JP2006526315A - 損失の少ない送信モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、入力側に配置されている電力増幅器と、出力側に配置されているローパスフィルタと、その間に配置されているインピーダンス変換器とを有している少なくとも１つの送信路を備えたワイヤレス伝送システムの送信モジュールに関する。その際電力増幅器およびローパスフィルタは多層構造を有している支持体基板の上側に配置されている。インピーダンス変換器は有利には支持体基板の金属化レベルに配置されている。これらすべての構成要素を１つのモジュールに本発明により集積することによって殊に、低オーミックな増幅器出力側と送信モジュールの出力側との間のインピーダンス整合を予め定めた出力インピーダンス（例えば５０Ω）によって段階的に実施することが可能であり、その際インピーダンス整合は部分的にローパスフィルタによって引き受けられる。多段のインピーダンス整合により例えば、インピーダンス変換器において使用される線路部分の長さおよびこれに関連して信号損失が低減される。

Description

本発明は、送信モジュール、殊にモバイルテレコミュニケーションもしくは移動通信の端末装置用送信モジュールに関する。

移動無線装置は１つまたは複数の移動無線システムを使用しており、これら移動無線システムは１つまたは複数の周波数帯（または移動無線標準）を利用している。信号伝送は、１つの移動無線標準に割り当てられておりかつ１つの送信領域および１つの受信領域を有している１つの周波数帯において行われる。

移動無線装置の送信チェーンは通例、チップセット、電力増幅器、電力の調整のために用いられる結合器、アンテナスイッチおよび／または分波器およびアンテナを有している。

チップセットとは１つまたは複数の相互接続された集積回路（ＨＰ−ＩＣ＝High Frequency Integrated Circuits）であり、これは搬送波信号を生成しかつこれを有効信号と混合する。

電力増幅器は通例少なくとも２つの段を有しており、これらは１つの電圧増幅器および１つの電流増幅器を有している。

分波器は異なった周波数帯の信号を分離するためのダイプレクサ、または１つの周波数帯の送信および受信信号を分離するためのデュプレクサである。

結合器は電力増幅器の調整回路に挿入されておりかつ電力増幅器の電力増幅度を調整するために用いられる。

上述の機能ブロックをこの間に配置されている、インピーダンス整合のための整合回路網と一緒に個別エレメントとして実現することが公知である。この種の回路は、数多くのインタフェースのため相応に大きな信号損失を生むことになるという欠点を有している。

電力増幅器、結合器および整合回路網を１つの素子に集積できることも公知である。この解決法は、電話の基板上の接続線路を通る信号の位相回転の補償のためにローパスフィルタＬＰに対するインタフェースに整合エレメントが必要であり、このために回路の挿入損が高められることになるという欠点を有している。

本発明の課題は、僅かな信号損失しか有していない送信モジュールを提供することである。

この課題は本発明によれば請求項１に記載の送信モジュールによって解決される。本発明の有利な形態は従属請求項から明らかである。

本発明は、ワイヤレステレコミュニケーションシステムの高周波段用送信モジュールを提供する。送信モジュールは入力インピーダンスＺ_０１および出力インピーダンスＺ_０２を有している。送信モジュールは信号入力側と、アンテナに接続可能な信号出力側との間に配置されている、送信路として実現されている信号路を有している。送信モジュールは、信号路において入力側に配置されている、出力インピーダンスＺ_ＰＡがＺ_０１より小さい電力増幅器と、信号路において出力側に配置されており、入力インピーダンスがＺ’_０１でありかつ出力インピーダンスがＺ’_０２であり、ここで入力インピーダンスがＺ’_０１がＺ_ＰＡより大きくかつＺ_０２よりは小さいローパスフィルタとを有している。出力インピーダンスＺ’_０２に対してはＺ’_０１＜Ｚ’_０２≦Ｚ_０２が成り立つ。電力増幅器とローパスフィルタとの間に、Ｚ_ＰＡからＺ’_０１へのインピーダンス変換を実施するインピーダンス変換器が配置されている。電力増幅器は支持体基板の上側に配置されている。支持体基板はその上側、下側および誘電体層の間に金属化レベルを有しており、その際金属化レベルはスルーコンタクトを用いて接続されている。インピーダンス変換器および／またはローパスフィルタは受動構成要素を有しており、該受動構成要素は少なくとも部分的に金属化レベルの少なくとも１つにおける導体路部分としておよび／または導体路部分とその間に存在する誘電体層の層領域とによって実現されている。

Ｚ_０１およびＺ_０２は標準インピーダンス、例えば５０Ωであってよく、その際有利にはＺ_０１＝Ｚ_０２である。

本発明の有利な変形形態において、受動構成要素の少なくとも一部は内側に位置する金属化レベルの少なくとも１つにおける導体路部分としてまたは支持体基板の内部に隠れている導体路部分とその間に存在している、誘電体層の層領域とによって実現されている。有利には、インピーダンス変換器およびローパスフィルタのすべての受動構成要素は全部が基板内部に隠されている。しかし受動構成要素の一部が例えばチップ・コンデンサまたはコイルのようなディスクレートな構成要素から選択されており、例えば支持体基板の上側に配置されておりかつ電気的に例えばスルーホールを用いて支持体基板に実現されているもしくは隠されている、同じ回路（ローパスフィルタ）の受動構成要素に接続されているようにすることも可能である。

