JP2024068385A - 高周波モジュールおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共振回路の部品点数が削減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、増幅器１１および１２と、一次コイル２１および二次コイル２２を有するトランス２０と、アンテナ接続端子１００と、二次コイル２２の一端とアンテナ接続端子１００との間に直列配置されたインダクタ３１と、二次コイル２２の一端とインダクタ３１とを結ぶ経路とグランドとの間に接続されたキャパシタ４２と、を備え、一次コイル２１の一端は増幅器１１の出力端に接続され、一次コイル２１の他端は増幅器１２の出力端に接続され、二次コイル２２の他端はグランドに接続され、二次コイル２２とインダクタ３１とは磁界結合している。【選択図】図１

Description

本発明は、高周波モジュールおよび通信装置に関する。

特許文献１には、増幅器と、当該増幅器から出力された信号を平衡信号から不平衡信号に変換するトランスと、トランスに接続されたフィルタと、を備える半導体装置が開示されている。トランスの不平衡側インダクタとフィルタの共振回路を構成するインダクタとが相互インダクタンスで結合されることで当該共振回路のＱ値を高くできるとしている。

特開２０１６－１５８０５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された半導体装置では、共振回路の減衰特性を向上させるにあたり、共振回路を構成するインダクタなどの部品点数を削減することは不可能である。

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、共振回路の部品点数が削減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、第１増幅器および第２増幅器と、一次コイルおよび二次コイルを有するトランスと、出力端子と、二次コイルの一端と出力端子との間に直列配置された第１インダクタと、上記一端と第１インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続された第１キャパシタと、を備え、一次コイルの一端は第１増幅器の出力端に接続され、一次コイルの他端は第２増幅器の出力端に接続され、二次コイルの他端はグランドに接続され、二次コイルと第１インダクタとは磁界結合している。

また、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、第１増幅器および第２増幅器と、一次コイルおよび二次コイルを有するトランスと、出力端子と、二次コイルの一端と出力端子との間に直列配置された第１インダクタと、上記一端と第１インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続された第１キャパシタと、を備え、一次コイルの一端は第１増幅器の出力端に接続され、一次コイルの他端は第２増幅器の出力端に接続され、二次コイルの他端はグランドに接続され、二次コイルと第１インダクタとは隣接配置され、二次コイルの巻回軸方向から第１インダクタを見た場合、二次コイルと第１インダクタとは少なくとも一部重なっており、第１インダクタの巻回軸方向から二次コイルを見た場合、第１インダクタと二次コイルとは少なくとも一部重なっている。

また、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、第１増幅器および第２増幅器と、出力端子と、互いに直列接続された第１インダクタおよび第１キャパシタを有する第１ＬＣ直列回路と、互いに直列接続された第２インダクタおよび第２キャパシタを有する第２ＬＣ直列回路と、第３インダクタおよび第３キャパシタを含む第１整合回路と、第４インダクタおよび第４キャパシタを含む第２整合回路と、を備え、第１ＬＣ直列回路は、第１増幅器の出力端と出力端子とを結ぶ第１経路とグランドとの間に接続され、第２ＬＣ直列回路は、第２増幅器の出力端と出力端子とを結ぶ第２経路とグランドとの間に接続され、第１整合回路は第１経路に接続され、第２整合回路は第２経路に接続され、第１インダクタと第２インダクタとは磁界結合している。

本発明によれば、共振回路の部品点数が削減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１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。 実施の形態１に係る高周波モジュールの等価回路を示す回路構成図である。 実施の形態１および比較例に係る高周波モジュールの通過特性を表すグラフである。 実施の形態１に係る高周波モジュールの平面概略図である。 比較例に係る高周波モジュールの平面概略図である。 実施の形態１に係る高周波モジュールの断面概略図である。 実施の形態１の変形例１に係る高周波モジュールの断面概略図である。 実施の形態１の変形例２に係る高周波モジュールの断面概略図である。 実施の形態１の変形例３に係る高周波モジュールの断面概略図である。 実施の形態２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。 実施の形態２および比較例に係る高周波モジュールの通過特性を表すグラフである。 実施の形態２および比較例に係る高周波モジュールの通過特性を表すグラフである。 実施の形態２に係る高周波モジュールの平面概略図である。 実施の形態２の変形例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。 実施の形態２の変形例に係る高周波モジュールの平面概略図である。

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、いずれも包括的また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、構成要素の配置および接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施例およ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または大きさの比は、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または簡略化する場合がある。

また、本開示において、平行および垂直等の要素間の関係性を示す用語、および、矩形状等の要素の形状を示す用語、ならびに、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、本開示において、「接続される」とは、接続端子および／または配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含むことを意味する。また、「ＡとＢとの間に接続される」、「ＡおよびＢの間に接続される」とは、ＡおよびＢを結ぶ経路上でＡおよびＢと接続されることを意味する。

また、本開示において、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の主面に平行な平面に正投影して見ることを意味する。

