JP2004104524A

JP2004104524A - Antenna switch module for multiband

Info

Publication number: JP2004104524A
Application number: JP2002264635A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Yoshida; 吉田　美隆; Toshitaka Hayakawa; 早川　俊高
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna switch module for a multiband which interrupts harmonic noise generated from a power amplifier and also interrupts harmonic noise generated when a transmitted signal passes through a diode constituting a high frequency switch. <P>SOLUTION: This antenna switch module for a multiband comprises: a branching filter circuit connected to a filter circuit composed of a first inductance element; a first high frequency switch for switching a transmitting circuit and a receiving circuit for the lowest frequency band among a plurality of frequency bands divided by the branching filter circuit; and a second high frequency switch for switching a transmitting circuit and a receiving circuit for a plurality of different frequency bands other than the lowest frequency band. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機、例えば自動車電話機、携帯電話機等に使用される複数の通信システムに対応したマルチバンド用アンテナスイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信機である携帯電話において、アンテナと送信回路との接続、及びアンテナと受信回路との接続を切り換えるために、高周波スイッチが用いられている。特に、近年では、携帯電話の普及台数が急激に増加しており、通信方式も、ＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、Ｗ−ＣＤＭＡなど、次々に新しい通信方式が開発され、実用化されている。また、使用する通信方式の周波数帯域も加入回線数の増加に伴い、当初の数１００ＭＨｚから、ＧＨｚ帯へと拡張しており、通信方式に応じて種々の周波数帯が割り当てられている。
【０００３】
ところで、デジタル携帯電話の通信方式は、通信会社、あるいは国や地域によって異なるものが採用されている場合が多い。例えば、ＧＳＭは欧州にて一般化されている通信方式であるが、アメリカでは使用周波数帯の異なるＤＣＳが多く採用されている。この場合、ＤＣＳ対応の携帯電話機はＤＣＳ方式が一般化しているアメリカでは支障なく使用可能であるが、ＧＳＭが主流のヨーロッパでは、使用できないし、逆に、ＧＳＭ対応の携帯電話機はＧＳＭ方式が一般化しているヨーロッパでは支障なく使用可能であるが、ＤＣＳが主流のアメリカでは、使用できないといった不便が生じていた。
【０００４】
そこで、最近では、上記の不便性を解消するため一台の携帯電話機で、複数の異なる通信方式に対応したマルチバンド携帯電話機が開発され、普及しつつある。このようなマルチバンド携帯電話機には、複数の通信方式の送受信系を切り換えるマルチバンド用アンテナスイッチモジュールが使用されている。
【０００５】
上述のマルチバンド用アンテナスイッチモジュールは、特再２０００−８５５９８３号に開示されているように、アンテナ端子に接続される分波回路と、前記分波回路に接続される高周波スイッチと、前記高周波スイッチの送信回路側に高周波スイッチとパワーアンプとの間に接続され、パワーアンプから発生する高調波を遮断するためのローパスフィルタから構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特再２０００−８５５９８３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のマルチバンド用アンテナスイッチモジュールでは、高調波を遮断するためのローパスフィルタが、送信側のパワーアンプと高周波スイッチとの間に接続されているため、送信の際に発生するパワーアンプからの高調波ノイズは遮断できるものの、高周波スイッチを構成するダイオード素子により発生する高調波ノイズを遮断できないため、特に送信信号のノイズが増加し、通話品質を劣化させるという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、パワーアンプから発生する高調波ノイズを遮断するとともに、送信信号が高周波スイッチを構成するダイオードを通過する際に発生する高調波ノイズも遮断することができ、ひいては携帯電話機の通話品質の向上に寄与するアンテナスイッチモジュールを提供し、また、そのマルチバンド用アンテナスイッチモジュールを多層基板を用いてワンチップで構成し、小型化することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のマルチバンド用アンテナスイッチモジュールは、
複数の異なる周波数帯域の送信回路と受信回路とを切り換えるマルチバンド用アンテナスイッチモジュールであって、
アンテナに接続し、受信信号と送信信号との入出力に共用されるアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に接続され、第１のインダクタンス素子で構成されるフィルタ回路と、前記フィルタ回路に接続され、前記アンテナからの受信信号を複数の周波数帯域に分波し、前記アンテナへ向かう送信信号の通過を許容した分波回路と、
前記分波回路に接続され、前記分波回路により分波される複数の周波数帯域のうち、最も低い周波数帯域の送信回路と受信回路との切り換えを行う第１の高周波スイッチと、
前記分波回路に接続され、前記最も低い周波数帯域以外の複数の異なる周波数帯域の送信回路と受信回路との切り換えを行う第２の高周波スイッチと、
からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、前記フィルタ回路がローパスフィルタによって構成されることか好ましい。
【００１１】
本発明においては、前記第１の高周波スイッチが、第１のスイッチング素子と第２のキャパシタンス素子と第２のインダクタンス素子とで構成され、
前記第２の高周波スイッチが、第２のスイッチング素子と第３のキャパシタンス素子と第３のインダクタンス素子と構成される
ことが好ましい。
【００１２】
本発明においては、前記分波回路が、第４のキャパシタンス素子と第４のインダクタンス素子とで構成される
ことが好ましい。
【００１３】
本発明においては、誘電体層からなる多層基板内に
前記分波回路を構成する第４のキャパシタンス素子と第４のインダクタンス素子の電極パターンにより形成される第１内層領域と、
前記第１の高周波スイッチを構成する第２のインダクタンス素子と前記第２の高周波スイッチを構成する第３のインダクタンス素子の電極パターンにより形成される第２内層領域と、
前記フィルタ回路を構成する第１のインダクタンス素子の電極パターンにより形成される第３内層領域と
を備え、
