JP2004320244A

JP2004320244A - Multiband high-frequency signal transceiver module

Info

Publication number: JP2004320244A
Application number: JP2003109404A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Takeda; 剛志武田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized multiband high-frequency signal transceiver module having excellent isolation characteristics. <P>SOLUTION: The multiband high-frequency signal transceiver module 1 includes receiving circuits or transmitting circuits of at least two communication systems, and a branching circuit 20 disposed at an antenna side circuit. The multiband high-frequency signal transceiver module 1 further includes unbalance input-balance output type band pass filters having different passing frequency bands and connected in parallel to attenuate the frequency component except a desired receiving band, a first filter circuit 3 for outputting a receiving signal to a receiving RF amplifier via a first switch circuit and a second switch circuit 30, and a second switch circuit 30 disposed between the first filter circuit 3 and the branching circuit 20 to switch the connection between the branching circuit 20 and the first filter circuit 3 and the connection between the transmitting circuit and the branching circuit 20. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるアクセス方式（通信システム）を利用できる携帯電話などのマルチバンド通信装置用マルチバンド高周波送受信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
世界の携帯電話には種々のアクセス方式があり、またそれぞれの地域において複数のアクセス方式が混在している。たとえば、現在主流となっているアクセス方式の一つとしてＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ、時分割多元接続）方式がある。このＴＤＭＡ方式を採用している主なアクセス方式として、日本のＰＤＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ）、欧州を中心としたＥＧＳＭ（ＥｘｔｅｎｄＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＧＳＭ９００とも呼ばれる）やＤＣＳ（ＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒＳｙｓｔｅｍＧＳＭ１８００とも呼ばれる）、米国を中心としたＧＳＭ８５０、ＰＣＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｅｒｖｉｃｅＧＳＭ１９００とも呼ばれる）などがある。
表１に各アクセス方式に割り当てられた送信・受信周波数を纏めて示す。
【０００３】
【表１】