また、本開示の部品配置において、「部品が基板に配置される」とは、部品が基板の主面上に配置されること、および、部品が基板内に配置されることを含む。「部品が基板の主面上に配置される」とは、部品が基板の主面に接触して配置されることに加えて、部品が主面と接触せずに当該主面の上方に配置されること（例えば、部品が主面と接触して配置された他の部品上に積層されること）を含む。また、「部品が基板の主面上に配置される」は、主面に形成された凹部に部品が配置されることを含んでもよい。「部品が基板内に配置される」とは、部品がモジュール基板内にカプセル化されることに加えて、部品の全部が基板の両主面の間に配置されているが部品の一部が基板に覆われていないこと、および、部品の一部のみが基板内に配置されていることを含む。

また、本開示において、「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、本開示において、「部品Ａが経路Ｂに直列配置される」とは、部品Ａの信号入力端および信号出力端の双方が、経路Ｂを構成する配線、電極、または端子に接続されていることを意味する。

また、本開示の部品配置において、回路素子Ａ（または配線Ａ）と回路素子Ｂ（または配線Ｂ）とが隣接配置されている（または隣り合っている）とは、回路素子Ａ（または配線Ａ）と回路素子Ｂ（または配線Ｂ）との間に、他の回路素子（および配線）が配置されていないことを意味する。

（実施の形態１）
［１．高周波モジュールおよび通信装置の構成］
本実施の形態に係る高周波モジュール１および通信装置４の回路構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る高周波モジュール１および通信装置４の回路構成図である。

［１．１ 通信装置４の回路構成］
まず、通信装置４の回路構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る通信装置４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：Radio Frequency Integrated Circuit）３と、を備える。

高周波モジュール１は、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の詳細な回路構成については後述する。

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送信する。なお、アンテナ２は、外部から高周波信号を受信して高周波モジュール１へ出力してもよい。

ＲＦＩＣ３は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、ＲＦＩＣ３は、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ、図示せず）から入力された送信信号をアップコンバート等により信号処理し、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。なお、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等により信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をＢＢＩＣへ出力してもよい。

また、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１が有する各増幅器に供給される電源電圧およびバイアス電圧（電流）を制御する制御部としての機能も有する。なお、ＲＦＩＣ３の制御部としての機能の一部または全部は、ＲＦＩＣ３の外部に実装されてもよく、例えば、ＢＢＩＣまたは高周波モジュール１に実装されてもよい。

なお、本実施の形態に係る通信装置４において、アンテナ２は、必須の構成要素ではない。

［１．２ 高周波モジュール１の回路構成］
次に、高周波モジュール１の回路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、増幅器１１および１２と、トランス２０と、インダクタ３１と、キャパシタ４２と、アンテナ接続端子１００と、信号入力端子１１０および１２０と、を備える。

アンテナ接続端子１００は、出力端子の一例であり、インダクタ３１およびアンテナ２に接続されている。信号入力端子１１０は、ＲＦＩＣ３および増幅器１１に接続されている。信号入力端子１２０は、ＲＦＩＣ３および増幅器１２に接続されている。

増幅器１１は、第１増幅器の一例であり、その入力端が信号入力端子１１０に接続され、その出力端がトランス２０に接続され、信号入力端子１１０から入力された高周波送信信号（以下、送信信号と記す。）を増幅する。本実施の形態では、増幅器１１は電力増幅器である。

増幅器１２は、第２増幅器の一例であり、その入力端が信号入力端子１２０に接続され、その出力端がトランス２０に接続され、信号入力端子１２０から入力された送信信号を増幅する。本実施の形態では、増幅器１２は電力増幅器である。

増幅器１１および１２のそれぞれは、増幅トランジスタを有する。上記増幅トランジスタは、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Transistor）等のバイポーラトランジスタ、または、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）等の電界効果トランジスタである。

トランス２０は、トランスフォーマの一例であり、一次コイル２１および二次コイル２２を有する。一次コイル２１と二次コイル２２とは、磁界結合している。一次コイル２１は、その一端が増幅器１１の出力端に接続され、その他端が増幅器１２の出力端に接続されている。二次コイル２２は、その一端がインダクタ３１を介してアンテナ接続端子１００に接続され、その他端がグランドに接続されている。上記構成により、トランス２０は、増幅器１１から出力された第１平衡信号および増幅器１２から出力された第２平衡信号を電力合成して非平衡信号に変換する。

つまり、増幅器１１および１２は、差動増幅型の電力増幅回路を構成している。なお、増幅器１１および１２は、ドハティ型の電力増幅回路を構成してもよい。

インダクタ３１は、第１インダクタの一例であり、二次コイル２２の一端とアンテナ接続端子１００との間に直列配置されている。具体的には、インダクタ３１は、その一端が二次コイル２２の一端に接続され、その他端がアンテナ接続端子１００に接続されている。なお、インダクタ３１は、チップ状の表面実装型部品であってもよく、また、モジュール基板に形成された平面コイルであってもよい。

インダクタ３１は、トランス２０とアンテナ２またはアンテナ接続端子１００に接続された回路部品とのインピーダンス整合をとるための素子である。

キャパシタ４２は、第１キャパシタの一例であり、二次コイル２２の一端とインダクタ３１とを結ぶ経路とグランドとの間に接続されている。具体的には、キャパシタ４２は、その一端が二次コイル２２の一端とインダクタ３１とを結ぶ経路上のノードｎ１に接続され、その他端がグランドに接続されている。なお、キャパシタ４２は、チップ状の表面実装型部品であってもよく、また、モジュール基板に形成された平面電極で構成されていてもよい。

