JP2010056735A - 分波器、半導体集積回路装置および通信用携帯端末 - Google Patents

分波器、半導体集積回路装置および通信用携帯端末 Download PDF

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Abstract

【課題】ESDフィルタなどの素子を追加することなく、ローバンド側の耐ESD特性を改善しながら、モジュールの小型化を実現する。
【解決手段】高周波電力増幅モジュールに設けられたダイプレクサ8は、インダクタ9とローパスフィルタ14に設けられた直列インダクタとインダクタ10とにより、アンテナ端子ANTに対して合成接地インダクタが形成される。ESD信号は、数百MHz程度以下の周波数帯が主成分であるため、ローパスフィルタ15をほぼそのまま通過できるが、上述した合成接地インダクタと静電容量素子13とによってアンテナ端子ANTから、アンテナスイッチ回路に向けてのESDフィルタを形成することにより、該アンテナスイッチ回路へESD信号が抜けることを抑制する。
【選択図】図2

Description

本発明は、通信用携帯端末などに用いられる高周波電力増幅モジュールの性能向上技術に関し、特に、分波器の耐ESD特性改善、および高調波抑制に有効な技術に関する。
近年、移動体通信の1つとして、携帯電話が広く普及しており、その機能に対しても多様性が求められている。たとえば、携帯電話に用いられる高周波電力増幅モジュールに対しては、高調波抑制、耐ESD(ElectroStatic Discharge)特性を改善して広帯域化を図りつつ、小型化を実現することが求められている。
高周波電力モジュールには、アンテナから送受信される送信側信号と受信側信号とを分波するフィルタであるダイプレクサなどの分波器が広く設けられている。
これにより、たとえば、ローバンド側のGSM(Global System for Mobile Communications)系送信信号や受信信号がハイバンド側のDCS(Digital Cellular System)/PCS(Personal Communication Service)系に回り込むことを防止する。
この種の高周波電力モジュールにおいては、整合回路とローパスフィルタとの接続点から整合回路側とローパスフィルタ側をそれぞれ見たときの2倍高調波のインピーダンスの位相関係を180°±90°の範囲内に設定することにより、基本波を低損失で伝送し、2倍高調波を所望の値以下に低減するもの(たとえば、特許文献1参照)やローバンド側のローパスフィルタとアンテナスイッチとの間にESDフィルタを設けることにより、静電気を除去しながら、良好な受信感度を実現するもの(たとえば、特許文献2参照)などが知られている。
特開2004−032482号公報 特開2003−046452号公報
ところが、上記のような高周波電力モジュールにおける耐ESD特性の改善技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
アンテナスイッチが備えられた高周波電力モジュールにおいては、pHEMT(pseudmorphic High Electron Mobility Transitor)スイッチなどのトランジスタが用いられているが、該pHEMTスイッチが静電破壊に弱いため、特に、ESD信号の抜けやすいローバンド側で耐ESD特性を改善する必要がある。
ローバンド側のESD信号が抜けやすいのは、ESD信号の主成分が、数百MHz程度以下の周波数帯で構成されるのに対して、ローバンド側には、たとえば、GSM/DCSデュアルバンド携帯電話用ダイプレクサでは、約900MHz以下の信号を通過させるローパスフィルタしか存在しないため、ESD信号がほぼそのまま通過してしまうからである。
これに対してハイバンド側では、たとえば、GSM/DCSデュアルバンド携帯電話用ダイプレクサでは約1700MHz以上の信号を通過させるハイパスフィルタが存在するため、ESD信号がほとんど通過しない。
しかし、特許文献1のように、ローパスフィルタとスイッチとの間にESDフィルタを設けると、素子数が増加してモジュールの小型化が不利となるばかりでなく、ローバンド側の損失を増加させてしまい、送信効率を低下させてしまうという問題がある。
また、特許文献2の場合、pHEMTスイッチが高調波を発生した際に、ローパスフィルタ側ではある程度これを除去できるが、ハイパスフィルタ側ではそのままアンテナから放射されるという問題が生じてしまうことになる。
本発明の目的は、ESDフィルタなどの素子を追加することなく、ローバンド側の耐ESD特性を改善しながら、モジュールの小型化を実現することのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明は、タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、一方の接続部が第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第1のインダクタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、一方の接続部が第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子とを備えたものである。
また、本発明は、前記第1のローパスフィルタが、一方の接続部が第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のフィルタ用インダクタと、一方の接続部が第1のフィルタ用インダクタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第1のフィルタ用静電容量素子とよりなるものである。
さらに、本発明は、前記第1のローパスフィルタが、一方の接続部が第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のフィルタ用インダクタと、一方の接続部が第1のフィルタ用インダクタの他方の接続部に接続された第1のフィルタ用静電容量素子と、一方の接続部が第1のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第2のフィルタ用インダクタとよりなるものである。
