CN1364347A - 高频复合部件和使用该部件的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

一种高频复合部件,用于控制发送电路TX、接收电路RX和天线ANT之间连接的发送电路TX和天线ANT的连接以及接收电路RX和天线ANT的连接,该高频复合部件在天线ANT和发送电路TX之间,具有包括第1相移电路5和高频放大器4的发送信号控制部件2,高频放大器4和第1相移电路5被一体化在层积多个介电层的层积体模块中。

Description

高频复合部件和使用该部件的无线通信装置
技术领域
本发明涉及微波段等高频波段中使用的高频复合部件，特别涉及数字携带电话等的高频电路中用于控制发送电路、接收电路和天线间的信号路径的高频复合部件，以及使用该部件的无线通信装置。
背景技术
近年来的无线通信装置，例如在携带电话的普及上令人吃惊，人们越来越期望提高携带电话的功能和服务。如果以携带电话为例，则作为携带电话的系统，例如有主要在欧洲流行的EGSM(Extended Global System for MobilCommunications)方式和DCS1800(Digital Cellular System 1800)方式、在美国流行的PCS(Personal Communication Services)方式、在日本采用的PDC(Personal Digital Cellular)等各种系统。在这样的数字方式的通信系统的携带电话中，用高频开关来对发送电路和天线的连接以及接收电路和天线的连接进行切换。
高频开关的一例披露于(日本)特开平2-108301号专利申请。该高频开关包括在发送电路和天线之间配置的二极管、在天线电路和接收电路之间配置的λ/4相移线路，λ/4相移线路的接收电路端通过二极管被接地，而且构成根据各二极管中流动的偏置电流可切换信号路径的λ/4型开关电路。
随着目前的携带电话的迅速普及，特别是在先进国家的主要大城市中，在对各系统所分配的频带中不能供给用户，难以进行连接，存在通话中途连接被切断等问题。因此，提倡用户可以利用多个系统，估计实际上可利用的频率的增加，进而扩大服务区域或有效灵活使用各系统的通信基础结构。
在这样的情况下，作为具有新的系统的携带电话，提出双频带携带电话、三频带携带电话等的建议。相对于仅使用一个发送接收系统的普通的携带电话来说，双频带携带电话使用两个发送接收系统，而三频带携带电话使用3个发送接收系统。由此，用户可以从多个系统中选择使用状况良好的发送接收系统。在双频带携带电话和三频带携带电话中，使用以时分切换天线和发送电路或接收电路的连接的高频开关，以便可以发送接收共用一个天线来进行双向通信。
本发明人已经在(日本)特开平11-225089号专利申请和特开平11-313003号专利申请中提出了高频开关模块，即通过将对多个频率区域的高频信号进行分波的分波器和高频开关进行组合，作为具有可切换多个通信系统的发送电路和接收电路的功能的可利用多种通信方式的高频开关，将分波器、高频开关电路等一体化在层积体模块中。
图21表示披露于(日本)特开平2-108301号专利申请中的高频开关的等效电路图。在连接天线ANT和发送电路TX时，从电源供给部件(控制电路)对端子VC1供给正电压。从控制电路供给的正电压由电容器70、71、73、74、79进行隔直流，施加在包含二极管77、78的电路上，使二极管77、78变为导通(ON)状态。二极管77为ON状态时，发送电路TX和连接点IP1之间的阻抗变低。通过变为ON状态的二极管78使分布参数线路75被高频接地而进行共振，从连接点IP侧观察的接收电路RX的阻抗变得非常大。其结果，来自发送电路TX的发送信号被传输到天线端子ANT而不泄漏到接收电路RX。
但是，由于在天线端子ANT和发送电路TX之间串联配置的二极管77在ON状态时起电阻的作用，所以存在发送信号的损失增大的问题。此外，由于发送时在二极管上需要流动偏置电流，该部分使电池被消耗，所以携带电话的可通话时间变短，难以实现消耗功率低。而且，由于需要二极管或用于隔直流的电容器等构成部件，所以构成高频开关模块的层积体模块变大，难以使包含该层积体模块的双频以上的无线通信装置小型、重量轻。
发明内容
因此，本发明是用于控制携带电话等的无线通信装置的发送电路、接收电路和天线间的信号路径的高频复合部件，提供电路结构简单、发送信号的插入损失小、小型重量轻、消耗功率低的高频复合部件。
本发明的另一目的在于提供包括这样的高频复合部件的携带电话等的无线通信装置。
如图1所示，本发明提供高频复合部件，该高频复合部件包括用于控制发送电路TX和接收电路RX及天线ANT之间连接的发送电路TX和天线ANT的连接的发送信号控制部件2、以及用于控制接收电路RX和天线ANT的连接的接收信号控制部件3，发送信号控制部件2和接收信号控制部件3共同切换从天线ANT接收发射的高频信号的信号路径。
该高频复合部件的重要特征在于，由高频放大器和相移电路来构成发送信号控制部件2。图2是发送信号控制部件2的电路的方框图。高频放大器4具有工作时在发送信号的频带中为大约50Ω、而停止时在接收信号的频带中大致短路的阻抗特性。第1相移电路5调整高频信号的相位的移动角度。
如果没有第1相移电路5，则由于高频放大器4停止时的阻抗特性大致为短路状态，所以来自天线ANT的接收信号被高频放大器4吸收。如果有第1相移电路5，则使来自天线ANT的接收信号进行相位移动，从天线侧观察的发送信号控制部件2的阻抗特性在高频放大器4的停止时大致为开路状态。因此，接收信号被导入接收电路RX而不泄漏到发送电路TX。
