DE202020106896U1

DE202020106896U1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

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Publication number: DE202020106896U1
Application number: DE202020106896.2U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-01-25
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: CN213937898U; KR20210072693A; JP2021093607A; KR102432605B1; US11251817B2; US20210175911A1

Abstract

Hochfrequenzmodul, umfassend:
eine Modulplatine mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine,
einen Leistungsverstärker, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Sendesignal verstärkt, das über einen Sendeeingangsanschluss eingegeben wird,
einen rauscharmen Verstärker, der zur Verstärkung eines Hochfrequenz-Empfangssignals konfiguriert ist,
einen Schalter, der zwischen den Sendeeingangsanschluss und den Leistungsverstärker geschaltet ist, und
eine Induktivität, die mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers verbunden ist,
wobei der rauscharme Verstärker und/oder die Induktivität auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist/sind und
wobei der Schalter auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-(HF)-Modul und ein Kommunikationsgerät.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In mobilen Kommunikationsgeräten, wie z.B. einem Mobiltelefon, wird die Anordnungskonfiguration von Schaltungselementen, die in Hochfrequenz-Front-End-Schaltungen enthalten sind, immer komplexer, insbesondere mit der Entwicklung von Multiband-Technologien.
In der US 2018/0131501 A1 wird eine wird eine Konfiguration einer Front-End-Schaltung mit zwei Leistungsverstärkern offengelegt, die jeweils ein Sendesignal verstärken. Die Front-End-Schaltung enthält einen Schalter auf der Eingangsseite der beiden Leistungsverstärker. Der Schalter schaltet zwischen der Eingabe von Sendesignalen von zwei Transceiver-Schaltungen in einen der beiden Leistungsverstärker und der Eingabe der Sendesignale in den anderen der beiden Leistungsverstärker um. Entsprechend dieser Konfiguration können zwei Sendesignale, die von den oben beschriebenen zwei Transceiver-Schaltungen ausgegeben werden, mit hoher Isolation von zwei Antennen über die oben beschriebene Front-End-Schaltung übertragen werden.
Wenn jedoch, wie die Anmelderin erkannt hat, die in der US 2018/0131501 A1 offenbarte Front-End-Schaltung in einem einzigen Modul als kleine Front-End-Schaltung konfiguriert wird, wird erwartet, dass eine elektrische Feldkopplung, eine Magnetfeldkopplung oder eine elektromagnetische Feldkopplung zwischen dem oben beschriebenen Schalter und einer in einer Empfangsschaltung enthaltenen Hochfrequenzkomponente auftritt. In diesem Fall werden die Isolationseigenschaften zwischen einer Sendeschaltung und der Empfangsschaltung verschlechtert.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben beschriebene Problem zu lösen und ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät anzugeben, die in der Lage sind, die Verschlechterung der Isolationseigenschaften zwischen Sende- und Empfangsschaltung zu verringern und die Größe zu reduzieren.
Ein Hochfrequenzmodul gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Modulplatine mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine, einen Leistungsverstärker, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Sendesignal verstärkt, das über einen Sendeeingangsanschluss eingegeben worden ist, einen rauscharmen Verstärker, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Empfangssignal verstärkt, einen Schalter, der zwischen dem Sendeeingangsanschluss und dem Leistungsverstärker angeschlossen ist, und eine Induktivität, die mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers verbunden ist. Bei dem Hochfrequenzmodul ist/sind der rauscharme Verstärker und/oder die Induktivität auf der ersten Hauptfläche angeordnet, und der Schalter ist auf der zweiten Hauptfläche angeordnet.
Mit dem Hochfrequenzmodul ist es nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung vorteilhaft möglich, die Verschlechterung der Isolationseigenschaften zwischen Sende- und Empfangsschaltung zu verringern und die Größe des Hochfrequenzmoduls zu reduzieren.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der sechs Figuren umfassenden Zeichnung.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Schaltungskonfiguration eines Kommunikationsgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul gemäß der Ausführungsform.
3 zeigt eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls gemäß der Ausführungsform.
4 zeigt eine Draufsicht eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer ersten Variante der Ausführungsform.
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer zweiten Variante der Ausführungsform.
6 zeigt eine Schaltungskonfiguration eines Kommunikationsgeräts gemäß einer dritten Variante der Ausführungsform.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden eine Ausführungsform und Varianten der Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Jede der nachstehend beschriebenen Ausführungsform und Varianten der Ausführungsform veranschaulicht ein allgemeines oder spezifisches Beispiel. Die numerischen Werte, Formen, Materialien, strukturellen Komponenten, die Anordnung und Verbindung der strukturellen Komponenten usw., die in der folgenden Ausführungsform und den Varianten der Ausführungsform dargestellt sind, sind lediglich Beispiele und schränken die Erfindung daher nicht ein.
Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den gezeigten Darstellungen um schematische Darstelllungen zum leichteren Verständnis der Erfindung handelt, in denen bestimmte Elemente hervorgehoben, ausgelassen oder hinsichtlich Größen- und Anordnungsverhältnissen angepasst sein können, um die Erfindung zu veranschaulichen, so dass es sich nicht um streng maßstäbliche Zeichnungen handelt. Die dargestellten Formen, Positionsbeziehungen und Verhältnisse können von den tatsächlichen Formen, tatsächlichen Positionsbeziehungen und tatsächlichen Verhältnissen abweichen. Soweit in verschiedenen Figuren gezeigte strukturelle Komponenten einander entsprechen, wurden sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und redundante Beschreibungen wurden soweit möglich weggelassen oder vereinfacht.
In jeder der unten nachfolgend beschriebenen Figuren stehen die X-Achse und die Y-Achse orthogonal zueinander auf einer Ebene parallel zur Hauptfläche der Modulplatine. Darüber hinaus steht die Z-Achse senkrecht zur Hauptfläche der Modulplatine. Die positive Richtung der Z-Achse zeigt eine Aufwärtsrichtung und die negative Richtung der Z-Achse eine Abwärtsrichtung an.
Die hier verwendeten Begriffe sollen wie folgt verstanden werden:

Der Begriff „anschließen“ soll nicht nur das direkte Anschließen über einen Anschluss und/oder eine Leiterbahn, sondern auch das elektrische Anschließen über andere Schaltungselemente umfassen.

