CN102204100A - 高频电路、高频部件及多频带通信装置 - Google Patents

高频电路、高频部件及多频带通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高频电路，用于可多频带工作的无线装置，根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接，其具有在与天线侧电路连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置了FET开关电路的单极多掷开关电路、和连接于所述共通端口的第一匹配电路，所述第一匹配电路含有串联连接于所述天线和共通端口之间的信号路径的第一电感元件、和连接于第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，所述第一电感元件将从所述天线侧观察所述单独端口侧时的所述单极多掷开关电路的阻抗设为感应性，所述第一电容元件调整所述天线侧电路及所述发送接收电路的阻抗匹配。

Description

高频电路、高频部件及多频带通信装置
技术领域
本发明涉及用于多频带无线装置并进行输入输出信号的切换的高频电路，特别是涉及使用了并联连接有多个场效应晶体管FET的单极多掷开关电路的高频电路、具有该高频电路的高频部件、及具备该高频部件的多频带通信装置。
背景技术
目前，用于手机等无线通信的波段贯穿多岐，双频方式、三频方式、四频方式等对应于多个发送接收波段工作的手机被广泛使用。例如，在四频方式的手机使用的通信系统的频率波段有GSM850/900(824～960MHz)、DCS(1710～1850MHz)、PCS(1850～1990MHz)、UMTS(Band1：1920～2170MHz、Band2：1850～1990MHz、Band3：1710～1880MHz、Band4：1710～2155MHz、Band5：824～894MHz、Band6：830～885MHz、Band7：2500～2690MHz、Band8：880～960MHz、Band9：1749.9～1879.9MHz、Band10：1710～2170MHz)等。例如，DCS(Digital Cellular System)、PCS(Personal Communication Services)及UMTS Band1(Universal Mobile Telecommunications System)的频率是GSM(Global System for Mobile Communications)的频率的大概2～2.5倍。在下面的说明中，以GSM为基本频率段，将比其高的频段称为高频段。
伴随多频带手机等的通信装置的高性能化及小型轻量化，构成内置高频电路的开关电路的多端口化正在推进，具有4以上多端口的开关电路变多。特开2005-123740号公开有具备使用了FET开关电路的单极5掷开关电路的图26所示的高频开关模块。该高频开关模块20具备：由单极5掷开关电路10a及译码器10b形成的开关元件10；低通滤波电路15a、15b；带通滤波电路15c、15d、15e；及ESD保护电路18，可以用于三频手机。图27表示单极5掷开关电路10a的构成。单极5掷开关电路10a为并联了具有相同电路构成的单极单掷FET开关电路的电路，具备和天线ANT连接的共通端子a、和发送接收电路等连接的发送端子b、c及接收端子d、e、f。
图28作为FET开关电路的一例表示FET开关电路Q1的构成。FET开关电路Q1具备信号输入端子250a、信号输出端子250b、及施加控制ON/OFF的电压的调节端子Vc1。为了阻止漏电流而连接有电阻R。该例中虽然有一个FET，但是，为了防止谐波失真也可以为串联连接两个以上的FET而降低OFF时的等效电容的构成。
另外，在端口间为了提高绝缘特性，也可以具备连接于输入端子250a及输出端子250b的FETQ1-1、连接于支路的FETQ1-2(图31)。在FETQ1-1及Q1-2的栅极配置有经由用于阻止漏电流的电阻R而施加控制ON/OFF状态的电压的调节端子Vc1、Vc2。当输入端子250a和输出端子250b为连接状态时，Q1-1变为ON状态，Q1-2变为OFF状态(图32)。另一方面，输入端子250a和输出端子250b为切断状态时，Q1-1为OFF状态，Q1-2为ON状态(图33)。任意状态下，在输入端子250a连接Q1-1或Q1-2的等效电容，根据图28所示的FET开关电路，付加的等效电容多。
单极多掷开关电路10a也可以组合构成不同的FET开关电路，该情况下，例如也可以在某信号路径使用图28所示的FET开关电路，在其它信号路径使用图31所示的FET开关电路。
图29表示共通端子a和发送端子b为连接状态时的单极5掷的开关电路10a的等效电路，图30表示合成了OFF状态下的等效电容的情况的等效电路。FET开关为ON状态时和电阻R等效，为OFF状态时和容量Coff等效。另外，在单极多掷开关电路中，控制哪一个信号路径的FET开关为ON状态，共通端子a即与发送端子b、c及接收端子e、f、g的哪一个连接。发送端子b、c及接收端子d、e、f分别和负载阻抗Zlb～Zlf连接。
随着并联连接的FET开关电路变多，和地之间付加的容量Coff增多，因此，从共通端子a观察发送端子b的单极多掷开关电路的阻抗表示电容性。由于容量Coff的增加，从而在史密斯圆图上的等电导线上向更低阻抗变化，结果为，回波损耗降低，插入损耗增加。这是在渐渐多端口化的单极多掷开关电路中应该克服的问题(特开平8-223021号)。
为了解决该问题，特开2008-124556号提出通过在共通端子侧及另一端子侧的端口串联连接感应器进行阻抗匹配。但是，特开2008-124556号没有探讨基于FET开关电路的等效电容由于信号路径而不同的情况。
手机等无线通信装置因通信系统不同，不仅以不同的频段工作，而且也以不同的功率工作。例如，GSM850/900的最大发送功率比其它通信系统大，DCS、PCS及UMTS也利用不同的功率进行发送接收。与之相对应，FET开关按照信号路径以栅极宽度的调节、电容向栅极和源极或漏极之间的并联连接等的方式，改变构成。因此，FET开关电路的等效电容也因信号路径而不同，等效电容的阻抗的变化(偏差)也因信号路径而不同。相比GSM等基本频率段，在PCS及UMTS这样的高周波段显现出其影响。
特开2008-124556号记载有在根据信号路径要求的回波损耗的规格不同的情况下，通过感应器的位置可以微调整回波损耗。但是，当由连接线构成感应器时，因为多个连接线交差、接近，产生信号路径间的干涉，发生绝缘特性的劣化或寄生电抗引起的阻抗的偏差。另外，虽然可以在硅基板上集成晶体管及感应器(IPD：Integrated Passive Device)，但不仅存在单极多掷开关电路大型化，而且还存在绝缘特性劣化或由寄生电抗引起的阻抗的偏差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高频电路，为了根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接而具备单极多掷开关电路，即使FET开关的等效电容在信号路径不同的情况下，也能够容易地抑制各信号路径的阻抗的偏差，难以产生绝缘特性及信号损耗特性的劣化，特别是在各信号路径改善高次频率段的VSWR(电压驻波比)特性。
本发明的另一个目的在于，在具有上述特征的同时，提供一种相对于在单极多掷开关电路中操作的通信系统的数量，信号路径的数量小的高频电路。
本发明的再一个目的在于，提供具有这种高频电路的高频部件。
本发明的再一个目的在于，提供具备该高频部件的多频带通信装置。
