DE202021101049U1

DE202021101049U1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE202021101049U1
Application number: DE202021101049.5U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: US20210288683A1; KR102516508B1; JP2021145290A; KR20210116227A; CN214851214U; US11329676B2

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, und
eine erste Schaltungskomponente und
wobei der Leistungsverstärker umfasst:
ein erstes Verstärkungselement,
ein zweites Verstärkungselement,
einen ersten Transformator, der eine erste Spule und eine zweite Spule umfasst, und
einen zweiten Transformator, der eine dritte Spule und eine vierte Spule enthält, wobei
ein Ende der zweiten Spule mit einem Eingangsanschluss des ersten Verstärkerelements verbunden ist,
ein anderes Ende der zweiten Spule mit einem Eingangsanschluss des zweiten Verstärkerelements verbunden ist,
ein Ende der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des ersten Verstärkerelements verbunden ist,
ein anderes Ende der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Verstärkerelements verbunden ist,
ein Ende der vierten Spule mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers verbunden ist,
das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind und
die erste Schaltungskomponente auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-(HF)-Modul und ein Kommunikationsgerät.
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, und eine erste Schaltungskomponente. Der Leistungsverstärker umfasst ein erstes Verstärkungselement, ein zweites Verstärkungselement, einen ersten Transformator, der eine erste Spule und eine zweite Spule umfasst, und einen zweiten Transformator, der eine dritte Spule und eine vierte Spule enthält. Ein Ende der zweiten Spule ist mit einem Eingangsanschluss des ersten Verstärkungselements verbunden. Ein anderes Ende der zweiten Spule ist mit einem Eingangsanschluss des zweiten Verstärkungselements verbunden. Ein Ende der dritten Spule ist mit einem Ausgangsanschluss des ersten Verstärkungselements verbunden. Ein weiteres Ende der dritten Spule ist mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Verstärkungselements verbunden. Ein Ende der vierten Spule ist mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers verbunden. Das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement sind auf der ersten Hauptfläche angeordnet, und das erste Schaltungselement ist auf der zweiten Hauptfläche angeordnet.
Die Erfindung erlaubt es, ein Hochfrequenzmodul, das einen Leistungsverstärker vom Differenzverstärkertyp enthält, mit geringer Baugröße und ein Kommunikationsgerät bereitzustellen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der sieben Figuren umfassenden Zeichnung.
Figurenliste

1 zeigt Schaltungsanordnung eines Hochfrequenzmoduls und eines Kommunikationsgeräts gemäß einer Ausführungsform.
2A zeigt ein erstes Beispiel für eine Schaltungskonfiguration eines Leistungsverstärkers vom Differenzverstärkertyp.
2B zeigt ein zweites Beispiel für 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.
4A ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Ausgangstransformators gemäß einer Variante 1 zeigt.
4B ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Ausgangstransformators gemäß einer Variante 2 zeigt.
4C ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Ausgangstransformators gemäß einer Variante 3 zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Variante 4 zeigt.
6A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem Beispiel 2 zeigt.
6B ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß Beispiel 2 zeigt.
7A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem Beispiel 3 zeigt.
7B ist ein schematisches Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß Beispiel 3 veranschaulicht.

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 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 (kurz SPDT für „single pole double throw“ genannt).
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 (SPDT).
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.
2A zeigt eine Schaltungskonfiguration eines ersten Beispiels des Leistungsverstärkers gemäß der Ausführungsform (Leistungsverstärker 10). Wie in 2A dargestellt, umfasst der Leistungsverstärker 10 einen Eingangsanschluss 115, einen Ausgangsanschluss 116, ein (erstes) Verstärkungselement 12, ein (zweites) Verstärkungselement 13, ein (drittes) Verstärkungselement 11, einen Zwischentransformator (Übertrager) 14, einen Kondensator 16 und einen Ausgangstransformator (unsymmetrisch-symmetrisches Transformationselement) 15.
Der Zwischentransformator 14 ist ein Beispiel für einen ersten Transformator und umfasst eine Primärspule (erste Spule) 14a und eine Sekundärspule (zweite Spule) 14b.
Das Verstärkerelement 11 ist mit dem Zwischentransformator 14 verbunden und ist zwischen dem Eingangsanschluss 115 und den Verstärkerelementen 12 und 13 angeordnet. Genauer gesagt ist der Eingangsanschluss des Verstärkerelements 11 mit dem Eingangsanschluss 115 verbunden, und der Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 11 ist mit einem Ende (einem unsymmetrischen Anschluss) der Primärspule 14a (der ersten Spule) des Zwischentransformators 14 verbunden. Ein Ende (ein symmetrischer Anschluss) der Sekundärspule 14b (die zweite Spule) des Zwischentransformators 14 ist mit dem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden, und das andere Ende (ein symmetrischer Anschluss) der Sekundärspule 14b (die zweite Spule) ist mit dem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden. Somit ist das Verstärkerelement 11 stromaufwärts von den Verstärkerelementen 12 und 13 angeordnet, mit dem Zwischentransformator 14 verbunden und in die stromaufwärts vorgeschaltete Verstärkerschaltung 10F eingebunden.
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 Zwischentransformator 14 wendet auf das verstärkte Hochfrequenzsignal eine unsymmetrisch-symmetrische Transformation an. Zu diesem Zeitpunkt wird ein nicht invertiertes Eingangssignal über das eine Ende (symmetrischer Anschluss) der Sekundärspule 14b ausgegeben, und ein invertiertes Eingangssignal wird über das andere Ende (symmetrischer Anschluss) der Sekundärspule 14b ausgegeben.
Der Ausgangstransformator 15 ist ein Beispiel für einen zweiten Transformator und umfasst eine Primärspule (dritte Spule) 15a und eine Sekundärspule (vierte Spule) 15b. Das eine Ende (symmetrischer Anschluss) der Primärspule 15a ist mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden, und das andere Ende (symmetrischer Anschluss) der Primärspule 15a ist mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden. Die Vorspannung Vcc2 wird an einen mittleren Punkt der Primärspule 15a angelegt. Das eine Ende (der unsymmetrische Anschluss) 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) den Ausgangsanschluss 116 und (ii) den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 und dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 geschaltet.
Der Kondensator 16 ist zwischen den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 und den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 geschaltet.