Der Begriff „direkt anschließen“ soll bedeuten, das etwas direkt über einen Anschluss und/oder eine Leiterbahn ohne Zwischenschaltung anderer Schaltungselemente angeschlossen wird.
Begriffe, die die Beziehungen zwischen den Elementen angeben, wie „parallel“ und „senkrecht“, und Begriffe, die die Formen der Elemente angeben, wie eine „Viereckform“, und numerische Bereiche sollen nicht nur die strenge mathematische Bedeutung haben, sondern auch im Wesentlichen gleichwertige Bereiche, wie z.B. eine Differenz von etwa einigen Prozent, und typische Fertigungstoleranzen umfassen.
Unter dem Begriff „in einer Draufsicht“ soll die Betrachtung eines Objekts durch orthographische Projektion des Objekts auf die XY-Ebene von der positiven Seite der Z-Achse aus verstanden werden.
Unter dem Begriff „A überlappt B in einer Draufsicht auf eine Modulplatine“ soll verstanden werden, dass in einer Draufsicht auf die Modulplatine ein projizierter Bereich von A einen projizierten Bereich von B überlappt.
Die Begriffe „Schaltung“ oder „Schaltkreis“ umfassen eine oder mehrere Schaltungen, einschließlich diskreter Schaltungen sowie gedruckte Leiterplatten und Kombinationen davon.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
Zunächst werden dazu die Schaltungskonfigurationen des Hochfrequenzmoduls (oder der HF-Frontend-Schaltung) 1A und des Kommunikationsgerätes 5 anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. 1 veranschaulicht eine Schaltungskonfiguration von Hochfrequenzmodul 1A und Kommunikationsgerät 5 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 1 dargestellt, enthält das Kommunikationsgerät 5 das Hochfrequenzmodul 1A, die Antenne 2, die HF-Signalverarbeitungsschaltung 3 (nachfolgend und in den Zeichnungen kurz als RFIC (von radio frequency integrated circuit) bezeichnet) und die Basisbandsignalverarbeitungsschaltung 4 (nachfolgend und in den Zeichnungen kurz als BBIC bezeichnet).
In dieser beispielhaften Konfiguration ist das Kommunikationsgerät ein Multiband-Transceiver. Der Begriff „Modul“, wie er hier verwendet wird, soll eine Schaltung (sowohl programmierbar als auch diskret) und zugehörige Schaltungskomponenten, wie z.B. Leiterplatten, HF-Abschirmung usw., umfassen.
Das Hochfrequenzmodul 1A überträgt ein Hochfrequenzsignal zwischen Antenne 2 und RFIC 3. Eine detaillierte Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A wird später beschrieben.
Die Antenne 2 ist an den Antennenanschluss 100 des Hochfrequenzmoduls 1A angeschlossen. Die Antenne 2 sendet ein Hochfrequenzsignal aus, das vom Hochfrequenzmodul 1A ausgegeben wurde, und empfängt ein Hochfrequenzsignal von außen und gibt das empfangene Hochfrequenzsignal an das Hochfrequenzmodul 1A aus.
Der RFIC 3 ist ein Beispiel für eine Signalverarbeitungsschaltung, die ein von der Antenne 2 zu sendendes Hochfrequenzsignal und ein von der Antenne 2 empfangenes Hochfrequenzsignal verarbeitet. Genauer gesagt führt der RFIC 3 eine Signalverarbeitung durch Abwärtskonvertierung oder ähnliches an einem Hochfrequenz-Empfangssignal durch, das über einen Empfangssignalweg des Hochfrequenzmoduls 1A eingegeben wurde, und gibt das durch die Signalverarbeitung erzeugte Empfangssignal an den BBIC 4 aus. Darüber hinaus führt der RFIC 3 eine Signalverarbeitung durch Aufwärtskonvertierung o.ä. an einem Sendesignal durch, das von dem BBIC 4 eingegeben wurde, und gibt das durch die Signalverarbeitung erzeugte Sendesignal an einen Sendesignalweg des Hochfrequenzmoduls 1A aus.
Der BBIC 4 ist eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung, die eine Signalverarbeitung unter Verwendung eines Zwischenfrequenzbandes mit Frequenzen durchführt, die niedriger sind als die Frequenzen eines Hochfrequenzsignals, das durch das Hochfrequenzmodul 1A übertragen wird. Das vom BBIC 4 verarbeitete Signal wird z.B. als Bildsignal für die Bildanzeige oder als Tonsignal für Telefongespräche über einen Lautsprecher verwendet.
Der RFIC 3 steuert auch die Verbindung der Schalter 51 bis 54, die im Hochfrequenzmodul 1A enthalten sind, basierend auf einem verwendeten Kommunikationsband. Darüber hinaus überträgt der RFIC 3 ein Steuersignal zur Einstellung einer Verstärkung usw. des Leistungsverstärkers 11 des Hochfrequenzmoduls 1A an das Hochfrequenzmodul 1A.
Man beachte, dass das Kommunikationsgerät 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendigerweise eine Antenne 2 und einen BBIC 4 umfassen muss. Mit anderen Worten: Antenne 2 und BBIC 4 sind bei der vorliegenden Ausführungsform keine unverzichtbaren Komponenten für das Kommunikationsgerät.
Als nächstes wird eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A unter Bezugnahme auf 1 ausführlich beschrieben. Wie in 1 dargestellt, enthält das Hochfrequenzmodul 1A den Leistungsverstärker 11, den rauscharmen Verstärker 21, die Anpassungsschaltungen 31 und 41, die Schalter 51 bis 54, die Duplexer 61 und 62, den Antennenanschluss 100, die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 und den Empfangsausgangsanschluss 120.
Der Leistungsverstärker 11 ist ein Beispiel für einen Leistungsverstärker, der ein Hochfrequenzsignal verstärkt, das über einen Sendeeingangsanschluss eingegeben wurde. Hier verstärkt der Leistungsverstärker 11 ein Hochfrequenz-Sendesignal, das ihm von den Sendeeingangsanschlüssen 111 und/oder 112 über den Schalter 54 eingegeben wurde. Zum Beispiel verstärkt der Leistungsverstärker 11 Hochfrequenz-Sendesignale des Kommunikationsbandes A und/oder des Kommunikationsbandes B.