上記構成において、インダクタ３１と二次コイル２２とは磁界結合している。

なお、ノードｎ１とキャパシタ４２との間、および、キャパシタ４２とグランドとの間には、インダクタは接続されていない。

また、高周波モジュール１は、インダクタ３１とアンテナ接続端子１００との間に接続されたフィルタを備えてもよい。この場合には、インダクタ３１は、トランス２０とフィルタとのインピーダンス整合をとる。

図２は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の等価回路を示す回路構成図である。同図に示された等価回路は、図１に示された高周波モジュール１の実際の回路と比較して相互インダクタンス成分３２が、ノードｎ１とキャパシタ４２との間に発生している点が異なる。

二次コイル２２とインダクタ３１とが磁界結合すると、二次コイル２２とインダクタ３１との間に配置されたノードｎ１とキャパシタ４２との間に相互インダクタンス成分３２が新たに生成される。相互インダクタンス成分３２がノードｎ１に付加されることで、キャパシタ４２には相互インダクタンス成分３２が直列付加されることとなり、キャパシタ４２は、ノードｎ１とグランドとの間に接続されたＬＣ直列共振回路３０を構成することとなる。

ＬＣ直列共振回路３０は、相互インダクタンス成分３２のインダクタンス値とキャパシタ４２のキャパシタンス値で規定される共振周波数においてインピーダンスが極小となる。これにより、二次コイル２２の一端からアンテナ接続端子１００へと伝送する高周波信号の通過特性において、上記共振周波数に減衰極を形成できる。よって、高周波モジュール１を伝送する高周波信号の所定の周波数帯を減衰させることが可能となる。

なお、インダクタ３１と二次コイル２２とは、逆相で磁界結合していることが望ましい。なお、２つのインダクタが逆相で磁界結合しているとは、インダクタ内部を貫く磁束方向が逆向きとなっていることを指す。なお、磁束方向が逆向きであるとは、磁束方向を表す磁束ベクトルのなす角度が、１８０°±４５°の範囲にあると定義される。

図３は、実施の形態１および比較例に係る高周波モジュールの通過特性を表すグラフである。同図には、本実施の形態に係る高周波モジュール１の二次コイル２２の一端－アンテナ接続端子１００の通過特性（結合係数：－０．５）、ならびに、比較例に係る高周波モジュールの二次コイル２２の一端－アンテナ接続端子１００の通過特性（結合係数：＋０．５および結合係数：０）が示されている。

なお、比較例に係る高周波モジュールは、本実施の形態に係る高周波モジュール１と比較して、回路接続構成は同じであるが、二次コイル２２とインダクタ３１との磁界結合係数のみが異なる。

比較例に係る高周波モジュール（結合係数：＋０．５および結合係数：０）では、周波数１～８ＧＨｚにおいて、減衰極が形成されていない。

これに対して、実施の形態に係る高周波モジュール１（結合係数：－０．５）では、周波数５ＧＨｚ付近において、ＬＣ直列共振回路３０の共振周波数に対応した減衰極が形成されている。

これによれば、ＬＣ直列共振回路３０のインダクタを配置せず、信号合成のために配置されている二次コイル２２およびインピーダンス整合のために配置されているインダクタ３１を利用して、ＬＣ直列共振回路３０を形成している。よって、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数を削減できる。

なお、ノードｎ１とグランドとの間に接続されたＬＣ直列共振回路３０を形成するには、ノードｎ１およびグランドの間に接続されたインダクタ（二次コイル２２）とノードｎ１およびアンテナ接続端子１００の間に直列配置されたインダクタ３１との磁界結合が必要となる。

よって、（１）インダクタ３１が二次コイル２２の一端およびアンテナ接続端子１００を結ぶ経路上のノードとグランドとの間に接続（シャント接続）された構成、（２）キャパシタ４２がインダクタ３１およびアンテナ接続端子１００を結ぶ経路とグランドとの間に接続された構成、（３）キャパシタ４２がインダクタ３１およびアンテナ接続端子１００を結ぶ経路に直列配置された構成、の場合には、二次コイル２２の一端およびアンテナ接続端子１００を結ぶ経路上のノードとグランドとの間にＬＣ直列共振回路３０は形成されない。

なお、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、受信信号を伝送するモジュールであってもよい。この場合には、増幅器１１および１２のそれぞれは低雑音増幅器となる。また、信号入力端子１１０および１２０はアンテナに接続され、アンテナ接続端子１００は、ＲＦＩＣ３に接続される。

［１．３ 高周波モジュール１の部品配置構成］
次に、高周波モジュール１の部品配置構成について説明する。

図４Ａは、実施の形態１に係る高周波モジュール１の平面概略図である。図４Ｂは、比較例に係る高周波モジュール５００の平面概略図である。図５Ａは、実施の形態１に係る高周波モジュール１の断面概略図である。図５Ａは、図４ＡのＶＡ－ＶＡ線における断面である。

なお、比較例に係る高周波モジュール５００は、実施の形態１に係る高周波モジュール１と比較して、（１）相互インダクタンス成分３２のインダクタンス値を有するインダクタ（図４Ｂではインダクタ３２と記載）がノードｎ１とキャパシタ４２との間に実際に接続配置されている点、および（２）インダクタ３１と二次コイル２２とが磁界結合していない点、が異なる。