多層基板の積層方向から見て、また前記第１内層領域は、前記第２内層領域と第３内層領域との間に配置されていること
が好ましい。
【００１４】
【発明の形態の実施】
本発明は、複数の異なる周波数帯域の送信回路と受信回路とを切り換えるマルチバンド用アンテナスイッチモジュールであって、このマルチバンド用アンテナスイッチモジュール構成する複数のスイッチング素子、複数のキャパシタンス素子、複数のインダクタンス素子を誘電体層からなる多層基板に内層若しくは多層基板に搭載することによって、小型化したものである。例えば、アンテナを共用とし、第１の通信方式の送信回路系と受信回路系、その第１の通信方式と周波数帯域の異なる第２の通信方式の送信回路系と受信回路系と、さらには、第１および第２の通信方式と周波数帯域の異なる第３の通信方式の送信回路系と受信回路系とアンテナとを接続し、適宜切り換えるマルチバンド用アンテナスイッチモジュールを得ることが出来きる。例えばトリプルバンド携帯電話等において有効なものである。以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１５】
本発明に係るアンテナスイッチモジュールとして、本実施例では、周波数帯域が１．８ＧＨｚ帯のＤＣＳ（以下第２の通信方式）及び周波数帯域が１．９ＧＨｚ帯ＰＣＳ（第３の通信方式）と周波数帯域が９００ＭＨｚ帯のＧＳＭ（第１の通信方式）の対応した携帯電話機に用いられるマルチバンド用アンテナスイッチモジュールについてのブロック図を図１に示す。
【００１６】
マルチバンド用アンテナスイッチモジュール１は分波回路（ダイプレクサ）ＤＰと第１の高周波スイッチＳＷ１、第２の高周波スイッチＳＷ２と低域通過フィルタであるローパスフィルタＬＰＦ２、フィルタ回路ＬＰであるローパスフィルタＬＰＦ１と、アンテナに接続されるアンテナ端子ＡＮＴと、分波回路により分波される複数の周波数帯域のうち、最も低い周波数帯域（第１の通信方式：ＧＳＭ）の送信回路と受信回路のそれぞれに接続される第１受信回路端子ＲＸ１と第１送信端子ＴＸ１と、それ以外の複数の異なる周波数帯域のうち、第２の通信方式の受信回路の接続される第２受信回路端子ＲＸ２と第３の通信方式の受信回路に接続される第３受信回路端子ＲＸ３と第２の通信方式と第３の通信方式の共通の送信回路に接続される第２送信端子ＴＸ２を備える。
【００１７】前述の第１送信端子ＴＸ１、第２送信端子ＴＸ２、第１受信端子ＲＸ１、第２受信端子ＲＸ２、第３受信端子ＲＸ３、アンテナ端子ＡＮＴはそれぞれ、多層基板の側面に形成される。また、図示しないが、これ以外にも、多層基板の側面には、接地電極に接続されるグランド端子ＧＮＤ、高周波スイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを制御する電圧制御端子ＶＣも形成されている。
【００１８】
フィルタ回路ＬＰであるローパスフィルタＬＰＦ１は、アンテナ端子ＡＮＴに接続され、通過する信号の高調波ノイズが遮断されるように、構成する素子の回路定数が設定されている。本実施例では、第２と第３の通信方式の送信信号に含まれる高調波ノイズを遮断するように、回路定数が設定されている。
【００１９】
本実施例では、ローパスフィルタを選択したが、これに限定されるわけではなく、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタから選ばれるものであれば特に限定はされない。
【００２０】
前記ローパスフィルタＬＰＦ１には、分波回路ＤＰが接続されている。分波回路ＤＰは第１の通信方式の送信信号と受信信号の通過を許容する分波回路用ローパスフィルタと、第２と第３の通信方式の送信信号と受信信号の通過を許容する分波回路用ハイパスフィルタとで構成されている。
【００２１】
前記分波回路ＤＰは上述したような構成には限定されず、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタから選ばれる２つの組み合わせからなるものであれば特に限定はされない。
【００２２】
前記分波回路ＤＰを構成する分波回路用ローパスフィルタに接続される高周波スイッチＳＷ１は、アンテナと第１の通信方式の送信回路と受信回路との接続を切り換える役目を担い、第１のスイッチング素子と、第２のインダクタンス素子と、第２のキャパシタンス素子と、抵抗素子、及び電圧制御端子とで構成されている。
【００２３】
また、前記分波回路ＤＰを構成する分波回路用ハイパスフィルタに接続される高周波スイッチＳＷ２は、アンテナと第２の通信方式の送信回路と受信回路と、第３の通信方式の送信回路と受信回路との接続を切り換える役目を担い第２のスイッチング素子と、第３のインダクタンス素子と、第３のキャパシタンス素子と、抵抗素子、及び電圧制御端子とで構成されている。
【００２４】
上記第１と第２の高周波スイッチは、それぞれの電圧制御端子から、電圧を印加して、スイッチング素子をＯＮもしくはＯＦＦ状態に制御することで、第１、第２、第３の送信回路若しくは受信回路のいずれか１つの回路とアンテナとが接続されるようになっている。
【００２５】
前記高周波スイッチＳＷ１と第１送信回路端子ＴＸ１との間に接続されているローパスフィルタＬＰＦ２は、第１の通信方式の送信回路に接続されているパワーアンプ（図示しない）から発生される高調波ノイズを遮断するように回路定数が設定されている。
【００２６】
本実施例では、第１の高周波スイッチと第１の通信方式の送信回路との間にローパスフィルタを設けたがこれに限定されるわけではなく、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタを設けても良い。
【００２７】
本発明に係るマルチバンド用アンテナスイッチモジュールの等価回路を図２に示す。
【００２８】
アンテナ端子ＡＮＴに接続されるローパスフィルタＬＰＦ１は、第１のキャパシタンス素子２Ｃ１２、２Ｃ３４、２Ｃ３５と第１のインダクタンス素子２Ｌ１とで構成される。第１のキャパシタンス素子２Ｃ１２、２Ｃ３４、２Ｃ３５図３に示したような誘電体層１０上に電極パターン１１によって所望の容量値になるように形成され、誘電体層１０を積層してなる多層基板に内層される。また、インダクタンス素子２Ｌ１は、図４に示したような、誘電体層１０上に電極パターン１２によって所望のインダクタ値になるように形成され、誘電体層１０を積層してなる多層基板に内層される。
【００２９】
前記ローパスフィルタＬＰＦ１は、信号が非線形素子（例えばダイオード）を通過する際に生じる高調波ノイズを遮断する機能を有する。本実施例の場合は、パワーアンプから発生した高調波ノイズだけでなく、第２若しくは第３の通信方式の送信信号がダイオードＤ３を通過する際に発生した高調波ノイズを遮断する機能を有する。
【００３０】
前記ローパスフィルタＬＰＦ１の第１インダクタンス素子２Ｌ１に接続される、分波回路ＤＰは第４のキャパシタンス素子Ｃ１Ｄ、Ｃ２Ｄ、Ｃ４ＤＡ、Ｃ４ＤＢ、Ｃ５Ｄと第４のインダクタンス素子Ｌ１Ｄ、Ｌ５とで構成される。第４のキャパシタンス素子Ｃ４ＤＡと第４のインダクタンス素子Ｌ１Ｄはそれぞれ、第１のインダクタンス素子に対し直列に接続されている。分波回路ＤＰを構成するそれぞれの第４のキャパシタンス素子と第４のインダクタンス素子は図３と図４に示したようにそれぞれ誘電体層１０上に電極パターン１１，１２により形成され、多層基板に内層される。
【００３１】
前記分波回路の第４インダクタンス素子Ｌ１Ｄに接続される高周波スイッチＳＷ１は第１のスイッチング素子であるダイオードＤ１、Ｄ２、第２のインダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２、第２のキャパシタンス素子Ｃ５と抵抗素子Ｒ１、電圧制御端子ＶＣ１で構成される。第１のスイッチング素子であるダイオードＤ１のカソード側が、分波回路の第一のインダクタンス素子Ｌ１Ｄに接続され、アノード側には、第２のインダクタンス素子Ｌ１を介して電圧制御端子ＶＣ１に接続されている。ダイオードＤ２のカソード側は抵抗素子Ｒ１を介して接地され、アノード側は、第２のインダクタンス素子Ｌ２を介して分波回路の第１のインダクタンス素子Ｌ１Ｄに接続されている。第２のキャパシタンス素子Ｃ５はダイオードＤ２のカソード側に前記抵抗素子と並列に接続され、片側は接地されている。
