块
技术领域
本发明涉及用于无线通信装置的前端部等的高频开关模块。
背景技术
如今，随着通信频段的多样化，移动电话等无线通信装置中具备能进行多个通信频段的通信的前端电路。这样的前端电路中，使用这些通信频段中共用的天线来对多个通信频段的发送信号及接收信号进行收发，从而实现小型化。为了在多个通信频段中共用天线，如专利文献1所示，多采用开关模块。
例如，专利文献1所记载的开关模块包括多个通信频段的收发电路以及SPnT(n为2以上的整数)的开关元件。开关元件的共用端子与天线相连接，多个被选择端子与各通信频段的收发电路相连接。根据该结构，将多个通信频段的收发电路中的任一个切换并连接至天线。
此外，如今，对多个通信频段同时进行发送或接收的载波聚合正得以实用化。作为实现载波聚合的开关模块，使用具备高频段(Hi band)用的天线连接端子与低频段(Lowband)用的天线连接端子的开关。该开关将高频段用的天线连接端子切换并连接至高频段用的多个被选择端子，并将低频段用的天线连接端子切换并连接至低频段用的多个被选择端子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-109084号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
当用2个天线执行载波聚合时，在同时进行低频段的发送与高频段的接收的情况下，有可能产生以下问题。当低频段的发送信号的高次谐波频率接近或重叠于高频段的接收信号的基频时，低频段的发送信号的高次谐波分量有时会绕回到高频段的接收信号的传输路径。这是由输出高频段的接收信号的被选择端子与输入有低频段的发送信号的被选择端子在开关内进行容性耦合而导致的。由此，高频段的接收信号的接收灵敏度变差。
另外，若使低频段用的开关与高频段用的开关分离并隔开，则虽然可以减轻该容性耦合，却会阻碍高频开关模块的小型化。
本发明的目的在于提供一种即使进行载波聚合也不会使各通信频段的收发特性变差的小型高频开关模块。
解决技术问题的技术方案
本发明的高频开关模块包括开关元件以及电感器。开关元件包括与高频段用的天线连接的第1共用端子、与低频段用的天线连接的第2共用端子、选择性地与所述第1共用端子相连接的多个第1被选择端子以及选择性地与第2共用端子相连接的多个第2被选择端子。电感器连接在多个第1被选择端子中的1个第1被选择端子与多个第2被选择端子中的1个第2被选择端子之间。特别地，连接电感器的第1被选择端子与第2被选择端子是对多个通信频段同时进行发送或同时进行接收的电气路径中使用的同时利用端子。
该结构中，利用下述电容器与电感器来构成并联谐振电路，该电容器由多个第1被选择端子中的作为同时利用端子的第1被选择端子、与多个第2被选择端子中的作为同时利用端子的第2被选择端子之间的容性耦合而产生。利用该并联谐振电路，即使与作为同时利用端子的第1被选择端子连接的第1连接导体、以及与作为同时利用端子的第2被选择端子连接的第2连接导体相接近，也能确保上述连接导体间的隔离性。
此外，优选本发明的高频开关模块中具有如下结构。高频开关模块具备安装有开关元件与电感器的电路基板。连接作为同时利用端子的第1被选择端子与电感器的第1连接导体、以及连接作为同时利用端子的第2被选择端子与电感器的第2连接导体形成于电路基板。第1连接导体与第2连接导体配置于在电路基板的厚度方向上不同的位置。电路基板在第1连接导体与第2连接导体之间具备内层接地导体。
该结构中，抑制了第1、第2连接导体间的容性耦合。由此，能抑制对并联谐振电路增加不必要的电容。由此，能增大电感，并能提高隔离性。
此外，本发明的高频开关模块中，开关元件在作为同时利用端子的第1被选择端子与作为同时利用端子的第2被选择端子之间具备第3被选择端子，该第3被选择端子使用与同时利用端子所使用的多个通信频段不同的其他通信频段。
该结构中，能抑制作为同时利用端子的第1、第2被选择端子间的容性耦合。由此，能提高隔离性。
此外，本发明的高频开关模块也可以具备与电感器并联连接的电容器。
该结构中，能增大并联谐振电路的电容，并能据此减小电感。由此，能使高频开关模块进一步形成得小型化。
此外，本发明的高频开关模块中也可以具有如下结构。高频开关模块包括作为同时利用端子的第1被选择端子所连接的第1RF端子、以及连接第1RF端子与作为同时利用端子的第1被选择端子的第1连接导体。高频开关模块中，在第1连接导体中的作为同时利用端子的第1被选择端子与电感器之间连接有匹配用电感器。
该结构中，能更精确地对连接到第1RF端子的电路元件(例如弹性波滤波器)与第1被选择端子之间的阻抗进行匹配。
此外，本发明的高频开关模块中也可以具有如下结构。高频开关模块包括作为同时利用端子的第2被选择端子所连接的第2RF端子、以及连接第2RF端子与作为同时利用端子的第2被选择端子的第2连接导体。高频开关模块中，在第2连接导体中的电感器与第2RF端子之间连接有匹配用电感器。
