DE202021101543U1

DE202021101543U1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE202021101543U1
Application number: DE202021101543.8U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2021-07-16
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: KR20210120836A; JP2021158556A; CN216699996U; US11394407B2; KR102452114B1; US20210306012A1; CN214851217U

Abstract

Hochfrequenzmodul, umfassend:
eine Modulplatine, die eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine aufweist,
einen ersten Leistungsverstärker, der dazu konfiguriert ist, ein Sendesignal in einem ersten Frequenzband zu verstärken,
einen zweiten Leistungsverstärker, der dazu konfiguriert ist, ein Sendesignal in einem zweiten Frequenzband, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet; zu verstärken, und
eine Steuerschaltung, die dazu konfiguriert ist, den ersten Leistungsverstärker und den zweiten Leistungsverstärker zu steuern,
wobei der erste Leistungsverstärker und der zweite Leistungsverstärker auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind und
die Steuerschaltung 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 Hochfrequenzsendesignale verstärken, verwendet. Dazu offenbart die JP 2018-137522 A eine Front-End-Schaltung (ein Hochfrequenz-(HF)-Modul), die eine Leistungsverstärker-(PA)-Schaltung (Sendeverstärkerschaltung), die ein Sendesignal überträgt, und eine Schaltung (Empfangsverstärkerschaltung) mit rauscharmem Verstärker (kurz LNA genannt für Low Noise Amplifier), die ein Empfangssignal überträgt, enthält. Ein PA-Controller, der die Verstärkungseigenschaften eines Leistungsverstärkers steuert, ist in der Sendeverstärkerschaltung angeordnet, und ein LNA-Controller, der die Verstärkungseigenschaften eines rauscharmen Verstärkers steuert, ist in der Empfangsverstärkerschaltung angeordnet.
Die Verstärkungsleistung eines Leistungsverstärkers ist nur in einem bestimmten Frequenzband (einem Kommunikationsband) optimal. Das in JP 2018-137522 A offenbarte HF-Modul enthält daher für verschiedene Frequenzbänder (Kommunikationsbänder) verschiedene Leistungsverstärke. Die Entwicklung in der Multiband-Technologie bringt daher das Problem mit sich, dass die Größe eines HF-Moduls aufgrund einer Zunahme der Anzahl von Leistungsverstärkern zunimmt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Hochfrequenzmodul und ein verbessertes Kommunikationsgerät anzugeben, die die Multiband-Technologie unterstützen, jedoch größenmäßig optimiert sind.
Die Aufgabe wird gelöst von einem Hochfrequenzmodul, das eine Modulplatine, die eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine umfasst, einen ersten Leistungsverstärker, der so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal in einem ersten Frequenzband verstärkt, einen zweiten Leistungsverstärker, der so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal in einem zweiten Frequenzband verstärkt, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet, und eine Steuerschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, den ersten Leistungsverstärker und den zweiten Leistungsverstärker zu steuern. Der erste Leistungsverstärker und der zweite Leistungsverstärker sind auf der ersten Hauptfläche angeordnet, und die Steuerschaltung ist auf der zweiten Hauptfläche angeordnet. Hinsichtlich eines Kommunikationsgerätes wird die Aufgabe gelöst von einem Kommunikationsgerät, das ein solches Hochfrequenzmodul umfasst.
Die erlaubt Erlaubt es vorteilhaft, ein kleines Hochfrequenzmodul und ein kleines Kommunikationsgerät bereitzustellen, die die Multiband-Technologie unterstützen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Beispielen in Verbindung mit der sechs Figuren umfassenden Zeichnung.
Figurenliste

1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Hochfrequenzmoduls und eines Kommunikationsgeräts gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt eine Schaltungskonfiguration einer Sendeverstärkerschaltung.
3A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls (oder einer HF-Front-End-Schaltung) 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.
6 ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem Beispiel 2 zeigt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Man beachte, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein allgemeines oder spezifisches Beispiel zeigen. Die in der folgenden Beschreibung genannten Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente sowie die Anordnung und Verbindung der Elemente sind Beispiele und sollen das Verständnis der Erfindung erleichtern, selbige aber nicht einschränken. Unter den Elementen in den folgenden Beispielen und Varianten werden Elemente, die nicht in einem der unabhängigen Ansprüche aufgeführt sind, als beliebige Elemente beschrieben. Darüber hinaus sind die Größen der Elemente und die Größenverhältnisse, die in den Zeichnungen dargestellt sind, nicht unbedingt genau. Soweit in verschiedenen Figuren gezeigte strukturelle Komponenten einander entsprechen, wurden sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und redundante Beschreibungen wurden soweit möglich weggelassen oder vereinfacht.
Im Folgenden haben ein Begriff, der eine Beziehung zwischen Elementen angibt, wie z. B. „parallel“ oder „senkrecht“, ein Begriff, der die Form eines Elements angibt, wie z. B. „rechteckig“, und ein Zahlenbereich nicht notwendigerweise nur strenge Bedeutungen, sondern umfassen auch im Wesentlichen äquivalente Bereiche, die z. B. eine Differenz von etwa einigen Prozent umfassen, insbesondere solche, wie sie auf dem hier in Frage stehenden Gebiet schon aufgrund von Fertigungstoleranzen üblich sind.
Im Folgenden bedeutet in Bezug auf A, B und C, die auf einer Platine montiert sind, „C ist in einer Draufsicht auf eine Platine (oder eine Hauptfläche einer Platine) zwischen A und B angeordnet“, dass mindestens eines der Liniensegmente, die beliebige Punkte in A und B verbinden, durch einen Bereich von C in einer Draufsicht auf eine Platine verläuft. Eine Draufsicht auf eine Platine bedeutet, dass eine Platine und ein auf der Platine montiertes Schaltungselement betrachtet werden, die orthogonal auf eine Ebene parallel zu einer Hauptfläche der Platine projiziert werden. Außerdem bedeutet „auf“ in Ausdrücken wie z. B. montiert auf, angeordnet auf, vorgesehen auf und gebildet auf nicht notwendigerweise einen direkten Kontakt.
Im Folgenden bedeutet „Sendepfad“ eine Sendestrecke, 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 Sendeweg, 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 Sendestrecke, 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.
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 zu BBIC 4 fortgeführt wird. RFIC 3 verarbeitet ein Sendesignal, das von BBIC 4 eingegeben wird, z.B. durch Aufwärtswandlung, und gibt ein durch diese Verarbeitung erzeugtes Sendesignal an einen Sendepfad des Hochfrequenzmoduls 1 aus.
BBIC 4 ist eine Schaltung, die Signale unter Verwendung eines Zwischenfrequenzbandes verarbeitet, das niedriger ist als der Frequenzbereich eines im Hochfrequenzmodul 1 übertragenen Hochfrequenzsignals. 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 41, 42, 43 und 44 im Hochfrequenzmodul 1 hergestellt wird, basierend auf einem zu verwendenden Kommunikationsband (einem Frequenzband). Insbesondere ändert RFIC 3 die von den Schaltern 41 bis 44 im Hochfrequenzmodul 1 hergestellte Verbindung entsprechend Steuersignalen (nicht abgebildet). Insbesondere gibt RFIC 3 digitale Steuersignale zur Steuerung der Schalter 41 bis 44 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 41 bis 44, indem sie digitale Steuersignale an die Schalter 41 bis 44 entsprechend den von RFIC 3 eingegebenen digitalen Steuersignalen ausgibt.
RFIC 3 fungiert auch als Controller, der die Verstärkungen des der im Hochfrequenzmodul 1 enthaltenen Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 sowie die Versorgungsspannung Vcc und die Vorspannung Vbias steuert, die den Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 zugeführt werden. Insbesondere gibt RFIC 3 digitale Steuersignale an den Steuersignalanschluss 140 des Hochfrequenzmoduls 1 aus. Die PA-Steuerschaltung 80 des Hochfrequenzmoduls 1 stellt die Verstärkungen der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 ein, indem sie Steuersignale, die Versorgungsspannung Vcc oder die Vorspannung Vbias an die Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 entsprechend den über den Steuersignalanschluss 140 eingegebenen digitalen Steuersignalen ausgibt. Man beachte, dass ein Steuersignalanschluss, der von RFIC 3 digitale Steuersignale zur Steuerung der Verstärkungsfaktoren der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 empfängt, und ein Steuersignalanschluss, der von RFIC 3 digitale Steuersignale zur Steuerung der Stromversorgungsspannung Vcc und der Vorspannung Vbias, die den Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 zugeführt werden, empfängt, unterschiedliche Anschlüsse sein können. Der Controller kann außerhalb des RFIC 3 angeordnet sein, z. B. im BBIC 4.
Die Antenne 2 ist mit dem 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 bei der der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendigerweise im Kommunikationsgerät 5 enthalten sein müssen.
Als nächstes wird eine detaillierte Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 den Antennenanschluss 100, die Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20, den rauscharmen Verstärker 30, die Sendefilter 61T, 62T und 63T, die Empfangsfilter 61R, 62R und 63R, die PA-Steuerschaltung 80, die Anpassungsschaltungen 51, 52, 53 und 54 und die Schalter 41, 42, 43 und 44.
Der Antennenanschluss 100 ist ein mit der Antenne 2 verbundener gemeinsamer Antennenanschluss.
Die Sendeverstärkerschaltung 10 ist eine differenzverstärkende Verstärkerschaltung, die Sendesignale in den Kommunikationsbändern A und B verstärkt, die über die Sendeeingangsanschlüsse 111 und 112 eingegeben werden.
Man beachte, dass das Hochfrequenzmodul 1 anstelle der Sendeverstärkerschaltung 10 auch eine erste Sendeverstärkerschaltung, die ein Hochfrequenzsignal im Kommunikationsband A verstärkt, und eine zweite Sendeverstärkerschaltung, die ein Hochfrequenzsignal im Kommunikationsband B verstärkt, enthalten kann.
Die Sendeverstärkerschaltung 20 ist eine differenzverstärkende Verstärkerschaltung, die Sendesignale im Kommunikationsband C verstärkt, die über die Sendeeingangsanschlüsse 121 und 122 eingegeben werden.
Die PA-Steuerschaltung 80 stellt die Verstärkungen der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 ein, z.B. in Abhängigkeit von digitalen Steuersignalen, die über den Steuersignalanschluss 140 eingegeben werden. Die PA-Steuerschaltung 80 kann als integrierte Halbleiterschaltung (IC) ausgebildet sein. Ein Halbleiter-IC umfasst beispielsweise 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 30 verstärkt die Hochfrequenzsignale in den Kommunikationsbändern A, B und C, während das Rauschen gering gehalten wird, und gibt die verstärkten Hochfrequenzsignale an den Empfangsausgangsanschluss 130 aus.
Man beachte, dass das Hochfrequenzmodul 1 eine Vielzahl von rauscharmen Verstärkern enthalten kann. Zum Beispiel kann das Hochfrequenzmodul 1 einen ersten rauscharmen Verstärker enthalten, der Hochfrequenzsignale in den Kommunikationsbändern A und B verstärkt, und einen zweiten rauscharmen Verstärker, der ein Hochfrequenzsignal im Kommunikationsband C verstärkt.