Der rauscharme Verstärker 21 ist ein Beispiel für einen rauscharmen Verstärker, der ein Hochfrequenz-Empfangssignal verstärkt. Hier verstärkt der rauscharme Verstärker 21 ein Hochfrequenz-Empfangssignal und gibt das verstärkte Hochfrequenz-Empfangssignal an den Empfangsausgangsanschluss 120 aus. Zum Beispiel verstärkt der rauscharme Verstärker 21 Hochfrequenz-Empfangssignale des Kommunikationsbandes A und/oder des Kommunikationsbandes B rauscharm.
Der rauscharme Verstärker 21 ist ein Beispiel für einen rauscharmen Verstärker, der ein Hochfrequenz-Empfangssignal verstärkt.
Der Duplexer 61 überträgt ein Hochfrequenzsignal des Kommunikationsbandes A. Der Duplexer 61 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes A in einem Frequenzduplexsystem (FDD). Der Duplexer 61 enthält ein Sendefilter 61T und ein Empfangsfilter 61R.
Das Sendefilter 61T wird zwischen Leistungsverstärker 11 und Antennenanschluss 100 angeschlossen. Das Sendefilter 61T lässt von den Sendesignalen, die vom Leistungsverstärker 11 verstärkt wurden, ein Sendesignal in einem Übertragungsband des Kommunikationsbandes A durch.
Das Empfangsfilter 61R wird zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Empfangsfilter 61R lässt von den Empfangssignalen, die über den Antennenanschluss 100 eingegeben wurden, ein Empfangssignal in einem Empfangsband des Kommunikationsbandes A durch.
Der Duplexer 62 überträgt ein Hochfrequenzsignal des Kommunikationsbandes B. Der Duplexer 62 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal des Kommunikationsbandes B im FDD-System. Der Duplexer 62 enthält ein Sendefilter 62T und ein Empfangsfilter 62R.
Das Sendefilter 62T wird zwischen den Leistungsverstärker 11 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Sendefilter 62T lässt von den Sendesignalen, die durch den Leistungsverstärker 11 verstärkt wurden, ein Sendesignal in einem Übertragungsband des Kommunikationsbandes B durch.
Das Empfangsfilter 62R wird zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Empfangsfilter 62R lässt von den Empfangssignalen, die über die Antennenanschluss 100 eingegeben wurden, ein Empfangssignal in einem Empfangsband des Kommunikationsbandes B durch.
Die Anpassungsschaltung 31 wird zwischen Leistungsverstärker 11 und den Sendefiltern 61T und 62T geschaltet und ist direkt mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 11 verbunden. Die Anpassungsschaltung 31 passt die Impedanz des Leistungsverstärkers 11 an die Impedanz der Sendefilter 61T und 62T an.
Die Anpassungsschaltung 41 ist ein Beispiel für eine Induktivität, die an einen Eingangsanschluss eines rauscharmen Verstärkers angeschlossen ist. Hier ist die Anpassungsschaltung 41 zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und die Empfangsfilter 61R und 62R geschaltet und direkt mit dem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 21 verbunden. Die Anpassungsschaltung 41 passt die Impedanz des rauscharmen Verstärkers 21 an die Impedanz der Empfangsfilter 61R und 62R an.
Der Schalter 51 wird zwischen den Leistungsverstärker 11 und die Sendefilter 61T und 62T geschaltet. Genauer gesagt enthält der Schalter 51 einen gemeinsamen Anschluss und zwei Auswahlanschlüsse. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 51 ist über die Anpassungsschaltung 31 mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden. Ein erster Auswahlanschluss, der einer von zwei Auswahlanschlüssen des Schalters 51 ist, ist mit dem Sendefilter 61T verbunden, und ein zweiter Auswahlanschluss, der der andere der beiden Auswahlanschlüsse des Schalters 51 ist, ist mit dem Sendefilter 62T verbunden. Bei dieser Anschlusskonfiguration schaltet der Schalter 51 die Verbindung des gemeinsamen Anschlusses zwischen dem ersten Auswahlanschluss und dem zweiten Auswahlanschluss um. Mit anderen Worten ist der Schalter 51 ein Bandauswahlschalter, der die Verbindung des Leistungsverstärkers 11 zwischen dem Sendefilter 61T und dem Sendefilter 62T umschaltet. Der Schalter 51 ist z.B. als einpoliger Umschaltkreis mit Doppelauslösung (kurz SPDT für „single pole double throw“) ausgeführt.
Der Schalter 52 wird zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und die Empfangsfilter 61R und 62R geschaltet. Genauer gesagt enthält der Schalter 52 einen gemeinsamen Anschluss und zwei Auswahlanschlüsse. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 52 ist über die Anpassungsschaltung 41 mit dem rauscharmen Verstärker 21 verbunden. Ein erster Auswahlanschluss, der einer von zwei Auswahlanschlüssen des Schalters 52 ist, ist mit dem Empfangsfilter 61R verbunden, und ein zweiter Auswahlanschluss, der der andere der beiden Auswahlanschlüsse des Schalters 52 ist, ist mit dem Empfangsfilter 62R verbunden. Bei dieser Anschlusskonfiguration schaltet Schalter 52 die Verbindung des gemeinsamen Anschlusses zwischen dem ersten Auswahlanschluss und dem zweiten Auswahlanschluss um. Mit anderen Worten ist der Schalter 52 ein rauscharmer Verstärker (low noise amplifier - LNA) IN-Schalter, der die Verbindung des rauscharmen Verstärkers 21 zwischen dem Empfangsfilter 61R und dem Empfangsfilter 62R umschaltet. Der Schalter 52 ist z.B. als SPDT-Umschaltkreis ausgeführt.
Der Schalter 53 wird zwischen den Antennenanschluss 100 und die Duplexer 61 und 62 geschaltet. Genauer gesagt umfasst der Schalter 53 einen gemeinsamen Anschluss und mindestens zwei Auswahlanschlüsse. Der gemeinsame Anschluss von Schalter 53 ist mit dem Antennenanschluss 100 verbunden. Ein erster Auswahlanschluss, bei dem es sich um einen der mindestens zwei Auswahlanschlüsse von Schalter 53 handelt, ist mit dem Duplexer 61 verbunden, und ein zweiter Auswahlanschluss, bei dem es sich um den anderen der mindestens zwei Auswahlanschlüsse von Schalter 53 handelt, ist mit dem Duplexer 62 verbunden. Bei dieser Anschlusskonfiguration verbindet und trennt der Schalter 53 den gemeinsamen Anschluss und den ersten Auswahlanschluss und verbindet und trennt den gemeinsamen Anschluss und den zweiten Auswahlanschluss. Genauer gesagt ist Schalter 53 ein Antennenschalter, der die Antenne 2 und den Duplexer 61 verbindet und trennt und die Antenne 2 und den Duplexer 62 verbindet und trennt. Der Schalter 53 ist z.B. als Mehrfachverbindungsschaltung implementiert.
