JP2007124202A - 高周波モジュールおよび無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波モジュールの高集積化・小型化を図りつつ、送信信号漏洩電力を低減することで受信感度の優れた高周波モジュールおよび無線通信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の高周波モジュールは、高周波モジュール２２において、出力整合回路２６の並列キャパシタＣＧ６の一端はＲＦ信号線路５４ｂに接続し、他端は第２のグランド接続パターン５３に接続した。前記第２のグランド接続パターンは、高周波モジュール２２の裏面グランドパターン４０にのみビアを介して接続されており、裏面グランドパターン４０に接続されるまで、電力増幅用半導体素子２４と接続される内層グランド５５やデュプレクサ４ａ、４ｂと接続される内層グランド５７とは接続されないことを特徴とするものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯電話などの無線通信装置に用いられ、分波回路、電力増幅回路等により構成されるマルチバンド送受信用の高周波モジュール及びそれを搭載した携帯電話機などの無線通信装置に関するものである。

携帯電話などに用いられる高周波信号処理回路の一般的構成では、アンテナから入力された受信信号とアンテナに給電する送信信号とを分波するためのデュプレクサが設けられており、アンテナから入ってきた無線信号は、直接又はデュプレクサの前段に設けられた回路を通ってデュプレクサに入力され、ここで受信信号が選択的に通過するようになっている。そして、デュプレクサを通過した受信信号は、低雑音増幅器で増幅され、信号処理回路に供給される。

一方、送信信号は、所定の周波数帯域を通過させる高周波フィルタを通ってノイズを落とされ、電力増幅器に伝えられる。この送信信号は、電力増幅器で増幅され、出力整合回路を介してデュプレクサに供給される。なお、出力整合回路には方向性結合器が接続されており、電力増幅器の出力信号強度をモニターするようになっている。

従来、デュプレクサ、電力増幅器、高周波フィルタなどは、それぞれ個別部品として製造され、基板の上面にディスクリートに搭載されていた。しかし、それぞれ個別の部品を用いて基板に搭載すると、機器の大型化、高コスト化を招来することとなるため、これらの部品を誘電体多層基板の上部に搭載するか内部に形成するかして、高周波モジュールとして一体に構成されるようになってきた。これにより、通信機器の小型軽量化、低コスト化につながっている。

ところが、高周波モジュールにおいて高集積化・小型化が進むにつれ、多層基板の表面または内部に形成されるパターン数が増加し、近接することにより、パターン間の干渉が発生するという課題が発生している。このため、多層基板内のパターンにおいて、各素子間の干渉を防止するための内部グランド導体層を設けたり、電力増幅器のグランドとデュプレクサのグランドを内部で接続しないようにしたりする対策が施されてきたが、小型にするためのパターンの高密度化による影響の方が大きく、特に、送信信号漏洩電力の増加を招いている。

具体的には、図６に示すような構造である。
多層基板の表層には、各種の導体パターン、各種チップ部品のほか、高周波フィルタ９、１０、デュプレクサとしての送信用フィルタ３ａ、４ａ、デュプレクサとしての受信用フィルタ３ｂ、４ｂ、並びに電力増幅器７、８の一部を構成する電力増幅用半導体素子２４、２５などが搭載され、これらは表層に形成された導体パターンに半田などで接合されている。特に、電力増幅用半導体素子２４、２５は多層基板上の導体パターンとワイヤーボンディングで接続されている。また、電力増幅用半導体素子２４、２５の周囲には、同じく電力増幅器７、８の一部を構成する出力整合回路２６、２７がチップ部品や導体パターンで形成されている。さらに、これらの他にＧＰＳ用フィルタ１２、検波用回路１１なども搭載されている。

多層基板の最下面には、裏面グランドパターン４０が設けられるとともに接続端子２８が設けられている。この接続端子２８は、この高周波モジュール２２を移動体無線通信装置のマザーボードに搭載するときに用いられる端子である。

多層基板の内部には、方向性結合器５、６、インピーンダス調整回路３ｃ、４ｃを構成する分布定数回路、結合線路、分布型キャパシタ、抵抗などの導体パターンが誘電体中にそれぞれ形成されている。なお、方向性結合器５、６以外にトリプレクサ２を構成する受動素子も誘電体中に形成されている（図示しない）。

