JP3800504B2 - フロントエンドモジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、自動車電話などの移動体通信機器に利用可能なアンテナスイッチを主体とするフロントエンドモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の移動体通信機器の高周波回路は、アンテナを送信回路、受信回路に対して切換え接続するアンテナスイッチと、前記アンテナスイッチを介する受信信号を濾波するバンドパスフィルタである弾性表面波フィルタ(以下SAWフィルタ)と、該フィルタを通した受信増幅する増幅回路とを備える。
【0003】
ここで、受信回路の前記増幅回路に使用されるアナログICの内部回路は差動増幅回路により構成され、アナログICの入出力端子も信号を2つの端子間の電位差として入力あるいは出力するバランス型が用いられる。このため、前記SAWフィルタにはバランス型SAWフィルタを使用することが望ましい。
【0004】
しかしながら、SAWフィルタでは、平衡信号の平衡度が取り難いため、SAWフィルタとして不平衡信号を出力するSAWフィルタを用い、SAWフィルタと増幅回路との間に平衡−不平衡変換器(バランと呼ばれる)を用いて不平衡信号を平衡信号に変換することが多い。特開平10−32521号公報には、多層基板と搭載電子部品とでなるフロントエンドモジュールにSAWフィルタを内蔵したものが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公報記載のように、SAWフィルタを多層基板に内蔵したフロントエンドモジュールにおいては、SAWフィルタと外部の受信回路に設けるバランとのインピーダンス整合のための整合をとる必要がある。このため、フロントエンドモジュールにインピーダンス整合回路を設ける必要があり、その分実装面積が増大する。
【0006】
なお、SAWフィルタにバランス型SAWフィルタを用い、外部の受信回路の設計変更等により、受信回路の入力インピーダンスに合わせてSAWフィルタの出力インピーダンスを得ようとすると、SAWフィルタ自体の設計を変える必要があり、外部受信回路の設計変更が容易ではなく、さらに前述のように平衡信号の平衡度を得ることが難しいので、対応に時間がかかるという問題点がある。
【0007】
また、フロントエンドモジュールの外部の受信回路にバランを設ける必要があり、フロントエンドモジュールを搭載するプリント基板上の部品点数や実装面積の削減が困難であるという問題点がある。
【0008】
本発明は、上記問題点に鑑み、フロントエンドモジュールの外部の受信回路へのインピーダンス整合に関する対応が容易となり、かつフロントエンドモジュールを搭載するプリント基板上の部品点数や実装面積が削減でき、移動体通信機器の小型化が図れる構成のフロントエンドモジュールを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1のフロントエンドモジュールは、アンテナを送信回路、受信回路に対して切換え接続するアンテナスイッチと、
送信回路からの送信信号より高周波を除去するローパスフィルタと、
前記アンテナからの前記アンテナスイッチを介する受信信号を濾波する弾性表面波フィルタと、
前記弾性表面波フィルタを通した不平衡信号を平衡信号に変換するバランとを備え、
前記アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、弾性表面波フィルタおよびバランを多層基板および該多層基板に内蔵または搭載された部品により一体化したモジュールとして構成すると共に、
前記アンテナスイッチ、前記弾性表面波フィルタおよび前記バランを受信信号の流れに沿ってこの順に接続し、かつ前記弾性表面波フィルタと前記バランとを直結し、
前記アンテナスイッチの一部の素子と、ローパスフィルタと、バランとはそれぞれ積層構造により構成し、かつ多層基板に互いに横並びに内蔵した
ことを特徴とする。
【0010】
請求項2のフロントエンドモジュールは、請求項1において、
前記弾性表面波フィルタは不平衡の入出力端を持つと共に、前記多層基板の側面に、前記バランの平衡出力端子として同じ周波数の受信信号を出力する2つの端子を設けた
ことを特徴とする。
【0011】
請求項3のフロントエンドモジュールは、請求項1または2において、
前記バランを前記多層基板内において積層構造でなるインダクタとコンデンサとで構成した
ことを特徴とする。
【0012】
請求項4のフロントエンドモジュールは、請求項1から3までのいずれかのフロントエンドモジュールが異なる複数の通信方式に使用される移動体通信機器用フロントエンドモジュールである
ことを特徴とする。
【0013】