因此，本发明的高频复合部件可切换发送电路和接收电路及天线之间连接的发送电路和天线的连接、以及接收电路和天线的连接，其特征在于，包括在天线和发送电路之间具有第1相移电路和高频放大器的发送信号控制部件，将高频放大器和第1相移电路一体地形成在层积多个介电层的层积体模块中。
相移电路是调整相位的移动角度的电路，将发送信号控制部件和接收信号控制部件的阻抗特性调整到期望的状态。第1相移电路有分布参数线路。第1相移电路的结构有多种，而在最简单的结构中，第1相移电路由分布参数线路构成，该线路在接收信号的频带中具有使从天线侧观察的发送信号控制部件的阻抗特性大致为短路状态的线路长度。
使用砷化镓GaAs半导体芯片的高频放大器具有工作时在发送信号的频带中大致50Ω、停止时在接收信号的频带中大致为短路的阻抗特性。第1相移电路也可以是具有大致λ/4线路长度的分布参数线路。这里，λ是接收信号的波长，线路长度是形成螺旋状或弯曲线路的有效长度。由于实际的线路长度因构成分布参数线路的层积体模块的线路和介电常数等产生的波长缩短效果而改变，所以在λ/10～λ/4的范围内适当设定就可以。
另一形态的第1相移电路包括将高频放大器放大的发送信号的一部分进行分波的方向性结合器，而方向性结合器的主线路也可以是分布参数线路的至少一部分。第1相移电路也可以包括检测分波的发送信号的一部分的检波器。在优选实施例中，检波器有检波二极管和平滑电容器，检波二极管搭载在层积体模块中，而平滑电容器通过在层积体模块内夹置介电层的对置电容电极来形成。
在上述各形态中，第1相移电路使高频放大器停止时在接收信号的频带中从天线侧观察的发送信号控制部件的阻抗特性大致为开路状态。
本发明的高频复合部件的高频放大器包括具有晶体管的放大电路、放大电路的输入端上连接的输入匹配电路、以及放大电路的输出端上连接的输出匹配电路，输入匹配电路和输出匹配电路分别有电容器和电感器，放大电路的晶体管搭载在层积体模块中，电感器作为分布参数线路形成在层积体模块的内部就可以。电容器通过在层积体模块内夹置介电层的对置电容电极来形成就可以。所述晶体管由场效应晶体管组成，高频放大器由砷化镓GaAs组成，也可以将这些部件安装在层积体模块中。
在本发明的另一优选实施例中，高频复合部件具有在天线和接收电路之间包括第2相移电路和带通滤波器的接收信号控制部件，第2相移电路和带通滤波器共同在发送信号的频带中使从天线侧观察的接收信号控制部件的阻抗特性大致为开路状态。作为带通滤波器，可以使用弹性表面波滤波器、层积型介电滤波器、同轴谐振器滤波器或体波滤波器。
在本发明的另一优选实施例中，高频复合部件具有接收信号控制部件，该部件有在天线和接收电路之间、在分布参数线路、分布参数线路和接收电路之间连接的、通过电容器接地的二极管。在优选实施例中，将二极管搭载在层积体模块中，而将分布参数线路形成在层积体模块的内部。
本发明的另一优选实施例的高频复合部件用于频带不同的多个发送接收系统，具有在天线端子上连接的通过频带不同的多个滤波器电路，在滤波器电路的至少一个后级中，包括具有第1相移电路和高频放大器的发送信号控制部件，高频放大器和第1相移电路被一体化在层积多个介电层的层积体模块中。该高频复合部件可以共用多个频带的高频信号的双频带、三频带等，可以共用多个通信系统的高频信号。
第1和第2滤波器电路分别是电感器和电容器组成的LC电路，将电感器作为分布参数线路形成在层积体模块的内部，通过在层积体模块的内部夹置介电层的对置电容电极来形成电容器就可以。
第1相移电路有分布参数线路。第1相移电路还包括将高频放大器放大的发送信号的一部分进行分波的方向性结合器，也可以将方向性结合器的主线路作为第1相移电路的分布参数线路的一部分。第1相移电路也可以包括对分波的发送信号的一部分进行检波的检波器。检波器有检波二极管和平滑电容器，检波二极管被搭载在层积体模块中，而平滑电容器通过在层积体模块内夹置介电层的对置电容电极来形成。
高频放大器包括具有晶体管的放大电路、放大电路的输入端上连接的输入匹配电路、以及放大电路的输出端上连接的输出匹配电路，输入匹配电路和输出匹配电路分别有电容器和电感器。放大电路的晶体管被搭载在层积体模块中，电感器作为分布参数线路形成在层积体模块中就可以。电容器通过在层积体模块内夹置介电层的对置电容电极来形成就可以。放大电路的晶体管可以由场效应晶体管来构成。高频放大器可以由砷化镓GaAs晶体管来构成，并可以安装在层积体模块中。
本发明的无线通信装置包括所述高频复合部件。
附图说明
图1是表示本发明的高频复合部件的示例方框图；
图2是表示本发明的高频复合部件所用的发送信号控制部件的示例方框图；
图3是表示本发明的高频复合部件所用的发送信号控制部件的另一示例的等效电路图；
图4是是表示本发明的高频复合部件所用的发送信号控制部件的另一示例的等效电路图；
图5是是表示本发明的高频复合部件所用的发送信号控制部件的另一示例的等效电路图；
图6是表示大致短路状态和大致开路状态的阻抗特性的史密斯圆图(Smith chart)；
图7(a)是表示在图3的发送信号控制部件中高频放大器停止时从连接点P0观察的高频放大器的阻抗特性Zp1的史密斯圆图；
图7(b)是表示在图3的发送信号控制部件中高频放大器停止时从连接点IP1观察的发送信号控制部件的阻抗特性Zip1的史密斯圆图；
图8是表示本发明的高频复合部件所用的高频放大器的示例等效电路的图；