図４Ｂに示すように、比較例に係る高周波モジュール５００では、モジュール基板９０の主面上にインダクタ３１および３２、ならびにキャパシタ４２が配置されている。また、二次コイル２２は、モジュール基板９０に形成された平面コイルで構成されている。二次コイル２２は、他の回路部品と磁界結合しないので、二次コイル２２と、インダクタ３１および３２、ならびにキャパシタ４２とは、モジュール基板９０の主面を平面視した場合に重なっていない。

これに対して、図４Ａに示すように、本実施の形態に係る高周波モジュール１では、モジュール基板９０の主面上にインダクタ３１およびキャパシタ４２が配置されている。また、ＬＣ直列共振回路３０を構成する相互インダクタンス成分３２は回路部品という形態で配置されていない。また、図５Ａに示すように、二次コイル２２はモジュール基板９０に形成された平面コイルで構成され、インダクタ３１はモジュール基板９０に配置された表面実装型のチップ状インダクタである。また、モジュール基板９０の表面側には樹脂部材９１が配置され、裏面側には樹脂部材９２が配置されている。また、モジュール基板９０の裏面側には、外部接続端子１５０が配置されており、樹脂部材９１、９２およびモジュール基板９０の側面を覆うようにシールド電極層９５が配置されている。なお、樹脂部材９１および９２、外部接続端子１５０、ならびにシールド電極層９５は、高周波モジュール１に必須の構成要素ではない。

さらに、本実施の形態に係る高周波モジュール１では、二次コイル２２の巻回軸方向（ｚ軸方向）からインダクタ３１を見た場合、二次コイル２２（の形成領域）とインダクタ３１とは少なくとも一部重なっており、インダクタ３１の巻回軸方向（ｚ軸方向）から二次コイル２２を見た場合、インダクタ３１と二次コイル２２（の形成領域）とは少なくとも一部重なっている。言い換えると、インダクタ３１の内部を貫く磁束方向（ｚ軸負方向）と二次コイル２２の内方を貫く磁束方向（ｚ軸正方向）とは略平行であり、モジュール基板９０を平面視した場合、インダクタ３１は二次コイル２２の形成領域と重なっている。

なお、インダクタおよび二次コイルの巻回軸とは、次のように定義される。インダクタまたは二次コイルが平面コイルで構成されている場合には、その巻回軸は、平面コイルを含む平面に垂直であって平面コイルで囲まれた領域と交叉する軸である。また、インダクタまたは二次コイルがチップ状部品ある場合には、その巻回軸は、当該部品の内部に形成されたコイルの巻回軸である。

ここで、モジュール基板９０を平面視した場合、インダクタ３１が二次コイル２２と少なくとも一部重なっているとは、モジュール基板９０の平面視において、インダクタ３１の中点Ｍを通る線Ｌ１の中点Ｍで分割された線分の双方が、二次コイル２２と交叉することと定義される。なお、インダクタ３１の中点Ｍは、インダクタ３１が矩形状を有する場合には２つの対角線の交点であり、インダクタ３１が矩形状でない場合は、その重心であると定義される。

本実施の形態に係る高周波モジュール１の上記配置構成によれば、モジュール基板９０の平面視において、インダクタ３１と二次コイル２２の形成領域とが巻回軸方向に重なっているので、インダクタ３１と二次コイル２２とは磁界結合しつつモジュール基板９０を省面積化できる。よって、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数が削減された小型の高周波モジュール１を提供できる。

なお、本発明に係る高周波モジュールにおいて、インダクタ３１がチップ状インダクタであり、二次コイル２２が平面コイルであることに限定されない。

図５Ｂは、実施の形態１の変形例１に係る高周波モジュール１Ａの断面概略図である。本変形例に係る高周波モジュール１Ａは、実施の形態１に係る高周波モジュール１と比較して、インダクタ３１および二次コイル２２の実装形態が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ａについて、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

図５Ｂに示すように、本変形例に係る高周波モジュール１Ａでは、モジュール基板９０の主面上にトランス２０が配置されている。トランス２０は、モジュール基板９０に配置された表面実装型のチップ状トランスであり、インダクタ３１は、モジュール基板９０に形成された平面コイルで構成されている。インダクタ３１の巻回軸方向（ｚ軸方向）から二次コイル２２（トランス２０）を見た場合、二次コイル２２とインダクタ３１とは少なくとも一部重なっており、二次コイル２２（トランス２０）の巻回軸方向（ｚ軸方向）からインダクタ３１を見た場合、インダクタ３１と二次コイル２２とは少なくとも一部重なっている。言い換えると、インダクタ３１の内方を貫く磁束方向（ｚ軸正方向）と二次コイル２２の内部を貫く磁束方向（ｚ軸負方向）とは略平行であり、モジュール基板９０を平面視した場合、二次コイル２２（トランス２０）はインダクタ３１の形成領域と重なっている。

上記配置構成によれば、モジュール基板９０の平面視において、二次コイル２２とインダクタ３１の形成領域とが巻回軸方向に重なっているので、インダクタ３１と二次コイル２２とは磁界結合しつつモジュール基板９０を省面積化できる。よって、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数が削減された小型の高周波モジュール１Ａを提供できる。

