JP2004357037A - High frequency switch module and radio telephone terminal using the same - Google Patents

High frequency switch module and radio telephone terminal using the same Download PDF

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Hiroaki Yagi
宏明 八木
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency switch module in which interference in terms of RF (radio frequency) between an external component and a branching filter circuit hardly occurs and parasitic capacity due to the mounting pad of the external component hardly arises. <P>SOLUTION: A high frequency switch module 2 has a multilayer body 80 in which conductor layers M1 to M11 and dielectric layers D1 and D11 which form the branching filter circuit are alternately stacked, wherein a portion of an area of the main surface of the outermost dielectric layer D11 is made to be a mounting space for the external component 42IC of a high frequency circuit. The mounting space is covered with a mounting base surface conductor MG1, and the external component 42IC is arranged on the mounting base surface conductor MG1. In addition, the other surface conductors MG2 and MG3 are arranged in the multilayer body 80 so that the surface conductors MG2 and MG3 are separated from the mounting base surface conductor MG1 by interposing two or more of dielectric layers D1 to D11. A mounting pad PD for connecting a terminal TM of the external component 42IC side is arranged on the main surface of the outermost dielectric layer D11 aside from the mounting base surface conductor MG1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線電話端末に使用する高周波スイッチモジュールとそれを用いた無線電話端末に関する。なお、本発明の適用対象となる無線電話端末は、無線電話回線網を利用して双方向通信を行なう装置全般を意味し、携帯電話機やPHS(Personal Handy phone System)などの一般的な意味での無線電話器はもちろん、端末機能を組み込んだ電話機や逆に電話回線接続機能を有した可搬型コンピュータなどの携帯型端末装置、無線電話回線接続用モデム、及び該モデムを組み込んだ可搬型コンピュータなども概念として包含する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開2000−165274号公報
【特許文献2】
特開2000−278168号公報
【0003】
上記の無線電話端末、例えばデジタル携帯電話機において、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替えるために、高周波スイッチが用いられている。特に近年ではデジタル携帯電話機の普及台数が急激に増加しており、通信規格も次々と新しい種類のものが設定され、採用されるに至っている。また、加入回線数の増加に伴い、使用する電波の周波数も当初の数100MHz帯から、GHz帯へと拡張しており、通信方式に応じて種々の通信波数帯(バンド)が割り当てられている。
【0004】
デジタル携帯電話機の通信方式は、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る。当然、通信方式の異なる地域間を旅行等で頻繁に往復する利用者にとっては、各方式に対応した電話機を何台も持ち歩くのは不便であるし、我が国をはじめ、同一の地域内でも方式の異なる通信方式が並存していることもあるので、同じ利用者が、個々の通信方式の利点を生かすため使い分けを行ないたいという願望も出てくる。そこで、このようなニーズに応えるため、1台の電話機で複数の異なるバンドの送受信系を取り扱うことができるマルチバンド電話機が開発され、普及しつつある。このようなマルチバンド電話機においては、受信信号を高域側受信信号と低域側受信信号とに分離する分波回路(ダイプレクサ)が設けられ、分波後の高域側受信信号と低域側受信信号とは、それぞれ独立したスイッチ回路により、時分割方式で送受信が切り替えられる。
【0005】
従来、携帯電話のアンテナスイッチには、PINダイオードを用いたスイッチ回路が用いられてきた(特許文献1)が、PINダイオードの周辺には、スイッチ駆動用のバイアス回路をなすコイルやコンデンサが必要となり、回路が複雑化する欠点がある。また、逆バイアス時においては、通信周波数が高くなるにつれてPINダイオードのアイソレーション特性が損なわれやすい問題がある。そこで、このスイッチ回路を、構造が簡単でアイソレーション特性も良好なGaAsスイッチに置き換える高周波スイッチモジュールが提案されている(特許文献2)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献2の高周波スイッチモジュールでは、積層体に内層されたフィルタや方向性結合器とGaAsスイッチとのRF的な干渉を防ぐため、積層体のGaAsスイッチ搭載面の直下位置に、誘電体層a(公報図4(a))を隔ててグランド電極Gp1(公報図4(b))を配置している。該グランド電極は、誘電体層a上のGaAsスイッチ搭載面を略包含する形で形成され、かつ、誘電体層a上には、GaAsスイッチの端子に導通する配線パターンLpが形成されている。この配線パターンLpの大部分が、1層下のグランド電極Gp1との間に投影的な重なりを生じていることは、公報図4の(a)と(b)とを比較すれば明らかである。
【0007】
GaAsスイッチに導通する配線パターンLpがグランド電極Gp1と重なっていれば、両者の間には誘電体層aを介した寄生容量的な結合を生ずる。この寄生容量は、グランド電極Gp1とスイッチにより開閉される信号伝送経路との間にシャント的に挿入されるため、当該容量が過度に大きく形成されると、分波回路のフィルタを通過した信号が減衰する等の悪影響につながる。
【0008】
本発明の課題は、誘電体層と導体層との積層体に分波回路が組み込まれ、かつ、その積層体の表面に、高周波用トランジスタなど、スイッチ回路の他の外付け部品を面実装した構造を有するとともに、当該外付け部品と積層体内部の分波回路とのRF的な干渉が生じにくく、かつ、該外付け部品の接続用パッドによる寄生容量も生じにくい高周波スイッチモジュールと、それを用いた無線電話端末とを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明の高周波スイッチモジュールは、アンテナに接続して使用され、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
アンテナ側入出力端子につながり、アンテナを介して受信する受信信号を、高域側受信信号と低域側受信信号とに分波する分波回路と、
分波された高域側受信信号と低域側受信信号とを無線電話通信装置の受信回路側へ出力する受信出力端子と、無線電話通信装置の送信回路からの送信信号が入力される送信入力端子との、アンテナ側入出力端子に対する接続を切り換えるスイッチ回路とを有する高周波回路を備え、
導体層と誘電体層とが交互に積層された積層体内に、分波回路の少なくとも一部をなす内層パターンが導体層に形成され、該積層体の最表面側誘電体層の主表面に、高周波回路の一部をなす外付け部品が実装され、また、該積層体の表面には、アンテナ側入出力端子と、スイッチ回路の受信出力端子及び送信入力端子とが形成され、
積層体の最表面側誘電体層の主表面上に配置される導体層には、グランド層又は電源層として使用される第一種面導体が形成され、外付け部品が該第一種面導体上に配置されるとともに、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が、該第一種面導体に対し2層以上の誘電体層を隔てて積層体内部に配置され、最表面側誘電体層の主表面には、第一種面導体とは別に、外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドが、導体層の一部をなす形で配置されてなることを特徴とする。
【0010】
また、本発明の無線電話端末は、該高周波スイッチモジュールのアンテナ側入出力端子に接続されるアンテナと、
受信出力端子に接続される受信回路と、
送信入力端子に接続される送信回路とを備えたことを特徴する。
【0011】
上記本発明においては、分波回路の内層パターンが作りこまれた積層体の、最表面側誘電体層の主表面の一部領域を、高周波回路の外付け部品用の実装スペースとして確保するとともに、当該実装スペースを、導体層を構成する第一種面導体にて覆い、該第一種面導体上に外付け部品を配置する。一方、第一種面導体以外の第二種面導体は、2層以上の誘電体層により該第一種面導体から引き離し、そのうえで最表面側誘電体層の主表面に、外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドを配置するようにした。これにより、積層体に内層される分波回路と外付け部品とは、最表面側誘電体層上の第一種面導体の介在によりRF的な干渉が効果的に抑制される。また、外付け部品実装用の接続用パッドは、第一種面導体との容量性結合が少ない同一面上配置とされ、かつ、第一種面導体の下方には、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が2層以上の誘電体層により引き離されて配置されているので、これら第二種面導体との容量性結合も小さい。従って、外付け部品の接続用パッドに由来した寄生容量成分が低く抑えられ、分波回路通過後の信号減衰といった不具合も防止できる効果が得られる。
【0012】
スイッチ回路は、切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタにて構成することができ、該高周波用化合物半導体トランジスタを外付け部品として、第一種面導体上に配置することができる。高周波用化合物半導体トランジスタは高周波数帯の広い周波数帯域で良好なアイソレーション特性を確保でき、また、PINダイオードスイッチ回路では必須だった並列共振子や、バイアス回路形成用の周辺コンデンサやコイルも不要である。従って、スイッチ回路の構成が大幅に簡略化され、コイルの外付けや基板への内層も必要でなくなるので、スイッチ回路のコンパクト化と、通信周波数全帯域での高アイソレーション特性確保とを両立できる。そして、該スイッチ素子を第一種面導体上に配置することにより、トランジスタを通過する信号がノイズとなって積層体内の分波回路に及んだり、あるいは分波回路からの漏洩信号成分がトランジスタを通過する信号へのノイズとなったり、あるいはトランジスタが誤動作したりするなど、RF的な干渉による動作不具合を効果的に抑制することができる。さらに、外付け部品の接続用パッドに由来した寄生容量成分が低く抑えられるので、高周波用化合物半導体トランジスタ特有の高利得特性ないし高アイソレーション特性をより有効に活用することができる。
【0013】
高周波用化合物半導体トランジスタは、具体的には化合物半導体電界効果トランジスタにて構成することができる。例えば、GaAs系電界効果トランジスタには、GaAs系MESFET(Metal−Semiconductor Field Effect Transistor)及びHEMT(High Electron Mobility Transistor)などがあり、いずれも無線電話端末が取り扱う800〜3GHzの送受信信号の切替スイッチに用いた場合、ON導通時には通過させるべき高周波送受信信号の低雑音性と高利得とを両立でき、また、OFF遮断時のアイソレーション特性も極めて高いので、本発明に好適に使用できる。GaAs系MESFETは、モノリシックICプロセスによる複数素子の集積化も容易であり(例えばMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)、回路の小型化にも有効である。他方、GaAs系HEMTは、GaAs系化合物半導体(AlGaAs、InGaAsを含む)のヘテロ接合により形成される量子的な二次元電子ガス層を電流チャネルとして用いた一種の電界効果型トランジスタであり、電子移動度が極めて高い。このため、高周波域における雑音指数が非常に小さく利得も高い特徴がある(例えば、12GHzでの雑音指数:0.41dB、利得:13dB)。なお、これ以外のデバイスとしては、HBT(Heterobipolar Transistor)を採用することも可能である。
【0014】
この場合、スイッチ回路は、高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路と、低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路とをいずれも、切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタとされた構造とすることができる。該高周波用化合物半導体トランジスタが外付け部品として、第一種面導体上に配置される。高域側スイッチ回路と低域側スイッチ回路との双方を高周波用化合物半導体トランジスタにより構成することで、スイッチ回路のコンパクト化と、通信周波数全帯域での高アイソレーション特性確保とを両立できる効果がより高められる。
【0015】
一方、スイッチ回路は、高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路を、切り替えを行なうスイッチ素子をPINダイオードにて構成し、低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路を、切り替えを行なうスイッチ素子を高周波用化合物半導体トランジスタにて構成するとともに、該高周波用化合物半導体トランジスタを外付け部品として、第一種面導体上に配置する構成とすることもできる。低域側スイッチ回路に高周波用化合物半導体トランジスタを適用することにより、スイッチの構成が大幅に簡略化され、コイルの外付けや基板への内層も必要でなくなるので、低域側スイッチ回路のコンパクト化を図ることができる。他方、高域側スイッチ回路は、信号周波数が高いため、導通時のインピーダンスが低い高周波用化合物半導体トランジスタをスイッチング素子に用いると、消費電力が増大し、またスイッチ部の発熱も生じやすいので放熱対策を強化しなければならない場合がある。従って、高域側スイッチ回路をPINダイオードスイッチ回路として構成することで、消費電力の低減と発熱の抑制を図ることができる。また、高価な高周波用化合物半導体トランジスタの使用を低域側スイッチ回路に留めることで、高周波スイッチモジュール全体を安価に構成することができる。
