CN1839554A - 射频电路模块 - Google Patents

Abstract

一种构成射频电路模块的叠置的叠层介电基板(10)，包括上层(11)和下层(12)。集成电路(1)和射频滤波器(4)设置在上层(11)，功率放大器(2)和天线开关(3)设置在下层(12)。在平面图中，天线开关(3)设置在叠置的介电基板(10)的端部附近，射频放大器(4)设置的位置是它与天线开关(3)部分地交迭的位置。在平面图中，集成电路(1)和功率放大器(2)设置的位置也是它们部分地相互交迭的位置。

Description

射频电路模块

技术领域

本发明涉及连接在射频天线和处理基带信号的信号处理器之间的射频电路模块。

背景技术

一般说来，随着通信设备，如便携式电话尺寸的缩小，通常要使用一种结构，其中，不再分开地由多个分立的集成电路或多个电路实现多个功能单元，而是由单独一个模块构成，并将此模块安装在通信设备的基础基板上。近年来，要求使多个射频电路模块成为便携式通信模块，其中，将数字信号处理器与射频天线之间的整个射频电路做成一个模块。

射频电路主要包括：高频信号处理器、功率放大器、天线开关和接收滤波器。

高频信号处理器至少包括调制器和解调器，所述调制器利用传输的信号调制载波信号，产生传输信号(射频信号)，而所述解调器解调来自接收滤波器的接收信号(射频信号)，输出接收的信号。可将高频信号处理器实现成为一个单片的集成电路。功率放大器对来自高频信号处理器的传输信号进行功率放大。与高频信号处理器不同，功率放大器会产生热量，因此要考虑散热。天线开关在射频天线与功率放大器之间的连接和在射频天线和接收滤波器之间的连接之间进行切换。接收滤波器只发送接收信号中必要的频带分量，并向高频处理器电路中的解调器输出发送分量。一般情况下，使用SAW(表面声波)滤波器作为接收滤波器。可以使这4个功能单元构成基本上独立的各个部分，以实现它们各自对应的功能。专利文献1公开了包括这些部分的射频电路模块，其中，将射频电路的各个部件安装在用作射频电路的基板的上、下表面(前和后表面)上。

专利文献1：日本未审的专利申请公开No.2001-237735。

发明内容

专利文献1中公开的射频电路模块被构造成，使得在基板的前、后表面上，或者在两个表面上安装各射频电路部件，因此，比所有部件都安装在便携式通信设备基础基板的一个表面(一侧)上有更大的空间效率。然而，使用双面安装基板实现射频电路模块，而且，为了把射频电路模块装于一个基础基板上，必须在基础基板上设置凹槽部分，以防止位于后表面上的部件与基础基板接触，从而使生产效率低和生产成本高。

于是，本发明的目的在于提供一种射频电路模块，它可以安装在便携式通信设备的基础基板上，而无需特殊的加工；这就是空间有效性。

按照本发明，一种射频电路模块，它包括：高频信号处理器，用于传输和接收，而且所述处理器包括调制电路和解调电路，调制电路利用发送信号调制载波信号，产生传输信号，解调电路用于解调接收的信号，以产生接收信号；发送器功率放大器，用于放大传输信号；信号分配器，它的输入端输入经过放大的传输信号；天线终端，从这里输出所输入的并经放大的传输信号；输出端，从这里输出从天线终端输入的接收信号；以及接收滤波器，它只发送从信号分配器输出的接收信号中的所需频带分量。其中，设置第一层和第二层作为上层和下层，所述第一层上设置用于发送和接收的高频信号处理器，所述第二层上设置信号分配器；所述第一层上设置发送器功率放大器和接收器滤波器之一，其它部分设置在第二层上；将发送器功率放大器和接收器滤波器设置成，使它们能够靠近用于发送和接收的高频信号处理器或设在平面图中的另一层内的信号分配器；或者与所述高频信号处理器或信号分配器交迭。