図５Ｃは、実施の形態１の変形例２に係る高周波モジュール１Ｂの断面概略図である。本変形例に係る高周波モジュール１Ｂは、実施の形態１に係る高周波モジュール１と比較して、インダクタ３１および二次コイル２２の実装形態が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ｂについて、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

図５Ｃに示すように、本変形例に係る高周波モジュール１Ｂでは、モジュール基板９０の主面上にトランス２０およびインダクタ３１が配置されている。トランス２０はモジュール基板９０に配置された表面実装型のチップ状トランスであり、インダクタ３１はモジュール基板９０に配置された表面実装型のチップ状インダクタである。インダクタ３１の巻回軸方向（ｘ軸方向）から二次コイル２２（トランス２０）を見た場合、二次コイル２２とインダクタ３１とは少なくとも一部重なっており、二次コイル２２（トランス２０）の巻回軸方向（ｘ軸方向）からインダクタ３１を見た場合、インダクタ３１と二次コイル２２とは少なくとも一部重なっており、インダクタ３１およびトランス２０は、モジュール基板９０上に隣接配置されている。言い換えると、インダクタ３１の内部を貫く磁束方向（ｘ軸正方向）と二次コイル２２の内部を貫く磁束方向（ｘ軸負方向）とは略平行であり、インダクタ３１およびトランス２０は、モジュール基板９０上に隣接配置されている。

上記配置構成によれば、モジュール基板９０の主面に平行な方向（ｘ軸方向）から見た場合、二次コイル２２とインダクタ３１とが近接配置されつつ巻回軸方向に重なっているので、インダクタ３１と二次コイル２２とは磁界結合しつつモジュール基板９０を省面積化できる。よって、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数が削減された小型の高周波モジュール１Ｂを提供できる。

図５Ｄは、実施の形態１の変形例３に係る高周波モジュール１Ｃの断面概略図である。本変形例に係る高周波モジュール１Ｃは、実施の形態１に係る高周波モジュール１と比較して、インダクタ３１および二次コイル２２の実装形態が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ｃについて、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

図５Ｃに示すように、本変形例に係る高周波モジュール１Ｃでは、トランス２０は、モジュール基板９０に形成された平面コイルで構成されており、インダクタ３１は、モジュール基板９０に形成された平面コイルで構成されている。インダクタ３１の巻回軸方向（ｚ軸方向）から二次コイル２２（トランス２０）を見た場合、二次コイル２２とインダクタ３１とは少なくとも一部重なっており、二次コイル２２（トランス２０）の巻回軸方向（ｚ軸方向）からインダクタ３１を見た場合、インダクタ３１と二次コイル２２とは少なくとも一部重なっている。言い換えると、インダクタ３１の内方を貫く磁束方向（ｚ軸正方向）と二次コイル２２の内方を貫く磁束方向（ｚ軸負方向）とは略平行であり、モジュール基板９０を平面視した場合、二次コイル２２（トランス２０）の形成領域はインダクタ３１の形成領域と重なっている。

上記配置構成によれば、モジュール基板９０の平面視において、二次コイル２２の形成領域とインダクタ３１の形成領域とが巻回軸方向に重なっているので、インダクタ３１と二次コイル２２とは磁界結合しつつモジュール基板９０を省面積化できる。よって、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数が削減された小型の高周波モジュール１Ｃを提供できる。

［１．４ 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、増幅器１１および１２と、一次コイル２１および二次コイル２２を有するトランス２０と、アンテナ接続端子１００と、二次コイル２２の一端とアンテナ接続端子１００との間に直列配置されたインダクタ３１と、二次コイル２２の一端とインダクタ３１とを結ぶ経路とグランドとの間に接続されたキャパシタ４２と、を備え、一次コイル２１の一端は増幅器１１の出力端に接続され、一次コイル２１の他端は増幅器１２の出力端に接続され、二次コイル２２の他端はグランドに接続され、二次コイル２２とインダクタ３１とは磁界結合している。

これによれば、二次コイル２２とインダクタ３１とが磁界結合することで、二次コイル２２とインダクタ３１との間に配置されたノードｎ１とキャパシタ４２との間に相互インダクタンス成分３２が新たに生成される。インダクタンス成分３２がノードｎ１に付加されることで、キャパシタ４２にはインダクタンス成分３２が直列付加されることとなり、キャパシタ４２は、ノードｎ１とグランドとの間に接続されたＬＣ直列共振回路３０を構成することとなる。ＬＣ直列共振回路３０は、その共振周波数においてインピーダンスが極小となるため、二次コイル２２の一端からアンテナ接続端子１００へと伝送する高周波信号の通過特性において、上記共振周波数に減衰極を形成できる。これにより、高周波モジュール１を伝送する高周波信号の所定の周波数帯を減衰させることが可能となる。このとき、ＬＣ直列共振回路３０のインダクタを配置せず、信号合成のために配置されている二次コイル２２およびインピーダンス整合のために配置されているインダクタ３１を利用して、ＬＣ直列共振回路３０を形成できるので、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数が削減された高周波モジュール１を提供できる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、増幅器１１および１２と、一次コイル２１および二次コイル２２を有するトランス２０と、アンテナ接続端子１００と、二次コイル２２の一端とアンテナ接続端子１００との間に直列配置されたインダクタ３１と、二次コイル２２の一端とインダクタ３１とを結ぶ経路とグランドとの間に接続されたキャパシタ４２と、を備え、一次コイル２１の一端は増幅器１１の出力端に接続され、一次コイル２１の他端は増幅器１２の出力端に接続され、二次コイル２２の他端はグランドに接続され、二次コイル２２とインダクタ３１とは隣接配置され、二次コイル２２の巻回軸方向からインダクタ３１を見た場合、二次コイル２２とインダクタ３１とは少なくとも一部重なっており、インダクタ３１の巻回軸方向から二次コイル２２を見た場合、インダクタ３１と二次コイル２２とは少なくとも一部重なっている。

