JP2006121211A - 高周波選択回路、高周波モジュール及び無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチバンド/モードに対応する高周波選択回路において、半導体スイッチング素子を使用することにより集積度の向上を図り、さらに高調波用フィルタを共通化してその個数を減らすことができる、小型の高周波選択回路を提供する。
【解決手段】周波数帯の異なる複数の通信システムに対応してアンテナ端子に並列接続された複数の高周波半導体スイッチSW1,SW2と、前記複数の高周波半導体スイッチSW1,SW2の切替えを制御する制御回路DEC10とを有し、制御回路DEC10は、高周波半導体スイッチSW1において所定周波数帯の送信系Txが選択される時には、高周波半導体スイッチSW2においてその送信系Txの所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタ回路HPFを接続する。
【選択図】図1
【解決手段】周波数帯の異なる複数の通信システムに対応してアンテナ端子に並列接続された複数の高周波半導体スイッチSW1,SW2と、前記複数の高周波半導体スイッチSW1,SW2の切替えを制御する制御回路DEC10とを有し、制御回路DEC10は、高周波半導体スイッチSW1において所定周波数帯の送信系Txが選択される時には、高周波半導体スイッチSW2においてその送信系Txの所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタ回路HPFを接続する。
【選択図】図1
Description
本発明は、高周波選択回路、高周波モジュール及び無線通信装置に関し、特にマルチバンド対応移動無線端末機に好適に使用される、高周波選択回路、この高周波選択回路を含む高周波モジュール及びこの高周波モジュールを搭載した無線通信装置に関するものである。
近年、1台の携帯電話機内に2つ以上の通信システムを搭載するマルチバンド方式を採用した携帯電話機が提案されている。マルチバンド方式の携帯電話機は、地域性や使用目的等に合った通信システムを選択して送受信することができるので、利便性の高い携帯電話機として期待されている。例えば、通信帯域の異なる複数の通信システムとしてGSM(Global System for Mobile communication)方式、DCS(Digital Cellular System)方式の2方式を搭載したデュアルバンド方式の携帯電話機がある。さらに、北米では、GSMの他、1900MHz帯を使用したPCS(Personal Communication Services)システムがある。
図5は、一般的なGSM/DCS方式デュアルバンド携帯電話機の高周波モジュールRFM100のブロック図である。
この高周波モジュールRFM100は、送受信系DCSの送信系TX、受信系RXと、送受信系GSMの送信系TX、受信系RXとを備えるとともに、周波数帯域の異なる2つの送受信系GSM/DCSを、それぞれの送受信系GSM及びDCSに分波し、各送受信系DCS、GSMにおいてそれぞれ送信系TXと受信系RXとの切り替えを行う高周波選択回路ASM100を備えている。
この高周波モジュールRFM100は、送受信系DCSの送信系TX、受信系RXと、送受信系GSMの送信系TX、受信系RXとを備えるとともに、周波数帯域の異なる2つの送受信系GSM/DCSを、それぞれの送受信系GSM及びDCSに分波し、各送受信系DCS、GSMにおいてそれぞれ送信系TXと受信系RXとの切り替えを行う高周波選択回路ASM100を備えている。
GSM送信系TXは、電力増幅回路AMP100で増幅された送信信号を、低域通過フィルタからなる整合回路MAT100を通して、高周波選択回路ASM100に供給する。高周波選択回路ASM100に供給された高周波信号は、後に説明するように、高周波スイッチ、分波回路を経由してアンテナANTから高周波信号として送信される。以上の動作は、DCS送信系TXについても同様である。
一方、GSM受信系RXは、アンテナANTで受信された高周波信号を、高周波選択回路ASM100を介して取り出し、帯域通過フィルタBPF300にて受信帯域近傍の不要信号を除去する。帯域通過フィルタBPF300を通過した信号は、RX側低ノイズ増幅器AMP300にて増幅され、信号処理系に入力される。以上の動作は、DCS受信系RXについても同様である。
ところで、今後の市場動向をふまえると、携帯電話端末機を用いた高品質の音声や画像等のデータ伝送が行われることが予想され、これらに対応するために、符号分割多重接続方式であるCDMA(Code Division Multiple Access)や、高速データ伝送レートや通信チャネルの多重化を特徴とした次世代通信システムUMTS(Universal Mobile Telecommunications System) といった大容量データ伝送可能な通信システムの構築が進みつつある。