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 einen Pfad, der den Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, geschaltet 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 Verstärkungselemente 12 und 13 sind hier in der Differenzverstärkerschaltung 10R enthalten. In vielen Fällen sind die Verstärkungselemente 12 und 13 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 z. B. nicht integral mit den Verstärkungselementen 12 und 13 ausgebildet.
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 Zwischentransformator 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.
Man beachte, dass die als stromaufwärtige Verstärkerschaltung 10F bezeichnete Schaltung stromabwärts vom Zwischentransformator 14 angeordnet sein kann.
2B zeigt eine Schaltungskonfiguration eines zweiten Beispiels des Leistungsverstärkers gemäß der Ausführungsform (Leistungsverstärker 10X).
Wie in 2B dargestellt, umfasst der Leistungsverstärker 10X einen Eingangsanschluss 115, einen Ausgangsanschluss 116, ein (erstes) Verstärkungselement 12b, ein (zweites) Verstärkungselement 13b, ein (drittes) Verstärkungselement 12a, ein (viertes) Verstärkungselement 13a, einen Zwischentransformator (Transformator) 14, einen Kondensator 16 und einen Ausgangstransformator (unsymmetrisch-symmetrisches Transformierelement) 15.
Dabei unterscheidet sich der Leistungsverstärker 10X des zweiten Beispiels vom Leistungsverstärker 10 des ersten Beispiels in der Konfiguration und der Lage der stromaufwärts vorgeschalteten Verstärkerschaltung 10F. Die folgende Beschreibung der Schaltungskonfiguration des Leistungsverstärkers 10X des zweiten Beispiels konzentriert sich auf die Unterschiede zur Schaltungskonfiguration des Leistungsverstärkers 10 des ersten Beispiels, während eine Beschreibung der gleichen Punkte entfällt.
Das Verstärkungselement 12a ist mit dem Zwischentransformator 14 verbunden und befindet sich zwischen dem Eingangsanschluss 115 und dem Verstärkungselement 12b. Das Verstärkungselement 13a ist mit dem Zwischentransformator 14 verbunden und befindet sich zwischen dem Eingangsanschluss 115 und dem Verstärkungselement 13b. Genauer gesagt ist ein Ende (ein symmetrischer Anschluss) der Sekundärspule 14b (der zweiten Spule) des Zwischentransformators 14 über das Verstärkungselement 12a mit dem Eingangsanschluss des Verstärkungselements 12b verbunden, und das andere Ende (ein symmetrischer Anschluss) der Sekundärspule 14b (der zweiten Spule) ist über das Verstärkungselement 13a mit dem Eingangsanschluss des Verstärkungselements 13b verbunden. Somit sind die Verstärkungselemente 12a und 13a stromaufwärts von den Verstärkungselementen 12b und 13b angeordnet, mit dem Zwischentransformator 14 verbunden und in der vorgeschalteten Verstärkerschaltung 10F enthalten.
Der Zwischentransformator 14 wendet eine unsymmetrisch-symmetrische Transformation auf ein Hochfrequenzsignal an, das über den Eingangsanschluss 115 eingegeben wird, und ein nicht-invertiertes Eingangssignal und ein invertiertes Eingangssignal werden über das eine Ende bzw. das andere Ende der Sekundärspule 14b ausgegeben. Das nicht-invertierte Eingangssignal, das durch das eine Ende der Sekundärspule 14b ausgegeben wird, wird durch die Verstärkungselemente 12a und 12b verstärkt. Das invertierte Eingangssignal, das durch das andere Ende der Sekundärspule 14b ausgegeben wird, wird durch die Verstärkungselemente 13a und 13b verstärkt.
Der Ausgangstransformator 15 ist ein Beispiel für den zweiten Transformator und umfasst die Primärspule (dritte Spule) 15a und die Sekundärspule (vierte Spule) 15b. Ein Ende (ein symmetrischer Anschluss) der Primärspule 15a ist mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12b verbunden, und das andere Ende (ein symmetrischer Anschluss) der Primärspule 15a ist mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13b verbunden. Die Vorspannung Vcc2 wird an den mittleren Punkt der Primärspule 15a angelegt. Ein Ende (ein unsymmetrischer Anschluss) 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) den Ausgangsanschluss 116 und (ii) den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12b und den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13b geschaltet.
Der Kondensator 16 ist zwischen den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12b und den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13b geschaltet.
Die Impedanz eines nicht invertierten Eingangssignals, das durch die Verstärkungselemente 12a und 12b verstärkt wird, und die Impedanz eines invertierten Eingangssignals, das durch die Verstärkungselemente 13a und 13b verstärkt wird, werden durch den Ausgangstransformator 15 und den Kondensator 16 transformiert, während die Signale gegenphasig zueinander gehalten werden. Insbesondere passen der Ausgangstransformator 15 und der Kondensator 16 die Ausgangsimpedanz des Leistungsverstärkers 10X 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 die Masse und einen Pfad, der den Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, geschaltet ist, zur Impedanzanpassung beiträgt. Man beachte, dass das kapazitive Element in Reihe in dem Pfad geschaltet sein kann, der den Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, aber nicht unbedingt enthalten sein muss.
Die Verstärkungselemente 12b und 13b sind hier in der Differenzverstärkerschaltung 10R enthalten. In vielen Fällen sind die Verstärkungselemente 12b und 13b 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 bei diesem Beispiel nicht integral mit den Verstärkungselementen 12 und 13 ausgebildet.
Gemäß der Schaltungskonfiguration des Leistungsverstärkers 10X arbeiten die Verstärkungselemente 12b und 13b gegenphasig zueinander. Zu diesem Zeitpunkt fließen Grundwellenströme durch die Verstärkungselemente 12b und 13b gegenphasig, d. h. in entgegengesetzte Richtungen, und somit fließen Grundwellenströme nicht in eine Masseleitung und eine Stromversorgungsleitung, die in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von den Verstärkungselementen 12b und 13b angeordnet sind. Dementsprechend kann das Einfließen unnötiger Ströme in die oben genannten Leitungen vernachlässigt werden, und somit kann die Verringerung der Leistungsverstärkung, die in einem herkömmlichen Leistungsverstärker zu beobachten ist, reduziert werden. Des Weiteren werden ein nicht invertiertes Signal und ein invertiertes Signal, die durch die Verstärkungselemente 12b und 13b 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.
