CN117136497A - 高频模块和通信装置 - Google Patents
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Abstract
高频模块(1A)具备:5G‑NR的n77用的混合滤波器(11);5G‑NR的n79用的滤波器(12);功率放大器(61及62);与功率放大器(61)连接的第三电感器;以及与功率放大器(62)连接的第四电感器,其中,在俯视模块基板(80)的情况下,功率放大器(61及62)配置于第一象限(Q2),第三电感器和第四电感器配置于第二象限(Q3),混合滤波器(11)和滤波器(12)配置于第三象限(Q4),功率放大器(61)配置得比功率放大器(62)离基准点(R1)近,第三电感器配置得比第四电感器离基准点(R1)近,混合滤波器(11)配置得比滤波器(12)离基准点(R1)近。
Description
技术领域
本发明涉及一种高频模块和通信装置。
背景技术
专利文献1中公开了一种包括弹性谐振器(弹性波谐振子)、电感器以及电容器的混合弹性LC滤波器。据此,认为能够实现相对宽的通带,并且能够满足严格的带外抑制规格。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-14204号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,专利文献1所公开的混合弹性LC滤波器是弹性波谐振子、电感器以及电容器组合而成的滤波器,因此部件数量多。因此,在配置有混合弹性LC滤波器的具有多个传输路径的支持多频段的高频模块中,存在如下问题:各传输路径的布线损耗趋向于增大,无法实现低损耗的信号通过特性。
因此,本发明是为了解决上述问题而完成的,目的在于提供一种包括混合滤波器且具有低损耗的信号通过特性的支持多频段的高频模块和通信装置。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的高频模块具备:基板,其具有彼此相向的第一主面和第二主面;第一混合滤波器,其具有第一弹性波谐振子、第一电感器以及第一电容器,该第一混合滤波器的通带包含5G-NR的n77;第一滤波器,其具有第二弹性波谐振子和第二电感器,该第一滤波器的通带包含5G-NR的n79;第一功率放大器及第二功率放大器;第三电感器,其连接于第一功率放大器与第一混合滤波器之间;以及第四电感器,其连接于第二功率放大器与第一滤波器之间,其中,第一混合滤波器的通带宽度大于第一弹性波谐振子的谐振带宽,在俯视基板时,在定义了(1)作为相对于基板上的基准点靠左侧且靠上侧的区域的第一象限、(2)作为相对于基准点靠左侧且靠下侧的区域的第二象限、(3)作为相对于基准点靠右侧且靠下侧的区域的第三象限、以及(4)作为相对于基准点靠右侧且靠上侧的区域的第四象限的情况下,第一功率放大器的至少一部分和第二功率放大器的至少一部分配置于第一象限,第三电感器的至少一部分和第四电感器的至少一部分配置于第二象限,第一混合滤波器的至少一部分和第一滤波器的至少一部分配置于第三象限,第一功率放大器配置得比第二功率放大器离基准点近,第三电感器配置得比第四电感器离基准点近,第一混合滤波器配置得比第一滤波器离基准点近。
发明的效果
根据本发明,能够提供包括混合滤波器且具有低损耗的信号通过特性的支持多频段的高频模块和通信装置。
附图说明
图1是实施方式所涉及的高频模块和通信装置的电路结构图。
图2A是示出实施方式所涉及的第一混合滤波器的电路结构的一例的图。
图2B是示出实施方式所涉及的第二混合滤波器的电路结构的一例的图。
图3A是实施例所涉及的高频模块的平面结构概要图。
图3B是实施例所涉及的高频模块的截面结构概要图。
图3C是变形例所涉及的高频模块的截面结构概要图。
具体实施方式
下面,详细说明本发明的实施方式。此外,以下说明的实施方式均用于表示总括性的或者具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置及连接方式等是一例,其主旨并不在于限定本发明。关于以下的实施例和变形例中的结构要素中的未记载于独立权利要求的结构要素,作为任意的结构要素来进行说明。另外,附图所示的结构要素的大小或者大小之比未必是严格的。在各图中,对实质上相同的结构标注相同的标记,有时省略或简化重复的说明。
另外,在下面,平行和垂直等表示要素间的关系性的用语、矩形形状等表示要素的形状的用语、以及数值范围不是仅表示严格的含义,而是指也包括实质上等同的范围,例如也包括百分之几左右的差异。
另外,在下面,“A配置于基板的第一主面”不仅是指A直接安装于第一主面上,还指A配置于被基板隔开的第一主面侧的空间和第二主面侧的空间中的第一主面侧的空间。也就是说,包括以下情况:A经由其它电路元件、电极等来安装于第一主面上。
另外,在下面,“连接”不仅包括利用连接端子和/或布线导体直接连接的情况,还包括经由其它电路部件来电连接的情况。另外,“连接于A与B之间”是指在A与B之间与A及B这两方连接。
在以下的各图中,x轴和y轴是在与模块基板的主面平行的平面上彼此正交的轴。另外,z轴是与模块基板的主面垂直的轴,z轴的正方向表示上方向,z轴的负方向表示下方向。
另外,在本公开的模块结构中,“俯视”是指从z轴正侧将物体正投影到xy平面来进行观察。“部件配置于基板的主面”除了包括部件以与基板的主面接触的状态配置于主面上的情况以外,还包括部件以不与主面接触的方式配置于主面的上方的情况、以及部件的一部分从主面侧嵌入到基板内地配置的情况。
另外,在下面,在安装于基板的A、B及C中,“在俯视基板(或基板的主面)时,C配置于A与B之间”是指:在俯视基板时,将A内的任意的点与B内的任意的点连结的多个线段中的至少1个线段经过C的区域。另外,俯视基板是指:将基板和安装于基板的电路元件正投影到与基板的主面平行的平面来进行观察。
