DE202021101043U1

DE202021101043U1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE202021101043U1
Application number: DE202021101043.6U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: US20210288680A1; KR20210116233A; CN214851215U; JP2021145283A; US11411586B2; KR102576367B1

Abstract

Hochfrequenzmodul, umfassend:
eine Modulplatine, die eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine aufweist;
einen Leistungsverstärker, der dazu konfiguriert ist, ein Übertragungssignal zu verstärken,
eine erste Schaltungskomponente und
eine Steuerschaltung, die zur Steuerung des Leistungsverstärkers konfiguriert ist,
wobei der Leistungsverstärker umfasst:
ein erstes Verstärkungselement,
ein zweites Verstärkungselement und
einen Ausgangstransformator, der eine erste Spule und eine zweite Spule umfasst, wobei
ein Ende der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des ersten Verstärkerelements verbunden ist,
ein anderes Ende der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Verstärkerelements verbunden ist,
ein Ende der zweiten Spule mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers verbunden ist,
die Steuerschaltung auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist und
das erste Schaltungselement oder das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement auf der zweiten Hauptfläche angeordnet sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In mobilen Kommunikationsgeräten, wie z. B. Mobiltelefonen, werden Leistungsverstärker, die Hochfrequenzübertragungssignale verstärken, verwendet.
Dazu offenbart die JP 2010-118916 A einen differenzverstärkenden Leistungsverstärker, der einen ersten Transistor, dem ein nicht invertiertes Eingangssignal zugeführt wird, einen zweiten Transistor, dem ein invertiertes Eingangssignal zugeführt wird, und einen Transformator enthält, der auf der Ausgangsanschlussseite des ersten Transistors und des zweiten Transistors angeordnet ist. Der Transformator enthält zwei magnetisch gekoppelte Primärspulen und eine Sekundärspule. Die beiden Primärspulen sind parallel geschaltet und jeweils magnetisch mit der Sekundärspule gekoppelt, so dass die Eingangsimpedanz der Primärspulen verringert werden kann, ohne den Q-Faktor zu verringern. Entsprechend kann die Leistungsverstärkung verbessert werden.
Da bei dem in JP 2010-118916 A offenbarten differenzverstärkenden Leistungsverstärker mit einem einzigen Hochfrequenzmodul viele Schaltungselemente im Leistungsverstärker enthalten sind, ist ein damit ausgestattetes Hochfrequenzmoduls recht groß.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Hochfrequenzmodul, das einen Leistungsverstärker vom Differenzverstärkertyp enthält, und ein verbessertes Kommunikationsgerät, das das Hochfrequenzmodul enthält, anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Hochfrequenzmodul gelöst, das eine Modulplatine, die eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine umfasst, einen Leistungsverstärker, der so konfiguriert ist, dass er ein Übertragungssignal verstärkt; ein erstes Schaltungselement; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie den Leistungsverstärker steuert, umfasst. Der Leistungsverstärker enthält ein erstes Verstärkungselement; ein zweites Verstärkungselement; und einen Ausgangstransformator, der eine erste Spule und eine zweite Spule enthält. Ein Ende der ersten Spule ist mit einem Ausgangsanschluss des ersten Verstärkungselements verbunden. Ein anderes Ende der ersten Spule ist mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Verstärkungselements verbunden. Ein Ende der zweiten Spule ist mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers verbunden. Die Steuerschaltung ist auf der ersten Hauptfläche angeordnet, und die erste Schaltungskomponente oder das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement sind auf der zweiten Hauptfläche angeordnet.
Die Erfindung erlaubt es, ein Hochfrequenzmodul, das einen Leistungsverstärker vom Differenzverstärkertyp enthält, mit geringer Baugröße und ein Kommunikationsgerät, das das Hochfrequenzmodul enthält, bereitzustellen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der vier Figuren umfassenden Zeichnung.
Figurenliste

1 zeigt Schaltungsanordnung eines Hochfrequenzmoduls und eines Kommunikationsgeräts gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt eine Schaltungskonfiguration eines Leistungsverstärkers vom Differenzverstärkertyp.
3A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem Beispiel 1 zeigt.
3B ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß Beispiel 1 zeigt.
3C ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Variante 1 zeigt.
3D ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Variante 2 zeigt.
4A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem Beispiel 2 zeigt.
4B ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß Beispiel 2 zeigt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Man beachte, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein allgemeines oder spezifisches Beispiel zeigen. Die in der folgenden Beschreibung genannten Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente sowie die Anordnung und Verbindung der Elemente sind Beispiele und sollen das Verständnis der Erfindung erleichtern, selbige aber nicht einschränken. Unter den Elementen in den folgenden Beispielen und Varianten werden Elemente, die nicht in einem der unabhängigen Ansprüche aufgeführt sind, als beliebige Elemente beschrieben. Darüber hinaus sind die Größen der Elemente und die Größenverhältnisse, die in den Zeichnungen dargestellt sind, nicht unbedingt genau. Soweit in verschiedenen Figuren gezeigte strukturelle Komponenten einander entsprechen, wurden sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und redundante Beschreibungen wurden soweit möglich weggelassen oder vereinfacht.
Im Folgenden haben ein Begriff, der eine Beziehung zwischen Elementen angibt, wie z. B. „parallel“ oder „senkrecht“, ein Begriff, der die Form eines Elements angibt, wie z. B. „rechteckig“, und ein Zahlenbereich nicht notwendigerweise nur strenge Bedeutungen, sondern umfassen auch im Wesentlichen äquivalente Bereiche, die z. B. eine Differenz von etwa einigen Prozent umfassen, insbesondere solche, wie sie auf dem hier in Frage stehenden Gebiet schon aufgrund von Fertigungstoleranzen üblich sind.
Im Folgenden bedeutet in Bezug auf A, B und C, die auf einer Platine montiert sind, „C ist in einer Draufsicht auf eine Platine (oder eine Hauptfläche einer Platine) zwischen A und B angeordnet“, dass mindestens eines der Liniensegmente, die beliebige Punkte in A und B verbinden, durch einen Bereich von C in einer Draufsicht auf eine Platine verläuft. Eine Draufsicht auf eine Platine bedeutet, dass eine Platine und ein auf der Platine montiertes Schaltungselement betrachtet werden, die orthogonal auf eine Ebene parallel zu einer Hauptfläche der Platine projiziert werden. Außerdem bedeutet „auf“ in Ausdrücken wie z. B. montiert auf, angeordnet auf, vorgesehen auf und gebildet auf nicht notwendigerweise einen direkten Kontakt.
Im Folgenden bedeutet „Sendepfad“ eine Übertragungsstrecke, die z. B. eine Leitung, durch die sich ein Hochfrequenz-Sendesignal ausbreitet, eine direkt mit der Leitung verbundene Elektrode und einen direkt mit der Leitung oder der Elektrode verbundenen Anschluss umfasst. Ein „Empfangsweg“ ist ein Übertragungsweg, der z. B. eine Leitung, durch die sich ein Hochfrequenz-Empfangssignal ausbreitet, eine direkt mit der Leitung verbundene Elektrode und ein direkt mit der Leitung oder der Elektrode verbundenes Endgerät umfasst. Darüber hinaus bedeutet „Sende- und Empfangsweg“ eine Übertragungsstrecke, die z. B. eine Leitung, durch die sich ein Hochfrequenz-Sendesignal und ein Hochfrequenz-Empfangssignal ausbreiten, eine direkt mit der Leitung verbundene Elektrode und ein direkt mit der Leitung oder der Elektrode verbundenes Endgerät umfasst.
Im Folgenden gilt „A und B sind verbunden“ nicht nur, wenn A und B physisch verbunden sind, sondern auch, wenn A und B elektrisch verbunden sind.
1 zeigt eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 und des Kommunikationsgeräts 5 gemäß einer Ausführungsform. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Kommunikationsgerät 5 das Hochfrequenzmodul 1, die Antenne 2, die nachfolgend kurz RFIC genannte Hochfrequenz-(HF)-Signalverarbeitungsschaltung 3 und die nachfolgend kurz BBIC genannte Basisbandsignalverarbeitungsschaltung 4.
RFIC 3 ist eine HF-Signalverarbeitungsschaltung, die von der Antenne 2 gesendete und empfangene Hochfrequenzsignale verarbeitet. Insbesondere verarbeitet RFIC 3 ein Empfangssignal, das über einen Empfangspfad des Hochfrequenzmoduls 1 eingegeben wird, z. B. durch Abwärtswandlung, und gibt ein Empfangssignal aus, das durch Verarbeitung an BBIC 4 erzeugt wird. RFIC 3 verarbeitet ein Sendesignal, das von BBIC 4 eingegeben wird, z. B. durch Aufwärtswandlung, und gibt ein Sendesignal aus, das durch Verarbeitung an einen Sendepfad des Hochfrequenzmoduls 1 erzeugt wird.