【０００４】
従来の携帯電話では、一つのアクセス方式、例えばＧＳＭ用の携帯電話として設計され、使用されていた。しかし、近年の利用者数の増大、及び使用者の利便性から、複数のアクセス方式が利用可能なデュアルバンドやトリプルバンド携帯電話が提案され、さらにクアトロバンド携帯電話の要求もある。このようなマルチバンド携帯電話の高周波回路部においては、単純にはアクセス方式毎に高周波部品が必要となるが、異なるアクセス方式での高周波部品の共通化が進められ、マルチバンド携帯電話の小型化を実現している（例えば特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２５０８９号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示す回路ブロックは特許文献１に開示されたＥＧＳＭ（送信ＴＸ８８０〜９１５ＭＨｚ受信ＲＸ９２５〜９６０ＭＨｚ）とＤＣＳ（送信ＴＸ１７１０〜１７８５ＭＨｚ受信ＲＸ１８０５〜１８８０ＭＨｚ）のデュアルバンド携帯電話に用いる高周波回路部を示すものである。図１１はその等価回路の一例である。
この高周波回路ではアンテナＡＮＴと接続する分波回路により、ＥＧＳＭとＤＣＳの高周波信号を分波して通過帯域の異なる通信システムを扱う各回路間でのアイソレーションを確保するようにしている。しかしながら、ＧＳＭ８５０とＥＧＳＭ、ＤＣＳとＰＣＳといった異なるアクセス方式で極めて近い周波数帯を利用する場合においては以下の問題があった。
図１２にＧＳＭ８５０とＥＧＳＭの周波数配置図を示す。ここで、ＧＳＭ８５０の受信周波数帯域とＥＧＳＭの送信周波数帯域の一部が重なり合うことがわかる。またＤＣＳの受信周波数帯域とＰＣＳの送信周波数帯域も一部重なり合う。例えば、ＥＧＳＭで通話しようとする場合、ＥＧＳＭの送信周波数帯域の一部の送信信号が分波回路を介してＧＳＭ８５０側のスイッチ回路側へ漏洩する。分波回路には高周波スイッチ回路が接続されるが、図１１に示した等価回路では伝送線路（例えばＬＧ２）を介して受信回路側ＲＸへ漏れ込れるといったアイソレーションに関する問題がある。受信回路側ＲＸへ漏れ込れた送信信号がＧＳＭ８５０の受信信号を扱う帯域通過フィルタ（図示せず）を介して、受信ＲＦ増幅器（図示せず）に入力し、携帯電話の通話品質を低下させる。
【０００７】
そこで本発明は、極めて近い周波数帯を利用するアクセス方式のマルチバンド携帯電話に使用される高周波回路部品であって、アイソレーション特性に優れ小型のマルチバンド高周波送受信モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも２つの通信システムの受信回路又は送信回路（第１の通信システムの受信周波数帯と第２の通信システムの送信周波数とは一部重複する）とアンテナ側回路との間に配置された分波回路を備えたマルチバンド高周波送受信モジュールであって、
前記マルチバンド高周波送受信モジュールは、異なる通過周波数帯域を有する不平衡入力−平衡出力型の帯域通過フィルタを並列接続して所望受信帯域以外の周波数成分を減衰するとともに、前記第１の通信システムと前記第２の通信システムの受信信号を受信ＲＦ増幅器に第１のスイッチ回路及び第２のスイッチ回路を介して出力する第１のフィルタ回路と、
前記第１のフィルタ回路と前記分波回路との間に配置され、前記分波回路と前記第１のフィルタ回路との間の接続と、前記第１の通信システムと前記第２の通信システムの送信回路と分波回路との間の接続を切り換える第２のスイッチ回路を有し、
前記分波回路はインダクタンス素子とキャパシタンス素子を主構成とし、前記第１のスイッチ回路、第２のスイッチ回路、第３のスイッチ回路はスイッチング素子を主構成とし、前記第１のフィルタ回路はフィルタ素子を主構成とし、
前記インダクタンス素子、前記キャパシタンス素子、前記スイッチング素子、前記フィルタ素子が誘電体層と電極パターンとの積層基板に内蔵あるいは搭載されているマルチバンド高周波送受信モジュールである。
【０００９】
本発明においては、前記第１のフィルタ回路のフィルタ素子と第３のスイッチ回路との間に位相器を接続するのが好ましく、前記位相器を伝送線路で構成し、前記積層体に形成するのがより好ましい。
【００１０】
本発明においては、前記第１及び第２のスイッチ回路のスイッチング素子としてＧａＡｓＦＥＴを用い、前記第３のスイッチ回路のスイッチング素子としてダイオードを用いるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールの回路ブロックを図１に示す。このマルチバンド高周波送受信モジュールは、４つの通信システムについて、アンテナＡＮＴと各送受信回路との間での高周波信号の信号経路を切り換える、換言すれば信号経路を選択するマルチバンド高周波送受信モジュールである。
本実施例においては説明の簡略化のため、４つの通信システムのうち、第１の通信システムｆ１をＧＳＭ８５０、第２の通信システムｆ２をＥＧＳＭ、第３の通信システムｆ３をＤＣＳ、第４の通信システムｆ４をＰＣＳとするが、勿論本発明はこれに限定されない。
【００１２】
本発明のマルチバンド高周波送受信モジュールでは、ＧＳＭ８５０、ＥＧＳＭの送受信信号（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの高周波信号）とＤＣＳ、ＰＣＳの送受信信号（１７１０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの高周波信号）とを分波する分波回路２０をアンテナＡＮＴと接続する様に配置している。なお、前記アンテナＡＮＴと分波回路２０との間に、他の回路としてインピーダンス整合回路や、シャントインダクタ等のＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）対策回路、他のアンテナとの接続を切り換えるダイバーシティスイッチ回路を配置してもよい。
前記分波回路は例えばＧＳＭ８５０、ＥＧＳＭの送受信信号を通過させるが、ＤＣＳ、ＰＣＳの送受信信号を減衰させるフィルタ回路と、ＤＣＳ、ＰＣＳの送受信信号を通過させるが、ＧＳＭ８５０、ＥＧＳＭの送受信信号を減衰させるフィルタ回路を組み合わせて構成される。
インダクタンス素子、キャパシタンス素子を組み合わせて構成した複数のフィルタ回路により構成した分波回路２０の一例を、図６に等価回路として示す。この分波回路２０はインダクタンス素子Ｌｆ３、キャパシタンス素子Ｃｆ２、Ｃｆ３、Ｃｆ４で構成されたハイパスフィルタ回路と、インダクタンス素子Ｌｆ１、Ｌｆ２とキャパシタンス素子Ｃｆ１とで構成されたローパスフィルタ回路の一端を接続して並列接続したものである。なお、前記機能を発揮するように他のフィルタ回路としてバンドパスフィルタ回路やノッチフィルタ回路を採用して適宜構成することも可能であり、等価回路も前記図６のものに限定されるものではない。
【００１３】
前記分波回路２０のローパスフィルタ回路の一端２０ｂ側に第３のスイッチ回路３０が接続される。このスイッチ回路はＧＳＭ８５０、ＥＧＳＭの送信回路ｆ１Ｔｘ、ｆ２Ｔｘ、ＧＳＭ８５０、ＥＧＳＭの受信回路ｆ１Ｒｘ、ｆ２Ｒｘとアンテナ側回路（図１では分波回路２０）との接続を切り換えるものである。この第３のスイッチ回路３０としては、例えば図７、図８に示すダイオードスイッチ回路や、図９に示すＧａＡｓスイッチ回路のＳＰＤＴ（ＳｉｎｇｌｅＰｏｌｅ
ＤｏｕｂｌｅＴｈｒｏｗ単極双投）スイッチを使用することが出来る。
図７、図８のスイッチ回路はスイッチング素子としてダイオードＤｇ１，Ｄｇ２、Ｄｄ１，Ｄｄ２を用い、インダクタンス素子として伝送線路Ｌｇ１、ｌｄ１、高周波チョークコイルＬｇ１，Ｌｄ２を用い、コントロール回路（図示せず）により制御電圧端子Ｖｃ１、Ｖｃ２に与えられる電源電圧を前記スイッチング素子に印可して、ダイオードを適宜オン、オフさせることで、接続端３０ａ、３０ｂ、３０ｃ間の接続状態を制御している。前記高周波チョークコイルＬｇ１，Ｌｄ２としては、チップインダクタ等の他に伝送線路を用いて構成するハイインピーダンス線路としても良い。
