WO2022255389A1 - 高周波モジュールおよび通信装置 - Google Patents
高周波モジュールおよび通信装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022255389A1 WO2022255389A1 PCT/JP2022/022227 JP2022022227W WO2022255389A1 WO 2022255389 A1 WO2022255389 A1 WO 2022255389A1 JP 2022022227 W JP2022022227 W JP 2022022227W WO 2022255389 A1 WO2022255389 A1 WO 2022255389A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- amplifier
- transmission line
- frequency module
- circuit
- line
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims description 41
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 128
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 73
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 31
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 31
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 74
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
- H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
- H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
- H03F1/0288—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using a main and one or several auxiliary peaking amplifiers whereby the load is connected to the main amplifier using an impedance inverter, e.g. Doherty amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
- H03F1/565—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
- H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/195—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
- H04B1/40—Circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
Definitions
- the present invention relates to high frequency modules and communication devices.
- Patent Document 1 discloses a Doherty amplifier including a carrier amplifier and a peak amplifier, an impedance conversion circuit connected to an output terminal of the carrier amplifier, and a synthesis circuit for synthesizing the output signals of the carrier amplifier and the peak amplifier. ing.
- the size of the high-frequency module including the Doherty amplifier may increase as the impedance conversion circuit increases in size.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a compact high-frequency module including a Doherty amplifier and a communication device.
- a high frequency module includes a module substrate, a first amplifier and a second amplifier, a transformer having an input side coil and an output side coil, a signal output terminal, a 1 circuit, wherein the first amplifier and the second amplifier are included in a semiconductor IC arranged on the main surface of the module substrate, and one end of the input side coil is connected to the output terminal of the first amplifier.
- One end of the output side coil is connected to the signal output terminal, the other end of the output side coil is connected to the ground, and the first circuit includes a first transmission line, a second transmission line, and a second transmission line.
- one end of the first transmission line is connected to the output terminal of the second amplifier, the other end of the first transmission line is connected to one end of the second transmission line, The other end of the second transmission line is connected to the other end of the input side coil, one end of the first capacitive element is connected to the other end of the first transmission line and one end of the second transmission line, The other end of the first capacitive element is connected to the ground, and the first capacitive element is included in the semiconductor IC.
- a high frequency module includes a module substrate, first and second amplifiers, a signal output terminal, a first circuit and a second circuit, and a first amplifier and a second amplifier. is included in a semiconductor IC arranged on the main surface of the module substrate, the first circuit has a first transmission line, a second transmission line, and a first capacitive element, and the first transmission line One end is connected to the output terminal of the first amplifier, the other end of the first transmission line is connected to one end of the second transmission line, and the other end of the second transmission line is the output terminal of the second amplifier.
- the second circuit has a first main line and a first sub-line, one end of the first main line is connected to the other end of the second transmission line, and the other end of the first main line is , a signal output terminal, one end of the first sub-line is connected to one end of the first main line, the other end of the first sub-line is connected to the ground, and the first main line And when the first main line and the first sub-line are viewed from a direction perpendicular to the extension direction of the first sub-line, the first direction from one end of the first main line to the other end and the other end of the first sub-line The second direction toward the one end is the same, and the first capacitive element is included in the semiconductor IC.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high-frequency module and a communication device according to Embodiment 1.
- FIG. FIG. 2A is a circuit state diagram when a large signal is input to the high-frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 2B is a circuit state diagram when a small signal is input to the high-frequency module according to the first embodiment.
- 3A is a perspective view of the high-frequency module according to Embodiment 1.
- FIG. 3B is a plan view of the high-frequency module according to Embodiment 1.
- FIG. FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a high-frequency module and a communication device according to Embodiment 2.
- FIG. FIG. 5A is a circuit state diagram when a large signal is input to the high-frequency module according to the second embodiment.
- FIG. 5B is a circuit state diagram when a small signal is input to the high-frequency module according to the second embodiment.
- 6A is a perspective view of a high-frequency module according to Embodiment 2.
- FIG. 6B is a plan view of the high-frequency module according to Embodiment 2.
- FIG. 6A is a perspective view of a high-frequency module according to Embodiment 2.
- FIG. 6B is a plan view of the high-frequency module according to Embodiment 2.
- FIG. 1 is a schematic diagram that has been appropriately emphasized, omitted, or adjusted in proportion to show the present invention, and is not necessarily strictly illustrated, and the actual shape, positional relationship, and ratio are different. may differ.
- substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified.
- connection means not only direct connection with connection terminals and/or wiring conductors, but also electrical connection via other circuit elements. Also, “connected between A and B” and “connected between A and B” mean being connected to A and B on a path connecting A and B.
- planar view means viewing an object by orthographically projecting it onto the xy plane from the z-axis positive direction side.
- the component is placed on the main surface of the board means that the component is placed on the main surface in contact with the main surface of the board, and in addition, the component is placed on the main surface without contacting the main surface. It includes being arranged above and being arranged such that a part of the component is embedded in the substrate from the main surface side.
- C is arranged between A and B in a plan view of the board (or the main surface of the board)" means It means that at least one of a plurality of line segments connecting an arbitrary point in A and an arbitrary point in B in plan view passes through the area of C.
- a plan view of the substrate means that the substrate and circuit elements mounted on the substrate are orthographically projected onto a plane parallel to the main surface of the substrate.
- first direction and the second direction are the same
- the angle formed by the direction vector of the first direction and the direction vector of the second direction is strictly 0 degrees. It is defined as including an angle formed by two directional vectors of -10 degrees or more and +10 degrees or less.
- signal path refers to a transmission line composed of a wire through which a high-frequency signal propagates, an electrode directly connected to the wire, and a terminal directly connected to the wire or the electrode.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module 1 and a communication device 8 according to Embodiment 1. As shown in FIG.
- communication device 8 includes high frequency module 1, antenna 6, RF signal processing circuit (RFIC) 7, filters 82 and 83, and switches 81 and 84. Prepare.
- RFIC RF signal processing circuit
- the high frequency module 1 transmits high frequency signals between the antenna 6 and the RFIC 7 .
- a detailed circuit configuration of the high frequency module 1 will be described later.
- the antenna 6 is connected to the switch 84 , transmits the high frequency signal output from the high frequency module 1 , receives the high frequency signal from the outside and outputs it to the high frequency module 1 .
- the RFIC 7 is an example of a signal processing circuit that processes high frequency signals. Specifically, the RFIC 7 performs signal processing such as down-conversion on the received signal input via the receiving path of the high-frequency module 1, and converts the received signal generated by the signal processing into a baseband signal processing circuit (BBIC, not shown). Further, the RFIC 7 performs signal processing such as up-conversion on the transmission signal input from the BBIC, and outputs the transmission signal generated by the signal processing to the transmission path of the high frequency module 1 . Further, the RFIC 7 has a control section that controls switches, amplification elements, and the like. A part or all of the functions of the RFIC 7 as a control section may be mounted outside the RFIC 7, for example, in the BBIC or the high frequency module 1. FIG.
- the RFIC 7 also functions as a control section that controls the power supply voltage Vcc and the bias voltage Vbias supplied to each amplifier of the high frequency module 1 . Specifically, RFIC 7 outputs a digital control signal to high frequency module 1 . Each amplifier of the high frequency module 1 is supplied with the power supply voltage Vcc and the bias voltage Vbias controlled by the digital control signal.
- the RFIC 7 also functions as a control unit that controls the connection of the switches 81 and 84 based on the communication band (frequency band) used.
- the filter 82 is connected between the switches 81 and 84 and allows transmission signals in the band A transmission band among the transmission signals output from the high frequency module 1 to pass. Further, the filter 83 is connected between the switches 81 and 84 and allows the transmission signal in the transmission band of band B among the transmission signals output from the high frequency module 1 to pass.
- each of band A and band B is for a communication system built using radio access technology (RAT: Radio Access Technology). 3rd Generation Partnership Project), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), etc.).
- RAT Radio Access Technology
- 3rd Generation Partnership Project 3rd Generation Partnership Project
- IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
- as a communication system for example, 4G (4th Generation)-LTE (Long Term Evolution) system, 5G (5th Generation)-NR (New Radio) system, WLAN (Wireless Local Area Network) system, etc. can be used, but is not limited to these.
- each of the filters 82 and 83 may constitute a duplexer together with a reception filter, or may be one filter for transmission in a time division duplex (TDD) system.
- TDD time division duplex
- a switch for switching between transmission and reception is arranged at least one of the front stage and the rear stage of the one filter.
- the switch 81 has a common terminal, a first selection terminal and a second selection terminal.
- a common terminal is connected to the signal output terminal 200 of the high frequency module 1 .
- a first selection terminal is connected to the filter 82 and a second selection terminal is connected to the filter 83 .
- the switch 81 switches the connection between the high frequency module 1 and the filter 82 and the connection between the high frequency module 1 and the filter 83 .
- the switch 84 is an example of an antenna switch, and is connected to the antenna 6 to switch connection and disconnection between the antenna 6 and filter 82, and switch connection and disconnection between the antenna 6 and filter 83.
- the communication device 8 may include a receiving circuit for transmitting the received signal received from the antenna 6 to the RFIC 7 .
- the communication device 8 comprises a low noise amplifier and a receive filter.
- an impedance matching circuit may be arranged between the signal output terminal 200 and the antenna 6 .
- the communication device 8 can transmit or receive a high-frequency signal of either band A or band B. Furthermore, the communication device 8 is also capable of performing simultaneous transmission, simultaneous reception, and/or simultaneous transmission and reception of high-frequency signals of band A and band B. FIG.
- the antenna 6, the switches 81 and 84, and the filters 82 and 83 are not essential components in the communication device 8 according to the present embodiment.
- the high frequency module 1 includes a carrier amplifier 11, a peak amplifier 12, a phase shift circuit 70, a transformer 20, a phase adjustment circuit 35, LC series circuits 41 and 42, and a signal input terminal 101. and a signal output terminal 200 .
- the high-frequency module 1 is a Doherty amplifier circuit that amplifies transmission signals of band A and band B input from the signal input terminal 101 .
- the high-frequency module 1 may include a first Doherty amplifier circuit for amplifying the high-frequency signal of the band A and a second Doherty-type amplifier circuit for amplifying the high-frequency signal of the band B separately.
- the phase shift circuit 70 divides the signal input from the signal input terminal 101 and outputs the two divided signals to the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 via terminals 110 and 120, respectively.
- the phase shift circuit 70 then adjusts the phases of the two split signals. For example, the phase shift circuit 70 shifts one of the two split signals by -90 degrees with respect to the other (delays it by 90 degrees).
- phase shift circuit 70 is not limited to the configuration described above.
- phase shift circuit 70 may be arranged before each of carrier amplifier 11 and peak amplifier 12, and between preamplifier 111 and carrier amplifier 112 and between preamplifier 121 and peak amplifier 122. may be placed.
- the high frequency module 1 does not have to include the phase shift circuit 70 and the preamplifiers 111 and 121 .
- the carrier amplifier 11 is an example of a first amplifier, and has a preamplifier 111 and a carrier amplifier 112 that are cascaded with each other.
- the preamplifier 111 is one of the plurality of first amplification elements, and is arranged before the carrier amplifier 112 .
- Carrier amplifier 112 is one of the plurality of first amplification elements, and is arranged at the last stage among the plurality of cascaded first amplification elements.
- the peak amplifier 12 is an example of a second amplifier, and has a preamplifier 121 and a peak amplifier 122 that are cascaded with each other.
- the preamplifier 121 is one of the plurality of second amplification elements and is arranged before the peak amplifier 122 .
- the peak amplifier 122 is one of the plurality of second amplification elements, and is arranged at the last stage among the plurality of cascaded second amplification elements.
- Each of preamplifiers 111 and 121 and carrier amplifier 112 and peak amplifier 122 has an amplification transistor.
- the amplification transistor is, for example, a bipolar transistor such as a heterojunction bipolar transistor (HBT) or a field effect transistor such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor).