图9是表示本发明的高频复合部件所用的接收信号控制部件的示例方框图；
图10是表示本发明的高频复合部件所用的接收信号控制部件示例的等效电路的图；
图11(a)是表示本发明的高频复合部件所用的带通滤波器的阻抗特性Zp2的史密斯圆图；
图7(b)是表示在本发明的高频复合部件中接收信号控制部件的阻抗特性Zip1的史密斯圆图；
图12是表示本发明的高频复合部件所用的接收信号控制部件的另一例的等效电路图；
图13是表示本发明的高频复合部件示例的等效电路的图；
图14是表示本发明的高频复合部件的另一示例的等效电路的图；
图15是表示本发明的使用双频的高频复合部件的示例方框图；
图16是表示本发明的使用双频的高频复合部件所用的双工器示例的方框图；
图17是表示本发明的使用双频的高频复合部件示例的等效电路的图；
图18是表示内置了使用双频的高频复合部件的一体型层积体模块外观的平面图；
图19是表示构成本发明的使用双频的高频复合部件的层积体模块的各层电路结构的展开图；
图20是表示内置了本发明的高频复合部件的一体型层积体模块的局部剖面图；以及
图21是表示现有的高频复合部件的等效电路的图。
                            具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的优选实施例。为了简化说明，作为第1信号频带f1以EGSM(发送频率：880～915MHz，接收频率：925～960MHz)为例，但当然也可以应用于DCS1800系统(发送TX：1710～1785MHz，接收RX：1805～1880MHz)、PCS系统(发送TX：1850～1910MHz，接收RX：1930～1990MHz)等其他通信系统。
[1]高频复合部件的结构
图1是表示本发明的高频复合部件(也可以称为高频开关模块)的示例方框图。该高频复合部件是单频带所对应的高频复合部件，在连接点IP1和发送电路TX之间有发送信号控制部件2，同时在连接点IP1和接收电路RX之间有接收信号控制部件3。
(A)发送信号控制部件
如图2所示，发送信号控制部件2包括连接点IP1和发送电路TX之间连接的第1相移电路5、以及高频放大器4。高频放大器4具有工作时在发送信号的频带大致为50Ω、而停止时在接收信号的频带中大致为短路状态的阻抗特性。由于与高频放大器4连接的第1相移电路5使从连接点IP1侧观察的发送信号控制部件2的阻抗大致为开路，所以可调整相位的移动角度。
‘大致短路状态’定义为将阻抗Z用Z＝R+jX表示时的实数部R调整至15Ω以下的情况、以及将虚数部X的绝对值调整至15Ω以下的情况。将其表示在史密斯圆图上时，图6左端的斜线部分对应于‘大致短路状态’。而‘大致开路状态’定义为将阻抗Z用Z＝R+jX表示时的实数部R调整至150Ω以上的情况、以及将虚数部X的绝对值调整至100Ω以上的情况。将其表示在史密斯圆图上时，图6右端的斜线部分对应于‘大致开路状态’。
对高频放大器4进行调整，使得停止时在接收信号的频带中大致成为短路状态(在图6的史密斯圆图上进入左侧的斜线区域)。对第1相移电路5进行调整，使得从连接点IP1侧观察的发送信号控制部件2的阻抗在图6的史密斯圆图上进入右侧的斜线区域。通过这样的结构，可以极大地减小泄漏到发送信号控制部件的接收信号。
图3表示相移电路5的等效电路的一例。相移电路5由在接收信号的频带(接收频率：925～960MHz)中线路长度大致为λ/4的分布参数线路6构成。该相移电路具有结构简单的优点。图7(a)表示在图3的发送信号控制部件2中从连接点P0观察的高频放大器4的阻抗特性Zp0，图7(b)表示从连接点IP1观察的发送信号控制部件2的阻抗特性Zip1 TX。此时高频放大器4为停止状态。从图7(a)、(b)可知，高频放大器4的阻抗特性在接收信号的频带中大致为短路状态，但通过第1相移电路5从连接点IP1观察的发送信号控制部件2的阻抗特性大致为开路状态。
图4表示相移电路5的另一例的方框图。在该相移电路5中，在分布参数线路6的前后分别连接电容器7、8。相移电路5与仅由分布参数线路6组成的情况相比，可以缩短线路长度，并且具有作为低通滤波器的功能，具有可以使来自高频放大器4的高次谐波信号衰减的优点。
图5表示相移电路5的另一例。相移电路5是以分布参数线路6作为主线路，并以分布参数线路7作为副线路的方向性结合器。通过该相移电路5，可从构成相移电路5(方向性结合器)的分布参数线路7的一端取出来自高频放大器4的发送信号的一部分，用具有电阻9、10、11的衰减器16进行衰减，输入到检波器15。衰减器16将取出的发送信号的一部分(高频信号)衰减到直至后级电路可使用的程度的功率。在检波器15中，上述发送信号的一部分被检波二极管12整流后，通过平滑电容器13和负载电阻14进行电压变换而变成检波信号输入到控制电路16。检波信号与表示规定的发送输出电平的控制信号进行比较，反馈到激励放大器18以减小其差，从而控制到目标的发送输出电平。
在本发明中，如图18所示，在介电组成的多个印刷电路基板上通过形成电极图形，对印刷电路基板进行层积、烧结来构成一体的层积体模块170，就可以将构成第1相移电路的分布参数线路和电容器形成为单片的高频开关模块。