Man beachte ferner, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Kommunikationsbänder A und B niedriger als das Kommunikationsband C sind, die Kommunikationsbänder A und B z.B. zu einer mittleren Bandgruppe (im Bereich von 1,45 GHz bis 2,2 GHz) gehören und das Kommunikationsband C z. B. zu einer hohen Bandgruppe (im Bereich von 2,3 GHz bis 2,7 GHz) gehört. Man beachte, dass es nicht auf das obige Beispiel beschränkt ist, welches der Kommunikationsbänder A, B und C das höchste, das zweithöchste und das niedrigste ist, und dass die Kommunikationsbänder A und B höher sein können als das Kommunikationsband C. Man beachte, dass die mittlere Bandgruppe ein Beispiel für ein erstes Frequenzband ist und das Kommunikationsband C ein Beispiel für ein zweites Frequenzband ist, das sich vom ersten Frequenzband unterscheidet.
Das Sendefilter 61T ist auf dem Sendepfad AT angeordnet, der die Eingangsanschlüsse 111 und 112 und den Antennenanschluss 100 verbindet, und lässt ein Sendesignal im Sendeband des Kommunikationsbandes A innerhalb eines von der Sendeverstärkerschaltung 10 verstärkten Sendesignals durch. Das Sendefilter 62T ist auf dem Sendepfad BT angeordnet, der die Eingangsanschlüsse 111 und 112 und den Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Sendesignal im Sendeband des Kommunikationsbandes B innerhalb eines Sendesignals weiter, das durch die Sendeverstärkerschaltung 10 verstärkt wird.
Das Sendefilter 63T ist auf dem Sendepfad CT angeordnet, der die Sendeeingangsanschlüsse 121 und 122 und den Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Sendesignal im Sendeband des Kommunikationsbandes C innerhalb eines Sendesignals weiter, das durch die Sendeverstärkerschaltung 20 verstärkt wird.
Das Empfangsfilter 61R ist auf dem Empfangspfad AR angeordnet, der den Empfangsausgangsanschluss 130 und den Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Empfangssignal im Empfangsband des Kommunikationsbandes A innerhalb eines durch den Antennenanschluss 100 eingegebenen Empfangssignals weiter. Das Empfangsfilter 62R ist auf dem Empfangspfad BR angeordnet, der den Empfangsausgangsanschluss 130 und den Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Empfangssignal im Empfangsband des Kommunikationsbandes B innerhalb eines durch den Antennenanschluss 100 eingegebenen Empfangssignals weiter.
Das Empfangsfilter 63R ist auf dem Empfangspfad CR angeordnet, der den Empfangsausgangsanschluss 130 und den Antennenanschluss 100 verbindet, und leitet ein Empfangssignal im Empfangsband des Kommunikationsbandes C innerhalb eines durch den Antennenanschluss 100 eingegebenen Empfangssignals weiter.
Sendefilter 61T und Empfangsfilter 61R bilden einen Duplexer 61, dessen Durchlassbereich das Kommunikationsband A ist. Der Duplexer 61 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal im Kommunikationsband A im Frequenzduplexverfahren (FDD). Sendefilter 62T und Empfangsfilter 62R bilden einen Duplexer 62, dessen Durchlassbereich das Kommunikationsband B ist. Der Duplexer 40 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal im Kommunikationsband B durch FDD. Sendefilter 63T und Empfangsfilter 63R bilden einen Duplexer 63, dessen Durchlassbereich das Kommunikationsband C ist. Der Duplexer 63 überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal im Kommunikationsband C durch FDD.
Man beachte, dass die Duplexer 61 bis 63 jeweils ein Multiplexer sein können, 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 61T und Empfangsfilter 61R müssen nicht im Duplexer 61 enthalten sein und können ein einziges Filter für Signale sein, 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 des einzelnen Filters angeordnet. In gleicher Weise müssen Sendefilter 62T und Empfangsfilter 62R nicht im Duplexer 62 enthalten sein und können ein einziges Filter für Signale sein, die durch TDD übertragen werden. In gleicher Weise müssen Sendefilter 63T und Empfangsfilter 63R nicht im Duplexer 63 enthalten sein und können ein einziges Filter für Signale sein, die durch TDD übertragen werden.
Die Anpassungsschaltung 51 ist auf einem Pfad angeordnet, der den Schalter 44 und den Duplexer 61 verbindet, und passt die Impedanz zwischen (i) dem Duplexer 61 und (ii) dem Schalter 44 und der Antenne 2 an.
Die Anpassungsschaltung 52 ist auf einem Pfad angeordnet, der den Schalter 44 und den Duplexer 62 verbindet, und passt die Impedanz zwischen (i) dem Duplexer 62 und (ii) dem Schalter 44 und der Antenne 2 an.
Die Anpassungsschaltung 53 ist auf einem Pfad angeordnet, der den Schalter 44 und den Duplexer 63 verbindet, und passt die Impedanz zwischen (i) dem Duplexer 63 und (ii) dem Schalter 44 und der Antenne 2 an.
Die Anpassungsschaltung 54 ist auf einem Empfangspfad angeordnet, der den rauscharmen Verstärker 30 und den Schalter 43 verbindet, und passt die Impedanz zwischen (i) dem rauscharmen Verstärker 30 und (ii) dem Schalter 43 und den Duplexern 61 bis 63 an.
Der Schalter 41 umfasst die gemeinsamen Anschlüsse 41a und 41b sowie die Auswahlanschlüsse 41c, 41d, 41e und 41f. Der gemeinsame Anschluss 41a ist mit dem Eingangsanschluss 115 der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden. Der gemeinsame Anschluss 41b ist mit dem Eingangsanschluss 125 der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden. Der Auswahlanschluss 41c ist mit dem Sendeeingangsanschluss 111 verbunden, der Auswahlanschluss 41d ist mit dem Sendeeingangsanschluss 112 verbunden, der Auswahlanschluss 41e ist mit dem Sendeeingangsanschluss 121 verbunden, und der Auswahlanschluss 41f ist mit dem Sendeeingangsanschluss 122 verbunden.
Der Schalter 41 ist auf einer Eingangsanschlussseite der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 angeordnet. Diese Anschlusskonfiguration ermöglicht es dem Schalter 41, die Verbindung der Sendeverstärkerschaltung 10 zwischen dem Sendeeingangsanschluss 111 und dem Sendeeingangsanschluss 112 und die Verbindung der Sendeverstärkerschaltung 20 zwischen dem Sendeeingangsanschluss 121 und dem Sendeeingangsanschluss 122 zu schalten. Der Schalter 41 umfasst z. B. einen zweipoligen Vierfach-Umschaltkreis (kurz DP4T für „double pole fourfold throw“ genannt).
Man beachte, dass der Schalter 41 auch einen einpoligen Umschalter mit Doppelauslösung (kurz SPDT für „single pole double throw“ genannt), der den gemeinsamen Anschluss 41a und die Auswahlanschlüsse 41c und 41d beinhaltet, und einen SPDT-Umschalter umfassen kann, der den gemeinsamen Anschluss 41 b und die Auswahlanschlüsse 41e und 41f enthält.
Ein Sendesignal im Kommunikationsband A wird z.B. über den Sendeeingangsanschluss 111 eingegeben, und ein Sendesignal im Kommunikationsband B wird z. B. über den Sendeeingangsanschluss 112 eingegeben. Ferner werden Sendesignale im Kommunikationsband C z. B. über die Sendeeingangsanschlüsse 121 und 122 eingegeben.
Ein Sendesignal im Kommunikationsband A oder B in einem Mobilkommunikationssystem der vierten Generation (4G) kann z. B. über den Sendeeingangsanschluss 111 eingegeben werden, und ein Sendesignal im Kommunikationsband A oder B in einem Mobilkommunikationssystem der fünften Generation (5G) kann z. B. über den Sendeeingangsanschluss 112 eingegeben werden. Außerdem kann ein Sendesignal im Kommunikationsband C in 4G zum Beispiel über den Sendeeingangsanschluss 121 eingegeben werden, und ein Sendesignal im Kommunikationsband C in 5G kann zum Beispiel über den Sendeeingangsanschluss 122 eingegeben werden.
Man beachte, dass der Schalter 41 ein SPDT-Umschaltkreis sein kann, bei dem der gemeinsame Anschluss mit einem Sendeeingangsanschluss (als erster Sendeeingangsanschluss bezeichnet) von den Sendeeingangsanschlüssen 111, 112, 121 und 122 verbunden ist, ein Auswahlanschluss mit dem Eingangsanschluss 115 der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden ist, und der andere Auswahlanschluss mit dem Eingangsanschluss 125 der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden ist.
In diesem Fall wird zum Beispiel ein Sendesignal in einem der Kommunikationsbänder A, B und C selektiv über den ersten Sendeeingangsanschluss eingegeben, und der Schalter 41 schaltet die Verbindung des ersten Sendeeingangsanschlusses zwischen der Sendeverstärkerschaltung 10 und der Sendeverstärkerschaltung 20 entsprechend einem eingegebenen Sendesignal. Ein 4G-Sendesignal und ein 5G-Sendesignal können beispielsweise über den ersten Sendeeingangsanschluss eingegeben werden, und der Schalter 41 kann die Verbindung des ersten Sendeeingangsanschlusses zwischen der Sendeverstärkerschaltung 10 und der Sendeverstärkerschaltung 20 entsprechend einem eingegebenen Sendesignal umschalten.
Der Schalter 41 kann einen zweipoligen Umschalter (kurz DPDT für „double pole double throw“ genannt) enthalten, der zwei gemeinsame Anschlüsse und zwei Auswahlanschlüsse umfasst. In diesem Fall ist der erste Sendeeingangsanschluss mit einem der gemeinsamen Anschlüsse verbunden, und der zweite Sendeeingangsanschluss ist mit dem anderen gemeinsamen Anschluss verbunden.
Einer der Auswahlanschlüsse ist mit der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden, und der andere Auswahlanschluss ist mit der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden. Diese Anschlusskonfiguration ermöglicht es, mit dem Schalter 41 die Verbindung des einen gemeinsamen Anschlusses zwischen dem einen Auswahlanschluss und dem anderen Auswahlanschluss zu schalten, und schaltet die Verbindung des anderen gemeinsamen Anschlusses zwischen dem einen Auswahlanschluss und dem anderen Auswahlanschluss.
In diesem Fall wird z. B. ein Sendesignal im Kommunikationsband A oder B über den ersten Sendeeingangsanschluss eingegeben und ein Sendesignal im Kommunikationsband C über den zweiten Sendeeingangsanschluss. So kann z. B. ein 4G-Sendesignal über den ersten Sendeeingangsanschluss und ein 5G-Sendesignal über den zweiten Sendeeingangsanschluss eingegeben werden.
