CN1167367A - 复合高频元件 - Google Patents

Abstract

一种复合高频元件，当其安装在装置内时仅占用较小的尺寸和体积，它具有改进的灵活性，并无需阻抗匹配电路即能工作。该高频复合元件包括多层基片、构成高频开关元件的二极管以及电路基板。在多层基片的外表面上形成用以连接到发射电路、接收电路和天线的外部端子、用于控制的外部端子以及用以连接到地电位的外部端子。在多层基片内形成构成高频开关的带状线和电容器以及构成低通滤波电路的带状线和电容器。

Description

复合高频元件

本发明一般涉及复合高频元件，尤其涉及一种通过将高频开关元件之类的高频元件与滤波元件连接在一起而形成的复合高频元件。

参见图10，用一个高频开关元件有选择地在发射电路TX与天线ANT之间，或在接收电路RX与天线ANT之间建立连接。

参见图11，高频开关元件1连接到天线ANT、发射电路TX以及接收电路RX。二极管D1的正极经由电容器C1连接到发射电路TX。二极管D1的正极还经由分布常数传输线L和电容器C2的串联电路连接到地电位。如果来自发射电路TX的发射信号波长为λ，则分布常数传输线L1的传输线长度设置为λ/4或更短。控制端Vc1连接到分布常数传输线L1与电容器C2之间的连接点。用以切换高频开关元件1的控制电路连接到控制端Vc1。二极管D1的负极经由电容器C3连接到天线ANT。与分布常数传输线L2与电容器C4组成的串联电路与二极管D1并联(即连接在二极管的正极与负极之间)。

接收电路RX经由由分布常数传输线L3和电容器C5组成的串联电路连接到已连到天线ANT的电容器C3。如同分布常数传输线L 1的情况那样，分布常数传输线L3的传输线长度也设置为λ/4或更短。二极管D2的正极连接到分布常数传输线L3与电容器C5之间的连接接点。二极管D2的负极经由电容器C6连接到地电位。控制端Vc2连接在二极管D2与电容器C6之间的连接点。用以切换高频开关元件1的控制电路连接到控制端Vc2以及端Vc1。

为了利用此种安排的高频开关元件进行发射，将一个正偏压加到控制端Vc1，同时将一个负偏压加到控制端Vc2。这些电压作为二极管D1和D2的正向偏压使二极管D1和D2导通。此时，直流成分由电容器C1至C6阻断，施加到控制端Vc1和Vc2的电压仅仅加到包括二极管D1和D2在内的电路上。因此，分布常数传输线L3经由二极管D2接地并在发射频率谐振，故其阻抗实际上变得无限大。这样，实际上就不会有来自发射电路TX的发射信号传送到接收电路RX。发射信号经由电容器C1、二极管D1和电容器C3传送到天线ANT。由于分布常数传输线L1经由电容器C2接地，它在发射频率上谐振，故其阻抗实际上变得无限大。由此防止发射信号泄漏到地电位一侧。

另一方面，在接收期间，有一个负偏电压加到控制端Vc1，同时有一个正偏电压加到控制端Vc2。这些电压作为二极管D1和D2上的反向偏压使二极管D1和D2截止，故来自天线ANT的接收信号经由电容器C3、分布常数传输线L3和电容器C5传送到接收电路RX，并实际上不会传送到发射电路TX。

如上所述，通过控制控制端Vc1和Vc2上施加的偏压，高频开关元件1可以切换发射和接收信号。

当二极管D1以这样的方式截止，即形成一个并联谐振电路，它以组合的电容器C4和截止状态二极管D1的静电电容以及分布常数传输线L2的电感分量而谐振，并使谐振发生在与接收信号频率相同的频率上时，通过提高二极管D1与分布常数传输线L2之间连接点处的阻抗，用分布常数传输线L2与电容器C4组成的串联电路来降低插入损耗和反射损耗。

通常，为了形成一个将滤波元件连接到上述高频元件所组成的复合高频元件，需要相互独立地设计和制作高频元件和滤波元件。因此，这些元件在电路板上所占的尺寸和体积很大，从而降低了电路配置的灵活性。

为在高频元件与滤波元件之间进行阻抗匹配，还需要将一个阻抗匹配电路新增加到高频元件和滤波元件。

此外，还需要设计该阻抗匹配电路的额外的设计时间。

鉴于传统技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种复合高频元件，当其安装在装置中时只需占用较小的尺寸和体积，在安排时可以有改进的灵活性，并且无需阻抗匹配电路。

