DE10228058B4 - Hochfrequenzmodul - Google Patents

Hochfrequenzmodul

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DE10228058B4
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Teruyuki Shimura
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Abstract

Hochfrequenzmodul (RFM10), das aufweist: eine Laminatplatte mit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten, die übereinander gestapelt angeordnet sind; eine Zweigfilterschaltung (DIP10) zum Trennen einer Vielzahl von Transceiversystemen (DCS, GSM) mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander; Umschaltschaltungen (SW10, SW20), die mit der Zweigfilterschaltung (DIP10) verbunden sind, zum Umschalten der jeweiligen Transceiversysteme zwischen Senderzweigen (TX). und Empfängerzweigen (RX); und Leistungsverstärker (AMP10, AMP20), die jeweils mit den Umschaltschaltungen (SW10, SW20) verbunden sind und jeweils eine Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) und ein Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung aufweisen, das zum Verstärken eines Sendesignals mit einer Frequenz innerhalb eines Durchlaßbandes von jedem der Senderzweige (TX) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) verteilte Konstantleitungen aufweist, die um das Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung herum, auf der Oberfläche der Laminatplatte und/oder in der Laminatplatte vorgesehen sind und die Leistungsverstärker (AMP10, AMP20) für die jeweiligen Durchlaßbänder getrennt voneinander angeordnet sind, gesehen von oben auf die Laminatplatte, wobei das Halbleiterbauteil (MMIC10,...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochfrequenzmodul und betrifft insbesondere ein Hochfrequenzsendermodul, das Senderleistungsverstärker, Umschaltschaltungen, Koppler (Richtungskoppler) und eine Zweigfilterschaltung aufweist und für ein mobiles drahtloses Dualband-Anschlußgerät geeignet ist.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In den letzten Jahren sind mobile Dualband Mobiltelefone vorgeschlagen worden, und zwar als eine Alternative zu herkömmlichen Mobiltelefonen, die ein einzelnes Transceiversystem verwenden. Die Dualband-Mobiltelefone weisen zwei Transceiversysteme auf, die selektiv zur Signalübertragung verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit von der Region und ihrem jeweils gewünschten Gebrauch, und sind als hochkomfortable Mobiltelefone vielversprechend.
  • In europäischen Ländern sind in jüngster Zeit Dualband-Mobiltelefone verwendet worden, die eine Vielzahl von Transceiversystemen verwenden, d. h. ein GSM-System und ein DCS-System, die unterschiedliche Kommunikationsbänder aufweisen.
  • 10 ist ein Blockdiagramm, das einen Hochfrequenzschaltkreis eines GSM/DCS-Dualband-Mobiltelefons darstellt. Der Hochfrequenzschaltkreis weist ein Umschaltmodul ASM1 auf, das Tiefpaßfilter, Umschaltschaltungen und eine Zweigfilterschaltung aufweist, und zwar zum Trennen von zwei Transceiversystemen GSM und DCS mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander und zum Umschalten der jeweiligen Transceiversysteme DCS und GSM zwischen einer Senderseite TX und einer Empfängerseite RX, und weist einen Senderzweig TX und einen Empfängerzweig RX für das Transceiversystem DCS sowie einen Senderzweig TX und einen Empfängerzweig RX für das Transceiversystem GSM auf.
  • Die Senderzweige TX für die jeweiligen Transceiversysteme DCS und GSM weisen Koppler COP100 und COP200 und Leistungsver starker AMP100 und AMP200 auf. Die Leistungsverstärker AMP100, AMP200 weisen jeweils eine Leistungsverstärkungsschaltung MMIC und eine Anpassungsschaltung auf.
  • Beim Senden von Signalen gehen Sendesignale, die von dem Leistungsverstärker AMP100 oder AMP200 auf der Senderseite TX verstärkt worden sind, durch den Koppler COP100 oder COP200 und ferner durch das Hochfrequenz-Umschaltmodul ASM1, das die Tiefpaßfilter, die Umschaltschaltungen und die Zweigfilterschaltung aufweist, und werden schließlich als Funkfrequenzsignale bzw. Radiofrequenzsignale von einer Antenne ANT gesendet.
  • Andererseits weisen die Empfängerzweige RX für die jeweiligen Transceiversysteme DCS und GSM jeweils Bandpaßfilter BPF300 und BPF400 und rauscharme Verstärker AMP300 und AMP400 auf. Bei dem Signalempfang werden Funkfrequenzsignale, die von der Antenne ANT empfangen worden sind, über das Hochfrequenz-Umschaltmodul ASM1 eingeführt und, nachdem unerwünschte Signale mit Frequenzen nahe einem Empfangsband aus den empfangenen Signalen durch die Bandpaßfilter BPF300 oder BPF400 entfernt worden sind, es werden die resultierenden Signale von dem rauscharmen Verstärker AMP300 oder AMP400 auf der Empfängerseite RX verstärkt.
  • Sämtliche Schaltungen, die für die Konstruktion der jeweiligen Transceiversysteme erforderlich sind, sollten innerhalb des Dualband-Mobiltelefons montiert werden. Wenn Komponenten für die Konstruktion des Schaltkreises verwendet werden, die für die jeweiligen Transceiversysteme zweckbestimmt bzw. zweckgebunden sind, erhöhen sich Größe und Kosten des Dualband-Mobiltelefons. Demgemäß besteht eine Notwendigkeit dahingehend, Schaltungskomponenten zum Zwecke einer Verringerung der Größe und einer Reduzierung der Kosten des Mobiltelefons so weit wie möglich gemeinsam zu benutzen. Ferner besteht eine Notwendigkeit dahingehend, die Leistungsanwendungswirkungsgrade (”power application efficiencies”) der Senderleistungsverstärker zu verbessern, die den größten Teil der Leistung verbrauchen, die dem Mobiltelefon zugeführt wird.
  • Um diese Notwendigkeiten zu erfüllen, ist in der japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer 11-225088 (1999) ein Beispiel eines mehrbandigen Hochfrequenz-Umschaltmoduls ASM1 zum Zwecke der Größenreduktion offenbart.
  • 11 stellt das mehrbandige Hochfrequenz-Umschaltmodul ASM1 dar. Das mehrbandige Hochfrequenz-Umschaltmodul ASM1 weist eine Zweigfilterschaltung, die zwei Notchschaltungen zum Trennen von zwei Transceiversystemen mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander beinhaltet, Umschaltschaltungen SW zum Umschalten, der jeweiligen Transceiversysteme zwischen Senderzweigen und Empfängerzweigen und Tiefpaßfilter LPF auf, die für die jeweiligen Senderzweige vorgesehen, sind. In der Zweigfilterschaltung weisen die zwei Notchschaltungen parallel miteinander verbundene LC-Bauteile auf. Erste Anschlüsse der Notchschaltungen sind miteinander verbunden, um als ein gemeinsamer Anschluß für die zwei Transceiversysteme zu dienen, wohingegen zweite Anschlüsse der Notchschaltungen mit den jeweiligen Umschaltschaltungen SW verbunden sind.
  • Heutzutage sind Komponenten des Hochfrequenzschalters in dem Dualbandsystem teilweise in ein Modul integriert, wie es offenbart ist in der japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer 11-225088 (1999), anstelle einer Montage auf einer gedruckten Leiterplatte. Diese Anordnung leidet jedoch daran, daß die Größenreduzierung eingeschränkt ist, da sämtliche Komponenten des Hochfrequenz-Schaltmoduls und der Senderleistungsverstärker auf der gedruckten Leiterplatte montiert sind.
  • Wenn die Komponenten des Hochfrequenz-Schaltmoduls und der Senderleistungsverstärker auf der gedruckten Leiterplatte montiert sind, erfüllt der resultierende Hochfrequenz-Schaltkreis selten die charakteristischen Anforderungen für das Mobiltelefon. Daher sind zusätzliche Schaltungen zum Einstellen der Charakteristik zwischen den Komponenten erforderlich, wodurch eine weitere Konstruktionseinschränkung auferlegt wird. Das Vorsehen der zusätzlichen Schaltungen steigert entsprechend die Größe des Mobiltelefons und verringert den Leistungsanwendungswirkungsgrad der Leistungsverstärker mit einem entsprechend größeren Leistungsverlust.
  • Ferner sind in manchen Fällen Koppler vorgesehen, zum Überwachen der Ausgänge der Leistungsverstärker. Wenn die Koppler auf der gedruckten Leiterplatte montiert sind, sollten Charakterlstikeinstellschaltungen zur Impedanzanpassung zwischen den Kopplern und den Leistungsverstärkern und zwischen den Kopplern und dem Hochfrequenz-Schaltmodul vorgesehen werden. Das Vorsehen dieser zusätzlichen Schaltungen steigert entsprechend die Größe des Mobiltelefons und verringert die Leistungsanwendungswirkungsgrade der Leistungsverstärker bei einem entsprechend größeren Leistungsverlust.
  • Aus JP 11225089 A ist ein Mehrbandhochfrequenz-Umschaltmodul bekannt für eine Mehrbandanwendung, das geeignet ist, mehrere Übertragungs-/Empfangssysteme mit verschiedenen Durchlaßbereichen zu bedienen durch Einbau wenigstens eines Teils einer Richtungsweichenschaltung und einer Diodenumschaltschaltung in das Laminat eines Elektrodenmusters und einer dielektrischen Schicht, um das Chip-Element einer Diode etc. auf dem Laminat bereitzustellen.
  • Aus WO 01/05048 A1 ist eine integrierte Anordnung eines Hochfrequenzeingangs einer Kommunikationseinrichtung bekannt. Die Antenne der Kommunikationseinrichtung ist auf eine Leiterplatte konstruiert. Auf diese Antennenplatte ist auf der Seite seiner Grundplatte eine zweite Leiterplatte mittels eines festen Schutzrahmens befestigt, dessen zweite Leiterplatte die anderen Teile des Hochfrequenzeingangs beinhaltet. Zwischen den Teilen werden impedanzebenen verwendet, die aus der Sicht des elektrischen Betriebes angemessen sind. Alle genannten Teile bilden zusammen ein integriertes Bauteil, das im Innern des Gehäuses der Kommunikationseinrichtung angeordnet ist. Der Vorteil der Erfindung ist es, dass sie eine geringere Anzahl von Komponenten benötigt, um die Hochfrequenzbauteile aneinander anzupassen, und es möglich macht, eine höhere Empfindlichkeit des Empfängers ebenso wie eine bessere Übertragungseffizienz zu erreichen als Anordnungen aus dem Stand der Technik.
