CN101479935B - 滤波器模块及通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的开关电路(SW)的公共输入输出部为第1端口(P1)，在开关电路(SW)的第1输入输出部(T1)和第2端口(P2)之间，连接通过第1频带的信号的第1滤波器(F1)，在第2输入输出部(T2)和第2端口(P2)之间，连接通过第2频带的信号的第2滤波器(F2)，并设置相位调整电路(Ls)，使得在开关电路(SW)选择第1输入输出部(T1)的状态下从第1端口(P1)来看该滤波器模块的、在第2频带的阻抗几乎成为短路状态。利用该结构，来抑制在频带不同的2个通信系统的一方正在通信的状态下从另一方系统所使用的信号路径泄漏不要的信号。

Description

滤波器模块及通信装置
技术领域
本发明涉及对频带不同的2个信号进行输入输出的滤波器模块及具有该滤波器模块的通信装置。
背景技术
现今，手机的系统中具有GSM(Global System for MobileCommunications：全球移动通信系统)或DCS(Distributed Control System：分散控制系统)等各种通信系统，对于便携终端也已开发出能兼容多个系统的适应双频带或三频带的设备。在这样的便携终端内需要用于切换使用的系统的开关电路、和除去正在使用的频率以外的信号的滤波器。
这样的对频带不同的2个信号进行输入输出的多频带滤波器模块在专利文献1中已示出。
这里，将专利文献1中示出的滤波器模块的结构例在图1中示出。
图1中，将第1高频开关10a的第1端口100a与滤波器模块的不平衡端口P1连接。该高频开关10a是具有3个端口的开关，将第1平衡—不平衡型带通滤波器20a的不平衡端口110a与第1高频开关10a的第2端口100b连接，将第2平衡—不平衡型带通滤波器20b的不平衡端口120a与第3端口100c连接。将具有3个端口的第2高频开关10b和第3高频开关10c与第1、第2平衡—不平衡型带通滤波器20a、20b连接。
第2高频开关的第1端口130a与滤波器模块的第1平衡端口P2—1连接，将第1平衡—不平衡型带通滤波器20a的第1平衡端口110b与第2端口130b连接，将第2平衡—不平衡型带通滤波器20b的第1平衡端口120b与第3端口130c连接。
第3高频开关的第1端口150a与滤波器模块的第2平衡端口P2—2连接，第2端口150b与第1平衡—不平衡带通滤波器20a的第2平衡端口110c连接，第3端口150c与第2平衡-不平衡带通滤波器20b的第2平衡端口120c连接。
专利文献1：特开2004-166258号公报
专利文献1所述的电路中，使用可兼容多个系统的2个滤波器、及用于切换这些滤波器的第1～第3开关，通过将开关向让使用的通信频率的信号通过的滤波器侧切换，从而能够进行通信。
在这样的电路中，由于在输入侧和输出侧的双方需要开关10b、10c，因此会有电路规模较大的问题。
所以，也曾考虑只在输入输出部的一方设置开关的结构。但是，在这样只用滤波器的输入侧或输出侧的开关电路进行切换的电路结构中，从开关泄漏的信号回流到开关未选择的滤波器侧，开关未选择的滤波器侧的频率信号易泄漏。因此，可能会从另一方系统向正在使用的一方系统泄漏不要的信号，而产生通信不佳等问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供滤波器模块和具有该滤波器模块的通信装置，该滤波器模块可消除在频带不同的2个通信系统的一方正在通信的状态下从另一方系统所使用的信号路径泄漏不要的信号的问题，并提高选择性。
(1)本发明的滤波器模块包括开关电路，所述开关电路具有第1和第2输入输出部(T1)(T2)及公共输入输出部，公共输入输出部与第1端口(P1)连接，在该开关电路的所述第1输入输出部(T1)和第2端口(T2)之间设置通过第1频带的信号的第1滤波器，在所述开关电路的第2输入输出部(T2)和第2端口(P2)之间设置通过第2频率的信号的第2滤波器，其中，
在所述开关电路选择第1输入输出部的状态下从第1端口(P1)看到的、在第2频带的阻抗几乎为短路状态。