本发明的高频电路，用于可多频带工作的无线装置，根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接，其特征在于，
具有在与天线侧电路连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置有FET开关电路的单极多掷开关电路、和连接于所述共通端口的第一匹配电路，
所述第一匹配电路含有串联连接于所述天线和所述共通端口之间的信号路径的第一电感元件、连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，所述第一电感元件将从所述天线侧观察所述单独端口侧时的所述单极多掷开关电路的阻抗设为感应性，所述第一电容元件调整所述天线侧电路及所述发送接收电路的阻抗匹配。
优选单极多掷开关电路将多个FET开关电路、将FET的ON/OFF切换信号译码为控制电压的译码器集成化。优选单极多掷开关电路由裸片状态或封止的半导体形成。
通过在单极多掷开关电路的共通端口串联连接第一电感元件，至少从高频段通过的单极多掷开关电路的信号路径的天线侧观察到的阻抗为感应性。更优选将单极多掷开关电路的阻抗在基本频率段也设为感应性。
通过将第一电感元件的天线侧经由第一电容元件接地，在高频信号的频率段，可以使阻抗配合天线侧电路及发送接收电路使其集中于标准化阻抗(例如50Ω)。第一电容元件的电容值参考成为单极多掷开关电路的接地容量的FET开关的OFF时的等效电容的合成容量进行设定。第一电容元件的电容值优选在连接高频段通信系统的信号路径的模式(较大反应电容元件的影响)下进行设定，更优选在连接使用最高频率的通信系统的信号路径的模式下进行设定。OFF时的FET开关的等效电容的合成容量根据信号路径而大不相同的情况下，优选相对成为高频段通信系统的信号路径中最大的合成容量的一个来设定第一电容元件的电容值。
本发明的高频电路中，优选具有配置于至少一个所述单独端口和各对应的发送接收电路之间的路径的滤波电路、连接于所述单独端口和所述滤波电路之间的第二匹配电路，至少一个所述滤波电路为带通滤波器，所述第二匹配电路具备与信号路径串联或连接于与大地之间的第二电感元件。
为了抑制通过信号路径的信号的损耗(插入损耗)，优选将第二电感元件连接于和大地之间。
用于滤波电路的带通滤波器优选SAW(Surface Acoustic Wave)滤波器、BAW(Bulk Acoustic Wave)滤波器、或BPAW(Buried Propagating layer Acoustic Wave：陷入式声波)滤波器。BAW滤波器包含FBAR型(Film Bulk Acoustic Resonator)及SMR型(Solid Mounted Resonator)。SAW滤波器及BAW滤波器也可以低噪声放大器和集成化。
本发明的高频电路优选具有在至少一个所述单独端口和各对应的发送接收电路之间配置的LC滤波电路，所述LC滤波电路具备第三电感元件及第二电容元件。具有第三电感元件及第二电容元件的LC滤波电路作为专门去除在信号中含有的谐波的低通滤波器、带通滤波器或陷波滤波器发挥作用。在低通滤波器的情况下，作为单极多掷开关电路和发送电路的匹配电路也发挥作用。
多个通信系统的多元连接方式包含TDMA方式(Time Division Multiple Access)及CDMA方式(Code Division Multiple Access)。
本发明优选的一实施例的高频电路具备：连接于第一单独端口和与TDMA方式的第一通信系统相对应的第一接收电路之间的滤波电路(带通滤波器)、连接于第二单独端口和与TDMA方式的第一及第二通信系统相对应的第一发送电路之间的LC滤波电路、连接于第三单独端口和与TDMA方式的第二通信系统及CDMA方式的第一通信系统相对应的第二接收电路、以及与CDMA方式的第一通信系统相对应的第二发送电路之间的滤波电路(第一双工器)、连接于第四单独端口和与CDMA方式的第二通信系统相对应的第三接收电路、以及与CDMA方式的第二通信系统相对应的第三发送电路之间的滤波电路(第二双工器)，所述第二匹配电路连接于单极多掷开关电路的第一单独端口和带通滤波器之间、第三单独端口和第一双工器之间、第四单独端口和第二双工器之间的至少一个的路径。
第一及第二双工器将作为多元连接方式使用CDMA方式的通信系统的发送信号和接收信号进行分波，优选并联连接具有不同通过波段的带通滤波器而成。作为第一及第二双工器，优选并联连接SAW滤波器及/或BAW滤波器并集成化。
通过由双工器将使用了CDMA方式的通信系统的发送信号和使用了CDMA方式的通信系统的接收信号及使用了TDMA方式的通信系统的接收信号进行分波，可以消除天线和TDMA方式的通信系统的接收电路的路径，另外，作为单极多掷开关电路也可以使用单极4掷开关。可以减少单极多掷开关电路的FET开关的数量，因此可以减低等效电容，可以缩小在各信号路径的阻抗的变化(偏差)。
在所述第一双工器和第二发送电路之间可以连接含有第四电感元件的第三匹配电路。
本发明优选的其它的实施例中，使使用了TDMA方式的通信系统的接收信号通过带通滤波器(除了双工器)，使使用了TDMA方式的通信系统的发送信号通过LC滤波电路，使使用了CDMA方式的通信系统的收发信号通过不连接带通滤波器及LC滤波器的单独端口或连接了双工器的单独端口。
本发明更优选的其它的实施例中，在绝缘基板(环氧玻璃基板等树脂基板或陶瓷基板)安装开关元件、滤波器元件及电抗元件。为了小型化，将构成匹配电路及LC滤波电路的电抗元件(线圈及电容)构成于层叠体内的电极图案，同时，在层叠体上安装滤波器元件及开关元件。
为了防止在层叠体内构成的电路元件间的干涉，优选在电路图案间配置连结在层叠体内的不同层形成的电极图案之间的通孔及接地电极，另外，优选形成线圈的电极图案和不同的电路元件的电极图案沿层叠方向不重合。而且，优选构成送接收电路的增幅器等的半导体元件安装在层叠体上，匹配电路内置于层叠体。
本发明的第一高频部件用于多频带无线装置，在绝缘基板上构成根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接的高频电路，其特征在于，
所述高频电路具有在与天线侧电路连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置了FET开关电路的单极多掷开关电路、连接于所述共通端口的第一匹配电路、配置于所述单独端口和发送接收电路之间的路径的滤波电路，至少一个所述滤波电路为带通滤波器，
所述第一匹配电路具备串联连接于天线和单极多掷开关电路的共通端口之间的信号路径的第一电感元件、连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，
在具有所述单极多掷开关电路的开关元件的底面的第一边侧并排设置和所述滤波电路连接的多个滤波器端子，
在所述绝缘基板的上面构成所述滤波电路的滤波器元件安装在接近所述开关元件的所述第一边，
所述开关元件和所述滤波器元件通过在所述绝缘基板内形成的连接线路进行连接。
通过将开关元件和滤波器元件接近配置，易于抑制由连接线路引起的寄生电抗，通过第一匹配电路抑制各信号路径的阻抗的偏差。
优选所述开关元件在邻接于所述第一边侧的第二边侧具有天线端子，所述第一匹配电路的第一电感元件被安装于在所述层叠基板上接近所述开关元件的所述第二边的位置，所述开关元件和所述第一电感元件通过在所述绝缘基板内形成的连接线路进行连接。
串联配置于信号路径的第一电感元件优选为高Q值的芯片感应器。通过在绝缘基板上将第一电感元件配置于和滤波器元件不同的部位，各个连接线路不近接，从而可以抑制绝缘特性及信号损耗特性的劣化。另外，通过将接近开关元件的滤波器元件配置于开关元件的一边侧且在滤波器元件的横的空区域安装电感元件，可以有效利用绝缘基板上的安装区域，从而可以将高频部件小型化。
