CN1933343A - 前端模块 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有多层结构的前端模块。该前端模块包括发射器、接收器和双工单元。在所述前端模块的基板表面上，接地层被设置有接地图案，所述接地图案具有多个分离的块。

Description

前端模块

技术领域

本发明涉及移动通信设备中使用的前端模块。

背景技术

前端模块(FEM)是移动通信设备中使用的控制电波信号的发射/接收装置。FEM是复合元件，在其上，多个电子元件安装在单个基板上。

现在将举例说明用于处理码分多址(CDMA)的传统FEM。

图1是传统CDMA FEM的电路框图。

参照图1，传统的CDMA FEM包括双工器20、接收器30和发射器40。发射器40包括发射处理模块46(Tx BBA或RF发射器)、发射滤波器44和功率放大器模块(PAM)42。接收器30包括低噪声放大器(LNA)32、接收滤波器34和接收处理模块36(Rx BBA或RF接收器)。

双工器20将接收和发射信号分离，并将其发送至天线10或接收器30。接收处理模块36和发射处理模块46连接至基带处理单元50。

基带处理单元50通过分析数字信号来产生多媒体数据，以控制每个电路单元。

发射处理模块46和接收处理模块36对中频信号或数字信号进行调制或解调，并执行模拟/数字(A/D)或D/A转换处理。

发射滤波器44或接收滤波器34滤出发射带频率信号或接收带频率信号。PAM 42和LNA 32放大所传送的信号，以便所传送的信号可被处理为发射或接收信号。

CDMA FEM通常安装在多层结构基板上。电路器件被表面安装，并晶片接合(die-bonded)在顶层上，而接地图案、布线图案等则形成在间层上。另外，接地图案、端子图案等形成在底层上。这些层通过通孔电传导。

下面将描述传统FEM的问题。

首先，传统FEM具有下面的基板的结构问题。

因为基板的大部分区域是敞开的，因此当通过表面安装技术来安装FEM时，FEM会被焊接，并且由此FEM的性能会随着淀积用于导电的焊件的量而变化。

另外，传统的FEM由各种各样的电子元件构成，并且形成阻挡(barrier)，以防止电波干扰并用于散热。提供了由金属制成的屏蔽以与该阻挡对应。然而，使用阻挡来防止元件之间的电波干扰也是有限度的。

另外，由于FEM的元件被分组为很多块并安装，因此，必须独立地执行安装、接合和模制工艺。因此，总体工艺复杂，并且工艺处理时间增加。另外，在传统CDMA FEM中，芯片电感器(未显示)通常被用作双工器20的天线端子。但是，芯片电感器相对昂贵，并且需要表面安装空间。另外，接收性能会根据表面安装工艺过程中的变化而改变。

另外，因为传统FEM使用利用了诸如接收芯片的多个接收元件的多个电波路径，因此它可以实现可增加信道数量的分集技术。在这种情况下，因为接收芯片和外围元件的数量增加，因此必须增大基板的安装而积。这样，难以使安装了多芯片模块(MCM)的移动通信设备最小化。

第二，传统FEM具有各种各样的总体操作功能方面的问题。

在传统FEM中，切换电路单元(未显示)连接至PAM 42，以控制PAM 42的操作。根据使用该切换电路单元的电源结构(未显示)，由于施加了相对高强度的信号，因此PAM 42会被损坏。另外，噪声分量会随电功率一起被引入，PAM 42的性能会不稳定。

另外，当构成传统FEM的电路器件被安装在基板上时，发射和接收性能会改变。也就是，根据接收滤波器34的设置设计，接收灵敏度、互调失真特性、单音去敏特性等会变化。需要改善传统FEM的性能值。

另外，随着移动通信设备变小变轻，传统FEM的PAM 42和双工器20耦合于复合模块。通过器件模块的这种复合，减少了成品的阻抗调谐区域。

也就是说，传统的复合模块被设计成符合适于线性的效率和阻抗，并且复合模块的性能仅针对天线的50Ω终端阻抗显示了适当的性能。因此，当通过调整装置中的接合部分的阻抗而进行某个终端阻抗的性能改善时，不可能在传统复合模块中实现这种性能改善。另外，因为PAM 42在其内部具有匹配电路单元，并且需要在PAM 42和双工器20之间提供另一个匹配电路单元，因此需要合适的空间和另外的匹配装置。

在传统的CDMA移动通信设备中，当将RF信号转换成中频信号时，从压控振荡器(VCO)(未显示)发送的基准频率信号是必要的。但是，当根据现有技术以单模块方式设计VCO时，会混入相位噪声，因此恶化了接收单元的性能。

发明内容

因此，本发明包括一种FEM，其基本上消除了由现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。

本发明包括一种FEM，其可通过形成多个块形式的接地图案来改善可焊性和接地效率。

本发明包括一种FEM，其开口通过改善没有阻挡结构的接地图案结构来稳定地执行通信功能。

本发明包括一种FEM，其可通过在单个块上形成接收器、发射器、双工器、GPS单元等来减小尺寸。

本发明包括一种FEM，其具有延伸至外部的测试图案，使得能够检测闭路的操作。

本发明包括一种FEM，其可通过提供诸如分发元件的控制单元而不是使用诸如芯片电感器的集中器件来优化最终输出的RF信号。

本发明包括一种FEM，其可有效地设置其部件，并可通过改善分集接收单元的部件的安装结构来使MCM产品的尺寸更小。

本发明提供一种FEM，即使在出现变化的供电状态或噪声分量输入状态时，其也可以稳定地供电。

本发明提供一种FEM，其通过改善接收处理单元、双工器单元和接收滤波器的设置并且使放大器与接收处理单元一体化来改善接收性能。

本发明提供了一种FEM，其可简化匹配电路单元，并降低用于双工器单元的阻抗。

本发明提供一种FEM，其具有可有效地从压控振荡器电路中除去电力的相位噪声分量的电源端子结构(power terminal structure)。

本发明的另外的优点、目的和特征部分地将在下面的说明中阐述，部分地将在本领域的普通技术人员检验了下述内容时变得明显，或者可以从对本发明的实践中习得。本发明的目的和其它优点可以通过书面的说明书、权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

如这里所具体实施和广泛描述的那样，本发明提供了一种前端模块，其具有包括发射器、接收器和双工单元的多层结构，其中所述多层结构包括含有接地图案的接地层，该接地图案具有在所述前端模块的基板表面上的至少一个块。

在本发明的另一个方面中，提供了一种包括端模块的前端模块，所述端模块包括：用于对发射信号进行处理的发射器，用于对接收信号进行处理的接收器以及用于分离所述发射和接收信号的双工单元，其中，具有所述接收器的块、所述发射器的块和所述双工单元的块的单个模块形成在多层基板上。

在本发明的进一步的另一个方面中，提供了一种前端模块，其包括用于分离并传送接收和发射信号的双工单元、用于对接收信号进行处理的接收器和用于对发射信号进行处理的发射器，并且具有有功率输出端子的功率放大器模块，所述前端模块还包括：切换电路单元，其具有与所述功率输入端子连接的功率输出端子，以将从电源单元供给的电力提供到所述功率放大器模块，由此控制所述功率放大器模块的放大功能；以及无源器件单元，其将所述功率输入端子连接至所述功率输出端子，以稳定电源电压。

应当理解，本发明的前面的一般性描述以及下面的详细描述都是示例性的和说明性的，旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

附图被包括是为例提供对本发明的进一步理解，并且被并入且构成本申请一部分，附图图解了本发明的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理，在附图中：