BBIC 4 ist eine Schaltung, die Signale unter Verwendung eines Zwischenfrequenzbandes verarbeitet, das niedriger ist als der Frequenzbereich eines im Funkfrequenzmodul 1 übertragenen Funkfrequenzsignals. Ein von BBIC 4 verarbeitetes Signal wird z. B. als Bildsignal für die Bildanzeige oder als Audiosignal für Gespräche über einen Lautsprecher verwendet.
RFIC 3 fungiert auch als Controller (Steuerschaltung), der die Verbindung steuert, die von den Schaltern 51, 52 und 53 im Funkfrequenzmodul 1 hergestellt wird, basierend auf einem zu verwendenden Kommunikationsband (einem Frequenzband). Insbesondere ändert RFIC 3 die von den Schaltern 51 bis 53 im Funkfrequenzmodul 1 hergestellte Verbindung entsprechend den Steuersignalen (nicht abgebildet). Insbesondere gibt RFIC 3 digitale Steuersignale zur Steuerung der Schalter 51 bis 53 an die nachfolgend kurz PA-Steuerschaltung genannte Leistungsverstärker- Steuerschaltung 80 aus. Die PA-Steuerschaltung 80 des Hochfrequenzmoduls 1 steuert das Verbinden und Trennen der Schalter 51 bis 53, indem sie digitale Steuersignale an die Schalter 51 bis 53 entsprechend den von RFIC 3 eingegebenen digitalen Steuersignalen ausgibt.
RFIC 3 fungiert auch als Controller, der die Verstärkung des im Hochfrequenzmodul 1 enthaltenen Leistungsverstärkers 10 sowie die Versorgungsspannung Vcc und die Vorspannung Vbias steuert, die dem Leistungsverstärker 10 zugeführt werden. Konkret gibt RFIC 3 digitale Steuersignale an den Steuersignalanschluss 130 des Hochfrequenzmoduls 1 aus. Die PA-Steuerschaltung 80 des Hochfrequenzmoduls 1 stellt die Verstärkung des Leistungsverstärkers 10 ein, indem sie ein Steuersignal, die Versorgungsspannung Vcc oder die Vorspannung Vbias an den Leistungsverstärker 10 entsprechend einem digitalen Steuersignal ausgibt, das über den Steuersignalanschluss 130 eingegeben wird. Man beachte, dass ein Steuersignalanschluss, der von RFIC 3 ein digitales Steuersignal zur Steuerung der Verstärkung des Leistungsverstärkers 10 empfängt, und ein Steuersignalanschluss, der von RFIC 3 digitale Steuersignale zur Steuerung der Stromversorgungsspannung Vcc und der Vorspannung Vbias empfängt, die dem Leistungsverstärker 10 zugeführt werden, unterschiedliche Anschlüsse sein können. Der Controller kann außerhalb des RFIC 3 angeordnet sein, z. B. im BBIC 4.
Die Antenne 2 ist mit der Antennenanschluss 100 des Hochfrequenzmoduls 1 verbunden, strahlt ein Hochfrequenzsignal ab, das vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegeben wird, und empfängt und gibt ein Hochfrequenzsignal von außen an das Hochfrequenzmodul 1 ab.
Man beachte, dass die Antenne 2 und der BBIC 4 nicht notwendigerweise im Kommunikationsgerät 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind.
Als nächstes wird eine detaillierte Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben werden.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 den Antennenanschluss 100, den Leistungsverstärker 10, den rauscharmen Verstärker 20, die Sendefilter 30T und 40T, die Empfangsfilter 30R und 40R, die PA-Steuerschaltung 80, die Anpassungsschaltungen 61, 62 und 63, die Schalter 51, 52 und 53 sowie den Diplexer 35.
Der Antennenanschluss 100 ist ein Beispiel für einen Eingangs-/AusgangsAnschluss und ist ein gemeinsamer Antennenanschluss, der mit der Antenne 2 verbunden ist.
Der Leistungsverstärker 10 ist eine differenzverstärkende Verstärkerschaltung, die Hochfrequenzsignale im Kommunikationsband A und im Kommunikationsband B verstärkt, die über den Übertragungseingangsanschluss 110 eingegeben werden.
Die PA-Steuerschaltung 80 stellt die Verstärkung des Leistungsverstärkers 10 ein, z. B. in Abhängigkeit von einem digitalen Steuersignal, das über den Steuersignalanschluss 130 eingegeben wird. Die PA-Steuerschaltung 80 kann als integrierte Halbleiterschaltung (IC) ausgebildet sein. Ein Halbleiter-IC umfasst z. B. einen komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS), der insbesondere durch einen Silizium-auf-Isolator-Prozess (SOI) gebildet wird. Dementsprechend kann ein solcher Halbleiter-IC zu geringen Kosten hergestellt werden. Man beachte, dass der Halbleiter-IC mindestens eines von Galliumarsenid (GaAs), Silizium-Germanium (SiGe) oder Galliumnitrid (GaN) enthalten kann. So kann ein Hochfrequenzsignal mit hoher Verstärkungsqualität und hoher Rauschqualität ausgegeben werden.
Der rauscharme Verstärker 20 verstärkt die Hochfrequenzsignale in den Kommunikationsbändern A und B, während das Rauschen gering gehalten wird, und gibt die verstärkten Hochfrequenzsignale an den Empfangsausgangsanschluss 120 aus.
Das Übertragungsfilter 30T ist auf dem Übertragungspfad AT angeordnet, der den Leistungsverstärker 10 und die Antennenanschluss 100 verbindet, und lässt ein Übertragungssignal im Übertragungsband des Kommunikationsbandes A innerhalb eines vom Leistungsverstärker 10 verstärkten Übertragungssignals durch. Das Übertragungsfilter 40T ist auf dem Übertragungspfad BT angeordnet, der den Leistungsverstärker 10 und die Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Übertragungssignal im Übertragungsband des Kommunikationsbandes B innerhalb eines vom Leistungsverstärker 10 verstärkten Übertragungssignals weiter.
Das Empfangsfilter 30R ist auf dem Empfangsweg AR angeordnet, der den rauscharmen Verstärker 20 und die Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Empfangssignal im Empfangsband des Kommunikationsbandes A innerhalb eines Empfangssignaleingangs durch die Antennenanschluss 100 weiter. Das Empfangsfilter 40R ist auf dem Empfangsweg BR angeordnet, der den rauscharmen Verstärker 20 und die Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Empfangssignal im Empfangsband des Kommunikationsbandes B innerhalb eines Empfangssignaleingangs durch die Antennenanschluss 100 weiter.
Sendefilter 30T und Empfangsfilter 30R sind in einem Duplexer 30 enthalten, dessen Durchlassbereich das Kommunikationsband A ist. Der Duplexer 30 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal im Kommunikationsband A durch Frequenzduplexverfahren (FDD). Sendefilter 40T und Empfangsfilter 40R sind in einem Duplexer 40 enthalten, dessen Durchlassbereich das Kommunikationsband B ist. Der Duplexer 40 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal im Kommunikationsband B durch FDD.
Man beachte, dass sowohl der Duplexer 30 als auch der Duplexer 40 jeweils ein Multiplexer sein kann, der nur eine Mehrzahl von Sendefiltern enthält, ein Multiplexer, der nur eine Mehrzahl von Empfangsfiltern enthält, oder ein Multiplexer, der eine Mehrzahl von Duplexern enthält. Sendefilter 30T und Empfangsfilter 30R müssen nicht zwingend im Duplexer 30 enthalten sein, und stattdessen kann ein einziger Filter für Signale verwendet werden, die im Zeitduplexverfahren (TDD) übertragen werden. In diesem Fall sind ein oder mehrere Schalter, die zwischen Senden und Empfangen umschalten, stromaufwärts, stromabwärts oder stromaufwärts und stromabwärts von Sendefilter 30T und Empfangsfilter 30R angeordnet.
Die Anpassungsschaltung 61 ist in einem Pfad angeordnet, der den Schalter 53 und den Duplexer 30 verbindet, und passt die Impedanz zwischen (i) dem Duplexer 30 und (ii) dem Diplexer 35 und dem Schalter 53 an. Die Anpassungsschaltung 62 ist in einem Pfad angeordnet, der den Schalter 53 und den Duplexer 40 verbindet, und passt die Impedanz zwischen (i) dem Duplexer 40 und (ii) dem Diplexer 35 und dem Schalter 53 an.
Die Anpassungsschaltung 63 ist auf Empfangswegen angeordnet, die den rauscharmen Verstärker 20 und die Empfangsfilter 30R und 40R verbinden, und passt die Impedanz zwischen (i) dem rauscharmen Verstärker 20 und (ii) den Empfangsfiltern 30R und 40R an.