本发明的第二高频部件，用于多频带无线装置，在绝缘基板上构成根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接的高频电路，其特征在于，
所述高频电路具有在与天线连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置了FET开关电路的单极多掷开关电路、连接于所述共通端口的第一匹配电路、配置于所述单独端口和所述发送接收电路之间的的滤波电路，至少一个所述滤波电路为带通滤波器，
所述第一匹配电路具备串联连接于所述天线和所述共通端口之间的信号路径的第一电感元件、连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，
在具有所述单极多掷开关电路的开关元件的底面并排设置有和所述滤波电路连接的多个滤波器端子，并且形成有和所述天线连接的天线端子，
在所述绝缘基板的上面接近安装有所述开关元件、构成所述滤波电路的滤波器元件及构成所述第一匹配电路的第一电感元件，
所述开关元件和所述滤波器元件、以及所述开关元件和所述第一电感元件分别通过在所述绝缘基板内以沿层叠方向不重合的方式形成的连接线路进行连接。
本发明的第三高频部件，用于多频带无线装置，在绝缘基板上构成根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接的高频电路，其特征在于，
所述高频电路具有在与天线连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置了FET开关电路的单极多掷开关电路、连接于所述共通端口的第一匹配电路、配置于所述单独端口和发送接收电路之间的的滤波电路，至少一个所述滤波电路为带通滤波器，
所述第一匹配电路具备串联连接于天线和所述单极多掷开关电路的共通端口之间的信号路径的第一电感元件、连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，
在具有所述单极多掷开关电路的开关元件的底面并排设置有和所述滤波电路连接的多个滤波器端子，并且形成有和所述天线连接的天线端子，
在所述绝缘基板的上面接近安装有所述开关元件、构成所述滤波电路的滤波器元件及构成所述第一匹配电路的第一电感元件，
所述开关元件和所述滤波器元件、以及所述开关元件和所述第一电感元件分别通过形成于多层绝缘基板内的连接线路进行连接，
在不同的层形成的所述连接线路之间配置有形成接地电极的层。
第二及第三高频部件中，各电路元件的连接线路不近接，可以防止绝缘特性及信号损耗特性的劣化。另外，易于控制连接线路间的寄生电抗，易于通过第一匹配电路控制各信号路径的阻抗偏差。
优选第一～第三高频部件在单独端口和滤波电路之间的信号路径具有第二匹配电路，第二匹配电路具备连接于信号路径的第二电感元件，所述第二电感元件由绝缘基板内的电极图案在所述滤波器元件的下方形成。所述电极图案优选贯通多层形成例如弯曲或线圈状。多层层叠基板上，异层上的电极图案之间通过通孔连接。为了防止和形成其它电路元件的电极图案等的干涉，优选在将第二电感元件的电极图案夹持在上下接地电极的区域以不和其它电路元件的电极图案重合的方式形成。优选以连接于不同信号路径的第二电感元件的电极图案之间也不重合的方式形成。
优选第一～第三高频部件在至少一个单独端口和各对应的发送接收电路之间具有LC滤波电路，LC滤波电路具备第三电感元件及第二电容元件，第三电感元件及第二电容元件以绝缘基板内的电极图案形成于所述开关元件的下方。
第三电感元件及第二电容元件用电极图案优选在不同的层形成。通常形成电感元件的电极图案为了降低电阻值比形成电容元件的电极图案厚，但是，将不同厚度的电极图案在同层形成需要工时。因此，优选将第三电感元件及第二电容元件用电极图案形成于不同层。优选在第三电感元件的电极图案和第二电容元件的电极图案之间设置接地电极。更优选第三电感元件以在夹持于上下接地电极的区域内不和其它电路元件的电极图案重合的方式形成。
在绝缘基板的底面(背面)设有用于和天线及发送接收电路连接的包含高频端子的多个端子。优选在绝缘基板的底面的一边侧并排设置和接收电路连接的高频端子。通过这样的端子配置，可以在各信号路径缩短在绝缘基板的上面配置的滤波器元件和接收电路的连接线路，可以抑制信号损耗等。另外，在滤波器元件为不平衡输入—平衡输出型的情况下，使输出平衡信号的高频端子相邻配合并排设置，可以使从滤波电路到高频端子之间的平衡信号的路径的长度大致相等，不会使相位平衡劣化。
优选在开关元件的其它边侧形成天线端子，将天线端子和第一匹配电路的连接及接收端子和滤波器端子的连接以分别在绝缘基板内的连接线路沿层叠方向不重合的方式进行。该情况也由于各个连接线路不近接而使绝缘特性及信号损耗特性难以劣化。另外，易于抑制在连接线路间的寄生电抗，通过第一匹配电路控制各信号路径的阻抗的偏差。
本发明的多频带通信装置特征在于具备上述高频电路部。高频电路根据各通信系统与包含增幅器或混频器的送接收电路连接。送接收电路包含增幅器、自动功率调节电路等的同时，也可以集成化。
根据本发明，在使用了单极多掷开关电路的高频电路中，即使在信号路径间FET开关的等效电容不同的情况下，也易于抑制各信号路径的阻抗的偏差，防止绝缘特性及信号损耗特性的劣化，从而可以改善高频段的VSWR特性。
附图说明
图1为表示本发明一实施例的高频电路的方框图。
图2为表示根据本发明一实施例的多频带通信装置的高频电路部的等效电路的图。
图3为表示根据本发明一实施例的高频电路的等效电路的图。
图4为表示控制为工作状态时的单极多掷开关电路的等效电路的图。
图5为表示在单极6掷开关电路的共通端口串联了电感元件的情况的等效电路的图。
图6为表示在单极6掷开关电路的共通端口串联了第一匹配电路的情况的等效电路的图。
图7为表示在单极6掷开关电路的共通端口连接第一匹配电路并在单独端口连接了第二匹配电路的情况的等效电路的图。
图8(a)为在单极6掷开关电路将CDMA的发送接收路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图8(b)为在单极6掷开关电路将CDMA的发送接收路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图9(a)为在单极6掷开关电路将TDMA的发送路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图9(b)为在单极6掷开关电路将TDMA的发送路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图10(a)为在单极6掷开关电路将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图10(b)为在单极6掷开关电路将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图11(a)为在将电感元件串联连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将CDMA的发送接收路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图11(b)为在将电感元件串联连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将CDMA的发送接收路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