JP2005027184A - 高周波複合部品 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の周波数を使用する無線ＬＡＮシステムの様な複数の周波数帯域を使用する無線システムを構築する際に、アンテナから高周波増幅回路の入力側までの間の回路の簡素化、信号損失の抑制化、低コスト化、小型化が実現できる高周波複合部品の提供。
【解決手段】この高周波複合部品は、アンテナ１を多層配線基板４１上に配置し、分波・合波回路２、整合回路３、４、および平衡・不平衡変換回路５、６をその基板４１内にそれぞれ配置し、その基板４１の側面に入出力端子７〜１０を設けるようにした。アンテナ１と分波・合波回路２とは、不平衡線路１１で接続され、分波・合成回路２と整合回路３、４とは不平衡線路１２、１３で接続されている。整合回路３、４と平衡・不平衡変換回路５、６とは、不平衡線路１４、１５で接続されている。平衡・不平衡変換回路５、６の各平衡端子は、平衡線路１６、１７を介して入出力端子７、８と９、１０と接続されている。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信機などのフロントエンドの一部として使用される高周波複合部品に関するものであり、例えば無線ＬＡＮシステムの無線通信に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話などの高周波複合部品としては、例えば平衡・不平衡回路（バラン）と、分波・合成回路とを備え、これらを多層配線基板内に複合化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来例で示した高周波複合部品では、分波・合成回路は不平衡信号をその処理対象としている。このため、分波・合成回路は、異なる２つの周波数を含む１つの不平衡信号を２つの不平衡信号に分割したり、または周波数の異なる２つの不平衡信号を１つの不平衡信号に合成することができる。
【０００３】
また、従来の高周波複合部品では、平衡・不平衡回路を含むので、平衡信号と不平衡信号の相互変換を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１７０３６号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来、例えば無線ＬＡＮシステムは２．４ＧＨｚ帯での使用が主であったが、最近の無線ＬＡＮシステムでは新たな規格の策定により５ＧＨｚ帯での使用も要求されるようになった。また、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯とを選択的に使用できることが要求されており、この要求を満たすために複数の周波数帯域に対応した無線ＬＡＮシステムを構築することが望まれる。
【０００６】
また使用周波数帯域の複数化は携帯電話についても同様で、例えばＧＳＭの９００ＭＨｚ帯と１．８ＧＨｚ帯とのデュアルバンド対応機などがその代表的な例である。
この様な使用周波数の離れた複数の帯域を使用する無線システムでは、その増幅器に共通のものを使用した場合、非常に広帯域な特性を確保する必要があるが、電力効率や特性面の問題より使用周波数帯毎に複数の高周波増幅器を用いるのが一般的である。
【０００７】
例えば無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の複数周波数に対応した端末では帯域毎に個別の増幅器を使用するのが一般的である
また、上記無線システムで主に使用される、増幅器の他に混合器，発振器等が統合されたＲＦ−ＩＣチップでは、性能面，構成面のメリットから通常は差動回路構成となっている。このため前記した増幅器は差動回路で構成されることが望ましい。
【０００８】
従って、例えば複数の周波数帯域を使用する，複数の周波数を使用する無線ＬＡＮシステムを構築するには、アンテナと差動形態の２つの高周波増幅回路との間に、分波・合成回路や平衡・不平衡変換回路を含む従来のような高周波複合部品が必要となる。
しかし、従来の高周波複合部品は、上記の無線ＬＡＮシステムなどの様な複数の周波数への使用を前提に適用することを想定していないので、上記の要望を満たすためには複数の素子を並列或いは直列に接続して使用する必要あるために回路占有面積の増大や面倒なインピーダンス整合回路の付加及び調整が必要となるほか、部品間のライン引き回しにより信号の損失が増大が生じてしまうという懸念材料が生じている。このため、新たな高周波複合部品の出現が望まれる。
【０００９】
その新たな高周波複合部品の考案に際して、アンテナから高周波増幅回路の入力側までの間の回路の簡素化、その間の信号の損失の抑制化、低コスト化、および小型化が実現できる高周波複合部品であることが望ましい。