ローパスフィルタの受動構成要素とは本発明の意味において集中化された回路エレメント、殊にインダクタンスまたはキャパシタンスの謂いである。

インピーダンス変換器の受動構成要素とはインダクタンス、キャパシタンスまたは線路部分の謂いである。

インピーダンス変換とは（例えばインピーダンス整合とは異なって）、本明細書においてインピーダンスＺ_１からＺ_２への変化の謂いであり、その際インピーダンスＺ_１およびＺ_２は少なくとも係数２だけ相異している。

インピーダンス変換器はインピーダンスＺ_１（インピーダンス変換器の入力インピーダンス、ここではＺ_１＝Ｚ_ＰＡ）からＺ_２（インピーダンス変換器の出力インピーダンス、ここではＺ_２＝Ｚ’_０１）のインピーダンス変換、すなわち本発明の配置構成において増幅器の出力インピーダンスの、ローパスフィルタの入力インピーダンスに対する整合を実施する。

インピーダンス変換器は例えば、長さがスミス・チャートにおける信号の必要な位相回転（例えば１８０°）に相応する線路部分から成っていることができる。信号の、１８０°の位相回転はλ／４線路に相応し、ここでλは信号周波数（ここでは送信周波数）に対応する波長の１つである。λ／４線路によって、一方の端部に発生する短絡はλ／４線路の相対向する端部において開放端に変換される。それ故に電力増幅器の出力側をλ／４線路として実現されている、電力増幅器の出力側とアンテナとの間に配置されているインピーダンス変換器によってアンテナ側の短絡に対して保護することが可能である。

インピーダンス変換器を複数の段から構成しかつ例えば信号路に配置されている線路部分および／またはインダクタンスおよびこれに並列接続されているキャパシタンスによって形成されているようにしてもよいが、この場合はｎ次（ｎ≧１）のローパスフィルタの縦続接続された素子に相応する。

Ｚ_１からＺ_２へのインピーダンス変換は高周波領域において周波数ｆ_０においてしか正確に実施することができない。というのは、Ｚ_１からＺ_２はこの周波数領域において通例、周波数依存である。それ故にｆ_０とは相異している周波数ではインピーダンス変換器の出力側は誤整合されている。それ故にインピーダンス変換器のバンドパス特性が動き、その際インピーダンス変換器の帯域幅とは、信号が例えばｆ_０において実現可能な最大値から例えば３ｄＢだけ落ち込んでいる、２つの周波数の周波数差と考えられる。変調された信号の帯域幅（典型的には数ないし百キロヘルツ）に比べて僅かである、インピーダンス変換器の帯域幅が信号に影響を及ぼすもしくは歪ませる可能性があり、これにより信号損失が生じる。

出力インピーダンスＺ_２の絶対的な誤整合は変換比Ｚ_２／Ｚ_１が比較的僅かな場合には相応に比較的小さいもしくはインピーダンス変換器による信号伝送はより広帯域になる。同時に線路のインピーダンスＺ_Ｌ（Ｚ_Ｌ＝√Ｚ_１Ｚ_２）は低下し、このことで線路を介する信号伝送の際に一層僅かな挿入減衰が保証される。

電力増幅器の出力インピーダンスＺ_ＰＡからアンテナの入力インピーダンスへのインピーダンス変換を複数の段において実施するという本発明が基礎としている思想はこの考察に基づいている。この種のインピーダンス変換は、電力増幅器およびローパスフィルタの、本発明による送信モジュールへの統合により可能でありかつ、電力増幅器の出力インピーダンスＺ_ＰＡからアンテナの入力インピーダンスへのインピーダンス変換は一方において部分的に（例えば２から２０Ωへ）インピーダンス変換器によってかつ他方において部分的に（例えば２０から５０Ωへ）ローパスフィルタまたはローパスフィルタと後置接続されている段、例えばアンテナスイッチとによって引き受けられるという利点を有している。その際それぞれのインタフェースにおける誤整合は絶対値で見れば僅かでありかつ
相応の回路部分の伝送特性はより広帯域である。

電力増幅器およびローパスフィルタは本発明によれば１つのモジュールにおいて実現されていることにより、更にその間の後から整合すべきインターフェースが省略され、これにより中間段での信号損失が低減される。

本発明の有利な変形形態において、ローパスフィルタと信号出力側との間の信号路においてアンテナスイッチおよび／または分波器が配置されている。アンテナスイッチは有利にはローパスフィルタと分波器との間に挿入されている。これに対して択一的に分波器がローパスフィルタとアンテナスイッチとの間に挿入されていてもよい。分波器はダイプレクサまたはデュプレクサとして実現されていてよい。

信号入力側と電力増幅器との間の信号路において整合回路網を配置することができる。整合回路網は少なくとも１つの金属化レベルにおいて配置されていてよい。

本発明の別の有利な変形形態において、モジュールの信号路から導電的に分離されている電流回路にある、部分的にモジュールに配置されている結合器が設けられているようにすることができる。結合器、殊に方向性結合器は例えば増幅器の送信電力のモニタリングのために用いられる。