另外,在下面,“发送路径”是指由传播高频发送信号的布线、与该布线直接连接的电极、以及与该布线或该电极直接连接的端子等构成的传输线路。另外,“接收路径”是指由传播高频接收信号的布线、与该布线直接连接的电极、以及与该布线或该电极直接连接的端子等构成的传输线路。
(实施方式)
[1.实施方式所涉及的高频模块1和通信装置5的结构]
图1是实施方式所涉及的高频模块1和通信装置5的电路结构图。如该图所示,通信装置5具备高频模块1、天线2A及2B、RF信号处理电路(RFIC)3以及基带信号处理电路(BBIC)4。
RFIC 3是对利用天线2A及2B发送接收的高频信号进行处理的RF信号处理电路。具体地说,RFIC 3对经由高频模块1的接收路径输入的接收信号通过下变频等进行信号处理,并将进行了该信号处理后生成的接收信号输出到BBIC 4。另外,RFIC 3将基于从BBIC 4输入的信号进行处理后得到的高频发送信号输出到高频模块1的发送路径。
BBIC 4是使用频率比在高频模块1中传输的高频信号的频率低的信号来进行数据处理的电路。由BBIC 4处理后的信号例如被用作图像信号以显示图像,或者被用作声音信号以借助扬声器进行通话。
另外,RFIC 3具有基于高频模块1是用于发送还是用于接收、以及所使用的通信频段(频带)来控制高频模块1所具有的开关30、31及32的连接的作为控制部的功能。具体地说,RFIC 3根据控制信号(未图示)来对高频模块1所具有的开关30、31及32的连接进行切换。此外,控制部也可以设置于RFIC 3的外部,例如也可以设置于高频模块1或BBIC 4。
另外,RFIC 3还具有对高频模块1所具有的功率放大器61及62的增益、向功率放大器61及62提供的电源电压Vcc及偏置电压Vbias进行控制的作为控制部的功能。
天线2A与高频模块1的天线连接端子110连接,辐射从高频模块1输出的高频信号,另外,接收来自外部的高频信号并将其输出到高频模块1。天线2B与高频模块1的天线连接端子120连接,辐射从高频模块1输出的高频信号,另外,接收来自外部的高频信号并将其输出到高频模块1。
此外,在本实施方式所涉及的通信装置5中,天线2A、2B和BBIC 4不是必需的结构要素。
接着,说明高频模块1的详细结构。
如图1所示,高频模块1具备天线连接端子110及120、开关30、以及高频电路10及20。
天线连接端子110是与天线2A连接的第一天线公共端子,天线连接端子120是与天线2B连接的第二天线公共端子。
开关30是第三开关的一例,具有公共端子30a及30b、以及选择端子30c、30d、30e及30f,开关30对公共端子30a与选择端子30c~30f中的至少一者的连接及非连接进行切换,并对公共端子30b与选择端子30c~30f中的至少一者的连接及非连接进行切换。公共端子30a与天线连接端子110连接。公共端子30b与天线连接端子120连接。选择端子30c与混合滤波器11连接。选择端子30d与滤波器12连接。选择端子30e与混合滤波器21连接。选择端子30f与滤波器22连接。开关30对混合滤波器11与天线连接端子110的连接及非连接进行切换,并对混合滤波器11与天线连接端子120的连接及非连接进行切换。另外,开关30对滤波器12与天线连接端子110的连接及非连接进行切换,并对滤波器12与天线连接端子120的连接及非连接进行切换。另外,开关30对混合滤波器21与天线连接端子110的连接及非连接进行切换,并对混合滤波器21与天线连接端子120的连接及非连接进行切换。另外,开关30对滤波器22与天线连接端子110的连接及非连接进行切换,并对滤波器22与天线连接端子120的连接及非连接进行切换。
根据开关30的上述连接结构,通信装置5能够将天线2A与混合滤波器11及21、滤波器12及22中的至少一者连接,另外,能够将天线2B与混合滤波器11及21、滤波器12及22中的至少一者连接。
高频电路10具备接收输出端子130及150、发送输入端子140及160、混合滤波器11、滤波器12、开关31及32、匹配电路41、42、43及44、低噪声放大器51及52、以及功率放大器61及62。
混合滤波器11是第一混合滤波器的一例,是具备1个以上的第一弹性波谐振子、1个以上的第一电感器以及1个以上的第一电容器的滤波器。混合滤波器11的一个端子与选择端子30c连接,另一个端子与开关31连接。混合滤波器11的通带包含5G-NR(5thGeneration New Radio:第五代新空口)的n77(第一通信频段:3300MHz-4200MHz)。
滤波器12是第一滤波器的一例,是具备1个以上的第二弹性波谐振子和1个以上的第二电感器的滤波器。滤波器12的一个端子与选择端子30d连接,另一个端子与开关32连接。滤波器12的通带包含5G-NR的n79(第二通信频段:4400MHz-5000MHz)。
此外,第一弹性波谐振子和第二弹性波元件例如是使用了SAW(Surface AcousticWave:声表面波)的弹性波谐振子或者使用了BAW(Bulk Acoustic Wave:体声波)的弹性波谐振子。
图2A是示出实施方式所涉及的混合滤波器11的电路结构的一例的图。如该图所示,混合滤波器11具备弹性波谐振子P1及P2、电容器C3、以及电感器L1、L2及L3。弹性波谐振子P1及P2分别是第一弹性波谐振子的一例,电感器L1、L2及L3分别是第一电感器的一例,电容器C3是第一电容器的一例。