このように複数の通信システムへ対応するため、1つのモジュールでさらに多くのバンドに対応する必要が生じている。例えばGSM850/GSM900/DCS/PCS/UMTS等の多バンド方式等への要求が高まっている。
特開2002−290257号公報
特開2003−204284号公報
このようにマルチバンド/モード化が進み、1つの高周波モジュールで更に多くのバンド/モードに対応する必要が生じた場合、バンド/モード数に比例した高周波モジュール搭載基板の表層スペースが必要となり、高周波選択回路には、ますます小型化の実現が要求される。
一方、最近は、小型化、低損失化を目指して、高周波選択回路の内部で周波数帯の切り替え、送受切替えを行う高周波スイッチとして、半導体素子、例えばGaAs−SW(ガリ砒素スイッチ)を用いた構成も検討されてきている。
一方、最近は、小型化、低損失化を目指して、高周波選択回路の内部で周波数帯の切り替え、送受切替えを行う高周波スイッチとして、半導体素子、例えばGaAs−SW(ガリ砒素スイッチ)を用いた構成も検討されてきている。
このような高周波スイッチを用いる場合、送信電力が半導体素子に印加されるため、半導体素子に特有の高調波歪みが発生する。またUMTSに対しては、送信電力が低いものの、特に低歪みが要求されるため、半導体スイッチを用いた場合、低歪みのための対策が必要となる。
したがって、送受信信号に含まれる高調波を低減するための高調波用フィルタが必須になるが、マルチバンド化が進むと、それぞれの経路に高調波用フィルタを設ける必要があるため、フィルタの数が多くなり、限られた基板スペースでは、配置できなくなるという問題があった。
したがって、送受信信号に含まれる高調波を低減するための高調波用フィルタが必須になるが、マルチバンド化が進むと、それぞれの経路に高調波用フィルタを設ける必要があるため、フィルタの数が多くなり、限られた基板スペースでは、配置できなくなるという問題があった。
したがって、本発明は、半導体スイッチング素子を使用することにより集積度の向上を図り、さらに高調波用フィルタを共通化してその個数を減らすことができる、多バンドに対応した高周波選択回路を提供することを目的とする。
さらに本発明は、前記高周波選択回路を含む低コストな小型化された高周波モジュール及び無線通信装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、前記高周波選択回路を含む低コストな小型化された高周波モジュール及び無線通信装置を提供することを目的とする。
本発明の高周波選択回路は、前記共通のアンテナ端子に並列に接続された複数個の高周波スイッチと、前記複数個の高周波スイッチの切替えを制御する制御回路とを有し、前記高周波スイッチは切り替え端子数が合計M個(Mは、4以上の整数)あり、前記高周波スイッチの切り替え端子のうち、前記通信システムの送信系又は受信系に接続される端子数がN端子(N≦M−1)あり、前記高周波スイッチの切り替え端子のうち、残り(M−N)の端子の少なくとも1つに、送信系の所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタが接続され、当該高調波減衰用フィルタが接続されている高周波スイッチと、それに対応する所定周波数帯の送信系が接続されている高周波スイッチとは、別個のスイッチであり、前記制御回路は、前記所定周波数帯の送信系が選択される時には、その周波数帯に対応する前記高調波減衰用フィルタを接続することを特徴とする。
この高周波選択回路の構成によれば、複数個の高周波スイッチを用いて、M個の切り替え端子を作り、そのうちN端子に通信システムの送信系又は受信系を接続することにより、通過帯域の異なる複数の周波数帯に分けることができ、マルチバンド化に対応することができる。
また、残り(M−N)の端子の一部に、送信系の所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタが接続されている。これにより、電力増幅器や高周波スイッチで発生し、高周波スイッチ共通のアンテナ端子に出力された送信信号を、別の高周波スイッチを経由して高調波減衰用フィルタに入力することができ、高調波を減衰させることができる。
また、残り(M−N)の端子の一部に、送信系の所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタが接続されている。これにより、電力増幅器や高周波スイッチで発生し、高周波スイッチ共通のアンテナ端子に出力された送信信号を、別の高周波スイッチを経由して高調波減衰用フィルタに入力することができ、高調波を減衰させることができる。
さらに、前記複数の通信システムの送信系の周波数帯域が接近している場合には、前記高調波減衰用フィルタを共用することができるので、高調波減衰用フィルタの設置個数を減らすことができる。