Der Schalter 54 ist ein Beispiel für einen Schalter, der zwischen einen Sendeeingangsanschluss und einen Leistungsverstärker geschaltet ist. Hier ist der Schalter 54 zwischen den Leistungsverstärker 11 und die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 geschaltet. Genauer gesagt umfasst der Schalter 54 einen gemeinsamen Anschluss und zwei Auswahlanschlüsse. Der gemeinsame Anschluss von Schalter 54 ist mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden. Die beiden Wählanschlüsse des Schalters 54 sind jeweils mit den Sendeeingangsanschlüssen 111 und 112 verbunden. Bei dieser Anschlusskonfiguration schaltet der Schalter 54 die Verbindung des gemeinsamen Anschlusses zwischen einem der beiden Auswahlanschlüsse und dem anderen der beiden Auswahlanschlüsse um. Genauer gesagt ist der Schalter 54 ein Leistungsverstärker (PA) IN-Schalter, der die Verbindung des Leistungsverstärkers 11 zwischen dem Sendeeingangsanschluss 111 und dem Sendeeingangsanschluss 112 umschaltet. Der Schalter 54 ist z.B. als SPDT-Schaltung ausgeführt.
Hochfrequenzsignale von z.B. wechselseitig unterschiedlichen Kommunikationsbändern (z.B. Kommunikationsband A und Kommunikationsband B) werden jeweils in die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 eingegeben. Alternativ können z.B. Hochfrequenzsignale von untereinander verschiedenen Kommunikationssystemen jeweils in die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 eingegeben werden. Als wechselseitig unterschiedliche Kommunikationssysteme kann z.B. eine Kombination aus dem Mobilkommunikationssystem der vierten Generation (4G) und dem Mobilkommunikationssystem der fünften Generation (5G) verwendet werden. Die Kombination ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So kann zum Beispiel eine Kombination aus 4G und einem drahtlosen LAN-Kommunikationssystem (WLAN) oder eine Kombination aus 5G und WLAN verwendet werden.
Man beachte, dass eines oder einige der in 1 dargestellten Schaltungselemente nicht unbedingt im Hochfrequenzmodul 1A enthalten sein müssen. Zum Beispiel ist es ausreichend, wenn das Hochfrequenzmodul 1A mindestens den Leistungsverstärker 11, den rauscharmen Verstärker 21, den Schalter 54 und die Anpassungsschaltung 41 enthält, und das Hochfrequenzmodul 1A muss die anderen Schaltungselemente nicht unbedingt enthalten.
Mit der Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A kann im FDD-System ein Sende- und ein Empfangssignal übertragen werden. Die Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann das Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenlegung eine Schaltungskonfiguration enthalten, mit der es möglich ist, die Kommunikation eines Sendesignals und eines Empfangssignals in einem Zeitduplexsystem (TDD-System) durchzuführen, oder es kann eine Schaltungskonfiguration enthalten, mit der es möglich ist, die Kommunikation eines Sendesignals und eines Empfangssignals sowohl im FDD-System als auch im TDD-System durchzuführen.
Als nächstes wird eine Anordnung der Schaltungskomponenten des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß der oben beschriebenen Konfiguration unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ausführlich beschrieben.
2 zeigt eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul 1A entsprechend der Ausführungsform. In 2 sind (a) die Hauptfläche 91a der Modulplatine 91 von der positiven Seite der Z-Achse aus gesehen und (b) die Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 von der positiven Seite der Z-Achse aus gesehen dargestellt. Man beachte, dass in (a) von den auf der Hauptfläche 91b angeordneten Schaltungskomponenten nur der Schalter 54 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
3 zeigt eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1A entsprechend der Ausführungsform. Die in 3 dargestellte Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1A zeigt eine Querschnittsfläche entlang der Linie iii-iii von 2.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, enthält das Hochfrequenzmodul 1A zusätzlich zu den Schaltungskomponenten, die die in 1 dargestellten Schaltungselemente enthalten, die Modulplatine 91, die Harzkomponenten 92 und 93 und mehrere Stiftelektroden 150. Es sei darauf hingewiesen, dass die Abbildung der Harzkomponenten 92 und 93 in 2 weggelassen wurde.
Die Modulplatine 91 ist ein Beispiel für eine Modulplatine mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten davon.
Hier umfasst die Modulplatine 91 die Hauptfläche 91a und die Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten. Als Modulplatine 91 kann zum Beispiel eine Leiterplatte (PCB), eine LTCC-Platine (Low Temperature Co-fired Ceramic), eine Harz-Mehrschichtplatine oder ähnliches verwendet werden. Die Beispiele der Modulplatine 91 sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die Hauptfläche 91a ist ein Beispiel für eine erste Hauptfläche und wird in einigen Fällen als obere Fläche oder als Frontfläche bezeichnet. Wie in (a) in 2 dargestellt, sind auf der Hauptfläche 91a der Leistungsverstärker 11, die Anpassungsschaltungen 31 und 41 sowie die Duplexer 61 und 62 angeordnet.
Jede der Anpassungsschaltungen 31 und 41 enthält mindestens eine Induktivität und kann ferner mindestens einen Kondensator enthalten. Jede der Anpassungsschaltungen 31 und 41 wird z.B. mit einem oder mehreren oberflächenmontierbaren Bauelementen (SMDs) oder einem integrierten passiven Bauelement (IPD) realisiert.
Jeder der Duplexer 61 und 62 ist durch ein akustisches Wellenfilter mit einer akustischen Oberflächenwelle (surface acoustic wave - kurz SAW), ein akustisches Wellenfilter mit einer akustischen Volumenwelle (bulk acoustic wave - kurz BAW), ein LC-Resonanzfilter, ein dielektrisches Filter oder eine beliebige Kombination davon implementiert, aber nicht auf diese Filter beschränkt.
Die Hauptfläche 91b ist ein Beispiel für eine zweite Hauptfläche und wird in einigen Fällen als Unterfläche oder Rückfläche bezeichnet. Wie in (b) in 2 dargestellt, sind der rauscharme Verstärker 21 und die Schalter 51 bis 54 auf der Hauptfläche 91b angeordnet.
