CN107210759A - 高频开关模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的高频开关模块(10)包括开关元件(20)、第1电感器(30)以及滤波元件(40)。开关元件(20)包括共用端子(P00)以及选择性地与该共用端子连接的被选择端子(P02、P03)。滤波元件(40)具备分别与被选择端子(P02)以及被选择端子(P03)相连接的SAW滤波器(41、42)。SAW滤波器(41、42)的被选择端子(P02)及被选择端子(P03)的相反侧的端子被共用，并与前端端子(Pfe)相连接。第1电感器(30)连接在被选择端子(P02)与被选择端子(P03)之间。

Description

高频开关模块
技术领域
本发明涉及用于无线通信装置的前端部等的高频开关模块。
背景技术
如今，随着通信频段的多样化，移动电话等无线通信装置中具备能进行多个通信频段的通信的前端电路。这样的前端电路中，使用这些通信频段所共用的天线来对多个通信频段的发送信号及接收信号进行收发，从而实现小型化。为了在多个通信频段中共用天线，如专利文献1所示，多采用开关模块。
例如，专利文献1所记载的开关模块包括多个通信频段的收发电路以及SPnT(n为2以上的整数)的开关元件。开关元件的共用端子与天线相连接，多个被选择端子与各通信频段的收发电路相连接。根据该结构，将多个通信频段的收发电路中的任一个切换并连接至天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-109084号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，开关元件的多个被选择端子多沿开关元件壳体的一边配置，且这些被选择端子大致相接近。
因此，高频信号有可能在被选择端子间泄漏。例如，特别在如下情况下会成为问题。第1通信频段的信号的高次谐波的频率与第2通信频段的基频接近或重叠。第1被选择端子与第2被选择端子相接近，且第1通信频段的信号传输至第1被选择端子，第2通信频段的信号传输至第2被选择端子。
该情况下，第1通信频段的高次谐波分量会从第1被选择端子泄漏至第2被选择端子，从而不必要地传输至第2通信频段的收发电路。由此，对于第2通信频段的传输特性会变差。
本发明的目的在于提供一种能将开关元件的被选择端子侧的隔离性确保得较高的高频开关模块。
解决技术问题的技术方案
本发明的高频开关模块包括开关元件、滤波元件以及第1电感器。开关元件包括共用端子以及选择性地与该共用端子连接的第1、第2被选择端子。滤波元件与第1被选择端子以及第2被选择端子相连接，并共用第1被选择端子以及第2被选择端子的相反侧的端子。第1电感器连接在第1被选择端子与第2被选择端子之间。
该结构中，利用在开关元件的第1被选择端子和第2被选择端子之间产生的电容器与第1电感器的并联谐振、以及分别与第1被选择端子及第2被选择端子相连接的滤波元件，从而抑制了在第1被选择端子与第2被选择端子之间泄漏的高频信号。即，能提高第1被选择端子与第2被选择端子之间的隔离特性。
此外，优选本发明的高频开关模块中具有如下结构。高频开关模块具备安装有开关元件、滤波元件以及第1电感器的电路基板。连接第1被选择端子和电感器的第1连接导体的长度以及连接第2被选择端子和第1电感器的第2连接导体的长度比连接第1电感器和滤波元件的连接导体的长度短。
该结构中，能抑制在第1被选择端子与第2被选择端子之间产生的容性耦合。由此，进一步抑制了在第1被选择端子与第2被选择端子之间泄漏的高频信号。
此外，优选在本发明的高频开关模块中，第1连接导体与第2连接导体配置在俯视电路基板时不同的位置。
该结构中，进一步抑制了第1连接导体与第2连接导体的容性耦合。
此外，优选在本发明的高频开关模块中，开关元件在第1被选择端子与第2被选择端子之间具备第3被选择端子。
该结构中，由于使第1被选择端子与第2被选择端子隔开，因此抑制了第1被选择端子与第2被选择端子之间的高频信号的泄漏。
此外，本发明的高频开关模块中也可以具有如下结构。滤波元件包括与第1被选择端子连接的第1滤波器以及与第2被选择端子连接的第2滤波器。在连接开关元件和第1滤波器的传输线中的开关元件与电感器之间连接有匹配用电感器。
该结构中，能将开关元件的第1被选择端子的阻抗设定为合适的阻抗。
