CN1652333A - 高频电路模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种降低在各个电子电路块间的干扰，在维持高性能的同时实现小型化，进一步实现不依赖于母板的接地构造而性能稳定，使功率放大电路和发送接收电路一体化的高频电路模块。在高频电路全体中处理最大的功率，分离与对于高频电路部分成为最大噪声以及热的发生源的功率放大电路(10)内的至少最终级放大元件部分(11)对应的接地面(110)和与包含LNA(51)、接收电路(52)、发送电路(30)以及VCO(70)的发送接收电路(9)具有的至少一个电路部分对应的接地面，把这些接地面经由分别不同的连接导体连接在共用接地面(480)上。

Description

高频电路模块
技术领域
本发明涉及在无线通信装置中使用的高频电路模块，特别涉及把功率放大电路和高频发送接收电路形成在单一的模块衬底上，使高频单元一体化的高频电路模块。
背景技术
在小型化便携设备的技术中，有把电子电路的集成电路以及多个电子电路单元集中在1个模块中的模块化。在无线通信装置的高频电路单元中，为了在各电路中实现高性能并且低价格化，广泛使用模块化的方法(例如，参照专利文献1)。
[专利文献1]特表2002-536819号公报
在模块化中主要存在两个优点。优点之一是小型化。如果要用封装部件等分立部件实现母板上的电路部分，则从安装步骤以及成品率的观点出发，必须设置一定程度的间隔地配置封装部件。与此相反，在模块中，因为可以使用裸芯片部件节省元件间隔地进行安装，所以可以小型化相同的电路部分。另一优点是设计、制造容易。在高频电路部分的设计中，需要用来解决阻抗匹配和电磁干扰、振荡这一问题的专门技术以及知识。因为以解决了这些问题的形式将模块交给安装厂商，所以在安装厂商一方不需要与该模块部分的电路有关的设计，可以缩短装置的开发时间。进而，与安装分立部件的情况相比，因为所使用的部件个数减少所以零件管理和零件安装容易，也不需要制造后的调整等的步骤。
无线通信装置的高频电路单元例如在作为世界标准的无线通信方式的GSM(Global System Mobile Communications：全球通)方式的手机中，一般由功率放大器(Power Amplifier，以下称为“PA”)模块、天线共用电路模块、发送用低通滤波器(Low Pass Filter，以下，称为“LPF”)、接收用带通滤波器(Band Pass Filter，以下称为“BPF”)、无线频率集成电路(Radio Frequency Integrated Circuit，以下称为“RF-IC”)组成。
在RF-IC中集成包含低噪声放大器(Low Noise Amplifier，以下称为“LNA”)和接收电路等的接收系统电路、发送电路、电压控制振荡器(Voltage Control Oscillator，以下称为“VCO”)等。进而，这些电路还有分别由与RF-IC分开的IC或者模块构成的情况。各个部分的动作如以下所述。
首先，在发送时用基带大规模集成电路(Base Band Large ScaleIntegrated circuit，以下称为“BB-LSI”)编码从话筒输入的声音，经调制后成为发送信号，用RF-IC内的发送电路频率变换为发送频率。接着，经频率变换的高频发送信号用PA放大，用发送LPF除去不需要的高频波，经由天线共用电路由天线发射。
以下，在接收时，由天线接收到的高频接收信号经由天线共用电路用接收BPF除去不需要的有害波，用RF-IC内的LNA放大，同样用RF-IC内的接收电路进行频率变换成为接收信号。接收信号用BB-LSI解调、译码并从扬声器输出。在由发送电路以及接收电路进行的频率变换中，使用RF-IC内的VCO发生的具有特定频率的局部振荡信号。
当模块化这种无线通信装置的高频电路部分全体的情况下，各电路间的信号干扰成为问题。降低安装在模块中的电路间干扰的方法记载在专利文献1中。同一文献的多芯片模块把单一相互连接基板、被焊接在该单一相互连接基板上并执行第1RF/IF功能的第1RF/IF有源电路芯片、被焊接在该单一相互连接基板上并执行第2RF/IF功能的第2RF/IF有源电路芯片集成为该单一相互连接基板。并且，由于包含功能上与该第1RF/IF有源电路芯片有关的第1接地面、被集成在该单一相互连接基板上并在功能上与该第2RF/IF有源电路芯片有关的第2接地面，因而可以在第1RF/IF有源电路芯片和第2RF/IF有源电路芯片之间得到RF分离(高频分离)。
但是，在上述以往的多芯片模块中，未确定需要进行高频分离的电路。因此，在以往的多芯片模块技术中为了使无线通信装置的高频电路单元整体模块化，需要进行全部电路块之间的高频分离，或者通过重复试验确定需要高频分离的电路。前者存在模块尺寸大的问题，后者存在模块开发期间长的问题。
另外，在上述以往的多芯片电路中还未考虑发热的电路，和不耐热的电路间的热分离。
进而，在上述以往的多芯片模块中，把分离出的接地面与模块底面(背面)分离的接地焊盘连接，把它与母板的接地面连接。因此，由于安装厂在母板上设置某种接地台面，接地焊盘的电位变化，存在模块上的电路振荡或者性能下降的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在把无线通信装置的高频电路部分全体，即功率放大电路和发送接收电路一体模块化的高频电路模块中，降低在各个电子电路块之间的干涉的高频电路模块。
本发明的另一目的在于提供一种在维持高性能的同时实现小型化的高频电路模块。
本发明的再一目的在于提供一种不管母板的接地台面构造如何，实现稳定的性能的新的高频电路模块。
