CN101453230A

CN101453230A - 无线通信模块

Info

Publication number: CN101453230A
Application number: CNA2007101962475A
Authority: CN
Inventors: 陈万明; 童维信; 苏志钦; 黄明三
Original assignee: High Tech Computer Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-10

Abstract

本发明提出一种无线通信模块，采用的是低温共烧陶瓷(LTCC)基板。该低温共烧陶瓷基板至少包含一第一层以及一第二层。在该第一层上，配置有至少一第一通信组件以及一第二通信组件。而所有的阻抗匹配网络，均配置在该第二层，耦接该第一通信组件以及该第二通信组件以提供阻抗匹配功能使信号正确传送。更具体的说，该第一层即为表层，而该第二层是具有一深度的内层。而该阻抗匹配网络包含至少一电感或电容，以内埋方式制造于该第二层之中。

Description

无线通信模块

技术领域

本发明涉及无线通信模块，尤其涉及使用低温共烧陶瓷(LTCC)结构实现阻抗匹配网络的无线通信模块。

背景技术

图1为具有多个无线通信模块的一无线通信装置的接收器部分，其中使用已知的印刷电路板(PCB)架构实现它。为了满足现代人无线通信的需求，一般来说，移动通信装置如手机或个人数字助理(PDA)上通常会搭载好几种不同的无线通信模块或系统，例如3.5G、GPS接收器、无线网络及蓝牙等。在图1中的例子中，有多个个无线通信模块的接收器110a～110d共享一组天线102，并通过一系统切换器106来切换功能。每个接收器110a～110d又可能需要处理多个频道的信号。以接收器110a为例，其中可能包含好几组用以个别处理不同频道信号的射频模块115a～115n。这几组射频模块115a～115n通过一频道切换器112接收从系统切换器106端传送进来的射频信号。以射频模块115a为例，其中可能包含了低噪放大器104、带通滤波器116和混波器120。低噪放大器104将自系统切换器106端传送进来的射频信号放大，带通滤波器116再对低噪放大器104放大过后的信号进行滤波，以滤除不必要的信号，接着由混波器120将信号降频之后产生中频或低频信号，并后送至后端例如模拟数字转换器(未图标)。射频模块115a中可能包含许多其它已知的组件，在此不加详述。

值得关注的是，在带通滤波器116和混波器120之间的信号传送可能有阻抗不匹配的问题，所以传统上会使用一阻抗匹配网络118耦接于两者之间以修正线路上阻抗不匹配的问题。在带通滤波器116和低噪放大器104之间也存在同样的问题，所以一阻抗匹配网络114在该两者之间提供阻抗匹配的功能。更进一步的说，射频模块115a～115n中任两个组件之间的耦接都会有阻抗不匹配的问题，所以每个环节可能都需要配置一组阻抗匹配网络，不限定于上述的架构。

另一方面，在该接收器110a中，所有的射频模块115a～115n是利用离散型的集总组件(Discrete Components)来配置在一印刷电路板111的表层。该印刷电路板111可能是一种多层结构如FR4。由于材质本身的限制，当所有组件都配置在一起时，电路的复杂度相对提高，除了重量和面积的消耗之外，系统的稳定度和效能可能也会受影响。在这个讲求轻薄短小市场趋势下，印刷电路板111面积的占用问题往往成为一项瓶颈。

除此之外，一般的阻抗匹配网络是由电感与电容所组成。而电感与电容都是一种现成组件，制造商贩售的组件通常具有固定的数值和规格。使用一般且固定数值的组件来打造的阻抗匹配电路，要完全使各种不同组件之间的阻抗来达成最佳匹配是有困难的。基于上述理由，一种改良式的电路板架构是有待开发的。

发明内容

本发明提出一种无线通信模块，采用的是低温共烧陶瓷(LTCC)基板。该低温共烧陶瓷基板至少包含一第一层以及一第二层。在该第一层上，配置有至少一第一通信组件以及一第二通信组件。而所有的阻抗匹配网络，均配置在该第二层，耦接该第一通信组件以及该第二通信组件以提供阻抗匹配功能使信号正确传送。