Wenn das Hochfrequenzmodul 1 auf einer einzigen Montageplatine montiert ist, sind viele Schaltungselemente (Verstärkungselemente 11 bis 13, Zwischentransformator 14, Ausgangstransformator 15 und Kondensator 16) im Leistungsverstärker 10 (oder Leistungsverstärker 10X) enthalten, was zu einer Zunahme der Größe des Hochfrequenzmoduls 1 führt. Wenn die Elemente zur Größenreduzierung dicht angeordnet sind, stört ein Hochleistungsübertragungssignal, das vom Leistungsverstärker 10 (oder Leistungsverstärker 10X) ausgegeben wird, eine im Hochfrequenzmodul 1 enthaltene Schaltungskomponente, was zu dem Problem führt, dass sich die Signalqualität eines vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegebenen Hochfrequenzsignals verschlechtert.
Um dies 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 erste Hauptfläche) und eine Hauptfläche 91b (eine zweite 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 stromaufwärtige Verstärkerschaltung 10F, die Differenzverstärkerschaltung 10R, der Interstage-Transformator 14, die Duplexer 30 und 40, die Anpassungsschaltungen 61, 62 und 63 sowie der Schalter 53 auf der Hauptfläche 91a (einer ersten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. 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 (einer zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Der Ausgangstransformator 15 ist im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet.
Dementsprechend ist in diesem Beispiel die Differenzverstärkerschaltung 10R (die die Verstärkungselemente 12 und 13 enthält) auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert. Andererseits ist der rauscharme Verstärker 20 eine erste Schaltungskomponente, die auf der Hauptfläche 91b (der zweiten 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 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. Die erste Schaltungskomponente, die auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert ist, muss nicht der rauscharme Verstärker 20 sein, sondern kann ein beliebiger der Duplexer 30 und 40, der Anpassungsschaltungen 61 bis 63, der PA-Steuerschaltung 80, der Schalter 51 bis 53 und des Diplexers 35 sein.
Der Leistungsverstärker 10 enthält mindestens die Verstärkungselemente 12 und 13, den Zwischentransformator 14 und den Ausgangstransformator 15 und somit viele Komponenten, was zu einer Vergrößerung der Montagefläche führt. Folglich wird die Größe des Hochfrequenzmoduls wahrscheinlich zunehmen.
Um dies zu beheben, sind bei der obigen Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß diesem Beispiel die Verstärkungselemente 12 und 13 des Leistungsverstärkers 10 und der rauscharme Verstärker 20 getrennt auf den beiden Seiten der Modulplatine 91 angeordnet, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1A miniaturisiert werden, während eine Isolierung zwischen Übertragung und Empfang sichergestellt wird. Der rauscharme Verstärker 20, der ein Empfangssignal verstärkt, kann daran gehindert werden, von Verstärkungselementen 12 und 13, die leistungsstarke Sendesignale ausgeben, gestört zu werden, und somit kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit 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 elektromagnetischen Feldabschirmung der Modulplatine 91.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind die stromaufwärtige Verstärkerschaltung 10F, die Differenzverstärkerschaltung 10R und der Zwischentransformator 14 in einem einzigen Halbleiter-IC 75 enthalten, und der Halbleiter-IC 75 ist auf der (ersten) Hauptfläche 91a angeordnet. Dementsprechend kann der Leistungsverstärker 10 miniaturisiert werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1A weiter miniaturisiert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91b 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. Das elektrische Potential einiger der Außenanschlüsse 150 ist auf das Massepotential der Hauptplatine eingestellt. Auf der Hauptfläche 91b, die der Hauptplatine zugewandt ist, sind von den Hauptflächen 91a und 91b die stromaufwärtige Verstärkerschaltung 10F und die Differenzverstärkerschaltung 10R, deren Höhe nicht ohne weiteres verringert werden kann, nicht angeordnet, und der rauscharme Verstärker 20, dessen Höhe ohne weiteres 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 dargestellt, von den Außenanschlüssen 150 diejenigen Außenanschlüsse 150, die auf Massepotential liegen, in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 zweckmäßigerweise zwischen der PA-Steuerschaltung 80 und dem rauscharmen Verstärker 20 angeordnet sind. Dementsprechend werden der 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.
Bei diesem Beispiel enthält die Anpassungsschaltung 63 mindestens eine Induktivität, und die Induktivität ist auf der Hauptfläche 91a angeordnet. Dementsprechend sind die Induktivität und die PA-Steuerschaltung 80, die die Empfangsempfindlichkeit von Empfangsschaltungen stark beeinflussen, so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und somit kann verhindert werden, dass eine digitale Steuerleitung, die mit der PA-Steuerschaltung 80 und der Induktivität verbunden ist, über ein elektromagnetisches Feld gekoppelt wird. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit, die durch digitales Rauschen verursacht wird, reduziert werden.
Die Differenzverstärkerschaltung 10R ist von den im Hochfrequenzmodul 1A enthaltenen Schaltungskomponenten eine Komponente, die eine große Menge an Wärme erzeugt. Um die Wärmeableitung des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern, ist es wichtig, die von der Differenzverstärkerschaltung 10R erzeugte Wärme über Wärmeableitungspfade mit geringem Wärmewiderstand an die Hauptplatine abzuleiten. Wenn die Differenzverstärkerschaltung 10R auf der Hauptfläche 91b montiert ist, ist eine mit der Differenzverstärkerschaltung 10R 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 Hauptoberfläche 91b. Das planare Linienmuster wird aus einem dünnen Metallfilm gebildet und hat daher einen hohen Wärmewiderstand. Dementsprechend verschlechtert sich die Wärmeableitung, wenn die Differenzverstärkerschaltung 10R 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 10R auf der Hauptoberfläche 91a verbunden ist und sich von der Hauptoberfläche 91a zur Hauptoberfläche 91b erstreckt, wie in 3B dargestellt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V ist auf der Hauptoberfläche 91b mit Außenanschlüssen 150 von den Außenanschlüssen 150 verbunden, die auf Massepotential liegen.