図９のスイッチ回路はスイッチング素子としてＧａＡｓＦＥＴＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３，ＦＥＴ４を用いて、コントロール回路（図示せず）により制御電圧端子Ｖｃ３、Ｖｃ４に与えられる電源電圧を前記スイッチング素子に印可して、ＧａＡｓＦＥＴを適宜オン、オフさせることで、接続端間の接続状態を制御している。ここでは、複数のＧａＡｓＦＥＴを直列多段接続して歪み発生を抑止している。
なお、ＧＳＭ８５０やＥＧＳＭといった通信システムでは、送信電力が＋３５ｄＢｍ程度にもなる。従って、取り扱う高周波電力の観点から第３のスイッチ回路としては前記ダイオードスイッチ回路を採用するのが好ましい。
【００１４】
前記スイッチ回路３０の接続端３０ｂには第１のフィルタ回路３が接続される。前記第１のフィルタ回路３は、その通過周波数帯域がＧＳＭ８５０の受信周波数帯域（８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）を含み、ＥＧＳＭの受信信号を減衰する不平衡入力−平衡出力型の帯域通過フィルタ６０と、通過周波数帯域がＥＧＳＭの受信周波数帯域（９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）を含み、ＧＳＭ８５０の受信信号を減衰する不平衡入力−平衡出力型の帯域通過フィルタ６５とで構成され、前記帯域通過フィルタ６０、６５の不平衡出力端６０ａ、６５ａを接続して共通端として、前記第１のスイッチ回路３０の接続端３０ｂと接続する。
図４に第１のフィルタ回路３の回路ブロック構成を一例として示す。この第１のフィルタ回路３は、ＧＳＭ８５０の受信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第１の帯域通過フィルタ６０と、前記第１の帯域通過フィルタ６０と異なる通過周波数帯域を有し、ＥＧＳＭの受信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第２の帯域通過フィルタ６５と、前記第１の帯域通過フィルタ６０の入力端６０ａに接続する第１の位相器１００と、前記第２の帯域通過フィルタ６５の入力端６５ａに接続する第２の位相器１０５とを有し、第１の位相器１００の他端１００ａと第２の位相器１０５の他端１０５ａを並列接続して共通端６２ａとしている。
前記第１の位相器１００は第１の帯域通過フィルタ６０と接続して前記第２の帯域通過フィルタ６５の通過周波数帯域において共通端６２ａ側からみたインピーダンスを高インピーダンスとなるように構成され、第２の位相器１０５は第２の帯域通過フィルタ６５と接続して前記第１の帯域通過フィルタ６０の通過周波数帯域において共通端６２ａ側からみたインピーダンスを高インピーダンスとなるように構成されている。前記第１及び第２の位相器は、専ら伝送線路で形成されるが、帯域通過フィルタのインピーダンス特性は様々であるので、前記位相器はその目的に合わせて線路長等が適宜調整される。用いる帯域通過フィルタのインピーダンス特性によっては、第１、第２の位相器のどちらかのみ、あるいはどちらも用いない場合もある。
図５は第１のフィルタ回路を構成する他の回路例を示すものである。ここでも帯域通過フィルタに位相器１００，１０５を接続して構成しているが、図４のものと比較し、前記位相器１００，１０５をインダクタンス素子Ｌａ，Ｌｂ、キャパシタンス素子Ｃａ１，Ｃａ２，Ｃｂ１，Ｃｂ２を用いて構成したフィルタ回路とする点で異なるが、その機能は同じである。
【００１５】
前記第１のフィルタ回路３と受信ＲＦ増幅器ＬＮＡとの間に第１のスイッチ回路４０、第２のスイッチ回路４５が配置される。前記第１の帯域通過フィルタ６０の一方の平衡出力端６０ｂと前記第２の帯域通過フィルタ６５の一方の平衡出力端６５ｂに接続するＳＰＤＴ（ＳｉｎｇｌｅＰｏｌｅＤｏｕｂｌｅＴｈｒｏｗ単極双投）スイッチの第２のスイッチ回路４５と、前記第１の帯域通過フィルタ６０の平衡出力端６０ｃと前記第２の帯域通過フィルタ６５の他の平衡出力端６５ｃに接続するＳＰＤＴ（ＳｉｎｇｌｅＰｏｌｅＤｏｕｂｌｅＴｈｒｏｗ単極双投）スイッチの第１のスイッチ回路４０とを有し、通過すべき高周波信号に応じて前記スイッチ回路４０、４５を切り換え、前記入力端６２ａに入力する不平衡高周波信号を、前記スイッチ回路４０，４５の出力端４０ａ、４５ａから平衡高周波信号として出力するものである。ＧＳＭ８５０の平衡受信信号を得ようとすれば、第１の帯域通過フィルタ６０と接続する第１のスイッチ回路４０の入力端４０ｃと出力端４０ａを接続するようにし、第２のスイッチ回路４５の入力端４５ｃと出力端４５ａを接続するようにすれば良い。また、ＥＧＳＭの平衡受信信号を得ようとすれば、第１の帯域通過フィルタ６５と接続する第１のスイッチ回路４０の入力端４０ｂと出力端４０ａを接続するようにし、第２のスイッチ回路４５の入力端４５ｂと出力端４５ａを接続するようにすれば良い。
前記第２のスイッチ回路の接続端３０ｃとＧＳＭ８５０、ＥＧＳＭの送信信号を出力する送信ＲＦ増幅器ＰＡとの間にフィルタ回路７５が配置される。このフィルタ回路７５は、前記送信信号に含まれる高調波を除去するものであるが、配置位置としては前記送信ＲＦ増幅器ＰＡと分波回路２０との間にあれば良い。前記フィルタ回路はインダクタンス素子、キャパシタンス素子とで適宜構成する。ＥＧＳＭでの送信時には、受信ＲＦ増幅器６０とＥＧＳＭの受信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第２の帯域通過フィルタ６５とを接続するように前記スイッチ回路４０，４５を動作させる。このように構成することで、各帯域通過フィルタ６０，６５間のアイソレーションを取ることが出来るので、送信側回路から第２のスイッチ回路を介して漏洩する高周波信号を実質的に遮断することが可能となる。
【００１６】
前記第１のフィルタ回路３に用いる帯域通過フィルタは積層型の帯域通過フィルタや共振器を用いた帯域通過フィルタ、ＳＡＷフィルタ、ＦＢＡＲ（ＦｉｌｍＢｕｌｋＡｃｏｕｓｔｉｃＲｅｓｏｎａｔｏｒ）フィルタを用いることが出来、小型化を重視すればＳＡＷフィルタを用いるのが好ましく、低損失化を重視すればＦＢＡＲフィルタを用いるのが好ましい。また、前記位相器は専ら所定の線路長を有する伝送線路で構成されるが、低域通過フィルタや高域通過フィルタなどの位相調整可能なフィルタ回路とすることも出来る。
【００１７】
本実施例においては、分波回路２０の接続端２０ｃにスイッチ回路３５、５０を含む第３の通信システムｆ３をＤＣＳ、第４の通信システムｆ４としてＰＣＳを扱う高周波回路が接続される。なお、分波回路２０の接続端２０ｃに接続する高周波回路は図１に開示のものに限定される事はなく、例えばＳＰ３Ｔスイッチ回路が接続される場合や、複数のフィルタ回路で構成される他の分波回路が接続される場合もあり、マルチバンド高周波送受信モジュールが取り扱う通信システムにより適宜選定される。
【００１８】
図３は、図２に示す回路ブロックのマルチバンド高周波送受信モジュールを積層基板に構成した外観斜視図である。なお図３には図示していないが、前記積層基板の表面を覆う金属キャプ又はオーバーコート樹脂等の保護材が積層基板に配置される。
前記積層基板にはマルチバンド高周波送受信モジュールを構成するインダクタンス素子、キャパシタンス素子、スイッチング素子が内蔵あるいは搭載される。積層基板は誘電体層や磁性体層とＡｇ，Ｃｕ等の金属材料の電極パターンを多層化したものであり、誘電体は誘電体セラミック、樹脂、誘電体セラミックと樹脂との混合物等、磁性体はソフトフェライト等である。インダクタンス素子を専ら磁性体層に形成し、キャパシタンス素子を誘電体層に形成する場合や、誘電体層のみにインダクタンス素子、キャパシタンス素子に形成する場合がある。誘電率が異なる層を用いる場合や、透磁率が異なる層を用いて一つの積層基板に多層化する場合もある。積層基板はドクターブレード、リップコータ、カレンダーロール等の公知のシート化装置により得られたシートを所定形状に切断したものに、前記電極パターンを印刷形成し、これを多層に積層して圧着し、焼結するなどして得ることが出来る。
【００１９】