为了实现上述目的的本发明的高频电路模块的第1特征在于：具备：模块基板；输入第1信号(例如发送信号)输出比上述第1信号频率还高的第2信号(例如高频发送信号)，进而，输入第3信号(例如高频接收信号)输出比上述第3信号频率还低的第4信号(例如接收信号)的第1电路(例如发送接收电路)；对上述第2信号进行功率放大的第2电路(例如功率放大电路)；降低上述第1电路和上述第2电路之间的信号干涉的接地面构造；连接上述接地面构造具有的全部接地面的共用接地面，上述第1电路和上述第2电路被安装在上述模块基板上。
为了实现上述目的的本发明的高频电路模块的第2特征在于：具备模块基板；输入第1信号(例如发送信号)输出比上述第1信号频率还高的第2信号(例如高频发送信号)，进而，输入第3信号(例如高频接收信号)输出比上述第3信号频率还低的第4信号(例如接收信号)的第1电路(例如发送接收电路)；对上述第2信号进行功率放大的第2电路(例如功率放大电路)；上述第1电路的第1接地面；与上述第1接地面相互电气分离的上述第2电路的接地面，上述第1电路和上述第2电路被安装在上述模块基板的上面，上述第1以及第2接地面被设置在上述模块基板的导体层上。理想的是在具有第2特征的高频电路模块中，上述模块基板的构成是在其背面上可以安装第3接地面，当安装有上述第3接地面的情况下上述第1以及第2接地面与上述第3接地面电气连接，上述第3接地面成为相对上述第1以及第2电路的共用接地面。或者理想的是在具有第2特征的高频电路模块中，在上述模块基板内进一步具备相对上述第1以及第2电路的共用接地面，上述共用接地面被设置在比设置有上述第1以及第2接地面的导体层更接近上述模块基板的背面的其它导体层上，上述第1以及第2接地面与上述共用接地面电气连接。
在把无线通信装置的高频电路部分全体，即，第1电路和第2电路例如发送接收电路和功率放大电路构成在单一模块中的高频电路模块中，所使用的功率最大，因而因为把大的电流流过并且发热大的功率放大电路的接地面和其它部分分离，所以降低了该大的电流迂回到其它电路引起的信号干扰。另外，因为电气导体也是良好的热导体，所以如果把接地面电气分离切断其间的电传导，则同时切断热传导。通过本发明因为可以只对最佳的位置进行高频分离以及热分离，所以可以在维持各个电路的高性能的同时使高频电路模块小型化。进而，因为具有连接第1以及第2接地面的全部的接地面的共用接地面，所以因为不采用母板的接地台面构造而确定相对全部高频电路的接地基准电位，所以可以实现稳定的性能。
理想的是上述本发明的高频模块进一步构成如下。
(1)把上述功率放大电路具有的最终级放大元件部分的接地端子与第1接地面连接，把上述发送接收电路具有的输入发送信号输出高频发送信号的发送电路的接地端子与上述第2接地面连接。
(2)把上述功率放大电路具有的最终级放大元件部分的接地端子与上述第1接地面连接，把上述发送接收电路具有的输入高频接收信号输出接收信号的接收系统电路的接地端子与上述第2接地面连接。
(3)具备用于把高频发送信号提供给外部的天线，并且向输入上述发送接收电路具有的高频接收信号输出接收信号的接收系统电路提供来自天线的高频接收信号的天线共用电路；与第2接地面电气分离的第3接地面，其中把上述天线共用电路的接地端子与上述第3接地面连接，把第3接地面与上述共用接地面连接。
(4)上述功率放大电路具有的最终级放大元件部分的接地端子与第1接地面连接，是上述发送接收电路具有的电压控制振荡电路，进一步生成为了把发送信号的频率变换为高频发送信号的频率，并且把高频接收信号的频率变换为接收信号的频率而使用的局部振荡信号的电压控制振荡电路的接地端子与上述第2接地面连接。
(5)具备与上述第2接地面电气分离的第3接地面，上述发送接收电路具有的输入发送信号输出高频发送信号的发送电路的接地端子与第2接地面连接，是上述发送电路具有的电压控制振荡电路，进一步生成为了把发送信号的频率变换为高频发送信号的频率，并且把高频接收信号的频率变换为接收信号的频率而使用的局部振荡信号的电压控制振荡电路的接地端子与第3接地面连接，第3接地面与上述共用接地面连接。
(6)具备与上述第2接地面电气分离的第3接地面，上述发送接收电路具有的输入高频接收信号输出接收信号的接收系统电路的接地端子与第2接地面连接，是上述发送接收电路具有的电压控制振荡电路，进一步生成为了把发送信号的频率变换为高频发送信号的频率，并且把高频接收信号的频率变换为接收信号的频率而使用的局部振荡信号的电压控制振荡电路的接地端子与上述第3接地面连接，第3接地面与共用接地面连接。
(7)具备与上述第2接地面电气分离的第3接地面；第4接地面；把上述高频发送信号提供给外部天线，并且向输入上述发送接收电路具有的高频接收信号输出接收信号的接收系统电路提供来自上述天线的高频接收信号的天线共用电路；进行天线共用电路和功率放大电路具有的最终级放大元件之间的阻抗匹配的输出匹配电路，最终级放大元件单元的接地端子与第1接地面连接，天线共用电路的接地端子与第3接地面连接，输出匹配电路的接地端子与第4接地面连接，第4接地面与第1～第3接地面内的至少一个电气分离。
为了实现上述目的的本发明的高频电路模块，其特征在于：进一步具备：模块基板；输入发送信号输出高频发送信号的发送电路；输入高频接收信号输出接收信号的发送接收电路；对高频发送信号进行功率放大的功率放大电路；相互电气分离的，功率放大电路的第1接地面、发送电路的第2接地面以及接收系统电路的第3接地面；共用接地面，发送电路、接收系统电路以及功率放大电路被安装在模块基板的上面，把第1～第3接地面和共用接地面设置在模块基板的导体层上，设置有共用接地面的导体层是比设置有第1～第3接地面的导体层更接近模块基板背面的下方的导体层，第1～第3接地面与上述共用接地面电气连接。
由于处理的功率大，所以把流过大的电流的功率放大电路的接地面与其它分离，因而除了降低该大的电流迂回到其它电路引起的信号干扰外，因为还把第2以及第3接地面也相互分离，所以在发送电路和接收系统电路之间信号干扰也降低。由此，通过适用于发送和接收同时进行的频分双向通信方式可以实现适宜的高频电路模块。