- Carrier amplifier 112 is a class A (or class AB) amplifier circuit capable of amplifying all power levels of the signal input to terminal 110, and is capable of highly efficient amplification particularly in the low and medium output ranges. Operation is possible. Note that the first amplifier according to the present invention is not limited to a carrier amplifier as long as it includes a class A (or class AB) amplifier circuit.
- efficiency means power added efficiency
- the peak amplifier 122 is, for example, a class C amplifier circuit capable of amplifying in a region where the power level of the signal input to the terminal 120 is high. Since a bias voltage lower than that applied to the amplification transistor of the carrier amplifier 112 is applied to the amplification transistor of the peak amplifier 122, the higher the power level of the input signal, the lower the output impedance. This allows the peak amplifier 122 to perform low-distortion amplification in the high output range. Note that the second amplifier according to the present invention is not limited to a peak amplifier as long as it includes a class C amplifier circuit.
- the carrier amplifier 11 which is a combination of the preamplifier 111 and the carrier amplifier 112 is a class A (or class AB) amplifier circuit capable of highly efficient amplification operation in the low and medium output ranges.
- the peak amplifier 12 which is a combination of the preamplifier 121 and the peak amplifier 122, is a class C amplifier circuit capable of low-distortion amplification in a high output region.
- the transformer 20 has an input side coil 201 and an output side coil 202 .
- One end of the input side coil 201 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11 .
- One end of the output side coil 202 is connected to the signal output terminal 200, and the other end of the output side coil 202 is connected to the ground.
- the phase adjustment circuit 35 is an example of a first circuit, has transmission lines 31 and 32 and a capacitor 33, and shifts the phase of the signal input to the phase adjustment circuit 35 by approximately -90 degrees (90 degrees delay).
- the transmission line 31 is an example of a first transmission line, and is a circuit element that shifts the phase of a signal transmitted through the line.
- the transmission line 32 is an example of a second transmission line, and is a circuit element that shifts the phase of a signal transmitted through the line.
- Capacitor 33 is an example of a first capacitive element. Note that the capacitor 33 may be a chip capacitor, or may be composed of a planar conductor formed inside a semiconductor substrate.
- One end of the transmission line 31 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12, the other end of the transmission line 31 is connected to one end of the transmission line 32, and the other end of the transmission line 32 is connected to the input side coil 201. connected to the other end.
- One end (one electrode) of the capacitor 33 is connected to the other end of the transmission line 31 and one end of the transmission line 32, and the other end (the other electrode) of the capacitor 33 is grounded.
- the voltages of the signal output from the carrier amplifier 11 and the signal output from the phase adjustment circuit 35 are added, and the combined output signal is output from the signal output terminal 200 .
- the capacitor 33 is connected between the connection point of the transmission lines 31 and 32 and the ground. It can be set shorter than /4 wavelength.
- the LC series circuit 41 is an example of a first series circuit, has an inductor 411 (first inductor) and a capacitor 412 (second capacitive element) connected in series, and connects the output terminal of the carrier amplifier 11 and the ground. connected between In this embodiment, the capacitor 412 of the inductor 411 and the capacitor 412 is connected to the ground side, but the inductor 411 may be connected to the ground side.
- the LC series circuit 42 is an example of a second series circuit, has an inductor 421 (first inductor) and a capacitor 422 (second capacitive element) connected in series, and connects the output terminal of the peak amplifier 12 and the ground. connected between In this embodiment, the capacitor 422 of the inductor 421 and the capacitor 422 is connected to the ground side, but the inductor 421 may be connected to the ground side.
- the inductors 411 and 421 may be planar conductors formed on chip components and substrates, or may be configured by wiring such as wires.
- the LC series circuits 41 and 42 according to the present embodiment are not limited to a circuit configuration in which a single inductor and a single capacitor are connected in series.
- the circuit in which the inductor is connected in parallel with the capacitor 412 is also defined as the LC series circuit according to the present invention.
- the circuit in which the inductor is connected in parallel with the capacitor 422 is also defined as the LC series circuit according to the present invention.
- the high-frequency module 1 does not have to include both the LC series circuits 41 and 42, and may include at least one of the LC series circuits 41 and 42.
- the inductance value of each inductor and the capacitance value of each capacitor are set so that the LC series resonance frequency matches the second harmonic of the signal output from carrier amplifier 11 and peak amplifier 12. ing.
- the high-frequency module 1 can suppress double harmonics generated in each amplifier.
- FIG. 2A is a circuit state diagram when a large signal is input to the high-frequency module 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 2B is a circuit state diagram of the high-frequency module 1 according to the first embodiment when a small signal is input.
- the output impedance Zp (hereinafter referred to as the load side) viewed from the output terminal of the carrier amplifier 11 is
- the output impedance Zp of the carrier amplifier 11) and the output impedance Zn of the peak amplifier 12 when viewed from the output terminal to the load side (hereinafter referred to as the output impedance Zn of the peak amplifier 12) are expressed as shown in Equation 1. be. It is assumed that the transformer 20 transforms at a ratio of 1:m.
- V1 be the voltage across the input side coil 201
- V2 be the voltage across the output side coil 202
- i1 be the current flowing through the input side coil 201
- i2 be the current flowing through the output side coil 202.
- Vo be the output voltage of each amplifier.
- RL be the impedance of the load connected to the signal output terminal 200 .
- Equation 2 when the carrier amplifier 11 is in operation (ON) and the peak amplifier 12 is not in operation (OFF) (when a small signal is input), the output impedance Zp of the carrier amplifier 11 is given by Equation 2 is represented as At this time, the output impedance Zn of the peak amplifier 12 is in an open state.
- the output impedance Zp of the carrier amplifier 11 is doubled when a small signal is input as compared to when a large signal is input. That is, when a small signal is input, the peak amplifier 12 is turned off and the output impedance Zp of the carrier amplifier 11 is increased, so that the high frequency module 1 can operate with high efficiency.
- the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 operate to output a large power signal, and the output impedance Zn of the peak amplifier 12 is low, so that signal distortion can be suppressed. It becomes possible.
- FIG. 3A is a perspective view of the high-frequency module 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 3B is a plan view of the high frequency module 1 according to Embodiment 1.
- FIG. 3A shows a see-through view of the arrangement of circuit components when the main surface of the module substrate 60 is viewed from the positive z-axis direction, and FIG. A perspective view of the arrangement of circuit components as viewed from the top is shown.
- each circuit component may have a mark indicating its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood. No such mark is attached.
- illustration of wiring connecting each circuit component is omitted.
- the high-frequency module 1 may further include a resin member covering the surface of the module substrate 60 and part of the circuit components, and a shield electrode layer covering the surface of the resin member. Illustration of the shield electrode layer is omitted.
- the high frequency module 1 further has a module substrate 60 in addition to the circuit configuration shown in FIG.
- the module board 60 is a board on which the circuit components forming the high frequency module 1 are mounted.
- the module substrate 60 for example, a Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) substrate having a laminated structure of a plurality of dielectric layers, a High Temperature Co-fired Ceramics (HTCC) substrate, A component-embedded substrate, a substrate having a redistribution layer (RDL), a printed substrate, or the like is used.
- LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
- HTCC High Temperature Co-fired Ceramics
- RDL redistribution layer
- a semiconductor IC 10 is arranged on the main surface of the module substrate 60 .
- Semiconductor IC 10 includes carrier amplifier 11 , peak amplifier 12 , capacitor 33 , and LC series circuits 41 and 42 .
- the semiconductor IC 10 is configured using, for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and may be specifically manufactured by an SOI (Silicon on Insulator) process.
- the semiconductor IC 10 may be made of at least one of GaAs, SiGe, and GaN. Note that the semiconductor material of the semiconductor IC 10 is not limited to the materials described above. Note that the phase shift circuit 70 may be included in the semiconductor IC 10 .
- An input side coil 201, an output side coil 202, and transmission lines 31 and 32 are formed on or inside the module substrate 60.
- the input side coil 201 , the output side coil 202 , and the transmission lines 31 and 32 are composed of planar conductors formed on the surface of or inside the module substrate 60 .
- the input side coil 201 and the transmission line 32 are formed on the first layer of the module substrate 60
- the transmission line 31 is formed on the second layer of the module substrate 60
- the output side coil 202 is formed on the third layer of the module substrate 60 . formed in layers.
- the input side coil 201, the output side coil 202, and the transmission lines 31 and 32 may be formed on the same layer of the module substrate 60, or may be formed on separate layers.
- each of the input side coil 201, the output side coil 202, and the transmission lines 31 and 32 may be formed over a plurality of layers.
- the total line length of the transmission lines 31 and 32 can be made shorter than 1/4 wavelength by the capacitor 33, and the capacitor 33 is incorporated in the semiconductor IC 10 together with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12, so that high frequency
- the module 1 can be miniaturized.
- the capacitor 33 is arranged between the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 within the semiconductor IC 10 . According to this, the space of the semiconductor IC 10 can be effectively used, so that it can contribute to miniaturization of the high frequency module 1 .
- the capacitor 33 is arranged between the carrier amplifier 112 and the peak amplifier 122 within the semiconductor IC 10 . According to this, since the wiring path connecting the output terminal of the carrier amplifier 112 and the output terminal of the peak amplifier 122 can be shortened, the transmission loss of the high frequency module 1 can be reduced and the size can be reduced.
- the capacitors 412 and 422 are included in the semiconductor IC 10 . Since the amplifiers and the capacitors 412 and 422 are housed in the same semiconductor IC 10, the grounds connected to the amplifiers and the capacitors 412 and 422 can be strengthened, and the high-frequency module 1 can be miniaturized.
- the inductors 411 and 421 are included in the semiconductor IC 10 . According to this, the high frequency module 1 can be further miniaturized.
- the semiconductor IC 10 has an outer side 10P (first outer side) and an outer side 10Q (second outer side) facing each other, and the LC series circuits 41 and 42 are arranged on the outer side. 10P, LC series circuit 41, carrier amplifier 11, peak amplifier 12, LC series circuit 42, outer edge 10Q. According to this, since the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 are arranged with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 interposed therebetween, the distance between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be secured. Therefore, electromagnetic field coupling between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be suppressed.
- the high-frequency module 1 includes the module substrate 60, the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12, the transformer 20 having the input side coil 201 and the output side coil 202, and the signal output terminal 200. , and a phase adjustment circuit 35 , the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 are included in the semiconductor IC 10 arranged on the main surface of the module substrate 60 , and one end of the input side coil 201 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11 . , one end of the output side coil 202 is connected to the signal output terminal 200, and the other end of the output side coil 202 is connected to the ground.
- one end of the transmission line 31 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12 , the other end of the transmission line 31 is connected to one end of the transmission line 32 , and the other end of the transmission line 32 is connected to the other end of the transmission line 32 .
- One end of the capacitor 33 is connected to the other end of the input side coil 201, one end of the capacitor 33 is connected to the other end of the transmission line 31 and one end of the transmission line 32, and the other end of the capacitor 33 is connected to the ground.
- the capacitor 33 is included in the semiconductor IC 10 .
- the total line length of the transmission lines 31 and 32 can be made shorter than 1/4 wavelength by the capacitor 33, and the capacitor 33 is incorporated in the semiconductor IC 10 together with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12, so that high frequency
- the module 1 can be miniaturized.
- the high-frequency module 1 further includes an LC series circuit 41 connected between at least one of the output terminal of the carrier amplifier 11 and the ground and between the output terminal of the peak amplifier 12 and the ground, and/or 42 may be provided.
- the LC series circuit 41 may have a capacitor 412 and an inductor 411 connected in series with each other, and the capacitor 412 may be included in the semiconductor IC 10.
- each amplifier and capacitors 33 and 412 are accommodated in the same semiconductor IC 10, the ground connected to each amplifier and capacitors 33 and 412 can be strengthened, and the high frequency module 1 can be miniaturized.
- the inductor 411 may be included in the semiconductor IC 10.
- the high frequency module 1 can be further miniaturized.