結合器は例えば、２つの容量結合された線路部分（結合線路）を含んでいることができる。択一的に結合器は２つのインダクタンスのトランス結合として実現されていてよい。その際結合インダクタンスまたは結合線路の１つ（第１の結合エレメント）は電力増幅器の後ろの信号路に配置されている。これと結合されている別の結合インダクタンスまたは結合線路（第２の結合エレメント）は有利には、電力検出器（例えばダイオード）と直列に電力増幅器の調整回路に挿入されている。この電力検出器はチップセットまたは送信モジュールに配置されていることができる。

第１および第２の結合インダクタンスまたは結合線路は同じ金属化レベルに隣り合ってまたは上下に少なくとも２つの隣接する金属化レベルにおいて実現されていてよい。第１の結合エレメントはローパスフィルタまたはインピーダンス変換器に配置されていることができる。第１の結合エレメントがインピーダンス変換器とローパスフィルタとの間に配置されているようにすることも可能である。第１の結合エレメントはローパスフィルタに後置接続されていてもよい。結合エレメントが結合線路として実現されている場合、第２の結合線路は第１の結合線路と同じ長さであるかまたは第１の結合線路より短い方がよい。第１の結合線路は有利にはλ／４線路として実現されている。

インピーダンス変換器および／またはローパスフィルタは１つまたは複数の段を有していることができる。これら段の少なくとも１つは線路部分によってまたはローパスフィルタ素子によって実現されていることができる。相応の段は択一的に線路部分によっておよびこれに対して並列にアースに接続されている容量によってまたはＬＣエレメントの組み合わせによって実現されていてよい。

別の本発明の送信モジュールにおいて第２の信号入力側に接続されている、送信路として実現されている少なくとも１つの別の信号路が配置されているようにすることもできる。この別の信号路は既に述べたまたは別のアンテナスイッチを介してまたは別の分波器を介して信号出力側に接続されておりかつ実質的に第１の信号路と同じ構成要素を有している。第１および第２の送信路にはそれぞれ、ワイヤレス無線システムの異なっている周波数帯が割り当てられているようにすることができる。

支持体基板の誘電体層は有利にはセラミックから形成されていてよい。択一的に支持体基板はセラミックおよび積層板から成る混合構造（例えばＲＦ４、Ｂｔ、ＡＬＩＶＥ）を有していることができる。

次に本発明を実施例および添付図に基づいて詳細に説明する。

図１は送信路を有する本発明の送信モジュールのブロック線図を示し、
図２ａは２つの送信路を有する別の本発明の送信モジュールのブロック線図を示し、
図２ｂは本発明の送信モジュールの基本構成を断面にて略示し、
図３は信号入力側と電力増幅器との間に挿入されている整合回路網を有する本発明の送信モジュールの部分を示し、
図４ａはインピーダンス変換器とローパスフィルタＬＰとの間に容量結合を有する結合器が配置されている実施例を示し、
図４ｂはローパスフィルタＬＰに結合器が配置されている実施例を示し、
図４ｃはインピーダンス変換器に結合器が配置されている実施例を示し、
図５はローパスフィルタＬＰにトランス結合部を有する結合器が配置されている実施例を示し、
図６は３つの受信路および１つのフロントエンド部分モジュールを有する別の本発明の送信モジュールをブロック線図にて示し、
図７は２つのアンテナスイッチを有する別の本発明の送信モジュールをブロック線図にて示す。

図１は本発明の送信モジュールＳＭの第１実施例を示す。送信モジュールは、信号入力側ＩＮと信号出力側ＯＵＴとの間に配置されている信号路ＴＸ（送信路）を有している。送信モジュールの入力インピーダンスはＺ_０１である。送信モジュールの出力インピーダンスはＺ_０２である。入力側に電力増幅器ＰＡが配置されている。電力増幅器ＰＡの出力インピーダンスはＺ_ＰＡは通例、この実施例において送信モジュールの入力インピーダンスはＺ_０１に等しい入力インピーダンスより著しく小さい。出力側において（ＯＵＴ）送信路にはローパスフィルタＬＰが配置されている。その出力インピーダンスはＺ’_０２はこの実施例において送信モジュールの出力インピーダンスはＺ_０２に等しい。電力増幅器ＰＡの出力側とローパスフィルタＬＰの入力側との間にインピーダンス変換器ＩＴが配置されている。これはＺ_ＰＡからＺ’_０１へのインピーダンス変換を行う。インピーダンス変換器ＩＴは有利には、適当な長さの線路部分として実現されている。インピーダンス変換器ＩＴを１つまたは複数のＬＣ素子によって実現することもできる。インピーダンス変換器は選択された送信周波数において信号の位相回転を有利には１８０°実施する。

電力増幅器ＰＡの出力側と送信モジュールの出力側との間のインピーダンスの整合は段階的にまず、インピーダンス変換器により値Ｚ_ＰＡからＺ’_０１へ行われかつ引き続いて中間値Ｚ’_０１から値Ｚ’_０２もしくはＺ_０２へローパスフィルタＬＰを介して行われる。