  • Aus WO 99/25064 ist ein System mit einer Zweibandleistungsverstärkersteuerung in einem Zweibandtelefon bekannt, das eine einzelne Leistungsverstärkersteuereinheit verwendet. Das Zweibandtelefon beinhaltet zwei Leistungsverstärker, wobei jeder Leistungsverstärker die Leistung eines Signals verstärkt, das auf unterschiedlichen Frequenzbändern übertragen wird. Eine Leistungsverstärkersteuerung ist vorgesehen zum Steuern der Höhe der Verstärkung, die durch beide der Leistungsverstärker durchgeführt wird, und ein Leistungsverstärkerumschaltbauteil ist mit der Leistungsverstärkersteuerung verbunden, um die Verbindung der Leistungsverstärkersteuerung zwischen den beiden Leistungsverstärkern umzuschalten. Das System beinhaltet weiterhin ein Verarbeitungsbauteil, das die Qualität und Stärke des empfangenen Signals, das durch verschiedene Basisstationen in dem Übertragungsbereich des Zweibandtelefons übertragen wird, überwacht. Das Verarbeitungsbauteil steuert das Leistungsverstärkerumschaltbauteil, um seine Verbindung zwischen den zwei Leistungsverstärkern umzuschalten auf Grundlage einer Entscheidung, welches Frequenzband den optimalen Ausgleich zwischen Signalqualität und Signalstärke liefert, und das Zweibandtelefon überträgt dann sein Signal auf dem ausgewählten optimalen Frequenzband. Das System misst die Leistung des Signals, das von dem Leistungsverstärker übertragen wird, der mit der Leistungsverstärkersteuerung verbunden ist, und koppelt den gemessenen Leistungswert an die Leistungsverstärkersteuerung zurück, so dass die Leistungsverstärkersteuerung die Spannung, die den damit verbundenen Leistungsverstärker antreibt, auf Grundlage jeglicher Unterschiede anpassen kann, die zwischen dem erwünschten Leistungsausgangssignal des verbundenen Leistungsverstärkers und dem gemessenen Leistungsausgangssignal festgestellt wird.
  • Weitere Hochfrequenzmodule sind bekannt aus der DE 19823060 C2 und der EP 1083672 A1 .
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzmodul mit vorteilhaften Charakteristika anzugeben, bei dem Komponenten von Schaltkreisen, aus dem Bereich von Leistungsverstärkern bis hin zu einer Zweigfilterschaltung zum Trennen einer Vielzahl von Transceiversystemen mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander, zum Zwecke der Größenreduzierung integriert sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Hochfrequenzmodul bereitgestellt, das aufweist: eine Laminatplatte mit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten, die übereinander gestapelt angeordnet sind; eine Zweigfilterschaltung zum Trennen einer Vielzahl von Transceiversystemen mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander; Umschaltschaltungen, die mit der Zweigfilterschaltung verbunden sind, zum Umschalten der jeweiligen Transceiversysteme zwischen Senderzweigen und Empfängerzweigen; und Leistungsverstärker, die jeweils mit den Umschaltschaltungen verbunden sind und jeweils eine Anpassungsschaltung und ein Halbleiterbauteil zur Hochfrequenzverstärkung aufweisen, das zum Verstärken eines Sendesignals mit einer Frequenz innerhalb eines Durchlaßbandes von jedem der Senderzweige dient.
  • In dem Hochfrequenzmodul sind Komponenten des Schaltkreises im Bereich von der Zweigfilterschaltung bis zu den Leistungsverstärkern miteinander integriert, um die Größe des Moduls zu reduzieren. Ferner können die jeweiligen Komponenten gleichzeitig konstruiert bzw. designt werden, so daß die Charakteristika des Gesamtmoduls optimal eingestellt werden können. Ohne die Notwendigkeit des Bereitstellens von Schaltungen zum Einstellen der Charakteristika zwischen einzelnen Komponenten läßt sich ein Leistungsverlust reduzieren. Zusätzlich läßt sich zum Zwecke der Kostenreduktion die Zeit reduzieren, die erforderlich ist zum Konstruieren eines mobilen drahtlosen Anschlußgerätes.
  • Vorzugsweise weist das Hochfrequenzmodul ferner Koppler auf, die in der Laminatplatte vorgesehen sind, zum Überwachen von Ausgängen der Leistungsverstärker.
  • Wenn die Koppler zum Überwachen der Ausgänge der Leistungsverstärker in die Laminatplatte integriert sind, lassen sich die Ausgänge der Leistungsverstärker überwachen. Ohne die Notwendigkeit, Charakteristikeinstellschaltungen zur Impedanzanpassung bereitzustellen, können die Größe und der Leistungsverlust weiter verringert werden und die Leistungsanwendungswirkungsgrade der Leistungsverstärker lassen sich verbessern.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind zwischen den Leistungsverstärkern und den Umschaltschaltungen und/oder zwischen den Leistungsverstärkern und den Kopplern vorzugsweise Muster von Masseleitungen bereitgestellt, die Störungen verhindern. Folglich kann das Streuen von Signalen in die anderen Schaltungen verhindert werden, was ansonsten aufgrund der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Leistungsverstärkern und den Umschaltschaltungen und/oder zwischen den Leistungsverstärkern und den Kopplern auftreten könnte. Demzufolge hat das Hochfrequenzmodul vorteilhafte Charakteristika.
  • Die Muster von Masseleitungen zum Verhindern von Störungen sind vorzugsweise auf einer Oberfläche der Laminatplatte und zwischen den dielektrischen Schichten der Laminatplatte vorgesehen und miteinander über Durchkontaktierungsleiter verbunden. Demzufolge läßt sich wirksam verhindern, daß elektromagnetische Strahlung von den Leistungsverstärkern über das Innere der Laminatplatte in die Kuppler und die Umschaltschaltungen streut bzw. leckt.
  • Bei dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Anpassungsschaltung vorzugsweise verteilte Konstantleitungen auf, die um das Halbleiterbauteil zur Hochfrequenz verstärkung auf der Oberfläche der Laminatplatte und/oder in der Laminatplatte vorgesehen sind. Demzufolge lassen sich eine Verringerung der Ausgangspegel und der Leistungsanwendungswirkungsgrade der Leistungsverstärker verhindern und die Größe des Hochfrequenz-Sendemoduls läßt sich verringern.
  • Die Anpassungsschaltung weist vorzugsweise verteilte Konstantleitungen auf, die zwischen dem Halbleiterbauteil zur Hochfrequenzverstärkung und den Umschaltschaltungen und/oder zwischen dem Halbleiterbauteil zur Hochfrequenzverstärkung und den Kopplern vorgesehen sind. Demzufolge lassen sich die Verdrahtungsentfernungen zwischen dem Halbleiterbauteil zur Hochfrequenzverstärkung und der Umschaltschaltung und/oder zwischen dem Halbleiterbauteil zur Hochfrequenzverstärkung und dem Koppler minimieren. Demzufolge kann eine Verringerung der Ausgangspegel und der Leistungsanwendungswirkungsgrade der Leistungsverstärker verhindert werden und die Größe des Hochfrequenz-Sendemoduls läßt sich verringern.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Koppler und die Leistungsverstärker für die jeweiligen Durchlaßbänder getrennt voneinander angeordnet sind, gesehen von oben auf die Laminatplatte. Demzufolge läßt sich die elektromagnetische Kopplung zwischen den unterschiedlichen Sendeschaltungen verringern, wodurch das Streuen von Signalen in die anderen Schaltungen verhindert wird.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind die Leistungsverstärker, die Umschaltschaltungen und die Zweigfilterschaltung vorzugsweise in dieser Reihenfolge in der Laminatplatte angeordnet. Demzufolge sind die Leistungsverstärker, die Umschaltschaltungen und die Zweigfilterschaltung in einer Richtung des Flusses der Hochfrequenzsignale angeordnet, wodurch die Länge des Pfades der Hochfrequenzsignale minimiert ist. Demzufolge läßt sich die elektrische Performance des Moduls maximieren.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind die verteilten Konstantleitungen der Anpassungsschaltungen vorzugsweise in einer nicht überlappenden Beziehung in bezug auf die verteilten Konstantleitungen der Umschaltschaltungen und/oder die verteilten Konstantleitungen der Koppler angeordnet, gesehen von oben auf die Laminatplatte. Demzufolge läßt sich das Streuen von Signalen aus den Leistungsverstärkern in die anderen Schaltungen verhindern, was ansonsten aufgrund der elektromagnetischen Kopplung der Leistungsverstärker auftreten könnte, die elektromagnetische Strahlung emittieren.
  • Bei der vorliegenden Erfindung weist die Zweigfilterschaltung vorzugsweise leitende Kondensatormuster und verteilte Konstantleitungen auf, die zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen sind. Die Umschaltschaltungen haben vorzugsweise jeweils ein konzentriertes bzw. diskretes Konstantbauteil, das an der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen ist. Die Leistungsverstärker haben jeweils vorzugsweise das Halbleiterbauteil zur Hochfrequenzverstärkung, das in einem in der Oberfläche der Laminatplatte ausgebildeten Hohlraum vorgesehen ist, haben verteilte Konstantleitungen, die zwischen den dielektrischen Schichten der Laminatplatte und auf der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen sind, und haben ein konzentriertes Konstantbauteil, das auf der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen ist. Ferner haben die Koppler jeweils verteilte Konstantleitungen, die zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen sind, und ein konzentriertes Konstantbauteil, das auf der Oberfläche der Laminatplatte bereitgestellt ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung weisen die dielektrischen Schichten vorzugsweise jeweils eine Dielektrizitätskonstante von 15 bis 25 auf. Demzufolge haben die verteilten Konstantleitungen der jeweiligen Schaltungen jeweils eine verringerte Länge, wodurch eine Größenverringerung ermöglicht wird.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind ein Signalanschlußmuster, ein Masseanschlußmuster, und ein Bezugswertanschlußmuster vorzugsweise in einem Umfangsbereich einer unteren Fläche der Laminatplatte vorgesehen und jeweils verbunden mit seitlichen Durchkontaktierungselektroden, die an einer Seitenfläche der Laminatplatte vorgesehen sind. Ein Massemuster ist vorzugsweise in einem mittleren Bereich der unteren Fläche der Laminatplatte vorgesehen und mit dem Masseanschlußmuster verbunden. Das Massemuster ist mit einem Glasüberzug beschichtet, derart, daß mehrere Abschnitte hiervon gegenüber dem Glasüberzug freigelegt sind. Eine thermische Durchkontaktierung ist vorzugsweise mit dem Massemuster verbunden. Demzufolge läßt sich eine Verschlechterung der Charakteristika des Hochfrequenzmoduls (z. B. die Verringerung der Ausgangspegel und der Leistungsanwendungswirkungsgrade) verhindern, die ansonsten auftreten könnten aufgrund von Wärme, die von dem Hochfrequenzmodul erzeugt wird.