Der Schalter 42 umfasst gemeinsame Anschlüsse 42a und 42b sowie Auswahlanschlüsse 42c, 42d und 42e. Der gemeinsame Anschluss 42a ist mit dem Ausgangsanschluss 116 der Sendeverstärkerschaltung 10 verbunden, und der gemeinsame Anschluss 42b ist mit dem Ausgangsanschluss 126 der Sendeverstärkerschaltung 20 verbunden. Der Auswahlanschluss 42c ist mit dem Sendefilter 61T verbunden, der Auswahlanschluss 42d ist mit dem Sendefilter 62T verbunden und der Auswahlanschluss 42e ist mit dem Sendefilter 63T verbunden. Der Schalter 42 ist an einer Ausgangsanschlussseite der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 angeordnet. Diese Anschlusskonfiguration ermöglicht es dem Schalter 42, die Verbindung der Sendeverstärkerschaltung 10 zwischen dem Sendefilter 61T und dem Sendefilter 62T zu schalten und schaltet zwischen der Verbindung und Trennung der Sendeverstärkerschaltung 20 zum/vom Sendefilter 63T um. Der Schalter 42 umfasst z. B. eine zweipolige Dreiwege-Schalterschaltung (kurz DP3T für „double pole threefold throw“).
Man beachte, dass der Schalter 42 einen SPDT-Schalter, der den gemeinsamen Anschluss 42a und die Auswahlanschlüsse 42c und 42d enthält, und ein einpoliger SPST-Schalter (wobei SPST für Single Pole Single Throw steht) sein kann, der den gemeinsamen Anschluss 42b und den Auswahlanschluss 42e enthält.
Der Schalter 43 umfasst einen gemeinsamen Anschluss 43a und Auswahlanschlüsse 43b, 43c und 43d. Der gemeinsame Anschluss 43a ist über die Anpassungsschaltung 54 mit einem Eingangsanschluss des rauscharmen Verstärkers 30 verbunden. Der Auswahlanschluss 43b ist mit dem Empfangsfilter 61R verbunden, der Auswahlanschluss 43c ist mit dem Empfangsfilter 62R verbunden und der Auswahlanschluss 43d ist mit dem Empfangsfilter 63R verbunden. Diese Anschlusskonfiguration ermöglicht es dem Schalter 43, zwischen dem Anschließen und Trennen des rauscharmen Verstärkers 30 am/vom Empfangsfilter 61R, dem Anschließen und Trennen des rauscharmen Verstärkers 30 am/vom Empfangsfilter 62R und dem Anschließen und Trennen des rauscharmen Verstärkers 30 am/vom Empfangsfilter 63R zu schalten. Der Schalter 43 umfasst z. B. einen einpoligen Dreiweg-Umschalter (SP3T).
Schalter 44 ist ein Beispiel für einen Antennenschalter, ist mit dem Antennenanschluss 100 verbunden und schaltet zwischen (1) Verbindung des Antennenanschlusses 100 mit dem Sendepfad AT und dem Empfangspfad AR, (2) Verbindung des Antennenanschlusses 100 mit dem Sendepfad BT und dem Empfangspfad BR und (3) Verbindung des Antennenanschlusses 100 mit dem Sendepfad CT und dem Empfangspfad CR. Man beachte, dass der Schalter 44 einen Mehrfachverbindungs-Schaltkreis enthält, der die gleichzeitige Verbindung von mindestens zwei der oben genannten (1) bis (3) ermöglicht.
Man beachte, dass die oben beschriebenen Sendefilter 61T bis 63T und Empfangsfilter 61 R bis 63R 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 51 bis 54 sind nicht notwendigerweise in dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten.
Zwischen der Sendeverstärkerschaltung 10 und dem Schalter 42 sowie zwischen der Sendeverstärkerschaltung 20 und dem Schalter 42 können Anpassungsschaltungen angeordnet sein. Zwischen dem Antennenanschluss 100 und dem Schalter 44 können z.B. ein Diplexer und/oder ein Koppler angeordnet sein.
In der gezeigten Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 sind die Sendeverstärkerschaltung 10, der Schalter 42, das Sendefilter 61T, die Anpassungsschaltung 51 und der Schalter 44 in einer ersten Sendeschaltung enthalten, die Sendesignale im Kommunikationsband A zum Antennenanschluss 100 überträgt. Ferner sind der Schalter 44, die Anpassungsschaltung 51, das Empfangsfilter 61R, der Schalter 43, die Anpassungsschaltung 54 und der rauscharme Verstärker 30 in einer ersten Empfangsschaltung enthalten, die Empfangssignale im Kommunikationsband A von der Antenne 2 über den Antennenanschluss 100 überträgt.
Die Sendeverstärkerschaltung 10, der Schalter 42, das Sendefilter 62T, die Anpassungsschaltung 52 und der Schalter 44 sind in einer zweiten Sendeschaltung enthalten, die Sendesignale im Kommunikationsband B zum Antennenanschluss 100 überträgt. Ferner sind der Schalter 44, die Anpassungsschaltung 52, das Empfangsfilter 62R, der Schalter 43, die Anpassungsschaltung 54 und der rauscharme Verstärker 30 in einer zweiten Empfangsschaltung enthalten, die Empfangssignale im Kommunikationsband B von der Antenne 2 über den Antennenanschluss 100 überträgt.
Die Sendeverstärkerschaltung 20, der Schalter 42, das Sendefilter 63T, die Anpassungsschaltung 53 und der Schalter 44 sind in einer dritten Sendeschaltung enthalten, die Sendesignale im Kommunikationsband C zum Antennenanschluss 100 überträgt. Ferner sind der Schalter 44, die Anpassungsschaltung 53, das Empfangsfilter 63R, der Schalter 43, die Anpassungsschaltung 54 und der rauscharme Verstärker 30 in einer dritten Empfangsschaltung enthalten, die Empfangssignale im Kommunikationsband C von der Antenne 2 über den Antennenanschlussanschluss 100 überträgt.
Gemäß der obigen Schaltungskonfiguration kann das Hochfrequenzmodul 1 mindestens eines von Senden, Empfangen oder Senden und Empfangen eines Hochfrequenzsignals im Kommunikationsband A, B oder C ausführen. Außerdem kann das Hochfrequenzmodul 1 mindestens eines von gleichzeitigem Senden, gleichzeitigem Empfangen oder gleichzeitigem Senden und Empfangen von Hochfrequenzsignalen in den Kommunikationsbändern A, B und C ausführen. Man beachte, dass in dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung die drei Sendeschaltungen und die drei Empfangsschaltungen nicht über den Schalter 44 mit dem 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 die PA-Steuerschaltung 80, die erste Sendeschaltung und die dritte Sendeschaltung enthält.
Bei dem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es ausreichend, wenn der erste Sendekreis die Sendeverstärkerschaltung 10 umfasst. Es ist ausreichend, wenn der dritte Sendekreis die Sendeverstärkerschaltung 20 enthält.
Der rauscharme Verstärker 30 und mindestens einer der Schalter 41 bis 44 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.
2 zeigt eine Schaltungskonfiguration der Sendeverstärkerschaltung 10 gemäß einer Ausführungsform. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Sendeverstärkerschaltung 10 einen Eingangsanschluss 115, ein Ausgangsanschluss 116, ein Verstärkerelement 12 (ein erstes Verstärkerelement), ein Verstärkerelement 13 (ein zweites Verstärkerelement), ein Verstärkerelement 11 (ein stromaufwärtiges Verstärkerelement), einen Zwischentransformator (Transformator) 14, einen Kondensator 16 und einen Ausgangstransformator (unsymmetrisch-symmetrisch Transformationselement) 15. Die Verstärkerelemente 11 bis 13, der Zwischentransformator 14 und der Kondensator 16 sind in dem Verstärker 10A enthalten, der Verstärker 10A ist ein Beispiel eines ersten Leistungsverstärkers.
Der Zwischentransformator 14 enthält eine Primärspule 14a und eine Sekundärspule 14b.
Ein Eingangsanschluss des Verstärkerelements 11 ist mit dem Eingangsanschluss 115 verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 11 ist mit einem unsymmetrischen Anschluss des Zwischentransformators 14 verbunden. Ein symmetrischer Anschluss des Zwischentransformators 14 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden, und ein anderer symmetrische Anschluss des Zwischentransformators 14 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden.
Ein über den Eingangsanschluss 115 eingegebenes Hochfrequenzsignal wird durch das Verstärkerelement 11 in einem Zustand verstärkt, in dem die Vorspannung Vcc1 an das Verstärkerelement 11 angelegt ist. Der Zwischentransformator 14 wendet auf das verstärkte Hochfrequenzsignal eine unsymmetrisch-symmetrische Transformation an, d.h. eine Transformation einer unsymmetrischen Leitung in symmetrische Leitungen, die nicht invertierte und invertierte Versionen des Signals übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein nicht invertiertes Eingangssignal über den einen symmetrischen Anschluss des Interstage-Transformators 14 ausgegeben, und ein invertiertes Eingangssignal wird über den anderen symmetrischen Anschluss des Interstage-Transformators 14 ausgegeben.
Der Ausgangstransformator 15 ist ein Beispiel eines ersten Ausgangstransformators und umfasst eine Primärspule (erste Spule) 15a und eine Sekundärspule (zweite Spule) 15b. Ein Ende der Primärspule 15a ist mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden, und das andere Ende der Primärspule 15a ist mit einer Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden. Die Vorspannung Vcc2 wird an einen mittleren Punkt der Primärspule 15a angelegt. Ein Ende der Sekundärspule 15b ist mit dem Ausgangsanschluss 116 verbunden, und das andere Ende der Sekundärspule 15b ist an Masse gelegt. 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.
Entsprechende Impedanz von Leitungen, die ein nicht invertiertes Eingangssignals, das durch das Verstärkerelement 12 verstärkt wird, tragen, und die Impedanz eines invertierten Eingangssignals, das durch das Verstärkerelement 13 verstärkt wird, werden durch den Ausgangstransformator 15 und den Kondensator 16 transformiert, während die Signale in Gegenphase (oder in gegenphasigen Beziehungen) zueinander gehalten werden. Insbesondere passen der Ausgangstransformator 15 und der Kondensator 16 die Ausgangsimpedanz des Leistungsverstärkers 10A an dem Ausgangsanschluss 116 an die Eingangsimpedanz des in 1 dargestellten des Schalters 42 und der Sendefilter 61T und 62T 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 ferner, dass das kapazitive Element in Reihe auf dem Pfad angeordnet sein kann, der den Ausgangsanschluss 116 und die Sekundärspule 15b verbindet, aber nicht vorhanden sein muss.
Die Verstärkerelemente 11 bis 13, der Zwischentransformator 14 und der Kondensator 16 bilden hier den Leistungsverstärker 10A. Insbesondere die Verstärkerelemente 11 und 13 und der Zwischentransformator 14 sind in verschiedenen Konfigurationen integral ausgebildet, indem sie z. B. in einem einzigen Chip ausgebildet sind oder alle auf ein und demselben Substrat montiert sind. Im Gegensatz dazu muss der Ausgangstransformator 15 einen hohen Gütefaktor haben, um ein Sendesignal mit hoher Leistung zu verarbeiten, und ist daher nicht integral mit den Verstärkerelementen 11 bis 13 oder dem Zwischentransformator 14 ausgebildet, z. B. Anders ausgedrückt: Von den Schaltungskomponenten der Sendeverstärkerschaltung 10 sind die Schaltungskomponenten mit Ausnahme des Ausgangstransformators 15 im Leistungsverstärker 10A enthalten.
