CN103828249A - 高频模块 - Google Patents

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Abstract

高频模块（10）包括安装在层叠体（100）上的第1开关元件（21）及第2开关元件（22）。第1开关元件（21）包括共用端子（Pc1）和独立端子（Pi11、Pi12、Pi13、Pi14）。第2开关元件（22）包括共用端子（Pc2）和独立端子（Pi21、Pi22、Pi23、Pi24）。独立端子（Pi11、Pi12、Pi13、Pi21、Pi22、Pi23）与安装在层叠体（100）上的SAW滤波器（411、412、421、422）、形成在层叠体（100）内的低通滤波器（31、32）的任一个相连接。独立端子（Pi14、Pi24）利用导电性通孔（131、132）与层叠体（100）内的内层接地电极（DPG01）相连接，并进行接地。

Description

高频模块
技术领域
本发明涉及高频模块，该高频模块切换不同频带的多个通信信号并进行收发。
背景技术
当前，在移动无线终端中，存在各种规格，需要收发分别利用不同频带的多个通信信号。而且，在要支持的频带较宽的情况下，移动无线终端包括：第1天线；该第1天线对利用较低频带（例如，900MHz附近的频带）的通信信号进行收发；以及第2天线，该第2天线对利用较高频带（例如，2.0GHz附近的频带）的通信信号进行收发。
而且，在专利文献1记载的高频模块中，记载了如下的高频模块，该高频模块包括：第1开关元件，该第1开关元件的共用端子与第1天线相连接；以及第2开关元件，该第2开关元件的共用端子与第2天线相连接。
图7是表示由与专利文献1的高频模块相同的结构构成的现有的高频模块10P的结构的框图，图7（A）表示发送电路或接收电路的任一个电路与第1天线ANT1相连接的情况，图7（B）表示发送电路或接收电路的任一个电路与第2天线ANT2相连接的情况。
高频模块10P包括将第1开关元件21及第2开关元件22进行了一体化的开关模块20。第1开关元件21的共用端子Pc1与高频模块10P的第1天线连接端子101相连接。第1开关元件21的第1独立端子Pi11经由低通滤波器31与高频模块10P的发送信号输入端子111相连接。第1开关元件21的第2独立端子Pi12经由SAW滤波器411与高频模块10P的接收信号输出端子1121相连接。第1开关元件21的第3独立端子Pi13经由SAW滤波器412与高频模块10P的接收信号输出端子1122相连接。第1开关元件21的第4独立端子Pi14与终端端子113相连接。终端端子113经由外部的终端电阻Rt1进行接地。
第2开关元件22的共用端子Pc2与高频模块10P的第2天线连接端子102相连接。第2开关元件22的第1独立端子Pi21经由低通滤波器32与高频模块10P的发送信号输入端子121相连接。第2开关元件22的第2独立端子Pi22经由SAW滤波器421与高频模块10P的接收信号输出端子1221相连接。第2开关元件22的第3独立端子Pi23经由SAW滤波器422与高频模块10P的接收信号输出端子1222相连接。第2开关元件22的第4独立端子Pi24与终端端子123相连接。终端端子123经由外部的终端电阻Rt2进行接地。
在利用第1天线ANT1进行收发的情况下，使第1开关元件21的共用端子Pc1与独立端子Pi11、Pi12、Pi13中的任一个进行连接，在第2开关元件22中，使共用端子Pc2与被电阻终端的独立端子Pi24进行连接。此外，相反，在利用第2天线ANT2进行收发的情况下，使第2开关元件22的共用端子Pc2与独立端子Pi21、Pi22、Pi23中的任一个进行连接，在第1开关元件12中，使共用端子Pc1与被电阻终端的独立端子Pi14进行连接。
由此，在分别与第1、第2天线相连接的收发电路之间确保必要量的隔离性性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010-212962号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在现有的包括高频模块10P的移动无线终端中，必须另外使用终端电阻Rt1、Rt2，随着构成要素的增加，也相应地导致大型化。此外，作为高频模块10P，必须形成用于连接终端电阻Rt1、Rt2的终端端子113、123，高频模块10P也相应地大型化。