  • Bei der vorliegenden Erfindung weist die Zweigfilterschaltung vorzugsweise ein Tiefpaßfilter und/oder ein Hochpaßfilter auf, die in der mehrschichtigen Platte vorgesehen sind.
  • Die Koppler beinhalten vorzugsweise jeweils eine verteilte Konstantleitung und einen Kondensator, vorgesehen in der mehrschichtigen Platte, um eine Tiefpaßfilterfunktion bereitzustellen. Demzufolge können unerwünschte Signale reduziert werden, die von den Leistungsverstärkern erzeugt werden.
  • Die Anpassungsschaltungen weisen vorzugsweise jeweils eine verteilte Konstantleitung und einen Kondensator auf, der an der äußersten Fläche der mehrschichtigen Platte oder in der mehrschichtigen Platte vorgesehen ist, um eine Tiefpaßfilterfunktion bereitzustellen. Demzufolge können unerwünschte Signale reduziert werden, die von dem Halbleiterbauteil zur Hachfrequenzverstärkung erzeugt werden.
  • Ferner sind zwischen den Leistungsverstärkern und den Kopplern oder zwischen den Kopplern und den Umschaltschaltungen vorzugsweise Gleichstromsperrkondensatoren vorgesehen. Diese verhindern, daß ein PIN-Diodensteuerstrom in die Leistungsverstärker fließt, und verhindert, daß ein Leistungsverstärker-Ansteuerstrom über die Umschaltschaltungen in den Masseanschluß fließt.
  • Bei den zuvor genannten Anordnungen sind die Komponenten des Schaltkreises im Bereich von der Zweigfilterschaltung bis hin zu den Leistungsverstärkern in dem erfinderischen Hochfrequenzmodul integriert, so daß die Montagefläche auf der gedruckten Leiterplatte auf etwa ein Viertel oder weniger verringert werden kann, verglichen mit einem herkömmlichen Modul, bei dem sämtliche Schaltungskomponenten auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte montiert und miteinander verbunden sind. Demzufolge hat das Hochfrequenzmodul eine verringerte Größe und vorteilhafte Charakteristika mit einem drastisch verbesserten Leistungsanwendungswirkungsgrad am Antennenanschluß.
  • Da die jeweiligen Komponenten des Hochfrequenzmoduls gleichzeitig konstruiert bzw. designt werden können, lassen sich die Charakteristika des Moduls optimal einstellen. Ohne die Notwendigkeit des Bereitstellens von Schaltungen zum Einstellen der Charakteristika zwischen den Komponenten kann der Leistungsverlust verringert werden und die zum Konstruieren eines mobilen drahtlosen Anschlußgerätes erforderliche Zeit läßt sich im Hinblick auf Kostenreduzierungen verringern.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mittels bestimmter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Schaltungsdiagramm des erfinderischen Hoch frequenzmoduls;
  • 3 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht des erfinderischen Hochfrequenzmoduls;
  • 4(a) bis 4(i) sind Draufsichten, die dielektrische Schichten des erfinderischen Hochfrequenzmoduls darstellen;
  • 5 ist eine schematische Darstellung zum Erläutern der Anordnung von Schaltungen des erfinderischen Hochfrequenzmoduls;
  • 6 ist eine Schnittansicht des erfinderischen Hochfrequenzmoduls;
  • 7 ist eine Schnittansicht, die eine Verstärkungsschaltung darstellt, die unter Verwendung von Bumps bzw. Höckern montiert ist;
  • 8(a) ist ein Schaltbild, das eine Umschaltschaltung darstellt, und 8(b) zeigt Diagramme, die Tiefpaßfiltercharakteristika zeigen, die beobachtet werden, wenn die dielektrischen Schichten aus einem Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante hergestellt sind, bzw. dann, wenn die dielektrischen Schichten aus einem Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante hergestellt sind;
  • 9 ist ein Schaltbild, das ein Hochfrequenzmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 10 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Hochfrequenzmoduls; und
  • 11 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Umschaltmoduls.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Hochfrequenzmodul RFM10 weist auf: eine Zweigfilterschaltung bzw. Sende-Empfangs-Weichenschaltung (”brauch filter circuit”) DIP10 zum Voneinandertrennen einer Vielzahl von Transceiversystemen DCS, GSM mit unterschiedlichen Durchlaßbändern; Umschaltschaltungen SW10, SW20 zum Umschalten der jeweiligen Transceiversysteme DCS, GSM zwischen Senderzweigen TX und Empfängerzweigen RX; Koppler COP10, COP20, die auf einer Senderseite der Umschaltschaltungen SW10, SW20 vorgesehen sind, zum Überwachen von Ausgängen von Verstärkern AMP10, AMP20; und Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 und Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20, die die Verstärker AMP10, AMP20 bilden.
  • Die Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 haben jeweils die Funktion, ein Eingangssignal zu verstärken, und weisen ein Halbleiterbauteil mit einer GaAs-HBT-Struktur (Gallium-Arsen-Bipolartransistor mit Heteroübergang) zum Zwecke der Größenreduzierung und der Verbesserung des Wirkungsgrades auf. Obgleich das GaAs-HBT-Halbleiterbauteil als die Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 bei dieser Ausführungsform verwendet wird, kann auch ein GaAs-Halbleiterbauteil einer P-HEMT-Struktur oder ein Halbleiterbauteil aus einem Siliziumtransistor verwendet werden.
  • Die Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 haben jeweils die Funktion, die Ausgangsimpedanz der Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 von 0,5–2 Ω auf 30–50 Ω zu transformieren, die Funktion, die Verstärkungsperformance der Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 zu maximieren, und die Funktion, die Impedanz des Kopplers COP10, COP20 an die Impedanz des Leistungsverstärkers AMP10, AMP20 anzupassen. Die Leistungsverstärker AMP10, AMP20 sind jeweils gebildet durch die Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 und die Anpassungsschaltung MAT10, MAT20, wie oben beschrieben.
  • 2 ist ein Schaltbild des in 1 gezeigten Hochfrequenzmoduls. Das erfinderische Hochfrequenzmodul weist das DCS-Transceiversystem (mit einem Durchlaßband von 1800 MHz) und das GSM-Transceiversystem (mit einem Durchlaßband von 900 MHz) auf. Ein DCS-Signal und ein GSM-Signal werden voneinander auf einer Schaltungsbasis getrennt, und zwar durch die Zweigfilterschaltung DIP10.
  • Eine Antenne ANT ist mit den Umschaltschaltungen SW10, SW20 über die Zweigfilterschaltung DIP10 verbunden. DCS-Signale, die von der Antenne ANT empfangen werden, werden über die Zweigfilterschaltung DIP10 in das DCS-Transceiversystem eingeführt, wohingegen GSM-Signale, die von der Antenne ANT empfangen werden, über die Zweigfilterschaltung DIP10 in das GSM-Transceiversystem eingeführt werden.
  • Zunächst wird die Schaltungskonfiguration des DCM-Systems erläutert. Die Umschaltschaltung SW10 schaltet das DCS-Transceiversystem zwischen dem Empfängerzweig RX und dem Senderzweig TX um. Zum Umschalten zwischen Senden und Empfang wird beispielsweise ein Zeitmultiplex-Schaltverfahren bzw. -Koppelverfahren verwendet. Der Verstärker AMP10, der gebildet ist durch die Verstärkungsschaltung MMIC10 und die Anpassungsschaltung MAT10, und der Koppler COP10, der mit der Anpassungsschaltung MAT10 verbunden ist, sind auf der Senderseite TX der Umschaltschaltung SW10 vorgesehen.
  • Die Anpassungsschaltung MAT10 weist verteilte Konstantleitungen STLD4, STLD5, STLD6, STLD7, STLDB, STLD9, einen Induktor LD3, Kondensatoren CD6, CD7, CD8, CD9, CD10, CD11, CD12, CD13, CD14 und einen Chipwiderstand RD3 auf. Die verteilten Konstantleitungen (”distributed constant lines”) STLD4, STLD5, der Induktor LD3 und die Kondensatoren CD6, CD7 bilden ein Tiefpaßfilter. Das Tiefpaßfilter hat die Funktion, die Ausgangsimpedanz (etwa 0,5 Ω bis etwa 2 Ω) der Verstärkungsschaltung MMIC10 an die Eingangsimpedanz (etwa 30 Ω bis etwa 50 Ω) des Kopplers COP10 anzupassen, und die Funktion, unerwünschte Signale zu reduzieren, die von der Verstärkungsschaltung MMIC10 erzeugt werden.
  • Die verteilte Konstantleitung STLD7 bildet zusammen mit dem Kondensator CD10 eine kurze Stichleitung (”short stub”), um die Ausgangsimpedanz (etwa 0,5 Ώ bis etwa 2 Ω) der Verstärkungsschaltung MMIC10 an die Eingangsimpedanz (etwa 30 Ω bis etwa 50 Ω) des Kopplers COP10 anzupassen, und bildet zusammen mit der verteilten Konstantleitung STLD6 eine offene Stichleitungsschaltung (”open stub circuit”), um höhere harmonische Komponenten zu unterdrücken und die Verstärkungsperformance der Verstärkungsschaltung MMIC10 zu maximieren.
  • Die verteilten Konstantleitungen STLD8, STLD9 dienen zur Impedanzanpassung von drei Stufenverstärkern der Verstärkungsschaltung MMIC10, und zwar um die Impedanz eines mittleren Verstärkers an die Impedanz eines Endverstärkers anzupassen, und um die Impedanz eines Anfangsverstärkers an die Impedanz des mittleren Verstärkers anzupassen.
  • Der Kondensator CD8 bildet eine Rückkopplungsschaltung, zur Rückkopplung von einem Ausgangsanschluß der Verstärkungsschaltung MMIC10 zu der Verstärkungsschaltung MMIC10, um eine Oszillation der Verstärkungsschaltung MMIC10 zu verhindern. Die Kondensatoren CD11, CD12, CD13, CD14 dienen jeweils als Bypasskondensator. Der Kondensator CD9 dient zum Verhindern, daß eine Gleichstromkomponente in einen Eingangsanschluß der Verstärkungsschaltung MMIC10 fließt.
  • Die Verstärkungsschaltung MMIC10 weist eine APC-Schaltung (”Automatic Power Control”) zum Steuern von Ausgängen der Verstärker AMP10, AMP20 sowie eine GSM-DCS-Ausgangsumschaltschaltung auf. Funktionen, die von diesen Schaltungen bewirkt werden, können in die Verstärkungsschaltung MMIC20 aufgenommen sein.
