JP2007228021A - High frequency circuit component and communication apparatus using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子電器機器間における無線伝送を行う無線通信装置に関し、少なくとも3つの通信システムで共用可能な高周波回路部品およびこれを用いた通信装置に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus that performs wireless transmission between electronic appliances, and relates to a high-frequency circuit component that can be shared by at least three communication systems and a communication apparatus using the same.
2.4GHzのISM(Industrial, Scientific and Medical、産業、科学及び医療)帯域は、DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum ダイレクト・シーケンス・スペクトル拡散)無線通信向けのもの等のIEEE802.11規格に準拠する無線LAN(WLAN)通信に利用されている。このような無線LAN(WLAN)と同じ2.4GHzのISM帯域を利用し、関連し合う電子機器との接続がケーブルを用いることなく実現でき極めて利便性の高い技術である近距離無線規格ブルートゥース(BluetoothTM)が提案されている。 The 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical) band is a wireless LAN that conforms to the IEEE 802.11 standard, such as for DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) wireless communications. It is used for (WLAN) communication. Using the same 2.4 GHz ISM band as such wireless LAN (WLAN), connection with related electronic devices can be realized without using a cable, and this is a very convenient technology. Bluetooth ™ ) has been proposed.
2.4GHzのISM帯域を利用する主な無線LAN規格には、IEEE802.11bとIEEE802.11gがある。IEEE802.11bは、DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum:ダイレクト・シーケンス・スペクトル拡散)方式で、5.5Mbps、11Mbpsの高速通信をサポートするものである。またIEEE802.11gは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples:直交周波数多重分割)変調方式を用いて、最大54Mbpsの高速データ通信をサポートするものである。 The main wireless LAN standards that use the 2.4 GHz ISM band include IEEE 802.11b and IEEE 802.11g. IEEE 802.11b is a DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) system that supports high-speed communication at 5.5 Mbps and 11 Mbps. IEEE802.11g supports high-speed data communication up to 54 Mbps using an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiples) modulation scheme.
ブルートゥースは2.4GHzの前記ISM周波数帯を複数の無線チャンネルに分割して使用し、さらに各無線チャンネルを単位時間(1/1600秒)ごとに分割してタイムスロットとし、使用する無線チャンネルをタイムスロットごとに切り替える耐ノイズ性に優れた周波数ホッピング方式が採用されている。 Bluetooth uses the 2.4 GHz ISM frequency band divided into a plurality of radio channels, and further divides each radio channel into unit times (1/1600 seconds) as time slots, and uses the radio channel as a time slot. A frequency hopping method with excellent noise resistance that is switched for each slot is adopted.
また、5GHz帯の無線LANの規格には、IEEE802.11aがあり、これは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples:直交周波数多重分割)変調方式を用いて、最大54Mbpsの高速データ通信をサポートするものである。 Further, IEEE 802.11a is a standard of 5 GHz band wireless LAN, which supports high-speed data communication of up to 54 Mbps using an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiples) modulation method. is there.
無線LANは、その利用が50〜100m程度の距離の範囲内にある小グループを想定しており、またデータ伝送速度も数M〜数十Mbpsと速いため、100mW程度の電力を消費する。しかし、ブルートゥースはその利用が同一敷地内、同一建物内など比較的狭い地域として想定されており電波が到達するエリアは10m程度の距離範囲であり、また伝送速度も速くても2Mbpsであるので、10mW程度の省電力に設計されている。
このように、無線LANとブルートゥースでは、伝送速度、伝送できる距離などが異なるため、同時に1つの通信装置に搭載し、用途毎に使い分け、有利な方を使用することができる。
The wireless LAN is assumed to be a small group whose use is in the range of a distance of about 50 to 100 m, and the data transmission speed is as fast as several M to several tens Mbps, and therefore consumes about 100 mW of power. However, Bluetooth is supposed to be used in a relatively small area such as in the same premises and in the same building, and the area where radio waves reach is about 10 m, and the transmission speed is 2 Mbps even at high speed. It is designed for power saving of about 10mW.
As described above, since the transmission speed, the distance that can be transmitted, and the like are different between the wireless LAN and Bluetooth, they can be installed in one communication device at the same time, and can be used selectively according to the purpose.