Gemäß dieser Konfiguration können, wenn die Differenzverstärkerschaltung 10R auf der Hauptfläche 91a montiert ist, die Differenzverstärkerschaltung 10R und die Außenanschlüsse 150 durch einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden werden. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10R ein Wärmeableitungspfad, der sich nur entlang eines planaren Leitungsmusters von Leitungen auf und in der Modulplatine 91 in Richtung der xy-Ebene erstreckt und einen hohen Wärmewiderstand aufweist, ausgeschlossen werden. Somit kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1A mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10R zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Man beachte, dass 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.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1A nach diesem Beispiel ist der Ausgangstransformator 15 innerhalb der Modulplatine 91 ausgebildet.
Wie in den 3A und 3B dargestellt, sind in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 zwischen dem Ausgangstransformator 15 und dem rauscharmen Verstärker 20 Außenanschlüsse 150 angeordnet, die auf mit Massepotential liegen. Dementsprechend sind der Ausgangstransformator 15, der ein leistungsstarkes Sendesignal überträgt, und der rauscharme Verstärker 20, der ein Empfangssignal überträgt, durch Außenanschlüsse 150, die auf Massepotential liegen, isoliert, und somit kann die Isolierung zwischen Senden und Empfangen erhöht werden.
Bevorzugt ist bei Draufsicht auf die Modulplatine 91, keine Schaltungskomponente in Bereichen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b angeordnet ist, die einen Formationsbereich überlappen, in dem der Ausgangstransformator 15 gebildet wird, wie in den 3A und 3B dargestellt.
Der Ausgangstransformator 15 überträgt ein leistungsstarkes Übertragungssignal, das durch die Differenzverstärkerschaltung 10R verstärkt wird, und daher ist der Q-Faktor einer im Ausgangstransformator 15 enthaltenen Induktivität wünschenswert hoch. Wenn sich eine oder mehrere Schaltungskomponenten in einem Bereich befinden, der den Ausgangstransformator 15 in der obigen Draufsicht überlappt, wird ein von der Induktivität gebildetes elektromagnetisches Feld von der einen oder den mehreren Schaltungskomponenten beeinflusst, und der Q-Faktor der Induktivität sinkt, und die Leistung eines vom Ausgangstransformator 15 ausgegebenen Übertragungssignals nimmt ab. Um dem entgegenzuwirken, kann die obige Konfiguration eine Abnahme der Verstärkungsleistung des Leistungsverstärkers 10 verringern.
Man beachte, dass bei diesem Beispiel der Ausgangstransformator 15 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptoberfläche 91a und der Hauptoberfläche 91b ausgebildet ist und zur Hauptoberfläche 91b hin versetzt ist. In diesem Fall ist in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 keine Schaltungskomponente in einem Bereich der Hauptfläche 91b angeordnet, der den Formationsbereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist, und eine oder mehrere Schaltungskomponenten (nicht dargestellt) können in einem Bereich der Hauptfläche 91a angeordnet sein, der den Formationsbereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist. Auch in diesem Fall ist im obigen Bereich in der Hauptfläche 91b keine Schaltungskomponente näher am Ausgangstransformator 15 angeordnet, so dass eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden kann.
4A ist ein schematisches Diagramm einer Querschnittskonfiguration, das die Position des Ausgangstransformators 15 im Hochfrequenzmodul 1E gemäß Variante 1 zeigt. 4A zeigt die Position des Ausgangstransformators 15 in der Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1E gemäß Variante 1. Man beachte, dass die Anordnung der im Hochfrequenzmodul 1E enthaltenen Schaltungskomponenten mit Ausnahme des Ausgangstransformators 15 die gleiche ist wie die des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Beispiel 1. Im Hochfrequenzmodul 1E ist der Ausgangstransformator 15 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b ausgebildet und in Richtung der Hauptfläche 91a versetzt. In diesem Fall ist in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 keine Schaltungskomponente in einem Bereich der Hauptfläche 91a angeordnet, der den Bildungsbereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist, und eine oder mehrere Schaltungskomponenten (nicht dargestellt) können in einem Bereich der Hauptfläche 91b angeordnet sein, der den Bildungsbereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist.
Auch in diesem Fall ist in dem oben genannten Bereich der Hauptfläche 91a, der näher am Ausgangstransformator 15 liegt, keine Schaltungskomponente angeordnet, so dass eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden kann.
4B ist eine schematische Darstellung einer Querschnittskonfiguration, die die Position des Ausgangstransformators 15 im Hochfrequenzmodul 1F gemäß Variante 2 veranschaulicht. 4B zeigt die Position des Ausgangstransformators 15 in der Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1F gemäß Variante 2. Man beachte, dass die Anordnung der Schaltungskomponenten im Hochfrequenzmodul 1F mit Ausnahme des Ausgangstransformators 15 die gleiche ist wie im Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1. Im Hochfrequenzmodul 1F ist der Ausgangstransformator 15 auf der Hauptfläche 91b angeordnet. In diesem Fall ist wünschenswerterweise keine Schaltungskomponente in einem Bereich der Hauptoberfläche 91a angeordnet, der den Formationsbereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist, und zwar in einer Draufsicht auf die Modulplatte 91.
Gemäß dieser Konfiguration ist im obigen Bereich der Hauptfläche 91a keine Schaltungskomponente angeordnet, und somit kann eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden.
4C ist eine schematische Darstellung einer Querschnittskonfiguration, die die Position des Ausgangstransformators 15 im Hochfrequenzmodul 1G gemäß Variante 3 veranschaulicht. 4C veranschaulicht die Position des Ausgangstransformators 15 in der Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1G gemäß Variante 3. Man beachte, dass die Anordnung der im Hochfrequenzmodul 1G enthaltenen Schaltungskomponenten mit Ausnahme des Ausgangstransformators 15 die gleiche ist wie im Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1G ist der Ausgangstransformator 15 auf der Hauptfläche 91a angeordnet. In diesem Fall ist wünschenswerterweise keine Schaltungskomponente in einem Bereich in der Hauptoberfläche 91b angeordnet, der den Formationsbereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 ausgebildet ist, in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91.
Gemäß dieser Konfiguration ist im obigen Bereich der Hauptfläche 91b keine Schaltungskomponente angeordnet, und somit kann eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden.