如果由层积体模块上搭载的片状电阻来构成衰减器，则可以将连接相移电路和衰减器的布线设置在层积体模块中。该情况下，与将衰减器连接到搭载高频开关模块的电路基板上的情况相比，可以减小高频复合部件整体的尺寸。此外，如果在层积体模块上搭载片状电阻作为负载电阻14，通过在层积体模块内夹置介电层的对置电容电极来形成平滑电容器13，并且通过在层积体模块中搭载检波二极管12来构成检波器15，那么与在电路基板上将检波器15分别与层积体模块连接的情况相比，可以减小高频复合部件整体的尺寸。
由于构成高频放大器4的晶体管或MMIC(Microwave MonolithicIntegrated Circuit：微波单片集成电路)消耗功率大、发热量大，所以也可以设置用于保证检波器15中温度变动的热敏元件(热敏电阻)，对检波器15的温度特性进行管理。
图8表示高频放大器4的等效电路的一例。高频放大器4包括：具有电感器19、电容器18的输入匹配电路23；具有电感器20、电容器21的输出匹配电路26；由电阻、电容器和电感器组成的用于防止振荡的稳定电路24、25；以及场效应晶体管27。
如果将构成高频放大器4的场效应晶体管27搭载在层积体模块170上，由分布参数线路来形成构成输入匹配电路23和输出匹配电路26的电感器，并且通过在层积体模块的内部夹置介电层的电容电极来形成电容器，那么可以减小装置整体的尺寸。
如图20所示，在层积体模块170中设置空腔202，就可以将构成高频放大器的晶体管27或砷化镓GaAs构成的半导体芯片201搭载在空腔202内。通过将空腔202的开口部由适当的环氧树脂等的塑封来密封，用盖203来覆盖，则可以使层积体模块170的上表面平坦，层积体模块170的拆装容易，并且使高频放大器的特性稳定。
由于构成高频放大器4的晶体管或MMIC消耗功率大，所以发热量大，并且越是高频，接地阻抗对元件特性产生的影响越大。因此，良好地进行散热十分重要，并且实现充分低的接地阻抗也十分重要。因此，也可以在高频放大器4正下方的层积体模块上设置通孔，通过该通孔将高频放大器4产生的热扩散到电路基板上。作为实现散热性高和接地阻抗低的方法，也可以在半导体芯片上形成的晶体管电极上形成被称为凸缘的金属柱，使用将半导体芯片的凸缘和电路基板上的电极进行接合的倒装芯片键合。
(B)接收信号控制部件
如图9所示，接收信号控制部件3包括在连接点IP1和接收电路RX之间连接的第2相移电路50、以及带通滤波器51。与带通滤波器51连接的第2相移电路50对高频信号的相位的移动角度进行调整，以便使从连接点IP1侧观察的接收信号控制部件3的阻抗特性大致为开路状态。
图10表示由分布参数线路构成第2相移电路的相移电路50的等效电路的一例。作为带通滤波器51，可以使用弹性表面波滤波器、层积型介电滤波器、同轴谐振器滤波器或体波滤波器。图11(a)表示弹性表面波滤波器(SAW)的阻抗特性Zp2。弹性表面波滤波器在接收信号的接收频率通带中显示大致50Ω的阻抗特性，而在发送信号的发送频率中为低阻抗的状态。相移电路50由在发送信号的频带(发送频率：880～915MHz)中线路长度大致为5λ/16的分布参数线路52构成，如图11(b)所示，接收信号控制部件3的阻抗特性Zip1 RX在发送信号的频带中大致为开路状态。
图13表示将接收信号控制部件3和发送信号控制部件2进行组合的高频复合部件的等效电路。通过这样的结构，可以极大地减小发送信号泄漏到接收信号控制部件的情况，并且可以极大地简化其结构。由于不使用二极管，所以发送电路TX和天线ANT之间的插入损失降低，功率消耗少即可。
图12表示接收信号控制部件3的等效电路的另一例。在接收信号控制部件3中，在连接点IP1和RX之间连接分布参数线路55，在接收电路RX侧的分布参数线路55的一端上连接二极管57的阴极，在二极管57的阳极和地之间连接电容器58。此外，在二极管57的阳极和控制电路VC1之间连接电感器59和电阻60组成的串联电路。电阻60调节在二极管57为ON状态时流动的电流。电感器59使从二极管57的阳极侧观察的控制电路VC1的阻抗增大，但也可以省略电感器59。在本实施例中，分布参数线路55有其谐振频率在EGSM的发送信号的频带内的线路长度。
图14表示将接收信号控制部件3和发送信号控制部件3进行组合的高频复合部件的等效电路图的一例。高频复合部件还包括使电流接地的电流路径(未图示)。在该高频开关模块中，二极管57由来自控制电路VC1的正偏置电压来导通(ON)，分布参数线路55因二极管57被接地来进行谐振，由于从连接点IP1侧观察的接收电路RX的阻抗非常大，所以发送电路TX的发送信号不能传递到接收电路RX。
(C)工作情况
本发明的高频开关模块利用高频放大器4的工作来选择发送接收系统的发送或接收。下面详细说明具有图13和图14所示的等效电路的高频复合部件的工作情况。
(1)图13的高频复合部件
(a)EGSM TX模式
在将发送电路TX和天线ANT进行连接的情况下，使高频放大器4工作。高频放大器4的阻抗特性在工作时大致为50Ω，从而发送信号通过分布参数线路达到连接点IP1。在发送信号的频带中的从连接点IP1观察的接收信号控制部件3的阻抗通过分布参数线路52和弹性表面波滤波器51大致变成开路状态(高阻抗)，发送信号被导入到天线ANT而不泄漏到接收电路。
(b)EGSM RX模式
在将天线ANT和接收电路RX进行连接的情况下，使高频放大器4停止。高频放大器4的阻抗特性在停止时在接收信号的频率中大致为短路状态，但通过高频放大器4上连接的分布参数线路5，在接收信号的频带中的从连接点IP1观察的发送信号控制部件2的阻抗大致为开路状态(高阻抗)。因此，接收信号不泄漏到发送电路TX。构成接收信号控制部件的弹性表面波滤波器51的阻抗特性在接收信号的频率中大致为50Ω。因此，接收信号通过分布参数线路52和弹性表面波滤波器51到达接收电路RX。