また、本発明は、前記第2のローパスフィルタが、タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第2のタンク回路と、一方の接続部が第2のタンク回路の他方の接続部に接続され、他方の接続部が第1の静電容量素子の一方の接続部に接続された第3のフィルタ用インダクタと、一方の接続部が第2のタンク回路の他方の接続部に接続された第2のフィルタ用静電容量素子と、一方の接続部が第2のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第4のフィルタ用インダクタとよりなるものである。
さらに、本発明は、前記第2のローパスフィルタが、タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、第1の送受信信号端子に接続された第2のタンク回路と、一方の接続部が第2の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が第3の送受信信号端子に接続された第3のフィルタ用インダクタと、一方の接続部が第2のタンク回路の他方の接続部に接続された第2のフィルタ用静電容量素子と、一方の接続部が第2のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第4のフィルタ用インダクタとよりなるものである。
また、本発明は、3以上の周波数帯を分離する分波器であって、タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、一方の接続部が第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第1のインダクタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、一方の接続部が第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子と、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続され、他方の接続部が第4の送受信信号端子に接続され、第2のローパスフィルタよりも高い周波数帯の信号を通過させる少なくとも1つのバンドパスフィルタとを備えたものである。
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
本発明は、半導体集積回路装置であって、周波数の異なる信号経路の切り替えを行うアンテナスイッチ回路と、タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部がアンテナが接続されるアンテナ端子となる第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、一方の接続部が第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第1のインダクタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部がアンテナスイッチ回路に接続される第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、一方の接続部が第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部がアンテナスイッチ回路に接続される第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子とよりなる分波器を備えたものである。
また、本発明は、通信システムにおける送信信号に必要な電力増幅を行う高周波電力増幅モジュールを備えた通信用携帯端末であって、該高周波電力増幅モジュールは、周波数の異なる信号経路の切り替えを行うアンテナスイッチ回路と、タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部がアンテナが接続されるアンテナ端子となる第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、一方の接続部が第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が基準電位に接続された第1のインダクタと、一方の接続部が第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部がアンテナスイッチ回路に接続される第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、一方の接続部が第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部がアンテナスイッチ回路に接続される第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子とよりなる分波器を備えたものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
(1)検波器における回路規模を小さくしながら耐ESD特性を向上し、高調波の減衰特性を改善することができる。
(2)また、上記(1)により、高周波電力増幅モジュールの小型化、高性能化、およびコストダウンを実現することができる。
(3)さらに、上記(1)、(2)により、安価で高性能な通信用携帯端末を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による高周波電力増幅モジュールの構成例を示すブロック図、図2は、図1の高周波電力増幅モジュールに設けられたダイプレクサの構成例を示す説明図である。
本実施の形態1において、高周波電力増幅モジュール1は、たとえば、通信システムである携帯電話(通信用携帯端末)などに用いられる送信用電力増幅モジュールである。半導体集積回路装置である高周波電力増幅モジュール1は、図1に示すように、出力パワーアンプ2,3、整合回路4,5、アンテナスイッチ回路6,7、およびダイプレクサ8などから構成されている。