前記高周波スイッチのN個の切り替え端子のいずれかは、送受信信号を分波又は合波するための分波回路を通して、前記通信システムの送信系又は受信系に接続されていてもよい。
前記高周波スイッチのN個の切り替え端子のいずれかは、送受信信号を分波又は合波するための分波回路を通して、前記通信システムの送信系又は受信系に接続されていてもよい。
前記高調波減衰用フィルタには、接地との間に設けられた高域通過型、又は帯域通過型フィルタを用いることができる。
前記高周波スイッチは、半導体スイッチング素子を用いてスイッチングするものであれば、高周波選択回路の小型化が可能となる。
また、本発明の高周波選択回路は、アンテナ端子と高周波スイッチとの間に、前記アンテナ端子に印加された過渡的な高電圧サージを減衰するためのフィルタを設けたものであってもよい。これにより、アンテナ端子に入力した過渡的な高電圧サージを、フィルタにより減衰することができ、高周波半導体集積回路の高電圧サージによる破壊を防止することができる。
前記高周波スイッチは、半導体スイッチング素子を用いてスイッチングするものであれば、高周波選択回路の小型化が可能となる。
また、本発明の高周波選択回路は、アンテナ端子と高周波スイッチとの間に、前記アンテナ端子に印加された過渡的な高電圧サージを減衰するためのフィルタを設けたものであってもよい。これにより、アンテナ端子に入力した過渡的な高電圧サージを、フィルタにより減衰することができ、高周波半導体集積回路の高電圧サージによる破壊を防止することができる。
前記高電圧サージを減衰するためのフィルタには、高域通過型又は、帯域通過型フィルタを用いることができる。
また本発明の高周波モジュールは、前記高周波選択回路を搭載し、前記高周波選択回路を構成する高周波スイッチ、分波回路、又は高調波減衰用フィルタが、複数の誘電体層が積層されてなる誘電体多層基板の表面又は、内部に形成されているものである。このような高周波モジュールでは、誘電体多層基板の上面に実装される高周波選択回路の下側の部分にも高周波選択回路以外の回路素子を内蔵することにより、基板サイズを増大させることなく、マルチバンドに対応可能な高周波モジュールを実現することができる。また、構成部品の共通化により、製造工程の短縮化を図ることができる。
また本発明の高周波モジュールは、前記高周波選択回路を搭載し、前記高周波選択回路を構成する高周波スイッチ、分波回路、又は高調波減衰用フィルタが、複数の誘電体層が積層されてなる誘電体多層基板の表面又は、内部に形成されているものである。このような高周波モジュールでは、誘電体多層基板の上面に実装される高周波選択回路の下側の部分にも高周波選択回路以外の回路素子を内蔵することにより、基板サイズを増大させることなく、マルチバンドに対応可能な高周波モジュールを実現することができる。また、構成部品の共通化により、製造工程の短縮化を図ることができる。
前記高周波スイッチが、GaAs(ガリウム砒素)化合物を主成分とする基板上に回路パターンが形成された半導体集積回路で実現されるものであれば、従来のように、高周波スイッチを構成するダイオード、インダクタ素子、キャパシタ素子を、誘電体多層基板上面に搭載するか又は誘電体多層基板に内蔵する場合に比べて、高周波スイッチを小型化できる。さらに、従来の高周波スイッチにおけるダイオードのオン/オフには、10mAオーダーのバイアス電流が必要であるのに対して、GaAs半導体素子の高周波スイッチを用いたスイッチのオン/オフには、0.5mAオーダーの電流しか必要としないため、消費電流を低減できる。
さらに、本発明は、以上に説明した高周波モジュールを搭載した、小型、低ロスかつ低コストの無線通信装置に係るものである。
以上に説明したように、本発明では、マルチバンド/モードに対応するために異なる多種類/多ポートの高周波スイッチを各々設計、製造する必要がなく、既存の高周波スイッチを複数個組み合わせて、単一の高周波スイッチによる切り替え数以上の切り替えができ、さらに高調波減衰用フィルタを共用することができることから、高周波モジュールの小型化が可能となる。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
<高周波選択回路>
図1は、マルチバンド対応携帯電話端末機の高周波選択回路の一例を説明するためのブロック図である。
この高周波選択回路RFC10は、1つの共通のアンテナ端子ANTに接続され,GSM850(850MHz帯),GSM900(900MHz帯),DCS(1800MHz帯),PCS(1900MHz帯),UMTS800(850MHz帯),UMTS2100(2000MHz帯)の6つの通信システムを切り替える回路である。
<高周波選択回路>
図1は、マルチバンド対応携帯電話端末機の高周波選択回路の一例を説明するためのブロック図である。
この高周波選択回路RFC10は、1つの共通のアンテナ端子ANTに接続され,GSM850(850MHz帯),GSM900(900MHz帯),DCS(1800MHz帯),PCS(1900MHz帯),UMTS800(850MHz帯),UMTS2100(2000MHz帯)の6つの通信システムを切り替える回路である。