图12(a)为在将电感元件串联连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的发送路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图12(b)为在将电感元件串联连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的发送路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图13(a)为在将电感元件串联连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图13(b)为在将电感元件串联连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图14(a)为在将第一匹配电路连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将CDMA的发送接收路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图14(b)为在将第一匹配电路连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将CDMA的发送接收路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图15(a)为在将第一匹配电路连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的发送路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图15(b)为在将第一匹配电路连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的发送路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图16(a)为在将第一匹配电路连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图16(b)为在将第一匹配电路连接于共通端口侧的单极6掷开关电路中，将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图17(a)为在共通端口侧连接了第一匹配电路并在单独端口侧连接了第二匹配电路的单极6掷开关电路中，将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从共通端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图17(b)为在共通端口侧连接了第一匹配电路并在单独端口侧连接了第二匹配电路的单极6掷开关电路中，将TDMA的接收路径控制为ON状态的情况的从单独端口侧观察到的阻抗的史密斯圆图。
图18(a)为表示在本发明的高频电路和单极6掷开关电路中CDMA(UMTS)的路径的共通端口侧的VSWR特性的图表。
图18(b)为表示在本发明的高频电路和单极6掷开关电路中CDMA(UMTS)的路径的单独端口侧的VSWR特性的图表。
图19(a)为表示在本发明的高频电路和单极6掷开关电路中TDMA的路径(DCS/PCSTx)的共通端口侧的VSWR特性的图表。
图19(b)为表示在本发明的高频电路和单极6掷开关电路中TDMA的路径(DCS/PCSTx)的单独端口侧的VSWR特性的图表。
图20为表示本发明的其它实施例的高频电路的方框图。
图21为表示本发明的其它实施例的高频电路的等效电路的图。
图22为表示本发明的又一其它实施例的高频电路的等效电路的图。
图23为表示本发明的又一其它实施例的高频电路的等效电路的图。
图24为表示形成有本发明一实施例的高频电路的绝缘基板(层叠基板)的一例的外观的平面图。
图25为表示形成有本发明一实施例的高频电路的绝缘基板(层叠基板)的内部构造的一例的分解立体图。
图26为表示现有高频开关模块的电路的方框图。
图27为表示在现有高频开关模块使用的单极5掷开关电路的图。
图28为表示单极单掷开关的构成的图。
图29为表示在现有高频开关模块共通端口a和第一单独端口b为连接状态的情况的图。
图30为表示现有高频开关模块的工作时的等效电路。
图31为表示单极单掷开关的其它构成的图。
图32为在单极单掷开关输入端子和输出端子为连接状态的情况的图。
图33为在单极单掷开关输入端子和输出端子为切断状态的情况的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施例，但是，单极多掷开关电路、匹配电路、滤波电路等的构成不限定于此，在本发明的范围内可以进行各种变更。
(1)第一实施例
图1表示本发明第一实施例的高频电路，图2为将该高频电路用于作为多元连接方式使用TDMA方式的三个通信系统(GSM、PCS及DCS)和CDMA方式的一个通信系统(UMTS)的四频手机(多频带通信装置)的情况的等效电路。另外，开关电路也可以包含译码器，图中省略。
具备单极6掷开关电路10a的该高频电路20，设于多频带天线ANT与作为第一通信系统(UMTS)用前端(发送接收电路)的高频增幅器PA1及低噪声放大器LNA1、作为第二通信系统(GSM)用前端的高频增幅器PA2及低噪声放大器LNA2、作为第三通信系统(DCS)用前端的高频增幅器PA3及低噪声放大器LNA3、作为第四通信系统(PCS)用前端的高频增幅器PA3及低噪声放大器LNA4之间，进行各通信系统的收发信号的切换。在该例的前端110，通过DCS及PCS使高频增幅器PA3共通，但也可以通过UMTS和DCS等使高频增幅器共通。
单极6掷开关电路10a以由场效应晶体管FET形成的FET开关电路Q1～Q6为主要的构成要素。为了使耐电力及绝缘特性提高，也可以串联多个FET、或在与地间配置FET。本例中，单极6掷开关电路10a的共通端口a和地之间连接有应付静电电涌(サ一ジ)用的电感元件LESD。电感元件LESD具有不对各通信系统带来影响的阻抗特性，并且，以使DC～300MHz的大的电涌电压衰减的方式具有20～50nH的电感。
FET开关电路Q1～Q6的全部的漏极(或源极)连接于共通端口a，共通端口a经由第一匹配电路50连接于多频带天线ANT。FET开关电路的源极(或漏极)分别连接于单独端口b～g。
第一单独端口b经由双工器28连接于第一通信系统(UMTS)用高频增幅器PA1及低噪声放大器LNA1。第二及第三单独端口c、d分别经由LC滤波电路15a、15b连接于第二通信系统(GSM)用高频增幅器PA2及第三及第四通信系统(DCS、PCS)用高频增幅器PA3。第四～第六单独端口e～g分别经由带通滤波器15c～15e连接于第二～第四通信系统(GSM、DCS、PCS)用低噪声放大器LNA2～LNA4。单极6掷开关电路10a和带通滤波器15d、15e之间分别设有第二匹配电路60a、60b，各第二匹配电路60a、60b具备各第二电感元件L2a、L2b。
本例中，作为带通滤波器15c～15e使用不平衡输入—平衡输出型SAW滤波器，在平衡输出端子间设有相位平衡及振幅平衡的调整用的电感元件L10、L20、L30。也可以在平衡输出端子间配置电容元件，或在各平衡输出端子和地间配置电抗元件。
构成各FET开关电路的场效应晶体管的栅极经由电阻(未图示)连接于控制电压端子。表1表示根据向栅极施加的控制电压的高频电路的连接状态。另外，多频带通信装置的各通信系统UMTS、GSM、DCS、PCS的工作模式在Tx的情况下为发送模式，Rx的情况下为接收模式，TRx的情况下为发送或接收模式。