出力パワーアンプ2は、ハイバンド(たとえば、DCS/PCS(1.8GHz帯/1.9GHz帯))の送信信号を増幅する。出力パワーアンプ3はローバンド(たとえば、GSM800/GSM900(800MHz帯/900MHz帯))の送信信号を増幅する。
整合回路4,5は、インピーダンス整合を最適にして整合をとる回路である。図1では、整合回路4,5のみを記載しているが、アンテナスイッチ回路6,7の受信端子にも、整合回路がそれぞれ接続されている。
アンテナスイッチ回路6は、ハイバンド側の送受信信号の切り替え用のスイッチであり、アンテナスイッチ回路7は、ローバンド側の送受信信号の切り替え用のスイッチである。
これらアンテナスイッチ回路6,7は、入力される制御信号に基づいて、送受信する信号の切り替えを行うSP3Tスイッチである。ダイプレクサ8は、デュアルバンドの2つの周波数帯を分離する分波器である。
ハイバンド側の送信信号は、出力パワーアンプ2によって増幅され、整合回路4を経由してアンテナスイッチ回路6に入力される。アンテナスイッチ回路6から出力された送信信号は、ダイプレクサ8のハイバンド端子HBに入力され、その後、ダイプレクサ8のアンテナ端子ANTを経てアンテナから出力される。このアンテナ端子ANTは、第1の送受信信号端子となり、ハイバンド端子HBは、第2の送受信信号端子となる。
また、ローバンド側の送信信号は、出力パワーアンプ3で増幅された後、整合回路5を経由してアンテナスイッチ回路7に入力される。そして、該アンテナスイッチ回路7からダイプレクサ8のローバンド端子LBに入力され、ダイプレクサ8のアンテナ端子ANTを介してアンテナから出力される。ローバンド端子LBは、第3の送受信信号端子となる。
また、アンテナが受信した受信信号は、その周波数帯に応じてダイプレクサ8によりパスを振り分けられ、さらにアンテナスイッチ回路6,7のいずれかによって、それぞれの受信系へ振り分けられる。
図2は、ダイプレクサ8の構成例を示す説明図である。
ダイプレクサ8は、図示するように、インダクタ9,10、静電容量素子11〜13、ならびにローパスフィルタ14,15から構成されている。タンク用インダクタであるインダクタ9の一方の接続部、タンク用静電容量素子である静電容量素子11の一方の接続部、およびローパスフィルタ15の一方の接続部には、アンテナ端子ANTがそれぞれ接続されている。
インダクタ9の他方の接続部、ならびに静電容量素子11の他方の接続部には、第1のローパスフィルタであるローパスフィルタ14の一方の接続部が接続されており、これらインダクタ9と静電容量素子11とにより、第1のタンク回路が構成されている。
また、ローパスフィルタ14の他方の接続部には、第1のインダクタであるインダクタ10の一方の接続部、および第1の静電容量素子である静電容量素子12の一方の接続部がそれぞれ接続されており、これらインダクタ10、ならびに静電容量素子11,12によってハイパスフィルタが構成されている。インダクタ10の他方の接続部には、基準電位GNDが接続されており、静電容量素子12の他方の接続部には、第2の送受信信号端子となるハイバンド端子HBを介してアンテナスイッチ回路6が接続されている。
第2のローパスフィルタであるローパスフィルタ15の他方の接続部には、第2の静電容量素子となる静電容量素子13の一方の接続部が接続されており、該静電容量素子13の他方の接続部には、第3の送受信信号端子となるローバンド端子LBを介してアンテナスイッチ回路7が接続されている。また、ローパスフィルタ14,15は、たとえば、直列インダクタと接地容量の組み合せをベースにした一般的な構成からなる。
次に、本実施の形態によるダイプレクサ8の作用について説明する。
ダイプレクサ8において、ローパスフィルタ14は、その入出力端が少なくとも1つの直列インダクタで接続された構成となる。このため、インダクタ9とローパスフィルタ14に設けられた直列インダクタとインダクタ10とにより、アンテナ端子ANTに対して合成接地インダクタが形成される。
ESD(静電気放電)信号は、数百MHz程度以下の周波数帯が主成分であるため、ローパスフィルタ15をほぼそのまま通過できるが、上述した合成接地インダクタと静電容量素子13とによってアンテナ端子ANTから、アンテナスイッチ回路7に向けてのESDフィルタを形成することにより、該アンテナスイッチ回路7へESD信号が抜けることを抑制することができる。
このように、ハイバンド側の高調波抑制とローバンド側の耐ESD特性改善を、ローバンド側にESDフィルタなどを新たに追加することなく、ハイバンド側へのローパスフィルタ14を追加するだけで実現することが可能となり、部品点数の増加を最小限に抑えながら、回路規模を小型化することができる。
また、ダイプレクサ8は、ハイバンド側にローパスフィルタ特性を有するため、ハイバンド側の回路(出力パワーアンプ2、アンテナスイッチ回路6)が発生する高調波を該ダイプレクサ8で落とすことができるので、たとえば、ハイバンド側の出力パワーアンプ2とアンテナスイッチ回路6との間などに設けられていたローパスフィルタを削除することができる。
さらに、ハイバンド側のスイッチが発生する高調波も減衰させられるため、高調波仕様を緩和した安価なスイッチを使用することが可能となる。
それにより、本実施の形態1によれば、回路規模を小型化しながら、ローバンド側の耐ESD特性を改善した高周波電力増幅モジュール1を実現することができる。
また、ローバンド側の回路に対する耐ESD特性が改善されることにより、携帯電話などの組み立て時におけるローバンド側のスイッチの静電破壊率を低減させることができる。
さらに、高調波仕様を緩和した安価なアンテナスイッチ回路を使用することができるので、高周波電力増幅モジュール1のより大きなコストダウンを図ることができる。
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2によるダイプレクサの構成例を示す説明図である。
本実施の形態2において、高周波電力増幅モジュール1は、前記実施の形態1(図1)と同様に、出力パワーアンプ2,3、整合回路4,5、アンテナスイッチ回路6,7、およびダイプレクサ8aなどから構成されている。