Man beachte, dass das Verstärkerelement 11 und der Kondensator 16 nicht unbedingt im Leistungsverstärker 10A enthalten sein müssen.
Gemäß der Schaltungskonfiguration der Sendeverstärkerschaltung 10 arbeiten die Verstärkerelemente 12 und 13 in gegenphasiger Beziehung zueinander. Zu diesem Zeitpunkt fließen Grundwellenströme durch die Verstärkerelemente 12 und 13 gegenphasig, d. h. in entgegengesetzte Richtungen, und somit fließt ein resultierender Grundwellenstrom nicht in eine Masseleitung oder eine Stromversorgungsleitung, die in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von den Verstärkerelementen 12 und 13 angeordnet sind. Dementsprechend kann das Einfließen von unnötigen (oder unerwünschten) Strömen in die oben genannten Leitungen vermieden werden, und somit kann eine Verringerung der Leistungsverstärkung, die in einer herkömmlichen Sendeverstärkerschaltung auftritt, reduziert werden. Weiterhin werden ein nicht invertiertes Signal und ein invertiertes Signal, die durch die Verstärkerelemente 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 unterdrückt werden.
Man beachte, dass das verstärkende Element 11 nicht unbedingt in der Sendeverstärkerschaltung 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 optional zur Impedanzanpassung.
Obwohl nicht dargestellt, hat die Sendeverstärkerschaltung 20 eine ähnliche Schaltungskonfiguration wie die in 2 dargestellte Sendeverstärkerschaltung 20 . Insbesondere hat die Sendeverstärkerschaltung 20 einen Eingangsanschluss 125, einen Ausgangsanschluss 126, ein Verstärkerelement 22 (ein drittes Verstärkerelement), ein Verstärkerelement 23 (ein viertes Verstärkerelement), ein Verstärkerelement 21 (ein stromaufwärts gelegenes Verstärkerelement), einen Zwischentransformator (Transformator) 24, einen Kondensator 26 und einen Ausgangstransformator (unsymmetrisch-symmetrisch Transformierelement) 25. Die Verstärkerelemente 21 bis 23, der Zwischentransformator 24 und der Kondensator 26 sind im Leistungsverstärker 20A enthalten. Der Leistungsverstärker 20A ist ein Beispiel für einen zweiten Leistungsverstärker.
Der Zwischentransformator 24 enthält eine Primärspule 24a und eine Sekundärspule 24b.
Ein Eingangsanschluss des Verstärkerelements 21 ist mit dem Eingangsanschluss 125 verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 21 ist mit einem unsymmetrischen Anschluss des Zwischentransformators 24 verbunden. Ein symmetrischer Anschluss des Zwischentransformators 24 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 22 verbunden, und ein weiterer symmetrischer Anschluss des Zwischentransformators 24 ist mit einem Eingangsanschluss des Verstärkerelements 23 verbunden.
Der Ausgangstransformator 25 ist ein Beispiel für einen zweiten Ausgangstransformator und umfasst die Primärspule (dritte Spule) 25a und die Sekundärspule (vierte Spule) 25b. Ein Ende der Primärspule 25a ist mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 22 verbunden, und das andere Ende der Primärspule 25a ist mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 23 verbunden. Die Vorspannung Vcc2 wird an einen mittleren Punkt der Primärspule 25a angelegt. Ein Ende der Sekundärspule 25b ist mit dem Ausgangsanschluss 126 verbunden, und das andere Ende der Sekundärspule 25b ist an Masse gelegt. Anders ausgedrückt: Der Ausgangstransformator 25 ist zwischen (i) den Ausgangsanschluss 126 und (ii) den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 22 und den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 23 geschaltet.
Der Kondensator 26 ist zwischen den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 22 und den Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 23 geschaltet.
Die Verstärkerelemente 21 bis 23, der Zwischentransformator 24 und der Kondensator 26 bilden hierbei den Leistungsverstärker 20A. Die Verstärkerelemente 21 bis 23 und der Zwischentransformator 24 können in verschiedenen Konfigurationen integriert sein, z.B. in einem einzigen Chip oder alle auf einem gemeinsamen Substrat. Andererseits ist der Ausgangstransformator 25 nicht einstückig mit den Verstärkerelementen 21 bis 23 oder dem Zwischentransformator 24 ausgebildet.
Man beachte, dass das Verstärkerelement 21 und der Kondensator 26 nicht unbedingt im Leistungsverstärker 20A enthalten sein müssen.
Gemäß der Schaltungskonfiguration der Sendeverstärkerschaltung 20 kann eine Verringerung der Leistungsverstärkung, die in einer herkömmlichen Sendeverstärkerschaltung zu beobachten ist, reduziert werden. Weiterhin werden ein nicht invertiertes Signal und ein invertiertes Signal, die durch die Verstärkerelemente 22 und 23 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 Verstärkerelement 21 nicht unbedingt in der Sendeverstärkerschaltung 20 enthalten sein muss. Ein Element, das ein unsymmetrisches Eingangssignal in ein nicht invertiertes Eingangssignal und ein invertiertes Eingangssignal umwandelt, ist nicht auf den Zwischentransformator 24 beschränkt. Der Kondensator 26 ist kein wesentliches Element zur Impedanzanpassung.
Die Verstärkerelemente 11 bis 13 und 21 bis 23 und der rauscharme Verstärker 30 enthalten jeweils einen Feldeffekttransistor (FET) oder einen Hetero-Bipolartransistor (HBT), z. B. aus einem CMOS auf Siliziumbasis oder GaAs.
Man beachte, dass die Sendeverstärkerschaltung 10 möglicherweise keinen differenzverstärkenden Leistungsverstärker 10A enthält und ein Verstärker sein kann, der ein sogenanntes unsymmetrisches Verstärkungselement enthält, das ein unsymmetrisches Signal empfängt und ein unsymmetrisches Signal ausgibt. Ferner muss die Sendeverstärkerschaltung 20 keinen differenzverstärkenden Leistungsverstärker 20A enthalten und kann ein Verstärker sein, der ein sogenanntes Single-Ended-Verstärkerelement enthält, das ein unsymmetrisches Signal empfängt und ein unsymmetrisches Signal ausgibt.
Bei dem Funkfrequenzmodul 1 verstärkt die Sendeverstärkerschaltung 10 Sendesignale in den Kommunikationsbändern A und B, und die Sendeverstärkerschaltung 20 verstärkt ein Sendesignal im Kommunikationsband C. Dementsprechend ist die Verstärkungsleistung der Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 in einem bestimmten Frequenzband (einem Kommunikationsband) optimiert, und daher muss das Funkfrequenzmodul 1 eine Vielzahl von Sendeverstärkerschaltungen enthalten, um Signale in Frequenzbändern (Kommunikationsbändern) zu verarbeiten. Die Entwicklung in der Multiband-Technologie, die das Hochfrequenzmodul 1 unterstützt, bringt das Problem mit sich, dass die Größe des Hochfrequenzmoduls 1 durch die Zunahme der Anzahl der angeordneten Sendeverstärkerschaltungen zunimmt. Wenn die Elemente zur Größenreduzierung dicht angeordnet sind, stört ein Sendesignal hoher Leistung, das von einer Sendeverstärkerschaltung ausgegeben wird, eine Schaltungskomponente, die im Hochfrequenzmodul 1 enthalten ist, was zu dem Problem führt, dass sich die Qualität eines Hochfrequenzsignals, das vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegeben wird, verschlechtert.
Um dies zu beheben, wird im Folgenden eine Konfiguration des kleinen Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben, bei der eine Qualitätsverschlechterung der vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegebenen Hochfrequenzsignale reduziert wird.
3A ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Beispiel 1 darstellt. 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.
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 Harzelemente 92 und 93 sowie die als Außenanschlüsse 150 bezeichneten Anschlüsse zum Herstellen von externen Verbindungen.
Die Modulplatine 91 ist eine Platine, die eine Hauptfläche 91a (eine erste Hauptfläche) und eine Hauptfläche 91b (eine zweite Hauptfläche) auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 aufweist und auf der die oben beschriebenen Sendeschaltungen und Empfangsschaltungen montiert sind. Als Modulplatine 91 wird beispielsweise eine Platine aus Niedertemperatur-Co-Fired-Ceramics (LTCC), eine Platine aus Hochtemperatur-Co-Fired-Ceramics (HTCC), eine in Komponenten eingebettete Platine, eine Platine, die eine Redistributionsschicht (RDL) enthält, und eine gedruckte Leiterplatte verwendet, die jeweils eine gestapelte Struktur aus mehreren dielektrischen Schichten aufweisen.
Ein Harzelement 92 ist auf der Hauptfläche 91 a 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 sicherzustellen. Ein Harzelement 93 ist auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 vorgesehen, deckt zumindest teilweise die Sendeschaltungen, 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 Sendeschaltungen und den Empfangsschaltungen enthaltenen Schaltungselemente sicherzustellen. Man beachte, dass die Harzelemente 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 Leistungsverstärker 10A und 20A, die Ausgangstransformatoren 15 und 25, die Duplexer 61,62 und 63 und die Anpassungsschaltungen 51, 52, 53 und 54 auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Die PA-Steuerschaltung 80, der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 41, 42, 43 und 44 sind auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet.
Man beachte, dass, obwohl in 3A nicht dargestellt, Leitungen, die sich wie die in 1 dargestellten Sendepfade AT, BT und CT und Empfangspfade AR, BR und CR erstrecken, im Inneren der Modulplatine 91 und auf den Hauptflächen 91a und 91b ausgebildet sind. Die Leitungen können jeweils ein Bonddraht sein, dessen zwei Enden jeweils mit einer der Hauptflächen 91a und 91b und den im Hochfrequenzmodul 1A enthaltenen Schaltungselementen verbunden sind, oder sie können jeweils ein Anschluss, eine Elektrode oder eine Leitung sein, die auf einer Oberfläche eines im Hochfrequenzmodul 1A enthaltenen Schaltungselements ausgebildet ist.
So sind in diesem Beispiel die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) angeordnet. Andererseits ist die Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert. Der Leistungsverstärker 10A ist ein Beispiel für einen ersten Leistungsverstärker, der ein Sendesignal im ersten Frequenzband verstärkt, das die Kommunikationsbänder A und B umfasst, und der Leistungsverstärker 20A ist ein Beispiel für einen zweiten Leistungsverstärker, der ein Sendesignal im zweiten Frequenzband verstärkt, das das Kommunikationsband C umfasst. In diesem Beispiel kann das erste Frequenzband (Kommunikationsbänder A und B) niedriger als das zweite Frequenzband (Kommunikationsband C) sein, und das erste Frequenzband (Kommunikationsbänder A und B) kann höher als das zweite Frequenzband (Kommunikationsband C) sein.