そして、各誘電体層には複数の層にわたって、回路を縦に接続するため必要なビアホールが形成されている。

さらに、多層基板の中間層には、内部グランド導体層２９、３０が図に示すように分離して設けられている。これは、多層基板内に配置された分布定数ストリップ線路同士が干渉しないように、アイソレーション対策として設けられたものである。

もし、最下層の裏面グランドパターン４０のような広い面積が確保でき、かつ多量のビアを裏面グランドパターン４０に接続できれば、内部グランド導体層も裏面グランドパターン４０と同様に理想接地とみなせるが、通常、誘電体層内は、ストリップ線路などの分布定数線路がいたるところに配置されているため、希望通りに内部グランド導体層の面積及びビア本数が確保できない場合が生じる。その場合には、周波数によっては内部グランド導体層が理想接地からインダクタ成分を挿入したような、不十分な接地導体となる可能性があり、次のような問題が生じる。

電力増幅器７、８で生成される送信信号は、原理的には、表層に実装されている受信用フィルタ３ｂ、４ｂを通過して、不要な周波数成分が低減された状態でＡＮＴ端子に達する。このため、電力増幅器７、８で発生した送信信号がそれぞれに接続された受信用フィルタ３ｂ、４ｂにより、Ｒｘ端子に達する段階では抑制される。

しかし、実際には、一部の送信信号は内部グランド導体層を伝播して、Ｒｘ端子に漏れてしまう。この結果、送信信号漏洩電力が増加することになる。そこで２９、３０に示す内部グランド導体層間、具体的には大電力を発生させる電力増幅器とそれ以外のフィルタや方向性結合器などの受動回路との間、及び方向性結合器と受信フィルタ間において、一定の幅をもったスリット３１を設け、内部グランド導体層を分離し、送信信号の伝播経路を断つことで改善を試みたが、改善はするものの規定の送信電力漏洩電力値以下まで低減できなかった（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１９８３２５号公報

本発明は、高周波モジュールの高集積化・小型化を図りつつ、送信信号漏洩電力を低減することで受信感度の優れた高周波モジュールおよび無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、出力整合回路の一部である並列キャパシタから裏面グランドパターンまでの経路を電力増幅用半導体素子やデュプレクサなどの内層グランドから独立した経路とすることで規定の送信信号漏洩電力以下に低減できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、モジュール基板の表面に電力増幅用半導体素子およびデュプレクサが搭載されるとともに、前記電力増幅用半導体素子と前記デュプレクサとを結ぶ出力整合回路としての直列インダクタおよび並列キャパシタが前記モジュール基板の表面または内部に配置され、前記モジュール基板の裏面に、前記電力増幅用半導体素子、前記デュプレクサおよび前記並列キャパシタを接地するための裏面グランドパターンが形成されてなり、前記並列キャパシタから前記裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路が、前記電力増幅用半導体素子および前記デュプレクサから前記裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路から独立していることを特徴とする高周波モジュールである。

また本発明は、前記高周波モジュールを内部に搭載した無線通信装置である。これにより、小型かつ優れた特性の無線通信装置を得ることができる。

なお、直列インダクタとは信号線路に対して直列に挿入されたインダクタであり、並列キャパシタとは一端を信号線路に接続するとともに他端をグランドに接地したものであって信号線路とグランド間に並列に挿入されたキャパシタを意味するものである。

本発明によれば、並列キャパシタから裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路が、電力増幅用半導体素子およびデュプレクサから裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路から独立しているので、送信信号漏洩電力の低減を図ることができる。

図１は携帯電話機などの移動体通信装置に用いられる、ＣＤＭＡデュアルバンド方式の高周波信号処理部のブロック構成図を示す。

このＣＤＭＡデュアルバンド方式では、高周波信号処理部はセルラー方式８００ＭＨｚ帯の周波数バンドおよびＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）方式１．９ＧＨｚ帯の周波数バンドを持った２つの送受信系と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）による測位機能を利用するためのＧＰＳの受信バンド１．５ＧＨｚ帯を持った１つの受信系とから構成される。

このような複数のバンド構成の高周波信号処理部を搭載した移動体無線通信装置において、各部に対する小型化、軽量化の要求が強く、これらの要求を考慮して、高周波信号処理回路は、所望の特性が達成できる単位で高周波モジュール化されている。