【００３２】
インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２、キャパシタンス素子Ｃ５は前述したように誘電体層１０上に電極パターン１１，１２によって形成され多層基板１００に内層される。一方、スイッチング素子であるダイオードＤ１、Ｄ２と抵抗素子Ｒ１はチップ部品１５として多層基板１００に搭載される。
【００３３】
スイッチング素子であるダイオードＤ１は例えば、ＰＩＮダイオードで構成され、順方向バイアス電圧の印加レベルによって、ＯＮ／ＯＦＦ状態となるものである。つまり、電圧制御端子ＶＣ１に閾値以上の電圧を印加すると、ダイオードＤ１はＯＮ状態となり、送信信号が、アンテナ端子ＡＮＴ側に通過することが許容される。このとき、ダイオードＤ２もＯＮ状態となる。このとき、インダクタンス素子Ｌ２は、ＯＮ状態のダイオードＤ２とコンデンサ素子Ｃ５を介し、高周波的に接地され、送信信号の周波数帯域に対して、共振し、分岐点Ａのインピーダンスが高くなり、送信信号が、第１受信回路端子Ｒｘ１側に流れることが阻止される。
【００３４】
また、電圧制御端子ＶＣ１に接続されているインダクタンスＬ１は送信信号が電圧制御端子ＶＣ１側に流れることを阻止するチョークコイルである。また、コンデンサ素子Ｃ５は、電圧制御端子ＶＣ１から入力される制御信号のノイズ除去の役割を担う。
【００３５】
一方電圧制御端子ＶＣ１の電圧を閾値以下に小さくすれば、ダイオードＤ１はＯＦＦ状態（高周波的に高インピーダンス状態）となり、送信信号が、アンテナ端子ＡＮＴ側へ流れることが阻止される。このとき、ダイオードＤ２もＯＦＦ状態（高周波的に高インピーダンス状態）であることから、受信信号の周波数帯域でインダクタンス素子Ｌ２は共振しないから分岐点Ａのインピーダンスは低くなる。その結果、アンテナ端子ＡＮＴからの受信信号は、分岐点Ａを経て、受信端子ＲＸ１へ通過すること許容される。このようにＶＣ１の電圧を調整することによって、アンテナ端子に対する送信回路と受信回路との接続を切り換える。
【００３６】
次に第２の高周波スイッチも基本的な構成は、第１の高周波スイッチと同様であり、第２のスイッチング素子であるダイオードＤ３、Ｄ４、Ｄ５と第３のキャパシタンス素子Ｃ１０と第３のインダクタンス素子Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５と抵抗素子Ｒ２と電圧制御端子ＶＣ２、ＶＣ３とより構成される。第２のスイッチング素子であるダイオードＤ３のカソード側が、分波回路の第１のキャパシタンス素子Ｃ４ＤＢに接続され、アノード側には、第３のインダクタンス素子Ｌ３を介して電圧制御端子ＶＣ２に接続されている。ダイオードＤ４のカソード側は抵抗素子Ｒ２を介して接地され、アノード側は、第３のインダクタンス素子Ｌ４を介して分波回路の第１のキャパシタンス素子Ｃ４ＤＢに接続されている。第３のキャパシタンス素子Ｃ１０は第２のダイオードＤ４のカソード側に前記抵抗素子と並列に接続され、片側は接地されている。また、第２のスイッチング素子であるダイオードＤ５のカソード側は、分波回路の第１のキャパシタンス素子Ｃ４ＤＢ接続され、アノード側は第３のインダクタンス素子Ｌ５を介して電圧制御端子ＶＣ３に接続されている。
【００３７】
第１の高周波スイッチと同様に第３のキャパシタンス素子Ｃ１０と第３のインダクタンス素子Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は多層基板内に内層されている。
【００３８】
また、第一の高周波スイッチと同じ原理が用いられて、アンテナと第２の通信方式と第３の通信方式の送信回路と受信回路との接続を切り換えるように構成されている。
【００３９】
第１のスイッチング素子のダイオードＤ１のアノード側に、ローパスフィルタＬＰＦ２が接続されている。ＬＰＦ２は、第５のコンデンサ素子１Ｃ１２、１Ｃ３４、１Ｃ３５と第５のインダクタンス素子１Ｌ１とから構成されている。
【００４０】
前述のキャパシタンス素子とインダクタンス素子とを内層する多層基板１００は、７８０℃〜８６０℃で焼成可能な、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカ等を主成分とする低温焼成セラミック基板からなる。前記多層基板１００は複数の誘電体層１０を順次積層することによって形成される。
【００４１】
多層基板に用いる低温焼成セラミック基板として酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカ等を主成分とする材料以外には、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、シリカ等を主成分とする材料、酸化カルシウムジルコニウム、ガラスを主成分とする材料等がある。
【００４２】
図６に、多層基板１００を積層方向から透視した際の、分波回路ＤＰを構成する第４のキャパシタンス素子と第４のインダクタンス素子の電極パターンとで形成される第１内層領域Ａ１と、高周波スイッチＳＷ１，ＳＷ２を構成する第２インダクタンス素子の電極パターンで形成される第２内層領域Ａ２とフィルタ回路の第１のインダクタンス素子の電極パターンで形成される第３内層領域Ａ３と、第１の高周波スイッチＳＷ１と第１の通信方式の第１送信回路端子ＴＸ１との間に接続されるローパスフィルタＬＰＦ２を構成する第５のインダクタンス１Ｌ１の電極パターンで形成される第４内層領域Ａ４の位置関係を示す。
【００４３】
ここで、内層領域とは図５に示すように、電極パターン自体、若しくは電極パターンと該電極パターンに挟まれる誘電体層とで形成される部分を示す。
【００４４】
第２内層領域と第３内層領域の間に第１内層領域が配置されており、さらには第１と第２と第３の内層領域とはお互いに重ならないように配置されている。
【００４５】
アンテナ端子ＡＮＴは、第１内層領域と第３内層領域に、送信端子ＴＸ１、ＴＸ２は第４内層領域に、受信端子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３は第２内層領域に近接した多層基板１００の側面から底面に掛けて設けられている。
【００４６】
第１から第３内層領域を図６に示したように配置することで、アンテナ端子ＡＮＴと送信回路端子若しくは受信回路端子との間の信号が通過する伝送線路距離が短くなり、伝送損失が小さくなる。
【００４７】
例えば、第２の通信方式の受信信号は、図２の等価回路から見ても明らかなように、アンテナ端子ＡＮＴから入力され、第１内層領域（分波回路）と第２内層領域（第２の高周波スイッチＳＷ２の第２のインダクタンス素子Ｌ４）を経由し、第２受信回路端子ＲＸ２へ出力される。一方で、第２の通信方式の送信信号は、第２送信回路端子ＴＸ２から入力され、第１内層領域（分波回路）と第３内層領域（フィルタ回路の第１のインダクタンス素子２Ｌ１）を経由し、第２の送信回路端子ＲＸ２へ出力される。
【００４８】
つまり、受信信号は積層方向から見て、第１内層領域Ａ１を中心に左右２つの領域に分割した際に、右側領域を中心に通過し、一方で、送信信号は、左側領域を中心に通過する。よって、右側領域には受信信号が通過する内層パターンと伝送線路が、一方で、左側領域には送信信号が通過する内層パターンと伝送線路とが近接した配置されていることから、多層基板内で送信又は受信信号が通過する伝送線路距離が短くなるため、伝送損失が小さくなる。
【００４９】
また、多層基板内での送信信号と受信信号間の干渉もなく、さらには信号漏れも少ない。
【発明の効果】
【００５０】
本発明では、従来の回路では遮断できなかったダイオードから発生される高調波ノイズを遮断することが可能で、さらには、伝送損失が少なく、信号漏れの少ないマルチバンド用アンテナスイッチモジュールを提供することが可能となる。また、多層基板を用いてマルチバンド用アンテナスイッチモジュールを構成していることから、小型でしかもワンチップで構成できる。これにより、トリプルバンド携帯電話など使用した場合において、機器の小型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマルチバンド用アンテナスイッチモジュールのブロック図である。