  • Der Koppler COP10 weist eine verteilte Konstantleitung STLD2 und einen Kondensator CD15 auf, die ein Tiefpaßfilter bilden. Das Tiefpaßfilter verringert unerwünschte Signale, die von dem Leistungsverstärker AMP10 erzeugt werden. Der Koppler COP10 muß nicht notwendigerweise eine Tiefpaßfilterfunktion besitzen, sondern kann lediglich die verteilte Konstantleitung STLD2 ohne den Kondensator CD15 aufweisen, um Signale mit Frequenzen innerhalb des DCS-Frequenzbandes durchzulassen.
  • Eine Koppelleitung STLD20 ist in der Nachbarschaft der verteilten Konstantleitung STLD2 vorgesehen, um eine kapazitive Kopplung und eine magnetische Kopplung einzurichten, wodurch ein Teil des Ausgangs der Verstärkungsschaltung MMIC10 auf der Senderschaltungsseite TX als ein Monitorpegel auf einen DCS-Monitoranschluß zurückgeführt wird. Die Koppelleitung STLD20 ist mit einem Anschlußwiderstand RD2 auf der Seite der Umschaltschaltung SW10 verbunden.
  • Der Koppler COP10 ist mit dem Verstärker AMP10 über einen Gleichstromsperrkondensator CD5 verbunden.
  • Der Koppler COP10 ist ferner verbunden mit einer Kathode einer PIN-Diode DD1 der Umschaltschaltung SW10. Die Kathode der PIN-Diode ist über einen Induktor LD2 mit Masse verbunden, um eine Verschlechterung der Hochfrequenzbandpaßcharakteristika zu verhindern und um einen Gleichstrom zum Ansteuern der PIN-Diode DD1 anzulegen.
  • Eine Anode der PIN-Diode DD1 ist verbunden mit einem Tiefpaßfilter LPF10 der Zweigfilterschaltung DIP10 und über eine LC-Schaltung LCD und einen DC-Sperrkondensator CD4 der Umschaltschaltung SW10 mit einem Anschluß DCS RX. Die LC-Schaltung LCD weist einen Induktor und einen Kondensator auf. Der Induktor ist in Chipform auf einer Laminatplatte vorgesehen, wohingegen der Kondensator in die Laminatplatte eingebaut ist. Die LC-Schaltung LCD kann durch verteilte Konstantleitungen gebildet sein.
  • Ein Verbindungsknoten zwischen der LC-Schaltung LCD und dem Kondensator CD4 ist verbunden mit einer Kathode einer PIN-Diode DD2, und eine Anode der PIN-Diode DD2 ist über einen Kondensator CD3 mit Masse verbunden. Ein Verbindungsknoten zwischen der Anode der PIN-Diode DD2 und dem Kondensator CD3 ist über einen Steuerwiderstand RD1 zum Steuern eines elektrischen Stromes, der durch die PIN-Diode DD2 fließt, mit einem DCS-Steueranschluß Vc verbunden.
  • Ein Gleichstromsperrkondensator CD5 ist zwischen dem Koppler COP10 und dem Verstärker AMP10 vorgesehen, wobei verhindert wird, daß der Steuerstrom, der an den DCS-Steueranschluß Vc angelegt wird, über die PIN-Diode DD1 in den Verstärker AMP10 fließt. Ferner wird verhindert, daß ein Kollektorstrom der Verstärkungsschaltung MMIC10 des Verstärkers AMP10 über die Anpassungsschaltung MAT10 und den Induktor LD2 hin zu einem Masseanschluß GND fließt.
  • Der Gleichstromsperrkondensator CD5 trennt den Verstärker AMP10 von der Zweigfilterschaltung DIP10, der Umschaltschaltung SW10 und dem Koppler COP10, wobei diese Schaltungen individuell auf elektrische Fehler überprüft werden können, die in dem Modul auftreten. Ein Gleichstromsperrkondensator CD5 kann zwischen der Umschaltschaltung SW10 und dem Koppler COP10 vorgesehen werden, um dieselbe Wirkung zu erzielen. Ferner kann ein Gleichstromsperrkondensator CD5 zwischen dem Koppler COP10 und dem Verstärker AMP10 sowie zwischen der Umschaltschaltung SW10 und dem Koppler COP10 vorgesehen werden.
  • Die Zweigfilterschaltung DIP10 weist ein Tiefpaßfilter LPF10, Kondensatoren CD1, CD2 und einen Induktor LD1 auf. Der Tiefpaßfilter LPF10 weist eine verteilte Konstantleitung STLD1, einen Kondensator CD16, der parallel zu der verteilten Konstantleitung STLD1 angeordnet ist, und weitere Kondensatoren auf. Der Tiefpaßfilter LPF10 hat die Funktion, höhere harmonische Komponenten zu reduzieren, die von dem Leistungsverstärker AMP10 erzeugt werden, und die Funktion, die Impedanz der Zweigfilterschaltung DIP10 fein einzustellen. Der Induktor LD1 ist dazu ausgelegt, als ein Zweigfilter und als eine ESD-Schutzschaltung gegen elektrostatische Aufladungen zu funktionieren.
  • Im folgenden wird die Schaltungskonfiguration des GSM-Systems erläutert. Die Umschaltschaltung SW20 schaltet das GSM-Transceiversystem zwischen dem Empfängerzweig RX und dem Senderzweig TX um. Ein Zeitmultiplex-Schaltverfahren wird beispielsweise zum Umschalten zwischen Senden und Empfangen verwendet. Der Verstärker AMP20, der durch die Verstärkungsschaltung MNIC20 und die Anpassungsschaltung MAT20 gebildet ist, und der Koppler COP20, der mit der Anpassungsschaltung verbunden ist, sind auf der Senderseite TX der Umschaltschaltung SW20 vorgesehen.
  • Die Anpassungsschaltung MAT20 weist verteilte Konstantleitungen STLG4, STLG5, STLG6, STLG7, Kondensatoren CG6, CG7, CG8, CG9, CG10, CG11, CG12 und einen Chipwiderstand RG3 auf. Die verteilte Konstantleitung STLG4 und die Kondensatoren CG6, CG7 bilden ein Tiefpaßfilter.
  • Das Tiefpaßfilter hat die Funktion, die Ausgangsimpedanz (etwa 0,5 Ω bis etwa 2 Ω) der Verstärkungsschaltung MMIC20 an die Eingangsimpedanz (etwa 30 Ω bis etwa 50 Ω) des Kopplers COP20 anzupassen, und die Funktion, unerwünschte Signale zu reduzieren, die von der Verstärkungsschaltung MMIC20 erzeugt werden.
  • Die verteilte Konstantleitung STLG5 bildet zusammen mit dem Kondensator CG10 eine kurze Stichleitung, um die Ausgangsimpedanz (etwa 0,5 Ω bis etwa 2 Ω) der Verstärkungsschaltung MMIC20 an die Eingangsimpedanz (etwa 30 Ω bis etwa 50 Ω) des Kopplers COP20 anzupassen, um eine höhere harmonische Komponente zu unterdrücken und um die Verstärkungsperformance der Verstärkungsschaltung MMIC20 zu maximieren.
  • Die verteilten Konstantleitungen STLG6, STLG7 dienen zur Impedanzanpassung von drei Stufenverstärkern der Verstärkungsschaltung MMIC20, um die Impedanz eines mittleren Verstärkers an die Impedanz eines Endverstärkers anzupassen und um die Impedanz eines Anfangsverstärkers an die Impedanz des mittleren Verstärkers anzupassen.
  • Der Kondensator CG8 bildet eine Rückkopplungsschaltung zum Rückkoppeln eines Ausgangsanschlusses der Verstärkungsschaltung MMIC20 auf die Verstärkungsschaltung MMC20, um eine Oszillation der Verstärkungsschaltung MMIC20 zu verhindern. Die Kondensatoren CG11, CG12 haben jeweils die Funktion eines Bypasskondensators. Der Kondensator CG9 dient dazu, zu verhindern, daß eine Gleichstromkomponente in einen Eingangsanschluß der Verstärkungsschaltung MMIC20 fließt.
  • Das heißt, die Anpassungsschaltung MAT20 dient dazu, die Ausgangsimpedanz (etwa 0,5 Ω bis etwa 2 Ω) der Verstärkungsschaltung MNIC20 an die Eingangsimpedanz (etwa 30 Ω bis etwa 50 Ω) des Kupplers COP20 anzupassen, eine höhere harmonische Komponente zu unterdrücken, und die Verstärkungsperformance der Verstärkungsschaltung MMIC20 zu maximieren.
  • Der Koppler COP20 weist eine verteilte Konstantleitung STLG2 und einen Kondensator CG13 auf, die ein Tiefpaßfilter bilden. Das Tiefpaßfilter verringert unerwünschte Signale, die von dem Leistungsverstärker AMP20 erzeugt werden. Der Koppler COP20 muß nicht notwendigerweise eine Tiefpaßfilterfunktion besitzen, sondern kann die verteilte Konstantleitung STLG2 alleine ohne die Bereitstellung des Kondensators CG13 aufweisen, um Signale mit Frequenzen innerhalb des GSM-Frequenzbandes durchzulassen.
  • Eine Koppelleitung (verteilte Konstantleitung) STLG20 ist in der Nachbarschaft der verteilten Konstantleitung STLG2 vorgesehen, um eine kapazitive Kopplung und eine magnetische Kopplung einzurichten, wobei ein Teil des Ausgangs der Verstärkungsschaltung MMIC20 auf der Senderschaltungsseite TX als ein Monitorpegel zurück auf einen GSM-Monitoranschluß zurückgeführt wird. Die Koppelleitung STLG20 ist mit einem Anschlußwiderstand RG2 auf der Seite der Umschaltschaltung SW20 verbunden.
  • Der Koppler COP20 ist mit dem Verstärker AMP20 über einen Gleichstromsperrkondensator CG5 verbunden. Der Koppler COP20 ist ferner mit einer Kathode einer PIN-Diode DG1 verbunden. Die Kathode der PIN-Diode DG1 ist über einen Induktor LG2 mit Masse verbunden.
  • Eine Anode der PIN-Diode DG1 ist mit einem Tiefpaßfilter LPF20 der Zweigfilterschaltung DIP10 und über eine LC-Schaltung LCG und einen Gleichstromsperrkondensator CG4 mit einem Anschluß GSM RX verbunden. Ein Verbindungsknoten zwischen der LC-Schaltung LCG und dem Kondensator CG4 ist verbunden mit einer Kathode einer PIN-Diode DG2, und eine Anode der PIN-Diode DG2 ist über einen Kondensator CG3 mit Masse verbunden. Ein Verbindungsknoten zwischen der Anode der PIN-Diode DG2 und dem Kondensator CG3 ist über einen Steuerwiderstand RG1 mit einem GSM-Steuerterminal Vc verbunden.