电感器L3和电容器C3构成了LC并联谐振电路。弹性波谐振子P1与电感器L1的串联连接电路配置于将输入输出端子101同上述LC并联谐振电路连结的路径上的节点与地之间。弹性波谐振子P2与电感器L2的串联连接电路配置于将输入输出端子102同上述LC并联谐振电路连结的路径上的节点与地之间。弹性波谐振子P1及P2形成了弹性波谐振器A1,例如被集成为单芯片。此外,多个弹性波谐振子被集成为单芯片为以下定义:多个弹性波谐振子形成在1块压电基板上、或者多个弹性波谐振子包括在1个封装内。
在上述结构中,通过对由电感器L3和电容器C3构成的LC并联谐振电路的谐振频率、以及弹性波谐振子P1及P2的谐振频率及反谐振频率进行调整,来形成混合滤波器11的通带和衰减带。通过由电感器L3和电容器C3构成的LC并联谐振电路来形成混合滤波器11的通带,通过弹性波谐振子P1及P2来形成衰减极点。
也就是说,混合滤波器11能够通过LC电路来确保利用弹性波谐振子无法实现的宽的通带,并能够通过弹性波谐振子来确保利用LC电路无法实现的陡峭的衰减斜率。
基于该观点,混合滤波器11的通带宽度比弹性波谐振子P1及P2的谐振带宽大。
此外,在本实施方式中,弹性波谐振子的谐振带宽被定义为该弹性波谐振子的反谐振频率与谐振频率之差。另外,相对谐振带宽被定义为将上述谐振带宽除以反谐振频率与谐振频率的中间值所得到的比率。已知,一般的SAW谐振子和BAW谐振子在0.1GHz~10GHz的频带中具有3%~4%的相对谐振带宽。
此外,滤波器12也可以不具备电容器,滤波器12的通带宽度也可以为第二弹性波谐振子的谐振带宽以下。
返回到图1,说明高频电路10的电路部件。
低噪声放大器51是第一低噪声放大器的一例,是将第一通信频段的接收信号以低噪声放大后输出到接收输出端子130的放大器。低噪声放大器52是第二低噪声放大器的一例,是将第二通信频段的接收信号以低噪声放大后输出到接收输出端子150的放大器。
功率放大器61是第一功率放大器的一例,是对从发送输入端子140输入的第一通信频段的发送信号进行放大的放大器。功率放大器62是对从发送输入端子160输入的第二通信频段的发送信号进行放大的放大器。
匹配电路41连接于低噪声放大器51与开关31之间,取得低噪声放大器51与开关31的阻抗匹配。匹配电路42连接于功率放大器61与开关31之间,取得功率放大器61与开关31的阻抗匹配。匹配电路43连接于低噪声放大器52与开关32之间,取得低噪声放大器52与开关32的阻抗匹配。匹配电路44连接于功率放大器62与开关32之间,取得功率放大器62与开关32的阻抗匹配。
开关31是第一开关的一例,具有公共端子和2个选择端子。开关31的公共端子与混合滤波器11连接。开关31的一个选择端子经由匹配电路41来与低噪声放大器51的输入端子连接,开关31的另一个选择端子经由匹配电路42来与功率放大器61的输出端子连接。也就是说,开关31与混合滤波器11、低噪声放大器51以及功率放大器61连接,是对混合滤波器11与低噪声放大器51的连接以及混合滤波器11与功率放大器61的连接进行切换的时分双工(TDD:Time Division Duplex)开关。开关31例如由SPDT(Single Pole Double Throw:单刀双掷)型的开关电路构成。
根据开关31,混合滤波器11作为与低噪声放大器51及功率放大器61连接的发送接收兼用滤波器发挥功能。
开关32是第二开关的一例,具有公共端子和2个选择端子。开关32的公共端子与滤波器12连接。开关32的一个选择端子经由匹配电路43来与低噪声放大器52连接,开关32的另一个选择端子经由匹配电路44来与功率放大器62连接。也就是说,开关32是对滤波器12与低噪声放大器52的连接以及滤波器12与功率放大器62的连接进行切换的TDD开关。开关32例如由SPDT型的开关电路构成。
根据开关32,滤波器12作为与低噪声放大器52及功率放大器62连接的发送接收兼用滤波器发挥功能。
高频电路20具备接收输出端子170及180、混合滤波器21、滤波器22、匹配电路45及46、以及低噪声放大器53及54。
混合滤波器21是第二混合滤波器的一例,是具备1个以上的第三弹性波谐振子、1个以上的第五电感器以及1个以上的第二电容器的滤波器。混合滤波器21的一个端子与选择端子30e连接,另一个端子经由匹配电路45来与低噪声放大器53连接。此外,混合滤波器21没有连接功率放大器。混合滤波器21的通带包含5G-NR的n77。
据此,混合滤波器21作为连接于开关30与低噪声放大器53之间的接收专用滤波器发挥功能。
滤波器22是第二滤波器的一例,是具备1个以上的第四弹性波谐振子和1个以上的第六电感器的滤波器。滤波器22的一个端子与选择端子30f连接,另一个端子经由匹配电路46来与低噪声放大器54连接。此外,滤波器22没有连接功率放大器。滤波器22的通带包含5G-NR的n79。
据此,滤波器22作为与开关30连接的接收专用滤波器发挥功能。
此外,第三弹性波谐振子和第四弹性波元件例如是使用了SAW的弹性波谐振子或使用了BAW的弹性波谐振子。
图2B是示出实施方式所涉及的混合滤波器21的电路结构的一例的图。如该图所示,混合滤波器21具备弹性波谐振子P5及P6、电容器C4、以及电感器L4、L5及L6。弹性波谐振子P5及P6分别是第二弹性波谐振子的一例,电感器L4、L5及L6分别是第二电感器的一例,电容器C4是第二电容器的一例。
电感器L4和电容器C4构成了LC并联谐振电路。弹性波谐振子P5与电感器L5的串联连接电路配置于将输入输出端子103同上述LC并联谐振电路连结的路径上的节点与地之间。弹性波谐振子P6与电感器L6的串联连接电路配置于将输入输出端子104同上述LC并联谐振电路连结的路径上的节点与地之间。弹性波谐振子P5及P6形成了弹性波谐振器A2,例如被集成为单芯片。
在上述结构中,通过对由电感器L4和电容器C4构成的LC并联谐振电路的谐振频率、以及弹性波谐振子P5及P6的谐振频率及反谐振频率进行调整,来形成混合滤波器21的通带和衰减带。通过由电感器L4和电容器C4构成的LC并联谐振电路来形成混合滤波器21的通带,通过弹性波谐振子P5及P6来形成衰减极点。