そこで、本発明の目的は、新たな無線ＬＡＮのシステムなどを構築する際に、アンテナから高周波増幅回路の入力側までの間の回路の簡素化、その間の信号の損失の抑制化、低コスト化、および小型化が実現できる高周波複合部品を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のように構成した。
すなわち、第１の発明は、複数の回路素子を複合化させた高周波複合部品であって、前記回路素子は、高周波信号の送信または受信を行うアンテナと、複数の周波数信号の合波または分波を行う分波・合波回路と、平衡信号と不平衡信号の相互変換を行う少なくとも２つの平衡・不平衡変換回路とを含み、前記アンテナ、前記分波・合波回路、および平衡・不平衡変換回路を前記多層配線基板内にそれぞれ形成し、かつ、前記アンテナと前記分波・合成回路との間で不平衡信号の授受ができるようにし、前記分波・合成回路と前記平衡・不平衡変換回路との間で不平衡信号の授受がそれぞれできるようにした。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の高周波複合部品において、前記アンテナと前記分波・合成回路との間は不平衡線路で接続し、前記分波・合成回路と前記平衡・不平衡変換回路の不平衡端子との間はそれぞれ不平衡線路で接続するようにした。
第３の発明は、第１または第２の発明の高周波複合部品において、前記多層配線基板の所定の側面部または底面部に、前記平衡・不平衡変換回路の平衡端子と平衡線路で接続する平衡信号の入出力用の入出力端子を、さらに設けるようにした。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明の高周波複合部品において、前記アンテナは、前記多層配線基板内への形成に代えて、前記多層配線基板上に配置するようにした。
第５の発明は、第１乃至第４のうちのいずれかの発明の高周波複合部品において、前記平衡・不平衡変換回路は、平衡・不平衡変換回路と分波・合成回路との間のインピーダンスの整合を行う整合回路を含んでいる。
【００１３】
このような構成からなる本発明によれば、新たな無線ＬＡＮのシステムなどを構築する際に、アンテナから高周波増幅回路の入力側までの間の回路の簡素化、その間の信号損失の抑制化、低コスト化、および小型化が実現できる。
また、本発明によれば、新たな無線ＬＡＮのシステムなどを構築する際に、そのシステム全体の低コスト化、小型化に寄与できる。
【００１４】
第６の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明の高周波複合部品において、前記多層配線基板が、低温焼成多層セラミック基板（ＬＴＣＣ）である構成とした。
第７の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明の高周波複合部品において、前記多層配線基板は、多層樹脂基板である構成とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る高周波複合部品の回路構成を示すブロック図である。
この実施形態に係る高周波複合部品１００は、例えば無線ＬＡＮの無線通信に係る部分に適用されるものであり、図１に示すように、アンテナ１と、分波・合波回路２と、整合回路３、４と、平衡・不平衡変換回路（バラン）５、６と、入出力端子７〜１０とを備えている。
【００１６】
アンテナ１の端子と分波・合波回路２の一方の端子とは、不平衡線路１１を介して電気的に接続されている。分波・合波回路２の他方の第１端子と整合回路３の一方の端子とは、不平衡線路１２を介して電気的に接続されている。分波・合波回路２の他方の第２端子と整合回路４の一方の端子とは、不平衡線路１３を介して電気的に接続されている。
【００１７】
また、整合回路３の他方の端子と平衡・不平衡変換回路５の不平衡端子とは、不平衡線路１４を介して電気的に接続されている。整合回路４の他方の端子と平衡・不平衡変換回路６の不平衡端子とは、不平衡線路１４を介して電気的に接続されている。
さらに、平衡・不平衡変換回路５の平衡端子と入出力端子７、８とは、平衡線路１６を介して電気的に接続されている。平衡・不平衡変換回路６の平衡端子と入出力端子９、１０とは、平衡線路１７を介して電気的に接続されている。
【００１８】
次に、この高周波複合部品１００の各構成要素の詳細について説明する。
アンテナ１は、高周波信号の送信または受信を行うものである。分波・合波回路２は、アンテナ１からの受信信号の分波を行い、または整合回路３からの信号と整合回路４からの信号との合波を行う回路である。
整合回路３は、分波・合波回路２と平衡・不平衡変換回路５との間に介在され、両者の間のインーダンスの整合を行い信号電力の損失を防止する回路である。整合回路４は、分波・合波回路２と平衡・不平衡変換回路６との間に介在され、両者の間のインーダンスの整合を行い信号電力の損失を防止する回路である。
【００１９】