如果采用本发明，则在把无线通信装置的高频电路全体，即功率放大电路和发送接收电路构成为单一模块的高频电路模块中，因为只对最佳位置进行高频分离以及热分离，所以可以在维持各个电路的高性能的同时使模块小型化。
附图说明
图1是用于说明本发明的高频电路模块的实施例1的电路框图。
图2是用于说明本发明实施例1的接地面的连接的图。
图3是用于说明本发明实施例1的零件配置图。
图4是用于说明本发明实施例1的上面图。
图5是用于说明本发明实施例1的第1导体层的图案图。
图6是用于说明本发明实施例1的第2导体层的图案图。
图7是用于说明本发明实施例1的第3导体层的图案图。
图8是用于说明本发明实施例1的第4导体层的图案图。
图9是用于说明本发明实施例1的A-A线截面图。
图10是用于说明本发明实施例1的B-B线截面图。
图11是用于说明本发明实施例2的电路框图。
图12是展示用于说明本发明实施例2的接地面的连接的图。
图13是用于说明本发明实施例3的电路框图。
图14是展示本发明实施例3的接地面的连接的图。
具体实施方式
以下，参照图示的几个实施例进一步详细说明本发明的高频电路模块。进而，图1～图14中的同一记号表示同一物或者类似物。
使用图1～图10说明在面向GSM方式手机的高频电路模块中适用了本发明的实施例1。首先，图1展示本实施例的高频电路模块1的电路构成，图2展示特别明示了接地面的连接的电路构成。模块1基本构成包含第1电路9和第2电路10。第1电路9的构成包含：输入第1信号，输出频率比上述第1信号还低的第2信号的第3电路30；输入第3信号，输出频率比上述第3信号还低的第4信号的第4电路17。另外，第2电路是对上述第2信号进行功率放大的电路。而后，第1电路9可以作为发送接收电路，第2电路可以作为功率放大电路，第3电路30可以作为发送电路，第4电路17可以作为接收系统电路的功能。构成发送接收电路的接收系统电路例如在本实施例中，其构成包含：接收BPF65、接收匹配电路60、LNA51以及接收电路52。在此，以下改变第1电路9、第2电路10、第3电路30以及第4电路17，分别表示为发送接收电路9、功率放大电路10、发送电路30以及接收系统电路17。
对于模块1的上述基本构成，更具体地说，附加被配置在发送电路30的输出一侧上的输出匹配电路20以及LPF25，同时附加在发送接收中切换天线2的连接的开关(天线共用电路)40，进一步在发送接收电路9上附加在发送电路30以及接收电路52中共用的VCO70。接着，包含这些附加电路，以下详细说明模块1的全体构成的详细。
模块1在发送一侧具备：把从输入端子82a、82b输入的外部的BB-LSI3输出的发送信号(第1信号的例子)频率变换为发送频率的发送电路30(虽然未图示，但在发送电路30中包含进行频率变换的发送混频器和直流交流调制器等)；对发送电路30的输出的高频发送信号(第2信号的例子)进行功率放大的PA10；经由输出匹配电路20输入PA10输出的高频发送信号，除去包含在高频发送信号中的不需要的高次谐波的LPF25。此外，还具备经由天线端子80与外部的天线2连接，在发送时把来自LPF25的高频发送信号提供给天线2，在接收时经由天线端子80输入来自天线2的高频接收信号(第3信号的例子)并提供给接收一侧的开关40。开关40是进行这样的切换动作的天线共用电路。进而，模块1在接收一侧具备：除去来自开关40的高频接收信号的不需要的有害波的接收BPF65；经由接收匹配电路60输入接收BPF65的输出的接收信号并放大的LNA51；以及对LAN51输出的高频接收信号进行频率变换输出接收信号(第4信号的例子)，通过输出端子81a、81b向BB-LSI3提供接收信号的接收电路52(虽然未图示，但在接收电路52中包含进行频率变换的接收混频器和直流交流解调器等)。
在此，输入输出到BB-LSI3的发送信号以及接收信号的频带约是200kHz，另外，从发送电路30输出的高频发送信号以及输入到接收电路52的高频接收信号的频率是900MHz。进而，上述频率是一例，本发明并不限于这些频率。
在上述构成中，集成发送电路30、LNA51、接收电路52以及生成用于频率变换的局部振荡信号并提供给发送电路30以及接收电路52的VCO70，构成RF-IC50。另外，由接收BPF65、接收匹配电路60、LNA51以及接收电路52构成接收系统电路17，在其中加入发送电路30以及VCO70构成发送接收电路9。另外，PA10是由最终级放大元件单元11、中级放大元件单元12、初级放大元件单元13组成的3级功率放大电路，集成它们构成IC芯片。输出匹配电路20是使PA10的输出阻抗与LPF25的输入阻抗匹配的电路，接收匹配电路60是进行接收BPF65和LNA51之间的阻抗匹配的电路。以上的诸电路以及芯片被安装在模块1的基板上。
在本实施例中，经由分别配备的独立的接地面在共用接地面480上进行各电路的接地。共用接地面可以组装到模块中，也可以作为外挂零件追加。当组装到模块中的情况下，具有省略组装厂商追加共用接地面的麻烦的效果。当作为外挂零件追加的情况下，具有付予组装厂商可以选择所希望特性的共用接地面的自由度的效果。
作为独立的接地面，对发送电路30设置发送电路接地面230，对PA10设置PA接地面110，对开关40设置天线共用电路接地面240，对接收BPF65、接收匹配电路60、LNA51和接收电路52设置接收系统电路接地面260，对VCO70设置VCO接地面270。这些独立的接地面这样相互电气分离，通过与共用接地面480连接开始作为接地发挥功能。
在图2中，模块1的基板如后述，由叠层3块电介质基板的叠层基板组成，从上面开始顺序形成第1导体层100、第2导体层200、第3导体层300以及第4导体层400。本高频电路模块中的各电路和被分离的接地面如以下那样对应。