Gemäß der obigen Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A nach diesem Beispiel sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und die Steuerschaltung 80, die die Leistungsverstärker 10A und 20A steuert, auf den beiden Seiten angebracht, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1A miniaturisiert werden. Die PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale empfängt und ausgibt, und die Leistungsverstärker 10A und 20A sind so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und daher kann verhindert werden, dass die Leistungsverstärker 10A und 20A digitales Rauschen empfangen. Entsprechend kann eine Verschlechterung der Qualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale reduziert werden.
Darüber hinaus enthält der Leistungsverstärker 10A mindestens die Verstärkerelemente 11 bis 13 und den Zwischentransformator 14, und der Leistungsverstärker 20A enthält mindestens die Verstärkerelemente 21 bis 23 und den Zwischentransformator 24. Folglich erhöht sich die Anzahl der Schaltungselemente, was zu einer größeren Montagefläche führt. Die Größe des Hochfrequenzmoduls 1A wird somit tendenziell erhöht. Wenn die Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 Verstärkerschaltungen des differenzverstärkenden Typs sind, trägt eine Konfiguration, bei der die Leistungsverstärker 10A und 20A und die Steuerschaltung 80 separat auf den beiden Seiten der Modulplatine 91 angeordnet sind, erheblich zur Reduzierung der Größe des Hochfrequenzmoduls 1A bei.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel überlappt in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Leistungsverstärker 10A wünschenswerterweise zumindest teilweise die Steuerschaltung 80, und der Leistungsverstärker 20A überlappt zumindest teilweise die Steuerschaltung 80. Gemäß dieser Konfiguration können eine Steuerleitung, die den Leistungsverstärker 10A und die Steuerschaltung 80 verbindet, und eine Steuerleitung, die den Leistungsverstärker 20A und die Steuerschaltung 80 verbindet, verkürzt werden, und somit können das Rauschen, das von den Steuerleitungen erzeugt wird, reduziert und die Verstärkungseigenschaften der Leistungsverstärker 10A und 20A sehr präzise gesteuert werden.
Man beachte, dass die Ausgangstransformatoren 15 und 25, die Duplexer 61 bis 63 und die Anpassungsschaltungen 51 bis 54 auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert sind, aber auch auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert sein können. Der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 41, bis 44 sind auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert, können aber auch auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert sein.
Man beachte ferner, dass die Modulplatine 91 wünschenswerterweise eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der mehrere dielektrische Schichten übereinander angeordnet sind und ein Masseelektrodenmuster auf mindestens einer der dielektrischen Schichten ausgebildet ist. Dementsprechend verbessert sich die Funktion der elektromagnetischen Feldabschirmung der Modulplatine 91.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind Außenanschlüsse 150 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Das Hochfrequenzmodul 1A tauscht über die Außenanschlüsse 150 elektrische Signale mit einer Hauptplatine aus, die auf der negativen z-Achsenseite des Hochfrequenzmoduls 1A angeordnet ist. Wie in (b) von 3A dargestellt, umfassen die Außenanschlüsse den Antennenanschluss 100, die Sendeeingangsanschlüsse 111, 112, 121 und 122, den Empfangsausgangsanschluss 130 und den Steuersignalanschluss 140. Die Potentiale einiger Außenanschlüsse 150 sind auf das Massepotential der Hauptplatine eingestellt. Auf der Hauptfläche 91b, die von den Hauptflächen 91a und 91b der Hauptplatine zugewandt ist, sind die Leistungsverstärker 10A und 20A, deren Höhe nicht ohne weiteres verringert werden kann, nicht angeordnet, und der rauscharme Verstärker 30, die PA-Steuerschaltung 80 und die Schalter 41 bis 44, deren Höhe ohne weiteres verringert werden kann, sind angeordnet, und somit kann die Höhe des Hochfrequenzmoduls 1A insgesamt verringert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91a und der rauscharme Verstärker 30 auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Dementsprechend sind die Leistungsverstärker 10A und 20A, die Sendesignale verstärken, und der rauscharme Verstärker 30, der ein Empfangssignal verstärkt, getrennt auf den beiden Seiten angeordnet, wodurch die Isolierung zwischen Senden und Empfangen verbessert werden kann.
Wie in den 3A und 3B dargestellt, sind außerdem Außenanschlüsse 150 mit dem Massepotential zwischen dem rauscharmen Verstärker 30 und der PA-Steuerschaltung 80 angeordnet, die auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 angeordnet ist. Gemäß dieser Konfiguration sind mehrere Außenanschlüsse 150, die als Masseelektroden verwendet werden, zwischen dem rauscharmen Verstärker 30, der die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflusst, und der PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale empfängt und ausgibt, angeordnet, so dass eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit aufgrund von beispielsweise digitalem Rauschen reduziert werden kann.
Die Leistungsverstärker 10A und 20A sind Komponenten, die von den im Hochfrequenzmodul 1A enthaltenen Schaltungskomponenten eine große Menge an Wärme erzeugen. Um die Wärmeableitung des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern, ist es wichtig, die von den Leistungsverstärkern 10A und 20A erzeugte Wärme über Wärmeableitungspfade mit geringem Wärmewiderstand an die Hauptplatine abzuleiten. Wenn die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91b montiert sind, sind die mit den Leistungsverstärkern 10A und 20A verbundenen Elektrodenleitungen auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Dementsprechend umfassen die Wärmeableitungspfade einen Wärmeableitungspfad nur entlang eines planaren Linienmusters (in Richtung der xy-Ebene) auf der Hauptfläche 91b. Das planare Linienmuster wird aus einem dünnen Metallfilm gebildet und hat daher eine hohe Wärmebeständigkeit. Dementsprechend verschlechtert sich die Wärmeableitung, wenn die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind.
Um dies zu beheben, enthält das Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel außerdem einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V, der auf der Hauptfläche 91a mit einer Masseelektrode des Leistungsverstärkers 10A verbunden ist und sich von der Hauptfläche 91a zur Hauptfläche 91b erstreckt, wie in 3B dargestellt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V ist an der Hauptfläche 91b mit dem Außenanschluss 150 verbunden, die das Massepotential außerhalb des Außenanschlusses 150 aufweist.
Gemäß dieser Konfiguration können, wenn der Leistungsverstärker 10A auf der Hauptfläche 91a montiert ist, der Leistungsverstärker 10A und der Außenanschluss 150 durch einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden werden. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für den Leistungsverstärker 10A ein Wärmeableitungspfad, der sich nur entlang eines planaren Leitungsmusters in Richtung der xy-Ebene erstreckt und einen hohen Wärmewiderstand aufweist, von Leitungen auf und in der Modulplatine 91 ausgeschlossen werden. Somit kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1A mit verbesserter Wärmeableitung vom Leistungsverstärker 10A zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Man beachte, dass 3B als Beispiel eine Konfiguration zeigt, in der der Leistungsverstärker 10A, der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V und der Außenanschluss 150 verbunden sind, jedoch kann das Hochfrequenzmodul 1A eine Konfiguration aufweisen, in der der Leistungsverstärker 20A, der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V und der Außenanschluss 150 verbunden sind. Dementsprechend kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1A mit verbesserter Wärmeableitung vom Leistungsverstärker 20A zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind die Ausgangstransformatoren 15 und 25 auf der Hauptfläche 91a angeordnet, können aber auch auf der Hauptfläche 91b oder innerhalb der Modulplatine 91 angeordnet sein. Wenn die Ausgangstransformatoren 15 und 25 im Inneren der Modulplatine 91 angeordnet sind, handelt es sich bei den in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten um planare Spulen, die z. B. durch elektrische Leitungsmuster der Modulplatine 91 gebildet werden. Bei einer solchen Anordnung der Ausgangstransformatoren 15 und 25 überlappen die Leistungsverstärker 10A und 20A in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 die Ausgangstransformatoren 15 und 25 zweckmäßigerweise nicht.
Die Ausgangstransformatoren 15 und 25 müssen jeweils einen hohen Gütefaktor aufweisen, um ein Sendesignal mit hoher Leistung zu verarbeiten. Daher ist es wünschenswert, dass sich die von den Ausgangstransformatoren 15 und 25 gebildeten Magnetfelder nicht ändern, wenn Leistungsverstärker 10A und 20A benachbart sind. Die Leistungsverstärker 10A und 20A sind nicht in Bereichen angeordnet, in denen die Transformatoren angeordnet sind, und somit können die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten werden.
In dem Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel, wie in den 3A und 3B dargestellt, sind die Ausgangstransformatoren 15 und 25 vorzugsweise auf der Hauptfläche 91a angeordnet, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 ist keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt, und keine Schaltungskomponente ist in einem Bereich angeordnet, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 25 überlappt. Bei den Ausgangstransformatoren 15 und 25 handelt es sich um oberflächenmontierte Chipelemente, die beispielsweise jeweils eine Vielzahl von Induktivitäten enthalten. Darüber hinaus können die Ausgangstransformatoren 15 und 25 beispielsweise integrierte passive Bauelemente (IPDs) sein, bei denen jeweils ein oder mehrere passive Elemente, wie z. B. eine Induktivität, innerhalb oder auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats integriert montiert sind. Wenn die Ausgangstransformatoren 15 und 25 IPDs sind, kann das Hochfrequenzmodul 1A weiter miniaturisiert werden.
Die Ausgangstransformatoren 15 und 25 müssen jeweils einen hohen Gütefaktor aufweisen, um ein Hochleistungssendesignal zu verarbeiten. Daher ist es wünschenswert, dass sich die von den Ausgangstransformatoren 15 und 25 gebildeten Magnetfelder nicht aufgrund anderer, benachbarter Schaltungskomponenten verändern. In den Bereichen, in denen die Transformatoren angeordnet sind, wird keine Schaltungskomponente gebildet, und somit können die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten werden.
Darüber hinaus ist in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 wünschenswerterweise keine Masseelektrodenschicht in einem Bereich ausgebildet, der in der Modulplatine 91 enthalten ist und die Formationsbereiche überlappt, in denen die Ausgangstransformatoren 15 und 25 ausgebildet sind. Gemäß dieser Konfiguration kann sichergestellt werden, dass die Ausgangstransformatoren 15 und 25 einen großen Abstand zu den Masseelektroden haben, so dass die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten werden können.
Die Formationsbereiche, in denen die Ausgangstransformatoren 15 und 25 gebildet werden, sind wie folgt definiert. Man beachten, dass im Folgenden der Formationsbereich beschrieben wird, in dem der Ausgangstransformator 15 gebildet wird. Die Definition des Formationsbereichs, in dem der Ausgangstransformator 25 gebildet wird, ist jedoch die gleiche wie die des Formationsbereichs, in dem der Ausgangstransformator 15 gebildet wird, so dass die Definition des Formationsbereichs, in dem der Ausgangstransformator 25 gebildet wird, weggelassen wird.
Der Formationsbereich, in dem der Ausgangstransformator 15 gebildet wird, ist ein Minimalbereich, der einen Formationsbereich, in dem die Primärspule 15a gebildet wird, und einen Formationsbereich, in dem die Sekundärspule 15b gebildet wird, in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 umfasst.