【0016】
本発明の高周波スイッチモジュールにおいて外付け部品を面実装する場合は、第一種面導体の一部を切り欠いて、その切欠領域内に接続用パッドを配置することもできる。他方、積層体の主表面上において接続用パッドを第一種面導体の外側に配置し、外付け部品側の端子と該接続用パッドとをワイヤボンディングする構成とすれば、第一種面導体と接続用パッドとの距離を拡大することができ、両者の寄生容量的な結合を一層生じにくくすることができる。
【0017】
第一種面導体は、該分波回路に含まれるフィルタの、阻止域信号成分の減衰経路を接地するためのグランド層とすることができる。第一種面導体をグランド層として用いる場合、これと接続用パッドとの間に大きな寄生容量が発生すると、特許文献2のごとく、この寄生容量が、グランド層とスイッチにより開閉される信号伝送経路との間にシャント的に挿入されるため、信号の減衰(ひいてはフィルタ利得の低下)等の悪影響につながる。しかし、本発明の採用により、接続用パッドと第一種面導体との間に形成される寄生容量は大幅に縮小されるので、該第一種面導体をフィルタ用のグランド層として用いても、フィルタ利得の低下等を効果的に抑制することができる。
【0018】
次に、積層体は、複数のコンデンサを含むものとして構成できる。それらコンデンサのうち、コンデンサの電極が第一種面導体の直下領域から外れた位置に配置されるものを第一種コンデンサとし、コンデンサの電極が第一種面導体の直下領域と重なりを有するものを第二種コンデンサとする。この場合、分波回路に含まれるフィルタのコンデンサを、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に第一種コンデンサとして形成しておくと、該コンデンサの電極と第一種面導体との間の、最表面側誘電体層を挟んだ寄生容量的な結合が生じにくくなり、フィルタ通過信号の減衰抑制など、フィルタ特性の向上を図ることができる。特に、フィルタの通過信号経路上に配置された非接地のコンデンサ(非接地型コンデンサ)は、接地側に形成される寄生容量と結合すると、利得低下だけでなく、カットオフ周波数の変動要因ともなるので、受信信号の分波特性そのものにも影響が及ぶ惧れがある。そこで、該非接地型コンデンサを上記第一種コンデンサとしておけば、このような不具合を効果的に防止できる。一方、フィルタのコンデンサは、一方の電極が接地される接地型コンデンサを含むものとすることができるが、該コンデンサはグランド層(あるいは電源層)との間の寄生容量を吸収できるので、第二種コンデンサとして形成することにより積層体の小面積化に寄与する。
【0019】
他方、積層体において、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、フィルタを構成するコイルを形成することもできる。この場合、該コイルを、フィルタのコンデンサよりも積層体厚さ方向において第二種面導体から遠くなるように配置することが望ましい。該構造によると、フィルタのコイルを第二種面導体から離して配置することにより、コイルと第二種面導体との相互誘導が抑制され、該相互誘導によるコイルのインダクタンスの低下を防止できる。従って、同じインダクタンスのコイルを短い線路長にて形成できるので、積層体の小面積化に寄与する。そして、コイルと第二種面導体との間に形成されるスペースを利用してコンデンサを配置することにより、積層体内のスペースを更に有効活用でき、積層体全体の小型化を図ることができる。また、フィルタ特性の急峻化等を目的として、該コイルが共振回路の一部をなしている場合に、コイルと第二種面導体との距離を大きくすれば共振のQ値を大きくすることができ、フィルタ特性の向上を図ることができる。なお、上記構成においては、フィルタのコンデンサのうち接地型コンデンサの一方の電極を、第二種面導体に兼用するようにすれば、積層体の小型化に一層寄与する。
【0020】
次に、第一種コンデンサは第一種面導体との間の寄生容量を生じにくいので、該第一種コンデンサの電極の一方を、最表面側誘電体層の直下に位置する導体層に形成することができる。これにより、第一種コンデンサと第一種コンデンサとの間に挿入される誘電体層の合計厚さを減ずることができ、アンテナスイッチモジュールの低背化に寄与する。
【0021】
また、最表面側誘電体層の主表面において、第一種コンデンサをなす電極の直上領域は、第一種面導体の形成されない、いわば空き領域とせざるを得ないが、第一種コンデンサとの間の寄生容量が過剰とならない範囲であれば、ここに接続用パッドの一部(例えば複数の接続用パッドの合計面積の10%以下:特許文献2の図4では、接続用パッドに相当する配線電極Lpの全面積の50%以上が、グランド電極Gp1と重なっている)を配置することもでき、最表面側誘電体層の主表面上のスペースを有効活用することができる。
【0022】
一方、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、分波回路に含まれるフィルタのコンデンサの電極が形成される場合、該コンデンサの電極は、第一種面導体の直下領域と重なりを生じる第二種コンデンサとして構成しつつも、第一種面導体に対し2層以上の誘電体層を隔てて配置することもできる。コンデンサの電極と第一種面導体との重なりが生じる場合であっても、第一種面導体との間に2層以上の誘電体層が介在していれば、該コンデンサの電極と第一種面導体との寄生容量的な結合は比較的小さく、フィルタ特性への影響も軽減することができる。また、コンデンサの電極と第一種面導体とを重ねて配置することで、積層体の面内方向のスペースを有効活用でき、高周波スイッチモジュールのコンパクト化を図ることができる。この場合、フィルタの通過信号経路から接地側に分岐する接地経路上のコンデンサを第二種コンデンサとすれば、仮に若干の寄生容量が発生しても、この寄生容量が接地経路上の正規のコンデンサと並列結合するため、正規のコンデンサの電極面積調整等により、その影響を比較的容易に設計吸収できる。なお、第二種コンデンサの電極は、第一種コンデンサの電極よりも、積層体厚さ方向において第一種面導体から遠くなるように配置することが、第二種コンデンサと第一種面導体との寄生容量的結合を軽減する観点において、より望ましい。
【0023】
また、積層体においては、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、フィルタを構成するコイルを形成することができる。この場合、該コイルを、第一種面導体の直下領域と重なりを生じつつも、第一種面導体に対し2層以上の誘電体層を隔てて配置することが望ましい。コイルは、コンデンサと異なって、インダクタンス確保のために長い線路パターンが必要であり、積層体の面内に占める実質的な配置スペースも大きい。そこで、第一種面導体を領域回避した形で配置するよりも、第一種面導体に対し重ね配置することが省スペース化の観点において有利である。この場合、該コイルと第一種面導体との間に2層以上の誘電体層を介在させることで、寄生容量の発生も抑制することができる。コイルと第一種面導体との寄生容量的結合をさらに軽減する観点においては、該コイルを、第一種コンデンサの電極よりも、積層体厚さ方向において第一種面導体から遠くなるように配置することが望ましい。コイルが第一種面導体と面内で重なる配置になるということは、第一種コンデンサの電極との重なり面積は減少することを意味するから、当該コイルは第一種コンデンサの電極との間の寄生容量も生じにくい。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図1は、複数の周波数帯域を扱う無線電話端末の一例である、クワッドバンド型デジタル携帯電話機(以下、単に携帯電話機ともいう)の電気的構成を示すブロック図である。携帯電話機1は、入出力インターフェース11と、これに接続されるCPU12、ROM13及びRAM14等からなる主制御部としての制御用マイクロプロセッサ10を有し、その入出力インターフェース11には、テンキー型の周知のプッシュボタンで構成されたダイアル入力部5、携帯電話機1をオンフック状態とオフフック状態との間で切り替えるオンフック/オフフック切換スイッチ6、及び通信周波数帯を切り替えるバンド切換スイッチ7が接続される。本実施形態では、EGSM(第一方式)、GSM850(第二方式)、PCS(第三方式)及びDCS(第四方式)の4つの通信方式間にて切り替えが可能とされている。
【0025】
受話器3はアンプ15とD/A変換器16を介して、送話器4はアンプ17とA/D変換器18とを介して、さらに液晶モニタ(LCD)19がモニタ制御回路20を介して、それぞれ入出力インターフェース11に接続されている。この入出力インターフェース11には電話接続回路9が接続されている。該電話接続回路9は、EGSM用の第一変調部32A、第一送信部33A、第一受信部35A及び第一復調部36A、GSM850用の第二変調部32B、第二送信部33B、第一受信部35B及び第一復調部36B、PCS用の第三変調部32C、第三送信部33C、第三受信部35C及び第三復調部36C、DCS用の第四変調部32D、第四送信部33D、第四受信部35D及び第四復調部36D、通信搬送波を必要な周波数にて合成する周波数シンセサイザ34、本発明の一実施形態をなす高周波信号処理回路2及びこれに接続されるアンテナ39、高周波信号処理回路2に含まれる分波回路44(図2:後述)を経て、各帯域に分波された分波受信信号から、各通信周波数帯における端末受信帯に属した受信信号を抽出する端末受信帯抽出用バンドパスフィルタ回路40A,40B,40C,40D等を含んで構成される。また、図示は省略しているが、電話接続回路9には、ハンドオーバー用の制御用電波発信部も含まれている。
【0026】
上記電話接続回路9の構成要素のうち、高周波スイッチモジュール2以外の部分は、一般のデジタル携帯電話機と何ら変わりはなく周知であるので、詳細な説明は省略する。また、携帯電話機1の基本動作も周知のものと同様であるが、概略を述べれば以下の通りである。すなわち、送話器4から入力された音声はアンプ17で増幅され、さらにA/D変換器18によりデジタル変換された後、選択された通信周波数帯に対応する変調部(32A〜32D)により変調され、さらに送信部(33A又は33B)にて搬送波と合成・増幅され、高周波スイッチモジュール2及びアンテナ39から送信される。他方、受信電波はアンテナ39及び高周波スイッチモジュール2を介して選択された通信周波数帯に対応する受信部(35A〜35DB)で受信され、搬送波成分が取り除かれた後、復調部(36A〜36D)でデジタル音声信号に復調され、D/A変換機16及びアンプ15を介して受話器3から出力される。
【0027】
高周波スイッチモジュール2は、受信信号と送信信号とを、スイッチ制御用信号(後述するVC1〜VC6:信号制御は制御用マイクロプロセッサ10が行なう)を受けて、時分割方式で切り替える。他方、通信周波数帯の切り替えは、本実施形態ではバンド切換スイッチ7の操作により制御用マイクロプロセッサ10が行なうようにしているが、周波数シンセサイザ34を用いてバンドスキャンを行い、適合する周波数帯に自動切り替えを行なうようにしてもよい。なお、制御用マイクロプロセッサ10が行なう切換処理は、主として、入出力インターフェース11における変調部32A〜32D及び復調部36A〜36Dのポート切換処理、及び周波数シンセサイザ34への指示周波数切換処理等である。
【0028】
次に、図2は、高周波スイッチモジュール2の電気的構成を示すブロック図である。高周波スイッチモジュール2は前述の通りアンテナ39に接続して使用される高周波回路であり、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子ANTと、該アンテナ側入出力端子ANTにつながり、アンテナ39を介して受信する受信信号を、低域側受信信号▲2▼と高域側受信信号▲4▼とに分離する分波回路44を備えている。該分波回路44により分波される低域側受信信号▲2▼と高域側受信信号▲4▼とは、双方がそれぞれ複数の通信周波数帯を含んだ分波信号とされている。本実施形態では、低域側受信信号▲2▼がEGSM及びGSM850、高域側受信信号▲4▼がDCS及びPCSとなっている。そして、各分波信号の出力側にそれぞれ低域側スイッチ回路42A及び高域側スイッチ回路42Bが設けられている。
【0029】
図2において、低域側受信信号▲2▼はローパスフィルタ45により、高域側受信信号▲4▼はハイパスフィルタ46により、それぞれ分波・抽出される。ローパスフィルタ45及びハイパスフィルタ46は、本実施形態ではいずれもアナログフィルタ(ここではLCパッシブフィルタ)にて構成されている。分波回路44からの各端末受信帯の受信信号は、各送信部33A〜33Dからアンテナ39に向かう各端末送信帯の送信信号との間で、対応するスイッチ回路42A,42Bにより切り替えられる。
【0030】
図3は、高周波スイッチモジュール2の詳細を示す回路図である。分波回路44において、ローパスフィルタ45は、遮断高域信号に対して高インピーダンスとなる通過信号経路J上のコイルL106と、これに並列挿入され、遮断高域信号を接地短絡させる低インピーダンスのコンデンサC108とが基本素子をなす。他方、ハイパスフィルタ46は、遮断低域信号に対して高インピーダンスとなる通過信号経路J上のコンデンサC207,C208と、これに並列挿入され、遮断低域信号を接地短絡させる低インピーダンスのコイルL206とが基本素子をなす。
【0031】
本実施形態において、分波回路44のローパスフィルタ45とハイパスフィルタ46とは、減衰特性を十分に急峻化させるために、ローパスフィルタ45及びハイパスフィルタ46のいずれについても、遮断信号域を接地短絡させる経路上に、上記基本素子であるコンデンサC107又はコイルL206とともに直列LC共振回路を形成するコイルL107又はコンデンサC209が挿入されている。このような直列LC共振回路を挿入することにより、フィルタ減衰特性を急峻化することができる。その共振周波数は、切り分けすべき周波数境界付近に共振極の位置が合わせ込まれるよう、各直列共振回路のコンデンサC107/コイルL107、コンデンサC209/コイルL206のキャパシタンス及びインダクタンスの値により調整する必要がある。
【0032】
また、本実施形態では、減衰特性をさらに急峻化するために、通過信号経路上に、コンデンサC108とともに高域遮断用の並列LC共振回路を構成するコイルL106が挿入されている。該並列LC共振回路は、フィルタ遷移域の通過帯域側に生ずるポールを鋭くする働きをなす。その共振周波数は、切り分けすべき周波数境界付近に上記ポールの位置が合わせ込まれるよう、コンデンサC108とコイルL106とのキャパシタンス及びインダクタンスの値により調整する必要がある。
【0033】
スイッチ回路42A,42Bは、いずれも送信入力端子がアンテナ側入出力端子ANTに接続された送信接続モードと、受信出力端子がアンテナ側入出力端子ANTに接続された受信接続モードとの間で相互切り替えを行なうものである。スイッチ回路42Aは低域側受信信号▲2▼の処理用であり、EGSM用の受信端子RX1、GSM850用の受信端子RX2、及びEGSMとGSM850とで共用される送信端子TX1X2を有する。また、スイッチ回路42Bは高域側受信信号▲4▼の処理用であり、PCS用の受信端子RX3、DCS用の受信端子RX4及びPCSとDCSとで共用される送信端子TX3X4とを備えている。なお、図2に示すように、送信入力端子TX1X2,TX3X4には、それぞれ、2つの通信周波数の端末送信帯を包含する通過帯域を有する送信高調波除去用の送信用ローパスフィルタ回路41A,41Bが接続されている。これらは、本実施形態では後述の積層体80に外付けする形で設けているが、積層体80に内層してもよい。
【0034】
低域側のスイッチ回路42Aは、アンテナ側入出力部ANTと、受信出力端子RX1、受信出力端子RX2及び送信入力端子TX1X2とをつなぐ各経路上にドレイン及びソースが接続されたGaAs系MESFETよりなるトランジスタTr1,Tr2,Tr3がそれぞれ設けられ、それらトランジスタTr1,Tr2,Tr3のゲートにスイッチ制御用信号VC1,VC2,VC3が個別に入力される。VC1,VC2,VC3はいずれも二値の制御信号であり、送信接続モードでは、送信入力端子TX1X2に対応したトランジスタTr3のみがONとなり、他はOFFとなるようにVC1,VC2,VC3の入力状態が制御される。また、送信接続モードでは、受信出力端子RX1及び受信出力端子RX2のいずれか一方に対応したトランジスタTr1又はトランジスタTr2が選択的にONとなり、他はOFFとなるようにVC1,VC2,VC3の入力状態が制御される。