この高周波選択回路RFC10は、通過帯域の異なる3組の送受信系、GSM850/900−Tx及びDCS/PCS−Tx、GSM850−Rx及びDCS−Rx、GSM900−Rx及びPCS−Rx、又はUMTS800を切り替える高周波スイッチSW1と、UMTS2100を切り替える高周波スイッチSW2とを備えている。なお、Txは送信系を表し、Rxは受信系を表す。
高周波スイッチSW1のアンテナ入力側端子T1と、高周波スイッチSW2のアンテナ入力側端子T2とは、ともに共通のアンテナ端子ANTにつながれている。
さらに、前記2つの高周波スイッチSW1、SW2の切替え状態を制御する制御回路(以下「デコーダー回路」という)DEC10を備えている。デコーダー回路DEC10は、高周波スイッチSW1、SW2を切り替えるための制御電圧信号V1〜V5、V6〜V8をそれぞれ高周波スイッチSW1、SW2に供給する。
さらに、前記2つの高周波スイッチSW1、SW2の切替え状態を制御する制御回路(以下「デコーダー回路」という)DEC10を備えている。デコーダー回路DEC10は、高周波スイッチSW1、SW2を切り替えるための制御電圧信号V1〜V5、V6〜V8をそれぞれ高周波スイッチSW1、SW2に供給する。
前記送信系GSM850/900−Tx及びDCS/PCS−Txと高周波スイッチSW1との間には、周波数帯を切り分ける分波回路DIP10が設置され、前記受信系GSM850−RxとDCS−Rxと高周波スイッチSW1との間には、周波数帯を切り分ける分波回路DIP20が設置され、前記受信系GSM900−RxとPCS−Rxと高周波スイッチSW1との間には、周波数帯を切り分ける分波回路DIP30が設置されている。
また、UMTS800は、高周波スイッチSW1に直接接続されている。
さらに、前記高周波スイッチSW1には、送受信信号に含まれる高調波を減衰する高域通過フィルタ回路HPF40が接続されている。
前記高周波スイッチSW2には、高調波減衰用の高域通過型フィルタ回路HPF50、HPF60が接続され、さらにUMTS2100が直接接続されている。
さらに、前記高周波スイッチSW1には、送受信信号に含まれる高調波を減衰する高域通過フィルタ回路HPF40が接続されている。
前記高周波スイッチSW2には、高調波減衰用の高域通過型フィルタ回路HPF50、HPF60が接続され、さらにUMTS2100が直接接続されている。
前記送信系GSM850/900−Tx及びDCS/PCS−Txには、高周波電力増幅器(図示せず)が接続され、前記受信系GSM850−Rx、DCS−Rx、GSM900−Rx、PCS−Rxには、低雑音増幅器(図示せず)が接続されている。前記UMTS800には、送受信を切り替えるデュプレクサを通して高周波電力増幅器及び低雑音増幅器(いずれも図示せず)が接続されている。前記UMTS2100も、同様にデュプレクサを通して高周波電力増幅器及び低雑音増幅器(いずれも図示せず)が接続されている。
前記デコーダー回路DEC10は、無線通信装置に設置された信号の送受信を制御するコンピュータとデータラインでつながっており、現在いずれの送信系から送信信号を送信しようとしているのか、いずれの受信系で信号を受信しようとしているのかの情報を把握している。デコーダー回路DEC10は、この情報に基づいて、前記2つの高周波スイッチSW1、SW2のスイッチ切替え状態を制御する。
また、アンテナ端子ANTと高周波スイッチSW1,SW2との間には、高電圧サージから高周波スイッチが破壊されるのを防ぐためのESD回路CIR10が接続されている。
前記高周波スイッチSW1,SW2は、GaAs(ガリウム砒素)化合物、Si(シリコン)又は、Al2O3(サファイア)を主成分とする基板上に、p−HEMTなどの半導体素子を搭載して、これらの半導体素子を利用したスイッチング回路パターンを形成したものである。
前記高周波スイッチSW1,SW2は、GaAs(ガリウム砒素)化合物、Si(シリコン)又は、Al2O3(サファイア)を主成分とする基板上に、p−HEMTなどの半導体素子を搭載して、これらの半導体素子を利用したスイッチング回路パターンを形成したものである。
前記デコーダー回路DEC10も、同様に、集積回路素子などで構成される。
なお、図1に示したデコーダー回路DEC10と、前記高周波スイッチSW1、SW2のいずれか又は双方とは、1つの集積回路素子で構成してもよい。こうすれば、集積度が上がり、高周波選択回路の、さらなる小型化と低消費電力化が可能になる。
図2は、図1に示した高周波選択回路の詳細な回路図である。
なお、図1に示したデコーダー回路DEC10と、前記高周波スイッチSW1、SW2のいずれか又は双方とは、1つの集積回路素子で構成してもよい。こうすれば、集積度が上がり、高周波選択回路の、さらなる小型化と低消費電力化が可能になる。
図2は、図1に示した高周波選択回路の詳細な回路図である。