Der rauscharme Verstärker 21 und die Schalter 52 und 53 sind in einer integrierten Halbleiterschaltung (IC) 20 eingebaut, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Der Halbleiter-IC 20 wird beispielsweise durch einen komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) konfiguriert. Im Besonderen wird der Halbleiter IC 20 durch einen Silizium-auf-Isolator-Prozess (SOI) hergestellt. Dies ermöglicht die Herstellung des Halbleiters IC 20 zu niedrigen Herstellungskosten. Man beachte, dass der Halbleiter IC 20 mindestens eines der Elemente GaAs, SiGe oder GaN enthalten kann. Damit ist es möglich, ein Hochfrequenzsignal mit einer hochwertigen Verstärkungsleistung und einem guten Rauschverhalten auszugeben.
Jeder der Schalter 51 und 54 ist nicht in den Halbleiter IC 20 eingebaut, sondern auf der Hauptfläche 91b als eine Schaltungskomponente montiert. Es ist zu beachten, dass Schalter 51 und/oder Schalter 54 in den Halbleiter IC 20 eingebaut sein können.
In einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 überlappt mindestens ein Teil des Schalters 54 mindestens einen Teil des Leistungsverstärkers 11. Außerdem überlappt in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Schalter 54 weder den rauscharmen Verstärker 21 noch die Induktivität der Anpassungsschaltung 41.
Die Modulplatine 91 enthält Masseelektrodenmuster 93G. Die Masseelektrodenmuster 93G befinden sich zwischen dem Schalter 53 und der Anpassungsschaltung 41. Man beachte, dass die Lage der Masseelektrodenmuster 93G nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist.
Die mehreren Stiftelektroden 150 sind jeweils ein Beispiel für einen Anschluss für externe Verbindungen (kurz externer Anschluss genannt). Jede der mehreren Stiftelektroden 150 ist auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 angeordnet und erstreckt sich senkrecht von der Hauptfläche 91b. Außerdem durchdringt jede der mehreren Stiftelektroden 150 die Harzkomponente 93, und ein Ende davon ist von der Harzkomponente 93 freigelegt. Ein Ende jeder der mehreren Stiftelektroden 150, das von der Harzkomponente 93 freiliegt, ist mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss und/oder einer Erdungselektrode usw. auf einer Hauptplatine verbunden, die sich auf der negativen Seite der Z-Achse des Hochfrequenzmoduls 1A befindet.
Die Harzkomponente 92 ist auf der Hauptfläche 91a der Modulplatine 91 angeordnet und bedeckt die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91a. Die Harzkomponente 93 ist auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 angeordnet und bedeckt die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91b. Die Harzkomponenten 92 und 93 haben jeweils die Funktion, die Zuverlässigkeit, mechanische Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit der auf den Hauptflächen 91a und 91b angeordneten Schaltungskomponenten zu gewährleisten.
Man beachte, dass das Hochfrequenzmodul 1A nicht unbedingt die Harzkomponenten 92 und 93 enthalten muss. Mit anderen Worten, die Harzkomponenten 92 und 93 sind bei der vorliegenden Erfindung keine unverzichtbaren Komponenten für das Hochfrequenzmodul.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1A eine abschirmende Elektrodenschicht enthalten, die eine obere Fläche und Seitenflächen der Harzkomponente 92 bedeckt. Die Abschirmelektrodenschicht ist in der Lage, das Eindringen eines exogenen Rauschens in die Schaltungskomponenten des Hochfrequenzmoduls 1A zu verhindern, indem sie auf Erdpotential gelegt wird.
Wie oben beschrieben, umfasst das Hochfrequenzmodul 1A gemäß der vorliegenden Ausführung: die Modulplatine 91 einschließlich der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91, einen Leistungsverstärker 11, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Sendesignal verstärkt, das über den Sendeeingangsanschluss 111 und/oder 112 eingegeben wurde, einen rauscharmen Verstärker 21, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Empfangssignal verstärkt, einen Schalter 54, der zwischen die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 und den Leistungsverstärker 11 geschaltet ist, und eine Anpassungsschaltung 41, die mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 21 verbunden ist. Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß der vorliegenden Ausführung ist mindestens ein rauscharmer Verstärker 21 oder eine Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91a und der Schalter 54 auf der Hauptfläche 91b angeordnet.
Darüber hinaus umfasst das Kommunikationsgerät 5 nach der vorliegenden Ausführungsform den RFIC 3, konfiguriert zur Verarbeitung der von der Antenne 2 gesendeten und empfangenen Hochfrequenzsignale, und das Hochfrequenzmodul 1A, konfiguriert zur Übertragung der Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne 2 und dem RFIC 3.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, den Schalter 54, den rauscharmen Verstärker 21 und die Anpassungsschaltung 41 auf beiden Seiten der Modulplatine 91 getrennt anzuordnen. Dementsprechend ist es möglich, die Fläche der Modulplatine 91 im Vergleich zu dem Fall, bei dem alle Schaltungskomponenten auf einer Seite angeordnet sind, kleiner zu machen. Infolgedessen ist es möglich, eine Miniaturisierung des Hochfrequenzmoduls 1A zu realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, den Schalter 54 zur Übertragung eines Hochfrequenz-Sendesignals auf einer anderen Hauptfläche anzuordnen als eine Hauptfläche, auf der ein rauscharmer Verstärker 21 und/oder eine Anpassungsschaltung 41 zur Übertragung eines Hochfrequenz-Empfangssignals angeordnet sind. Dementsprechend ist es möglich, Magnetfeldkopplung, elektrische Feldkopplung oder elektromagnetische Feldkopplung zwischen Schalter 54 und rauscharmem Verstärker 21 und/oder Anpassungsschaltung 41 zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, die Isolationseigenschaften zwischen der Sendeschaltung und der Empfangsschaltung zu verbessern.