Hier ist die Sekundärspule 15b 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 ist die Sekundärspule 15b als ein entlang der Primärspule 15a angeordneter Linienleiter in einem ersten Abschnitt definiert, 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 ist die Sekundärspule 15b als ein entlang der Primärspule 15a angeordneter Linienleiter in einem ersten Abschnitt definiert, 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 ist die Sekundärspule 15b als ein Leitungsleiter definiert, 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.
4A ist ein schematisches Diagramm einer Querschnittskonfiguration, das die Position des Ausgangstransformators 15 im Hochfrequenzmodul 1D gemäß Variante 1 zeigt. 4A veranschaulicht die Position des Ausgangstransformators 15 in der Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1D gemäß Variante 1. Man beachte, dass die Anordnung der im Hochfrequenzmodul 1D enthaltenen Schaltungskomponenten mit Ausnahme der Ausgangstransformatoren 15 und 25 die gleiche ist wie die beim Hochfrequenzmodul 1A gemäß Beispiel 1. Im Hochfrequenzmodul 1D sind die Ausgangstransformatoren 15 und 25 auf der Hauptfläche 91b angeordnet. In diesem Fall ist wünschenswerterweise keine Schaltungskomponente in Bereichen angeordnet, die in der Hauptfläche 91a enthalten sind und die Bildungsbereiche überlappen, in denen die Ausgangstransformatoren 15 und 25 ausgebildet sind, in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91.
Gemäß dieser Konfiguration ist in den oben genannten Bereichen der Hauptfläche 91a keine Schaltungskomponente angeordnet, wodurch die Verringerung der Gütefaktoren der Induktivitäten der Ausgangstransformatoren 15 und 25 reduziert werden kann.
4B ist eine schematische Darstellung einer Querschnittskonfiguration, die die Position des Ausgangstransformators 15 im Hochfrequenzmodul 1E gemäß Variante 2 veranschaulicht. 4B veranschaulicht die Position des Ausgangstransformators 15 in der Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1E gemäß Variante 2. Man beachte, dass die Anordnung der im Hochfrequenzmodul 1E enthaltenen Schaltungskomponenten mit Ausnahme der Ausgangstransformatoren 15 und 25 die gleiche ist wie die des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Beispiel 1. Im Hochfrequenzmodul 1E sind die Ausgangstransformatoren 15 und 25 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b ausgebildet und zur Hauptfläche 91a hin versetzt. In diesem Fall ist in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 keine Schaltungskomponente in Bereichen angeordnet, die in der Hauptfläche 91a enthalten sind und die Bildungsbereiche überlappen, in denen die Ausgangstransformatoren 15 und 25 ausgebildet sind, und eine oder mehrere Schaltungskomponente(n) kann/können in Bereichen angeordnet sein, die in der Hauptfläche 91b enthalten sind und die Bildungsbereiche überlappen, in denen die Ausgangstransformatoren 15 und 25 ausgebildet sind. Auch in diesem Fall ist in den oben genannten Bereichen der Hauptfläche 91a, die näher an den Ausgangstransformatoren 15 und 25 liegen, kein Schaltungselement angeordnet, so dass die Verringerung der Gütefaktoren der Induktivitäten der Ausgangstransformatoren 15 und 25 reduziert werden kann.
4C ist ein schematisches Diagramm einer Querschnittskonfiguration, das die Position des Ausgangstransformators 15 im Hochfrequenzmodul 1F gemäß Variante 3 zeigt. 4C zeigt die Position des Ausgangstransformators 15 in der Querschnittskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1F gemäß Variante 3. Man beachte, dass die Anordnung der im Hochfrequenzmodul 1F enthaltenen Schaltungskomponenten mit Ausnahme der Ausgangstransformatoren 15 und 25 die gleiche ist wie die des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Beispiel 1. Im Hochfrequenzmodul 1F sind die Ausgangstransformatoren 15 und 25 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b ausgebildet und zur Hauptfläche 91b hin versetzt. In diesem Fall ist in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 keine Schaltungskomponente in Bereichen angeordnet, die in der Hauptfläche 91b enthalten sind und die Bildungsbereiche überlappen, in denen die Ausgangstransformatoren 15 und 25 ausgebildet sind, und eine oder mehrere Schaltungskomponenten (nicht dargestellt) können in Bereichen angeordnet sein, die in der Hauptfläche 91a enthalten sind und die Bildungsbereiche überlappen, in denen die Ausgangstransformatoren 15 und 25 ausgebildet sind. Auch in diesem Fall ist in den oben genannten Bereichen der Hauptfläche 91b, die näher an den Ausgangstransformatoren 15 und 25 liegen, kein Schaltungselement angeordnet, so dass die Verringerung der Gütefaktoren der Induktivitäten der Ausgangstransformatoren 15 und 25 reduziert werden kann.
Man beachte, dass in jedem von dem in 4B dargestellten Hochfrequenzmodul 1E und dem in 4C dargestellten Hochfrequenzmodul 1F in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 wünschenswerterweise keine Schaltungskomponente in Bereichen angeordnet ist, die sowohl in den Hauptflächen 91a und 91b als auch in den überlappenden Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthalten sind. Bei dieser Konfiguration können die Gütefaktoren der Induktivitäten der Ausgangstransformatoren 15 und 25 weiter reduziert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91a und die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91b angeordnet, jedoch können die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91b und die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Diese Konfiguration erlaubt es auch, die Leistungsverstärker 10A und 20A und die PA-Steuerschaltung 80 auf den beiden Seiten zu montieren, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1A miniaturisiert werden. Die PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale empfängt und ausgibt, und die Leistungsverstärker 10A und 20A sind so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und daher kann verhindert werden, das die Leistungsverstärker 10A und 20A digitales Rauschen empfangen. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Qualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale reduziert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind die PA-Steuerschaltung 80 und die Schalter 41 und 42 im einzigen Halbleiter-IC 70 enthalten, und der Halbleiter-IC 70 ist auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Dementsprechend befindet sich die PA-Steuerschaltung 80, die mit den Sendeverstärkerschaltungen 10 und 20 verbunden ist, neben den Schaltern 41 und 42, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1A miniaturisiert werden. Eine Steuerleitung, die den Schalter 41 und die PA-Steuerschaltung 80 verbindet, und eine Steuerleitung, die den Schalter 42 und die PA-Steuerschaltung 80 verbindet, können verkürzt werden, und somit kann das von den Steuerleitungen erzeugte Rauschen reduziert werden.
Man beachte, dass der Halbleiter-IC 70 mindestens einen Schalter der Schalter 41 und 42 nicht enthalten muss.
Im Hochfrequenzmodul 1A gemäß diesem Beispiel sind der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 43 und 44 in einem einzigen Halbleiter-IC 75 enthalten, und der Halbleiter-IC 75 ist auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Dementsprechend liegen der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 43 und 44, die auf den Empfangswegen angeordnet sind, nebeneinander, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1A miniaturisiert werden.
Man beachte, dass der Halbleiter-IC 75 mindestens einen Schalter der Schalter 43 und 44 nicht enthalten muss.
Man beachte ferner, 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 muss das Kunststoffelement 93 nicht auf der Hauptfläche 91b vorgesehen werden.
In jedem der Hochfrequenzmodule 1A gemäß Beispiel 1 und den Hochfrequenzmodulen 1D bis 1F gemäß den Varianten 1 bis 3 können auf der Hauptfläche 91a Außenanschlüsse 150 angeordnet sein. Im Hochfrequenzmodul 1B gemäß Variante 4 können auf der Hauptfläche 91 a Höckerelektroden 160 angeordnet sein.
6 ist ein schematisches Diagramm, das eine planare Konfiguration des Hochfrequenzmoduls 1C gemäß Beispiel 2 zeigt. Man beachte, dass (a) von 6 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. Andererseits ist (b) von 6 eine perspektivische Ansicht eines Layouts von Schaltungselementen, wenn die Hauptfläche 91b von der positiven z-Achse aus betrachtet wird.
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 Lage des Halbleiter-IC 70. 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 6 dargestellt, sind im Hochfrequenzmodul 1C gemäß diesem Beispiel die Leistungsverstärker 10A und 20A, die Ausgangstransformatoren 15 und 25, die Duplexer 61, 62 und 63 sowie die Anpassungsschaltungen 51, 52, 53 und 54 auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet. Auf der anderen Seite sind die PA-Steuerschaltung 80, der rauscharme Verstärker 30 und die Schalter 41, 42, 43 und 44 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) der Modulplatine 91 angeordnet.
So sind in diesem Beispiel die Leistungsverstärker 10A und 20A auf der Hauptfläche 91a (der ersten Hauptfläche) montiert. Andererseits ist die PA-Steuerschaltung 80 auf der Hauptfläche 91b (der zweiten Hauptfläche) montiert.
Der Leistungsverstärker 10A ist ein Beispiel für einen ersten Leistungsverstärker, der ein Sendesignal im ersten Frequenzband verstärkt, das die Kommunikationsbänder A und B umfasst, und Leistungsverstärker 20A ist ein Beispiel für einen zweiten Leistungsverstärker, der ein Sendesignal im zweiten Frequenzband verstärkt, das das Kommunikationsband C umfasst. In diesem Beispiel ist das erste Frequenzband (Kommunikationsbänder A und B) niedriger als das zweite Frequenzband (Kommunikationsband C).
Im Hochfrequenzmodul 1C gemäß diesem Beispiel überlappt in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Leistungsverstärker 10A zumindest teilweise die PA-Steuerschaltung 80, während der Leistungsverstärker 20A die PA-Steuerschaltung 80 nicht überlappt.
Von den Leistungsverstärkern 10A und 20A verbraucht der Leistungsverstärker 20A, der ein Sendesignal mit einer höheren Frequenz verstärkt, mehr Leistung. Daher ist ein Wärmeableitungselement, wie z. B. ein wärmeableitender Durchgangsleiter 95V, vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Leistungsverstärker 20A überlappt. Andererseits sind die Steuerleitungen, die die Leistungsverstärker 10A und 20A und die PA-Steuerschaltung 80 verbinden, zur Verringerung des Auftretens von Rauschen, das von den Steuerleitungen erzeugt wird, wünschenswert kurz.
Gemäß der obigen Konfiguration kann die Steuerleitung verkürzt werden, da der Leistungsverstärker 10A die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappt und der Leistungsverstärker 20A die PA-Steuerschaltung 80 nicht überlappt, so dass verhindert werden kann, dass die PA-Steuerschaltung 80 durch die vom Leistungsverstärker 20A abgeleitete Wärme beschädigt wird, während die Wärmeableitung des Leistungsverstärkers 20A verbessert wird.
Im Hochfrequenzmodul 1C gemäß diesem Beispiel, wie in 6 dargestellt, ist der Ausgangstransformator 15 größer als der Ausgangstransformator 25. Man beachte, dass „der Ausgangstransformator 15 ist größer als der Ausgangstransformator 25“ bedeutet, dass das Volumen des Ausgangstransformators 15 größer ist als das Volumen des Ausgangstransformators 25. In der obigen Beziehung, in der das Volumen des Ausgangstransformators 15 größer ist als das des Ausgangstransformators 25, überlappt der Leistungsverstärker 10A zumindest teilweise die PA-Steuerschaltung 80, und der Leistungsverstärker 20A überlappt die PA-Steuerschaltung 80 nicht.