- the LC series circuits 41 and 42 are included in the semiconductor IC 10, and when the module substrate 60 is viewed from above, the semiconductor IC 10 has outer sides 10P and 10Q facing each other, and the LC series circuits 41 and 42 may be arranged in the order of outer side 10P, LC series circuit 41, carrier amplifier 11, peak amplifier 12, LC series circuit 42, and outer side 10Q.
- the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 are arranged with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 interposed therebetween, the distance between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be secured. Therefore, electromagnetic field coupling between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be suppressed.
- the capacitor 33 may be arranged between the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 in the semiconductor IC 10 when the module substrate 60 is viewed from above.
- the space of the semiconductor IC 10 can be effectively used, which contributes to miniaturization of the high frequency module 1.
- the carrier amplifier 11 has a plurality of cascade-connected first amplification elements
- the peak amplifier 12 has a plurality of cascade-connected second amplification elements
- the module substrate 60 in a plan view, the capacitor 33 is connected to the carrier amplifier 112, which is connected closest to the output terminal side of the carrier amplifier 11 among the plurality of first amplification elements in the semiconductor IC 10, and the second amplification element among the plurality of second amplification elements. It may be arranged between the peak amplifier 122 connected closest to the output terminal side of the peak amplifier 12 .
- the wiring path connecting the output terminal of the carrier amplifier 11 and the output terminal of the peak amplifier 12 is provided.
- the transmission loss can be reduced and the size of the high frequency module 1 can be reduced.
- the input side coil 201, the output side coil 202, and the transmission lines 31 and 32 may be composed of planar conductors formed on the surface of the module substrate 60 or inside.
- the high frequency module 1 can be miniaturized.
- the communication device 8 includes an RFIC 7 that processes high frequency signals, and a high frequency module 1 that transmits high frequency signals between the RFIC 7 and the antenna 6 .
- the effect of the high frequency module 1 can be realized by the communication device 8.
- FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the high frequency module 2 and the communication device 9 according to the second embodiment.
- the communication device 9 includes a high frequency module 2, an antenna 6, an RFIC 7, filters 82 and 83, and switches 81 and 84.
- a communication device 9 according to the present embodiment differs from the communication device 8 according to the first embodiment only in the configuration of the high-frequency module 2 .
- the configuration of the high-frequency module 2 of the communication device 9 according to the present embodiment, which is different from that of the communication device 8 according to the first embodiment, will be described below.
- the high frequency module 2 includes a carrier amplifier 11, a peak amplifier 12, a phase shift circuit 70, a phase adjustment circuit 50, an impedance conversion circuit 30, LC series circuits 41 and 42, and a signal input.
- a terminal 101 and a signal output terminal 200 are provided.
- a high frequency module 2 according to the present embodiment differs from the high frequency module 1 according to the first embodiment in that an impedance conversion circuit 30 and a phase adjustment circuit 50 are added instead of the transformer 20 and the phase adjustment circuit 35. They are different.
- descriptions of the same points as those of the high-frequency module 1 according to the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.
- the phase adjustment circuit 50 is an example of a first circuit, has transmission lines 51 and 52 and a capacitor 34, and shifts the phase of the signal input to the phase adjustment circuit 50 by approximately -90 degrees (90 degrees delay).
- the transmission line 51 is an example of a first transmission line, and is a circuit element that shifts the phase of a signal transmitted through the line.
- the transmission line 52 is an example of a second transmission line, and is a circuit element that shifts the phase of a signal transmitted through the line.
- Capacitor 34 is an example of a first capacitive element. Note that the capacitor 34 may be a chip capacitor, or may be composed of a planar conductor formed inside a semiconductor substrate.
- One end of the transmission line 51 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11, the other end of the transmission line 51 is connected to one end of the transmission line 52, and the other end of the transmission line 52 is the output of the peak amplifier 12. connected to the terminal.
- One end (one electrode) of the capacitor 34 is connected to the other end of the transmission line 51 and one end of the transmission line 52, and the other end (the other electrode) of the capacitor 34 is grounded.
- capacitor 34 is connected between the connection point of transmission lines 51 and 52 and the ground, so that the total length of transmission lines 51 and 52 is reduced to 1. It can be set shorter than /4 wavelength.
- the impedance conversion circuit 30 is an example of a second circuit, has a main line 301 and a sub line 302, shifts the phase at both ends of the impedance conversion circuit 30, and converts the impedance at a predetermined conversion ratio.
- the main line 301 is an example of a first main line, and is a transmission line having a length of 1/8 wavelength or 1/16 wavelength, for example.
- One end 31 a of the main line 301 is connected to the other end of the transmission line 52 , and the other end 31 b of the main line 301 is connected to the signal output terminal 200 .
- the sub-line 302 is an example of a first sub-line, and is, for example, a transmission line having a length of 1/8 wavelength or 1/16 wavelength.
- One end 32b of the sub-line 302 is connected to one end 31a of the main line 301, and the other end 32a of the sub-line 302 is grounded.
- the main line 301 and the sub-line 302 are viewed from a direction perpendicular to the extension direction of the main line 301 and the sub-line 302, a first direction from one end 31a to the other end 31b of the main line 301 and the other end of the sub-line 302
- the second direction from 32a to one end 32b is the same.
- the main line 301 and the sub line 302 are electromagnetically coupled.
- the high-frequency module 2 does not have to include both the LC series circuits 41 and 42, and may include at least one of the LC series circuits 41 and 42.
- FIG. 5A is a circuit state diagram when a large signal is input to the high-frequency module 2 according to the second embodiment.
- FIG. 5B is a circuit state diagram when a small signal is input to the high-frequency module 2 according to the second embodiment.
- the output impedance Zp of the carrier amplifier 11 and the output impedance Zn of the peak amplifier 12 are obtained by the formula 3. It is assumed that the impedance conversion circuit 30 converts the impedance of the input end to 1/n of the impedance of the output end of the impedance conversion circuit 30 .
- Equation 4 the output impedance Zp of the carrier amplifier 11 is given by Equation 4 is represented as At this time, the output impedance Zn of the peak amplifier 12 is in an open state.
- the output impedance Zp of the carrier amplifier 11 is doubled when a small signal is input as compared to when a large signal is input. That is, when a small signal is input, the peak amplifier 12 is turned off and the output impedance Zp of the carrier amplifier 11 is increased, so that the high frequency module 2 can operate with high efficiency.
- the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 operate to output a large power signal, and the output impedance Zn of the peak amplifier 12 is low, so that signal distortion can be suppressed. It becomes possible.
- FIG. 6A is a perspective view of the high frequency module 2 according to Embodiment 2.
- FIG. 6B is a plan view of the high-frequency module 2 according to the second embodiment.
- FIG. 6A shows a see-through view of the arrangement of circuit components when the main surface of the module substrate 60 is viewed from the positive z-axis direction
- FIG. A perspective view of the arrangement of circuit components as viewed from the top is shown.
- each circuit component may have a mark representing its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood. No such mark is attached.
- illustration of wiring connecting each circuit component is omitted.
- the high-frequency module 2 may further include a resin member covering the surface of the module substrate 60 and part of the circuit components, and a shield electrode layer covering the surface of the resin member. Illustration of the shield electrode layer is omitted.
- the high frequency module 2 further has a module substrate 60 in addition to the circuit configuration shown in FIG.
- the module board 60 is a board on which circuit components that make up the high frequency module 2 are mounted.
- the module substrate 60 for example, an LTCC substrate having a laminated structure of a plurality of dielectric layers, an HTCC substrate, a component-embedded substrate, a substrate having an RDL, a printed substrate, or the like is used.
- a semiconductor IC 15 is arranged on the main surface of the module substrate 60 .
- Semiconductor IC 15 includes carrier amplifier 11 , peak amplifier 12 , capacitor 34 , and LC series circuits 41 and 42 .
- the semiconductor IC 15 is configured using CMOS, for example, and may be specifically manufactured by an SOI process. Also, the semiconductor IC 15 may be made of at least one of GaAs, SiGe, and GaN. In addition, the semiconductor material of the semiconductor IC 15 is not limited to the materials described above. In addition, the phase shift circuit 70 may be included in the semiconductor IC 15 .
- Transmission lines 51 and 52 , a main line 301 and a sub line 302 are formed on or inside the module substrate 60 .
- Transmission lines 51 and 52, main line 301 and sub-line 302 are composed of planar conductors formed on the surface of module substrate 60 or inside.
- a part of the main line 301 and the transmission line 52 are formed on the first layer of the module substrate 60
- the sub-line 302 and the transmission line 51 are formed on the second layer of the module substrate 60
- the main line 301 and the transmission line 52 are formed on the second layer.
- the part is formed on the third layer of the module substrate 60 .
- the transmission lines 51 and 52, the main line 301 and the sub-line 302 may be formed on the same layer of the module substrate 60, or may be formed on separate layers. Also, each of the transmission lines 51 and 52, the main line 301 and the sub-line 302 may be formed over multiple layers.
- the total line length of the transmission lines 51 and 52 can be made shorter than 1/4 wavelength by the capacitor 34, and the capacitor 34 is incorporated in the semiconductor IC 15 together with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12, so that high frequency
- the module 2 can be miniaturized.
- the capacitor 34 is arranged between the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 within the semiconductor IC 15 . According to this, the space of the semiconductor IC 15 can be effectively used, so that it can contribute to miniaturization of the high-frequency module 2 .
- the capacitor 34 is arranged between the carrier amplifier 112 and the peak amplifier 122 within the semiconductor IC 15 . According to this, since the wiring path connecting the output terminal of the carrier amplifier 112 and the output terminal of the peak amplifier 122 can be shortened, the transmission loss of the high frequency module 2 can be reduced and the size can be reduced.
- the capacitors 412 and 422 are included in the semiconductor IC 15 . Since the amplifiers and the capacitors 412 and 422 are housed in the same semiconductor IC 15, the grounds connected to the amplifiers and the capacitors 412 and 422 can be strengthened, and the high frequency module 2 can be miniaturized.
- the inductors 411 and 421 are included in the semiconductor IC 15 . According to this, the high frequency module 2 can be further miniaturized.
- the semiconductor IC 15 has an outer edge 15P (first outer edge) and an outer edge 15Q (second outer edge) facing each other, and the LC series circuits 41 and 42 are arranged on the outer edge 15P, LC series circuit 41, carrier amplifier 11, peak amplifier 12, LC series circuit 42, outer edge 15Q.
- the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 are arranged with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 interposed therebetween, the distance between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be secured. Therefore, electromagnetic field coupling between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be suppressed.
- the high-frequency module 2 includes the module substrate 60, the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12, the signal output terminal 200, the phase adjustment circuit 50, and the impedance conversion circuit 30.
- carrier amplifier 11 and peak amplifier 12 are included in semiconductor IC 15 arranged on the main surface of module substrate 60
- phase adjustment circuit 50 has transmission lines 51 and 52 and capacitor 34, and transmits One end of the line 51 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11 , the other end of the transmission line 51 is connected to one end of the transmission line 52 , and the other end of the transmission line 52 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12 .
- One end of the capacitor 34 is connected to the other end of the transmission line 51 and one end of the transmission line 52, and the other end of the capacitor 34 is grounded.
- a sub-line 302 one end 31 a of the main line 301 is connected to the other end of the transmission line 52 , the other end 31 b of the main line 301 is connected to the signal output terminal 200 , and the sub-line 302
- One end 32b is connected to one end 31a of the main line 301, and the other end 32a of the sub-line 302 is grounded.
- the first direction from the one end 31a to the other end 31b of the main line 301 and the second direction from the other end 32a to the one end 32b of the sub-line 302 are the same, and the capacitor 34 is It is included in the semiconductor IC 15 .
- the total line length of the transmission lines 51 and 52 can be made shorter than 1/4 wavelength by the capacitor 34, and the capacitor 34 is incorporated in the semiconductor IC 15 together with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12, so that high frequency
- the module 2 can be miniaturized.
- the high-frequency module 2 further includes an LC series circuit 41 connected to at least one of between the output terminal of the carrier amplifier 11 and the ground and between the output terminal of the peak amplifier 12 and the ground, and/or 42 may be provided.