これによれば、二次コイル２２とインダクタ３１とが磁界結合する。これにより、二次コイル２２とインダクタ３１との間に配置されたノードｎ１とキャパシタ４２との間にインダクタンス成分３２が新たに生成される。インダクタンス成分３２がノードｎ１に付加されることで、キャパシタ４２にはインダクタンス成分３２が直列付加されることとなり、キャパシタ４２は、ノードｎ１とグランドとの間に接続されたＬＣ直列共振回路３０を構成することとなる。このとき、ＬＣ直列共振回路３０のインダクタを配置せず、信号合成のために配置されている二次コイル２２およびインピーダンス整合のために配置されているインダクタ３１を利用して、ＬＣ直列共振回路３０を形成できるので、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数が削減された高周波モジュール１を提供できる。

また例えば、高周波モジュール１において、キャパシタ４２は上記経路上のノードｎ１に接続され、ノードｎ１とキャパシタ４２との間、および、キャパシタ４２とグランドとの間には、インダクタが接続されていない。

これによれば、磁界結合により生成されたインダクタンス成分３２は、回路上実在するインダクタのインダクタンス成分ではないので、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数を削減できる。

また例えば、高周波モジュール１において、二次コイル２２とインダクタ３１とは、逆相で磁界結合している。

これにより、ＬＣ直列共振回路３０の共振周波数において減衰極を形成できる。

また例えば、高周波モジュール１において、二次コイル２２の一端からアンテナ接続端子１００までの高周波信号の通過特性において、二次コイル２２およびインダクタ３１の磁界結合によって生成される相互インダクタンス成分３２とキャパシタ４２とで発生するＬＣ直列共振に対応した減衰極が形成される。

これによれば、ＬＣ直列共振回路３０の部品点数を削減できる。

また例えば、高周波モジュール１は、さらに、モジュール基板９０を備え、二次コイル２２はモジュール基板９０に形成された平面コイルであり、インダクタ３１はモジュール基板９０に配置されたチップ状インダクタである。

これによれば、二次コイル２２とインダクタ３１とが磁界結合する。

また例えば、高周波モジュール１Ｄにおいて、インダクタ３１はモジュール基板９０に形成された平面コイルであり、トランス２０はモジュール基板９０に形成された平面コイルであ。

これによれば、二次コイル２２とインダクタ３１とが磁界結合する。

また例えば、本実施の形態の変形例１に係る高周波モジュール１Ａにおいて、インダクタ３１はモジュール基板９０に形成された平面コイルであり、トランス２０はモジュール基板９０に配置されたチップ状トランスである。

これによれば、二次コイル２２とインダクタ３１とが磁界結合する。

また例えば、本実施の形態の変形例２に係る高周波モジュール１Ｂにおいて、インダクタ３１はモジュール基板９０に形成されたチップ状インダクタであり、トランス２０はモジュール基板９０に配置されたチップ状トランスであり、インダクタ３１およびトランス２０は、モジュール基板９０上に隣接配置されている。

これによれば、二次コイル２２とインダクタ３１とが磁界結合する。

また、本実施の形態に係る通信装置４は、高周波信号を処理するＲＦＩＣ３と、ＲＦＩＣ３とアンテナ２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。

これによれば、高周波モジュール１の効果を通信装置４で実現することができる。

（実施の形態２）
［２．高周波モジュールおよび通信装置の構成］
本実施の形態に係る高周波モジュール５および通信装置６の回路構成について、図６を参照しながら説明する。図６は、実施の形態２に係る高周波モジュール５および通信装置６の回路構成図である。

［２．１ 通信装置６の回路構成］
まず、通信装置６の回路構成について説明する。図６に示すように、本実施の形態に係る通信装置６は、高周波モジュール５と、アンテナ２と、ＲＦＩＣ３と、を備える。

高周波モジュール５は、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５の詳細な回路構成については後述する。

アンテナ２は、高周波モジュール５のアンテナ接続端子１００に接続され、高周波モジュール５から出力された高周波信号を送信する。なお、アンテナ２は、外部から高周波信号を受信して高周波モジュール５へ出力してもよい。

ＲＦＩＣ３は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、ＲＦＩＣ３は、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ、図示せず）から入力された送信信号をアップコンバート等により信号処理し、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５の送信経路に出力する。なお、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール５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等により信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をＢＢＩＣへ出力してもよい。