Von den Ausgangstransformatoren 15 und 25 hat der Ausgangstransformator 25, der ein Sendesignal mit einer höheren Frequenz ausgibt, ein kleineres Volumen. Gemäß der obigen Konfiguration kann die Steuerleitung verkürzt werden, da der Leistungsverstärker 10A die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappt und der Leistungsverstärker 20A die PA-Steuerschaltung 80 nicht überlappt, so dass verhindert werden kann, dass die PA-Steuerschaltung 80 durch die vom Leistungsverstärker 20A abgeleitete Wärme beschädigt wird, während die Wärmeableitung des Leistungsverstärkers 20A verbessert wird.
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 10A, der so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal in einem ersten Frequenzband verstärkt; einen Leistungsverstärker 20A, der so konfiguriert ist, dass er ein Sendesignal in einem zweiten Frequenzband, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet, verstärkt; und eine PA-Steuerschaltung 80, die dazu konfiguriert ist, die Leistungsverstärker 10A und 20A zu steuern. Die Leistungsverstärker 10A und 20A sind auf der Hauptfläche 91a angeordnet, und die PA-Steuerschaltung 80 ist auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A und die PA-Steuerschaltung 80, die die Leistungsverstärker 10A und 20A steuert, auf den beiden Seiten angebracht, und somit kann das Hochfrequenzmodul 1 miniaturisiert werden. Die PA-Steuerschaltung 80, die digitale Steuersignale empfängt und ausgibt, und die Leistungsverstärker 10A und 20A sind so angeordnet, dass sich die Modulplatine 91 dazwischen befindet, und dementsprechend kann verhindert werden, dass die Leistungsverstärker 10A und 20A digitales Rauschen empfangen. Folglich kann eine Verschlechterung der Qualität der von den Leistungsverstärkern 10A und 20A ausgegebenen Hochfrequenzsignale reduziert werden.
Das Hochfrequenzmodul 1 kann außerdem mehrere Außenanschlüsse 150 enthalten, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind. Dementsprechend sind auf der Hauptfläche 91b, die einer Hauptplatine aus den Hauptflächen 91a und 91b zugewandt ist, die Leistungsverstärker 10A und 20A, deren Höhe nicht ohne weiteres verringert werden kann, nicht angeordnet, und die PA-Steuerschaltung 80, deren Höhe ohne weiteres verringert werden kann, ist angeordnet, und somit kann die Höhe des Hochfrequenzmoduls 1 als Ganzes verringert werden.
Das Hochfrequenzmodul 1 kann ferner einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V enthalten, der mit mindestens einer der Masseelektroden der Leistungsverstärker 10A und 20A verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V von der Hauptfläche 91 a zur Hauptfläche 91 b erstreckt. Der wärmeableitende Durchgangsleiter 95V kann auf der Hauptfläche 91b mit einem Außenanschluss von den Außenanschlüssen 150 verbunden sein, der auf einem Massepotential liegt.
Gemäß dieser Konfiguration können, wenn der Leistungsverstärker 10A auf der Hauptfläche 91a montiert ist, der Leistungsverstärker 10A und der Außenanschluss 150 durch einen wärmeableitenden Durchgangsleiter 95V verbunden werden. Dementsprechend kann als Wärmeableitungspfad für den Leistungsverstärker 10A ein Wärmeableitungspfad, der sich nur entlang eines planaren Leitungsmusters in Richtung der xy-Ebene erstreckt und einen hohen Wärmewiderstand aufweist, von Leitungen auf und in der Modulplatine 91 ausgeschlossen werden. Somit kann ein miniaturisiertes Hochfrequenzmodul 1 mit verbesserter Wärmeableitung vom Leistungsverstärker 10A zur Hauptplatine bereitgestellt werden.
Das Hochfrequenzmodul 1 kann ferner einen rauscharmen Verstärker 30 enthalten, der auf der Hauptfläche 91b angeordnet und zur Verstärkung eines Empfangssignals konfiguriert ist. In einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann zwischen der PA-Steuerschaltung 80 und dem rauscharmen Verstärker 30 ein Außenanschluss 150 angeordnet sein, der auf Massepotential liegt. Gemäß dieser Konfiguration sind mehrere Außenanschlüsse 150, die als Masseelektroden verwendet werden, zwischen dem rauscharmen Verstärker 30, der die Empfangsempfindlichkeit der Empfangsschaltungen stark beeinflusst, und der PA-Steuerschaltung 80, die Steuersignale empfängt und ausgibt, angeordnet, wodurch eine Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit aufgrund von digitalem Rauschen reduziert werden kann.
Im Hochfrequenzmodul 1A kann in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 der Leistungsverstärker 10A die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappen, und der Leistungsverstärker 20A kann die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappen. Gemäß dieser Konfiguration können eine Steuerleitung, die den Leistungsverstärker 10A und die PA-Steuerschaltung 80 verbindet, und eine Steuerleitung, die den Leistungsverstärker 20A und die PA-Steuerschaltung 80 verbindet, verkürzt werden, und somit kann das von den Steuerleitungen erzeugte Rauschen reduziert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1C ist das erste Frequenzband niedriger als das zweite Frequenzband, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann der Leistungsverstärker 10A die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappen, und der Leistungsverstärker 20A muss die PA-Steuerschaltung 80 nicht überlappen.
Von den Leistungsverstärkern 10A und 20A verbraucht der Leistungsverstärker 20A, der ein Sendesignal mit einer höheren Frequenz verstärkt, mehr Leistung. Daher ist ein Wärmeableitungselement, wie z. B. ein wärmeableitender Durchgangsleiter 95V, vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Leistungsverstärker 20A überlappt. Gemäß der obigen Konfiguration kann die Steuerleitung verkürzt werden, da der Leistungsverstärker 10A die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappt, und der Leistungsverstärker 20A die PA-Steuerschaltung 80 nicht überlappt, so dass verhindert werden kann, dass die PA-Steuerschaltung 80 durch die vom Leistungsverstärker 20A abgeleitete Wärme beschädigt wird, während die Wärmeableitung des Leistungsverstärkers 20A verbessert wird.
Das Hochfrequenzmodul 1 kann ferner enthalten: einen Ausgangstransformator 15, der eine Primärspule 15a und eine Sekundärspule 15b enthält; und einen Ausgangstransformator 25, der eine Primärspule 25a und eine Sekundärspule 25b enthält. Der Leistungsverstärker 10A kann Verstärkungselemente 12 und 13 enthalten. Der Leistungsverstärker 20A kann Verstärkungselemente 22 und 23 enthalten. Ein Ende der Primärspule 15a kann mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 12 verbunden sein. Ein anderes Ende der Primärspule 15a kann mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 13 verbunden sein. Ein Ende der Sekundärspule 15b kann mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 10A verbunden sein. Ein Ende der Primärspule 25a kann mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 22 verbunden sein. Ein anderes Ende der Primärspule 25a kann mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkerelements 23 verbunden sein. Ein Ende der Sekundärspule 25b kann mit einem Ausgangsanschluss des Leistungsverstärkers 20A verbunden sein. Der Leistungsverstärker 10A und der Ausgangstransformator 15 können in der Sendeverstärkerschaltung 10 enthalten sein, und der Leistungsverstärker 20A und der Ausgangstransformator 25 können in der Sendeverstärkerschaltung 20 enthalten sein. Gemäß dieser Konfiguration arbeiten die Verstärkungselemente 12 und 13 gegenphasig zueinander, wodurch eine Abnahme der Leistungsverstärkung der Sendeverstärkerschaltung 10 reduziert werden kann. Des Weiteren arbeiten die Verstärkungselemente 22 und 23 gegenphasig zueinander, so dass eine Verringerung der Leistungsverstärkung der Sendeverstärkerschaltung 20 reduziert werden kann. Weiterhin werden ein nicht invertiertes Signal und ein invertiertes Signal, die durch die Verstärkungselemente 12 und 13 verstärkt werden, kombiniert, und ein nicht invertiertes Signal und ein invertiertes Signal, die durch die Verstärkungselemente 22 und 23 verstärkt werden, werden kombiniert. Auf diese Weise können unnötige Wellen, wie z. B. Oberwellenanteile im Hochfrequenzmodul 1, verringert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1C kann der Ausgangstransformator 15 größer sein als der Ausgangstransformator 25, und in einer Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann der Leistungsverstärker 10A die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappen, und der Leistungsverstärker 20A muss die PA-Steuerschaltung 80 nicht überlappen.
Von den Ausgangstransformatoren 15 und 25 hat der Ausgangstransformator 25, der ein Sendesignal mit einer höheren Frequenz ausgibt, ein kleineres Volumen. Gemäß der obigen Konfiguration kann die Steuerleitung verkürzt werden, da der Leistungsverstärker 10A die PA-Steuerschaltung 80 zumindest teilweise überlappt und der Leistungsverstärker 20A die PA-Steuerschaltung 80 nicht überlappt, so dass verhindert werden kann, dass die PA-Steuerschaltung 80 durch die vom Leistungsverstärker 20A abgeleitete Wärme beschädigt wird, während die Wärmeableitung des Leistungsverstärkers 20A verbessert wird.
Im Hochfrequenzmodul 1 müssen sich in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 die Leistungsverstärker 10A und 20A nicht jeweils mit den beiden Ausgangstransformatoren 15 und 25 überdecken.
Die Ausgangstransformatoren 15 und 25 sollen jeweils einen hohen Gütefaktor aufweisen, um ein Hochleistungsübertragungssignal zu verarbeiten, und daher ist es wünschenswert, dass sich die von den Ausgangstransformatoren 15 und 25 gebildeten Magnetfelder nicht ändern, wenn die Leistungsverstärker 10A und 20A benachbart sind. Gemäß der obigen Konfiguration sind die Leistungsverstärker 10A und 20A nicht in den Bereichen angeordnet, in denen die Transformatoren angeordnet sind, und somit können die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten werden.
Im Hochfrequenzmodul 1 können die Ausgangstransformatoren 15 und 25 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein, und in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet sein, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt, und es kann keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet sein, der in der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 25 überlappt. Bei dieser Konfiguration ist in den obigen Bereichen der Hauptfläche 91b kein Schaltungselement angeordnet, so dass die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten werden können.
Im Hochfrequenzmodul 1 können die Ausgangstransformatoren 15 und 25 auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein, und in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet sein, der in der Hauptfläche 91a enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt, und keine Schaltungskomponente kann in einem Bereich angeordnet sein, der in der Hauptfläche 91a enthalten ist und den Ausgangstransformator 25 überlappt. Bei dieser Konfiguration ist kein Schaltungselement in den obigen Bereichen der Hauptfläche 91a angeordnet, und somit können die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten werden.