無線LANのデュアルバンド対応の例が、特許文献1に記載されている。この特許文献の図7には、その従来の技術として、スイッチモジュールと、信号の送受信を行う4本のアンテナと、2つの送受信回路との関係が記載されている。つまり、IEEE802.11aの周波数帯の信号を送受信するアンテナ2本と、IEEE802.11bの周波数帯の信号を送受信するアンテナ2本とを別に設け、それぞれの周波数帯で分かれた回路構成となり、ダイバーシティ方式での通信に対応させたものである。
An example of a wireless LAN compatible with dual band is described in
また特許文献2には、ブルートゥースのRF回路の一例が記載されている。この特許文献2の図8には、アンテナの後段に帯域通過フィルタが配置され、その後段には送信回路とアンテナとの接続、及び受信回路とアンテナとの接続を切り替える高周波スイッチと、高周波スイッチと送信回路間に配置されるバルントランスと、高周波スイッチと受信回路間に配置されるバルントランスとが記載されている。
この特許文献1の図7に示された回路では、アンテナを4本使用するため、電子機器の外形を小型化しにくいという問題点が指摘されている。そして、アンテナを2本とし、アンテナとスイッチの間に分波器を挿入した例が、特許文献の図8に示されている。しかし、この例に対しては、新たに分波器が設けられるため、部品点数が多くなり、さらなる小型化への対応が困難であり、また分波器の挿入損失により、消費電力が大きくなってしまうという問題点がある。さらに、3つのシステムに対応させるには、新たにスイッチを追加し、分波器の設置と同様に、部品点数が増加すると共に実装面積が増大し、小型化、薄型化、軽量化が図れないという問題点があり、分波器のアイソレーションの問題も指摘されている。
In the circuit shown in FIG. 7 of
また特許文献2に示された回路では、GaAsスイッチは広帯域な挿入損失を備えており、帯域外の減衰量が小さく、帯域通過フィルタに、その帯域外減衰量の大きなものが必要とされており、そのため、帯域通過フィルタを構成する回路素子を増やさざるを得ず、挿入損失が劣化し、形状も大きくなるを得ず、小型化に限界があったとの指摘がなされている。また、更なる低消費電力化が望まれていた。
Further, in the circuit shown in
本発明は上述の様な問題点を鑑み、無線LANとブルートゥースを共用可能な回路に関し、部品点数が少なく、小型化が可能で、低消費電力な高周波回路部品、およびこれを用いた通信装置を提供する事を目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention relates to a circuit that can share a wireless LAN and Bluetooth, and relates to a high-frequency circuit component that has a small number of components, can be reduced in size, and has low power consumption, and a communication device using the same. The purpose is to provide.
本発明は、第1と第2のアンテナ端子、第1通信システム用の送信端子、第1通信システム用の受信端子、第2通信システム用の送信端子、第2通信システム用の受信端子、第3通信システム用の送信受信端子を有する高周波回路部品であって、前記第1通信システム用の送信端子、第1通信システム用の受信端子、又は前記第3通信システム用の送信受信端子の何れかと前記第1のアンテナ端子との接続を切り替える第1のスイッチ回路と、前記第2通信システム用の送信端子又は第2通信システム用の受信端子と前記第2のアンテナ端子との接続を切り替える第2のスイッチ回路とを有し、前記第1のスイッチ回路と前記第1のアンテナ端子との間に設けられる第1のバンドパスフィルタ回路と、前記第2のスイッチ回路と前記第2のアンテナ端子との間に設けられる第2のバンドパスフィルタ回路と、前記第1のスイッチ回路と前記第1通信システム用の送信端子との間に設けられる第1の高周波増幅回路と、前記第2のスイッチ回路と前記第2通信システム用の送信端子との間に設けられる第2の高周波増幅回路と、前記第1の高周波増幅回路と前記第1通信システム用の送信端子との間に設けられる第3のバンドパスフィルタ回路とを有する高周波回路部品である。 The present invention includes first and second antenna terminals, a transmission terminal for a first communication system, a reception terminal for a first communication system, a transmission terminal for a second communication system, a reception terminal for a second communication system, A high-frequency circuit component having a transmission / reception terminal for three communication systems, wherein the transmission terminal for the first communication system, the reception terminal for the first communication system, or the transmission / reception terminal for the third communication system A first switch circuit for switching the connection with the first antenna terminal, and a second switch for switching the connection between the transmission terminal for the second communication system or the reception terminal for the second communication system and the second antenna terminal. A first bandpass filter circuit provided between the first switch circuit and the first antenna terminal, the second switch circuit, and the second amplifier circuit. A second band-pass filter circuit provided between the tena terminal, a first high-frequency amplifier circuit provided between the first switch circuit and the transmission terminal for the first communication system, and the second And a second high-frequency amplifier circuit provided between the switch circuit and the transmission terminal for the second communication system, and provided between the first high-frequency amplifier circuit and the transmission terminal for the first communication system. A high-frequency circuit component having a third band-pass filter circuit.
また本発明において、前記第1のスイッチ回路が、2つのスイッチ回路を組み合わせて構成したものであってもよい。
また本発明において、前記第2のバンドパスフィルタ回路が、ハイパスフィルタ回路とローパスフィルタ回路との組合せであることが好ましい。
In the present invention, the first switch circuit may be a combination of two switch circuits.
In the present invention, it is preferable that the second band pass filter circuit is a combination of a high pass filter circuit and a low pass filter circuit.
また本発明において、前記第1の高周波増幅回路用の駆動用電源端子と前記第2の高周波増幅回路用の駆動用電源端子を共用する一つの駆動用電源端子を設けることが好ましい。また本発明において、前記第1の高周波増幅回路用の検波回路駆動用電源端子と前記第2の高周波増幅回路用の検波回路駆動用電源端子を共用する一つの検波回路駆動用電源端子を設けることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to provide one drive power supply terminal that shares the drive power supply terminal for the first high-frequency amplifier circuit and the drive power supply terminal for the second high-frequency amplifier circuit. Also, in the present invention, a single detection circuit driving power supply terminal is provided which shares the detection circuit driving power supply terminal for the first high frequency amplification circuit and the detection circuit driving power supply terminal for the second high frequency amplification circuit. Is preferred.