図２ｂは本発明のモジュールの基本構成を横断面にて略示している。送信モジュールの構成要素は部分的にチップ素子ＣＢ，ＰＡ−ＣＢとして実現されておりかつ部分的に支持体基板ＴＳに金属化レベルＭＥ，ＭＥ１，ＭＥ２において集積されている。金属化レベルＭＥ，ＭＥ１，ＭＥ２は、支持体基板ＴＳの上側に配置されているチップ素子ＣＢ，ＰＡ−ＣＢ並びに移動無線機の基板とスルーホールＤＫもしくは電気的な接続部ＡＥ，ＡＥ１を介して相互に接続されている。支持体基板ＴＳは金属化レベルＭＥ，ＭＥ１およびＭＥ２の間に配置されている誘電体層ＤＳを有している。誘電体層ＤＳは有利にはセラミックから実現されている。チップ素子ＣＢ，ＰＡ−ＣＢは支持体基板ＴＳと電気的な接続部ＡＥを用いて、例えばＳＭＤ技術（Surface Mounted Device）を用いてまたは別の接続技術、例えばフリップ・チップ技術を用いて接続されている。電力増幅器ＰＡはチップ素子ＰＡ−ＣＢ内に配置されている。素子ＰＡ−ＣＢは有利には半導体チップである。インピーダンス変換器ＩＴはこの実施例において、２つの誘電体層ＤＳ間に配置されている真ん中の金属化レベルＭＥ１において実現されている。インピーダンス変換器ＩＴを部分的にまたは全体を支持体基板の上側または下側において実現することも可能である。インピーダンス変換器ＩＴのエレメントは複数の金属化レベルＭＥ，ＭＥ１，ＭＥ２において実現されていてもよい。ローパスフィルタＬＰのエレメントも支持体基板ＴＳの１つまたは複数の金属化レベルにおいて実現されていてよい。択一的にインピーダンス変換器ＩＴおよび／またはローパスフィルタＬＰは少なくとも部分的にチップ素子ＣＢに実現されてもよい。本発明の別の変形形態においてチップ素子ＣＢにアンテナスイッチの非線形および／またはアクティブなエレメントが配置されていてもよい。

図２ａには２つの送信路ＴＸおよびＴＸ２を有している別の本発明の送信モジュールＳＭのブロック図が示されている。２つの送信路ＴＸおよびＴＸ２は実質的に同じに（図１に示されているように）実現されている。第１の送信路ＴＸの電力増幅器ＰＡおよび第２の送信路ＴＸ２の電力増幅器ＰＡ２はこの実施例において一緒にディスクレートな素子もしくはチップエレメントに実現されている。２つの送信路ＴＸおよびＴＸ２は出力側がここには図示されていないダイプレクサＤＩに、例えば図３に示されているように導かれている。ダイプレクサＤＩは図２ａにおいて図３に基づいて説明するアンテナスイッチＡＳと一緒に有利にはディスクレートな素子として実現されている機能ブロックにおいて実現されておりかつ出力側がアンテナに接続されている。アンテナスイッチＡＳは作動モードに応じて第１の移動無線標準と第２の移動無線標準との間を切り替え、その際第１の移動無線標準は信号伝送に対して送信路ＴＸおよび受信路ＲＸに相応しかつ第２の移動無線標準は送信路ＴＸ２および受信路ＲＸ２に相応する。２つの移動無線標準の周波数帯は有利には約１オクターブだけ相互に分離されている。第２の送信路ＴＸ２に配置されているエレメントＩＴ２，ＬＰ２は機能について第１の送信路ＴＸのエレメントＩＴ１，ＬＰ１に相応している。

ダイプレクサＤＩ、アンテナスイッチＡＳおよびローパスフィルタＬＰおよびＬＰ２はこの実施例においてモジュラー構成のチップ素子ＣＢに実現されている。

図３には、マルチバンド作動における信号伝送に適している本発明の送信モジュールの別の変形形態が部分的に示されている。ダイプレクサＤＩは例えばオクターブだけ異なっている周波数帯の信号を相互に分離する。図には１つの周波数帯（例えばＧＳＭ１８００）に対する１つの送信路が示されている。

ダイプレクサＤＩはローパスフィルタとハイパスフィルタとから成っている。ダイプレクサのローパスフィルタを通して例えば移動無線標準ＧＳＭ８５０および／またはＧＳＭ９００の信号が伝送される。ダイプレクサのハイパスフィルタを通って、少なくとも２つの有利には隣接している周波数帯、例えばＧＳＭ１８００およびＧＳＭ１９００の信号が伝送される。第１の移動無線システム（ＧＳＭ１８００）の受信信号は受信路ＲＸにおいて更に処理される。第２の移動無線システム（ＧＳＭ１９００）の受信信号は受信路ＲＸ１において更に処理される。これら２つの移動無線システムの送信信号は送信路ＴＸを介して伝送される。スイッチＡＳはスイッチ位置に応じて、送信路ＴＸおよびその都度の受信路ＲＸもしくはＲＸ１を切り替える。

送信モジュールの信号入力側ＩＮと電力増幅器ＰＡの入力側との間に本発明のこの変形形態において整合回路網ＭＡが配置されている。

この実施例においてＺ_ＰＡからＺ_０２へのインピーダンス変換（もしくはインピーダンス整合）は４段階において行われる。すなわち、部分的にインピーダンス変換器ＩＴを介してＺ_ＰＡからＺ’_０１へ、ローパスフィルタＬＰを介してＺ’_０１からＺ’_０２へ、アンテナスイッチＡＳを介してＺ’_０２からＺ”_０２へおよびダイプレクサＤＩを介してＺ”_０２からＺ_０２への変換が行われる。ダイプレクサＤＩのローパスフィルタに接続されている第２のアンテナスイッチはここには図示されていない。