图1是传统CDMA FEM的电路框图；

图2是根据本发明第一实施例的FEM的电路框图；

图3是显示根据本发明第一实施例的FEM基板的接地层的实例的视图；

图4是显示根据本发明第一实施例的FEM基板的接地层的修改的实例的视图；

图5是根据本发明第二实施例的FEM的电路框图；

图6是根据第二实施例的FEM的元件安装在基板上的实例的顶视图；

图7是根据本发明第二实施例的FEM的基板结构的顶视图；

图8是根据本发明第二实施例的FEM的基板结构的修改的实例的顶视图；

图9是显示具有图7和图8的基板结构的FEM和传统FEM的电流特性的图；

图10是显示具有图7和图8的基板结构的FEM和传统FEM的乱真响应特性的图；

图11是显示具有图7和图8的基板结构的FEM和传统FEM的接收灵敏度特性的图；

图12是形成在根据本发明的第二实施例的FEM基板的下接地层上的测试图案的实例的视图；

图13是显示提供在根据本发明第二实施例的FEM的双工器300的天线端子上的电感器的等效电路的电路图；

图14是根据本发明第二实施例的FEM的第一层基板的图案的另一修改的实例的视图；

图15是根据本发明第二实施例的FEM的第二层基板的图案的另一修改的实例的视图；

图16是根据本发明第二实施例的FEM的第三层基板的图案的另一修改的实例的视图；

图17是根据本发明第三实施例的FEM的示意性框图；

图18是本发明第三实施例的FEM的元件以MCM的形式安装在基板上的实例的顶视图；

图19是第三实施例的FEM 290的元件的修改的实例的框图；

图20是本发明第三实施例的修改实例的FEM的元件以MCM的形式安装在基板上的实例的顶视图；

图21是根据本发明第三实施例的FEM的第一和第二接收处理单元晶片堆叠的实例的侧视图；

图22是显示当负载开关提供在根据本发明第四实施例的CDMAFEM上时的连接的电路框图；

图23是第四实施例的CDMA FEM安装于其上的基板的顶层的一部分的顶视图；

图24是第四实施例的CDMA FEM安装于其上的基板的底层的一部分的顶视图；

图25是根据本发明第五实施例的FEM的电路框图。

图26是第五实施例的FEM的安装结构的顶视图；

图27是第五实施例的FEM的安装结构的修改的实例的顶视图；

图28是根据本发明第六实施例的FEM的框图；

图29是显示根据本发明第七实施例的温度补偿晶体振荡器(TCXO)、锁相环(Rx PLL)和压控振荡电路之间的连接的框图；

图30是根据本发明第七实施例的压控振荡部分700的电路图；

图31是显示根据本发明第七实施例的振荡器中所处理的振荡信号的波形的图；

图32是传统压控振荡电路的振荡器中所处理的振荡信号的放大图；以及

图33是根据本发明第七实施例的压控振荡电路的振荡器中所处理的振荡信号的放大图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。在可能之处，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。

(第一实施例)

现在将简要说明根据本发明第一实施例的FEM。

图2是根据本发明第一实施例的FEM的电路框图。

参考图2，根据本发明第一实施例的FEM包括：双工器300、接收器400和发射器500。接收器400包括：射频(RF)接收单元410，该射频(RF)接收单元410具有低噪声放大器(LNA)412和接收带通滤波器(RxBPF)414；中频(IF)接收单元420，该中频(IF)接收单元420具有第一混频器422和第一锁相环电路424及第一IF滤波器426；以及接收处理单元430。

发射器500包括：RF发射单元510，该RF发射单元510具有PAM 512和发射带通滤波器(Tx BPF)514；IF发射单元520，该IF发射单元520具有第二混频器522和第二锁相环电路524及第二IF滤波器526；以及发射处理单元530。

双工器300经由切换电路200连接至天线100。

切换电路200经由全球定位系统(GPS)BPF 210连接至接收处理单元430。接收处理单元430和发射处理单元530连接至基带处理单元600。

现在描述该FEM各部件的功能。

天线100接收GPS信号和CDMA信号，并将其发送至切换电路200。切换电路200使所述GPS信号和CDMA信号彼此分离，并将所述GPS和CDMA信号分别发送至GPS BPF 210和双工器300。

举例而言，切换电路200可以由共用器(diplexer)或单极双掷(SPDF)开关形成。所述共用器包括高通滤波器(HPF)和低通滤波器(LPF)。共用器分割总信号，在所述总信号中，各种频率的信号混合入两个频带中，通过利用频分复用技术，该两个频带的频谱不重叠。

共用器的HPF将CDMA信号发送至双工器300，所述CDMA信号在通过天线100输入的信号中处于相对高的频带中。LPF将GPS信号发送至GPS BPF 210，所述GPS信号在通过天线100输入的信号中处于相对低的频带中。

SPDT开关可作为一种集成电路开关通过偏置电源来工作。通过两种类型的直流(DC)正极性控制电压，SPDT开关可工作直至3GHz。由于该控制电压很低，因此，该开关可通过施加2.4V的电压来接通或关断。

双工器300将CDMA信号分割成发射信号和接收信号，并将其发送至天线100或接收器400。

LNA 412抑制噪声分量，以放大接收信号。接收BPF 414滤除在放大过程中混合的信号，以发送所需的接收信号。

第一锁相环电路424包括温度补偿的晶体振荡器(TCXO)电路、锁相环电路、VCO电路。通过这种构造，VCO电路稳定地提供可按需变化的频率源。

第一混频器422将从接收BPF 414发送的RF接收信号与从第一锁相环电路424发送的频率源信号混合，以产生IF接收信号。

第一IF滤波器426滤除在混频过程中混入的噪声分量信号，并将滤波后的信号发送至接收处理单元430。

接收处理单元(通常称为“RF BBA”或“RF接收器”)430包括解调器、LPF(低通滤波器)和D/A转换器。接收处理单元430对所接收的信号进行编码和滤波，并将所接收的信号转换成数字信号。

具体而言，以单个芯片形成的接收处理单元430包括异步GPS，该异步GPS对从GPS BPF 210发送的GPS信号进行解调，将经解调的GPS信号转换成数字数据，并将该数字数据发送给基带处理单元600。

称作“BBA”或“MSM”的基带处理单元600包括中央处理单元、CDMA数字调制器、CDMA数字解调器、信道编码器和信道解码器。基带处理单元600对CDMA信号进行编码/解码，将CDMA信号处理成多媒体数据，并对显示设备的输入/输出单元以及键盘进行控制，以提供用户界面。

此外，当基带处理单元600对发射/接收信号进行调制/解调时，该基带处理单元600检测信号的强度，以产生增益控制信号。基带处理单元600通过将所述增益控制信号发送至LNA 412或PAM 512来控制信号的强度。

现在来描述发射器500，发射处理单元530包括调制器、LPF和A/D转换器。发射处理单元530对从基带处理单元600发送的数字信号进行解码和滤波，并将该数字信号转换成模拟信号。

第二IF滤波器526对输入至发射处理单元530的模拟信号中的所需的发射信号进行滤波。第二混频器522将从第二IF滤波器526发送的基带信号与从第二锁相环电路524发送的频率源信号混合，由此产生IF发射信号。

第二锁相环电路524的结构与第一锁相环电路424的结构相似。第二锁相环电路524提供频率源信号，用于产生发射带频率。

发射BPF 514对来自所接收的信号的RF信号进行滤波，而PAM 512将经滤波的信号放大至可通过天线100发射的程度。

在图3中，示例了FEM的接地层。接地层是底层。

底层的表面在多个块中是敞开的，以具有接地图案A1，接地图案A1形成在底层的表面上。接地图案A1的各块通过未敞开的线路区而彼此分离。

此外，端子图案A2包括多个端子，所述多个端子在接地图案的周围，即，沿着底层的周边。

在本发明的第一实施例中，接地图案A1以矩形格的结构形成。该接地图案A1具有4块。就是说，接地图案A1具有两行和两列。

参考图4，图4示出了根据第一实施例的FEM的基板的接地层的另一实例。该接地层亦为底层。

在本发明的第一实施例中，底层的表面在多个块中是敞开的，以具行接地图案B1，接地图案B1形成在底层的表面上。接地图案B1的各块通过未敞开的线路区而彼此分离。

此外，端子图案B2包括多个端子，所述多个端子在接地图案的周围，即，沿着底层的周边。接地图案B1以矩形格的结构形成，具有设置成9行和8列的72块。

比较图3的接地图案与图4的接地图案，图3的接地图案的可焊性低于图4的接地图案。然而，由于限定图3接地图案的单元块的接地图案区宽，因此，图3的接地图案的接地效率优于图4的接地图案。