【0035】
また、高域側のスイッチ回路42Bは、アンテナ側入出力部ANTと、受信出力端子RX3、受信出力端子RX4及び送信入力端子TX3X4とをつなぐ各経路上にドレイン及びソースが接続されたGaAs系MESFETよりなるトランジスタTr4,Tr5,Tr6がそれぞれ設けられ、それらトランジスタTr4,Tr5,Tr6のゲートにスイッチ制御用信号VC4,VC5,VC6が個別に入力される。VC4,VC5,VC6はいずれも二値の制御信号であり、送信接続モードでは、送信入力端子TX3X4に対応したトランジスタTr6のみがONとなり、他はOFFとなるようにVC4,VC5,VC6の入力状態が制御される。また、送信接続モードでは、受信出力端子RX3及び受信出力端子RX4のいずれか一方に対応したトランジスタTr4又はトランジスタTr5が選択的にONとなり、他はOFFとなるようにVC4,VC5,VC6の入力状態が制御される。
【0036】
なお、スイッチ回路42Aとスイッチ回路42Bとが分担する4つの通信周波数帯の送受信は、どれか1つだけが選択されるので、送受信に関与しないスイッチ回路は全てのトランジスタがOFFとなるようにスイッチ制御用信号の入力状態が制御される。
【0037】
図2の、端末受信帯抽出用バンドパスフィルタ回路40A(EGSM用:通過帯域880〜960MHz),40B(GSM850用:通過帯域824〜894MHz),40C(PCS用:通過帯域1850〜1990MHz),40D(DCS用:通過帯域1710〜1880MHz)は、受信出力端子RX1、RX2、RX3、RX4に接続され、本実施形態ではいずれも弾性表面波共振器を含んで構成された狭帯域フィルタ回路(いわゆるSAWフィルタ)として構成されている。
【0038】
なお、図3のスイッチ回路42A,42Bのうち、分波回路44の少なくとも高域側受信信号▲4▼の出力側に設けられたもの(42A)、本実施形態では高域側受信信号▲4▼と低域側受信信号▲2▼との双方の出力側に設けられたもの(42A,42B)の送信入力端子TX1X2及びTX3X4は、当該スイッチ回路42A,42Bが取り扱う2つの通信周波数帯において共用化される単一端子として構成されている。図1に示すように、各送信入力端子TX1X2,TX3X4への送信信号の入力は、高周波用ローノイズアンプ21,22を介してなされる。
【0039】
図2の高周波スイッチモジュール2は、具体的には図4に示すように、導体層M1〜M11と誘電体層D1〜D11とが交互に積層された積層体80を有する。該積層体80は導体層M1〜M11を有し、このうち導体層M1〜M10により、高周波回路の一部、具体的には分波回路44の積層回路パターンを形成する。導体層M1〜M11は、誘電体層D1〜D11に形成されたビアVAにより層厚方向に結合される。誘電体層は、例えばホウケイ酸塩鉛ガラスとアルミナからなるガラスセラミック等のセラミックで構成される。積層体80は、誘電体層の原料となるセラミックグリーンシート上に、導電性ペーストを用いて導体層M1〜M11の回路パターンを厚膜印刷し、積層して焼成する方法により製造される。
【0040】
積層体80は、最表面側誘電体層D11の主表面の一部領域が、高周波回路の外付け部品42IC用の実装スペースとして確保されている。本実施形態において、外付け部品42ICは、第一及び第二のスイッチ回路42A,42Bのスイッチ素子をなす、高周波用化合物半導体トランジスタTr1〜Tr6を集積したGaAs系のICスイッチである(以下、ICスイッチ42ICともいう)。図5は、積層体80の最表面側誘電体層(D11)側の平面図である。また、図6は、各導体層M1〜M11の導体配置レイアウトを示す平面図である。図6に示すように、最表面側誘電体層D11の主表面において、ICスイッチ42ICの実装スペースが、導体層M11を構成する第一種面導体MG1にて覆われてなり、該第一種面導体MG1上に外付け部品であるICスイッチ42ICが配置されている。
【0041】
また、該最表面側誘電体層D11の主表面には、第一種面導体MG1とは別に、ICスイッチ42IC(外付け部品)側の端子を接続するための接続用パッドPDが、導体層M11の一部をなす形で配置されてなる。本実施形態において接続用パッドPDは、上記主表面上において第一種面導体MG1の外側に配置され、図4に示すように、ICスイッチ42IC(外付け部品)側の端子TMと該接続用パッドPDとが金ワイヤ50によりワイヤボンディングされている。なお、図5に示すように、該積層体80の表面、具体的には側面に、アンテナ側入出力端子ANT及び送受信のための入出力端子(RX1、RX2、TX1X2、RX3、RX4、TX3X4)、複数のグランド端子GND、及びスイッチ回路42A,42BのON/OFF制御端子CTL1,CTL2,CTL3(これらの入力状態の組み合わせにより、図2のVC1〜VC6の必要な設定状態を作り出す)が形成されている。なお、図2において、各入出力端子RX1、RX2、TX1X2、RX3、RX4、TX3X4には、直流カット用のコンデンサC3,C4,C5,C6,C7,C8が外付けされている。
【0042】
図18は、分波回路44の回路図を拡大して示すものであり、各コンデンサには、積層体80の各導体層M1〜M11中に形成される電極の符号を併記してある。そして、図6〜図16に示す導体層M1〜M11の導体配置レイアウト中に、対応する符号の電極を描いている。また、コイルパターンも、各コイルの対応する符号を付与して描いている。符号VPA,VPBはビアパッドを示し、塗りつぶしにより表示したビアパッドVPAは上層の導体にビア接続されることを示し、白抜きにより表示したビアパッドVPBは下層の導体にビア接続されることを示す。また、導体層M1〜M4の各層には、その周縁に沿って端子パッドTPA,TPBが形成されている。塗りつぶしにより表示した端子パッドTPAは上層の導体にビア接続されることを示し、白抜きにより表示した端子パッドTPBは下層の導体にビア接続されることを示す。これら端子パッドTPA,TPBは、各層間で対応するもの同士が、図4に示すように、積層体80の側面にて各層にまたがって形成される端子用連結導体81により電気的に一体化され、図15の各端子ANT、RX1、RX2、TX1X2、RX3、RX4、TX3X4、GND及びCTL1〜CTL3を形成する。
【0043】
以下、さらに補足説明する。導体層M11(図6)の実装下地面導MG1は、線路導体LNを介して、対応する接続用パッドPDに接続されている。図6〜図16において、符号F1により示した各ビアパッド及び端子パッドが、ビアにより導通連結されることを考慮すれば、該第一種面導体MG1は、図14及び図16に示す第二種面導体MG2及びMG3に電気的に導通していることがわかる。そして、図14及び図16の端子パッドF1は、図5との対応関係からグランド端子GNDに導通しているので、第一種面導体MG1は、第二種面導体MG2及びMG3とともに、分波回路44のグランド層を形成していることもわかる。該グランド層は、図18において、分波回路44に含まれるフィルタ45,46の、遮断信号の短絡経路RL,RHを接地するためのものである。上記構成からも明らかな通り、第一種面導体MG1以外のグランド層をなす第二種面導体MG2,MG3は、2層以上の誘電体層D4〜D11により、該第一種面導体MG1から引き離されている。
【0044】
第一種面導体MG1の介在により、積層体80に内層される分波回路44と外付け部品であるICスイッチ42ICとのRF的な干渉が効果的に抑制される。また、最表面側誘電体層D11の主表面には、ICスイッチ42ICを実装するための接続用パッドPDが配置されているが、第一種面導体MG1とは、容量性結合が少ない同一面上配置とされ、かつ、該第一種面導体MG1の下方には、他のグランド層なす第二種面導体MG2,MG3が2層以上の誘電体層D4〜D11により引き離されて配置されているので、これら第二種面導体MG2,MG3との容量性結合も小さい。従って、接続用パッドPDに由来した寄生容量成分が低く抑えられ、フィルタ45,46の利得等も影響を受けにくくなる。
【0045】
図18において、分波回路44に含まれるフィルタ45,46のコンデンサのうち、ハイパスフィルタ46の主要部分をなす、通過信号経路JH上に配置された非接地のコンデンサC207,C208は、図7、図8及び図9に示すように、それらの電極E4DB’,E4DA+E4DB,E1D+E4DA(図18参照)が、第一種面導体MG1の直下領域(図7〜図13において、それぞれ破線にて示す)から外れた位置に配置され、第一種コンデンサとされている。本実施形態では、図18においてコンデンサC207,C208の電極E4DAと電極E4DBとは常に同電位となることから、図8に示すごとく、両者が一体の電極E4DA+E4DBとして形成されている。
【0046】
また、図18において、ローパスフィルタ45の通過信号経路JL上に配置された、高域遮断用の並列LC共振回路のC部を構成するコンデンサC108は、電極E1D,E1D’を有するが、図9及び図10に示すように、これらの電極E1D,E1D’も、第一種面導体MG1の直下領域から外れた位置に配置され、第一種コンデンサを形成している。本実施形態では、図18において、コンデンサC108の電極E1Dは、ハイパスフィルタ46側のコンデンサC208の電極E4DA’と常に同電位となることから、図9に示すごとく、両者が一体の電極E1D+E4DA’として形成されている。
【0047】
ハイパスフィルタ46のコンデンサC207,C208は、第一種面導体MG1との重なりが生じていると、図18に示すように、寄生容量CV3がこれらコンデンサC207,C208に対し、接地側に並列挿入されたのと同じことになり、通過させたい高域側受信信号のインピーダンスを下げて、フィルタ利得を低下させることにつながる。しかし、第一種面導体MG1との重なりを上記のように回避することで、こうした不具合を効果的に抑制できる。
【0048】
他方、ローパスフィルタ45のコンデンサC108は、通過域端のポールを先鋭化させるための並列LC共振回路のC部を形成する。このコンデンサC108が、第一種面導体MG1との間で重なりを生じていると、図18に示すように、寄生容量CV2が接地側に並列挿入される形で現われるので、共振周波数のずれを招き、減衰特性の急峻性を損ねる懸念を生ずる。しかし、第一種面導体MG1との重なりを上記のように回避すれば、こうした不具合を効果的に抑制できる。なお、第一種面導体MG1のとの容量性結合の影響は、共振周波数を制御する必要のあるローパスフィルタ45のコンデンサC108側においてより大きいため、本実施形態では、図4にも示す通り、コンデンサC108の電極E1D’を、ハイパスフィルタ46のコンデンサC207,C208の電極E4DB’,E4DA,E4DB,E4DAよりも、第一種面導体MG1から積層体厚さ方向に遠ざけて配置してある。
【0049】
なお、ハイパスフィルタ46のコンデンサC208の電極E4DB’は、第一種面導体MG1の直下領域に配置されている。本実施形態では、電極E4DB’と第一種面導体MG1との層厚方向の寄生容量的結合をより減少させるために、最表面誘電体層D11を、他の誘電体層D1〜D10よりも厚く形成している。
【0050】
次に、図18において、フィルタ45,46を構成するコイルL106,L107,L206は、図4及び図11、図12に示すように、導体層M6,M5に形成されている。これらコイルL106,L107,L206は、いずれも第一種面導体G1の直下領域と重なりを生じてはいるが、第一種面導体G1に対し2層以上の誘電体層D7〜D11を隔てて配置されており、第一種面導体G1との寄生容量的な結合が抑制されている。本実施形態では、図4に示すごとく、これらコイルL106,L107,L206は、前述の第一種コンデンサC208,C207,C108よりも、第一種面導体MG1から積層体厚さ方向に遠ざけて配置してあり、第一種面導体G1との間の寄生容量を縮小する効果が一層高められている。特に、減衰特性の急峻化が必要なローパスフィルタ45の、並列LC共振回路を構成するコイルL106については、図18に示すように、コンデンサC108と同様の形で寄生容量CV2を生ずるから、コイルL106と第一種面導体G1との距離を拡大することは有効である。また、接地短絡経路RL,RH上の直列LC共振回路についても、共振周波数を制御することは、共振極を急峻化する観点において重要である。該共振回路を構成するコイルL107,L206は、図18に示すごとく、第一種面導体MG1との結合により生ずる寄生容量CV1,CV4が、共振回路を構成するコンデンサC107及びC209と並列的に結合するので、これらコイルL107,L206と第一種面導体G1との距離を拡大することは、同様に共振周波数の制御上有効である。
【0051】
なお、本実施形態において、上記の直列LC共振回路を構成するコンデンサC107,C209は、図18に示すように、いずれも接地に短絡される構成となっていることから、図14〜図16に示すように、グランド層を構成する2つの第二種面導体MG2,MG3の間に電極E2D,E5Dを挟み込むことにより形成している。換言すれば、第二種面導体MG2,MG3がコンデンサC107,C209の電極を兼ねているので、積層体80ひいては高周波スイッチモジュール2のコンパクト化に寄与している。また、電極E2D,E5Dの両面に第二種面導体MG2,MG3が対向することで、面積が小さくとも比較的容量の大きなコンデンサが実現し、コンパクト化の効果がさらに高められている。また、図4に示すように、第二種面導体MG2,MG3は、積層体厚さ方向において、コイルL106,L107,L206よりもさらに第一種面導体G1から遠くなるように配置されており、接続用パッドPDとの間に寄生容量はほとんど形成されない。なお、本実施形態においては、図6と図7とを対照させれば明らかな通り、複数個の接続用パッドPDのうち、1つ(符号F2で示す)のみが、第一種コンデンサC207の電極E4DB’の直上領域に配置されている。この接続用パッドPDは、電極E4DB’とビアを介して導通しているので、当該電極E4DB’との間に寄生容量を生ずる心配はない。換言すれば、本実施形態の高周波スイッチモジュール2において、接続用パッドPDは、直下の導体層M11に含まれる第二種面導体、線路導体、コンデンサ電極又はコイルパターンとビアを介して電気的に導通しているもの(F2)を除き、これら第二種面導体、線路導体、コンデンサ電極又はコイルパターンとの間に重なりを生じない位置関係に配置されている。
【0052】
以上説明した高周波スイッチモジュール2においては、低域側スイッチ回路42Aと高域側スイッチ回路42BとがいずれもICスイッチにて構成されていたが、これらの少なくとも一方をダイオードスイッチにて構成することもできる。図17は、高域側スイッチ回路42Bを、ダイオードスイッチとして構成した例である(高域側スイッチ回路42Bのみを取り出して描いており、残余の部分は図3と全く同様である)。具体的には、各端子RX3,RX4,TX3X4にそれぞれPINダイオードからなるスイッチングダイオードD1,D2,D3が設けられている。このうち、端子RX4に対しては、ダイオードD2がシャント型スイッチ素子として挿入され、他の端子RX3,TX3X4に対しては、ダイオードD1,D3がシリーズ型スイッチ素子として挿入されている。
【0053】
各端子RX3,RX4,TX3X4への信号経路からは、接地側に分岐する形で、スイッチ制御経路U1,U2,U3が設けられている。シリーズ型スイッチ素子としてダイオードD1,D3が挿入される各端子RX3,TX3X4については、直流バイアス印加用のスイッチ端子VC4,VC6がそれぞれ設けられており、該スイッチ端子VC4,VC6と接地との間には、バイアス直流の接地短絡を阻止し、交流通過は許容するバイアスコンデンサC1,C2が挿入されている。また、ダイオードD1,D3とスイッチ端子VC4,VC6との間には、チョークコイルL1,L3が挿入されている。
【0054】
一方、シャント型スイッチ素子としてダイオードD2が挿入される端子RX4については、直流バイアス印加用のバイアス抵抗R1が接地側に分岐して設けられ、また、バイアス直流の接地短絡を阻止し、交流通過は許容するバイアスコンデンサC2が、バイアス抵抗R1と並列に挿入される。ダイオードD2へのバイアス電圧は、バイアス抵抗R1の存在により、端子RX3,TX4X4側のスイッチ端子VC4,VC6に印加するバイアス電圧に応じて連動的に制御されることとなる。なお、信号経路上にてダイオードD2のアノード側に挿入されたコイルL2は、バイアスコンデンサC2と直列LC共振回路を形成するためのものである。