【図２】本発明に係るマルチバンド用アンテナスイッチモジュールの等価回路である。
【図３】本発明に係るマルチバンド用アンテナスイッチモジュールを構成するキャパシタ素子の多層基板への内層例の一例である。
【図４】本発明に係るマルチバンド用アンテナスイッチモジュールを構成するインダクタ素子の多層基板への内層例の一例である。
【図５】本発明に係るマルチバンド用アンテナスイッチモジュールの断面図である。
【図６】本発明に係るマルチバンド用アンテナスイッチモジュールの積層方向から見た図である。
【図７】従来のマルチバンド用アンテナスイッチモジュールのブロック図である。
【符号の説明】
ＬＰ　　　フィルタ回路ＬＰ
２Ｌ１　　　第１のインダクタンス素子
ＬＰＦ１　　　ローパスフィルタ
Ａ３　　　第３内層領域
２Ｃ１２，２Ｃ３４，２Ｃ３５　　　第１のキャパシタンス素子
ＤＰ　　　分波回路
Ｃ１Ｄ、Ｃ２Ｄ、Ｃ４ＤＡ、Ｃ４ＤＢ、Ｃ５Ｄ　　　第４のキャパシタンス素子素子
Ｌ１Ｄ、Ｌ５　　　第４のインダクタンス素子
Ａ１　　　第１内層領域
ＳＷ１　　　第１の高周波スイッチ
Ｄ１，Ｄ２　　　第１のスイッチング素子
Ｃ５　　　第２のキャパシタンス素子
Ｌ１，Ｌ２　第２のインダクタンス素子
ＳＷ２　　　第２の高周波スイッチ
Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５　　　第２のスイッチング素子
Ｃ１０　　　第３のキャパシタンス素子
Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５　第３のインダクタンス素子
Ａ２　第２内層領域
ＬＰＦ２　ローパスフィルタ
１　　　マルチバンド用アンテナスイッチモジュール
ＡＮＴ　　　アンテナ端子
１０　　　誘電体層１０
１００　　　多層基板
１１，１２　　　電極パターン１１，１２[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-band antenna switch module corresponding to a plurality of communication systems used for mobile communication devices, for example, mobile phones, mobile phones, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a mobile phone as a mobile communication device, a high-frequency switch is used to switch a connection between an antenna and a transmission circuit and a connection between an antenna and a reception circuit. In particular, in recent years, the number of mobile phones spread has been rapidly increasing, and new communication systems such as GSM, DCS, PCS, CDMA, UMTS, and W-CDMA have been developed and put into practical use one after another. I have. Further, the frequency band of the communication system to be used has been expanded from the initial several hundred MHz to the GHz band with the increase in the number of subscriber lines, and various frequency bands are allocated according to the communication system.
[0003]
By the way, the communication method of the digital mobile phone is often different depending on the communication company or the country or region. For example, GSM is a communication system that has been generalized in Europe, but in the United States, DCSs with different frequency bands are often used. In this case, a DCS-compatible mobile phone can be used without difficulty in the United States where the DCS system is common, but it cannot be used in Europe where GSM is the mainstream, and conversely, GSM-compatible mobile phones generally use the GSM system. Although it can be used without difficulty in Europe, which is becoming increasingly popular, in the United States where DCS is the mainstream, it has been inconvenient that it cannot be used.
[0004]
Therefore, recently, in order to solve the inconvenience described above, a multi-band mobile phone corresponding to a plurality of different communication systems with one mobile phone has been developed and spread. Such a multi-band mobile phone uses a multi-band antenna switch module for switching between transmission and reception systems of a plurality of communication systems.
[0005]
The above-described multi-band antenna switch module includes a branching circuit connected to an antenna terminal, a high-frequency switch connected to the branching circuit, and the high-frequency switch, as disclosed in JP-A-2000-855983. And a low-pass filter connected between the high-frequency switch and the power amplifier on the transmission circuit side to cut off harmonics generated from the power amplifier.
[0006]
[Patent Document 1]