该结构中，能更精确地对连接到第2RF端子的电路元件(例如弹性波滤波器)与第2被选择端子之间的阻抗进行匹配。
此外，本发明的高频开关模块中也可以具有如下结构。电感器是形成于电路基板的螺旋形状的导体图案。形成在电路基板的内部并接近电感器的接地导体呈不与螺旋形状的中央开口部相重叠的形状。
该结构中，能抑制电感器的Q值的劣化。由此，进一步改善了第1被选择端子与第2被选择端子之间的隔离性。
发明效果
根据本发明，能实现即使进行载波聚合等对多个通信频段同时进行发送或同时进行接收的通信也不会使各通信频段的收发特性变差的小型高频开关模块。
附图说明
图1是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的电路图。
图2是示出在***了本发明实施方式1所涉及的高频开关模块中所使用的并联谐振电路的情况下的通过特性(衰减特性)的曲线图。
图3是示出本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的结构与比较结构中的隔离特性的曲线图。
图4是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的俯视图。
图5是示出本发明实施方式2所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
图6是示出本发明实施方式3所涉及的高频开关模块的结构的俯视图。
图7是本发明实施方式4所涉及的高频开关模块的电路图。
图8是本发明实施方式5所涉及的高频开关模块的电路图。
图9是本发明实施方式6所涉及的高频开关模块的电路图。
图10是示出本发明实施方式7所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
具体实施方式
参考附图对本发明实施方式1所涉及的高频开关模块进行说明。图1是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式所涉及的高频开关模块10包括开关元件20以及电感器30。高频开关模块10包括第1天线连接端子Pant1、第2天线连接端子Pant2以及多个RF端子。多个RF端子包括第1RF端子Pfe1以及第2RF端子Pfe2。
开关元件20包括第1共用端子P10、第2共用端子P20以及被选择端子P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24。开关元件20是由半导体开关构成的DPnT开关。n为4以上的整数即可。第1共用端子P10选择性地与被选择端子P11、P12、P13、P14中的任一个相连接。第2共用端子P20选择性地与被选择端子P21、P22、P23、P24中的任一个相连接。
第1共用端子P10与第1天线连接端子Pant1相连接。第1天线连接端子Pant1与高频段用的天线ANT1相连接。第2共用端子P20与第2天线连接端子Pant2相连接。第2天线连接端子Pant2与低频段用的天线ANT2相连接。
被选择端子P14与第1RF端子Pfe1相连接。第1RF端子Pfe1与滤波元件、例如SAW滤波器等弹性波滤波器或LC滤波器相连接。
被选择端子P21与第2RF端子Pfe2相连接。第2RF端子Pfe2与滤波元件、例如SAW滤波器等弹性波滤波器或LC滤波器相连接。
电感器30连接在被选择端子P14与被选择端子P21之间。更具体而言，电感器30连接在连接被选择端子P14和第1RF端子Pfe1的连接导体901、与连接被选择端子P21和第2RF端子Pfe2的连接导体902之间。
如下所示，对由上述电路结构构成的高频开关模块10进行利用。
当对高频段的通信信号进行收发时，根据进行收发的通信频段对多个被选择端子P11、P12、P13、P14进行切换，并连接至第1共用端子P10。
当对低频段的通信信号进行收发时，根据进行收发的通信频段对多个被选择端子P21、P22、P23、P24进行切换，并连接至第2共用端子P20。
对于第1共用端子P10的被选择端子P11、P12、P13、P14的切换以及对于第2共用端子P20的被选择端子P21、P22、P23、P24的切换能够独立进行，并且也能够同时进行。因此，高频开关模块10能同时对高频段的通信信号与低频段的通信信号进行收发。即，高频开关模块10能进行载波聚合的通信。此处，本实施方式所涉及的同时进行收发的概念包含以下情况，即，高频段与低频段两方均发送、高频段与低频段两方均接收、以及高频段与低频段中的一方发送而另一方接收。