更具体的说，该第一层即为表层，而该第二层是具有一深度的内层。而该阻抗匹配网络包含至少一电感或电容，以内埋方式制造于该第二层之中。

本发明的应用可适用于一接收器，而该第一通信组件及该第二通信组件可以是低噪放大器、带通滤波器及降频混波器的其中二者。

本发明的应用也可适用于一发射器，而该第一通信组件及该第二通信组件可以是功率放大器、带通滤波器及升频混波器的其中二者。

更进一步地，本发明提出其它有关通信装置的实施例，其中可能包含许多不同通信系统的接收器或发射器，而每一接收器或发射器中又包含许多不同频道的射频模块。而这些射频模块使用如上所述的低温共烧陶瓷架构。

附图说明

图1为一通信装置，使用已知的印刷电路板(PCB)架构；

图2为本发明实施例的一通信装置，使用LTCC架构；

图3为本发明通信装置的剖面图；

图4a为一阻抗匹配网络410的实施例；以及

图4b为本发明的阻抗匹配网络420的实施例。

【主要组件符号说明】

102 天线 104、104a～104c 低噪放大器

105a 功率放大器 106 系统切换器

107 系统切换器 110a～110d 无线通信模块

111 印刷电路板 112 频道切换器

114 阻抗匹配网络 115a～115d 射频模块

113 频道切换器 116 带通滤波器

118 阻抗匹配网络 120 混波器

210a～210d 接收器 212a～212c 阻抗匹配网络

214a～214c 阻抗匹配网络

215a～215d 射频模块 216a～216c 带通滤波器

218a～218c 降频混波器

221 表层 222 内层

225a～225d 射频模块 230a～230d 发射器

232a 阻抗匹配网络 234a 阻抗匹配网络

236a 带通滤波器 238a 升频混波器

251 表层 252 内层

410、420 阻抗匹配网络 402、406、412 电感

404 电容

具体实施方式

下列实施例具体的说明如何以优选的方式实现本发明。实施例仅供说明一般应用的方式，而非用以限制本发明的范围。实际范围以权利要求书为准。

低温共烧陶瓷(Low-Temperature Cofired Ceramics；LTCC)是以陶瓷作为电路基板材料，内外电极可分别使用银、金、铜等金属，在约摄氏900多度的烧结炉中，将被动组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等组件埋入多层陶瓷基板中)以平行式印刷涂布制程烧结形成整合式陶瓷组件。

LTCC为近年来相当受人瞩目整合组件技术，因为陶瓷与硅的材质极接近，因此适合与IC芯片连接，且具有省空间、降低成本的优点，并且所制造的模块具有IC封装、埋入式被动组件及三度空间高密度电路连接的功能。另外，LTCC整合型组件包括各种基板承载或内埋各式主动或被动组件的产品，整合型组件产品项目包含零组件(Components)、基板(Substrates)与模块(Modules)。由于LTCC是以陶瓷为介电材料，具有高Q值与高频的特性，因而非常适用于高频通信模块中。

图2为本发明实施例的一通信装置，使用LTCC架构。该通信装置主要分为发射器和接收器两部分。该通信装置中可能包含多个接收器210a～210d，个别负责不同领域的通信，例如WCDMA、GPS、WiFi及蓝芽等。同样的，可能也会存在多个发射器(即发射器230a～230d)。在本实施例中，该等发射器230a～230d和接收器210a～210d共享同一组天线102。一射频切换器103可选择接收模式或发射模式。在接收模式时，射频信号通过一系统切换器106的切换，发送至该等接收器210a～210d的其中之一。而在发射模式时，该等发射器230a～230d其中的一发出的射频信号通过系统切换器107的切换传送至射频切换器103，最后经由天线102发出。