Darüber hinaus ist bei jedem der Hochfrequenzmodule 1A, 1E, 1F und 1G wünschenswerterweise kein Masseelektrodenmuster in einem Bereich ausgebildet, der den Bereich überlappt, in dem der Ausgangstransformator 15 in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 ausgebildet ist. Mit dieser Konfiguration kann sichergestellt werden, dass der Ausgangstransformator 15 und eine Masseelektrode weit voneinander beabstandet sind, und der Q-Faktor der im Ausgangstransformator 15 enthaltenen Induktivität kann 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 gebildet wird, und einen Formationsbereich, in dem die Sekundärspule 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 die Außenanschlüsse 150 säulenförmige Elektroden sein können, die durch das Kunststoffelement 93 in Richtung der z-Achse verlaufen, wie in den 3A und 3B dargestellt, oder Höckerelektroden 160 sein können, die auf der Hauptfläche 91b ausgebildet sind, wie im Hochfrequenzmodul 1B gemäß der in 5 dargestellten Variante 4. In diesem Fall kann das Kunststoffelement 93 nicht auf der Hauptfläche 91b vorgesehen sein.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 können Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Im Hochfrequenzmodul 1B gemäß Variante 4 können auf der Hauptfläche 91a Höckerelektroden 160 angeordnet sein.
6A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1C gemäß Beispiel 2 zeigt. 6B ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1C gemäß Beispiel 2 und zeigt insbesondere einen Querschnitt entlang der Linie VIB bis VIB in 6A. Man beachte, dass (a) von 6A ein Layout von Schaltungselementen zeigt, wenn die Hauptfläche 91a aus den Hauptflächen 91a und 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. (b) von 6A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Layouts von Schaltungselementen, wenn die Hauptfläche 91b von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. In 6A sind der Zwischentransformator 14 und der Ausgangstransformator 15, die innerhalb der Modulplatine 91 ausgebildet sind, mit gestrichelten Linien dargestellt.
Das Hochfrequenzmodul 1C gemäß Beispiel 2 zeigt eine bestimmte Anordnung von Schaltungselementen, die im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der Ausführungsform enthalten sind. Das Hochfrequenzmodul 1C gemäß diesem Beispiel unterscheidet sich vom Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1 nur in der Anordnung der im Hochfrequenzmodul 1C enthaltenen Schaltungskomponenten. Die folgende Beschreibung des Hochfrequenzmoduls 1C gemäß diesem Beispiel konzentriert sich auf die Unterschiede zum Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1, während eine Beschreibung der gleichen Punkte weggelassen wird.
Wie in 6A und 6B dargestellt, sind im Hochfrequenzmodul 1C gemäß diesem Beispiel die stromaufwärtige Verstärkerschaltung 10F, die Differenzverstärkerschaltung 10R, 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 angeordnet. 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 zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Der Zwischentransformator 14 und der Ausgangstransformator 15 sind im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet.
Bei diesem Beispiel ist die Differenzverstärkerschaltung 10R (die die Verstärkungselemente 12 und 13 enthält) auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert. Andererseits ist der rauscharme Verstärker 20 eine erste Schaltungskomponente, die auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert ist. Der Zwischentransformator 14 ist innerhalb der Modulplatine 91 angeordnet.
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. Die erste Schaltungskomponente, die auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert ist, muss nicht der rauscharme Verstärker 20 sein, sondern kann ein beliebiger der Duplexer 30 und 40, der Anpassungsschaltungen 61 bis 63, der PA-Steuerschaltung 80, der Schalter 51 bis 53 und des Diplexers 35 sein.
Der Leistungsverstärker 10 umfasst mindestens die Verstärkungselemente 12 und 13, den Zwischentransformator 14 und den Ausgangstransformator 15 und enthält somit viele Komponenten, was zu einer Vergrößerung der Montagefläche führt. Infolgedessen nimmt die Größe des Hochfrequenzmoduls wahrscheinlich zu. Um dem entgegenzuwirken, sind gemäß der obigen Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1C Verstärkungselemente 12 und 13 des Leistungsverstärkers 10 und des rauscharmen Verstärkers 20 separat auf den beiden Seiten der Modulplatine 91 angeordnet, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1C miniaturisiert werden, während eine Isolierung zwischen Übertragung und Empfang gewährleistet wird. Der rauscharme Verstärker 20, der ein Empfangssignal verstärkt, kann daran gehindert werden, von Verstärkungselementen 12 und 13, die leistungsstarke Sendesignale ausgeben, gestört zu werden, und somit kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit reduziert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1C gemäß diesem Beispiel sind die stromaufwärts vorgeschaltete Verstärkerschaltung 10F und die Differenzverstärkerschaltung 10R in einem einzigen Halbleiter-IC 76 enthalten, und der Halbleiter-IC 76 ist auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) angeordnet. Dementsprechend kann der Leistungsverstärker 10 miniaturisiert werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1C weiter miniaturisiert werden.
Wie in den 6A und 6B dargestellt, überlappt die stromaufwärtige Verstärkerschaltung 10F vorzugsweise zumindest teilweise den Zwischentransformator 14 in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Leitung, die das Verstärkungselement 11 und den Zwischentransformator 14 verbindet, verkürzt werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1C miniaturisiert werden, während der Übertragungsverlust der Übertragungssignale reduziert wird.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1C gemäß diesem Beispiel sind mehrere Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 angeordnet. Wie in 6B dargestellt, enthält das Hochfrequenzmodul 1C außerdem einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V, der auf der Hauptfläche 91a mit einer Masseelektrode der Differenzverstärkerschaltung 10R verbunden ist und sich von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91b erstreckt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V ist mit Außenanschlüssen 150 (ersten Außenanschlüssen) von den Außenanschlüssen 150 auf der Hauptfläche 91b verbunden, die das Massepotential aufweisen. Gemäß dieser Konfiguration können, wenn die Differenzverstärkerschaltung 10R auf der Hauptfläche 91a montiert ist, die Differenzverstärkerschaltung 10R und die Außenanschlüsse 150 durch einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden werden. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10R 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. So kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1C mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10R zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Wie in 6B dargestellt, können in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 zwischen dem Zwischentransformator 14 und dem rauscharmen Verstärker 20 Außenanschlüsse 150 (die ersten Außenanschlüsse) angeordnet sein, die mit dem wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden sind. Dementsprechend sind der Zwischentransformator 14 und der rauscharme Verstärker 20 durch Außenanschlüsse 150, die das Massepotential haben, isoliert, und so kann die Isolierung zwischen Senden und Empfangen verstärkt werden.
Man beachte, dass die Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91a im Hochfrequenzmodul 1C gemäß Beispiel 2 angeordnet sein können.