本発明においては、フロントエンドモジュールに設けたバランの構成素子の特性を変更することにより、その出力インピーダンスを受信回路の入力インピーダンスに容易に合わせることができ、受信回路の設計変更にフロントエンドモジュールを容易かつ迅速に対応させることができる。
【0014】
また、バランをフロントエンドモジュールに含ませたので、SAWフィルタとバランとの間のインピーダンス整合回路を省略することができ、その結果フロントエンドモジュールのサイズを実質的に大きくすることがなく、かつ外部にバランを設ける必要がないため、フロントエンドモジュールを搭載するプリント基板上の部品点数の削減と実装面積の削減が可能となり、移動体通信機器の小型化が図れる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図1(A)はフロントエンドモジュールを示すブロック図である。図1(A)において、点線で囲まれた部分1はフロントエンドモジュールであり、2はアンテナ、3は送信回路の増幅回路、4は受信回路の増幅回路である。5は増幅回路3で発生した高周波を除去するローパスフィルタ、6は送受信切換え用アンテナスイッチ、7はバンドパスフィルタとして設けられたSAWフィルタ、8はバランである。9は送信回路の増幅回路3に接続されるポート、10a、10bは受信回路の増幅回路4に接続されるポートである。前記アンテナスイッチ6、前記SAWフィルタ7および前記バラン8は受信信号の流れに沿ってこの順に接続される。
【0016】
図1(B)は前記フロントエンドモジュール1の回路図である。図中、5〜9、10a、10bは図1(A)に示した各構成部分である。また、C1〜C8はコンデンサ、D1、D2はダイオード、L1〜L5はインダクタ、Rは抵抗、V1は送受信切換え用制御信号を加える制御端子である。これらの素子あるいはポートは図示の接続関係で接続される。SAWフィルタ7は図示のように1つの入力端子と1つの出力端子を有する。バラン8はインダクタL4、L5とコンデンサC7、C8とからなり、ポート10a、10b間に180度の位相差の信号を得るものである。前記SAWフィルタ7と前記バラン8とは直結される。
【0017】
図2(A)は本実施の形態のフロントエンドモジュールの外観を示す斜視図、図2(B)はその層構成図である。11はフロントエンドモジュールを構成する多層基板であり、セラミック誘電体またはセラミック磁性体、あるいは樹脂もしくは樹脂にセラミック磁性粉末や誘電体粉末を混合した複合材料からなる絶縁体層(通常半導体と称する程度の抵抗値を持つものを含む)12〜24と、コンデンサ、インダクタ等を構成するための導体層26とからなる積層構造をなす。
【0018】
この多層基板をセラミック誘電体材料により作製する場合は、セラミックグリーンシート上に銀を主成分とする導体ペーストを所定のパターンに印刷し、そのグリーンシートを積層し、同時焼成する。また、各グリーンシート上に印刷された導体パターンは、スルーホール導体により接続される。
【0019】
樹脂または複合材料を用いる場合には、例えば銅箔あるいは薄膜のパターニングにより導体パターンを形成した樹脂基板また複合材料基板とプリプレグとを交互に積層し、プリプレグを硬化させることにより作製される。
【0020】
図2(A)に示すように、多層基板11の側面には端子電極27が設けられる。これらの端子電極27は、外部接続用(前記ポート9、10a,10bや制御端子V1用)あるいはフロントエンドモジュールの内蔵素子間もしくは内蔵素子と搭載素子間接続用として用いられることもある。前記ポート10a、10bは前記バランの平衡出力端子として同じ周波数の受信信号を出力する2つの端子として多層基板11の側面に設けられる。これらの端子電極27はプリント基板に半田付けされる。
【0021】
また、図2(A)において、搭載電子部品のうち、L、Cは前記インダクタL1〜L5、コンデンサC1〜C8のうちの高いインダクタンスまたは容量値を持つものを代表した形で示す。また、搭載部品のうち、Rは抵抗、D1、D2はダイオード、7はSAWフィルタであり、これらは図1(B)に示した回路に組み込まれる。
【0022】
また、図2(B)において、5は前記ローパスフィルタ、6はアンテナスイッチ、8はバランである。図示のように、本実施の形態においては、ローパスフィルタ5は内蔵素子のみによって構成され、アンテナスイッチ6は内蔵素子と搭載部品とにより構成され、バラン8は多層基板の内部に積層構造で実現される内蔵素子によって構成された例を示す。図示のように、前記ローパスフィルタ5と、アンテナスイッチ6の構成素子の一部と、バラン8とは、それぞれ積層構造により構成されるもので、これらの回路5、6、8は互いに横並びに多層基板11に内蔵される。
【0023】