采用这种结构，与用于发送和接收的高频信号处理器连接的发送器功率放大器和接收器滤波器被设置在不同层中，并将它们进一步设置成，使它们靠近用于发送和接收的高频信号处理器，或者于之交迭。于是，可以减少连接用于发送和接收的高频信号处理器和发送器功率放大器的接线图形，以及连接用于发送和接收的高频信号处理器和接收器滤波器的接线图形。进而，采用这种结构，将与信号分配器连接的发送器功率放大器和接收器滤波器设置在不同层中，并将它们进一步设置成，使它们靠近信号分配器，或与之交迭。于是，可以减少连接信号分配器和发送器功率放大器的接线图形，以及连接信号分配器和接收器滤波器的接线图形。

在本发明的射频电路模块中，将第一层和第二层中设置发送器功率放大器的那一层用作下层，设置接收器滤波器的那一层用作上层。

采用这种结构，将发送器功率放大器设在下层，也就是要安装在便携式通信设备的基础基板上的那一层。于是，可以减小发送器功率放大器与具有散热功能的基础基板之间的距离。

在本发明射频电路模块中，把设置信号分配器的第二层用作下层，而把设置用于发送和接收的高频信号处理器的第一层用作上层。

采用这种结构，将信号分配器设在下层，也就是要安装在便携式通信设备的基础基板上的那一层。于是，可以减小信号分配器和其上安装有射频天线的基础基板之间的距离。

本发明的射频电路模块包括：确定第一层中电路的第一电路基板、确定第二层中电路的第二电路基板、在第一电路基板和第二电路基板之间沿叠层方向提供导电的导电装置。

采用这种结构，第一层和第二层是不同的电路基板。于是，如果一个电路基板出现了问题，只需更换对应的电路基板。

本发明的射频电路模块是叠置的叠层电路基板，它具有顶部和底部，在所述顶部上确定上层中的电路，在所述底部中包括下层中的电路；叠置的叠层电路基板包括在下层和上层之间提供导通的导电装置。

采用这种结构，由单独一个叠置的叠层电路基板形成上层和下层。于是，就不再需要上面所述的连接第一层和第二层的操作过程。而且，由于叠层结构，可以使射频电路模块的厚度很小。

在本发明的射频电路模块中，信号分配器是一个天线开关。

按照本发明的射频电路模块，发送器功率放大器和接收器滤波器靠近用于发送和接收的高频信号处理器，发送器功率放大器和接收器滤波器靠近信号分配器。另外，连接这些部件的接线图形很短。因此，射频电路模块可以是空间有效的。

按照本发明的射频电路模块，不同层中的部件在平面图中部分地彼此重叠，因此，在部件之间可有较短的接线图形。因此，射频电路模块可以是空间有效的。

按照本发明的射频电路模块，发送器功率放大器设在靠近基础基板的下层中，因此，就开使发送器功率放大器产生的热量能够迅速地传播到基础基板，导致有效的散热。

按照本发明的射频电路模块，将信号分配器设在下层中靠近基础基板处，因此，可使信号分配器和射频天线之间的距离能够是很短的。于是，可以提高发送信号和接收信号的传输特性。

按照本发明的射频电路模块，使两个电路基板叠置，从而，可以实现射频电路模块有较高的可修复性，因为，如果一个电路基板出现问题，则只需更换对应的电极连接盘。

按照本发明的射频电路模块，由单独一个叠置的叠层电路基板构成射频电路模块，于是，只需通过将叠置的叠层电路基板安装一个基本的基础基板上，就可以将所述射频电路模块引入通信装置内。而且，由于这种叠层的结构，可使射频电路模块的厚度更小。