- the LC series circuit 41 may have a capacitor 412 and an inductor 411 connected in series with each other, and the capacitor 412 may be included in the semiconductor IC 15 .
- each amplifier and capacitors 34 and 412 are accommodated in the same semiconductor IC 15, the ground connected to each amplifier and capacitors 34 and 412 can be strengthened, and the high frequency module 2 can be miniaturized.
- the inductor 411 may be included in the semiconductor IC 15.
- the high-frequency module 2 can be further miniaturized.
- the LC series circuits 41 and 42 are included in the semiconductor IC 15, and when the module substrate 60 is viewed from above, the semiconductor IC 15 has outer sides 15P and 15Q facing each other, and the LC series circuits 41 and 42 may be arranged in the order of outer side 15P, LC series circuit 41, carrier amplifier 11, peak amplifier 12, LC series circuit 42, and outer side 15Q.
- the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 are arranged with the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 interposed therebetween, the distance between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be secured. Therefore, electromagnetic field coupling between the LC series circuit 41 and the LC series circuit 42 can be suppressed.
- the capacitor 34 may be arranged between the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 in the semiconductor IC 15 when the module substrate 60 is viewed from above.
- the space of the semiconductor IC 15 can be effectively utilized, which contributes to miniaturization of the high frequency module 2 .
- the carrier amplifier 11 has a plurality of cascade-connected first amplification elements
- the peak amplifier 12 has a plurality of cascade-connected second amplification elements
- the module substrate 60 in a plan view
- the capacitor 34 in the semiconductor IC 15 is connected to the carrier amplifier 112, which is connected closest to the output terminal side of the carrier amplifier 11 among the plurality of first amplification elements, and the second amplification element among the plurality of second amplification elements. It may be arranged between the peak amplifier 122 connected closest to the output terminal side of the peak amplifier 12 .
- a wiring path connecting the output terminal of the carrier amplifier 11 and the output terminal of the peak amplifier 12 is provided.
- the transmission loss can be reduced and the size of the high frequency module 2 can be reduced.
- the main line 301 , the sub-line 302 , the transmission lines 31 and 32 may be composed of planar conductors formed on the surface of or inside the module substrate 60 .
- the high frequency module 2 can be miniaturized.
- the communication device 9 includes an RFIC 7 that processes high frequency signals, and a high frequency module 2 that transmits high frequency signals between the RFIC 7 and the antenna 6 .
- the effect of the high-frequency module 2 can be realized by the communication device 9.
- the high-frequency module and the communication device according to the embodiments of the present invention have been described above, the high-frequency module and communication device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. Another embodiment realized by combining arbitrary constituent elements in the above embodiment, and a modification obtained by applying various modifications that a person skilled in the art can think of without departing from the scope of the present invention to the above embodiment
- the present invention also includes various devices incorporating the high-frequency module and the communication device.
- another circuit element and wiring may be inserted between the paths connecting the circuit elements and signal paths disclosed in the drawings.
- the present invention can be widely used in communication equipment such as mobile phones as a high-frequency module arranged in the front-end part that supports multiband.
- Reference Signs List 1 2 high frequency module 6 antenna 7 RF signal processing circuit (RFIC) 8, 9 communication device 10, 15 semiconductor IC 10P, 10Q, 15P, 15Q Outer edge 11, 112 Carrier amplifier 12, 122 Peak amplifier 20 Transformer 30 Impedance conversion circuit 31, 32, 51, 52 Transmission line 31a, 32b One end 31b, 32a Other end 33, 34, 412, 422 Capacitors 35, 50 Phase adjustment circuit 41, 42 LC series circuit 60 Module substrate 70 Phase shift circuit 81, 84 Switch 82, 83 Filter 101 Signal input terminal 110, 120 Terminal 111, 121 Preamplifier 200 Signal output terminal 201 Input side coil 202 Output side coil 301 main line 302 sub-line 411, 421 inductor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
高周波モジュール(1)は、モジュール基板(60)と、キャリアアンプ(11)およびピークアンプ(12)と、トランス(20)と、位相調整回路(35)と、を備え、キャリアアンプ(11)およびピークアンプ(12)は半導体IC(10)に含まれており、入力側コイル(201)の一端はキャリアアンプ(11)の出力端に接続され、出力側コイル(202)は信号出力端子(200)に接続され、位相調整回路(35)は、伝送線路(31および32)と、キャパシタ(33)と、を有し、伝送線路(31)の一端はピークアンプ(12)の出力端に接続され、伝送線路(31)の他端は伝送線路(32)の一端に接続され、伝送線路(32)の他端は入力側コイル(201)の他端に接続され、キャパシタ(33)の一端は伝送線路(31)の他端に接続され、キャパシタ(33)の他端はグランドに接続され、キャパシタ(33)は半導体IC(10)に含まれている。
Description
本発明は、高周波モジュールおよび通信装置に関する。
特許文献1には、キャリア増幅器およびピーク増幅器と、キャリア増幅器の出力端子に接続されたインピーダンス変換回路と、キャリア増幅器およびピーク増幅器の出力信号を合成する合成回路と、を備えたドハティ増幅器が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されたドハティ増幅器を構成する回路部品をモジュール基板に実装する場合、インピーダンス変換回路の大型化に伴い、ドハティ増幅器を含む高周波モジュールが大型化してしまう場合がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ドハティ型増幅器を含む小型の高周波モジュールおよび通信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、モジュール基板と、第1増幅器および第2増幅器と、入力側コイルおよび出力側コイルを有するトランスと、信号出力端子と、第1回路と、を備え、第1増幅器および第2増幅器は、モジュール基板の主面に配置された半導体ICに含まれており、入力側コイルの一端は、第1増幅器の出力端子に接続されており、出力側コイルの一端は、信号出力端子に接続されており、出力側コイルの他端は、グランドに接続されており、第1回路は、第1伝送線路および第2伝送線路と、第1容量素子と、を有し、第1伝送線路の一端は、第2増幅器の出力端子に接続されており、第1伝送線路の他端は、第2伝送線路の一端に接続されており、第2伝送線路の他端は、入力側コイルの他端に接続されており、第1容量素子の一端は、第1伝送線路の他端および第2伝送線路の一端に接続されており、第1容量素子の他端は、グランドに接続されており、第1容量素子は、半導体ICに含まれている。
また、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、モジュール基板と、第1増幅器および第2増幅器と、信号出力端子と、第1回路および第2回路と、を備え、第1増幅器および第2増幅器は、モジュール基板の主面に配置された半導体ICに含まれており、第1回路は、第1伝送線路および第2伝送線路と、第1容量素子と、を有し、第1伝送線路の一端は、第1増幅器の出力端子に接続されており、第1伝送線路の他端は、第2伝送線路の一端に接続されており、第2伝送線路の他端は第2増幅器の出力端子に接続されており、第1容量素子の一端は、第1伝送線路の他端および第2伝送線路の一端に接続されており、第1容量素子の他端は、グランドに接続されており、第2回路は、第1主線路と、第1副線路と、を有し、第1主線路の一端は、第2伝送線路の他端に接続されており、第1主線路の他端は、信号出力端子に接続されており、第1副線路の一端は、第1主線路の一端に接続されており、第1副線路の他端は、グランドに接続されており、第1主線路および第1副線路の延伸方向に垂直な方向から第1主線路および第1副線路を見た場合、第1主線路の一端から他端へ向かう第1方向と、第1副線路の他端から一端へ向かう第2方向とは、同じであり、第1容量素子は、半導体ICに含まれている。
本発明によれば、ドハティ型増幅器を含む小型の高周波モジュールおよび通信装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。
なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡素化される場合がある。
本開示において、「接続される」とは、接続端子および/または配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含むことを意味する。また、「AとBとの間に接続される」、「AおよびBの間に接続される」とは、AおよびBを結ぶ経路上でAおよびBと接続されることを意味する。
また、本開示において、「平面視」とは、z軸正方向側からxy平面に物体を正投影して見ることを意味する。「部品が基板の主面に配置される」とは、部品が基板の主面と接触した状態で主面上に配置されることに加えて、部品が主面と接触せずに主面の上方に配置されること、および、部品の一部が主面側から基板内に埋め込まれて配置されることを含む。
また、以下において、基板に実装されたA、B及びCにおいて、「基板(又は基板の主面)の平面視において、AとBとの間にCが配置されている」とは、基板の平面視においてA内の任意の点とB内の任意の点とを結ぶ複数の線分の少なくとも1つがCの領域を通ることを意味する。また、基板の平面視とは、基板および基板に実装された回路素子を基板の主面に平行な平面に正投影して見ることを意味する。