ダイプレクサ8aは、図3に示すように、インダクタ9,10、静電容量素子11〜13、ならびにローパスフィルタ14,15から構成されている。ローパスフィルタ14は、第1のフィルタ用インダクタであるインダクタ14a、および第1のフィルタ用静電容量素子である静電容量素子14bから構成されており、ローパスフィルタ15は、インダクタ15a、および静電容量素子15b,15cから構成されている。また、インダクタ15a、および静電容量素子15bによって、第2のタンク回路が構成されている。
インダクタ14aの一方の接続部には、インダクタ9、および静電容量素子11の他方の接続部がそれぞれ接続されており、該インダクタ14aの他方の接続部には、静電容量素子14bの一方の接続部、インダクタ10の一方の接続部、ならびに静電容量素子12の一方の接続部がそれぞれ接続されている。そして、静電容量素子14bの他方の接続部には、基準電位GNDが接続されている。
インダクタ15a、および静電容量素子15bの一方の接続部には、アンテナ端子ANTがそれぞれ接続されている。これらインダクタ15a、ならびに静電容量素子15bの他方の接続部には、第2のフィルタ用静電容量素子となる静電容量素子15cの一方の接続部、および,静電容量素子13の一方の接続部がそれぞれ接続されている。静電容量素子15cの他方の接続部には、基準電位GNDが接続されている。
また、その他の接続構成については、前記実施の形態1の図2と同様であるので、説明は省略する。
このダイプレクサ8aでは、ハイパスフィルタを構成する静電容量素子11とインダクタ10、およびローパスフィルタ14のインダクタ14aとよりアンテナ端子ANTに対して、第1のトラップ回路が形成されるのに加えて、ハイパスフィルタを構成する静電容量素子11とローパスフィルタ14のインダクタ14a、および静電容量素子14bとによって、アンテナ端子ANTに対して第2のトラップ回路が形成される。
第1のトラップ回路、および第2のトラップ回路のトラップ周波数をそれぞれローバンド側回路の高調波周波数(たとえば、2倍波と3倍波など)に近い値に設定することで、ダイプレクサ8aと接続されるローバンド側回路の高調波出力をより効果的に減衰させることができる。
それにより、本実施の形態2おいても、回路規模を小型化しながら、ローバンド側の耐ESD特性を改善した高周波電力増幅モジュール1を実現することができる。
また、ローバンド側の回路に対する耐ESD特性が改善されることにより、携帯電話などの組み立て時におけるローバンド側のスイッチの静電破壊率を低減させることができる。
さらに、高調波仕様を緩和した安価なアンテナスイッチ回路を使用することにより、高周波電力増幅モジュール1のより大きなコストダウンを図ることができる。
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3によるダイプレクサの構成例を示す説明図、図5は、図4のダイプレクサにおける周波数特性の一例を示した説明図である。
本実施の形態3においても、高周波電力増幅モジュール1は、前記実施の形態1(図1)と同様に、出力パワーアンプ2,3、整合回路4,5、アンテナスイッチ回路6,7、およびダイプレクサ8bなどから構成されている。
ダイプレクサ8bは、図4に示すように、インダクタ9,10、静電容量素子11〜13、ならびにローパスフィルタ14,15から構成されている。また、ローパスフィルタ14は、インダクタ14a、および静電容量素子14bからなる前記実施の形態2(図3)の構成に、第2のフィルタ用インダクタであるインダクタ14cが新たに追加された構成となっている。
ローパスフィルタ15は、インダクタ15a、および静電容量素子15b,15cからなる前記実施の形態2(図3)と同様の構成になっている。
インダクタ14cの一方の接続部には、静電容量素子14bの他方の接続部が接続されており、該インダクタ14cの他方の接続部には、基準電位GNDが接続されている。また、その他の接続構成については、前記実施の形態2の図3と同様であるので、説明は省略する。
図5は、ダイプレクサ8bにおける周波数特性の一例を示した説明図である。
ダイプレクサ8bでは、図示するように、トラップ回路を構成する静電容量素子14bとインダクタ14cとにより、ハイバンド側の通過特性において、3.6GHz付近にトラップが発生していることがわかる。
このトラップ周波数を、ダイプレクサ8bに接続されるハイバンド側回路による出力信号の高調波周波数と一致させると、より効果的にハイバンド側回路の高調波出力を減衰させることができる。
ここで、ダイプレクサ8bを、図1に示すGSM800/GSM900とDCS/PCSのクワッドバンドに対応する携帯電話に用いる場合、ローバンド端子LBがGSM800/GSM900に、ハイバンド端子HB端子がDCS/PCSに対応することになるが、静電容量素子11、インダクタ14a,10により構成されるトラップ回路のトラップ周波数を1600MHz近くに設定すると、ローバンド側の通過特性にトラップが発生し、GSM800/GSM900の2倍高調波の減衰帯域の下限側を拡大することができる。
また、静電容量素子14bとインダクタ14cとによるトラップ回路のトラップ周波数を3600MHz近くに設定することにより、ハイバンド側の通過特性においてDCS/PCSの2倍高調波に対する減衰量を改善することができる。
このとき、静電容量素子14bとインダクタ14cとによるラップ回路は、静電容量素子11、ならびにインダクタ14aを介してアンテナ端子ANTに接続されることになるが、静電容量素子11は、DCS/PCS周波数以上ではほぼスルーに見えるため、これらの合成回路は、静電容量素子14bとインダクタ14cとによるトラップ回路に、インダクタ14aを直列に接続したLCトラップ回路とほぼ等しくなる。
したがって、インダクタ14aのインダクタンスを大きくするにつれて、静電容量素子14bとインダクタ14cとのトラップ回路のトラップ周波数とは独立に合成回路のトラップ周波数を低下させることができる。
たとえば、このトラップ周波数を2700MHz近くに設定すれば、ローバンド側の通過特性においてGSM800/GSM900の3倍高調波の減衰量を改善することができる。