此外，本发明的高频开关模块中也可以具有如下结构。滤波元件包括与第1被选择端子连接的第1滤波器以及与第2被选择端子连接的第2滤波器。在连接开关元件和第2滤波器的传输线中的开关元件与第2滤波器之间连接有匹配用电感器。
该结构中，能将从第2滤波器观察开关元件而得到的阻抗设定为合适的阻抗。
此外，本发明的高频开关模块中也可以具有如下结构。第1电感器是形成于电路基板的螺旋形状的导体图案。形成在电路基板的内部并接近第1电感器的接地导体呈不与螺旋形状的中央开口部相重叠的形状。
该结构中，能抑制第1电感器的Q值的降低。由此，进一步改善了第1被选择端子与第2被选择端子之间的隔离特性。
此外，本发明的高频开关模块具备与连接滤波元件中的第1电感器的端子的相反侧的端子相连接的第2电感器。第2电感器与第1电感器进行电磁场耦合。
该结构中，能将第2电感器用于隔离特性的提高。第2电感器可用于提供其他功能(例如，其他电路元件间的匹配、滤波特性)。因此，能提高隔离特性，而无需新使用另外的第2电感器。
发明效果
根据本发明，能将开关元件的被选择端子侧的隔离性确保得较高。由此，能实现具有优异的传输特性的高频开关模块。
附图说明
图1是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的电路图。
图2是示出本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的结构与比较结构中的隔离特性的曲线。
图3是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的俯视图。
图4是示出本发明实施方式2所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
图5是示出本发明实施方式3所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
图6是本发明实施方式4所涉及的高频开关模块的电路图。
图7是本发明实施方式5所涉及的高频开关模块的电路图。
图8是本发明实施方式6所涉及的高频开关模块的电路图。
图9是示出本发明实施方式7所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
具体实施方式
参考附图对本发明实施方式1所涉及的高频开关模块进行说明。图1是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式所涉及的高频开关模块10包括开关元件20、第1电感器30以及滤波元件40。滤波元件40包括构成第1滤波器的SAW滤波器41以及构成第2滤波器的SAW滤波器42。另外，第1、第2滤波器中的至少一方也可以利用BAW滤波器来构成。
开关元件20包括共用端子P00以及被选择端子P01、P02、P03、P04。开关元件20是由半导体开关构成的SPnT开关。n为2以上的整数即可。共用端子P00选择性地与被选择端子P01、P02、P03、P04中的任一个连接。
共用端子P00与高频开关模块10的天线连接端子Pant相连接。天线连接端子Pant与天线ANT相连接。
被选择端子P02与SAW滤波器41相连接。被选择端子P03与SAW滤波器42相连接。被选择端子P02相当于本发明的第1被选择端子，被选择端子P03相当于本发明的第2被选择端子。
SAW滤波器41与SAW滤波器42具有互不相同的通信频带。在本实施方式中，SAW滤波器41与SAW滤波器42的通频带互不重叠。SAW滤波器41与SAW滤波器42连接至高频开关模块10的前端端子Pfe。即，SAW滤波器41与SAW滤波器42共用前端端子Pfe侧的端子(与被选择端子P02、P03进行连接的一侧的相反侧的端子)，并与前端端子Pfe相连接。由此，能使SAW滤波器41与SAW滤波器42形成得小型化。
第1电感器30与被选择端子P02及被选择端子P03相连接。具体而言，第1电感器30与连接被选择端子P02和SAW滤波器41的传输线、以及连接被选择端子P03和SAW滤波器42的传输线相连接。