为了实现上述目的，根据本发明提供一种复合高频元件，它包括由多个电路元件形成的高频元件以及由多层基片形成的滤波元件，该基片为多个电介质层的叠层，在至少一个电介质层上形成至少一个内电极和分布常数传输线。高频元件的至少一个电路元件安装在电路基板上，而高频元件的其它电路元件则结合到多层基片或由多层基片支承。

在上述复合高频元件中，高频元件可以是高频开关元件。

在上述复合高频元件中，滤波元件可以是低通滤波元件和带通滤波元件之一。

在本发明的复合高频元件中，在形成滤波元件的多层基片中结合了构成高频元件的至少一个电路元件，由此减少了总尺寸。

而且，高频元件电路和滤波元件电路可以同时设计成复合形式。因此，对于高频元件电路与滤波元件电路之间的阻抗匹配可以获得改进的设计效果。

图1是根据本发明一个实施例的复合高频元件10的电路图；

图2是图1所示复合高频元件的侧视图；

图3是构成图1所示复合高频元件的多层基片的部件分解透视图；

图4是本发明复合高频元件的一种变形的电路示意图；

图5是本发明复合高频元件的另一种变形的电路示意图；

图6是本发明复合高频元件的另一种变形的电路示意图；

图7是本发明复合高频元件的另一种变形的电路示意图；

图8是本发明复合高频元件的另一种变形的电路示意图；

图9是本发明复合高频元件的另一种变形的电路示意图；

图10是传统的高频元件的电路示意图；

图11是传统的高频元件的电路图。

以下将参照附图描述本发明的一个较佳实施例。本发明的实施例中与上述传统布局中相同或相应的部分用相同的参照号表示，对其的描述将不再重复。

图1表示根据本发明的一个复合高频元件10的电路图。

复合高频元件10具有高频开关元件1和滤波元件(例如巴特沃兹低通滤波元件)2，后者连接在发射电路TX与高频开关元件1中电容器C1的一端之间。低通滤波元件2由分布常数传输线L4和L5以及电容器C7、C8和C9组成。低通滤波元件2中各元件之间的连接关系是众所周知的，故不再解释。

图2表示复合高频元件10的侧视图。通过在电路基板12上安装构成高频开关1的高频器件(例如二极管D1和D2)连同多层基片11，形成复合高频元件10。如图3所示，通过一层接一层地层叠第1至第15电介质层13至27，形成多层基片11。构成高频开关1的电容器C1至C6、分布常数传输线L1至L3以及低通滤波元件2结合在多层基片11内。

无元件安装在第一电介质层13上。内电极(即电容器电极C51)在第二电介质层14上形成。而且，电容器电极C11、C21和C31在第三电介质层15上形成；电容器电极C12、C22和C32在第四电介质层16上形成；电容器电极C13、C23和C61在第五电介质层17上形成；而电容器电极C15、C35和C63在第七电介质层19上形成。电容器电极C41在第十电介质层22上形成，电容器电极C71、C81和C91在第十四电介质层26上形成。

此外，电容器电极C14、C34和C62以及分布常数传输线(即带状线L31)在第六电介质层18上形成，带状线L41和L51在第八电介质层20上形成，带状线L11和L21在第十二电介质层24上形成。

用作内电极的接地电极G1在第九、第十一、第十三和第十五电介质层21、23、25和27的每一层上形成。

在第十五电介质层27的底面(图3中用27u表示)上形成用以连接到发射电路TX的外电极TX1、用以连接到接收电路RX的外电极RX1、用以连接到天线ANT的外电极ANT1、用于控制的外电极Vc11和Vc22以及用以连接到地电位的外电极G2。

信号线(未图示)和通孔(未图示)在第一至第十五电介质层13至27上的所需位置上形成，外电极(未图示)在多层基片的外表面和电路基板12上形成。构成高频开关1的电容器C1至C6，结合分布常数传输线L1至L3和低通滤波元件2的多层基片11，以及二极管D1和D2安装在电路基板2上，而多层基片11和二极管D1和D2按要求连接，这样就形成了等效于图1所示电路结构的复合高频元件10。

包含上述复合高频元件的多层基片按以下方法制成。首先准备介电陶瓷未加工层(green sheet)。根据内电极、分布常数传输线和信号线的形状将金属浆料施加在介电陶瓷未加工层上。接下来，堆叠和烘干其上按预定形状印刷金属浆料的介电陶瓷未加工层，形成多层基片作为层叠的电介质层。