【0055】
高域側スイッチ回路42Bをなす上記ダイオードスイッチの動作は以下の通りである。端子RX3をONにしたい場合は、スイッチ端子VC4への直流バイアス電圧を順方向にて閾値以上に設定し、スイッチ端子VC6へは逆に閾値未満に設定する。するとダイオードD1がONバイアスとなって低インピーダンス化し、端子RX3側への信号通過が許容される。他方、端子RX4側では、スイッチ端子VC4側からの順方向直流バイアスがダイオードD2に印加され、同様にONバイアスとなるので、信号はスイッチ制御経路U2の低インピーダンス化したダイオードD2を経て接地短絡する。従って、端子RX4には信号は現われない。また、端子TX3X4側では、ダイオードD3がOFFバイアスとなって静電容量を生ずることにより高インピーダンス化するので、同様に信号は現われない。
【0056】
他方、端子TX3X4側をONにしたい場合は、スイッチ端子VC6への直流バイアス電圧を閾値以上とし、スイッチ端子VC4を閾値未満とすればよい。また、端子RX4側をONにしたい場合は、スイッチ端子VC4,VC6への直流バイアス電圧をいずれも閾値未満とする。これにより、ダイオードD2はOFFバイアスとなり、接地側のスイッチ制御経路U2が高インピーダンス化するので、端子RX4側への信号通過が許容される。また、ダイオードD1,D2はいずれもOFFバイアスとなるので、端子RX3,TX3X4には信号は現われない。
【0057】
ダイオードD1又はD3がONバイアスとなるときには、スイッチ制御経路U2側に設けられたバイアスコンデンサC2と、コイルL2とが直列LC共振回路を形成するので、望みの周波数帯域でスイッチ制御経路U2の接地短絡のインピーダンスが減少し、ダイオードD1又はD3の端子RX4側の信号経路に対するアイソレーション特性がより向上する。また、シリーズ型スイッチ素子を構成するダイオードD1,D3に対しては、アイソレーション特性をさらに高めるために、これらダイオードD1,D3のOFF時の静電容量と結合して並列LC共振回路を構成するコイルL301,L302と、ダイオードD1,D3への直流バイアスの短絡を防止するコンデンサC301,C302が設けられている。
【0058】
なお、低域側スイッチ回路42Aは、図1と同様のICスイッチとして構成され、図4と同様の積層体80の、第一種面導体MG1上に配置される。また、高域側スイッチ回路42BのコイルL1〜L3あるいはコンデンサC1〜C3は、少なくとも一部が積層体80の導体層に内層形成される。また、ダイオードD1〜D3は外付け部品として、積層体80の最上層誘電体層D11の主表面上に実装される。このとき、これらダイオードD1〜D3を、高域側スイッチ回路42AをなすICスイッチとともに、第一種面導体MG1上に配置してもよい。
【0059】
さらに、以上説明した実施形態において、第一種面導体MG1上に配置する外付け部品は、上記のICスイッチやダイオード以外に、積層体80に内層されない比較的容量の大きいコンデンサや、インダクタンスの大きいコイル、さらには端末受信帯抽出用バンドパスフィルタ40A,40B,40C,40Dを構成するSAWフィルタなどの狭帯域フィルタ素子とすることもできる。また、上記の実施形態では、クワッドバンド型携帯電話機への適用例を示したが、トリプルバンド型携帯電話機など、バンド数の異なる他の携帯電話にももちろん適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無線電話端末の一実施形態を示す携帯電話機の全体構成を示すブロック図。
【図2】その高周波スイッチモジュールのブロック図。
【図3】図2の高周波スイッチモジュールの、第一実施形態にかかる詳細を示す回路図。
【図4】図2の高周波スイッチモジュールに用いる積層体の一例を示す正面断面模式図。
【図5】図4の平面図。
【図6】積層体の第一の導体層レイアウトを示す説明図。
【図7】積層体の第二の導体層レイアウトを示す説明図。
【図8】積層体の第三の導体層レイアウトを示す説明図。
【図9】積層体の第四の導体層レイアウトを示す説明図。
【図10】積層体の第五の導体層レイアウトを示す説明図。
【図11】積層体の第六の導体層レイアウトを示す説明図。
【図12】積層体の第七の導体層レイアウトを示す説明図。
【図13】積層体の第八の導体層レイアウトを示す説明図。
【図14】積層体の第九の導体層レイアウトを示す説明図。
【図15】積層体の第十の導体層レイアウトを示す説明図。
【図16】積層体の第十一の導体層レイアウトを示す説明図。
【図17】図2の高周波スイッチモジュールの、第二実施形態にかかる詳細を示す回路図。
【図18】高周波スイッチモジュールの分波回路部分の回路を拡大して示す図。
【符号の説明】
1 デジタル携帯電話機(無線電話端末)
2 高周波スイッチモジュール
32A〜32D 変調部(送信回路)
33A〜33D 送信部(送信回路)
35A〜35D 受信部(受信回路)
36A〜36D 復調部(受信回路)
39 アンテナ
42A 低域側スイッチ回路
D1,D2,D3 PINダイオード
42B 高域側スイッチ回路
Tr1〜Tr3,51 GaAs系MESFET(高周波用化合物半導体トランジスタ)
42IC ICスイッチ(外付け部品)
44 分波回路
45 ローパスフィルタ
46 ハイパスフィルタ
80 積層体
X1,RX1,TX2X3,RX2,RX3,TX4X4 入出力端子
ANT アンテナ側入出力端子
MG1 第一種面導体(グランド層)
PD 接続用パッド
MG2,MG3 第二種面導体(グランド層)
D1〜D11 誘電体層
M1〜M11 導体層
D1 最表面側誘電体層
C207,C208,C108 第一種コンデンサ
L206,L106,L107 コイル
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency switch module used for a wireless telephone terminal and a wireless telephone terminal using the same. The wireless telephone terminal to which the present invention is applied means any device that performs two-way communication using a wireless telephone network, and has a general meaning such as a mobile phone or a PHS (Personal Handy phone System). Wireless telephones, of course, portable terminal devices such as telephones with built-in terminal functions and portable computers with telephone line connection functions, modems for wireless telephone line connection, and portable computers with such modems. Is also included as a concept.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-165274
[Patent Document 2]
JP 2000-278168 A
[0003]
In the above-described wireless telephone terminal, for example, a digital cellular phone, a high-frequency switch is used to switch between the connection between the antenna and the transmission circuit and the connection between the antenna and the reception circuit. In particular, in recent years, the number of spreads of digital mobile phones has rapidly increased, and new types of communication standards have been set and adopted one after another. With the increase in the number of subscriber lines, the frequency of radio waves to be used has been expanded from the initial several hundred MHz band to the GHz band, and various communication wave number bands (bands) are allocated according to communication systems. .
[0004]
The communication system of the digital mobile phone is different depending on the communication company or country or region. Naturally, it is inconvenient for a user who frequently travels back and forth between regions with different communication systems to carry around a number of telephones corresponding to each system. Since different communication systems may coexist, there is also a desire for the same user to use different communication systems to take advantage of each communication system. Therefore, in order to meet such needs, a multi-band telephone capable of handling a plurality of transmission / reception systems of different bands with one telephone has been developed and is becoming popular. Such a multi-band telephone is provided with a demultiplexer (diplexer) for separating a received signal into a high-frequency side received signal and a low-frequency side received signal. The reception signal is switched between transmission and reception in a time division manner by independent switch circuits.
[0005]
Conventionally, a switch circuit using a PIN diode has been used for an antenna switch of a mobile phone (Patent Document 1), but a coil or a capacitor forming a bias circuit for driving the switch is required around the PIN diode. However, there is a disadvantage that the circuit becomes complicated. Also, at the time of reverse bias, there is a problem that the isolation characteristic of the PIN diode is easily damaged as the communication frequency increases. Therefore, a high-frequency switch module has been proposed in which this switch circuit is replaced with a GaAs switch having a simple structure and good isolation characteristics (Patent Document 2).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the high-frequency switch module of Patent Document 2, in order to prevent RF-like interference between a GaAs switch and a filter or a directional coupler provided in an inner layer of the laminated body, a dielectric layer a is provided immediately below a GaAs switch mounting surface of the laminated body. The ground electrode Gp1 (Gazette FIG. 4 (b)) is arranged with (Gazette FIG. 4 (a)) interposed therebetween. The ground electrode is formed so as to substantially cover the GaAs switch mounting surface on the dielectric layer a, and a wiring pattern Lp that is electrically connected to the terminal of the GaAs switch is formed on the dielectric layer a. It is apparent from comparison of FIGS. 4A and 4B that the wiring pattern Lp has a projection overlap with the ground electrode Gp1 one layer below. .
[0007]
If the wiring pattern Lp conducting to the GaAs switch overlaps with the ground electrode Gp1, a parasitic capacitive coupling occurs between the two via the dielectric layer a. Since this parasitic capacitance is shunted between the ground electrode Gp1 and the signal transmission path opened and closed by the switch, if the capacitance is excessively large, the signal that has passed through the filter of the demultiplexing circuit will be lost. This leads to adverse effects such as attenuation.