No. 2000-855983 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional multi-band antenna switch module, a low-pass filter for cutting off harmonics is connected between the power amplifier on the transmitting side and the high-frequency switch, so that the power amplifier generated at the time of transmission is not affected. Although the harmonic noise can be cut off, the harmonic noise generated by the diode element constituting the high-frequency switch cannot be cut off. Therefore, there is a problem in that the noise of the transmission signal particularly increases and the speech quality deteriorates.
[0008]
An object of the present invention is to cut off harmonic noise generated from a power amplifier and also cut off harmonic noise generated when a transmission signal passes through a diode constituting a high-frequency switch. An object of the present invention is to provide an antenna switch module that contributes to improvement in quality, and to reduce the size of the multi-band antenna switch module by forming the antenna switch module on a single chip using a multilayer substrate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a multi-band antenna switch module of the present invention comprises:
A multi-band antenna switch module for switching between a transmission circuit and a reception circuit in a plurality of different frequency bands,
An antenna terminal connected to an antenna and shared for input and output of a reception signal and a transmission signal,
A filter circuit connected to the antenna terminal and configured by a first inductance element; and a filter circuit connected to the filter circuit, which divides a reception signal from the antenna into a plurality of frequency bands and transmits a transmission signal toward the antenna. A demultiplexing circuit that allows passage,
A first high-frequency switch that is connected to the demultiplexing circuit and that switches between a transmission circuit and a reception circuit in a lowest frequency band among a plurality of frequency bands demultiplexed by the demultiplexing circuit;
A second high-frequency switch that is connected to the demultiplexing circuit and that switches between a transmission circuit and a reception circuit in a plurality of different frequency bands other than the lowest frequency band;
It is characterized by comprising.
[0010]
In the present invention, it is preferable that the filter circuit is constituted by a low-pass filter.
[0011]
In the present invention, the first high-frequency switch includes a first switching element, a second capacitance element, and a second inductance element,
Preferably, the second high-frequency switch includes a second switching element, a third capacitance element, and a third inductance element.
[0012]
In the present invention, it is preferable that the demultiplexing circuit includes a fourth capacitance element and a fourth inductance element.
[0013]
In the present invention, a first inner layer region formed by an electrode pattern of a fourth capacitance element and a fourth inductance element constituting the branching circuit in a multilayer substrate made of a dielectric layer;
A second inner layer region formed by an electrode pattern of a second inductance element forming the first high-frequency switch and a third inductance element forming the second high-frequency switch;
A third inner layer region formed by an electrode pattern of a first inductance element constituting the filter circuit;
It is preferable that the first inner layer region is disposed between the second inner layer region and the third inner layer region when viewed from the laminating direction of the multilayer substrate.