如下所示，对由上述电路结构构成的高频开关模块10进行使用。当接收第1通信频段的高频信号时，共用端子P00与被选择端子P02相连接。设定SAW滤波器41，使得第1通信频段的接收信号的频带在通频带内。由天线ANT接收到的第1通信频段的接收信号经由开关元件20输入至SAW滤波器41。用SAW滤波器41对第1通信频段的接收信号进行滤波，并从前端端子Pfe输出。当接收第2通信频段的高频信号时，共用端子P00与被选择端子P03相连接。设定SAW滤波器42，使得第2通信频段的接收信号的频带在通频带内。由天线ANT接收到的第2通信频段的接收信号经由开关元件20输入至SAW滤波器42。用SAW滤波器42对第2通信频段的接收信号进行滤波，并从前端端子Pfe输出。
在上述结构中，利用开关元件20内的在被选择端子P02和被选择端子P03之间产生的电容器210与第1电感器30构成并联谐振电路。该并联谐振电路的谐振频率是第1通信频段的接收信号的高次谐波分量，并设定为与第2通信频段的接收信号的基频接近或重叠的频率。通过采用上述结构，利用由该第1电感器30与电容器210构成的并联谐振电路，即使SAW滤波器41与SAW滤波器42均连接至前端端子Pfe，也能抑制第1通信频段的接收信号的高次谐波分量输出至前端端子Pfe。换言之，能将在第1通信频段的接收信号的传输路径与第2通信频段的接收信号的传输路径中的开关元件20的前端端子Pfe侧的传输路径的隔离性确保得较高。
图2是示出本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的结构与比较结构中的隔离特性的曲线图。另外，比较结构示出省略了本实施方式所涉及的高频开关模块10中的第1电感器30以及滤波元件40的结构，即，仅用开关元件20来对通信频段的接收信号进行切换的结构。
如图2所示，比较结构中，高次谐波分量发生泄漏，然而通过使用本实施方式的高频开关模块10的结构，从而能抑制第1通信频段的接收信号的高次谐波分量从前端端子Pfe输出，而不增加基频的插入损耗。
由此，通过使用本实施方式的高频开关模块10，能将开关元件的被选择端子侧的隔离性确保得较高，并能以简单的结构使具有优异的传输特性的高频开关模块实现小型化。
由上述结构构成的高频开关模块10通过如下所示的结构来实现。图3是本发明实施方式1所涉及的高频开关模块的俯视图。另外，图3中，仅图示出高频开关模块10中的本申请中特征性的结构。
高频开关模块10包括层叠体90、安装型开关元件20、安装型第1电感器30以及安装型滤波元件40。层叠体90通过在规定的位置层叠形成有导体图案的电介质基板来形成。电路基板由层叠体90构成，该层叠体90具有彼此相对的2个矩形形状的主面以及与两个主面相接合的4个侧面。安装型开关元件20、安装型第1电感器30以及安装型滤波元件40安装于层叠体90的表面、即电路基板的一个主面。
安装有第1电感器30的一个外部导体的连接盘导体LE301与安装有开关元件20的被选择端子P02的连接盘导体LE02利用形成于层叠体90的连接导体901相连接。安装有第1电感器30的另一个外部导体的连接盘导体LE302与安装有开关元件20的被选择端子P03的连接盘导体LE03利用形成于层叠体90的连接导体902相连接。
第1电感器30安装在开关元件20中的被选择端子P02、P03的附近。连接导体901与连接导体902的距离尽可能形成为最短距离。更详细而言，连接导体901、902的一部分从与设置于层叠体90表面的开关元件20的被选择端子P02、P03相连接的电极朝着滤波元件40呈直线形且彼此平行地延伸。该呈直线形且彼此平行的连接导体901、902的一部分与构成第1电感器30的电感器芯片进行电连接。连接该电感器芯片的外部电极的方向与连接导体901、902的一部分所延伸的方向彼此正交。
利用该结构，能抑制连接导体901、902的容性耦合。由此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
接着，参照附图，对本发明实施方式2所涉及的高频开关模块进行说明。图4是示出本发明实施方式2所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
本实施方式的高频开关模块10A的连接导体901、902的结构与实施方式1的高频开关模块10不同。
连接导体901中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分配置在相当于层叠体90的电介质层Ly01的位置。连接导体902中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分配置在相当于层叠体90的电介质层Ly02的位置。