[0008]
An object of the present invention is to incorporate a branching circuit into a laminate of a dielectric layer and a conductor layer, and to surface-mount other external components of a switch circuit, such as a high-frequency transistor, on the surface of the laminate. A high-frequency switch module having a structure, which is unlikely to cause RF interference between the external component and the demultiplexing circuit inside the laminate, and in which parasitic capacitance due to connection pads of the external component is unlikely to occur; And a wireless telephone terminal used.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
In order to solve the above problems, the high-frequency switch module of the present invention is used by connecting to an antenna, an antenna-side input / output terminal shared for input and output of an antenna reception signal and an antenna transmission signal,
A branching circuit that is connected to the antenna-side input / output terminal and branches a reception signal received via the antenna into a high-band reception signal and a low-band reception signal;
A reception output terminal for outputting the separated high-frequency side reception signal and low-frequency side reception signal to the reception circuit side of the wireless telephone communication device, and a transmission input for receiving a transmission signal from the transmission circuit of the wireless telephone communication device A high-frequency circuit having a terminal and a switch circuit for switching connection to the antenna-side input / output terminal;
In a laminate in which the conductor layers and the dielectric layers are alternately laminated, an inner layer pattern that forms at least a part of the branching circuit is formed in the conductor layer, and on the main surface of the outermost dielectric layer of the laminate, External components forming a part of the high-frequency circuit are mounted, and an antenna-side input / output terminal and a reception output terminal and a transmission input terminal of the switch circuit are formed on the surface of the laminate,
A first-layer surface conductor used as a ground layer or a power supply layer is formed on the conductor layer disposed on the main surface of the outermost dielectric layer of the multilayer body, and external components are connected to the first-layer conductor. A second type surface conductor that forms another ground layer or a power supply layer, and is disposed inside the multilayer body with two or more dielectric layers separated from the first type surface conductor; On the main surface of the side dielectric layer, connection pads for connecting terminals on the external component side, apart from the first type surface conductor, are arranged in a form that forms part of the conductor layer. Features.
[0010]
Further, the wireless telephone terminal of the present invention includes an antenna connected to the antenna-side input / output terminal of the high-frequency switch module;
A receiving circuit connected to the receiving output terminal;
A transmission circuit connected to the transmission input terminal.
[0011]
In the present invention, a part of the main surface of the outermost dielectric layer of the laminated body in which the inner layer pattern of the branching circuit is formed is secured as a mounting space for external components of the high-frequency circuit. The mounting space is covered with a first-type surface conductor constituting a conductor layer, and an external component is arranged on the first-type surface conductor. On the other hand, the second-type surface conductor other than the first-type surface conductor is separated from the first-type surface conductor by two or more dielectric layers, and then, on the main surface of the outermost dielectric layer, the external component side Connection pads for connecting the terminals are arranged. Thereby, the RF-type interference between the demultiplexing circuit and the external component, which are formed in the inner layer of the laminate, is effectively suppressed by the interposition of the first type surface conductor on the outermost dielectric layer. Further, the connection pads for mounting external components are arranged on the same plane with little capacitive coupling with the first-type surface conductor, and another ground layer or power supply is provided below the first-type surface conductor. Since the second type surface conductors forming the layers are separated from each other by two or more dielectric layers, the capacitive coupling with these second type surface conductors is also small. Therefore, the parasitic capacitance component derived from the connection pad of the external component is suppressed to a low level, and the effect of preventing a problem such as signal attenuation after passing through the branching circuit is obtained.
[0012]
In the switch circuit, the switching element for switching can be constituted by a high-frequency compound semiconductor transistor, and the high-frequency compound semiconductor transistor can be arranged on a first-type surface conductor as an external component. The high-frequency compound semiconductor transistor can ensure good isolation characteristics in a wide frequency band of a high frequency band, and does not require a parallel resonator, a peripheral capacitor or a coil for forming a bias circuit, which was essential for a PIN diode switch circuit. is there. Accordingly, the configuration of the switch circuit is greatly simplified, and the need for an external coil or an inner layer on the substrate is eliminated, so that the switch circuit can be made compact and high isolation characteristics can be ensured over the entire communication frequency band. . By arranging the switch element on the first-type surface conductor, a signal passing through the transistor becomes noise and reaches the demultiplexing circuit in the laminate, or a leakage signal component from the demultiplexing circuit becomes a transistor. It is possible to effectively suppress an operation defect due to RF interference, such as a noise in a signal passing through the transistor or a malfunction of a transistor. Further, since the parasitic capacitance component derived from the connection pad of the external component is suppressed to a low level, the high gain characteristic or the high isolation characteristic peculiar to the high frequency compound semiconductor transistor can be more effectively utilized.
[0013]
The high-frequency compound semiconductor transistor can be specifically composed of a compound semiconductor field-effect transistor. For example, GaAs-based field-effect transistors include GaAs-based MESFETs (Metal-Semiconductor Field Effect Transistors) and HEMTs (High-Electron Mobility Transistors). When used, both low noise and high gain of a high frequency transmission / reception signal to be passed when ON is conducted can be achieved, and the isolation characteristics when OFF is cut off are extremely high. A GaAs-based MESFET is also easy to integrate a plurality of elements by a monolithic IC process (for example, MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), and is effective for miniaturization of a circuit. On the other hand, a GaAs-based HEMT is a GaAs-based compound semiconductor ( This is a kind of field-effect transistor that uses a quantum two-dimensional electron gas layer formed by a heterojunction of AlGaAs and InGaAs (including AlGaAs and InGaAs) as a current channel, and has extremely high electron mobility. There is a feature that the index is very small and the gain is high (for example, noise figure at 12 GHz: 0.41 dB, gain: 13 dB) .As other devices, HBT (Heterobipolar Transistor) is adopted. It is also possible.
[0014]
In this case, the switch circuit that switches between the high-frequency switch circuit for handling the high-frequency received signal and the low-frequency switch circuit for handling the low-frequency received signal is a high-frequency switch element. The structure can be a compound semiconductor transistor. The high-frequency compound semiconductor transistor is disposed on a first-type surface conductor as an external component. By configuring both the high-frequency switch circuit and the low-frequency switch circuit with high-frequency compound semiconductor transistors, the switch circuit can be made more compact and high isolation characteristics can be ensured over the entire communication frequency band. More enhanced.
[0015]
On the other hand, the switch circuit includes a high-frequency switch circuit for handling the high-frequency reception signal, a switch element for performing the switching using a PIN diode, and a low-frequency switch circuit for handling the low-frequency reception signal. The switching element for switching may be configured by a high-frequency compound semiconductor transistor, and the high-frequency compound semiconductor transistor may be arranged as an external component on a first-type surface conductor. Applying a high-frequency compound semiconductor transistor to the low-frequency switch circuit greatly simplifies the switch configuration and eliminates the need for external coils and inner layers on the board, making the low-frequency switch circuit more compact. Can be achieved. On the other hand, since the high-frequency side switch circuit has a high signal frequency, the use of a high-frequency compound semiconductor transistor with a low impedance during conduction as a switching element increases power consumption and easily generates heat in the switch section. May need to be strengthened. Therefore, by configuring the high-frequency side switch circuit as a PIN diode switch circuit, it is possible to reduce power consumption and suppress heat generation. In addition, the use of the expensive high-frequency compound semiconductor transistor is limited to the low-frequency side switch circuit, whereby the entire high-frequency switch module can be configured at low cost.
[0016]
When the external component is surface-mounted in the high-frequency switch module of the present invention, a part of the first-type surface conductor may be cut out, and the connection pad may be arranged in the cutout region. On the other hand, if the connection pads are arranged on the main surface of the laminate outside the first type surface conductor and the terminal on the external component side and the connection pads are wire-bonded, the first type surface conductor And the distance between the connection pad and the connection pad can be increased, and the parasitic capacitive coupling between the two can be further reduced.
[0017]
The first type surface conductor can be a ground layer for grounding the attenuation path of the stopband signal component of the filter included in the branching circuit. When a first-type surface conductor is used as a ground layer and a large parasitic capacitance is generated between the ground conductor and the connection pad, the parasitic capacitance is changed to a signal transmission path opened and closed by the ground layer and a switch, as in Patent Document 2. Is inserted in a shunt-like manner, which leads to an adverse effect such as signal attenuation (and a decrease in filter gain). However, by adopting the present invention, the parasitic capacitance formed between the connection pad and the first-type surface conductor is greatly reduced, so that the first-type surface conductor can be used as a ground layer for a filter. In addition, it is possible to effectively suppress a decrease in filter gain and the like.
[0018]
Next, the laminate can be configured to include a plurality of capacitors. Among those capacitors, those whose capacitor electrodes are located outside the area directly below the first-type surface conductor are referred to as first-type capacitors, and whose capacitor electrodes overlap the area directly below the first-type surface conductor. Is a second type capacitor. In this case, if the capacitor of the filter included in the demultiplexing circuit is formed as a first-type capacitor on a conductor layer located below the outermost dielectric layer, the electrode of the capacitor and the first-type surface conductor , The parasitic capacitive coupling between the uppermost dielectric layer and the outermost dielectric layer is less likely to occur, and filter characteristics such as suppression of attenuation of a signal passing through the filter can be improved. In particular, a non-grounded capacitor (non-grounded type capacitor) arranged on a signal passing path of the filter, when coupled with a parasitic capacitance formed on the ground side, causes not only a decrease in gain but also a fluctuation factor of a cutoff frequency. Therefore, there is a possibility that the demultiplexing characteristics of the received signal itself may be affected. Therefore, if the non-grounded capacitor is used as the first type capacitor, such a problem can be effectively prevented. On the other hand, the filter capacitor may include a grounded capacitor in which one electrode is grounded. However, since the capacitor can absorb a parasitic capacitance between the ground layer (or power supply layer), the second type capacitor is used. By forming as, it contributes to the reduction of the area of the laminate.
[0019]
On the other hand, in the laminate, a coil constituting a filter can be formed in a conductor layer located below the outermost dielectric layer. In this case, it is desirable to dispose the coil so as to be farther from the second type surface conductor in the thickness direction of the laminate than the capacitor of the filter. According to this structure, by arranging the coil of the filter away from the second type surface conductor, mutual induction between the coil and the second type surface conductor is suppressed, and a decrease in the inductance of the coil due to the mutual induction can be prevented. Therefore, a coil having the same inductance can be formed with a short line length, which contributes to a reduction in the area of the laminate. By arranging the capacitor using the space formed between the coil and the second type surface conductor, the space in the laminate can be more effectively utilized, and the overall size of the laminate can be reduced. In addition, when the coil forms a part of the resonance circuit for the purpose of steepening the filter characteristics, if the distance between the coil and the second type surface conductor is increased, the resonance Q value can be increased. As a result, the filter characteristics can be improved. In the above configuration, if one electrode of the grounded capacitor among the capacitors of the filter is also used as the second type surface conductor, it further contributes to the miniaturization of the laminate.
[0020]
Next, since the first type capacitor hardly generates a parasitic capacitance between the first type capacitor and the first type surface conductor, one of the electrodes of the first type capacitor is formed on the conductor layer located immediately below the outermost dielectric layer. can do. Thereby, the total thickness of the dielectric layer inserted between the first-type capacitor and the first-type capacitor can be reduced, which contributes to a reduction in the height of the antenna switch module.
[0021]
In addition, on the main surface of the outermost dielectric layer, the area immediately above the electrode forming the first-type capacitor must be a free area in which the first-type surface conductor is not formed. As long as the parasitic capacitance between them does not become excessive, a part of the connection pad (for example, 10% or less of the total area of the plurality of connection pads: FIG. 4 of Patent Document 2) corresponds to the connection pad. 50% or more of the entire area of the wiring electrode Lp overlaps with the ground electrode Gp1), and the space on the main surface of the outermost dielectric layer can be effectively used.
[0022]
On the other hand, when the electrode of the capacitor of the filter included in the demultiplexing circuit is formed on the conductor layer located below the outermost dielectric layer, the electrode of the capacitor is formed in a region directly below the first type surface conductor. While being configured as a second type capacitor that causes overlap, two or more dielectric layers can be arranged to be separated from the first type surface conductor. Even in the case where the electrode of the capacitor and the first type surface conductor are overlapped, if two or more dielectric layers are interposed between the first type surface conductor, the capacitor electrode and the first type surface conductor may be overlapped. The parasitic capacitance coupling with the seed surface conductor is relatively small, and the influence on the filter characteristics can be reduced. Further, by arranging the electrode of the capacitor and the first-type surface conductor in an overlapping manner, the space in the in-plane direction of the laminate can be effectively used, and the high-frequency switch module can be made compact. In this case, if the capacitor on the ground path that branches from the passing signal path of the filter to the ground side is a second-class capacitor, even if some parasitic capacitance is generated, this parasitic capacitance is a regular capacitor on the ground path. The influence can be relatively easily designed and absorbed by adjusting the electrode area of a regular capacitor. The second type capacitor and the first type surface conductor may be arranged so that the electrode of the second type capacitor is farther from the first type surface conductor in the thickness direction of the laminated body than the electrode of the first type capacitor. It is more desirable from the viewpoint of reducing the parasitic capacitive coupling with the capacitor.