于是，在本发明的高频复合部件中，由于可以用非常简单的结构来实现良好的隔离特性，并且在发送系统和接收系统中都可以削减二极管，所以可以提高发送信号的插入损失。此外，由于可以省略图21所示现有的高频复合部件上所需的二极管77、78、电容器70、71、74、79、电感器76等，所以可以使高频复合部件小型化。而且，由于可以将在以往的电路基板上分别设置的高频放大器4或带通滤波器51一体化，所以可以进一步减小高频复合部件整体的尺寸。其结果，可以使包括高频复合部件的无线通信装置小型、重量轻。
(2)图14的高频复合部件
(a)EGSM TX模式
在将发送电路TX和天线ANT进行连接的情况下，使高频放大器4工作，并且从控制电路VC1提供正电压来使二极管57导通(ON)。高频放大器4的阻抗特性在工作时大致为50Ω，从而发送信号通过分布参数线路达到连接点IP1。控制电路VC1提供的正电压由电容器56、58、61和高频放大器4的电容器22进行隔直流后施加在二极管57上，使二极管57变成ON状态。于是，二极管57和电容器58通过分布参数线路55被高频接地而进行谐振，从连接点IP1观察的接收电路RX的阻抗变得非常大，从而发送信号被导入到天线ANT而不泄漏到接收电路。
(b)EGSM RX模式
在将天线ANT和接收电路RX进行连接的情况下，使高频放大器4停止，并且对控制电路VC1提供0电压。高频放大器4的阻抗特性在停止时在接收信号的频率中大致为短路状态，但通过高频放大器4上连接的分布参数线路5，在接收信号的频带中的从连接点IP1观察的发送信号控制部件2的阻抗大致为开路状态(高阻抗)，因而接收信号不泄漏到发送电路TX。通过对控制电路VC1提供0电压，使二极管57变为截止(OFF)状态。通过OFF状态的二极管57，经分布参数线路55使连接点IP1和接收电路RX连接，因而接收信号被传输到接收电路RX而不泄漏到发送电路TX。
于是，在本发明的高频复合部件中，由于可以用非常简单的结构来实现良好的隔离特性，并且在发送系统中可以削减二极管，所以可以提高发送信号的插入损失。此外，由于可以省略现有的高频开关模块上所需的二极管77等，所以可以使高频开关模块小型化。而且，由于可以将在以往的电路基板上分别设置的高频放大器4一体化，所以可以减小装置整体的尺寸，可以进一步使包括高频复合部件的无线通信装置小型、重量轻。
[2]高频复合部件的具体例
图15表示本发明优选实施例的高频复合部件的示例方框图，图17表示本发明优选实施例的高频复合部件示例的等效电路图。本例是有关切换多个不同的发送接收系统的发送电路和接收电路的使用双频的高频复合部件。为了简化说明，以第1信号频率f1为EGSM(发送频率：880～915MHz，接收频率：925～960MHz)、第2信号频率f2为DCS1800系统(发送频率TX：1710～1785MHz，接收频率RX：1805～1880MHz)为例。
(A)第1和第2滤波器电路
与天线ANT连接的第1和第2滤波器电路101、102由分布参数线路和电容器构成。作为使EGSM的发送接收信号通过而使DCS1800的发送接收信号衰减的第1滤波器电路101，使用低通滤波器，作为使DCS1800的发送接收信号通过而使EGSM的发送接收信号衰减的第2滤波器电路102，使用高通滤波器。
低通滤波器101通过将分布参数线路401和电容器403并联连接，将电容器404连接在地之间，将分布参数线路402和电容器405并联连接，并且将电容器406连接在地之间来构成。高通滤波器102通过将分布参数线路407和电容器408并联连接，将分布参数线路409配置在地之间，将分布参数线路407和电容器410串联连接来构成。通过这样的结构，可以对第1发送接收系统和第2发送接收系统的接收信号进行分波。作为第1和第2滤波器电路101、102，除了上述结构以外，也可以采用下述(a)～(h)的结构。
(a)第1滤波器电路101由低通滤波器组成，第2滤波器电路102由陷波滤波器组成。
(b)第1滤波器电路101由陷波滤波器组成，第2滤波器电路102由带通滤波器组成。
(c)第1滤波器电路101由低通滤波器组成，第2滤波器电路102由带通滤波器组成。
(d)第1滤波器电路101由陷波滤波器组成，第2滤波器电路102由陷波滤波器组成。
(e)第1滤波器电路101由陷波滤波器组成，第2滤波器电路102由高通滤波器组成。
(f)第1滤波器电路101由带通滤波器组成，第2滤波器电路102由带通滤波器组成。
(g)第1滤波器电路101由带通滤波器组成，第2滤波器电路102由陷波滤波器组成。
(h)第1滤波器电路101由带通滤波器组成，第2滤波器电路102由高通滤波器组成。
(B)信号路径控制电路
(1)EGSM侧的信号路径控制电路
在第1和第2滤波器电路101、102的后级中，分别配置第1信号路径控制电路SW1和第2信号路径控制电路SW2，可切换EGSM的发送电路TX1和接收电路RX1的第1信号路径控制电路SW1以高频放大器、二极管和分布参数线路作为主要结构，可切换DCS1800的发送电路TX2和接收电路RX2的第2信号路径控制电路SW2以二极管和分布参数线路作为主要结构。