附图说明

图1是示意地表示第一实施例包含射频电路模块之通信设备的结构的方块图；

图2是示意地表示第一实施例射频电路模块结构的侧视剖面图；

图3包括示意地表示图2所示射频电路模块之下层12结构平面图，和示意地表示它的展开图形结构的平面图；

图4是示意地表示第二实施例射频电路模块结构的侧视剖面图。图中的参考标号：

1集成电路

2、2a、2b功率放大器

3天线开关

4射频滤波器

5a、5b匹配单元

10叠置的叠层电路基板

11叠置多层电路基板的上层

12叠置的多层电路基板的下层

13上介电基板

14下介电基板

15射频电路模块

21、22传输信号的传输线

23天线连接线

24、25接收信号传输线

26接地图形

30连接部件

50射频电路模块

100高频信号处理器

101基带集成电路

102射频天线

具体实施方式

下面将参照附图1-3描述本发明第一个实施例的射频电路模块。

图1的方块图以示意的方式示出包括第一实施例射频电路模块之通信设备的结构。

图2的侧视剖面图以示意的方式表示第一实施例射频电路模块的结构。图2的侧视剖面图清楚地示出所述射频电路模块各个部件间的连接。

图3(a)的平面图以示意的方式示出图2所示射频电路模块的下层12，其中只表示本发明主要部件之间提供电连接的接线图形；图3(b)表示的是其中设置两个功率放大器2的下层12。图3中的粗实线箭头表示传输信号的传输线路，粗虚线的箭头表示接收信号的传输线路。

如图1所示，包含第一实施例射频电路模块的通信设备包括：本发明的射频电路模块50、基带集成电路101和射频天线102。

射频电路模块50包括：用于发送和接收的高频信号处理器101，它被作为一个集成电路；发送器功率放大器(PA)2；天线开关(SW)3；射频滤波器4；匹配电路5a，用以在功率放大器2与在天线开关3一侧的电路之间进行匹配；匹配电路5b，用于在射频滤波器4和高频信号处理器100之间进行匹配。天线开关3对应于本发明中的“信号分配器”。

高频信号处理器100包括调制器和解调器。调制器根据用于传输的发送的数字信号调制由高频信号振荡器(未示出)产生的载波信号，所述用于传输的发送数字信号包括从基带集成电路101输入的同相信号(I信号)和正交信号(Q信号)，从而产生传输信号(RF信号)，所述调制器还向功率放大器2输出所述传输信号。解调器解调用于接收的数字信号，所述用于接收的数字信号来自从射频滤波器4输入的接收信号(RF信号)，从而产生一个同相信号(I信号)和一个正交信号(Q信号)，所述解调器向基带集成电路101输出同相信号和正交信号。用于传输的数字信号对应于本发明中的“传输信号”，用于接收的数字信号对应于本发明中的“接收信号”。

功率放大器2放大来自高频信号处理器100的传输信号，并经匹配电路5a向天线开关3输出放大的信号。

由基带集成电路101切换天线开关3，并从天线终端向射频天线102输出从功率放大器2向输入端输入的传输信号，或者从天线终端输入由射频天线102接收的接收信号，并从输出端向射频滤波器4输出接收信号。

射频滤波器4只传输来自接收信号的所需频带信号，所述接收信号是通过射频天线102接收并经天线开关3输入的，所述射频滤波器4还经匹配电路5b向高频信号处理器100输出传输的信号。

执行这种传输和接收信号处理的射频电路模块具有如图2和3(a)所示的结构。

射频电路模块50包括叠置的叠层介电基板10，其中叠置下层12和上层11。下层12和上层11中的每一层上都安装或确定上述的射频电路模块的部件，还有连接这些部件的接线图形。所述上层11和下层12都集成在一个单元内。

在下层12上安装或确定天线开关3和功率放大器2，并且还有传输信号的传输线路22，用于在天线开关3与功率放大器2之间提供连接。可以通过公知的方法，比如通过预先提供一个腔体，并将所述部件插入腔体内，可以将功率放大器2和天线开关3安装在下层12上。可将如图1所示的匹配电路5a做为传输信号的传输线路22，或者成为与传输信号的传输线路22相连的一个元件。在第一实施例中，具有天线开关3的下层12对应于本发明中的“第二层”。