Darüber hinaus kann z.B. das Hochfrequenzmodul 1A nach der vorliegenden Ausführungsform einen externen Anschluss (z.B. in Form der Stiftelektrode 150) enthalten, der auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist, und die Anpassungsschaltung 41 kann auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, den Schalter 54 auf der Hauptfläche 91b, auf der der externe Anschluss angeordnet ist, anzuordnen. Dementsprechend ist es möglich, die Länge einer Leitung zwischen dem Schalter 54 und dem an den RFIC 3 angeschlossenen externen Anschluss zu reduzieren. Infolgedessen ist es möglich, einen Fehlanpassungsverlust aufgrund eines Verdrahtungsverlustes oder einer Verdrahtungsänderung zu reduzieren und die elektrischen Eigenschaften (z.B. Rauschzahl (NF), Verstärkungseigenschaften usw.) des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern. Unter der Voraussetzung, dass eine SMD-Induktivität in der Anpassungsschaltung 41 verwendet wird, ist es darüber hinaus möglich, eine Induktivität mit einer relativ großen Höhe auf der Hauptfläche 91a zu verwenden. Infolgedessen ist es möglich, die Höhe des externen Anschlusses im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Induktivität auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist, zu verringern und eine Verringerung der Höhe des Hochfrequenzmoduls 1A zu realisieren.
Darüber hinaus kann z.B. im Hochfrequenzmodul 1A nach der vorliegenden Ausführungsform der rauscharme Verstärker 21 auf der Hauptfläche 91b angeordnet werden.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, den rauscharmen Verstärker 21 auf der Hauptfläche 91b, auf der der Schalter 54 angeordnet ist, anzuordnen. Dadurch ist es möglich, den Freiheitsgrad in der Bauteilanordnung zu verbessern.
Darüber hinaus können z.B. im Hochfrequenzmodul 1A nach der derzeitigen Ausführungsform der Schalter 54 und der rauscharme Verstärker 21 in einem einzigen Halbleiter-IC 20 enthalten sein.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, den Schalter 54 und den rauscharmen Verstärker 21 in einem einzigen Chip unterzubringen. Dadurch ist es möglich, eine Reduzierung der Anzahl der Komponenten und eine Miniaturisierung des Hochfrequenzmoduls 1A zu realisieren.
Darüber hinaus kann z.B. im Hochfrequenzmodul 1A nach der vorliegenden Ausführungsform der Leistungsverstärker 11 auf der Hauptfläche 91a angeordnet werden.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, den Leistungsverstärker 11 auf der Hauptfläche 91a anzuordnen, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite der Hauptfläche 91b, auf der der rauscharme Verstärker 21 und der Anschluss für den externen Anschluss angeordnet sind.
Dementsprechend ist es möglich, den Leistungsverstärker 11 und den rauscharmen Verstärker 21 auf zueinander unterschiedlichen Hauptflächen anzuordnen. Dadurch ist es möglich, die Magnetfeldkopplung, die elektrische Feldkopplung oder die elektromagnetische Feldkopplung zwischen Leistungsverstärker 11 und rauscharmem Verstärker 21 zu reduzieren und somit die Isolationseigenschaften zwischen der Sendeschaltung und der Empfangsschaltung zu verbessern. Darüber hinaus ist es möglich, die Wärmeableitungseigenschaft des Leistungsverstärkers 11 zu verbessern.
Darüber hinaus kann z.B. im Hochfrequenzmodul 1A nach der vorliegenden Ausführungsform in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 mindestens ein Teil des Schalters 54 mindestens einen Teil des Leistungsverstärkers 11 überlappen.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die Länge einer Leitung zwischen Schalter 54 und Leistungsverstärker 11 zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, einen Fehlanpassungsverlust aufgrund eines Leitungsverlustes oder einer Leitungsveränderung zu reduzieren und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern.
Darüber hinaus muss z.B. im Hochfrequenzmodul 1A nach der vorliegenden Ausführungsform in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Schalter 54 den rauscharmen Verstärker 21 oder die Anpassungsschaltung 41 nicht überlappen.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die Magnetfeldkopplung, die elektrische Feldkopplung oder die elektromagnetische Feldkopplung zwischen dem Schalter 54 und dem rauscharmem Verstärker 21 und zwischen dem Schalter 54 und der Anpassungsschaltung 41 weiter zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, die Isolationseigenschaften zwischen der Sendeschaltung und der Empfangsschaltung weiter zu verbessern.
Als nächstes wird nun eine erste Variante 1 beschrieben. Die Variante 1 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform vor allem dadurch, dass der Schalter 54 auf der Hauptfläche 91a und die Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Im Folgenden wird das Hochfrequenzmodul 1B entsprechend Variante 1 unter Bezugnahme auf 4 ausführlich beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zu der oben beschriebenen Ausführungsform liegt.
4 zeigt eine Draufsicht des Hochfrequenzmoduls 1B gemäß Variante 1. In 4 entfällt die Darstellung der Harzkomponenten 92 und 93 wie in 2.
Die Modulplatine 91 gemäß der vorliegenden Variante ist ein Beispiel für eine Modulplatine mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten davon wie bei der oben beschriebenen Ausführung. Hier umfasst die Modulplatine 91 die Hauptfläche 91a und die Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten.
Die Hauptfläche 91a ist ein Beispiel für die zweite Hauptfläche. Wie in (a) in 4 dargestellt, sind der Leistungsverstärker 11, die Anpassungsschaltung 31, der Schalter 54 und die Duplexer 61 und 62 auf der Hauptfläche 91a angeordnet.
Die Hauptfläche 91b ist ein Beispiel für die erste Hauptfläche. Wie in (b) in 4 dargestellt, sind der rauscharme Verstärker 21, die Anpassungsschaltung 41 und die Schalter 51 bis 53 auf der Hauptfläche 91b angeordnet.
Wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform enthält die Anpassungsschaltung 41 mindestens eine Induktivität und kann darüber hinaus mindestens einen Kondensator enthalten. Die Anpassungsschaltung 41 nach der vorliegenden Variante ist jedoch mit einem IPD realisiert.
Wie oben beschrieben, umfasst das Hochfrequenzmodul 1B gemäß der vorliegenden Variante: die Modulplatine 91 einschließlich der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91, einen Leistungsverstärker 11, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Sendesignal verstärkt, das über den Sendeeingangsanschluss 111 und/oder 112 eingegeben wurde, einen rauscharmen Verstärker 21, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Empfangssignal verstärkt, einen Schalter 54, der zwischen die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 und den Leistungsverstärker 11 geschaltet ist, eine Anpassungsschaltung 41, die mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 21 verbunden ist, und einen externen Verbindungsanschluss (Stiftelektrode 150), der auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Bei dem Hochfrequenzmodul 1B sind gemäß der vorliegenden Variante der rauscharme Verstärker 21 und die Anpassungsschaltung 41 jeweils auf der Hauptfläche 91b und der Schalter 54 auf der Hauptfläche 91a angeordnet.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, den Schalter 54 auf der Hauptfläche 91a anzuordnen und sowohl den rauscharmen Verstärker 21 als auch die Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91b anzuordnen, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite der Hauptfläche 91a, auf der der Schalter 54 angeordnet ist. Dementsprechend ist es möglich, die Magnetfeldkopplung, die elektrische Feldkopplung oder die elektromagnetische Feldkopplung zwischen Schalter 54 und rauscharmem Verstärker 21 und zwischen Schalter 54 und Anpassungsschaltung 41 zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, die Isolationseigenschaften zwischen der Sendeschaltung und der Empfangsschaltung zu verbessern.