すなわち、図１の点線で示されるように、トリプレクサ２、デュプレクサを構成する送受信用フィルタ３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、ＧＰＳ用フィルタ１２を含む分波系回路、電力増幅器７、８、方向性結合器５、６などを含む送受信系回路が１つの基板に形成され、１つの高周波モジュール２２を形成している。

以下、８００ＭＨｚ帯と１．９ＧＨｚ帯の２つの周波数帯を含む高周波モジュール２２について説明する。

図１において、１はアンテナ、２は周波数帯を分けるための低域通過フィルタＬＰＦと高域通過フィルタＨＰＦとを含むトリプレクサ、３ａは１．９ＧＨｚ帯の送信系を分離する送信用フィルタ、３ｂは同受信系を分離する受信用フィルタ、４ａは８００ＭＨｚ帯の送信系を分離する送信用フィルタ、４ｂは同受信系を分離する受信用フィルタである。また、１２はトリプレクサ２から取り込まれるＧＰＳ信号を通過させるためのフィルタである。３ｃ、４ｃは、受信信号の位相を回転させるインピーダンス調整回路である。３ａ、３ｂ、３ｃで一つのデュプレクサが構成されるとともに、４ａ、４ｂ、４ｃで一つのデュプレクサが構成されている。

５、６は送信電力をモニタするための方向性結合器である。７、８は、それぞれ８００ＭＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯の送信信号を電力増幅する電力増幅器である。電力増幅器７、８は送信信号を増幅する電力増幅用半導体素子２４、２５と、電力増幅用半導体素子２４、２５の出力側でインピーダンスマッチングをとる出力整合回路２６、２７とを含んでいる。電力増幅用半導体素子２４と出力整合回路２６とによって電力増幅器７を構成し、電力増幅用半導体素子２５と出力整合回路２７とによって電力増幅器８を構成している。

９、１０は送信信号の８００ＭＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯の送信周波数帯のみを通過させる高周波バンドパスフィルタである。

デュプレクサを構成する送信用フィルタ３ａ、４ａ、及び受信用フィルタ３ｂ、４ｂ、高周波バンドパスフィルタ９、１０は、例えば弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）素子で構成されるものである。弾性表面波素子の構造は限定されないが、好ましくは３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ_３結晶、６４°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３結晶、４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ_４Ｏ_７結晶などからなる基板上に、櫛歯状のＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極が形成されたものである。なお、デュプレクサとしては、弾性表面波素子の他、ＦＢＡＲや誘電体フィルタであってもよい。

１７は送信信号処理回路を示し、１８は受信信号処理回路を示す。１９はデータ処理用のベースバンドＩＣ回路である。

以下、セルラー／ＰＣＳ送信系における信号の流れを説明する。送信信号処理回路１７から出力されるセルラー送信信号は、高周波バンドパスフィルタ９でノイズが削減され、電力増幅器７に入力される。送信信号処理回路１７から出力されるＰＣＳ送信信号は、高周波バンドパスフィルタ１０でノイズが削減され、電力増幅器８に入力される。

電力増幅器７、８はそれぞれ８００ＭＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯の周波数帯の送信信号を電力増幅する。増幅された信号は、方向性結合器５、６を通り、送信用フィルタ４ａ、３ａに入力される。

方向性結合器５、６は電力増幅器７、８からの出力信号のレベルをモニタして、そのモニタ信号に基づいて電力増幅器７、８をオートパワーコントロールするためのものである。そのモニタ出力は、検波用回路１１に入力される。

一方受信系は、受信用フィルタ３ｂ、４ｂで分離された受信信号を増幅する低雑音増幅器ＬＮＡ１３、１４と、受信信号からノイズを除去する高周波フィルタ１５、１６とを備えている。高周波フィルタ１５、１６を通った受信信号は、受信信号処理回路１８に伝えられ信号処理される。また、前記ＧＰＳ用フィルタ１２で分離されたＧＰＳ信号は、受信信号処理回路１８に入力され信号処理される。

図２は、高周波モジュールに含まれる電力増幅器７、８及び方向性結合器５、６の詳細な回路図である。作図の都合上、図１と違って、セルラー送受信系とＰＣＳ送受信系を上下逆にして描いている。また、ＰＣＳ側の回路構成は、セルラー側の回路構成と同様であるから、セルラー側のみ説明し、ＰＣＳ側の説明は省略する。