また本発明において、セラミック誘電体材料と導電材料を積層一体化した積層体内に前記導電材料の電極パターンにより構成された少なくとも一つのインダクタンス素子及び/又はキャパシタンス素子と、前記積層体上に搭載された少なくとも一つの半導体素子を用いて構成されて、高周波回路部品を構成することが好ましい。 Further, in the present invention, at least one inductance element and / or capacitance element configured by an electrode pattern of the conductive material is mounted on the multilayer body in a multilayer body in which a ceramic dielectric material and a conductive material are laminated and integrated. It is preferable that the high-frequency circuit component is configured by using at least one semiconductor element.
また本発明は、上記した高周波回路部品を用いた通信装置である。 Moreover, this invention is a communication apparatus using the above-mentioned high frequency circuit component.
本発明によれば、3つの通信システムに対応し、アンテナと各送受信回路との接続を適宜選択できる高周波回路部品を得ることができる。また、2つの通信システムを同時に通信することが可能であり、一体化した小型で低消費電力である高周波回路部品を得ることができる。そして、本発明の高周波回路部品を用いることにより、通信装置の高機能化、小型化、部品点数の削減を可能とすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high frequency circuit component which can respond to three communication systems and can select the connection of an antenna and each transmission / reception circuit suitably can be obtained. Moreover, it is possible to communicate two communication systems simultaneously, and it is possible to obtain an integrated small-sized high-frequency circuit component with low power consumption. By using the high-frequency circuit component of the present invention, it is possible to make the communication device highly functional, downsized, and reduce the number of components.
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。この実施態様では、第1通信システムとして、2.4GHz帯の無線LANシステム、第2通信システムとして、5GHz帯の無線LANシステム、第3通信システムとして、ブルートゥースシステムを用いることができ、本実施態様では、それを用いた例を説明する。もちろん、他のシステムに変更することも可能である。尚、本発明は、下記する実施態様に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a 2.4 GHz band wireless LAN system can be used as the first communication system, a 5 GHz band wireless LAN system can be used as the second communication system, and a Bluetooth system can be used as the third communication system. Then, the example using it is demonstrated. Of course, it is possible to change to another system. The present invention is not limited to the embodiments described below.
図1は、本発明に係る一実施例の回路ブロック図である。この実施例は、2つのアンテナ端子2A,5Aを有し、第1のアンテナ端子2Aに第1のバンドパスフィルタ回路1が接続される。第1のバンドパスフィルタ回路1は、第1通信システムおよび第3通信システムの使用周波数の信号を通過させ、低周波側では他の無線システム(例えば携帯電話やGPSなど)の使用周波数の信号を減衰させ、また高周波側では高調波の周波数および他の無線システム(例えば5GHzの無線LANシステムやWiMAX)の使用周波数の信号を減衰させる機能を有している。
前記第1のバンドパスフィルタ回路1に第1のスイッチ回路11が接続される。この第1のスイッチ回路は2段のスイッチ回路となっており、1段目のスイッチ回路3で第1通信システム用の受信端子2RとポートP4を切り替え、2段目のスイッチ回路4でポートP5と第3通信システム用の送信受信端子BLTとを切り替えている。この1段目のスイッチ回路3の制御用電源端子V1、V2、2段目のスイッチ回路の制御用電源端子V3、V4が設けられている。
ポートP5には高周波増幅回路6が接続されている。この高周波増幅回路6に第3のバンドパスフィルタ回路8が接続され、更に第1通信システム用の送信端子2Tに接続されている。第3のバンドパスフィルタ回路8は、第1通信システムの使用周波数の信号を通過させ、第1通信システム用の送信端子2Tから入力される雑音信号を減衰させる。また、この高周波増幅回路6には出力電力に応じた電圧を出力するための検波回路が内蔵されており、検波端子2Pdet、検波回路駆動用電源端子Vdetが設けられている。また、高周波増幅回路6には駆動用電源端子Vccおよび制御用電源端子Vb2が設けられている。