〔表1〕
[表1]
Figure BPA00001363050900151
例如，在由第一通信系统(UMTS)进行发送的情况下，从外部电路(未图示)施加将FET开关电路Q1的FET设为导通状态(ON)的电压，同时施加将FET开关电路Q2～Q6的FET设为非导通状态(OFF)的电压。该情况下，由于只有FET开关Q1为ON状态，所以从前端110输出的UMTS的发送信号从多频带天线ANT被发射。
在由第一通信系统(UMTS)进行接收的情况，同样从外部电路(未图示)施加将FET开关电路Q1的FET设为导通状态(ON)的电压，同时施加将FET开关电路Q2～Q6的FET设为非导通状态(OFF)的电压。其结果为，入射到多频带天线ANT的UMTS的接收信号通过单极6掷开关电路和双工器28被输入前端110，通过前端110的低噪声放大器LNA1放大，输入到后级的接收电路(未图示)且实施解调等。
在上述例中利用四个通信系统的任一个，在例如由UMTS进行数据通信的同时进行由GSM、DCS等通信系统进行通话的多路模式工作的情况下，以将端口a-b间连接，同时连接其它的路径的任一个的方式控制FET开关电路。在该情况下，将在不需要连接的路径串联连接的FET开关电路控制为OFF状态。
图3表示具备单极6掷开关电路10a，第一匹配电路50，第二匹配电路60a、60b，以及LC滤波电路15a、15b的高频电路的等效电路。该例中，各LC滤波电路为由第三电感元件L3a、L3b、L4a、L4b和第二电容元件C21a、C21b、C22a、C22b、C22c、C24a、C24b、C25a、C25b、C25c构成的多级π型低通滤波器，但也可以为1级滤波器，也可以为带通滤波电路、陷波滤波电路等。
通过利用在单极6掷开关电路10a和第一匹配电路50的连接线路寄生的容量，可以省略第一匹配电路50的第一电容元件，但是因为变得不易调整阻抗，且也存在信号损耗及绝缘等的高频特性劣化的情况，故而不予优选。
在第二匹配电路60a、60b中，也可以与在支路路径连接的第二电感元件L2a、L2b并联连接电容元件。根据这样的构成，可以减小第二电感元件L2a、L2b的电感，从而电感元件的选择及构成的自由度增大。
图4表示在将FET开关电路Q1控制为ON状态，将FET开关电路Q2～Q6控制为OFF状态并连接端口a-b之间的情况下的单极6掷开关电路10a的等效电路。图4中，RonQ1为变为ON状态的FET开关电路Q1的电阻成分，Coff1表示合成了OFF状态的FET开关电路Q2～Q6的等效电容CoffQ2～CoffQ6的等效电容成分。其它路径虽然等效电容成分不同，但可以由同样的等效电路表示。
由网络分析器测定单极6掷开关电路10a的各信号路径得到史密斯圆图。测定使用在树脂基板上安装了单极6掷开关电路元件的试料，在S参数使用清楚的元件的情况下，可以使用电路模拟器进行解析。
图8～图17为表示在单极6掷开关电路10a中将共通端口a和各单独端口b～f之间连接的情况下从共通端口侧及单独端口侧观察到的500～2500MHz的频率范围的阻抗的史密斯圆图。各图中，黑三角的标志表示GSM850的下限频率824MHz，白三角标志表示UMTSBand1的上限频率2170MHz。
图8～图10表示单独使用单极6掷开关电路10a的情况下的阻抗的史密斯圆图。图8(a)及图8(b)分别表示在将端口a-b间连接的情况下从共通端口a侧及第一单独端口b侧观察到的阻抗。图9(a)及图9(b)分别表示在将端口a-d间连接的情况下从共通端口a侧及第三单独端口d侧观察到的阻抗。图10(a)及图10(b)分别表示在端口a-f之间连接的情况下从共通端口a侧及第五单独端口f侧观察到的阻抗。
在任意情况下，从共通端口侧及单独端口侧观察到的阻抗随着频率增加而降低，偏离规定化阻抗(50Ω)。特别是在高频段确认VSWR及插入损耗的增加。另外，各信号路径具有不同的等效电容成分，因此根据连接的单独端口，阻抗轨迹也不同。另外，连接共通端口a和第一单独端口b的情况下的等效电容成分Coff1约为0.5pF。
调查在单极6掷开关电路10a的共通端口a侧串联连接有电感元件L1的情况的阻抗。图5表示通过将FET开关电路Q1控制为ON状态，将FET开关电路Q2～Q6控制为OFF状态而将端口a-b间连接的情况的等效电路。图11～图13表示在单极6掷开关电路10a的共通端口a侧串联连接了2.2nH的电感元件的情况的阻抗的史密斯圆图。图11(a)及图11(b)分别表示将端口a-b间连接的情况下从共通端口a’侧及第一单独端口b侧观察到的阻抗。图12(a)及图12(b)分别表示在将端口a-d间连接的情况下从共通端口a’侧及第三单独端口d侧观察到的阻抗。图13(a)及图13(b)表示在连接了端口a-f间的情况下从共通端口a’侧及第五单独端口f侧观察到的阻抗。在任一信号路径中，在高频段，共通端口侧表示感应性阻抗，单独端口侧表示电容性的阻抗。
从图11～图13可知，通过连接电感元件L1，史密斯圆图上的阻抗轨迹在共通端口侧沿顺时针方向进行相位旋转，在单独端口侧沿逆时针方向进行相位旋转。可知，在电感为1.0nH以下的芯片感应器中，VSWR的改善效果甚微，而且，当使用电感大的电感元件时，相位大幅旋转，在高频段中VSWR增加。因此，即使在共通端口侧串联连接电感元件，也不能得到期待程度的VSWR改善效果。
图6表示在单极6掷开关电路10a的共通端口a侧连接了第一匹配电路50(具有在共通端口a侧串联连接的第一电感元件L1、及在多频带天线电路侧连接的、接地的第一电容元件C1)的等效电路。在该等效电路中，通过将FET开关电路Q1控制为ON状态，将FET开关电路Q2～Q6控制为OFF状态，将端口a-b之间连接。
图14～图16为在单极6掷开关电路10a的共通端口a侧串联连接的第一电感元件L1为2.2nH、在第一电感元件L1的多频带天线电路侧连接的第一电容元件C1为0.8pF的情况下的阻抗的史密斯圆图。图14(a)及图14(b)分别表示连接了端口a-b间的情况下从共通端口a’侧及第一单独端口b侧观察到的阻抗。图15(a)及图15(b)分别表示连接了端口a-d间的情况下从共通端口a’侧及第三单独端口d侧观察到的阻抗。图16(a)及图16(b)分别表示连接了端口a-f间的情况下从共通端口a’侧及第五单独端口f侧观察到的阻抗。在任一路径中，相比在单极6掷开关电路单独或其共通端口a侧只连接了电感元件的情况，在高频段可以使共通端口侧及单独端口侧的阻抗集中于50Ω。在单极6掷开关电路10a的共通端口a侧设有由第一电感元件L1及第一电容元件C1形成的第一匹配电路50的该例中，在发送接收频率段，共通端口侧及单独端口侧的任一阻抗良好地集中于50Ω。
图7表示在单极6掷开关电路10a的共通端口a侧设有第一匹配电路50，在第五单独端口f侧设有第二匹配电路60a(接地的第二电感元件L2a)的例的等效电路。该等效电路中，通过将单极6掷开关电路10a的FET开关电路Q5控制为ON状态、将FET开关电路Q1～Q4、Q6控制为OFF状态，而将端口a-f之间连接。RonQ5为变为ON状态的FET开关电路Q5的电阻成分，Coff3为合成OFF状态的FET开关Q1～Q4、Q6的等效电容CoffQ1～CoffQ4、CoffQ6的等效电容成分。图17(a)及图17(b)分别表示在连接了端口a-f之间的情况下从共通端口a’侧及第五单独端口f’侧观察到的阻抗。除第一匹配电路50外，通过设置由接地的电感元件构成的第二匹配电路60a，可以使共通端口侧及单独端口侧的阻抗进一步集中于50Ω。
将上述状态中的阻抗总结于表2及表3进行表示。可知，通过在单极6掷开关电路中设置第一匹配电路、或第一匹配电路+第二匹配电路，将在各端口的阻抗进一步匹配为50Ω。