(実施の形態4)
図6は、本発明の実施の形態4によるダイプレクサの構成例を示す説明図、図7は、図6のダイプレクサにおける周波数特性の一例を示す説明図、図8は、本発明の実施の形態4によるダイプレクサの他の構成例を示す説明図、図9は、図8のダイプレクサをモジュール基板にレイアウトした際の一例を示す説明図である。
本実施の形態3においても、高周波電力増幅モジュール1は、前記実施の形態1(図1)と同様に、出力パワーアンプ2,3、整合回路4,5、アンテナスイッチ回路6,7、およびダイプレクサ8cなどから構成されている。
ダイプレクサ8cは、図6に示すように、インダクタ9,10、静電容量素子11〜13、ならびにローパスフィルタ14,15から構成されている。
ローパスフィルタ14は、前記実施の形態3と同様に、インダクタ14a、静電容量素子14b、およびインダクタ14cからなる。また、ローパスフィルタ15は、インダクタ15a、および静電容量素子15b,15cからなる前記実施の形態2(図3)と同様の構成に、インダクタ15d,15eが新たに追加された構成となっている。
第3のフィルタ用インダクタとなるインダクタ15dの一方の接続部には、インダクタ15aの他方の接続部、静電容量素子15bの他方の接続部、静電容量素子15cの他方の接続部がそれぞれ接続されている。
静電容量素子15cの他方の接続部には、第4のフィルタ用インダクタであるインダクタ15eの一方の接続部が接続されており、該インダクタ15eの他方の接続部には、基準電位GNDが接続されている。また、その他の接続構成については、前記実施の形態3の図4と同様となっている。
この場合、インダクタ15aと静電容量素子15bとによりタンク回路が構成され、静電容量素子15cとインダクタ15eとによりLCトラップ回路が構成される。
インダクタ15dを設けることにより、アンテナ端子ANT−ローバンド端子LB間の高周波減衰量を改善できるのに加えて、ローバンド端子LB側と整合をとるための静電容量素子13の静電容量値を小さくすることができる。
よって、静電容量素子13の静電容量値を小さくすることにより、該静電容量素子13とハイバンド端子HB側の合成接地インダクタ(インダクタ9,10,14a)とで構成されるESDフィルタの低周波減衰量を増加させることができるので、耐ESD特性を改善することができる。
図7は、ダイプレクサ8cにおける周波数特性の一例を示す説明図である。
この場合、静電容量素子15cとインダクタ15eとで構成されたトラップ回路は、ローバンド側の通過特性においてGSM800/GSM900の3倍高調波を減衰させるように設定されており、前記実施の形態3において説明した静電容量素子11,14b、およびインダクタ14a,14cで構成されるGSM800/GSM900の3倍高調波トラップとトラップ周波数をずらして組み合わせることにより、3倍高調波の減衰帯域を拡大することができる。
さらに、ダイプレクサ8cにおけるローパスフィルタ15側をGSM800/GSM900の2倍波周波数(すなわち、静電容量素子15bとインダクタ15aとによるタンク回路の共振周波数)以上の周波数帯でアンテナ端子ANT側から見ると、該アンテナ端子ANTには、静電容量素子15b,15c、ならびにインダクタ15eで構成される合成トラップ回路が接続されるように見える。
この合成トラップ回路のトラップ周波数は、静電容量素子15cとインダクタ15eとで決まるトラップ周波数に比べて高い周波数となり、その周波数は静電容量素子15bの静電容量値で調整することが可能である。
図7において、この合成トラップ回路のトラップ周波数は、ハイバンド側の通過特性においてDCS/PCSの2倍波に近い3600MHz程度に設定されている。静電容量素子14b、およびインダクタ14cで決まるトラップ周波数は、DCSバンドの2倍波周波数の下限に近い3400MHz近くに設定されており、両者を合わせて減衰帯域を拡大することで、DCS/PCSの2倍波を広帯域に減衰させることができる。
また、本実施の形態4では、インダクタ15dを、タンク回路(並列接続されたインダクタ15aと静電容量素子15b)と静電容量素子13との間に接続する構成としたが、インダクタ15dは、たとえば、静電容量素子13とローバンド端子LBとの間に設けるようにしてもよい。
さらに、ダイプレクサ8cは、図8に示すように、インダクタ15dを、静電容量素子13とローバンド端子LBとの間に接続し、新たに接地容量となる静電容量素子15fをローパスフィルタ15に追加する構成のダイプレクサ8cとしてもよい。
この場合、静電容量素子15fは、静電容量素子13とインダクタ15dとの接続部に一方の接続部が接続され、他方の接続部が、基準電位GNDに接続される構成となる。
このような構成にすることにより、ローバンド側の整合状態を改善することができる。
図9は、図8におけるダイプレクサ8cをモジュール基板Pにレイアウトした際の一例を示す説明図である。
モジュール基板Pは、たとえば、複層(たとえば、4層基板)のプリント配線基板から構成されており、図9(a)は、モジュール基板Pの表層のレイアウトを示しており、図9(b)は、モジュール基板Pの2層目のレイアウトを示している。
図9(a)において、モジュール基板P左側の上方には、アンテナスイッチ6,7に接続される整合回路4,5以外の受信系整合回路がレイアウトされるレイアウト領域L1があり、その右下には、アンテナスイッチ6,7がレイアウトされるレイアウト領域L2がある。
レイアウト領域L1,L2の右側には、整合回路4が形成されるレイアウト領域L3があり、該レイアウト領域L3の下方には、出力パワーアンプ2,3が形成されるレイアウト領域L4があり、該レイアウト領域L4の下方には、整合回路5が形成されるレイアウト領域L5がある。
また、レイアウト領域L2の左側には、モジュール基板Pに形成された配線パターンからなるスパイラルインダクタで形成されたインダクタ10がレイアウトされている。このインダクタ10の下方には、静電容量素子12、静電容量素子14b、インダクタ9、静電容量素子11、および静電容量素子15bが、上方から下方にかけてそれぞれレイアウトされている。
