JP2004048405A

JP2004048405A - 高周波複合スイッチモジュール

Info

Publication number: JP2004048405A
Application number: JP2002203443A
Authority: JP
Inventors: Kunio Midorikawa; 緑川　邦郎
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】各回路のアイソレーションをより一層向上し、同時に信号の伝達ロスを減少した高周波複合スイッチモジュールを提供する。
【解決手段】アンテナに接続され、それぞれ通信方式や通過帯域の異なる複数の送受信系に信号を分波する分波回路１と、分波された各送受信系をそれぞれの外部送信回路と外部受信回路に切換接続するスイッチ回路２と、送信信号の高調波を除去するフィルタ回路３を少なくとも有している。これら送受信系を構成する前記複数回路の一部が多層基板２０内に内蔵されると共に、他の一部の部品Ｐ１、Ｐ２が前記多層基板上に搭載されている。この高周波複合スイッチモジュール１０は、前記多層基板の下部に分波回路用の導体パターンが配置され、当該分波回路用の導体パターンの上部に前記スイッチ回路用の導体パターンが配置される、積層方向（縦方向）の構成とする。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信方式の異なる複数の送受信系を備え、携帯電話等の移動体通信機器に使用して好適な高周波複合スイッチモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、移動体通信機器に使用される高周波複合スイッチモジュールは、分波回路と送受信信号のスイッチング回路および高周波の高調波成分を除去するフィルタ回路とを備え、これらの回路が同一多層基板内に一体的に内蔵される構造が採られている。そして、例えば、特開２００１−１７７４３４号公報や、特開２００１ー３５２２０２号公報等に開示されるように、多層基板内では、通信方式の異なる送受信系が分割された状態で配置されて、各高周波回路間の相互干渉を極力回避するように考慮されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記開示技術のように、通信方式の異なる送受信系を分割・配置することで、各回路間の相互干渉は小さく抑えられているが、分割された個々の回路群の積層構造を見ると、分波回路、スイッチ回路およびフィルタ回路の一部が同一基板層上にパターン形成されている場合が多く、高周波信号の流れとしては、同一回路において複数の基板層間を往復することになるため、各回路の十分なアイソレーションが得られ難く、且つ、信号が往復することによる信号の伝達ロスも避けられないという欠点を有していた。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みて成されたもので、各々送受信系を確実に分離すると共に、各送受信系における信号の流れを一方向にすることにより、各回路のアイソレーションをより一層向上し、同時に信号の伝達ロスを減少した高周波複合スイッチモジュールを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の本発明は、アンテナに接続され、それぞれ通信方式や通過帯域の異なる複数の送受信系に信号を分波する分波回路と、分波された各送受信系をそれぞれの外部送信回路と外部受信回路に切換接続するスイッチ回路と、送信信号の高調波を除去するフィルタ回路を少なくとも有し、これら送受信系を構成する前記複数回路の一部が誘電体を複数積層して構成された多層基板内に内蔵されると共に、他の一部の部品が前記多層基板上に搭載されて成る高周波複合スイッチモジュールであって、前記多層基板の下部に分波回路用の導体パターンが配置され、当該分波回路用の導体パターンの上部に前記スイッチ回路用の導体パターンが配置される、積層方向（縦方向）の構成とする。
本構成では、各送受信系の高周波信号は、受信時に多層基板の下部から上部へ流れ、送信時に多層基板の上部から下部へと流れる１方向となり、よって、高周波信号の伝達ロスが減少する。
【０００６】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の高周波複合スイッチモジュールにおいて、前記複数の送受信系の各々が、前記多層基板の横方向に配置される構成とする。