也就是说,混合滤波器21能够通过LC电路来确保利用弹性波谐振子无法实现的宽的通带,并能够通过弹性波谐振子来确保利用LC电路无法实现的陡峭的衰减斜率。
基于该观点,混合滤波器21的通带宽度比弹性波谐振子P5及P6的谐振带宽大。
此外,滤波器22也可以不具备电容器,滤波器22的通带宽度也可以为第四弹性波谐振子的谐振带宽以下。
返回到图1,说明高频电路20的电路部件。
低噪声放大器53是第三低噪声放大器的一例,是将第一通信频段的接收信号以低噪声放大后输出到接收输出端子170的放大器。低噪声放大器54是将第二通信频段的接收信号以低噪声放大后输出到接收输出端子180的放大器。
匹配电路45连接于低噪声放大器53与混合滤波器21之间,取得低噪声放大器53与混合滤波器21的阻抗匹配。匹配电路46连接于低噪声放大器54与滤波器22之间,取得低噪声放大器54与滤波器22的阻抗匹配。
根据上述电路结构,高频模块1能够将第一通信频段的发送信号及接收信号以及第二通信频段的发送信号及接收信号分别单独地传输,另外,能够同时传输它们中的至少2者。
配置有功率放大器61、匹配电路42、开关31、混合滤波器11以及开关30的第一发送路径传输第一通信频段(5G-NR的n77)的发送信号。
配置有功率放大器62、匹配电路44、开关32、滤波器12以及开关30的第二发送路径传输第二通信频段(5G-NR的n79)的发送信号。
配置有开关30、混合滤波器11、开关31、匹配电路41以及低噪声放大器51的第一接收路径传输第一通信频段(5G-NR的n77)的接收信号。
配置有开关30、滤波器12、开关32、匹配电路43以及低噪声放大器52的第二接收路径传输第二通信频段(5G-NR的n79)的接收信号。
配置有开关30、混合滤波器21、匹配电路45以及低噪声放大器53的第三接收路径传输第一通信频段(5G-NR的n77)的接收信号。
配置有开关30、滤波器22、匹配电路46以及低噪声放大器54的第四接收路径传输第二通信频段(5G-NR的n79)的接收信号。
在此,在上述高频模块1中,第一通信频段(5G-NR的n77)和第二通信频段(5G-NR的n79)中的第一通信频段(5G-NR的n77)的使用地域更多。换言之,第一通信频段(5G-NR的n77)和第二通信频段(5G-NR的n79)中的第一通信频段(5G-NR的n77)的使用频度更高。
也就是说,第一发送路径和第二发送路径中的第一发送路径的使用频度更高。另外,第一接收路径和第二接收路径中的第一接收路径的使用频度更高。另外,第三接收路径和第四接收路径中的第三接收路径的使用频度更高。
此外,也可以是,低噪声放大器51、52、53及54、开关30、31及32中的至少2者以上形成于1个半导体IC。半导体IC例如由CMOS构成。具体地说,是通过SOI工艺来形成的。由此,能够廉价地制造半导体IC。此外,半导体IC也可以由GaAs、SiGe以及GaN中的至少任一种构成。由此,能够输出具有高质量的放大性能和噪声性能的高频信号。
此外,本实施方式所涉及的混合滤波器11及21的电路结构不限定于图2A和图2B的电路结构。只要本实施方式所涉及的混合滤波器11及21分别具备1个以上的弹性波谐振子、1个以上的电感器以及1个以上的电容器,混合滤波器的通带宽度大于该弹性波谐振子的谐振带宽即可。另外,作为本实施方式所涉及的混合滤波器11及21的电路结构,在弹性波谐振子与LC电路之间不配置开关。例如,在混合滤波器11中,在由电感器L3和电容器C3构成的LC并联谐振电路与弹性波谐振子P1之间、以及在该LC并联谐振电路与弹性波谐振子P2之间不插入开关。
另外,混合滤波器11的一个端子和滤波器12的一个端子也可以连接于开关30的相同的选择端子。另外,混合滤波器21的一个端子和滤波器22的一个端子也可以连接于开关30的相同的选择端子。
另外,也可以在开关31与低噪声放大器51之间、开关31与功率放大器61之间、开关32与低噪声放大器52之间、以及开关32与功率放大器62之间连接滤波器。
此外,本实施方式所涉及的高频模块1只要至少具备图1中示出的电路部件和电路元件中的混合滤波器11、滤波器12、功率放大器61及62、以及匹配电路42及44即可。
在此,具有上述电路结构的高频模块1包括将弹性波谐振子、电感器以及电容器组合而成的混合滤波器,因此部件数量多。因此,在高频模块1中,各传输路径的布线损耗趋向于增大。
与此相对,在下面,说明减少了传输路径的布线损耗的高频模块1的结构。
[2.实施例所涉及的高频模块1A的电路元件配置结构]
图3A是实施例所涉及的高频模块1A的平面结构概要图。另外,图3B是实施例所涉及的高频模块1A的截面结构概要图,具体地说,是图3A的IIIB-IIIB线处的截面图。此外,在图3A的(a)中示出了从z轴正方向侧观察模块基板80的彼此相向的主面80a及80b中的主面80a的情况下的电路部件的配置图。另一方面,在图3A的(b)中示出了从z轴正方向侧观察主面80b的情况下对电路部件的配置进行透视所得到的图。另外,在图3A中,对各电路部件标注了表示其功能的标记以容易理解各电路部件的配置关系,但是实际的高频模块1A中没有标注该标记。
实施例所涉及的高频模块1A具体地示出了构成实施方式所涉及的高频模块1的各电路元件的配置结构。
如图3A和图3B所示,本实施例所涉及的高频模块1A除了具有图1中示出的电路结构以外,还具有模块基板80、树脂构件81及82、外部连接端子100以及金属屏蔽层85。