  • Die LC-Schaltung LCG weist einen Induktor und einen Kondensator auf. Der Induktor ist in Chipform auf der Laminatplatte vorgesehen, wohingegen der Kondensator in die Laminatplatte eingebaut ist. Die LC-Schaltung LCG kann durch verteilte Konstantleitungen gebildet sein.
  • Ein Gleichstromsperrkondensator CG5 ist zwischen dem Koppler COP20 und dem Verstärker AMP20 vorgesehen, wobei verhindert wird, daß der Steuerstrom, der an das GSM-Steuerterminal Vc angelegt wird, über die PIN-Diode DG1 in den Verstärker AMP20 fließt. Ferner wird verhindert, daß ein Kollektorstrom der Verstärkungsschaltung MMIC20 des Verstärkers AMP20 über die Anpassungsschaltung MAT20 und den Induktor LG2 in einen Masseanschluß GND fließt. Der Gleichstromsperrkondensator CG5 trennt den Verstärker AMP20 von der Zweigfilterschaltung DIP10, der Umschaltschaltung SW10 und dem Koppler COP20, wobei diese Schaltungen individuell auf elektrische Fehler überprüft werden können, die in dem Modul auftreten. Der Gleichstromsperrkondensator CG5 kann zwischen der Umschaltschaltung SW20 und dem Koppler COP20 vorgesehen sein.
  • Ferner kann ein Gleichstromsperrkondensator CG2 zwischen der PIN-Diode DG1 und dem Tiefpaßfilter LPF20 vorgesehen sein.
  • Die Zweigfilterschaltung DIP10, die mit dem GSM-System verbunden ist, weist ein Tiefpaßfilter LPF20, einen Kondensator CG1 und Induktoren LG1, LG3 auf. Das Tiefpaßfilter LPF20 weist eine verteilte Konstantleitung STLG1, einen parallel zu der verteilten Konstantleitung STLG1 angeordneten Kondensator CG14 und weitere Kondensatoren auf.
  • Das Tiefpaßfilter LPF20 hat die Funktion, eine höhere harmonische Komponente zu reduzieren, die von dem Leistungsverstärker AMP20 erzeugt wird, und die Funktion, die Impedanz der Zweigfilterschaltung DIP10 fein einzustellen. Der Induktor LG3 ist dazu ausgelegt, zum ESD-Schutz zu dienen.
  • Bei dem erfinderischen Hochfrequenz-Sendermodul REM10 sind Chipkomponenten (konzentrierte Konstantbauteile) einschließlich der Kondensatoren, der Induktoren und der Dioden, die die Zweigfilterschaltung DIP10, die Umschaltschaltungen SW10, SW20, die Koppler COP10, COP20 und die Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 bilden, an der Laminatplatte vorgesehen, die eine Vielzahl von dielektrischen Schichten aufweist, die übereinandergestapelt sind. Wenigstens einige der Komponenten der Zweigfilterschaltung DIP10, der Umschaltschaltungen SW10, SW20, der Koppler COP10, COP20 und der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 sind in der Laminatplatte vorgesehen.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Tiefpaßfilter LPF10, LPF20, die Teile der Zweigfilterschaltung DIP10 bilden, in die Laminatplatte eingebaut bzw. aufgenommen. Die verteilten Konstantleitungen STLD2, STLG2 und die Koppelleitungen STLD20, STLG20 der Koppler COP10, C0P20 und die verteilten Konstantleitungen STLD7, STLD8, STLD9, STLG5, STLG6, STLG7 der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 sind als leitende Muster zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen. Die verteilten Konstantleitungen STLD4, STLD5, STLD6, STLG4 der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 sind als leitende Muster auf der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen.
  • Die Chipkomponenten (z. B. die PIN-Dioden), die Teile der Zweigfilterschaltung DIP10, der Umschaltschaltungen SW10, SW20, der Koppler COP10, COP20 und der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 bilden, sind an der obersten dielektrischen Schicht (an der oberen Oberfläche der Laminatplatte) montiert.
  • D. h., die Zweigfilterschaltung DIP10 hat leitende Kondensatormuster (”capacitor conductive patterns”) und verteilte Konstantleitungen, die zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen sind, und Chipkomponenten. Die Umschaltschaltungen SW10, SW20 haben Chipkomponenten (d. h. Dioden, Widerstände, Kondensatoren und Induktoren), die an der Oberfläche der Laminatplatte montiert sind, und leitende Kondensatormuster, die zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen sind. Die Koppler COP10, COP20 weisen verteilte Konstantleitungen auf, die zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen sind, und Chipkomponenten (d. h. Kondensatoren und Widerstände), die an der Oberfläche der Laminatplatte montiert sind. Die Leistungsverstärker AMP10, AMP20 haben jeweils ein Halbleiterbauteil zur Hochfrequenzverstärkung, das in einem Hohlraum vorgesehen ist, der in der Oberfläche der Laminatplatte gebildet ist, verteilte Konstantleitungen, die zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen sind, und Chipkomponenten (d. h. Kondensatoren und Widerstände) und verteilte Konstantleitungen, die an der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen sind.
  • Genauer gesagt sind Schaltungskomponenten, die in 2 jeweils durch ein umkreistes Bezugszeichen angegeben sind, leitende Muster, die zwischen den dielektrischen Schichten aufgenommen bzw. eingebaut sind, und Bauteile, die in 2 jeweils durch unterstrichene Bezugszeichen angegeben sind, sind Chipkomponenten (konzentrierte bzw. diskrete Konstantbauteile).
  • 3 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht des erfinderischen bzw. erfindungsgemäßen Hochfrequenzmoduls. Wie es in 3 gezeigt ist, weist die Laminatplatte des Hochfrequenzmoduls acht keramische dielektrische Schichten 11 bis 18 auf, die die gleiche dimensionale Konfiguration besitzen, und die obere Stirnfläche und die seitlichen Stirnflächen der Laminatplatte sind mit einer metallischen Abschirmabdeckung 10 bedeckt. Eine Vielzahl von seitlichen Durchkontaktierungselektroden 21 sind in vorbestimmten Positionen von Seitenflächen der Laminatplatte vorgesehen und erstrecken sich von der oberen Oberfläche zu einer unteren Oberfläche der Platte.
  • Die Abschirmabdeckung 10 ist an einer oder mehreren der seitlichen, mit Masse verbundenen Durchkontaktierungselektroden festgelegt, die in vorbestimmten Positionen der seitlichen Flächen vorgesehen sind, und zwar unter Verwendung eines leitenden Materials wie Lot. In 3 sind einige der leitenden Muster, die an den oberen Flächen der dielektrischen Schichten 11 bis 18 vorgesehen sind, nicht gezeigt.
  • Die dielektrischen Schichten 11 bis 18 sind jeweils aus einem keramischen Material aufgebaut, das zum Niedertemperatursintern ausgelegt ist, und die Laminatplatte wird erzeugt, indem eine leitende Paste auf Oberflächen von keramischen Rohlagen (”green sheets”) aufgebracht wird, zur Bildung der leitenden Muster (jene Schaltungskomponenten, die in 2 durch umkreiste Bezugsziffern angegeben sind) der zuvor genannten Schaltungen, indem die mit den leitenden Mustern gebildeten Rohlagen übereinander gestapelt werden und indem die Rohlagen bei einem vorbestimmten Druck mit einer vorbestimmten Temperatur einen Wärme- und Druckkontaktierungsvorgang (”heat and press-bonding”) unterzogen werden, um diese zu sintern. In den dielektrischen Schichten 11 bis 18 sind Durchkontaktierungsleiter vorgesehen, so daß Schaltungen, die über die Vielzahl von dielektrischen Schichten hindurch erzeugt werden, und Schaltungen, die auf unterschiedlichen dielektrischen Schichten erzeugt werden, miteinander verbunden werden. Neben den leitenden Mustern ist eine Vielzahl von Chipkomponenten (konzentrierten Konstantbauteilen) 23, wie PIN-Dioden, auf der obersten dielektrischen Schicht 11 montiert.
  • 4(a) bis 4(i) sind Draufsichten, die jeweils separat die jeweiligen dielektrischen Schichten 11 bis 18 darstellen Genauer gesagt stellen 4(a), 4(b), 4(c), 4(d), 4(e), 4(f), 4(g) und 4(h) Vorderflächen der dielektrischen Schichten 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 bzw. 18 dar, und 4(i) stellt eine rückseitige Fläche der dielektrischen Schicht 18 dar. In den 4(a) bis 4(i) sind einige der Muster und Schaltungskomponenten nicht gezeigt. 4(e) und 4(f) stellen einen Fall dar, bei dem verteilte Konstantleitungen zur Bildung der LC-Schaltungen LCD, LCG der Umschaltschaltungen SW10, SW20 verwendet werden.
  • 4(a) stellt die Anordnung der verteilten Konstantleitungen und der Chipkomponenten der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 und die Anordnung der Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 dar. Bei dieser Ausführungsform sind die Verstärkungsschaltungen MNIC10, MMIC20 der Verstärker AMP20, AMP10 jeweils in zwei Hohlräumen 25 vorgesehen, die in der Oberfläche der Laminatplatte aus der niedertemperatur-gesinterten Keramik gebildet sind. Die verteilten Konstantleitungen STLD4 bis STLD6, STLG4 und Chipkomponenten (Kondensatoren und dergleichen) 23 der Anpassungsschaltungen MAT10 und MAT20, die mit den Verstärkungsschaltungen MMIC10 bzw. MMIC20 verbunden sind, sind um die Hohlräume 25 an der Oberfläche der dielektrischen Schicht 11 herum vorgesehen. Die verteilten Konstantleitungen STLD7 bis STLD9 und STLG5 bis STLG7 der Anpassungsschaltungen MAT10 und MAT20 sind um die Hohlräume 25 in der Laminatplatte herum vorgesehen.
  • Eingangsanschlüsse bzw. -terminals und Leistungsversorgungsanschlüsse zum Ansteuern oder Steuern der Verstärker AMP10, AMP20 sind ebenfalls um die Hohlräume 25 auf einer Seite der Laminatplatte herum vorgesehen. Diese Anordnung macht das nutzlose Routen zur Verhinderung der Reduktion des Ausgangspegels und des Leistungsanwendungswirkungsgrades überflüssig, die ansonsten aufgrund der Fehlanpassung der Impedanzen und der Reduktion der Spannungen auftreten können, die zum Ansteuern oder Steuern der Verstärker AMP10, AMP20 zugeführt werden. Da die Anordnung der Schaltungskomponenten ohne nutzloses Routen optimiert werden kann, lassen sich die Größe der Verstärker AMP10, AMP20 und folglich die Größe des Hochfrequenz-Sendermoduls insgesamt verringern.