まずGSM850/900−TxとDCS/PCS−Txの信号経路を説明する。
GSM850/900−Tx信号は、高周波電力増幅器で増幅され、通過帯域の異なる通過帯域の信号を合波する分波回路DIP10を通して、共通の端子T3に入力され、高周波スイッチSW1を通じてアンテナ端子ANTから送信される。
前記分波回路DIP10は、GSM850/900側の低域通過フィルタLPF10と、DCS/PCS−Tx側の高域通過型フィルタ回路HPF10とで構成される。
GSM850/900−Tx信号は、高周波電力増幅器で増幅され、通過帯域の異なる通過帯域の信号を合波する分波回路DIP10を通して、共通の端子T3に入力され、高周波スイッチSW1を通じてアンテナ端子ANTから送信される。
前記分波回路DIP10は、GSM850/900側の低域通過フィルタLPF10と、DCS/PCS−Tx側の高域通過型フィルタ回路HPF10とで構成される。
低域通過フィルタLPF10は、直列の分布定数線路SL10,SL11と、分布定数線路SL10と並列に接続されたコンデンサ、分布定数線路SL10とグランドとの間に設けられた2つのコンデンサにより構成されている。
高域通過型フィルタ回路HPF10は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。
高域通過型フィルタ回路HPF10は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。
次に、GSM850−RxとDCS−Rxの信号経路を説明する。アンテナ端子ANTで受信した信号は、高周波スイッチSW1により、GSM850−RxとDCS−Rx共通の端子T4に接続される。この端子T4を通る信号は、分波回路DIP20により各受信端子へと分けられる。
分波回路DIP20のDCS−Rx側は、高域通過型フィルタ回路HPF20で構成され、GSM850−Rx側は、低域通過フィルタLPF20で構成されている。
分波回路DIP20のDCS−Rx側は、高域通過型フィルタ回路HPF20で構成され、GSM850−Rx側は、低域通過フィルタLPF20で構成されている。
前記高域通過型フィルタ回路HPF20は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。低域通過フィルタLPF20は、分布定数線路SL20,SL21と、分布定数線路SL20と並列に接続されたコンデンサ、分布定数線路SL20とグランドとの間に設けられたコンデンサにより構成されている。
次に、GSM900−RxとPCS−Rxの信号経路を説明する。GSM900−Rx信号は、アンテナ端子ANTで受信され、高周波スイッチSW1により、GSM900−RxとPCS−Rxの共通の端子T5に接続される。この端子T5を通る信号は、分波回路DIP30によりGSM900−Rx端子と、PCS−Rx端子へ分けられる。
分波回路DIP30は、PCS−Rx側が高域通過型フィルタ回路HPF30で構成され、GSM900−Rx側が低域通過フィルタLPF30で構成されている。
分波回路DIP30は、PCS−Rx側が高域通過型フィルタ回路HPF30で構成され、GSM900−Rx側が低域通過フィルタLPF30で構成されている。
高域通過型フィルタ回路HPF30は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。低域通過フィルタLPF30は、分布定数線路SL30,SL31と、分布定数線路SL30と並列に接続されたコンデンサ、分布定数線路とグランドとの間に設けられたコンデンサにより構成されている。
UMTS800の送受信信号は、高周波スイッチSW1により、直接、UMTS800端子及びアンテナ端子に接続される。そのため送受信端子からアンテナ端子の経路中に高周波スイッチSW1以外の素子が構成されていないことから、通過特性の低損失化が実現できる。
また、高周波スイッチSW1の端子T7には、UMTS2100の送信信号の高調波を減衰させるための高域通過型フィルタ回路HPF40が接続されている。高域通過型フィルタ回路HPF40は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。高域通過型フィルタ回路HPF40のカットオフ周波数は、UMTS2100の送信信号の高調波を遮断できるような周波数に設定されているのはもちろんである。
また、高周波スイッチSW1の端子T7には、UMTS2100の送信信号の高調波を減衰させるための高域通過型フィルタ回路HPF40が接続されている。高域通過型フィルタ回路HPF40は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。高域通過型フィルタ回路HPF40のカットオフ周波数は、UMTS2100の送信信号の高調波を遮断できるような周波数に設定されているのはもちろんである。