[0023]
In the laminate, a coil constituting a filter can be formed in a conductor layer located below the outermost dielectric layer. In this case, it is desirable that the coil is arranged with two or more dielectric layers separated from the first-type surface conductor while overlapping with the region immediately below the first-type surface conductor. The coil, unlike the capacitor, requires a long line pattern for securing the inductance, and a substantial arrangement space in the plane of the laminate is large. Therefore, it is more advantageous from the viewpoint of space saving to arrange the first-type surface conductor over the first-type surface conductor than to arrange the first-type surface conductor in an area-avoided manner. In this case, the occurrence of parasitic capacitance can be suppressed by interposing two or more dielectric layers between the coil and the first type surface conductor. From the viewpoint of further reducing the parasitic capacitive coupling between the coil and the first type surface conductor, the coil is arranged so as to be farther from the first type surface conductor in the thickness direction of the laminate than the electrode of the first type capacitor. It is desirable to arrange. The fact that the coil is arranged to overlap the first-type surface conductor in the plane means that the overlapping area with the electrode of the first-type capacitor is reduced. Is also unlikely to occur.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a quad-band digital mobile phone (hereinafter, also simply referred to as a mobile phone), which is an example of a wireless telephone terminal that handles a plurality of frequency bands. The mobile phone 1 has an input / output interface 11 and a control microprocessor 10 as a main control unit composed of a CPU 12, a ROM 13, a RAM 14, and the like connected thereto. , An on-hook / off-hook switch 6 for switching the mobile phone 1 between an on-hook state and an off-hook state, and a band switch 7 for switching a communication frequency band. In the present embodiment, it is possible to switch between four communication systems of EGSM (first system), GSM850 (second system), PCS (third system) and DCS (fourth system).
[0025]
The receiver 3 is connected via an amplifier 15 and a D / A converter 16, the transmitter 4 is connected via an amplifier 17 and an A / D converter 18, and a liquid crystal monitor (LCD) 19 is connected via a monitor control circuit 20. , Respectively, are connected to the input / output interface 11. The telephone connection circuit 9 is connected to the input / output interface 11. The telephone connection circuit 9 includes a first modulator 32A for EGSM, a first transmitter 33A, a first receiver 35A and a first demodulator 36A, a second modulator 32B for GSM850, a second transmitter 33B, One receiving unit 35B and first demodulating unit 36B, third modulating unit 32C for PCS, third transmitting unit 33C, third receiving unit 35C and third demodulating unit 36C, fourth modulating unit 32D for DCS, fourth transmitting Unit 33D, a fourth receiving unit 35D and a fourth demodulating unit 36D, a frequency synthesizer 34 for synthesizing a communication carrier at a required frequency, a high-frequency signal processing circuit 2 according to an embodiment of the present invention, and an antenna 39 connected thereto. A reception signal belonging to a terminal reception band in each communication frequency band is extracted from a demultiplexed reception signal divided into each band through a demultiplexing circuit 44 (FIG. 2: described later) included in the high-frequency signal processing circuit 2. Terminal receiver Band extracting band pass filter circuit 40A, 40B, 40C, configured to include a 40D or the like. Although not shown, the telephone connection circuit 9 also includes a control radio wave transmitter for handover.
[0026]
The components other than the high-frequency switch module 2 among the components of the telephone connection circuit 9 are well-known and are not different from general digital mobile phones, and therefore detailed description is omitted. The basic operation of the mobile phone 1 is the same as that of the well-known one, but the outline is as follows. That is, the voice input from the transmitter 4 is amplified by the amplifier 17, and is further digitally converted by the A / D converter 18, and then modulated by the modulators (32 A to 32 D) corresponding to the selected communication frequency band. Then, the signal is further combined and amplified with a carrier by the transmission unit (33A or 33B) and transmitted from the high-frequency switch module 2 and the antenna 39. On the other hand, the received radio waves are received by the receivers (35A to 35DB) corresponding to the selected communication frequency band via the antenna 39 and the high-frequency switch module 2, and after the carrier component is removed, the demodulators (36A to 36D) Are demodulated into digital audio signals, and output from the receiver 3 via the D / A converter 16 and the amplifier 15.
[0027]
The high-frequency switch module 2 switches between a reception signal and a transmission signal in a time-division manner in response to switch control signals (VC1 to VC6 described later: signal control is performed by the control microprocessor 10). On the other hand, in the present embodiment, the switching of the communication frequency band is performed by the control microprocessor 10 by operating the band changeover switch 7. However, the band scan is performed using the frequency synthesizer 34, and the communication frequency band is automatically switched to the appropriate frequency band. Switching may be performed. Note that the switching process performed by the control microprocessor 10 is mainly a port switching process of the modulation units 32A to 32D and the demodulation units 36A to 36D in the input / output interface 11, a designated frequency switching process to the frequency synthesizer 34, and the like.
[0028]
Next, FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the high-frequency switch module 2. The high-frequency switch module 2 is a high-frequency circuit used by being connected to the antenna 39 as described above. The high-frequency switch module 2 includes an antenna-side input / output terminal ANT used for input / output of an antenna reception signal and an antenna transmission signal, and an antenna-side input / output terminal. A branching circuit 44 connected to the terminal ANT and separating the reception signal received via the antenna 39 into a low-frequency reception signal (2) and a high-frequency reception signal (4) is provided. The low-frequency side reception signal (2) and the high-frequency side reception signal (4) demultiplexed by the demultiplexing circuit 44 are both demultiplexed signals each including a plurality of communication frequency bands. In the present embodiment, the low band side reception signal (2) is EGSM and GSM850, and the high band side reception signal (4) is DCS and PCS. A low-frequency side switch circuit 42A and a high-frequency side switch circuit 42B are provided on the output side of each demultiplexed signal.
[0029]
In FIG. 2, the low-frequency side received signal {circle around (2)} is demultiplexed and extracted by the low-pass filter 45, and the high-frequency side received signal {circle around (4)} by the high-pass filter 46. In the present embodiment, each of the low-pass filter 45 and the high-pass filter 46 is configured by an analog filter (here, an LC passive filter). The received signal of each terminal reception band from the demultiplexing circuit 44 is switched between the transmission signal of each terminal transmission band from each of the transmission units 33A to 33D toward the antenna 39 by the corresponding switch circuits 42A and 42B.
[0030]
FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the high-frequency switch module 2. In the demultiplexing circuit 44, the low-pass filter 45 includes a passing signal path J that has a high impedance with respect to the cutoff high-frequency signal. L The upper coil L106 and the low-impedance capacitor C108 inserted in parallel with this and short-circuiting the cutoff high-frequency signal to ground form a basic element. On the other hand, the high-pass filter 46 has a passing signal path J that has a high impedance with respect to the cutoff low-frequency signal. H The upper capacitors C207 and C208 and the low-impedance coil L206 which is inserted in parallel and short-circuits the cut-off low-frequency signal to ground form basic elements.
[0031]
In the present embodiment, the low-pass filter 45 and the high-pass filter 46 of the demultiplexing circuit 44 short-circuit the cutoff signal region to ground in both the low-pass filter 45 and the high-pass filter 46 in order to sufficiently increase the attenuation characteristics. A coil L107 or a capacitor C209 which forms a series LC resonance circuit together with the capacitor C107 or the coil L206 as the basic element is inserted on the path. By inserting such a series LC resonance circuit, the filter attenuation characteristics can be sharpened. The resonance frequency needs to be adjusted by the values of the capacitance and the inductance of the capacitor C107 / coil L107 and the capacitor C209 / coil L206 of each series resonance circuit so that the position of the resonance pole is aligned near the frequency boundary to be separated. .
[0032]
Further, in the present embodiment, in order to further steepen the attenuation characteristic, a coil L106 constituting a high-frequency cutoff parallel LC resonance circuit is inserted together with the capacitor C108 on the passing signal path. The parallel LC resonance circuit functions to sharpen a pole generated on the pass band side of the filter transition region. It is necessary to adjust the resonance frequency based on the values of the capacitance and the inductance of the capacitor C108 and the coil L106 so that the position of the pole is aligned near the frequency boundary to be separated.
[0033]
The switch circuits 42A and 42B both switch between a transmission connection mode in which the transmission input terminal is connected to the antenna-side input / output terminal ANT and a reception connection mode in which the reception output terminal is connected to the antenna-side input / output terminal ANT. The switching is performed. The switch circuit 42A is for processing the low band side reception signal (2), and has a reception terminal R for EGSM. X1 Terminal R for GSM850 X2 , And a transmission terminal T shared by EGSM and GSM850 X1 T X2 Having. The switch circuit 42B is for processing the high-frequency side reception signal {circle around (4)}. X3 , DCS receiving terminal R X4 And the transmission terminal T shared by the PCS and DCS X3 T X4 And Note that, as shown in FIG. X1 T X2 , T X3 T X4 Are connected to transmission low-pass filter circuits 41A and 41B for removing transmission harmonics having a pass band including a terminal transmission band of two communication frequencies. In the present embodiment, these are provided so as to be externally attached to a laminated body 80 described later.
[0034]
The low-frequency side switch circuit 42A includes an antenna-side input / output unit ANT and a reception output terminal R X1 , Reception output terminal R X2 And transmission input terminal T X1 T X2 Transistors Tr1, Tr2, Tr3 each composed of a GaAs MESFET with a drain and a source connected to each other are provided on each path connecting the transistors Tr1, Tr2, Tr3. Entered individually. VC1, VC2 and VC3 are binary control signals, and in the transmission connection mode, the transmission input terminal T X1 T X2 , The input states of VC1, VC2, and VC3 are controlled such that only the transistor Tr3 corresponding to. In the transmission connection mode, the reception output terminal R X1 And reception output terminal R X2 The input states of VC1, VC2, and VC3 are controlled such that the transistor Tr1 or the transistor Tr2 corresponding to one of them is selectively turned on, and the other is turned off.
[0035]
The high-frequency switch circuit 42B includes an antenna-side input / output unit ANT and a reception output terminal R. X3 , Reception output terminal R X4 And transmission input terminal T X3 T X4 Transistors Tr4, Tr5 and Tr6 each composed of a GaAs-based MESFET with a drain and a source connected to each other are connected to each other, and switch control signals VC4, VC5 and VC6 are connected to the gates of the transistors Tr4, Tr5 and Tr6. Entered individually. VC4, VC5 and VC6 are binary control signals, and in the transmission connection mode, the transmission input terminal T X3 T X4 , The input states of VC4, VC5, and VC6 are controlled so that only the transistor Tr6 corresponding to. In the transmission connection mode, the reception output terminal R X3 And reception output terminal R X4 The input states of VC4, VC5, and VC6 are controlled such that the transistor Tr4 or the transistor Tr5 corresponding to one of them is selectively turned on and the other is turned off.
[0036]
Since only one of the four communication frequency bands shared by the switch circuits 42A and 42B is selected for transmission and reception, the switch circuits not involved in transmission and reception are switched so that all transistors are turned off. The input state of the control signal is controlled.
[0037]
2, the terminal reception band extraction band-pass filter circuits 40A (for EGSM: pass band 880 to 960 MHz), 40B (for GSM 850: pass band 824 to 894 MHz), 40C (for PCS: pass band 1850 to 1990 MHz), 40D (For DCS: pass band 1710 to 1880 MHz) X1 , R X2 , R X3 , R X4 In this embodiment, each is configured as a narrow band filter circuit (a so-called SAW filter) including a surface acoustic wave resonator.
[0038]
It should be noted that, of the switch circuits 42A and 42B of FIG. 3, one provided at least on the output side of the high-frequency side reception signal (4) of the demultiplexing circuit 44 (42A), and in the present embodiment, the high-frequency side reception signal (4) The transmission input terminals T (42A, 42B) provided on the output side of both the low-frequency side reception signal and the low-frequency side reception signal (2) X1 T X2 And T X3 T X4 Are configured as a single terminal shared in two communication frequency bands handled by the switch circuits 42A and 42B. As shown in FIG. 1, each transmission input terminal T X1 T X2 , T X3 T X4 The transmission signal is input through the high-frequency low-noise amplifiers 21 and 22.
[0039]
The high-frequency switch module 2 in FIG. 2 has a laminate 80 in which conductor layers M1 to M11 and dielectric layers D1 to D11 are alternately laminated, as shown in FIG. The laminate 80 has conductor layers M1 to M11, and among these, the conductor layers M1 to M10 form a part of a high-frequency circuit, specifically, a laminate circuit pattern of the branching circuit 44. The conductor layers M1 to M11 are coupled in the layer thickness direction by vias VA formed in the dielectric layers D1 to D11. The dielectric layer is made of, for example, a ceramic such as a glass ceramic made of lead borosilicate glass and alumina. The laminate 80 is manufactured by a method in which a circuit pattern of the conductor layers M1 to M11 is printed on a ceramic green sheet, which is a raw material of a dielectric layer, using a conductive paste to form a thick film, laminated, and fired.
[0040]
In the laminate 80, a part of the main surface of the outermost dielectric layer D11 is secured as a mounting space for the external component 42IC of the high-frequency circuit. In the present embodiment, the external component 42IC is a GaAs-based IC switch that integrates the high-frequency compound semiconductor transistors Tr1 to Tr6 and constitutes the switching element of the first and second switch circuits 42A and 42B (hereinafter, referred to as IC). Switch 42IC). FIG. 5 is a plan view of the stacked body 80 on the outermost dielectric layer (D11) side. FIG. 6 is a plan view showing a conductor arrangement layout of each of the conductor layers M1 to M11. As shown in FIG. 6, on the main surface of the outermost dielectric layer D11, the mounting space for the IC switch 42IC is covered with a first-type surface conductor MG1 constituting the conductor layer M11. An IC switch 42IC, which is an external component, is arranged on the surface conductor MG1.