また、本開示において、「平行」および「垂直」などの要素間の関係性を示す用語、および、「矩形」などの要素の形状を示す用語は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の誤差をも含むことを意味する。また、「第1方向と第2方向とが同じである」とは、第1方向の方向ベクトルと第2方向の方向ベクトルとのなす角度が厳密に0度であることに限らず、当該2つの方向ベクトルのなす角度が-10度以上かつ+10度以下であることを含むものと定義される。
また、本開示において、「信号経路」とは、高周波信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。
(実施の形態1)
[1.高周波モジュール1および通信装置8の回路構成]
本実施の形態に係る高周波モジュール1および通信装置8の回路構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1に係る高周波モジュール1および通信装置8の回路構成図である。
[1.高周波モジュール1および通信装置8の回路構成]
本実施の形態に係る高周波モジュール1および通信装置8の回路構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1に係る高周波モジュール1および通信装置8の回路構成図である。
[1.1 通信装置8の回路構成]
まず、通信装置8の回路構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係る通信装置8は、高周波モジュール1と、アンテナ6と、RF信号処理回路(RFIC)7と、フィルタ82および83と、スイッチ81および84と、を備える。
まず、通信装置8の回路構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係る通信装置8は、高周波モジュール1と、アンテナ6と、RF信号処理回路(RFIC)7と、フィルタ82および83と、スイッチ81および84と、を備える。
高周波モジュール1は、アンテナ6とRFIC7との間で高周波信号を伝送する。高周波モジュール1の詳細な回路構成については後述する。
アンテナ6は、スイッチ84に接続され、高周波モジュール1から出力された高周波信号を送信し、また、外部から高周波信号を受信して高周波モジュール1へ出力する。
RFIC7は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、RFIC7は、高周波モジュール1の受信経路を介して入力された受信信号をダウンコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路(BBIC、図示せず)へ出力する。また、RFIC7は、BBICから入力された送信信号をアップコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された送信信号を、高周波モジュール1の送信経路に出力する。また、RFIC7は、スイッチおよび増幅素子等を制御する制御部を有する。なお、RFIC7の制御部としての機能の一部または全部は、RFIC7の外部に実装されてもよく、例えば、BBICまたは高周波モジュール1に実装されてもよい。
また、RFIC7は、高周波モジュール1が有する各アンプに供給される電源電圧Vccおよびバイアス電圧Vbiasを制御する制御部としての機能も有する。具体的には、RFIC7は、ディジタル制御信号を高周波モジュール1に出力する。高周波モジュール1の各アンプには、上記ディジタル制御信号により制御された電源電圧Vccおよびバイアス電圧Vbiasが供給される。
また、RFIC7は、使用される通信バンド(周波数帯域)に基づいて、スイッチ81および84の接続を制御する制御部としての機能も有する。
フィルタ82は、スイッチ81および84の間に接続され、高周波モジュール1から出力された送信信号のうち、バンドAの送信帯域の送信信号を通過させる。また、フィルタ83は、スイッチ81および84の間に接続され、高周波モジュール1から出力された送信信号のうち、バンドBの送信帯域の送信信号を通過させる。
なお、本実施の形態において、バンドAおよびバンドBのそれぞれは、無線アクセス技術(RAT:Radio Access Technology)を用いて構築される通信システムのために、標準化団体など(例えば3GPP(登録商標)(3rd Generation Partnership Project)、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)等)によって予め定義された周波数バンドを意味する。本実施の形態では、通信システムとしては、例えば4G(4th Generation)-LTE(Long Term Evolution)システム、5G(5th Generation)-NR(New Radio)システム、およびWLAN(Wireless Local Area Network)システム等を用いることができるが、これらに限定されない。
なお、フィルタ82および83のそれぞれは、受信用フィルタとともにデュプレクサを構成していてもよいし、時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式で伝送する1つのフィルタであってもよい。フィルタ82および83がTDD用のフィルタである場合には、上記1つのフィルタの前段および後段の少なくとも一方に、送信および受信を切り替えるスイッチが配置される。
スイッチ81は、共通端子、第1選択端子および第2選択端子を有する。共通端子は、高周波モジュール1の信号出力端子200に接続されている。第1選択端子はフィルタ82に接続され、第2選択端子はフィルタ83に接続されている。この接続構成において、スイッチ81は、高周波モジュール1とフィルタ82との接続および高周波モジュール1とフィルタ83との接続を切り替える。
スイッチ84は、アンテナスイッチの一例であり、アンテナ6に接続され、アンテナ6とフィルタ82との接続および非接続を切り替え、また、アンテナ6とフィルタ83との接続および非接続を切り替える。
なお、通信装置8は、アンテナ6から受信された受信信号を、RFIC7へ伝送するための受信回路を備えていてもよい。この場合には、通信装置8は、低雑音増幅器および受信用フィルタを備える。
また、信号出力端子200からアンテナ6までの間に、インピーダンス整合回路が配置されていてもよい。
上記回路構成によれば、通信装置8は、バンドAおよびバンドBのいずれかの高周波信号を、送信または受信することが可能である。さらに、通信装置8は、バンドAおよびバンドBの高周波信号を、同時送信、同時受信、および同時送受信の少なくともいずれかで実行することも可能である。
なお、本実施の形態に係る通信装置8において、アンテナ6、スイッチ81および84、ならびにフィルタ82および83は、必須の構成要素ではない。
[1.2 高周波モジュール1の回路構成]
次に、高周波モジュール1の回路構成について説明する。図1に示すように、高周波モジュール1は、キャリアアンプ11と、ピークアンプ12と、移相回路70と、トランス20と、位相調整回路35と、LC直列回路41および42と、信号入力端子101と、信号出力端子200と、を備える。高周波モジュール1は、信号入力端子101から入力されたバンドAおよびバンドBの送信信号を増幅するドハティ型の増幅回路である。なお、高周波モジュール1は、バンドAの高周波信号を増幅するドハティ型の第1増幅回路と、バンドBの高周波信号を増幅するドハティ型の第2増幅回路と、を別個に備えてもよい。
次に、高周波モジュール1の回路構成について説明する。図1に示すように、高周波モジュール1は、キャリアアンプ11と、ピークアンプ12と、移相回路70と、トランス20と、位相調整回路35と、LC直列回路41および42と、信号入力端子101と、信号出力端子200と、を備える。高周波モジュール1は、信号入力端子101から入力されたバンドAおよびバンドBの送信信号を増幅するドハティ型の増幅回路である。なお、高周波モジュール1は、バンドAの高周波信号を増幅するドハティ型の第1増幅回路と、バンドBの高周波信号を増幅するドハティ型の第2増幅回路と、を別個に備えてもよい。
移相回路70は、信号入力端子101から入力された信号を分配し、当該分配された2つの信号を、それぞれ、端子110および120を経由してキャリアアンプ11およびピークアンプ12に出力する。移相回路70は、その際、上記分配された2つの信号の位相を調整する。例えば、移相回路70は、上記分配された2つの信号の一方を他方に対して-90度シフトさせる(90度遅らせる)。
なお、移相回路70の構成は、上記構成に限られない。例えば、移相回路70は、キャリアアンプ11およびピークアンプ12のそれぞれの前段に配置されてもよく、また、プリアンプ111とキャリアアンプ112との間、および、プリアンプ121とピークアンプ122との間に配置されてもよい。また、高周波モジュール1は、移相回路70、プリアンプ111および121を備えなくてもよい。
キャリアアンプ11は、第1増幅器の一例であり、互いに縦続接続されたプリアンプ111およびキャリアアンプ112を有する。プリアンプ111は、複数の第1増幅素子の1つであり、キャリアアンプ112よりも前段に配置されている。キャリアアンプ112は、複数の第1増幅素子の1つであり、互いに縦続接続された複数の第1増幅素子のうちで最後段に配置されている。
ピークアンプ12は、第2増幅器の一例であり、互いに縦続接続されたプリアンプ121およびピークアンプ122を有する。プリアンプ121は、複数の第2増幅素子の1つであり、ピークアンプ122よりも前段に配置されている。ピークアンプ122は、複数の第2増幅素子の1つであり、互いに縦続接続された複数の第2増幅素子のうちで最後段に配置されている。
プリアンプ111および121、ならびに、キャリアアンプ112およびピークアンプ122のそれぞれは、増幅トランジスタを有する。上記増幅トランジスタは、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)等のバイポーラトランジスタ、または、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)等の電界効果トランジスタである。
キャリアアンプ112は、端子110に入力された信号の全ての電力レベルに対して増幅動作可能なA級(またはAB級)増幅回路であり、特に、低出力領域および中出力領域において高効率な増幅動作が可能である。なお、本発明に係る第1増幅器は、A級(またはAB級)増幅回路を含んでいればよく、キャリアアンプに限定されない。
なお、本明細書において、効率とは電力付加効率を示す。
ピークアンプ122は、例えば、端子120に入力された信号の電力レベルが高い領域で増幅動作可能なC級増幅回路である。ピークアンプ122が有する増幅トランジスタには、キャリアアンプ112が有する増幅トランジスタに印加されるバイアス電圧よりも低いバイアス電圧が印加されているため、入力信号の電力レベルが高くなるほど、出力インピーダンスが低くなる。これにより、ピークアンプ122は、高出力領域において低歪の増幅動作が可能である。なお、本発明に係る第2増幅器は、C級増幅回路を含んでいればよく、ピークアンプに限定されない。
以下では、特に断りのない限り、プリアンプ111とキャリアアンプ112とを併せたキャリアアンプ11が、低出力領域および中出力領域において高効率な増幅動作が可能なA級(またはAB級)増幅回路であり、プリアンプ121とピークアンプ122とを併せたピークアンプ12が、高出力領域において低歪の増幅動作が可能なC級増幅回路であるとして説明する。
トランス20は、入力側コイル201および出力側コイル202を有する。
入力側コイル201の一端はキャリアアンプ11の出力端子に接続されている。出力側コイル202の一端は信号出力端子200に接続され、出力側コイル202の他端はグランドに接続されている。
位相調整回路35は、第1回路の一例であり、伝送線路31および32と、キャパシタ33と、を有し、位相調整回路35に入力された信号の位相を略-90度シフトする(90度遅らせる)。伝送線路31は、第1伝送線路の一例であり、当該線路を伝送する信号の位相をシフトさせる回路素子である。伝送線路32は、第2伝送線路の一例であり、当該線路を伝送する信号の位相をシフトさせる回路素子である。キャパシタ33は、第1容量素子の一例である。なお、キャパシタ33は、チップ状のキャパシタであってもよく、また、半導体基板の内部に形成された平面導体で構成されていてもよい。
伝送線路31の一端は、ピークアンプ12の出力端子に接続されており、伝送線路31の他端は、伝送線路32の一端に接続されており、伝送線路32の他端は入力側コイル201の他端に接続されている。キャパシタ33の一端(一方の電極)は、伝送線路31の他端および伝送線路32の一端に接続されており、キャパシタ33の他端(他方の電極)はグランドに接続されている。
トランス20の上記接続構成によれば、キャリアアンプ11から出力される信号と、位相調整回路35から出力される信号とが電圧加算され、合成された出力信号が信号出力端子200から出力される。
位相調整回路35の上記構成によれば、伝送線路31および伝送線路32の接続点とグランドとの間にキャパシタ33が接続されていることにより、伝送線路31および伝送線路32の合計線路長を1/4波長よりも短く設定できる。
LC直列回路41は、第1直列回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ411(第1インダクタ)およびキャパシタ412(第2容量素子)を有し、キャリアアンプ11の出力端子とグランドとの間に接続されている。なお、本実施の形態では、インダクタ411およびキャパシタ412のうちキャパシタ412がグランド側に接続されているが、インダクタ411がグランド側に接続されていてもよい。
LC直列回路42は、第2直列回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ421(第1インダクタ)およびキャパシタ422(第2容量素子)を有し、ピークアンプ12の出力端子とグランドとの間に接続されている。なお、本実施の形態では、インダクタ421およびキャパシタ422のうちキャパシタ422がグランド側に接続されているが、インダクタ421がグランド側に接続されていてもよい。
なお、インダクタ411および421は、チップ部品および基板に形成された平面導体であってもよく、また、ワイヤなどの配線で構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るLC直列回路41および42は、インダクタ単体とキャパシタ単体とが直列接続された回路構成のみに限定されない。例えば、LC直列回路41において、互いに直列接続されたインダクタ411およびキャパシタ412に加え、キャパシタ412にインダクタが並列接続された回路も、本発明に係るLC直列回路と定義される。また、LC直列回路42において、互いに直列接続されたインダクタ421およびキャパシタ422に加え、キャパシタ422にインダクタが並列接続された回路も、本発明に係るLC直列回路と定義される。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、LC直列回路41および42の双方を備えていなくてもよく、LC直列回路41および42の少なくとも一方を備えていればよい。
LC直列回路41および42において、LC直列共振周波数がキャリアアンプ11およびピークアンプ12から出力される信号の2倍高調波と一致するように、各インダクタのインダクタンス値および各キャパシタの容量値が設定されている。これにより、高周波モジュール1では、各アンプで発生する2倍高調波を抑制することが可能となる。
[1.3 高周波モジュール1の増幅動作]
本実施の形態に係る高周波モジュール1の増幅動作について説明する。
本実施の形態に係る高周波モジュール1の増幅動作について説明する。
図2Aは、実施の形態1に係る高周波モジュール1の大信号入力時の回路状態図である。また、図2Bは、実施の形態1に係る高周波モジュール1の小信号入力時の回路状態図である。
まず、図2Aに示すように、キャリアアンプ11およびピークアンプ12が動作(ON)している場合(大信号入力時)、キャリアアンプ11の出力端子から負荷側を見た出力インピーダンスZp(以下、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpと記す)、および、ピークアンプ12の出力端子から負荷側を見た出力インピーダンスZn(以下、ピークアンプ12の出力インピーダンスZnと記す)は、式1のように表される。なお、トランス20は、1:mの比率で変圧するものとする。また、入力側コイル201の両端に係る電圧をV1とし、出力側コイル202の両端にかかる電圧をV2とし、入力側コイル201に流れる電流をi1とし、出力側コイル202に流れる電流をi2とする。また、各アンプの出力電圧をVoとする。また、信号出力端子200に接続される負荷のインピーダンスをRLとする。