在每一接收器210a～210d中，可能又包含了用以处理多个频道的信号的多个射频模块，各用以处理不同频道的信号。在此以接收器210a为例进行说明。该接收器210a中包含了四个射频模块215a～215d，通过一频道切换器112决定射频模块215a～215d其中之一从系统切换器106接收并处理射频信号。频道切换器112未必是必要组件，所以在其它实施例中可以忽略不计。在本发明中，每一射频模块215a～215d是采用LTCC基板而制造的。更进一步的说，所有的射频模块215a～215d也可以是同时设置在同一块LTCC基板上。该LTCC基板至少分为两层，表层221和内层222。而一般的通信组件例如低噪放大器104a、带通滤波器216a及降频混波器218a均设置在表层221上。而所有的阻抗匹配网络如212a和214a则内埋在内层222中。在本实施例中，阻抗匹配电路212a负责匹配低噪放大器104a和带通滤波器216a之间的阻抗，而阻抗匹配电路214a负责匹配带通滤波器216a和降频混波器218a之间的阻抗。然而通信组件并不限定于图2所述，一般通信装置中常用的通信信号处理组件例如可变功率放大器、低通滤波器等均可适用本实施例的架构，配置在表层221之上。任两个通信组件之间均可能需要阻抗匹配电路，而只要是阻抗匹配网络内埋在内层222中的通信装置均属于本发明的范围。

在发射器方面，每一个发射器同样可能包含了用以处理多个频道的信号的多个射频模块。以发射器230a为例，其中又包含了多个个射频模块225a～225d，个别处理不同频道的信号。在某些应用中，该230a可能包含一频道切换器113用以决定输出射频模块225a～225d其中之一所处理的信号。由于是采用LTCC基板的架构，所有的射频模块225a～225d可以是同时设置在同一块LTCC基板上，而其中的组件分布在一表层251和以及具有一深度的内层252内。一般的通信组件例如功率放大器105a、带通滤波器236a及升频混波器238a均设置在表层251上。而所有的阻抗匹配网络如232a和234a则内埋在内层252中。在本实施例中，阻抗匹配网络232a负责匹配功率放大器105a和带通滤波器236a之间的阻抗，而阻抗匹配网络234a负责匹配带通滤波器236a和升频混波器238a之间的阻抗。

图3为本发明通信装置的剖面图，对应于图2的射频模块215a，215b和215c。这三个射频模块215a，215b和215c同时配置在一块LTCC基板300上。在射频模块215a中，低噪放大器104a，带通滤波器216a和混波器218a被配置在LTCC基板300的表层221。相对地，阻抗匹配网络212a和214a被内埋在内层222中。212a内埋在低噪放大器104a和216a之间的下方，耦接该两者以提供阻抗匹配的功能。同样地，214a内埋在216a和218a之间的下方，耦接该两者以进行阻抗匹配。另一方面，射频模块215b和215c中的结构也是如此，不另赘述。从剖面图的观点来看，不同的接收器中的多个射频模块可以依照此方式同时排列在同一块LTCC上。由于阻抗匹配网络212a、212b、212c和214a、214b、214c均是采用内埋的方式，使每一射频模块215a、215b、215c占用的面积得以有效地缩减。另一方面，图3的结构也适用于发射器230a～230d的情况，实施的方式同理可推，不再重复说明。

图4a为一阻抗匹配网络410的实施例。在图2的内层222及252中，该阻抗匹配网络212a及232a的结构基本上如阻抗匹配网络410所示，包含一电感402和一电容404。在内层222中内埋一电感402和一电容404的技术，是属于LTCC制造领域的已知技术。其特色是可以将具有任意电感值的电感402和任意电容值的电容404依需求制作在LTCC之中。相对于传统做法只能使用固定电感值和电容值的现成组件，本发明的阻抗匹配效果可以更加精准。

图4b为本发明的阻抗匹配网络420的实施例。阻抗匹配网络420是一种差动对的架构，适合应用于图2所示的内层222及252中的阻抗匹配网络214a及234a。该阻抗匹配网络420中包含了三个电感，其中电感406和电感412平行，而电感408桥接该两者之间。针对不同频道的射频模块，通信组件之间所使用的匹配值也不相同。内埋在LTCC中的电感可以通过长度宽度的精确设计来达成百分的分匹配的效果。