在上述结构中，利用开关元件20内的在被选择端子P14和被选择端子P21之间产生的电容器210与第1电感器30构成并联谐振电路。该并联谐振电路的谐振频率是载波聚合中所使用的低频段的发送信号的高次谐波分量，并设定为与高频段的接收信号的基频接近或重叠的频率。例如，在同时进行频段(BAND)17的发送与频段(BAND)4的接收的情况下，将谐振频率设定为频段(BAND)17的3次谐波的频率与频段(BAND)4的基波的频率相重叠的频率。
通过采用上述结构，利用由该电感器30与电容器210构成的并联谐振电路，能抑制从第2RF端子输入的低频段的发送信号的高次谐波分量从第1RF端子输出。换言之，能将连接导体901与连接导体902之间的隔离性确保得较高。
由此，即使一边发送低频段的发送信号一边接收高频段的接收信号(低频段与高频段的载波聚合)且接收信号的基频与发送信号的高次谐波分量的频率接近或相重叠，也能抑制接收信号的接收灵敏度变差。
图2是示出在***了本发明实施方式1所涉及的高频开关模块中所使用的并联谐振电路的情况下的通过特性(衰减特性)的曲线。图2中实线是本申请结构的通过特性，虚线是比较结构(未***并联谐振电路而连接的结构)的通过特性。如图2所示，通过具备本实施方式所涉及的并联谐振电路，从而能实现在特性的频率具有衰减极且较为平缓的衰减特性。由此，以衰减极频率为中心，能在宽频带中得到规定量以上的衰减量。因此，即使处于低频段的发送信号的高次谐波的频率(频带)接近或部分重叠于高频段的接收信号的基频(频带)的状况，也能对高次谐波信号进行衰减。
图3是示出本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的结构与比较结构中的隔离特性的曲线。另外，比较结构是不具备电感器30的结构。如图3所示，比较结构中，从第2RF端子输入的低频段的发送信号的高次谐波分量泄漏并输出至第1RF端子。然而，通过具备本申请的结构，从而抑制了该泄漏。
由此，通过使用本实施方式的结构，能抑制载波聚合时的低频段的发送信号的高次谐波分量泄漏到高频段的接收信号的输出端子。由此，能提高载波聚合时的高频段的接收信号的接收灵敏度。此外，通过使用本实施方式的结构，即使在载波聚合中同时使用的被选择端子相接近，也能在与上述被选择端子连接的连接导体间确保较高的隔离性。即，即使进行载波聚合，也能实现不使作为载波聚合的对象的通信频段的收发特性变差的小型高频开关模块。
由上述结构构成的高频开关模块10通过如下所示的结构来实现。图4是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的俯视图。另外，图4中，仅图示出高频开关模块10中的本申请中特征性的部位。
高频开关模块10包括层叠体90、安装型开关元件20以及安装型电感器30。层叠体90通过在规定的位置层叠形成有导体图案的电介质基板来形成。安装型开关元件20以及安装型电感器30安装于层叠体90的表面。
安装有电感器30的一个外部导体的连接盘导体LE301与安装有开关元件20的被选择端子P14的连接盘导体LE14利用形成于层叠体90的连接导体901相连接。安装有电感器30的另一个外部导体的连接盘导体LE302与安装有开关元件20的被选择端子P21的连接盘导体LE21利用形成于层叠体90的连接导体902相连接。
电感器30安装在开关元件20中的被选择端子P14、P21的附近。连接导体901、902尽可能形成为最短距离。
利用该结构，能抑制连接导体901、902的容性耦合。由此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
接着，参照附图，对本发明实施方式2所涉及的高频开关模块进行说明。图5是示出本发明实施方式2所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
本实施方式的高频开关模块10A的连接导体901、902的结构与实施方式1的高频开关模块10不同。
连接导体901中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分配置在相当于层叠体90的电介质层Ly01的位置。连接导体902中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分配置在相当于层叠体90的电介质层Ly02的位置。
利用该结构，将连接导体901中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分、以及连接导体902中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分配置在俯视层叠体90以及侧视层叠体90时均不同的位置。由此，能进一步抑制连接导体901与连接导体902的容性耦合。因此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