また、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール５が有する各増幅器に供給される電源電圧およびバイアス電圧（電流）を制御する制御部としての機能も有する。また、ＲＦＩＣ３は、使用されるバンド（周波数帯域）に基づいて、高周波モジュール５が有するスイッチ５１および５２の接続を制御する制御部としての機能も有する。なお、ＲＦＩＣ３の制御部としての機能の一部または全部は、ＲＦＩＣ３の外部に実装されてもよく、例えば、ＢＢＩＣまたは高周波モジュール５に実装されてもよい。

なお、本実施の形態に係る通信装置６において、アンテナ２は、必須の構成要素ではない。

［２．２ 高周波モジュール５の回路構成］
次に、高周波モジュール５の回路構成について説明する。図６に示すように、高周波モジュール５は、増幅器１３および１４と、インダクタ２３、２４、３３および３４と、キャパシタ４３、４４、４５、４６、４７および４８と、フィルタ６１、６２、６３および６４と、スイッチ５１および５２と、アンテナ接続端子１００と、信号入力端子１１０および１２０と、を備える。

アンテナ接続端子１００は、出力端子の一例であり、スイッチ５１を介してフィルタ６１～６４に接続されている。信号入力端子１１０は、ＲＦＩＣ３および増幅器１３に接続されている。信号入力端子１２０は、ＲＦＩＣ３および増幅器１４に接続されている。

増幅器１３は、第１増幅器の一例であり、入力端が信号入力端子１１０に接続され、出力端がキャパシタ４３、インダクタ３３およびスイッチ５２を介してフィルタ６１～６３に接続され、信号入力端子１１０から入力された第１周波数帯域群の送信信号を増幅する。本実施の形態では、増幅器１３は電力増幅器である。

増幅器１４は、第２増幅器の一例であり、入力端が信号入力端子１２０に接続され、出力端がキャパシタ４４およびインダクタ３４を介してフィルタ６４に接続され、信号入力端子１２０から入力された第２周波数帯域群の送信信号を増幅する。本実施の形態では、増幅器１４は電力増幅器である。

増幅器１３および１４のそれぞれは、増幅トランジスタを有する。上記増幅トランジスタは、例えば、ＨＢＴ等のバイポーラトランジスタ、または、ＭＯＳＦＥＴ等の電界効果トランジスタである。

なお、第１周波数帯域群は、例えば、ミッドバンド群（１４２７－２２００ＭＨｚ）であり、第２周波数帯域群は、例えば、ハイバンド群（２３００－２６９０ＭＨｚ）である。

キャパシタ４３は、増幅器１３の出力端とスイッチ５１とを結ぶ送信経路７１に直列配置されており、増幅器１３に供給される直流電流を送信経路７１に流さないための回路部品である。キャパシタ４４は、増幅器１４の出力端とスイッチ５１とを結ぶ送信経路７２に直列配置されており、増幅器１４に供給される直流電流を送信経路７２に流さないための回路部品である。

キャパシタ４５は、第３キャパシタの一例であり、送信経路７１のうちのキャパシタ４３およびインダクタ３３の間のノードｎ１とグランドとの間に接続されている。キャパシタ４６は、第４キャパシタの一例であり、送信経路７２のうちのキャパシタ４４およびインダクタ３４の間のノードｎ３とグランドとの間に接続されている。

インダクタ３３は、第３インダクタの一例であり、送信経路７１のうちのキャパシタ４３およびスイッチ５２の間の経路に直列配置されている。インダクタ３４は、第４インダクタの一例であり、送信経路７２のうちのキャパシタ４４およびフィルタ６４の間の経路に直列配置されている。

インダクタ３３およびキャパシタ４５は、第１整合回路を構成している。第１整合回路は、送信経路７１に接続され、増幅器１３とフィルタ６１～６３とのインピーダンス整合をとる。

インダクタ３４およびキャパシタ４６は、第２整合回路を構成している。第２整合回路は、送信経路７２に接続され、増幅器１４とフィルタ６４とのインピーダンス整合をとる。

なお、第１整合回路は、インダクタ３３が送信経路７１に直列配置され、キャパシタ４５がシャント接続された構成に限定されない。第１整合回路は、少なくとも１つのインダクタおよび少なくとも１つのキャパシタを備え、送信経路７１に接続されていればよい。また、第２整合回路は、インダクタ３４が送信経路７２に直列配置され、キャパシタ４６がシャント接続された構成に限定されない。第２整合回路は、少なくとも１つのインダクタおよび少なくとも１つのキャパシタを備え、送信経路７２に接続されていればよい。

インダクタ２４は、第１インダクタの一例であり、送信経路７１上のインダクタ３３およびスイッチ５２の間のノードｎ２（第１ノード）とグランドとの間に接続されている。キャパシタ４８は、第１キャパシタの一例であり、ノードｎ２とグランドとの間に接続されている。インダクタ２４とキャパシタ４８とは、互いに直列接続され、第１ＬＣ直列共振回路を構成している。つまり、第１ＬＣ直列共振回路は、送信経路７１とグランドとの間に接続されている。第１ＬＣ直列共振回路の共振特性により、送信経路７１の通過特性において、第１周波数帯域群よりも低周波側の帯域に減衰極を形成することが可能である。

