JP2021197590A - 高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ローノイズアンプの雑音指数の低減を図る。【解決手段】高周波モジュール1は、実装基板9と、アンテナ端子81及びグランド端子85と、ローノイズアンプ21と、第1インダクタL1と、第2インダクタL2と、を備える。実装基板9は、互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。ローノイズアンプ21は、増幅用のトランジスタTrを含む。第1インダクタL1は、実装基板9の第1主面91と第2主面92とのうち一方の主面に配置されている。第1インダクタL1は、アンテナ端子81に接続されている。第2インダクタL2は、実装基板9の第1主面91と第2主面92とのうち一方の主面とは異なる他方の主面に配置されている。第2インダクタL2は、トランジスタとグランド端子85との間に接続されている。【選択図】図3

Description

本発明は、一般に高周波モジュール及び通信装置に関し、より詳細には、実装基板を備える高周波モジュール、及びそれを備える通信装置に関する。
特許文献1には、アンテナと、多投スイッチと、ローノイズアンプと、を備えるフロントエンドシステムが開示されている。
ローノイズアンプは、インピーダンス変換回路と、増幅回路と、を含む。インピーダンス変換回路は、第1インダクタ及び第2インダクタを含む。増幅回路は、電界効果トランジスタを含む。ローノイズアンプの入力は、多投スイッチを介してアンテナに電気的に接続される。
増幅回路は、直列インダクタ及び第1のインダクタを介してRF(Radio Frequency)信号を受信するように構成されている。第2インダクタは、第1インダクタと磁気的に結合されている。第2インダクタは、電界効果トランジスタの端子とグランドとの間に接続されている。
米国特許出願公開第2019/181809号明細書
高周波モジュールにおいては、例えばアンテナ端子に接続されたインピーダンス整合用のインダクタを備える場合、ローノイズアンプの雑音指数(NF)を小さくすることが望まれることがあった。
本発明の目的は、ローノイズアンプの雑音指数の低減を図ることが可能な高周波モジュール及び通信装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る高周波モジュールは、実装基板と、アンテナ端子及びグランド端子と、ローノイズアンプと、第1インダクタと、第2インダクタと、を備える。前記実装基板は、互いに対向する第1主面及び第2主面を有する。前記アンテナ端子及び前記グランド端子は、前記実装基板に配置されている。前記ローノイズアンプは、前記実装基板に配置されている。前記ローノイズアンプは、増幅用のトランジスタを含む。前記第1インダクタは、前記実装基板の前記第1主面と前記第2主面とのうち一方の主面に配置されている。前記第1インダクタは、前記アンテナ端子に接続されている。前記第2インダクタは、前記実装基板の前記第1主面と前記第2主面とのうち前記一方の主面とは異なる他方の主面に配置されている。前記第2インダクタは、前記トランジスタとグランド端子との間に接続されている。
本発明の一態様に係る通信装置は、上記高周波モジュールと、信号処理回路と、を備える。前記信号処理回路は、前記高周波モジュールに接続されており、高周波信号を信号処理する。
本発明の上記態様に係る高周波モジュール及び通信装置は、ローノイズアンプの雑音指数の低減を図ることが可能となる。
図1は、実施形態1に係る高周波モジュールの平面図である。 図2は、同上の高周波モジュールの下面図である。 図3は、同上の高周波モジュールを示し、図1のA−A線断面図である。 図4は、同上の高周波モジュールを備える通信装置の回路構成図である。 図5は、同上の高周波モジュールの一部の回路図である。 図6は、実施形態1の変形例1に係る高周波モジュールの断面図である。 図7は、実施形態1の変形例2に係る高周波モジュールの平面図である。 図8は、実施形態1の変形例3に係る高周波モジュールの平面図である。 図9は、同上の高周波モジュールの下面図である。 図10は、実施形態2に係る高周波モジュールの平面図である。 図11は、同上の高周波モジュールの下面図である。 図12は、同上の高周波モジュールに関し、図10のA−A線断面図である。 図13は、実施形態1に係る高周波モジュールを備える通信装置の回路構成図である。
以下の実施形態等において参照する図1〜3、6〜12は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(実施形態1)
実施形態1に係る高周波モジュール1は、図1〜4に示すように、実装基板9と、アンテナ端子81及びグランド端子85と、複数(例えば、3つ)のローノイズアンプ21と、第1インダクタL1と、複数(例えば、3つ)の第2インダクタL2と、を備える。実装基板9は、実装基板9の厚さ方向D1において互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。アンテナ端子81及びグランド端子85は、実装基板9に配置されている。複数のローノイズアンプ21、第1インダクタL1及び複数の第2インダクタL2は、実装基板9に配置されている。複数のローノイズアンプ21の各々は、増幅用のトランジスタTr(図5参照)を含む。トランジスタTrは、入力された高周波信号(受信信号)を増幅して出力する。トランジスタTrは、例えば、電界効果トランジスタであり、ゲート端子、ドレイン端子及びソース端子を有する。トランジスタTrは、ゲート端子に入力された高周波信号を増幅してドレイン端子から出力する。第1インダクタL1は、アンテナ端子81に接続されている。第1インダクタL1は、例えば、アンテナ端子81と複数の受信フィルタ22との間に設けられる整合回路3(図4及び5参照)に含まれる。実施形態1に係る高周波モジュール1では、整合回路3は、アンテナ端子81とスイッチ4との間の信号経路とグランド端子との間に接続された第1インダクタL1で構成されている。第2インダクタL2は、トランジスタTrのソース端子とグランド端子85との間に接続されている。実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1インダクタL1が実装基板9の第1主面91に配置されている一方で、複数の第2インダクタL2が実装基板9の第2主面92に配置されている。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、複数のローノイズアンプ21それぞれの雑音指数の低減を図ることが可能となる。
以下、実施形態1に係る高周波モジュール1及び通信装置300について、図1〜5を参照して、より詳細に説明する。
(1)高周波モジュール及び通信装置
(1.1)高周波モジュール及び通信装置の回路構成
実施形態1に係る高周波モジュール1は、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の通信装置300(図4参照)に用いられる。通信装置300は、例えば、携帯電話(例えば、スマートフォン)であるが、これに限らず、例えば、ウェアラブル端末(例えば、スマートウォッチ)等であってもよい。高周波モジュール1は、例えば、4G(第4世代移動通信)規格、5G(第5世代移動通信)規格等に対応可能なモジュールである。4G規格は、例えば、3GPP LTE(Long Term Evolution)規格である。5G規格は、例えば、5G NR(New Radio)である。高周波モジュール1は、キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティに対応可能な回路である。
高周波モジュール1は、例えば、アンテナ310から入力された受信信号(高周波信号)を増幅して信号処理回路301に出力できるように構成されている。信号処理回路301は、高周波モジュール1の構成要素ではなく、高周波モジュール1を備える通信装置300の構成要素である。高周波モジュール1は、例えば、通信装置300の備える信号処理回路301によって制御される。通信装置300は、高周波モジュール1と、信号処理回路301と、を備える。通信装置300は、アンテナ310を更に備える。通信装置300は、高周波モジュール1が実装された回路基板を更に備える。回路基板は、例えば、プリント配線板である。回路基板は、グランド電位が与えられるグランド電極を有する。
信号処理回路301は、例えば、RF信号処理回路302と、ベースバンド信号処理回路303と、を含む。RF信号処理回路302は、例えばRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)であり、高周波信号に対する信号処理を行う。RF信号処理回路302は、例えば、ベースバンド信号処理回路303から出力された高周波信号(送信信号)に対してアップコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号を出力する。また、RF信号処理回路302は、例えば、高周波モジュール1から出力された高周波信号(受信信号)に対してダウンコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号をベースバンド信号処理回路303へ出力する。ベースバンド信号処理回路303は、例えばBBIC(Baseband Integrated Circuit)である。ベースバンド信号処理回路303は、ベースバンド信号からI相信号及びQ相信号を生成する。ベースバンド信号は、例えば、外部から入力される音声信号、画像信号等である。ベースバンド信号処理回路303は、I相信号とQ相信号とを合成することでIQ変調処理を行って、送信信号を出力する。この際、送信信号は、所定周波数の搬送波信号を、当該搬送波信号の周期よりも長い周期で振幅変調した変調信号(IQ信号)として生成される。ベースバンド信号処理回路303で処理された受信信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、又は、音声信号として通話のために使用される。実施形態1に係る高周波モジュール1は、アンテナ310と信号処理回路301のRF信号処理回路302との間で高周波信号(受信信号)を伝達する。