[0014]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
The present invention relates to a multi-band antenna switch module for switching between a transmission circuit and a reception circuit in a plurality of different frequency bands, wherein the multi-band antenna switch module comprises a plurality of switching elements, a plurality of capacitance elements, and a plurality of inductances. The device is downsized by mounting the element on an inner layer or a multilayer substrate made of a dielectric layer. For example, an antenna is shared, a transmission circuit system and a reception circuit system of the first communication system, a transmission circuit system and a reception circuit system of the second communication system having a different frequency band from the first communication system, and It is possible to obtain a multi-band antenna switch module that connects the transmission circuit system, the reception circuit system, and the antenna of the third communication system having a different frequency band from the first and second communication systems and switches the antenna appropriately. For example, it is effective in a triple band mobile phone or the like. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
In this embodiment, the antenna switch module according to the present invention has a frequency band of 1.8 GHz band DCS (hereinafter referred to as second communication system) and a frequency band of 1.9 GHz band PCS (third communication system). FIG. 1 shows a block diagram of a multi-band antenna switch module used in a mobile phone compatible with GSM (first communication system) in the 900 MHz band.
[0016]
The multi-band antenna switch module 1 includes a branching circuit (diplexer) DP, a first high-frequency switch SW1, a second high-frequency switch SW2, a low-pass filter LPF2 as a low-pass filter, and a low-pass filter LPF1 as a filter circuit LP. An antenna terminal ANT connected to the antenna is connected to a transmission circuit and a reception circuit of the lowest frequency band (first communication system: GSM) among a plurality of frequency bands demultiplexed by the demultiplexing circuit. The first receiving circuit terminal RX1 and the first transmitting terminal TX1, and the second receiving circuit terminal RX2 connected to the receiving circuit of the second communication system and the third communication system of the third communication system out of a plurality of other different frequency bands. A third receiving circuit terminal RX3 connected to the receiving circuit and a common transmitting circuit of the second communication method and the third communication method are connected. A second transmission terminal TX2.
The first transmission terminal TX1, the second transmission terminal TX2, the first reception terminal RX1, the second reception terminal RX2, the third reception terminal RX3, and the antenna terminal ANT are respectively formed on the side surfaces of the multilayer substrate. Although not shown, a ground terminal GND connected to the ground electrode and a voltage control terminal VC for controlling ON / OFF of the high frequency switches SW1 and SW2 are also formed on the side surface of the multilayer substrate.
[0018]
The low-pass filter LPF1, which is the filter circuit LP, is connected to the antenna terminal ANT, and the circuit constants of constituent elements are set such that harmonic noise of a passing signal is cut off. In the present embodiment, the circuit constants are set so as to cut off the harmonic noise included in the transmission signals of the second and third communication systems.
[0019]
In this embodiment, the low-pass filter is selected. However, the present invention is not limited to this, and there is no particular limitation as long as the filter is selected from a high-pass filter, a band-pass filter, and a notch filter.
[0020]
A demultiplexing circuit DP is connected to the low-pass filter LPF1. The demultiplexing circuit DP includes a low-pass filter for a demultiplexing circuit that allows transmission of a transmission signal and a reception signal of the first communication method, and a demultiplexer that allows transmission of transmission signals and reception signals of the second and third communication methods. And a circuit high-pass filter.
[0021]
The demultiplexing circuit DP is not limited to the configuration described above, and is not particularly limited as long as it is a combination of two selected from a low-pass filter, a high-pass filter, a band-pass filter, and a notch filter.
[0022]
The high-frequency switch SW1 connected to the low-pass filter for the demultiplexing circuit included in the demultiplexing circuit DP serves to switch the connection between the antenna and the transmission circuit and the reception circuit of the first communication method, and the first switching element , A second inductance element, a second capacitance element, a resistance element, and a voltage control terminal.
[0023]
The high-frequency switch SW2 connected to the high-pass filter for the demultiplexing circuit constituting the demultiplexing circuit DP includes an antenna, a transmission circuit and a reception circuit of the second communication method, and a transmission circuit and a reception circuit of the third communication method. It is composed of a second switching element, which serves to switch the connection with the circuit, a third inductance element, a third capacitance element, a resistance element, and a voltage control terminal.
[0024]
The first and second high-frequency switches apply a voltage from their respective voltage control terminals to control the switching element to be in an ON or OFF state, so that the first, second, and third transmission circuits or reception circuits can be controlled. The antenna is connected to any one of the circuits.
[0025]
The low-pass filter LPF2 connected between the high-frequency switch SW1 and the first transmission circuit terminal TX1 is a harmonic noise generated from a power amplifier (not shown) connected to the transmission circuit of the first communication system. Circuit constants are set so as to shut off the current.
[0026]
In the present embodiment, the low-pass filter is provided between the first high-frequency switch and the transmission circuit of the first communication method. However, the present invention is not limited to this. A high-pass filter, a band-pass filter, and a notch filter are provided. Is also good.
[0027]
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the multi-band antenna switch module according to the present invention.
[0028]
The low-pass filter LPF1 connected to the antenna terminal ANT includes first capacitance elements 2C12, 2C34, 2C35 and a first inductance element 2L1. The first capacitance element 2C12, 2C34, 2C35 is formed on the dielectric layer 10 as shown in FIG. 3 by the electrode pattern 11 so as to have a desired capacitance value. Inner layer. Further, the inductance element 2L1 is formed on the dielectric layer 10 by the electrode pattern 12 so as to have a desired inductor value as shown in FIG. 4, and is formed on a multilayer substrate formed by laminating the dielectric layers 10. You.
[0029]
The low-pass filter LPF1 has a function of blocking harmonic noise generated when a signal passes through a non-linear element (for example, a diode). In the case of this embodiment, there is a function of blocking not only the harmonic noise generated from the power amplifier, but also the harmonic noise generated when the transmission signal of the second or third communication method passes through the diode D3.