図４ａには、インピーダンス変換器ＩＴとローパスフィルタＬＰとの間の結合器ＣＯの配置が示されている。結合器ＣＯは信号路に配置されている結合線路ＫＬ１およびこれと容量結合されている第２の結合線路ＫＬ２によって実現されている。第２の結合線路ＫＬ２は電気的な接続部Ａ１およびＡ２の間に配置されている。接続部Ａ１およびＡ２は例えばチップセットの信号プロセッサと更に接続されていてよい。結合器ＣＯはここには図示されていない電力増幅器ＰＡの電力制御のために用いられる。インピーダンス変換器ＩＴは信号路に配置されている線路部分ＬＡ１およびＬＡ２並びに並列分岐に配置されているキャパシタンスＣ１，Ｃ２およびＣ３を有している。線路部分ＬＡ１，ＬＡ２およびキャパシタンスＣ１，Ｃ２およびＣ３は２つのπ素子を形成している。ローパスフィルタＬＰは信号路に配置されているインダクタンスＬおよびＬ１および並列分岐に配置されているキャパシタンスＣ４，Ｃ５およびＣ６から成っている。インダクタンスＬ，Ｌ１およびキャパシタンスＣ４，Ｃ５およびＣ６は２つのπ素子もしくは２次のローパスフィルタを形成している。インピーダンス変換器ＩＴまたはローパスフィルタＬＰにおけるπ素子の数は１でも（有利な変形例）または２より多くてもよい。

図４ｂには、結合器ＣＯを部分的にローパスフィルタＬＰに配置することができることを示している。ローパスフィルタＬＰはこの実施例において次のエレメントを有している：線路部分ＬＡ１および信号路に配置されている第１の結合線路ＫＬ１並びに並列分岐に配置されているキャパシタンスＣ４，Ｃ５およびＣ６。第１の結合線路と結合されている第２の結合線路ＫＬ２はこの実施例において第１の結合線路ＫＬ１より短く実現されている。２つの同じまたは異なった長さの線路が部分的にだけ相互に重なっていることも可能である。２つの結合線路ＫＬ１およびＫＬ２の重なり領域によって結合係数が調整設定される。

図４ｃにおいて結合器ＣＯの別の可能な配置構成が示されている。結合器ＣＯは部分的にインピーダンス変換器ＩＴに配置されている。インピーダンス変換器ＩＴは異なって実現されている段を有している。並列分岐にキャパシタンスＣ１，Ｃ２およびＣ３が配置されている。信号路に直列接続されている線路部分ＬＡ１および第１の結合インダクタンスＫＩ１が介挿されている。結合器ＣＯは第１の結合インダクタンスＫＩ１および第２の結合インダクタンスＫＩ２によって形成されている。

図５には、ローパスフィルタＬＰに配置されている結合器ＣＯが示されているが、これには結合インダクタンスＫＩ１およびＫＩ２がトランス結合されており、ここで第２の結合インダクタンスＫＩ２に直列にダイオードＤ１が接続されている。ダイオードＤ１はこの実施例においてディスクレートな素子として実現されておりかつこの図には示されていない支持体基板ＴＳの上側に配置されている。

インピーダンス変換器ＩＴはこの実施例において信号路に配置されているインダクタンスＬ２およびＬ３並びにキャパシタンスＣ１，Ｃ２およびＣ３によって形成されている。

インピーダンス変換器ＩＴまたは結合線路ＫＬ１，ＫＬ２を実現するストリップ線路の幅は相応の誘電体層（ストリップ線路とアース面との間にある）の比誘電率ε_ｒｅｌに依存している。ε_ｒｅｌの値が低い場合、例えばε_ｒｅｌ１２のとき、線路幅を比較的大きく選択して、予め定めた線路インピーダンスが実現されるようにしなければならず、その際大きな線路幅に基づいてストリップ線路でのモード（準ＴＥＭ波）が影響されるようにすることができる。それ故に本発明の有利な変形形態においてストリップ線路に直接接続されている誘電体層は比誘電率ε_ｒｅｌ＞１２を有している（高透磁率の誘電体層）。高透磁率の誘電体層の周辺において基本的に、２つの上下方向に配置された金属化レベルに配置された、相応の層ＤＳによって容量結合されている任意の素子ストラクチャ（例えば容量Ｃ１〜Ｃ６）が実現される。その際これらのストラクチャは小さな寸法を有している。

これに対してインダクタンス（Ｌ，Ｌ１〜Ｌ３）またはトランス結合を有するエレメント（ＫＩ１，ＫＩ２）は最適には低い比誘電率ε_ｒｅｌ＜１２を有している誘電体層の周囲に実現される。

それ故に本発明のモジュールの構造において種々異なっている誘電特性を有する誘電体層ＤＳが設けられていてよい。高透磁率の誘電体層は有利には、本発明のモジュールの上側の層を形成している。しかし高透磁率の誘電体層がモジュールの下側の領域に配置されていることも可能である。異なっているε_ｒｅｌを有する誘電体層を任意の順序で上下に配置することもできる。