次に、図2Bに示すように、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が動作していない(OFF)場合(小信号入力時)、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpは、式2のように表される。なお、このとき、ピークアンプ12の出力インピーダンスZnはオープン状態となっている。
式1および式2に示されるように、大信号入力時に対して小信号入力時には、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpは2倍となっている。つまり、小信号入力時には、ピークアンプ12がオフ状態となり、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpが高くなることで、高周波モジュール1は高効率動作することが可能となる。
一方、大信号入力時には、キャリアアンプ11およびピークアンプ12が動作することで大電力信号を出力することができ、かつ、ピークアンプ12の出力インピーダンスZnが低いことで、信号歪を抑制することが可能となる。
[1.4 高周波モジュール1の部品配置構成]
次に、実施の形態1に係る高周波モジュール1の部品実装構成について説明する。
次に、実施の形態1に係る高周波モジュール1の部品実装構成について説明する。
図3Aは、実施の形態1に係る高周波モジュール1の斜視図である。また、図3Bは、実施の形態1に係る高周波モジュール1の平面図である。図3Aには、モジュール基板60の主面をz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示され、図3Bには、半導体IC10の主面をz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図3Aおよび図3Bでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されている場合があるが、実際の各回路部品には、当該マークは付されていない。また、図3Bにおいて、各回路部品を接続する配線の図示が省略されている。
なお、高周波モジュール1は、さらに、モジュール基板60の表面および回路部品の一部を覆う樹脂部材、ならびに、樹脂部材の表面を覆うシールド電極層を備えてもよいが、図3Aでは、樹脂部材およびシールド電極層の図示が省略されている。
高周波モジュール1は、図1に示された回路構成に加えて、さらに、モジュール基板60を有している。
モジュール基板60は、高周波モジュール1を構成する回路部品を実装する基板である。モジュール基板60としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)基板、高温同時焼成セラミックス(High Temperature Co-fired Ceramics:HTCC)基板、部品内蔵基板、再配線層(Redistribution Layer:RDL)を有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
モジュール基板60の主面には、半導体IC10が配置されている。半導体IC10は、キャリアアンプ11、ピークアンプ12、キャパシタ33、ならびに、LC直列回路41および42を含む。半導体IC10は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いて構成され、具体的にはSOI(Silicon on Insulator)プロセスにより製造されてもよい。また、半導体IC10は、GaAs、SiGe及びGaNのうちの少なくとも1つで構成されてもよい。なお、半導体IC10の半導体材料は、上述した材料に限定されない。なお、移相回路70は、半導体IC10に含まれていてもよい。
モジュール基板60の表面または内部には、入力側コイル201、出力側コイル202、伝送線路31および32が形成されている。入力側コイル201、出力側コイル202、伝送線路31および32は、モジュール基板60の表面または内部に形成された平面導体で構成されている。入力側コイル201および伝送線路32はモジュール基板60の第1層に形成されており、伝送線路31はモジュール基板60の第2層に形成されており、出力側コイル202はモジュール基板60の第3層に形成されている。なお、入力側コイル201、出力側コイル202、伝送線路31および32は、モジュール基板60の同層に形成されてもよいし、また、別層に形成されてもよい。また、入力側コイル201、出力側コイル202、伝送線路31および32のそれぞれは、複数層にわたって形成されていてもよい。
これによれば、キャパシタ33により伝送線路31および32の合計線路長を、1/4波長よりも短くでき、また、キャパシタ33はキャリアアンプ11およびピークアンプ12とともに半導体IC10に内蔵されるので、高周波モジュール1を小型化できる。
さらに、モジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ33は、半導体IC10内において、キャリアアンプ11とピークアンプ12との間に配置されている。これによれば、半導体IC10のスペースを有効活用できるので、高周波モジュール1の小型化に寄与できる。
さらにモジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ33は、半導体IC10内においてキャリアアンプ112とピークアンプ122との間に配置されている。これによれば、キャリアアンプ112の出力端子とピークアンプ122の出力端子とを結ぶ配線経路を短くできるので、高周波モジュール1の伝送損失の低減および小型化が可能となる。
また、キャパシタ412および422は、半導体IC10に含まれている。これによれば、各アンプ、キャパシタ412および422が同じ半導体IC10に収容されるので、各アンプ、キャパシタ412および422に接続されるグランドを強化でき、また、高周波モジュール1を小型化できる。
また、インダクタ411および421は、半導体IC10に含まれている。これによれば、高周波モジュール1をさらに小型化できる。
また、モジュール基板60を平面視した場合、半導体IC10は互いに対向する外辺10P(第1外辺)および外辺10Q(第2外辺)を有し、LC直列回路41および42は、外辺10P、LC直列回路41、キャリアアンプ11、ピークアンプ12、LC直列回路42、外辺10Qの順に配置されている。これによれば、LC直列回路41とLC直列回路42とが、キャリアアンプ11およびピークアンプ12を挟んで配置されるので、LC直列回路41とLC直列回路42との距離を確保できる。よって、LC直列回路41とLC直列回路42とが、電磁界結合することを抑制できる。
[1.5 効果など]
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、モジュール基板60と、キャリアアンプ11およびピークアンプ12と、入力側コイル201および出力側コイル202を有するトランス20と、信号出力端子200と、位相調整回路35と、を備え、キャリアアンプ11およびピークアンプ12は、モジュール基板60の主面に配置された半導体IC10に含まれており、入力側コイル201の一端はキャリアアンプ11の出力端子に接続されており、出力側コイル202の一端は信号出力端子200に接続されており、出力側コイル202の他端はグランドに接続されており、位相調整回路35は、伝送線路31および32と、キャパシタ33と、を有し、伝送線路31の一端はピークアンプ12の出力端子に接続されており、伝送線路31の他端は伝送線路32の一端に接続されており、伝送線路32の他端は入力側コイル201の他端に接続されており、キャパシタ33の一端は伝送線路31の他端および伝送線路32の一端に接続されており、キャパシタ33の他端はグランドに接続されており、キャパシタ33は半導体IC10に含まれている。
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、モジュール基板60と、キャリアアンプ11およびピークアンプ12と、入力側コイル201および出力側コイル202を有するトランス20と、信号出力端子200と、位相調整回路35と、を備え、キャリアアンプ11およびピークアンプ12は、モジュール基板60の主面に配置された半導体IC10に含まれており、入力側コイル201の一端はキャリアアンプ11の出力端子に接続されており、出力側コイル202の一端は信号出力端子200に接続されており、出力側コイル202の他端はグランドに接続されており、位相調整回路35は、伝送線路31および32と、キャパシタ33と、を有し、伝送線路31の一端はピークアンプ12の出力端子に接続されており、伝送線路31の他端は伝送線路32の一端に接続されており、伝送線路32の他端は入力側コイル201の他端に接続されており、キャパシタ33の一端は伝送線路31の他端および伝送線路32の一端に接続されており、キャパシタ33の他端はグランドに接続されており、キャパシタ33は半導体IC10に含まれている。
これによれば、キャパシタ33により伝送線路31および32の合計線路長を、1/4波長よりも短くでき、また、キャパシタ33はキャリアアンプ11およびピークアンプ12とともに半導体IC10に内蔵されるので、高周波モジュール1を小型化できる。
また例えば、高周波モジュール1は、さらに、キャリアアンプ11の出力端子とグランドとの間、および、ピークアンプ12の出力端子とグランドとの間、の少なくとも一方に接続されたLC直列回路41および/または42を備えてもよい。
これによれば、キャリアアンプ11およびピークアンプ12から発生する高次高調波を抑制できる。
また例えば、高周波モジュール1において、LC直列回路41は、互いに直列接続されたキャパシタ412およびインダクタ411を有し、キャパシタ412は半導体IC10に含まれていてもよい。
これによれば、各アンプ、キャパシタ33および412が同じ半導体IC10に収容されるので、各アンプ、キャパシタ33および412に接続されるグランドを強化でき、また、高周波モジュール1を小型化できる。
また例えば、高周波モジュール1において、インダクタ411は半導体IC10に含まれていてもよい。
これによれば、高周波モジュール1をさらに小型化できる。
また例えば、高周波モジュール1において、LC直列回路41および42は半導体IC10に含まれており、モジュール基板60を平面視した場合、半導体IC10は互いに対向する外辺10Pおよび10Qを有し、LC直列回路41および42は、外辺10P、LC直列回路41、キャリアアンプ11、ピークアンプ12、LC直列回路42、外辺10Qの順に配置されていてもよい。
これによれば、LC直列回路41とLC直列回路42とが、キャリアアンプ11およびピークアンプ12を挟んで配置されるので、LC直列回路41とLC直列回路42との距離を確保できる。よって、LC直列回路41とLC直列回路42とが、電磁界結合することを抑制できる。
また例えば、高周波モジュール1において、モジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ33は、半導体IC10内において、キャリアアンプ11とピークアンプ12との間に配置されていてもよい。
これによれば、半導体IC10のスペースを有効活用できるので、高周波モジュール1の小型化に寄与できる。
また例えば、高周波モジュール1において、キャリアアンプ11は、互いに縦続接続された複数の第1増幅素子を有し、ピークアンプ12は、互いに縦続接続された複数の第2増幅素子を有し、モジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ33は、半導体IC10内において、複数の第1増幅素子のうちで最もキャリアアンプ11の出力端子側に接続されたキャリアアンプ112と複数の第2増幅素子のうちで最もピークアンプ12の出力端子側に接続されたピークアンプ122との間に配置されていてもよい。
これによれば、キャパシタ33がキャリアアンプ11の出力端子とピークアンプ12の出力端子との間に接続されるという構成において、キャリアアンプ11の出力端子とピークアンプ12の出力端子とを結ぶ配線経路を短くできるので、伝送損失の低減および高周波モジュール1の小型化が実現される。
また例えば、高周波モジュール1において、入力側コイル201、出力側コイル202、伝送線路31および32は、モジュール基板60の表面または内部に形成された平面導体で構成されていてもよい。
これによれば、高周波モジュール1を小型化できる。
また、本実施の形態に係る通信装置8は、高周波信号を処理するRFIC7と、RFIC7とアンテナ6との間で高周波信号を伝送する高周波モジュール1と、を備える。
これによれば、高周波モジュール1の効果を通信装置8で実現することができる。
(実施の形態2)
実施の形態1では、電圧合成型のドハティ増幅回路を示したが、本実施の形態では電流合成型のドハティ増幅回路を示す。
実施の形態1では、電圧合成型のドハティ増幅回路を示したが、本実施の形態では電流合成型のドハティ増幅回路を示す。
[2.高周波モジュール2および通信装置9の回路構成]
本実施の形態に係る高周波モジュール2および通信装置9の回路構成について、図4を参照しながら説明する。図4は、実施の形態2に係る高周波モジュール2および通信装置9の回路構成図である。
本実施の形態に係る高周波モジュール2および通信装置9の回路構成について、図4を参照しながら説明する。図4は、実施の形態2に係る高周波モジュール2および通信装置9の回路構成図である。
[2.1 通信装置9の回路構成]
まず、通信装置9の回路構成について説明する。図4に示すように、本実施の形態に係る通信装置9は、高周波モジュール2と、アンテナ6と、RFIC7と、フィルタ82および83と、スイッチ81および84と、を備える。本実施の形態に係る通信装置9は、実施の形態1に係る通信装置8と比較して、高周波モジュール2の構成のみが相違する。以下では、本実施の形態に係る通信装置9について、実施の形態1に係る通信装置8と異なる高周波モジュール2の構成について説明する。
まず、通信装置9の回路構成について説明する。図4に示すように、本実施の形態に係る通信装置9は、高周波モジュール2と、アンテナ6と、RFIC7と、フィルタ82および83と、スイッチ81および84と、を備える。本実施の形態に係る通信装置9は、実施の形態1に係る通信装置8と比較して、高周波モジュール2の構成のみが相違する。以下では、本実施の形態に係る通信装置9について、実施の形態1に係る通信装置8と異なる高周波モジュール2の構成について説明する。
[2.2 高周波モジュール2の回路構成]
次に、高周波モジュール2の回路構成について説明する。図4に示すように、高周波モジュール2は、キャリアアンプ11と、ピークアンプ12と、移相回路70と、位相調整回路50と、インピーダンス変換回路30と、LC直列回路41および42と、信号入力端子101と、信号出力端子200と、を備える。本実施の形態に係る高周波モジュール2は、実施の形態1に係る高周波モジュール1と比較して、トランス20および位相調整回路35の代わりに、インピーダンス変換回路30および位相調整回路50が付加されている点が相違する。以下では、本実施の形態に係る高周波モジュール2について、実施の形態1に係る高周波モジュール1と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
次に、高周波モジュール2の回路構成について説明する。図4に示すように、高周波モジュール2は、キャリアアンプ11と、ピークアンプ12と、移相回路70と、位相調整回路50と、インピーダンス変換回路30と、LC直列回路41および42と、信号入力端子101と、信号出力端子200と、を備える。本実施の形態に係る高周波モジュール2は、実施の形態1に係る高周波モジュール1と比較して、トランス20および位相調整回路35の代わりに、インピーダンス変換回路30および位相調整回路50が付加されている点が相違する。以下では、本実施の形態に係る高周波モジュール2について、実施の形態1に係る高周波モジュール1と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