此外，在层叠体90的层叠方向上，在配置有连接导体901的电介质层Ly01与配置有连接导体902的电介质层Ly02之间配置有电介质层Ly03。在电介质层Ly03中形成有内层接地导体911G。
根据该结构，由于在连接导体901与连接导体902之间配置有内层接地导体911G，因此能防止连接导体901与连接导体902之间的容性耦合。由此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
接着，参照附图，对本发明实施方式3所涉及的高频开关模块进行说明。图6是示出本发明实施方式3所涉及的高频开关模块的结构的俯视图。
本实施方式的高频开关模块10B中，安装有电感器30的一个外部导体的连接盘导体LE301与安装有开关元件20的被选择端子P14B的连接盘导体LE14B利用形成于层叠体90的连接导体901B相连接。安装有电感器30的另一个外部导体的连接盘导体LE302与安装有开关元件20的被选择端子P21的连接盘导体LE21利用形成于层叠体90的连接导体902相连接。
在被选择端子P14B与被选择端子P21之间配置有不与上述端子同时进行载波聚合的被选择端子。
通过采用该结构，从而使与产生高频信号的泄漏问题的连接导体901B、902连接的被选择端子隔开，并在上述被选择端子间配置其他被选择端子。由此，抑制了在载波聚合中同时使用的被选择端子间的容性耦合。此外，使与上述端子连接的连接导体901B与连接导体902隔开。由此，能抑制连接导体901B与连接导体902的容性耦合。因此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
接着，参照附图，对本发明实施方式4所涉及的高频开关模块进行说明。图7是本发明实施方式4所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式所涉及高频开关模块10C相对于实施方式1所涉及高频开关模块10追加了电容器31。
电容器31相对于电感器30并联连接。根据该结构，构成并联谐振电路的电容成为电容器31的电容与由被连接端子间的容性耦合构成的电容的合成电容。
由此，通过具备电容器31，能增大并联谐振电路的电容。由此，能减小电感器30的电感。通过减小电感，从而能使电感器30形成得小型化。因此，能使高频开关模块10C进一步形成得小型化。
接着，参照附图，对本发明实施方式5所涉及的高频开关模块进行说明。图8是本发明实施方式5所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式的高频开关模块10D相对于实施方式1的高频开关模块10追加了匹配用电感器51。
匹配用电感器51连接在连接导体901中的被选择端子P14与电感器30的一个外部导体之间。
通过采用上述结构，能使从电感器30、第1RF端子Pfe1观察开关元件20而得到的阻抗从容性转换为感性。例如，在经由第1RF端子Pfe1传输的高频信号的频率高于经由第2RF端子Pfe2传输的高频信号的频率的情况下，观察被选择端子P14而得到的阻抗与观察被选择端子P21而得到的阻抗相比容性变高。
本实施方式的高频开关模块10D中，通过具备匹配用电感器51，从而能将传输的高频信号的频率中的观察被选择端子P14而得到的阻抗与观察被选择端子P21而得到的阻抗设为相同程度的大小。由此，能确保开关元件20的被选择端子侧的隔离性，并能以较低损耗对经由第1、第2RF端子Pfe1、Pfe2传输的各高频信号进行传输。
接着，参照附图，对本发明实施方式6所涉及的高频开关模块进行说明。图9是本发明实施方式6所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式的高频开关模块10E相对于实施方式1的高频开关模块10追加了匹配用电感器52。
匹配用电感器52连接在连接导体902中的电感器30的另一个外部导体与第2RF端子Pfe2之间。
通过采用上述结构，能使从电感器30、开关元件20观察第2RF端子Pfe2而得到的阻抗(作为更具体的示例，从电感器30、开关元件20观察与第2RF端子Pfe2连接的弹性波滤波器而得到的阻抗)从容性转换为感性。例如，在与第2RF端子Pfe2连接的SAW滤波器42中传输的高频信号的频率低于与第1RF端子Pfe1连接的SAW滤波器41中传输的高频信号的频率的情况下，观察第2RF端子Pfe2而得到的阻抗与观察第1RF端子Pfe1而得到的阻抗相比容性变高。
本实施方式的高频开关模块10E中，通过具备匹配用电感器52，从而能将传输的高频信号的频率中的观察第1RF端子Pfe1而得到的阻抗与观察第2RF端子Pfe2而得到的阻抗设为相同程度的大小。由此，能确保开关元件20的被选择端子侧的隔离性，同时能以较低损耗对经由第1、第2RF端子Pfe1、Pfe2传输的各高频信号进行传输。