図６には、端末機のチップセットＣＳに接続されている本発明の送信モジュールＳＭの別の変形形態が示されている。送信モジュールＳＭはマルチバンド作動（例えば移動無線標準ＧＳＭ９００，ＧＳＭ１８００，ＧＳＭ１９００）用に設計されておりかつうえに既に説明した、送信路ＴＸ（ＧＳＭ９００）もしくはＴＸ２（ＧＳＭ１８００／１９００）に挿入されている構成要素（ＰＡ−ＣＢ，ＩＴ，ＬＰ，ＤＩ，ＡＳ）の他に３つの受信路ＲＸ（ＧＳＭ９００），ＲＸ（ＧＳＭ９００）およびＲＸ（ＧＳＭ９００）を含んでいる。これらそれぞれの受信路において、バンドパスフィルタが配置されており、その際すべてのバンドパスフィルタは有利には、フロントエンド部分モジュールＦＥＭを形成するチップ素子に実現されている。フロントエンド部分モジュールＦＥＭは有利には、送信モジュールＳＭの支持体基板ＴＳの上側に配置されておりかつ該支持体基板ＴＳと電気的にも機械的にも固定接続されている。フロントエンド部分モジュールＦＥＭは送信モジュールの入力側ＩＮ１を介して、チップセットＣＳに配置されている相応の低ノイズ増幅器（ＩＮＡ，Low Noise Amplifier）に電気的に接続されている。

フロントエンド部分モジュールの、送信モジュールへの本発明の使用は、受信側における回路構成要素間のリードの長さが短縮され（別個に実現されているフロントエンドモジュールに比べて）かつコントロール特性が改善されるという利点を有している。フロントエンド部分モジュールの、殊に電力増幅器部分モジュールからの熱的な減結合はヒートシンクによってまたは支持体基板ＴＳを実現する際の適当な形状形態によって行うことができる。２つの部分モジュールの電気的な減結合は従来のシールドエレメントによって可能である。

インピーダンス変換器ＩＴ，ＩＴ２およびローパスフィルタＬＰ，ＬＰ２は図では矩形によって示されているようにチップ素子にまたは択一的に支持体基板ＴＳに実現されている。分波器ＤＩおよびアンテナスイッチＡＳは説明したようにチップ素子に実現されていてよい。分波器ＤＩを少なくとも部分的に支持体基板ＴＳに集積することも可能である。アンテナスイッチＡＳは半導体チップＰＡ−ＣＢ（電力増幅器部分モジュール）にパスＲＫを介して帰還結合されている（電力制御）。

ここに示されている、送信路に配置されている構成要素を１つのチップ素子において実現するもしくは相互に任意に組み合わせることが可能である。例えば、電力増幅器ＰＡ，ＰＡ２およびアンテナスイッチＡＳを１つの共通のチップ素子において実現することができる。

図７には、アンテナ側で支持体基板ＴＳに集積されているダイプレクサＤＩ（分波器）を有している別の本発明の送信モジュールがブロック図にて示されている。ダイプレクサは、約オクターブだけ相異している（例えばＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００およびＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００）、移動無線標準の信号を分離する。送信もしくは受信路ＴＸもしくはＲＸ（またはＴＸ２もしくはＲＸ２）は異なったタイムスロットにおいて電気的にアンテナスイッチＡＳ１（もしくはＡＳ２）を介してダイプレクサＤＩの入力側に接続される。

アンテナスイッチＡＳ，ＡＳ１およびＡＳ２はそれぞれ、ＧａＡｓスイッチまたはベア・ダイまたはＳＭＤチップ素子（ＳＭＤ＝Surface Mounted Device）として実現されているＰＩＮダイオードをベースとしたスイッチであってよい。

第１および／または第２の送信路はそれぞれ少なくとも２つの異なっている移動無線標準（例えばＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００、またはＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００／ＵＭＴＳ）に配属しているものであってよい。

実施例および所属の図に示されている形態の他に本発明は、説明した実施例の個々の構成要素の省略によってまたは個々の構成要素の組み合わせによって得ることができる更に別の一連の組み合わせを包含するものである。本発明はまた、所定の周波数領域に制限されていない。

送信路を有する本発明の送信モジュールのブロック線図 ２つの送信路を有する別の本発明の送信モジュールのブロック線図 本発明の送信モジュールの基本構成の断面略図 信号入力側と電力増幅器との間に挿入されている整合回路網を有する本発明の送信モジュールの部分図 インピーダンス変換器とローパスフィルタＬＰとの間に容量結合を有する結合器が配置されている実施例の略図 ローパスフィルタＬＰに結合器が配置されている実施例の略図 インピーダンス変換器に結合器が配置されている実施例の略図 ローパスフィルタＬＰにトランス結合部を有する結合器が配置されている実施例の略図 ３つの受信路および１つのフロントエンド部分モジュールを有する別の本発明の送信モジュールのブロック線図 ２つのアンテナスイッチを有する別の本発明の送信モジュールのブロック線図

Claims (32)

