JP5218569B2 - アンテナ共用モジュール - Google Patents

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Description

この発明は、ダイプレクサやデュプレクサ、スイッチプレクサなどを多層基板に設けたアンテナ共用モジュールに関する。
携帯電話などのフロントエンド部に、アンテナ共用信号と複数の個別信号とを変換するアンテナ共用モジュールが採用される。アンテナ共用モジュールとしては、多層基板を備え、多層基板の実装面にアンテナ共用信号用の実装電極と個別信号用の実装電極とを備えるものがある。このようなアンテナ共用モジュールでは、アンテナ共用信号の流れるアンテナ共用ラインに整合回路が接続され、整合回路のインダクタが多層基板内に形成されることがある（例えば特許文献１参照。）。
特開２００７−０６０４１１号公報
上記アンテナ共用モジュールでは、個別信号が流れる個別信号ラインと整合回路のインダクタとが多層基板内に配置されるため結合し易く、ライン間のアイソレーションが劣化して受信感度などの通信性能が低下することがある。
そこで本発明は、整合回路に設ける多層基板内のインダクタと個別信号ラインとの結合を抑制して、ライン間のアイソレーションと通信性能を改善できるアンテナ共用モジュールの提供を目的とする。
この発明は、アンテナ共用信号と複数の個別信号とを変換するアンテナ共用モジュールであって、複数の個別信号ラインとアンテナ共用ラインとグランドラインとインダクタンス素子とを備える。個別信号ラインは個別信号が通過する。アンテナ共用ラインはアンテナ共用信号が通過する。グランドラインはグランド電位になる。インダクタンス素子はアンテナ共用ラインを接地する。個別信号ライン、アンテナ共用ライン、およびインダクタンス素子は、基板表面または基板界面に形成した配線電極および基板内部に形成したビア電極で構成されている。インダクタンス素子は、基板の一方主面に形成された接地用実装電極に一方端が接続され、アンテナ共用ラインを構成するビア電極に巻き回すように配置されている。基板の一方主面に対向する他方主面には複数の表面電極が形成されている。複数の個別信号とアンテナ共用信号とを変換するアンテナ共用器は、複数の表面電極のうち、個別信号ラインに導通する表面電極に接続される個別信号端子と、アンテナ共用ラインに導通する表面電極に接続されるアンテナ共用端子とを備える。アンテナ共用ラインにおけるアンテナ共用端子が接続する実装電極とアンテナ共用端子が接続する表面電極との間を接続する電極はビア電極のみからなる。個別信号ラインとアンテナ共用ラインおよびインダクタンス素子との間にグランドラインが配置されている。
この構成では、インダクタンス素子が、グランドラインにより個別信号ラインから離間して配置されるので、インダクタンス素子と個別信号ラインとの間のアイソレーションを向上させられる。また、インダクタンス素子がアンテナ共用ラインのビア電極の外側を巻き回るように配置されるので、アンテナ共用ラインと個別信号ラインとの間のアイソレーションも向上させられる。これにより、受信感度などの通信性能を改善できる。また、インダクタンス素子の形成領域内にアンテナ共用ラインのビア電極を通すので、アンテナ共用ラインの配置スペースを削減でき、モジュールの小型化を進展させられる。また、このような構成にすることで、アンテナ共用ラインで発生する信号の損失を低減することができる。
この発明のアンテナ共用モジュールは、アンテナ共用ラインに導通する実装電極と個別信号ラインに導通する実装電極との配列間に、接地用実装電極を配置しておくと好適である。これにより、インダクタンス素子と個別信号ラインとの間、および、アンテナ共用ラインと個別信号ラインとの間のアイソレーションをさらに向上させられる。
この発明のアンテナ共用モジュールは、アンテナ共用ラインに導通する表面電極と個別信号ラインに導通する表面電極との間に、接地用表面電極を配置しておくと好適である。これにより、インダクタンス素子と個別信号ラインとの間、および、アンテナ共用ラインと個別信号ラインとの間のアイソレーションをさらに向上させられる。
この発明の接地用実装電極と接地用表面電極とはビア電極を介して接続されていると好適である。これにより、インダクタンス素子と個別信号ラインとの間、および、アンテナ共用ラインと個別信号ラインとの間のアイソレーションをさらに向上させられる。
この発明のアンテナ共用器は、接地用表面電極に接続される接地用端子を備える表面弾性波型アンテナ共用器であると好適である。これにより、整合ラインと個別信号ラインとの間、および、アンテナ共用ラインと個別信号ラインとの間のアイソレーションをさらに向上させられる。