このように、フロントエンドモジュール1にバラン8を設ければ、その構成素子であるインダクタL4、L5あるいはコンデンサC7、C8の特性を変更することにより、ポート10a、10bより出力される信号の平衡度を容易に調整することができる。また、その出力インピーダンスを受信回路4の入力インピーダンスに容易に合わせることができ、受信回路の設計変更にフロントエンドモジュールを容易かつ迅速に対応させることができる。
【0024】
また、SAWフィルタ7のみならず、バラン8をフロントエンドモジュールに含ませ、SAWフィルタ7とバラン8とを直結したので、SAWフィルタ7とバラン8との間のインピーダンス整合回路を省略することができ、その結果フロントエンドモジュールのサイズを実質的に大きくすることがなく、かつ外部にバラン8を設ける必要がないため、プリント基板上の部品点数の削減と実装面積の削減が可能となり、板移動体通信機器の小型化が図れる。
【0025】
図2(A)において、30は多層基板11の表面に形成されたインダクタ導体であり、前記バラン8の平衡度あるいはインピーダンスを調整するためのものである。図3(A)はその具体例であり、前記バラン8のインダクタL4、L5のいずれか一方の一部を構成するインダクタ導体の一方または双方の一部として構成されるものである。該インダクタ導体30は梯子状に形成され、複数本の調整部30a〜30dをレーザ等によって切断する(31は切断部を示す)ことにより、インダクタンスを調整して平衡度あるいはインピーダンスを調整するものである。
【0026】
このような調整手段を設ければ、平衡度の調整または/およびインピーダンスの調整が可能となり、同一設計のフロントエンドモジュールを複数の機種に対応することも可能となる。この調整手段は、インダクタのみではなく、コンデンサの容量を調整するものとして構成することも可能である。
【0027】
図3(B)はバランの他の構成例であり、このバラン8Aは一次コイルL6と、中間部が接地された二次コイルL7とが磁気結合されたものであり、二次コイルL7のポート10a、10bより180度の位相差を得るものである。
【0028】
上記実施の形態ではシングルバンド方式の移動体通信機器について示したが、本発明は、図4(A)に示すようなデュアルバンド方式(例えば約900MGz帯を使用するGSM方式と約1800MHz帯を使用するDCS方式)のものや、図4(B)または図5に示すようなトリプルバンド方式(例えば前記GSM方式とDCS方式と約1900MHz帯を使用するPCS方式)のものにも適用できる。
【0029】
図4(A)において、32はダイプレクサ、5a、5bはそれぞれGSM、DCS用ローパスフィルタ、6a、6bはそれぞれGSM、DCS用アンテナスイッチ、7a、7bはそれぞれGSM、DCS用SAWフィルタ、8a、8bはそれぞれGSM、DCS用バランである。また、9a、9bはそれぞれGSM、DCS用の送信回路接続用ポート、10a、10bおよび10c、10dはそれぞれGSM、DCS用の受信回路接続用ポートである。これらダイプレクサ32からポート9a、9b、10a〜10dに至る素子が1つのフロントエンドモジュールとして構成される。
【0030】
図4(B)において、GSM方式部分については図4(A)と同様である。5cはDCS、PCS共用のローパスフィルタ、6cはDCS、PCS共用のアンテナスイッチ、33a、33bは位相回路、7d、7eはそれぞれDCS、PCSごとの受信信号を分波するSAWフィルタ、8c、8dはそれぞれDCS、PCS用のバランである。ここで、前記位相回路33a(33b)は、入力インピーダンスが低インピーダンスになっているSAWフィルタ7d(7e)において、その帯域外の信号が通過することを防ぐため、DCS側(PCS側)のPCS帯(DCS帯)をハイインピーダンスにして周波数分離を行えるようにするためのものである。また、9cはDCS、PCS共用の送信回路接続用ポート、10e、10fおよび10g、10hはそれぞれDCS、PCS用の受信回路接続用ポートである。
【0031】
本実施の形態においても、ダイプレクサ32からポート9a、9c、10a、10e〜10hに至る素子が1つのフロントエンドモジュールとして構成される。
【0032】
図5の実施の形態は、アンテナスイッチ6dが受信信号をDCS、PCS信号に切換える機能を有するものとして構成したものであり、このため、前記位相回路33a、33bが省略され、他の構成は図4(B)の例と同様である。この構成においてもダイプレクサ32からポート9a、9b、10a〜10dに至る素子が1つのフロントエンドモジュールとして構成される。
【0033】
図4(A)、(B)、図5のいずれにおいても、フロントエンドモジュールにSAWフィルタやバランを含ませることにより、前記シングルバンド方式のものと同様の前記効果を奏することができる。
【0034】