平衡・不平衡変換回路５は、整合回路３からの不平衡信号を平衡信号に変換し、または入出力端子７、８に供給される平衡信号を不平衡信号に変換する回路である。平衡・不平衡変換回路６は、整合回路４からの不平衡信号を平衡信号に変換し、または入出力端子９、１０に供給される平衡信号を不平衡信号に変換する回路である。
【００２０】
次に、このような構成からなるこの実施形態に係る高周波複合部品の使用例について、図２および図３を使用して説明する。
まず、この高周波複合部品１００を無線ＬＡＮの受信側のフロントエンドに使用した場合について説明する。このときには、図２に示すように、入出力端子７、８と９、１０には、受信用の差動増幅回路２１、２２をそれぞれ接続して使用される。
【００２１】
この場合には、アンテナ１の受信信号は不平衡信号であり、この不平衡信号の受信信号は分波・合波回路２で分波され、２つの異なる周波数ｆ１，ｆ２の不平衡信号となる。この周波数ｆ１，ｆ２の各不平衡信号は、整合回路３、４を経て対応する平衡・不平衡変換回路５、６に供給される。
平衡・不平衡変換回路５では、整合回路３からの周波数ｆ１の不平衡信号が平衡信号に変換され、この変換された周波数ｆ１の平衡信号は差動増幅回路２１に供給され、ここで差動増幅される。
【００２２】
一方、平衡・不平衡変換回路６では、整合回路４からの周波数ｆ２の不平衡信号が平衡信号に変換され、この変換された周波数ｆ２の平衡信号は差動増幅回路２１に供給され、ここで差動増幅される。
次に、この高周波複合部品１００を無線ＬＡＮの送信側のフロントエンドに使用した場合について説明する。このときには、図３に示すように、入出力端子７、８と９、１０には、送信用の差動増幅回路３１、３２をそれぞれ接続して使用される。
【００２３】
この場合には、差動増幅回路３１から出力される周波数ｆ１の平衡信号は、平衡・不平衡変換回路５に入力され、差動増幅回路３２から出力される周波数ｆ２の平衡信号は、平衡・不平衡変換回路６に入力される。
平衡・不平衡変換回路５では、その周波数ｆ１の平衡信号が不平衡信号に変換され、この変換された周波数ｆ１の不平衡信号は整合回路３を経て分波・合波回路２に入力される。
【００２４】
一方、平衡・不平衡変換回路６では、その周波数ｆ２の平衡信号が不平衡信号に変換され、この変換された周波数ｆ２の不平衡信号は整合回路４を経て分波・合波回路２に入力される。
分波・合波回路２に入力された周波数ｆ１の不平衡信号と周波数ｆ２の不平衡信号とは合波され、この合波された不平衡信号はアンテナ１に供給される。
【００２５】
次に、この実施形態に係る高周波複合部品の構造の概要の一例について、図４を参照して説明する。
ここで、図４（Ａ）は高周波複合部品の正面図、同図（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、同図（Ｃ）はそのＢ−Ｂ線断面図、同図（Ｄ）はその右側面図である。
この高周波複合部品１００は、多層配線を利用して各回路素子を形成し、最終的にその各回路素子が、図４に示すように多層配線基板１内の所定位置に配置されるようにしたものである。
【００２６】
すなわち、この高周波複合部品１００は、図４に示すように、図１に示すアンテナ１を所定の厚さと大きさからなる多層配線基板４１上の一部に配置するとともに、図１に示す分波・合波回路２、整合回路３、４、および平衡・不平衡変換回路５、６をその多層配線基板４１内の所定位置にそれぞれ形成または配置し、その多層配線基板４１の右側面部に図１に示す入出力端子７〜１０を設けるようにしたものである。
【００２７】
ここで、アンテナ１は、上記の構成に代えて、多層配線基板４１内の所定位置に形成するようにしても良い。また、入出力端子７〜１０の配置位置は、上記の側面部に代えて、多層配線基板４１の底面部に設けるようにしても良い。
さらに詳述すると、多層配線基板４１上に形成されるアンテナ１と、多層配線基板４１の内部の上部側に配置される分波・合波回路２とは、不平衡信号の授受を行う不平衡線路１１で電気的に接続されている。多層配線基板４１内であって、分波・合成回路２が配置される下側の左右には、整合回路３、４が配置され、分波・合成回路２と整合回路３、４とは不平衡信号の授受を行う不平衡線路１２、１３で電気的に接続されている。
【００２８】
また、多層配線基板４１内であって、その整合回路３、４の下側には平衡・不平衡変換回路５、６が配置されている。また、整合回路３、４と平衡・不平衡変換回路５、６不平衡端子とは、不平衡信号の授受を行う不平衡線路１４、１５で電気的に接続されている。
平衡・不平衡変換回路５の平衡端子と、多層配線基板４１の右側面に露出させた入出力端子７、８とは、平衡信号の授受を行う引き出し用の平衡線路１６で電気的に接続されている。平衡・不平衡変換回路６の平衡端子と、多層配線基板４１の右側面部に露出させた入出力端子９、１０とは、平衡信号の授受を行う引き出し用の平衡線路１７で電気的に接続されている。
【００２９】
多層配線基板４１の下面上のうち、アンテナ１と対向しない部分には金属膜４２が形成されている。この金属膜４２は、平衡・不平衡変換回路５、６などのアースとして機能するようになっている。