连接PA10的接地端子的PA接地面110设置在第1导体层100上。另外，在第2导体层200上分别设置连接发送电路30的接地端子的发送电路接地面230、连接开关40的接地端子的天线共用电路接地面240、连接接收BPF65、接收匹配电路60、LNA51和接收电路52的各接地端子的接收系统电路接地面260以及连接VCO70的接地端子的VCO接地面270。进而，把共用接地面480设置在第4导体层400上。
由作为连接导体的层间通路进行层间的连接。例如，在VCO70中，其接地端子经由1-2层间通路107连接在VCO接地面270上，进而，VCO接地面270通过2-3层间通路207以及3-4层间通路307连接在共用接地面480上。同样，发送电路30以及开关电路40的接地端子经由1-2层间通路分别与发送电路接地面230以及天线共用电路接地面240连接，发送电路接地面230以及天线共用电路接地面240分别通过2-3层间通路以及3-4层间通路与共用接地面480连接。接收BPF65、接收匹配电路60、LNA51和接收电路52的各接地端子经由1-2层间通路与接收系统电路接地面260连接，接收系统电路接地面260通过2-3层间通路以及3-4层间通路与共用接地面480连接。
PA接地面110通过多个1-2层间通路、2-3层间通路以及3-4层间通路与共用接地面480连接。
以下，输出匹配电路20由传送线路21以及电容元件22a、22b组成，电容元件22a、22b的接地端子通过1-2层间通路、2-3层间通路以及3-4层间通路与共用接地面480连接。另外，LPF25的接地端子也通过1-2层间通路、2-3层间通路以及3-4层间通路与共用接地面480连接。虽然在图2中未图示，但接收匹配电路60由2个从动元件组成，一方的从动元件的接地端子经由1-2层间通路与接收系统电路接地面260连接。进而，在图2中，用虚线表示信号的连接。
LPF25、开关(SW)40以及BPF65作为芯片部件构成。图3是把这些部件、IC芯片的PA10以及RF-IC50以及由被动部件构成的输出匹配电路(Tx-MN)20以及接收匹配电路(Rx-MN)60安装在模块基板4上的配置图。在图3中，用Tx表示发送电路30，用Rx表示接收电路52。
图4是模块1的上面图。在模块基板4上把电路面设置为上面安装RF-IC50以及开关40，在它们上面配置信号用以及接地用的焊盘。另外，在基板4上即在第1导体层100上还配置信号用以及接地用焊接焊盘。都是用浅的图案表示信号用焊盘，用深的图案表示接地用焊盘。
而后，芯片上面的焊盘和对应的基板4上的焊接焊盘之间用焊线连接。例如，在VCO70中，从芯片上的接地焊盘5用焊线6与第1导体层100上的焊接焊盘7连接。而后，如图2所示，焊接焊盘7经由1-2层间通路107与设置在第2导体层200上的VCO接地面270连接。
进而，在此是把RF-IC50以及开关40以电路面朝上安装在模块基板上，把其接地端子经由焊线与模块基板的焊接焊盘连接，但也可以把电路面朝下，设置成用焊锡修补等把接地端子与焊接焊盘连接的倒装片式连接的形式。
PA10的全部放大元件的接地端子被设置在PA芯片的背面(未图示)，在设置于第1导体层100上的PA接地面110上用银膏连接。在PA10的上面设置信号用焊盘。发送匹配电路20的传送线路21由第1导体层100的导体图案形成。用无源元件61a、61b表示接收匹配电路60的2个无源元件，一方的无源元件61a的接地端子经由1-2层间通路与接收系统电路接地面260连接。
以下，图5展示第1导体层100的导体图案，图6展示第2导体层200的导体图案，图7展示第3导通层300的导体图案，图8展示第4导体层400的导体图案。开关40的接地端子被设置在开关芯片的背面(未图示)，在设置于图5所示的第1导体层100上的开关接地面140上用银膏连接。在图7中展示从BPF65到接收匹配电路60的信号图案308。
接着，图9展示图4中的A-A线截面。基板4的3层的电介质层101、102、103由玻璃环氧树脂组成。进而，图10展示B-B线截面。开关40的开关接触面140经由1-2层间通路与天线共用接地面240连接。
如上所述，在本实施例中，分离PA接地面110、接收系统电路接地面260、发送电路接地面230、VCO接地面270、天线共用电路接地面240、输出匹配电路接地面即共用接地面480，输出匹配电路接地面以外的这些接地面经由作为连接导体的层间通路与共用接地面48连接。层间通路由于通过自身的阻抗对高频信号产生阻抗成分，所以可以通过设置各接地面的导体层的位置以及层间通路的条数，调整接地面间的高频阻抗即分离的程度。另外，因为层间通路具有热电阻，所以可以通过设置各接地面的导体层的位置以及层间通路的条数，调整接地面间的热分离的程度。
通过这样的构成，可以防止反馈电流流入接收系统电路接地面260，可以有效地防止因噪声增加引起的LNA51的接收灵敏度的下降以及误动作、因温度上升引起的接收BPF65的频带变化的问题，其中的反馈电流与在高频电路部分全体中处理最大的功率的，即从相对高频电路部分成为最大的噪声以及热发生源的PA10发出的热以及输出电流对应地，流过作为输出匹配电路接地面的共用接地面480。进而，通过分离来自PA110的发送信号所流入的天线共用电路接地面240和接收系统电路接地面260，可以确保接收系统电路17更高的性能。另外，通过分离发送电路接地面230和接收系统电路接地面260，可以防止与来自发送电路30的热以及输出电流对应的反馈电流流入接收系统电路接地面260，可以保持更高的接收系统电路的性能。
另外，通过分离PA接地面110以及作为输出匹配电路接地面的共用接地面480和发送电路接地面230以及VCO接地面270，可以防止与PA110的输出电流对应地流过PA接地面110以及作为输出匹配电路接地面的共用接地面480的反馈电流流入发送电路接地面230以及VCO接地面270，可以防止功率放大电路10的输出反馈到发送电路30的输出引起的功率放大电路10的振荡以及VCO70输出的局部振荡信号的信号品质下降。