本構成では、通信方式の異なる各送受信系の回路同士が多層基板の積層方向（縦方向）に対して互いに分割された状態となるため、各送受信系の相互干渉を小さくでき、アイソレーションが向上する。
【０００７】
また、請求項３に記載の本発明では、請求項１または請求項２の何れかに記載の高周波複合スイッチモジュールにおいて、前記分波回路は、上下をグランド電極層で挟まれて前記多層基板の下位部に配置される構成とする。
この上下のグランド電極層は、分波回路とスイッチ回路にシールド効果をもたらすと共に、これら、高周波回路間の干渉を抑え、且つ、各コンデンサ電極の対面電極としても機能する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高周波複合スイッチモジュールの実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【０００９】
図１は高周波複合スイッチモジュールの基本的な回路構成を示す図、図２は高周波複合スイッチモジュールの構造を示す縦断面図、図３は高周波複合スイッチモジュールを構成する積層体の各層の上面図、図４は高周波複合スイッチモジュールの端子配列を示す上面図である。
【００１０】
図１は、携帯電話に使用されているＧＳＭ通信方式（９００ＭＨｚ帯）とＤＣＳ通信方式（１．８ＧＨｚ帯）に対する送受信系の高周波複合回路で、図中の符号ＴｘＧ、ＲｘＧ、ＴｘＤ、ＲｘＤ、およびＴ１〜Ｔ４は、外部回路との接続電極（端子）、符号ＡＮＴはアンテナへの接続電極である。
【００１１】
高周波複合回路は、高周波信号をＧＳＭ方式の送受信系とＤＣＳ方式の送受信系に分波する分波回路１と、分波された各々の送受信系を上記した各々接続電極ＴｘＧ、ＲｘＧ、ＴｘＤ、ＲｘＤ、およびＴ１〜Ｔ４を介してそれぞれの外部送信回路と外部受信回路に切換接続するスイッチ回路２と、スイッチ回路２に直列接続された高調波除去用のフィルタ回路３とで構成されている。
【００１２】
前記分波回路１は、インダクタＬ１とコンデンサＣ１で構成されるローパスフィルタ回路１ａ、とコンデンサＣ５とインダクタＬ５で構成されるハイパスフィルタ回路１ｂで成り、前者のローパスフィルタ回路１ａ側がＧＳＭ方式に対応し、後者のハイパスフィルタ回路１ｂ側がＤＣＳ方式に対応している。
【００１３】
また、前記スイッチ回路２は、ダイオードＤ１、Ｄ３等で構成される回路がＧＳＭ方式に対応するスイッチ回路２ａであり、これらダイオードＤ１、Ｄ３はＧＳＭ信号の送受信動作を切り替えるスイッチング素子として機能している。接続電極ＴｘＧはＧＳＭ信号の外部送信回路（図示せず）に接続され、接続電極ＲｘＧはＧＳＭ信号の外部受信回路（図示せず）に接続される。また、接続電極Ｔ１およびＴ２には、ＧＳＭ信号の送受信切換を行うための制御信号が入力される。
前記接続電極ＴｘＧには、インダクタＬ２とコンデンサＣ２で構成されるローパスフィルタ回路３ａ　が接続されており、これにより、接続電極ＴｘＧを介して前記外部送信回路より送られてくるＧＳＭ送信信号の高調波成分が除去される。
【００１４】
一方、ダイオードＤ２、Ｄ４等で構成される回路がＤＣＳ方式に対応するスイッチ回路２ｂであり、これらダイオードＤ２、Ｄ４はＤＣＳ信号の送受信動作を切り替えるスイッチング素子として機能している。接続電極ＴｘＤはＤＣＳ信号の外部送信回路（図示せず）に接続され、接続電極ＲｘＤはＤＣＳ信号の外部受信回路（図示せず）に接続される。また、接続電極Ｔ３およびＴ４には、ＤＣＳ信号の送受信切換を行うための制御信号が入力される。
前記接続電極ＴｘＤには、インダクタＬ６とコンデンサＣ６で構成されるもう一つのローパスフィルタ回路３ｂが接続されており、これにより、接続電極ＴｘＤを介して外部送信回路より送られてくるＤＣＳ送信信号の高調波成分が除去される。
【００１５】
次に、図２により、上記構成の高周波複合回路を搭載した本実施形態の高周波複合スイッチモジュール１０の構造を説明する。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態の高周波複合スイッチモジュール１０は、多数の誘電体層Ｕ１〜Ｕ１５を積層して構成された厚み１ｍｍ程度の極めて小さな多層基板２０で成り、その最上面に表面実装部品Ｐ１、Ｐ２等が実装されており、さらに、これら表面実装部品Ｐ１、Ｐ２を覆うように、この多層基板２０の最上面にシールドケースＰ３が固着されている。
【００１７】
前記多層基板２０の各誘電体層Ｕ１〜Ｕ１５に形成される回路パターン（電極パターン）は、下記の通りである。尚、上下各誘電体層相互の電極パターンの接続は図示しないスルーホールにより成されている。
【００１８】