表2
[表2]
从共同端口侧观察到的阻抗
[表3]
从单独端口侧观察到的阻抗
Figure BPA00001363050900192
图18(a)及图18(b)分别表示UMTS的路径的共通端口侧及单独端口侧是VSWR特性，图19(a)及图19(b)表示DCSRx的路径的共通端口侧及单独端口侧的VSWR特性。图中，实线表示设置了第一匹配电路50的实施例的VSWR特性，虚线表示使用了单极6掷开关电路10a单体的比较例的VSWR特性。实施例中，相比于单极6掷开关电路单体的情况，低VSWR频段宽，在824～2170MHz的宽频段中，得到1.3以下的VSWR。
(2)第二实施例
图20表示作为多频带通信装置用于使用了TDMA方式的两个通信系统(GSM850、GSM900)及使用了CDMA方式的两个通信系统(UMTS Band1、Band5)用的四频手机的本发明的第二实施例的高频电路。单极多掷开关电路也可以具备译码器。
含有单极4掷开关电路10a的高频电路20，设于多频带天线ANT与作为CDMA方式的第一通信系统(UMTS Band5)用的前端的高频增幅器PA1及低噪声放大器LNA2、作为CDMA方式的第二通信系统(UMTS Band1)用的前端的高频增幅器PA2及低噪声放大器LNA3、作为TDMA方式的第一通信系统(GSM900)用的前端的高频增幅器PA3及低噪声放大器LNA1、作为TDMA方式的第二通信系统(GSM850)用的前端的高频增幅器PA3及低噪声放大器LNA2之间，而进行各通信系统的收发信号的切换。
第一单独端口b经由第二匹配电路60a和带通滤波器15a连接于TDMA方式的第一通信系统(GSM900)用的低噪声放大器LNA1。第二单独端口e经由LC滤波电路15d连接于在TDMA方式的第一通信系统(GSM900)及第二通信系统(GSM850)共用的高频增幅器PA3。第三单独端口c经由第二匹配电路60b和第一双工器15b连接于CDMA方式的第一通信系统(UMTS Band5)用的高频增幅器PA1和在CDMA方式第一通信系统及TDMA方式的第二通信系统(GSM850)共用的低噪声放大器LNA2。第四单独端口d经由第二匹配电路60c和第二双工器15c连接于CDMA方式的第二通信系统(UMTS Band1)用的高频增幅器PA2和CDMA方式的第二通信系统用的低噪声放大器LNA3。
本例中，作为带通滤波器15a及双工器15b、15c，使用不平衡输入—平衡输出型的SAW滤波器或BAW滤波器、或BPAW滤波器，在平衡输出端子间配置有阻抗调整用电感元件L10～L30。
构成各FET开关Q1～Q4的FET的栅极经由电阻(未图示)连接于控制电压端子(未图示)。将根据向栅极施加的控制电压的高频电路的连接状态总结于表4进行表示。
表4
[表4]
  连接模式   Q1   Q2   Q3   Q4
  端口a-b间连接(GSM900 Rx)   ON   OFF   OFF   OFF
  端口a-c间连接(GSM850/UMTS Band5 Rx)   OFF   ON   OFF   OFF
  端口a-c间连接(UMTS Band5 Tx)   OFF   ON   OFF   OFF
  端口a-d间连接(UMTS Band1 Rx)   OFF   OFF   ON   OFF
  端口a-d间连接(UMTS Band1 Tx)   OFF   OFF   ON   OFF
  端口a-d间连接(GSM850/900 Tx)   OFF   OFF   OFF   ON
例如，由CDMA方式的第一通信系统(UMTS Band5)进行发送的情况下，从外部电路(未图示)以将FET开关电路Q2的FET设为导通状态(ON)的方式施加电压，同时，施加将FET开关电路Q1、Q3、Q4的FET设为非导通状态(OFF)的电压。该情况下，由于只有FET开关Q2为ON状态，因此，从包含高频增幅器PA1的前端输出的UMTS Band5的发送信号通过双工器电路15b及单极4掷开关电路10a从多频带天线ANT发射。
由第一通信系统(UMTS Band5)进行接收的情况下，同样从外部电路(未图示)施加将FET开关电路Q2的FET设为导通状态(ON)的电压，同时，施加将FET开关Q1、Q3、Q4的FET设为非导通状态(OFF)的电压。其结果为，来自多频带天线ANT的UMTS的接收信号通过单极4掷开关电路10a及双工器15b输入到低噪声放大器LNA2，在此进行增幅，输入到后级的接收电路(未图示)，并实施解调等。
由TDMA方式的第二通信系统(GSM850)进行发送的情况下，施加将FET开关Q4的FET设为导通状态(ON)的电压，同时，施加将FET开关电路Q1～Q3的FET设为非导通状态(OFF)的电压。在接收的情况下，施加将FET开关电路Q2的FET设为导通状态(ON)的电压，同时施加将FET开关Q1、Q3、Q4的FET设为非导通状态(OFF)的电压。
图21表示具备单极4掷开关电路10a、第一匹配电路50、第二匹配电路60a～60c、LC滤波电路15d的高频电路的等效电路。该例中，通过将单极多掷开关电路10a的一部分信号路径及发送接收电路在不同的通信系统中共通化，FET开关电路OFF时的等效电容降低。进而，通过与共通端口a连接的第一匹配电路50，可使分别从共通端口侧及单独端口侧观测到的阻抗集中为50Ω。从单独端口侧观测到的阻抗可通过包含被接地的电感元件L2a、L2b、L2c的第二匹配电路60a、60b、60c进行调整。利用该构成，与仅单极4掷开关电路的情况相比，低VSWR的频率段扩展，在824～2170MHz的宽频率段中可得到1.3以下的VSWR。
图22表示多频带通信装置中使用的本发明的高频电路的又一其它例子。该例的高频电路20具备利用使用了TDMA方式的4个通信系统GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、和使用了CDMA方式的3个通信系统UMTSBand1、Band2、Band5的多元连接方式的单极7掷开关电路10a。高频电路20设置于多频带天线ANT与作为CDMA方式的第一通信系统(UMTS Band5)用的前端的高频增幅器PA1及低噪声放大器LNA3、作为CDMA方式的第二通信系统(UMTS Band1)用的前端的高频增幅器PA3及低噪声放大器LNA5、作为CDMA方式的第三通信系统(UMTS Band2)用的前端的高频增幅器PA2及低噪声放大器LNA4、作为TDMA方式的第一通信系统(GSM900)用的前端的高频增幅器PA4及低噪声放大器LNA1、作为TDMA方式的第二通信系统(GSM850)用的前端的高频增幅器PA4及低噪声放大器LNA3、作为TDMA方式的第三通信系统(DCS)用的前端的高频增幅器PA5及低噪声放大器LNA2、作为TDMA方式的第四通信系统(PCS)用的前端的高频增幅器PA5及低噪声放大器LNA4之间，进行各通信系统的收发信号的切换。
该例中，低噪声放大器LNA3被共用于CDMA方式的第一通信系统(UMTS Band5)及TDMA方式的第二通信系统(GSM850)中，低噪声放大器LNA4被共用于CDMA方式的第三通信系统(UMTS Band2)及TDMA方式的第三通信系统(PCS)中，高频增幅器PA4被共用于TDMA方式的第一及第二通信系统(GSM850/GSM900)中，高频增幅器PA5被共用于TDMA方式的第三及第四通信系统(DCS/PCS)中。
该例中，单极7掷开关电路10a的单独端口c、d、f和带通滤波器15b及双工器15c、15e之间分别连接有第二匹配电路60a、60b、60c，双工器15c、15d和发送电路的高频增幅器PA1、PA2之间分别连接有第三匹配电路70a、70b。