  • Wenn die Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 der Verstärker AMP10, AMP20 zum Verstärken von Sendesignalen, die unterschiedliche Frequenzen (z. B. GSM und DCS) besitzen, in enger Nachbarschaft in Bezug zueinander angeordnet sind, zum Zwecke der Größenreduzierung des Moduls, wird nachteiligerweise über die DCS-Anpassungsschaltung MAT10 von dem Antennenanschluß eine höhere harmonische Komponente des GSM-Sendesignals ausgegeben, und zwar aufgrund der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Anpassungsschaltungen MAT10 und MAT20. Demzufolge sind Massemuster 27 an und in der Laminatplatte zwischen den Anpassungsschaltungen MAT10 und MAT20 in enger Beziehung hierzu vorgesehen.
  • Bei dieser Anordnung wird ein elektrisches Feld, das von den verteilten Konstantleitungen der Anpassungsschaltung MAT20 erzeugt wird, auf die Massemuster 27 konzentriert, die zwischen den Anpassungsschaltungen MAT10 und MAT20 vorgesehen sind, wodurch die höhere harmonische Komponente, die über die Anpassungsschaltung MAT10 an den Antennenanschluß ANT ausgegeben wird, minimiert werden kann. Ferner können die Massemuster 27 als Pads bzw. Anschlußfelder für die Massekondensatoren der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 verwendet werden, was zur Größenverringerung beiträgt. Die Massemuster 27 sind an den jeweiligen dielektrischen Schichten 11 bis 18 vorgesehen und mit Massemustern 37 verbunden, die an der unteren Oberfläche der dielektrischen Schicht 18 vorgesehen sind, und zwar über Durchkontaktierungsleiter.
  • 4(a), 4(e) und 4(f) stellen die Anordnung der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 der Verstärker AMP10, AMP20 und der Koppler COP10, COP20 dar. Eine Kombination des Kopplers COP10 und der Anpassungsschaltung MAT10 für das DCS-System und eine Kombination des Kopplers COP20 und der Anpassungsschaltung MAT20 für das GSM-System sind separat voneinander an gegenüberliegenden Seiten der Laminatplatte angeordnet. 5 ist eine schematische Ansicht, die diese Anordnung darstellt, und zwar gesehen von der Oberseite der Laminatplatte. Diese Anordnung verringert die elektromagnetische Kopplung zwischen dem DCS Schaltkreis und dem GSM-Schaltkreis, was verhindert, daß Signale in die anderen Schaltungen streuen.
  • Die Verstärker AMP10, AMP20 sind auf einer der in Längsrichtung gegenüberliegenden Seiten der keramischen Laminatplatte des erfindungsgemäßen Moduls angeordnet. Die Koppler COP10, COP20, die Umschaltschaltungen SW10, SW20 und die Zweigfilterschaltung DIP10 sind auf der anderen Seite der Laminatplatte angeordnet, und zwar getrennt von den Verstänkern AMP10, AMP20. Die Umschaltschaltungen SW10, SW20 und die Zweigfilterschaltung DIP10 sind zwischen den Kopplern COP10 und COP20 angeordnet. D. h., die Verstärker AMP10, AMP20, die Umschaltschaltungen SW10, SW20 und die Zweigfilterschaltung DIP10 sind in dieser Reihenfolge longitudinal in bezug auf die Laminatplatte oder in Richtung des Flusses der Hochfrequenzsignale angeordnet. Mit dieser Anordnung ist die Länge des Flußpfades für die Hochfrequenzsignale minimiert, so daß die elektrische Performance des Moduls maximiert werden kann.
  • Ferner sind die Verstärker AMP10, AMP20, die Umschaltschaltungen SW10, SW20 und die Zweigfilterschaltung DIP10 in dieser Reihenfolge in Längsrichtung der Platte angeordnet. Die verteilten Konstantleitungen der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 sind nicht überlappend in bezug auf die verteilten Konstantleitungen der Koppler COP10, COP20 und der Umschaltschaltungen SW10, SW20 angeordnet, gesehen von oberhalb der Platte.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzmodul sind Störungen verhindernde Massemuster 29 zwischen den Verstärkern AMP10, AMP20 und den Umschaltschaltungen SW10, SW20 und den Kopplern COP10, COP20 vorgesehen. Die Störungen verhindernden Massemuster 29 sind an der oberen Oberfläche der Platte und an der unteren Oberfläche der dielektrischen Schicht 12 vorgesehen. Diese Störungen verhindernden Massemuster 29 sind miteinander verbunden und ferner mit den Massemustern 37, die an der rückseitigen Fläche der dielektrischen Schicht 18 vorgesehen sind, und zwar über Durchkontaktierungsleiter. Die Störungen verhindernden Massemuster 29 trennen die Leistungsverstärker AMP10, AMP20 von den Kopplern COP10, COP20 zum Überwachen der Ausgänge dieser Leistungsverstärker, von der Zweigfilterschaltung DIP10 zum Trennen der Vielzahl von Transceiversystemen mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander, und von den Umschaltschaltungen SW10, SW20 zum Umschalten der jeweiligen Transceiversysteme zwischen den Senderzweigen und den Empfängerzweigen. Demzufolge läßt sich das Streuen der Signale zu den anderen Schaltungen hin verhindern, was ansonsten aufgrund der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Leistungsverstärkern AMP10, AMP20 und den Kopplern COP10, COP20, der Zweigfilterschaltung DIP10 und den Umschaltschaltungen SW10, SW20 auftreten könnte.
  • 6 ist eine Schnittansicht der keramischen Laminatplatte des Hochfrequenzmoduls. Wie gezeigt, sind die Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 der Verstärker AMP10, AMP20 in einem Bereich A auf einer Seite der Laminatplatte angeordnet. Die verteilten Konstantleitungen der Zweigfilterschaltung DIP10, die verteilten Konstantleitungen der Umschaltschaltungen SW10, SW20 und die verteilten Konstantleitungen der Koppler COP10, COP20 sind in einem Bereich B auf der anderen Seite der Laminatplatte angeordnet. Die verteilten Konstantleitungen der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 der Verstärker AMP10, AMP20 sind nicht überlappend in bezug auf die verteilten Konstantleitungen der Zweigfilterschaltung DIP10, der Umschaltschaltungen SW10, SW20 und der Koppler COP10, COP20 angeordnet, gesehen in Laminierungsrichtung entlang der Dicke der Laminatplatte.
  • Bei dieser Anordnung läßt sich das Streuen von Signalen aus den Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 in die anderen Schaltungen verhindern, was ansonsten, aufgrund elektromagnetischer Kopplung auftreten könnte.
  • Abschnitte der ersten bis vierten dielektrischen Schicht, ausgehend von der Oberfläche der Laminatplatte, werden entfernt, um zwei benachbarte zweistufige Hohlräume zu bilden. Ein Signalmuster und ein Massemuster sind an der Oberfläche der ersten Stufe von jedem der Hohlräume vorgesehen, und die Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 sind jeweils an einem Masseanschlußmuster 45 festgelegt, das an der Oberfläche der zweiten Stufe des Hohlraumes vorgesehen ist, und zwar unter Verwendung einer elektrisch leitenden Paste 47. Eingangs- und Ausgangs-Elektroden der Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 sind mit dem Signalmuster und dem Massemuster verbunden, die an der ersten Stufe des Hohlraumes vorgesehen sind, und zwar durch Drähte.
  • Anschlußmuster 35 einschließlich von Signalanschlußmustern, Massemustern und Bezugswertversorgungsanschlußmustern (”bias supply terminal patterns”) zur externen Verbindung sind in einem Umfangsbereich der untersten Fläche der Laminatplatte oder der rückseitigen Oberfläche der dielektrischen Schicht 18 vorgesehen, wie es in 4(i) gezeigt ist. Die vorbestimmte Anzahl von seitlichen Durchkontaktierungselektroden 21 ist in den vorbestimmten Positionen an den seitlichen Flächen der Laminatplatte vorgesehen, sich erstreckend von der oberen Fläche zu der unteren Oberfläche der Platte, und ist verbunden mit den Anschlußmustern (den Signalanschlußmustern, den Masseanschlußmustern und den Bezugswertversorgungsanschlußmustern) 35, die in dem Umfangsbereich der unteren Fläche der untersten dielektrischen Schicht der bei niedrigen Temperaturen gesinterten mehrschichtigen Platte vorgesehen sind.
  • Eines oder mehrere Massemuster 37 einer LGA-Struktur (”land grid array”) ist in einem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der untersten dielektrischen Schicht der bei niedrigen Temperaturen gesinterten, mehrschichtigen Platte vorgesehen, und ist verbunden mit dem Massemuster, das in dem Umfangsbereich der unteren Fläche der untersten dielektrischen Schicht der bei niedrigen Temperaturen gesinterten mehrschichtigen Platte vorgesehen sind.
  • Die LGA-Massemuster 37 sind mit thermischen Durchkontaktierungen 39 verbunden, die in 6 gezeigt sind, um die Abfuhr von Wärme zu unterstützen. Die Massemuster 37 sind beispielsweise mit einer gedruckten Leiterplatte des mobilen Anschlußgerätes verbunden.
  • Da die LGA-Massemuster 37, die in dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der untersten Schicht der bei niedrigen Temperaturen gesinterten mehrschichtigen Platte vorgesehen sind, mit den thermischen Durchkontaktierungen 39 verbunden sind, wird Wärme, die von den Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 erzeugt wird, über die thermischen Durchkontaktierungen 39 und die LGA-Massemuster 37 geleitet und an die gedruckte Laminatplatte abgegeben. Daher läßt sich eine Verringerung der Ausgangspegel und des Leistungsanwendungswirkungsgrades der Verstärker AMP10, AMP20 verhindern, was ansonsten aufgrund der Wärme auftreten könnte.
  • Anstelle der LGA-Massemuster 37 kann ein einzelnes Massemuster 37 mit einer größeren Größe in dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der untersten dielektrischen Schicht der bei niedrigen Temperaturen gesinterten mehrschichtigen Platte vorgesehen sein, und zwar ohne die Signalanschlußmuster und die Bezugswertversorgungsanschlußmuster zu kontaktieren, die in dem Umfangsbereich der unteren Oberfläche der untersten Schicht zum Zweck externer Verbindungen vorgesehen sind. Wenn das Massemuster 37 eine größere Größe hat, hat der Lotdruck für die Verbindung mit der gedruckten Laminatplatte eine Tendenz zur Unregelmäßigkeit bzw. zur Ungleichmäßigkeit, was zu einer nicht perfekten Verbindung zwischen dem Massemuster 37 und der gedruckten Laminatplatte führt. Daher wird das Massemuster 37, das in dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der untersten Schicht vorgesehen ist, mit einem Glasüberzug 41 beschichtet, derart, daß wenigstens ein Abschnitt des Massemusters gegenüber dem Glasüberzug frei liegt. Der Glasüberzug 41 ist in 4(i) schraffiert dargestellt.