Man beachte, dass eine Anpassungsschaltung, die die Impedanz zwischen (i) dem Leistungsverstärker 10 und (ii) den Übertragungsfiltern 30T und 40T anpasst, auf den Übertragungswegen angeordnet sein kann, die den Leistungsverstärker 10 und die Übertragungsfilter 30T und 40T verbinden.
Der Schalter 51 umfasst einen gemeinsamen Anschluss und zwei Auswahlanschlüsse. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 51 ist mit dem Ausgangsanschluss 116 des Leistungsverstärkers 10 verbunden. Einer der Auswahlanschlüsse des Schalters 51 ist mit dem Übertragungsfilter 30T verbunden, und der andere Auswahlanschluss des Schalters 51 ist mit dem Übertragungsfilter 40T verbunden. Diese Anschlusskonfiguration ermöglicht es dem Schalter 51, die Verbindung des Leistungsverstärkers 10 zwischen dem Übertragungsfilter 30T und dem Übertragungsfilter 40T umzuschalten. Der Schalter 51 enthält z. B. einen einpoligen Umschaltkreis mit Doppelauslösung (SPDT).
Der Schalter 52 enthält einen gemeinsamen Anschluss und zwei Auswahlanschlüsse. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 52 ist über die Anpassungsschaltung 63 mit dem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 20 verbunden. Einer der Auswahlanschlüsse des Schalters 52 ist mit dem Empfangsfilter 30R verbunden, und der andere Auswahlanschluss des Schalters 52 ist mit dem Empfangsfilter 40R verbunden. Diese Anschlusskonfiguration ermöglicht es dem Schalter 52, zwischen dem Verbinden und Trennen des rauscharmen Verstärkers 20 mit/von dem Empfangsfilter 30R und zwischen dem Verbinden und Trennen des rauscharmen Verstärkers 20 mit/von dem Empfangsfilter 40R zu wechseln. Der Schalter 52 umfasst z. B. einen einpoligen Umschaltkreis mit Doppelauslösung (kurz SPDT für „single pole double throw“ genannt).
Der Schalter 53 ist ein Beispiel für einen Antennenschalter und ist über den Diplexer 35 mit der Antennenanschluss 100 verbunden und schaltet die Verbindung der Antennenanschluss 100 zwischen (1) Sendepfad AT und Empfangspfad AR und (2) Sendepfad BT und Empfangspfad BR um. Man beachte, dass der Schalter 53 einen Mehrfachverbindungs-Schaltkreis enthält, der gleichzeitige Verbindungen von (1) und (2) oben ermöglicht.
Der Diplexer 35 ist ein Beispiel für einen Multiplexer und enthält die Filter 35L und 35H. Filter 35L hat einen Durchlassbereich, der ein Frequenzbereich ist, der die Kommunikationsbänder A und B einschließt, und Filter 35H hat einen Durchlassbereich, der ein anderer Frequenzbereich als der Frequenzbereich ist, der die Kommunikationsbänder A und B einschließt. Ein Anschluss von Filter 35L und ein Anschluss von Filter 35H sind gemeinsam mit dem Antennenanschlussanschluss 100 verbunden. Bei den Filtern 35L und 35H handelt es sich jeweils um ein LC-Filter, das beispielsweise mindestens eine Chip-Induktivität oder einen Chip-Kondensator enthält. Man beachte, dass, wenn der Frequenzbereich, der die Kommunikationsbänder A und B umfasst, niedriger ist als der oben genannte unterschiedliche Frequenzbereich, Filter 35L ein Tiefpassfilter und Filter 35H ein Hochpassfilter sein kann.
Man beachte, dass die oben beschriebenen Sendefilter 30T und 40T und Empfangsfilter 30R und 40R jeweils eines von beispielsweise einem akustischen Wellenfilter, das akustische Oberflächenwellen (SAWs) verwendet, einem akustischen Wellenfilter, das akustische Volumenwellen (BAWs) verwendet, einem Induktor-Kondensator-(LC)-Resonanzfilter und einem dielektrischen Filter sein können und darüber hinaus nicht auf diese Filter beschränkt sind.
Die Anpassungsschaltungen 61 bis 63 sind nicht notwendigerweise in dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten.
In der Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 sind der Leistungsverstärker 10, der Schalter 51, das Sendefilter 30T, die Anpassungsschaltung 61, der Schalter 53 und das Filter 35L in einer ersten Sendeschaltung enthalten, die Sendesignale im Kommunikationsband A zur Antennenanschluss 100 überträgt. Filter 35L, Schalter 53, Anpassungsschaltung 61, Empfangsfilter 30R, Schalter 52, Anpassungsschaltung 63 und rauscharmer Verstärker 20 sind in einer ersten Empfangsschaltung enthalten, die Empfangssignale im Kommunikationsband A von der Antenne 2 über die Antennenanschluss 100 überträgt.
Leistungsverstärker 10, Schalter 51, Sendefilter 40T, Anpassungsschaltung 62, Schalter 53 und Filter 35L sind in einer zweiten Sendeschaltung enthalten, die Sendesignale im Kommunikationsband B zur Antennenanschluss 100 überträgt. Filter 35L, Schalter 53, Anpassungsschaltung 62, Empfangsfilter 40R, Schalter 52, Anpassungsschaltung 63 und rauscharmer Verstärker 20 sind in einer zweiten Empfangsschaltung enthalten, die Empfangssignale im Kommunikationsband B von Antenne 2 über die Antennenanschluss 100 überträgt.
Gemäß der obigen Schaltungskonfiguration kann das Hochfrequenzmodul 1 mindestens eines von Senden, Empfangen oder Senden und Empfangen eines Hochfrequenzsignals im Kommunikationsband A oder B ausführen. Außerdem kann das Hochfrequenzmodul 1 mindestens eines von gleichzeitigem Senden, gleichzeitigem Empfangen oder gleichzeitigem Senden und Empfangen von Hochfrequenzsignalen in den Kommunikationsbändern A und B ausführen.
Man beachte, dass in dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung die beiden Sendeschaltungen und die beiden Empfangsschaltungen nicht über den Schalter 53 mit der Antennenanschluss 100 verbunden sein müssen, sondern über verschiedene Anschlüsse mit der Antenne 2 verbunden sein können. Es ist ausreichend, wenn das Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung mindestens einen der ersten Sendeschaltung oder der zweiten Sendeschaltung enthält.
Bei dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es ausreichend, wenn der erste Übertragungskreis den Leistungsverstärker 10 und mindestens ein Element aus dem Übertragungsfilter 30T, den Schaltern 51 und 53 und der Anpassungsschaltung 61 enthält. Es ist ausreichend, wenn der zweite Übertragungskreis den Leistungsverstärker 10 und mindestens ein Element aus dem Übertragungsfilter 40T, den Schaltern 51 und 53 und der Anpassungsschaltung 62 enthält.
Der rauscharme Verstärker 20 und die Schalter 51 bis 53 können in einem einzigen Halbleiter-IC ausgebildet sein. Der Halbleiter-IC enthält z. B. einen CMOS und wird speziell durch den SOI-Prozess gebildet. Dementsprechend kann ein solcher Halbleiter-IC kostengünstig hergestellt werden. Man beachte, dass der Halbleiter-IC mindestens eines von GaAs, SiGe oder GaN enthalten kann. So kann ein Hochfrequenzsignal mit hoher Verstärkungsqualität und hoher Rauschqualität ausgegeben werden.
Nachfolgend wird ein Schaltungsaufbau des Leistungsverstärkers 10 im Detail beschrieben.
2 zeigt eine Schaltungskonfiguration des Leistungsverstärkers 10. Wie in 2 dargestellt, umfasst der Leistungsverstärker 10 einen Eingangsanschluss 115, einen Ausgangsanschluss 116, ein Verstärkungselement 12 (ein erstes Verstärkungselement), ein Verstärkungselement 13 (ein zweites Verstärkungselement), ein Verstärkungselement 11, einen Zwischentransformator (Transformator) 14, einen Kondensator 16 und einen Ausgangstransformator (Unsymmetrie-Symmetrie-Transformator) 15.
Der Eingangsanschluss des Verstärkerelements 11 ist mit dem Eingangsanschluss 115 verbunden, und der Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 11 ist mit einem unsymmetrischen Anschluss des Zwischentransformators 14 verbunden. Ein symmetrischer Anschluss des Zwischentransformators 14 ist mit dem Eingangsanschluss des Verstärkungselements 12 verbunden, und der andere symmetrische Anschluss des Zwischentransformators 14 ist mit dem Eingangsanschluss des Verstärkungselements 13 verbunden.