高周波モジュール1は、複数(例えば、3つ)のローノイズアンプ21を備える。また、高周波モジュール1は、複数のローノイズアンプ21に一対一に接続される複数の入力整合回路23を備える。また、高周波モジュール1は、複数のローノイズアンプ21に一対一に接続される複数の受信フィルタ22を更に備える。また、高周波モジュール1は、アンテナ端子81と複数の受信フィルタ22との間に接続されるスイッチ4(以下、アンテナスイッチ4ともいう)と、複数の受信フィルタ22と複数のローノイズアンプ21の入力端子との間に接続されるスイッチ6(以下、バンドセレクト用スイッチ6ともいう)と、複数のローノイズアンプ21の出力端子と信号出力端子83との間に接続されるスイッチ19(以下、バンドセレクト用スイッチ19ともいう)と、を更に備える。
また、高周波モジュール1は、複数の外部接続端子8を備えている。複数の外部接続端子8は、アンテナ端子81と、信号出力端子83と、複数のグランド端子85(図1〜3参照)と、を含む。複数のグランド端子85は、通信装置300の備える上述の回路基板のグランド電極と電気的に接続されてグランド電位が与えられる端子である。
複数のローノイズアンプ21の各々は、入力端子及び出力端子を有する。複数のローノイズアンプ21の各々は、入力端子に入力された所定周波数帯域の受信信号を増幅して出力端子から出力する。複数のローノイズアンプ21の各々の入力端子は、複数の入力整合回路23のうち対応する入力整合回路23を介してバンドセレクト用スイッチ6に接続されている。複数のローノイズアンプ21の出力端子は、バンドセレクト用スイッチ19を介して1つの信号出力端子83に接続されている。複数のローノイズアンプ21の出力端子は、例えば、バンドセレクト用スイッチ19及び信号出力端子83を介して信号処理回路301に接続される。信号出力端子83は、複数のローノイズアンプ21からの高周波信号(受信信号)を外部回路(例えば、信号処理回路301)へ出力するための端子である。
複数の受信フィルタ22は、互いに異なる通信バンドを通過帯域とするフィルタである。以下では、3つの受信フィルタ22を区別して説明する場合に、例えば、第1通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタを受信フィルタ22Aと称し、第2通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタを受信フィルタ22Bと称し、第3通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタを受信フィルタ22Cと称することもある。また、複数のローノイズアンプ21を区別して説明する場合に、受信フィルタ22Aに接続されるローノイズアンプ21をローノイズアンプ21Aと称し、受信フィルタ22Bに接続されるローノイズアンプ21をローノイズアンプ21Bと称し、受信フィルタ22Cに接続されるローノイズアンプ21をローノイズアンプ21Cと称することもある。また、複数の入力整合回路23を区別して説明する場合に、ローノイズアンプ21Aに接続されている入力整合回路23を入力整合回路23Aと称し、ローノイズアンプ21Bに接続されている入力整合回路23を入力整合回路23Bと称し、ローノイズアンプ21Cに接続されている入力整合回路23を入力整合回路23Cと称することもある。
アンテナスイッチ4は、共通端子40と、複数(例えば、3つ)の選択端子41〜43と、を有する。共通端子40は、アンテナ端子81に接続されている。アンテナ端子81には、アンテナ310が接続される。アンテナスイッチ4では、選択端子41が、受信フィルタ22Aの入力端子に接続されている。また、選択端子42が、受信フィルタ22Bの入力端子に接続されている。また、選択端子43が、受信フィルタ22Cの入力端子に接続されている。アンテナスイッチ4は、例えば、共通端子40に複数の選択端子41〜43のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。アンテナスイッチ4は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
アンテナスイッチ4は、例えば、信号処理回路301によって制御される。アンテナスイッチ4は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号にしたがって、共通端子40と複数の選択端子41との接続状態を切り替える。アンテナスイッチ4は、例えば、スイッチIC(Integrated Circuit)である。
バンドセレクト用スイッチ6は、複数(例えば、3つ)のスイッチ素子65(65A、65B、65C)を有する。バンドセレクト用スイッチ6では、スイッチ素子65Aが、受信フィルタ22Aと入力整合回路23Aとの間に接続されている。また、スイッチ素子65Bが、受信フィルタ22Bと入力整合回路23Bとの間に接続されている。また、スイッチ素子65Cが、スイッチ素子65Cが、受信フィルタ22Cと入力整合回路23Cとの間に接続されている。
バンドセレクト用スイッチ6は、例えば、信号処理回路301によって制御される。バンドセレクト用スイッチ6は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号にしたがって、複数のスイッチ素子65A〜65Cそれぞれの状態を切り替える。バンドセレクト用スイッチ6は、例えば、スイッチICである。
バンドセレクト用スイッチ19は、共通端子190と、複数(例えば、3つ)の選択端子191〜193と、を有する。共通端子190は、信号出力端子83に接続されている。選択端子191は、ローノイズアンプ21Aの出力端子に接続されている。また、選択端子192は、ローノイズアンプ21Bの出力端子に接続されている。また、選択端子193は、ローノイズアンプ21Cの出力端子に接続されている。バンドセレクト用スイッチ19は、例えば、共通端子190に複数の選択端子191〜193のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。ここで、バンドセレクト用スイッチ19は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
バンドセレクト用スイッチ19は、例えば、信号処理回路301によって制御される。バンドセレクト用スイッチ19は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号にしたがって、共通端子190と複数の選択端子191〜193との接続状態を切り替える。バンドセレクト用スイッチ19は、例えば、スイッチICである。
入力整合回路23Aは、ローノイズアンプ21Aの入力端子とバンドセレクト用スイッチ6のスイッチ素子65Aとの間の信号経路に設けられている。入力整合回路23Bは、ローノイズアンプ21Bの入力端子とバンドセレクト用スイッチ6のスイッチ素子65Bとの間の信号経路に設けられている。入力整合回路23Cは、ローノイズアンプ21Cの入力端子とバンドセレクト用スイッチ6のスイッチ素子65Cとの間の信号経路に設けられている。
複数の入力整合回路23の各々は、対応するローノイズアンプ21と受信フィルタ22とのインピーダンス整合をとるための回路である。複数の入力整合回路23の各々は、図5に示すように、第3インダクタL3と、第4インダクタL4と、を含む。図5では、バンドセレクト用スイッチ6の図示を省略してある。また、図5では、アンテナスイッチ4の共通端子40に対して3つの選択端子41〜43のうち1つが接続された状態をスイッチの図記号で模式的に示してある。第3インダクタL3は、ローノイズアンプ21に直列に接続されている。より詳細には、第3インダクタL3は、ローノイズアンプ21の入力端子(トランジスタTrのゲート端子)と受信フィルタ22との間に接続されている。第4インダクタL4は、第3インダクタL3と受信フィルタ22との間の信号経路RS1とグランドとの間に接続されている。図5において、第2インダクタL2と第3インダクタL3との両方に向かっている矢印は、第2インダクタL2と第3インダクタL3とが磁気的に結合されていることを模式的に示している。また、図5において、第3インダクタL3と第4インダクタL4との両方に向かっている矢印は、第3インダクタL3と第4インダクタL4とが磁気的に結合されていることを模式的に示している。
(1.2)高周波モジュールの構造
以下、高周波モジュール1の構造について図1〜3を参照して説明する。
高周波モジュール1は、実装基板9と、複数の外部接続端子8と、複数(例えば、3つ)のローノイズアンプ21と、第1インダクタL1と、複数(例えば、3つ)の第2インダクタL2と、を備える。複数の外部接続端子8は、アンテナ端子81と、複数のグランド端子85と、信号出力端子83と、を含む。また、高周波モジュール1は、複数(例えば、3つ)の受信フィルタ22と、複数(例えば、3つ)の入力整合回路23と、を更に備える。また、高周波モジュール1は、アンテナスイッチ4と、バンドセレクト用スイッチ6と、バンドセレクト用スイッチ19と、を更に備える。高周波モジュール1では、複数のローノイズアンプ21と、アンテナスイッチ4と、バンドセレクト用スイッチ6と、バンドセレクト用スイッチ19と、が1つのICチップ10に含まれている。
実装基板9は、実装基板9の厚さ方向D1において互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。実装基板9は、例えば、複数の誘電体層及び複数の導電層を含む多層基板である。複数の誘電体層及び複数の導電層は、実装基板9の厚さ方向D1において積層されている。複数の導電層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。複数の導電層の各々は、実装基板9の厚さ方向D1に直交する一平面内において1つ又は複数の導体部を含む。各導電層の材料は、例えば、銅である。複数の導体パターン層は、グランド層を含む。高周波モジュール1では、複数のグランド端子85とグランド層とが、実装基板9の有するビア導体等を介して電気的に接続されている。実装基板9は、例えば、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)基板である。実装基板9は、LTCC基板に限らず、例えば、プリント配線板、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)基板、樹脂多層基板であってもよい。