また、第1のバンドパスフィルタ回路1と第1のアンテナ端子2Aの間には、一端が接地されるインダクタンス素子Lagが設けられている。このインダクタンス素子Lagはアンテナ端子2Aに印加される静電気等のサージからスイッチ回路や高周波増幅回路を保護する為のものである。
FIG. 1 is a circuit block diagram of an embodiment according to the present invention. This embodiment has two
A
A high
In addition, an inductance element Lag whose one end is grounded is provided between the first band-
第2アンテナ端子5Aには第2のバンドパスフィルタ回路2が接続される。第2のバンドパスフィルタ回路2は、第2通信システムの使用周波数の信号を通過させ、低周波側では他の無線システム(例えば携帯電話、GPS、2.4GHz帯の無線LANシステム、ブルートゥースシステム、WiMAXなど)の使用周波数の信号を減衰させ、また高周波側では高調波の周波数の信号を減衰させる機能を有している。前記第2のバンドパスフィルタ回路2に第2のスイッチ回路5が接続される。この第2のスイッチ回路5は、第2通信システム用の受信端子5RとポートP3を切り替えている。このスイッチ回路5の制御用電源端子V5、V6が設けられている。
ポートP3には第2の高周波増幅回路7が接続されている。この第2の高周波増幅回路7に第2通信システム用の送信端子5Tが接続されている。また、この高周波増幅回路7には出力電力に応じた電圧を出力するための検波回路が内蔵されており、検波端子5Pdet、検波回路駆動用電源端子Vdetが設けられている。また、高周波増幅回路7には駆動用電源端子Vccおよび制御用電源端子Vb5が設けられている。尚、この駆動用電源端子Vcc、及び検波回路駆動用電源端子Vdetは、それぞれ伝送線路lca10、lpd1により2つの高周波増幅回路6、7で共用としている。この高周波増幅回路6,7は駆動用電圧供給線路lca10を介して接続されており、共に駆動用電源端子Vccと電気的に接続されることとなる。この時、高周波増幅回路6、7間のアイソレーションを得る為、駆動用電圧供給伝送線路lca10の電気長は、アイソレーションを高めたい周波数帯のλ/8〜λ/4にしておくことが望ましい。例えば、第1通信システムが2.4GHz帯、第2の通信システムが5GHz帯のとき、この駆動用電圧供給伝送線路lca10の電気長を、ほぼ、2.4GHz帯のλ/8で、5GHz帯のλ/4とすることができる。また検波回路駆動用電圧供給伝送線路lpd1についても同様に、電気長をλ/8〜λ/4にしておくことが望ましい。このようにすることにより、高周波増幅回路6、7間のアイソレーションを保ちながら、駆動用電源端Vcc, 検波回路駆動用電源端子Vdetを共用することができ、高周波回路部品の端子数を削減することが可能となる。特に、後に説明するような、高周波回路部品を積層部品として構成した場合、部品の大きさにより、端子数もある程度制限を受けるため、端子数が少ないことは、高周波回路部品の小型化にも寄与する。
また、第2のバンドパスフィルタ回路2と第2のアンテナ端子5Aの間には、一端が接地されるインダクタンス素子Laaが設けられている。このインダクタンス素子Laaはアンテナ端子2Aに印加される静電気等のサージからスイッチ回路や高周波増幅回路を保護する為のものである。
A second band
A second high
An inductance element Laa having one end grounded is provided between the second
第2のバンドパスフィルタ回路において必要な減衰量が確保できない場合、あるいは第2通信システム用の送信端子5Tから入力される雑音信号を減衰させる必要がある場合には、第2の高周波増幅器7と第2通信システム用の送信端子5Tの間に、バンドパスフィルタやハイパスフィルタを配置する。
第1通信システム用の送信端子2T、受信端子2R、第2通信システム用の送信端子5T、受信端子5R、第3通信システム用の送信受信端子BLTを平衡出力にする必要がある場合には、各端子に接続するように平衡−不平衡変換回路を配置しても良い。
第1の高周波増幅回路6あるいは第2の高周波増幅回路7に内蔵される検波回路にて、出力電圧、出力電圧に対する感度、高周波増幅回路の出力側インピーダンス変化に対する感度が不十分な場合には、方向性結合器とショットキーダイオードを主構成とした検波回路を、高周波増幅回路の出力端とスイッチ回路の間に配置しても良い。
アンテナ端子2Aには2.4GHz帯専用のアンテナ、アンテナ端子5Aには5GHz帯専用のアンテナを接続することができる。そのため、2.4GHzと5GHzで共用できるアンテナを使用するよりも、特性の良いアンテナを使用することができ、低消費電力を達成することができる。
また、2.4GHz帯を使用する第1通信システムと第3通信システム用の共用回路と、5GHz帯を使用する第2通信システム用の回路の間のアイソレーションを高くすることができ、それぞれのシステムが誤動作するのを防ぐことができる。
If the second band-pass filter circuit cannot secure the required attenuation, or if it is necessary to attenuate the noise signal input from the
When the
When the detection circuit built in the first high
An antenna dedicated to 2.4 GHz band can be connected to the
In addition, the isolation between the shared circuit for the first communication system and the third communication system using the 2.4 GHz band and the circuit for the second communication system using the 5 GHz band can be increased. It is possible to prevent the system from malfunctioning.