Ein über den Eingangsanschluss 115 eingegebenes Hochfrequenzsignal wird durch das Verstärkungselement 11 in einem Zustand verstärkt, in dem die Vorspannung Vcc1 an das Verstärkungselement 11 angelegt ist. Der Zwischenstufen-Transformator 14 wendet eine unsymmetrisch-symmetrische Transformation auf das verstärkte Hochfrequenzsignal an. Zu diesem Zeitpunkt wird ein nicht invertiertes Eingangssignal über einen symmetrischen Anschluss des Interstage-Transformators 14 ausgegeben, und ein invertiertes Eingangssignal wird über den anderen symmetrischen Anschluss des Interstage-Transformators 14 ausgegeben.
Der Ausgangstransformator 15 enthält eine Primärspule (erste Spule) 15a und eine Sekundärspule (zweite Spule) 15b. Ein Ende der Primärspule 15a ist mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden, und das andere Ende der Primärspule 15a ist mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden. Die Vorspannung Vcc2 wird an einen mittleren Punkt der Primärspule 15a angelegt. Ein Ende der Sekundärspule 15b ist mit dem Ausgangsanschluss 116 verbunden, und das andere Ende der Sekundärspule 15b ist mit Masse verbunden. Anders ausgedrückt: Der Ausgangstransformator 15 ist zwischen (i) dem Ausgangsanschluss 116 und (ii) dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 und dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 angeschlossen.
Der Kondensator 16 ist zwischen dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 und dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 angeschlossen.
Die Impedanz eines nicht invertierten Eingangssignals, das durch das Verstärkungselement 12 verstärkt wird, und die Impedanz eines invertierten Eingangssignals, das durch das Verstärkungselement 13 verstärkt wird, werden durch den Ausgangstransformator 15 und den Kondensator 16 transformiert, während die Signale in Gegenphase zueinander gehalten werden. Insbesondere passen der Ausgangstransformator 15 und der Kondensator 16 die Ausgangsimpedanz des Leistungsverstärkers 10 an dem Ausgangsanschluss 116 an die Eingangsimpedanz des Schalters 51 und der in 1 dargestellten Übertragungsfilter 30T und 40T an. Man beachte, dass ein kapazitives Element, das zwischen Masse und einem Pfad, der den Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, angeschlossen ist, zur Impedanzanpassung beiträgt. Man beachte, dass das kapazitive Element in Reihe auf dem Pfad angeordnet sein kann, der den Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, oder auch weggelassen werden kann.
Die Verstärkerelemente 11 bis 13, der Zwischentransformator 14 und der Kondensator 16 bilden hier die Differenzverstärkerschaltung 10A. Insbesondere die Verstärkungselemente 11 bis 13 und der Zwischentransformator 14 sind in vielen Fällen integral ausgebildet, indem sie z. B. in einem einzigen Chip ausgebildet sind oder auf demselben Substrat montiert sind. Im Gegensatz dazu muss der Ausgangstransformator 15 einen hohen Q-Faktor aufweisen, um ein Übertragungssignal mit hoher Leistung zu verarbeiten, und ist daher nicht integral mit den Verstärkungselementen 11 bis 13 oder dem Zwischentransformator 14 ausgebildet, z. B. Anders ausgedrückt: Von den Schaltungskomponenten des Leistungsverstärkers 10 bilden die Schaltungskomponenten mit Ausnahme des Ausgangstransformators 15 die Differenzverstärkerschaltung 10A.
Man beachte, dass das Verstärkungselement 11 und der Kondensator 16 in der Differenzverstärkerschaltung 10A weggelassen werden können.
Gemäß der Schaltungskonfiguration des Leistungsverstärkers 10 arbeiten die Verstärkungselemente 12 und 13 gegenphasig zueinander. Zu diesem Zeitpunkt fließen Grundwellenströme durch die Verstärkungselemente 12 und 13 gegenphasig, d. h. in entgegengesetzten Richtungen, und somit fließen Grundwellenströme nicht in eine Masseleitung oder eine Stromversorgungsleitung, die in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von den Verstärkungselementen 12 und 13 angeordnet sind. Dementsprechend kann das Einfließen von unnötigen Strömen in die oben genannten Leitungen vernachlässigt werden, und somit kann die Verringerung der Leistungsverstärkung, die in einem herkömmlichen Leistungsverstärker zu beobachten ist, reduziert werden. Weiterhin werden ein nicht invertiertes Signal und ein invertiertes Signal, die durch die Verstärkungselemente 12 und 13 verstärkt werden, kombiniert, und somit können Rauschkomponenten, die den Signalen in ähnlicher Weise überlagert sind, ausgelöscht werden, und unnötige Wellen, wie z. B. harmonische Komponenten, können verringert werden.
Man beachte, dass das verstärkende Element 11 nicht unbedingt im Leistungsverstärker 10 enthalten sein muss. Ein Element, das ein unsymmetrisches Eingangssignal in ein nicht invertiertes Eingangssignal und ein invertiertes Eingangssignal umwandelt, ist nicht auf den Zwischenstufen-Transformator 14 beschränkt. Der Kondensator 16 ist kein wesentliches Element zur Impedanzanpassung.
Die Verstärkungselemente 11 bis 13 und der rauscharme Verstärker 20 enthalten jeweils einen Feldeffekttransistor (FET) oder einen Hetero-Bipolartransistor (HBT), z. B. aus einem CMOS auf Siliziumbasis oder GaAs.
Wenn das Hochfrequenzmodul 1 auf einer einzigen Montageplatine montiert ist, sind viele Schaltungselemente (Verstärkungselemente 11 bis 13, Zwischenstufentransformator 14, Ausgangstransformator 15 und Kondensator 16) im Leistungsverstärker 10 enthalten, was zu einer Vergrößerung des Hochfrequenzmoduls 1 führt. Wenn die Elemente sehr dicht montiert sind, stören ein Hochleistungsübertragungssignal, das vom Leistungsverstärker 10 ausgegeben wird, und ein Steuersignal, das von der PA-Steuerschaltung 80 ausgegeben wird, die Schaltungskomponenten, die im Hochfrequenzmodul 1 enthalten sind, und die Qualität eines Hochfrequenzsignals, das vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegeben wird, verschlechtert sich, was ein Problem darstellt.
Um das genannte Problem zu beheben, hat das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration zur Miniaturisierung des Hochfrequenzmoduls 1 bei gleichzeitiger Reduzierung der Verschlechterung der Qualität eines Hochfrequenzsignals, das vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegeben wird.
Im Folgenden wird die Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben, die die Verschlechterung der Signalqualität und auch die Größe desselben reduziert.
3A ist eine schematische Darstellung, die eine planare Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Beispiel 1 illustriert. 3B ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Beispiel 1 veranschaulicht, und zeigt insbesondere einen Querschnitt entlang der Linie IIIB bis IIIB in 3A. Man beachte, dass (a) von 3A ein Layout von Schaltungselementen illustriert, wenn die Hauptfläche 91a aus den Hauptflächen 91a und 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. Andererseits ist (b) von 3A eine perspektivische Ansicht eines Layouts von Schaltungselementen, wenn die Hauptfläche 91b von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. In 3A ist der im Inneren der Modulplatine 91 angeordnete Ausgangstransformator 15 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Das Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 zeigt eine bestimmte Anordnung von Schaltungselementen, die im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der Ausführungsform enthalten sind.
Wie in 3A und 3B dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel zusätzlich zu der in 1 dargestellten Schaltungskonfiguration die Modulplatine 91, die Kunststoffelemente 92 und 93 sowie die Anschlüsse 150 zur Herstellung von externen Verbindungen (kurz Außenanschlüsse genannt)
Die Modulplatine 91 ist eine Platine, die eine Hauptfläche 91a (eine zweite Hauptfläche) und eine Hauptfläche 91b (eine erste Hauptfläche) auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 enthält, und auf der die obigen Übertragungsschaltungen und die obigen Empfangsschaltungen montiert sind. Als Modulplatine 91 wird beispielsweise eine Platine aus Low Temperature Co-Fired Ceramics (LTCC), eine Platine aus High Temperature Co-Fired Ceramics (HTCC), eine Platine mit eingebetteten Komponenten, eine Platine mit einer Umverteilungsschicht (RDL) und eine gedruckte Leiterplatte verwendet, die jeweils eine gestapelte Struktur aus mehreren dielektrischen Schichten aufweisen.