UMTS2100端子が送信している時、デコーダー回路DEC10は、高周波スイッチSW1の端子T1−T7間を接続する。これにより、UMTS2100送信信号に含まれる高調波だけが、高域通過型フィルタ回路HPF40を通ってGNDへ通過し、アンテナ端子に高調波が伝送しないようにすることができ。
高周波スイッチSW2の端子T8には、GSM850/900−Tx及びUMTS800の送信信号の高調波を減衰させるための高域通過型フィルタ回路HPF50が接続されている。高域通過型フィルタ回路HPF50は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。高域通過型フィルタ回路HPF50のカットオフ周波数は、GSM850/900−Tx、UMTS800の送信信号の高調波を遮断できるような周波数に設定されている。
高周波スイッチSW2の端子T8には、GSM850/900−Tx及びUMTS800の送信信号の高調波を減衰させるための高域通過型フィルタ回路HPF50が接続されている。高域通過型フィルタ回路HPF50は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。高域通過型フィルタ回路HPF50のカットオフ周波数は、GSM850/900−Tx、UMTS800の送信信号の高調波を遮断できるような周波数に設定されている。
GSM850/900−Tx端子、又はUMTS800端子から送信している時、デコーダー回路DEC10は、高周波スイッチSW2の端子T2−T8間を接続する。これにより、GSM850/900−Tx,UMTS800の送信信号に含まれる高調波だけが、高域通過型フィルタ回路HPF50を通ってGNDへ通過し、アンテナ端子に高調波が伝送しないようにすることができる。
さらに、高周波スイッチSW2の端子T9には、DCS/PCS−Txの送信信号の高調波を減衰させるための高域通過型フィルタ回路HPF60が接続されている。高域通過型フィルタ回路HPF60は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。高域通過型フィルタ回路HPF60のカットオフ周波数は、DCS/PCS−Txの送信信号の高調波を遮断できるような周波数に設定されている。
DCS/PCS−Tx端子から送信している時、デコーダー回路DEC10は、高周波スイッチSW2の端子T2−T9間を接続する。
これにより、DCS/PCS−Tx送信信号に含まれる高調波だけが、高域通過型フィルタ回路HPF60を通ってGNDへ逃げて、アンテナ端子に高調波が伝送しないようにする。
これにより、DCS/PCS−Tx送信信号に含まれる高調波だけが、高域通過型フィルタ回路HPF60を通ってGNDへ逃げて、アンテナ端子に高調波が伝送しないようにする。
UMTS2100の送受信信号は、高周波スイッチSW2により、直接UMTS2100端子及びアンテナ端子に接続される。そのため送受信端子からアンテナ端子の経路中に高周波スイッチSW2以外の素子が構成されていないことから、通過特性の低損失化が実現できる。
また、高周波スイッチSW1、SW2の前段に配置された高域通過型フィルタ回路HPF70は、ANT端子に入力した静電気などの高電圧サージからスイッチSW1、SW2を保護するための機能を有する。高域通過型フィルタ回路HPF70は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。
また、高周波スイッチSW1、SW2の前段に配置された高域通過型フィルタ回路HPF70は、ANT端子に入力した静電気などの高電圧サージからスイッチSW1、SW2を保護するための機能を有する。高域通過型フィルタ回路HPF70は、直列接続された2つのコンデンサとその接続点とグランドとの間に設けられた分布定数線路により構成されている。
以上に説明した高周波選択回路の構成により、高周波スイッチSW1,SW2単独で使ったときの切り替え数以上に、通過帯域の異なる複数の周波数帯に分けることができ、マルチバンド化に対応することができる。
さらに、送信系の所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタが接続されているので、電力増幅器や高周波スイッチで発生し、高周波スイッチSW1(SW2)のアンテナ端子に出力された送信信号を、別の高周波スイッチSW2(SW1)を経由して高調波減衰用フィルタに入力することができ、高調波を減衰させることができる。また、送信系の周波数帯が接近していれば、高調波減衰用フィルタを共用できるので、その数も少なくできる。
さらに、送信系の所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタが接続されているので、電力増幅器や高周波スイッチで発生し、高周波スイッチSW1(SW2)のアンテナ端子に出力された送信信号を、別の高周波スイッチSW2(SW1)を経由して高調波減衰用フィルタに入力することができ、高調波を減衰させることができる。また、送信系の周波数帯が接近していれば、高調波減衰用フィルタを共用できるので、その数も少なくできる。