接着，参照附图，对本发明实施方式7所涉及的高频开关模块进行说明。图10是示出本发明实施方式7所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
本实施方式的高频开关模块10F相对于实施方式1所涉及的高频开关模块10在电感器30F形成在层叠体90内这点上不同。
电感器30F利用形成于层叠体90的导体图案形成为螺旋形状。此时，电感器30F的卷绕轴与层叠方向平行。
虽然层叠体90的内部接地导体(接近本发明的电感器的接地导体)912G形成于俯视层叠体90时的大致整个面，但具备开口部911。
开口部911在俯视层叠体90时与电感器3030F的螺旋形状的中央开口部相重叠。
通过采用上述结构，能使俯视高频开关模块10F时的形状比俯视高频开关模块10时的形状要小。此外，由于电感器30F产生的磁场没有受到内部接地导体910G的阻碍，因此能抑制电感器30F的Q值的劣化。由此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
另外，在需要使安装在层叠体90内的电感器不与其他电路元件或电路图案耦合的方式的情况下，可以以在层叠方向上夹住电感器30F的方式来配置一对内层接地导体。由此，能防止电感器30F与其他电路元件或电路图案耦合。
此外，上述各实施方式中示出了用谐振电路抑制高次谐波分量的泄漏的方式，然而也可以采用以下结构：即，用谐振电路对基频分量的泄漏也进行抑制。该情况下，谐振电路可以使用串联连接多个LC并联谐振电路的电路等。
标号说明
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F：高频开关模块
20：开关元件
30、30D、30F：电感器
31电容器
51、52：匹配用电感器
53：特性调整用电感器
90：层叠体
901、902、901B：连接导体
911G、912G：内部接地导体
911：开口部

Claims (8)

1.一种高频开关模块，其特征在于，包括：
DPnT型开关元件，该DPnT型开关元件包括与高频段用的天线连接的第1共用端子、与低频段用的天线连接的第2共用端子、选择性地与所述第1共用端子相连接的多个第1被选择端子以及选择性地与第2共用端子相连接的多个第2被选择端子，其中n为4以上的整数；以及
电感器，该电感器连接在所述多个第1被选择端子中的1个第1被选择端子与所述多个第2被选择端子中的1个第2被选择端子之间。
2.如权利要求1所述的高频开关模块，其特征在于，
连接所述电感器的第1被选择端子与第2被选择端子是对多个通信频段同时进行发送或同时进行接收的电气路径中使用的同时利用端子。
3.如权利要求2所述的高频开关模块，其特征在于，
具备安装有所述开关元件与所述电感器的电路基板，
连接作为所述同时利用端子的所述第1被选择端子与所述电感器的第1连接导体、以及连接作为所述同时利用端子的所述第2被选择端子与所述电感器的第2连接导体形成于所述电路基板，
所述第1连接导体与所述第2连接导体配置于在所述电路基板的厚度方向上不同的位置，
所述电路基板在所述第1连接导体与所述第2连接导体之间具备内层接地导体。
4.如权利要求2或3所述的高频开关模块，其特征在于，
所述开关元件在作为所述同时利用端子的所述第1被选择端子与作为所述同时利用端子的所述第2被选择端子之间具备第3被选择端子，该第3被选择端子使用与所述同时利用端子所使用的所述多个通信频段不同的其他通信频段。
5.如权利要求2或3所述的高频开关模块，其特征在于，
具备与所述电感器并联连接的电容器。
6.如权利要求2或3所述的高频开关模块，其特征在于，
具备作为所述同时利用端子的所述第1被选择端子所连接的第1RF端子、以及连接所述第1RF端子与作为所述同时利用端子的所述第1被选择端子的第1连接导体，
在所述第1连接导体中的作为所述同时利用端子的所述第1被选择端子与所述电感器之间连接有匹配用电感器。
7.如权利要求2或3所述的高频开关模块，其特征在于，
具备作为所述同时利用端子的所述第2被选择端子所连接的第2RF端子、以及连接所述第2RF端子与作为所述同时利用端子的所述第2被选择端子的第2连接导体，
在所述第2连接导体中的所述电感器与所述第2RF端子之间连接有匹配用电感器。
8.如权利要求2或3所述的高频开关模块，其特征在于，
所述电感器是形成于电路基板的螺旋形状的导体图案，
形成在所述电路基板的内部并接近所述电感器的接地导体呈不与所述螺旋形状的中央开口部相重叠的形状。
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