进而，通过分离接收系统电路接地面260和VCO接地面270，由于VCO70的局部振荡信号不需要流入接收系统电路内的线路，因而可以防止不能得到与希望的接收信号对应的接收灵敏度的问题，即防止局部振荡信号泄漏。
另外，因为在本实施例中把输出匹配电路接地面设置在与其它的接地面相比从模块基板的电路形成面(上面)看位于下层的共用接地面480，所以构成输出匹配电路20的传送线路21和与之对应作为接地面的共用接地面480的距离可以在模块基板1内设置为最大。由此，作为在同一模块基板上传送线路21用于实现规定的特性阻抗所需要的幅度，因为可以实现使用多层基板4得到的最大幅度，所以可以使因导体损失引起的传送损失成为最低限度。
以上，如果采用本实施例，则在以不需要组装厂商设计高频电路的单一模块的形式实现面向GSM方式手机的高频电路全体，即功率放大电路和发送电路时，因为可以只对最佳位置进行高频分离以及热分离，所以在可以维持在各个电路中的高性能的同时可以使模块小型化，由于进一步具备连接全部接地面的共用接地面480，因而可以不依赖母板的接地台面构造而确定相对全部高频电路的接地基准电位。由此可以实现性能稳定的高频电路部分。
用图11以及图12说明在面向GSM方式手机的高频电路模块中适用本发明的实施例2。和本发明的实施例1的不同点在于，在芯片构成中从最终级放大元件部分11分离出中级放大元件部分12和初级放大元件部分13，和多层基板由5层陶瓷基板组成，新具备中间接地面。
在图11中，功率控制电路内置的前级放大电路15是包含以下部分的集成电路：中级放大元件部分12；初级放大元件部分13；控制这些放大元件部分以及作为独立芯片的最终级放大元件部分11的增益的功率控制电路14。其它的电路和图1所示的一样，以上的诸电路以及芯片被安装在模块1的基板上。
作为独立接地面，对于最终级放大元件部分11设置PA接地面110，对于开关电路40设置天线共用接地面240，对于功率控制电路内置前级放大电路15、发送电路30、接收匹配电路60、LNA51和接收电路52设置RF-IC接地面250，对于接收BPF65设置接收BPF接地面265，对于VCO70设置VCO接地面270。
另外，作为中间接地面，对PA接地面110、输出匹配电路20、LPF25以及天线共用接地面240设置第1中间接地面420，对接收BPF接地面265、RF-IC接地面250以及VCO接地面270设置第2中间接地面450。进而，对第1中间接地面420以及第2中间接地面450设置共用接地面680。
以下，如与接地有关的连接图的图12所示，在模块1的叠层基板上从上面开始顺序形成第1导体层100、第2导体层200、第3导体层3、第4导体层400、第5导体层500以及第6导体层600。而后，本高频电路模块中的各电路和被分离的接地面如下那样对应。
在图12中，首先最终级放大元件部分11的接地端子直接与被设置在第1导体层上的PA接地面110连接。PA接地面110经由1-2层间通路、2-3层间通路、3-4层间通路，与被设置在第4导体层400上的第1中间接地面420连接。与构成输出匹配电路20的传送线路21对应的接地面是第1中间接地面420，同样构成输出匹配电路20的电容元件22a、22b的接地端子经由1-2层间通路、2-3层间通路、3-4层间通路连接在第1中间接地面420上。同样，发送用LPF25的接地端子也与第1中间接地面420连接。开关40的接地端子经由1-2层间通路与被设置在第2导体层200上的天线共用电路接地面240连接，天线共用电路接地面240经由2-3层间通路，3-4层间通路连接在第1中间接地面420上。
以下，中级放大元件部分12、初级放大元件部分13、功率控制电路14、发送电路30、接收匹配电路60、LAN51以及接收电路52的接地端子经由1-2层间通路与被设置在第2导体层上的RF-IC接地面250连接。接收BPF65的接地端子经由1-2层间通路与被设置在第2导体层上的接收BPF接地面265连接。VCO70的接地端子经由1-2层间通路与被设置在第2导体层上的VCO接地面270连接。RF-IC接地面250、接收BPF接地面265、VCO接地面270经由2-3层间通路、3-4层间通路与设置在第4导体层上的第2中间接地面450连接。
第1中间接地面420以及第2中间接地面450经由4-5层间通路、5-6层间通路与设置在第6导体层600上的共用接地面680连接。
如上所述，在本实施例中，因为分离与最终级放大元件部分11的接地端子对应的PA接地面110、RF-IC接地面250、VCO接地面270、天线共用电路接地240、输出匹配电路接地面即第1中间接地面420，所以可以得到与实施例1一样的效果。
进而，通过在接收BPF65中使用小型、可以得到尖锐的频带特性的弹性表面波滤波器，在改善接收性能的同时使模块小型化。而后，按照如下那样解决热的问题。通过分离与PA接地面110以及PA中级放大元件12和初级放大元件部分13以及发送电路30的接地端子对应的RF-IC接地面250和接收BPF接地面265，可以防止因温度变化而频带特性大幅度变化的由于弹性表面波滤波器的温度引起的频带变化，可以得到高的性能。
另外，在本实施例中，如上所述把处理从PA的最终级放大元件单元11到天线端子80之间的大电力的电路的接地面与第1中间接地面420连接，把此外的电路的接地面与第2中间接地面450连接，把这些中间接地面与共用接地面680连接。由此，可以有效地抑制最终级放大元件部分11输出对其它电路的影响。此外，各个接地面和中间接地面之间以及中间接地面和共用接地面之间的例如第3导体层300和第5导体层500被接地面夹着，设置在这些导体层上的布线不会引起与设置在其它导体层上的布线电磁耦合。因而，设置在第3导体层300和第5导体层500上的布线可以自由地引线，可以付予模块基板内部的布线布局以进一步灵活的自由度。