Das Harzelement 92 ist auf der Hauptfläche 91a der Modulplatine 91 vorgesehen, bedeckt zumindest teilweise die Sendeschaltungen, zumindest teilweise die Empfangsschaltungen und die Hauptfläche 91a der Modulplatine 91 und hat die Funktion, die Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit beispielsweise der in den Sendeschaltungen und den Empfangsschaltungen enthaltenen Schaltungselemente zu gewährleisten. Das Kunststoffelement 93 ist auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 vorgesehen, deckt zumindest teilweise die Übertragungsschaltungen, zumindest teilweise die Empfangsschaltungen und die Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 ab und hat die Funktion, die Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit z. B. der in den Übertragungsschaltungen und den Empfangsschaltungen enthaltenen Schaltungselemente sicherzustellen. Man beachte, dass die Kunststoffelemente 92 und 93 nicht notwendigerweise in dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
Wie in 3A und 3B dargestellt, sind im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel die Differenzverstärkerschaltung 10A, die Duplexer 30 und 40, die Anpassungsschaltungen 61, 62 und 63 sowie der Schalter 53 auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 montiert. Auf der anderen Seite sind die PA-Steuerschaltung 80, der rauscharme Verstärker 20, die Schalter 51 und 52 und der Diplexer 35 auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) der Modulplatine 91 montiert. Der Ausgangstransformator 15 ist im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet.
In diesem Beispiel sind die Verstärkerelemente 12 und 13 auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) montiert. Andererseits ist die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) montiert. Außerdem ist der rauscharme Verstärker 20 eine erste Schaltungskomponente, die auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) montiert ist.
Man beachte, dass die Duplexer 30 und 40, der Schalter 53 und die Anpassungsschaltungen 61, 62 und 63 auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) montiert sind, aber auch auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) montiert werden können. Die Schalter 51 und 52 und der Diplexer 35 sind auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) montiert, können aber auch auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) montiert werden.
Der Leistungsverstärker 10 enthält mindestens die Verstärkungselemente 12 und 13, den Zwischentransformator 14 und den Ausgangstransformator 15 und somit viele Schaltungselemente, was zu einer Vergrößerung der Montagefläche führt. Folglich wird die Größe des Hochfrequenzmoduls wahrscheinlich zunehmen.
Um dies zu beheben, ermöglicht die obige Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß diesem Beispiel, dass die PA-Steuerschaltung 80, die den Leistungsverstärker 10 steuert, und die Differenzverstärkerschaltung 10A an den beiden Seiten montiert werden können, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1 miniaturisiert werden.
Die PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale empfängt und ausgibt, und die Differenzverstärkerschaltung 10A sind so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und somit kann verhindert werden, dass die Differenzverstärkerschaltung 10A digitales Rauschen empfängt. Dementsprechend kann die Verschlechterung der Qualität eines Hochfrequenzsignals, das vom Leistungsverstärker 10 ausgegeben wird, reduziert werden.
Man beachte, dass die Modulplatine 91 wünschenswerterweise eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der mehrere dielektrische Schichten übereinander angeordnet sind und ein Masseelektrodenmuster auf mindestens einer der dielektrischen Schichten ausgebildet ist. Dementsprechend verbessert sich die Funktion der Abschirmung elektromagnetischer Felder der Modulplatine 91.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind mehrere Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Das Hochfrequenzmodul 1A tauscht über die Außenanschlüsse 150 elektrische Signale mit einer Hauptplatine aus, die auf der negativen z-Achsenseite des Hochfrequenzmoduls 1A angeordnet ist. Wie in (b) von 3A dargestellt, umfassen die Außenanschlüsse den Antennenanschluss 100, den Sendeeingangsanschluss 110 und den Empfangsausgangsanschluss 120. Die Potenziale einiger der Außenanschlüsse 150 sind auf das Massepotenzial der Hauptplatine eingestellt. Auf der Hauptfläche 91b, die der Hauptplatine zugewandt ist, ist von den Hauptflächen 91a und 91b die Differenzverstärkerschaltung 10A, deren Höhe nicht leicht verringert werden kann, nicht angeordnet, und der rauscharme Verstärker 20, dessen Höhe leicht verringert werden kann, ist angeordnet, und somit kann die Höhe des Hochfrequenzmoduls 1A insgesamt verringert werden. Weiterhin sind Außenanschlüsse 150, die als Masseelektroden verwendet werden, um den rauscharmen Verstärker 20 herum angeordnet, der die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflusst, und somit kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen reduziert werden.
Man beachte, dass, wie in (b) von 3A und 3B dargestellt, die Außenanschlüsse 150 mit dem Massepotential außerhalb der Außenanschlüsse 150 in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 zweckmäßigerweise zwischen der PA-Steuerschaltung 80 und dem rauscharmen Verstärker 20 angeordnet sind. Dementsprechend werden Außenanschlüsse 150, die als Masseelektroden dienen, zwischen dem rauscharmen Verstärker 20 und der PA-Steuerschaltung 80 angeordnet, wodurch eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit weiter reduziert werden kann.
In diesem Beispiel enthält die Anpassungsschaltung 63 mindestens einen Induktor, und der Induktor ist auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) angeordnet. Dementsprechend sind die Induktivität und die PA-Steuerschaltung 80, die die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflussen, so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und somit kann verhindert werden, dass eine mit der PA-Steuerschaltung 80 und der Induktivität verbundene digitale Steuerleitung über ein elektromagnetisches Feld gekoppelt wird. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit, die durch digitales Rauschen verursacht wird, reduziert werden.
Die Differenzverstärkerschaltung 10A ist eine Komponente, die von den im Hochfrequenzmodul 1A enthaltenen Schaltungskomponenten eine große Menge an Wärme erzeugt. Um die Wärmeableitung des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern, ist es wichtig, die von der Differenzverstärkerschaltung 10A erzeugte Wärme über Wärmeableitungspfade mit geringem Wärmewiderstand an die Hauptplatine abzuleiten. Wenn die Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91b montiert ist, ist eine mit der Differenzverstärkerschaltung 10A verbundene Elektrodenleitung auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Dementsprechend umfassen die Wärmeableitungspfade einen Wärmeableitungspfad nur entlang eines planaren Linienmusters (in Richtung der xy-Ebene) auf der Hauptfläche 91b. Das planare Linienmuster wird aus einem dünnen Metallfilm gebildet und hat daher einen hohen Wärmewiderstand. Dementsprechend verschlechtert sich die Wärmeableitung, wenn die Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist.
Um dies zu beheben, enthält das Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel außerdem einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V, der mit einer Masseelektrode der Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91a verbunden ist und sich von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91b erstreckt, wie in 3B dargestellt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V ist auf der Hauptfläche 91b mit Außenanschlüsse 150 verbunden, die das Massepotenzial außerhalb der Außenanschlüsse 150 aufweisen.
Gemäß dieser Konfiguration können, wenn die Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91a montiert ist, die Differenzverstärkerschaltung 10A und die Außenanschlüsse 150 durch einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden werden. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10A ein Wärmeableitungspfad, der sich nur entlang eines planaren Leitungsmusters in Richtung der xy-Ebene erstreckt und einen hohen Wärmewiderstand aufweist, von Leitungen auf und in der Modulplatine 91 ausgeschlossen werden. Somit kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1A mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10A zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Man beachte, dass im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel der rauscharme Verstärker 20 und die Schalter 51 und 52 in einem einzigen Halbleiter-IC 70 enthalten sein können. Dementsprechend kann das Hochfrequenzmodul 1A miniaturisiert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel ist der Ausgangstransformator 15 im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet, kann aber auch als Chip-Schaltungskomponente auf der Hauptfläche 91a oder 91b montiert sein.
Man beachte, dass in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 in einem Bereich, der einen Formationsbereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist, wünschenswerterweise keine Schaltungskomponente angeordnet ist. Der Ausgangstransformator 15 muss einen hohen Q-Faktor haben, um ein Hochleistungsübertragungssignal zu verarbeiten, und daher wird ein durch den Ausgangstransformator 15 gebildetes Magnetfeld wünschenswerterweise nicht durch eine andere Schaltungskomponente verändert, die sich daneben befindet. Da in dem oben genannten Bereich keine Schaltungskomponente gebildet wird, kann der Q-Faktor der im Ausgangstransformator 15 enthaltenen Induktivität hoch gehalten werden.
Des Weiteren ist es wünschenswert, dass in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 keine Masseelektrodenschicht in einem Bereich der Modulplatine 91 ausgebildet ist, der den Bereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist. Gemäß dieser Konfiguration kann sichergestellt werden, dass der Ausgangstransformator 15 und eine Masseelektrode weit voneinander beabstandet sind, und somit kann der Q-Faktor der im Ausgangstransformator 15 enthaltenen Induktivität hoch gehalten werden.
Man beachte, dass der Formationsbereich, in dem der Ausgangstransformator 15 gebildet wird, wie folgt definiert ist. Der Formationsbereich, in dem der Ausgangstransformator 15 gebildet wird, ist ein minimaler Bereich, der einen Formationsbereich, in dem die Primärspule 15a gebildet wird, und einen Formationsbereich, in dem die Sekundärspule 15b gebildet wird, in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 umfasst.