(2)所述第1和第2滤波器具有平衡信号和不平衡信号的变换功能，所述第2端口是平衡型的端子，所述第1和第2滤波器在与第2端口之间以平衡型输入输出信号。
(3)所述开关电路一体形成为层叠多个介质层而成的层叠体，所述第1和第2滤波器是安装在所述层叠体上的弹性表面波滤波器或厚度纵向振动压电滤波器。
(4)将相位调整电路设置在所述开关电路的所述第1输入输出部(T1)和所述第1滤波器之间，使得在所述开关电路选择第1输入输出部的状态下从第1端口(P1)看到的、在第2频带的阻抗几乎成为短路状态。
(5)所述相位调整电路包含传输线路、电容器或电感器中的任一个。
(6)所述开关电路包含电容器及电感器，所述相位调整电路由传输线路构成，从所述介质层的层叠方向平面透视所述层叠体时，将所述相位调整电路的传输线路配置在与形成所述开关电路的电容器或电感器的层不同的层。
(7)本发明的通信装置，是在所述高频电路部具有所述滤波器模块而构成。
发明效果
(1)由于在开关电路选择第1输入输出部的状态下从第1端口看到的、在第2频带的阻抗几乎为短路状态，因此从第2滤波器及开关电路泄漏而试图传输的信号被短路，几乎不通过第1端口—第2端口之间。因此能够提高第1和第2频带的信号的选择性。
(2)对第1和第2滤波器采用具有平衡—不平衡变换功能的滤波器，通过这样可不在外部使用平衡—不平衡变换器等平衡—不平衡变换元件，而能以平衡型进行信号的输入输出，可力图整体的小型化。
(3)将所述开关电路一体形成为层叠多个介质层而成的层叠体，在该层叠体上安装由弹性表面波滤波器或厚度纵向振动压电滤波器构成的第1和第2滤波器，通过这样能够构成小型且频率选择性高的滤波器模块。
(4)由于将相位调整电路设置在开关电路的第1输入输出部和第1滤波器之间，使得在开关电路选择第1输入输出部的状态下从第1端口看到的、在第2频带的阻抗几乎成为短路状态，因此该相位调整电路使得从第1端口看到的所述阻抗在史密斯圆图上旋转，能够容易接近于短路。因此，能够有效抑制在第2滤波器及开关电路泄漏的信号通过。
(5)作为相位调整电路包含传输线路、电容器、或电感器中的任一个而构成，通过这样由于能够与构成所述开关电路的元件一起容易进行设置，因此可避免因配备相位调整电路而引起的大型化。
(6)从所述介质层的层叠方向平面透视所述层叠体时，将作为所述相位调整电路的传输线路配置在与形成开关中包含的电容器或电感器的层不同的层，通过这样所述电容器及电感器和所述相位调整电路的传输线路不会对彼此有不好的影响，可力图整体上小型化。
(7)在高频电路部具有所述滤波器模块，通过这样可构成处理频带不同的多个通信信号的小型且低成本的通信装置。
附图说明
图1是表示专利文献1所示的滤波器模块的结构图。
图2是第1实施方式所涉及的滤波器模块的电路图。
图3是同一滤波器模块在未设置相位调整电路时的特性图。
图4是同一滤波器模块在设置相位调整电路时的特性图。
图5是表示用介质层的层叠体构成同一滤波器模块时的各介质层的导体图案的图。
图6是表示用介质层的层叠体构成同一滤波器模块时的各介质层的导体图案的图。
图7是表示用介质层的层叠体构成同一滤波器模块时的各介质层的导体图案的图。
图8是第2实施方式所涉及的滤波器模块的电路图。
图9是表示用介质层的层叠体构成同一滤波器模块时的各介质层的导体图案的图。
图10是表示用介质层的层叠体构成同一滤波器模块时的各介质层的导体图案的图。
图11是表示用介质层的层叠体构成同一滤波器模块时的各介质层的导体图案的图。
图12是表示第3实施方式所涉及的通信装置的结构图。
标号说明
100—滤波器模块
F1—第1滤波器
F2—第2滤波器
Ls—相位调整电路
Z—相位调整电路
P1—第1端口
P2—第2端口
T1—第1输入输出部
T2—第2输入输出部
具体实施方式
《第1实施方式》
图2是第1实施方式所涉及的滤波器模块的电路图。该滤波器模块100具有以不平衡型输入输出信号的第1输入输出端口P1、以平衡型输入输出信号的第2输入输出端口P2、及切换频带的控制端子Vc。该滤波器模块100大致分为由第1滤波器F1、第2滤波器F2、及开关电路SW来构成。
