CN1592450A

CN1592450A - 用于移动通信系统的前端模块

Info

Publication number: CN1592450A
Application number: CN 03156062
Authority: CN
Inventors: 史承彦
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-09

Abstract

一种用于移动通信系统的前端模块包含一频率双工器，多个收发切换开关、低通滤波器、带通滤波器、阻抗匹配电路及一非平衡至平衡转换器。频率双工器连接至一天线，且收发切换开关连接至频率双工器，以将天线切换至移动通信系统的发射端或接收端。带通滤波器连接于收发切换开关与接收端之间，且低通滤波器连接于收发切换开关与发射端之间。阻抗匹配电路连接于二带通滤波器之间，及一非平衡至平衡转换器连接于阻抗匹配电路与接收端之间。

Description

用于移动通信系统的前端模块

技术领域

本发明关于一种用于移动通信系统的前端模块，特别是一种适用于多频段(Multi-band)的移动通信系统的前端模块。

现有技术

目前市场上手机大多是双频和三频，双频是在900兆赫和1800兆赫之间切换频率，三频是在900兆赫、1800兆赫和1900兆赫之间切换。由于频率资源的有限，一些国家近期向GSM/GPRS系统新开放了850兆赫频段，在美国，850兆赫主要用于增强大城市拥有高密度地区的网络能力；且在南美洲，许多国家只采用850兆赫频段。四频移动通信系统增加850兆赫频段，并支持多媒体应用、高速连接和快速下载语音图片等功能，可实现手机的全球漫游无阻碍。

因此，须设计一可搭配至四频的移动通信系统前端模块以符合未来需求。同时，搭配至四频的移动通信系统前端模块将包含大量的电容器、电感器、电阻器、滤波器等组件，因此，在组装上往往会有可靠度低、成本高、体积大等缺点。为解决这些问题，须将这些组件模块化且微型化。

发明内容

因此，本发明的目的在提供一种可搭配至四频的移动通信系统前端模块设计，且该前端模块采用积层低温共烧陶瓷(Low TemperatureCofired Ceramic；LTCC)方法制作使其微型化。

依本发明，一种用于移动通信系统的前端模块包含一频率双工器，多个收发切换开关、低通滤波器、带通滤波器、阻抗匹配电路及一非平衡至平衡转换器。频率双工器连接至一天线，且收发切换开关连接至频率双工器，以切换天线至移动通信系统的发射端或接收端。带通滤波器连接于收发切换开关与接收端之间，且低通滤波器连接于收发切换开关与发射端之间。阻抗匹配电路连接于二带通滤波器之间，及一非平衡至平衡转换器连接于阻抗匹配电路与接收端之间。由该前端模块架构设计，可完全搭配至四频移动通信系统。

再者，本发明的前端模块以图案化方式，将包括频率双工器、低通滤波器、带通滤波器、阻抗匹配电路、非平衡至平衡转换器及部分收发切换开关电路形成在各层低温共烧陶瓷基板内部。由于这些组件由电阻器、电容器及电感器等无源组件所组成，因此将电阻器、电容器及电感器等无源组件形成在各层低温共烧陶瓷基板内部，即可将本发明的前端模块整合至各层低温共烧陶瓷基板。由于陶瓷基板具有高介电值，因此本发明将组件以图案化的方式埋入多层陶瓷基板中而集成化后，可有效整合半导体组件及无源组件且可将组件体积大幅缩小，因此，本发明的前端模块可同时达到模块微型化及低成本的要求。

附图简单说明

图1为依本发明的一实施例，显示一可搭配至四频的移动通信系统前端模块方框图。

图2为显示本发明所采用的多层低温共烧陶瓷基板示意图，且于基板表面同时显示一印刷电阻。

图3A为一示意图，显示制作本发明的移动通信系统前端模块时的一电感配置型态。

图3B为一示意图，显示制作本发明的移动通信系统前端模块时的一电容配置型态。

组件符号说明

10前端模块

12频率双工器

14、16收发切换开关

18、28低通滤波器

20、22、24、26带通滤波器

30、32匹配电路

34非平衡至平衡转换器

36天线

40、42发射端

44、46、48接收端

50低温共烧陶瓷基板

52、56导电层

54、58金属导通孔

60油墨

62表面电极

具体实施方式

图1为依本发明的一实施例，显示一可搭配至四频(Quad-band)的移动通信系统前端模块10的方框图。如图1所示，前端模块10包含一频率双工器(Diplexer)12，二收发切换开关(Transmit/ReceiveSwitch)14及16，二低通滤波器(Low-pass Filter)18、28，四带通滤波器(Band-pass Filter)20、22、24及26，二阻抗匹配电路(Impedance MatchingCircuit)30、32及一非平衡至平衡转换器(Balun Transformer)34。