インダクタ9の右側には、インダクタ15dがレイアウトされており、該インダクタ15dの下方には、静電容量素子13がレイアウトされている。これら静電容量素子12、静電容量素子14b、インダクタ9、静電容量素子11、静電容量素子15b、インダクタ15d、ならびに静電容量素子13は、たとえば、表面実装部品などがレイアウトされる。
静電容量素子15bの下方には、スパイラルインダクタで形成されたインダクタ15aがレイアウトされており、該インダクタ15aの下方には、表面実装部品などの静電容量素子15cがレイアウトされる。
また、図9(b)において、モジュール基板P左側の上方には、スパイラルインダクタで形成されたインダクタ10がレイアウトされており、該インダクタ10の下方には、スパイラルインダクタで形成されたインダクタ14aがレイアウトされている。
インダクタ10,14aの右側には、スパイラルインダクタで形成されたインダクタ14cがレイアウトされている。インダクタ14aの下方には、スパイラルインダクタで形成されたインダクタ15eがレイアウトされており、該インダクタ15eの下方には、スパイラルインダクタで形成されたインダクタ10がレイアウトされている。また、静電容量素子15fは、ここには示していないモジュール基板Pの3層目にレイアウトされている。
このように、インダクタ14aなどの直列インダクタをスパイラルインダクタで形成することにより、インダクタ14aに容量成分による自己共振によってさらに減衰極を発生させることができる。
それにより、部品点数が削減されてレイアウト面積を小さく、かつコストを低減しながら高調波減衰特性を改善することが可能となる。
(実施の形態5)
図10は、本発明の実施の形態5によるダイプレクサの構成例を示す説明図、図11は、図10のダイプレクサの周波数特性を示す説明図である。
本実施の形態5においても、高周波電力増幅モジュール1は、前記実施の形態1(図1)と同様に、出力パワーアンプ2,3、整合回路4,5、アンテナスイッチ回路6,7、およびダイプレクサ8dなどから構成されている。
ダイプレクサ8dは、図10に示すように、インダクタ9,10、静電容量素子11,12、ならびにローパスフィルタ14,15から構成されている。
ローパスフィルタ14は、図10に示すように、前記実施の形態4の図6の構成に、静電容量素子14d、および静電容量素子15fが新たに追加された構成となっている。ローパスフィルタ14を構成する静電容量素子14dは、直列インダクタであるインダクタ14aと並列接続されており、ローパスフィルタ15を構成する静電容量素子15fは、直列インダクタ15dと並列接続された構成となっている。
図10に示す構成とすることによって、図11に示すように、アンテナ端子ANT−ハイバンド端子HB間では、インダクタ14aと静電容量素子14dとからなるタンク回路の共振周波数で信号が遮断されるためにハイバンド通過特性のDCS/PCSの3倍波周波数近くに減衰極が発生し、同様にアンテナ端子ANT−ローバンド端子LB間では、インダクタ15dと静電容量素子15fとからなるタンク回路の共振周波数で信号が遮断されるためにローバンド通過特性のGSM800/GSM900の4倍波周波数近くに減衰極が発生する。
このように、高い周波数に減衰極を発生させるためには静電容量素子14d、静電容量素子15fのいずれも微少な静電容量値で済むが、これは、インダクタ15d、インダクタ14aなどの直列インダクタをスパイラルインダクタで形成すれば、その寄生容量で十分に実現できる程度の値である。
(実施の形態6)
図12は、本発明の実施の形態6によるマルチプレクサの構成例を示す説明図、図13は、図12のマルチプレクサの周波数特性を示す説明図である。
前記実施の形態1〜5では、ダイプレクサについて説明したが、たとえば、3つまたはそれ以上の信号を分波する分波器であるマルチプレクサ16としてもよい。マルチプレクサ16は、図12に示すように、図2のダイプレクサ8の構成に、バンドパスフィルタ17,18が追加された構成となっている。
バンドパスフィルタ17,18は、ローパスフィルタ15よりも高い周波数帯の信号を通過させるフィルタ回路である。これらバンドパスフィルタ17,18の一方の接続部が、アンテナ端子ANTに接続されており、バンドパスフィルタ17,18の他方の接続部には、ミディアムバンド端子MB1,MB2がそれぞれ接続されている。
この構成により、図13に示すように、ハイバンド側の高調波信号をローパスフィルタ14により減衰させつつ、インダクタ9、ローパスフィルタ14の直列インダクタ、およびインダクタ10の合成接地インダクタと静電容量素子13とにより、ローバンド端子LB側回路に対してESD信号を減衰させうる低域減衰特性を実現することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
たとえば、実施の形態1〜5における高周波電力増幅モジュールは、クワッドバンド対応の例を示したが、本発明のダイプレクサをデュアルバンド向けの高周波電力増幅モジュールに用いることにより、基板の製造ばらつきに起因する高調波特性ばらつきの影響を改善し、歩留まりが向上するという効果を得ることができる。
本発明は、通信用携帯端末などに用いられる分波器における耐ESD特性の向上、および高調波の抑制化技術に適している。
本発明の実施の形態1による高周波電力増幅モジュールの構成例を示すブロック図である。 図1の高周波電力増幅モジュールに設けられたダイプレクサの構成例を示す説明図である。 本発明の実施の形態2によるダイプレクサの構成例を示す説明図である。 本発明の実施の形態3によるダイプレクサの構成例を示す説明図である。 図4のダイプレクサにおける周波数特性の一例を示した説明図である。 本発明の実施の形態4によるダイプレクサの構成例を示す説明図である。 図6のダイプレクサにおける周波数特性の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態4によるダイプレクサの他の構成例を示す説明図である。 図8のダイプレクサをモジュール基板にレイアウトした際の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態5によるダイプレクサの構成例を示す説明図である。 図10のダイプレクサの周波数特性を示す説明図である。 本発明の実施の形態6によるマルチプレクサの構成例を示す説明図である。 図12のマルチプレクサの周波数特性を示す説明図である。