また、実装基板9は、LTCC基板に限らず、例えば、配線構造体であってもよい。配線構造体は、例えば、多層構造体である。多層構造体は、少なくとも1つの絶縁層と、少なくとも1つの導電層とを含む。絶縁層は、所定パターンに形成されている。絶縁層が複数の場合は、複数の絶縁層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。導電層は、絶縁層の所定パターンとは異なる所定パターンに形成されている。導電層が複数の場合は、複数の導電層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。導電層は、1つ又は複数の再配線部を含んでもよい。配線構造体では、多層構造体の厚さ方向において互いに対向する2つの面(第1面及び第2面)のうち第1面が実装基板9の第1主面91であり、第2面が実装基板9の第2主面92である。
実装基板9の第1主面91及び第2主面92は、実装基板9の厚さ方向D1において離れており、実装基板9の厚さ方向D1に交差する。実装基板9における第1主面91は、例えば、実装基板9の厚さ方向D1に直交しているが、例えば、厚さ方向D1に直交しない面として導体部の側面等を含んでいてもよい。また、実装基板9における第2主面92は、例えば、実装基板9の厚さ方向D1に直交しているが、例えば、厚さ方向D1に直交しない面として、導体部の側面等を含んでいてもよい。また、実装基板9の第1主面91及び第2主面92は、微細な凹凸又は凹部又は凸部が形成されていてもよい。
複数の外部接続端子8は、実装基板9の第2主面92に配置されている。複数の外部接続端子8の材料は、例えば、金属(例えば、銅、銅合金等)である。
複数の外部接続端子8は、上述のアンテナ端子81と、信号出力端子83と、複数のグランド端子85と、を含んでいる。複数のグランド端子85は、実装基板9のグランド層にビア導体等を介して接続されている。グランド層は高周波モジュール1の回路グランドである。
また、複数の外部接続端子8の各々は、柱状電極である。ここにおいて、柱状電極は、例えば、円柱状の電極である。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、ICチップ10が、複数のローノイズアンプ21と、アンテナスイッチ4と、バンドセレクト用スイッチ6と、バンドセレクト用スイッチ19と、を含んでいる。複数のローノイズアンプ21の各々は、増幅素子としてトランジスタTrを含んでいる。トランジスタTrは、電界効果トランジスタである。アンテナスイッチ4は、例えば、複数の電界効果トランジスタを含んでいる。また、バンドセレクト用スイッチ6は、例えば、複数の電界効果トランジスタを含んでいる。また、バンドセレクト用スイッチ19は、例えば、複数の電界効果トランジスタを含んでいる。ICチップ10は、例えば、Si系ICチップである。
ICチップ10は、実装基板9の第2主面92に実装されている。ここにおいて、「実装されている」とは、ICチップ10が実装基板9の第2主面92に配置されていること(機械的に接続されていること)と、ICチップ10が実装基板9(の適宜の導体部)と電気的に接続されていることと、を含む。したがって、高周波モジュール1では、ICチップ10が、実装基板9の第2主面92に配置されている。これにより、高周波モジュール1では、複数のローノイズアンプ21、アンテナスイッチ4、バンドセレクト用スイッチ6及びバンドセレクト用スイッチ19が実装基板9の第2主面92に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ10の外周形状は、四角形状である。
第1インダクタL1は、例えば、表面実装型インダクタである。第1インダクタL1は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、第1インダクタL1は、実装基板9の第1主面91に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1インダクタL1の外周形状は、四角形状である。
複数の第2インダクタL2は、例えば、表面実装型インダクタである。第2インダクタL2は、実装基板9の第2主面92に実装されている。したがって、第2インダクタL2は、実装基板9の第2主面92に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、複数の第2インダクタL2の各々の外周形状は、四角形状である。
複数の受信フィルタ22の各々は、例えば、弾性波フィルタである。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、複数の受信フィルタ22の各々の外周形状は、四角形状である。弾性波フィルタは、例えば、ラダー型フィルタであり、複数(例えば、4つ)の直列腕共振子と、複数(例えば、3つ)の並列腕共振子と、を有する。弾性波フィルタは、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子の各々が弾性波共振子により構成されている。弾性波フィルタは、例えば、弾性表面波を利用する表面弾性波フィルタである。表面弾性波フィルタでは、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子の各々は、例えば、IDT電極を含むSAW共振子である。複数の受信フィルタ22の各々は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、複数の受信フィルタ22は、実装基板9の第1主面91に配置されている。複数の受信フィルタ22の各々は、ベアチップの弾性波フィルタであってもよいし、パッケージ構造を有する弾性波フィルタであってもよい。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、複数の受信フィルタ22の各々の外周形状は、四角形状である。
複数の入力整合回路23の各々は、第3インダクタL3と、第4インダクタL4と、を含んでいる。以下では説明の便宜上、入力整合回路23Aの第3インダクタL3及び第4インダクタL4を第3インダクタL3A及び第4インダクタL4Aと称し、入力整合回路23Bの第3インダクタL3及び第4インダクタL4を第3インダクタL3B及び第4インダクタL4Bと称し、入力整合回路23Cの第3インダクタL3及び第4インダクタL4を第3インダクタL3B及び第4インダクタL4Bと称することもある。
複数の第3インダクタL3の各々は、例えば、表面実装型インダクタである。複数の第3インダクタL3は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、複数の第3インダクタL3は、実装基板9の第1主面91に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、複数の第3インダクタL3の各々の外周形状は、四角形状である。
複数の第4インダクタL4の各々は、例えば、表面実装型インダクタである。複数の第4インダクタL4は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、複数の第4インダクタL4は、実装基板9の第1主面91に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、複数の第4インダクタL4の各々の外周形状は、四角形状である。
また、高周波モジュール1は、第1樹脂層16(図3参照)を更に備える。第1樹脂層16は、実装基板9の第1主面91側において実装基板9の第1主面91に配置されている複数の電子部品(複数の受信フィルタ22、第1インダクタL1、複数の第3インダクタL3、複数の第4インダクタL4等)それぞれの少なくとも一部を覆っている。第1樹脂層16は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含む。第1樹脂層16は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。
また、高周波モジュール1は、第2樹脂層17(図3参照)を更に備える。第2樹脂層17は、実装基板9の第2主面92側において実装基板9の第2主面92に配置されている複数の電子部品(ICチップ10、複数の第2インダクタL2等)それぞれの少なくとも一部を覆っている。第2樹脂層17は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含む。第2樹脂層17は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。第2樹脂層17の材料は、第1樹脂層16と同じであってもよいし、異なってもよい。
また、高周波モジュール1は、シールド層18(図3参照)を更に備える。シールド層18の材料は、例えば、1又は複数種の金属を含む。シールド層18の材料は、例えば、銀を含む。シールド層18は、第1樹脂層16における実装基板9側とは反対側の主面161と、第1樹脂層16の外周面163と、実装基板9の外周面93と、第2樹脂層17の外周面173と、を覆っている。シールド層18は、実装基板9の有するグランド層の外周面の少なくとも一部と接触している。これにより、シールド層18の電位をグランド層の電位と同じにすることができる。
(1.3)高周波モジュールのレイアウト