此外，天线36可将接收信号馈入前端模块10后进入移动通信系统的接收端44、46或48，或发送来自系统发射端40、42并行经前端模块10的信号。频率双工器12由两组分频滤波电路(filter)所构成，由滤波电路的频率共振作用可将不同频段范围的信号分开输送。收发切换开关14及16分别对应频率双工器电路12的不同频段范围配置，用以将天线36选择性切换至通讯系统的发射端或接收端以发送或接收信号。

举例而言，当本发明的前端模块10利用天线36接收一射频信号后，该射频信号首先会进入频率双工器12。本实施例例示为一适用至四频移动通信系统的前端模块架构，故属于高频范围的PCS 1900及DCS 1800系统频段可沿图1的上方路径进入收发切换开关14，而属于低频范围的GSM900及GSM850系统频段则沿图中的下方路径进入另一收发切换开关16。收发切换开关14及16可切换至不同位置以形成不同的信号发射或接收路径，当收发切换开关14切换至接收位置，高频段范围的PCS 1900及DCS 1800频段信号可由带通滤波器20及22分开后分别进入接收端44及接收端46。于此，当接收信号通过收发切换开关14连接至后端的二个不同频率的滤波器20及22时，此二滤波器20及22之间无法直接匹配，故PCS 1900及DCS 1800系统频段的带通滤波器20与22间需设置一阻抗匹配电路(Impedance MatchingCircuit)30，以避免因信号反射导致信号强度降低或干扰临近通道。

再者，当收发切换开关16切换至接收位置，低频段范围的GSM900及GSM850频段信号可由另一组带通滤波器24及26分开。于此为搭配移动通信系统的芯片设计，GSM850及GSM900系统频段的接收端48与带通滤波器24及26间需设置一阻抗匹配电路32，且需设置一非平衡至平衡转换器(Balun Transformer)34连接于阻抗匹配电路32与接收端48之间，以将通过GSM850及GSM900系统频段的带通滤波器24与26的两个不平衡输出(Unbalance signal)，以最小的损失方式转换为单端输出的平衡信号(Balance signal)。

反之，当收发切换开关14切换至发射位置时，由发射端40发送的高频段范围的DCS 1800/PCS 1900频段信号，可经由低通滤波器18滤波后馈入天线36；当收发切换开关16切换至发射位置时，由发射端42发送的低频段范围的GSM850/GSM900频段信号，可经由低通滤波器28滤波后馈入天线36。

依本实施例，带通滤波器可为一表面声波滤波器(SAW Filter)，其利用压电材料的高Q值特性将电波的输入信号经过处理后达到过滤不必要的信号及噪声的良好效果。特予说明的是，收发切换开关由至少一RLC电路及二极管组件所构成，而低通滤波器、带通滤波器、非平衡至平衡转换器及频率双工器均由LC电路所构成。

请参考图2，本发明用于移动通信系统的前端模块10采用多层低温共烧陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic；LTCC)基板50构成。低温共烧陶瓷基板50主要由陶瓷介电材料所构成且其中夹藏许多导电层。

详言之，本发明的前端模块10以图案化方式，将包括频率多任务器、低通滤波器、带通滤波器、非平衡至平衡转换器及部分收发切换开关电路形成在各层低温共烧陶瓷基板50内部。由于这些组件由电阻器、电容器及电感器等无源组件所组成，因此将电阻器、电容器及电感器等无源组件形成在各层低温共烧陶瓷基板50内部，即可将本发明的前端模块整合至各层低温共烧陶瓷基板50内部。除了无源组件外，半导体组件以表面贴装(SMT)方式置于基板50表层，例如收发切换开关电路包含有二极管组件，该二极管组件即可以表面贴装方式置于基板50表层。