  • Wie es in 6 gezeigt ist, ist ein Massemuster 45 zum Montieren der Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 an dem Boden des zweistufigen Hohlraumes 25 vorgesehen, der gebildet ist durch Entfernen eines Oberflächenabschnittes der Laminatplatte, die eine Vielzahl von dielektrischen Schichten aufweist. Die Vielzahl von thermischen Durchkontaktierungen 39 erstreckt sich von der unteren Oberfläche des Massemusters 45 hin zu der rückseitigen Oberfläche der Laminatplatte. Diese Anordnung unterstützt die Abfuhr von Wärme, die während des Betriebs der Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 erzeugt wird, wodurch eine Verringerung des Ausgangspegels und des Leistungsanwendungswirkungsgrades des Verstärkers AMP10, AMP20 verhindert werden, was ansonsten aufgrund der Wärme auftreten könnte. Die thermischen Durchkontaktierungen 39 zum Unterstützen der Wärmeabfuhr sind unterhalb von jenen Transistorfingern bzw. -beinchen der Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 vorgesehen, die mit größter Wahrscheinlichkeit Wärme in den Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 erzeugen, und haben eine Fläche, die größer oder gleich der Fläche der Transistorbeinchen ist.
  • Die thermischen Durchkontaktierungen 39 können aus einem Leitermaterial wie Silber oder Kupfer hergestellt sein, das einen niedrigen Widerstandswert bei hohen Temperaturen besitzt, um eine Verringerung des Ausgangspegels und des Leistungsanwendungswirkungsgrades der Verstärker AMP10, AMP20 aufgrund der Wärme zu verhindern.
  • Wenn die Ansteuerspannungen der Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 des Hochfrequenzmoduls verringert werden, werden die Ausgangspegel und die Leistungsanwendungswirkungsgrade der Verstärker AMP10, AMP20 verringert. Demzufolge wird als ein Material für die verteilten Konstantleitungen, die leitenden Kondensatormuster und Durchkontaktierungsleiter der Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 vorzugsweise ein leitendes Material mit geringerem Widerstandswert verwendet, wie Silber oder Kupfer. Demzufolge läßt sich eine Verringerung der Ansteuerspannungen der Verstärker AMP10, AMP20 minimieren.
  • Die Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 ist an dem Boden des Hohlraums 25 unter Verwendung einer leitenden Paste 47, die beispielsweise aus Ag oder AuSn hergestellt ist, festgelegt und die Signalmuster und Massemuster der Verstärkungsschaltung MMIC10 und/oder MMIC20 sind elektrisch mit den Signalmustern und den Massemustern verbunden, die an der Oberfläche der Platte vorgesehen sind, und zwar durch feine Drähte wie aus Au. Demzufolge läßt sich eine Verringerung der Flächenerstreckung bzw. des ebenen Bereiches sowie der Dicke des Moduls und folglich eine Kostenreduktion realisieren.
  • Die in der mehrschichtigen Platte gebildeten Hohlräume 25 werden mit einem Harz 51 wie einem Epoxyharz gefüllt. Demzufolge können die Verstärkungsschaltungen MMIC10 oder MMIC20 innerhalb der Hohlräume 25 sicher festgelegt werden und gegenüber fremden Dingen geschlitzt werden.
  • Wie es in 7 gezeigt ist, kann die Verstärkungsschaltung MMIC10, MMIC20 innerhalb eines Hohlraumes 55 montiert sein, der in der Oberfläche der keramischen Laminatplatte gebildet ist, wobei dazwischen Höcker 57 aus Gold oder Aluminium angeordnet sind, und wobei der Montagevorgang durch ein Flip-Chip-Bond-Verfahren erfolgt. Die Montage der Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 durch das Flip-Chip-Bond-Verfahren ermöglicht eine weitere Verringerung der Flächenerstreckung und der Dicke des Moduls und eine weitere Kostenreduzierung.
  • Eine Beziehung zwischen der Dielektrizitätskonstante der bei niederen Temperaturen gesinterten Laminatplatte und der Wellenlänge eines Signals ist generell gegeben durch den Ausdruck λg = ν0/{(εr × μr)1/2f0}. Dabei ist λg die Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle, ν0 ist die Übertragungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in Luft, er ist die relative Dielektrizitätskonstante, μr ist die relative Permeabilität und f0 ist die Frequenz der elektromagnetischen Welle. Die bei niedrigen Temperaturen gesinterte Laminatplatte des Hochfrequenzmoduls ist aus einem dielektrischen Material hergestellt, das eine Dielektrizitätskonstante von 15 bis 25 besitzt, insbesondere 18 bis 20, ein Wert, der höher ist als die Dielektrizitätskonstante (5 bis 7) eines dielektrischen Materials, das typischerweise für diese Art von Hochfrequenzmodulen verwendet wird. Ein bekanntes Material, das als das dielektrische Material verwendet werden kann, weist als Hauptbestandteil MgTiO3-CaTiO3 sowie B2O3 und Li2Co3 als Additive auf. Folglich sind die Längen der verteilten Konstantleitungen der jeweiligen Schaltungen generell um etwa 57% verringert, so daß die Größe des gesamten Moduls vorteilhaft verringert werden kann.
  • Das dielektrische Material für die bei niedrigen Temperaturen gesinterte Laminatplatte hat einen hohen Q-Wert (höher als 1 000, gemessen bei einer Frequenz von 2 GHz), so daß der dielektrische Verlust verringert ist. Ferner stellt das dielektrische Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante in der Größenordnung von 15 bis 25 einen wellenlängenreduzierenden Effekt bereit. Dies ermöglicht es ebenfalls, Verluste in den jeweiligen Filtern des Hochfrequenz-Sendemoduls zu verringern. Demzufolge lassen sich der Ausgangspegel und der Wirkungsgrad des Hochfrequenz-Sendemoduls steigern.
  • 8(a) zeigt eine Umschaltschaltung und 8(b) zeigt Tiefpaßfilter-Charakteristika der Umschaltschaltung für einen Vergleich zwischen einem Fall, bei dem die Umschaltschaltung verwendet wird unter Verwendung eines dielektrischen Materials mit hohem Q-Wert von 2 000, gemessen bei einer Frequenz von 2 GHz, und einer Dielektrizitätskonstante von 18,7, und einem Fall, bei dem die Umschaltschaltung erzeugt wird unter VerWendung eines dielektrischen Materials mit einer Dielektrizitätskonstante von 6,1 und einem Q-wert von 500, gemessen bei einer Frequenz von 2 GHz. Die Längen der verteilten Konstantleitungen SL1 und SL2, die in 8(a) gezeigt sind, betragen 6,68 mm bzw. 9,1 mm, wenn die Dielektrizitätskonstante 18,7 ist und betragen 11,3 mm bzw. 16 mm, wenn die Dielektrizitätskonstante 6,1 ist. Ein Verlust in der verteilten Konstantleitung SL2 der Umschaltschaltung beträgt 0,034 dB auf der Senderseite und 0,078 dB auf der Empfängerseite, wenn die Dielektrizitätskonstante 18,7 ist, und beträgt 0,074 dB auf der Senderseite und 0,183 dB auf der Empfängerseite, wenn die Dielektrizitätskonstante 6,1 ist.
  • Der Verlust der gesamten Umschaltschaltung beträgt 0,254 dB auf der Senderseite und 0,112 dB auf der Empfängerseite, wenn die Dielektrizitätskonstante 18,7 ist, und beträgt 0,484 dB auf der Senderseite und 0,257 dB auf der Empfängerseite, wenn die Dielektrizitätskonstante 6,1 ist.
  • Demzufolge trägt eine Umschaltschaltung, die hergestellt wird unter Verwendung des dielektrischen Materials mit hoher Dielektrizitätskonstante und hohem Q-Wert, zu einer Verringerung der Größe und der Verluste bei.
  • Bei der zuvor genannten Ausführungsform sind die verteilten Konstantleitungen STLD2 und STLG2 parallel zu den Koppelleitungen STLD20 bzw. STLG20 angeordnet, zum Zwecke einer Kopplung entlang von Leitungskanten. Alternativ hierzu können die verteilten Haupt-Konstantleitungen STLD2 und STLG2 auf einer oberen dielektrischen Schicht vorgesehen sein und die Koppelleitungen STLD20 und DTLG20 können zur Kopplung auf einer dielektrischen Schicht vorgesehen sein, die um eine Schicht oder eine vorbestimmte Anzahl von Schichten unterhalb der oberen Schicht liegt. Im Gegensatz hierzu können die verteilten Haupt-Konstantleitungen STLG2 und STLD2 auf einer niedrigeren dielektrischen Schicht vorgesehen sein und die Koppelleitungen STLD20 und STLG20 können zum Zwecke der Kopplung auf einer dielektrischen Schicht angeordnet sein, die um eine Schicht oder eine vorbestimmte Anzahl von Schichten oberhalb der niedrigeren Schicht angeordnet liegt.
  • Obgleich die Laminatplatte in der zuvor genannten Ausführungsform acht dielektrische Schichten aufweist, wie es in 3 gezeigt ist, ist die Anzahl der dielektrischen Schichten nicht auf acht begrenzt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzmodul sind die Zweigfilterschaltung DIP10 zum Trennen der Vielzahl von Transceiver-Systemen DCS, GSM mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander, die Umschaltschaltungen SW10, SW20 zum Umschalten der jeweiligen Transceiver-Systeme DCS, GSM zwischen den Senderzweigen TX und den Empfängerzweigen RX, die Koppler COP10, COP20, die auf den Senderseiten TX der Umschaltschaltungen SW10, SW20 vorgesehen sind, und die Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 sowie die Verstärkungsschaltungen MMIC10, MMIC20 der Verstärker AMP10, AMP20 in der einzelnen Laminatplatte integriert. Demzufolge läßt sich die Montagefläche auf der gedruckten Leiterplatte zum Zwecke der Größenreduzierung auf etwa ein Viertel bzw. um etwa ein Viertel reduzieren, verglichen mit einem herkömmlichen Modul, bei dem alle Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet sind. Selbst bei verringerter Größe wird das Streuen von Signalen in andere Schaltungen verhindert, was ansonsten aufgrund elektromagnetischer Kopplung zwischen den Leistungsverstärkern AMP10, AMP20 und den Kopplern COP10, C0P20 auftreten könnte, da Störungen verhindernde Massemuster 29 zwischen den Leistungsverstärkern AMP10, AMP20 und den Kopplern COP10, COP20 sowie den Umschaltschaltung SW10, SW20 sowie den Umschaltschaltungen SW10, SW20 vorgesehen sind.