第1インダクタL1は、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、四角形状の実装基板9の第1主面91の4つの角部のうちの1つの角部の近くに配置されている。また、アンテナ端子81は、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、四角形状の実装基板9の第2主面92の4つの角部のうちの1つの角部の近くに配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1インダクタL1の一部は、アンテナ端子81と重なっている。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、アンテナ端子81に接続されている第1インダクタL1が実装基板9の第1主面91に配置される。また、高周波モジュール1では、複数のローノイズアンプ21の各々のトランジスタTr(図5参照)のソース端子に接続されている第2インダクタL2が、実装基板9の第2主面92に配置されている。高周波モジュール1では、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1インダクタL1と複数の第2インダクタL2とは重ならない。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、複数の入力整合回路23の各々において、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3と第4インダクタL4とが隣接している。第3インダクタL3と第4インダクタL4とが隣接しているとは、実装基板9の第1主面91において第3インダクタL3と第4インダクタL4とを結ぶ直線上に他の回路素子が配置されることなく、第3インダクタL3と第4インダクタL4とが隣り合っていることを意味する。第3インダクタL3から見て第4インダクタL4とは反対側には、例えば、受信フィルタ22が位置している。複数の入力整合回路23の各々に関し、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3は、第1インダクタL1とは隣接していない。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、実装基板9の第1主面91において第3インダクタL3と第1インダクタL1との間には、少なくとも1つの受信フィルタ22が配置されている。複数の入力整合回路23の各々に関し、第3インダクタL3と第1インダクタL1との距離は、第3インダクタL3と第4インダクタL4との距離よりも長い。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、ローノイズアンプ21Aに対応する第2インダクタL2Aの少なくとも一部とローノイズアンプ21Aに対応する第3インダクタL3Aとが、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重なる。ローノイズアンプ21Aに対応する第2インダクタL2Aは、他のローノイズアンプ21B、21Cそれぞれに対応する第3インダクタL3B、L3Cとは実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重ならない。ローノイズアンプ21Aに対応する第2インダクタL2Aは、他のローノイズアンプ21B、21Cそれぞれに対応する第4インダクタL4B、L4Cとは実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重ならない。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、ローノイズアンプ21Bに対応する第2インダクタL2Bの少なくとも一部とローノイズアンプ21Bに対応する第3インダクタL3Bとが、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重なる。ローノイズアンプ21Bに対応する第2インダクタL2Bは、他のローノイズアンプ21A、21Cそれぞれに対応する第3インダクタL3A、L3Cとは実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重ならない。ローノイズアンプ21Bに対応する第2インダクタL2Bは、他のローノイズアンプ21A、21Cそれぞれに対応する第4インダクタL4A、L4Cとは実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重ならない。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、ローノイズアンプ21Cに対応する第2インダクタL2Cの少なくとも一部とローノイズアンプ21Cに対応する第3インダクタL3Cとが、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重なる。ローノイズアンプ21Cに対応する第2インダクタL2Cは、他のローノイズアンプ21A、21Bそれぞれに対応する第3インダクタL3A、L3Bとは実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重ならない。ローノイズアンプ21Cに対応する第2インダクタL2Cは、他のローノイズアンプ21A、21Bそれぞれに対応する第4インダクタL4A、L4Bとは実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重ならない。
(1.4)まとめ
(1.4.1)高周波モジュール
実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9と、アンテナ端子81及びグランド端子85と、複数のローノイズアンプ21と、第1インダクタL1と、複数の第2インダクタL2と、を備える。実装基板9は、互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。アンテナ端子81及びグランド端子85は、実装基板9に配置されている。複数のローノイズアンプ21は、実装基板9に配置されている。複数のローノイズアンプ21の各々は、増幅用のトランジスタTrを含む。第1インダクタL1は、実装基板9の第1主面91と第2主面92とのうち一方の主面に配置されている。第1インダクタL1は、アンテナ端子81に接続されている。複数の第2インダクタL2は、実装基板9の第1主面91と第2主面92とのうち一方の主面とは異なる他方の主面に配置されている。複数の第2インダクタL2の各々は、トランジスタTrとグランド端子85との間に接続されている。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、複数のローノイズアンプ21それぞれの雑音指数の低減を図ることが可能となる。実施形態1に係る高周波モジュール1は、第1インダクタL1と複数の第2インダクタL2とが実装基板9の互いに異なる主面(第1主面91、第2主面92)に配置されているので、第1インダクタL1と複数の第2インダクタL2それぞれとを磁気的に結合させにくくすることが可能となり、複数のローノイズアンプ21それぞれの雑音指数の低減を図ることが可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1インダクタL1は、複数の第2インダクタL2のいずれとも重ならない。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1インダクタL1と複数の第2インダクタL2それぞれとの磁気的な結合をより抑制しやすくなり、複数のローノイズアンプ21それぞれの雑音指数の低減を図ることが可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3Aの少なくとも一部が第2インダクタL2Aと重なる。これにより、高周波モジュール1は、第3インダクタL3Aと第2インダクタL2Aとを磁気的に結合させやすくなり、ローノイズアンプ21Aの雑音指数の低減を図ることが可能となる。また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3Bの少なくとも一部が第2インダクタL2Bと重なる。これにより、高周波モジュール1は、第3インダクタL3Bと第2インダクタL2Bとを磁気的に結合させやすくなり、ローノイズアンプ21Bの雑音指数の低減を図ることが可能となる。また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3Cの少なくとも一部が第2インダクタL2Cと重なる。これにより、高周波モジュール1は、第3インダクタL3Cと第2インダクタL2Cとを磁気的に結合させやすくなり、ローノイズアンプ21Cの雑音指数の低減を図ることが可能となる。
(1.4.2)通信装置
実施形態1に係る通信装置300は、信号処理回路301と、高周波モジュール1と、を備える。信号処理回路301は、高周波モジュール1に接続されており、高周波信号(受信信号)を信号処理する。
実施形態1に係る通信装置300は、高周波モジュール1を備えるので、複数のローノイズアンプ21それぞれの雑音指数の低減を図ることが可能となる。
信号処理回路301を構成する複数の電子部品は、例えば、上述の回路基板に実装されていてもよいし、高周波モジュール1が実装された回路基板(第1回路基板)とは別の回路基板(第2回路基板)に実装されていてもよい。
(1.5)変形例
(1.5.1)変形例1
実施形態1の変形例1に係る高周波モジュール1aについて、図6を参照して説明する。変形例1に係る高周波モジュール1aに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
変形例1に係る高周波モジュール1aは、複数の外部接続端子8がボールバンプである点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。また、変形例1に係る高周波モジュール1は、実施形態1に係る高周波モジュール1の第2樹脂層17を備えていない点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。
複数の外部接続端子8の各々を構成するボールバンプの材料は、例えば、金、銅、はんだ等である。
複数の外部接続端子8は、ボールバンプにより構成された外部接続端子8と、柱状電極により構成された外部接続端子8と、が混在してもよい。
(1.5.2)変形例2
実施形態1の変形例2に係る高周波モジュール1bについて、図7を参照して説明する。変形例2に係る高周波モジュール1bに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