模块基板80是基板的一例,具有彼此相向的主面80a和主面80b,是安装构成高频模块1A的电路部件的基板。作为模块基板80,例如能够使用具有多个电介质层的层叠构造的低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)基板、高温共烧陶瓷(HighTemperature Co-fired Ceramics:HTCC)基板、部件内置基板、具有重新布线层(Redistribution Layer:RDL)的基板、或者印刷电路板等。
此外,在本实施例中,主面80a相当于第一主面,主面80b相当于第二主面。
此外,模块基板80是基板的一例,期望的是,模块基板80具有多个电介质层层叠而成的多层构造,在该多个电介质层中的至少1层形成有地电极图案。由此,模块基板80的电磁场屏蔽功能提高。
此外,也可以是,如图3A的(b)所示,在主面80b上形成有天线连接端子110及120、发送输入端子140及160、以及接收输出端子130、150、170及180。
树脂构件81配置于主面80a,覆盖构成高频模块1A的电路部件的一部分和主面80a。树脂构件82配置于主面80b,覆盖构成高频模块1A的电路部件的一部分和主面80b。树脂构件81及82具有确保构成高频模块1A的电路部件的机械强度和耐湿性等可靠性的功能。
金属屏蔽层85覆盖树脂构件81的表面,被设定为地电位。金属屏蔽层85例如是通过溅射法形成的金属薄膜。
此外,树脂构件81、82以及金属屏蔽层85不是本实施方式所涉及的高频模块1所必需的结构要素。
在本实施例中,匹配电路41~46分别包括电感器。匹配电路42包括第三电感器,匹配电路44包括第四电感器。
此外,虽然在图3A中未图示,但是将图1中示出的各电路部件连接的布线形成于模块基板80的内部、主面80a及80b。另外,上述布线既可以是两端与主面80a、80b以及构成高频模块1A的电路部件中的任一者接合的接合线,另外也可以是在构成高频模块1A的电路部件的表面形成的端子、电极或布线。
如图3A所示,在本实施例所涉及的高频模块1A中,混合滤波器11及21、滤波器12及22、功率放大器61及62、匹配电路42、44、45及46配置于主面80a。另一方面,开关30、31及32、低噪声放大器51、52、53及54配置于主面80b。另外,匹配电路41及43配置于模块基板80的内部。
根据上述结构,构成高频模块1A的混合滤波器11、滤波器12以及功率放大器61及62与低噪声放大器51~54以及开关30~32隔着模块基板80被分配到模块基板80的两面来配置。由此,能够使高频模块1A小型化。
此外,只要构成高频模块1A的电路部件中的至少一者配置于主面80a,其它至少一者配置于主面80b即可,各电路部件配置于主面80a及80b中的哪一方不限定于图3A中示出的配置结构。另外,匹配电路41也可以配置于主面80a或主面80b,匹配电路43也可以配置于主面80a或主面80b。
在本实施例中,构成混合滤波器11的弹性波谐振子P1及P2、电容器C3、以及电感器L1、L2及L3配置于主面80a。另一方面,低噪声放大器51及52配置于主面80b。此外,弹性波谐振子P1及P2、电容器C3、以及电感器L1、L2及L3中的至少一者也可以配置于主面80a,其它至少一者也可以配置于模块基板80的内部或主面80b。据此,混合滤波器11的一部分电路元件与低噪声放大器51及52隔着模块基板80被分配到模块基板80的两面来配置,因此能够使高频模块1A小型化。
另外,也可以是,构成滤波器12的弹性波谐振器A3(第二弹性波谐振子)和电感器L7(第二电感器)中的至少一者配置于主面80a,其它至少一者配置于模块基板80的内部或主面80b。
在此,如图3A的(a)所示,在本实施例所涉及的高频模块1A中,在俯视模块基板80时,定义(1)作为相对于模块基板80上的基准点R1靠左侧且靠上侧的区域的第一象限Q2、(2)作为相对于基准点R1靠左侧且靠下侧的区域的第二象限Q3、(3)作为相对于基准点R1靠右侧且靠下侧的区域的第三象限Q4、以及(4)作为相对于基准点R1靠右侧且靠上侧的区域的第四象限Q1。在该情况下,功率放大器61的至少一部分和功率放大器62的至少一部分配置于第一象限Q2,匹配电路42中包括的第三电感器的至少一部分和匹配电路44中包括的第四电感器的至少一部分配置于第二象限Q3。另外,混合滤波器11的至少一部分和滤波器12的至少一部分配置于第三象限Q4。此时,功率放大器61与基准点R1的距离d1小于功率放大器62与基准点R1的距离d2。另外,第三电感器与基准点R1的距离d3小于第四电感器与基准点R1的距离d4。另外,混合滤波器11与基准点R1的距离d5小于滤波器12与基准点R1的距离d6。换言之,功率放大器61配置得比功率放大器62离基准点R1近,第三电感器配置得比第四电感器离基准点R1近,混合滤波器11配置得比滤波器12离基准点R1近。
此外,模块基板80上的基准点R1被定义为在俯视模块基板80的情况下除模块基板80的外缘以外的模块基板80的任意的一点。换言之,基准点R1是以使得在俯视模块基板80的情况下在模块基板80上能够存在第一象限Q2、第二象限Q3、第三象限Q4以及第四象限Q1的方式配置在模块基板80上的点。
据此,配置于第一发送路径的功率放大器61、匹配电路42以及混合滤波器11分别配置于第一象限Q2、第二象限Q3以及第三象限Q4,因此第一发送路径能够形成为在从z轴正方向俯视模块基板80的情况下以基准点R1为中心逆时针的短的路径。另外,配置于第二发送路径的功率放大器62、匹配电路44以及滤波器12分别配置于第一象限Q2、第二象限Q3以及第三象限Q4,因此第二发送路径能够形成为在从z轴正方向俯视模块基板80的情况下以基准点R1为中心逆时针的短的路径。由此,能够将传输高输出的发送信号的第一发送路径和第二发送路径形成得短,因此能够实现具有低损耗的信号通过特性的支持多频段的高频模块1A。另外,能够减少高频模块1A的消耗电力。