与图3的接地图案相比，图4的接地图案具有较低的接地效率。但是，由于B1区域可相似地保持B2区域，因此图3的接地图案的焊接能力低于图4的接地图案。

然而，图3和图4二者的接地图案的可焊性和接地效率均优于常规的接地图案。

因此，根据移动通信设备的类型、频道类型、设备设置设计以及接地层的类型，接地图案可以多种结构来形成。

根据依据本发明第一实施例的FEM，由于接地图案(诸如块的数量和设置)可根据移动通信设备的类型、频道类型、设备设置设计以及接地层的类型让以多种结构来形成，因此可同时实现最佳的可焊性及接地效率。

(第二实施例)

图5是根据本发明第二实施例的FEM的电路框图。

参考图5，根据本发明第一实施例的FEM包括：双工器300、接收器400和发射器500。第二实施例的FEM与第一实施例相似。

与本发明的第一实施例相比，本发明的第二实施例还包括：连接至双工器300的天线端子的电感器110，以及连接至PAM 512的负载开关220。

参考图5，负载开关220起到接通或关断PAM 512的放大器的作用。

负载开关220可设置为分立的开关器件，或可设置为具有电阻、开关晶体管、电容器和二极管的切换电路。

负载开关200接收基带处理单元600的控制信号，并通过控制信号来接通或关断发射器500的PAM 512的主电源。

就是说，基带处理单元600允许PAM 512通过控制信号以下列步骤来操作：通过发射单元对发射信号进行放大和发射。

根据本发明第二实施例的FEM各部件的功能与根据第一实施例的FEM各部件的功能相似。

图6是根据本发明第二实施例的FEM各部件在基板上安装的一个实例的顶视图。

参考图6，根据本发明第二实施例的FEM安装在一个基板上。天线安装在该基板最上面的突出部上，而切换电路200安装在该突出部以下，由此形成一块。

接收器400、发射器500和双工器300安装在比所述切换电路200的块低的部分上。形成接收器400、发射器500和双工器300的电路的数字芯片、无源器件、接合部和发送图案模制在该基板上。因此，其可作为一个独立的FEM来实现和工作。

图7是示出根据本发明第二实施例的FEM的基板结构的顶视图。

图7示出的基板上安装了接收器400、发射器500和双工器300。该基板具有多层结构。

根据本发明第二实施例的基板包括：器件安装层E、上接地层F、布线图案层G和下接地层H。在器件安装层E上，形成了：晶片接合图案E1，在该图案E1上安装了接收器400、发射器500和双工器300的器件；用于所述器件的端子图案E2；发送图案E3；以及通孔图案E4。

这里，与阻挡(barrier)在其上简单形成为一线路的常规结构不同，在根据第二实施例的基板上，在图案E1、E2、E3和E4的区之外的一个区的至少一部分上形成了接地图案E5，该接地图案E5与所述图案区间隔开。

位于器件安装层E以下的上接地层F设置有多个通孔F1，用于电导通所述器件安装层E、布线图案层G和下接地层H。上接地层F还设置有与通孔F1分离的接地图案F2。

设置在上接地层F以下的布线图案层G设置有发送图案G1，用于电互连在所述器件安装层E上安装的各器件。通孔G2形成在布线图案层G的一端，而接地图案G3以及微带线G4形成在布线图案层G的其余区上，接地图案G3与发送图案G1和通孔G2分离。扭绕若干次的微带线G4形成为带状线图案。

在下接地层H的周边部分上，形成诸如表面安装技术(SMT)图案的连接图案H1。在其余部分上形成与连接图案H1分离的接地图案H2。

图8是根据本发明第二实施例的FEM基板结构的修改的实例的顶视图。

图8示出的实例中，构成单个模块的发射器500、接收器400和双工器300安装在具有多层结构的基板上。

根据该修改的实例的基板包括器件安装层I、上接地层J、布线图案层K和下接地层L。在器件安装层I上，形成了：晶片接合图案I1，在该图案I1上安装了发射器500、接收器400和双工器300的器件；用于所述器件的端子图案I2；发送图案I3；以及通孔图案I4。

这里将省略对与图7所示的基板结构相同的结构的描述。

在器件安装层I的发射器安装区上，在图案I1、I2、I3和I4的区之外的一个区的至少一部分上形成了接地图案I5。在接收器和双工器安装区上，在图案I1、I2、I3和I4的区之外的其余区上未形成接地图案。

设置在器件安装层I以下的上接地层J设置有多个通孔J1，而在其余区上形成了接地图案J2，该接地图案J2与通孔J1分离。图案敞开区J3形成为线的形状，与接收器安装区和双工器安装区之间的边界部分对应。

设置在上接地层J以下的布线图案层K设置有发送图案K1。通孔K2形成在布线图案层K的一端，而接地图案K3和微带线K5形成在布线图案层K的其余区上，该接地图案K3与发送图案K1和通孔K2分离。扭绕若干次的微带线K5形成为带状线图案。

此外，与上接地层J类似，在布线图案层K上，图案敞开区K4形成为线的形状，与图案敞开区J3对应。

在下接地层L的周边部分上，形成诸如表面安装技术(SMT)图案的连接图案L1。在其余部分上形成与连接图案L1分离的接地图案L2。

现在将对具有图7和8的基板结构的FEM的性能与常规FEM的性能进行比较。

图9的图示出了具有图7和8的基板结构的FEM以及常规FEM的电流特性，图10的图示出了具有图7和8的基板结构的FEM以及常规FEM的乱真响应(spurious response)特性，而图11的图示出了具有图7和8的基板结构的FEM以及常规FEM的接收灵敏度特性。

通常，用于测试FEM性能的项目包括电流特性、接收灵敏度、单音去敏特性以及乱真特性。乱真特性是通过对除了所需频带之外的频率分量的量进行测量而获得的值。非所需频率的发射称为乱真辐射(spuriousradiation)，而非所需频率的接收称为乱真响应。接收灵敏度越低，FEM的性能越好。

所需频带通过占用频带宽度(含有总辐射能量的99.5％)的容差来确定。非所需频率包括谐波分量、子谐波分量、寄生波分量和调制分量。

此外，STD是通过在单音存在于离开所分配信道中心频率的预定位置时对来自对应信道的带信号接收能力进行测量而获得的值。

参考图9、10和11，对于代表发射器性能的电流特性M，图7和8中所示的基板B和C高于常规基板A。

但是，对于代表发射器性能的乱真特性P、代表接收器性能的接收灵敏度D和STD N，图7和8中所示的基板B和C低于常规基板A。

在根据本发明第二实施例的FEM基板的下接地层上可形成测试图案。图12是形成在根据本发明第二实施例的FEM基板的下接地层上的测试图案的实例的视图。

参考图12，与IF接收单元420连接的布线线路图案连接至测试图案“TP_Rx_CP”(a)，而与IF发射单元520连接的布线线路连接至测试图案“TP_Tx_CP”(b)，而发射器500、接收器400和双工器300被模制而形成单个模块。甚至在这种情况下，也可从外部来观察信号是否得到了正常处理。

此外，在图12中，由于第一锁相环单元(即第一锁相环的VCO)424和第一混频器422之间的布线线路绕测试图案“Rx_Lo_OUT”(c)和“Rx_Lo_IN”(d)延伸，因此，可从外部观察到精确频率源是否流动以及是否提供给了第一混频器422。