送信信号処理回路１７につながる高周波バンドパスフィルタ９は、電力増幅用半導体素子２４の前段に配置されている。高周波バンドパスフィルタ９と電力増幅用半導体素子２４との間には直流分をカットするキャパシタＣＧ７が存在している。

電力増幅用半導体素子２４は、初段、中段、後段の３段の電力増幅用半導体素子より構成され、それぞれに対して電圧供給用バイアス線路ＬＧ９、ＬＧ８、ＬＧ７を介して電圧が供給され、この電圧源を利用して、セルラー端子に入力された入力信号の増幅が行なわれる。電圧供給用バイアス線路ＬＧ７、ＬＧ８、ＬＧ９を高周波に対して４分の１波長のスタブとして機能させることで、高周波信号が直流電圧源に流れ込まないようにしている。ＣＧ８、ＣＧ９、ＣＧ１０はデカップリング用キャパシタである。

出力整合回路２６は、直列インダクタＬＧ６、並列キャパシタＣＧ６から構成され、これにより低域通過フィルタを形成している。この低域通過フィルタは、電力増幅用半導体２４の出力インピーダンス（０．５〜２Ω程度）と方向性結合器５の入力インピーダンス（３０〜５０Ω程度）とのインピーダンス整合を行なう。なお、出力整合回路２６の前段にオープンスタブを配置し、電力増幅用半導体素子２４から発生する不要信号を低減するという機能を付加してもよい。

出力整合回路２６の出力側に接続されたキャパシタＣＧ５は、方向性結合器５に対して直流成分が流れ込むことを防ぐ機能を持つ。

方向性結合器５は、分布定数回路ＬＧ４及びキャパシタＣＧ１３からなる低域通過フィルタを構成している。この低域通過フィルタにより、電力増幅用半導体素子２４から発生する不要信号を低減することができる。なお、方向性結合器５は低域通過フィルタの機能を必ずしも持たせる必要は無く、キャパシタＣＧ１３を設けずに高周波送信信号を通過させるための分布定数回路ＬＧ４だけで構成しても良い。なお、方向性結合器５の後段にオープンスタブを負荷し、前記電力増幅用半導体素子２４から発生する不要信号を低減するという機能を有してもよい。

さらに、結合線路ＬＧ５は分布定数回路ＬＧ４に近接させて、容量結合、及び磁界結合を形成しており、これにより電力増幅用半導体素子２４から発生する出力の一部をモニタ信号として、検波用回路１１に出力する。結合線路ＬＧ５の送信用フィルタ４ａ側には、終端抵抗ＲＧ２が接続されている。検波用回路１１は、入力されたモニタ信号に応じて、制御信号を生成し、ベースバンドＩＣ１９の自動電力制御回路に供給する回路である。

また、送信用フィルタ４ａの後段にオープンスタブを付加し、このオープンスタブによって、前記電力増幅用半導体素子２４から発生する不要信号を低減するという機能を有しても良い。

前記電力増幅用半導体素子２４は、ＧａＡｓトランジスタ、シリコン若しくはゲルマニウウムトランジスタを含む半導体素子で形成されている。その構造は、限定されないが好ましくは、小型化、効率化を図るためにＧａＡｓＨＢＴ(ガリウム砒素ヘテロジャンクションバイポーラトランジスタ)構造またはＰ−ＨＥＭＴ構造である。

高周波モジュール２２を構成する基板は、同一寸法形状の複数の誘電体層が積層された多層構造を有している。このような基板としては、ガラスエポキシ樹脂などの有機系誘電体基板に対して、銅箔などの導体によって配線導体層が形成されたもの、または、セラミック材料などの無機系誘電体基板に種々の配線導体層を誘電体基板と同時に焼成して形成されたものが用いられる。

上記セラミック材料としては、（１）Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣなどを主成分とする焼成温度が１１００℃以上のセラミック材料、（２）金属酸化物の混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料、（３）ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種が選択される。

前記（２）の混合物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ_２系、Ｃａ−ＴｉＯ_２系、ＭｇＯ−ＴｉＯ_２系等のセラミック材料が用いられる。これらのセラミック材料に、ＳｉＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３等の助剤を適宜添加したものも用いられる。

