CN108233952B - 通信模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供抑制了每个频带的接收灵敏度的偏差的通信模块，其包括：输入有第1频带的第1接收信号或第2频带的第2接收信号并在第1端子输出第1接收信号、在第2端子输出第2接收信号的第1开关电路；放大第1接收信号的第1低噪声放大器；放大第2接收信号的第2低噪声放大器；设置在第1开关电路与第1低噪声放大器之间的第1滤波电路；以及设置在第1开关电路与第2低噪声放大器之间的第2滤波电路，第1滤波电路中的信号损耗比第2滤波电路中的信号损耗要大，从第1开关电路的第1端子经由第1滤波电路直至第1低噪声放大器为止的信号路径的长度比从第1开关电路的第2端子经由第2滤波电路直到第2低噪声放大器为止的信号路径的长度要短。

Description

通信模块
技术领域
本发明涉及通信模块。
背景技术
在使用移动电话的通信网络的移动终端中，使用具备放大器的通信模块，该放大器用于对与基站间进行收发的无线频率(RF：Radio Frequency射频)信号进行放大。近年来，移动终端的用户数呈爆发式增长，为了应对这些用户带来的通信量，适用于移动电话的频带(频段)数增加。因此，在通信模块中，要求对上述多个频带进行应对。
例如，专利文献1中公开了下述结构，其包括：与多个频带相对应的多个双工器、以及根据频带将由天线提供的接收信号分配给各双工器的开关。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2016－15673号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
双工器中，由于根据对应的频带允许通过的信号的频率不同，因此电路结构不同。因此，因双工器的插入而产生的信号损耗的水平也可能根据频带的不同而不同。关于这一点，在专利文献1公开的结构中，根据频带不同而在信号损耗的水平中产生差异，从而存在接收灵敏度发生偏差的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制每个频带的接收灵敏度的偏差的通信模块。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的一个方面所涉及的通信模块包括：第1开关电路，该第1开关电路输入有第1频带的第1接收信号或第2频带的第2接收信号，且第1端子输出第1接收信号，第2端子输出第2接收信号；第1低噪声放大器，该第1低噪声放大器对第1接收信号进行放大；第2低噪声放大器，该第2低噪声放大器对第2接收信号进行放大；第1滤波电路，该第1滤波电路设置在第1开关电路的第1端子和第1低噪声放大器之间，使第1频带的接收频率通过；以及第2滤波电路，该第2滤波电路设置在第1开关电路的第2端子和第2低噪声放大器之间，使第2频带的接收频率通过，第1滤波电路中的信号损耗比第2滤波电路中的信号损耗要大，从第1开关电路的第1端子经由第1滤波电路直至第1低噪声放大器为止的信号路径的长度比从第1开关电路的第2端子经由第2滤波电路直至第2低噪声放大器为止的信号路径的长度要短。
发明效果
根据本发明，能够提供抑制了每个频带的接收灵敏度的偏差的通信模块。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的通信模块的结构例的图。
图2A是表示通信模块100A中的双工器的插入损耗的仿真结果的曲线图。
图2B是表示通信模块100A中的双工器的插入损耗的仿真结果的曲线图。
图2C是表示通信模块100A中的双工器的插入损耗的仿真结果的曲线图。
图3是示意性示出本发明的实施方式1所涉及的通信模块中的结构要素的配置例的图。
图4是表示本发明的实施方式2所涉及的通信模块的结构例的图。
图5是示意性示出本发明的实施方式2所涉及的通信模块中的结构要素的配置例的图。
图6是表示本发明的实施方式3所涉及的通信模块的结构例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。另外，对同一要素标注同一符号，并省略重复说明。