[0041]
On the main surface of the outermost dielectric layer D11, a connection pad PD for connecting a terminal on the side of the IC switch 42IC (external component) is provided separately from the first surface conductor MG1. It is arranged so as to form a part of M11. In the present embodiment, the connection pad PD is arranged on the main surface outside the first-type surface conductor MG1, and as shown in FIG. 4, the terminal TM on the IC switch 42IC (external component) side and the connection TM The pad PD is wire-bonded with the gold wire 50. As shown in FIG. 5, an antenna-side input / output terminal ANT and an input / output terminal for transmission / reception (R X1 , R X2 , T X1 T X2 , R X3 , R X4 , T X3 T X4 ), A plurality of ground terminals GND, and ON / OFF control terminals CTL1, CTL2, and CTL3 of the switch circuits 42A and 42B (a required setting state of VC1 to VC6 in FIG. 2 is created by a combination of these input states). Have been. In FIG. 2, each input / output terminal R X1 , R X2 , T X1 T X2 , R X3 , R X4 , T X3 T X4 Are externally provided with DC cut capacitors C3, C4, C5, C6, C7, and C8.
[0042]
FIG. 18 is an enlarged circuit diagram of the branching circuit 44, and the symbols of the electrodes formed in the conductor layers M1 to M11 of the multilayer body 80 are also shown for each capacitor. Then, in the conductor arrangement layout of the conductor layers M1 to M11 shown in FIGS. Also, the coil patterns are drawn with the corresponding reference numerals for the respective coils. Symbols VPA and VPB indicate via pads, and the filled-in via pad VPA indicates that a via connection is made to the upper layer conductor, and the outlined white pad pad VPB indicates that the via pad is connected to the lower layer conductor. In each of the conductor layers M1 to M4, terminal pads TPA and TPB are formed along the periphery. The terminal pad TPA indicated by solid color indicates that the via is connected to the upper conductor, and the terminal pad TPB indicated by white indicates that the via is connected to the lower conductor. As shown in FIG. 4, the terminal pads TPA and TPB corresponding to each other are electrically integrated by a terminal connecting conductor 81 formed over each layer on the side surface of the laminate 80 as shown in FIG. , Each terminal ANT, R in FIG. X1 , R X2 , T X1 T X2 , R X3 , R X4 , T X3 T X4 , GND and CTL1 to CTL3.
[0043]
The following is a supplementary explanation. The mounting base surface conductor MG1 of the conductor layer M11 (FIG. 6) is connected to the corresponding connection pad PD via the line conductor LN. In consideration of the fact that each via pad and terminal pad indicated by reference numeral F1 in FIGS. 6 to 16 are conductively connected by vias, the first-type surface conductor MG1 is the second-type surface conductor MG1 shown in FIGS. It can be seen that the plane conductors MG2 and MG3 are electrically connected. Since the terminal pad F1 in FIGS. 14 and 16 is electrically connected to the ground terminal GND in correspondence with FIG. 5, the first-type surface conductor MG1 is separated from the second-type surface conductors MG2 and MG3 by the demultiplexing. It can also be seen that the ground layer of the circuit 44 is formed. The ground layer is for grounding the short-circuit paths RL and RH of the cutoff signal of the filters 45 and 46 included in the branching circuit 44 in FIG. As is clear from the above configuration, the second type surface conductors MG2 and MG3 forming a ground layer other than the first type surface conductor MG1 are separated from the first type surface conductor MG1 by two or more dielectric layers D4 to D11. Have been separated.
[0044]
The interposition of the first-type surface conductor MG1 effectively suppresses the RF interference between the branching circuit 44 formed in the laminated body 80 and the IC switch 42IC as an external component. Further, a connection pad PD for mounting the IC switch 42IC is arranged on the main surface of the outermost dielectric layer D11, but the same surface as the first-type surface conductor MG1 has less capacitive coupling. The second type surface conductors MG2 and MG3, which constitute other ground layers, are arranged above and separated from each other by two or more dielectric layers D4 to D11 below the first type surface conductor MG1. Therefore, the capacitive coupling with the second type surface conductors MG2 and MG3 is also small. Therefore, the parasitic capacitance component derived from the connection pad PD is suppressed low, and the gains of the filters 45 and 46 are hardly affected.
[0045]
In FIG. 18, among the capacitors of the filters 45 and 46 included in the demultiplexing circuit 44, the non-grounded capacitors C207 and C208 which are the main part of the high-pass filter 46 and are arranged on the passing signal path JH are shown in FIG. As shown in FIGS. 8 and 9, the electrodes E4DB ′, E4DA + E4DB, and E1D + E4DA (see FIG. 18) move from the region directly below the first-type surface conductor MG1 (indicated by broken lines in FIGS. 7 to 13). It is located at a position off and is a first-class capacitor. In the present embodiment, since the electrodes E4DA and E4DB of the capacitors C207 and C208 in FIG. 18 are always at the same potential, they are formed as an integral electrode E4DA + E4DB as shown in FIG.
[0046]
Also, in FIG. 18, the capacitor C108 which is disposed on the passing signal path JL of the low-pass filter 45 and constitutes the portion C of the high frequency cutoff parallel LC resonance circuit has the electrodes E1D and E1D ′. As shown in FIG. 10, these electrodes E1D and E1D ′ are also arranged at positions outside the region immediately below the first-type surface conductor MG1, forming a first-type capacitor. In the present embodiment, in FIG. 18, the electrode E1D of the capacitor C108 is always at the same potential as the electrode E4DA 'of the capacitor C208 on the high-pass filter 46 side. Therefore, as shown in FIG. 9, both electrodes are integrated as an electrode E1D + E4DA'. Is formed.
[0047]
When the capacitors C207 and C208 of the high-pass filter 46 overlap with the first-type surface conductor MG1, as shown in FIG. 18, a parasitic capacitance CV3 is inserted in parallel with the capacitors C207 and C208 on the ground side. As a result, the impedance of the reception signal on the high frequency side to be passed is reduced, and the filter gain is reduced. However, by avoiding the overlap with the first type surface conductor MG1 as described above, such a problem can be effectively suppressed.
[0048]
On the other hand, the capacitor C108 of the low-pass filter 45 forms a portion C of the parallel LC resonance circuit for sharpening the pole at the end of the passband. If the capacitor C108 overlaps with the first-type surface conductor MG1, as shown in FIG. 18, a parasitic capacitance CV2 appears in parallel with the ground side, so that the resonance frequency shifts. As a result, there is a concern that the steepness of the attenuation characteristic is impaired. However, if the overlap with the first type surface conductor MG1 is avoided as described above, such a problem can be effectively suppressed. In addition, since the influence of the capacitive coupling with the first type surface conductor MG1 is larger on the capacitor C108 side of the low-pass filter 45 for which the resonance frequency needs to be controlled, in the present embodiment, as shown in FIG. The electrode E1D 'of the capacitor C108 is arranged farther away from the first-type surface conductor MG1 in the thickness direction of the laminate than the electrodes E4DB', E4DA, E4DB, E4DA of the capacitors C207, C208 of the high-pass filter 46.
[0049]
Note that the electrode E4DB 'of the capacitor C208 of the high-pass filter 46 is arranged in a region immediately below the first-type surface conductor MG1. In the present embodiment, in order to further reduce the parasitic capacitance coupling in the layer thickness direction between the electrode E4DB ′ and the first-type surface conductor MG1, the outermost dielectric layer D11 is set to be smaller than the other dielectric layers D1 to D10. It is formed thick.
[0050]
Next, in FIG. 18, the coils L106, L107, L206 constituting the filters 45, 46 are formed on the conductor layers M6, M5, as shown in FIGS. Each of these coils L106, L107, L206 overlaps with the area immediately below the first type surface conductor G1, but is separated from the first type surface conductor G1 by two or more dielectric layers D7 to D11. The parasitic capacitance coupling with the first type surface conductor G1 is suppressed. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, these coils L106, L107, and L206 are arranged farther away from the first-type surface conductor MG1 in the thickness direction of the laminate than the above-mentioned first-type capacitors C208, C207, and C108. Thus, the effect of reducing the parasitic capacitance between the first surface conductor G1 is further enhanced. In particular, as shown in FIG. 18, the parasitic capacitance CV2 of the coil L106 constituting the parallel LC resonance circuit of the low-pass filter 45 requiring the steepening of the attenuation characteristic is generated in the same manner as the capacitor C108. It is effective to increase the distance between the first surface conductor G1 and the first type surface conductor G1. Also for the series LC resonance circuits on the ground short-circuit paths RL and RH, controlling the resonance frequency is important from the viewpoint of sharpening the resonance pole. As shown in FIG. 18, in the coils L107 and L206 forming the resonance circuit, the parasitic capacitances CV1 and CV4 generated by the connection with the first surface conductor MG1 are coupled in parallel with the capacitors C107 and C209 forming the resonance circuit. Therefore, increasing the distance between the coils L107 and L206 and the first type surface conductor G1 is also effective in controlling the resonance frequency.
[0051]
In this embodiment, since the capacitors C107 and C209 constituting the above-described series LC resonance circuit are both short-circuited to the ground as shown in FIG. As shown, it is formed by sandwiching the electrodes E2D and E5D between the two second type surface conductors MG2 and MG3 forming the ground layer. In other words, the second type surface conductors MG2 and MG3 also serve as the electrodes of the capacitors C107 and C209, thereby contributing to the compactness of the laminate 80 and the high-frequency switch module 2. In addition, since the second type surface conductors MG2 and MG3 oppose both surfaces of the electrodes E2D and E5D, a capacitor having a relatively large capacity is realized even if the area is small, and the effect of downsizing is further enhanced. Further, as shown in FIG. 4, the second type surface conductors MG2 and MG3 are arranged so as to be farther from the first type surface conductor G1 than the coils L106, L107 and L206 in the thickness direction of the laminated body. And the connection pad PD, almost no parasitic capacitance is formed. In the present embodiment, as apparent from a comparison between FIG. 6 and FIG. 7, only one (indicated by reference numeral F2) of the plurality of connection pads PD is the first type capacitor C207. It is arranged in a region immediately above the electrode E4DB '. Since the connection pad PD is electrically connected to the electrode E4DB 'via the via, there is no fear that a parasitic capacitance is generated between the connection pad PD and the electrode E4DB'. In other words, in the high-frequency switch module 2 of the present embodiment, the connection pad PD is electrically connected to the second type surface conductor, the line conductor, the capacitor electrode, or the coil pattern and the via included in the conductor layer M11 immediately below. Except for the conductive type (F2), the second type surface conductor, the line conductor, the capacitor electrode, and the coil pattern are arranged in a positional relationship that does not cause overlap.
[0052]
In the high-frequency switch module 2 described above, the low-frequency switch circuit 42A and the high-frequency switch circuit 42B are both configured by IC switches, but at least one of them may be configured by a diode switch. it can. FIG. 17 shows an example in which the high-frequency side switch circuit 42B is configured as a diode switch (only the high-frequency side switch circuit 42B is taken out and the rest is exactly the same as FIG. 3). Specifically, each terminal R X3 , R X4 , T X3 T X4 Are provided with switching diodes D1, D2, D3 each composed of a PIN diode. Of these, terminal R X4 , A diode D2 is inserted as a shunt-type switching element and the other terminal R X3 , T X3 T X4 , Diodes D1 and D3 are inserted as series-type switching elements.
[0053]
Each terminal R X3 , R X4 , T X3 T X4 Switch control paths U1, U2, and U3 are provided in such a manner as to branch from the signal path to the ground to the ground side. Each terminal R into which diodes D1 and D3 are inserted as a series switch element X3 , T X3 T X4 Are provided with DC bias application switch terminals VC4 and VC6, respectively. Between the switch terminals VC4 and VC6 and ground, a bias capacitor that prevents short-circuiting of bias DC and allows AC passage. C1 and C2 are inserted. Choke coils L1 and L3 are inserted between the diodes D1 and D3 and the switch terminals VC4 and VC6.
[0054]
On the other hand, a terminal R into which a diode D2 is inserted as a shunt-type switching element X4 As for the DC bias, a bias resistor R1 for applying a DC bias is provided branching to the ground side, and a bias capacitor C2 for preventing a short circuit of the bias DC and ground and permitting the passage of AC is inserted in parallel with the bias resistor R1. You. The bias voltage applied to the diode D2 is increased by the presence of the bias resistor R1. X3 , T X4 T X4 It is controlled in conjunction with the bias voltage applied to the switch terminals VC4 and VC6 on the side. Note that the coil L2 inserted on the anode side of the diode D2 on the signal path is for forming a series LC resonance circuit with the bias capacitor C2.
[0055]
The operation of the diode switch forming the high-frequency side switch circuit 42B is as follows. Terminal R X3 Is turned on, the DC bias voltage to the switch terminal VC4 is set to a threshold value or more in the forward direction, and the DC bias voltage to the switch terminal VC6 is set to a value less than the threshold value. Then, the diode D1 becomes an ON bias to lower the impedance, and the terminal R X3 Signal passing to the side is allowed. On the other hand, terminal R X4 On the side, a forward direct current bias from the switch terminal VC4 side is applied to the diode D2, and similarly becomes an ON bias, so that the signal is short-circuited to the ground via the low-impedance diode D2 of the switch control path U2. Therefore, the terminal R X4 Does not show a signal. Also, terminal T X3 T X4 On the side, the diode D3 becomes an OFF bias and generates a capacitance, thereby increasing the impedance, so that no signal appears.