天线开关3安装在下层12(或叠置的叠层介电基板10)上，并且靠近下层12的端部，天线开关3与天线连接线23连接。天线连接线23包括：确定在下层12表面上靠近上层11的传输/接收的接线图形；天线连接电极图形，它确定在下层12的下表面上(或在叠置的叠层介电基板10的下表面上)；以及通孔，所述通孔在电极图形和接线图形之间沿叠置方向提供导通。借助其上安装有射频电路模块50(或叠置的叠层介电基板10)的通信设备的基础基板(未示出)，使天线连接线23与安装在基础基板上的射频天线102实现导通。利用接收信号传输线24，使天线开关3与安装在上层11的上表面上的射频滤波器4实现导通。接收信号传输线24包括：确定在下层12的表面上并靠近上层11的接收线图形；确定在上层11的上表面上的接收线图形；以及确定在上层11中的通孔(对应于本发明中的“导电装置”)，用于沿叠置方向在接收线图形之间提供导通。因此，天线开关3的位置靠近下层12的端部，于是减小了天线开关3与基础基板之间的信号传输距离，以及天线开关3和射频天线102之间的信号传输距离。因而，可以防止在天线开关3和射频天线102之间由寄生阻抗引起的传输损耗或失配。即在天线开关3和射频天线102之间可以低损耗地发送传输信号和接收信号。

使功率放大器2距天线开关3有预定的距离，并且利用传输信号传输线21，使功率放大器2与安装在上层11的上表面上并用以实现高频信号处理器100的集成电路1(下称“集成电路1”)实现导通。传输信号的传输线21包括：确定在下层12的表面上并且靠近上层11的传输线图形；确定在上层11的上表面上的传输线图形；以及在上层11中确定的通孔(对应于本发明中的“导电装置”)，用于沿叠置方向在传输线图形之间提供导通。

功率放大器2进一步还与接地图形26连接。接地图形26包括：确定于下层12内设置功率放大器2位置处的接地电极图形、确定在下层12(或叠置的叠层介电基板10的下表面)的下表面上的接地电极图形，以及沿叠置方向在接地电极图形之间提供导通的多个通孔。使接地图形26与在通信设备的基础基板(未示出)上安装射频电路模块50(或叠置的叠层介电基板10)的接地电极实现导通。接地图形26和接地电极使功率放大器2能够接地，并且能够使功率放大器2产生的热量被辐射掉。因此，将功率放大器2设在下层，从而可以减小功率放大器2和基础基板之间的距离，导致有效的散热。

在上层11(或叠置的叠层介电基板10)的上表面上安装集成电路1和射频滤波器4，通过确定在上层11的上表面上的接收信号传输线25连接所述集成电路1和射频滤波器4。可将图1所示的匹配电路5b做成接收信号传输线25或与接收信号传输线25相连的一个元件。在第一实施例中，安装有集成电路1的上层11对应于本发明中的“第一层”。

在上层11的上表面上一个接近下层12中设置功率放大器2的位置处安装所述集成电路1。也就是将集成电路1和功率放大器2设置的位置是在它们彼此靠近的位置处，最好是在平面图中那些它们至少部分彼此交迭的位置处。如上所述，经传输信号传输线21实现集成电路1与设在下层12中的功率放大器2导通；集成电路1还经过接收信号传输线25与安装在上层11的上表面上的射频滤波器4实现导通。因此，集成电路1和功率放大器2相互靠近，并且在平面图中相互交迭，于是，使得提供集成电路1和功率放大器2之间导通的传输信号的传输线长度与通孔的高度(即上层11的厚度)基本上相同。从而，可以减小线的长度。因此，可以防止在集成电路1和功率放大器2之间由寄生阻抗引起的传输损耗或失配。也就是在集成电路1和功率放大器2之间可以低损耗地发送传输信号。