图13的电路图示出了在根据本发明第二实施例的FEM的双工器300的天线端子上所设置的电感器的等效电路。

如图5所示，在双工器300上的天线端子上所设置的电感器110与双工器匹配，并去除来自电路内部或外部的静电放电分量。

再参考图7和图8，可以看出，电感器形成为布线图案层上的微带线G4和K5的形式。这将参考图13来进行电路分析。

参考图13，微带线G4和K5的等效电路包括电感器L和电容器C。电感器L的部件为线圈缠绕所形成的线圈部件。电容器C为寄生部件。

该等效电路的总阻抗可以表示为：“1/Zo＝1/L+1/C”，而且由于L为jωL，而C为1/jωC，因此1/Zo可以为1/jωL+jωC。即，1/Zo可以为(ωC-1/ωL)j。

寄生电容的值几乎为“0”，而电感的值被运算为一个倒数。总阻抗值几乎不受寄生电容的影响。因此，与常规芯片电感器相比，所述微带线具有更稳定的阻抗值。也就是说，当电感器形成为微带线的形式而不是芯片电感器时，可获得更稳定的天线接收性能。

在根据本发明第二实施例的FEM的基板结构中，由于图案结构在其隔离方面得到了改善，因此电流特性、乱真特性、STD特性、接收灵敏度可得到改善，而接收器和发射器的性能可保持得更稳定。

另外，由于电感器以布线线路的形式安装在中间层中，因此，可使产品的尺寸更小，并可实现稳定的天线接收性能。由于测试图案和接地图案一起形成，因此，可在产品制造过程中有效地确定电路的缺陷。

图14到图16是根据本发明第二实施例的FEM基板的另外的修改实例的视图。图14至图16亦可应用于根据本发明第一实施例的FEM的基板。

图14是根据本发明第二实施例的FEM的第一层基板的图案的实例的视图。在该第一层基板上，形成了晶片接合图案、发送图案、端子图案和通孔，其中各电路器件安装在所述晶片接合图案上。

图15是根据本发明第二实施例的FEM的第二层基板的图案的实例的视图。在该第二层基板上，形成了晶片接合图案、通孔以及阻挡图案，其中所述通孔用于电互连所述第一、第三和第四层基板。

图16是根据本发明第二实施例的FEM的第三层基板的图案的实例的视图。在该第三层基板上，形成发送图案、晶片接合图案、阻挡图案以及扭绕若干次的微带线(g)。微带线(g)的一端通过与双工器300的天线端子连接的通孔而电连接至所述第一层基板。

根据本发明第二实施例的修改的实例，可预期以下效果。

第一，由于在现有技术中形成在不同块中的各器件作为单个模块形成在单个块中，因此，可使产品的尺寸最小。由于集成了RF、IF和RF BBA的功能，因此有可能生产具有多种功能的信号模块产品。

第二，由于单模块FEM的内部操作易于通过测试图案来检查，因此可迅速识别出产品的缺陷。因此，可缩短处理时间。

第三，由于用于稳定天线信号的分发电路以及用于选择性地操作功率放大电路的切换电路被集成安装在多层基板上，因此，可省略对天线端子的后处理，而且可稳定地维持功率放大器的操作。

(第三实施例)

现在将描述根据本发明第三实施例的FEM。根据本发明第三实施例的FEM是具有分集接收单元的通信模块，其安装在移动通信设备中，并使用CDMA 1xEV-DO标准来处理通信。

图17是根据本发明第三实施例的FEM的示意框图。

参考图17，根据本发明第三实施例的FEM 190包括：双工器105、PAM 111、发射滤波器115、发射处理单元130、第一接收滤波器120、第二接收滤波器121、第一接收处理单元140、第二接收处理单元150以及GPS滤波器125。这些部件作为分立部件来制造，而以MCM的形式安装。

MCM安装结构将在后面参考图18来描述。

双工器105是设置在天线初始端子上的主通过部件，并起到对发射/接收频带二者的频率进行选择性滤波的作用。双工器105可在没用任何相互干扰的情况下通过信号天线对发射/接收信号进行发射/接收。

为了实现分集功能，设置了两个(第一和第二)天线(未示出)。第一天线连接至双工器105，而第二天线连接至第二接收处理单元105侧的Rx BPF 106。

PAM 111包括功率放大器、驱动放大器和匹配电路，以放大功率，以便可通过天线来实现发射/接收。发射滤波器115对非所需的频率分量进行滤波，所述非所需的频率分量是在通过发射处理单元130的发射信号处理过程中混入的。

发射处理单元130包括驱动放大器131、增益控制放大器132、混频器133、放大器134、SBI 135、Rx PLL(锁相环)136、Tx VCO 137、Tx PLL138。

增益控制放大器132利用控制单元(未示出)的控制信号来控制信号增益，以放大发射频带的信号，而不放大噪声分量。驱动放大器131将发射信号放大至一预定强度，作为信号被放大至最终功率强度之前的中间步骤。

混频器133利用Tx VCO 137的振荡频率来产生发射频率信号，而TxPLL 138施加控制电压，使Tx VCO 137不偏移而提供稳定的振荡频率。即，混频器133使振荡频率的相位同步于精确的频带。

放大器134接收4个模拟信号，即I+发射信号(同相区中的发射信号，其转变至正相位角)、I-发射信号(同相区中的发射信号，其转变至负相位角)、Q+发射信号(正交相位区中的发射信号，其转变至正相位角)以及Q-发射信号(正交相位区中的发射信号，其转变至负相位角)，而且放大器134将这四个信号放大至可合成为中频信号的强度。

SBI 135是通过串行总线线路来控制数据通信的电路。Rx PLL 136设置在发射处理单元130上，并将控制电压施加于接收处理单元140上所设置的Rx VCO 141。

同时，第一接收滤波器120和第一接收处理单元140在构造和操作上与第二接收滤波器121和第二接收处理单元150相同。为了便于描述，以下描述中这些参考标记将一起提及。

为了实现分集接收单元的功能，根据本发明第三实施例的FEM包括接收滤波器120、121以及接收处理单元140、150。第一和第二接收处理单元140和150是垂直晶片堆叠和安装的。后面将参考图21来对此进行更详细的描述。

第一接收处理单元140的接收滤波器120对通过LNA 149a的放大信号进行滤波，并将经滤波的信号发送至第一接收处理单元140。LNA 149a对由双工器从发射信号中分离的信号中的CDMA接收带信号进行放大。第二接收处理单元150的接收滤波器121对通过LNA 159a的放大信号进行滤波，并将经滤波的信号发送至第二接收处理单元150。LNA 159a对通过第二天线发射的信号进行放大。

在本发明的第三实施例中，发射滤波器115和接收滤波器120、121优选地由SAW滤波器形成。

Rx VCO 141和151以及GPS VCO 142和152从Rx PLL 136接收控制电压，以产生振荡频率，并将振荡频率发送至振荡信号分频器145、155。振荡信号分频器145、155将振荡频率发送至用于接收的信号的混频器146a和156a以及用于GPS的混频器146b和156b。

针对接收信号的混频器146a和156a以及针对GPS的混频器146b和156b利用振荡频率来生成基带信号。针对接收信号的LPF 147a和157a以及针对GPS的LPF 147b和157b将从混频器146a、156a、146b和156b所输入的DC噪声分量的信号去除，并对基带信号和GPS信号进行滤波。

针对接收信号的放大器148a和158a以及针对GPS的放大器148b和158b将基带信号和GPS信号放大到可利用转换器转换成数字信号的强度。

SBI 144和154通过串行总线线路来控制数据通信以便从控制单元接收控制信号。

针对接收信号的LNA 149a和159a抑制由双工器或Rx BPF 106分离的信号的噪声分量以便仅将接收频带的信号放大到预定强度。滤波放大器149c和159c进一步对通过接收滤波器120和121的接收信号进行放大，使得信号可在接收处理单元140和150中得到处理。