开关电路SW具有与第1端口P1连接的公共输入输出部、第1输入输出部T1、及第2输入输出部T2。在该开关电路SW的第1输入输出部T1和第2端口P2之间，设置通过第1频带(850MHz)的信号的第1滤波器F1。另外在开关电路SW的第2输入输出部T2和第2端口P2之间，设置通过第2频带(900MHz)的信号的第2滤波器F2。
在第1输入输出部T1和第1滤波器F1之间设置相位调整电路Ls。另外对第2端口P2在其平衡端子间设置匹配元件(电感器)Lbal。
在开关电路SW的第1输入输出部T1和第1端口P1之间，通过电容器Cs串联设置二极管D1。在二极管D1的阴极侧和接地之间，设置作为直流控制电压施加路径的电感器SL、及与该电感器SL谐振的电容器Cu850。在第1端口P1设置匹配用的电容器Cu。
另外在第2输入输出部T2和接地之间，通过电容器C5并联连接二极 管D2。另外在该第2输入输出部T2和接地之间连接匹配用的电容器Cu900。在上述二极管D1的阳极与电容器Cs的连接点和二极管D2的阴极之间，设置在850MHz频带具有成为约1/4波长的电长度的带状线SL2。
在控制端子Vc和二极管D2的阳极之间连接电阻R。对控制端子Vc施加的电压为0V时，由于二极管D1、D2同时为阻断状态，因此信号在第2输入输出部T2和第1端口P1之间传输。对控制端子Vc施加预定的正电压时，二极管D1、D2同时导通，信号在第1输入输出部T1和第1端口P1之间传输。
这样只是设置单个开关电路SW，就能够切换通过滤波器F1、F2的信号。但是，试图通过开关电路SW未选择的滤波器侧的信号从开关电路SW泄漏，不要的频率的信号易通过。
例如考虑二极管D1、D2为导通状态时，即开关电路SW选择第1输入输出部T1时，从第1端口P1输入GSM850的信号并从第2端口P2输出的情况下，900MHz频带的信号从开关电路SW泄漏并通过第2滤波器F2，虽然只是很小一部分但还是向第2端口P2泄漏。其结果，使GSM900的信号与GSM850的信号重叠。
在信号从第2端口P2向第1端口P1方向传输的情况下也同样，由于发生信号通过开关电路SW未选择侧的滤波器和开关电路SW泄漏的情况，因此不要的频率的信号易通过。
图2中的相位调整电路Ls是为消除上述不要的频率的信号通过的问题而设置的。当从第1端口P1输入900MHz频带的信号时，虽然该信号不通过第1滤波器F1而向第1端口P1侧反射，但该反射信号的相位由相位调整电路Ls进行调整。该相位调整电路Ls这样进行相位调整，使得当开关电路SW选择第1输入输出部T1时，从第1端口P1来看该滤波器模块的、在900MHz频带的频率的阻抗几乎成为短路状态。
这样在开关电路SW选择第1输入输出部T1的状态下从第1端口P1来看该滤波器模块时，如果在第2频带的预定的频率(900MHz)的阻抗几乎为短路状态，则会抑制通过从第2滤波器F2及开关电路SW的泄漏而试图通过的900MHz的信号分量。
图3·图4表示上述相位调整电路Ls的作用。图3是未设置相位调整电路Ls时的特性图，图4是设置相位调整电路Ls时的特性图。
图3(A)·图4(A)是第1端口P1—第2端口P2间的通过特性。图3(B)·图(4)B是在史密斯圆图(阻抗图)上表示从第1端口P1来看该滤波器模块的反射特性即用参数S来描述的反射系数S(1，1)的图(扫频时的阻抗轨迹)。
图3及图4的点m39、m35、m5、m1都表示在824MHz的点。另外，点m40、m36、m6、m2都表示在849MHz的点。另外，点m41、m37、m7、m3都表示在880MHz的点。进一步，点m42、m38、m8、m4都表示915MHz的点。
比较图3(B)和图4(B)可知，通过设置上述相位调整电路Ls，史密斯圆图上的阻抗轨迹沿时钟方向旋转预定角度(本例中约120°)。如图4(B)那样，通过相位调整，使得在希望衰减的900MHz频带的阻抗几乎成为短路状态即在史密斯圆图上的左端附近，来抑制900MHz频带的信号分量。本例中，如图3(A)·图4(A)所示的通过特性所表示那样可知，在900MHz频带(中心频率约898MHz)的衰减量提高约3dB。
另一方面，由于第1滤波器F1通过850MHz频带的信号，因此在该频带的阻抗存在于基准阻抗(史密斯圆图上的中心)附近，而基本不受由相位调整电路Ls引起的相位调整的影响。这一点通过观察图3(A)·图4(A)所示的通过特性也可知，在850MHz频带(中心频率约837MHz)的插入损耗并未恶化。