Darüber hinaus kann z.B. im Hochfrequenzmodul 1B nach der vorliegenden Variante die Anpassungsschaltung 41 mit einem integrierten passiven Bauelement realisiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die Höhe der Anpassungsschaltung 41 im Vergleich zu dem Fall, dass die Anpassungsschaltung 41 mit einem oder mehreren SMDs realisiert wird, zu reduzieren. Infolgedessen ist es möglich, eine Vergrößerung der Höhe des Hochfrequenzmoduls 1B zu verhindern, indem die Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91b angeordnet wird, auf der der externe Anschluss angeordnet ist.
Als nächstes wird die eine zweite Variante 2 beschrieben. Variante 2 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform vor allem dadurch, dass als externer Anschluss anstelle der Stiftelektroden 150 die Höckerelektroden 160 verwendet werden. Im Folgenden wird das Hochfrequenzmodul 1C entsprechend Variante 2 unter Bezugnahme auf 5 ausführlich beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf dem Unterschied zu der oben beschriebenen Ausführungsform liegt.
5 zeigt eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1C gemäß Variante 2. Wie in 5 dargestellt, enthält das Hochfrequenzmodul 1C gemäß der vorliegenden Variante mehrere Höckerelektroden 160 anstelle mehrerer Stiftelektroden 150.
Die mehreren Höckerelektroden 160 sind jeweils ein Beispiel für den externen Anschluss. Jede der mehreren Höckerelektroden 160 ist auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 angeordnet und mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss und/oder einer Masseelektrode usw. auf einer Hauptplatine verbunden, die sich auf der negativen Seite der Z-Achse des Hochfrequenzmoduls 1C befindet.
Darüber hinaus sind bei Variante 2 die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91b des Hochfrequenzmoduls 1C nicht mit einer Harzkomponente bedeckt.
Wie oben beschrieben, enthält das Hochfrequenzmodul 1C bei Variante 2 mehrere Höckerelektroden 160 anstelle der mehrerer Stiftelektroden 150. Eine solche Konfiguration wie oben beschrieben kann auch vorteilhafte Effekte erzielen, die den bei der oben beschriebenen Ausführung beschriebenen vorteilhaften Effekten entsprechen.
Als nächstes wird eine dritte Variante 3 beschrieben. Variante 3 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform vor allem in der Anschlusskonfiguration eines Schalters, der zwischen dem Sendeeingangsanschluss und dem Leistungsverstärker geschaltet ist. Im Folgenden wird das Hochfrequenzmodul 1D entsprechend Variante 3 unter Bezugnahme auf 6 ausführlich beschrieben, wobei der Unterschied zu der oben beschriebenen Ausführungsform im Vordergrund steht.
6 zeigt eine Schaltungskonfiguration des Kommunikationsgeräts 5D gemäß Variante 3. Das Kommunikationsgerät 5D umfasst das Hochfrequenzmodul 1D, die Antenne 2, den RFIC 3 und den BBIC 4.
Das Hochfrequenzmodul 1D umfasst die Leistungsverstärker 12 und 13, den rauscharmen Verstärker 21, die Anpassungsschaltungen 32, 33 und 41, die Schalter 52, 53 und 54D, die Duplexer 61 und 62, den Antennenanschluss 100, den Sendeeingangsanschluss 110 und den Empfangsausgangsanschluss 120.
Die Leistungsverstärker 12 und 13 sind jeweils ein Beispiel für einen Leistungsverstärker, der ein Hochfrequenzsignal verstärkt, das über den Sendeeingangsanschluss eingegeben wurde. Hier verstärken die Leistungsverstärker 12 und 13 jeweils ein Hochfrequenz-Sendesignal, das über den Schalter 54D vom Sendeeingangsanschluss 110 eingegeben wurde. Genauer gesagt verstärkt Leistungsverstärker 12 ein Hochfrequenz-Sendesignal des Kommunikationsbandes A, und Leistungsverstärker 13 verstärkt ein Hochfrequenz-Sendesignal des Kommunikationsbandes B.
Die Anpassungsschaltung 32 ist zwischen Leistungsverstärker 12 und Sendefilter 61T geschaltet und direkt mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 12 verbunden. Der Anpassungsschaltung 32 passt die Impedanz des Leistungsverstärkers 12 an die Impedanz des Sendefilters 61T an.
Die Anpassungsschaltung 33 ist zwischen Leistungsverstärker 13 und Sendefilter 62T geschaltet und mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 13 verbunden. Der Anpassungsschaltung 33 passt die Impedanz des Leistungsverstärkers 13 an die Impedanz des Sendefilters 62T an.
Der Schalter 54D ist ein Beispiel für einen Schalter, der zwischen einen Sendeeingangsanschluss und einen Leistungsverstärker geschaltet ist. Hier ist der Schalter 54D zwischen den Sendeeingangsanschluss 110 und die Leistungsverstärker 12 und 13 geschaltet. Genauer gesagt umfasst der Schalter 54D einen gemeinsamen Anschluss und zwei Auswahlanschlüsse. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 54D ist mit dem Sendeeingangsanschluss 110 verbunden. Die beiden Auswahlanschlüsse des Schalters 54D sind jeweils mit zwei Leistungsverstärkern 12 und 13 verbunden. Bei dieser Anschlusskonfiguration schaltet Schalter 54D die Verbindung des gemeinsamen Anschlusses zwischen einem der beiden Auswahlanschlüsse und dem anderen der beiden Auswahlanschlüsse um. Genauer gesagt ist der Schalter 54D ein PA IN-Schalter, der die Verbindung des Sendeeingangsanschlusses 110 zwischen Leistungsverstärker 12 und Leistungsverstärker 13 umschaltet. Der Schalter 54D ist z.B. als SPDT-Schaltung ausgeführt.