本发明最主要的精神是将无线通信装置里射频电路所使用的阻抗匹配网络内埋在LTCC的内层中，以能够与表层的通信信号处理组件重迭配置，达到节省面积的效果。此外，利用此种架构，更可以视需求来更加精确地制作及调整阻抗匹配网络里各组件的相关数值，不再受到传统组件的规格限制，不论是精准度或是成本都有效的达成改良。图2中的通信装置虽然同时包含了多个发射器与多个接收器，每个发射器与接收器中亦可能包含多个频道，但是本发明也适用于单一发射器或接收器，任何单一射频模块只要阻抗匹配网络内埋在LTCC中者，均属于本发明的范围。而本发明所适用的通信协议亦不限定于实施例中所述，举凡WCDMA、CMDA2000，EV-DO&EV-DV，EDGE，GPRS，GSM，WiFi，WiMAX，A-GPS，GPS，BT，RFID，UWB，SDR，DVHB，DAB，FM等均可应用在其中。

虽然本发明以优选实施例说明如上，但可以理解的是本发明的范围未必如此限定。相对的，任何基于相同精神或对已知技术者为显而易见的改良均在本发明涵盖范围内。因此本发明的范围必须以最广义的方式解读。

Claims

1.一种无线通信模块，包含：

一低温共烧陶瓷基板，至少包含一第一层以及一第二层；

一第一通信组件以及一第二通信组件，配置在该第一层；

一阻抗匹配网络，配置在该第二层，耦接该第一通信组件以及该第二通信组件，以提供阻抗匹配功能使一信号在该第一通信组件及该第二通信组件之间得以正确传送。

2.如权利要求1所述的无线通信模块，其中该阻抗匹配网络包含一电感及一电容至少其中之一，并内嵌在该第二层之中。

3.如权利要求1所述的无线通信模块，其中该第一通信组件及该第二通信组件为低噪放大器、带通滤波器及降频混波器的其中二者，或是为功率放大器、带通滤波器及升频混波器的其中二者。

4.一种无线通信装置，包含：

一天线；

一低温共烧陶瓷基板，至少包含一第一层以及一第二层；

多个接收器，耦接该天线，其中一接收器被配置在该低温共烧陶瓷基板上，包含多个射频模块，各用以处理不同频道的信号，其中的一射频模块包含：

一第一通信组件以及一第二通信组件，配置在该第一层；

一阻抗匹配组件，配置在该第二层，耦接该第一通信组件以及该第二通信组件，以提供阻抗匹配功能使一信号在该第一通信组件及该第二通信组件之间得以正确传送。

5.如权利要求4所述的无线通信装置，其中该阻抗匹配网络包含一电感及一电容至少其中之一，并内嵌在该第二层之中。

6.如权利要求4所述的无线通信装置，其中该第一通信组件及该第二通信组件为低噪放大器、带通滤波器及降频混波器的其中二者。

7.一种无线通信装置，包含：

一天线；

一低温共烧陶瓷基板，至少包含一第一层以及一第二层；

多个发射器，耦接该天线，其中的一发射器被配置在该低温共烧陶瓷基板上，包含多个射频模块，各用以处理不同频道的信号，其中的一射频模块包含：

一第一通信组件以及一第二通信组件，配置在该第一层；

8.如权利要求7所述的无线通信装置，其中该阻抗匹配网络包含一电感及一电容至少其中之一，并内嵌在该第二层之中。

9.如权利要求7所述的无线通信装置，其中该第一通信组件及该第二通信组件为功率放大器、带通滤波器及升频混波器的其中二者。

10.一种无线通信模块，包含：

一低温共烧陶瓷基板，至少包含一第一层以及一第二层；

一第一通信组件、一第二通信组件以及一第三通信组件，配置在该第一层；

一第一阻抗匹配网络，配置在该第二层，耦接该第一通信组件以及该第二通信组件，

一第二阻抗匹配网络，配置在该第二层，耦接该第二通信组件以及该第三通信组件。

11.如权利要求10所述的无线通信模块，其中：

该第一阻抗匹配网络包含至少一电感以及一电容内嵌在该第二层之中；以及

该第二阻抗匹配网络包含至少三个电感内嵌在该第二层之中。

12.如权利要求10所述的无线通信模块，其中：

该第一通信组件为一低噪放大器或一功率放大器；

该第二通信组件为一带通滤波器或一带通滤波器；以及

该第三通信组件为一降频混波器或一升频混波器。