Die Sekundärspule 15b ist hier als ein Linienleiter definiert, der entlang der Primärspule 15a in einem Abschnitt angeordnet ist, in dem ein erster Abstand von der Primärspule 15a im Wesentlichen konstant ist. Zu diesem Zeitpunkt sind Abschnitte des Linienleiters, die sich auf beiden Seiten des obigen Abschnitts befinden, von der Primärspule 15a um einen zweiten Abstand beabstandet, der länger als der erste Abstand ist, und ein Ende und das andere Ende der Sekundärspule 15b sind Punkte, an denen sich ein Abstand des Linienleiters zur Primärspule 15a vom ersten Abstand zum zweiten Abstand ändert. Die Primärspule 15a ist als ein entlang der Sekundärspule 15b angeordneter Linienleiter definiert, und zwar in einem Abschnitt, in dem der erste Abstand von der Sekundärspule 15b im Wesentlichen konstant ist. Zu diesem Zeitpunkt sind Abschnitte des Linienleiters, die sich auf beiden Seiten des obigen Abschnitts befinden, von der Sekundärspule 15b um den zweiten Abstand, der länger als der erste Abstand ist, beabstandet, und ein Ende und das andere Ende der Primärspule 15a sind Punkte, an denen sich ein Abstand von dem Linienleiter zu der Sekundärspule 15b von dem ersten Abstand zu dem zweiten Abstand ändert.
Alternativ kann die Sekundärspule 15b als ein entlang der Primärspule 15a angeordneter Linienleiter in einem ersten Abschnitt definiert sein, in dem die Linienbreite eine im Wesentlichen konstante erste Breite ist. Die Primärspule 15a ist als Leiter definiert, der entlang der Sekundärspule 15b angeordnet ist, und zwar in dem ersten Abschnitt, in dem die Leitungsbreite die im Wesentlichen konstante erste Breite ist.
Alternativ kann die Sekundärspule 15b auch als ein entlang der Primärspule 15a angeordneter Linienleiter in einem ersten Abschnitt definiert sein, in dem die Dicke eine im Wesentlichen konstante erste Dicke ist. Die Primärspule 15a ist als Leiter definiert, der entlang der Sekundärspule 15b angeordnet ist, und zwar in dem ersten Abschnitt, in dem die Dicke die im Wesentlichen konstante erste Dicke ist.
Alternativ kann ist die Sekundärspule 15b z.B. auch als ein Leitungsleiter definiert sein, der entlang der Primärspule 15a in einem ersten Abschnitt angeordnet ist, in dem ein Kopplungsgrad mit der Primärspule 15a ein im Wesentlichen konstanter erster Kopplungsgrad ist. Ferner ist die Primärspule 15a als ein Leitungsleiter definiert, der entlang der Sekundärspule 15b angeordnet ist, und zwar in dem ersten Abschnitt, in dem ein Kopplungsgrad mit der Sekundärspule 15b der im Wesentlichen konstante erste Kopplungsgrad ist.
Man beachte, dass das Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 eine Übertragungsanpassungsschaltung enthalten kann, die mit dem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 10 verbunden ist und die Impedanz zwischen (i) dem Leistungsverstärker 10 und (ii) den Übertragungsfiltern 30T und 40T anpasst. Die Übertragungsanpassungsschaltung kann ein integriertes passives Bauelement (IPD) sein, bei dem passive Elemente, wie z. B. eine Induktivität und ein Kondensator, auf der Oberfläche oder im Inneren eines Silizium (Si)-Substrats montiert sind. Wenn die obige Übertragungsanpassungsschaltung ein IPD ist, kann das IPD auf die PA-Steuerschaltung 80 gestapelt werden, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Gemäß dieser Konfiguration sind die PA-Steuerschaltung 80 und das IPD für die Übertragungsanpassung auf der Hauptfläche 91b gestapelt, und somit kann eine Vergrößerung des Hochfrequenzmoduls 1A reduziert werden.
Man beachte, dass im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel die Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) und die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) angeordnet ist, jedoch kann die Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) und die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) angeordnet sein.
3C ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1B gemäß Variante 1 zeigt. Das Hochfrequenzmodul 1B gemäß dieser Variante unterscheidet sich vom Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 dadurch, dass die Hauptflächen, auf denen die Differenzverstärkerschaltung 10A und die PA-Steuerschaltung 80 angeordnet sind, einander gegenüberliegen. Es ist zu beachten, dass die Anordnung der Schaltungskomponenten mit Ausnahme der Differenzverstärkerschaltung 10A und der PA-Steuerschaltung 80 die gleiche ist wie die des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Beispiel 1.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1B gemäß dieser Variante sind Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet, die Differenzverstärkerschaltung 10A ist auf der Hauptfläche 91b (der ersten Hauptfläche) angeordnet, und die PA-Steuerschaltung 80 ist auf der Hauptfläche 91a (der zweiten Hauptfläche) angeordnet.
Gemäß der obigen Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1B nach dieser Variante sind die PA-Steuerschaltung 80, die den Leistungsverstärker 10 steuert, und die Differenzverstärkerschaltung 10A an den beiden Seiten angebracht, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1 miniaturisiert werden. Außerdem sind die PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale empfängt und ausgibt, und die Differenzverstärkerschaltung 10A so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und somit kann verhindert werden, dass die Differenzverstärkerschaltung 10A digitales Rauschen empfängt. Dementsprechend kann die Verschlechterung der Qualität eines Hochfrequenzsignals, das vom Leistungsverstärker 10 ausgegeben wird, reduziert werden.
Man beachte, dass die Außenanschlüsse 150 säulenförmige Elektroden sein können, die durch das Kunststoffelement 93 in Richtung der z-Achse verlaufen, wie in den 3A, 3B und 3C dargestellt, oder Höckerelektroden 160 sein können, die auf der Hauptfläche 91b ausgebildet sind, wie im Hochfrequenzmodul 1C gemäß der in 3D dargestellten Variante 2. In diesem Fall kann das Kunststoffelement 93 nicht auf der Hauptfläche 91b vorgesehen sein.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 und im Hochfrequenzmodul 1B gemäß Variante 1 können auf der Hauptfläche 91a Außenanschlüsse 150 angeordnet sein. Im Hochfrequenzmodul 1C gemäß Variante 2 können auf der Hauptfläche 91a Höckerelektroden 160 angeordnet sein.
4A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1D gemäß Beispiel 2 zeigt. 4B ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1D gemäß Beispiel 2 und zeigt insbesondere einen Querschnitt entlang der Linie IVB bis IVB in 4A. Man beachte, dass (a) von 4A ein Layout von Schaltungselementen illustriert, wenn die Hauptfläche 91a aus den Hauptflächen 91a und 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. Andererseits ist (b) von 4A eine perspektivische Ansicht eines Layouts von Schaltungselementen, wenn die Hauptfläche 91b von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. In 4A ist der im Inneren der Modulplatine 91 angeordnete Ausgangstransformator 15 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Das Hochfrequenzmodul 1D gemäß Beispiel 2 zeigt eine bestimmte Anordnung von Schaltungselementen, die im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der Ausführungsform enthalten sind.
Das Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel unterscheidet sich vom Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 nur in der Anordnung der im Hochfrequenzmodul 1D enthaltenen Schaltungselemente. Die folgende Beschreibung des Hochfrequenzmoduls 1D gemäß diesem Beispiel konzentriert sich auf die Unterschiede zum Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1, während eine Beschreibung der gleichen Punkte entfällt.
Die Modulplatine 91 ist eine Platine, die eine Hauptfläche 91a (eine erste Hauptfläche) und eine Hauptfläche 91b (eine zweite Hauptfläche) auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 aufweist, und auf der die oben beschriebenen Sendeschaltungen und Empfangsschaltungen montiert sind. Als Modulplatine 91 wird beispielsweise eine LTCC-Platine, eine HTCC-Platine, eine in Komponenten eingebettete Platine, eine Platine, die eine RDL enthält, oder eine gedruckte Leiterplatte verwendet, die jeweils eine gestapelte Struktur aus mehreren dielektrischen Schichten aufweisen.
Wie in 4A und 4B dargestellt, sind im Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel die Differenzverstärkerschaltung 10A, die PA-Steuerschaltung 80, die Duplexer 30 und 40, die Anpassungsschaltungen 61, 62 und 63 sowie der Schalter 53 auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) der Modulplatine 91 montiert. Andererseits sind der rauscharme Verstärker 20, die Schalter 51 und 52 sowie der Diplexer 35 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 montiert. Der Ausgangstransformator 15 ist im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet.
In diesem Beispiel sind die Verstärkungselemente 12 und 13 auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert. Die PA-Steuerschaltung 80 ist ebenfalls auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert. Außerdem ist der rauscharme Verstärker 20 eine erste Schaltungskomponente und auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert.