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的通信模块的结构例(通信模块100A)的图。通信模块100A例如在移动电话等移动体通信设备中用于与基站间收发音频、数据等各种信号。通信模块100A支持无线频率(RF：Radio Frequency射频)的多个频带(多频段)。此外，通信模块100A支持3G(第3代移动通信系统)、4G(第4代移动通信系统)等多种通信方式(多模式)。另外，通信模块100A所支持的通信方式并不限于此，也可以支持2G(第2代移动通信系统)或5G(第5代移动通信系统)等。此外，通信模块100A也支持载波聚合。
如图1所示，通信模块100A包括天线10、天线开关20、双工器30a、30b、30c、低噪声放大器40a、40b、40c、功率放大器50a、50b、50c以及线路60a、60b、60c、61a、61b、61c。通信模块100A具备对应于三个频段Band＿a，Band＿b，Band＿c的信号路径。在下述说明中，标号包含“a”的要素是对应于频段Band＿a的要素，标号包含“b”的要素是对应于频段Band＿b的要素，标号包含“c”的要素是对应于频段Band＿c的要素。另外，为了方便说明，例如也简单地将“双工器30a、30b、30c”统称为“双工器30”。对于其他结构要素也相同。
天线10在移动终端与基站之间进行RF信号的收发。
天线开关20(第1开关电路)根据RF信号的频带切换天线10与双工器30之间的信号路径。具体而言，例如，在收发频段Band＿a(第1频带)的RF信号的情况下，天线开关20在端子21和端子22a之间进行电连接。由此，输入到端子21的接收信号(第1接收信号)从端子22a(第1端子)被输出到线路60a。此外，输入到端子22a的发送信号从端子21被输出到天线10。同样地，在收发频段Band＿b(第2频带)的RF信号的情况下，天线开关20在端子21和端子22b之间进行电连接。由此，输入到端子21的接收信号(第2接收信号)从端子22b(第2端子)被输出到线路60b。此外，输入到端子22b的发送信号从端子21被输出到天线10。同样地，在收发频段Band＿c的RF信号的情况下，天线开关20在端子21和端子22c之间进行电连接。由此，输入到端子21的接收信号从端子22c被输出到线路60c。此外，输入到端子22c的发送信号从端子21被输出到天线10。
双工器30a(第1滤波电路)、30b(第2滤波电路)、30c分别与频段Band＿a，Band＿b，Band＿c相对应。关于双工器30的结构，以双工器30a为例进行说明。双工器30a包括公共节点31a、发送节点32a以及接收节点33a。双工器30a从功率放大器50a通过发送节点32a及公共节点31a将频段Band＿a的发送信号输出至天线开关20的端子22a。此外，双工器30a从天线开关20的端子22a通过公共节点31a及接收节点33a将频段Band＿a的接收信号输出至低噪声放大器40a。双工器30a例如采用使频段Band＿a的接收频率或发送频率的基波通过、并使谐波衰减的低通滤波器(LPF)或带通滤波器(BPF)等来构成。另外，关于双工器30b、30c，由于与双工器30a相同，因此省略详细说明。
由于双工器30的电路结构根据允许通过的频带的频率而不同，因此，因该双工器30的插入而产生的信号损耗的水平有可能产生偏差。以下，作为频带的一个示例，将频段Band＿a设为LTE(Long term evolution：长期演进)中的Band26(接收频率：859～894MHz)、将频段Band＿b设为Band20(接收频率：791～821MHz)、并将频段Band＿c设为Band12(接收频率：728～746MHz)，来对该信号损耗的水平的偏差进行说明。另外，此处所列举的频带是一个示例，通信模块100A所支持的频带并不限于此。