この発明によれば、グランドラインをインダクタ用のパターン電極と個別信号ラインとの間に配置し、インダクタ用のパターン電極がアンテナ共用ラインのビア電極の外側を巻き回るので、各ライン間のアイソレーションを向上させられる。これにより、受信感度などの通信性能を改善できる。
本発明の実施形態に係るアンテナ共用モジュールの構成例を説明する図である。 図１のアンテナ共用モジュールが備える多層基板の積み図である。
図１は、本発明の実施形態に係るアンテナ共用モジュールの構成例を説明する図である。図１（Ａ）はアンテナ共用モジュールを上面視した天面図であり、図１（Ｂ）はアンテナ共用モジュールを下面視した底面図であり、図１（Ｃ）はアンテナ共用モジュールの概略の等価回路図である。
アンテナ共用モジュール１は、複数の基板を積層してなる多層基板２を備える。多層基板２の天面はチップ搭載面であり、ディスクリート部品を搭載する複数の表面電極を備える。多層基板２の底面はモジュール実装面であり、アンテナ共用モジュール１の外部接続ポートとなる複数の実装電極を備える。表面電極と実装電極とは、多層基板２の内部に設ける配線電極やビア電極で接続している。
アンテナ共用モジュール１の等価回路は、アンテナ共用ライン３、受信信号ライン４、送信信号ライン５、整合ライン６、およびグランドライン７を備える。受信信号ライン４と送信信号ライン５とは本発明の個別信号ラインに相当する。また、回路素子としてデュプレクサDUP、パワーアンプPA、表面弾性波フィルタSAW、インダクタL1〜L5，CL、およびコンデンサC1〜C3を備える。また、外部接続ポートとしてアンテナポートANT、受信ポートRX、送信ポートRFin、グランドポートGND、および電源ポートVcc1，Vcc2を備える。
デュプレクサDUPは、ＩＤＴ電極を設けた表面弾性波共振器を用いたアンテナ共用器のディスクリート部品であって本発明のアンテナ共用器に相当する。このデュプレクサDUPは、送信フィルタと受信フィルタとを設けて個別信号である受信信号および送信信号とアンテナ共用信号とを変換する。このデュプレクサDUPは底面に、図１（Ａ）中に破線で示すアンテナ共用端子Antと受信信号端子Rxと送信信号端子Txとグランド端子Gndとを備える。受信信号端子Rxと送信信号端子Txとは本発明の個別信号端子に相当する。これらの端子は半田等により多層基板２の表面電極に接続される。
アンテナ共用ライン３は、デュプレクサDUPのアンテナ共用端子Antを搭載する表面電極とアンテナポートANTとなる実装電極とを接続するラインである。
整合ライン６は、アンテナ共用ライン３から分岐し、グランドポートGNDとなる実装電極に接続されるラインである。整合ライン６中には、インダクタL4を挿入している。インダクタL4は本発明のインダクタンス素子に相当し、多層基板２の層間に形成された配線電極および層内に形成されたビア電極で形成される回路素子である。
受信ライン４は、デュプレクサDUPの受信信号端子Rxを搭載する表面電極と受信ポートRXとなる実装電極とを接続するラインである。グランドライン７は、デュプレクサDUPのグランド端子Gndを搭載する表面電極とグランドポートGNDとなる実装電極とを接続するラインである。
グランドライン７は、デュプレクサDUPのグランド端子Gndを搭載する表面電極とグランドポートGNDとなる実装電極とを接続するラインである。
送信ライン５は、デュプレクサDUPの送信信号端子Txを搭載する表面電極と送信ポートRFinとなる実装電極とを接続するラインである。送信ライン５中には、表面弾性波フィルタSAW、インダクタL5、パワーアンプPA、インダクタL3、およびインダクタCLが挿入されている。また、インダクタCLとインダクタL3との接続点は、並列に配置されたコンデンサC3により接地されている。
表面弾性波フィルタSAWは送信ポートRFinから入力される送信信号から帯域外のノイズを除去する。インダクタL5は表面弾性波フィルタSAWとパワーアンプPAとの間の整合をとる。パワーアンプPAは送信信号を増幅する。インダクタL3とコンデンサC3とはパワーアンプPAとカプラCPLとの間の整合をとる。カプラCPLは送信ライン５に挿入された結合線路CPL1とモニタライン８に挿入された結合線路CPL2とを備え、送信ライン５を通過する送信信号の電力の一部をモニタライン８からとりだす。コンデンサC1，C2，C3の回路素子は、多層基板２のチップ搭載面にディスクリート部品として搭載している。
パワーアンプPAには、電源ポートVcc1となる実装電極に接続される第1の電源ラインと、電源ポートVcc2となる実装電極に接続される第２の電源ラインと、から電力を供給する。各電源ラインにはインダクタL1（またはインダクタL2）が挿入されるとともに、並列に配置されたコンデンサC1（またはコンデンサC2）により接地されていて、電源ポートVcc1（または電源ポートVcc2）とパワーアンプPAとの間の整合をとっている。
