JP2021048566A - 高周波モジュールおよび通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】受信感度の劣化が抑制された高周波モジュールを提供する。【解決手段】高周波モジュール1は、送信入力端子111と接続される第1共通送信経路に接続された共通端子と、アンテナ接続端子100と接続される送信経路ATに接続された第1選択端子と、アンテナ接続端子100と接続される送信経路BTに接続された第2選択端子とを有し、かつ、上記共通端子と第1選択端子との接続、および、上記共通端子と第2選択端子との接続を切り替えるスイッチ51と、第1共通送信経路に配置された送信電力増幅器11と、受信出力端子121およびアンテナ接続端子100に接続される受信経路ARまたはBRに配置された第1回路部品と、を備え、送信経路ATは通信バンドAの送信信号を伝送し、送信経路BTは通信バンドBの送信信号を伝送し、スイッチ51は主面91aに配置されており、第1回路部品のうち少なくとも1つは主面91bに配置されている。【選択図】図2A

Description

本発明は、高周波モジュールおよび通信装置に関する。
携帯電話などの移動体通信機器では、特に、マルチバンド化の進展に伴い、高周波フロントエンド回路を構成する回路素子の配置構成が複雑化されている。
特許文献1には、複数の通信バンド(周波数帯域)によるキャリアアグリゲーション(CA)を実行できるフロントエンド回路が開示されている。具体的には、フロントエンド回路は、第1の電力増幅器、CA対象の通信バンドを選択する第1のバンド選択スイッチ、各通信バンドに対応した複数のデュプレクサ、およびアンテナスイッチがこの順で接続された第1の送信経路と、第2の電力増幅器、CA対象の通信バンドを選択する第2のバンド選択スイッチ、各通信バンドに対応した複数のデュプレクサ、およびアンテナスイッチがこの順で接続された第2の送信経路と、を有している。これにより、フロントエンド回路は、第1の送信経路による第1の通信バンドの送信信号と第2の送信経路による第2の通信バンドの送信信号とを同時に送信することが可能である。
米国特許出願公開第2019/190548号明細書
しかしながら、特許文献1に開示されたフロントエンド回路を、移動体通信機器などの小型のフロントエンド回路として1つの高周波モジュールで構成する場合、電力増幅器から出力された大電力の送信信号を伝送する第1のバンド選択スイッチまたは第2のバンド選択スイッチが、受信経路に配置された回路部品の少なくとも1つと、磁界結合、電界結合、または電磁界結合することで、当該送信信号、当該送信信号の高調波、または相互変調歪などが上記受信経路に流入し、上記受信経路の受信感度が劣化するという問題が発生する。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、受信感度の劣化が抑制された高周波モジュールおよびそれを備えた通信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、送信入力端子と、受信出力端子と、入出力端子と、前記送信入力端子と接続される共通送信経路に接続された共通端子と、前記入出力端子と接続される第1送信経路に接続された第1選択端子と、前記入出力端子と接続される第2送信経路に接続された第2選択端子とを有し、かつ、前記共通端子と前記第1選択端子との接続、および、前記共通端子と前記第2選択端子との接続を切り替える第1スイッチと、前記共通送信経路に配置された送信電力増幅器と、前記受信出力端子および前記入出力端子に接続される受信経路に配置された第1回路部品と、を備え、前記第1送信経路は、第1通信バンドの送信信号を伝送する信号経路であり、前記第2送信経路は、第2通信バンドの送信信号を伝送する信号経路であり、前記第1スイッチは、前記第1主面に配置されており、前記第1回路部品のうち少なくとも1つは、前記第2主面に配置されている。
本発明によれば、受信感度の劣化が抑制された高周波モジュールおよび通信装置を提供することが可能となる。
実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置の回路構成図である。 実施例1に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例1に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。 変形例1に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 変形例2に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 変形例3に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 変形例4に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例2に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例2に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。 実施例3に係る高周波モジュールおよび通信装置の回路構成図である。 実施例3に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例4に係る高周波モジュールおよび通信装置の回路構成図である。 実施例4に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 変形例5に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 変形例6に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施例及び変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
また、以下において、平行及び垂直等の要素間の関係性を示す用語、及び、矩形状等の要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する。
また、以下において、基板に実装されたA、B及びCにおいて、「基板(又は基板の主面)の平面視において、AとBとの間にCが配置されている」とは、基板の平面視においてA内の任意の点とB内の任意の点とを結ぶ直線がCの領域を通ることを意味する。また、基板の平面視とは、基板および基板に実装された回路素子を基板に平行な平面に正投影して見ることを意味する。
また、以下において、「送信経路」とは、高周波送信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。また、「受信経路」とは、高周波受信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。また、「信号経路」とは、高周波信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。
また、以下において、「AとBとが接続されている」とは、AとBとが物理的に接続されている場合に適用されるだけでなく、AとBとが電気的に接続されている場合にも適用される。
(実施の形態)
[1.高周波モジュール1および通信装置5の回路構成]
図1は、実施の形態に係る高周波モジュール1および通信装置5の回路構成図である。同図に示すように、通信装置5は、高周波モジュール1と、アンテナ2と、RF信号処理回路(RFIC)3と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)4と、を備える。
RFIC3は、アンテナ2で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路である。具体的には、RFIC3は、高周波モジュール1の受信経路を介して入力された受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をBBIC4へ出力する。また、RFIC3は、BBIC4から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された送信信号を、高周波モジュール1の送信経路に出力する。
BBIC4は、高周波モジュール1を伝送する高周波信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理する回路である。BBIC4で処理された信号は、例えば、画像表示のための画像信号として使用され、または、スピーカを介した通話のために音声信号として使用される。
また、RFIC3は、使用される通信バンド(周波数帯域)に基づいて、高周波モジュール1が有するスイッチ51、52、53、54、55および56の接続を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、RFIC3は、制御信号(図示せず)により高周波モジュール1が有するスイッチ51〜56の接続を切り替える。なお、制御部は、RFIC3の外部に設けられていてもよく、例えば、高周波モジュール1またはBBIC4に設けられていてもよい。
アンテナ2は、高周波モジュール1のアンテナ接続端子100に接続され、高周波モジュール1から出力された高周波信号を放射し、また、外部からの高周波信号を受信して高周波モジュール1へ出力する。
なお、本実施の形態に係る通信装置5において、アンテナ2およびBBIC4は、必須の構成要素ではない。
次に、高周波モジュール1の詳細な構成について説明する。
図1に示すように、高周波モジュール1は、アンテナ接続端子100と、送信電力増幅器11および12と、受信低雑音増幅器21および22と、送信フィルタ61T、62T、63Tおよび64Tと、受信フィルタ61R、62R、63Rおよび64Rと、送信出力整合回路30と、受信入力整合回路40と、整合回路71、72、73および74と、スイッチ51、52、53、54、55および56と、ダイプレクサ60と、カプラ80と、カプラ出力端子180と、を備える。
アンテナ接続端子100は、入出力端子の一例であり、アンテナ2に接続されるアンテナ共通端子である。
送信電力増幅器11は、送信入力端子111から入力された第1周波数帯域群に属する通信バンドA(第1通信バンド)および通信バンドB(第2通信バンド)の高周波信号を増幅する増幅器である。また、送信電力増幅器12は、送信入力端子112から入力された、第1周波数帯域群と周波数が異なる第2周波数帯域群に属する通信バンドCおよび通信バンドDの高周波信号を増幅する増幅器である。
受信低雑音増幅器21は、通信バンドAおよび通信バンドBの高周波信号を低雑音で増幅し、受信出力端子121へ出力する増幅器である。また、受信低雑音増幅器22は、通信バンドCおよび通信バンドDの高周波信号を低雑音で増幅し、受信出力端子122へ出力する増幅器である。
送信フィルタ61Tは、送信電力増幅器11とアンテナ接続端子100とを結ぶ送信経路ATに配置され、送信電力増幅器11で増幅された送信信号のうち、通信バンドAの送信帯域の送信信号を通過させる。また、送信フィルタ62Tは、送信電力増幅器11とアンテナ接続端子100とを結ぶ送信経路BTに配置され、送信電力増幅器11で増幅された送信信号のうち、通信バンドBの送信帯域の送信信号を通過させる。また、送信フィルタ63Tは、送信電力増幅器12とアンテナ接続端子100とを結ぶ送信経路CTに配置され、送信電力増幅器12で増幅された送信信号のうち、通信バンドCの送信帯域の送信信号を通過させる。また、送信フィルタ64Tは、送信電力増幅器12とアンテナ接続端子100とを結ぶ送信経路DTに配置され、送信電力増幅器12で増幅された送信信号のうち、通信バンドDの送信帯域の送信信号を通過させる。
受信フィルタ61Rは、受信低雑音増幅器21とアンテナ接続端子100とを結ぶ受信経路ARに配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、通信バンドAの受信帯域の受信信号を通過させる。また、受信フィルタ62Rは、受信低雑音増幅器21とアンテナ接続端子100とを結ぶ受信経路BRに配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、通信バンドBの受信帯域の受信信号を通過させる。また、受信フィルタ63Rは、受信低雑音増幅器22とアンテナ接続端子100とを結ぶ受信経路CRに配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、通信バンドCの受信帯域の受信信号を通過させる。また、受信フィルタ64Rは、受信低雑音増幅器22とアンテナ接続端子100とを結ぶ受信経路DRに配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、通信バンドDの受信帯域の受信信号を通過させる。
送信フィルタ61Tおよび受信フィルタ61Rは、通信バンドAを通過帯域とするデュプレクサ61を構成している。また、送信フィルタ62Tおよび受信フィルタ62Rは、通信バンドBを通過帯域とするデュプレクサ62を構成している。また、送信フィルタ63Tおよび受信フィルタ63Rは、通信バンドCを通過帯域とするデュプレクサ63を構成している。また、送信フィルタ64Tおよび受信フィルタ64Rは、通信バンドDを通過帯域とするデュプレクサ64を構成している。
なお、デュプレクサ61〜64のそれぞれは、複数の送信フィルタのみで構成されたマルチプレクサ、複数の受信フィルタのみで構成されたマルチプレクサ、複数のデュプレクサで構成されたマルチプレクサであってもよい。
送信経路ATは、第1送信経路の一例であり、通信バンドAの送信信号を伝送する。送信経路ATの一端はスイッチ51に接続され、送信経路ATの他端はアンテナ接続端子100に接続されている。送信経路BTは、第2送信経路の一例であり、通信バンドBの送信信号を伝送する。送信経路BTの一端はスイッチ51に接続され、送信経路BTの他端はアンテナ接続端子100に接続されている。送信経路CTは、通信バンドCの送信信号を伝送する。送信経路CTの一端はスイッチ52に接続され、送信経路CTの他端はアンテナ接続端子100に接続されている。送信経路DTは、通信バンドDの送信信号を伝送する。送信経路DTの一端はスイッチ52に接続され、送信経路DTの他端はアンテナ接続端子100に接続されている。第1共通送信経路は、通信バンドAおよびBの送信信号を伝送する。第1共通送信経路の一端は送信入力端子111に接続され、他端はスイッチ51の共通端子に接続されている。第2共通送信経路は、通信バンドCおよびDの送信信号を伝送する。第2共通送信経路の一端は送信入力端子112に接続され、他端はスイッチ52の共通端子に接続されている。
受信経路ARは、第1受信経路の一例であり、通信バンドAの受信信号を伝送する。受信経路ARの一端はアンテナ接続端子100に接続され、受信経路ARの他端は受信出力端子121に接続されている。受信経路BRは、第2受信経路の一例であり、通信バンドBの受信信号を伝送する。受信経路BRの一端はアンテナ接続端子100に接続され、受信経路BRの他端は受信出力端子121に接続されている。受信経路CRは、通信バンドCの受信信号を伝送する。受信経路CRの一端はアンテナ接続端子100に接続され、受信経路CRの他端は受信出力端子122に接続されている。受信経路DRは、通信バンドDの受信信号を伝送する。受信経路DRの一端はアンテナ接続端子100に接続され、受信経路DRの他端は受信出力端子122に接続されている。
送信出力整合回路30は、整合回路31および32を有する。整合回路31は、送信電力増幅器11と送信フィルタ61Tおよび62Tとを結ぶ送信経路に配置され、送信電力増幅器11と送信フィルタ61Tおよび62Tとのインピーダンス整合をとる。整合回路32は、送信電力増幅器12と送信フィルタ63Tおよび64Tとを結ぶ送信経路に配置され、送信電力増幅器12と送信フィルタ63Tおよび64Tとのインピーダンス整合をとる。
受信入力整合回路40は、整合回路41および42を有する。整合回路41は、受信低雑音増幅器21と受信フィルタ61Rおよび62Rとを結ぶ受信経路に配置され、受信低雑音増幅器21と受信フィルタ61Rおよび62Rとのインピーダンス整合をとる。整合回路42は、受信低雑音増幅器22と受信フィルタ63Rおよび64Rとを結ぶ受信経路に配置され、受信低雑音増幅器22と受信フィルタ63Rおよび64Rとのインピーダンス整合をとる。
スイッチ51は、第1スイッチの一例であり、共通端子、第1選択端子および第2選択端子を有する。スイッチ51の共通端子は、送信入力端子111と接続される第1共通送信経路に接続されている。スイッチ51の第1選択端子は送信経路ATの一端に接続され、スイッチ51の第2選択端子は送信経路BTの一端に接続されている。この接続構成において、スイッチ51は、共通端子と第1選択端子との接続、および、共通端子と第2選択端子との接続、を切り替える。つまり、スイッチ51は、送信電力増幅器11と送信経路ATとの接続、および、送信電力増幅器11と送信経路BTとの接続、を切り替える。また、スイッチ51の第1選択端子は送信フィルタ61Tに接続され、スイッチ51の第2選択端子は送信フィルタ62Tに接続されている。つまり、スイッチ51は、送信電力増幅器11と送信フィルタ61Tとの接続、および、送信電力増幅器11と送信フィルタ62Tとの接続、を切り替える。スイッチ51は、例えば、SPDT(Single Pole Double Throw)型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ52は、共通端子、および2つの選択端子を有する。スイッチ52の共通端子は、送信入力端子112と接続される第2共通送信経路に接続されている。スイッチ52の一方の選択端子は送信経路CTの一端に接続され、スイッチ52の他方の選択端子は送信経路DTの一端に接続されている。この接続構成において、スイッチ52は、共通端子と一方の選択端子との接続、および、共通端子と他方の選択端子との接続、を切り替える。つまり、スイッチ52は、送信電力増幅器12と送信経路CTとの接続、および、送信電力増幅器12と送信経路DTとの接続、を切り替える。スイッチ52は、例えば、SPDT型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ53は、第2スイッチの一例であり、共通端子、第3選択端子および第4選択端子を有する。スイッチ53の共通端子は、整合回路41を介して受信低雑音増幅器21の入力端子に接続されている。スイッチ53の第3選択端子は受信経路ARに配置された受信フィルタ61Rに接続され、スイッチ53の第4選択端子は受信経路BRに配置された受信フィルタ62Rに接続されている。この接続構成において、スイッチ53は、共通端子と第3選択端子との接続および非接続を切り替え、共通端子と第4選択端子との接続および非接続を切り替える。つまり、スイッチ53は、受信低雑音増幅器21と受信経路ARとの接続および非接続を切り替え、受信低雑音増幅器21と受信経路BRとの接続および非接続を切り替える。スイッチ53は、例えば、SPDT型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ54は、共通端子、および2つの選択端子を有する。スイッチ54の共通端子は、整合回路42を介して受信低雑音増幅器22の入力端子に接続されている。スイッチ54の一方の選択端子は受信経路CRに配置された受信フィルタ63Rに接続され、スイッチ54の他方の選択端子は受信経路DRに配置された受信フィルタ64Rに接続されている。この接続構成において、スイッチ54は、共通端子と一方の選択端子との接続および非接続を切り替え、共通端子と他方の選択端子との接続および非接続を切り替える。つまり、スイッチ54は、受信低雑音増幅器22と受信経路CRとの接続および非接続を切り替え、受信低雑音増幅器22と受信経路DRとの接続および非接続を切り替える。スイッチ54は、例えば、SPDT型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ55は、アンテナスイッチの一例であり、ダイプレクサ60を介してアンテナ接続端子100に接続され、(1)アンテナ接続端子100と送信経路ATおよび受信経路ARとの接続、(2)アンテナ接続端子100と送信経路BTおよび受信経路BRとの接続、(3)アンテナ接続端子100と送信経路CTおよび受信経路CRとの接続、ならびに(4)アンテナ接続端子100と送信経路DTおよび受信経路DRとの接続、を切り替える。なお、スイッチ55は、上記(1)〜(4)のうちの2以上の接続を同時に行うことが可能なマルチ接続型のスイッチ回路で構成される。
整合回路71は、スイッチ55とデュプレクサ61とを結ぶ経路に配置され、アンテナ2およびスイッチ55と、デュプレクサ61とのインピーダンス整合をとる。整合回路72は、スイッチ55とデュプレクサ62とを結ぶ経路に配置され、アンテナ2およびスイッチ55と、デュプレクサ62とのインピーダンス整合をとる。整合回路73は、スイッチ55とデュプレクサ63とを結ぶ経路に配置され、アンテナ2およびスイッチ55と、デュプレクサ63とのインピーダンス整合をとる。整合回路74は、スイッチ55とデュプレクサ64とを結ぶ経路に配置され、アンテナ2およびスイッチ55と、デュプレクサ64とのインピーダンス整合をとる。
ダイプレクサ60は、マルチプレクサの一例であり、フィルタ60Lおよび60Hで構成されている。フィルタ60Lは、第1周波数帯域群および第2周波数帯域群を含む周波数範囲を通過帯域とするフィルタであり、フィルタ60Hは、第1周波数帯域群および第2周波数帯域群と周波数が異なる他の周波数帯域群を含む周波数範囲を通過帯域とするフィルタである。フィルタ60Lの一方の端子とフィルタ60Hの一方の端子とは、アンテナ接続端子100に共通接続されている。フィルタ60Lおよび60Hのそれぞれは、チップ状のインダクタおよびキャパシタの少なくとも一方で構成されたLCフィルタである。なお、第1周波数帯域群および第2周波数帯域群が上記他の周波数帯域群より低周波数側に位置する場合には、フィルタ60Lはローパスフィルタであってもよく、また、フィルタ60Hはハイパスフィルタであってもよい。
カプラ80およびスイッチ56は、アンテナ接続端子100とスイッチ55との間を伝送する高周波信号の電力強度をモニタする回路であり、モニタした電力強度を、カプラ出力端子180を介してRFIC3などに出力する。
なお、上記の送信フィルタ61T〜64Tおよび受信フィルタ61R〜64Rは、例えば、SAW(Surface Acoustic Wave)を用いた弾性波フィルタ、BAW(Bulk Acoustic Wave)を用いた弾性波フィルタ、LC共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれかであってもよく、さらには、これらには限定されない。
また、送信電力増幅器11および12、ならびに、受信低雑音増幅器21および22は、例えば、Si系のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)またはGaAsを材料とした、電界効果型トランジスタ(FET)またはヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)などで構成されている。
また、受信低雑音増幅器21および22、ならびに、スイッチ53、54および55は、1つの半導体IC(Integrated Circuit)に形成されていてもよい。さらに、上記半導体ICは、さらに、送信電力増幅器11および12、ならびに、スイッチ51および52を含んでいてもよい。半導体ICは、例えば、CMOSで構成されている。具体的には、SOI(Silicon On Insulator)プロセスにより形成されている。これにより、半導体ICを安価に製造することが可能となる。なお、半導体ICは、GaAs、SiGeおよびGaNの少なくともいずれかで構成されていてもよい。これにより、高品質な増幅性能および雑音性能を有する高周波信号を出力することが可能となる。
なお、整合回路71〜74、カプラ80、スイッチ56、およびカプラ出力端子180は、本発明に係る高周波モジュールに必須の構成要素ではない。
上記高周波モジュール1の構成において、送信電力増幅器11、整合回路31、スイッチ51、送信フィルタ61T、整合回路71、スイッチ55、およびフィルタ60Lは、アンテナ接続端子100に向けて通信バンドAの送信信号を伝送する第1送信回路を構成する。また、フィルタ60L、スイッチ55、整合回路71、受信フィルタ61R、スイッチ53、整合回路41、および受信低雑音増幅器21は、アンテナ2からアンテナ接続端子100を介して通信バンドAの受信信号を伝送する第1受信回路を構成する。
また、送信電力増幅器11、整合回路31、スイッチ51、送信フィルタ62T、整合回路72、スイッチ55、およびフィルタ60Lは、アンテナ接続端子100に向けて通信バンドBの送信信号を伝送する第2送信回路を構成する。また、フィルタ60L、スイッチ55、整合回路72、受信フィルタ62R、スイッチ53、整合回路41、および受信低雑音増幅器21は、アンテナ2からアンテナ接続端子100を介して通信バンドBの受信信号を伝送する第2受信回路を構成する。
また、送信電力増幅器12、整合回路32、スイッチ52、送信フィルタ63T、整合回路73、スイッチ55、およびフィルタ60Lは、アンテナ接続端子100に向けて通信バンドCの送信信号を伝送する第3送信回路を構成する。また、フィルタ60L、スイッチ55、整合回路73、受信フィルタ63R、スイッチ54、整合回路42、および受信低雑音増幅器22は、アンテナ2からアンテナ接続端子100を介して通信バンドCの受信信号を伝送する第3受信回路を構成する。
また、送信電力増幅器12、整合回路32、スイッチ52、送信フィルタ64T、整合回路74、スイッチ55、およびフィルタ60Lは、アンテナ接続端子100に向けて通信バンドDの送信信号を伝送する第4送信回路を構成する。また、フィルタ60L、スイッチ55、整合回路74、受信フィルタ64R、スイッチ54、整合回路42、および受信低雑音増幅器22は、アンテナ2からアンテナ接続端子100を介して通信バンドDの受信信号を伝送する第4受信回路を構成する。
上記回路構成によれば、高周波モジュール1は、通信バンドAおよび通信バンドBのいずれかの通信バンドの高周波信号と、通信バンドCおよび通信バンドDのいずれかの通信バンドの高周波信号とを、同時送信、同時受信、および同時送受信の少なくともいずれかで実行することが可能である。
なお、本発明に係る高周波モジュールでは、上記4つの送信回路および上記4つの受信回路がスイッチ55を介してアンテナ接続端子100に接続されていなくてもよく、上記4つの送信回路および上記4つの受信回路が、異なる端子を介してアンテナ2に接続されていてもよい。また、本発明に係る高周波モジュールは、第1送信回路、第2送信回路、および第1受信回路を、少なくとも有していればよい。また、この場合には、高周波モジュールは、(1)通信バンドAの送信と通信バンドAの受信との同時実施、および、(2)通信バンドAの送信と通信バンドBの受信との同時実施、が可能である。
また、本発明に係る高周波モジュールにおいて、第1送信回路は、送信電力増幅器11、スイッチ51および送信経路ATを有していればよい。また、第2送信回路は、送信電力増幅器11、スイッチ51および送信経路BTを有していればよい。また、第1受信回路は、受信低雑音増幅器21、整合回路41、スイッチ53、受信フィルタ61R、整合回路71、スイッチ55、およびフィルタ60Lの少なくとも1つと、受信経路ARと、を備えていればよい。
ここで、上記高周波モジュール1を構成する各回路素子を、小型のフロントエンド回路として1つのモジュールで構成する場合、例えば、第1送信回路および第2送信回路と第1受信回路とが近接することが想定される。この場合、送信電力増幅器11から出力された大電力の送信信号が送信経路ATまたはBTを伝送する際に、受信経路AR、BR、CRまたはDRに、当該送信信号、高調波、または相互変調歪が流入し、受信経路AR、BR、CRまたはDRの受信感度が劣化するという問題が発生する。特に、送信経路を選別するスイッチ51は、送信電力増幅器11から出力された大電力の送信信号を通過させる。このため、例えば、スイッチ51の非線形作用により当該送信信号のみならず高調波も発生し、これらの送信信号および高調波が、不要波として受信経路AR、BR、CRまたはDRに流入し、受信感度を低下させてしまうことが想定される。
例えば、送信電力増幅器11で増幅された通信バンドAの送信信号の高調波の周波数が通信バンドBの受信帯域の少なくとも一部と重複する場合が挙げられる。また、例えば、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の周波数が、通信バンドA〜Dの受信帯域の少なくとも一部と重複する場合が挙げられる。
これに対して、本実施の形態に係る高周波モジュール1では、スイッチ51および52と受信経路上の回路部品とが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制する構成を有している。以下では、本実施の形態に係る高周波モジュール1の上記電界結合、上記磁界結合、または電磁界結合を抑制する構成について説明する。
[2.実施例1に係る高周波モジュール1Aの回路素子配置構成]
図2Aは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの平面構成概略図である。また、図2Bは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの断面構成概略図であり、具体的には、図2AのIIB−IIB線における断面図である。なお、図2Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図2Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
実施例1に係る高周波モジュール1Aは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図2Aおよび図2Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Aは、図1に示された回路構成に加えて、さらに、モジュール基板91と、樹脂部材92および93と、を有している。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91a(第1主面)および主面91b(第2主面)を有し、上記送信回路および上記受信回路を実装する基板である。モジュール基板91としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co−fired Ceramics:LTCC)基板、高温同時焼成セラミックス(High Temperature Co−fired Ceramics:HTCC)基板、部品内蔵基板、再配線層(Redistribution Layer:RDL)を有する基板、または、プリント基板等が用いられる。なお、モジュール基板91上に、アンテナ接続端子100、送信入力端子111および112、ならびに受信出力端子121および122が形成されていてもよい。
樹脂部材92は、モジュール基板91の主面91aに配置され、上記送信回路の一部、上記受信回路の一部、およびモジュール基板91の主面91aを覆っており、上記送信回路および上記受信回路を構成する回路素子の機械強度および耐湿性などの信頼性を確保する機能を有している。樹脂部材93は、モジュール基板91の主面91bに配置され、上記送信回路の一部、上記受信回路の一部、およびモジュール基板91の主面91bを覆っており、上記送信回路および上記受信回路を構成する回路素子の機械強度および耐湿性などの信頼性を確保する機能を有している。なお、樹脂部材92および93は、本発明に係る高周波モジュールに必須の構成要素ではない。
整合回路31、32、41および42のそれぞれは、少なくともチップ状のインダクタを含む。
図2Aおよび図2Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、送信電力増幅器11および12、デュプレクサ61〜64、スイッチ51および52、整合回路31、32、41および42は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54および55、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。なお、整合回路71〜74、ならびに、カプラ80は、図2Aおよび図2Bには図示されていないが、モジュール基板91の主面91aおよび91bのいずれに表面実装されていてもよいし、またモジュール基板91に内蔵されていてもよい。なお、カプラ80は、高周波モジュール1Aを伝送する高周波信号の電力強度をモニタし、当該電力強度を、カプラ出力端子180を介してRFIC3などの外部回路に出力するため、外部基板側の主面91bに実装されていることが望ましい。
本実施例では、受信低雑音増幅器21、スイッチ53、ダイプレクサ60、およびスイッチ55は、受信経路ARおよびBRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、モジュール基板91の主面91a上にスイッチ51が配置され、主面91b上に受信経路ARおよびBRに配置された第1回路部品が配置されている。つまり、スイッチ51と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の通信バンドAまたはBの送信信号が送信経路ATまたはBTを伝送する際に、スイッチ51と受信経路ARまたはBRに配置された回路部品とが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドAまたはBの送信信号が、送信フィルタ61Tまたは62T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。また、スイッチ51の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路ARまたはBRに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
さらに、上記構成によれば、モジュール基板91の主面91a上にスイッチ52が配置され、主面91b上に受信低雑音増幅器22およびスイッチ54が配置されている。これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の通信バンドAもしくはBの送信信号、または、送信電力増幅器12から出力された大電力の通信バンドCもしくはDの送信信号が、送信経路AT、BT、CT、またはDTを伝送する際に、スイッチ51および52の少なくとも1つと受信経路AR〜DRの少なくとも1つとが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドA、B、C、またはDの送信信号が受信経路AR〜DRの少なくとも1つに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRの少なくとも1つに流入することを抑制できる。よって、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRの少なくとも1つに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
なお、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、送信電力増幅器11および12、デュプレクサ61〜64、スイッチ51および52、整合回路31、32、41および42が主面91aに配置され、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54および55、ならびにダイプレクサ60が主面91bに配置されている構成としたが、スイッチ51および52の少なくとも1つが主面91aに配置され、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54および55、ならびにダイプレクサ60の少なくとも1つが主面91bに配置されていればよい。
これによれば、スイッチ51および52と、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54および55、ならびにダイプレクサ60とが、同一の主面に配置された構成を有する高周波モジュールに比べて、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRの少なくとも1つに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
また、本発明に係る高周波モジュールは、主面91aにスイッチ51および52の少なくとも1つが実装され、主面91bに、以下に列挙された回路部品の少なくとも1つ(第1回路部品)が実装されていればよい。すなわち、第1回路部品としては、
(1)受信低雑音増幅器21または22、
(2)整合回路41のインダクタまたは整合回路42のインダクタ、
(3)スイッチ53または54、
(4)受信フィルタ61R〜64Rのいずれか、または、デュプレクサ61〜64のいずれか、
(5)ダイプレクサ60、および、
(6)スイッチ55、
の少なくとも1つであればよい。
なお、モジュール基板91は、複数の誘電体層が積層された多層構造を有し、当該複数の誘電体層の少なくとも1つには、グランド電極パターンが形成されていることが望ましい。これにより、モジュール基板91の電磁界遮蔽機能が向上する。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、モジュール基板91の主面91b側に、複数の外部接続端子150が配置されている。高周波モジュール1Aは、高周波モジュール1Aのz軸負方向側に配置される外部基板と、複数の外部接続端子150を経由して、電気信号のやりとりを行う。また、複数の外部接続端子150のいくつかは、外部基板のグランド電位に設定される。主面91aおよび91bのうち、外部基板と対向する主面91bには、低背化が困難な送信電力増幅器11および12が配置されず、低背化が容易な受信低雑音増幅器21および22、ならびに、スイッチ53、54および55が配置されているので、高周波モジュール1A全体を低背化することが可能となる。また、受信回路の受信感度に大きく影響する受信低雑音増幅器21および22の周囲に、グランド電極として適用される外部接続端子150が複数配置されるので、受信回路の受信感度の劣化を抑制できる。
外部接続端子150は、図2Aおよび2Bに示すように、樹脂部材93をz軸方向に貫通する柱状電極であってもよいし、また、主面91b上に形成されたバンプ電極であってもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、送信電力増幅器11および12は、主面91aに実装されている。
送信電力増幅器11および12は、高周波モジュール1Aが有する回路部品のなかで発熱量が大きい部品である。高周波モジュール1Aの放熱性を向上させるには、送信電力増幅器11および12の発熱を、小さな熱抵抗を有する放熱経路で外部基板に放熱することが重要である。仮に、送信電力増幅器11および12を主面91bに実装した場合、送信電力増幅器11および12に接続される電極配線は主面91b上に配置される。このため、放熱経路としては、主面91b上の(xy平面方向に沿う)平面配線パターンのみを経由した放熱経路を含むこととなる。上記平面配線パターンは、金属薄膜で形成されるため熱抵抗が大きい。このため、送信電力増幅器11および12を主面91b上に配置した場合には、放熱性が低下してしまう。
これに対して、送信電力増幅器11および12を主面91aに実装した場合、主面91aと主面91bとの間を貫通する貫通電極を介して、送信電力増幅器11および12と外部接続端子150とを接続できる。よって、送信電力増幅器11および12の放熱経路として、モジュール基板91内の配線のうち熱抵抗の大きいxy平面方向に沿う平面配線パターンのみを経由した放熱経路を排除できる。よって、送信電力増幅器11および12からの外部基板への放熱性が向上した小型の高周波モジュール1Aを提供することが可能となる。
また、高周波モジュール1Aの放熱性を向上させる上記構成によれば、送信電力増幅器11および12とz軸方向に対向する主面91bの領域には、放熱を目的とする外部接続端子などが配置されるため、回路部品の配置が制約される。一方、送信電力増幅器11とスイッチ51とを結ぶ送信経路には大電力の送信信号が流れるため、当該送信経路はできる限り短くすることが望ましい。この観点から、送信電力増幅器11とスイッチ51とは、モジュール基板91を挟んで対向するように配置されることが望ましいが、上記制約により、スイッチ51を送信電力増幅器11と対向するように配置することは困難である。よって、スイッチ51を、送信電力増幅器11が実装される主面91aに、送信電力増幅器11と隣り合うように実装することが望ましい。
また、モジュール基板91を平面視した場合に、主面91bに実装されたスイッチ53と、主面91aに実装された送信電力増幅器11とは重複せず、かつ、主面91aに実装されたスイッチ51と主面91bに実装されたスイッチ53とは重複しない、ことが望ましい。
これにより、受信経路に配置されたスイッチ53と送信電力増幅器11とが、モジュール基板91を挟んで配置されるだけでなく、スイッチ53と送信電力増幅器11との距離を大きく確保できる。また、受信経路に配置されたスイッチ53と送信経路に配置されたスイッチ51とが、モジュール基板91を挟んで配置されるだけでなく、スイッチ53とスイッチ51との距離を大きく確保できる。これにより、送信回路と受信回路とのアイソレーションがより一層向上するので、送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路に流入し、受信感度を低下させてしまうことをより一層抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aに示すように、モジュール基板91を平面視した場合に、主面91aに実装された整合回路41のインダクタと主面91bに実装されたスイッチ53とは重複していることが望ましい。これにより、整合回路41のインダクタとスイッチ53とがモジュール基板91を介して対向しているので、整合回路41のインダクタとスイッチ53とを結ぶ配線長を短くできる。よって、受信経路における伝送損失を低減できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aに示すように、モジュール基板91を平面視した場合に、主面91aに実装されたデュプレクサ61(または受信フィルタ61R)および62(または受信フィルタ62R)の少なくとも一方と、主面91bに実装されたスイッチ53とは重複していることが望ましい。これにより、デュプレクサ61および62の少なくとも一方とスイッチ53とがモジュール基板91を介して対向しているので、デュプレクサ61および62の少なくとも一方とスイッチ53とを結ぶ配線長を短くできる。よって、受信経路における伝送損失を低減できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aに示すように、モジュール基板91を平面視した場合に、送信電力増幅器11、スイッチ51、デュプレクサ61(または送信フィルタ61T)または62(または送信フィルタ62T)の順で、主面91a上に配置されていることが望ましい。これによれば、電気的な接続順序と同じ順序で、送信電力増幅器11、スイッチ51、デュプレクサ61または62が、主面91a上に配置されることとなる。これにより、送信電力増幅器11、スイッチ51、デュプレクサ61または62を結ぶ配線長を短くできる。よって、送信経路における伝送損失を低減できる。
なお、受信低雑音増幅器21および22、ならびにスイッチ53、54および55は、1つの半導体IC10に内蔵されていてもよい。これにより、主面91b側のz軸方向の高さを低減でき、また主面91bの部品実装面積を小さくできる。よって、高周波モジュール1Aを小型化できる。
[3.変形例1に係る高周波モジュール1Cの回路素子配置構成]
図2Cは、変形例1に係る高周波モジュール1Cの平面構成概略図である。なお、図2Cの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図2Cの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
変形例1に係る高周波モジュール1Cは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
本変形例に係る高周波モジュール1Cは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、高周波モジュール1Cを構成する回路素子の配置構成のみが異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Cについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91a(第1主面)および主面91b(第2主面)を有する基板である。モジュール基板91としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有するLTCC基板、HTCC基板、部品内蔵基板、RDLを有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
図2Cに示すように、本変形例に係る高周波モジュール1Cでは、送信電力増幅器11および12、スイッチ51および52、デュプレクサ61〜64、整合回路31、32、41および42は、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54、および55は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。なお、整合回路71〜74、ならびに、カプラ80は、図2Cには図示されていないが、モジュール基板91の主面91aおよび91bのいずれに表面実装されていてもよいし、またモジュール基板91に内蔵されていてもよい。
本変形例では、受信低雑音増幅器21および22、ならびにスイッチ53、54および55は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、スイッチ51および52と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。これにより、送信電力増幅器11および12から出力された大電力の通信バンドA〜Dの送信信号が送信経路AT〜DTを伝送する際に、スイッチ51または52と受信経路AR〜DRに配置された回路部品とが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
また、本変形例に係る高周波モジュール1Cでは、モジュール基板91の主面91b側に、複数の外部接続端子150が配置されている。アンテナ接続端子100は、複数の外部接続端子150のうちの1つで構成されており、モジュール基板91を挟んでダイプレクサ60と対向する位置に形成されている。この配置により、アンテナ接続端子100とダイプレクサ60とを結ぶ配線長を短くできるので、高周波モジュール1Cを伝送する送受信信号の伝送損失を低減できる。送信入力端子111および112は、複数の外部接続端子150のうちの2つで構成されており、モジュール基板91を挟んで送信電力増幅器11および12と対向する位置に形成されている。この配置により、送信入力端子111と送信電力増幅器11とを結ぶ配線長を短くでき、送信入力端子112と送信電力増幅器12とを結ぶ配線長を短くできるので、高周波モジュール1Cを伝送する送信信号の伝送損失を低減できる。受信出力端子121および122は、複数の外部接続端子150のうちの2つで構成されており、主面91bにて受信低雑音増幅器21および22と隣り合う位置に形成されている。この配置により、受信出力端子121と受信低雑音増幅器21とを結ぶ配線長を短くでき、受信出力端子122と受信低雑音増幅器22とを結ぶ配線長を短くできるので、高周波モジュール1Cを伝送する受信信号の伝送損失を低減できる。
[4.変形例2に係る高周波モジュール1Dの回路素子配置構成]
図2Dは、変形例2に係る高周波モジュール1Dの平面構成概略図である。なお、図2Dの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図2Dの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
変形例2に係る高周波モジュール1Dは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
本変形例に係る高周波モジュール1Dは、変形例1に係る高周波モジュール1Cと比較して、整合回路41および42の配置構成のみが異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Dについて、変形例1に係る高周波モジュール1Cと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
図2Dに示すように、本変形例に係る高周波モジュール1Dでは、送信電力増幅器11および12、スイッチ51および52、デュプレクサ61〜64、整合回路31および32、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、受信低雑音増幅器21および22、整合回路41および42、ならびにスイッチ53、54、および55は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。
本変形例では、受信低雑音増幅器21および22、整合回路41および42、ならびにスイッチ53、54および55は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
[5.変形例3に係る高周波モジュール1Eの回路素子配置構成]
図2Eは、変形例3に係る高周波モジュール1Eの平面構成概略図である。なお、図2Eの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図2Eの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
変形例3に係る高周波モジュール1Eは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
本変形例に係る高周波モジュール1Eは、変形例1に係る高周波モジュール1Cと比較して、ダイプレクサ60の配置構成が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Eについて、変形例1に係る高周波モジュール1Cと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
図2Eに示すように、本変形例に係る高周波モジュール1Eでは、送信電力増幅器11および12、スイッチ51および52、デュプレクサ61〜64、ならびに整合回路31、32、41および42は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54、および55、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。
本変形例では、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54、および55、ならびにダイプレクサ60は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
[6.変形例4に係る高周波モジュール1Fの回路素子配置構成]
図2Fは、変形例4に係る高周波モジュール1Fの平面構成概略図である。なお、図2Fの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図2Fの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
変形例4に係る高周波モジュール1Fは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
本変形例に係る高周波モジュール1Fは、変形例1に係る高周波モジュール1Cと比較して、スイッチ53、53および55の配置構成が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Fについて、変形例1に係る高周波モジュール1Cと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
図2Fに示すように、本変形例に係る高周波モジュール1Fでは、送信電力増幅器11および12、スイッチ51〜55、デュプレクサ61〜64、整合回路31、32、41および42、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、受信低雑音増幅器21および22は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。
本変形例では、受信低雑音増幅器21および22は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
[7.実施例2に係る高周波モジュール1Bの回路素子配置構成]
図3Aは、実施例2に係る高周波モジュール1Bの平面構成概略図である。また、図3Bは、実施例2に係る高周波モジュール1Bの断面構成概略図であり、具体的には、図3AのIIIB−IIIB線における断面図である。なお、図3Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図3Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
実施例2に係る高周波モジュール1Bは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
本実施例に係る高周波モジュール1Bは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、高周波モジュール1Bを構成する回路素子の配置構成のみが異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Bについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91a(第2主面)および主面91b(第1主面)を有する基板である。モジュール基板91としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有するLTCC基板、HTCC基板、部品内蔵基板、RDLを有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
図3Aおよび図3Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Bでは、送信電力増幅器11および12、デュプレクサ61〜64、整合回路31、32、41および42は、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ51、52、53、54、および55は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。なお、整合回路71〜74、ならびに、カプラ80は、図3Aおよび図3Bには図示されていないが、モジュール基板91の主面91aおよび91bのいずれに表面実装されていてもよいし、またモジュール基板91に内蔵されていてもよい。
本実施例では、整合回路41のインダクタおよびダイプレクサ60は、受信経路ARおよびBRに配置された第1回路部品であり、主面91aに実装されている。一方、スイッチ51は主面91bに実装されている。つまり、スイッチ51と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。
上記構成によれば、モジュール基板91の主面91b上にスイッチ51が配置され、主面91a上に受信経路ARおよびBRに配置された第1回路部品が配置されている。これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の通信バンドAまたはBの送信信号が送信経路ATまたはBTを伝送する際に、スイッチ51と受信経路ARまたはBRとが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドAまたはBの送信信号が、送信フィルタ61Tまたは62T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。また、スイッチ51の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路ARまたはBRに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
さらに、上記構成によれば、モジュール基板91の主面91b上にスイッチ52が配置され、主面91a上に、整合回路42のインダクタが配置されている。これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の通信バンドAもしくはBの送信信号、または、送信電力増幅器12から出力された大電力の通信バンドCもしくはDの送信信号が、送信経路AT、BT、CT、またはDTを伝送する際に、スイッチ51および52の少なくとも1つと受信経路AR〜DRの少なくとも1つとが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドA、B、CまたはDの送信信号が受信経路AR〜DRの少なくとも1つに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRの少なくとも1つに流入することを抑制できる。よって、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRの少なくとも1つに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
なお、本実施例に係る高周波モジュール1Bでは、スイッチ51および52が主面91bに配置され、主面91a上に、整合回路41および42のインダクタ、ならびに、ダイプレクサ60が配置されているが、これに限られない。
本発明に係る高周波モジュールは、主面91bに、スイッチ51および52の少なくとも1つが実装され、主面91aに、以下に列挙された回路部品の少なくとも1つ(第1回路部品)が実装されていればよい。すなわち、第1回路部品としては、
(1)整合回路41のインダクタまたは整合回路42のインダクタ、および、
(2)ダイプレクサ60、
の少なくとも1つであればよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Bに示すように、モジュール基板91を平面視した場合に、主面91aに実装された整合回路41のインダクタと主面91bに実装されたスイッチ53とは重複していることが望ましい。これにより、整合回路41のインダクタとスイッチ53とがモジュール基板91を介して対向しているので、整合回路41のインダクタとスイッチ53とを結ぶ配線長を短くできる。よって、受信経路における伝送損失を低減できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Bに示すように、モジュール基板91を平面視した場合に、主面91aに実装されたデュプレクサ61(または受信フィルタ61R)および62(または受信フィルタ62R)の少なくとも一方と主面91bに実装されたスイッチ53とは重複していることが望ましい。これにより、デュプレクサ61および62の少なくとも一方とスイッチ53とがモジュール基板91を介して対向しているので、デュプレクサ61および62の少なくとも一方とスイッチ53とを結ぶ配線長を短くできる。よって、受信経路における伝送損失を低減できる。
なお、受信低雑音増幅器21および22、ならびにスイッチ53、54および55は、1つの半導体IC10に内蔵されていてもよい。さらに、スイッチ51および52が半導体IC10に内蔵されていてもよい。これにより、主面91b側のz軸方向の高さを低減でき、また主面91bの部品実装面積を小さくできる。よって、高周波モジュール1Bを小型化できる。
[8.実施例3に係る高周波モジュール1Gおよび通信装置5Gの回路構成]
図4は、実施例3に係る高周波モジュール1Gおよび通信装置5Gの回路構成図である。同図に示すように、通信装置5Gは、高周波モジュール1Gと、アンテナ接続端子100と、アンテナ2と、送信出力整合回路30と、送信電力増幅器11および12と、送信入力端子111および112と、ダイプレクサ60と、カプラ80と、スイッチ56と、カプラ出力端子180と、RFIC3と、BBIC4と、を備える。同図に示された通信装置5Gは、実施の形態に係る通信装置5と比較して、高周波モジュール1Gの回路構成が異なる。以下、通信装置5Gについて、高周波モジュール1Gの回路構成を中心に説明する。
図4に示すように、高周波モジュール1Gは、信号入出力端子130(入出力端子)と、受信低雑音増幅器21および22と、送信フィルタ61T、62T、63Tおよび64Tと、受信フィルタ61R、62R、63Rおよび64Rと、受信入力整合回路40と、整合回路71、72、73および74と、スイッチ51、52、53、54、および55と、を備える。本実施例に係る高周波モジュール1Gは、実施の形態に係る高周波モジュール1と比較して、送信出力整合回路30、送信電力増幅器11および12、ダイプレクサ60、カプラ80、ならびにスイッチ56を備えていない点が異なる。つまり、高周波モジュール1Gは、主として、送信電力増幅器11および12を備えていない高周波モジュールである。
信号入力端子131は、送信入力端子の一例であり、整合回路31を介して送信電力増幅器11の出力端子に接続されている。信号入力端子132は、送信入力端子の一例であり、整合回路32を介して送信電力増幅器12の出力端子に接続されている。
スイッチ51は、第1スイッチの一例であり、共通端子、第1選択端子および第2選択端子を有する。スイッチ51の共通端子は、信号入力端子131に接続されている。スイッチ51の第1選択端子は送信経路ATの一端に接続され、スイッチ51の第2選択端子は送信経路BTの一端に接続されている。この接続構成において、スイッチ51は、共通端子と第1選択端子との接続、および、共通端子と第2選択端子との接続、を切り替える。つまり、スイッチ51は、信号入力端子131と送信経路ATとの接続、および、信号入力端子131と送信経路BTとの接続、を切り替える。また、スイッチ51の第1選択端子は送信フィルタ61Tに接続され、スイッチ51の第2選択端子は送信フィルタ62Tに接続されている。つまり、スイッチ51は、信号入力端子131と送信フィルタ61Tとの接続、および、信号入力端子131と送信フィルタ62Tとの接続、を切り替える。スイッチ51は、例えば、SPDT(Single Pole Double Throw)型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ52は、共通端子、および2つの選択端子を有する。スイッチ52の共通端子は、信号入力端子132に接続されている。スイッチ52の一方の選択端子は送信経路CTの一端に接続され、スイッチ52の他方の選択端子は送信経路DTの一端に接続されている。この接続構成において、スイッチ52は、共通端子と一方の選択端子との接続、および、共通端子と他方の選択端子との接続、を切り替える。つまり、スイッチ52は、信号入力端子132と送信経路CTとの接続、および、信号入力端子132と送信経路DTとの接続、を切り替える。スイッチ52は、例えば、SPDT型のスイッチ回路で構成される。
[9.実施例3に係る高周波モジュール1Gの回路素子配置構成]
図5は、実施例3に係る高周波モジュール1Gの平面構成概略図である。なお、図5の(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図5の(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
本実施例に係る高周波モジュール1Gは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、整合回路31および32、ならびに送信電力増幅器11および12を備えていない点が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Gの回路素子配置構成について、実施例1に係る高周波モジュール1Aの回路素子配置構成異なる点を中心に説明する。
図5に示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Gでは、デュプレクサ61〜64、スイッチ51および52、整合回路31、32、41および42は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、受信低雑音増幅器21および22、スイッチ53、54および55、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。なお、ダイプレクサ60は、高周波モジュール1Gの構成要素ではないが、図5のように、モジュール基板91の主面に配置されていてもよい。また、整合回路71〜74は、図5には図示されていないが、モジュール基板91の主面91aおよび91bのいずれに表面実装されていてもよいし、またモジュール基板91に内蔵されていてもよい。
本実施例では、受信低雑音増幅器21および22、ならびにスイッチ53、54および55は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、スイッチ51および52と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。これにより、信号入力端子131および132から入力された大電力の通信バンドA〜Dの送信信号が送信経路AT〜DTを伝送する際に、スイッチ51または52と受信経路AR〜DRに配置された回路部品とが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、信号入力端子131から入力された送信信号と信号入力端子132から入力された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
[10.実施例4に係る高周波モジュール1Hおよび通信装置5Hの回路構成]
図6は、実施例4に係る高周波モジュール1Hおよび通信装置5Hの回路構成図である。同図に示すように、通信装置5Hは、高周波モジュール1Hと、アンテナ接続端子100と、アンテナ2と、送信出力整合回路30と、送信電力増幅器11および12と、送信入力端子111および112と、受信入力整合回路40と、受信低雑音増幅器21および22と、受信出力端子121および122と、ダイプレクサ60と、カプラ80と、スイッチ56と、カプラ出力端子180と、RFIC3と、BBIC4と、を備える。同図に示された通信装置5Hは、実施例3に係る通信装置5Gと比較して、高周波モジュール1Hの回路構成が異なる。以下、通信装置5Hについて、高周波モジュール1Hの回路構成を中心に説明する。
図6に示すように、高周波モジュール1Hは、信号入出力端子130(入出力端子)、と、送信フィルタ61T、62T、63Tおよび64Tと、受信フィルタ61R、62R、63Rおよび64Rと、整合回路71、72、73および74と、スイッチ51、52、53、54、および55と、を備える。本実施例に係る高周波モジュール1Hは、実施例3に係る高周波モジュール1Gと比較して、受信入力整合回路40、ならびに受信低雑音増幅器21および22を備えていない点が異なる。つまり、高周波モジュール1Hは、主として、送信電力増幅器11および12、ならびに受信低雑音増幅器21および22を備えていない高周波モジュールである。
信号出力端子141は、受信出力端子の一例であり、整合回路41を介して受信低雑音増幅器21の入力端子に接続されている。信号出力端子142は、受信出力端子の一例であり、整合回路42を介して受信低雑音増幅器22の入力端子に接続されている。
スイッチ53は、第2スイッチの一例であり、共通端子、第3選択端子および第4選択端子を有する。スイッチ53の共通端子は、信号出力端子141に接続されている。スイッチ53の第3選択端子は受信経路ARに配置された受信フィルタ61Rに接続され、スイッチ53の第4選択端子は受信経路BRに配置された受信フィルタ62Rに接続されている。この接続構成において、スイッチ53は、共通端子と第3選択端子との接続および非接続を切り替え、共通端子と第4選択端子との接続および非接続を切り替える。つまり、スイッチ53は、信号出力端子141と受信経路ARとの接続および非接続を切り替え、信号出力端子141と受信経路BRとの接続および非接続を切り替える。スイッチ53は、例えば、SPDT型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ54は、共通端子、および2つの選択端子を有する。スイッチ54の共通端子は、信号出力端子142に接続されている。スイッチ54の一方の選択端子は受信経路CRに配置された受信フィルタ63Rに接続され、スイッチ54の他方の選択端子は受信経路DRに配置された受信フィルタ64Rに接続されている。この接続構成において、スイッチ54は、共通端子と一方の選択端子との接続および非接続を切り替え、共通端子と他方の選択端子との接続および非接続を切り替える。つまり、スイッチ54は、信号出力端子142と受信経路CRとの接続および非接続を切り替え、信号出力端子142と受信経路DRとの接続および非接続を切り替える。スイッチ54は、例えば、SPDT型のスイッチ回路で構成される。
[11.実施例4に係る高周波モジュール1Hの回路素子配置構成]
図7Aは、実施例4に係る高周波モジュール1Hの平面構成概略図である。なお、図7Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図7Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
本実施例に係る高周波モジュール1Hは、実施例3に係る高周波モジュール1Gと比較して、受信低雑音増幅器21および22を備えていない点が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Hの回路素子配置構成について、実施例3に係る高周波モジュール1Gの回路素子配置構成異なる点を中心に説明する。
図7Aに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Hでは、デュプレクサ61〜64、スイッチ51および52、整合回路41および42、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、スイッチ53、54および55は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。なお、ダイプレクサ60、整合回路41および42は、高周波モジュール1Hの構成要素ではないが、図7Aのように、モジュール基板91の主面に配置されていてもよい。また、整合回路71〜74は、図7Aには図示されていないが、モジュール基板91の主面91aおよび91bのいずれに表面実装されていてもよいし、またモジュール基板91に内蔵されていてもよい。
本実施例では、スイッチ53、54および55は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、スイッチ51および52と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。これにより、信号入力端子131および132から入力された大電力の通信バンドA〜Dの送信信号が送信経路AT〜DTを伝送する際に、スイッチ51または52と受信経路AR〜DRに配置された回路部品とが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、信号入力端子131から入力された送信信号と信号入力端子132から入力された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
[12.変形例5に係る高周波モジュール1Jの回路素子配置構成]
図7Bは、変形例5に係る高周波モジュール1Jの平面構成概略図である。なお、図7Bの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図7Bの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
本変形例に係る高周波モジュール1Jは、実施例4に係る高周波モジュール1Hと比較して、スイッチ51および52の配置構成が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Jの回路素子配置構成について、実施例4に係る高周波モジュール1Hの回路素子配置構成異なる点を中心に説明する。
図7Bに示すように、本変形例に係る高周波モジュール1Jでは、デュプレクサ61〜64、整合回路41および42、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、スイッチ51、52、53、54および55は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。なお、ダイプレクサ60、整合回路41および42は、高周波モジュール1Jの構成要素ではないが、図7Bのように、モジュール基板91の主面に配置されていてもよい。また、整合回路71〜74は、図7Bには図示されていないが、モジュール基板91の主面91aおよび91bのいずれに表面実装されていてもよいし、またモジュール基板91に内蔵されていてもよい。
本実施例では、デュプレクサ61〜64、整合回路41および42、ならびにダイプレクサ60は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91aに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91bに実装されている。
上記構成によれば、スイッチ51および52と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。これにより、信号入力端子131および132から入力された大電力の通信バンドA〜Dの送信信号が送信経路AT〜DTを伝送する際に、スイッチ51または52と受信経路AR〜DRに配置された回路部品とが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、信号入力端子131から入力された送信信号と信号入力端子132から入力された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
[13.変形例6に係る高周波モジュール1Kの回路素子配置構成]
図7Cは、変形例6に係る高周波モジュール1Kの平面構成概略図である。なお、図7Cの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図7Cの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
本変形例に係る高周波モジュール1Kは、実施例4に係る高周波モジュール1Hと比較して、ダイプレクサ60の配置構成が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Kの回路素子配置構成について、実施例4に係る高周波モジュール1Hの回路素子配置構成異なる点を中心に説明する。
図7Cに示すように、本変形例に係る高周波モジュール1Kでは、スイッチ51および52、デュプレクサ61〜64、ならびに整合回路41および42は、モジュール基板91の主面91aに表面実装されている。一方、スイッチ53、54および55、ならびにダイプレクサ60は、モジュール基板91の主面91bに表面実装されている。なお、ダイプレクサ60、整合回路41および42は、高周波モジュール1Kの構成要素ではないが、図7Cのように、モジュール基板91の主面に配置されていてもよい。また、整合回路71〜74は、図7Cには図示されていないが、モジュール基板91の主面91aおよび91bのいずれに表面実装されていてもよいし、またモジュール基板91に内蔵されていてもよい。
本変形例では、、スイッチ53、54および55、ならびにダイプレクサ60は、受信経路AR〜DRに配置された第1回路部品であり、主面91bに実装されている。一方、スイッチ51および52は主面91aに実装されている。
上記構成によれば、スイッチ51および52と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。これにより、信号入力端子131および132から入力された大電力の通信バンドA〜Dの送信信号が送信経路AT〜DTを伝送する際に、スイッチ51または52と受信経路AR〜DRに配置された回路部品とが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドA〜Dの送信信号が、送信フィルタ61T〜64T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。また、スイッチ51および52の非線形作用により発生する高調波、さらには、信号入力端子131から入力された送信信号と信号入力端子132から入力された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路AR〜DRのいずれかに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路AR〜DRのいずれかに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
[14.効果など]
以上、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、送信入力端子111と、受信出力端子121と、アンテナ接続端子100と、送信入力端子111と接続される第1共通送信経路に接続された共通端子と、アンテナ接続端子100と接続される送信経路ATに接続された第1選択端子と、アンテナ接続端子100と接続される送信経路BTに接続された第2選択端子とを有し、かつ、上記共通端子と第1選択端子との接続、および、上記共通端子と第2選択端子との接続を切り替えるスイッチ51と、第1共通送信経路に配置された送信電力増幅器11と、受信出力端子121およびアンテナ接続端子100に接続される受信経路ARまたはBRに配置された第1回路部品と、を備え、送信経路ATは通信バンドAの送信信号を伝送する信号経路であり、送信経路BTは通信バンドBの送信信号を伝送する信号経路であり、スイッチ51は主面91aに配置されており、第1回路部品のうち少なくとも1つは主面91bに配置されている。
これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の通信バンドAまたはBの送信信号が送信経路ATまたはBTを伝送する際に、スイッチ51と受信経路ARまたはBRとが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドAまたはBの送信信号が、送信フィルタ61Tまたは62T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。また、スイッチ51の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路ARまたはBRに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
また、第1回路部品は、(1)受信低雑音増幅器21、(2)受信低雑音増幅器21の入力端子に接続された整合回路41のインダクタ、(3)受信経路ARおよびBRと受信低雑音増幅器21との接続および非接続を切り替えるスイッチ53、(4)受信フィルタ61R、62R、デュプレクサ61、またはデュプレクサ62、(5)インダクタおよびキャパシタの少なくとも一方で構成されたフィルタ60L、ならびに、(6)アンテナ接続端子100またはフィルタ60Lに接続され、アンテナ接続端子100と送信経路ATとの接続、アンテナ接続端子100と送信経路BTとの接続、アンテナ接続端子100と受信経路ARとの接続、およびアンテナ接続端子100と受信経路BRとの接続、を切り替えるスイッチ55、の少なくとも1つであってもよい。
また、主面91bには、外部基板と接続される外部接続端子150が配置されていてもよい。
これによれば、外部基板と対向する主面91bには、低背化が容易な受信系の回路部品が配置されるので、高周波モジュール1全体を低背化することが可能となる。また、受信感度に大きく影響する受信系の回路部品の周囲に、グランド電極として適用される外部接続端子150が複数配置されるので、受信回路の受信感度の劣化を抑制できる。
また、送信電力増幅器11は、主面91aに配置されていてもよい。
これにより、送信電力増幅器11の放熱経路として、モジュール基板91内の配線のうち熱抵抗の大きい平面配線パターンのみを経由した放熱経路を排除できる。よって、送信電力増幅器11からの外部基板への放熱性が向上した小型の高周波モジュール1を提供することが可能となる。
また、さらに、受信低雑音増幅器21を備え、上記第1回路部品は、受信経路ARおよびBRと受信低雑音増幅器21との接続および非接続を切り替えるスイッチ53であり、主面91bにはスイッチ53が配置されており、モジュール基板91を平面視した場合に、スイッチ53と送信電力増幅器11とは重複せず、かつ、スイッチ51とスイッチ53とは重複しない、ことが望ましい。
これにより、受信経路に配置されたスイッチ53と送信電力増幅器11とが、モジュール基板91を挟んで対向するだけでなく、スイッチ53と送信電力増幅器11との距離を大きく確保できる。また、受信経路に配置されたスイッチ53と送信経路に配置されたスイッチ51とが、モジュール基板91を挟んで対向するだけでなく、スイッチ53とスイッチ51との距離を大きく確保できる。これにより、送信回路と受信回路とのアイソレーションがより一層向上するので、送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路に流入し、受信感度を低下させてしまうことをより一層抑制できる。
また、さらに、受信低雑音増幅器21と、(1)受信低雑音増幅器21の入力端子に接続された整合回路41のインダクタ、ならびに、(2)受信フィルタ61Rまたはデュプレクサ61、の少なくとも一方と、を備え、上記第1回路部品は、受信経路ARおよびBRと受信低雑音増幅器21との接続および非接続を切り替えるスイッチ53であり、主面91aには(1)整合回路41のインダクタ、ならびに、(2)受信フィルタ61Rまたはデュプレクサ61、の上記少なくとも一方が配置されており、主面91bにはスイッチ53が配置されており、モジュール基板91を平面視した場合に、受信フィルタ61Rまたはデュプレクサ61と、スイッチ53とは重複している、ことが望ましい。
これにより、受信フィルタ61Rまたはデュプレクサ61とスイッチ53とがモジュール基板91を介して対向している。このため、受信フィルタ61Rまたはデュプレクサ61とスイッチ53とを結ぶ配線長、を短くできる。よって、受信経路における伝送損失を低減できる。
また、さらに、スイッチ51と接続された送信フィルタ61Tまたはデュプレクサ61を備え、主面91aには、送信フィルタ61Tまたはデュプレクサ61が実装されており、モジュール基板91を平面視した場合、送信電力増幅器11、スイッチ51、送信フィルタ61Tまたはデュプレクサ61の順で、主面91a上に配置されていることが望ましい。
これにより、電気的な接続順序と同じ順序で、送信電力増幅器11、スイッチ51、送信フィルタ61Tまたはデュプレクサ61が主面91a上に配置されているので、送信電力増幅器11、スイッチ51、送信フィルタ61Tまたはデュプレクサ61を結ぶ配線長を短くできる。よって、送信経路における伝送損失を低減できる。
また、さらに、受信低雑音増幅器21を備え、上記第1回路部品は、(1)受信低雑音増幅器21の入力端子に接続された整合回路41のインダクタ、および、(2)フィルタ60L、の少なくとも一方であり、主面91bには外部接続端子150が配置されており、主面91bにはスイッチ51が配置されており、主面91aには(1)整合回路41のインダクタ、および、(2)フィルタ60L、の上記少なくとも一方が配置されていてもよい。
これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の通信バンドAまたはBの送信信号が送信経路ATまたはBTを伝送する際に、スイッチ51と受信経路ARまたはBRとが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドAまたはBの送信信号が、送信フィルタ61Tまたは62T、および、スイッチ55を経由せずに、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。また、スイッチ51の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、受信経路ARまたはBRに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、受信感度の低下を抑制できる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、送信入力端子111と、受信出力端子121と、アンテナ接続端子100と、送信入力端子111に接続された送信電力増幅器11と、アンテナ接続端子100に接続された送信フィルタ61Tと、アンテナ接続端子100に接続された送信フィルタ62Tと、送信電力増幅器11の出力端子に接続された共通端子、送信フィルタ61Tに接続された第1選択端子、および、送信フィルタ62Tに接続された第2選択端子を有し、かつ、上記共通端子と第1選択端子との接続、および、上記共通端子と第2選択端子との接続を切り替えるスイッチ51と、受信出力端子121およびアンテナ接続端子100に接続された第1回路部品と、を備え、スイッチ51は主面91aに配置されており、第1回路部品のうち少なくとも1つは主面91bに配置されている。
これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の送信信号が送信フィルタ61Tおよび62Tが配置された送信経路を伝送する際に、スイッチ51と上記第1回路部品とが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。このため、上記送信信号またはその高調波が、送信フィルタ61Tまたは62Tなどの送信経路に配置された回路部品を経由せずに、第1回路部品に流入することを抑制できる。また、スイッチ51の非線形作用により発生する高調波、さらには、送信電力増幅器11で増幅された送信信号と送信電力増幅器12で増幅された送信信号との相互変調歪の不要波が、第1回路部品に流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路に流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
また、アンテナ接続端子100に接続された第1共通端子と、第1共通端子に接続された送信フィルタ61Tと、第1共通端子に接続された受信フィルタ61Rと、を有するデュプレクサ61と、アンテナ接続端子100に接続された第2共通端子と、第2共通端子に接続された送信フィルタ62Tと、第2共通端子に接続された受信フィルタ62Rと、を有するデュプレクサ62と、を備え、受信フィルタ61Rおよび62Rは、上記第1回路部品であってもよい。
これにより、送信電力増幅器11から出力された大電力の送信信号が送信フィルタ61Tおよび62Tが配置された送信経路を伝送する際に、スイッチ51と上記第1回路部品とが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路に流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール1Gは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、信号入力端子131と、受信出力端子121と、アンテナ接続端子100と、アンテナ接続端子100に接続された送信フィルタ61Tと、アンテナ接続端子100に接続された送信フィルタ62Tと、信号入力端子131に接続された共通端子、送信フィルタ61Tに接続された第1選択端子、および、送信フィルタ62Tに接続された第2選択端子を有し、かつ、上記共通端子と第1選択端子との接続、および、上記共通端子と第2選択端子との接続を切り替えるスイッチ51と、受信出力端子121およびアンテナ接続端子100に接続される受信経路ARまたはBRに配置された第1回路部品と、を備え、スイッチ51は主面91aに配置されており、第1回路部品のうち少なくとも1つは主面91bに配置されている。
これによれば、スイッチ51と第1回路部品とが、モジュール基板91を挟んで配置されている。これにより、信号入力端子131から入力された大電力の送信信号が送信フィルタ61Tおよび62Tが配置された送信経路を伝送する際に、スイッチ51と上記第1回路部品とが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。このため、上記送信信号またはその高調波が、送信フィルタ61Tまたは62Tなどの送信経路に配置された回路部品を経由せずに、第1回路部品に流入することを抑制できる。また、スイッチ51の非線形作用により発生する高調波、さらには、信号入力端子131から入力された送信信号と信号入力端子132から入力された送信信号との相互変調歪の不要波が、第1回路部品に流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路に流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
また、アンテナ接続端子100に接続された第1共通端子と、第1共通端子に接続された送信フィルタ61Tと、第1共通端子に接続された受信フィルタ61Rと、を有するデュプレクサ61と、アンテナ接続端子100に接続された第2共通端子と、第2共通端子に接続された送信フィルタ62Tと、第2共通端子に接続された受信フィルタ62Rと、を有するデュプレクサ62と、を備え、受信フィルタ61Rおよび62Rは、上記第1回路部品であってもよい。
これにより、信号入力端子131から出力された大電力の送信信号が送信フィルタ61Tおよび62Tが配置された送信経路を伝送する際に、スイッチ51と上記第1回路部品とが電界結合、磁界結合、または電磁界結合することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路に流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。
また、通信装置5は、アンテナ2と、アンテナ2で送受信される高周波信号を処理するRFIC3と、アンテナ2とRFIC3との間で高周波信号を伝送する高周波モジュール1と、を備える。
これにより、受信感度の劣化が抑制された通信装置5を提供することが可能となる。
(その他の実施の形態など)
以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置について、実施の形態および実施例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではない。上記実施の形態および実施例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態および実施例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュールおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態およびその実施例に係る高周波モジュールおよび通信装置において、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
本発明は、マルチバンド対応のフロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1J、1K 高周波モジュール
2 アンテナ
3 RF信号処理回路(RFIC)
4 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
5、5G、5H 通信装置
11、12 送信電力増幅器
21、22 受信低雑音増幅器
30 送信出力整合回路
31、32、41、42、71、72、73、74 整合回路
40 受信入力整合回路
51、52、53、54、55、56 スイッチ
60 ダイプレクサ
60H、60L フィルタ
61、62、63、64 デュプレクサ
61R、62R、63R、64R 受信フィルタ
61T、62T、63T、64T 送信フィルタ
80 カプラ
91 モジュール基板
91a、91b 主面
92、93 樹脂部材
100 アンテナ接続端子
111、112 送信入力端子
121、122 受信出力端子
130 信号入出力端子
131、132 信号入力端子
141、142 信号出力端子
150 外部接続端子
180 カプラ出力端子

Claims (13)

  1. 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
    送信入力端子と、
    受信出力端子と、
    入出力端子と、
    前記送信入力端子と接続される共通送信経路に接続された共通端子と、前記入出力端子と接続される第1送信経路に接続された第1選択端子と、前記入出力端子と接続される第2送信経路に接続された第2選択端子とを有し、かつ、前記共通端子と前記第1選択端子との接続、および、前記共通端子と前記第2選択端子との接続を切り替える第1スイッチと、
    前記共通送信経路に配置された送信電力増幅器と、
    前記受信出力端子および前記入出力端子に接続される受信経路に配置された第1回路部品と、を備え、
    前記第1送信経路は、第1通信バンドの送信信号を伝送する信号経路であり、
    前記第2送信経路は、第2通信バンドの送信信号を伝送する信号経路であり、
    前記第1スイッチは、前記第1主面に配置されており、
    前記第1回路部品のうち少なくとも1つは、前記第2主面に配置されている、
    高周波モジュール。
  2. 前記第1回路部品は、
    (1)受信低雑音増幅器、
    (2)前記受信低雑音増幅器の入力端子に接続されたインダクタ、
    (3)前記受信経路と前記受信低雑音増幅器との接続および非接続を切り替える第2スイッチ、
    (4)受信フィルタまたはデュプレクサ、
    (5)インダクタおよびキャパシタの少なくとも一方で構成されたLCフィルタ、ならびに、
    (6)前記入出力端子または前記LCフィルタに接続され、前記第1送信経路と前記入出力端子との接続、前記第2送信経路と前記入出力端子との接続、および、前記受信経路と前記入出力端子との接続を切り替えるアンテナスイッチ、
    の少なくとも1つである、
    請求項1に記載の高周波モジュール。
  3. 前記第2主面には、外部接続端子が配置されている、
    請求項1または2に記載の高周波モジュール。
  4. 前記送信電力増幅器は、前記第1主面に実装されている、
    請求項3に記載の高周波モジュール。
  5. さらに、受信低雑音増幅器を備え、
    前記第1回路部品は、前記受信経路と前記受信低雑音増幅器との接続および非接続を切り替える第2スイッチであり、
    前記第2主面には、前記第2スイッチが配置されており、
    前記モジュール基板を平面視した場合に、前記送信電力増幅器と前記第2スイッチとは重複せず、かつ、第1スイッチと前記第2スイッチとは重複しない、
    請求項4に記載の高周波モジュール。
  6. さらに、
    受信低雑音増幅器と、
    (1)前記受信低雑音増幅器の入力端子に接続されたインダクタ、および、(2)前記受信経路に配置された受信フィルタまたはデュプレクサ、の少なくとも一方と、を備え、
    前記第1回路部品は、前記受信低雑音増幅器と前記受信経路との接続および非接続を切り替える第2スイッチであり、
    前記第1主面には、前記インダクタ、および、前記受信フィルタまたは前記デュプレクサ、の前記少なくとも一方が配置されており、
    前記第2主面には、前記第2スイッチが配置されており、
    前記モジュール基板を平面視した場合に、前記受信フィルタまたは前記デュプレクサと前記第2スイッチとは重複している、
    請求項4に記載の高周波モジュール。
  7. さらに、
    前記第1スイッチと接続された送信フィルタまたはデュプレクサを備え、
    前記第1主面には、前記送信フィルタまたは前記デュプレクサが実装されており、
    前記第1主面を平面視した場合、前記送信電力増幅器、前記第1スイッチ、前記送信フィルタまたは前記デュプレクサの順で、前記第1主面上に配置されている、
    請求項4に記載の高周波モジュール。
  8. さらに、受信低雑音増幅器を備え、
    前記第1回路部品は、(1)前記受信低雑音増幅器の入力端子に接続されたインダクタ、ならびに、(2)前記入出力端子に接続されインダクタおよびキャパシタの少なくとも一方で構成されたLCフィルタ、の少なくとも一方であり、
    前記第1主面には、外部接続端子が配置されており、
    前記第2主面には、前記インダクタおよび前記LCフィルタの前記少なくとも一方が配置されている、
    請求項1に記載の高周波モジュール。
  9. 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
    送信入力端子と、
    受信出力端子と、
    入出力端子と、
    前記送信入力端子に接続された送信電力増幅器と、
    前記入出力端子に接続された第1送信フィルタと、
    前記入出力端子に接続された第2送信フィルタと、
    前記送信電力増幅器の出力端子に接続された共通端子、前記第1送信フィルタに接続された第1選択端子、および、前記第2送信フィルタに接続された第2選択端子を有し、かつ、前記共通端子と前記第1選択端子との接続、および、前記共通端子と前記第2選択端子との接続を切り替える第1スイッチと、
    前記受信出力端子および前記入出力端子に接続された第1回路部品と、を備え、
    前記第1スイッチは、前記第1主面に配置され、
    前記第1回路部品の少なくとも1つは、前記第2主面に配置されている、
    高周波モジュール。
  10. 前記入出力端子に接続された第1共通端子と、前記第1共通端子に接続された前記第1送信フィルタと、前記第1共通端子に接続された第1受信フィルタと、を有する第1デュプレクサと、
    前記入出力端子に接続された第2共通端子と、前記第2共通端子に接続された前記第2送信フィルタと、前記第2共通端子に接続された第2受信フィルタと、を有する第2デュプレクサと、を備え、
    前記第1受信フィルタは、前記第1回路部品であり、
    前記第2受信フィルタは、前記第1回路部品である、
    請求項9に記載の高周波モジュール。
  11. 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
    送信入力端子と、
    受信出力端子と、
    入出力端子と、
    前記入出力端子に接続された第1送信フィルタと、
    前記入出力端子に接続された第2送信フィルタと、
    前記送信入力端子に接続された共通端子、前記第1送信フィルタに接続された第1選択端子、および、前記第2送信フィルタに接続された第2選択端子を有し、かつ、前記共通端子と前記第1選択端子との接続、および、前記共通端子と前記第2選択端子との接続を切り替える第1スイッチと、
    前記受信出力端子および前記入出力端子に接続された第1回路部品と、を備え、
    前記第1スイッチは、前記第1主面に配置され、
    前記第1回路部品の少なくとも1つは、前記第2主面に配置されている、
    高周波モジュール。
  12. 前記入出力端子に接続された第1共通端子と、前記第1共通端子に接続された前記第1送信フィルタと、前記第1共通端子に接続された第1受信フィルタと、を有する第1デュプレクサと、
    前記入出力端子に接続された第2共通端子と、前記第2共通端子に接続された前記第2送信フィルタと、前記第2共通端子に接続された第2受信フィルタと、を有する第2デュプレクサと、を備え、
    前記第1受信フィルタは、前記第1回路部品であり、
    前記第2受信フィルタは、前記第1回路部品である、
    請求項11に記載の高周波モジュール。
  13. アンテナと、
    前記アンテナで送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
    前記アンテナと前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝送する請求項1〜12のいずれか1項に記載の高周波モジュールと、を備える、
    通信装置。
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