Hochfrequenzsignale von z.B. wechselseitig unterschiedlichen Kommunikationsbändern werden über den Sendeeingabeanschluss 110 eingegeben. Darüber hinaus können z.B. Hochfrequenzsignale von untereinander verschiedenen Kommunikationssystemen über den Sendeeingabeanschluss 110 eingegeben werden.
Man beachte, dass bei der vorliegenden Variante der Schalter 54D, der rauscharme Verstärker 21 und die Anpassungsschaltung 41 in einer räumlichen Beziehung zueinander angeordnet werden können, die der bei der oben beschriebenen Ausführungsform und der Variante 1 beschriebenen Beziehung entspricht, so dass die Darstellung und die Beschreibung des Schalters 54D, des rauscharmen Verstärkers 21 und der Anpassungsschaltung 41 entfallen kann.
Obwohl das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß der Erfindung oben auf der Grundlage der Ausführungsform und der Varianten beschrieben wurden, sind das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß der Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform und die Varianten davon beschränkt. Die vorliegende Erfindung umfasst auch andere Ausführungsformen, die durch die Kombination beliebiger struktureller Komponenten der oben beschriebenen Ausführungsform und den Varianten der Ausführungsform erreicht werden, Varianten, die sich aus verschiedenen Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsform ergeben, und die Varianten der Ausführungsform, die von Fachleuten erdacht werden können, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sowie verschiedene Vorrichtungen, die das oben beschriebene Hochfrequenzmodul und das oben beschriebene Kommunikationsgerät umfassen.
Es sei darauf hingewiesen, dass gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform unter der Bedingung, dass der Schalter 54 auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist, der rauscharme Verstärker 21 auf der Hauptfläche 91b und die Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sind. Die Anordnung des rauscharmen Verstärkers 21 und der Anpassungsschaltung 41 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel können der rauscharme Verstärker 21 und die Anpassungsschaltung 41 beide auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Zusätzlich kann z.B. der rauscharme Verstärker 21 auf der Hauptfläche 91a und die Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein.
Darüber hinaus sind gemäß der oben beschriebenen Variante 1 unter der Bedingung, dass Schalter 54 auf der Hauptfläche 91a angeordnet ist, der rauscharme Verstärker 21 und die Anpassungsschaltung 41 beide auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Die Anordnung des rauscharmen Verstärkers 21 und der Anpassungsschaltung 41 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann einer von rauscharmem Verstärker 21 und Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91b und der andere von rauscharmem Verstärker 21 und Anpassungsschaltung 41 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein.
Man beachte, dass bei der oben beschriebenen Ausführungsform und Variante 3 entweder die Anzahl der Sendeeingangsanschlüsse oder die Anzahl der Leistungsverstärker eins ist. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf dieses Beispiel. Beispielsweise können die Anzahl der Sendeeingangsanschlüsse und die Anzahl der Leistungsverstärker jeweils zwei betragen. In diesem Fall kann der Schalter zwei gemeinsame Anschlüsse und zwei Auswahlanschlüsse umfassen und zwischen den beiden Sendeeingangsanschlüssen und den beiden Leistungsverstärkern zwischen leitend und nichtleitend umschalten. Darüber hinaus können mindestens eine von der Anzahl der Sendeeingangsanschlüsse und der Anzahl der Leistungsverstärker drei oder mehr betragen.
Obwohl oben nur einige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute sofort verstehen, dass viele Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne von der Lehre und den Vorteilen der vorliegenden Offenlegung abzuweichen. Dementsprechend ist beabsichtigt, alle diese Modifikationen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung einzubeziehen.
Die vorliegende Offenlegung ist vielfältig bei Kommunikationsgeräten wie Mobiltelefonen als Hochfrequenzmodul anwendbar, das in einer Multibandkompatiblen Front-End-Einheit angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D: Hochfrequenzmodul
2: Antenne
3: HF-Signalverarbeitungsschaltung (RFIC)
4: Basisband-Signalverarbeitungsschaltung (BBIC)
5, 5D: Kommunikationsgerät
11, 12, 13: Leistungsverstärker
21: rauscharmer Empfangsverstärker
31, 32, 33, 41: Anpassungsschaltung
51, 52, 53, 54, 54D: Schalter
61, 62: Duplexer
61R, 62R: Empfangsfilter
61T, 62T: Sendefilter
91: Modulplatine
91a, 91b: Hauptfläche
92, 93: Harz-Komponente
93G: Masseelektrodenmuster
100: Antennenanschluss
110, 111, 112: Sendeeingangsanschluss
120: Empfangsausgangsanschluss
150: Stiftelektrode
160: Höckerelektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2018/0131501 A1 [0003, 0004]

Claims

Hochfrequenzmodul, umfassend: eine Modulplatine mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine, einen Leistungsverstärker, der so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenz-Sendesignal verstärkt, das über einen Sendeeingangsanschluss eingegeben wird, einen rauscharmen Verstärker, der zur Verstärkung eines Hochfrequenz-Empfangssignals konfiguriert ist, einen Schalter, der zwischen den Sendeeingangsanschluss und den Leistungsverstärker geschaltet ist, und eine Induktivität, die mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers verbunden ist, wobei der rauscharme Verstärker und/oder die Induktivität auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist/sind und wobei der Schalter auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend einen auf der zweiten Hauptfläche angeordneten Anschluss für externe Verbindungen, wobei die Induktivität auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2, wobei der rauscharme Verstärker auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2, wobei der Schalter und der rauscharme Verstärker in einer einzigen integrierten Halbleiterschaltung (IC) enthalten sind.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Leistungsverstärker auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 5, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine mindestens ein Teil des Schalters mindestens einen Teil des Leistungsverstärkers überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend einen auf der ersten Hauptfläche angeordneten Anschluss für externe Verbindungen, wobei der rauscharme Verstärker und die Induktivität jeweils auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 7, wobei die Induktivität durch ein integriertes passives Bauelement realisiert ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine der Schalter weder den rauscharmen Verstärker noch die Induktivität überlappt.
Kommunikationsgerät, umfassend: eine Signalverarbeitungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, Hochfrequenzsignale zu verarbeiten, die von einer Antenne gesendet und empfangen werden, und das Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das dazu konfiguriert ist, die Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne und der Signalverarbeitungsschaltung zu übertragen.