可切换EGSM的发送电路TX1和接收电路RX1的第1信号路径控制电路SW1以二极管57、两个分布参数线路5、55、以及高频放大器4作为主要结构。分布参数线路5在EGSM的发送接收信号的信号路径中配置在第1连接点IP1和发送电路TX1之间，高频放大器4串联连接到分布参数线路5的后级。分布参数线路5有在EGSM的接收信号的频带中大致为λ/4的线路长度。高频放大器4有工作时大致为50Ω、而停止时大致为短路的阻抗特性。在第1连接点IP1和RX1之间连接分布参数线路55，在接收电路RX1侧的分布参数线路55的一端上连接二极管57的阴极，在二极管57的阳极和地之间连接电容器58，在二极管57的阳极和控制电路VC1之间，连接电感器59和电阻60组成的串联电路。分布参数线路55有使其谐振频率在EGSM的发送信号的频带内的线路长度。
在将EGSM的接收信号送至接收电路RX1的情况下，如果没有分布参数线路5，由于高频放大器4停止时的阻抗特性大致为短路，所以接收信号会被高频放大器4吸收，但由于有分布参数线路5，所以从第1连接点IP1观察的阻抗大致为开路状态。因此，接收信号被输出到接收电路RX1。
图17虽未示出，但高频放大器4有用于隔断直流分量的电容器。通过该结构，来自高频放大器4的直流分量不流入到接收电路RX1，而从控制电路VC1用于使二极管57导通(ON)所施加的电压的直流分量也不流入发送电路TX1。
(C)DCS1800侧信号路径控制电路
可切换DCS1800的接收电路RX2和发送电路TX2的信号路径控制电路SW2以两个二极管306、309、以及两个分布参数线路301、307作为主要结构。二极管306配置在输入输出DCS1800的发送接收信号的第2连接点IP2和发送电路TX2之间，阳极连接到连接点IP2，二极管306的阴极和地之间连接分布参数线路301。在连接点IP2和接收电路RX2之间连接分布参数线路307，在接收电路RX2侧的分布参数线路307的一端上连接二极管309的阴极，在二极管309的阳极和地之间连接电容器310，在二极管309的阳极和控制电路VC2之间连接电感器311和电阻312组成的串联电路。分布参数线路301有与电容器302的谐振频率在DCS1800的发送信号的频带内的线路长度。
在发送电路TX2和连接点IP2之间配置低通滤波器电路。该低通滤波器电路最好是由分布参数线路305、电容器302、303、304构成的π型低通滤波器。低通滤波器电路复合构成在构成信号路径控制电路的元件之间，但也可以将低通滤波器电路配置到信号路径控制电路的后级或前级。
在连接第2发送电路TX2和第2滤波器电路102的情况下，从控制电路VC2提供正电压。控制电路VC2提供的正电压由电容器300、308、310、304、303、302、410进行隔直流，施加在包括二极管306、309的电路上，从而使二极管306、309变成ON状态。二极管306为ON状态时，第2发送电路TX2和连接点IP2之间的阻抗变低。通过变为ON状态的二极管309和电容器310，分布参数线路307被高频接地而谐振，从连接点IP2侧观察的第2接收电路RX2的阻抗变得非常大。因此，来自第2发送电路TX2的发送信号被传输到第2滤波器电路102而不泄漏到第2接收电路RX2。
在连接第2接收电路RX2和第2滤波器电路102的情况下，向控制电路VC2提供0电压，从而使二极管306、309变成截止(OFF)状态。通过变为OFF状态的二极管309，经分布参数线路307使连接点IP2和第2接收电路RX2连接。通过二极管306为OFF状态，从连接点IP2侧观察的第2接收电路RX2的阻抗变得非常大。因此，来自第2滤波器电路102的接收信号被传输到第2接收电路RX2而不泄漏到第2发送电路TX2。
上述结构的高频信号路径控制如表1所示对控制电路VC1、VC2和高频放大器的工作状态进行控制，变更EGSM和DCS1800的发送接收模式。
表1
    模式    VC1    VC2    高频放大器
    EGSM TX    高    低       工作
    EGSM RX    低    低       停止
    DCS1800 TX    低    高       停止
    DCS1800 RX    低    低       停止
(D)高频复合部件的层积结构
图18是本实施例的高频复合部件的平面图，图19是表示构成图18的层积体模块的各层结构的展开图。在本实施例中，通过将第1和第2滤波器电路、低通滤波器电路、信号路径控制电路的分布参数线路、以及高频放大器的匹配电路的电感器、电容器构成在层积体模块内，将二极管、高频放大器的半导体芯片不能内置在层积体模块内的高容量值的电容器、电阻、电感器作为片状部件搭载在层积体模块上，来构成单片化的使用双频的高频复合部件。
该层积体模块由可低温烧结的陶瓷介电材料构成，通过制作厚度为10μm～500μm的印刷电路基板，在各印刷电路基板上通过印刷以Ag为主体的导电膏来形成期望的电极图形，对具有电极图形的多个印刷电路基板进行层积并一体化，进行一体烧结来制造。线路电极的宽度主要为100μm～400μm就可以。下面以层积顺序来说明层积体模块的内部构造。
在下层的印刷电路基板13上，将接地电极120形成在大致整个表面上，在侧面上设置用于与形成的端子电极连接的连接部。
在印刷电路基板13上依次层积形成了构成高频放大器的输入匹配电路和输出匹配电路的电容器用的电极122、123和线路电极121的印刷电路基板12、形成了5个线路电极126、127、128、129、130和电容器用的电极124、125的印刷电路板11、以及形成了4个线路电极47、48、133、134的印刷电路基板10。而且，层积形成了5个通孔电极(图中用黑圆圈表示)的印刷电路基板9，在其上层积形成了5个通孔电极和接地电极32的印刷电路基板8。