利用该结构，将连接导体901中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分、以及连接导体902中的沿与层叠体90的层叠方向正交的方向延伸的部分配置在从表面俯视层叠体90以及从侧面俯视层叠体90时均不同的位置。由此，能进一步抑制连接导体901与连接导体902的容性耦合。因此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
接着，参照附图，对本发明实施方式3所涉及的高频开关模块进行说明。图5是示出本发明实施方式3所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
本实施方式的高频开关模块10B相对于实施方式1的高频开关模块10，其开关元件20、第1电感器30以及滤波元件40的连接结构不同。
本实施方式的高频开关模块10B中，开关元件20的被选择端子01与滤波元件40的SAW滤波器41相连接。本实施方式中，被选择端子P01相当于本发明的第1被选择端子。被选择端子P02相当于本发明的第3被选择端子。
通过采用该结构，从而使与产生高频信号的泄漏问题的SAW滤波器41、42连接的被选择端子隔开，并在上述被选择端子间配置其他被选择端子。由此，抑制了与SAW滤波器41、42相连接的被选择端子间的容性耦合，并且使连接被选择端子P01和SAW滤波器41(第1电感器30的一个外部导体)的连接导体901A、与连接被选择端子P03和SAW滤波器42(第1电感器30的另一个外部导体)的连接导体902隔开。由此，能抑制连接导体901A与连接导体902的容性耦合。因此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
接着，参照附图，对本发明实施方式4所涉及的高频开关模块进行说明。图6是本发明实施方式4所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式的高频开关模块10C相对于实施方式1的高频开关模块10追加了匹配用电感器51。
匹配用电感器51连接在连接被选择端子P02和SAW滤波器41的传输线中的被选择端子P02与第1电感器30的一个外部导体之间。
通过采用上述结构，能使从第1电感器30、SAW滤波器41观察开关元件20而得到的阻抗从容性转换为感性。例如，当用SAW滤波器41传输的高频信号的频率比用SAW滤波器42传输的高频信号的频率高时，观察被选择端子P02而得到的阻抗与观察被选择端子P03而得到的阻抗相比容性变高。本实施方式的高频开关模块10C中，通过具备匹配用电感器51，从而能将传输的高频信号的频率中的观察被选择端子P02而得到的阻抗与观察被选择端子P03而得到的阻抗设为相同程度的大小。由此，能确保开关元件20的被选择端子侧的隔离性，同时能以较低损耗对用SAW滤波器41、42传输的各高频信号进行传输。
接着，参照附图，对本发明实施方式5所涉及的高频开关模块进行说明。图7是本发明实施方式5所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式的高频开关模块10D相对于实施方式1的高频开关模块10追加了匹配用电感器52。
匹配用电感器52连接在连接被选择端子P03和SAW滤波器42的传输线中的第1电感器30的另一个外部导体与SAW滤波器42之间。
通过采用上述结构，能使从第1电感器30、开关元件20观察SAW滤波器42而得到的阻抗从容性转换为感性。例如，当用SAW滤波器42传输的高频信号的频率比用SAW滤波器41传输的高频信号的频率低时，观察SAW滤波器42而得到的阻抗与观察SAW滤波器41而得到的阻抗相比容性变高。本实施方式的高频开关模块10C中，通过具备匹配用电感器51，从而能将传输的高频信号的频率中的观察SAW滤波器41而得到的阻抗与观察SAW滤波器41而得到的阻抗设为相同程度的大小。由此，能确保开关元件20的被选择端子侧的隔离性，并能以较低损耗对用SAW滤波器41、42传输的各高频信号进行传输。
接着，参照附图，对本发明实施方式6所涉及的高频开关模块进行说明。图8是本发明实施方式6所涉及的高频开关模块的电路图。
本实施方式的高频开关模块10E相对于实施方式1的高频开关模块10追加了构成第2电感器的特性调整用电感器53。