此外，上述相位调整电路Ls对于从第2端口P2向第1端口P1通过的信号也起到同样的作用。即，虽然从第2端口P2输入的信号中的900MHz频带的分量通过第2滤波器F2，但由于在开关电路SW的输出端等效于几乎短路，因此900MHz频带的信号被抑制。
图2所示的例子中，虽然是在开关电路SW的第1输入输出部T1和第1滤波器F1之间设置了相位调整电路Ls，但只要满足在开关电路SW选择第1输入输出部T1的状态下从第1端口P1看到的该滤波器模块的、在第2频带的预定频率的阻抗几乎成为短路状态这样的条件，则不需要独立的相位调整电路Ls。换言之，通过适当确定从开关电路SW到第1滤波器F1 为止的传输线路的电长度及开关电路SW的电路结构，也可满足上述条件。
图5～图7是表示将上述滤波器模块一体形成为层叠介质层而成的层叠体时的结构图，这些图是多个介质层的各层的下表面的导体图案的俯视图。图5(A)是最下层，图7(B)是最上层，图7(C)是在最上层的上表面安装各芯片的状态下的俯视图。为图示方便起见，将这些图分为图5～图7的三个图来表示。图5～图7中，图中的各标号与图2所示的电路中的各标号对应。另外，这些图中的GND为接地电极。
图5(A)中，P1是第1端口的端子，P2是第2端口的端子，G是接地端子，Vc是控制端子。
图5(C)的导体图案Cu、Cu900、Cu850分别与图5(B)、(D)的接地电极GND对置而分别构成电容器Cu、Cu900、Cu850。
如图7(C)所示，在层叠体的上表面分别安装：将通过850MHz频带的第1滤波器F1及通过900MHz频带的第2滤波器F2作为1个元件来构成的弹性表面波滤波器SAW；片状电感器SL；片状电容器Cs、C5；二极管D1、D2；和片状电阻R。
此外，也可使用厚度纵向振动压电滤波器(BAW)来取代弹性表面波滤波器。
《第2实施方式》
图8是第2实施方式所涉及的滤波器模块的电路图。该滤波器模块100具有以不平衡型输入输出信号的第1输入输出端口P1、以不平衡型输入输出信号的第2输入输出端口P2、及切换频带的控制端子Vc。该滤波器模块100大致分为由第1滤波器F1、第2滤波器F2、及开关电路SW来构成。
开关电路SW具有与第1端口P1连接的公共输入输出部、第1输入输出部T1、及第2输入输出部T2。在该开关电路SW的第1输入输出部T1和第2端口P2之间，设置通过第1频带(850MHz)的信号的第1滤波器F1。另外在开关电路SW的第2输入输出部T2和第2端口P2之间，设置通过第2频带(900MHz)的信号的第2滤波器F2。
在第1输入输出部T1和第1滤波器F1之间设置相位调整电路Z。另外在第2端口P2和接地之间设置匹配元件(电感器)Lin。
在开关电路SW的第1输入输出部T1和第1端口P1之间，通过电容器Cs串联设置二极管D1。在二极管D1的阴极侧和接地之间，设置作为直流控制电压施加路径的带状线SL1。在第1端口P1设置匹配用的电容器Cu1。
另外在第2输入输出部T2和接地之间，通过电容器C5并联连接二极管D2。另外在上述二极管D1的阳极与电容器Cs的连接点和二极管D2的阴极之间，设置相位调整用的带状线SL2。
在控制端子Vc和二极管D2的阳极之间连接电阻R。对控制端子Vc施加的电压为0V时，由于二极管D1、D2同时为阻断状态，因此信号在第2输入输出部T2和第1端口P1之间传输。对控制端子Vc施加预定的正电压时，二极管D1、D2同时导通，信号在第1输入输出部T1和第1端口P1之间传输。
图9～图11是表示将上述滤波器模块一体形成为层叠介质层而成的层叠体时的结构图，这些图是多个介质层的各层的下表面的导体图案的俯视图。图9(A)是最下层，图11(D)是最上层，图11(E)是在最上层的上表面安装各芯片的状态下的俯视图。为图示方便起见，将这些图分为图9～图11的三个图来表示。图9～图11中，图中的各标号与图8所示的电路中的各标号对应。另外，这些图中的GND为接地电极。
图9(A)中，P1是第1端口的端子，P2是第2端口的端子，G是接地端子，Vc是控制端子。
图9(C)、(E)的导体图案C5与图9(B)、(D)、(F)的接地电极GND对置而构成电容器C5。