Im Hochfrequenzmodul 1 können die Ausgangstransformatoren 15 und 25 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b ausgebildet sein, und in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet sein, der in der Hauptfläche 91a enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt, keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet sein kann, der in der Hauptfläche 91b und dem überlappenden Ausgangstransformator 15 enthalten ist, keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet sein kann, der in der Hauptfläche 91a und dem überlappenden Ausgangstransformator 25 enthalten ist, und keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet sein kann, der in der Hauptfläche 91b und dem überlappenden Ausgangstransformator 25 enthalten ist. Bei dieser Konfiguration ist kein Schaltungselement in den obigen Bereichen der Hauptflächen 91a und 91b angeordnet, so dass die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten werden können.
Im Hochfrequenzmodul 1 können die Ausgangstransformatoren 15 und 25 im Inneren der Modulplatine 91 zwischen der Hauptfläche 91a und der Hauptfläche 91b angeordnet sein, wobei die Ausgangstransformatoren 15 und 25 in Richtung der Hauptfläche 91a oder der Hauptfläche 91b versetzt sind, und in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 kann in einem Bereich, der in der Hauptfläche 91a oder der Hauptfläche 91b enthalten ist und den Ausgangstransformator 15 überlappt, keine Schaltungskomponente angeordnet sein, kein Schaltungsbauteil in einem Bereich angeordnet sein kann, der in der einen von Hauptfläche 91a und Hauptfläche 91 b und überlappendem Ausgangstransformator 25 enthalten ist, ein Schaltungsbauteil in einem Bereich angeordnet sein kann, der in einer verbleibenden von Hauptfläche 91a und Hauptfläche 91b und überlappendem Ausgangstransformator 15 enthalten ist, und ein Schaltungsbauteil in einem Bereich angeordnet sein kann, der in der verbleibenden von Hauptfläche 91a und Hauptfläche 91b und überlappendem Ausgangstransformator 25 enthalten ist. Auch in diesem Fall ist keine Schaltungskomponente in den oben genannten Bereichen in der einen der Hauptflächen 91a und 91b näher an den Ausgangstransformatoren 15 und 25 angeordnet, und somit können die Gütefaktoren der in den Ausgangstransformatoren 15 und 25 enthaltenen Induktivitäten hoch gehalten 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. Gemäß dieser Konfiguration kann ein kleines Kommunikationsgerät 5 bereitgestellt werden, das die Multiband-Technologie unterstützt.
Im Vorstehenden wurden ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand einer Ausführungsform, von Beispielen und Variationen beschrieben, doch sind das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform, die Beispiele und Variationen beschränkt. Die vorliegende Erfindung umfasst auch andere Ausführungsformen, die durch Kombination beliebiger Elemente in der Ausführungsform, den Beispielen und den Variationen erreicht werden, Variationen als Ergebnis der Anwendung verschiedener Modifikationen, die von Fachleuten auf die Ausführungsform, die Beispiele und die Variationen erdacht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und verschiedene Vorrichtungen, die das Hochfrequenzmodul und die Kommunikationsvorrichtung umfassen.
Bei den Hochfrequenzmodulen und den Kommunikationsgeräten gemäß der Ausführungsform, den Beispielen und den Varianten können z. B. ein anderes Schaltungselement und eine andere Leitung zwischen Schaltungselementen und Pfaden angeordnet sein, die in den Zeichnungen dargestellte Signalpfade verbinden.
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 Erfindung kann in Kommunikationsgeräten, wie z. B. Mobiltelefonen, als ein in einem Front-End-Teil angeordnetes Hochfrequenzmodul, das die Multiband-Technologie unterstützt, vorteilhaft eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F: Hochfrequenz-(HF)-Modul
2: Antenne
3: HF-Signalverarbeitungsschaltung (RFIC)
4: Basisband-Signalverarbeitungsschaltung (BBIC)
5: Kommunikationsgerät
10, 20: Sendeverstärkerschaltung
10A, 20A: Leistungsverstärker
11, 12, 13, 21, 22, 23: Verstärkerelemente
14,24: Zwischentransformator
14a, 15a, 24a, 25a: Primärspule
14b, 15b, 24b, 25b: Sekundärspule
15, 25: Ausgangstransformator
16, 26: Kondensator
30: rauscharmer Verstärker
41, 42, 43, 44: Schalter
41a, 41b, 42a, 42b, 43a: gemeinsamer Anschluss
41c, 41d, 41e, 41f, 42c: Auswahlanschluss
42d, 42e, 43b, 43c, 43d: Auswahlanschluss
51, 52, 53, 54: Anpassungsschaltung
61, 62, 63: Duplexer
61R, 62R, 63R: Empfangsfilter
61T, 62T, 63T: Sende filter
70,75: Halbleiter-IC
80: Leistungsverstärker-(PA-)Steuerschaltung
91: Modulplatine
91a, 91b: Hauptfläche
92, 93: Harzelemente
95V: wärmeableitende Durchgangsleitung
100: Antennenanschluss
111, 112, 121, 122: Sendeeingangsanschluss
115, 125: Eingangsanschluss
116, 126: Ausgangsanschluss
130: Empfangsausgangsanschluss
140: Steuersignalanschluss
150: Außenanschluss (Anschluss für externe Verbindung)
160: Höckerelektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018137522 A [0002, 0003]

Claims

Hochfrequenzmodul, umfassend: eine Modulplatine, die eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine aufweist, einen ersten Leistungsverstärker, der dazu konfiguriert ist, ein Sendesignal in einem ersten Frequenzband zu verstärken, einen zweiten Leistungsverstärker, der dazu konfiguriert ist, ein Sendesignal in einem zweiten Frequenzband, das sich von dem ersten Frequenzband unterscheidet; zu verstärken, und eine Steuerschaltung, die dazu konfiguriert ist, den ersten Leistungsverstärker und den zweiten Leistungsverstärker zu steuern, wobei der erste Leistungsverstärker und der zweite Leistungsverstärker auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind und die Steuerschaltung auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: mehrere auf der zweiten Hauptfläche angeordnete Außenanschlüsse.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen wärmeableitenden Durchgangsleiter, der mit mindestens einer von einer Masseelektrode des ersten Leistungsverstärkers oder einer Masseelektrode des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, wobei sich der wärmeableitende Durchgangsleiter von der ersten Hauptfläche zu der zweiten Hauptfläche erstreckt, wobei der wärmeableitende Durchgangsleiter auf der zweiten Hauptfläche mit einem Außenanschluss verbunden ist, der ein Massepotential aus der Vielzahl der Außenanschlüsse aufweist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend: einen rauscharmen Verstärker, der auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist, wobei der rauscharme Verstärker zum Verstärken eines Empfangssignals konfiguriert ist, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine zwischen der Steuerschaltung und dem rauscharmen Verstärker ein Außenanschluss von den mehreren Außenanschlüssen angeordnet ist, der auf Massepotential liegt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatte der erste Leistungsverstärker die Steuerschaltung zumindest teilweise überlappt und der zweite Leistungsverstärker die Steuerschaltung zumindest teilweise überlappt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Frequenzband niedriger ist als das zweite Frequenzband und in einer Draufsicht auf die Modulplatine der erste Leistungsverstärker die Steuerschaltung zumindest teilweise überlappt und der zweite Leistungsverstärker die Steuerschaltung nicht überlappt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: einen ersten Ausgangstransformator, der eine erste Spule und eine zweite Spule enthält und einen zweiten Ausgangstransformator, der eine dritte Spule und eine vierte Spule enthält, wobei der erste Leistungsverstärker ein erstes Verstärkungselement und ein zweites Verstärkungselement enthält, der zweite Leistungsverstärker ein drittes Verstärkungselement und ein viertes Verstärkungselement enthält, ein Ende der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des ersten Verstärkerelements verbunden ist, ein anderes Ende der ersten Spule mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Verstärkerelements verbunden ist, ein Ende der zweiten Spule mit einem Ausgangsanschluss des ersten Leistungsverstärkers verbunden ist, ein Ende der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des dritten Verstärkerelements verbunden ist, ein anderes Ende der dritten Spule mit einem Ausgangsanschluss des vierten Verstärkerelements verbunden ist, ein Ende der vierten Spule mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Leistungsverstärkers verbunden ist, der erste Leistungsverstärker und der erste Ausgangstransformator in einer ersten Sendeverstärkerschaltung enthalten sind und der zweite Leistungsverstärker und der zweite Ausgangstransformator in einer zweiten Sendeverstärkerschaltung enthalten sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 7, wobei der erste Ausgangstransformator größer ist als der zweite Ausgangstransformator und in einer Draufsicht auf die Modulplatine, der erste Leistungsverstärker die Steuerschaltung zumindest teilweise überlappt und der zweite Leistungsverstärker die Steuerschaltung nicht überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 7 oder 8, wobei in einer Draufsicht auf die Modulplatine der erste Leistungsverstärker und der zweite Leistungsverstärker jeweils sowohl den ersten Ausgangstransformator als auch den zweiten Ausgangstransformator nicht überlappen.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 9, wobei der erste Ausgangstransformator und der zweite Ausgangstransformator auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind und in der Draufsicht auf die Modulplatine, keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den ersten Ausgangstransformator überlappt, und keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Ausgangstransformator überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 9, wobei der erste Ausgangstransformator und der zweite Ausgangstransformator auf der zweiten Hauptfläche angeordnet sind und in der Draufsicht auf die Modulplatine keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der ersten Hauptfläche enthalten ist und den ersten Ausgangstransformator überlappt, und keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der ersten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Ausgangstransformator überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 9, wobei der erste Ausgangstransformator und der zweite Ausgangstransformator innerhalb der Modulplatine zwischen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche angeordnet sind und in der Draufsicht auf die Modulplatine keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der ersten Hauptfläche enthalten ist und den ersten Ausgangstransformator überlappt, keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den ersten Ausgangstransformator überlappt, keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der ersten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Ausgangstransformator überlappt, und keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Ausgangstransformator überlappt.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 9, wobei der erste Ausgangstransformator und der zweite Ausgangstransformator innerhalb der Modulplatine zwischen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche angeordnet sind, wobei der erste Ausgangstransformator und der zweite Ausgangstransformator in Richtung einer der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche versetzt sind und in der Draufsicht auf die Modulplatine keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der entweder in der ersten Hauptfläche oder der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den ersten Ausgangstransformator überlappt, keine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der entweder in der ersten Hauptfläche oder der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Ausgangstransformator überlappt, eine Schaltungskomponente in einem Bereich angeordnet ist, der in einer verbleibenden von der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den ersten Ausgangstransformator überlappt, und ein Schaltungsbauteil in einem Bereich angeordnet ist, der in der verbleibenden von der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche enthalten ist und den zweiten Ausgangstransformator überlappt.
Kommunikationsgerät, umfassend: eine Antenne, eine Hochfrequenz-(HF-)Signalverarbeitungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie Hochfrequenzsignale verarbeitet, die von der Antenne gesendet und empfangen werden, und das Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das so konfiguriert ist, dass es die Hochfrequenzsignale zwischen der Antenne und der HF-Signalverarbeitungsschaltung überträgt.