積層基板には分波回路（図５に開示のもの）を構成するインダクタンス素子Ｌｆ１、Ｌｆ２，Ｌｆ３とキャパシタンス素子Ｃｆ１、Ｃｆ２，Ｃｆ３、Ｃｆ４、第３のスイッチ回路３０と分波回路２０と接続する他のスイッチ回路３５のインダクタンス素子Ｌｇ１ａ、Ｌｇ１ｂ、キャパシタンス素子Ｃｇ１ａ、Ｃｇ１ｂ、第１のフィルタ回路３を構成するインダクタンス素子Ｌｓ１ａ、Ｌｓ１ｂ、他のフィルタ回路のインダクタンス素子Ｌｌ１ａ，Ｌｌ１ｂ、キャパシタンス素子Ｃｌ１ａ、Ｃｌ２ａ、Ｃｌ１ｂ，Ｃｌ２ｂが電極パターンにより形成されており、各回路間でのインピーダンス整合を取りながら各電極パターンが積層基板に形成されたビアホール電極などの接続手段により接続され、積層基板内での電極パターン間の干渉（磁気的な結合、浮遊容量）を考慮し、高周波信号の漏れ（アイソレーション）に配慮して各回路素子を内蔵する。積層基板の上面には、積層基板に設けられた前記接続手段により、積層基板内に形成された回路素子と接続するランド電極が形成されており、前記ランド電極には各スイッチ回路３０，３５のスイッチング素子としてのダイオードＤｇ１ａ、Ｄｇ１ｂ、Ｄｇ２ａ、Ｄｇ２ｂ、抵抗素子Ｒｇ１ａ、Ｒｇ１ｂ、インダクタンス素子としてチップインダクタＬｇ２ａ、Ｌｇ２ｂ、キャパシタンス素子としてチップコンデンサＣｃ１ｃ、第１のフィルタ回路の帯域通過フィルタとしてＳＡＷフィルタ６０、６５、第１のスイッチ回路４０及び第２のスイッチ回路４５としてＧａＡｓスイッチ５、他のスイッチ回路としてＧａＡｓスイッチ５０、ＤＣカットコンデンサ（結合コンデンサ）としてチップコンデンサＣｃ１ａ、Ｃｃ１ｂがはんだ付けにより実装されている。なお前記積層基板にキャビティー（凹部）を設けて、ＳＡＷやスイッチング素子を構成するトランジスタをベアチップの状態で実装することも可能である。なおこの場合には樹脂封止、管封止などの手段で前記ベアチップを気密封止する。このキャビティーは前記ランドが形成された積層基板の主面と対向する裏面にも当然形成することが出来、前記ベアチップの一部を裏面に形成されたキャビティーに実装配置することも、当然本発明の範囲内である。
【００２０】
前記積層基板の前記裏面には、積層基板の側面に形成された側面電極、あるいは積層基板内に形成されたビアホール電極を介して前記回路素子と接続する端子電極が形成されている。端子電極はＬＧＡ（ＬａｎｄＧｒｉｄＡｒｒａｙ）、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）等で形成されるが、特に限定されるものではない。
本実施例によれば、外形寸法が５．４ｍｍ×４．０ｍｍ×１．８ｍｍ（金属キャップ含む）の小型のマルチバンド高周波送受信モジュールを得ることが出来た。
【００２１】
なお本発明で利用される通信システムは上記実施例の通信システムに限定されることは無い。前記スイッチ回路３５を含む高周波回路を適宜選定して構成すれば、他の通信システムを扱うことが可能であり、ＧＳＭ８５０／ＥＧＳＭ／ＤＣＳ、ＧＳＭ８５０／ＥＧＳＭ／ＰＣＳ、ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＧＳＭ８５０、ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＥＧＳＭ、ＧＳＭ８５０／ＥＧＳＭ／ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、ＧＳＭ８５０／ＥＧＳＭ／Ｗ−ＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＧＳＭ８５０／ＥＧＳＭ／ＧＰＳ（ＧＬＯＢＡＬＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧＳＹＳＴＥＭ）、等々の３つ以上の異なる通信システムに対応することも当然可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、極めて近い周波数帯を利用するアクセス方式のマルチバンド携帯電話に用いられる高周波部品において、アイソレーション特性に優れ、且つ小型のマルチバンド高周波送受信モジュールを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールの回路ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールの等価回路である。
【図３】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールの外観斜視図である。
【図４】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールに用いる第１のフィルタ回路の等価回路である。
【図５】本発明の他の実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールに用いる第１のフィルタ回路の等価回路である。
【図６】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールに用いる分波回路の等価回路である。
【図７】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールに用いるスイッチ回路の等価回路図である。
【図８】本発明の他の実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールに用いるスイッチ回路の等価回路図である。
【図９】本発明の他の実施例に係るマルチバンド高周波送受信モジュールに用いるスイッチ回路の等価回路図である。
【図１０】従来のマルチバンド用高周波スイッチモジュールの回路ブロックである。
【図１１】従来のマルチバンド用高周波スイッチモジュールの等価回路である。
【図１２】ＧＳＭ８５０とＥＧＳＭの送信・受信周波数帯の周波数配置図である。
【符号の説明】
１マルチバンド用高周波スイッチモジュール
３第１のフィルタ回路
５第１のスイッチ回路
２０分波回路
３０第２のスイッチ回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-band high-frequency transmitting / receiving module for a multi-band communication device such as a mobile phone that can use different access methods (communication systems).
[0002]
[Prior art]
There are various access methods for mobile phones in the world, and a plurality of access methods are mixed in each region. For example, one of the currently mainstream access methods is a TDMA (Time Division Multiple Access) method. As main access methods adopting the TDMA method, there are PDC (Personal Digital Cellular) in Japan, EGSM (Extended Global System for Mobile Communications GSM900 also referred to as GSM900), and DCS (Digital Cellular System 800), mainly in Europe. GSM850 and PCS (also referred to as Personal Communications Services GSM1900) centered on the United States.
Table 1 summarizes the transmission / reception frequencies assigned to each access method.
[0003]
[Table 1]