7A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1D gemäß einem Beispiel 3 zeigt. 7B ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1D gemäß Beispiel 3 und zeigt insbesondere einen Querschnitt entlang der Linie VII bis VII in 7A. Man beachte, dass (a) von 7A ein Layout von Schaltungselementen zeigt, wenn die Hauptfläche 91a aus den Hauptflächen 91a und 91b auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. (b) von 7A ist eine perspektivische Ansicht eines Layouts von Schaltungselementen, wenn die Hauptfläche 91b von der positiven z-Achse aus betrachtet wird. 7A zeigt den Ausgangstransformator 15, der im Inneren der Modulplatine 91 ausgebildet ist, mit gestrichelten Linien.
Das Hochfrequenzmodul 1D gemäß Beispiel 3 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.
Wie in 7A und 7B dargestellt, sind im Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel die stromaufwärtige Verstärkerschaltung 10F, die Differenzverstärkerschaltung 10R, 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 angeordnet. Auf der anderen Seite sind der Zwischentransformator 14, der rauscharme Verstärker 20, die Schalter 51 und 52 sowie der Diplexer 35 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Der Ausgangstransformator 15 ist im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet.
Bei diesem Beispiel ist die Differenzverstärkerschaltung 10R (die die Verstärkungselemente 12 und 13 enthält) auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert. Der rauscharme Verstärker 20 ist eine erste Schaltungskomponente, die auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert ist. Der Zwischentransformator 14 ist 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. Die erste Schaltungskomponente, die auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert ist, muss nicht der rauscharme Verstärker 20 sein, sondern kann ein beliebiger der Duplexer 30 und 40, der Anpassungsschaltungen 61 bis 63, der PA-Steuerschaltung 80, der Schalter 51 bis 53 und des Diplexers 35 sein.
Der Leistungsverstärker 10 umfasst mindestens die Verstärkungselemente 12 und 13, den Zwischentransformator 14 und den Ausgangstransformator 15 und enthält somit viele Komponenten, was zu einer Vergrößerung der Montagefläche führt. Folglich wird die Größe des Hochfrequenzmoduls wahrscheinlich zunehmen.
Um dem entgegenzuwirken, sind gemäß der obigen Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1D nach diesem Beispiel die Verstärkungselemente 12 und 13 des Leistungsverstärkers 10 und des rauscharmen Verstärkers 20 getrennt auf den beiden Seiten der Modulplatine 91 angeordnet, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1D miniaturisiert werden, während eine Isolierung zwischen Übertragung und Empfang gewährleistet wird. Der rauscharme Verstärker 20, der ein Empfangssignal verstärkt, kann daran gehindert werden, von Verstärkungselementen 12 und 13, die leistungsstarke Sendesignale ausgeben, gestört zu werden, und somit kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit reduziert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel sind die vorgeschaltete Verstärkerschaltung 10F und die Differenzverstärkerschaltung 10R in einem einzigen Halbleiter-IC 76 enthalten, und der Halbleiter-IC 76 ist auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) angeordnet. Dementsprechend kann der Leistungsverstärker 10 miniaturisiert werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1D weiter miniaturisiert werden.
Wie in 7A und 7B dargestellt, überlappt die vorgeschaltete Verstärkerschaltung 10F vorzugsweise zumindest teilweise den Zwischentransformator 14 in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Leitung, die das Verstärkungselement 11 und den Zwischentransformator 14 verbindet, verkürzt werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1D miniaturisiert werden, während der Übertragungsverlust eines Übertragungssignals reduziert wird.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1D gemäß diesem Beispiel sind mehrere Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 angeordnet. Wie in 7B dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1D außerdem einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V, der auf der Hauptfläche 91a mit einer Masseelektrode der Differenzverstärkerschaltung 10R verbunden ist und sich von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91b erstreckt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V ist auf der Hauptfläche 91b mit Außenanschlüssen 150 (den ersten Außenanschlüssen) von den Außenanschlüssen 150 verbunden, die auf Massepotential liegen. So kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1D mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10R zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Wie in 7B dargestellt, können in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 zwischen dem Zwischentransformator 14 und dem rauscharmen Verstärker 20 Außenanschlüsse 150 (die ersten Außenanschlüsse) angeordnet sein, die mit dem wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden sind. Dementsprechend sind der Zwischentransformator 14 und der rauscharme Verstärker 20 durch Außenanschlüsse 150, die das Massepotential haben, isoliert, und so kann die Isolierung zwischen Senden und Empfangen verstärkt werden.
Bei diesem Beispiel kann die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein, wie in 7A dargestellt. Gemäß dieser Konfiguration sind die PA-Steuerschaltung 80, die mit der Eingangsseite des Leistungsverstärkers 10 verbunden ist, und der Ausgangstransformator 15, der mit der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 10 verbunden ist, nicht auf der gleichen Hauptfläche angeordnet, so dass das Auftreten einer Rückkopplungsschleife, die ein Schwingungsphänomen zwischen Eingang und Ausgang des Leistungsverstärkers 10 verursacht, verhindert werden kann und der Leistungsverstärker 10 somit stabil betrieben werden kann.
Man beachte, dass die Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91a im Hochfrequenzmodul 1D gemäß Beispiel 3 angeordnet sein können.