前記（３）のガラス組成物としては、少なくともＳｉＯ_２を含み、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、具体的には、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＲＯ系、ＳｉＯ_２−ＢａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系、さらにはこれらの系にＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等を配合した組成物が挙げられる。また、前記（３）のガラスとしては、焼成処理することによっても非晶質ガラス、また焼成処理によって、アルカリ金属シリケート、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、エンスタタイト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ディオプサイド、イルメナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種を析出する結晶化ガラスなどが用いられる。また、前記（３）におけるセラミックフィラーとしては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２（クォーツ、クリストバライト）、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＺｒＯ_２、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３などのチタン酸塩の群から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、ガラス２０〜８０質量％、フィラー２０〜８０質量％の割合で混合されることが望ましい。

一方、配線導体層は、誘電体基板と同時焼成して形成するために、誘電体基板を形成するセラミック材料の焼成温度に応じて種々組み合わせられる。例えば、セラミック材料が前記（１）の場合、タングステン、モリブデン、マンガン、銅の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。また、低抵抗化のために、銅などとの混合物としてもよい。セラミック材料が前記（２）（３）の低温焼成セラミック材料を用いる場合、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする低抵抗導体材料が用いられる。

また、ビアホール導体は、誘電体層に形成した貫通孔にメッキ処理するか、導体ペーストを充填するかして形成される。

特に、セラミック材料を用いれば、セラミック誘電体からなる基板の比誘電率は通常９から２５と樹脂基板に比べて高いので、誘電体層を薄くでき、誘電体層に内装された回路の素子のサイズを小さくでき、素子間距離も狭くすることができる。

とりわけ、ガラスセラミックスなどの低温で焼成が可能なセラミック材料を用いると、前述したように、導体パターンを低抵抗の銅、銀などによって形成することができるので望ましい。

誘電体基板は、誘電率を高くすることで、小さな面積でも充分な静電容量を得ることができるため、ストリップライン長を短縮して、全体構造の小型化に供することができる。また、配線や線路などを低損失の低抵抗導体によって形成できることから、前記（１）（２）の低温焼成セラミック材料によって形成することが望ましい。

この多層基板の具体的な製造方法を説明する。アルミナ、ムライト、フォルステライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラスなどをベースとして、公知の焼結助剤や高誘電率化に寄与するチタン酸塩などの化合物をこれに添加混合してセラミックグリーンシートを作成する。

セラミックグリーンシートの表面に導体層を形成する。導体層の形成方法は、前記金属を含有する導体ペーストをセラミックグリーンシートの表面に塗布したり、金属箔を貼付したりする。

上述した各回路を構成する導体パターンをそれぞれ形成した後、導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、所要の圧力と温度の下で熱圧着し、焼成する。この場合、各誘電体層には、複数の層にわたって形成された回路を厚み方向に接続するために、貫通孔に導体ペーストが充填してなるビアホール導体が適宣形成される。

最後に、セラミックグリーンシートをこれらの導体層と同時焼成する。

そして、本発明の特徴部分について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図３は本発明の高周波モジュールの一実施形態の平面図であり、図４は本発明の高周波モジュールの詳細分解斜視図で１０層構造（最上層がＬ１、最下層がＬ１０）を示している。図３において、５０は図２に示すＬＧ６に対応する直列インダクタであり、５１は図２に示すＣＧ６に対応する並列キャパシタであり、これらはチップ部品で構成され、モジュール基板の表面に搭載されている。また、図４において、最下層Ｌ１０には電力増幅用半導体素子（８００ＭＨｚ帯ＰＡ）、デュプレクサ（８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ）および並列キャパシタ５１に共通の裏面グランドパターン４０が形成されている。

第１のグランド接続パターン５２は、ビアを介して８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５に接続され、さらにビアを介して裏面グランドパターン４０に接続される。ここで、８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５の機能としては、表層に実装された８００ＭＨｚＰＡの基準グランドを十分に確保するとともに、ＰＡの放熱性を向上させることが挙げられる。また、第２のグランド接続パターン５３は、ビアを介して異バンド間干渉防止用内層グランドパターン５６に接続され、さらにビアを介して裏面グランドパターン４０に接続される。ここで、異バンド間干渉防止用内層グランドパターン５６の機能は、図に示す上側の領域である８００ＭＨｚ帯部分４１と、図に示す下側の領域である１．９ＧＨｚ帯部分４２との間の干渉を遮断することによって、それぞれの周波数帯域にとって不要な高調波成分を低減することである。