[0004]
Conventional mobile phones are designed and used as mobile phones for one access method, for example, GSM. However, due to the recent increase in the number of users and convenience for users, dual-band or triple-band mobile phones that can use a plurality of access methods have been proposed, and there is also a demand for quatro-band mobile phones. In such a high-frequency circuit section of a multi-band mobile phone, a high-frequency component is simply required for each access method. (For example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-11-225089
[Problems to be solved by the invention]
The circuit block shown in FIG. 10 shows a high-frequency circuit portion used in a dual-band mobile phone of EGSM (TX 915 to 915 MHz, RX 925 to 960 MHz) and DCS (TX 1710 to 1785 MHz, RX 1805 to 1880 MHz) disclosed in Patent Document 1. It is. FIG. 11 shows an example of the equivalent circuit.
In this high-frequency circuit, a branching circuit connected to the antenna ANT separates high-frequency signals of EGSM and DCS to ensure isolation between circuits that handle communication systems having different passbands. However, there are the following problems when using very close frequency bands in different access methods such as GSM850 and EGSM, and DCS and PCS.
FIG. 12 shows a frequency map of GSM850 and EGSM. Here, it can be seen that the reception frequency band of GSM850 and a part of the transmission frequency band of EGSM overlap. In addition, the DCS reception frequency band and the PCS transmission frequency band partially overlap. For example, when an attempt is made to make a call using EGSM, a transmission signal in a part of the transmission frequency band of EGSM leaks to the switch circuit side on the GSM850 side via the branching circuit. A high-frequency switch circuit is connected to the branching circuit. However, the equivalent circuit shown in FIG. 11 has a problem related to isolation such as leakage into the receiving circuit RX via a transmission line (for example, LG2). The transmission signal leaked to the reception circuit side RX is input to a reception RF amplifier (not shown) via a band-pass filter (not shown) for handling the reception signal of GSM850, thereby deteriorating the communication quality of the mobile phone. .
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-frequency circuit component used in an access type multi-band mobile phone using a very close frequency band, which is excellent in isolation characteristics and small in size. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is arranged between a reception circuit or a transmission circuit of at least two communication systems (the reception frequency band of the first communication system and the transmission frequency of the second communication system partially overlap) and an antenna-side circuit. Multi-band high-frequency transmission and reception module provided with a demultiplexing circuit,
The multi-band high-frequency transceiver module attenuates frequency components other than a desired reception band by connecting in parallel unbalanced input-balanced output type band-pass filters having different pass frequency bands, and the first communication system and the first communication system. A first filter circuit that outputs a reception signal of the second communication system to the reception RF amplifier via the first switch circuit and the second switch circuit;
A first filter circuit disposed between the first filter circuit and the demultiplexer circuit; a connection between the demultiplexer circuit and the first filter circuit; and a connection between the first communication system and the second communication system. A second switch circuit for switching a connection between the transmission circuit and the demultiplexer circuit,
The demultiplexing circuit mainly has an inductance element and a capacitance element, the first switch circuit, the second switch circuit, and the third switch circuit mainly have a switching element, and the first filter circuit has a filter element. The main configuration,
A multiband high-frequency transceiver module in which the inductance element, the capacitance element, the switching element, and the filter element are built in or mounted on a laminated substrate including a dielectric layer and an electrode pattern.
[0009]
In the present invention, it is preferable that a phase shifter is connected between the filter element of the first filter circuit and the third switch circuit, and the phase shifter is formed of a transmission line and formed on the laminate. Is more preferred.
[0010]
In the present invention, it is preferable that a GaAs FET is used as a switching element of the first and second switch circuits, and a diode is used as a switching element of the third switch circuit.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a circuit block of a multi-band high-frequency transceiver module according to one embodiment of the present invention. This multi-band high-frequency transmission / reception module is a multi-band high-frequency transmission / reception module that switches a signal path of a high-frequency signal between an antenna ANT and each transmission / reception circuit, in other words, selects a signal path for four communication systems.
In this embodiment, for simplicity of description, of the four communication systems, the first communication system f1 is GSM850, the second communication system f2 is EGSM, the third communication system f3 is DCS, and the fourth communication system is The system f4 is a PCS, but of course, the present invention is not limited to this.
[0012]
In the multiband high-frequency transmitting / receiving module of the present invention, the demultiplexing circuit 20 for separating the GSM850 and EGSM transmitting / receiving signals (824 MHz to 960 MHz high frequency signal) and the DCS and PCS transmitting / receiving signals (1710 MHz to 1990 MHz high frequency signal) is used as the antenna. It is arranged to connect to ANT. In addition, an impedance matching circuit, an ESD (ElectroStatic Discharge) countermeasure circuit such as a shunt inductor, and a diversity switch circuit for switching connection with another antenna are arranged between the antenna ANT and the branching circuit 20. You may.
The demultiplexing circuit passes, for example, GSM850 and EGSM transmission / reception signals, and a filter circuit that attenuates DCS and PCS transmission / reception signals, and passes DCS and PCS transmission / reception signals, but attenuates GSM850 and EGSM transmission / reception signals. It is configured by combining filter circuits.
FIG. 6 shows an example of a branching circuit 20 configured by a plurality of filter circuits configured by combining an inductance element and a capacitance element as an equivalent circuit. This branching circuit 20 is connected in parallel by connecting one end of a high-pass filter circuit composed of an inductance element Lf3 and capacitance elements Cf2, Cf3 and Cf4 and one end of a low-pass filter circuit composed of inductance elements Lf1 and Lf2 and a capacitance element Cf1. Connected. It should be noted that a band-pass filter circuit or a notch filter circuit may be appropriately employed as another filter circuit so as to exhibit the above function, and an appropriate circuit is not limited to that of FIG. .
[0013]
A third switch circuit 30 is connected to one end 20b side of the low-pass filter circuit of the branching circuit 20. This switch circuit switches the connection between the GSM850 and EGSM transmission circuits f1Tx and f2Tx, the GSM850 and EGSM reception circuits f1Rx and f2Rx, and the antenna-side circuit (the branching circuit 20 in FIG. 1). As the third switch circuit 30, for example, a diode switch circuit shown in FIGS. 7 and 8 or an SPDT (Single Pole) of a GaAs switch circuit shown in FIG.
Double Throw (single pole, double throw) switch can be used.
The switch circuits in FIGS. 7 and 8 use diodes Dg1, Dg2, Dd1, Dd2 as switching elements, use transmission lines Lg1, ld1, and high-frequency choke coils Lg1, Ld2 as inductance elements, and are controlled by a control circuit (not shown). A connection state between the