位相調整回路50は、第1回路の一例であり、伝送線路51および52と、キャパシタ34と、を有し、位相調整回路50に入力された信号の位相を略-90度シフトする(90度遅らせる)。伝送線路51は、第1伝送線路の一例であり、当該線路を伝送する信号の位相をシフトさせる回路素子である。伝送線路52は、第2伝送線路の一例であり、当該線路を伝送する信号の位相をシフトさせる回路素子である。キャパシタ34は、第1容量素子の一例である。なお、キャパシタ34は、チップ状のキャパシタであってもよく、また、半導体基板の内部に形成された平面導体で構成されていてもよい。
伝送線路51の一端は、キャリアアンプ11の出力端子に接続されており、伝送線路51の他端は、伝送線路52の一端に接続されており、伝送線路52の他端はピークアンプ12の出力端子に接続されている。キャパシタ34の一端(一方の電極)は、伝送線路51の他端および伝送線路52の一端に接続されており、キャパシタ34の他端(他方の電極)はグランドに接続されている。
位相調整回路50の上記構成によれば、伝送線路51および伝送線路52の接続点とグランドとの間にキャパシタ34が接続されていることにより、伝送線路51および伝送線路52の合計線路長を1/4波長よりも短く設定できる。
インピーダンス変換回路30は、第2回路の一例であり、主線路301と、副線路302と、を有し、インピーダンス変換回路30の両端で位相をシフトさせるとともに、所定の変換比でインピーダンスを変換する。主線路301は、第1主線路の一例であり、例えば、1/8波長または1/16波長の長さを有する伝送線路である。主線路301の一端31aは伝送線路52の他端に接続されており、主線路301の他端31bは信号出力端子200に接続されている。副線路302は、第1副線路の一例であり、例えば、1/8波長または1/16波長の長さを有する伝送線路である。副線路302の一端32bは主線路301の一端31aに接続されており、副線路302の他端32aはグランドに接続されている。主線路301および副線路302の延伸方向に垂直な方向から主線路301および副線路302を見た場合、主線路301の一端31aから他端31bへ向かう第1方向と、副線路302の他端32aから一端32bへ向かう第2方向とは、同じである。上記構成において、主線路301と副線路302とは、電磁界結合している。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール2は、LC直列回路41および42の双方を備えていなくてもよく、LC直列回路41および42の少なくとも一方を備えていればよい。
[2.3 高周波モジュール2の増幅動作]
本実施の形態に係る高周波モジュール2の増幅動作について説明する。
本実施の形態に係る高周波モジュール2の増幅動作について説明する。
図5Aは、実施の形態2に係る高周波モジュール2の大信号入力時の回路状態図である。また、図5Bは、実施の形態2に係る高周波モジュール2の小信号入力時の回路状態図である。
まず、図5Aに示すように、キャリアアンプ11およびピークアンプ12が動作(ON)している場合(大信号入力時)、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpおよびピークアンプ12の出力インピーダンスZnは、式3のように表される。なお、インピーダンス変換回路30は、インピーダンス変換回路30の出力端のインピーダンスに対して入力端のインピーダンスを1/nに変換するものとする。また、信号出力端子200に接続される負荷のインピーダンスをRLとする。
次に、図5Bに示すように、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が動作していない(OFF)場合(小信号入力時)、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpは、式4のように表される。なお、このとき、ピークアンプ12の出力インピーダンスZnはオープン状態となっている。
式3および式4に示されるように、大信号入力時に対して小信号入力時には、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpは2倍となっている。つまり、小信号入力時には、ピークアンプ12がオフ状態となり、キャリアアンプ11の出力インピーダンスZpが高くなることで、高周波モジュール2は高効率動作することが可能となる。
一方、大信号入力時には、キャリアアンプ11およびピークアンプ12が動作することで大電力信号を出力することができ、かつ、ピークアンプ12の出力インピーダンスZnが低いことで、信号歪を抑制することが可能となる。
[2.4 高周波モジュール1の部品配置構成]
次に、実施の形態2に係る高周波モジュール2の部品実装構成について説明する。
次に、実施の形態2に係る高周波モジュール2の部品実装構成について説明する。
図6Aは、実施の形態2に係る高周波モジュール2の斜視図である。また、図6Bは、実施の形態2に係る高周波モジュール2の平面図である。図6Aには、モジュール基板60の主面をz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示され、図6Bには、半導体IC15の主面をz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図6Aおよび図6Bでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されている場合があるが、実際の各回路部品には、当該マークは付されていない。また、図6Bにおいて、各回路部品を接続する配線の図示が省略されている。
なお、高周波モジュール2は、さらに、モジュール基板60の表面および回路部品の一部を覆う樹脂部材、ならびに、樹脂部材の表面を覆うシールド電極層を備えてもよいが、図6Aでは、樹脂部材およびシールド電極層の図示が省略されている。
高周波モジュール2は、図4に示された回路構成に加えて、さらに、モジュール基板60を有している。
モジュール基板60は、高周波モジュール2を構成する回路部品を実装する基板である。モジュール基板60としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有するLTCC基板、HTCC基板、部品内蔵基板、RDLを有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
モジュール基板60の主面には、半導体IC15が配置されている。半導体IC15は、キャリアアンプ11、ピークアンプ12、キャパシタ34、ならびに、LC直列回路41および42を含む。半導体IC15は、例えばCMOSを用いて構成され、具体的にはSOIプロセスにより製造されてもよい。また、半導体IC15は、GaAs、SiGe及びGaNのうちの少なくとも1つで構成されてもよい。なお、半導体IC15の半導体材料は、上述した材料に限定されない。なお、移相回路70は、半導体IC15に含まれていてもよい。
モジュール基板60の表面または内部には、伝送線路51および52、主線路301ならびに副線路302が形成されている。伝送線路51および52、主線路301ならびに副線路302は、モジュール基板60の表面または内部に形成された平面導体で構成されている。主線路301の一部および伝送線路52はモジュール基板60の第1層に形成されており、副線路302および伝送線路51はモジュール基板60の第2層に形成されており、主線路301の他部はモジュール基板60の第3層に形成されている。なお、伝送線路51および52、主線路301ならびに副線路302は、モジュール基板60の同層に形成されてもよいし、また、別層に形成されてもよい。また、伝送線路51および52、主線路301ならびに副線路302のそれぞれは、複数層にわたって形成されていてもよい。
これによれば、キャパシタ34により伝送線路51および52の合計線路長を、1/4波長よりも短くでき、また、キャパシタ34はキャリアアンプ11およびピークアンプ12とともに半導体IC15に内蔵されるので、高周波モジュール2を小型化できる。
さらに、モジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ34は、半導体IC15内において、キャリアアンプ11とピークアンプ12との間に配置されている。これによれば、半導体IC15のスペースを有効活用できるので、高周波モジュール2の小型化に寄与できる。
さらにモジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ34は、半導体IC15内においてキャリアアンプ112とピークアンプ122との間に配置されている。これによれば、キャリアアンプ112の出力端子とピークアンプ122の出力端子とを結ぶ配線経路を短くできるので、高周波モジュール2の伝送損失の低減および小型化が可能となる。
また、キャパシタ412および422は、半導体IC15に含まれている。これによれば、各アンプ、キャパシタ412および422が同じ半導体IC15に収容されるので、各アンプ、キャパシタ412および422に接続されるグランドを強化でき、また、高周波モジュール2を小型化できる。
また、インダクタ411および421は、半導体IC15に含まれている。これによれば、高周波モジュール2をさらに小型化できる。
また、モジュール基板60を平面視した場合、半導体IC15は互いに対向する外辺15P(第1外辺)および外辺15Q(第2外辺)を有し、LC直列回路41および42は、外辺15P、LC直列回路41、キャリアアンプ11、ピークアンプ12、LC直列回路42、外辺15Qの順に配置されている。これによれば、LC直列回路41とLC直列回路42とが、キャリアアンプ11およびピークアンプ12を挟んで配置されるので、LC直列回路41とLC直列回路42との距離を確保できる。よって、LC直列回路41とLC直列回路42とが、電磁界結合することを抑制できる。
[2.5 効果など]
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール2は、モジュール基板60と、キャリアアンプ11およびピークアンプ12と、信号出力端子200と、位相調整回路50と、インピーダンス変換回路30と、を備え、キャリアアンプ11およびピークアンプ12は、モジュール基板60の主面に配置された半導体IC15に含まれており、位相調整回路50は、伝送線路51および52と、キャパシタ34と、を有し、伝送線路51の一端はキャリアアンプ11の出力端子に接続されており、伝送線路51の他端は伝送線路52の一端に接続されており、伝送線路52の他端はピークアンプ12の出力端子に接続されており、キャパシタ34の一端は伝送線路51の他端および伝送線路52の一端に接続されており、キャパシタ34の他端はグランドに接続されており、インピーダンス変換回路30は、主線路301と、副線路302と、を有し、主線路301の一端31aは伝送線路52の他端に接続されており、主線路301の他端31bは信号出力端子200に接続されており、副線路302の一端32bは主線路301の一端31aに接続されており、副線路302の他端32aはグランドに接続されており、主線路301および副線路302の延伸方向に垂直な方向から主線路301および副線路302を見た場合、主線路301の一端31aから他端31bへ向かう第1方向と、副線路302の他端32aから一端32bへ向かう第2方向とは、同じであり、キャパシタ34は半導体IC15に含まれている。
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール2は、モジュール基板60と、キャリアアンプ11およびピークアンプ12と、信号出力端子200と、位相調整回路50と、インピーダンス変換回路30と、を備え、キャリアアンプ11およびピークアンプ12は、モジュール基板60の主面に配置された半導体IC15に含まれており、位相調整回路50は、伝送線路51および52と、キャパシタ34と、を有し、伝送線路51の一端はキャリアアンプ11の出力端子に接続されており、伝送線路51の他端は伝送線路52の一端に接続されており、伝送線路52の他端はピークアンプ12の出力端子に接続されており、キャパシタ34の一端は伝送線路51の他端および伝送線路52の一端に接続されており、キャパシタ34の他端はグランドに接続されており、インピーダンス変換回路30は、主線路301と、副線路302と、を有し、主線路301の一端31aは伝送線路52の他端に接続されており、主線路301の他端31bは信号出力端子200に接続されており、副線路302の一端32bは主線路301の一端31aに接続されており、副線路302の他端32aはグランドに接続されており、主線路301および副線路302の延伸方向に垂直な方向から主線路301および副線路302を見た場合、主線路301の一端31aから他端31bへ向かう第1方向と、副線路302の他端32aから一端32bへ向かう第2方向とは、同じであり、キャパシタ34は半導体IC15に含まれている。
これによれば、キャパシタ34により伝送線路51および52の合計線路長を、1/4波長よりも短くでき、また、キャパシタ34はキャリアアンプ11およびピークアンプ12とともに半導体IC15に内蔵されるので、高周波モジュール2を小型化できる。
また例えば、高周波モジュール2は、さらに、キャリアアンプ11の出力端子とグランドとの間、および、ピークアンプ12の出力端子とグランドとの間、の少なくとも一方に接続されたLC直列回路41および/または42を備えてもよい。
これによれば、キャリアアンプ11およびピークアンプ12から発生する高次高調波を抑制できる。
また例えば、高周波モジュール2において、LC直列回路41は、互いに直列接続されたキャパシタ412およびインダクタ411を有し、キャパシタ412は半導体IC15に含まれていてもよい。
これによれば、各アンプ、キャパシタ34および412が同じ半導体IC15に収容されるので、各アンプ、キャパシタ34および412に接続されるグランドを強化でき、また、高周波モジュール2を小型化できる。
また例えば、高周波モジュール2において、インダクタ411は半導体IC15に含まれていてもよい。
これによれば、高周波モジュール2をさらに小型化できる。
また例えば、高周波モジュール2において、LC直列回路41および42は半導体IC15に含まれており、モジュール基板60を平面視した場合、半導体IC15は互いに対向する外辺15Pおよび15Qを有し、LC直列回路41および42は、外辺15P、LC直列回路41、キャリアアンプ11、ピークアンプ12、LC直列回路42、外辺15Qの順に配置されていてもよい。
これによれば、LC直列回路41とLC直列回路42とが、キャリアアンプ11およびピークアンプ12を挟んで配置されるので、LC直列回路41とLC直列回路42との距離を確保できる。よって、LC直列回路41とLC直列回路42とが、電磁界結合することを抑制できる。
また例えば、高周波モジュール2において、モジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ34は、半導体IC15内において、キャリアアンプ11とピークアンプ12との間に配置されていてもよい。
これによれば、半導体IC15のスペースを有効活用できるので、高周波モジュール2の小型化に寄与できる。
また例えば、高周波モジュール2において、キャリアアンプ11は、互いに縦続接続された複数の第1増幅素子を有し、ピークアンプ12は、互いに縦続接続された複数の第2増幅素子を有し、モジュール基板60を平面視した場合、キャパシタ34は、半導体IC15内において、複数の第1増幅素子のうちで最もキャリアアンプ11の出力端子側に接続されたキャリアアンプ112と複数の第2増幅素子のうちで最もピークアンプ12の出力端子側に接続されたピークアンプ122との間に配置されていてもよい。
これによれば、キャパシタ34がキャリアアンプ11の出力端子とピークアンプ12の出力端子との間に接続されるという構成において、キャリアアンプ11の出力端子とピークアンプ12の出力端子とを結ぶ配線経路を短くできるので、伝送損失の低減および高周波モジュール2の小型化が実現される。
また例えば、高周波モジュール2において、主線路301、副線路302、伝送線路31および32は、モジュール基板60の表面または内部に形成された平面導体で構成されていてもよい。