図２は、多層基板２の積み図である。図２（Ａ）〜（Ｊ）は最上層から最下層まで順に基板（Ａ）〜（Ｊ）を上面視した平面図である。また図２（Ｋ）は多層基板２の最下層の裏面側を上面視した平面図である。なお、基板（A）〜（Ｊ）におけるビア電極は図中に丸印で示す。
基板（A）は多層基板２の最上層に積層され、その表面にディスクリート部品を搭載するための表面電極を備える。図中の破線は表面電極に搭載するディスクリート部品の外形を示し、図中の矢印は、表面電極に搭載するデュプレクサの端子を示している。
基板（Ｂ）は多層基板２のチップ搭載面から２層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極を形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の上面には内層グランドとなるグランドライン７のパターン電極を設けていて、グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とが形成されている領域であり、インダクタL3となるパターン電極、インダクタCLとなるパターン電極、およびインダクタL5となるパターン電極が形成されている。
基板（Ｃ）は多層基板２のチップ搭載面から３層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極を形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とが形成されている。
基板（Ｄ）は多層基板２のチップ搭載面から４層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極を形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とを形成している。
基板（Ｅ）は多層基板２のチップ搭載面から５層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極と整合ライン６のインダクタL4となる配線電極およびビア電極とを形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とが形成される領域であり、インダクタL2となるパターン電極を形成している。
基板（Ｆ）は多層基板２のチップ搭載面から６層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極と整合ライン６のインダクタL4となる配線電極およびビア電極とを形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とが形成される領域であり、インダクタL2となるパターン電極を形成している。
基板（Ｇ）は多層基板２のチップ搭載面から７層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極と整合ライン６のインダクタL4となる配線電極およびビア電極とを形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とが形成される領域であり、インダクタL1となるパターン電極を形成している。
基板（Ｈ）は多層基板２のチップ搭載面から８層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極と整合ライン６のビア電極とを形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とを形成している。
基板（Ｉ）は多層基板２のチップ搭載面から９層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極と整合ライン６のビア電極とを形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とを形成している。
基板（Ｊ）は多層基板２のチップ搭載面から１０層目に積層される。グランド領域１７と基板端縁とにより囲まれる位置に、アンテナ共用ライン３のビア電極と整合ライン６のビア電極とを形成している。グランド領域１７と送信信号領域１５との間に受信信号ライン４のビア電極を形成している。グランド領域１７の上面には内層グランドとなるグランドライン７のパターン電極を設けていて、グランド領域１７の基板内にはグランド電位となるグランドライン７のビア電極を密に配置している。送信信号領域１５は、送信信号ライン５のビア電極とパターン電極とを形成している。なお、基板（Ｊ）の裏面には、図２（Ｋ）に記載した複数の実装電極を形成している。