尽管未在图17中示出，在移动通信设备上另外提供了GPS信号天线。且提供了多频带天线以便接收信号。仅GPS频带信号可利用GPS BPF 125来滤波。

经GPS BPF 125滤波的GPS信号通过针对GPS的初始端子放大器(initial terminal amplifier)149b和159b来放大并被发送到针对GPS的混频器146b和156b。

通常，由于与CDMA相比，GPS信号对分集接收功能的需求较小，所以如图17所示，GPS信号由提供在第一信号处理单元140上的针对GPS的初始放大器149b、针对GPS的混频器146b、针对GPS的LPF 147b以及针对GPS的功率放大器148b来处理。

图18是一实例的顶视图，在该实例中本发明第三实施例的FEM的部件以MCM的形式安装在基板上。

参考图18，示出了本发明第三实施例的FEM 190的部件安装在基板A上的状态。在基板A的右下端，第一接收处理单元140和第二接收处理单元150竖直地晶片堆叠(die-stacked)并与接合垫(bonding pad)线接合在基板上。

在基板A的左下端安装了发射处理单元130，发射滤波器115设置在发射处理单元130的上部。

PAM 111安装在基板A的左上端。三个安装结构中的两个是提供在PAM 111上的负载开关和增益控制开关。

第一和第二接收滤波器120和121安装在接收处理单元140和150的上部。在中上端安装了双工器105。连接到所述天线的天线101设置在双工器105的上部。

第三实施例的FEM 190是以信号MCM形式的具有分集接收功能的通信模块。现在将描述以双MCM形式的具有分集接收功能的FEM。

图19是第三实施例的FEM 290的部件的修改实例的框图。

参考图19，第三实施例的修改实例的FEM包括第一接收滤波器211、第二接收滤波器230、第一接收处理单元223以及第二接收处理单元240。第一和第二处理单元223和240的结构相同。即，第一和第二处理单元223和240包括Rx VCO 221和241、GPS VCO 222和242、振荡信号分频器225和245、SBI 224和244、针对接收信号的混频器226a和246a、针对GPS的混频器226b和246b、针对接收信号的LPF 227a和247a、针对GPS的LPF 227b和247b、针对接收信号的功率放大器228a和248a、针对GPS的功率放大器228b和248b、针对接收信号的LNA 229a和249a、滤波放大器229c和249c以及针对GPS的初始放大器229b和249b。

将不描述该修改实例的接收处理单元240与图17的接收处理单元240相同的部件。

第三实施例的修改实例的FEM 290不包括双工器、发射处理单元、PAM以及发射滤波器，但包括具有分集(diversity)接收功能、以MCM形式提供的双接收处理单元220、240。

图20是一实例的顶视图，在该实例中本发明第三实施例的修改实例的FEM的部件以MCM的形式安装在基板上。

参考图20，第一和第二接收处理单元223和240竖直地晶片堆叠在基板上且线接合到接合垫。

第一和第二接收滤波器211和230安装在接收处理单元220、240上。

图21是侧视图，图示了第三实施例以及第三实施例的修改实例中的第一接收处理单元140和223与第二接收处理单元150和240的晶片堆叠。

参考图21，示出了第一与第二接收处理单元140和233与150和240竖直地晶片堆叠并线接合到接合垫的晶片堆叠状态。

第一接收处理单元140和223的芯片安装在基板的安装区上，而第二接收处理单元150和240的芯片堆叠在第一接收处理单元140和223的芯片上。堆叠的芯片被线接合到形成在基板上的垫(pad)上。

当第一接收处理单元140和223被安装在基板上，或第二接收处理单元150和240被安装在第一接收处理单元140和223上时，通过使用诸如绝缘环氧树脂的粘合剂的环氧物工艺、热接合工艺或带装工艺(tapingprocess)来进行。

在晶片堆叠了第一接收处理单元140和223与第二接收处理单元150和240之后，可同时执行线接合工艺。然而，如果需要，在第一接收处理单元140和223被安装在基板上并被线接合之后，第二接收处理单元150和240可被安装和线接合。

当第一和第二接收处理单元被晶片堆叠和线接合时，它们优选地通过EMC成型工艺成型在基板上。

在第三实施例的FEM中，当FEM制造为向利用CDMA 1x EV-DO标准来处理通信的RF接收单元提供分集功能且接收单元芯片被堆叠而无需使用另外的分集芯片时，安装面积可显著减小且因此FEM的尺寸可以以单MCM或双MCM的形式而得到最小化。

此外，当制造具有分集功能的用于CDMA 1x EV-DO的FEM时，不需要分集芯片且因此基板面积可减小而不会受阻挡结构的影响。因此，可获得对其它器件的设置的设计灵活性，且因此可减小通信设备的尺寸和成本。

(第四实施例)

本发明的第四实施例的FEM与图5的FEM相同。

图22是根据本发明第四实施例、在CDMAFEM上提供负载开关220时的连接的示意性电路框图。

参考图22，负载开关220包括“Vbatt”端子，“PA_Vcc_on”端子以及“LS_out”端子。PAM 512包括“PA_Vcc”端子、“PA_Vcon”端子、“Vref”端子、“P_in”端子以及“P_out”端子。

负载开关220通过“Vbatt”端子连接到电源(电池电路)。

负载开关220通过“PA_Vcc_on”端子连接到基带处理单元600以便从基带处理单元600接收控制信号并判断控制信号是高模式还是低模式。

当控制信号处于高模式时，负载开关220向PAM 512供电。当控制信号处于低模式时，负载开关220不向PAM 512供电。

负载开关220通过“LS_out”端子来输出从电源提供的电力。

负载开关220可形成在单独的开关器件中或具有电阻器、开关晶体管、电容器以及二极管的开关电路中。

PAM 512包括输入匹配电路、驱动放大器(DA)、中间匹配电路、功率放大器、输出匹配电路以及偏置电路。

“PA_Vcc”通过两条线路连接到PAM 512并通过这两条线路来发送第一和第二电力Vcc1和Vcc2。

此时，3.2v到4.2v的电力分别提供给第一和第二电源。

另外，PAM 512通过“P_in”端子连接到发射BPF 514并对通过“P_in”端子所输入的RF信号进行放大。

PAM 512通过“P_out”端子连接到双工器300并通过“P_out”端子将RF信号输出到双工器300。

“PA_Vcon”端子连接到PAM 512中的偏置电路以将高态或低态电压发送到PAM 512，从而控制提供在PAM 512上的放大器晶体管的基极端子电流。

“V_ref”端子也连接到PAM 512中的偏置电路以将来自有源区的电流发送到提供在PAM 512上的放大器晶体管的基极端子。

在“LS_out”端子和“PA_Vcc”端子的连接部分上提供了无源器件单元222，以便稳定从“LS_out”端子发送到“PA_Vcc”端子的电源电压。无源器件单元222可以是电容器(电容)。

例如，该电容器可以是多层陶瓷电容器(MLCC)或钽电容器。电容器的电容范围在4.5-10μF内。

MLCC是基板安装型电荷存储器件，其可以是超小尺寸的但可以存储大量电荷。

另外，MLCC具有良好的高频特性，且相对于诸如温度的环境变化是稳定的，从而可以稳定地提供额定电压。

钽电容器通过以下工艺制造：通过在正管脚上烧结钽层并在所烧结的钽层上形成正氧化物层来制作Ta₂O₅结构的工艺；以及在Ta₂O₅表面上沉积硝酸锰并对其热处理以便形成电解质(electrolyte)的工艺。

所述电解质通过充入电荷而起到电容器的作用。当在硝酸锰的外层上镀银且附着负管脚时，起到高电容器的作用。

由小尺寸高容量MLCC或钽电容器所形成的无源器件单元222存储由可变电压的生成所产生的过电压或由噪声分量的输入所产生的过电压，并提供均匀的电压，从而抑制可变电压和噪声分量。