射频滤波器4是一个滤波器元件，如SAW滤波器，它安装在上层11的上表面上靠近下层12中设置天线开关3的位置处。即射频滤波器4和天线开关3的设置位置是它们彼此靠近的位置，最好在平面图中是它们至少部分地相互交迭的位置。如上所述，经接收信号传输线24，实现射频滤波器4与设在下层12中的天线开关3的导通，并且，还经过接收信号传输线25与安装在上层11的上表面上的集成电路1实现导通。因此，射频滤波器4和天线开关3彼此靠近或者在平面图中至少部分地彼此交迭，这样，就使得在射频滤波器4和天线开关3之间能够提供导通的接收信号传输线的线长度与通孔的高度(即上层11的厚度)基本相同。于是，可以缩减这个线的长度。因而，可以在天线开关3和射频滤波器4之间防止由寄生阻抗引起的传输损耗或失配。即在天线开关3和射频滤波器4之间可以低损耗地传输接收信号。

因此，采用第一实施例的这种结构，分别在两个层中设置射频电路模块的各部件，并且在平面图中可以减小射频电路模块的外部形状，这对空间利用率是有利的。所以，可以使包含这种射频电路模块的通信设备变得很紧凑。另外，由于叠层结构的缘故，可以使射频电路模块的厚度很小。

此外，在靠近下层中射频电路模块的端部位置，即靠近基础基板的一层，设置天线开关。于是，可以减小在天线开关和射频天线之间提供导通的高频线的线长度，导致传输信号和接收信号的低功耗传输。

进而，在平面图中，天线开关和射频滤波器设置在它们彼此部分交迭的位置处，并且，在平面图中，集成电路和功率放大器设置在它们彼此部分交迭的位置处。于是，这两根线的线长度基本就如同构成射频电路模块的叠置介电基板的上层厚度那样短，导致传输信号和接收信号的低功耗传输。

另外，功率放大器设置在下层中，即在靠近基础基板的一层中。于是，使具有较大散热能力的安装基板上的接地电极和功率放大器之间的距离得以被减小，并且提高了功率放大器的散热效果。

再有，功率放大器和射频滤波器设置在不同的层中。于是，可以防止功率放大器产生的热量传送到射频滤波器上，并可防止由于这种热量引起的射频滤波器的特性变差。

进而，由于本发明射频电路模块的下表面上没有安装任何部件，所以，可将射频电路模块表面安装在基础基板上，而无需比如在基础基板的表面上形成凹槽那样的处理。因此可以省去处理基础基板的步骤，导致生产负担较低，以及成本也低。

虽然以上的描述给出一种有如图3(b)所示的功率放大器，但也可以将上述结构应用到在双频带射频模块中使用的两个功率放大器上。在这种情况下，利用传输信号传输线22a、22b，分别使功率放大器2a、2b与天线开关3实现导通，并利用传输信号传输线21a、21b，分别使功率放大器2a、2b与集成电路1实现导通。其余部分的结构均与上述结构相同。

接下去，参照图4描述第二实施例的射频电路模块。

图4的侧视剖面图示以意的方式示出第二实施例射频电路模块的结构。虽然图4中未示出图2中所示的传输信号传输线、接收信号传输线、天线连接线和接地图形，但以与第一实施例同样的方式确定对应于这些线和图形的接线图形和通孔。

如图4所示，第二实施例的射频电路模块15(对应于如图1所示的射频电路模块50)包括：上介电基板13、下介电基板14和多个连接部件30。所述连接部件30沿叠置方向与这些基板进行电的和物理的连接。

与第一实施例的安装方式类似地，在上介电基板13的上表面上安装集成电路1和射频滤波器4，并使集成电路1和射频滤波器4与确定在所述上表面上的上表面电极图形实现导通。上表面电极图形经通孔与在后表面上确定的后表面电极图形实现导通。

按照与第一实施例类似的方式，在下介电基板14的上表面上安装功率放大器2和天线开关3，并且使功率放大器2和天线开关3与确定在上表面上的上表面电极图形实现导通。

通过焊接金属端件、导体球等，并连接上介电基板13上的背面电极图形和下介电基板14上的顶面电极图形，形成连接部件30。连接部件30、上介电基板13上的背面电极图形以及下介电基板14上的顶面电极图形构成上述传输信号传输线和接收信号传输线。