如图3A所示，于制作过程中，电感器以条状图案化的方式形成在各层低温共烧陶瓷基板50内部的导电层52上而成为条状电极，各导电层52之间具有电介质层(未显示)，且导电层52之间以金属导通孔(viahole)54连接，因此，电感器在多层低温共烧陶瓷基板50内部所呈现的连结型态为一螺旋型态。再如图3B所示，电容器以块状图案化的方式形成在各层低温共烧陶瓷基板50内部的导电层56上而成为块状电极，各导电层56之间具有电介质层(未显示)，且导电层56之间以金属导通孔(via hole)58连接，因此，电容器在多层低温共烧陶瓷基板50内部所呈现的连结型态为一重迭型态。收发切换开关是以表面贴装方式置于基板50表层的二极管组件，即可经由金属导通孔与电容器及电感器构成的LC电路电连接。

请再参考图2，电阻器的制作利用油墨印刷等薄膜技术，将具有阻抗特性的油墨60依特定长宽比印刷在表层的低温共烧陶瓷基板50的表面电极62间而形成。就表层的低温共烧陶瓷基板50而言，其表面上除了电阻器的外，另包含有其它例如IC、二极管等半导体组件。在表层的低温共烧陶瓷基板50下方各层低温共烧陶瓷基板50中的LC电路，同样通过上述各导电层之间的金属导通孔54及58，与在表层的低温共烧陶瓷基板50上的电阻器及IC、二极管等半导体组件电连接。

由于陶瓷基板具有高介电值，因此在本发明将组件以图案化的方式埋入多层陶瓷基板中而积体化后，可有效整合半导体组件及无源组件而可将组件体积大幅缩小。因此，本发明的前端模块10可同时达到模块微型化及低成本的要求。

再者，本发明可搭配至四频的移动通信系统前端模块的架构，当然包含运用于三频或双频移动通信系统的设计。举例而言，如运用至三频移动通信系统时，仅需将本发明的架构省略通过GSM850频段信号的带通滤波器24的设计即可。

以上所述仅为举例，而非为限制。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。

Claims

1.一种用于移动通信系统的前端模块，包含：

一频率双工器，连接至一天线；

至少一收发切换开关，连接至该频率双工器电路，以选择性切换该天线至该移动通信系统的发射端或接收端；

至少二带通滤波器，连接于该收发切换开关与该接收端之间；

至少一低通滤波器，连接于该收发切换开关与该发射端之间；

至少一阻抗匹配电路，连接于二该带通滤波器之间；及

一非平衡至平衡转换器，连接于该阻抗匹配电路与接收端之间。

2.如权利要求1所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该频率双工器包含处理一第一频段范围及一第二频段范围的个别电路，且该收发切换开关对应该频率双工器的不同频段范围电路配置。

3.如权利要求2所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该第一频段范围包含PCS1900及DCS1800系统频段，且该第二频段范围包含GSM900及GSM850系统频段。

4.如权利要求1所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该带通滤波器为一表面声波滤波器。

5.如权利要求1所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该频率双工器、该带通滤波器、该低通滤波器、该阻抗匹配电路、该非平衡至平衡转换器及部分该收发切换开关电路由电容器、电感器及电阻器所构成，且该电容器、电感器及电阻器以图案化方式于多层低温共烧陶瓷基板上形成。

6.如权利要求5所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该类低温共烧陶瓷基板中具有多个导电层及多个介电层，且该导电层之间设有金属导电通孔。

7.如权利要求5所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该电容器的图案呈块状且该电感器的图案呈螺旋状。

8.如权利要求5所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该电阻器为具有阻抗性的油墨薄膜。

9.如权利要求5所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该低温共烧陶瓷基板的表层上具有半导体组件，且该半导体组件以表面贴装方式贴附于该表层上。

10.如权利要求9所述的用于移动通信系统的前端模块，其中该半导体组件包含该收发切换开关的二极管组件，且该二极管组件经由该金属导电通孔与该导电层电连接。