图23是安装有第四实施例的CDMA FEM的基板的顶层的一部分的顶视图；图24是安装有第四实施例的CDMA FEM的基板的底层的一部分的顶视图。

参考图23，示出了形成在基板顶层的“LS_out”端子(a)和“PA_Vcc”端子(b)。负载开关220晶片接合(die-bonded)在基板的左上端而PAM 512晶片接合在中心部分。

PAM 512通过发送图案(transmitting pattern)电连接到“PA_Vcc”端子(b)，负载开关通过发送图案电连接到“LS_out”端子(a)。

“LS_out”端子(a)和“PA_Vcc”端子(b)通过电容器222彼此连接。

参考图24，基板的底层为接地层且晶片接合图案C形成在中心区的大部分上而端子图案(d)形成在接地图案(C)周围。

基板是多层结构且端子图案(d)连接到顶层和中间层上的器件。如图24所示，“PA_Vcc_on”端子、“LS_out”端子、“PA_Vcc”端子、“PA_Vcon”端子、“Vref”端子以此顺序形成。

在第四实施例的FEM中，甚至当相对高强度的信号通过“Vbatt”端子而施加时，PAM也不损坏。另外，由于可抑制与电力一起输入的噪声分量，可以稳定地保持双工器的功能。

另外，当有电源浪涌(power surge)时，该电源浪涌可被抑制以防止PAM的故障以及内部电路的损坏，从而提高了通信系统的可靠性。

[第五实施例]

图25是根据本发明第五实施例的FEM。在该实施例中，在形成于信号芯片中的接收处理单元430中提供了LNA 412。

由于LNA 412设置在接收处理单元430中，双工器300的输出端子连接到接收处理单元430并且电连接到LNA 412。LNA 412的输出端子引出到接收处理单元430的外侧并且连接到接收BPF 414。

接收BPF 414的输出端子进一步连接到接收处理单元430并且将经接收处理单元430处理的数字信号发送到基带处理单元600。

相应地，接收处理单元430的芯片连接到双工器300的输出端子、接收BPF 414的输入和输出端子以及基带处理单元600。

通过上述结构，可改善在基板上设置双工器300、接收处理单元430、接收BPF 414的灵活性。

图26是第五实施例的FEM的安装结构的顶视图。

参考图26，发射器500安装在其上安装有FEM的基板的左部区域上，而双工器300安装在基板的右上部。

接收BPF 414安装在双工器300以下，并且具有LNA 412的接收处理单元430安装在接收BPF 414以下。

接收BPF 414和接收处理单元430通过阻挡结构与发射器500和双工器300分离。

双工器300通过沿基板右端形成的发送图案(a)连接到接收处理单元430，并且接收BPF 414的输入端子通过形成在右侧的发送图案连接到接收处理单元430。

另外，接收BPF 414的输出端子通过形成在右侧的布线线路图案(c和d)连接到接收处理单元430。

布线线路图案(a、b、c和d)可形成在多层基板的布线图案层上。

通过上述结构，由于布线线路图案的长度可彼此几乎相同，并且接收BPF 414的输出端子可设置在接收处理单元430的附近，可使信号损失减到最小。

图27是第五实施例的FEM的安装结构的修改实例的顶视图。

参考图27，发射器500安装在基板的左部区域上，而双工器300安装在基板的右上端。与图26的实施例不同，双工器300被置于上端左部的旁边。

布线线路图案形成在双工器300的右侧，并且接收BPF 414与双工器300平行地安装。

具有LNA 412的接收处理单元430安装在双工器300和接收BPF414以下。接收BPF 414和接收处理单元430与发射器500和双工器300分离。

参考图27，为了将双工器300和接收BPF 414设置成彼此平行，阻挡结构与第五实施例的阻挡结构不同。

双工器300通过沿基板右端侧形成的发送图案(e)连接到接收处理单元430，并且布线线路图案(e)绕阻挡结构和接收BPF 414延伸。

接收BPF 414的输入端子朝向下而输出端子朝向上。因此，接近于接收处理单元430的输入端子通过短布线线路图案(f)导电，而远离接收处理单元430的输出端子通过相对长的布线线路图案(g、h)导电。

用于上述连接的布线线路图案(e、f、g和h)可设置在多层基板的布线图案层上。

在上述结构中，接收BPF 414可设置得尽可能远离发射器500并且得到阻挡结构和接地图案的保护，可使电波耦合影响减到最小。

如上所述，根据本发明的FEM的设置，可改善IMD(互调失真)、接收灵敏度、单音失真(STD)特性。

根据第五实施例的FEM，由于接收滤波器设置的设计灵活性得以改善，因此接收滤波器可设置在各种位置。

此外，通过改变接收滤波器设置的设计，可改善接收灵敏度、IMD特性、STD特性，并且可实现稳定地保持接收功能的通信系统。

[第六实施例]

图28是根据本发明第六实施例的FEM的框图。

参考图28，该实施例的FEM包括：驱动放大器(DA)970，其放大通过RF输入端子发送的信号；匹配电路单元960，用于执行对由DA放大的信号所进行的阻抗匹配；高功率放大器950，用于放大经匹配的信号；电感器930和电容器940，耦合到高功率放大器(PA)950的输出端子，用于阻抗匹配；以及SAW双工器910，用于对发射信号TX和通过发送图案PSN从天线接收的接收信号RX进行滤波，对所述发射信号的滤波用于将经PA 950放大的信号发送到天线。常规的FEM需要用于对PA 950进行输出匹配的阻抗匹配电路单元和用于对双工器910和高功率放大器模块(A)之间进行阻抗匹配的匹配电路单元。然而，在该实施例的FEM中，简单的匹配电路的各个电路(电感器930和电容器940)设置在PA 950和双工器910之间，从而减小了FEM的尺寸。

由于具有预定电抗(XL、XC)的电感器930和电容器940被实施成变为PA 950和双工器910之间的大约7-10Ω的最佳阻抗，可实现PA950和双工器910。

这里，负载调谐单元920可设置在电感器930、电容器940和双工器910之间以改变双工器910的阻抗。

负载调谐单元920使得在需要双工器910的匹配时RF性能劣化减到最小并且使可以在外侧进行阻抗调谐。

通过形成高阻抗线并使纵向端开路，负载调谐单元920充当RF短线(stub)。当FEM的性能最佳时，负载调谐单元920开路，以使RF性能不变。另外，由于纵向端阻抗随着环境变化而变化，性能遭到劣化。因此，如图28所示，负载调谐单元920设置在双工器910和PA 950之间的连接线路上以便实现保持大约7-10Ω的最佳阻抗的阻抗匹配电路。

因此，由于在现有技术中设置在PA和双工器之间的多个匹配电路是不必要的，设备的尺寸可以减小并且双工器的阻抗可以降低以便保持其固有性能。

根据该实施例，由于双工器的阻抗变化降低并且不需要许多匹配电路，FEM的尺寸可以减小。

[第七实施例]

图29是示出温度补偿晶体振荡器(TCXO)部分550、锁相环(RxPLL)部分650和压控振荡部分700之间的连接的框图。

参考图29，压控振荡部分700是用于将基准频率信号提供到移动通信设备的基带单元800的电路。压控振荡部分700包括振荡器710、滤波器720和电源730。

从压控振荡部分700发送的基准频率信号用于在基带单元800的中间频率合成。因此，压控振荡部分700必须稳定地发送信号。

然而，由于外部环境因素或在从电源730供电期间所产生的噪声分量，基准频率信号可能是不稳定的。在此情况下，在基带单元800中得到处理的中间频率信号可能失真。

因此，为了稳定地发送信号，必须改善外部环境因素和电源730的噪声分量。

为了通过去除诸如温度的外部环境因素来稳定地发送压控振荡部分700的基准频率信号，提供了TCXO部分550和锁相环部分650。锁相环部分650检测从压控振荡部分700发送到基带单元800的基准频率信号，比较所检测的信号与来自TCXO部分550的振荡频率信号，产生对应于频率差的控制信号并将其输出到压控振荡部分700。