在两个接地电极120、32所夹置的区域内连接线路电极。具体地说，线路电极126和134用通孔电极来连接而构成分布参数线路5的一部分，线路电极129和133用通孔电极来连接而构成分布参数线路55，线路电极128和48用通孔电极来连接而构成分布参数线路307，线路电极127和47用通孔电极来连接而构成分布参数线路301。线路电极121构成高频放大器4的输出匹配电路26的分布参数线路20，电容器用电极122和接地电极120构成输出匹配电路26的电容器21，电容器用电极123和接地电极120构成高频放大器4的输入匹配电路23的电容器18，电容器用电极122和电容器用电极124构成高频放大器4的隔直流电容器22，电容器用电极123和电容器用电极125构成高频放大器4的隔直流电容器17。线路电极130构成输入匹配电路23的分布参数线路19。
在本实施例中，将高频放大器4的输入匹配电路23和输出匹配电路26的电容器内置在层积体模块中，但在需要微调整的情况下，也可以将所述电容器作为片状电容器搭载在层积体模块上，可以选择合适的期望电容值。
在印刷电路基板8上层积的印刷电路基板7上形成电容器用的电极136、137、138、139、140、141、142、143。在其上层积的印刷电路基板6上还形成电容器用的电极144、145、147和接地电极146。在其上层积的印刷电路基板5上形成电容器电极148、149、150。
然后，依次层积形成了线路电极151、152、153、154、155的印刷电路基板4、形成了线路电极156、157、158和连接线路的印刷电路基板3、以及形成了通孔电极的印刷电路基板2。在最上部的印刷电路基板1上形成搭载元件连接用焊盘。
在形成了上侧的接地电极32的印刷电路基板8上层积的印刷电路基板7的电容器用电极136、137、138、139、140、141、142、143与接地电极32之间形成电容器。具体地说，电容器用电极143构成电容器404，电容器用电极136构成电容器406，电容器用电极140构成电容器58，电容器用电极138构成电容器302，电容器用电极139构成电容器303，电容器用电极141构成电容器310。
印刷电路基板5、6、7上形成的电容器电极在彼此之间形成电容。具体地说，在电容器电极142和147之间构成电容器410，在电容器电极147和150之间构成电容器408，在电容器电极137、136和144之间构成电容器405，在电容器电极138、139和145之间构成电容器304。而且，用线路电极155和158之间的寄生电容来构成等效电路的电容器403。
在印刷电路基板3、4中，线路电极155、158构成分布参数线路401，线路电极154、157构成分布参数线路407，线路电极153构成分布参数线路409，线路电极152、156构成分布参数线路305，线路电极151构成分布参数线路402。印刷电路基板3的线路电极156、157、158以外是布线用的线路。
压接这些印刷电路基板，并进行一体烧结来获得外形尺寸为9.6mm×5.0mm×1.0mm的层积体模块100。在该层积体模块100的侧面形成端子电极。如图18所示，在该层积体模块上，搭载二极管57、306、309、晶体管27、片状电容器56、308、411、片状电感器59、311、以及构成高频放大器的稳定电路的电容器、电阻和电感器。GND是接地连接用端子。
根据本实施例，将第1和第2信号路径控制电路的分布参数线路形成在层积体模块内时，配置在接地电极夹置的区域内。由此，防止信号路径控制电路和分波电路、低通滤波器电路之间的干扰。由于接地电极所夹置的区域被配置在层积体模块的下部，所以容易获得地电位。在本实施例中，在层积体模块的侧面上形成各端子，成为可倒装的构造。侧面端子分别是ANT端子、DCS1800的TX2端子、EGSM的TX1端子、EGSM的RX1端子、DCS1800的RX2端子、接地端子GND和控制端子VC1、VC2。代替侧面端子，也可以通过通孔将内部布线引出到层积体模块的底面，来作为BGA(Ball GridArray：球栅阵列接脚)/LGA(Land Grid Array：焊盘阵列接脚)等端子。
将本发明的高频复合部件用于双频携带电话时，已知可获得电池的消耗少、消耗电流低的携带电话。作为发送信号控制部件，如果是具有将高频放大器和相移电路组合的高频复合部件，都在本发明的范围内。
用EGSM和DCS1800组成的双频系统来说明了本发明的高频复合部件的构造和工作情况，如果用图16所示的将两个滤波器组合所得双工器来替代第2信号路径控制电路，那么可以形成将EGSM这样的TDMA方式和W-CDMA(Wideband CDMA：宽带码分多址)这样的CDMA方式双重化的高频复合部件，并且可以获得使用该高频复合部件的携带电话等的无线通信装置。

Claims (32)

1.一种高频复合部件，用于控制在发送电路、接收电路和天线之间连接的所述发送电路和所述天线的连接以及所述接收电路和所述天线的连接，其特征在于，在所述天线和所述发送电路之间，具有包括第1相移电路和高频放大器的发送信号控制部件，所述高频放大器和所述第1相移电路被一体化在层积多个介电层的层积体模块中。
2.如权利要求1所述的高频复合部件，其特征在于，在所述高频放大器停止时，所述第1相移电路在接收信号的频带中使所述发送信号控制部件的阻抗特性大致为开路状态。