并且,功率放大器61配置得比功率放大器62离基准点R1近,第三电感器配置得比第四电感器离基准点R1近,混合滤波器11配置得比滤波器12离基准点R1近,因此能够将第一发送路径形成得比第二发送路径短。
据此,能够以更低损耗传输使用地域多而且使用频度高的第一通信频段(5G-NR的n77)的发送信号。因此,能够使支持多频段的高频模块1A高效地低损耗化。
此外,在本实施例中,混合滤波器21的至少一部分和滤波器22的至少一部分也可以配置于第四象限Q1以外的区域。据此,能够均衡地高密度安装构成高频模块1A的电路部件。
另外,在本实施例所涉及的高频模块1A中,在主面80b配置有多个外部连接端子100。高频模块1A与配置于高频模块1A的z轴负方向侧的外部基板经由多个外部连接端子100来进行电信号的交换。也可以是,如图3A的(b)所示,多个外部连接端子100中的几个是天线连接端子110及120、发送输入端子140及160、以及接收输出端子130、150、170及180。另外,多个外部连接端子100的其它几个被设定为外部基板的地电位。
此外,外部连接端子100既可以如图3A和图3B所示那样是沿z轴方向贯通树脂构件82的柱状电极,另外,外部连接端子100也可以是形成在主面80b上的凸块电极。在该情况下,主面80b上的树脂构件82也可以不存在。
在此,高度难以降低的功率放大器61及62、以及第三电感器及第四电感器配置于主面80a。据此,在主面80b不配置高度难以降低的电路部件,因此容易使高频模块1A的主面80b侧高度降低。
另外,在主面80a及80b中的与外部基板相向的主面80b,配置有高度容易降低的低噪声放大器51~54和开关30~32。据此,在主面80b配置高度容易降低的电路部件,因此容易使高频模块1A的主面80b侧高度降低。也就是说,能够使高频模块1A高度降低。
另外,低噪声放大器51~54和开关30包括于半导体IC 71。据此,能够使低噪声放大器51~54和开关30小型化且高度降低。
另外,开关31及32包括于半导体IC 72。据此,能够使开关31及32小型化且高度降低。
通过半导体IC 71及72配置于主面80b,能够使高频模块1A高度降低。
在此,如图3A和图3B所示,在俯视模块基板80的情况下,混合滤波器11与开关30至少有一部分重叠。
据此,能够以沿着模块基板80的垂直方向形成于模块基板80内的通路布线为主来连接发送信号和接收信号双方都经过的混合滤波器11与开关30。因此,能够使将混合滤波器11与开关30连结的布线短,能够减少第一通信频段的发送信号和接收信号的传输损耗。
另外,构成混合滤波器21的弹性波谐振子P5及P6、电容器C4、以及电感器L4、L5及L6配置于主面80a。另一方面,经由匹配电路45来与混合滤波器21连接的低噪声放大器53配置于主面80b。
在此,如图3A和图3B所示,在俯视模块基板80的情况下,混合滤波器21与低噪声放大器53至少有一部分重叠。
据此,能够以沿着模块基板80的垂直方向形成于模块基板80内的通路布线为主来连接混合滤波器21与低噪声放大器53。因此,能够使将混合滤波器21与低噪声放大器53连结的布线短,能够减少第一通信频段的接收信号的传输损耗。
[3.变形例所涉及的高频模块1B的电路元件配置结构]
图3C是变形例所涉及的高频模块1B的截面结构概要图。变形例所涉及的高频模块1B具体地示出了构成实施方式所涉及的高频模块1的各电路元件的配置结构。
图3C中示出的高频模块1B与实施例所涉及的高频模块1A相比,构成混合滤波器11和滤波器12的电路元件的配置结构不同。下面,关于本变形例所涉及的高频模块1B,省略与实施例所涉及的高频模块1A相同的结构的说明,以不同的结构为中心来进行说明。
混合滤波器11具备弹性波谐振器A1(弹性波谐振子P1及P2)、电容器C3、以及电感器L1、L2及L3。
滤波器12具备弹性波谐振器A3和电感器L7及L8。
在此,在混合滤波器11中,弹性波谐振器A1和电容器C3配置于主面80a,电感器L3形成于模块基板80的内部。电感器L3例如由多个平面线圈导体和将它们连接的通路导体构成。
另外,在滤波器12中,弹性波谐振器A3和电感器L7配置于主面80a,电感器L8形成于模块基板80的内部。电感器L8例如由多个平面线圈导体和将它们连接的通路导体构成。
根据上述结构,构成混合滤波器11的电路元件的一部分配置于主面80a,其它电路元件形成于模块基板80的内部,因此能够使高频模块1B小型化。
此外,形成于模块基板80的内部的电路元件也可以是弹性波谐振器和电容器中的任一者。
[4.效果等]
如以上那样,实施例所涉及的高频模块1A具备:模块基板80,其具有彼此相向的主面80a及80b;混合滤波器11,其具有第一弹性波谐振子、第一电感器以及第一电容器,该混合滤波器11的通带包含5G-NR的n77;滤波器12,其具有第二弹性波谐振子和第二电感器,该滤波器12的通带包含5G-NR的n79;功率放大器61及62;第三电感器,其连接于功率放大器61与混合滤波器11之间;以及第四电感器,其连接于功率放大器62与滤波器12之间,其中,混合滤波器11的通带宽度大于第一弹性波谐振子的谐振带宽,在俯视模块基板80时,在定义了(1)作为相对于模块基板80上的基准点R1靠左侧且靠上侧的区域的第一象限Q2、(2)作为相对于基准点R1靠左侧且靠下侧的区域的第二象限Q3、(3)作为相对于基准点R1靠右侧且靠下侧的区域的第三象限Q4、以及(4)作为相对于基准点R1靠右侧且靠上侧的区域的第四象限Q1的情况下,功率放大器61的至少一部分和功率放大器62的至少一部分配置于第一象限Q2,第三电感器的至少一部分和第四电感器的至少一部分配置于第二象限Q3,混合滤波器11的至少一部分和滤波器12的至少一部分配置于第三象限Q4,功率放大器61配置得比功率放大器62离基准点R1近,第三电感器配置得比第四电感器离基准点R1近,混合滤波器11配置得比滤波器12离基准点R1近。