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, der so konfiguriert ist, dass er ein Übertragungssignal verstärkt, und ein erstes Schaltungselement. Der Leistungsverstärker 10 umfasst: ein Verstärkungselement 12, ein Verstärkungselement 13, einen Zwischentransformator 14, der eine Primärspule 14a und eine Sekundärspule 14b enthält und einen Ausgangstransformator 15, der eine Primärspule 15a und eine Sekundärspule 15b enthält, wobei ein Ende der Sekundärspule 14b mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden ist, ein anderes Ende der Sekundärspule 14b mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden ist, ein Ende der Primärspule 15a mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden ist, ein anderes Ende der Primärspule 15a mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden ist, ein Ende der Sekundärspule 15b mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 10 verbunden ist, das Verstärkerelement 12 und das Verstärkerelement 13 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sind und das erste Schaltungselement auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Dementsprechend sind die Verstärkungselemente 12 und 13 des Leistungsverstärkers 10 und die erste Schaltungskomponente auf den beiden Seiten der Modulplatine angeordnet, und somit kann ein kleines Hochfrequenzmodul 1 bereitgestellt werden, das einen Leistungsverstärker 10 mit Differenzverstärkung enthält.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 kann die erste Schaltungskomponente ein rauscharmer Verstärker 20 sein, der auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist. Gemäß dieser Konfiguration sind die Verstärkungselemente 12 und 13 des Leistungsverstärkers 10 und des rauscharmen Verstärkers 20 getrennt auf den beiden Seiten der Modulplatine 91 angeordnet, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1 miniaturisiert werden, während eine Isolierung zwischen Übertragung und Empfang gewährleistet wird. Außerdem kann verhindert werden, dass der rauscharme Verstärker 20, der ein Empfangssignal verstärkt, von den Verstärkungselementen 12 und 13, die leistungsstarke Sendesignale ausgeben, gestört wird, und somit kann eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit reduziert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1A können die Verstärkungselemente 12 und 13 und der Zwischentransformator 14 in einem einzelnen Halbleiter-IC 75 enthalten sein, und der einzelne Halbleiter-IC 75 kann auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Dementsprechend kann der Leistungsverstärker 10 miniaturisiert werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1A weiter miniaturisiert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1D kann der Leistungsverstärker 10 ferner ein Verstärkungselement 11 enthalten, das stromaufwärts von den Verstärkungselementen 12 und 13 angeordnet ist, wobei das Verstärkungselement 11 mit dem Zwischentransformator 14 verbunden ist, der Zwischentransformator 14 auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein kann und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 das Verstärkungselement 11 den Zwischentransformator 14 zumindest teilweise überlappen kann. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Leitung, die das Verstärkungselement 11 und den Zwischentransformator 14 verbindet, verkürzt werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1D miniaturisiert werden, während der Übertragungsverlust der Übertragungssignale reduziert wird.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1C kann der Leistungsverstärker 10 ferner ein Verstärkungselement 11 enthalten, das stromaufwärts von den Verstärkungselementen 12 und 13 angeordnet ist, wobei das Verstärkungselement 11 mit einem Zwischentransformator 14 verbunden ist, der Zwischentransformator 14 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b angeordnet sein kann und das Verstärkungselement 11 in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 den Zwischentransformator 14 zumindest teilweise überlappen kann. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Leitung, die das Verstärkungselement 11 und den Zwischentransformator 14 verbindet, verkürzt werden, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1C miniaturisiert werden, während der Übertragungsverlust der Übertragungssignale reduziert wird.
Das Hochfrequenzmodul 1 kann ferner umfassen: eine Mehrzahl von Außenanschlüssen 150, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind, und einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V, der mit einer Masseelektrode des Verstärkerelements 12 und des Verstärkerelements 13 verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91b erstreckt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V kann auf der Hauptfläche 91b mit einem ersten Außenanschluss von den Außenanschlüssen 150 verbunden sein, der auf Massepotential liegt. Gemäß dieser Konfiguration können, wenn die Differenzverstärkerschaltung 10R auf der Hauptfläche 91a montiert ist, die Differenzverstärkerschaltung 10R und ein oder mehrere Außenanschlüsse 150 über einen wärmeableitenden Leiter 95V verbunden werden. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für die Differenzverstärkerschaltung 10R 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 1 mit verbesserter Wärmeableitung von der Differenzverstärkerschaltung 10R zur Grundplatine bereitgestellt werden.
Bei den Hochfrequenzmodulen 1C und 1D kann in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 der erste Außenanschluss physisch zwischen dem Zwischentransformator 14 und dem rauscharmen Verstärker 20 angeordnet sein. Dementsprechend sind der Zwischentransformator 14 und der rauscharme Verstärker 20 durch den Außenanschluss 150, der das Massepotential hat, isoliert, und so kann die Isolierung zwischen Senden und Empfangen verstärkt werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1G ist der Ausgangstransformator 15 vorzugsweise auf der Hauptfläche 91a angeordnet, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 ist kein Schaltungselement in einem Bereich angeordnet, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt. Gemäß dieser Konfiguration ist im obigen Bereich der Hauptfläche 91b keine Schaltungskomponente angeordnet, und somit kann eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 F ist der Ausgangstransformator 15 vorzugsweise auf der Hauptfläche 91b angeordnet, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 ist kein Schaltungselement in einem Bereich angeordnet, der in der Hauptfläche 91a enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt. Gemäß dieser Konfiguration ist im obigen Bereich der Hauptfläche 91a keine Schaltungskomponente angeordnet, und somit kann eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden.
Bei den Hochfrequenzmodulen 1A und 1E ist der Ausgangstransformator 15 vorzugsweise im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b angeordnet, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 ist kein Schaltungselement in Bereichen angeordnet, die in der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b enthalten sind und den Ausgangstransformator 15 überlappen. Gemäß dieser Konfiguration ist in den oben genannten Bereichen der Hauptflächen 91a und 91b keine Schaltungskomponente angeordnet, so dass eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden kann.
Bei den Hochfrequenzmodulen 1A und 1E kann der Ausgangstransformator 15 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b angeordnet sein, wobei der Ausgangstransformator 15 in Richtung der Hauptfläche 91a oder der Hauptfläche 91b versetzt ist, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 ist in einem Bereich, der in der Hauptfläche 91a oder der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt, keine Schaltungskomponente angeordnet, und eine Schaltungskomponente kann in einem Bereich angeordnet sein, der in der verbleibenden Hauptfläche 91a oder Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt. Auch in diesem Fall ist im obigen Bereich in der Hauptfläche 91a keine Schaltungskomponente näher am Ausgangstransformator 15 angeordnet, so dass eine Verringerung des Q-Faktors der Induktivität des Ausgangstransformators 15 reduziert werden kann.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 kann in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Außenanschluss 150, der ein Massepotential hat, physisch zwischen dem Ausgangstransformator 15 und dem rauscharmen Verstärker 20 angeordnet sein. Dementsprechend sind der Ausgangstransformator 15, der ein leistungsstarkes Sendesignal überträgt, und der rauscharme Verstärker 20, der ein Empfangssignal überträgt, durch den Außenanschluss 150, der auf Massepotential liegt, isoliert, und somit wird die Isolierung zwischen Übertragung und Empfang verstärkt.
