JP5029946B2 - スイッチモジュール - Google Patents
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Description
その他に最近米国、韓国や日本で普及しつつあるアクセス方式にCDMA (Code Division Multiple Access、符号分割多元接続)方式がある。代表的な規格として米国を中心としたIS−95 (Interim Standard−95) があり、高速データ伝送を実現し得る第三世代通信方式のW−CDMA (Wideband CDMA) も実用化されている。また欧州ではIMT―2000準拠の通信方式の欧州標準で、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)と呼ばれる通信システムで、W―CDMAとTD−CDMAの両方式から選択する方式もある。このように世界各国で様々な通信方式が利用されている。
その一例として特許文献1には、複数の異なる通信システムの送信回路と受信回路を切り換えるスイッチモジュールが開示されている。このスイッチモジュールは、互いに通過帯域(Passband)が異なる第一及び第二のフィルタ回路と、第一のフィルタ回路に接続されて通信システムAの送信回路と受信回路を切り換えるスイッチ回路と、第二のフィルタ回路に接続されて通信システムB及びCの送信回路と通信システムBの受信回路と通信システムCの受信回路とを切り換えるスイッチ回路とを備えており、前記第一及び第二のフィルタ回路は分波回路として機能することで、複数の通信システムに対応している。
前記スイッチ回路はダイオードと伝送線路を主要素子とするダイオードスイッチであり、ダイオードにコントロール回路から電圧を印加して、オン状態/オフ状態に制御することにより、複数の通信システムA,B,Cのいずれか一つを選択して、アンテナと通信システムA,B,Cの送信回路及び受信回路を切り換える。
そこで本発明は、複数の送受信系を取り扱うスイッチモジュールにおいて、多層基板を小型化しても干渉が生じ難く、優れた電気的特性が得られるスイッチモジュールを提供することを目的とする。
スイッチモジュールの外形寸法により規制される領域内で、フィルタ回路等のインダクタを構成する電極パターンを、制御信号用線路を構成する電極パターンと多層基板の中で干渉しない程度に離して形成することは、FETスイッチやスイッチモジュールの端子配置による接続線路の構成や、フィルタ回路、整合回路の配置等により困難な場合が多い。そこで本発明者等は制御信号用線路をグランド電極に囲まれた領域に形成することで、他の電極パターンとの干渉を抑制し、制御端子への信号の漏洩を防ぐことを着想した。
本発明において、前記第1〜第3グランド電極は、互いにビアホールで電気的に接続することで接地電位を安定化している。制御信号用線路が形成された誘電体層には、更にコンデンサ用電極パターンを形成しても良い。同層に構成することで、積層層数を減じたり、1層あたりの電極パターン形成密度を上げたりすることも出来る。このコンデンサ用電極パターンは、制御信号用線路の影響を受けにくいフィルタ回路の接地コンデンサであるのが好ましい。
また、制御信号用線路とともにコンデンサ用電極パターンを同層に形成する場合には、抜き部に設けられたビアホールを介して第2グランド電極の上側の誘電体層のインダクタ用電極パターンと接続するのも好ましい。
また前記弾性波フィルタのグランドポートは、ビアホールを介して第1グランド電極と第2グランド電極とに接続するのがこのましい。安定したグランド電位を持つグランド電極と弾性波フィルタを接続することで、優れたフィルタ特性を発揮する。
インダクタやコンデンサで構成される整合回路を接続する場合があるが、これらを電極パターンで形成する場合には、フィルタ回路を構成するインダクタ用電極パターンやコンデンサ用電極パターンと積層方向に重なりが生じないようにするのが好ましい。電極パターンが重なる場合には、グランド電極を間に配置して干渉を防ぐのが好ましい。
分波回路120は、前記第1通信方式の受信信号を通過させるローパスフィルタ120aと、前記第3通信方式の受信信号を通過させるハイパスフィルタ120bを並列に接続したものである。整合回路80、85、86、87、88、90は主としてインピーダンスマッチングのために用いられるが、高周波信号の位相調整のために用いられる場合もある。
このスイッチは、GaAsMESFET(GaAs Metal Semiconductor Field Effect Transistor)を用いたFETスイッチであり、1端子対5端子の高周波スイッチである。このFETスイッチは10個の電界効果型トランジスタ111〜120と、これらのゲート電極にそれぞれ設けられた抵抗Rと、ソース電極に接続される接地コンデンサC及び信号の経路に配置された結合コンデンサCを有して構成される。
各抵抗Rにおいて、電界効果型トランジスタ111〜120のゲート電極に接続された端と反対側の端は、それぞれコントロール端子CNT1−1〜CNT5−2に接続される。FETスイッチは、外部からの切替信号をデコードするデコーダ70が組み込まれてり、そのデコーダ70には4つの制御端子V1,V2,V3及びVddが設けられており、これら制御端子に所定電圧の切替信号が入力される。例えば、送信回路からの送信信号をアンテナANTから放射する場合に、ポート100aとポート100bを接続する場合には、外部から入力された切替信号に基づいて、FETスイッチSWのポートaとポートbを接続する。デコーダ70の構成については省略する。