1. ワイヤレスコミュニケーションシステムの高周波段用送信モジュールであって、
   入力インピーダンスＺ_０１および出力インピーダンスＺ_０２を備え、
   信号入力側（ＩＮ）と、アンテナに接続可能な信号出力側（ＯＵＴ）との間に配置されている、送信路（ＴＸ）として実現されている信号路を備え
   ている形式のものにおいて、
   − 信号路において入力側に配置されている電力増幅器（ＰＡ）を備え、該電力増幅器の出力インピーダンスＺ_ＰＡ＜Ｚ_０１であり、
   − 信号路において出力側に配置されているローパスフィルタ（ＬＰ）を備え、該ローパスフィルタの入力インピーダンスＺ’_０１および出力インピーダンスＺ’_０２であり、ここでＺ_ＰＡ＜Ｚ’_０１＜Ｚ_０２およびＺ’_０１＜Ｚ’_０２＜Ｚ_０２が成り立ち、
   − 信号路において電力増幅器とローパスフィルタとの間に配置されているインピーダンス変換器（ＩＴ）を備え、該インピーダンス変換器はＺ_ＰＡからＺ’_０１へのインピーダンス変換を実施し、
   − ここで電力増幅器（ＰＡ）は支持体基板（ＴＳ）の上側に配置されており、
   − 支持体基板（ＴＳ）は金属化レベル（ＭＥ）を有しており、該金属化レベルの間に誘電体層（ＤＳ）が配置されており、
   − 金属化レベル（ＭＥ）はスルーコンタクト（ＤＫ）を用いて接続されており、
   − インピーダンス変換器（ＩＴ）および／またはローパスフィルタ（ＬＰ）は受動構成要素を有しており、該受動構成要素は少なくとも部分的に金属化レベル（ＭＥ）の少なくとも１つにおける導体路部分としておよび／または導体路部分およびその間に存在する誘電体層（ＤＳ）の層領域によって実現されている
   送信モジュール。
2. ローパスフィルタ（ＬＰ）と信号出力側（ＯＵＴ）との間の信号路において少なくとも１つのアンテナスイッチおよび／または分波器が配置されている
   請求項１記載の送信モジュール。
3. アンテナスイッチ（ＡＳ）はローパスフィルタ（ＬＰ）と分波器（ＤＩ）との間に挿入されている
   請求項１または２記載の送信モジュール。
4. 分波器（ＤＩ）はローパスフィルタ（ＬＰ）とアンテナスイッチ（ＡＳ）との間に挿入されている
   請求項１または２記載の送信モジュール。
5. 分波器（ＤＩ）はダイプレクサまたはデュプレクサである
   請求項１から４までのいずれか１項記載の送信モジュール。
6. 信号入力側（ＩＮ）と電力増幅器（ＰＡ）との間の信号路において整合回路網（ＭＡ）が配置されている
   請求項１から５までのいずれか１項記載の送信モジュール。
7. 整合回路網（ＭＡ）は少なくとも１つの金属化レベル（ＭＥ）において配置されている
   請求項６記載の送信モジュール。
8. 送信電力のモニタリングのために設けられている結合器（ＣＯ）の少なくとも１部分はモジュールに配置されており、その際結合器（ＣＯ）はモジュールの信号路から導電的に分離されている
   請求項１から７までのいずれか１項記載の送信モジュール。
9. 電力増幅器（ＰＡ）の後ろの信号路に第１の結合インダクタンス（ＫＩ１）が配置されており、
   結合器（ＣＯ）は第２の結合インダクタンス（ＫＩ２）を有しており、
   ここで第１および第２の結合インダクタンスはトランス結合を介して結合されており、
   第１および第２の結合インダクタンスは隣り合って同一の金属化レベル（ＭＥ）にまたは上下に少なくとも２つの隣接する金属化レベル（ＭＥ）において実現されている
   請求項８記載の送信モジュール。
10. 第１の結合インダクタンス（ＫＩ１）はローパスフィルタ（ＬＰ）またはインピーダンス変換器（ＩＴ）に配置されている
    請求項９記載の送信モジュール。
11. 電力増幅器（ＰＡ）の後ろの信号路に第１の結合線路（ＫＬ１）が配置されており、
    結合器（ＣＯ）は第２の結合線路（ＫＬ２）を有しており、ここで第２の結合線路（ＫＬ２）の長さは第１の結合線路（ＫＬ１）の長さを超えてはおらず、
    ここで第１および第２の結合線路は隣り合って同一の金属化レベル（ＭＥ）にまたは上下に少なくとも２つの隣接する金属化レベル（ＭＥ）において実現されている
    請求項８記載の送信モジュール。
12. 第１の結合線路（ＫＬ１）はローパスフィルタ（ＬＰ）またはインピーダンス変換器（ＩＴ）に配置されている
    請求項１１記載の送信モジュール。
13. 第１の結合線路（ＫＬ１）はλ／４線路として実現されている
    請求項１１または１２記載の送信モジュール。
14. 結合器（ＣＯ）はローパスフィルタ（ＬＰ）の前または後ろに配置されている
    請求項８、９、１１または１３のいずれか１項記載の送信モジュール。
15. インピーダンス変換器（ＩＴ）および／またはローパスフィルタ（ＬＰ）は１つまたは複数の段を有しており、ここで段の少なくとも１つは線路変換によってまたはローパスフィルタ素子を介してまたは線路部分によっておよびこれに対して並列にアースに接続されている容量によってまたはＬＣエレメントの組み合わせによって実現されている
    請求項１から１４までのいずれか１項記載の送信モジュール。
16. インピーダンス変換器（ＩＴ）は選択された送信周波数において信号の、１８０°だけの位相回転を実施する