変形例2に係る高周波モジュール1bは、複数(例えば、3つ)のローノイズアンプ21に対応する複数(例えば、3つ)の入力整合回路23ごとに、第3インダクタL3と第4インダクタL4とを収納しているパッケージP1を備えている点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。したがって、変形例2に係る高周波モジュール1bは、複数(例えば、3つ)のパッケージP1を備える点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。
以下では、第3インダクタL3Aと第4インダクタL4Aとを収納しているパッケージP1をパッケージP1Aと称し、第3インダクタL3Bと第4インダクタL4Bとを収納しているパッケージP1をパッケージP1Bと称し、第3インダクタL3Cと第4インダクタL4Cとを収納しているパッケージP1をパッケージP1Cと称する。
変形例2に係る高周波モジュール1bでは、パッケージP1Aが実装基板9の第1主面91に実装されていることにより、第3インダクタL3A及び第4インダクタL4Aが実装基板9の第1主面91に配置されている。また、変形例2に係る高周波モジュール1bでは、パッケージP1Bが実装基板9の第1主面91に実装されていることにより、第3インダクタL3B及び第4インダクタL4Bが実装基板9の第1主面91に配置されている。また、変形例2に係る高周波モジュール1bでは、パッケージP1Cが実装基板9の第1主面91に実装されていることにより、第3インダクタL3C及び第4インダクタL4Cが実装基板9の第1主面91に配置されている。
変形例2に係る高周波モジュール1bは、第3インダクタL3と第4インダクタL4とを収納しているパッケージP1を備えることにより、第3インダクタL3と第4インダクタL4との磁気結合度を安定させることができ、ローノイズアンプ21の雑音指数の変化を抑制することが可能となる。
(1.5.3)変形例3
実施形態1の変形例3に係る高周波モジュール1cについて、図8及び9を参照して説明する。変形例3に係る高周波モジュール1cに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
変形例3に係る高周波モジュール1cは、複数の第2インダクタL2が表面実装型インダクタではなく、複数の第2インダクタL2がICチップ10に含まれている点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。これにより、変形例3に係る高周波モジュール1cは、小型化を図ることが可能となる。
(実施形態2)
以下、実施形態2に係る高周波モジュール1d及び通信装置300dについて、図10〜13を参照して説明する。なお、実施形態2に係る高周波モジュール1dに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符合を付して説明を適宜省略する。
(2)高周波モジュール及び通信装置
(2.1)高周波モジュール及び通信装置の回路構成
実施形態2に係る高周波モジュール1dは、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の通信装置300d(図13参照)に用いられる。通信装置300dは、例えば、携帯電話(例えば、スマートフォン)であるが、これに限らず、例えば、ウェアラブル端末(例えば、スマートウォッチ)等であってもよい。高周波モジュール1dは、例えば、4G規格、5G規格等に対応可能なモジュールである。高周波モジュール1dは、キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティに対応可能な回路である。
高周波モジュール1dは、例えば、信号処理回路301から入力された送信信号(高周波信号)を増幅してアンテナ310に出力できるように構成されている。また、高周波モジュール1dは、アンテナ310から入力された受信信号(高周波信号)を増幅して信号処理回路301に出力できるように構成されている。信号処理回路301は、高周波モジュール1dの構成要素ではなく、高周波モジュール1dを備える通信装置300dの構成要素である。高周波モジュール1dは、例えば、通信装置300dの備える信号処理回路301によって制御される。通信装置300dは、高周波モジュール1dと、信号処理回路301と、を備える。通信装置300dは、アンテナ310を更に備える。通信装置300dは、高周波モジュール1dが実装された回路基板を更に備える。回路基板は、例えば、プリント配線板である。回路基板は、グランド電位が与えられるグランド電極を有する。
信号処理回路301は、例えば、RF信号処理回路302と、ベースバンド信号処理回路303と、を含む。RF信号処理回路302は、例えば、ベースバンド信号処理回路303から出力された高周波信号(送信信号)に対してアップコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号を出力する。また、RF信号処理回路302は、例えば、高周波モジュール1dから出力された高周波信号(受信信号)に対してダウンコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号をベースバンド信号処理回路303へ出力する。高周波モジュール1dは、アンテナ310と信号処理回路301のRF信号処理回路302との間で高周波信号(受信信号、送信信号)を伝達する。
高周波モジュール1dは、パワーアンプ11と、ローノイズアンプ21と、第1インダクタL1を含む整合回路3と、を備える。また、高周波モジュール1dは、パワーアンプ11に接続された出力整合回路13と、ローノイズアンプ21に接続された入力整合回路23と、を備える。また、高周波モジュール1dは、複数(例えば、2つ)のデュプレクサ32を更に備える。複数のデュプレクサ32の各々は、送信フィルタ12と、受信フィルタ22と、を含む。以下では、説明の便宜上、複数のデュプレクサ32の1つをデュプレクサ32Aと称し、残りの1つのデュプレクサ32をデュプレクサ32Bと称することもある。また、以下では、デュプレクサ32Aにおける送信フィルタ12及び受信フィルタ22を送信フィルタ12A及び受信フィルタ22Aと称し、デュプレクサ32Bにおける送信フィルタ12及び受信フィルタ22を送信フィルタ12B及び受信フィルタ22Bと称することもある。
また、高周波モジュール1dは、スイッチ4(アンテナスイッチ4)と、スイッチ5(バンドセレクト用スイッチ5)と、スイッチ6d(バンドセレクト用スイッチ6d)と、を更に備える。また、高周波モジュール1dは、複数(例えば、2つ)のデュプレクサ32に一対一に対応する複数(例えば、2つ)の整合回路14を更に備える。以下では、説明の便宜上、複数の整合回路14のうちデュプレクサ32Aに接続される整合回路14を整合回路14Aと称し、デュプレクサ32Bに接続される整合回路14を整合回路14Bと称することもある。整合回路14Aは、アンテナスイッチ4の選択端子41とデュプレクサ32Aとの間に接続されている。また、整合回路14Bは、アンテナスイッチ4の選択端子42とデュプレクサ32Bとの間に接続されている。また、高周波モジュール1dは、スイッチ7(入力側スイッチ7)を更に備える。また、高周波モジュール1dは、コントローラ15を更に備える。
また、高周波モジュール1dは、複数の外部接続端子8を備えている。複数の外部接続端子8は、アンテナ端子81と、信号入力端子82と、信号出力端子83と、制御端子84と、複数のグランド端子85と、を含む。複数のグランド端子85は、通信装置300dの備える上述の回路基板のグランド電極と電気的に接続されてグランド電位が与えられる端子である。
パワーアンプ11は、入力端子及び出力端子を有する。パワーアンプ11は、入力端子に入力された第1周波数帯域の送信信号を増幅して出力端子から出力する。ここにおいて、第1周波数帯域は、例えば、第1通信バンドと第2通信バンドとを含む。パワーアンプ11の入力端子は、入力側スイッチ7に接続されている。
入力側スイッチ7は、共通端子70及び複数(例えば、2つ)の選択端子71〜72を有し、共通端子70にパワーアンプ11が接続され、2つの選択端子71〜72に2つの信号入力端子82が接続されている。入力側スイッチ7は、例えば、信号処理回路301によって制御される。入力側スイッチ7は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号にしたがって、共通端子70と複数の選択端子71との接続状態を切り替える。入力側スイッチ7は、例えば、スイッチICである。
バンドセレクト用スイッチ5は、共通端子50及び複数(例えば、2つ)の選択端子51、52を有し、共通端子50にパワーアンプ11が接続されている。複数のデュプレクサ32A、32Bは、バンドセレクト用スイッチ5の選択端子51には、デュプレクサ32Aの送信フィルタ12Aが接続され、選択端子52には、デュプレクサ32Bの送信フィルタ12Bが接続されている。バンドセレクト用スイッチ5は、例えば、共通端子50に複数の選択端子51、52のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。バンドセレクト用スイッチ5は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
バンドセレクト用スイッチ5は、例えば、信号処理回路301によって制御される。バンドセレクト用スイッチ5は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号にしたがって、共通端子50と複数の選択端子51、52との接続状態を切り替える。バンドセレクト用スイッチ5は、例えば、スイッチICである。
アンテナスイッチ4は、共通端子40及び複数(例えば、2つ)の選択端子41、42を有し、選択端子41に整合回路14Aを介してデュプレクサ32Aが接続され、選択端子42に整合回路14Bを介してデュプレクサ32Bが接続されている。アンテナスイッチ4の共通端子40とアンテナ端子81との間には、第1インダクタL1を含む整合回路3が設けられている。
出力整合回路13は、パワーアンプ11の出力端子とバンドセレクト用スイッチ5の共通端子50との間に接続されている。