これによれば、高周波モジュール2を小型化できる。
また、本実施の形態に係る通信装置9は、高周波信号を処理するRFIC7と、RFIC7とアンテナ6との間で高周波信号を伝送する高周波モジュール2と、を備える。
これによれば、高周波モジュール2の効果を通信装置9で実現することができる。
(その他の実施の形態など)
以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置について、実施の形態を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュールおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置について、実施の形態を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュールおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置において、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
本発明は、マルチバンド対応のフロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
1、2 高周波モジュール
6 アンテナ
7 RF信号処理回路(RFIC)
8、9 通信装置
10、15 半導体IC
10P、10Q、15P、15Q 外辺
11、112 キャリアアンプ
12、122 ピークアンプ
20 トランス
30 インピーダンス変換回路
31、32、51、52 伝送線路
31a、32b 一端
31b、32a 他端
33、34、412、422 キャパシタ
35、50 位相調整回路
41、42 LC直列回路
60 モジュール基板
70 移相回路
81、84 スイッチ
82、83 フィルタ
101 信号入力端子
110、120 端子
111、121 プリアンプ
200 信号出力端子
201 入力側コイル
202 出力側コイル
301 主線路
302 副線路
411、421 インダクタ
6 アンテナ
7 RF信号処理回路(RFIC)
8、9 通信装置
10、15 半導体IC
10P、10Q、15P、15Q 外辺
11、112 キャリアアンプ
12、122 ピークアンプ
20 トランス
30 インピーダンス変換回路
31、32、51、52 伝送線路
31a、32b 一端
31b、32a 他端
33、34、412、422 キャパシタ
35、50 位相調整回路
41、42 LC直列回路
60 モジュール基板
70 移相回路
81、84 スイッチ
82、83 フィルタ
101 信号入力端子
110、120 端子
111、121 プリアンプ
200 信号出力端子
201 入力側コイル
202 出力側コイル
301 主線路
302 副線路
411、421 インダクタ
Claims (11)
- モジュール基板と、
第1増幅器および第2増幅器と、
入力側コイルおよび出力側コイルを有するトランスと、
信号出力端子と、
第1回路と、を備え、
前記第1増幅器および前記第2増幅器は、前記モジュール基板の主面に配置された半導体ICに含まれており、
前記入力側コイルの一端は、前記第1増幅器の出力端子に接続されており、
前記出力側コイルの一端は、前記信号出力端子に接続されており、
前記出力側コイルの他端は、グランドに接続されており、
前記第1回路は、
第1伝送線路および第2伝送線路と、
第1容量素子と、を有し、
前記第1伝送線路の一端は、前記第2増幅器の出力端子に接続されており、前記第1伝送線路の他端は、前記第2伝送線路の一端に接続されており、前記第2伝送線路の他端は、前記入力側コイルの他端に接続されており、
前記第1容量素子の一端は、前記第1伝送線路の前記他端および前記第2伝送線路の前記一端に接続されており、前記第1容量素子の他端は、グランドに接続されており、
前記第1容量素子は、前記半導体ICに含まれている、
高周波モジュール。 - モジュール基板と、
第1増幅器および第2増幅器と、
信号出力端子と、
第1回路および第2回路と、を備え、
前記第1増幅器および前記第2増幅器は、前記モジュール基板の主面に配置された半導体ICに含まれており、
前記第1回路は、
第1伝送線路および第2伝送線路と、
第1容量素子と、を有し、
前記第1伝送線路の一端は、前記第1増幅器の出力端子に接続されており、前記第1伝送線路の他端は、前記第2伝送線路の一端に接続されており、前記第2伝送線路の他端は前記第2増幅器の出力端子に接続されており、
前記第1容量素子の一端は、前記第1伝送線路の前記他端および前記第2伝送線路の前記一端に接続されており、前記第1容量素子の他端は、グランドに接続されており、
前記第2回路は、
第1主線路と、
第1副線路と、を有し、
前記第1主線路の一端は、前記第2伝送線路の他端に接続されており、前記第1主線路の他端は、前記信号出力端子に接続されており、
前記第1副線路の一端は、前記第1主線路の前記一端に接続されており、前記第1副線路の他端は、グランドに接続されており、
前記第1主線路および前記第1副線路の延伸方向に垂直な方向から前記第1主線路および前記第1副線路を見た場合、前記第1主線路の前記一端から前記他端へ向かう第1方向と、前記第1副線路の前記他端から前記一端へ向かう第2方向とは、同じであり、
前記第1容量素子は、前記半導体ICに含まれている、
高周波モジュール。 - さらに、
前記第1増幅器の出力端子とグランドとの間、および、前記第2増幅器の出力端子とグランドとの間、の少なくとも一方に接続されたLC直列回路を備える、
請求項1または2に記載の高周波モジュール。 - 前記LC直列回路は、互いに直列接続された第2容量素子および第1インダクタを有し、
前記第2容量素子は、前記半導体ICに含まれている、
請求項3に記載の高周波モジュール。 - 前記第1インダクタは、前記半導体ICに含まれている、
請求項4に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、
前記第1増幅器の出力端子とグランドとの間に接続された第1LC直列回路と、
前記第2増幅器の出力端子とグランドとの間に接続された第2LC直列回路と、を備え、
前記第1LC直列回路および前記第2LC直列回路は、前記半導体ICに含まれており、
前記モジュール基板を平面視した場合、前記半導体ICは互いに対向する第1外辺および第2外辺を有し、前記第1LC直列回路および前記第2LC直列回路は、前記第1外辺、前記第1LC直列回路、前記第1増幅器、前記第2増幅器、前記第2LC直列回路、前記第2外辺の順に配置されている、
請求項1または2に記載の高周波モジュール。 - 前記モジュール基板を平面視した場合、前記第1容量素子は、前記半導体IC内において、前記第1増幅器と前記第2増幅器との間に配置されている、
請求項1~5のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記第1増幅器は、互いに縦続接続された複数の第1増幅素子を有し、
前記第2増幅器は、互いに縦続接続された複数の第2増幅素子を有し、
前記モジュール基板を平面視した場合、前記第1容量素子は、前記半導体IC内において、前記複数の第1増幅素子のうちで最も前記第1増幅器の出力端子側に接続された第1増幅素子と前記複数の第2増幅素子のうちで最も前記第2増幅器の出力端子側に接続された第2増幅素子との間に配置されている、
請求項7に記載の高周波モジュール。 - 前記入力側コイル、前記出力側コイル、前記第1伝送線路および前記第2伝送線路は、前記モジュール基板の表面または内部に形成された平面導体で構成されている、
請求項1に記載の高周波モジュール。 - 前記第1主線路、前記第1副線路、前記第1伝送線路および前記第2伝送線路は、前記モジュール基板の表面または内部に形成された平面導体で構成されている、
請求項2に記載の高周波モジュール。 - 高周波信号を処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路とアンテナとの間で前記高周波信号を伝送する、請求項1~10のいずれか1項に記載の高周波モジュールと、を備える、
通信装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202280037405.5A CN117378140A (zh) | 2021-06-02 | 2022-05-31 | 高频模块和通信装置 |
US18/509,464 US20240097629A1 (en) | 2021-06-02 | 2023-11-15 | Radio-frequency module and communication apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021-093020 | 2021-06-02 | ||
JP2021093020 | 2021-06-02 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US18/509,464 Continuation US20240097629A1 (en) | 2021-06-02 | 2023-11-15 | Radio-frequency module and communication apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022255389A1 true WO2022255389A1 (ja) | 2022-12-08 |
Family
ID=84323453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/022227 WO2022255389A1 (ja) | 2021-06-02 | 2022-05-31 | 高周波モジュールおよび通信装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240097629A1 (ja) |
CN (1) | CN117378140A (ja) |
WO (1) | WO2022255389A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11340707A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-12-10 | Murata Mfg Co Ltd | 高周波フィルタ、複合電子部品及び携帯無線帰並びに高周波フィルタの周波数調整方法 |
WO2018109930A1 (ja) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 株式会社Wave Technology | ドハティ増幅器 |
JP2021061577A (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | 株式会社村田製作所 | 高周波モジュールおよび通信装置 |
-
2022
- 2022-05-31 CN CN202280037405.5A patent/CN117378140A/zh active Pending
- 2022-05-31 WO PCT/JP2022/022227 patent/WO2022255389A1/ja active Application Filing
-
2023
- 2023-11-15 US US18/509,464 patent/US20240097629A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11340707A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-12-10 | Murata Mfg Co Ltd | 高周波フィルタ、複合電子部品及び携帯無線帰並びに高周波フィルタの周波数調整方法 |
WO2018109930A1 (ja) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 株式会社Wave Technology | ドハティ増幅器 |
JP2021061577A (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | 株式会社村田製作所 | 高周波モジュールおよび通信装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240097629A1 (en) | 2024-03-21 |
CN117378140A (zh) | 2024-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102584792B1 (ko) | 고주파 모듈 및 통신 장치 | |
KR102611705B1 (ko) | 고주파 모듈 및 통신 장치 | |
KR102499032B1 (ko) | 고주파 모듈 및 통신 장치 | |
KR20230070428A (ko) | 고주파 모듈 및 통신 장치 | |
JP2021175073A (ja) | 高周波モジュールおよび通信装置 | |
JP2021174854A (ja) | 高周波モジュールおよび通信装置 | |
KR102476613B1 (ko) | 고주파 모듈 및 통신 장치 | |
KR102576367B1 (ko) | 고주파 모듈 및 통신 장치 | |
KR20210116227A (ko) | 고주파 모듈 및 통신 장치 | |
JP2021158556A (ja) | 高周波モジュールおよび通信装置 | |
WO2022255389A1 (ja) | 高周波モジュールおよび通信装置 | |
WO2022254875A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
US20240178868A1 (en) | Radio frequency circuit, communication device, and power amplification method for radio frequency circuit | |
WO2022255388A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
US20240113668A1 (en) | Amplifier circuit and radio frequency circuit | |
WO2023157725A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
WO2023068079A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
WO2023008255A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
WO2023074253A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
WO2023203859A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
WO2023007996A1 (ja) | 電力増幅回路および通信装置 | |
WO2023203858A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
WO2023286492A1 (ja) | 電力増幅回路及び電力増幅方法 | |
WO2023157702A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
WO2022209738A1 (ja) | 高周波モジュール及び通信装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22816135 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 202280037405.5 Country of ref document: CN |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22816135 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |