JP2011061387A - 高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＳＷＲを広帯域に改善可能な高周波モジュールを提供すること。
【解決手段】高周波パッケージ１２、入力用基板１３および出力用基板１４がそれぞれ筐体１１−１内部に配置された高周波モジュールにおいて、高周波パッケージ１２の側面から突出した部分に形成された第１の入力用ライン１９および第１の出力用ライン２０と、入力用基板１３および出力用基板１４にそれぞれ設けられた第２の入力用ライン２７および第２の出力用ライン３０とは、それぞれ入力ＲＦリード２２、出力ＲＦリード２３によって接続される。また、高周波パッケージ１２の側面から突出した部分に形成された第１の接地導体２１と、入力用基板１３および出力用基板１４にそれぞれ設けられた第２の接地導体２８および第３の接地導体３１とは、それぞれ第１、第２の接地リード２４、２５によって接続される。入力ＲＦリード２２と第１の接地リード２４、出力ＲＦリード２３と第２の接地リード２５とは、それぞれ実質的に平行になるように設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、高周波パッケージおよび入出力ラインが金属製の筐体内部に配置されて構成された高周波モジュールに関する。

従来の高周波モジュールは、高周波用のデバイスを有する高周波パッケージおよび、入出力ラインが表面に設けられた基板が、それぞれアルミ等の金属製の筐体内に配置されて構成される。

金属製の筐体は、金属ブロックを凹状にくりぬくことにより形成されたものであり、この金属製の筐体の底部に、上述の高周波パッケージおよび基板がそれぞれ配置されている。

ここで、高周波パッケージの外部に突出された入出力ラインと、基板上に設けられた入出力ラインとは、ＲＦリードによって互いに接続されている。基板上に設けられた入出力ラインは、それぞれ高周波モジュールの外部に接続されるラインであり、この高周波モジュールの外部から入力されるＲＦ信号は、基板上の入力ラインを通り、ＲＦリードを介して高周波パッケージ内に伝搬される。高周波パッケージから出力されるＲＦ信号も同様にして高周波モジュールの外部に伝搬される。

また、基板の裏面には一様に接地導体が形成されている。一方で、高周波パッケージの接地は、このパッケージの裏面においてなされる。そして、両者の接地は、金属製の筐体において接続される。

このような従来の高周波モジュールにおいて、高周波パッケージの外部に突出された入出力ラインと基板上に設けられた入出力ラインとの高さを揃えた状態でこれらの間をＲＦリードで接続するために、通常は、金属製の筐体の底部の一部には、凹部が形成されている。すなわち、この凹部に高周波パッケージを配置し、凹部以外の箇所に基板を配置することにより、両者の入出力ラインの高さを揃えている。さらに、筐体の底部の凹部は、高周波パッケージを筐体の底部に配置する際のクリアランスを確保するために、通常は、高周波パッケージの底部の面積よりも大きな面積で形成されている。これらにより、高周波パッケージと基板とは、互いに離間した状態で配置されている。

しかし、基板に設けられた入出力ラインの特性インピーダンスは、ライン幅、基板厚および基板の比誘電率によって決定される。一方で、ＲＦリードのインピーダンスは、ＲＦリード幅や、このＲＦリードと、金属製の筐体の底部との距離等に依存する。従って、両者のインピーダンスの不連続によってＲＦ信号は反射されるため、入出力ラインにおいて電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）が劣化するという問題がある。

このような問題に対して、ＲＦリードを下方に湾曲して形成し、ＲＦリードと筐体の底部との距離を短くすることにより、基板上の入出力ラインとＲＦリードとのインピーダンスの不連続を抑制する構造が知られている（特許文献１参照）。これによれば、インピーダンスの不連続を抑制することができるため、ＶＳＷＲを改善することができる。

特開平８−５１１７４号公報

しかし、上述の特許文献１に記載された構造であっても、ＶＳＷＲ改善と広帯域化を両立することは困難である。上述の構造の場合、ＲＦリードを下方に湾曲させるためのスペースが必ず必要であるため、高周波パッケージと基板との距離を一定間隔以上離す必要がある。従って、インピーダンスの不連続部分が長くなるため、広帯域化が困難となる。すなわち、特許文献１に記載された構造によれば、ＶＳＷＲを改善することは可能であるが、広帯域化することは困難である。

そこで、本発明の課題は、ＶＳＷＲを広帯域に改善可能な高周波モジュールを提供することにある。

本発明による送受信モジュールは、底部に凹部が設けられた金属性の筐体と、この筐体の前記凹部の一部上に配置され、表面に第１の入力用マイクロストリップラインおよび第１の出力用マイクロストリップラインがそれぞれ設けられ、裏面に一様に第１の接地導体が設けられた基板を内部に有する高周波パッケージと、この高周波パッケージと離間するように、前記筐体内に配置され、表面に第２の入力用マイクロストリップラインが設けられ、裏面に一様に第２の接地導体が設けられた、誘電体からなる第１の基板と、前記高周波パッケージと離間するように、前記筐体内に配置され、表面に第２の出力用マイクロストリップラインが設けられ、裏面に一様に第３の接地導体が設けられた誘電体からなる第２の基板と、前記第１の入力用マイクロストリップラインと前記第２の入力用マイクロストリップラインとの間および、前記第１の出力用マイクロストリップラインと前記第２の出力用マイクロストリップラインとの間を、それぞれ電気的に接続する複数の接続用導体と、これらの接続用導体に対して実質的に平行に設けられ、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間および、前記第１の接地導体と前記第３の接地導体との間をそれぞれ電気的に接続する複数の接地用導体と、を具備することを特徴とするものである。

本発明の高周波モジュールによれば、高周波パッケージの接地導体をＲＦリードと実質的に平行になるように設け、ＲＦリードと高周波パッケージの接地導体との間に、基板を挿入するように配置されるため、基板上の入出力ラインとＲＦリードとのインピーダンスの不連続を広帯域に改善することができる。このとき、従来のように高周波パッケージと基板との距離を長くする必要はないため、ＲＦ信号の反射量を広帯域に低減することができる。従って、ＶＳＷＲを広帯域に改善可能な高周波モジュールを提供することができる。

本発明の実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す上面図である。 本発明の実施形態に係る高周波モジュールにおいて用いられる筐体を示す断面図である。 図１の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿って示す断面図である。 図１の変形例に係る高周波モジュールの要部を拡大して示す上面図である。 図１の一点鎖線Ｂ−Ｂ´に沿った断面図である。

以下に、本実施形態の高周波モジュールについて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る高周波モジュールの要部を示す上面図である。図１に示すように、本実施形態の高周波モジュールにおいて、例えばアルミ等の金属製の筐体１１−１の内部には、高周波パッケージ１２、入力用基板１３および出力用基板１４がそれぞれ配置されている。そして、これらは、それぞれねじ１５によって筐体１１−１に固定されている。

図２は、図１に示される筐体１１−１の全体を示す断面図である。図２に示すように、筐体１１−１は、金属ブロックを凹状にくりぬくことにより形成されたものである。また、凹状にくりぬかれて形成された筐体１１−１の一部には、凹部１６が形成されている。この凹部１６は、後述する高周波パッケージ１２を配置するために設けられた箇所であり、配置される高周波パッケージ１２の底部の面積よりも大きな面積で形成されている。これは、高周波パッケージ１２を配置する際のクリアランスをとるためである。

このように大きな面積で凹部１６が形成されているため、この筐体１１−１にそれぞれ配置される高周波パッケージ１２、後述する入力用基板１３および出力用基板１４は、互いに離間した状態で配置される。

なお、この筐体１１−１の上部には、例えば筐体１１−１と同一金属で形成された蓋部１１が配置される。これにより、筐体１１−１の内部は密閉される。

図３は、図１の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿って示す断面図である。図３に示すように、筐体１１−１の凹部１６に配置された高周波パッケージ１２は、高周波デバイス（図示せず）が実装された基板１８を内部に有する構造である。基板１８の表面には、それぞれ高周波デバイス（図示せず）に接続された第１の入力用マイクロストリップライン１９（以下、マイクロストリップラインを単にラインと称す）および、第１の出力用ライン２０がそれぞれ形成されている。また、基板１８の裏面には、一様に第１の接地導体２１が設けられており、上述の高周波デバイス（図示せず）は、この第１の接地導体２１を介して接地されている。

このような基板１８の一部は、高周波パッケージ１２の対向する側面の一部からそれぞれ外部に突出している。ここで、突出された基板１８上には、それぞれ上述した第１の入力用ライン１９若しくは第１の出力用ライン２０が形成されている。すなわち、基板１８において、パッケージ１２の側面から突出する箇所は、第１の入力用ライン１９若しくは第１の出力用ライン２０が形成された箇所である。

また、基板１８の裏面には、上述したように一様に第１の接地導体２１が設けられており、パッケージ１２側面から突出した基板１８の裏面にも、この第１の接地導体２１が設けられている。

パッケージ１２の両側面からそれぞれ突出した基板１８の表面の第１の入力用ライン１９には、帯状の入力ＲＦリード２２の一端が接続されている。同様に、基板１８の表面の第１の出力用ライン２０には、帯状の出力ＲＦリード２３の一端が接続されている。

さらに、第１の入力用ライン１９とともにパッケージ１２から突出した基板１８の裏面には、第１の入力用ライン１９に平行に設けられた帯状の第１の接地リード２４が接続されている。同様に、第１の出力用ライン２０とともにパッケージ１２から突出した基板１８の裏面には、第１の出力用ライン２０に平行に設けられた帯状の第２の接地リード２５が接続されている。

筐体１１−１に配置された入力用基板１３は、誘電体からなる。この入力用基板１３の表面には、第２の入力用ライン２７が形成されている。また、入力用基板１３の裏面全体には、一様に第２の接地導体２８が形成されている。なお、第２の入力用ライン２７は、高周波モジュールの外部から、図２に示す筐体１１−１のコネクタ３８を介して高周波パッケージ１２に所望の高周波信号を伝送させるためのラインである。

これと同様に、筐体１１−１に配置された出力用基板１４は、誘電体からなる。この出力用基板１４の表面には、第２の出力用ライン３０が形成されている。また、出力用基板１４の裏面全体には、一様に第３の接地導体３１が形成されている。なお、第２の出力用ライン３０は、高周波パッケージ１２から図２に示す筐体１１−１のコネクタ３８を介して高周波モジュールの外部に所望の高周波信号を伝送させるためのラインである。

上述の入力用基板１３は、高周波パッケージ１２に設けられた入力ＲＦリード２２と第１の接地リード２４との間に挿入するようにして、筐体１１−１に配置される。この際、入力用基板１３の表面の第２の入力用ライン２７が入力ＲＦリード２２に接し、入力用基板１３の裏面の第２の接地導体２８が第１の接地リード２４に接するように配置される。

同様に、上述の出力用基板１４は、高周波パッケージ１２に設けられた出力ＲＦリード２３と第２の接地リード２５との間に挿入するようにして、筐体１１−１に配置される。この際、出力用基板１４の表面の第２の出力用ライン３０が出力ＲＦリード２３に接し、出力用基板１４の裏面の第３の接地導体３１が第２の接地リード２５に接するように配置される。

ここで、入力ＲＦリード２２は、入力用基板１３の表面の第２の入力用ライン２７上に半田（図示せず）により固定される。同様に、出力ＲＦリード２３は、出力用基板１４の表面の第２の出力用ライン３０上に半田（図示せず）により固定される。しかし、図３に示されるように、第１、第２の接地リード２４、２５は、それぞれ空間上において、第２の接地導体２８、第３の接地導体３１にそれぞれ接している。従って、これらが離間するおそれがある。この場合、入力ＲＦリード２２と第２の入力用ライン２７とのインピーダンス、出力ＲＦリード２３と第２の出力用ライン３０とのインピーダンスは、それぞれ不連続になり、ＶＳＷＲは劣化する。従って、これを抑制するために、筐体１１−１には、第１、第２の接地リード２４、２５をそれぞれ下方から圧力をかけることにより、第２の接地導体２８、第３の接地導体３１にそれぞれ接触させる押さえ３２が設けられている。

この押さえ３２は、例えば、筒体３３の内部に、ばね等の弾性体により支持された軸部３４を有する構成であり、軸部３４を上方から押圧した場合には軸部３４が筒体３３の内部に移動し、押圧しない場合には、弾性体によって軸部３４が筒体３３の上部に突出するものである。このような押さえ３２を、予め筐体１１−１に設けられた凹部１６の一部に形成しておくことにより、第１、第２の接地リード２４、２５を、第２の接地導体２８、第３の接地導体３１に対してそれぞれ確実に接触させることが可能となる。

以上に説明した本実施形態に係る高周波モジュールによれば、高周波パッケージ１２の第１の接地リード２４を入力ＲＦリード２２と実質的に平行になるように設け、これらの間に入力用基板１３を挿入するように配置される。さらに、第２の接地リード２５を出力ＲＦリード２３と実質的に平行になるように設け、これらの間に出力用基板１４を挿入するように配置される。これにより、入力用基板１３に設けられた第２の入力用ライン２７と第２の接地導体２８との間の距離と、入力ＲＦリード２２と第１の接地リード２４との距離とを、実質的に等しくすることができる。さらに、出力用基板１４に設けられた第２の出力用ライン３０と第３の接地導体３１との間の距離と、出力ＲＦリード２３と第２の接地リード２５との距離とを、実質的に等しくすることができる。従って、第２の入力用ライン２７と入力ＲＦリード２２とのインピーダンスの不連続および、第２の出力用ライン３０と出力ＲＦリード２３とのインピーダンスの不連続を改善することができる。このとき、入力ＲＦリード２２および出力ＲＦリード２３を、従来のように下方に湾曲させる必要はないため、高周波パッケージ１２と入出力用基板１３、１４との距離を長くする必要はない。これらにより、ＲＦ信号の反射量を広帯域に低減することができる。従って、高周波モジュールのＶＳＷＲを広帯域に改善することができる。

次に、本実施形態の高周波モジュールの変形例について説明する。図４は、上述の高周波モジュールの変形例に係る高周波モジュールの要部を拡大して示す上面図である。また、図５は、図４の一点鎖線Ｂ−Ｂ´に沿った断面図である。なお、この変形例については、上述の実施形態と異なる箇所のみについて説明する。

図４に示すように、変形例に係る高周波モジュールにおいて、高周波パッケージ３５は、このパッケージ３５の対向する両側面の一部に、筒状の外導体３６が設けられた構造である。この外導体３６は、パッケージ３５の内部において、基板１８の裏面に設けられた第１の接地導体（図４においては図示せず）に接続されている。

外導体３６の内部には、この外導体３６の軸方向に沿って外部方向まで延長形成されるように、中心導体３７が設けられている。この中心導体３７と外導体３６との隙間には、例えばテフロン（登録商標）等の誘電体が設けられている。この中心導体３７は、パッケージ３５の内部において、基板１８の表面に設けられた第１の入力用ライン（図４においては図示せず）に接続されている。

また、図５に示すように、外導体３６の外周面上には、中心導体３７の軸方向に対して平行に設けられた帯状の第１の接地リード２４が接続されている。

上述の実施形態において説明した入力用基板１３は、高周波パッケージ３５に設けられた中心導体３７と帯状の第１の接地リード２４との間に挿入するようにして、筐体１１−１に配置される。この際、第１の入力用基板１３の表面の第２の入力用ライン２７が中心導体３７に接し、第１の入力用基板１３の裏面の第２の接地導体２８が第１の接地リード２４に接するように配置される。

なお、上述の実施形態において説明した出力用基板１４も、これと同様にして、筐体１１−１に配置される。

このような変形例に係る高周波モジュールであっても、上述の高周波モジュールと同様に、中心導体３７と第２の入力用ライン２７とのインピーダンスの不連続を改善することができ、また、高周波パッケージ１２と入出力用基板１３、１４との距離を長くする必要はないため、ＲＦ信号の反射量を広帯域に低減することができ、高周波モジュールのＶＳＷＲを広帯域に改善することができる。

以上に、本実施形態に係る高周波モジュールについて説明した。しかし、本発明の高周波モジュールは、上述の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。

例えば、上述の実施形態において、モジュール内には、入力用基板１３および出力用基板１４が、それぞれ別基板として配置されたが、筐体１１−１には、これらの基板１３、１４と同一の機能を有する一枚の基板が配置されてもよい。すなわち、筐体１１−１の凹部１６と等しい面積で開口され、表面に第１の入力用ライン１９、第１の出力用ライン２０が設けられ、裏面に接地導体が設けられた一枚の基板が、筐体１１−１に配置された高周波モジュールにおいても、適用可能である。

１１・・・蓋部
１１−１・・・筐体
１２、３５・・・高周波パッケージ
１３・・・入力用基板
１４・・・出力用基板
１５・・・ねじ
１６・・・凹部
１７・・・蓋部
１８・・・基板
１９・・・第１の入力用マイクロストリップライン（第１の入力用ライン）
２０・・・第１の出力用マイクロストリップライン（第１の出力用ライン）
２１・・・第１の接地導体
２２・・・入力ＲＦリード
２３・・・出力ＲＦリード
２４・・・第１の接地リード
２５・・・第２の接地リード
２７・・・第２の入力用マイクロストリップライン（第２の入力用ライン）
２８・・・第２の接地導体
３０・・・第２の出力用マイクロストリップライン（第２の出力用ライン）
３１・・・第３の接地導体
３２・・・押さえ
３３・・・筒体
３４・・・軸部
３６・・・外導体
３７・・・中心導体
３８・・・コネクタ

Claims (5)

1. 底部に凹部が設けられた金属性の筐体と、
   この筐体の前記凹部の一部上に配置され、表面に第１の入力用マイクロストリップラインおよび第１の出力用マイクロストリップラインがそれぞれ設けられ、裏面に一様に第１の接地導体が設けられた基板を内部に有する高周波パッケージと、
   この高周波パッケージと離間するように前記筐体内に配置され、表面に第２の入力用マイクロストリップラインが設けられ、裏面に一様に第２の接地導体が設けられた、誘電体からなる第１の基板と、
   前記高周波パッケージと離間するように前記筐体内に配置され、表面に第２の出力用マイクロストリップラインが設けられ、裏面に一様に第３の接地導体が設けられた誘電体からなる第２の基板と、
   前記第１の入力用マイクロストリップラインと前記第２の入力用マイクロストリップラインとの間および、前記第１の出力用マイクロストリップラインと前記第２の出力用マイクロストリップラインとの間を、それぞれ電気的に接続する複数の接続用導体と、
   これらの接続用導体に対して実質的に平行に設けられ、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間および、前記第１の接地導体と前記第３の接地導体との間をそれぞれ電気的に接続する複数の接地用導体と、
   を具備することを特徴とする高周波モジュール。
2. 前記複数の接続用導体は、前記第１の入力用マイクロストリップラインおよび、前記第１の出力用マイクロストリップラインのうち、前記高周波パッケージの側面から突出した箇所にそれぞれ接続されるとともに、
   前記複数の接地用導体は、前記第１の接地導体のうち、前記高周波パッケージの側面から突出した箇所にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
3. 前記複数の接続導体は、前記高周波パッケージの側面の筒状の外導体の軸方向に沿って設けられた中心導体を介して前記第１の入力用マイクロストリップラインおよび前記第１の出力用マイクロストリップラインにそれぞれ接続されるとともに、
   前記複数の接地用導体は、前記高周波パッケージの側面の前記外導体を介して前記第１の接地導体にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
4. 前記複数の接地用導体は、それぞれ、前記筐体の前記凹部に設けられた押さえによって、下方から支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波モジュール。
5. 前記第１の基板と前記第２の基板とは、一体的に形成された一枚の基板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波モジュール。

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