图2A～图2C是表示通信模块100A中的双工器30的插入损耗的仿真结果的曲线图。在图2A～图2C所示的曲线图中，纵轴表示信号的插入损耗(即，接收节点33a、33b、33c的相对于公共节点31a、31b、31c的S参数)(dB)，横轴表示频率(MHz)。此外，在各图中，图2A表示双工器30a中的Band26的接收信号的插入损耗，图2B表示双工器30b中的Band20的接收信号的插入损耗，图2C表示双工器30c中的Band12的接收信号的插入损耗。
根据仿真结果，各频带中的最大插入损耗为：在Band26下(频率：插入损耗)＝(859MHz：-2.322)，在Band20下(频率：插入损耗)＝(791MHz：-2.092)，在Band12下(频率：插入损耗)＝(728MHz：-1.950)。因此，如图2A～图2C所示，双工器30a、30b、30c中的信号的最大插入损耗按从大到小的顺序为Band26、Band20、Band12。这种因频带不同而产生的双工器中的信号损耗的最大值的不同是由于频带的带宽的不同、或频带中的发送频率与接收频率的差的不同而导致的。关于该信号损耗的最大值的偏差的抑制将在后文中阐述。
返回图1，低噪声放大器40a、40b、40c(LNA：Low Noise Amplifier低噪声放大器)分别将输入的接收信号放大到进行解调所需的电平，并输出放大信号。具体而言，例如，低噪声放大器40a(第1低噪声放大器)对从端子41a输入的频段Band＿a的接收信号(第1接收信号)进行放大。低噪声放大器40b(第2低噪声放大器)对从端子41b输入的频段Band＿b的接收信号(第2接收信号)进行放大。低噪声放大器40c对从端子41c输入的频段Band＿c的接收信号进行放大。从低噪声放大器40输出的接收信号被解调为基带信号。另外，在本实施方式中，天线开关20、双工器30及低噪声放大器40安装在同一基板上。
功率放大器50a、50b、50c(PA：Power Amplifier功率放大器)分别将输入的发送信号的功率放大到向基站进行发送所需的电平，并输出放大信号。具体而言，例如，功率放大器50a(第1功率放大器)输出对频段Band＿a的发送信号(第1发送信号)进行放大后得到的放大信号(第1放大信号)。功率放大器50b(第2功率放大器)输出对频段Band＿b的发送信号(第2发送信号)进行放大后得到的放大信号(第2放大信号)。功率放大器50c输出对频段Band＿c的发送信号进行放大后得到的放大信号。另外，功率放大器50可以分别以两级以上的多级来构成。
线路60a、60b、60c分别示出了天线开关20的端子22a、22b、22c与双工器30a、30b、30c的公共节点31a、31b、31c之间的信号路径。此外，线路61a、61b、61c分别示出了双工器30a、30b、30c的接收节点33a、33b、33c与低噪声放大器40a、40b、40c的端子41a、41b、41c之间的信号路径。接着，参照图3对本实施方式中的结构要素的配置进行说明。
图3是示意性示出本发明的实施方式1所涉及的通信模块中的结构要素的配置例的图。另外，为了便于说明，对于图3所示的结构要素中与图1所示的结构要素相对应的要素，使用与图1所示的标号相同的标号，并省略详细说明。
通信模块100A在同一模块上包括天线开关20、双工器30a、30b、30c、低噪声放大器40a、40b、40c、功率放大器52、线路60a、60b、60c、61a、61b、61c、匹配电路70以及开关电路80。
功率放大器52包含图1所示的功率放大器50a、50b、50c。匹配电路70对功率放大器52的输出阻抗和开关电路80的输入阻抗进行匹配。开关电路80根据频带，将从功率放大器52经由匹配电路70输入的发送信号输出至双工器30a的发送节点32a、双工器30b的发送节点32b、或双工器30c的发送节点32c。另外，关于其他的结构要素，由于与图1所示的结构要素相同，因此省略详细说明。