进而，在本实施例中，不分离PA的中级放大元件部分12和初级放大元件部分13以及发送电路30的接地端子和与接收匹配电路60、LNA51以及接收电路52的接地端子对应的接地面。这样的构成是因为在GSM方式中通过分时进行发送接收，这些电路不同时工作的缘故，如果只注意最终级放大元件部分11的输出，则与这些电路的接地端子对应的接地面也可以不分离。与分离的情况相比，可以使模块更小型化。
使用图13以及图14说明在面向码分多址连接(Code DivisionMultiple Access，以下称为“CDMA”)方式手机的高频电路模块中适用本发明的第3实施例。本实施例的模块基板在具有3层的电介质层和4层导体层100、200、300、400的玻璃环氧树脂多层基板这一点与实施例1一样，但电路构成在许多点上不同。
在图13中，模块1在发送一侧具备：把从输入端子82a、82b输入的来自外部的BB-LSI3的发送信号频率变换为发送频率的发送电路30；除去包含在发送电路30的输出高频发送信号中的不需要的信号的发送BPF27；对发送BPF27输出的高频发送信号进行功率放大的PA10；经由输出匹配电路20输入PA10输出的高频发送信号，在高频发送信号上付予方向性的隔离器26。此外，还具备经由天线端子80与外部的天线2连接，在发送时把来自隔离器26的高频发送信号提供给天线2，在接收时经由天线端子80输入来自天线2的高频接收信号并提供给接收一侧的收发自动转换开关45。收发自动转换开关45为天线共用电路。进而，模块1在接收一侧具备：经由接收匹配电路60输入并放大来自收发自动转换开关45的高频接收信号的LNA51；除去包含在LNA51输出的高频接收信号中的不需要信号的接收BPF65；以及对接收BPF65输出的高频接收信号进行频率变换输出接收信号，通过输出端子81a、81b向BB-LSI3提供接收信号的接收电路52。在以上构成中，集成LNA51以及接收电路52构成接收RF-IC55。另外，PA10是由最终级放大元件部分11以及初级放大元件部分13组成的2级功率放大电路，集成它们构成IC芯片。还集成发送电路30构成IC芯片。输出匹配电路20是使PA10的输出阻抗与隔离器26的输入阻抗匹配的电路，接收匹配电路60是进行收发自动转换开关45和LNA51之间的阻抗匹配的电路。以上诸电路以及芯片被安装在模块1的基板上。进而，在本实施例中，由接收匹配电路60、LNA51、接收BPF65以及接收电路52构成接收系统电路17。另外，在其中加上发送BPF27、发送电路30以及VCO70构成发送接收电路9。
在此，输入输出到BB-LSI3中的发送信号以及接收信号的频带是约3.8MHz，另外，从发送电路30输出的高频发送信号的频率是1.9GHz附近，输入到接收电路52的高频接收信号的频率是约2.1GHz。进而，上述频率是一例，本发明并不限于这些频率。
在本实施例中，经由分别具备的独立接地面在共用接地面480中进行各电路的接地。作为独立的接地面，对发送电路30以及发送BPF27设置发送电路接地面230，对PA10设置PA接地面110，对收发自动转换开关45设置天线共用电路接地面240，对接收匹配电路60、LNA51、接收BPF65和接收电路52设置接收系统电路接地面160，对VCO70设置VCO接地面270。这些独立接地面这样相互电气分离，通过与共用接地面480连接开始作为接地发挥功能。
图14是与接地有关的连接图。模块1的基板由叠层了3块电介质基板的叠层基板组成，从上面开始顺序形成第1导体层100、第2导体层200、第3导体层300以及第4导体层400。本高频电路模块中的各电路和被分离的接地面如以下那样对应。
首先，最终级放大元件部分11以及初级放大元件部分13的接地端子直接与被设置在第1导体层上的PA接地面110连接。PA接地面110经由1-2层间通路、2-3层间通路、3-4层间通路，与被设置在第4导体层400上的共用接地面480连接。与构成输出匹配电路20的传送线路21对应的接地面是共用接地面480，同样构成输出匹配电路20的电容元件22a、22b的接地端子经由1-2层间通路、2-3层间通路、3-4层间通路与共用接地面480连接。同样隔离器26的接地端子也与共用接地面480连接。
收发自动转换开关45的接地端子经由1-2层间通路与被设置在第2导体层200上的天线共用电路接地面240连接，天线共用电路接地面240经由2-3层间通路、3-4层间通路与共用接地面480连接。
以下，发送电路30、发送BPF27的接地端子经由1-2层间通路与被设置在第2导体层上的发送电路接地面230连接。VCO70的接地端子经由1-2层间通路与被设置在第2导体层上的VCO接地面270连接。发送电路接地面230以及VCO接地面270经由2-3层间通路、3-4层间通路与共用接地面480连接。
最后，接收匹配电路60、LNA51、接收BPF65、接收电路52的接地端子通过焊线和焊锡修补等与被设置在第1导体层上的接收系统电路接地面160连接，接收系统电路接地面160经由1-2层间通路、2-3层间通路、3-4层间通路与共用接地面480连接。
在本实施例中，因为分离PA接地面110、发送电路接地面230、接收系统电路接地面160、VCO接地面270、天线共用电路接地面240、输出匹配电路接地面即共用接地面480，所以可以得到与实施例1一样的效果。进而，CDMA方式因为是发送电路以及接收系统电路同时动作的频分双向通信方式，所以如果有从发送电路对接收系统电路的信号干扰，则接收性能大幅度下降。但是，在本实施例中，通过分离在发送时信号流过的PA接地面110、输出匹配电路接地面即共用接地面480、发送电路接地面230以及天线共用电路接地面240和接收系统电路接地面160，因而可以有效地防止接收性能的下降。

Claims (37)

1、一种高频电路模块，其特征在于包括：
模块基板；
输入第1信号并输出比上述第1信号频率还高的第2信号，进而输入第3信号并输出比上述第3信号频率还低的第4信号的第1电路；