Man beachte, dass die Duplexer 30 und 40, der Schalter 53 und die Anpassungsschaltungen 61, 62 und 63 auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert sind, aber auch auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert werden können. Die Schalter 51 und 52 und der Diplexer 35 sind auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert, können aber auch auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert werden.
Der Leistungsverstärker 10 enthält mindestens die Verstärkungselemente 12 und 13, den Zwischentransformator 14 und den Ausgangstransformator 15 und somit viele Schaltungselemente, was zu einer Vergrößerung der Montagefläche führt. Folglich wird die Größe des Hochfrequenzmoduls wahrscheinlich zunehmen.
Um dies zu beheben, ermöglicht die obige Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1D gemäß diesem Beispiel, dass die PA-Steuerschaltung 80, die den Leistungsverstärker 10 und den rauscharmen Verstärker 20 steuert, an den beiden Seiten angebracht werden kann, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1 miniaturisiert werden. Der rauscharme Verstärker 20 und die PA-Steuerschaltung 80, die die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflusst, sind so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und somit kann die Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit, die durch digitales Rauschen verursacht wird, reduziert werden.
Die Differenzverstärkerschaltung 10A und der rauscharme Verstärker 20 sind mit der dazwischen liegenden Modulplatine 91 angeordnet, so dass eine hochgradige Isolierung zwischen Senden und Empfangen gewährleistet werden kann.
Man beachte, dass die Modulplatine 91 wünschenswerterweise eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der mehrere dielektrische Schichten übereinander angeordnet sind und ein Masseelektrodenmuster auf mindestens einer der dielektrischen Schichten ausgebildet ist. Dementsprechend verbessert sich die Funktion der elektromagnetischen Feldabschirmung der Modulplatine 91.
Im Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel sind Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Das Hochfrequenzmodul 1D tauscht über die Außenanschlüsse 150 elektrische Signale mit einer Hauptplatine aus, die auf der negativen z-Achsenseite des Hochfrequenzmoduls 1D angeordnet ist. Die Potenziale einiger der Außenanschlüsse 150 sind auf das Massepotenzial der Grundplatine gelegt. Auf der Hauptfläche 91b, die der Hauptplatine zugewandt ist, sind von den Hauptflächen 91a und 91b die Differenzverstärkerschaltung 10A, deren Höhe nicht ohne weiteres verringert werden kann, und der rauscharme Verstärker 20, dessen Höhe ohne weiteres verringert werden kann, angeordnet, wodurch die Höhe des Hochfrequenzmoduls 1D insgesamt verringert werden kann. Außerdem sind Außenanschlüsse 150, die als Masseelektroden verwendet werden, um den rauscharmen Verstärker 20 herum angeordnet, der die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinträchtigt, so dass eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen verringert werden kann.
Das Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel umfasst ferner einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V, der mit einer Masseelektrode der Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91a verbunden ist und sich von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91b erstreckt, wie in 4B dargestellt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V ist auf der Hauptfläche 91b mit Außenanschlüsse 150 verbunden, die das Massepotenzial außerhalb der Außenanschlüsse 150 aufweisen.
Gemäß dieser Konfiguration können, wenn die Differenzverstärkerschaltung 10A auf der Hauptfläche 91a montiert ist, die Differenzverstärkerschaltung 10A und die Außenanschlüsse 150 durch einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden werden. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10A ein Wärmeableitungspfad, der sich nur entlang eines planaren Leitungsmusters in Richtung der xy-Ebene erstreckt und einen hohen Wärmewiderstand aufweist, von Leitungen auf und in der Modulplatine 91 ausgeschlossen werden. Somit kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1D mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10A zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Wie in 3B dargestellt, ist in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 wünschenswerterweise keine andere Schaltungskomponente als die Außenanschlüsse 150 mit dem Massepotential in einem Bereich angeordnet, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und einen Bereich überlappt, in dem die Differenzverstärkerschaltung 10A angeordnet ist.
Gemäß dieser Konfiguration ist keine Schaltungskomponente auf einem Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10A angeordnet, und somit kann eine Verschlechterung der Eigenschaften von Schaltungskomponenten, die im Hochfrequenzmodul 1D enthalten sind, aufgrund der von der Differenzverstärkerschaltung 10A erzeugten Wärme reduziert werden.
Man beachte, dass im Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel der rauscharme Verstärker 20 und die Schalter 51 und 52 in einem einzigen Halbleiter-IC 70 enthalten sein können. Dementsprechend kann das Hochfrequenzmodul 1D miniaturisiert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1D nach diesem Beispiel ist der Ausgangstransformator 15 im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet, kann aber auch auf der Hauptfläche 91a oder 91b als Chip-Schaltungselement angeordnet sein.
Im Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel können die Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein.
Wie oben beschrieben, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: eine Modulplatine 91, die Hauptflächen 91a und 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 umfasst; einen Leistungsverstärker 10; eine erste Schaltungskomponente; und eine PA-Steuerschaltung 80, die zur Steuerung des Leistungsverstärkers 10 konfiguriert ist. Der Leistungsverstärker 10 enthält: Verstärkungselemente 12 und 13; und einen Ausgangstransformator 15, der eine Primärspule 15a und eine Sekundärspule 15b enthält. Ein Ende der Primärspule 15a ist mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden. Ein anderes Ende der Primärspule 15a ist mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkungselements 13 verbunden. Ein Ende der Sekundärspule 15b ist mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 10 verbunden. Die PA-Steuerschaltung 80 ist auf einer der Hauptflächen 91a und 91b angeordnet. Die erste Schaltungskomponente oder die Verstärkungselemente 12 und 13 sind auf einer der anderen Hauptflächen 91a und 91b angeordnet.
Dementsprechend sind die Differenzverstärkerschaltung 10A bzw. die erste Schaltungskomponente und die PA-Steuerschaltung 80 auf den beiden Seiten angebracht, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1 miniaturisiert werden. Wenn die PA-Steuerschaltung 80 und die Differenzverstärkerschaltung 10A auf unterschiedlichen Hauptflächen angeordnet sind, kann verhindert werden, dass die Differenzverstärkerschaltung 10A digitales Rauschen empfängt. Dementsprechend kann die Verschlechterung der Qualität eines vom Leistungsverstärker 10 ausgegebenen Hochfrequenzsignals reduziert werden. Wenn die PA-Steuerschaltung 80 und die erste Schaltungskomponente auf unterschiedlichen Hauptflächen angeordnet sind, kann eine Verschlechterung der Eigenschaften der ersten Schaltungskomponente aufgrund von digitalem Rauschen verhindert werden. Dementsprechend kann ein kleines Hochfrequenzmodul 1 bereitgestellt werden, bei dem eine Verschlechterung der Qualität eines Hochfrequenzsignals, das von einem Leistungsverstärker 10 vom Differenzverstärkertyp ausgegeben wird, verhindert werden kann.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 können die Verstärkungselemente 12 und 13 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein.
Gemäß dieser Konfiguration sind die Differenzverstärkerschaltung 10A und die PA-Steuerschaltung 80 so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und somit kann verhindert werden, dass die Differenzverstärkerschaltung 10A digitales Rauschen empfängt.
Das Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 kann ferner eine Mehrzahl von Außenanschlüsse 150 enthalten, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind. Die erste Schaltungskomponente ist der rauscharme Verstärker 20, der auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Von den Außenanschlüsse 150 kann der Außenanschluss 150, die ein Massepotenzial hat, in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 physisch zwischen der PA-Steuerschaltung 80 und dem rauscharmen Verstärker 20 angeordnet sein.
Gemäß dieser Konfiguration ist auf der Hauptfläche 91b, die einer Hauptplatine zugewandt ist, die Differenzverstärkerschaltung 10A, deren Höhe nicht leicht verringert werden kann, nicht angeordnet, und der rauscharme Verstärker 20, dessen Höhe leicht verringert werden kann, ist angeordnet, und somit kann die Höhe des Hochfrequenzmoduls 1A verringert werden. Außerdem sind zwischen dem rauscharmen Verstärker 20 und der PA-Steuerschaltung 80 Außenanschlüsse 150 als Masseelektroden angeordnet, die die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflussen, so dass die Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit verringert werden kann.
Das Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 kann ferner eine Induktivität enthalten, die mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 20 verbunden ist, wobei die Induktivität auf der Hauptfläche 91a angeordnet ist.
Dementsprechend sind die Induktivität und die PA-Steuerschaltung 80, die die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflussen, so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und somit kann verhindert werden, dass eine Steuerleitung der PA-Steuerschaltung 80 und die Induktivität über ein elektromagnetisches Feld gekoppelt werden. Folglich kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit, die durch digitales Rauschen verursacht wird, reduziert werden.