ここで、この高周波複合部品を構成するアンテナ１、分波・合波回路２、整合回路３、４、および平衡・不平衡変換回路５、６は、誘電体シート上に金属膜や金属配線などを形成し、これらを積層、圧着などを行うことにより、図１に示すように多層配線基板４１内に形成される。また、誘電体シートの材料としては、エポキシなどの樹脂またはセラミック誘電体などが使用される。さらに、多層配線基板４１は、低温焼成多層セラミック基板（ＬＴＣＣ）や、多層樹脂基板が使用される。
【００３０】
以上説明したように、この実施形態では、図４に示すように、アンテナ１、分波・合波回路２、整合回路３、４、および平衡・不平衡変換回路５、６を、多層配線を使用して多層配線基板４１内に形成し、これらを多層配線基板４１内に複合化するようにした。
このため、この実施形態によれば、新たな無線ＬＡＮのシステムを構築する際に、アンテナから高周波用の差動増幅回路の入力側までの間の回路の簡素化、その間の信号損失の抑制化、低コスト化、および小型化が実現できる。
【００３１】
また、この実施形態によれば、複数の周波数帯域を使用する無線システム、例えば複数の周波数を使用する無線ＬＡＮのシステム等を構築する際に、そのシステム全体の低コスト化、小型化に寄与できる。
以上説明したように、本発明によれば、複数の周波数を使用する無線ＬＡＮシステムの様な複数の周波数帯域を使用する無線システムを構築する際に、アンテナから高周波用の差動増幅回路の入力側までの間の回路の簡素化、その間の信号損失の抑制化、低コスト化、および小型化が実現できる。
【００３２】
また、本発明によれば、複数の周波数を使用する無線ＬＡＮシステムの様な無線システムを構築する際に、そのシステム全体の低コスト化、小型化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図２】その実施形態の使用例を説明する図である。
【図３】その実施形態の他の使用例を説明する図である。
【図４】その実施形態の構造の概要を説明する図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）はそのＢ−Ｂ線断面図、（Ｄ）はその右側面図である。
【符号の説明】
１・・・・アンテナ、２・・・・分波・合波回路、３、４・・・・整合回路、５、６・・・・平衡・不平衡変換回路、７〜１０・・・・入出力端子、１１〜１５・・・・不平衡線路、１６、１７・・・・平衡線路、４１・・・・多層配線基板、１００・・・・高周波複合部品。

Claims (7)

1. 複数の回路素子を複合化させた高周波複合部品であって、
   前記回路素子は、
   高周波信号の送信または受信を行うアンテナと、
   複数の周波数信号の合波または分波を行う分波・合波回路と、
   平衡信号と不平衡信号の相互変換を行う少なくとも２つの平衡・不平衡変換回路とを含み、
   前記アンテナ、前記分波・合波回路、および平衡・不平衡変換回路を前記多層配線基板内にそれぞれ形成し、
   かつ、前記アンテナと前記分波・合成回路との間で不平衡信号の授受ができるようにし、前記分波・合成回路と前記平衡・不平衡変換回路との間で不平衡信号の授受がそれぞれできるようにしたことを特徴とする高周波複合部品。
2. 前記アンテナと前記分波・合成回路との間は不平衡線路で接続し、前記分波・合成回路と前記平衡・不平衡変換回路の不平衡端子との間はそれぞれ不平衡線路で接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高周波複合部品。
3. 前記多層配線基板の所定の側面部または底面部に、前記平衡・不平衡変換回路の平衡端子と平衡線路で接続する平衡信号の入出力用の入出力端子を、さらに設けるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波複合部品。
4. 前記アンテナは、前記多層配線基板内への形成に代えて、前記多層配線基板上に配置するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の高周波複合部品。
5. 前記平衡・不平衡変換回路は、前記平衡・不平衡変換回路と前記分波・合成回路との間のインピーダンスの整合を行う整合回路を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の高周波複合部品。
6. 前記多層配線基板は、低温焼成多層セラミック基板（ＬＴＣＣ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の高周波複合部品。
7. 前記多層配線基板は、多層樹脂基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の高周波複合部品。

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