コントローラ15は、パワーアンプ11を制御する。コントローラ15は、制御端子84に接続されている。制御端子84は、例えば、信号処理回路301に接続される。コントローラ15は、信号処理回路301からの制御信号に基づいてパワーアンプ11を制御する。
バンドセレクト用スイッチ6dは、共通端子60及び複数(例えば、2つ)の選択端子61、62を有する。バンドセレクト用スイッチ6dでは、共通端子60にローノイズアンプ21が接続され、選択端子61に、デュプレクサ32Aの受信フィルタ22Aが接続され、選択端子62に、デュプレクサ32Bの受信フィルタ22Bが接続されている。バンドセレクト用スイッチ6dは、例えば、共通端子60に複数の選択端子61、62のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。バンドセレクト用スイッチ6dは、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
バンドセレクト用スイッチ6dは、例えば、信号処理回路301によって制御される。バンドセレクト用スイッチ6dは、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号にしたがって、共通端子60と複数の選択端子61、62との接続状態を切り替える。バンドセレクト用スイッチ6dは、例えば、スイッチICである。
ローノイズアンプ21は、入力端子及び出力端子を有する。ローノイズアンプ21は、入力端子に入力された第2周波数帯域の受信信号を増幅して出力端子から出力する。第2周波数帯域は、例えば、第1周波数帯域と同じであり、第1通信バンドと第2通信バンドとを含む。ローノイズアンプ21の入力端子は、入力整合回路23を介してバンドセレクト用スイッチ6dの共通端子60に接続されている。ローノイズアンプ21の出力端子は、信号出力端子83に接続されている。ローノイズアンプ21の出力端子は、例えば、信号出力端子83を介して信号処理回路301に接続される。信号出力端子83は、ローノイズアンプ21からの高周波信号(受信信号)を外部回路(例えば、信号処理回路301)へ出力するための端子である。
送信フィルタ12Aは、例えば、第1通信バンドの送信帯域を通過帯域とするフィルタである。送信フィルタ12Bは、例えば、第2通信バンドの送信帯域を通過帯域とするフィルタである。受信フィルタ22Aは、例えば、第1通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタである。受信フィルタ22Bは、例えば、第2通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタである。
整合回路3は、アンテナ端子81とアンテナスイッチ4の共通端子40との間に設けられている。
(2.2)高周波モジュールの構造
以下、高周波モジュール1dの構造について図10〜13を参照して説明する。
高周波モジュール1dは、実装基板9と、パワーアンプ11と、アンテナ端子81及びグランド端子85と、ローノイズアンプ21と、第1インダクタLと、第2インダクタL2と、を備える。ローノイズアンプ21は、増幅用のトランジスタTr(図5参照)を含んでいる。トランジスタTr1は、ゲート信号に入力された高周波信号(受信信号)を増幅して出力する。第2インダクタL2は、トランジスタTr1のソース端子と、グランド端子85と、の間に接続されている。また、高周波モジュール1dは、出力整合回路13と、入力整合回路23と、を更に備える。また、高周波モジュール1は、複数の外部接続端子8を備える。また、高周波モジュール1dは、複数(例えば、2つ)の送信フィルタ12A,12Bと、複数(例えば、2つ)の受信フィルタ22A、22Bと、を更に含む。また高周波モジュール1dは、コントローラ15を更に含む。また、高周波モジュール1dは、アンテナスイッチ4、バンドセレクト用スイッチ5、バンドセレクト用スイッチ6及び入力側スイッチ7を更に含む。
実装基板9は、実装基板9の厚さ方向D1において互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。実装基板9は、例えば、LTCC基板である。実装基板9は、LTCC基板に限らず、例えば、プリント配線板、HTCC基板、樹脂多層基板、又は、配線構造体であってもよい。
パワーアンプ11は、例えば、増幅素子としてのHBT(Heterojunction Bipolar Transistor)を含むGaAs系ICチップであるが、これに限らず、例えば、Si系ICチップ、SiGe系ICチップ、GaN系ICチップであってもよい。例えば、パワーアンプ11がSi系ICチップの場合、増幅素子は、バイポーラトランジスタであってもよいし、MOSFETであってもよい。
パワーアンプ11は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、パワーアンプ11は、実装基板9の第1主面91に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、パワーアンプ11の外周形状は、四角形状である。
出力整合回路13(を構成するインダクタ)は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、パワーアンプ11は、実装基板9の第1主面91に配置されている。
コントローラ15は、例えば、Si系ICチップである。コントローラ15は、実装基板9の第2主面92に実装されている。したがって、コントローラ15は、実装基板9の第2主面92に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、コントローラ15の外周形状は、四角形状である。
複数のデュプレクサ32A、32Bの各々は、例えば、ベアチップの弾性波フィルタであってもよいし、パッケージ構造を有する弾性波フィルタであってもよい。送信フィルタ12A及び受信フィルタ22Aは、例えば、ラダー型フィルタであり、複数の直列腕共振子と、複数の並列腕共振子と、を有する。送信フィルタ12B及び受信フィルタ22Bは、例えば、ラダー型フィルタであり、複数の直列腕共振子と、複数の並列腕共振子と、を有する。複数のデュプレクサ32A、32Bの各々は、ベアチップの弾性波フィルタに限らず、パッケージ構造を有する弾性波フィルタであってもよい。
ローノイズアンプ21は、増幅素子としてトランジスタTr(図5参照)を含んでいる。トランジスタTrは、電界効果トランジスタである。アンテナスイッチ4は、例えば、複数の電界効果トランジスタを含んでいる。また、バンドセレクト用スイッチ5は、例えば、複数の電界効果トランジスタを含んでいる。また、バンドセレクト用スイッチ6dは、例えば、複数の電界効果トランジスタを含んでいる。また、入力側スイッチ7は、例えば、複数の電界効果トランジスタを含んでいる。実施形態2に係る高周波モジュール1では、ICチップ10dが、ローノイズアンプ21と、アンテナスイッチ4と、バンドセレクト用スイッチ5と、バンドセレクト用スイッチ6dと、入力側スイッチ7と、を含んでいる。ICチップ10dは、例えば、Si系ICチップである。
ICチップ10dは、実装基板9の第2主面92に実装されている。実施形態2に係る高周波モジュール1では、実装基板9の第2主面92にICチップ10dが実装されていることにより、ICチップ10dが実装基板9の第2主面92に配置されている。また、ローノイズアンプ21と、アンテナスイッチ4と、バンドセレクト用スイッチ5と、バンドセレクト用スイッチ6dと、入力側スイッチ7とが、実装基板9の第2主面92に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ10dの外周形状は、四角形状である。
入力整合回路23に含まれる第3インダクタL3及び第4インダクタL4は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、第3インダクタL3及び第4インダクタL4は、実装基板9の第1主面91に配置されている。
複数の外部接続端子8は、実装基板9の第2主面92に配置されている。複数の外部接続端子8の材料は、例えば、金属(例えば、銅、銅合金等)である。
複数の外部接続端子8は、上述のアンテナ端子81、信号入力端子82、信号出力端子83、制御端子84、及び複数のグランド端子85を含んでいる。複数のグランド端子85は、実装基板9のグランド層にビア導体を介して接続されている。グランド層は高周波モジュール1の回路グランドである。
また、実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、複数の外部接続端子8の各々は、柱状電極である。ここにおいて、柱状電極は、例えば、円柱状の電極である。
また、高周波モジュール1dは、第1樹脂層16を更に備える。第1樹脂層16は、実装基板9の第1主面91側において実装基板9の第1主面91に配置されている複数の電子部品(パワーアンプ11、第1インダクタL1、デュプレクサ32A、32B、第3インダクタL3、第4インダクタL4、出力整合回路13、整合回路14A、14B等)それぞれの少なくとも一部を覆っている。第1樹脂層16は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含む。第1樹脂層16は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。
また、高周波モジュール1dは、第2樹脂層17を更に備える。第2樹脂層17は、実装基板9の第2主面92側において実装基板9の第2主面92に配置されている複数の電子部品(ICチップ10d、コントローラ15等)それぞれの少なくとも一部を覆っている。第2樹脂層17は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含む。第2樹脂層17は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。第2樹脂層17の材料は、第1樹脂層16と同じであってもよいし、異なってもよい。