符号の説明
1 高周波電力増幅モジュール
2,3 出力パワーアンプ
4,5 整合回路
6,7 アンテナスイッチ回路
8 ダイプレクサ
8a〜8d ダイプレクサ
9,10 インダクタ
11〜13 静電容量素子
14 ローパスフィルタ
14a インダクタ
14b 静電容量素子
14c インダクタ
14d 静電容量素子
15 ローパスフィルタ
15a インダクタ
15b 静電容量素子
15c 静電容量素子
15d インダクタ
15e インダクタ
15f 静電容量素子
16 マルチプレクサ
17,18 バンドパスフィルタ
ANT アンテナ端子
HB ハイバンド端子
LB ローバンド端子
P モジュール基板
L1〜L5 レイアウト領域

Claims (15)

  1. タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第1のインダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子とを備えたことを特徴とする分波器。
  2. 請求項1記載の分波器において、
    前記第1のローパスフィルタは、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のフィルタ用インダクタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第1のフィルタ用静電容量素子とよりなることを特徴とする分波器。
  3. 請求項1記載の分波器において、
    前記第1のローパスフィルタは、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のフィルタ用インダクタの他方の接続部に接続された第1のフィルタ用静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第1のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第2のフィルタ用インダクタとよりなることを特徴とする分波器。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の分波器において、
    前記第2のローパスフィルタは、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、第1の送受信信号端子に接続された第2のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第1の静電容量素子の一方の接続部に接続された第3のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続された第2のフィルタ用静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第2のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第4のフィルタ用インダクタとよりなることを特徴とする分波器。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の分波器において、
    前記第2のローパスフィルタは、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、第1の送受信信号端子に接続された第2のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第2の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第3の送受信信号端子に接続された第3のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続された第2のフィルタ用静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第2のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第4のフィルタ用インダクタとよりなることを特徴とする分波器。
  6. 3以上の周波数帯を分離する分波器であって、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第1のインダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子と、
    一方の接続部が第1の送受信信号端子に接続され、他方の接続部が、第4の送受信信号端子に接続され、前記第2のローパスフィルタよりも高い周波数帯の信号を通過させる少なくとも1つのバンドパスフィルタとを備えたことを特徴とする分波器。
  7. 周波数の異なる信号経路の切り替えを行うアンテナスイッチ回路と、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、アンテナが接続されるアンテナ端子となる第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第1のインダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記アンテナスイッチ回路に接続される第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記アンテナスイッチ回路に接続される第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子とよりなる分波器を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
  8. 請求項7記載の半導体集積回路装置において、