因此，当基准频率信号不稳定时，锁相环部分650对其进行检测并且产生控制信号并将所述控制信号输出到压控振荡部分700。因此，压控振荡部分700可保持基准频率的稳定输出。

TCXO部分550是用于对由于晶体振荡器中的温度变化而导致的频率扰动进行控制的器件。也就是说，TCXO部分550将具有预定值的振荡频率信号提供到锁相环部分650。

TCXO部分550使即使在相对大的温度变化(-30到75℃)时仍不扰动到2.5ppm以上的固定频率信号振荡。

锁相环部分650包括频率检测器610、分频器620、电荷泵630和环路滤波器640。

频率检测器610接收来自TCXO部分550的振荡频率信号，检测从压控振荡部分700输出的基准频率信号，并且比较振荡频率信号与基准频率信号。

通常，由压控振荡部分700提供的基准频率信号是高频率(GHz单位)，而由TCXO部分550提供的振荡频率信号是比基准频率低的较低频率(MHz单位)。

因此，为了比较基准频率信号与振荡频率信号，基准频率信号必须由分频器620转换成低频率。

例如，当TCXO部分550提供100MHz的振荡频率信号而压控振荡部分700提供1.1GHz的基准频率信号时，分频器620将基准频率信号的强度减小到1/10，使得可将其与振荡频率信号比较。

频率检测器610比较振荡频率信号与降低的基准频率信号并且将对应于频率差的控制信号发送到电荷泵630。电荷泵630根据控制信号来调节电流值。

根据上述实例，TCXO部分550的100MHz的振荡频率信号与110MHz的降低的基准频率信号进行比较。于是，频率检测器610产生与10MHz的频率差相对应的控制信号。

电荷泵630是可根据所述控制信号来提供或吸收预定量的电荷的电子电路。

也就是说，当基准频率信号的电压高于振荡频率信号时，电荷泵630使用分频电路来发送预定量的电荷。当基准频率信号的电压低于振荡频率信号时，电荷泵630使用分频电路从环路滤波器640吸收预定量的电荷。

电流强度根据所述控制信号而得到控制的控制信号被发送到环路滤波器640。在此情况下，环路滤波器640可使用具有两个电容器和一个电阻器的二次低通滤波器。

彼此平行地耦合到电阻器的电容器对将由电荷泵630排斥或吸引的电荷量进行控制以便控制压控振荡部分700的电压并减小由锁相环部分650产生的乱真特性(spurious property)。

通常，接收侧锁相环部分650的频率检测器610、分频器620、电荷泵630可设置在发送芯片上，而低通滤波器640可设置在接收芯片上。

接下来，当压控振荡部分700以FEM的形式形成时，相位噪声可能混合并且因此接收性能可能劣化。因此，需要改善电源730的相位噪声。

为了改善电源730的相位噪声，在电源和振荡器710之间提供滤波器720。当从电源730供电到振荡器710时，滤波器720使用电容器来去除相位噪声分量。

因此，压控振荡部分700从电源730接收相位噪声被去除的电力并且将该电力稳定地提供到基带800。

在本发明的CDMA移动通信模块中，接收侧锁相环部分650的频率检测器610、分频器620和电荷泵630可包括在CDMA移动通信模块中。

然而，CDMA移动通信设备的接收电平处于-110dBm～-25dBm的宽范围内，并且接收侧压控振荡部分700的噪声分量对接收性能有许多影响。

现在将描述用于改善压控振荡部分700的噪声分量的结构。

图30是根据本发明第七实施例的压控振荡部分的电路图。

参考图30，压控振荡部分700包括：电源730，用于供电；振荡器710，用于通过接收来自电源730的电力来产生基准频率信号并将该基准频率信号发送到CDMA移动通信模块的基带单元；以及滤波器720，其连接在电源730和振荡器710之间并对所述电力的相位噪声进行滤波。

电源730连接到移动通信设备的DC电源以便将能量提供给压控振荡波部分700。电源730具有并联耦合到DC电源端子的旁路电容器以去除所述电力的噪声分量。

滤波器720具有至少一个滤波器部分，所述滤波器部分具有并联连接的电阻器和电容器。滤波器720改善了从电源730提供的电力的相位噪声。

例如，滤波器720包括：第一滤波器部分，其具有并联连接的第一电阻器和第一电容器；以及第二滤波器部分，其具有并联连接的第二电阻器和第二电容器。第一和第二滤波器部分串联连接以便通过两步来对相位噪声进行滤波。

振荡器710连接到锁相环部分650，所述锁相环部分650比较由TCXO部分550提供的振荡信号频率与由振荡器710提供的基准频率信号，并根据频率差产生控制信号。振荡器710接收该控制信号并产生与从锁相环部分650输入的控制信号相对应的基准频率信号。

另外，振荡器710将所产生的基准频率信号提供到基带单元，使得所述基准频率信号可在频率混合器使用。

压控振荡部分700的电源730、振荡器710和滤波器720安装在CDMA移动通信模块的接收芯片中并且安装在接收芯片中的振荡器将基准频率信号发送到接收侧基带单元。

所述CDMA移动通信模块是以FEM的形式提供的。因此，电源730、振荡器710和滤波器720形成在FEM中。

图31是示出根据本发明第七实施例在振荡器中得到处理的振荡信号的波形的曲线图，而图32是在常规压控振荡电路的振荡器中得到处理的振荡信号的放大曲线图。图33是根据本发明第七实施例在压控振荡电路的振荡器中得到处理的振荡信号的放大曲线图。

在所述曲线图中，横轴表示频带，纵轴表示功率。

参考图31，振荡器710的器件将能量集中在1.764GHz区，并且产生电振荡现象以便使所述基准频率信号振荡。

振荡器710将所述基准频率信号发送到接收侧基带单元。这可通过积累在图30中所示的电容器C1上的电荷的移动来实现。

图32和33是发生振荡的基准频率信号的放大曲线图。图32示出常规压控振荡电路的输出波形，其具有-100.83dBc/Hz的倾斜度。

图33示出根据本发明第七实施例的压控振荡部分700的输出波形。该曲线图的倾斜度是-108.50dBc/Hz(在此当每1mW的电流信号强度表示为dBm，dBc是表示由dBm表示的信号强度差的单位)。

本发明的压控振荡部分的输出波形示出当相位噪声被二次滤波时的结果。与常规输出波形相比，该输出波形在100KHz的频率偏移处被改善了8-9dBC/Hz。

根据本发明第七实施例的FEM的压控振荡部分，通过去除压控振荡电路的电源的相位噪声，可改善移动发射/接收系统的乱真特性、STD特性和IMD特性，并因此可将电力稳定地提供给接收单元而不受外部电源的影响。

另外，FEM的压控振荡电路包括在由FEM实现的移动发射/接收系统的接收单元中，以便稳定地提供基准频率信号并使FEM产品的尺寸减到最小。

对本领域的技术人员显而易见的是，可对本发明进行各种修改和变化。因而，旨在使本发明覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的对本发明的修改和变化。

Claims (32)