[0056]
On the other hand, terminal T X3 T X4 If it is desired to turn on the side, the DC bias voltage to the switch terminal VC6 may be set to a threshold value or more, and the switch terminal VC4 may be set to less than the threshold value. Also, terminal R X4 When it is desired to turn on the side, the DC bias voltages to the switch terminals VC4 and VC6 are both set to be less than the threshold. As a result, the diode D2 becomes OFF-biased and the switch control path U2 on the ground side has a high impedance. X4 Signal passing to the side is allowed. Further, since the diodes D1 and D2 are both OFF-biased, the terminal R X3 , T X3 T X4 Does not show a signal.
[0057]
When the diode D1 or D3 has an ON bias, the bias capacitor C2 provided on the switch control path U2 side and the coil L2 form a series LC resonance circuit, so that the switch control path U2 is short-circuited to ground in a desired frequency band. Of the diode D1 or the terminal R3 of the diode D3 X4 Isolation characteristics for the signal path on the side are further improved. Further, for the diodes D1 and D3 constituting the series-type switch element, in order to further enhance the isolation characteristics, the diodes D1 and D3 are combined with the capacitance when the diodes D1 and D3 are OFF to form a parallel LC resonance circuit. Provided are coils L301 and L302, and capacitors C301 and C302 for preventing a short circuit of DC bias to diodes D1 and D3.
[0058]
The low-frequency side switch circuit 42A is configured as an IC switch similar to that of FIG. 1, and is disposed on the first-type surface conductor MG1 of the multilayer body 80 similar to that of FIG. Further, at least a part of the coils L1 to L3 or the capacitors C1 to C3 of the high-frequency side switch circuit 42B is formed in an inner layer on the conductor layer of the multilayer body 80. The diodes D1 to D3 are mounted on the main surface of the uppermost dielectric layer D11 of the multilayer body 80 as external components. At this time, these diodes D1 to D3 may be arranged on the first-type surface conductor MG1 together with the IC switch forming the high-frequency side switch circuit 42A.
[0059]
Further, in the above-described embodiment, the external components arranged on the first-type surface conductor MG1 are, besides the above-described IC switch and diode, a capacitor having a relatively large capacitance that is not formed in the laminate 80 and a large inductance. It is also possible to use a coil, or a narrow band filter element such as a SAW filter constituting the bandpass filters 40A, 40B, 40C, and 40D for extracting the terminal reception band. Further, in the above embodiment, an example of application to a quad-band mobile phone has been described. However, the present invention can be applied to other mobile phones having a different number of bands, such as a triple-band mobile phone.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a mobile phone showing one embodiment of a wireless telephone terminal of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the high-frequency switch module.
FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the high-frequency switch module of FIG. 2 according to the first embodiment;
FIG. 4 is a schematic front sectional view showing an example of a laminate used for the high-frequency switch module of FIG. 2;
FIG. 5 is a plan view of FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a first conductor layer layout of the laminate.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a second conductor layer layout of the laminate.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a third conductor layer layout of the laminate.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fourth conductor layer layout of the laminate.
FIG. 10 is an explanatory view showing a fifth conductor layer layout of the laminate.
FIG. 11 is an explanatory view showing a sixth conductor layer layout of the laminate.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a seventh conductor layer layout of the laminate.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an eighth conductor layer layout of the laminate.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a ninth conductor layer layout of the laminate.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a tenth conductor layer layout of the laminate.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an eleventh conductor layer layout of a laminate.
FIG. 17 is a circuit diagram showing details of the high-frequency switch module of FIG. 2 according to a second embodiment.
FIG. 18 is an enlarged view of a circuit of a branching circuit portion of the high-frequency switch module.
[Explanation of symbols]
1. Digital mobile phones (wireless telephone terminals)
2 High frequency switch module
32A to 32D modulation unit (transmission circuit)
33A to 33D transmission unit (transmission circuit)
35A to 35D receiving unit (receiving circuit)
36A to 36D demodulation unit (receiving circuit)
39 antenna
42A low frequency side switch circuit
D1, D2, D3 PIN diode
42B high frequency side switch circuit
Tr1 to Tr3, 51 GaAs MESFETs (high-frequency compound semiconductor transistors)
42IC IC switch (external parts)
44 demultiplexing circuit
45 Low-pass filter
46 High Pass Filter
80 laminate
T X1 , R X1 , T X2 T X3 , R X2 , R X3 , T X4 R X4 I / O terminal
ANT antenna input / output terminal
MG1 First-class surface conductor (ground layer)
Pad for PD connection
MG2, MG3 Type 2 surface conductor (ground layer)
D1 to D11 Dielectric layer
M1 to M11 conductor layer
D1 Top dielectric layer
C207, C208, C108 First class capacitors
L206, L106, L107 coil

Claims (12)

アンテナに接続して使用され、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
前記アンテナ側入出力端子につながり、前記アンテナを介して受信する受信信号を、高域側受信信号と低域側受信信号とに分波する分波回路と、
分波された前記高域側受信信号と前記低域側受信信号とを無線電話通信装置の受信回路側へ出力する受信出力端子と、前記無線電話通信装置の送信回路からの送信信号が入力される送信入力端子との、前記アンテナ側入出力端子に対する接続を切り換えるスイッチ回路とを有する高周波回路を備え、
導体層と誘電体層とが交互に積層された積層体内に、前記分波回路の少なくとも一部をなす内層パターンが前記導体層に形成され、該積層体の最表面側誘電体層の主表面に、前記高周波回路の一部をなす外付け部品が実装され、また、該積層体の表面には、前記アンテナ側入出力端子と、前記スイッチ回路の前記受信出力端子及び前記送信入力端子とが形成され、
前記積層体の前記最表面側誘電体層の前記主表面上に配置される導体層には、グランド層又は電源層として使用される第一種面導体が形成され、前記外付け部品が該第一種面導体上に配置されるとともに、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が、該第一種面導体に対し2層以上の誘電体層を隔てて前記積層体内部に配置され、前記最表面側誘電体層の前記主表面には、前記第一種面導体とは別に、前記外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドが、前記導体層の一部をなす形で配置されてなることを特徴とする高周波スイッチモジュール。
An antenna-side input / output terminal that is used by being connected to an antenna and is used for input / output of an antenna reception signal and an antenna transmission signal,
A branching circuit that is connected to the antenna-side input / output terminal and branches a reception signal received through the antenna into a high-band reception signal and a low-band reception signal.
A reception output terminal that outputs the split high-frequency side reception signal and the low-frequency side reception signal to a reception circuit side of the wireless telephone communication device, and a transmission signal from a transmission circuit of the wireless telephone communication device is input. A high-frequency circuit having a transmission input terminal and a switch circuit for switching connection to the antenna-side input / output terminal,
An inner layer pattern forming at least a part of the branching circuit is formed in the conductor layer in a laminate in which conductor layers and dielectric layers are alternately laminated, and the main surface of the outermost dielectric layer of the laminate is formed. External components forming a part of the high-frequency circuit are mounted, and the antenna-side input / output terminal and the reception output terminal and the transmission input terminal of the switch circuit are provided on the surface of the laminate. Formed,
A first-type surface conductor used as a ground layer or a power supply layer is formed on the conductor layer disposed on the main surface of the outermost surface dielectric layer of the laminate, and the external component is provided on the conductor layer. A second type surface conductor, which is arranged on the type 1 surface conductor and forms another ground layer or a power supply layer, is separated from the first type surface conductor by two or more dielectric layers inside the laminate. On the main surface of the outermost dielectric layer, a connection pad for connecting a terminal on the external component side, apart from the first-type surface conductor, is a part of the conductor layer. A high frequency switch module, wherein the high frequency switch module is arranged in the form of:
前記スイッチ回路は、前記切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタにて構成されてなり、該高周波用化合物半導体トランジスタが前記外付け部品として、前記第一種面導体上に配置される請求項1記載の高周波スイッチモジュール。The switch circuit, wherein the switching element for performing the switching is configured by a high-frequency compound semiconductor transistor, and the high-frequency compound semiconductor transistor is disposed on the first type surface conductor as the external component. 2. The high-frequency switch module according to 1. 前記接続用パッドは、前記主表面上において前記第一種面導体の外側に配置され、前記外付け部品側の端子と該接続用パッドとがワイヤボンディングされる請求項1又は請求項2に記載の高周波スイッチモジュール。The said connection pad is arrange | positioned outside the said 1st surface conductor on the said main surface, The terminal of the said external component side and the said connection pad are wire-bonded. High frequency switch module. 前記第一種面導体は、前記分波回路を構成するフィルタの、阻止域信号成分の減衰経路を接地するためのグランド層を構成する請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波スイッチモジュール。4. The filter according to claim 1, wherein the first-type surface conductor forms a ground layer for grounding an attenuation path of a stopband signal component of a filter forming the branching circuit. 5. High frequency switch module. 前記積層体に複数のコンデンサが含まれるとともに、それらコンデンサのうち、前記コンデンサの電極が前記第一種面導体の直下領域から外れた位置に配置されるものを第一種コンデンサとし、前記コンデンサの電極が前記第一種面導体の直下領域と重なりを有するものを第二種コンデンサとして、前記分波回路に含まれるフィルタのコンデンサが、前記最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に前記第一種コンデンサとして形成されてなる請求項4記載の高周波スイッチモジュール。A plurality of capacitors are included in the laminate, and among these capacitors, a capacitor in which an electrode of the capacitor is disposed at a position deviated from a region immediately below the first type surface conductor is referred to as a first type capacitor. A capacitor of a filter included in the demultiplexing circuit, wherein a capacitor having an electrode overlapping with a region immediately below the first type surface conductor is a second type capacitor, and a conductor layer positioned below the outermost surface dielectric layer. The high-frequency switch module according to claim 4, wherein the high-frequency switch module is formed as the first type capacitor. 前記第一種コンデンサが非接地型コンデンサである請求項5記載の高周波スイッチモジュール。The high-frequency switch module according to claim 5, wherein the first type capacitor is a non-grounded type capacitor. 前記フィルタのコンデンサは、一方の電極が接地される接地型コンデンサを含み、該コンデンサが前記第二種コンデンサとして形成される請求項5又は請求項6に記載の高周波スイッチモジュール。7. The high-frequency switch module according to claim 5, wherein the capacitor of the filter includes a grounded capacitor having one electrode grounded, and the capacitor is formed as the second-type capacitor. 8. 前記積層体において、前記最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、前記フィルタを構成するコイルが形成されるとともに、該コイルを、前記フィルタのコンデンサよりも積層体厚さ方向において前記第二種面導体から遠くなるように配置する請求項7記載の高周波スイッチモジュール。In the laminate, a coil constituting the filter is formed in a conductor layer located below the outermost dielectric layer, and the coil is disposed in a thickness direction of the laminate more than a capacitor of the filter. The high-frequency switch module according to claim 7, wherein the high-frequency switch module is arranged so as to be far from the second type surface conductor. 前記フィルタのコンデンサのうち前記接地型コンデンサの一方の電極が、前記第二種面導体に兼用されている請求項7又は請求項8に記載の高周波スイッチモジュール。9. The high-frequency switch module according to claim 7, wherein one electrode of the ground-type capacitor among the capacitors of the filter is also used as the second type surface conductor. 10. 前記スイッチ回路は、前記高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路と、前記低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路とがいずれも、前記切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタにて構成され、該高周波用化合物半導体トランジスタが前記外付け部品として、前記第一種面導体上に配置される請求項2ないし請求項9のいずれか1項に記載の高周波スイッチモジュール。The switch circuit includes a high-frequency switch circuit for handling the high-frequency reception signal and a low-frequency switch circuit for handling the low-frequency reception signal. The high-frequency switch according to any one of claims 2 to 9, wherein the high-frequency compound semiconductor transistor is configured on the first type surface conductor as the external component. module. 前記スイッチ回路は、前記高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路が、前記切り替えを行なうスイッチ素子がPINダイオードにて構成され、前記低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路が、前記切り替えを行なうスイッチ素子を高周波用化合物半導体トランジスタにて構成し、該高周波用化合物半導体トランジスタが前記外付け部品として、前記第一種面導体上に配置される請求項2ないし請求項9のいずれか1項に記載の高周波スイッチモジュール。The switch circuit includes a high-frequency switch circuit for handling the high-frequency reception signal, a switch element for performing the switching is configured by a PIN diode, and a low-frequency switch for handling the low-frequency reception signal. 3. The circuit according to claim 2, wherein the switching element for performing the switching is configured by a high-frequency compound semiconductor transistor, and the high-frequency compound semiconductor transistor is disposed on the first type surface conductor as the external component. 10. The high-frequency switch module according to any one of 9 above. 請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の高周波スイッチモジュールと、
該高周波スイッチモジュールの前記アンテナ側入出力端子に接続されるアンテナと、
前記受信出力端子に接続される受信回路と、
前記送信入力端子に接続される送信回路とを備えたことを特徴する無線電話通信装置。
A high-frequency switch module according to any one of claims 1 to 11,
An antenna connected to the antenna-side input / output terminal of the high-frequency switch module;
A receiving circuit connected to the reception output terminal;
And a transmission circuit connected to the transmission input terminal.
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JP5342704B1 (en) * 2012-11-12 2013-11-13 太陽誘電株式会社 High frequency circuit module

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