而且，若在高频模块10P内包括终端电阻Rt1、Rt2，则需要安装该终端电阻Rt1、Rt2的区域，并且还需要为此设置走线电极，在此情况下，高频模块10P的构成要素也会增加而导致大型化。
因此，本发明的目的在于提供一种能确保分别与多个天线相连接的收发电路之间的隔离性且小型的高频模块。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的高频模块包括：多个开关元件，该多个开关元件分别具有天线连接用的端子和多个切换连接端子；以及层叠体，该层叠体安装有多个开关元件。安装在层叠体上的滤波器元器件、或者由层叠体的内层电极所形成的滤波电路与任一个切换连接端子相连接。多个开关元件中的未与滤波器元器件或滤波电路相连接的切换连接端子与形成在层叠体中的内层接地电极直接进行连接。
在该结构中，由于不需要终端电阻的安装空间和走线电极，因此，能使层叠体小型化，而且也不需要终端电阻，因此，能减少高频模块的构成要素，能作为整体实现小型化。
此外，优选为本发明的高频模块具有以下的结构。多个开关元件安装在层叠体的表面。未与滤波器元器件或滤波电路相连接的切换连接端子通过以沿着层叠体的层叠方向延伸的形状所形成的导电性通孔与内层接地电极相连接。
在该结构中，仅利用导电性通孔将未与滤波器元器件或滤波电路相连接的切换连接端子与内层接地电极进行连接，从而能缩短连接距离。由此，能抑制与接地相连接的线路所产生的寄生电感，提高隔离特性。
此外，优选为在本发明的高频模块中，各开关元件的未与滤波器元器件或滤波电路相连接的切换连接端子通过导电性通孔与内层接地电极直接进行连接，该内层接地电极在每个开关元件中电分离。
在该结构中，能防止高频信号经由内层接地电极在多个开关元件之间进行传输。由此，能进一步提高开关元件之间的隔离特性。
此外，优选为在本发明的高频模块中，内层接地电极配设在比实现滤波电路的内层电极更靠近层叠体的表面一侧。
在该结构中，由于开关元件与内层接地电极的距离接近，因此，能缩短未与滤波器元器件或滤波电路相连接的切换连接端子的接地线路。由此，能进一步抑制寄生电感的产生，提高隔离特性。
此外，在本发明的高频模块中，多个开关元件也可以作为一体形成的开关模块安装在层叠体上。
在该结构中，通过使多个开关元件一体化，能使开关元件整体的安装面积小面积化。此外，能减少控制端子数量，并减少控制信号输入用的外部连接用端子。由此，能使层叠体小型化。此时，各开关元件的间隔变窄，但通过使用上述的接地连接结构，能确保所需的隔离性。
发明的效果
根据本发明，能实现一种能确保分别与多个天线相连接的收发电路之间的隔离性且小型的高频模块。
附图说明
[图1]是表示本发明的实施方式1所涉及的高频模块10的电路结构的框图。
[图2]是实施方式1所涉及的高频模块10的局部层叠图。
[图3]是表示实施方式1所涉及的高频模块10的层叠结构的剖视图。
[图4]表示由实施方式1的结构构成的高频模块10和现有的使用终端电阻的高频模块的开关之间隔离性的频率特性。
[图5]是实施方式2所涉及的高频模块10A的局部层叠图。
[图6]是表示实施方式2所涉及的高频模块10A的层叠结构的剖视图。
[图7]是表示由与专利文献1的高频模块相同的结构构成的现有的高频模块10P的结构的框图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式1所涉及的高频模块进行说明。图1是表示本发明的实施方式1所涉及的高频模块10的电路结构的框图，图1（A）表示发送电路或接收电路的任一个电路与第1天线ANT1相连接的情况，图1（B）表示发送电路或接收电路的任一个电路与第2天线ANT2相连接的情况。
高频模块10包括将第1开关元件21及第2开关元件22进行了一体化的开关模块20。
第1开关元件21包括共用端子Pc1；以及多个独立端子（相当于本发明的“切换连接端子”）Pi11、Pi12、Pi13、Pi14。第1开关元件21基于控制信号使共用端子Pc1进行切换来与独立端子Pi11、Pi12、Pi13、Pi14中的任一个进行连接。
第1开关元件21的共用端子Pc1与高频模块10的第1天线连接端子101相连接。第1天线连接端子101与第1天线ANT1相连接。第1天线ANT1是收发较低频带的通信信号的电波的天线。另外，所谓的较低频带例如是指900MHz附近的频带。