図2に、第1のバンドパスフィルタ回路1の等価回路図を示す。この第1のバンドパスフィルタ回路1は、キャパシタンス素子cpg1,3,14、cpg2,4,15、cpg5、cpg6、cpg7、cpg8,12、cpg9,13と伝送線路lpg2,4、lpg3,5から構成され、この伝送線路lpg2,4と伝送線路lpg3,5は磁気結合している。このcpg1,3,14は、後に説明する多層セラミック基板内に形成する電極の符号と合わせており、電極パターンのcpg1とcpg3とcpg14を用いて構成されることを意味している。このことは、cpg2,4,15、cpg8,12、cpg9,13、lpg2,4、lpg3,5も同様である。また、以下も同様の表現は、同様の意味である。
FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the first
図3に、第2のバンドパスフィルタ回路2の等価回路図を示す。この第2のバンドパスフィルタ回路2は、キャパシタンス素子cpa1、cpa2、cpa4、cpa5、cpa6、cpa9と伝送線路lpa2,3、lpa4,5、lpa7,8から構成されている。そして、キャパシタンス素子cpa4、cpa5、cpa6、cpa9と伝送線路lpa4,5、lpa7,8によりハイパスフィルタ回路を、またキャパシタンス素子cpa1、cpa2と伝送線路lpa2,3からローパスフィルタ回路を構成し、このハイパスフィルタ回路とローパスフィルタ回路により、バンドパスフィルタ回路を構成している。尚、一般的なハイパスフィルタ回路では、伝送線路lpa4,5の接地側に、伝送線路lpa7,8と同様にキャパシタンス素子を配置するが、この実施例では、伝送線路lpa4,5を直接接地した。これにより、回路素子数を削減するとともに、広帯域で大きな減衰量特性を得る構成とすることができた。このため、第2通信システムの送信時には、第2通信システムの使用周波数より低い周波数を使用するシステムへの干渉を低減することができ、また第2通信システムの受信時には、受信感度を良くすることができる。
FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the second
図4に、第1のスイッチ回路の1段目のスイッチ回路3の等価回路を、図5に、第1のスイッチ回路の2段目のスイッチ回路4の等価回路を示す。また、図6に、第2のスイッチ回路5の等価回路を示す。それぞれ、スイッチ回路を構成する半導体素子I3、I4、I5とキャパシタンス素子Crb、Ct、CBLT、Craから構成されており、制御電源端子V1、V2、V3、V4、V5、V6を有している。
FIG. 4 shows an equivalent circuit of the first-
図7は、高周波増幅回路6の等価回路図である。この高周波増幅回路6は、2.4GHz帯で使用され、入力整合回路、2段のトランジスタからなる電力増幅回路、一定の電圧を供給する電圧供給回路、高周波増幅回路の出力電力を制御できるように構成されたバイアス制御回路と出力整合回路により構成されている。そして、電力増幅回路部分は半導体素子I6を用い、その他半導体素子I6に加えて、入力整合回路用に、キャパシタンス素子C1と伝送線路lig1,2、lig3,4,5、出力整合回路用に、キャパシタンス素子C3、cog1と伝送線路log3-6、log7,8、電圧供給回路用にキャパシタンス素子C6、C9、C30と伝送線路lcg3-10、lcg12-17、lcg17、バイアス制御回路用にキャパシタンス素子C4、C5、検波回路用にキャパシタンス素子Cdb、抵抗素子Rdbを有し、駆動用電源端子Vcc、制御用電源端子Vb2、検波回路駆動用電源端子Vdet、検波端子2Pdetを有している。
ここで、伝送線路log3-6とは、後に説明する多層セラミック基板内に形成する電極の符号と合わせており、電極パターンのlog3とlog4とlog5とlog6を用いて構成されることを意味している。このことは、lcg3-10、lcg12-17も同様である。以下も同様の表現は、同様の意味である。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the high-
Here, the transmission line log3-6 is combined with the sign of the electrode formed in the multilayer ceramic substrate described later, and means that it is configured using the electrode pattern log3, log4, log5, and log6. Yes. The same applies to lcg3-10 and lcg12-17. In the following, similar expressions have the same meaning.
図8は、高周波増幅回路7の等価回路図である。この高周波増幅回路7は、5GHz帯で使用され、入力整合回路、3段のトランジスタからなる電力増幅回路、一定の電圧を供給する電圧供給回路、高周波増幅回路の出力電力を制御できるように構成されたバイアス制御回路と出力整合回路により構成されている。そして、電力増幅回路部分は半導体素子I7を用い、その他半導体素子I7に加えて、入力整合回路用に、キャパシタンス素子cia1、Ctaと伝送線路lia3-6、lia11-14、lia8,9、lia10,16,17、抵抗素子R2、出力整合回路用に、キャパシタンス素子C14と伝送線路loa1,9、loa3-8、電圧供給回路用にキャパシタンス素子cca1,4、cca2、cca3、C40、C19、C17と伝送線路lca1、lca2-4、lca5、lca7、lca8、バイアス制御回路用に、キャパシタンス素子C15、C20、検波回路用にキャパシタンス素子Cda、抵抗素子Rdaを有し、駆動用電源端子Vcc、制御用電源端子Vb5、検波回路駆動用電源端子Vdet、検波端子5Pdetを有している。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the high-
図9は、第3のバンドパスフィルタ回路8の等価回路図である。この第3のバンドパスフィルタ回路8は、キャパシタンス素子cpi1,3,14、cpi2,4,15、cpi5、cpi6、cpi7、cpi8,12、cpi9,13と伝送線路lpi2,4、lpi1,3から構成され、この伝送線路lpi2,4と伝送線路lpi1,3は磁気結合している。
尚、各伝送線路は、以下インダクタンス素子と称する場合があるが、同意として読むことができる。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the third
In addition, although each transmission line may be called an inductance element below, it can be read as consent.