    前記第1のローパスフィルタは、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のフィルタ用インダクタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第1のフィルタ用静電容量素子とよりなることを特徴とする半導体集積回路装置。
  9. 請求項7記載の半導体集積回路装置において、
    前記第1のローパスフィルタは、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のフィルタ用インダクタの他方の接続部に接続された第1のフィルタ用静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第1のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第2のフィルタ用インダクタとよりなることを特徴とする半導体集積回路装置。
  10. 請求項7〜9のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
    前記第2のローパスフィルタは、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、第1の送受信信号端子に接続された第2のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第1の静電容量素子の一方の接続部に接続された第3のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続された第2のフィルタ用静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第2のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第4のフィルタ用インダクタとよりなることを特徴とする半導体集積回路装置。
  11. 請求項7〜9のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
    前記第2のローパスフィルタは、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、第1の送受信信号端子に接続された第2のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第2の静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第3の送受信信号端子に接続された第3のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続された第2のフィルタ用静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第2のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第4のフィルタ用インダクタとよりなることを特徴とする半導体集積回路装置。
  12. 請求項7〜11のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
    前記第1〜前記第3のフィルタ用インダクタのうち、少なくとも1つをスパイラルインダクタにより形成したことを特徴とする半導体集積回路装置。
  13. 通信システムにおける送信信号に必要な電力増幅を行う高周波電力増幅モジュールを備えた通信用携帯端末であって、
    前記高周波電力増幅モジュールは、
    周波数の異なる信号経路の切り替えを行うアンテナスイッチ回路と、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、アンテナが接続されるアンテナ端子となる第1の送受信信号端子に接続された第1のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第1のインダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記アンテナスイッチ回路に接続される第2の送受信信号端子に接続された第1の静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第1の送受信信号端子に接続された第2のローパスフィルタと、
    一方の接続部が、前記第2のローパスフィルタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記アンテナスイッチ回路に接続される第3の送受信信号端子に接続された第2の静電容量素子とよりなる分波器を備えたことを特徴とする通信用携帯端末。
  14. 請求項13記載の通信用携帯端末において、
    前記第1のローパスフィルタは、
    一方の接続部が、前記第1のタンク回路の他方の接続部に接続された第1のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第1のフィルタ用インダクタの他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第1のフィルタ用静電容量素子とよりなることを特徴とする通信用携帯端末。
  15. 請求項13または14記載の通信用携帯端末において、
    前記第2のローパスフィルタは、
    タンク用インダクタとタンク用静電容量素子とが並列接続された構成からなり、一方の接続部が、第1の送受信信号端子に接続された第2のタンク回路と、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、前記第1の静電容量素子の一方の接続部に接続された第3のフィルタ用インダクタと、
    一方の接続部が、前記第2のタンク回路の他方の接続部に接続された第2のフィルタ用静電容量素子と、
    一方の接続部が、前記第2のフィルタ用静電容量素子の他方の接続部に接続され、他方の接続部が、基準電位に接続された第4のフィルタ用インダクタとよりなることを特徴とする通信用携帯端末。
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