    請求項１から１５までのいずれか１項記載の送信モジュール。
17. 第２の信号入力側に接続されている、送信路とは別に実現されている少なくとも１つの信号路が配置されており、該信号路は
    別のアンテナスイッチ（ＡＳ）を介してまたは
    別の分波器（ＤＩ）を介して信号出力側（ＯＵＴ）に接続されておりかつ実質的に第１の信号路と同じ構成要素を有している
    請求項１から１６までのいずれか１項記載の送信モジュール。
18. 第１および第２の送信路にはワイヤレスコミュニケーションシステムの異なっている周波数帯が割り当てられている
    請求項１から１７までのいずれか１項記載の送信モジュール。
19. 第１および／または第２の送信路にはそれぞれワイヤレス無線システムの少なくとも２つの異なっている周波数帯が割り当てられている
    請求項１から１８までのいずれか１項記載の送信モジュール。
20. 誘電体層（ＤＳ）はセラミックから形成されている
    請求項１から１９までのいずれか１項記載の送信モジュール。
21. 支持体基板（ＴＳ）はセラミックおよび積層板から成る混合構造を有している
    請求項１から１９までのいずれか１項記載の送信モジュール。
22. 少なくとも１つの誘電体層（ＤＳ）は誘電率＞１２を有している
    請求項１から２１までのいずれか１項記載の送信モジュール。
23. 少なくとも１つの受信路（ＲＸ）が設けられており、ここで該少なくとも１つの受信路（ＲＸ）においてフロントエンド部分モジュールが配置されており、かつ該フロントエンド部分モジュールは送信モジュールの構成部分として実現されている
    請求項１から２２までのいずれか１項記載の送信モジュール。
24. フロントエンド部分モジュールは支持体基板（ＴＳ）の表面に配置されている
    請求項１から２３までのいずれか１項記載の送信モジュール。
25. フロントエンド部分モジュールは少なくとも１つの、音響波により動作するバンドパスフィルタを含んでいる
    請求項２３または２４記載の送信モジュール。
26. 少なくとも１つのアンテナスイッチ（ＡＳ）はＧａＡｓスイッチとして、ＣＭＯＳスイッチとしてまたはＰＩＮダイオードスイッチとして実現されている
    請求項２から２５までのいずれか１項記載の送信モジュール。
27. 受動構成要素の少なくとも一部は内部に存在する金属化レベル（ＭＥ）の少なくとも１つにある導体路部分としてまたは支持体基板の内部に隠れている導体路部分およびその間に存在する、誘電体層（ＤＳ）の層領域によって実現されている
    請求項１から２６までのいずれか１項記載の送信モジュール。
28. ローパスフィルタの受動構成要素は１つのインダクタンスおよび１つのキャパシタンスから選択されている
    請求項１から２７までのいずれか１項記載の送信モジュール。
29. ローパスフィルタの受動構成要素は１つのキャパシタンスである
    請求項１から２７までのいずれか１項記載の送信モジュール。
30. ワイヤレスコミュニケーションシステムの高周波段用送信モジュールであって、
    入力インピーダンスＺ_０１および出力インピーダンスＺ_０２を備え、
    信号入力側（ＩＮ）と、アンテナに接続可能な信号出力側（ＯＵＴ）との間に配置されている、送信路（ＴＸ）として実現されている信号路を備え
    ている形式のものにおいて、
    − 信号路において入力側に配置されている電力増幅器（ＰＡ）を備え、該電力増幅器の出力インピーダンスＺ_ＰＡ＜Ｚ_０１であり、
    − 信号路において出力側に配置されている第１のインピーダンス変換器を備え、該インピーダンス変換器の入力インピーダンスはＺ’_０１および出力インピーダンスはＺ’_０２であり、ここでＺ_ＰＡ＜Ｚ’_０１＜Ｚ_０２およびＺ’_０１＜Ｚ’_０２＜Ｚ_０２が成り立ち、
    − 信号路に配置されている第２のインピーダンス変換器（ＩＴ）を備え、該インピーダンス変換器はＺ_ＰＡからＺ’_０１へのインピーダンス変換を実施し、
    − ここで電力増幅器（ＰＡ）は支持体基板（ＴＳ）の上側に配置されており、
    − 第１のインピーダンス変換器はローパスフィルタ（ＬＰ）として実現されており、
    − 支持体基板（ＴＳ）は金属化レベル（ＭＥ）を有しており、該金属化レベルの間に誘電体層（ＤＳ）が配置されており、
    − 金属化レベル（ＭＥ）はスルーコンタクト（ＤＫ）を用いて接続されており、
    − ２つのインピーダンス変換器（ＩＴ，ＬＰ）は受動構成要素を有しており、該受動構成要素の少なくとも一部は少なくとも部分的に、ストラクチャ化された導体路部分として金属化レベル（ＭＥ）の少なくとも１つに実現されている
    送信モジュール。
31. 受動構成要素の一部は導体面または導体路部分およびその間に存在する、誘電体層（ＤＳ）の層領域によって実現されている
    請求項３０記載の送信モジュール。
32. 第２のインピーダンス変換器（ＩＴ）電力増幅器（ＰＡ）と第１のインピーダンス変換器（ＬＰ）との間で信号路に配置されている
    請求項３０または３１記載の送信モジュール。

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