[0030]
The branching circuit DP, which is connected to the first inductance element 2L1 of the low-pass filter LPF1, includes fourth capacitance elements C1D, C2D, C4DA, C4DB, C5D and fourth inductance elements L1D, L5. The fourth capacitance element C4DA and the fourth inductance element L1D are each connected in series to the first inductance element. Each of the fourth capacitance element and the fourth inductance element constituting the demultiplexing circuit DP are formed on the dielectric layer 10 by the electrode patterns 11 and 12, respectively, as shown in FIGS. Inner layer.
[0031]
The high-frequency switch SW1 connected to the fourth inductance element L1D of the branching circuit includes diodes D1 and D2 as first switching elements, second inductance elements L1 and L2, a second capacitance element C5 and a resistance element R1, It comprises a voltage control terminal VC1. The cathode side of the diode D1 as the first switching element is connected to the first inductance element L1D of the branching circuit, and the anode side is connected to the voltage control terminal VC1 via the second inductance element L1. . The cathode side of the diode D2 is grounded via the resistance element R1, and the anode side is connected to the first inductance element L1D of the branching circuit via the second inductance element L2. The second capacitance element C5 is connected to the cathode side of the diode D2 in parallel with the resistance element, and one side is grounded.
[0032]
As described above, the inductance elements L1 and L2 and the capacitance element C5 are formed on the dielectric layer 10 by the electrode patterns 11 and 12, and are formed on the multilayer substrate 100. On the other hand, diodes D1 and D2, which are switching elements, and resistance element R1 are mounted on multilayer substrate 100 as chip component 15.
[0033]
The diode D1, which is a switching element, is formed of, for example, a PIN diode, and is turned on / off according to the applied level of a forward bias voltage. That is, when a voltage equal to or higher than the threshold is applied to the voltage control terminal VC1, the diode D1 is turned on, and the transmission signal is allowed to pass to the antenna terminal ANT. At this time, the diode D2 is also turned on. At this time, the inductance element L2 is grounded at a high frequency via the diode D2 in the ON state and the capacitor element C5, resonates in the frequency band of the transmission signal, the impedance at the branch point A increases, and the transmission signal becomes high. , To the first receiving circuit terminal Rx1.
[0034]
The inductance L1 connected to the voltage control terminal VC1 is a choke coil that prevents a transmission signal from flowing to the voltage control terminal VC1. Further, the capacitor element C5 plays a role of removing noise of the control signal input from the voltage control terminal VC1.
[0035]
On the other hand, if the voltage of the voltage control terminal VC1 is reduced to a value equal to or lower than the threshold, the diode D1 is turned off (high impedance state in terms of high frequency), and the transmission signal is prevented from flowing to the antenna terminal ANT. At this time, since the diode D2 is also in the OFF state (high impedance state in terms of high frequency), the impedance at the branch point A becomes low because the inductance element L2 does not resonate in the frequency band of the received signal. As a result, the reception signal from the antenna terminal ANT is allowed to pass through the branch point A to the reception terminal RX1. By adjusting the voltage of VC1 in this manner, the connection between the transmitting circuit and the receiving circuit with respect to the antenna terminal is switched.
[0036]
Next, the basic configuration of the second high-frequency switch is the same as that of the first high-frequency switch. Diodes D3, D4, and D5 serving as second switching elements, a third capacitance element C10, and a third inductance element L3, L4, L5, a resistance element R2, and voltage control terminals VC2, VC3. The cathode side of the diode D3 which is the second switching element is connected to the first capacitance element C4DB of the branching circuit, and the anode side is connected to the voltage control terminal VC2 via the third inductance element L3. . The cathode side of the diode D4 is grounded via the resistance element R2, and the anode side is connected to the first capacitance element C4DB of the branching circuit via the third inductance element L4. The third capacitance element C10 is connected to the cathode side of the second diode D4 in parallel with the resistance element, and one side is grounded. The cathode side of the diode D5, which is the second switching element, is connected to the first capacitance element C4DB of the branching circuit, and the anode side is connected to the voltage control terminal VC3 via the third inductance element L5. .
[0037]
Similarly to the first high-frequency switch, the third capacitance element C10 and the third inductance elements L3, L4, L5 are formed inside a multilayer substrate.
[0038]
Further, the same principle as that of the first high-frequency switch is used to switch the connection between the antenna and the transmission circuit and the reception circuit of the second communication system and the third communication system.
[0039]
The low-pass filter LPF2 is connected to the anode side of the diode D1 of the first switching element. The LPF 2 includes a fifth capacitor element 1C12, 1C34, 1C35 and a fifth inductance element 1L1.
[0040]
The multilayer substrate 100 in which the above-described capacitance element and inductance element are internally formed is a low-temperature fired ceramic substrate that can be fired at 780 ° C. to 860 ° C. and mainly contains barium oxide, aluminum oxide, silica, and the like. The multilayer substrate 100 is formed by sequentially laminating a plurality of dielectric layers 10.
[0041]
In addition to the materials mainly composed of barium oxide, aluminum oxide, silica, etc., the materials mainly composed of barium oxide, strontium oxide, silica, etc., calcium zirconium oxide, glass are mainly used as the low-temperature fired ceramic substrate used for the multilayer substrate. And the like.
[0042]
FIG. 6 shows a first inner layer region A1 formed by a fourth capacitance element and an electrode pattern of a fourth inductance element constituting the branching circuit DP when the multilayer substrate 100 is seen through from the stacking direction, A second inner layer area A2 formed by the electrode pattern of the second inductance element constituting the switches SW1 and SW2, a third inner layer area A3 formed by the electrode pattern of the first inductance element of the filter circuit, and a first high frequency The positional relationship of the fourth inner layer area A4 formed by the electrode pattern of the fifth inductance 1L1 constituting the low-pass filter LPF2 connected between the switch SW1 and the first transmission circuit terminal TX1 of the first communication method is shown. .
[0043]
Here, as shown in FIG. 5, the inner layer region refers to the electrode pattern itself or a portion formed by the electrode pattern and the dielectric layer sandwiched between the electrode patterns.