通常接收信号与发送信号相比为低功率，另外，在将接收信号作为平衡信号处理的情况下，有时会因为寄生于连接线路的电抗而损害信号的相位(フエイズ)平衡、振幅(アンプリチユ一ド)平衡等特性。因此，使带通滤波器及双工器的接收端子集中于一部分区域，极力缩短与接收电路的连接线路。另一方面，为了提高绝缘而将发送路径和接收路径隔离，因此，双工器和发送电路的连接线路易增长。如果连接线路增长，则电抗增加，易发生阻抗的不匹配。尤其是与地之间形成的寄生电容易增大。本例中，通过在双工器15c、15d和发送电路之间连接具有接地的电感元件L4a、L4b的第三匹配电路70a、70b，降低了寄生电容的影响。
本例中，通过减少单极多掷开关电路的信号路径，可降低等效电容带来的阻抗的偏差，同时通过连接于共通端口的第一匹配电路50，可使分别从共通端口侧及单独端口侧观测到的阻抗集中于50Ω。因此，与仅有单极7掷开关电路的情况相比，低VSWR的频率段扩展，在824～2170MHz的宽频率段中可得到1.3以下的VSWR。
(3)第三实施例
图24及图25表示将具有图23所示的等效电路的多频带高频电路构成于绝缘基板(层叠基板)上的例。图24表示将开关元件10、滤波器元件15c～15f、及第一匹配电路50的第一电感元件L1安装于层叠基板100的上表面，并将LC滤波电路15a、15b，第二匹配电路60a、60b等设置于层叠基板100的内部的多频带高频部件的上表面外观，图25表示其层叠基板100的内部构造。层叠基板100由可在例如1000℃以下的低温下烧结的陶瓷感应体构成，其可通过将形成有印刷Ag、Cu等的导电浆料而成的厚度10～200μm的电极图案的多个陶瓷生料薄板(グリ一ンシ一ト)层叠，并一体进行烧结而进行制造。
在最下层的生料薄板12的表面上形成有大致覆盖全面的接地电极G，在背面形成有用于安装于电路基板的高频端子。高频端子具有：与天线侧电路连接的天线端子ANT；发送信号输入的发送端子Tx1、Tx2；输出平衡信号的接收端子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4；接地端子G；以及开关电路控制用电源端子(控制端子)U1～U3、Vc1～Vc4、Vdd，分别经由形成于生料薄板的通孔(黑圆点所示)与上层的生料薄板上的电极图案连接。本实施例中，将端子电极设为LGA(Land Grid Array)，但是也可以采用BGA(Ball Grid Array)等。接收端子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4为一对平衡端子，并排设置于层叠基板100的一边侧。
在层叠于生料薄板12上的生料薄板1～11上，通过电极图案形成有：LC滤波电路15a、15b；第一匹配电路50的第一电容元件C1；以及第二匹配电路60a、60b的第二电感元件，且经由通孔连接。在生料薄板2上形成有将安装于层叠基板100的上表面的开关元件10、滤波器元件15c～15d、及第一匹配电路50的第一电感元件L1连接的连接线路SS1～SS4、SL2。另外，在生料薄板1上形成有用于安装元件的多个接地电极。
矩形状的开关元件10具备形成于硅基板上的单极6掷开关电路10a及译码器10b，其第一边侧并排设置有与滤波器元件15c～15f连接的多个滤波器端子(接收端子)R1～R4，在与第一边在顺时针方向上邻接的第二边侧并排设置有与第一匹配电路50连接的天线端子AN、与LC滤波电路15a、15b连接的滤波器端子(发送端子)T1、T2，在与第二边在顺时针方向上邻接的第三边侧并排设置有控制端子U1～U3，在与第三边在顺时针方向上邻接的第四边侧并排设置有控制端子Vc1～Vc4、Vdd。接地端子G配置于滤波器端子R1～R4和LC滤波器端子T1、T2间等抑制端子间的干扰的位置。
在层叠基板100上与开关元件10接近配置的滤波器元件15c～15f上形成有：与开关元件10的滤波器端子R1～R4连接的不平衡端子PS1～PS4；输出平衡信号的平衡端子RX1+、RX1-、RX2+、RX2-、RX3+、RX3-、RX4+、RX4-；以及接地端子G。滤波器端子R1～R4和不平衡端子PS1～PS4由连接线路SS1～SS4连接。开关元件10和滤波器元件15c～15d接近而配置，因此，可使连接线路SS1～SS4短，可抑制无用的寄生阻抗(リアクタンス)的产生。另外，连接线路SS1、SS2的一端侧tp1、tp2通过通孔与形成在下层的第二匹配电路50的第二电感元件的电极图案连接。滤波器元件15c～15f的平衡端子RX1+、RX1-、RX2+、RX2-、RX3+、RX3-、RX4+、RX4-经由极短的连接线路SA1～SA7及通孔，与层叠基板100的底面的接收端子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4连接。本例中滤波器元件15c、15d及滤波器元件15e、15f分别构成一个部件，但即使是对于每个滤波器元件设定不同的部件，也可以将四个滤波器元件统一为一个部件。
在层叠基板100上的与开关元件10接近的接地电极ap1、ap2配置第一匹配电路50的第一电感元件L1。接地电极ap1经由连接线路SL1及通孔，与层叠基板100的底面的天线端子ANT连接，接地电极ap2经由连接线路SL2与开关元件10的天线端子AN连接，同时，经由连接线路SL2与安装于接地电极ap3、ap4的电感元件LESD连接。通过将第一电感元件L1在层叠基板100上配置于与滤波器元件15c～15d所接近的开关元件10的边(第一边)不同的边(第二边)的附近，由于这些连接线路不接近，所以，可以防止绝缘特性及信号损耗特性的劣化。另外，通过将连接线路以沿层叠方向不重合的方式形成，可以防止绝缘特性及信号损耗特性的劣化。
在层叠基板100内形成有三维形成的高频电路的电极图案及连接线路，以防止不必要的电磁性干涉的方式，被接地电极G所分离，或以沿层叠方向不重合的方式被配置。本例中，形成有LC滤波电路15a、15b和第二匹配电路60a、60b的第二电感元件以及第一匹配电路50的第一电容元件的电极图案，以沿层叠方向不重合的方式进行配置。
作为陶瓷感应体，可以列举例如以Al、Si及Sr为主成分，以Ti、Bi、Cu、Mn、Na、K等为副成分的陶瓷；以Al、Si及Sr为主成分，以Ca、Pb、Na、K等作为副成分的陶瓷；含有Al、Mg、Si及Gd的陶瓷；含有Al、Si、Zr及Mg的陶瓷。陶瓷感应体的电容率优选为5～15程度。除了陶瓷电介质外，也可以使用树脂或树脂/陶瓷复合材。还可以通过HTCC(高温同时烧制陶瓷)技术，在以Al2O3为主体的基板上通过钨、钼等可高温烧结的金属导体形成电极图案。
构成开关元件10的FET开关电路没有特别限定，可以使用GaAs-FET、CMOS-FET等。另外，也可以以裸露状态使用，用树脂或管进行密封。这样的高频部件适用于小型化。也可以将发送/接收电路的高频增幅器、低噪声放大器等在层叠基板100上进行复合。

Claims (18)

1.一种高频电路，用于可多频带工作的无线装置，并根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接，其特征在于，
具有：在与天线侧电路连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置有FET开关电路的单极多掷开关电路、以及连接于所述共通端口的第一匹配电路，
所述第一匹配电路含有串联连接于所述天线和所述共通端口之间的信号路径的第一电感元件、和连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，所述第一电感元件使从所述天线侧观察所述单独端口侧时的所述单极多掷开关电路的阻抗为感应性，利用所述第一电容元件调整所述天线侧电路及所述发送接收电路的阻抗匹配。