connection terminals

30a, 30b, and 30c is controlled by applying a power supply voltage applied to the voltage terminals Vc1 and Vc2 to the switching element and appropriately turning on and off the diode. As the high-frequency choke coils Lg1 and Ld2, a high-impedance line configured using a transmission line other than a chip inductor or the like may be used.
The switch circuit of FIG. 9 uses GaAs FETs FET1, FET2, FET3, and FET4 as switching elements, and applies a power supply voltage applied to control voltage terminals Vc3 and Vc4 by a control circuit (not shown) to the switching elements. Is turned on and off as appropriate to control the connection state between the connection terminals. Here, a plurality of GaAs FETs are connected in multiple stages in series to suppress the occurrence of distortion.
In a communication system such as GSM850 or EGSM, the transmission power is about +35 dBm. Therefore, it is preferable to use the diode switch circuit as the third switch circuit from the viewpoint of high frequency power to be handled.
[0014]
A first filter circuit 3 is connected to a connection terminal 30b of the switch circuit 30. The first filter circuit 3 includes a GSM850 reception frequency band (869 MHz to 894 MHz), an unbalanced input-balanced output type bandpass filter 60 for attenuating an EGSM reception signal, The band includes an EGSM reception frequency band (925 MHz to 960 MHz), and is configured by an unbalanced input-balanced output type band-pass filter 65 for attenuating a GSM 850 reception signal, and an unbalanced output of the band-

pass filters

60 and 65. The

terminals

60a and 65a are connected to be connected to a connection terminal 30b of the first switch circuit 30 as a common terminal.
FIG. 4 shows a circuit block configuration of the first filter circuit 3 as an example. The first filter circuit 3 has a first band-pass filter 60 whose pass band is a frequency band including the reception frequency band of GSM850, and a pass frequency band different from that of the first band-pass filter 60. A second band-pass filter 65 whose pass band is a frequency band including the reception frequency band, a first phase shifter 100 connected to an input terminal 60a of the first band-pass filter 60, and a second band-pass filter. A second phase shifter 105 connected to the input end 65a of the pass filter 65, and the other end 100a of the first phase shifter 100 and the other end 105a of the second phase shifter 105 are connected in parallel to form a common end 62a And
The first phase shifter 100 is configured to be connected to the first band-pass filter 60 so that the impedance seen from the common terminal 62a side becomes high in the pass frequency band of the second band-pass filter 65, The second phase shifter 105 is configured to be connected to the second band-pass filter 65 so that the impedance viewed from the common end 62a side becomes high in the pass frequency band of the first band-pass filter 60. The first and second phase shifters are exclusively formed of transmission lines. However, since the impedance characteristics of the band-pass filter are various, the line length of the phase shifter is appropriately adjusted according to the purpose. Depending on the impedance characteristics of the band-pass filter used, only one of the first and second phase shifters or neither of them may be used.
FIG. 5 shows another example of a circuit constituting the first filter circuit. Here, the