Das Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 kann ferner einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V umfassen, der mit einer Masseelektrode der Differenzverstärkerschaltung 10A verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91 b erstreckt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V kann auf der Hauptfläche 91b mit einem Außenanschluss 150 verbunden sein, die das Massepotential außerhalb der Außenanschlüsse 150 aufweist. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10A ein Wärmeableitungspfad, der sich nur entlang eines planaren Leitungsmusters in Richtung der xy-Ebene erstreckt und einen hohen Wärmewiderstand aufweist, von Leitungen auf und in der Modulplatine 91 ausgeschlossen werden. Somit kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1A mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10A zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Im Hochfrequenzmodul 1D gemäß Beispiel 2 ist die erste Schaltungskomponente der rauscharme Verstärker 20, der auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Dementsprechend sind der rauscharme Verstärker 20 und die PA-Steuerschaltung 80, die die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflussen, mit der dazwischen liegenden Modulplatine 91 angeordnet, so dass die Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit durch digitales Rauschen reduziert werden kann.
Das Hochfrequenzmodul 1D gemäß Beispiel 2 kann außerdem eine Mehrzahl von Außenanschlüsse 150 enthalten, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind. Die Verstärkungselemente 12 und 13 können auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Dementsprechend sind die Differenzverstärkerschaltung 10A und der rauscharme Verstärker 20 mit der dazwischen liegenden Modulplatine 91 angeordnet, wodurch eine hochgradige Isolierung zwischen Senden und Empfangen gewährleistet werden kann.
Das Hochfrequenzmodul 1D gemäß Beispiel 2 kann ferner einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V umfassen, der mit einer Masseelektrode der Differenzverstärkerschaltung 10A verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91 b erstreckt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V kann auf der Hauptfläche 91b mit einem Außenanschluss 150 verbunden sein, die ein Massepotential außerhalb der Außenanschlüsse 150 aufweist. Dementsprechend kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1D mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10A zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1D gemäß Beispiel 2 ist in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 in einem Bereich der Hauptfläche 91b, der einen Bereich überlappt, in dem Verstärkungselemente 12 und 13 angeordnet sind, keine andere Schaltungskomponente als der das Massepotential aufweisende Außenanschluss 150 erwünscht. Gemäß dieser Konfiguration ist keine Schaltungskomponente auf einem Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10A angeordnet, und somit kann eine Verschlechterung der Eigenschaften von Schaltungskomponenten, die im Hochfrequenzmodul 1D enthalten sind, aufgrund der von der Differenzverstärkerschaltung 10A erzeugten Wärme reduziert werden.
Das Kommunikationsgerät 5 umfasst: Antenne 2; RFIC 3, das so konfiguriert ist, dass es die von der Antenne 2 gesendeten und empfangenen Hochfrequenzsignale verarbeitet; und das Hochfrequenzmodul 1, das so konfiguriert ist, dass es die Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne 2 und dem RFIC 3 überträgt.
Dementsprechend kann ein kleines Kommunikationsgerät 5 bereitgestellt werden, in dem die Qualität eines von einem Leistungsverstärker 10 des Differenzverstärkertyps ausgegebenen Hochfrequenzsignals verschlechtert wird.
Im Vorstehenden wurden das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät anhand von Beispielen und Varianten beschrieben, jedoch sind das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß der Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Offenbarung umfasst auch andere Ausführungsformen, die durch Kombination beliebiger Elemente in der Ausführungsform, den Beispielen und den Variationen erreicht werden, Variationen als Ergebnis der Anwendung verschiedener Modifikationen, die von Fachleuten an der Ausführungsform, den Beispielen und den Variationen erdacht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und verschiedene Vorrichtungen, die die Hochfrequenzmodule und die Kommunikationsvorrichtungen umfassen.
In den Hochfrequenzmodulen und den Kommunikationsgeräten gemäß der Ausführungsform, den Beispielen und den Varianten kann z. B. ein weiteres Schaltungselement und eine weitere Leitung zwischen Schaltungselementen und Verbindungswegen von Signalpfaden angeordnet sein, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Obwohl oben nur einige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann leicht erkennen, dass viele Modifikationen in den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung einbezogen werden.
Die vorliegende Offenlegung kann in Kommunikationsgeräten, wie z. B. Mobiltelefonen, als Hochfrequenzmodul, das in einem Front-End-Teil angeordnet ist und die Multiband-Technologie unterstützt, industriell angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D: Hochfrequenz-(HF)-Modul
2: Antenne
3: HF-Signalverarbeitungsschaltung (RFIC)
4: Basisband-Signalverarbeitungsschaltung (BBIC)
5: Kommunikationsgerät
10: Leistungsverstärker
10A: Differenzverstärkerschaltung
11, 12, 13: Verstärkungselemente
14: Zwischenstufen-Transformator
14a, 15a: Primärspule
14b, 15b: Sekundärspule
15: Ausgangstransformator
16: Kondensator
20: rauscharmer Verstärker
30, 40: Duplexer
30R, 40R: Empfangsfilter
30T, 40T: Getriebefilter
35: Diplexer
35H, 35L: Filter
51, 52, 53: Schalter
61, 62, 63: Anpassungsschaltung
70: Halbleiter-IC
80: Leistungsverstärker-Steuerschaltung
91: Modulplatine
91a, 91b: Hauptfläche
92, 93: Kunststoffteil
95V: wärmeableitende Durchgangsleitung
100: Antennenanschluss
110: Übertragungseingangsanschluss
115: Eingangsanschluss
116: Ausgangsanschluss
120: Empfangsausgangsanschluss
130: Steuersignalanschluss
150: Außenanschluss (Anschluss für externe Verbindung)
160: Höckerelektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010118916 A [0002, 0003]

Claims

Hochfrequenzmodul, umfassend: eine Modulplatine, die eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine aufweist; einen Leistungsverstärker, der dazu konfiguriert ist, ein Übertragungssignal zu verstärken, eine erste Schaltungskomponente und eine Steuerschaltung, die zur Steuerung des Leistungsverstärkers konfiguriert ist, wobei der Leistungsverstärker umfasst: ein erstes Verstärkungselement, ein zweites Verstärkungselement und einen Ausgangstransformator, der eine erste Spule und eine zweite Spule umfasst, wobei ein Ende der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des ersten Verstärkerelements verbunden ist, ein anderes Ende der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Verstärkerelements verbunden ist, ein Ende der zweiten Spule mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers verbunden ist, die Steuerschaltung auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist und das erste Schaltungselement oder das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement auf der zweiten Hauptfläche angeordnet sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement auf der zweiten Hauptfläche angeordnet sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Mehrzahl von Außenanschlüssen genannten Anschlüssen für externe Verbindungen, die auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind, wobei die erste Schaltungskomponente ein rauscharmer Verstärker ist, der auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist, wobei der rauscharme Verstärker dazu konfiguriert ist, ein Empfangssignal zu verstärken, und von den mehreren Außenanschlüssen ist ein Außenanschluss mit Massepotential in einer Draufsicht auf die Modulplatine physisch zwischen der Steuerschaltung und dem rauscharmen Verstärker angeordnet.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Induktionsspule, die mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers verbunden ist, wobei die Induktionsspule auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend: einen wärmeableitenden Durchgangsleiter, der mit einer Masseelektrode des ersten Verstärkungselements oder des zweiten Verstärkungselements verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter von der zweiten Hauptfläche zu der ersten Hauptfläche erstreckt, wobei der wärmeableitende Durchgangsleiter an der ersten Hauptfläche mit dem das Massepotential aufweisenden Außenanschluss von der Mehrzahl der Außenanschlüsse verbunden ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Schaltungskomponente ein rauscharmer Verstärker ist, der auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist, wobei der rauscharme Verstärker dazu konfiguriert ist, ein Empfangssignal zu verstärken.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, ferner umfassend: eine Mehrzahl von Außenanschlüssen, die auf der zweiten Hauptfläche angeordnet sind, wobei das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 7, ferner umfassend: einen wärmeableitenden Durchgangsleiter, der mit einer Masseelektrode des ersten Verstärkungselements oder des zweiten Verstärkungselements verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter von der ersten Hauptfläche zu der zweiten Hauptfläche erstreckt, wobei der wärmeableitende Durchgangsleiter an der zweiten Hauptfläche mit einem Außenanschluss aus der Mehrzahl der Außenanschlüsse verbunden ist, der ein Massepotential aufweist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 8, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine in einem Bereich in der zweiten Hauptfläche, der das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement überlappt, keine andere Schaltungskomponente als ein Außenanschluss mit dem Massepotential angeordnet ist.
Kommunikationsgerät, umfassend: eine Antenne, eine Hochfrequenz-(HF)-Signalverarbeitungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, Hochfrequenzsignale zu verarbeiten, die von der Antenne gesendet und empfangen werden; und das Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das dazu konfiguriert ist, die Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne und der HF-Signalverarbeitungsschaltung zu übertragen.