如图11(E)所示，在层叠体的上表面分别安装：将通过850MHz频带的第1滤波器F1及通过900MHz频带的第2滤波器F2作为1个元件来构成的弹性表面波滤波器SAW；片状电容器Cs；二极管D1、D2；和片状电阻R。
图11(D)所示的层中形成由传输线路构成的相位调整电路Z。该相位调整电路Z配置在与形成有构成开关电路SW的电容器及电感器的层不同的独立的层。因此，可进行预定的相位调整，使得开关电路的各元件不会对 相位调整电路Z带来不好的影响，反之该相位调整电路Z不会对其它电路带来影响。
此外，第1·第2实施方式中，是用对于信号传输路径串联连接的传输线路来构成相位调整电路，但也可为其它结构。例如也可在线路和接地之间并联连接电容器而构成，也可将这两者进行组合。进一步地，除了在介质层的层叠体内用导体图案形成有构成相位调整电路的传输线路、电容器、或电感器以外，也可通过将片状电感器或片状电容器安装于层叠体来构成。
另外，第1·第2实施方式中是示出了选择850MHz频带时来抑制900MHz频带的信号的通过的例子，但反之，对于在通过900MHz频带的第2滤波器F2和开关电路SW之间设置相位调整电路、在选择900MHz频带时来抑制850MHz频带的信号的通过的情况也同样可适用。
《第3实施方式》
图12表示四频带的手机的高频电路部的结构。该高频电路部由三频带用的芯片组103、平衡—不平衡型滤波器模块100、三频带用的天线开关模块101、及天线102构成。天线开关模块101是GSM900/DCS1800/PCS1900用的天线开关，在该频带公用天线102。而且，将滤波器模块100与GSM用的端口连接，使得用该滤波器模块100来切换GSM850和GSM900。三频带用芯片组103是GSM900/DCS1800/PCS1900用的芯片组，对于该三频带作为RF(高频)前端电路进行动作。将图外的基带芯片与该三频带用芯片组103连接，进一步对该基带芯片设置输入输出部，通过这样可构成手机。
本例中由于对GSM850和GSM900以平衡型进行输入输出，因此用2根端子来表示滤波器模块100的平衡输入输出端口。
这样，通过构成将第1实施方式中所示的滤波器模块100与三频带用的芯片组103组合而成的高频电路，可容易地构成四频带的手机。

Claims (6)

1.一种滤波器模块，该滤波器模块包括开关电路，所述开关电路具有第1和第2输入输出部及公共输入输出部，该公共输入输出部与第1端口连接，在该开关电路的所述第1输入输出部和第2端口之间设置通过第1频带的信号的第1滤波器，在所述开关电路的第2输入输出部和第2端口之间设置通过第2频带的信号的第2滤波器，其特征在于，
在所述第1输入输出部和所述第1滤波器之间设置有相位调整电路，
在所述第1输入输出部和所述第1端口之间，通过第1电容器串联设置有第1二极管，
另外在所述第2输入输出部和接地之间，通过第2电容器并联连接有第2二极管，
在滤波器模块的控制端子和所述第2二极管的阳极之间连接有电阻，
在所述开关电路选择第1输入输出部的状态下，从第1端口来看在第2频带的阻抗几乎为短路状态。
2.如权利要求1所述的滤波器模块，其特征在于，
所述第1和2滤波器具有平衡信号和不平衡信号的变换功能，所述第2端口是平衡型的端子，所述第1和2滤波器在与第2端口之间以平衡型输入输出信号。
3.如权利要求1或2所述的滤波器模块，其特征在于，
所述开关电路一体形成为层叠多个介质层而成的层叠体，所述第1和2滤波器是安装在所述层叠体上的弹性表面波滤波器或厚度纵向振动压电滤波器。
4.如权利要求3所述的滤波器模块，其特征在于，
所述相位调整电路包含传输线路、电容器或电感器中的任意一个。
5.如权利要求3所述的滤波器模块，其特征在于，
所述开关电路包含电容器及电感器，所述相位调整电路由传输线路构成，从所述介质层的层叠方向平面透视所述层叠体时，将所述相位调整电路的传输线路配置在与形成所述开关电路的所述电容器及所述电感器的层不同的独立的层。
6.一种通信装置，其特征在于，
在高频电路部具有权利要求1～5的任一项所述的滤波器模块。
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