集成电路1和功率放大器2在平面图中的位置关系，以及天线开关3和射频滤波器4在平面图中的位置关系都与第一实施例中的情况相同。

其上安装有集成电路1的上介电基板13和其上安装有天线开关3的下介电基板14分别对应于本发明中的“第一电路基板”和“第二电路基板”。连接部件30对应于本发明中的“导电装置”。

采用这种结构，与第一实施例类似地，按两段来设置射频电路模块的部件。于是，可以减小平面图中的外部形状，这有利于空间利用率。

此外，采用这种结构，由两个介电基板构成所述射频电路模块，即具有包含射频滤波器4和集成电路1在内的功能单元的一个介电基板，和具有包含功率放大器2和天线开关3在内的功能单元的一个介电基板。如果一个功能单元失效或者更新它，则只需更换对应的介电基板。因此，在设计变化方面，可以实现具有较高可维修性和高度灵活性的射频电路模块。

进而，在不同的介电基板上安装射频滤波器和功率放大器。于是，可以防止由功率放大器产生的热量传输到射频滤波器。因此，可以实现能够进一步防止由于这种热量引起射频滤波器性能下降的射频电路模块。

在上述的实施例中，采用举例的方式，将集成电路和射频滤波器设置在上层(或者上基板)，而将天线开关和功率放大器设置在下层(或下基板)。可以有各种不同的组合，这取决于所希望的设计和形状。例如，可以想像出如下的组合：使集成电路和功率放大器在上层，而使天线开关和射频滤波器在下层；使天线开关和功率放大器在上层，而使集成电路和射频滤波器在下层；使天线开关和射频滤波器在上层，而使集成电路和功率放大器在下层。在这些布置中，要把功率放大器和射频滤波器设置成，使得在平面图中，在它们接近或者部分地交迭的另外一层上设置所述集成电路和天线开关。无论在怎样的情况下，都要把射频电路模块的各部件设置在两个层中(或者说按两段设置)，于是可以实现空间有效的射频电路模块。

所述的信号分配器并不限于天线开关，比如可以采用SAW滤波器或者类似物的复用器。

Claims (6)

1.一种射频电路模块，包括：

高频信号处理器，用于传输和接收，它包含调制电路和解调电路，调制电路利用发送信号调制载波信号，产生传输信号，解调电路用于解调接收的信号以产生接收信号；

发送器功率放大器，用于放大传输信号；

信号分配器，它具有：输入端，用于输入经放大的传输信号；天线终端，从这里输出输入的经放大的传输信号；输出端，从这里输出从天线终端输入的接收信号；和

接收器滤波器，它只发送从信号分配器输出的接收信号中的所需频带分量；

其中，提供第一层和第二层作为上层和下层，所述第一层上设置用于发送和接收的高频信号处理器，所述第二层上设置信号分配器；

在第一层上设置发送器功率放大器和接收器滤波器之一，其它部分设置在第二层上；

将发送器功率放大器和接收器滤波器设置得，使它们能够靠近用于发送和接收的高频信号处理器或在平面图中设置的另一层内的信号分配器，或者与所述信号处理器或信号分配器交迭。

2.根据权利要求1所述的射频电路模块，其中，第一层和第二层中设置发送器功率放大器的那层用作下层，设置接收器滤波器的那层用作上层。

3.根据权利要求1或2所述的射频电路模块，其中，第二层用作下层，第一层用作上层。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的射频电路模块，其中，还包括：其上确定第一层中电路的第一电路基板、其上确定第二层中电路的第二电路基板，以及沿叠层方向在第一电路基板和第二电路基板之间提供导通的导电装置。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的射频电路模块，其中，由具有顶部和底部的叠置的叠层电路基板构成所述射频电路模块，在所述顶部上确定上层中的电路，在所述底部中包含下层中的电路；叠置的叠层电路基板包括在下层和上层之间提供导通的导电装置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的射频电路模块，其中，所述信号分配器是天线开关。

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