对上述第2信号进行功率放大的第2电路；
降低上述第1电路和上述第2电路之间的信号干扰的接地面构造；
连接上述接地面构造具有的全部接地面的共用接地面，其中
上述第1电路和上述第2电路被安装在上述模块基板上。
2、根据权利要求1所述的高频电路模块，其特征在于：上述接地面构造降低上述第1电路和上述第2电路之间的热干扰。
3、根据权利要求1所述的高频电路模块，其特征在于：上述第1电路以及上述第2电路分别由半导体芯片构成。
4、一种高频电路模块，其特征在于包括：
模块基板；
输入第1信号并输出比上述第1信号频率还高的第2信号，进而输入第3信号并输出比上述第3信号频率还低的4信号的第1电路；
对上述第2信号进行功率放大的第2电路；
上述第1电路的第1接地面；
上述第1接地面相互电气分离的上述第2电路的第2接地面，其中
上述第1电路和上述第2电路被安装在上述模块基板的上面，
上述第1以及第2接地面被设置在上述模块基板的导体层上。
5、根据权利要求4所述的高频电路模块，其特征在于：
上述模块基板构成为在其背面上可以安装第3接地面，当安装有上述第3接地面的情况下，上述第1以及第2接地面与上述第3接地面电气连接，上述第3接地面是相对上述第1以及第2电路的共用接地面。
6、根据权利要求4所述的高频电路模块，其特征在于：
上述高频电路模块进一步在上述模块基板内具备相对上述第1以及第2电路的共用接地面，
上述共用接地面被设置在与设置有上述第1以及第2接地面的导体层相比更接近上述模块基板的背面的其它导体层上，上述第1以及第2接地面与上述共用接地面电气连接。
7、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第1电路构成为包含输入上述第1信号并输出上述第2信号的第3电路，上述第3电路的接地端子与上述第1接地面连接，上述第2电路构成为包含功率放大电路，上述功率放大电路具有的最终级放大元件部分的接地端子与上述的2接地面连接。
8、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第1电路构成为包含输入上述第3信号并输出第4信号的第4电路，上述第4电路的接地端子与上述第1接地面连接，上述第2电路构成为包含功率放大电路，上述功率放大电路具有的最终级放大元件部分的接地端子与上述第2接地面连接。
9、根据权利要求8所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含放大上述第3信号的低噪声放大电路。
10、根据权利要求8所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含变换上述第3信号的频率并输出上述第4信号的接收电路。
11、根据权利要求8所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含限制上述第3信号的频带的带通滤波器。
12、根据权利要求8所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含：限制上述第3信号的频带的带通滤波器；放大上述第3信号的低噪声放大电路；变换上述第3信号的频率并输出上述第4信号的接收电路。
13、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第1电路构成为包含输入上述第3信号并输出上述第4信号的第4电路，
上述高频电路模块具备：
向外部天线提供上述第2信号，并且把来自上述天线的上述第3信号提供给上述第4电路的天线共用电路；
与上述第1接地面电气分离的第3接地面，其中
上述天线共用电路的接地端子与上述第3接地面连接，上述第3接地面与上述共用接地面连接。
14、根据权利要求13所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含放大上述第3信号的低噪声放大电路。
15、根据权利要求13所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含变换上述第3信号的频率并输出上述第4信号的接收电路。
16、根据权利要求13所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含限制上述第3信号的频带的带通滤波器。
17、根据权利要求13所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含：限制上述第3信号的频带的带通滤波器；放大上述第3信号的低噪声放大电路；变换上述第3信号的频率并输出上述第4信号的接收电路。
18、根据权利要求13所述的高频电路模块，其特征在于：
在上述第2接地面以及上述第3接地面与上述共用接地面之间具有中间接地面，上述第2接地面以及上述第3接地面经由上述中间接地面与上述共用接地面连接。
19、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
作为上述第1电路具有的电压控制振荡电路的、生成用于把上述第1信号的频率变换为上述第2信号的频率，并且把上述第3信号的频率变换为上述第4信号的频率而使用的局部振荡信号的上述电压控制振荡电路的接地端子与上述第1接地面连接，上述第2电路构成为包含功率放大电路，上述电路放大电路具有的最终级放大元件部分的接地端子与上述第2接地面连接。
20、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
具备与上述第1接地面电气分离的第3接地面，
上述第1电路构成为包含输入上述第1信号并输出上述第2信号的第3电路，上述第3电路的接地端子与上述第1接地面连接，