なお、高周波スイッチSW1,SW2の端子T3からT10の配置
や、高周波スイッチSW1の端子数、高周波スイッチSW2の端子数は、上記実施例に限定されるものでない。
<高周波モジュール>
次に、前記高周波選択回路を搭載する高周波モジュールについて説明する。
や、高周波スイッチSW1の端子数、高周波スイッチSW2の端子数は、上記実施例に限定されるものでない。
<高周波モジュール>
次に、前記高周波選択回路を搭載する高周波モジュールについて説明する。
図3は、前記高周波選択回路RFC10を含む高周波モジュールRFM1の一部切欠斜視図、図4は、高周波モジュールRFM1の概略断面図である。図3、図4に示すように、高周波モジュールRFM1は、誘電体層と導体層が積層されてなる誘電体多層基板Aに形成されている。
誘電体多層基板Aは、同一寸法形状の誘電体層11〜17が積層されて構成されている。各誘電体層11〜17間には、所定のパターンからなる導体層21が形成されている。また、各誘電体層11〜17には、複数の層にわたって回路を構成し又は、接続するために必要なビアホール導体23,28,29が適宣形成されている。
誘電体多層基板Aは、同一寸法形状の誘電体層11〜17が積層されて構成されている。各誘電体層11〜17間には、所定のパターンからなる導体層21が形成されている。また、各誘電体層11〜17には、複数の層にわたって回路を構成し又は、接続するために必要なビアホール導体23,28,29が適宣形成されている。
誘電体層11〜17は、例えば、低温焼成用のセラミックスで形成され、導体層21は、銅や銀などの低抵抗導体によって形成される。このような誘電体多層基板は、周知の多層セラミック技術によって形成されるもので、例えば、セラミックグリーンシートの表面に導電ペーストを塗布して上述した各回路を構成する導体パターンをそれぞれ形成した後、これらのグリーンシートを積層し、所要の圧力と温度の下で熱圧着し焼成して形成される。
この高周波モジュールにおいて、誘電体多層基板を構成する誘電体層の比誘電率が3から60であることが望ましい。特に誘電体層を高誘電率化することで、比誘電率の平方根に反比例して波長が短縮するため、各回路を構成する分布定数線路の長さを短縮することができる。また、比誘電率に反比例してキャパシタ素子の対向面積を減少することができる。したがって、高周波モジュールの小型化を実現することが可能となる。
本発明の高周波モジュールRFM1の半導体スイッチSW1、SW2は、1チップに集積されている。このチップを"24"で示す。チップ24は、誘電体誘電体多層基板Aの上面に、素子24の実装面の面積よりも大きい面積のダイパッド26を介して、Ag又は、AuSnに接着剤を混ぜた導電性接着剤、又は、有機樹脂系の非導電性の接着剤47を用いて表面実装されている。
なお、デコーダー回路DEC10(図示せず)は、別のチップとして誘電体誘電体多層基板Aに搭載されているが、デコーダー回路DEC10と高周波スイッチSW1、SW2とが1つのチップ24に集積されて構成されていても良い。
そして、GSM850/900−Tx端子、DCS/PCS−Tx端子に接続される電力増幅回路、自動電力制御回路、SAWフィルタ等の帯域通過フィルタなどが、本実施例に示す誘電体誘電体多層基板Aの上面又は内部に一体化されて搭載されている。
そして、GSM850/900−Tx端子、DCS/PCS−Tx端子に接続される電力増幅回路、自動電力制御回路、SAWフィルタ等の帯域通過フィルタなどが、本実施例に示す誘電体誘電体多層基板Aの上面又は内部に一体化されて搭載されている。
さらに、UMTS800端子、UMTS2100端子に接続されるデュプレクサ、電力増幅回路、自動電力制御回路、SAWフィルタ等の帯域通過フィルタなどが、本実施例に示す誘電体誘電体多層基板Aの上面又は内部に一体化されて搭載されている。
また、GSM850−Rx端子、GSM900−Rx端子、DCS−Rx端子、PCS−Rx端子に接続されるSAWフィルタ等の帯域通過フィルタが、本実施例に示す高周波モジュールRFM1の内部に一体化されて搭載されている。
また、GSM850−Rx端子、GSM900−Rx端子、DCS−Rx端子、PCS−Rx端子に接続されるSAWフィルタ等の帯域通過フィルタが、本実施例に示す高周波モジュールRFM1の内部に一体化されて搭載されている。
このチップ24は、小型化、低ロス化を図るために、GaAs(ガリウム砒素)化合物を主成分とする基板上に回路パターンが形成された、GaAs J−FET構造を有した高周波モノリシック半導体集積回路素子で形成されている。
そして、チップ24の信号用端子又は接地用端子が、ボンディングワイヤ56や、誘電体誘電体多層基板A表面の導体層21を経由して、基板内部素子と電気的に接続されている。