先ず、最下位部に位置する誘電体層Ｕ１の全面にグランド電極が形成され、その上の誘電体層Ｕ２〜Ｕ６に分波回路１を構成するインダクタＬ１、Ｌ５およびコンデンサＣ１、Ｃ５の電極パターンが形成されている。尚、上記した誘電体層Ｕ１のグランド電極は、この分波回路１の接地電極としても利用されている。
誘電体層Ｕ７は誘電体層Ｕ１と同様のグランド電極層とされており、その上の誘電体層Ｕ８〜Ｕ１４には、スイッチ回路２およびフィルタ回路３のインダクタＬ２〜Ｌ４、Ｌ６〜Ｌ８とコンデンサＣ２〜Ｃ４、Ｃ６〜Ｃ８の電極パターンが形成されている。尚、上記したグランド電極層Ｕ７は、これらスイッチ回路２およびフィルタ回路３の接地用電極としても使用されている。
誘電体層Ｕ１５には、前記面実装部品Ｐ１、Ｐ２（ダイオード、コンデンサ、インダクタ等のチップ部品）を搭載するための電極パターンが形成されている。
【００１９】
このように、多層基板２０の下位部に分波回路１が形成され、その上にスイッチ回路２とフィルター回路３が形成され、そして、最上部に面実装部品Ｐ１、Ｐ２が搭載される構成にすることにより、各送受信系における高周波信号の流れは、受信時に多層基板２０の下部から上部へ流れ、送信時に多層基板２０の上部から下部へと流れる１方向となる。よって、信号が複数の基板層間を上下に往復する従来の基板構成と相違し、高周波信号の伝達ロスを大幅に減少することができる。
加えて、分波回路１は、上下をグランド電極層Ｕ１、Ｕ７で挟まれた構成とすることにより、この上下のグランド電極層Ｕ１、Ｕ７が分波回路１とスイッチ回路２を外部シールドする形となると共に、これら上下高周波回路間の相互干渉を抑えるように機能する。
【００２０】
また、図２において、中央の点線より右側にはＧＭＳ方式に対応した送受信系の回路、即ち、既述した分波回路１（１ａ）、スイッチ回路２（２ａ）、フィルター回路３（３ａ）が、また、点線より左側にはＤＣＳ方式に対応した送受信系の各回路（１ｂ、２ｂ、３ｂ）が積層方向（縦方向）に分割された形で構成されている。　このように、通信方式の異なる各送受信系の回路同士が多層基板２０の縦方向に対して互いに分割された状態で構成されることにより、各送受信系回路の相互干渉を小さくでき、アイソレーション（遮断特性）を向上することができる。
【００２１】
次に、図３に基づいてこの多層基板２０（即ち、高周波複合スイッチモジュール）を構成する各誘電体層Ｕ１〜Ｕ１５の構造を説明する。尚、本図では、中央の点線より右側にＧＭＳ方式に対応した回路が、また、点線より左側にＤＣＳ方式に対応した回路が形成されることとし、また、上下各誘電体層相互の電極パターンを接続するスルーホール等については省略している。
【００２２】
図３に示すように、この積層体の最上面層Ｕ１５には、表面実装部品Ｐ１、Ｐ２であるダイオードＤ１〜Ｄ４、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、インダクタＬ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８が半田付け等により実装されている。この場合、例えば、ダイオードはベアチップ実装に、抵抗は印刷抵抗に、インダクタはストリップライン電極にすることができる。
【００２３】
誘電体層Ｕ１４には、これら表面実装部品Ｐ１、Ｐ２同士を接続するための導体パターンが形成され、誘電体層Ｕ１３には、ストリップライン電極３１、３２が形成され、誘電体層Ｕ１２には、ストリップライン電極３３、３４が形成され、誘電体層Ｕ１１には、ストリップライン電極３５、３６が形成されている。
前記ストリップライン電極３１、３３、３５にて、図１のインダクタＬ２が構成され、前記ストリップライン電極３２、３４、３６にて、図１のインダクタＬ６が構成される。また、誘電体層Ｕ１０、Ｕ９は何れも導体パターンを有しない誘電体のみで成るダミー層である。
【００２４】
誘電体層Ｕ８には、コンデンサ電極３７、３８、３９、４０、４１、４２が形成されている。そして、誘電体層Ｕ７には、グランド電極４３がほぼ全面に形成されており、上記したコンデンサ電極３７、３８、３９、４０、４１、４２の対面電極としての機能も果たしている。
前記コンデンサ電極３７とグランド電極４３で、図１のコンデンサＣ４が構成され、前記コンデンサ電極３８とグランド電極４３でコンデンサＣ８が構成され、前記コンデンサ電極３９とグランド電極４３でコンデンサＣ２が構成され、前記コンデンサ電極４０とグランド電極４３でコンデンサＣ６が構成され、前記コンデンサ電極４１とグランド電極４３でコンデンサＣ７が構成され、前記コンデンサ電極４２とグランド電極４３でコンデンサＣ３がそれぞれ構成される。