  • Da das Hochfrequenzmodul mit den jeweiligen darin integrierten Komponenten an der gedruckten Leiterplatte montiert wird, besteht keine Notwendigkeit, an der gedruckten Leiterplatte zur Verbindung der jeweiligen Komponenten Verdrahtungen vorzusehen. Daher läßt sich der Leistungsanwendungswirkungsgrad am Antennenanschluß drastisch verbessern, bei einem unterdrückten Leistungsverlust.
  • Da sämtliche Komponenten des Hochfrequenzmoduls gleichzeitig konstruiert bzw. designt werden können, lassen sich die Charakteristika des Moduls optimal einstellen. Der Leistungsverlust kann reduziert werden und die zum Konstruieren des mobilen drahtlosen Anschlußgerätes erforderliche Zeit läßt sich bei Kostenreduktion verringern, ohne die Notwendigkeit, Schaltungen zum Einstellen der Charakteristika zwischen den jeweiligen Komponenten vorzusehen.
  • Da die bei niedrigen Temperaturen gesinterte Keramik als das Material für die dielektrischen Schichten verwendet wird, lassen sich eine Vielzahl von dielektrischen Schichten zusammen sintern, wobei die verteilten Konstantleitungen und die leitenden Kondensatormuster der Kondensatoren auf den jeweiligen dielektrischen Schichten gebildet sind. Demzufolge läßt sich der Herstellungsprozeß im Hinblick auf eine Kostenreduktion vereinfachen.
  • 9 stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie gezeigt, enthält eine Zweigfilterschaltung DIP10 zum Trennen einer Vielzahl von Transceiver-Systemen mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander einen Tiefpaßfilter und einen Hochpaßfilter, die in einer mehrschichtigen Platte eingebaut bzw. integriert sind. Das heißt, die Zweigfilterschaltung DIP10 weist einen Hochpaßfilter HPF10, eine Kondensator CD1 und einen Induktor LD1 auf, die auf einer DCS-Seite vorgesehen sind.
  • Das Hochpaßfilter HPF10 weist einen Kondensator CD2 auf, der in einer Signalleitung vorgesehen ist, verteilte Konstantleitungen STLD1-1, STLD1-2, die parallel zueinander und verbunden mit entgegengesetzten Enden des Kondensators CD2 vorgesehen sind, eine verteilte Konstantleitung STLD1-3 mit einer kleineren Länge, die mit einem Masseanschluß und mit einem Verbindungsknoten zwischen den verteilten konstanten Leitung STLD1-1 und STLD1-2 verbunden ist, und zwei Kondensatoren CD2-1, CD2-2, die mit Masseanschlüssen und mit den entgegengesetzten Enden des Kondensators CD2 verbunden sind. Das Hochpaßfilter HPF10 ist in die Laminatplatte eingebaut bzw. darin enthalten. Ein Gleichstromsperrkondensator ist zwischen dem Hochpaßfilter HPF10 und einer Diode DD1 vorgesehen.
  • Die Zweigfilterschaltung DIP10 weist ein Tiefpaßfilter LPF20, einen Kondensator CG1 und einen Induktor LG1 auf, die auf einer GSM-Seite vorgesehen sind. Das Tiefpaßfilter LPF20 weist eine verteilte konstante Leitung STLG1, einen Kondensator CG14 bzw. CG13, der parallel zu der verteilten Konstantleitung STLG1 angeordnet ist, und weitere Kondensatoren auf.
  • In der Zweigfilterschaltung DIP10, die in 9 gezeigt ist, lassen sich die Transceiver-Systeme mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander trennen, wie bei der Zweigfilterschaltung DIP10, die in 2 gezeigt ist, und die Dämpfung auf der GSM-Seite läßt sich steigern. Daher läßt sich das GSM-Durchlaßband sicher isolieren. Das heißt, die Isolierung zwischen dem GSM-Zweig und dem DCS-Zweig läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzmodul verbessern.
  • Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern daß verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung vorgenommen werden können, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Vorteile der Priorität gemäß Staatsvertrag von den japanischen Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern 2001-188331 und 2001-188332 , die beide am 21. Juni 2001 beim Japanischen Patentamt hinterlegt wurden, wobei deren Offenbarung vorliegend durch Bezugnahme enthalten ist.

Claims (19)

  1. Hochfrequenzmodul (RFM10), das aufweist: eine Laminatplatte mit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten, die übereinander gestapelt angeordnet sind; eine Zweigfilterschaltung (DIP10) zum Trennen einer Vielzahl von Transceiversystemen (DCS, GSM) mit unterschiedlichen Durchlaßbändern voneinander; Umschaltschaltungen (SW10, SW20), die mit der Zweigfilterschaltung (DIP10) verbunden sind, zum Umschalten der jeweiligen Transceiversysteme zwischen Senderzweigen (TX). und Empfängerzweigen (RX); und Leistungsverstärker (AMP10, AMP20), die jeweils mit den Umschaltschaltungen (SW10, SW20) verbunden sind und jeweils eine Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) und ein Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung aufweisen, das zum Verstärken eines Sendesignals mit einer Frequenz innerhalb eines Durchlaßbandes von jedem der Senderzweige (TX) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) verteilte Konstantleitungen aufweist, die um das Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung herum, auf der Oberfläche der Laminatplatte und/oder in der Laminatplatte vorgesehen sind und die Leistungsverstärker (AMP10, AMP20) für die jeweiligen Durchlaßbänder getrennt voneinander angeordnet sind, gesehen von oben auf die Laminatplatte, wobei das Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung in einem Hohlraum (25) angeordnet ist, der in der Oberfläche der Laminatplatte gebildet ist.
  2. Modul nach Anspruch 1, ferner mit Kopplern (COP10, COP20), die in der Laminatplatte vorgesehen sind, zum Überwachen von Ausgängen der Leistungsverstärker (AMP10, AMP20).
  3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen den Leistungsverstärkern (AMP10, AMP20) und den Umschaltschaltungen (SW10, SW20) Störungen verhindernde erste Massemuster (29) vorgesehen sind.
  4. Modul nach Anspruch 2, wobei zwischen den Leistungsverstärkern (AMP10, AMP20) und den Umschaltschaltungen (SW10, SW20) sowie zwischen den Leistungsverstärkern (AMP10, AMP20) und den Kopplern (COP10, COP20) Störungen verhindernde erste Massemuster (29) vorgesehen sind.
  5. Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei Störungen verhindernde Massemuster (29) auf einer Oberfläche der Laminatplatte und zwischen den dielektrischen Schichten der Laminatplatte vorgesehen sind und miteinander über Durchkontaktierungsleiter verbunden sind.
  6. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) konzentrierte Konstantbauteile aufweist, die auf der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen sind.
  7. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) eine verteilte Konstantleitung aufweist, die zwischen dem Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung und den Umschaltschaltungen (SW10, SW20) vorgesehen ist.
  8. Modul nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) eine verteilte Konstantleitung aufweist, die zwischen dem Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung und den Kopplern (COP10, COP20) vorgesehen ist.
  9. Modul nach Anspruch 2, wobei die Koppler (COP10, COP20) für die jeweiligen Durchlaßbänder getrennt voneinander angeordnet sind, gesehen von oben auf die Laminatplatte.
  10. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leistungsverstärker (AMP10, AMP20) die Umschaltschaltungen (SW10, SW20) und die Zweigfilterschaltung (DIP10) in dieser Reihenfolge in der Laminatplatte angeordnet sind.
  11. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die verteilten Konstantleitungen der Anpassungsschaltung (MAT10, MAT20) in einer nicht überlappenden Beziehung in Bezug auf die verteilten Konstantleitungen, der Umschaltschaltungen angeordnet sind, gesehen von oben auf die Laminatplatte.
  12. Modul nach Anspruch 2, wobei die verteilten Konstantleitungen der Anpassungsschaltungen (MAT10, MAT20) in einer nicht-überlappenden Beziehung in Bezug auf verteilte Konstantleitungen der Koppler (COP10, COP20) und verteilte Konstantleitungen der Umschaltschaltungen (SW10, SW20) angeordnet sind, gesehen von oben auf die Laminatplatte.
  13. Modul nach Anspruch 12, wobei die Koppler (COP10, COP20) jeweils eine verteilte Konstantleitung aufweisen, die zwischen den dielektrischen Schichten und einem konzentrierten Konstantbauteil vorgesehen ist, das an der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen ist.
  14. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Zweigfilterschaltung (DIP10) ein leitendes Kondensatormuster und verteilte, Konstantleitungen aufweist, die zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen sind, wobei die Umschaltschaltungen (SW10, SW20) jeweils ein konzentriertes Konstantbauteil aufweisen, das an der Oberfläche der Laminatplatte vorgesehen ist, wobei die Leistungsverstärker (AMP10, AMP20) jeweils ein Halbleiterbauteil (MMIC10, MMIC20) zur Hochfrequenzverstärkung aufweisen, das in einem Hohlraum (25) vorgesehen ist, der in der Oberfläche der Laminatplatte ausgebildet ist.
  15. Modul nach Anspruch 14, wobei die dielektrischen Schichten jeweils eine Dielektrizitätskonstante im Bereich von 15 bis 25 aufweisen.
  16. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei ein Signalanschlußmuster, ein Masseanschlußmuster und ein Bezugswertanschlußmuster in einem Umfangsbereich einer unteren Fläche der Laminatplatte vorgesehen ist und jeweils verbunden sind mit seitlichen Durchkontaktierungselektroden (21), die an einer Seitenfläche der Laminatplatte vorgesehen sind, wobei ein Massemuster in einem mittleren Bereich der unteren Fläche der Laminatplatte vorgesehen und mit dem Masseanschlußmuster verbunden ist, wobei das Massemuster mit einem Glasüberzug (41) beschichtet ist, derart, daß mehrere Abschnitte hiervon gegenüber dem Glasüberzug (41) freigelegt sind, und wobei eine thermische Durchkontaktierung (39) mit dem Massemuster verbunden ist.
  17. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei Störungen verhindernde zweite Massemuster (27) zwischen den Anpassungsschaltungen (MAT10, MAT20) vorgesehen sind.
  18. Modul nach Anspruch 17, wobei die Störungen verhindernden zweiten Massemuster (27) auf und in der Laminatplatte vorgesehen sind.
  19. Modul nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Störungen verhindernden ersten Massemuster (29) auf und in der Laminatplatte vorgesehen sind.
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