据此,配置于第一发送路径的功率放大器61、第三电感器以及混合滤波器11分别配置于第一象限Q2、第二象限Q3以及第三象限Q4,因此第一发送路径能够形成为在从z轴正方向俯视模块基板80的情况下以基准点R1为中心逆时针的短的路径。另外,配置于第二发送路径的功率放大器62、第四电感器以及滤波器12分别配置于第一象限Q2、第二象限Q3以及第三象限Q4,因此第二发送路径能够形成为在从z轴正方向俯视模块基板80的情况下以基准点R1为中心逆时针的短的路径。由此,能够将传输高输出的发送信号的第一发送路径和第二发送路径形成得短,因此能够实现具有低损耗的信号通过特性的支持多频段的高频模块1A。另外,能够减少高频模块1A的消耗电力。
并且,功率放大器61配置得比功率放大器62离基准点R1近,第三电感器配置得比第四电感器离基准点R1近,混合滤波器11配置得比滤波器12离基准点R1近,因此能够将第一发送路径形成得比第二发送路径短。由此,能够以更低损耗传输使用地域多而且使用频度高的第一通信频段(5G-NR的n77)的发送信号。因此,能够使支持多频段的高频模块1A高效地低损耗化。
另外,实施例所涉及的高频模块1A也可以还具备:配置于主面80b的低噪声放大器51及52;开关31,其与混合滤波器11、低噪声放大器51以及第三电感器连接,对混合滤波器11与低噪声放大器51的连接以及混合滤波器11与第三电感器的连接进行切换;以及开关32,其与滤波器12、低噪声放大器52以及第四电感器连接,对滤波器12与低噪声放大器52的连接以及滤波器12与第四电感器的连接进行切换,第一弹性波谐振子、第一电感器以及第一电容器中的一者配置于主面80a。
据此,混合滤波器11的一部分电路元件与低噪声放大器51及52隔着模块基板80被分配到模块基板80的两面来配置,因此能够使高频模块1A小型化。
另外,在实施例所涉及的高频模块1A和变形例所涉及的高频模块1B中,也可以是,第一弹性波谐振子配置于主面80a和模块基板80的内部中的任一方,第一电感器配置于主面80a和模块基板80的内部中的任一方,第一电容器配置于主面80a和模块基板80的内部中的任一方,第二弹性波谐振子配置于主面80a和模块基板80的内部中的任一方,第二电感器配置于主面80a和模块基板80的内部中的任一方。
据此,构成混合滤波器11和滤波器12的电路元件的一部分配置于主面80a或模块基板80的内部,因此能够使高频模块1A及1B小型化。
另外,实施例所涉及的高频模块1A也可以还具备配置于主面80b的外部连接端子100,功率放大器61及62配置于主面80a,第三电感器和第四电感器配置于主面80a。
据此,高度难以降低的功率放大器61及62、以及第三电感器及第四电感器配置于主面80a。因此,在主面80b不配置高度难以降低的电路部件,因此容易使高频模块1A的主面80b侧高度降低。
另外,实施例所涉及的高频模块1A也可以还具备开关30,该开关30与混合滤波器11及滤波器12连接,对混合滤波器11与天线连接端子110及120的连接及非连接进行切换,并对滤波器12与天线连接端子110及120的连接及非连接进行切换,在俯视模块基板80的情况下,混合滤波器11与开关30至少有一部分重叠。
据此,能够以沿着模块基板80的垂直方向形成于模块基板80内的通路布线为主来连接发送信号和接收信号双方都经过的混合滤波器11与开关30。因此,能够使将混合滤波器11与开关30连结的布线短,能够减少第一通信频段的发送信号和接收信号的传输损耗。
另外,在实施例所涉及的高频模块1A中,也可以是,低噪声放大器51及52以及开关30包括在配置于主面80b的半导体IC 71中。
据此,能够使低噪声放大器51及52以及开关30小型化且高度降低。另外,通过半导体IC 71配置于主面80b,能够使高频模块1A高度降低。
另外,实施例所涉及的高频模块1A也可以还具备:混合滤波器21,其具有第三弹性波谐振子、第五电感器以及第二电容器,该混合滤波器21的通带包含5G-NR的n77;以及滤波器22,其具有第四弹性波谐振子和第六电感器,该滤波器22的通带包含5G-NR的n79,混合滤波器21和滤波器22分别是与开关30连接的接收专用滤波器,混合滤波器21的至少一部分和滤波器22的至少一部分配置于第四象限Q1。
据此,能够均衡地高密度安装构成高频模块1A的电路部件。
另外,实施例所涉及的高频模块1A也可以还具备与混合滤波器21连接的低噪声放大器53,在俯视模块基板80的情况下,混合滤波器21与低噪声放大器53至少有一部分重叠。
据此,能够以沿着模块基板80的垂直方向形成于模块基板80内的通路布线为主来连接混合滤波器21与低噪声放大器53。因此,能够使将混合滤波器21与低噪声放大器53连结的布线短,能够减少第一通信频段的接收信号的传输损耗。
另外,通信装置5具备:RFIC 3,其对利用天线2A及2B接收的高频信号进行处理;以及高频模块1,其在天线2A及2B与RFIC 3之间传播高频信号。
由此,能够提供包括混合滤波器11、且具有低损耗的信号通过特性的支持多频段的通信装置5。
(其它实施方式)
以上,关于本发明所涉及的高频模块和通信装置,列举实施方式、实施例以及变形例来进行了说明,但是本发明不限定于上述实施方式、实施例以及变形例。将上述实施方式、实施例以及变形例中的任意的结构要素进行组合来实现的其它实施方式、对上述实施方式实施本领域技术人员在不脱离本发明的主旨的范围内想到的各种变形来得到的变形例、内置有本发明所涉及的高频模块和通信装置的各种设备也包括在本发明中。
例如,在实施方式、实施例以及变形例所涉及的高频模块和通信装置中,也可以在各结构要素之间连接有电感器和电容器等匹配元件、以及开关电路。此外,电感器也可以包括由将各结构要素之间连接的布线形成的布线电感器。