本発明の特徴は、並列キャパシタ５１の一端をＲＦ信号線路５４ｂに接続し、他端を第２のグランド接続パターン５３に接続した点にある。すなわち、第２のグランド接続パターン５３はビアを介して異バンド間干渉防止用内層グランドパターン５６および裏面グランドパターン４０に接続されているが、８００ＭＨｚ帯ＰＡと接続される８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５や８００ＭＨｚ帯ＤＰＸと接続される８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ用内層グランド５７とは接続されておらず、これらから独立した構造になっているのが重要である。

８００ＭＨｚ帯ＰＡから出力された送信信号はＲＦ信号線路５４ａ、直列インダクタ５０を通って並列キャパシタ５１に入力される。送信信号の殆どはＲＦ信号線路５４ｂに流れていくが、若干の漏れ信号は並列キャパシタ５１を介して接地用の経路に流れてしまう。

ここで、図３に示す領域Ａに並列キャパシタ５１を配置すると、グランド接続は第１のグランド接続パターン５２にされることとなり、漏れ信号は第１のグランド接続パターン５２からビアを介して接続された８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５に広がる。８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５は８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ用内層グランド５７と近くに配置されているために８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５に流れた漏れ信号が電磁界結合により８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ用内層グランド５７に新たな不要信号を誘起させ、この不要信号がＲｘ端子に漏れていくため、送信信号漏洩電力が増加してしまう。また、８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５と８００ＭＨｚ対ＤＰＸ用内層グランド５７と異バンド間干渉防止用内層グランド５６が接続された場合でも、同様に送信信号漏洩電力が増加してしまう。

これに対し、本発明では、図３に示す並列キャパシタ５１の配置とすることで、グランド接続は第２のグランド接続パターン５３にされることとなる。そして、漏れ信号は第２のグランド接続パターン５３に流れてしまうが、第２のグランド接続パターン５３から裏面グランドパターンまでの接地用の経路が、電力増幅用半導体素子（８００ＭＨｚ帯ＰＡ）およびデュプレクサ（８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ）から裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路から独立していることから、漏れ信号はビアを介して裏面グランドパターン４０へ流れる。したがって、漏れ信号が他のパターンに影響を与えることが少なく、送信信号漏洩電力を低減することが出来る。

なお、図３および図４においては、説明の便宜上、第１のグランド接続パターン５２を設けているが、本発明において必要はないものである。

さらに、本発明の高周波モジュールにおいては、並列キャパシタ５１が平面視で電力増幅用半導体素子（８００ＭＨｚ帯ＰＡ）とデュプレクサ（８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ）との間の領域から外れた位置に配置されているのが好ましく、また第２のグランド接続パターン５２が平面視で電力増幅用半導体素子（８００ＭＨｚ帯ＰＡ）とデュプレクサ（８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ）との間の領域から外れた位置に配置されているのが好ましい。これにより、漏れ信号をさらに低減できるので、さらなる送信信号漏洩電力の低減をすることができる。

なお、本発明の実施例では、出力整合回路の直列インダクタおよび並列キャパシタとしてチップ部品をモジュール基板の表面上に搭載した構成を採用しているが、これを内蔵したり導体パターンをモジュール基板の表面または内部に形成することにより構成させてもよい。

また、本実施形態においてはセルラーＣＤＭＡ／ＰＣＳのマルチバンド高周波モジュールを説明したが、通過帯域や通信方式はこれらに限定されるわけではない。例えばＧＳＭ方式（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）８００ＭＨｚと、ＤＣＳ方式（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）１．８ＧＨｚとのデュアルバンドモジュールであってもよい。また、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳなどトリプルまたはそれ以上のバンド数を扱う高周波モジュールであっても良い。

さらに、図１に示す高周波モジュールは、セルラー方式８００ＭＨｚ帯とＰＣＳ方式１．９ＧＨｚ帯が一体に形成されたものであるが、それぞれが別個の高周波モジュールでもよい。すなわち、本発明としては異なる通信方式が一体に形成された高周波モジュールに限られるものではない。