phase shifters

100 and 105 are connected to the band-pass filter, but the

phase shifters

100 and 105 are different from those in FIG. 4 in that the

phase shifters

100 and 105 have inductance elements La and Lb and capacitance elements Ca1, Ca2, Cb1, The difference is that the filter circuit is configured using Cb2, but the function is the same.
[0015]
A first switch circuit 40 and a second switch circuit 45 are arranged between the first filter circuit 3 and the reception RF amplifier LNA. The second of a single pole double throw single pole double throw (SPDT) switch connected to one balanced output terminal 60b of the first bandpass filter 60 and one balanced output terminal 65b of the second bandpass filter 65. A switch circuit 45 and an SPDT (Single Pole Double Throw single pole double throw) switch connected to a balanced output terminal 60c of the first band pass filter 60 and another balanced output terminal 65c of the second band pass filter 65. A first switch circuit 40, and switches the

switch circuits

40 and 45 in accordance with a high-frequency signal to be passed, and outputs an unbalanced high-frequency signal input to the input terminal 62a to an output terminal of the

switch circuits

40 and 45. The signals are output as balanced high-frequency signals from 40a and 45a. In order to obtain a balanced reception signal of GSM850, the input terminal 40c of the first switch circuit 40 connected to the first band-pass filter 60 is connected to the output terminal 40a, and the input terminal of the second switch circuit 45 is connected. What is necessary is just to connect the terminal 45c and the output terminal 45a. To obtain an EGSM balanced reception signal, the input terminal 40b and the output terminal 40a of the first switch circuit 40 connected to the first band-pass filter 65 are connected, and the second switch circuit 45 May be connected between the input terminal 45b and the output terminal 45a.
A filter circuit 75 is arranged between the connection terminal 30c of the second switch circuit and a transmission RF amplifier PA that outputs GSM850 and EGSM transmission signals. The filter circuit 75 removes harmonics contained in the transmission signal. The filter circuit 75 may be disposed between the transmission RF amplifier PA and the branching circuit 20. The filter circuit is appropriately composed of an inductance element and a capacitance element. At the time of transmission by EGSM, the

switch circuits

40 and 45 are operated so as to connect the reception RF amplifier 60 and the second band pass filter 65 having a frequency band including the reception frequency band of EGSM as a pass band. With this configuration, isolation between the band-

pass filters

60 and 65 can be obtained, so that a high-frequency signal leaking from the transmission-side circuit via the second switch circuit can be substantially cut off. It becomes possible.
[0016]
As the band-pass filter used in the first filter circuit 3, a laminated band-pass filter, a band-pass filter using a resonator, a SAW filter, or an FBAR (FilmBulk Acoustic Resonator) filter can be used. In this case, it is preferable to use a SAW filter, and if emphasis is placed on reducing loss, it is preferable to use an FBAR filter. Further, the phase shifter is constituted solely by a transmission line having a predetermined line length, but may be a phase-adjustable filter circuit such as a low-pass filter or a high-pass filter.
[0017]
In this embodiment, a high-frequency circuit that handles DCS as the third communication system f3 including the