第1开关元件21的第1独立端子Pi11经由低通滤波器31与高频模块10的发送信号输入端子111相连接。发送信号输入端子111与未图示的外部的发送信号生成部相连接。频带互不相同的第1低频发送信号及第2低频发送信号分别输入到发送信号输入端子111中。低通滤波器31是使第1、第2低频发送信号的基带通过、并使高次谐波频率衰减的滤波器，并由形成在后文所述的层叠体100中的内层电极所形成的电感器和电容器构成。
第1开关元件21的第2独立端子Pi12经由SAW滤波器411与高频模块10的接收信号输出端子1121相连接。接收信号输出端子1121与未图示的外部的第1接收信号处理部相连接。SAW滤波器411是使第1低频接收信号的基带通过、并使其它频带衰减的滤波器。SAW滤波器411由安装在层叠体100的表面上的离散元器件构成。
第1开关元件21的第3独立端子Pi13经由SAW滤波器412与高频模块10的接收信号输出端子1122相连接。接收信号输出端子1122与未图示的外部的第2接收信号处理部相连接。SAW滤波器412是使第2低频接收信号的基带通过、并使其它频带衰减的滤波器。SAW滤波器412由安装在层叠体100的表面上的离散元器件构成。
第1开关元件21的第4独立端子Pi14直接接地。
第2开关元件22包括共用端子Pc2；以及多个独立端子（相当于本发明的“切换连接端子”）Pi21、Pi22、Pi23、Pi24。第2开关元件22基于控制信号使共用端子Pc2进行切换来与独立端子Pi21、Pi22、Pi23、Pi24中的任一个进行连接。
第2开关元件22的共用端子Pc2与高频模块10的第2天线连接端子102相连接。第2天线连接端子102与第2天线ANT2相连接。第2天线ANT2是收发较高频带的通信信号的电波的天线。另外，所谓的较高频带例如是指2GHz附近的频带。
第2开关元件22的第1独立端子Pi21经由低通滤波器32与高频模块10的发送信号输入端子121相连接。发送信号输入端子121与未图示的外部的发送信号生成部相连接。频带互不相同的第1高频发送信号及第2高频发送信号分别输入到发送信号输入端子121中。低通滤波器32是使第1、第2高频发送信号的基带通过、并使高次谐波频率衰减的滤波器，并由形成在后文所述的层叠体100中的内层电极所形成的电感器和电容器构成。
第2开关元件22的第2独立端子Pi22经由SAW滤波器421与高频模块10的接收信号输出端子1221相连接。接收信号输出端子1221与未图示的外部的第3接收信号处理部相连接。SAW滤波器421是使第1高频接收信号的基带通过、并使其它频带衰减的滤波器。SAW滤波器421由安装在层叠体100的表面上的离散元器件构成。
第2开关元件22的第3独立端子Pi23经由SAW滤波器422与高频模块10的接收信号输出端子1222相连接。接收信号输出端子1222与未图示的外部的第4接收信号处理部相连接。SAW滤波器422是使第2高频接收信号的基带通过、并使其它频带衰减的滤波器。SAW滤波器422由安装在层叠体100的表面上的离散元器件构成。
第2开关元件22的第4独立端子Pi24直接接地。
通过采用这样的结构，无需像现有结构那样需要终端电阻的安装空间和走线电极，因此，能使层叠体小型化。而且，无需终端电阻，因此，能减少高频模块的构成要素，能使整体小型化。
由这样的结构构成的高频模块10如下地进行动作。
在发送第1、第2低频发送信号的情况下，将第1开关元件21的共用端子Pc1与第1独立端子Pi11进行连接，并将第2开关元件22的共用端子Pc2与第4独立端子Pi24进行连接。
在接收第1低频接收信号的情况下，将第1开关元件21的共用端子Pc1与第2独立端子Pi12进行连接，并将第2开关元件22的共用端子Pc2与第4独立端子Pi24进行连接。在接收第2低频接收信号的情况下，将第1开关元件21的共用端子Pc1与第3独立端子Pi13进行连接，并将第2开关元件22的共用端子Pc2与第4独立端子Pi24进行连接。
在发送第1、第2高频发送信号的情况下，将第2开关元件22的共用端子Pc2与第1独立端子Pi21进行连接，并将第1开关元件21的共用端子Pc1与第4独立端子Pi14进行连接。
在接收第1高频接收信号的情况下，将第2开关元件22的共用端子Pc2与第2独立端子Pi22进行连接，并将第1开关元件21的共用端子Pc1与第4独立端子Pi14进行连接。在接收第2高频接收信号的情况下，将第2开关元件22的共用端子Pc2与第3独立端子Pi23进行连接，并将第1开关元件12的共用端子Pc1与第4独立端子Pi14进行连接。