产业上的可利用性
本发明作为能够应用于多频段系统的高频模块和通信装置,能够广泛利用于便携式电话等通信设备。
附图标记说明
1、1A、1B:高频模块;2A、2B:天线;3:RF信号处理电路(RFIC);4:基带信号处理电路(BBIC);5:通信装置;10、20:高频电路;11、21:混合滤波器;12、22:滤波器;30、31、32:开关;30a、30b:公共端子;30c、30d、30e、30f:选择端子;41、42、43、44、45、46:匹配电路;51、52、53、54:低噪声放大器;61、62:功率放大器;71、72:半导体IC;80:模块基板;80a、80b:主面;81、82:树脂构件;85:金属屏蔽层;100:外部连接端子;101、102、103、104:输入输出端子;110、120:天线连接端子;130、150、170、180:接收输出端子;140、160:发送输入端子;A1、A2、A3:弹性波谐振器;C3、C4:电容器;d1、d2、d3、d4、d5、d6:距离;L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8:电感器;P1、P2、P5、P6:弹性波谐振子;Q1:第四象限;Q2:第一象限;Q3:第二象限;Q4:第三象限;R1:基准点。
Claims (9)
1.一种高频模块,具备:
基板,其具有彼此相向的第一主面和第二主面;
第一混合滤波器,其具有第一弹性波谐振子、第一电感器以及第一电容器,所述第一混合滤波器的通带包含5G新空口即5G-NR的n77;
第一滤波器,其具有第二弹性波谐振子和第二电感器,所述第一滤波器的通带包含5G-NR的n79;
第一功率放大器及第二功率放大器;
第三电感器,其连接于所述第一功率放大器与所述第一混合滤波器之间;以及
第四电感器,其连接于所述第二功率放大器与所述第一滤波器之间,
其中,所述第一混合滤波器的通带宽度大于所述第一弹性波谐振子的谐振带宽,
在俯视所述基板时,在定义了(1)作为相对于所述基板上的基准点靠左侧且靠上侧的区域的第一象限、(2)作为相对于所述基准点靠左侧且靠下侧的区域的第二象限、(3)作为相对于所述基准点靠右侧且靠下侧的区域的第三象限以及(4)作为相对于所述基准点靠右侧且靠上侧的区域的第四象限的情况下,
所述第一功率放大器的至少一部分和所述第二功率放大器的至少一部分配置于所述第一象限,
所述第三电感器的至少一部分和所述第四电感器的至少一部分配置于所述第二象限,
所述第一混合滤波器的至少一部分和所述第一滤波器的至少一部分配置于所述第三象限,
所述第一功率放大器配置得比所述第二功率放大器离所述基准点近,
所述第三电感器配置得比所述第四电感器离所述基准点近,
所述第一混合滤波器配置得比所述第一滤波器离所述基准点近。
2.根据权利要求1所述的高频模块,还具备:
配置于所述第二主面的第一低噪声放大器及配置于所述第二主面的第二低噪声放大器;
第一开关,其与所述第一混合滤波器、所述第一低噪声放大器以及所述第三电感器连接,对所述第一混合滤波器与所述第一低噪声放大器的连接以及所述第一混合滤波器与所述第三电感器的连接进行切换;以及
第二开关,其与所述第一滤波器、所述第二低噪声放大器以及所述第四电感器连接,对所述第一滤波器与所述第二低噪声放大器的连接以及所述第一滤波器与所述第四电感器的连接进行切换,
所述第一弹性波谐振子、所述第一电感器以及所述第一电容器中的一者配置于所述第一主面。
3.根据权利要求2所述的高频模块,其中,
所述第一弹性波谐振子配置于所述第一主面和所述基板的内部中的任一方,所述第一电感器配置于所述第一主面和所述基板的内部中的任一方,所述第一电容器配置于所述第一主面和所述基板的内部中的任一方,
所述第二弹性波谐振子配置于所述第一主面和所述基板的内部中的任一方,所述第二电感器配置于所述第一主面和所述基板的内部中的任一方。
4.根据权利要求2或3所述的高频模块,其中,
还具备配置于所述第二主面的外部连接端子,
所述第一功率放大器和所述第二功率放大器配置于所述第一主面,
所述第三电感器和所述第四电感器配置于所述第一主面。
5.根据权利要求2~4中的任一项所述的高频模块,其中,
还具备第三开关,所述第三开关与所述第一混合滤波器及所述第一滤波器连接,对所述第一混合滤波器与天线连接端子的连接及非连接进行切换,并对所述第一滤波器与天线连接端子的连接及非连接进行切换,
在俯视所述基板的情况下,所述第一混合滤波器与所述第三开关至少有一部分重叠。
6.根据权利要求5所述的高频模块,其中,
所述第一低噪声放大器、所述第二低噪声放大器以及所述第三开关包括在配置于所述第二主面的半导体集成电路中。
7.根据权利要求5或6所述的高频模块,还具备:
第二混合滤波器,其具有第三弹性波谐振子、第五电感器以及第二电容器,所述第二混合滤波器的通带包含5G-NR的n77;以及
第二滤波器,其具有第四弹性波谐振子和第六电感器,所述第二滤波器的通带包含5G-NR的n79,
所述第二混合滤波器和所述第二滤波器分别是与所述第三开关连接的接收专用滤波器,
所述第二混合滤波器的至少一部分和所述第二滤波器的至少一部分配置于所述第四象限。
8.根据权利要求7所述的高频模块,其中,
还具备与所述第二混合滤波器连接的第三低噪声放大器,
在俯视所述基板的情况下,所述第二混合滤波器与所述第三低噪声放大器至少有一部分重叠。
9.一种通信装置,具备:
射频信号处理电路即RF信号处理电路,其对利用天线接收的高频信号进行处理;以及
根据权利要求1~8中的任一项所述的高频模块,其在所述天线与所述RF信号处理电路之间传播所述高频信号。
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