将金属浆料印刷在多层基片的外表面上并烘干形成外电极。多层基片可以按这样一种方式成型，在层叠介电陶瓷未加工层后，按对应于外电极的形状印刷金属浆料，并与电介质层一起焙烧。

在本发明上述实施例中，构成高频元件和滤波元件的电容器和分布常数传输线结合在经层叠多个电介质层而形成的一个多层基片上，由此减小了总尺寸。结果可以减小在电路基板上所占用的尺寸和体积。

高频元件电路和滤波元件电路可以同时按复合形式设计。因此，对于高频元件电路与滤波元件电路之间的阻抗匹配，可以达到改进的设计效果。这样就无需添加阻抗匹配电路，整个电路也可以简化。

而且，无需用以设计阻抗匹配电路的时间。

还有不同于以上所述的各种高频开关电路。例如，可以采用诸如第6-197042号、6-197043号和7-74672号日本专利公开公报中披露的任何一种高频开关电路。

在本发明的上述实施例中，将二极管用作高频器件。然而，也可以用双极晶体管、场效应晶体管和类似的器件替代二极管。

本发明是针对采用带状线作为分布常数传输线的情况来描述的。然而，也可以采用微带线、共面线以及类似的传输线来替代带状线。

本发明是针对多层基片中结合电容器和带状线的情况描述的。然而，也可以在多层基片中结合诸如印刷电阻器之类的电阻器元件。而且，本发明是针对在电路基板上直接安装二极管的情况来描述的。然而，诸如片状电阻器之类的电容器或电阻器元件也可以直接安装在电路基板上。

在上述高频元件与滤波元件之间的连接关系中，把低通滤波元件2连接在接收电路RX与高频开关元件1之间。然而，本发明在将某些低通滤波器2连接在高频开关元件1与接收电路RX之间和/或高频开关元件1与天线ANT之间的情况下，也可以取得如上述实施例所述的优点。

也可能采用以下这些实例，例如：如图4所示，将低通滤波元件2连接在天线ANT与高频开关元件1之间；如图5所示，将低通滤波元件2连接在接收电路RX与高频开关元件1之间；如图6所示，将两个低通滤波元件2分别连接在发射电路TX与高频开关元件1之间，以及天线ANT与高频开关元件1之间；如图7所示，将两个低通滤波元件2分别连接在发射电路TX与高频开关元件1之间，以及接收电路RX与高频开关元件1之间；如图8所示，将两个低通滤波元件2分别连接在接收电路RX与高频开关元件1之间，以及天线ANT与高频开关元件1之间；以及如图9所示，将三个低通滤波元件2分别连接在发射电路TX与高频开关元件1之间，接收电路RX与高频开关元件1之间，以及天线AN T与高频开关元件1之间。

而且，本发明是针对将低通滤波元件作为滤波元件连接到高频元件的情况来描述的。作为一种变形，也可以将高通滤波元件、带通滤波元件或带阻滤波元件与高频元件组合使用。

在本发明的复合高频元件中，将构成高频元件的至少一个电路元件连同多层基片安装在电路基板上，高频元件和滤波元件的其它电路元件结合在多层基片内或在多层基片上得到支承，由此减少了总尺寸。因此，可以减小在安装该类元件的装置上所占用的尺寸和体积。

而且，高频元件电路和滤波元件电路可以同时按复合形式设计。因此，对于高频元件电路与滤波元件电路之间的阻抗匹配，可以获得改进的设计效果。这样，就无需添加阻抗匹配电路，整个电路可以简化。

而且，无需用以设计阻抗匹配电路的时间。

Claims (3)

1.一种复合高频元件，其特征在于包括：

由多个电路元件形成的高频元件；以及

由多层基片形成的滤波元件，该基片为多个电介质层的叠层，在至少一个电介质层上形成至少一个内电极和分布常数传输线，

其中，所述高频元件的至少一个电路元件安装在电路基板上，而所述高频元件的其它电路元件则结合到所述多层基片内或所述多层基片支承。

2.如权利要求1所述的复合高频元件，其特征在于，所述高频元件包括高频开关元件。

3.如权利要求1或2所述的复合高频元件，其特征在于，所述滤波元件包括带通滤波元件和低通滤波元件之一。

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