[0044]
The first inner layer region is arranged between the second inner layer region and the third inner layer region, and the first, second, and third inner layer regions are arranged so as not to overlap with each other.
[0045]
The antenna terminals ANT are located in the first and third inner layer regions, the transmitting terminals TX1 and TX2 are located in the fourth inner layer region, and the receiving terminals RX1, RX2 and RX3 are located on the side and bottom of the multilayer substrate 100 close to the second inner layer region. Is provided.
[0046]
By arranging the first to third inner layer regions as shown in FIG. 6, the transmission line distance through which a signal passes between the antenna terminal ANT and the transmission circuit terminal or the reception circuit terminal is reduced, and transmission loss is reduced. Become.
[0047]
For example, the reception signal of the second communication method is input from the antenna terminal ANT, and is clear from the equivalent circuit of FIG. 2, and the first inner layer area (demultiplexing circuit) and the second inner layer area (second Via the second inductance element L4) of the high-frequency switch SW2. On the other hand, the transmission signal of the second communication method is input from the second transmission circuit terminal TX2, and passes through the first inner layer area (demultiplexing circuit) and the third inner layer area (first inductance element 2L1 of the filter circuit). Then, the signal is output to the second transmission circuit terminal RX2.
[0048]
That is, when the reception signal is divided into two left and right regions with the first inner layer region A1 as the center, as viewed from the stacking direction, the reception signal passes through the right region while the transmission signal passes through the left region. I do. Therefore, the inner layer pattern through which the received signal passes and the transmission line are arranged in the right region, while the inner layer pattern through which the transmission signal passes and the transmission line are arranged close to each other in the left region. Since the transmission line distance through which the transmission or reception signal passes is shortened, the transmission loss is reduced.
[0049]
Further, there is no interference between the transmission signal and the reception signal in the multilayer substrate, and further, there is little signal leakage.
【The invention's effect】
[0050]
According to the present invention, it is possible to provide a multi-band antenna switch module capable of blocking harmonic noise generated from a diode that could not be blocked by a conventional circuit, and further reducing transmission loss and signal leakage. Becomes possible. In addition, since the multi-band antenna switch module is configured using the multilayer substrate, it can be configured with a small size and one chip. This is effective in reducing the size of the device when a triple band mobile phone or the like is used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a multi-band antenna switch module according to the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit of the multi-band antenna switch module according to the present invention.
FIG. 3 is an example of an inner layer example of a capacitor element constituting a multi-band antenna switch module according to the present invention on a multilayer substrate.
FIG. 4 is an example of an inner layer example of an inductor element constituting a multi-band antenna switch module according to the present invention on a multilayer substrate.
FIG. 5 is a sectional view of a multi-band antenna switch module according to the present invention.
FIG. 6 is a view of the multi-band antenna switch module according to the present invention as viewed from the lamination direction.
FIG. 7 is a block diagram of a conventional multi-band antenna switch module.
[Explanation of symbols]
LP filter circuit LP
2L1 First inductance element LPF1 Low-pass filter A3 Third inner layer area 2C12, 2C34, 2C35 First capacitance element DP Demultiplexer circuits C1D, C2D, C4DA, C4DB, C5D Fourth capacitance element elements L1D, L5 Fourth inductance Element A1 First inner layer area SW1 First high frequency switch D1, D2 First switching element C5 Second capacitance element L1, L2 Second inductance element SW2 Second high frequency switch D3, D4, D5 Second switching element C10 Third capacitance element L3, L4, L5 Third inductance element A2 Second inner layer area LPF2 Low pass filter 1 Multi-band antenna switch module ANT Antenna terminal 10 Dielectric layer 10
100 multilayer substrate 11,12 electrode pattern 11,12

Claims

A multi-band antenna switch module for switching between a transmission circuit and a reception circuit in a plurality of different frequency bands,
An antenna terminal connected to an antenna and shared for input and output of a reception signal and a transmission signal,
A filter circuit connected to the antenna terminal and configured by a first inductance element; and a filter circuit connected to the filter circuit, for separating a reception signal from the antenna into a plurality of frequency bands and transmitting a transmission signal toward the antenna. A demultiplexing circuit that allows passage,
A first high-frequency switch that is connected to the demultiplexing circuit and that switches between a transmission circuit and a reception circuit in a lowest frequency band among a plurality of frequency bands demultiplexed by the demultiplexing circuit;
A second high-frequency switch connected to the demultiplexing circuit and configured to switch between a transmission circuit and a reception circuit in a plurality of different frequency bands other than the lowest frequency band;
A multi-band antenna switch module, comprising:

2. The multi-band antenna switch module according to claim 1, wherein the filter circuit includes a low-pass filter.

The multi-band antenna switch module according to claim 1 or 2,
The first high-frequency switch includes a first switching element, a second capacitance element, and a second inductance element;
The multi-band antenna switch module according to claim 1, wherein the second high-frequency switch includes a second switching element, a third capacitance element, and a third inductance element.

The multi-band antenna switch module according to any one of claims 1 to 3,
The multi-band antenna switch module according to claim 1, wherein the demultiplexing circuit includes a fourth capacitance element and a fourth inductance element.

The multi-band antenna switch module according to any one of claims 1 to 4,
A first inner layer region formed by a fourth capacitance element and an electrode pattern of a fourth inductance element forming the branching circuit in a multilayer substrate made of a dielectric layer;
A second inner layer region formed by an electrode pattern of a second inductance element forming the first high-frequency switch and a third inductance element forming the second high-frequency switch;
A third inner layer region formed by an electrode pattern of a first inductance element constituting the filter circuit;
The multi-band antenna switch module according to claim 1, wherein the first inner layer region is disposed between the second inner layer region and the third inner layer region when viewed from the lamination direction of the multilayer substrate.