なお、本発明を実施する場合、SAWフィルタ7は内蔵するものとして構成することもできる。また、SAWフィルタはディスクリート部品としてのみならず、ベアチップとして内蔵あるいは搭載することも可能である。ベアチップとして多層基板11の表面に搭載する場合は、樹脂モールドもしくはケースにより覆う構造とする。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、弾性表面波フィルタおよびバランを多層基板および該多層基板に内蔵または搭載された部品により一体化したモジュールとして構成したので、フロントエンドモジュールに設けたバランの構成素子の特性を変更することにより、その出力インピーダンスを受信回路の入力インピーダンスに容易に合わせることができ、受信回路の設計変更にフロントエンドモジュールを容易かつ迅速に対応させることができる。
【0036】
また、バランをフロントエンドモジュールに含ませたので、SAWフィルタとバランとの間のインピーダンス整合回路を省略することができ、その結果フロントエンドモジュールのサイズを実質的に大きくすることがなく、かつ外部にバランを設ける必要がないため、フロントエンドモジュールを搭載するプリント基板上の部品点数の削減と実装面積の削減が可能となり、移動体通信機器の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明のフロントエンドモジュールの一実施の形態を示すブロック図、(B)はその回路図である。
【図2】(A)は本実施の形態のフロントエンドモジュールの外観を示す斜視図、(B)はその層構成図である
【図3】(A)は本実施の形態におけるバランの調整用インダクタ導体を示す平面図、(B)は本発明におけるバランの他の例を示す回路図である。
【図4】(A)、(B)はそれぞれ本発明のフロントエンドモジュールの他の実施の形態を示すブロック図である。
【図5】本発明のフロントエンドモジュールの他の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
1:フロントエンドモジュール、2:アンテナ、3:送信回路の増幅回路、4:受信回路の増幅回路、5、5a〜5c:ローパスフィルタ、6、6a〜6d:アンテナスイッチ、7、7a〜7e:SAWフィルタ、8、8A、8a〜8d:バラン、9、9a〜9c、10、10a〜10h:ポート、11:多層基板、12〜24:絶縁体層、26:導体層、27:端子電極、30:調整用インダクタ導体、32:ダイプレクサ、33a、33b:位相回路、C1〜C8:コンデンサ、D1、D2:ダイオード、L1〜L5:インダクタ、R:抵抗、V1:制御端子
Claims (4)
- アンテナを送信回路、受信回路に対して切換え接続するアンテナスイッチと、
送信回路からの送信信号より高周波を除去するローパスフィルタと、
前記アンテナからの前記アンテナスイッチを介する受信信号を濾波する弾性表面波フィルタと、
前記弾性表面波フィルタを通した不平衡信号を平衡信号に変換するバランとを備え、
前記アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、弾性表面波フィルタおよびバランを多層基板および該多層基板に内蔵または搭載された部品により一体化したモジュールとして構成すると共に、
前記アンテナスイッチ、前記弾性表面波フィルタおよび前記バランを受信信号の流れに沿ってこの順に接続し、かつ前記弾性表面波フィルタと前記バランとを直結し、
前記アンテナスイッチの一部の素子と、ローパスフィルタと、バランとはそれぞれ積層構造により構成し、かつ多層基板に互いに横並びに内蔵した
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。 - 請求項1に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
前記弾性表面波フィルタは不平衡の入出力端を持つと共に、前記多層基板の側面に、前記バランの平衡出力端子として同じ周波数の受信信号を出力する2つの端子を設けた
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。 - 請求項1または2に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
前記バランを前記多層基板内において積層構造でなるインダクタとコンデンサとで構成した
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。 - 請求項1から3までのいずれかに記載のフロントエンドモジュールが異なる複数の通信方式に使用される移動体通信機器用フロントエンドモジュールである
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
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