作为上述第1电路具有的电压控制振荡电路的、生成用于把上述第1信号的频率变换为上述第2信号的频率，并且把上述第3信号的频率变换为上述第4信号的频率而使用的局部振荡信号的上述电压控制振荡电路的接地端子与上述第3接地面连接，
上述第3接地面与上述共用接地面连接。
21、根据权利要求20所述的高频电路模块，其特征在于：
在上述第1接地面以及上述第3接地面与上述共用接地面之间具有中间接地面，上述第1接地面以及上述第3接地面经由上述中间接地面与上述共用接地面连接。
22、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
具备与上述第1接地面电气分离的第3接地面，
上述第1电路构成为包含输入上述第3信号并输出上述第4信号的第4电路，上述第4电路的接地端子与上述第1接地面连接，
作为上述第1电路具有的电压控制振荡电路的、生成用于把上述第1信号的频率变换为上述第2信号的频率，并且把上述第3信号的频率变换为上述第4信号的频率而使用的局部振荡信号的电压控制振荡电路的接地端子与上述第3接地面连接，
上述第3接地面与上述共用接地面连接。
23、根据权利要求22所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含放大上述第3信号的低噪声放大电路。
24、根据权利要求22所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含变换上述第3信号的频率并输出上述第4信号的接收电路。
25、根据权利要求22所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含限制上述第3信号的频带的带通滤波器。
26、根据权利要求22所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4电路构成为包含接收系统电路，上述接收系统电路包含：限制上述第3信号的频带的带通滤波器；放大上述第3信号的低噪声放大电路；变换上述第3信号的频率并输出上述第4信号的接收电路。
27、根据权利要求22所述的高频电路模块，其特征在于：
在上述第1接地面以及上述第3接地面与上述共用接地面之间具有中间接地面，上述第1接地面以及上述第3接地面经由上述中间接地面与上述共用接地面连接。
28、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第1电路构成为包含输入上述第3信号并输出上述第4信号的第4电路，进而，
上述第2电路构成为包含功率放大电路，
上述高频电路模块具备：
与上述第1接地面电气分离的第3接地面；
第4接地面；
向外部的天线提供上述第2信号，并且向上述第4电路提供来自上述天线的第3信号的天线共用电路；
进行上述天线共用电路和上述功率放大电路具有的最终级放大元件部分之间的阻抗匹配的输出匹配电路，其中
上述最终级放大元件部分的接地端子与上述第2接地面连接，上述天线共用电路的接地端子与上述第3接地面连接，上述输出匹配电路的接地端子与上述第4接地面连接，上述第4接地面与上述第1～第3接地面中的至少一个电气分离。
29、根据权利要求28所述的高频电路模块，其特征在于：
上述输出匹配电路包含在接地面中具有上述第3接地面的传送线路和多个电容元件。
30、根据权利要求29所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第4接地面被设置在上述第1～第3接地面中与上述第4接地面电气分离的接地面还下方的导体层上。
31、根据权利要求30所述的高频电路模块，其特征在于：上述第4接地面是上述共用接地面。
32、根据权利要求28所述的高频电路模块，其特征在于：
在上述第2接地面、上述第3接地面以及上述第4接地面与上述共用接地面之间具有中间接地面，上述第2接地面、上述第3接地面以及上述第4接地面经由上述中间接地面与上述共用接地面连接。
33、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：上述第2电路由第1半导体芯片构成，进而由上述第1电路的半导体元件构成的部分由第2半导体芯片构成。
34、根据权利要求6所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第2电路构成为包含功率放大电路，上述功率放大电路构成为包含最终级放大元件部分和前级放大电路，上述前级放大电路的接地端子与上述第1接地面连接，上述最终级放大元件部分的接地端子与上述第2接地面连接。
35、一种高频电路模块，其特征在于包括：
模块基板；
输入第1信号并输出比上述第1信号频率还高的第2信号的第3电路；
对上述第2信号进行功率放大的第2电路；
输入第3信号并输出比上述第3信号频率还低的第4信号的第4电路；
包含上述第3电路以及第4电路构成的第1电路；
上述第2电路的第1接地面；
与上述第1接地面相互电气分离的上述第3电路的第2接地面；
与上述第1接地面以及上述第2接地面相互电气分离的上述第4电路的第3接地面；
共用接地面，其中
上述第2电路、上述第3电路以及上述第4电路被安装在上述模块基板的上面，
上述第1～第3接地面和上述共用接地面被设置在上述模块基板的导体层上，
上述共用接地面被设置在与设置有上述第1～第3接地面的导体层相比更接近上述模块基板背面的其它导体层上，
上述第1～第3接地面与上述共用接地面电气连接。
36、根据权利要求35所述的高频电路模块，其特征在于：
上述第2电路由第1半导体芯片构成，由上述第3电路的半导体元件构成的部分由第2半导体芯片构成，进而，由上述第4电路的半导体元件构成的部分由第3半导体芯片构成。
37、根据权利要求35所述的高频电路模块，其特征在于：上述第2信号以及上述第3信号是采用频分双向通信方式的信号。
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