またさらに、８００ＭＨｚ帯と１．９ＧＨｚ帯とを分離するのにトリプレクサ２を用いているが、半導体素子を用いたスイッチ回路を用いてもよく、低雑音増幅器ＬＮＡ１３、１４と高周波フィルタ１５、１６を含んだ高周波モジュールとしてもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

本発明実施例として、図３に示すように並列キャパシタ５１を配置して、並列キャパシタ５１の一端を信号線路に接続するとともに、他端を第２のグランド接続パターン５３に接続し、並列キャパシタ５１から裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路が、電力増幅用半導体素子およびデュプレクサから裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路から独立するようにした構成のものを作成した。

また、比較例として、図３における点線Ａで示す領域に並列キャパシタ５１を配置して、並列キャパシタ５１の一端を信号線路に接続するとともに、他端を第１のグランド接続パターン５２に接続し、並列キャパシタ５１から裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路が、電力増幅用半導体素子から裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路に接続された構成、具体的には８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド５５に接続された構成のものを作成した。

なお、高周波モジュールの基板としては、誘電率９．４の低温焼成セラミック基板を用いた。

これらについて、送信信号漏洩電力を測定し、その比較の結果を図５に示す。

並列キャパシタ５１のグランド接続を第１のグランド接続パターン５２で行なった比較例よりも、並列キャパシタ５１のグランド接続を第２のグランド接続パターン５３で行なった本発明実施例のほうが、８４９ＭＨｚにおいて−２９．７ｄＢｍから−３２．４ｄＢｍへ２．７ｄＢｍの改善を確認した。規定の送信信号漏洩電力が−２８ｄＢｍ以下であるので、本発明により量産時のバラツキを考慮しても規定を達成できるようになったことがわかる。

高周波モジュール２２を含むデュアルバンド方式の高周波信号処理部のブロック構成図である。 高周波モジュール２２に含まれる電力増幅器７、８及び方向性結合器５、６の詳細回路図である。 本発明の一実施形態の平面図である。 図３に示す高周波モジュールの詳細分解斜視図である。 本発明実施例と比較例との送信信号漏洩電力比較である。 従来の高周波モジュールの展開斜視図である。

符号の説明

１：アンテナ
２：トリプレクサ
３ａ、４ａ：送信用フィルタ
３ｂ、４ｂ：受信用フィルタ
５、６：方向性結合器
７、８：電力増幅器
９、１０：高周波バンドパスフィルタ
１１：検波回路
１２：ＧＰＳ用フィルタ
１３、１４：低雑音増幅器ＬＮＡ
１５、１６：高周波フィルタ
１７：送信信号処理回路ＲＦＩＣ
１８：受信信号処理回路ＲＦＩＣ
１９：ベースバンドＩＣ
２２：高周波モジュール
２４、２５：電力増幅用半導体素子
２６、２７：出力整合回路
２８：裏面端子
２９、３０：内部グランド導体層
３１：スリット
４０：裏面グランドパターン
４１：８００ＭＨｚ帯部分
４２：１．９ＧＨｚ帯部分
５０：直列インダクタ
５１：並列キャパシタ
５２：第１のグランド接続パターン
５３：第２のグランド接続パターン
５４ａ、５４ｂ：ＲＦ信号線路
５５：８００ＭＨｚ帯ＰＡ用内層グランド
５６：異バンド間干渉防止内層グランド
５７：８００ＭＨｚ帯ＤＰＸ用内層グランド

Claims (2)

1. モジュール基板の表面に電力増幅用半導体素子およびデュプレクサが搭載されるとともに、前記電力増幅用半導体素子と前記デュプレクサとを結ぶ出力整合回路としての直列インダクタおよび並列キャパシタが前記モジュール基板の表面または内部に配置され、
   前記モジュール基板の裏面に、前記電力増幅用半導体素子、前記デュプレクサおよび前記並列キャパシタを接地するための裏面グランドパターンが形成されてなり、
   前記並列キャパシタから前記裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路が、前記電力増幅用半導体素子および前記デュプレクサから前記裏面グランドパターンにかけて形成された接地用の経路から独立していることを特徴とする高周波モジュール。
2. 請求項１に記載の高周波モジュールを内部に搭載したことを特徴とする無線通信装置。

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