通过进行这样的控制，在低频带下进行通信的情况下，高频一侧的开关元件22的共用端子Pc2经由第4独立端子Pi24直接接地。由此，即使低频带的发送信号和接收信号环绕到第2开关元件22也不会发生反射，而是流向接地。此外，在高频带下进行通信的情况下，低频一侧的开关元件21的共用端子Pc1经由第4独立端子Pi14直接接地。由此，即使高频带的发送信号和接收信号环绕到第1开关元件21也不会发生反射，而是流向接地。因此，能确保第1开关元件21和第2开关元件22之间的隔离性。
这样的电路结构的高频模块10能通过以下的结构来实现。图2是实施方式1所涉及的高频模块10的局部层叠图。图3是表示实施方式1所涉及的高频模块10的层叠结构的剖视图。另外，在图2、图3中，省略了构成滤波电路的层的具体的电极图案等的结构的图示。
高频模块10包括层叠体100，该层叠体100通过将多层（本实施例中为15层）电介质层PL01～PL15进行层叠而成。层叠体100将电介质层PL01作为最上层，并将电介质层PL15作为最下层。
在层叠体100的表面即电介质层PL01的表面以规定的图案形成有安装用连接盘。在电介质层PL01的表面安装有将第1开关元件21及第2开关元件22进行了一体化的开关模块20。在电介质层PL01的表面安装有将SAW滤波器411和412进行了一体化的第1SAW滤波器元件、以及将SAW滤波器421和422进行了一体化的第2SAW滤波器元件。
在层叠体100的从表面起成为第2层的电介质层PL02上形成有各种走线电极。
在层叠体100的从表面起成为第3层的电介质层PL03的大致整个面上形成有内层接地电极DPG01。内层接地电极DPG01经由沿着层叠方向贯通电介质层PL01、PL02的导电性通孔131与第1开关元件21的第4独立端子Pi14相连接。内层接地电极DPG01经由沿着层叠方向贯通电介质层PL01、PL02的导电性通孔132与第2开关元件22的第4独立端子Pi24相连接。
在层叠体100的从表面起成为第4层的电介质层PL04至成为第13层的电介质层13上形成有构成低通滤波器31、32的电感器及电容器的电极图案。电感器通过形成为环状的线状电极、以及将该线状电极在层叠方向上进行连接的导电性通孔而得以形成。电容器通过隔着电介质层相对的规定面积的平板电极对而得以形成。
在层叠体100的从表面起成为第14层的电介质层PL14的大致整个面上形成有内层接地电极DPG02。内层接地电极DPG02经由贯通电介质层PL04至电介质层PL13这13层的多个导电性通孔133与内层接地电极DPG01相连接。
在层叠体100的最下层即电介质层PL15的背面，沿着外周排列形成有以下构件：外部RF连接端子TPRF，该外部RF连接端子TPRF实现上述发送信号输入端子111、121及接收信号输出端子1121、1122、1221、1222；外部天线连接端子TPANT1，该外部天线连接端子TPANT1实现第1天线连接端子101；外部天线连接端子TPANT2，该外部天线连接端子TPANT2实现第2天线连接端子102；外部连接接地端子TPGND，外部控制信号输入端子TPCON。此外，在电介质层PL15的背面中央形成有外部连接接地端子TPGND。外部RF连接端子TPRF和外部天线连接端子TPANT1、TPANT2利用贯通规定的电介质层的导电性通孔与各层的内层电极相连接以实现图1的电路。各外部连接接地端子TPGND经由贯通电介质层PL15的多个导电性通孔133、134与内层接地电极DPG02相连接。
这些外部连接端子分别安装在安装有高频模块10的母基板的规定连接盘上。
通过采用这样的结构，未与滤波电路和SAW滤波器相连接的、第1开关元件21的第4独立端子Pi14及第2开关元件22的第4独立端子Pi24仅利用导电性通孔131、132与内层接地电极DPG01相连接。由此，第4独立端子Pi14、Pi24以较短的距离进行接地。因此，能抑制用于接地的线路所引起的寄生电感，提高隔离性。
而且，如上所述，内层接地电极DPG01不用夹着形成有滤波电路的层，而是配置在层叠体100的表面的极附近，从而能进一步缩短用于接地的线路的距离。由此，能进一步抑制寄生电感，提高隔离性。
此外，尤其是如本实施方式所示，在将多个开关元件一体化的情况下，能使安装面积减小，开关元件的间隔及端子的间隔变得狭窄，但是，通过上述的结构，能确保隔离性。即，能提高隔离性并节省空间。此外，在将开关元件如此进行一体化的情况下，能使控制信号共用化，减少外部控制信号输入端子TPCON，还能减少走线电极数量，能使层叠体进一步小型化。