如图3所示，在通信模块100A中，调整从天线开关20到低噪声放大器40a、40b、40c为止的信号路径的长度，以使得各双工器30a、30b、30c中的信号损耗的偏差抵消。即，由于信号路径越长，信号路径中的信号损耗越大，因此能够利用信号路径的长度来使双工器中的信号损耗的偏差抵消。具体而言，以下述方式在基板上配置各结构要素，即：在双工器30中的信号损耗相对较大的频段中，使从天线开关20经由双工器30直至低噪声放大器40为止的信号路径的长度变得相对较短，并在双工器30中的信号损耗相对较小的频段中，使从天线开关20经由双工器30直至低噪声放大器40为止的信号路径的长度变得相对较长(参照图3)。例如，频段Band＿a(Band26)的线路60a与线路61a的总长度比频段Band＿b(Band20)的线路60b与线路61b的总长度要短。此外，频段Band＿b(Band20)的线路60b与线路61b的总长度比频段Band＿c(Band12)的线路60c与线路61c的总长度要短。由此，双工器中的信号损耗越大的频段，线路60、61中的信号损耗变得越小。因此，与频带的不同相对应的信号损耗的偏差被抑制，每个频带的接收灵敏度的偏差被抑制。
另外，通信模块100A所支持的频带的示例并不限于此。例如，双工器30a中信号损耗较大、信号路径相对较短的Band＿a也可以是Band8(接收频率：925～960MHz)而不是Band26。
此外，在图1和图3中，为了便于说明，示出了支持三个频带的模块，但通信模块100A中的结构并不限于此，也可以是支持两个或四个以上频带的结构。此外，通信模块也可以在天线10与天线开关20之间具备天线共用器(diplexer)，来按频带对来自天线10的接收信号进行分割、或者对多个频带的发送信号进行合成。此外，通信模块100A也可以包含与各频带相对应的其他滤波电路等。
图4是表示本发明的实施方式2所涉及的通信模块的结构例(通信模块100B)的图。另外，在实施方式2之后，省略与图1所示的实施方式相同的事项的叙述，仅对不同点进行说明。尤其对于通过相同的结构而得到的相同的作用效果，不再在每个实施方式中逐一阐述。
通信模块100B与图1所示的通信模块100A相比，还具备开关电路90，并具备低噪声放大器42来取代低噪声放大器40。
开关电路90(第3开关电路)将从双工器30a、30b、30c输出的接收信号的任一个输入端子91a、91b、91c，并从端子92将该接收信号输出至低噪声放大器42的端子43。低噪声放大器42与低噪声放大器40同样地，将从端子43输入的接收信号放大到进行解调而所需的电平，并输出放大信号。
通信模块100B中，天线开关20与双工器30间的线路60、以及双工器30与开关电路90间的线路62的总长度根据频带的不同而不同。即，对应于频段Band＿a的线路60a与线路62a的总长度比对应于频段Band＿b的线路60b与线路62b的总长度要短。此外，对应于频段Band＿b的线路60b与线路62b的总长度比对应于频段Band＿c的线路60c与线路62c的总长度要短。
图5是示意性示出本发明的实施方式2所涉及的通信模块中的结构要素的配置例的图。另外，为了便于说明，对于图5所示的结构要素中与图4所示的结构要素相对应的要素，使用与图4所示的标号相同的标号，并省略详细说明。
通信模块100B与图3所示的通信模块100A相比，具备低噪声放大器42来取代低噪声放大器40a、40b、40c，具备线路62a、62b、62c来取代线路61a、61b、61c，并且还具备开关电路90。
通信模块100B中，与图3所示的通信模块100A同样地，对应于频段Band＿a的线路60a与线路62a的总长度也比对应于频段Band＿b的线路60b与线路62b的总长度要短。此外，对应于频段Band＿b的线路60b与线路62b的总长度比对应于频段Band＿c的线路60c与线路62c的总长度要短。由此，双工器中的信号损耗越大的频段，信号路径中的信号损耗变得越小。因此，与频带的不同相对应的信号损耗的偏差被抑制，每个频带的接收灵敏度的偏差被抑制。
即使采用这种结构，通信模块100B也能够获得与通信模块100A相同的效果。此外，通信模块100B与通信模块100A相比，由于低噪声放大器的个数和低噪声放大器的输出端子数减少，因此通信模块的尺寸变小。