2.如权利要求1所述的高频电路，其特征在于，
具有配置于所述单独端口的至少一个和各对应的发送接收电路之间的滤波电路、和至少一个配置于所述单独端口和所述滤波电路之间的第二匹配电路，
所述滤波电路的至少一个为带通滤波器，所述第二匹配电路具备串联于信号路径或与地之间连接的第二电感元件。
3.如权利要求1或2所述的高频电路，其特征在于，
具有配置于所述单独端口的至少一个和各对应的发送接收电路之间的LC滤波电路，所述LC滤波电路具备第三电感元件及第二电容元件。
4.如权利要求1～3中任一项所述的高频电路，其特征在于，
所述多个通信系统的多元连接方式包含TDMA方式(Time Division Multiple Access)及CDMA方式(Code Division Multiple Access)。
5.如权利要求4所述的高频电路，其特征在于，
具备：
连接于第一单独端口和与TDMA方式的第一通信系统相对应的第一接收电路之间的带通滤波器；
连接于第二单独端口和与TDMA方式的第一及第二通信系统相对应的第一发送电路之间的LC滤波电路；
连接于第三单独端口和与TDMA方式的第二通信系统及CDMA方式的第一通信系统相对应的第二接收电路、以及与CDMA方式的第一通信系统相对应的第二发送电路之间的第一双工器；
连接于第四单独端口和与CDMA方式的第二通信系统相对应的第三接收电路以及与CDMA方式的第二通信系统相对应的第三发送电路之间的第二双工器；
在所述单极多掷开关电路的所述第一单独端口和所述带通滤波器之间、所述第三单独端口和所述第一双工器之间、所述第四单独端口和所述第二双工器之间的至少一个的路径，连接所述第二匹配电路。
6.如权利要求5所述的高频电路，其特征在于，
在所述第一双工器和所述第二发送电路之间配置有包含第四电感元件的第三匹配电路。
7.一种高频部件，用于多频带无线装置，在绝缘基板上构成根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接的高频电路，其特征在于，
所述高频电路具有：在与天线连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置了FET开关电路的单极多掷开关电路、连接于所述共通端口的第一匹配电路、以及配置于所述单独端口和发送接收电路之间的路径的滤波电路，所述滤波电路的至少一个为带通滤波器，
所述第一匹配电路具备串联连接于天线和单极多掷开关电路的共通端口之间的信号路径的第一电感元件、和连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，
在具有所述单极多掷开关电路的开关元件的底面的第一边侧并排设置有和所述滤波电路连接的多个滤波器端子，
在所述绝缘基板的上表面构成所述滤波电路的滤波器元件接近所述开关元件的所述第一边安装，
所述开关元件和所述滤波器元件由在所述绝缘基板内形成的连接线路所连接。
8.如权利要求7所述的高频部件，其特征在于，
所述开关元件在邻接于所述第一边侧的第二边侧具有天线端子，所述第一匹配电路的第一电感元件在所述层叠基板上安装在接近于所述开关元件的所述第二边的位置，所述开关元件和所述第一电感元件由在所述绝缘基板内形成的连接线路所连接。
9.一种高频部件，用于多频带无线装置，在绝缘基板上构成根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接的高频电路，其特征在于，
所述高频电路具有：在与天线连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置有FET开关电路的单极多掷开关电路、连接于所述共通端口的第一匹配电路、以及配置于所述单独端口和所述发送接收电路之间的滤波电路，所述滤波电路的至少一个为带通滤波器，
所述第一匹配电路具备串联连接于所述天线和所述共通端口之间的信号路径的第一电感元件、连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，
在具有所述单极多掷开关电路的开关元件的底面并排设置有和所述滤波电路连接的多个滤波器端子，并且形成有和所述天线连接的天线端子，
在所述绝缘基板的上表面，以接近的方式安装有所述开关元件、构成所述滤波电路的滤波器元件、以及构成所述第一匹配电路的第一电感元件，
所述开关元件和所述滤波器元件、以及所述开关元件和所述第一电感元件，分别由在所述绝缘基板内以沿层叠方向不重合的方式形成的连接线路所连接。
10.一种高频部件，用于多频带无线装置，在绝缘基板上构成根据多个通信系统的信号切换天线和发送接收电路之间的连接的高频电路，其特征在于，
所述高频电路具有：在与天线连接的共通端口和与发送接收电路连接的多个单独端口之间配置有FET开关电路的单极多掷开关电路、连接于所述共通端口的第一匹配电路、配置于所述单独端口和发送接收电路之间的滤波电路，所述滤波电路的至少一个为带通滤波器，
所述第一匹配电路具备串联连接于天线和所述单极多掷开关电路的共通端口之间的信号路径的第一电感元件、和连接于所述第一电感元件的天线侧且接地的第一电容元件，
在具有所述单极多掷开关电路的开关元件的底面并排设置有和所述滤波电路连接的多个滤波器端子，并且形成有和所述天线连接的天线端子，
在所述绝缘基板的上表面以接近的方式安装有所述开关元件、构成所述滤波电路的滤波器元件、以及构成所述第一匹配电路的第一电感元件，
所述开关元件和所述滤波器元件、以及所述开关元件和所述第一电感元件分别由在多层的绝缘基板内形成的连接线路所连接，
在不同的层形成的所述连接线路之间配置有形成了接地电极的层。
11.如权利要求7～10所述的高频部件，其特征在于，
具有第二匹配电路，所述第二匹配电路含有连接于所述单独端口和所述滤波电路之间的信号路径的第二电感元件，所述第二电感元件通过绝缘基板内的电极图案形成在比所述滤波器元件更靠下方。
12.如权利要求11所述的高频部件，其特征在于，
连接于不同的信号路径的第二电感元件的电极图案沿层叠方向不重合。
13.如权利要求7～12中任一项所述的高频部件，其特征在于，
具有配置于所述单独端口的至少一个和各对应的发送接收电路之间的路径的LC滤波电路，所述LC滤波电路具有第三电感元件及第二电容元件，所述第三电感元件及所述第二电容元件通过所述绝缘基板内的电极图案形成于所述开关元件的下方。
14.如权利要求13所述的高频部件，其特征在于，
连接于不同的信号路径的LC滤波电路的电极图案沿层叠方向不重合。
15.如权利要求7～14中任一项所述的高频部件，其特征在于，
在所述绝缘基板的底面设有多个端子，所述多个端子包含用于和天线及发送接收电路连接的高频端子，在所述绝缘基板的一边侧并排设置有与接收电路连接的多个高频端子。
16.如权利要求9～15中任一项所述的高频部件，其特征在于，
在所述绝缘基板的底面设有多个端子，所述多个端子含有用于和天线及发送接收电路连接的高频端子，在所述绝缘基板的一边侧并排设置有和接收电路连接的多个高频端子，在另一边与接地端子邻接而形成有与天线连接的天线端子，所述天线端子和所述第一匹配电路的连接、所述接收端子和所述滤波器端子的连接分别通过所述绝缘基板内的连接线路进行，所述天线端子和所述开关元件之间的连接线路、所述接收端子和所述滤波器元件之间的连接线路沿层叠方向不重合。
17.一种多频带无线通信装置，其特征在于，
使用了权利要求1～6中任一项所述的高频电路。
18.一种多频带无线通信装置，其特征在于，
使用了权利要求7～16中任一项所述的高频部件。
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