また、高周波モジュール1dは、シールド層18を更に備える。シールド層18の材料は、例えば、1又は複数種の金属を含む。シールド層18の材料は、例えば、銀を含む。シールド層18は、第1樹脂層16における実装基板9側とは反対側の主面161と、第1樹脂層16の外周面163と、実装基板9の外周面93と、第2樹脂層17の外周面173と、を覆っている。シールド層18は、実装基板9の有するグランド層の外周面の少なくとも一部と接触している。これにより、シールド層18の電位をグランド層の電位と同じにすることができる。
(2.3)高周波モジュールのレイアウト
第1インダクタL1は、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、四角形状の実装基板9の第1主面91の4つの角部のうちの1つの角部の近くに配置されている。また、アンテナ端子81は、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、四角形状の実装基板9の第2主面92の4つの角部のうちの1つの角部の近くに配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1インダクタL1の一部は、アンテナ端子81と重なっている。
実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、アンテナ端子81に接続されている第1インダクタL1が実装基板9の第1主面91に配置される。また、高周波モジュール1dでは、ローノイズアンプ21のトランジスタTr(図5参照)のソース端子に接続されている第2インダクタL2が、実装基板9の第2主面92に配置されている。高周波モジュール1dでは、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1インダクタL1と第2インダクタL2とは重ならない。
実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3と第4インダクタL4とが隣接している。第3インダクタL3と第4インダクタL4とが隣接しているとは、実装基板9の第1主面91において第3インダクタL3と第4インダクタL4とを結ぶ直線上に他の回路素子が配置されることなく、第3インダクタL3と第4インダクタL4とが隣り合っていることを意味する。第3インダクタL3から見て第4インダクタL4とは反対側には、別の電子部品(例えば、デュプレクサ32B)が位置している。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3は、第1インダクタL1とは隣接していない。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、実装基板9の第1主面91において第3インダクタL3と第1インダクタL1との間には、少なくとも1つの電子部品が配置されている。第3インダクタL3と第1インダクタL1との距離は、第3インダクタL3と第4インダクタL4との距離よりも長い。
実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、第2インダクタL2の少なくとも一部と第3インダクタL3とが、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で重なる。
また、実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、パワーアンプ11とICチップ10dとは重ならない。また、高周波モジュール1dでは、実装基板9の第2主面92に配置されて実装基板9の厚さ方向D1からの平面視でパワーアンプ11に重なる回路構成部品がない。
(2.4)まとめ
(2.4.1)高周波モジュール
実施形態2に係る高周波モジュール1dは、実装基板9と、アンテナ端子81及びグランド端子85と、ローノイズアンプ21と、第1インダクタL1と、第2インダクタL2と、を備える。実装基板9は、互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。アンテナ端子81及びグランド端子85は、実装基板9に配置されている。ローノイズアンプ21は、実装基板9に配置されている。ローノイズアンプ21は、増幅用のトランジスタTrを含む。第1インダクタL1は、実装基板9の第1主面91と第2主面92とのうち一方の主面に配置されている。第1インダクタL1は、アンテナ端子81に接続されている。第2インダクタL2は、実装基板9の第1主面91と第2主面92とのうち一方の主面とは異なる他方の主面に配置されている。第2インダクタL2は、トランジスタTrとグランド端子85との間に接続されている。
実施形態2に係る高周波モジュール1dは、ローノイズアンプ21の雑音指数の低減を図ることが可能となる。実施形態2に係る高周波モジュール1dは、第1インダクタL1と第2インダクタL2とが実装基板9の互いに異なる主面(第1主面91、第2主面92)に配置されているので、第1インダクタL1と第2インダクタL2とを磁気的に結合させにくくすることが可能となり、ローノイズアンプ21の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
また、実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1インダクタL1は、第2インダクタL2とは重ならない。これにより、実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、第1インダクタL1と第2インダクタL2との磁気的な結合をより抑制しやすくなり、ローノイズアンプ21の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
また、実施形態2に係る高周波モジュール1dは、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第3インダクタL3の少なくとも一部が第2インダクタL2と重なる。これにより、高周波モジュール1dは、第3インダクタL3と第2インダクタL2とを磁気的に結合させやすくなり、ローノイズアンプ21の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
(2.4.2)通信装置
実施形態2に係る通信装置300dは、信号処理回路301と、高周波モジュール1dと、を備える。信号処理回路301は、高周波モジュール1dに接続されており、高周波信号(受信信号)を信号処理する。
実施形態2に係る通信装置300dは、高周波モジュール1dを備えるので、ローノイズアンプ21の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
上記の実施形態1、2等は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態1、2等は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
例えば、高周波モジュール1a、1b、1cは、実施形態1に係る通信装置300における高周波モジュール1の代わりに用いられてもよい。
ローノイズアンプ21に含まれるトランジスタTrは、電界効果トランジスタであるが、これに限らず、例えば、バイポーラトランジスタであってもよい。トランジスタTrがバイポーラトランジスタである場合、第2インダクタL2は、バイポーラトランジスタのエミッタと、グランド端子85と、の間に接続される。
また、高周波モジュール1〜1dでは、1つの第2インダクタL2の代わりに、例えば、1つの第2インダクタL2の場合の第2インダクタL2のインダクタンスと比べてインダクタンスの小さな複数の第2インダクタL2が直列接続された構成を採用してもよい。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、複数のローノイズアンプ21を備えているが、少なくとも1つのローノイズアンプ21を備えていればよい。
また、高周波モジュール1〜1dでは、アンテナ端子81及びグランド端子85が、実装基板9の第2主面92に配置されているが、これに限らず、実装基板9の第1主面91に配置されていてもよい。また、高周波モジュール1〜1dでは、第1インダクタL1が実装基板9の第1主面91に配置され、第2インダクタL2が実装基板9の第2主面92に配置されているが、これに限らず、第1インダクタL1が実装基板9の第2主面92に配置され、第2インダクタL2が実装基板9の第1主面91に配置されていてもよい。
また、受信フィルタ22A、22Bは、ラダー型フィルタに限らず、例えば、縦結合共振子型弾性表面波フィルタでもよい。
また、上述の弾性波フィルタは、表面弾性波又はバルク弾性波を利用する弾性波フィルタであるが、これに限らず、例えば、弾性境界波、板波等を利用する弾性波フィルタであってもよい。
また、実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、コントローラ15は、実装基板9の第2主面92に配置される場合に限らず、実装基板9の第1主面91に配置されてもよい。また、コントローラ15は、ICチップ10dに含まれていてもよい。
高周波モジュール1〜1dの回路構成は、上述の例に限らない。また、高周波モジュール1〜1dは、回路構成として、例えば、MIMO(Multi Input Multi Output)対応の高周波フロントエンド回路を有していてもよい。
(態様)
本明細書には、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)は、実装基板(9)と、アンテナ端子(81)及びグランド端子(85)と、ローノイズアンプ(21)と、第1インダクタ(L1)と、第2インダクタ(L2)と、を備える。実装基板(9)は、互いに対向する第1主面(91)及び第2主面(92)を有する。アンテナ端子(81)及びグランド端子(85)は、実装基板(9)に配置されている。ローノイズアンプ(21)は、実装基板(9)に配置されている。ローノイズアンプ(21)は、増幅用のトランジスタ(Tr)を含む。第1インダクタ(L1)は、実装基板(9)の第1主面(91)と第2主面(92)とのうち一方の主面に配置されている。第1インダクタ(L1)は、アンテナ端子(81)に接続されている。第2インダクタ(L2)は、実装基板(9)の第1主面(91)と第2主面(92)とのうち一方の主面とは異なる他方の主面に配置されている。第2インダクタ(L2)は、トランジスタ(Tr)とグランド端子(85)との間に接続されている。