ここで、整合ライン６は、基板（Ｅ）〜（Ｇ）にかけて配線電極がアンテナ共用ライン３のビア電極を巻き回るように形成していて、基板（Ｈ）〜（Ｊ）にかけてビア電極のみを接続して形成されている。したがって、アンテナ共用ライン３の配置スペースを削減できる。さらにはアンテナ共用ライン３からの信号の漏れを抑制できる。また、表面電極から実装電極までをビア電極で最短で接続するようにグランド領域１７にグランドライン７を設けていて、整合ライン６およびアンテナ共用ライン３と、送信信号ライン５および受信信号ライン４と、の間にグランド領域１７を配置している。したがって、多層基板２の内部で、整合ライン６およびアンテナ共用ライン３と、送信信号ライン５および受信信号ライン４との間がグランド電位を挟んで離間し、グランド領域１７を超える結合が殆ど生じない。これにより、整合ライン６およびアンテナ共用ライン３と送信信号ライン５および受信信号ライン４との間のアイソレーションを改善できる。
また、図２（Ａ）に示す多層基板２のチップ搭載面に設けた表面電極のうち、デュプレクサDUPのアンテナ共用端子Antが接続される表面電極はグランド端子Gndが接続される表面電極に囲まれている。図２（Ｋ）に示す多層基板２のモジュール実装面に設けた実装電極のうち、アンテナポートANTとなる実装電極はグランドポートGNDとなる実装電極に囲まれている。これにより、表面電極や実装電極からの信号の漏れを抑制でき、各ライン間のアイソレーションをさらに改善できる。
上述の実施形態では、デュプレクサをアンテナ共用器とする例を示したが、ダイプレクサやスイッチプレクサなどのマルチプレクサについても、本発明は適用することができる。
１…アンテナ共用モジュール
２…多層基板
３…アンテナ共用ライン
４…受信信号ライン
５…送信信号ライン
６…整合ライン
７…グランドライン
１５…送信信号領域
１７…グランド領域
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…コンデンサ
DUP…デュプレクサ
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ５，ＣＬ…インダクタ
SAW…表面弾性波フィルタ
PA…パワーアンプ
Vcc1，Vcc2…電源ポート
ANT…アンテナポート
GND…グランドポート
RFin…送信ポート
RX…受信ポート
Ant…アンテナ共用端子
Gnd…グランド端子
Rx…受信信号端子
Tx…送信信号端子

Claims (5)

  1. アンテナ共用信号と複数の個別信号とを変換するアンテナ共用モジュールであって、
    それぞれ前記個別信号が通過する複数の個別信号ラインと、
    前記アンテナ共用信号が通過するアンテナ共用ラインと、
    グランド電位になるグランドラインと、
    前記アンテナ共用ラインを接地するインダクタンス素子と、を備え、
    前記個別信号ライン、前記アンテナ共用ライン、および前記インダクタンス素子は、基板表面または基板界面に形成した配線電極および基板内部に形成したビア電極で構成され、
    前記インダクタンス素子は、前記基板の一方主面に形成された接地用実装電極に一方端が接続され、前記アンテナ共用ラインを構成するビア電極に巻き回すように配置され、
    前記基板の前記一方主面に対向する他方主面には複数の表面電極が形成され、
    前記複数の個別信号と前記アンテナ共用信号とを変換するアンテナ共用器は、前記複数の表面電極のうち、前記個別信号ラインに導通する表面電極に接続される個別信号端子と、前記アンテナ共用ラインに導通する表面電極に接続されるアンテナ共用端子とを備え、
    前記アンテナ共用ラインにおける前記アンテナ共用端子が接続する実装電極と前記アンテナ共用端子が接続する表面電極との間を接続する電極はビア電極のみからなり、
    前記個別信号ラインと前記アンテナ共用ラインおよび前記インダクタンス素子との間に前記グランドラインが配置されている、
    アンテナ共用モジュール。
  2. 前記アンテナ共用ラインに導通する実装電極と前記個別信号ラインに導通する実装電極との配列間に、接地用実装電極を配置した、請求項１に記載のアンテナ共用モジュール。
  3. 前記アンテナ共用ラインに導通する表面電極と前記個別信号ラインに導通する表面電極との間に、接地用表面電極を配置した、請求項２に記載のアンテナ共用モジュール。
  4. 前記接地用実装電極と前記接地用表面電極とはビア電極を介して接続されている、請求項３に記載のアンテナ共用モジュール。
  5. 前記アンテナ共用器は、前記接地用表面電極に接続される接地用端子を備える表面弾性波型アンテナ共用器である、請求項３または請求項４に記載のアンテナ共用モジュール。
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