switch circuits

35 and 50 and PCS as the fourth communication system f4 is connected to the connection end 20c of the branching circuit 20. The high-frequency circuit connected to the connection end 20c of the branching circuit 20 is not limited to the one disclosed in FIG. 1, and may be, for example, a case where an SP3T switch circuit is connected or a case where a plurality of filter circuits May be connected, and is appropriately selected depending on the communication system handled by the multi-band high-frequency transmitting / receiving module.
[0018]
FIG. 3 is an external perspective view in which the multi-band high-frequency transmitting / receiving module of the circuit block shown in FIG. 2 is formed on a laminated substrate. Although not shown in FIG. 3, a protective material such as a metal cap or an overcoat resin that covers the surface of the laminated substrate is disposed on the laminated substrate.
An inductance element, a capacitance element, and a switching element constituting a multiband high-frequency transmission / reception module are built in or mounted on the laminated substrate. The laminated substrate is obtained by forming a dielectric layer or a magnetic layer and an electrode pattern of a metal material such as Ag and Cu in a multilayered structure. The dielectric is a magnetic material such as a dielectric ceramic, a resin, or a mixture of a dielectric ceramic and a resin. Is soft ferrite or the like. There are cases where the inductance element is formed exclusively on the magnetic layer and the capacitance element is formed on the dielectric layer, and cases where the inductance element is formed only on the dielectric layer as the inductance element and the capacitance element. In some cases, layers having different dielectric constants are used, or layers having different magnetic permeability are used to form a multilayer structure on one laminated substrate. The laminated substrate is formed by cutting a sheet obtained by a known sheeting device such as a doctor blade, a lip coater, a calendar roll or the like into a predetermined shape, printing and forming the electrode pattern, laminating the electrode pattern in multiple layers, and pressing and firing. It can be obtained by tying.
[0019]
On the laminated substrate, inductance elements Lf1, Lf2, Lf3 and capacitance elements Cf1, Cf2, Cf3, Cf4, which constitute a branching circuit (disclosed in FIG. 5), a third switch circuit 30, and a branching circuit 20 are connected. The inductance elements Lg1a and Lg1b of the other switch circuit 35, the capacitance elements Cg1a and Cg1b, the inductance elements Ls1a and Ls1b of the first filter circuit 3, the inductance elements L11a and L11b of the other filter circuits, and the capacitance elements Cl1a and Cl2a. Cl1b and Cl2b are formed by electrode patterns, and the respective electrode patterns are connected by connection means such as via-hole electrodes formed on the laminated substrate while maintaining impedance matching between the circuits, and between the electrode patterns in the laminated substrate. Interference (magnetic Coupling, stray capacitance) considering, in consideration of the high-frequency signal leaks (isolation) incorporating the respective circuit elements. On the upper surface of the laminated substrate, a land electrode for connecting to a circuit element formed in the laminated substrate is formed by the connection means provided on the laminated substrate. Diodes Dg1a, Dg1b, Dg2a, Dg2b as switching elements, resistance elements Rg1a, Rg1b, chip inductors Lg2a, Lg2b as inductance elements, chip capacitors Cc1c as capacitance elements, and SAW filters 60, 65 as bandpass filters of the first filter circuit. The GaAs switch 5 as the first switch circuit 40 and the second switch circuit 45, the GaAs switch 50 as another switch circuit, and the chip capacitors Cc1a and Cc1b as DC cut capacitors (coupling capacitors) are soldered. It has been so. Note that it is also possible to provide a cavity (recess) in the laminated substrate and mount a transistor constituting a SAW or a switching element in a bare chip state. In this case, the bare chip is hermetically sealed by means such as resin sealing or pipe sealing. This cavity can be naturally formed on the back surface opposite to the main surface of the laminated substrate on which the lands are formed, and it is naturally possible to mount and dispose a part of the bare chip in the cavity formed on the back surface. Within the scope of the invention.
[0020]
On the back surface of the multilayer substrate, a side electrode formed on a side surface of the multilayer substrate or a terminal electrode connected to the circuit element via a via hole electrode formed in the multilayer substrate is formed. The terminal electrode is formed of LGA (Land Grid Array), BGA (Ball Grid Array), or the like, but is not particularly limited.
According to this embodiment, a small multi-band high-frequency transmitting / receiving module having an outer dimension of 5.4 mm × 4.0 mm × 1.8 mm (including a metal cap) was obtained.
[0021]
The communication system used in the present invention is not limited to the communication system of the above embodiment. If a high-frequency circuit including the switch circuit 35 is appropriately selected and configured, other communication systems can be handled, and GSM850 / EGSM / DCS, GSM850 / EGSM / PCS, DCS / PCS / GSM850, DCS / PCS GSM850 / EGSM / GPS (Code Division Multiple Access), GSM850 / EGSM / W-LAN (Wireless Local Area Network), GSM850 / EGSM / GPS (GLOBALPOSITIONING, etc.) It is of course possible to do so.
[0022]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the high frequency component used for the access type multi-band mobile telephone using a very close frequency band, it is possible to provide a small-sized multi-band high-frequency transmitting / receiving module having excellent isolation characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram of a multi-band high-frequency transceiver module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit of a multi-band high-frequency transmitting / receiving module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an external perspective view of the multiband high-frequency transceiver module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an equivalent circuit of a first filter circuit used in the multiband high-frequency transmitting / receiving module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an equivalent circuit of a first filter circuit used in a multiband high-frequency transmitting / receiving module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit of a demultiplexing circuit used in the multi-band high-frequency transmitting / receiving module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a switch circuit used in the multiband high-frequency transmitting / receiving module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a switch circuit used in a multiband high-frequency transmitting / receiving module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a switch circuit used in a multi-band high-frequency transmitting / receiving module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a circuit block diagram of a conventional multi-band high-frequency switch module.
FIG. 11 is an equivalent circuit of a conventional multi-band high-frequency switch module.
FIG. 12 is a frequency allocation diagram of transmission / reception frequency bands of GSM850 and EGSM.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency switch module for multi-band 3 First filter circuit 5 First switch circuit 20 Demultiplexer circuit 30 Second switch circuit

Claims

Demultiplexing disposed between a receiving circuit or a transmitting circuit of at least two communication systems (the receiving frequency band of the first communication system and the transmitting frequency of the second communication system partially overlap) and an antenna-side circuit A multi-band high-frequency transceiver module including a circuit,
The multi-band high-frequency transceiver module attenuates frequency components other than a desired reception band by connecting in parallel unbalanced input-balanced output type band-pass filters having different pass frequency bands, and the first communication system and the first communication system. A first filter circuit that outputs a reception signal of the second communication system to the reception RF amplifier via the first switch circuit and the second switch circuit;
A first filter circuit disposed between the first filter circuit and the demultiplexer circuit; a connection between the demultiplexer circuit and the first filter circuit; and a connection between the first communication system and the second communication system. A second switch circuit for switching a connection between the transmission circuit and the demultiplexer circuit,
The demultiplexing circuit mainly has an inductance element and a capacitance element, the first switch circuit, the second switch circuit, and the third switch circuit mainly have a switching element, and the first filter circuit has a filter element. The main configuration,
A multi-band high-frequency transmitting / receiving module, wherein the inductance element, the capacitance element, the switching element, and the filter element are built in or mounted on a laminated substrate including a dielectric layer and an electrode pattern.

The multi-band high-frequency transmitting / receiving module according to claim 1, wherein a phase shifter is connected to a filter element of the first filter circuit.

The multi-band high frequency transmission / reception module according to claim 2, wherein the phase shifter is configured by a transmission line and is formed on the laminated substrate.

4. The multi-band high frequency transmission / reception according to claim 1, wherein a GaAs FET is used as a switching element of the first and second switch circuits, and a diode is used as a switching element of the third switch circuit. module.