第1の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)は、ローノイズアンプ(21)の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
第2の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)では、第1の態様において、アンテナ端子(81)及びグランド端子(85)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。第1インダクタ(L1)は、実装基板(9)の第1主面(91)に配置されている。第2インダクタ(L2)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。
第3の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)では、第2の態様において、実装基板(9)の厚さ方向(D1)からの平面視で、第1インダクタ(L1)と第2インダクタ(L2)とは重ならない。
第3の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)では、第1インダクタ(L1)と第2インダクタ(L2)との磁気的な結合をより抑制でき、ローノイズアンプ(21)の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
第4の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)は、第3の態様において、受信フィルタ(22)と、入力整合回路(23)と、を更に備える。受信フィルタ(22)は、第1インダクタ(L1)を含む整合回路(3)を介してアンテナ端子(81)に接続される。入力整合回路(23)は、受信フィルタ(22)とローノイズアンプ(21)の入力端子との間に接続される。入力整合回路(23)は、第3インダクタ(L3)と、第4インダクタ(L4)と、を含む。第3インダクタ(L3)は、ローノイズアンプ(21)に直列に接続されている。第4インダクタ(L4)は、受信フィルタ(22)と第3インダクタ(L3)との間の信号経路(RS1)上のノード(N1)と、グランドと、の間に接続されている。第3インダクタ(L3)及び第4インダクタ(L4)が実装基板(9)の第1主面(91)に配置されている。実装基板(9)の厚さ方向(D1)からの平面視で、第3インダクタ(L3)の少なくとも一部が第2インダクタ(L2)と重なる。
第4の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)は、第3インダクタ(L3)と第2インダクタ(L2)とを磁気的に結合させやすくなり、ローノイズアンプ(21)の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
第5の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)は、第4の態様において、実装基板(9)の厚さ方向(D1)からの平面視で、第3インダクタ(L3)と第4インダクタ(L4)とが隣接している。
第5の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)は、第3インダクタ(L3)と第4インダクタ(L4)とを磁気的に結合させやすくなり、ローノイズアンプ(21)の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
第6の態様に係る高周波モジュール(1b)は、第4又は5の態様において、第3インダクタ(L3)と第4インダクタ(L4)とを収納しているパッケージ(P1)を更に備える。
第6の態様に係る高周波モジュール(1b)は、第3インダクタ(L3)と第4インダクタ(L4)との磁気結合度を安定させることができ、ローノイズアンプ(21)の雑音指数の変化を抑制することが可能となる。
第7の態様に係る高周波モジュール(1c)は、第2〜6の態様のいずれか一つにおいて、ローノイズアンプ(21)と第2インダクタ(L2)とを含むICチップを更に備える。
第7の態様に係る高周波モジュール(1c)は、小型化を図ることが可能となる。
第8の態様に係る高周波モジュール(1d)は、第2〜7の態様のいずれか一つにおいて、パワーアンプ(11)を更に備える。パワーアンプ(11)は、実装基板(9)の第1主面(91)に配置されている。実装基板(9)の厚さ方向(D1)からの平面視で、パワーアンプ(11)とローノイズアンプ(21)とは重ならない。
第8の態様に係る高周波モジュール(1d)は、ローノイズアンプ(21)の雑音指数の変化を抑制することが可能となる。
第9の態様に係る通信装置(300;300d)は、第1〜8の態様のいずれか一つの高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)と、信号処理回路(301)と、を備える。信号処理回路(301)は、高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d)に接続されており、高周波信号を信号処理する。
第9の態様に係る通信装置(300;300d)では、ローノイズアンプ(21)の雑音指数の低減を図ることが可能となる。
1、1a、1b、1c、1d 高周波モジュール
3 整合回路
4 スイッチ(アンテナスイッチ)
40 共通端子
41、42、43 選択端子
5 スイッチ(バンドセレクト用スイッチ)
50 共通端子
51、52 選択端子
6 スイッチ(バンドセレクト用スイッチ)
65A スイッチ素子
65B スイッチ素子
65C スイッチ素子
6d スイッチ(バンドセレクト用スイッチ)
60 共通端子
61、62 選択端子
7 入力側スイッチ
70 共通端子
71、72 選択端子
8 外部接続端子
81 アンテナ端子
82 信号入力端子
83 信号出力端子
85 グランド端子
9 実装基板
91 第1主面
92 第2主面
93 外周面
10 ICチップ
11 パワーアンプ
12、12A、12B 送信フィルタ
13 出力整合回路
15 コントローラ
16 第1樹脂層
161 主面
163 外周面
17 第2樹脂層
173 外周面
18 シールド層
19 スイッチ(バンドセレクト用スイッチ)
190 共通端子
191、192、193 選択端子
21、21A、21B、21C ローノイズアンプ
22、22A、22B、22C 受信フィルタ
23、23A、23B、23C 入力整合回路
32、32A、32B デュプレクサ
300 通信装置
301 信号処理回路
302 RF信号処理回路
303 ベースバンド信号処理回路
310 アンテナ
D1 厚さ方向
L1 第1インダクタ
L2、L2A、L2B、L2C 第2インダクタ
L3、L3A、L3B、L3C 第3インダクタ
L4、L4A、L4B、L4C 第4インダクタ
N1 ノード
P1、P1A、P1B、P1C パッケージ
RS1 信号経路

Claims (9)

  1. 互いに対向する第1主面及び第2主面を有する実装基板と、
    前記実装基板に配置されているアンテナ端子及びグランド端子と、
    前記実装基板に配置されており、増幅用のトランジスタを含むローノイズアンプと、
    前記実装基板の前記第1主面と前記第2主面とのうち一方の主面に配置されており、前記アンテナ端子に接続されている第1インダクタと、
    前記実装基板の前記第1主面と前記第2主面とのうち前記一方の主面とは異なる他方の主面に配置されており、前記トランジスタとグランド端子との間に接続されている第2インダクタと、を備える、
    高周波モジュール。
  2. 前記アンテナ端子及び前記グランド端子は、前記実装基板の前記第2主面に配置されており、
    前記第1インダクタは、前記実装基板の前記第1主面に配置されており、
    前記第2インダクタは、前記実装基板の前記第2主面に配置されている、
    請求項1に記載の高周波モジュール。
  3. 前記実装基板の厚さ方向からの平面視で、前記第1インダクタと前記第2インダクタとは重ならない、
    請求項2に記載の高周波モジュール。
  4. 前記第1インダクタを含む整合回路を介して前記アンテナ端子に接続される受信フィルタと、
    前記受信フィルタと前記ローノイズアンプの入力端子との間に接続される入力整合回路と、を更に備え、
    前記入力整合回路は、
    前記ローノイズアンプに直列に接続されている第3インダクタと、
    前記受信フィルタと前記第3インダクタとの間の信号経路上のノードと、グランドと、の間に接続されている第4インダクタと、を含み、
    前記第3インダクタ及び前記第4インダクタが前記実装基板の前記第1主面に配置されており、
    前記実装基板の厚さ方向からの平面視で、前記第3インダクタの少なくとも一部が前記第2インダクタと重なる、
    請求項3に記載の高周波モジュール。
  5. 前記実装基板の厚さ方向からの平面視で、前記第3インダクタと前記第4インダクタとが隣接している、
    請求項4に記載の高周波モジュール。
  6. 前記第3インダクタと前記第4インダクタとを収納しているパッケージを更に備える、
    請求項4又は5に記載の高周波モジュール。
  7. 前記ローノイズアンプと前記第2インダクタとを含むICチップを更に備える、
    請求項2〜6のいずれか一項に記載の高周波モジュール。
  8. 前記実装基板の前記第1主面に配置されているパワーアンプを更に備え、
    前記実装基板の厚さ方向からの平面視で、前記パワーアンプと前記ローノイズアンプとは重ならない、
    請求項2〜7のいずれか一項に記載の高周波モジュール。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の高周波モジュールと、
    前記高周波モジュールに接続されており、高周波信号を信号処理する信号処理回路と、を備える、
    通信装置。
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