例えば、ミキサーにより変調された送信信号が増幅器PAを通って増幅され、FETスイッチモジュールのポート100bに入力するが、送信信号にはm次(mは2以上の自然数)の高調波成分を含んでいる。この送信信号を、まずフィルタ回路(ローパスフィルタ)30を通すことで周波数帯域外の信号を減衰させる。フィルタ回路30を通過した送信信号は、FETスイッチSWのポートbに入力する。ポートbに大信号の高周波信号が入力されると、オフ状態にあったFET112〜115などがAC的にオンし、これにより信号の波形が歪み、基本波以外の高調波が発生する場合があるが、FETスイッチSWのポートaに接続されたフィルタ回路(ローパスフィルタ若しくはノッチフィルタ)10によって減衰させることが出来るので、アンテナから放射される高調波を抑制することが出来る。
フィルタ回路10,30,40、分波回路120、及び整合回路80、85、86、87、88、90はインダクタとコンデンサで構成されており、これらは、誘電体層と、AgやCu等の金属や前記金属をベースとする合金を用いてなるペーストを所定の形状に形成した電極パターンとで形成される多層基板に、電極パターンやチップ部品として構成される。
最下層のグリーンシート14の表面には、ほぼ全面を覆うグランド用パターンGND(第1グランド電極)が形成されており、裏面には回路基板に実装するための端子電極が形成されている。前記端子電極は、高周波端子として、各通信システム共通のアンテナポートANT(100a)と、第1の通信システムの送信信号が入力する第1送信ポートTX1(100b)と、第2、第3の通信システムの送信信号が入力する第2送信ポートTX2(100c)と、第1の通信システムが出力する受信ポートRX1(100d、100d2)と,第3の通信システムが出力する受信ポートRX2(100e1、100e2)と,第2の通信システムが出力する受信ポートRX3(100f1,100f2)と,第4の通信システムが入出力する送受信ポートTRX(100g)を有し、グランド端子としてグランドポートGNDと、制御端子としてコントロールポートV1,V2,V3,Vddを有し、それぞれがグリーンシートに形成されたビアホール(図中、黒丸で表示)を介して上層のグリーンシート上の電極パターンと接続される。
前記スイッチ回路制御用のコントロールポートV1,V2,V3,Vddは、多層基板の一側面に側に集められており、積層方向に連続するビアホール群と、グリーンシート13上に並行して走るラインパターン(制御信号用線路)を介して前記第1の主面に形成された複数のデコーダ用実装電極と接続される。また同じ層にはフィルタ回路や整合回路を構成するコンデンサ用電極パターンが形成されている。
各電極パターンは適宜ビアホールを介して適宜接続され、得られた積層体を850℃〜1000℃程度(焼成温度は用いる導体や誘電体セラミクスによる)で焼結して多層基板とし、これにFETスイッチやSAWフィルタを実装して本発明に係るスイッチモジュールとした。
本実施例においては、更にDCカットコンデンサC1〜C3、ESD対策回路のインダクタL1、コンデンサC1(コンデンサC1はDCカットと共用)を多層基板上に実装している。なお、これらのインダクタやコンデンサを多層基板内に電極パターンで形成することも可能であるが、他の回路素子と比べて、比較的大きな容量値、インダクタンス値が必要となるので、専らチップ部品として多層基板上に実装する場合が多い。
10,30,40 フィルタ回路
15 FETスイッチ
20 ESD対策回路
50,55,60 弾性波フィルタ
80、85、86、87、90 整合回路
120 分波回路
Claims (3)
- 複数の通信システムの送受信信号の伝送経路を切り替えるFETスイッチ回路と、前記FETスイッチ回路に接続された複数のフィルタ回路を備えたスイッチモジュールであって、
前記フィルタ回路の内の一部は弾性波フィルタとして、前記FETスイッチ回路を構成するスイッチング素子とともに積層基板の上面に実装され、他の一部は前記積層基板の誘電体層に形成された電極パターンによって形成されたインダクタとコンデンサによって構成され、
積層基板の底面には、FETスイッチ回路の制御信号入力ポートと制御信号用線路を介して接続する制御端子と、グランド端子と、受信系端子を含む高周波端子を備え、前記受信系端子と前記制御端子とは異なる側面側に形成され、
積層基板の底面側の誘電体層には第1グランド電極が形成され、その上側の誘電体層には第2グランド電極が形成され、その上側の誘電体層には第3グランド電極が形成され、それらは複数の誘電体層の面内に縦列形成された第1ビアホール群で互いに接続され、
前記第1ビアホール群は、積層方向から見て、前記積層基板の内部を前記グランド電極が形成された第1領域とグランド電極を有さない第2領域とに区画し、
前記第1領域には、フィルタ回路を構成するインダクタとコンデンサの電極パターンと、前記制御信号用線路が形成され、前記第2領域には前記受信系端子と前記弾性波フィルタを接続する第2ビアホール群が形成され、
前記第1領域において、第1グランド電極と第2グランド電極との間の誘電体層には、面上に延びる複数の制御信号用線路が設けられ、その一端側はビアホールを介して前記制御端子と接続し、他端側は第3ビアホール群を介して前記FETスイッチ回路の制御信号入力ポートと接続され、
積層基板内において、前記第2ビアホール群を含む受信系端子と弾性波フィルタとの間の受信信号の経路と、前記第3ビアホール群及び前記制御信号用線路とを含むFETスイッチ回路の制御信号入力ポートと制御端子との間の制御信号の経路とが異なる領域に形成されたことを特徴とするスイッチモジュール。 - 前記第2グランド電極は前記制御信号用線路が形成された領域の略全体を覆い、前記第2グランド電極と前記第3グランド電極の間にはインダクタ用の電極パターンのみが形成された誘電体層を備えたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチモジュール。
- 積層基板の底面の一側面側に複数の受信系端子のみが設けられたことを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチモジュール。
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