特性调整用电感器53连接在传输线与接地之间，该传输线连接滤波元件40与前端端子Pfe。特性调整用电感器53用于连接至前端端子Pfe的后级的电路(例如LNA)与滤波元件40的阻抗匹配等。
特性调整用电感器53与第1电感器30进行电磁场耦合。通过采用上述结构，能利用电磁场耦合对第1电感器30的视在电感(apparent inductance)进行变更，而不改变第1电感器30的物理大小。由此，即使不能在结构上变更第1电感器30的形状，也能实现合适的隔离特性。例如，能维持隔离特性，同时能使高频开关模块10E进一步小型化。
另外，也可以将与第1电感器30耦合的第2电感器(特性调整用电感器53)连接在下述端子与接地之间，该端子是滤波元件40中的与开关元件20进行连接的一侧的端子。即，也可以是对开关元件20与滤波元件40进行阻抗匹配的电感器。
接着，参照附图，对本发明实施方式7所涉及的高频开关模块进行说明。图9是示出本发明实施方式7所涉及的高频开关模块的结构的局部剖视图。
本实施方式的高频开关模块10F相对于实施方式1的高频开关模块10在第1电感器30F形成在层叠体90内这点上不同。
第1电感器30F利用形成于层叠体90的导体图案形成为螺旋形状。此时，第1电感器30F的卷绕轴与层叠方向平行。
虽然层叠体90的内部接地导体910G形成于俯视层叠体90时的大致整个面，但具备开口部911。
开口部911在俯视层叠体90时与第1电感器30E的螺旋形状的中央开口部相重叠。
通过采用上述结构，能使俯视高频开关模块10F时的形状比俯视高频开关模块10时的形状要小。此外，由于第1电感器30E产生的磁场没有受到内部接地导体910G的阻碍，因此能抑制第1电感器30E的Q值的下降。由此，能进一步提高开关元件20的被选择端子侧的隔离性。
标号说明
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F：高频开关模块
20：开关元件
30、30E：第1电感器
40：滤波元件
41、42：SAW滤波器
51、52：匹配用电感器
53：第2电感器
90：层叠体
901、902：连接导体
910G：内部接地导体
911：开口部

Claims (8)

1.一种高频开关模块，其特征在于，包括：
开关元件，该开关元件包括共用端子以及选择性地与该共用端子连接的第1、第2被选择端子；
滤波元件,该滤波元件与所述第1被选择端子以及所述第2被选择端子相连接，并共用输出端子；以及
第1电感器，该第1电感器连接在所述第1被选择端子与所述第2被选择端子之间。
2.如权利要求1所述的高频开关模块，其特征在于，
具备电路基板，该电路基板安装有所述开关元件、所述滤波元件以及所述第1电感器，
连接所述第1被选择端子和所述第1电感器的第1连接导体的长度以及连接所述第2被选择端子和所述第1电感器的第2连接导体的长度比连接所述第1电感器和所述滤波元件的连接导体的长度短。
3.如权利要求2所述的高频开关模块，其特征在于，
所述第1连接导体与所述第2连接导体配置在俯视所述电路基板时不同的位置。
4.如权利要求1至3的任一项所述的高频开关模块，其特征在于，
所述开关元件在所述第1被选择端子与所述第2被选择端子之间具备第3被选择端子。
5.如权利要求1至4的任一项所述的高频开关模块，其特征在于，
所述滤波元件包括与所述第1被选择端子连接的第1滤波器以及与所述第2被选择端子连接的第2滤波器，
在连接所述开关元件和所述第1滤波器的传输线中的所述开关元件与所述第1电感器之间连接有匹配用电感器。
6.如权利要求1至4的任一项所述的高频开关模块，其特征在于，
所述滤波元件包括与所述第1被选择端子连接的第1滤波器以及与所述第2被选择端子连接的第2滤波器，
在连接所述开关元件和所述第2滤波器的传输线中的所述开关元件与所述第2滤波器之间连接有匹配用电感器。
7.如权利要求2所述的高频开关模块，其特征在于，
所述第1电感器是形成于所述电路基板的螺旋形状的导体图案，
形成在所述电路基板的内部并接近所述电感器的接地导体呈不与所述螺旋形状的中央开口部相重叠的形状。
8.如权利要求1至7的任一项所述的高频开关模块，其特征在于，
具备第2电感器，该第2电感器与连接所述滤波元件中的所述第1电感器的端子的相反侧的端子相连接，
所述第2电感器与所述第1电感器进行电磁场耦合。
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