图6是表示本发明的一个实施方式所涉及的通信模块的结构例(通信模块100C)的图。通信模块100C与通信模块100A相比，还具备开关电路93。
开关电路93(第2开关电路)将从低噪声放大器40a、40b、40c输出的接收信号的任一个输入端子94a、94b、94c，并从端子95输出该接收信号。由此，通过将开关电路插入低噪声放大器40的后级，与将开关电路插入低噪声放大器的前级的通信模块100B相比，因开关电路的插入而产生的信号损耗减少。具体而言，在图4所示的通信模块100B中，从天线开关20到低噪声放大器42的输出为止的噪声指数(NF：Noise Figure)为天线开关20、双工器30、线路60、62及开关电路90中的信号损耗、与低噪声放大器42中的噪声指数的总和。另一方面，图6所示的通信模块100C中的相应的噪声指数为天线开关20、双工器30、线路60、61中的信号损耗、低噪声放大器40中的噪声指数、以及将开关电路93中的损耗除以低噪声放大器40的增益后得到的值的总和。因此，在通信模块100C中，与通信模块100B相比，噪声指数下降相当于将因开关电路而产生的信号损耗除以低噪声放大器的增益后得到的量。
即使采用这种结构，通信模块100C也能够获得与通信模块100A相同的效果。此外，通信模块100C与通信模块100A相比，由于低噪声放大器的输出端子数减少，因此通信模块的尺寸变小。并且，与通信模块100B相比，通信模块100C的噪声指数下降，噪声性能得以改善。
另外，在图4和图6中，示出利用开关电路90、93将三个信号路径汇集为一个的结构，但开关电路的结构并不限于此。例如，也可以利用开关电路汇集三个信号路径中的两个，然后再次利用开关电路汇集该汇集后的信号路径与剩余的信号路径。
以上，对本发明的示例性的实施方式进行了说明。通信模块100A、100C中，双工器30a中的信号损耗比双工器30b中的信号损耗要大，从天线开关20经由双工器30a直至低噪声放大器40a为止的信号路径比从天线开关20经由双工器30b直至低噪声放大器40b为止的信号路径要短。由此，能够利用信号路径的长度使双工器30a、30b、30c中的信号损耗的偏差抵消。因此，与频带的不同相对应的信号损耗的偏差被抑制，每个频带的接收灵敏度的偏差被抑制。
此外，通信模块100C在低噪声放大器40a、40b、40c的后级还具备开关电路93。由此，与将开关电路插入低噪声放大器的前级的结构相比，因开关电路而产生的插入损耗减少。因此，与通信模块100B相比，通信模块100C的噪声指数下降。
此外，通信模块100A、100C的结构并没有特别限制，例如还可以具备功率放大器50a、50b、50c。
此外，在通信模块100B中，双工器30a中的信号损耗比双工器30b中的信号损耗要大，从天线开关20经由双工器30a直至开关电路90为止的信号路径比从天线开关20经由双工器30b直至开关电路90为止的信号路径要短。由此，能够利用信号路径的长度使双工器30a、30b、30c中的信号损耗的偏差抵消。因此，与频带的不同相对应的信号损耗的偏差被抑制，每个频带的接收灵敏度的偏差被抑制。
此外，通信模块100B的结构并没有特别限制，例如还可以具备功率放大器50a、50b、50c。
以上所说明的各实施方式用于方便理解本发明，而并不用于限定并解释本发明。在不脱离本发明的发明思想的前提下，可以对本发明进行变更/改良，并且本发明的同等发明也包含在本发明内。即，本领域技术人员对各实施方式进行了适当设计变更后得到的发明，只要具备本发明的特征，那么也包含在本发明的范围中。例如，各实施方式所具备的各要素以及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示的内容，可以对它们进行适当变更。此外，各实施方式所具备的各要素只要在技术上能够实现就可以进行组合，对它们进行组合而得到的结构只要包含本发明的特征，那么也包含在本发明的范围内。
标号说明
100A、100B、100C 通信模块
10 天线
20 天线开关
30 双工器
40、42 低噪声放大器
50 功率放大器
60、61、62 线路
70 匹配电路