本発明に係る高周波回路部品を積層部品(セラミック多層基板を用いた部品)として構成した場合を説明する。図10は、本発明の高周波回路部品10を、積層基板100を用いて構成した外観斜視図である。図11,12,13は、その積層基板100中の各層の構成を示しており、図11は、上から1層目から6層目を、図12は、7層目から12層目を、図13は、13層目から16層目、及び裏面を示す。
積層基板100上面の複数のランド電極には、スイッチ回路の半導体素子I3、I4、I5、及び高周波増幅回路の半導体素子I6、I7がベアチップ状態で搭載されており、チップコンデンサC5、C6、C30、C9、C4、C1、Cdb、C3、CBLT、Crb、CT、Cda、C14、Cta、C40、Cra、C15、C17、C19、C20、チップインダクタLag、Laa、及びチップ抵抗R2、Rda、Rdbが実装されている。
半導体素子のベアチップの裏面は、積層基板100上面のランド電極と導電性接着材であるAgペーストや半田などで接合される。また半導体素子の回路と、積層基板100上面の接続すべきランド電極は、ワイヤーにて接続されている。このワイヤーは、例えば金線で、25μmの太さのものが使用される。また、積層基板100上面のランド電極はビアホールを介して積層基板100内の接続線路及び回路素子に接続している。積層基板100の上面に搭載されているチップコンデンサ、チップインダクタ及びチップ抵抗は、積層基板100の内部に形成しても良い。また、積層基板100の内部に形成したキャパシタンス素子、伝送線路のいずれかを積層基板に搭載するようにしてもよい。これらは、適宜変更できる。
The case where the high-frequency circuit component according to the present invention is configured as a laminated component (a component using a ceramic multilayer substrate) will be described. FIG. 10 is an external perspective view in which the high-
On the plurality of land electrodes on the top surface of the
The back surface of the bare chip of the semiconductor element is bonded to the land electrode on the upper surface of the
また、積層基板100の上には、金属ケースを付けることもできるし、樹脂封止や管封止することも出来る。このように高周波回路部品を積層基板として構成することにより、小型化が可能であり、通信装置としても用いる部品点数の削減が可能である。尚、送受信回路部を構成したRFICやベースバンドICを前記積層基板に複合化することも当然可能である。
In addition, a metal case can be attached on the
図11〜13に示す通り、積層基板100の一番上(1層目)のグリーンシートには、部品搭載用のランド電極が形成されている。2層目のグリーンシートにはグランド電極e18、インダクタンス素子用の電極lia10が形成されている。3層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpi15、cpi14、cpg14、cpg15、インダクタンス素子用の電極log2、lia9、及びグランド電極e12、e13、e14、e15が形成されている。4層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpi12、cpi13、cpg12、cpg13、インダクタンス素子用の電極lpg1、loa9、log3、lia8、及びグランド電極e10、e11が形成されている。5層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpi10、cpi11、cpg10、cpg11、インダクタンス素子用の電極loa1、loa13、lia16、lpa1、lpg4、lcg10、lig3及びグランド電極e8、e9が形成されている。6層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpi8、cia1、cpg8、cpg9、cpi9、インダクタンス素子用の電極loa4、lia3、lia17、lpa2、log5、lcg9、lcg17、及びグランド電極e19、e20が形成されている。
As shown in FIGS. 11 to 13, land electrodes for component mounting are formed on the green sheet on the top (first layer) of the
7層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cia2、cpa4、インダクタンス素子用の電極lcg8、lcg16、lia4、lca8、loa5、log6が形成されている。8層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpa5、及びインダクタンス素子用の電極lpg2、lpg3、lcg7、lcg8、lcg15、lpi3、lpi4、loa6、lia5、lca4、lca5、lca7が形成されている。9層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpa8、及びインダクタンス素子用の電極lpi1、lpi2、lcg6、lcg14、log7、lpg4、lpg5、lca3、loa7、lia6が形成されている。10層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpa6、及びインダクタンス素子用の電極lcg5、lcg13、loa8、lia1、lca2、lpa4が形成されている。11層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpi7、cpg7、インダクタンス素子用の電極lcg4、lcg12、lia12、lig1、lpa5、lpa7、及びグランド電極e6が形成されている。12層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpi5、cpi6、cpg5、cpg6、インダクタンス素子用の電極lig2、lia13、lpa8、lcg3及びグランド電極e5が形成されている。 On the seventh green sheet, electrodes cia2 and cpa4 for capacitance elements and electrodes lcg8, lcg16, lia4, lca8, loa5, and log6 for inductance elements are formed. On the 8th layer green sheet, electrodes cpa5 for capacitance elements and electrodes lpg2, lpg3, lcg7, lcg8, lcg15, lpi3, lpi4, loa6, lia5, lca4, lca5, lca7 for inductance elements are formed. . On the 9th green sheet, electrodes cpa8 for capacitance elements and electrodes lpi1, lpi2, lcg6, lcg14, log7, lpg4, lpg5, lca3, loa7, lia6 for inductance elements are formed. On the 10th green sheet, electrodes cpa6 for capacitance elements and electrodes lcg5, lcg13, loa8, lia1, lca2, and lpa4 for inductance elements are formed. On the 11th green sheet, electrodes cpi7 and cpg7 for capacitance elements, electrodes lcg4, lcg12, lia12, lig1, lpa5 and lpa7 for inductance elements, and a ground electrode e6 are formed. On the 12th green sheet, electrodes cpi5, cpi6, cpg5, cpg6 for capacitance elements, electrodes lig2, lia13, lpa8, lcg3 for inductance elements and a ground electrode e5 are formed.