Das Hochfrequenzmodul 1D kann ferner eine PA-Steuerschaltung 80 enthalten, die zur Steuerung des Leistungsverstärkers 10 konfiguriert ist, und die PA-Steuerschaltung 80 kann auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Gemäß dieser Konfiguration sind die PA-Steuerschaltung 80, die mit der Eingangsseite des Leistungsverstärkers 10 verbunden ist, und der Ausgangstransformator 15, der mit der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 10 verbunden ist, nicht auf der gleichen Hauptfläche angeordnet, so dass sie voneinander getrennt sind, und somit kann ein Schwingungsphänomen, das durch eine Rückkopplungsschleife zwischen Eingang und Ausgang des Leistungsverstärkers 10 verursacht wird, verhindert werden, und somit kann der Leistungsverstärker 10 stabil betrieben 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, das einen Leistungsverstärker vom Differenzverstärkertyp enthält.
Im Vorstehenden wurden Hochfrequenzmodule und das Kommunikationsgeräte anhand von Beispielen und Varianten beschrieben, jedoch sind die Hochfrequenzmodule und Kommunikationsgeräte gemäß der Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Offenbarung umfasst auch andere Ausführungsformen, die durch Kombination beliebiger Elemente in den Ausführungsformen, den Beispielen und den Variationen erreicht werden, Variationen als Ergebnis der Anwendung verschiedener Modifikationen, die von Fachleuten an den Ausführungsformen, 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.
Bei den Hochfrequenzmodulen und den Kommunikationsgeräten gemäß den Ausführungsformen, 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, 1E, 1F, 1G: Hochfrequenz-(HF)-Modul
2: Antenne
3: HF-Signalverarbeitungsschaltung (RFIC)
4: Basisband-Signalverarbeitungsschaltung (BBIC)
5: Kommunikationsgerät
10, 10X: Leistungsverstärker
10F: stromaufwärtige Differenzverstärkerschaltung
10R: Differenzverstärkerschaltung
11, 12, 12a, 12b, 13, 13a, 13b: Verstärkungselement
14: Zwischentransformator
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
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, und eine erste Schaltungskomponente und wobei der Leistungsverstärker umfasst: ein erstes Verstärkungselement, ein zweites Verstärkungselement, einen ersten Transformator, der eine erste Spule und eine zweite Spule umfasst, und einen zweiten Transformator, der eine dritte Spule und eine vierte Spule enthält, wobei ein Ende der zweiten Spule mit einem Eingangsanschluss des ersten Verstärkerelements verbunden ist, ein anderes Ende der zweiten Spule mit einem Eingangsanschluss des zweiten Verstärkerelements verbunden ist, ein Ende der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des ersten Verstärkerelements verbunden ist, ein anderes Ende der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Verstärkerelements verbunden ist, ein Ende der vierten Spule mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers verbunden ist, das erste Verstärkungselement und das zweite Verstärkungselement auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind und die erste Schaltungskomponente auf der zweiten Hauptfläche angeordnet 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 2, wobei das erste Verstärkungselement, das zweite Verstärkungselement und der erste Transformator in einer einzigen integrierten Halbleiterschaltung (IC) enthalten sind und die integrierte Halbleiterschaltung auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2, wobei der Leistungsverstärker ferner ein drittes Verstärkungselement enthält, das stromaufwärts von dem ersten Verstärkungselement und dem zweiten Verstärkungselement angeordnet ist, wobei das dritte Verstärkungselement mit dem ersten Transformator verbunden ist, der erste Transformator auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist und in einer Draufsicht auf die Modulplatine das dritte Verstärkungselement den ersten Transformator zumindest teilweise überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2, wobei der Leistungsverstärker ferner ein drittes Verstärkungselement enthält, das stromaufwärts von dem ersten Verstärkungselement und dem zweiten Verstärkungselement angeordnet ist, wobei das dritte Verstärkungselement mit dem ersten Transformator verbunden ist, der erste Transformator im Inneren der Modulplatine zwischen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche angeordnet ist und in einer Draufsicht auf die Modulplatine das dritte Verstärkungselement den ersten Transformator zumindest teilweise überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend: eine Mehrzahl von Außenanschlüsse genannten Anschlüssen zur Herstellung von externen Verbindungen, die auf der zweiten Hauptfläche angeordnet sind, und einen wärmeableitenden Durchgangsleiter, der mit einer Masseelektrode des ersten Verstärkungselements und des zweiten Verstärkungselements verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter von der ersten Hauptfläche zu der zweiten Hauptfläche erstreckt und wobei der wärmeableitende Durchgangsleiter auf der zweiten Hauptfläche mit einem ersten Außenverbindungsanschluss von der Mehrzahl der Außenverbindungsanschlüsse verbunden ist, der auf Massepotential liegt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, wobei in der Draufsicht auf die Modulplatine der erste Außenanschluss physisch zwischen dem ersten Transformator und dem rauscharmen Verstärker angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der zweite Transformator auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist und in einer Draufsicht auf die Modulplatine keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Transformator überlappt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der zweite Transformator auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist und in einer Draufsicht auf die Modulplatine kein Schaltungsbauteil in einem Bereich angeordnet ist, der in der ersten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Transformator überlappt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der zweite Transformator innerhalb der Modulplatine zwischen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche angeordnet ist und in einer Draufsicht auf die Modulplatine keine Schaltungskomponente in Bereichen angeordnet ist, die in der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche enthalten sind und den zweiten Transformator überlappen.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der zweite Transformator innerhalb der Modulplatine zwischen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche angeordnet ist, wobei der zweite Transformator in Richtung einer von der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche versetzt ist, in einer Draufsicht auf die Modulplatine keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der ersten Hauptfläche oder der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Transformator überlappt, und in der Draufsicht auf die Modulplatine ein Schaltungsbauteil in einem Bereich angeordnet ist, der in einer verbleibenden der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Transformator überlappt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei in der Draufsicht auf die Modulplatine zwischen dem zweiten Transformator und dem rauscharmen Verstärker ein Außenanschluss mit einem Massepotential physikalisch angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend: eine Steuerschaltung, die zum Steuern des Leistungsverstärkers konfiguriert ist, wobei die Steuerschaltung auf der ersten Hauptfläche 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 13, das dazu konfiguriert ist, die Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne und der HF-Signalverarbeitungsschaltung zu übertragen.