そして、チップ24の信号用端子又は接地用端子が、ボンディングワイヤ56や、誘電体誘電体多層基板A表面の導体層21を経由して、基板内部素子と電気的に接続されている。
この誘電体誘電体多層基板Aの上面は、エポキシ樹脂などの封止樹脂55で封止されている。この封止樹脂55により、高周波スイッチ並びにその他の搭載部品の損傷を防ぐとともに、外部からの異物混入などを防止でき、高周波モジュールの信頼性を向上することができる。なお、従来から使用されている金属製キャップによって誘電体誘電体多層基板Aの上面及び側面を覆っても良い。
さらに誘電体誘電体多層基板の下面で該誘電体誘電体多層基板の側面に近い部分には、信号用端子パターン22がLGA(ランドグリッドアレイ)方式の電極として形成されている。
このように、通過帯域の異なる複数の周波数帯の各素子を、高周波モジュールの内部に一体化して搭載することにより、高周波モジュールの更なる小型化を図ることができる。
このように、通過帯域の異なる複数の周波数帯の各素子を、高周波モジュールの内部に一体化して搭載することにより、高周波モジュールの更なる小型化を図ることができる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
ANT アンテナ入力端子
RFC10 高周波選択回路
DEC10 デコーダー回路
RFM1 高周波モジュール
SW1、SW2 高周波スイッチ
DIP10〜30 分波回路
HPF10〜30 高域通過型フィルタ回路
HPF40〜60 高域通過型フィルタ回路
HPF70 高域通過型フィルタ回路
RFC10 高周波選択回路
DEC10 デコーダー回路
RFM1 高周波モジュール
SW1、SW2 高周波スイッチ
DIP10〜30 分波回路
HPF10〜30 高域通過型フィルタ回路
HPF40〜60 高域通過型フィルタ回路
HPF70 高域通過型フィルタ回路
Claims (10)
- 共通のアンテナ端子に接続され、周波数帯又は通信方式の異なる複数の通信システムの送信系又は受信系の伝送経路を切り替えるための高周波選択回路であって、
前記共通のアンテナ端子に並列に接続された複数個の高周波スイッチと、前記複数個の高周波スイッチの切替えを制御する制御回路とを有し、
前記高周波スイッチは、切り替え端子数が合計M個(Mは、4以上の整数)あり、
前記高周波スイッチの切り替え端子のうち、前記通信システムの送信系又は受信系に接続される端子数がN端子(N≦M−1)あり、
前記高周波スイッチの切り替え端子のうち、残り(M−N)の端子の少なくとも1つに、送信系の所定周波数帯の高調波を減衰するための高調波減衰用フィルタが接続され、
当該高調波減衰用フィルタが接続されている高周波スイッチと、それに対応する所定周波数帯の送信系が接続されている高周波スイッチとは別のスイッチであり、
前記制御回路は、前記所定周波数帯の送信系が選択される時には、その周波数帯に対応する前記高調波減衰用フィルタを接続することを特徴とする高周波選択回路。 - 前記高周波スイッチの切り替え端子は、送受信信号を分波又は合波するための分波回路を通して、前記通信システムの送信系又は受信系に接続されている請求項1記載の高周波選択回路。
- 前記高周波スイッチの切り替え端子は、前記通信システムの送信系又は受信系に直接接続されている請求項1記載の高周波選択回路。
- 前記高調波減衰用フィルタは、接地との間に設けられた高域通過型又は帯域通過型のフィルタである請求項1から請求項3のいずれかに記載の高周波選択回路。
- 前記高周波スイッチは、半導体スイッチング素子を用いてスイッチングする請求項1から請求項4のいずれかに記載の高周波選択回路。
- 前記アンテナ端子と前記高周波スイッチとの間に、前記アンテナ端子に印加された過渡的な高電圧サージを減衰するためのフィルタが備えられている請求項1から請求項5のいずれかに記載の高周波選択回路。
- 前記高電圧サージを減衰するためのフィルタは、高域通過型又は帯域通過型のフィルタである請求項6記載の高周波選択回路。
- 前記請求項1から請求項7のいずれかに記載の高周波選択回路を搭載した高周波モジュールであって、
前記高周波選択回路を構成する高周波スイッチ、分波回路、又は高調波減衰用フィルタが、
複数の誘電体層が積層されてなる誘電体多層基板の表面又は、内部に形成されていることを特徴とする高周波モジュール。 - 前記高周波スイッチが、GaAs(ガリウム砒素)化合物を主成分とする基板上に回路パターンが形成された半導体集積回路で実現されている請求項8記載の高周波モジュール。
- 請求項8又は請求項9記載の高周波モジュールを搭載した無線通信装置。
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-
2004
- 2004-10-19 JP JP2004304565A patent/JP2006121211A/ja active Pending
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