13層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極cpi3、cpi4、cca1、cpa1、cpa2、cpg3、cpg4、及びインダクタンス素子用の電極lca6、伝送線路lpd1が形成されている。14層目のグリーンシートにはグランド電極e2が形成されている。15層目のグリーンシートには、キャパシタンス素子用の電極ccpi1、cpi2、cca2、cca3、cca4、cpa7、cpg1、cog1、cpg2、伝送線路lca10及びグランド電極e2が形成されている。16層目(最下層)のグリーンシートにはグランド電極e1が形成されている。グリーンシート316の裏面には、回路基板に実装するための端子電極が形成されている。端子電極は、図1の符号と同じ符号を付けている。尚、GNDはグランド電極の端子電極である。
これらインダクタンス素子用のライン電極、キャパシタンス素子用のコンデンサ用電極、及びグランド電極はグリーンシートに形成されたビアホールを介して適宜接続されている。
On the 13th green sheet, electrodes cpi3, cpi4, cca1, cpa1, cpa2, cpg3, cpg4 for capacitance elements, electrode lca6 for inductance elements, and transmission line lpd1 are formed. A ground electrode e2 is formed on the 14th green sheet. On the 15th green sheet, electrodes ccpi1, cpi2, cca2, cca3, cca4, cpa7, cpg1, cog1, cpg2, a transmission line lca10, and a ground electrode e2 for capacitance elements are formed. A ground electrode e1 is formed on the 16th (lowermost) green sheet. On the back surface of the green sheet 316, terminal electrodes for mounting on the circuit board are formed. The terminal electrodes have the same reference numerals as those in FIG. Note that GND is a terminal electrode of the ground electrode.
The line electrodes for the inductance elements, the capacitor electrodes for the capacitance elements, and the ground electrode are appropriately connected via via holes formed in the green sheet.
高周波電力増幅回路6、7の入力整合回路、電圧供給回路及び出力整合回路間のアイソレーションが不足すると、パワーアンプの誤動作及び発振が起きるおそれがあるので、これらの回路間のアイソレーションを十分に確保するように平面的なグランド電極やそれに連結するビアホールの配置を最適化する。高周波電力増幅回路6、7からの不要ノイズの影響を受けにくいように、アンテナ端子に接続するバンドパスフィルタ回路1、2を構成する電極を高周波電力増幅回路6、7からできるだけ遠く配置するのが望ましい。
同様に、無線LANの受信経路及びブルートゥースの送受信経路を構成する電極も、高周波電力増幅回路6、7からできるだけ遠く配置するのが望ましい。これにより、高周波電力増幅回路6、7からの不要のノイズの混信が低減され、受信感度が向上する。
If the isolation between the input matching circuit, voltage supply circuit and output matching circuit of the high-frequency
Similarly, it is desirable to dispose the electrodes constituting the wireless LAN reception path and the Bluetooth transmission / reception path as far as possible from the high-frequency
前記積層基板100は、例えば1000℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料からなり、厚さが10μm〜200μmのグリーンシートに、低抵抗率のAgやCu等の導電ペーストを印刷して所定の電極パターンを形成し、複数のグリーンシートを適宜一体的に積層し、焼結することにより製造することが出来る。
前記誘電体材料としては、例えばAl、Si、Srを主成分として、Ti、Bi、Cu、Mn、Na、Kを副成分とする材料や、Al、Si、Srを主成分としてCa、Pb、Na、Kを複成分とする材料や、Al、Mg、Si、Gdを含む材料や、Al、Si、Zr、Mgを含む材料が用いられ、誘電率は5〜15程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、前記セラミック基板をHTCC(高温同時焼成セラミック)技術を用いて、誘電体材料をAl2 O3 を主体とするものとし、伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
The
As the dielectric material, for example, Al, Si, Sr as a main component, Ti, Bi, Cu, Mn, Na, K as a subcomponent, Al, Si, Sr as a main component, Ca, Pb, A material containing Na and K as a multicomponent, a material containing Al, Mg, Si, and Gd, and a material containing Al, Si, Zr, and Mg are used, and a material having a dielectric constant of about 5 to 15 is used. In addition to the ceramic dielectric material, it is also possible to use a resin multilayer substrate or a multilayer substrate made of a composite material obtained by mixing a resin and ceramic dielectric powder. Further, the ceramic substrate is made of HTCC (high temperature co-fired ceramic) technology, the dielectric material is mainly Al2O3, and the transmission line is made of a metal conductor that can be sintered at a high temperature such as tungsten or molybdenum. You may do it.