图4表示由实施方式1的结构构成的高频模块10和现有的使用终端电阻的高频模块的开关之间隔离性的频率特性。如图4所示，即使使用本实施方式的结构，也能与现有的使用终端电阻的高频模块同等地在900MHz至2GHz的频带中确保20dB以上的隔离性。
接下来，参照附图对本发明的实施方式2所涉及的高频模块进行说明。图5是实施方式2所涉及的高频模块10A的局部层叠图。图6是表示实施方式2的高频模块10A的层叠结构的剖视图。
本实施方式的高频模块10A与实施方式1所涉及的高频模块10的不同之处在于，形成于电介质层PL03的内层接地电极的形状，其它结构均相同。因此，仅对不同部位进行说明。
在成为层叠体100A的第3层的电介质层PL03上形成有内层接地电极DPG11、DPG12。内层接地电极DPG11和DPG12彼此空开间隔地形成，从而电分离。
在俯视层叠体100A时（从表面一侧进行观察时），内层接地电极DPG11以包含第1开关元件21的安装区域的形状形成。内层接地电极DPG11经由沿着层叠方向贯通电介质层PL01、PL02的导电性通孔131与第1开关元件21的第4独立端子Pi14相连接。
在俯视层叠体100A时（从表面一侧进行观察时），内层接地电极DPG12以包含第2开关元件22的安装区域的形状形成。内层接地电极DPG12经由沿着层叠方向贯通电介质层PL01、PL02的导电性通孔132与第2开关元件22的第4独立端子Pi24相连接。
内层接地电极DPG11、DPG12经由贯通电介质层PL04至电介质层PL13的多个导电性通孔133与内层接地电极DPG02相连接。
通过采用这样的结构，第1开关元件21的第4独立端子Pi14及第2开关元件22的第4独立端子Pi24利用导电性通孔直接进行连接，与所述第4独立端子Pi14、Pi24接近的内层接地电极电分离。因此，能抑制各通信信号经由内层接地电极在开关元件之间进行传输。由此，能进一步提高开关元件之间的隔离性。
另外，在本实施方式中，示出了使内层接地电极DPG11、DPG12形成在相同的电介质层上的示例，但也可以形成在不同的电介质层上。在此情况下，若使内层接地电极DPG11与DPG12不夹着电介质层相对，则能进一步提高隔离性。
此外，在上述各实施方式中对包括两个开关元件的高频模块进行了说明，但对于包括分别与各不相同的天线相连接的三个以上的开关元件的高频模块也能适用上述结构。
标号说明
10、10A、10P：高频模块
20：开关模块
21：第1开关元件
22：第2开关元件
31、32：低通滤波器
411、412、421、422：SAW滤波器
100、100A：层叠体
101、102：天线连接端子
111、121：发送信号输入端子
1121、1122、1221、1222：接收信号输出端子
131、132、133、134：导电性通孔
Pc1、Pc2：共用端子
Pi11、Pi12、Pi13、Pi14、Pi21、Pi22、Pi23、Pi24：独立端子
PL01-PL15：电介质层
Rt1、Rt2：终端电阻

Claims (5)

1.一种高频模块，该高频模块包括：
多个开关元件，该多个开关元件分别具有天线连接用的端子和多个切换连接端子；以及
层叠体，该层叠体安装有多个所述开关元件，
所述高频模块通过使安装在所述层叠体上的滤波器元器件、或者由所述层叠体的内层电极所形成的滤波电路与任一个切换连接端子进行连接而构成，其特征在于，
多个所述开关元件中的未与所述滤波器元器件或所述滤波电路相连接的切换连接端子与形成在所述层叠体中的内层接地电极直接进行连接。
2.如权利要求1所述的高频模块，其特征在于，
多个所述开关元件安装在所述层叠体的表面上，
未与所述滤波器元器件或所述滤波电路相连接的切换连接端子通过导电性通孔与所述内层接地电极相连接。
3.如权利要求2所述的高频模块，其特征在于，
各开关元件的未与所述滤波器元器件或所述滤波电路相连接的切换连接端子通过导电性通孔与所述内层接地电极直接进行连接，所述内层接地电极在每个所述开关元件中电分离。
4.如权利要求1至3的任一项所述的高频模块，其特征在于，
所述内层接地电极配设在比实现所述滤波电路的所述内层电极更靠所述层叠体的表面一侧。
5.如权利要求1至4的任一项所述的高频模块，其特征在于，
多个所述开关元件作为一体形成的开关模块安装在所述层叠体上。
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