3.如权利要求1或2所述的高频复合部件，其特征在于，所述高频放大器在停止时具有在接收信号的频带中大致短路状态的阻抗特性。
4.如权利要求1～3的任何一项所述高频复合部件，其特征在于，所述第1相移电路有分布参数线路。
5.如权利要求4所述的高频复合部件，其特征在于，包括将所述高频放大器放大的发送信号的一部分进行分波的方向性结合器，所述方向性结合器的主线路是所述第1相移电路的分布参数线路的一部分。
6.如权利要求5所述的高频复合部件，其特征在于，包括对分波的发送信号的一部分进行检波的检波器。
7.如权利要求6所述的高频复合部件，其特征在于，所述检波器有检波二极管和平滑电容器，所述检波二极管搭载在所述层积体模块上，所述平滑电容器通过在所述层积体模块内夹置所述介电层的对置电容电极来形成。
8.如权利要求1～7的任何一项所述的高频复合部件，其特征在于，所述高频放大器包括：具有晶体管的放大电路、所述放大电路的输入端上连接的的输入匹配电路、所述放大电路的输出端上连接的输出匹配电路，所述输入匹配电路和所述输出匹配电路分别有电容器和电感器，所述放大电路的晶体管搭载在所述层积体模块上，所述电感器作为分布参数线路形成在所述层积体模块内。
9.如权利要求8所述的高频复合部件，其特征在于，所述电容器通过在所述层积体模块内夹置所述介电层的对置电容电极来形成。
10.如权利要求8所述的高频复合部件，其特征在于，所述放大电路的晶体管由场效应晶体管构成。
11.如权利要求1～9的任何一项所述的高频复合部件，其特征在于，所述高频放大器由砷化镓晶体管构成，被安装在所述层积体模块上。
12.如权利要求1～11的任何一项所述的高频复合部件，其特征在于，在所述天线和所述接收电路之间具有包括第2相移电路和带通滤波器的接收信号控制部件。
13.如权利要求12所述的高频复合部件，其特征在于，所述第2相移电路在发送信号的频带中使所述接收信号控制部件的阻抗特性大致为开路状态。
14.如权利要求12或13所述的高频复合部件，其特征在于，所述第2相移电路被内置在层积多个介电层构成的层积体模块中。
15.如权利要求12所述的高频复合部件，其特征在于，所述带通滤波器由弹性表面波滤波器、层积型介电滤波器、同轴谐振器滤波器或体波滤波器构成。
16.如权利要求1～11的任何一项所述的高频复合部件，其特征在于，具有在所述天线和所述接收电路之间、在分布参数线路、所述分布参数线路和所述接收电路之间连接的、通过电容器接地的二极管的接收信号控制部件。
17.如权利要求16所述的高频复合部件，其特征在于，所述接收信号控制部件的二极管搭载在所述层积体模块上，而所述分布参数线路形成在所述层积体模块的内部。
18.一种高频复合部件，将频带不同的多个滤波器电路连接到天线端子，以便使用频带不同的多个发送接收系统，其特征在于，在所述滤波器电路的至少一个后级中，包括具有第1相移电路和高频放大器的发送信号控制部件，所述高频放大器和所述第1相移电路被一体化在层积多个介电层构成的层积体模块内。
19.如权利要求18所述的高频复合部件，其特征在于，所述第1和第2滤波器电路分别是电感器和电容器组成的LC电路，所述电感器作为分布参数线路形成在所述层积体模块的内部。
20.如权利要求19所述的高频复合部件，其特征在于，所述电容器通过在所述层积体模块的内部夹置所述介电层的对置电容电极来形成。
21.如权利要求18所述的高频复合部件，其特征在于，在所述高频放大器停止时，所述第1相移电路在接收信号的频带中使所述发送信号控制部件的阻抗特性大致为开路状态。
22.如权利要求18或21所述的高频复合部件，其特征在于，所述高频放大器在停止时具有在接收信号的频带中大致短路状态的阻抗特性。
23.如权利要求18～22的任何一项所述的高频复合部件，其特征在于，所述第1相移电路有分布参数线路。
24.如权利要求23所述的高频复合部件，其特征在于，包括将所述高频放大器放大的发送信号的一部分进行分波的方向性结合器，所述方向性结合器的主线路是所述第1相移电路的分波常数线路的一部分。
25.如权利要求24所述的高频复合部件，包括对分波后的发送信号的一部分进行检波的检波器。
26.如权利要求25所述的高频复合部件，其特征在于，所述检波器有检波二极管和平滑电容器，所述检波二极管搭载在所述层积体模块上，所述平滑电容器通过在所述层积体模块内夹置所述介电层的对置电容电极来形成。
27.如权利要求18～26的任何一项所述的高频复合部件，其特征在于，所述高频放大器包括：具有晶体管的放大电路、所述放大电路的输入端上连接的输入匹配电路、所述放大电路的输出端上连接的输出匹配电路，所述输入匹配电路和所述输出匹配电路分别有电容器和电感器，所述放大电路的晶体管搭载在所述层积体模块上，所述电感器作为分布参数线路形成在所述层积体模块内。
28.如权利要求27所述的高频复合部件，其特征在于，所述电容器通过在所述层积体模块内夹置所述介电层的对置电容电极来形成。
29.如权利要求27所述的高频复合部件，其特征在于，所述放大电路的晶体管由场效应晶体管构成。
30.如权利要求18～27的任何一项所述的高频复合部件，其特征在于，所述高频放大器由砷化镓晶体管构成，被安装在所述层积体模块上。
31.一种无线通信装置，其特征在于，包括权利要求1～30的任何一项所述的高频复合部件。
32.一种无线通信装置，其特征在于，在权利要求31所述的高频复合部件中，是携带电话。
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