80、90、93 开关电路

Claims (5)

1.一种通信模块，其特征在于，包括：
第1开关电路，该第1开关电路输入有第1频带的第1接收信号或第2频带的第2接收信号，并在第1端子输出所述第1接收信号，在第2端子输出所述第2接收信号；
第1低噪声放大器，该第1低噪声放大器对所述第1接收信号进行放大；
第2低噪声放大器，该第2低噪声放大器对所述第2接收信号进行放大；
第1滤波电路，该第1滤波电路设置在所述第1开关电路的所述第1端子和所述第1低噪声放大器之间，使所述第1频带的接收频率通过；以及
第2滤波电路，该第2滤波电路设置在所述第1开关电路的所述第2端子和所述第2低噪声放大器之间，使所述第2频带的接收频率通过，
所述第1滤波电路中的信号损耗比所述第2滤波电路中的信号损耗要大，
从所述第1开关电路的所述第1端子经由所述第1滤波电路直至所述第1低噪声放大器为止的信号路径的长度比从所述第1开关电路的所述第2端子经由所述第2滤波电路直至所述第2低噪声放大器为止的信号路径的长度要短。
2.如权利要求1所述的通信模块，其特征在于，
所述通信模块还包括：
第2开关电路，该第2开关电路输入有从所述第1低噪声放大器输出的所述第1接收信号或从所述第2低噪声放大器输出的所述第2接收信号，并输出所述第1接收信号或所述第2接收信号。
3.如权利要求1或2所述的通信模块，其特征在于，
所述通信模块还包括：
第1功率放大器，该第1功率放大器对所述第1频带的第1发送信号进行放大，并输出第1放大信号；以及
第2功率放大器，该第2功率放大器对所述第2频带的第2发送信号进行放大，并输出第2放大信号，
所述第1滤波电路是向所述第1开关电路的所述第1端子输出从所述第1功率放大器输入的所述第1放大信号、并向所述第1低噪声放大器输出从所述第1开关电路的所述第1端子输入的所述第1接收信号的双工器，
所述第2滤波电路是向所述第1开关电路的所述第2端子输出从所述第2功率放大器输入的所述第2放大信号、并向所述第2低噪声放大器输出从所述第1开关电路的所述第2端子输入的所述第2接收信号的双工器。
4.一种通信模块，其特征在于，包括：
第1开关电路，该第1开关电路输入有第1频带的第1接收信号或第2频带的第2接收信号，并在第1端子输出所述第1接收信号，在第2端子输出所述第2接收信号；
第1滤波电路，该第1滤波电路输入有来自所述第1开关电路的所述第1端子的所述第1接收信号，并使所述第1频带的接收频率通过；
第2滤波电路，该第2滤波电路输入有来自所述第1开关电路的所述第2端子的所述第2接收信号，并使所述第2频带的接收频率通过；
第3开关电路，该第3开关电路输入有从所述第1滤波电路输出的所述第1接收信号或从所述第2滤波电路输出的所述第2接收信号，并输出所述第1接收信号或所述第2接收信号；以及
低噪声放大器，该低噪声放大器对从所述第3开关电路输出的所述第1接收信号或所述第2接收信号进行放大，
所述第1滤波电路中的信号损耗比所述第2滤波电路中的信号损耗要大，
从所述第1开关电路的所述第1端子经由所述第1滤波电路直至所述第3开关电路为止的信号路径的长度比从所述第1开关电路的所述第2端子经由所述第2滤波电路直至所述第3开关电路为止的信号路径的长度要短。
5.如权利要求4所述的通信模块，其特征在于，
所述通信模块还包括：
第1功率放大器，该第1功率放大器对所述第1频带的第1发送信号进行放大，并输出第1放大信号；以及
第2功率放大器，该第2功率放大器对所述第2频带的第2发送信号进行放大，并输出第2放大信号，
所述第1滤波电路是向所述第1开关电路的所述第1端子输出从所述第1功率放大器输入的所述第1放大信号、并向所述第3开关电路输出从所述第1开关电路的所述第1端子输入的所述第1接收信号的双工器，
所述第2滤波电路是向所述第1开关电路的所述第2端子输出从所述第2功率放大器输入的所述第2放大信号、并向所述第3开关电路输出从所述第1开关电路的所述第2端子输入的所述第2接收信号的双工器。
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