【００２５】
誘電体層Ｕ６には、ストリップライン電極４４、４５が形成され、誘電体層Ｕ５には、ストリップライン電極４６、４７が形成され、誘電体層Ｕ４には、コンデンサ電極４８が形成され、誘電体層Ｕ３には、ストリップライン電極４９およびコンデンサ電極５０が形成され、誘電体層Ｕ２にはコンデンサ電極５１が形成されている。また、最下位層のＵ１には、グランド電極５２がほぼ全面に形成されており、前記コンデンサ電極５１の対面電極としての機能も果たしている。
また、前記ストリップライン電極４４、４６、４９にて、図１のインダクタＬ１が構成され、前記ストリップライン電極４５、４７にてインダクタＬ５が構成され、前記コンデンサ電極４８、５０でコンデンサＣ５が構成され、前記コンデンサ電極５１とグランド電極５２でコンデンサＣ１がそれぞれ構成される。
【００２６】
図４に上記構成の誘電体層を積層して構成した高周波複合スイッチモジュールを上面より見た時の接続電極（端子）の配列を示す。
図４中、符号ＡＮＴはアンテナへの接続電極を示し、符号ＴｘＧ、ＲｘＧ、ＴｘＤ、ＲｘＤ、およびＴ１〜Ｔ４は、外部回路との接続電極を示し、符号ＧＮＤはグランド用の接続電極を示している。尚、この場合も、接続電極ＡＮＴを基準に右側がＧＳＭ方式、左側がＤＣＳ方式となる。
【００２７】
以上、本実施形態では、それぞれ通信方式の異なる２つの送受信系を備えたデュアルバンドの高周波複合スイッチモジュールについて述べたが、これに限定されるものではなく、通信方式の異なる２つ以上の送受信系を備えた高周波複合スイッチモジュールとすることも勿論可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、多層基板の下部に分波回路が、その上にスイッチ回路が配置され、且つ、多層基板の最上面に前記スイッチ回路のスイッチング素子が配置される縦方向の構成としたので、高周波信号の流れは、受信時に多層基板の下部から上部へ流れ、送信時に多層基板の上部から下部へと流れる１方向となり、よって、高周波信号の伝達ロスを減少させることができる。
【００２９】
また、請求項２に記載の本発明によれば、通信方式の異なる複数の送受信系のの各々が、多層基板の横方向に配置される構成としたので、各送受信系の回路同士が多層基板の縦方向に対して互いに分割された状態となるため、各送受信系の回路の相互干渉が小さくなり、アイソレーションが向上する。
【００３０】
また、請求項３に記載の本発明によれば、前記分波回路は、上下をグランド電極層で挟まれて前記多層基板の下位部に配置される構成としたので、この上下のグランド電極層が分波回路とスイッチ回路を外部よりシールドする形となると共に、これら上下の高周波回路間の相互干渉も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波複合スイッチモジュールの基本的な回路構成を示す図。
【図２】同、高周波複合スイッチモジュールの構造を示す縦断面図。
【図３】同、高周波複合スイッチモジュールを構成する積層体の各層の上面図。
【図４】同、高周波複合スイッチモジュールの端子配列を示す上面図。
【符号の説明】
１　分波回路
２　スイッチ回路
３　フィルタ回路
１０　高周波複合スイッチモジュール
２０　多層基板
Ｕ１、Ｕ７　グランド電極層

Claims

アンテナに接続され、それぞれ通信方式や通過帯域の異なる複数の送受信系に信号を分波する分波回路と、分波された各送受信系をそれぞれの外部送信回路と外部受信回路に切換接続するスイッチ回路と、送信信号の高調波を除去するフィルタ回路を少なくとも有し、これら送受信系を構成する前記複数回路の一部が誘電体を複数積層して構成された多層基板内に内蔵されると共に、他の一部の部品が前記多層基板上に搭載されて成る高周波複合スイッチモジュールであって、
前記多層基板の下部に分波回路用の導体パターンが配置され、当該分波回路用の導体パターンの上部に前記スイッチ回路用の導体パターンが配置される、積層方向（縦方向）の構成とすることを特徴とする高周波複合スイッチモジュール。
前記複数の送受信系の各々が、前記多層基板の横方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の高周波複合スイッチモジュール。
前記分波回路は、上下をグランド電極層で挟まれて前記多層基板の下位部に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の高周波複合スイッチモジュール。