また、この積層基板100の高周波増幅回路用の半導体素子が搭載される部分には、サーマルビアが上面から裏面にかけて設けられている。これは放熱性を高めるためである。また、不要なノイズ輻射を抑制するために、適宜内部のグリーンシートに広いグランド電極を形成している。
この積層基板100には各回路が積層基板に三次元的に構成される。ここで、各回路を構成する電極パターンは、それぞれ他の回路を構成する電極パターンとの不要な電磁気的干渉を防ぐように、グランド電極(平面的なグランド電極やこのグランド電極につながるビアホール)により分離する等、積層方向に見て互いが重ならないようにしている。
In addition, thermal vias are provided from the top surface to the back surface of the
In the
この積層基板100の裏面(実装面)には、図13に示すように端子電極が形成されている。この裏面(実装面)では、中央部分に広いグランド電極GND、周辺に周回状に各端子電極が形成されている。
この端子電極は、送信用端子電極と受信用端子電極、送信用端子電極とアンテナ端子電極が隣合わないように配置され、間にグランド電極GND又は制御用電源端子電極が配置される。
この端子電極のうち、アンテナ端子電極2A、5Aは、積層基板の一辺側に配置し、その一辺に対向する辺側に、2.4GHz帯の無線LAN用の送信端子電極2T、受信端子電極2R、5GHz帯の無線LAN用の送信端子電極5T、受信端子電極5Rを配置している。このように、アンテナ端子電極と、送信・受信端子電極を対向する辺側に配置することにより、互いの干渉を低減させることができる。
また、本実施例では前記端子電極をLGA(Land Grid Array)としているが、BGA(Ball Grid Array)なども採用することが出来る。
Terminal electrodes are formed on the back surface (mounting surface) of the
The terminal electrodes are arranged such that the transmission terminal electrode and the reception terminal electrode, the transmission terminal electrode and the antenna terminal electrode are not adjacent to each other, and the ground electrode GND or the control power supply terminal electrode is arranged therebetween.
Among these terminal electrodes, the
In this embodiment, the terminal electrode is an LGA (Land Grid Array), but a BGA (Ball Grid Array) or the like can also be used.
1:第1のバンドパスフィルタ回路
2:第2のバンドパスフィルタ回路
3:第1のスイッチ回路の1段目のスイッチ回路
4:第1のスイッチ回路の2段目のスイッチ回路
5:第2のスイッチ回路
6、7:高周波増幅回路
8:第3のバンドパスフィルタ回路
10:高周波回路部品
100:積層基板
1: First band pass filter circuit 2: Second band pass filter circuit 3: First switch circuit of the first switch circuit 4: Second switch circuit of the first switch circuit 5:
Claims (7)
前記第1通信システム用の送信端子、第1通信システム用の受信端子、又は前記第3通信システム用の送信受信端子の何れかと前記第1のアンテナ端子との接続を切り替える第1のスイッチ回路と、前記第2通信システム用の送信端子又は第2通信システム用の受信端子と前記第2のアンテナ端子との接続を切り替える第2のスイッチ回路とを有し、
前記第1のスイッチ回路と前記第1のアンテナ端子との間に設けられる第1のバンドパスフィルタ回路と、前記第2のスイッチ回路と前記第2のアンテナ端子との間に設けられる第2のバンドパスフィルタ回路と、
前記第1のスイッチ回路と前記第1通信システム用の送信端子との間に設けられる第1の高周波増幅回路と、前記第2のスイッチ回路と前記第2通信システム用の送信端子との間に設けられる第2の高周波増幅回路と、
前記第1の高周波増幅回路と前記第1通信システム用の送信端子との間に設けられる第3のバンドパスフィルタ回路とを有することを特徴とする高周波回路部品。 1st and 2nd antenna terminal, 1st communication system transmission terminal, 1st communication system reception terminal, 2nd communication system transmission terminal, 2nd communication system reception terminal, 3rd communication system use A high-frequency circuit component having a transmission / reception terminal of
A first switch circuit for switching a connection between the first antenna terminal and any one of the transmission terminal for the first communication system, the reception terminal for the first communication system, or the transmission / reception terminal for the third communication system; A second switching circuit for switching a connection between the transmission terminal for the second communication system or the reception terminal for the second communication system and the second antenna terminal,
A first bandpass filter circuit provided between the first switch circuit and the first antenna terminal; a second bandpass filter circuit provided between the second switch circuit and the second antenna terminal; A bandpass filter circuit;
A first high-frequency amplifier circuit provided between the first switch circuit and the transmission terminal for the first communication system, and between the second switch circuit and the transmission terminal for the second communication system. A second high-frequency amplifier circuit provided;
A high-frequency circuit component comprising a third band-pass filter circuit provided between the first high-frequency amplifier circuit and a transmission terminal for the first communication system.
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