1.一种前端模块，其具有包括发射器、接收器和双工单元的多层结构，

其中，在所述前端模块的基板表面上，所述多层结构包括含有接地图案的接地层，所述接地图案具有至少一个块。

2.根据权利要求1所述的前端模块，其中所述接地图案以矩形格结构构成，并且分成多个块。

3.根据权利要求1所述的前端模块，其中所述接地图案以矩形格结构构成，所述格结构具有n行n列或者n行n±1列。

4.根据权利要求1所述的前端模块，其中所述接地图案具有排列成2行2列的4个块或者排列成9行8列的72个块。

5.根据权利要求1所述的前端模块，其中所述多层结构包括：

器件安装层，其具有多个图案区，所述多个图案区包括上面安装了所述发射器、所述接收器和所述双工单元的接合图案，所述器件安装层具有与所述图案区分隔开的接地图案；

上接地层，其被设置有多个通孔以及与所述通孔分隔开的接地图案；以及

布线图案层，其被设置有发送图案以及与布线线路图案分隔开的接地图案，

其中，所述接地层是具有接地图案和与所述接地图案分隔开的连接图案的下接地层。

6.根据权利要求1所述的前端模块，其中所述多层结构包括：

器件安装层，其具有多个图案区，所述多个图案区包括上面安装了所述发射器、所述接收器和所述双工单元的接合图案，其中在上面安装了所述发射器、所述接收器和所述双工单元的各区中，至少一个区具有上面未形成接地图案的区；

上接地层，其被设置有：多个通孔以及与所述通孔分隔开的接地图案；图案敞开区，与所述器件安装层的所述发射器、所述接收器和所述双工单元之间的边界部分对应；以及

布线图案层，其被设置有发送图案、与布线线路图案分隔开的接地图案以及对应于所述上接地层的图案敞开区，

其中，所述接地层是具有接地图案和与所述接地图案分隔开的连接图案的下接地层。

7.根据权利要求6所述的前端模块，其中上面安装了所述发射器的区具有与所述图案区分隔开的接地图案；以及

上面安装了所述接收器和所述双工单元的每个区没有与所述图案分隔开的接地图案。

8.根据权利要求5和6中的一项所述的前端模块，其中所述下接地层包括与安装的器件的布线线路图案连接的测试图案。

9.根据权利要求5和6中的一项所述的前端模块，其中所述双工单元与天线端子连接，并且包括用于匹配和静电放电抑制的电路。

10.一种前端模块，包括：

发射器，用于对发射信号进行处理；

接收器，用于对接收信号进行处理；

双工单元，用于分离所述发射和接收信号，

其中，作为包括所述接收器的块、所述发射器的块和所述双工单元的块的单个模块的所述前端模块形成在多层基板上。

11.根据权利要求10所述的前端模块，其中所述多层基板包括上面形成了测试图案的层，所述测试图案与所述发射器的块或所述接收器的块中所包括的混频器端子或锁相环电路端子连接。

12.根据权利要求10所述的前端模块，其中所述多层基板包括形成在与所述天线连接的连接端子上的匹配与静电放电抑制电路。

13.根据权利要求10所述的前端模块，其中所述多层基板包括：

第一层，其上安装所述双工单元、所述发射器和所述接收器，并且其包括用于对所述双工单元、所述发射器和所述接收器之间的电波干扰进行抑制的阻挡；

第二层，其被设置有通孔、接地图案和与所述第一层的所述阻挡对应的阻挡图案；

第三层，其具有安装在一区上的布线线路图案、接地图案和静电抑制电路；以及

第四层，其具有接地图案和测试图案中的至少一个。

14.根据权利要求10所述的前端模块，进一步包括与所述发射器连接并安装在所述多层基板上的负载开关。

15.根据权利要求10所述的前端模块，其中所述多层基板包括：

第一接收处理单元，其具有第一RF接收单元和第一Rx基带单元；及

第二接收处理单元，其具有第二RF接收单元和第二Rx基带单元，

其中，所述第一和第二处理终端以独立器件的形式被提供，以实现多芯片模块结构并且沿垂直方向晶片堆叠。

16.根据权利要求10所述的前端模块，包括：具有RF发射单元和Tx基带单元的发射处理单元；及用于分离所述发射与接收信号的双工单元终端，其中所述发射处理和双工单元终端以独立器件的方式形成，以与所述第一和第二接收处理单元一起形成多芯片模块结构。

17.根据权利要求15所述的前端模块，其中所述第一或第二接收处理单元中均不包括Rx滤波器，所述Rx滤波器形成为独立的器件并且与所述第一和第二处理终端连接。

18.根据权利要求16所述的前端模块，其中在所述发射器处理终端中不包括功率放大器模块，并且所述功率放大器模块形成为独立连接至所述发射处理单元。

19.一种前端模块，包括：

双工单元，用于将接收和发射信号分离；

接收器，用于对接收信号进行处理；

发射器，用于对发射信号进行处理，并具有有功率输入端子的功率放大器模块；

切换电路单元，其具有与所述功率输入端子连接的功率输出端子，以将从电源单元施加的功率提供到所述功率放大器模块，由此控制所述功率放大器模块的放大功能；

无源器件单元，其将所述功率输入端子连接至所述功率输出端子，并稳定电源电压。

20.根据权利要求19所述的前端模块，其中所述切换电路单元为负载开关。

21.根据权利要求19所述的前端模块，其中所述切换电路单元包括控制信号输入端子，用于从控制单元接收控制信号，并将功率提供给所述功率放大器模块。

22.根据权利要求19所述的前端模块，其中所述接收器包括具有与所述双工单元连接的放大器并对接收信号进行处理的接收处理单元；以及

接收滤波器，其具有与所述接收处理单元连接的输入和输出端子，以便所述输入端子与所述放大器的输出端子连接，而所述输出端子与所述接收处理单元连接。

23.根据权利要求22所述的前端模块，其中所述接收滤波器安装在所述双工单元和所述接收处理单元之间的基板上，并且具有与所述接收处理单元电连接的输入和输出端子；以及

所述双工单元的输出端子电连接至所述放大器的输入端子，并且在所述双工单元和所述接收滤波器之间形成阻挡，以抑制电波干扰。

24.根据权利要求22所述的前端模块，其中所述接收滤波器安装在与所述接收处理单元的表面相邻的所述双工单元的侧表面处的基板上，并且具有与所述接收处理单元电连接的输入和输出端子；以及

所述双工单元的输出端子电连接至所述接收处理单元的所述放大器的输入端子，并且具有形成在所述双工单元和所述接收滤波器之间以及所述双工单元和所述接收处理单元之间的阻挡，以抑制电波干扰。

25.根据权利要求24所述的前端模块，其中当所述接收滤波器通过布线线路图案电连接至所述接收处理单元时，用于所述输入端子的布线线路图案比用于所述输出端子的布线线路图案短。

26.根据权利要求19所述的前端模块，包括：用于对从RF输入端子输入的信号进行放大的放大器；以及

连接在所述放大器和所述双工单元的发射单元之间的电感器和电容器。

27.根据权利要求26所述的前端模块，包括负载调谐单元，该单元并联连接在所述电感器、电容器和双工单元之间，以改变用于所述双工单元的阻抗。

28.根据权利要求19所述的前端模块，包括：

压控振荡器电路，用于向移动发射/接收系统的基带单元提供基准频率信号，

其中所述压控振荡器电路包括：

用于提供电力的电源单元；

振荡器，用于从所述电源单元接收电力，产生所述基准频率信号，并将所述基准频率信号发送至所述基带单元；和

滤波器单元，其被连接在所述电源单元和所述振荡器之间，并过滤相位噪声。

29.根据权利要求28所述的前端模块，其中所述滤波器单元包括具有电阻器和电容器的至少一个滤波器端子。

30.根据权利要求28所述的前端模块，其中所述振荡器将从温度补偿晶体振荡器电路提供的振荡频率信号与从所述振荡器产生的所述基准频率信号进行比较，并产生与从锁相环电路输入的控制信号对应的新的基准频率信号，所述锁相环电路根据所述振荡频率信号和所述基准频率信号之间的频率差来产生所述控制信号。

31.根据权利要求28所述的前端模块，其中所述振荡器将所述新的基准频率信号输出至所述基带单元的混频器。

32.根据权利要求28所述的前端模块，其中，所述电源单元、所述振荡器和所述滤波器单元安装在移动发射/接收系统中的接收芯片中，并且安装在所述接收芯片中的所述振荡器将所述基准频率信号发送至接收侧基带单元。

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