インダクタ２３は、第２インダクタの一例であり、送信経路７２上のインダクタ３４およびフィルタ６４の間のノードｎ４（第２ノード）とグランドとの間に接続されている。キャパシタ４７は、第２キャパシタの一例であり、ノードｎ４とグランドとの間に接続されている。インダクタ２３とキャパシタ４７とは、互いに直列接続され、第２ＬＣ直列共振回路を構成している。つまり、第２ＬＣ直列共振回路は、送信経路７２とグランドとの間に接続されている。第２ＬＣ直列共振回路の共振特性により、送信経路７２の通過特性において、第２周波数帯域群よりも低周波側の帯域に減衰極を形成することが可能である。

上記構成において、インダクタ２３とインダクタ２４とは磁界結合している。

フィルタ６１は、スイッチ５１および５２の間に接続され、第１周波数帯域群に属するバンドＡを通過帯域に含む。フィルタ６２は、スイッチ５１および５２の間に接続され、第１周波数帯域群に属するバンドＢを通過帯域に含む。フィルタ６３は、スイッチ５１および５２の間に接続され、第１周波数帯域群に属するバンドＣを通過帯域に含む。フィルタ６４は、スイッチ５１およびノードｎ４の間に接続され、第２周波数帯域群に属するバンドＤを通過帯域に含む。

なお、本実施の形態において、バンドＡ～バンドＤのそれぞれは、無線アクセス技術（ＲＡＴ：Radio Access Technology）を用いて構築される通信システムのために、標準化団体など（例えば３ＧＰＰ（登録商標）（3rd Generation Partnership Project）、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）等）によって予め定義された周波数バンドを意味する。本実施の形態では、通信システムとしては、例えば４Ｇ（4th Generation）－ＬＴＥ(Long Term Evolution)システム、５Ｇ（5th Generation）－ＮＲ（New Radio）システム、およびＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）システム等を用いることができるが、これらに限定されない。

スイッチ５２は、インダクタ３３とフィルタ６１～６３との間に接続され、増幅器１３とフィルタ６１～６３のいずれかとの接続を切り替える。スイッチ５１は、フィルタ６１～６４とアンテナ接続端子１００との間に接続され、フィルタ６１～６４の少なくとも１つとアンテナ接続端子１００との接続を切り替える。

なお、本実施の形態に係る高周波モジュール５は、キャパシタ４３および４４、スイッチ５１および５２、ならびにフィルタ６１～６４の少なくとも１つを備えなくてもよい。

図７Ａおよび図７Ｂは、実施の形態２および比較例に係る高周波モジュールの通過特性を表すグラフである。図７Ａには、送信経路７２のノードｎ３－ノードｎ４間の通過特性が示されており、図７Ｂには、送信経路７１のノードｎ１－ノードｎ２間の通過特性が示されている。

なお、比較例に係る高周波モジュールは、本実施の形態に係る高周波モジュール５と比較して、回路接続構成は同じであるが、インダクタ２３とインダクタ２４とが磁界結合していない点のみが異なる。

まず、図７Ａにおいて、比較例に係る高周波モジュール（磁界結合なし）では、ノードｎ３－ノードｎ４間の通過特性において、第２周波数帯域群（２３００－２６９０ＭＨｚ）の低周波側の帯域（１．６－１．８ＧＨｚ）において減衰極が形成されている。これは、第２ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものであり、上記減衰極の周波数は、第２ＬＣ直列共振回路の共振周波数に相当する。

これに対して、本実施の形態に係る高周波モジュール５（磁界結合あり）では、ノードｎ３－ノードｎ４間の通過特性において、第２周波数帯域群の低周波側の帯域（１．５－１．６ＧＨｚ）において第１減衰極が形成されているとともに、第２周波数帯域群の２倍高調波帯域（５．０－５．１ＧＨｚ）において第２減衰極が形成されている。第１減衰極は、第２ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものであり、第１減衰極の周波数は、第２ＬＣ直列共振回路の共振周波数に相当する。一方、インダクタ２３および２４の磁界結合により、送信経路７２のノードｎ４とグランドとの間には、インダクタ２３、２４、３３およびキャパシタ４５で構成された第３ＬＣ直列共振回路が接続されたものとみなされる。第２減衰極は、この第３ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものであり、第２減衰極の周波数は、第３ＬＣ直列共振回路の共振周波数に相当する。

つまり、第２減衰極を形成するための第３ＬＣ直列共振回路を構成するインダクタおよびキャパシタを新たに配置せずに、インピーダンス整合のために他の送信経路に配置された第１整合回路を利用して、第３ＬＣ直列共振回路を形成している。よって、新たな第２減衰極を生成するためのＬＣ共振回路の部品点数を削減できる。

次に、図７Ｂにおいて、比較例に係る高周波モジュール（磁界結合なし）では、ノードｎ１－ノードｎ２間の通過特性において、第１周波数帯域群（１４２７－２２００ＭＨｚ）の低周波側の帯域（１．３－１．４ＧＨｚ）において減衰極が形成されている。これは、第１ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものであり、上記減衰極の周波数は、第１ＬＣ直列共振回路の共振周波数に相当する。

これに対して、本実施の形態に係る高周波モジュール５（磁界結合あり）では、ノードｎ１－ノードｎ２間の通過特性において、第１周波数帯域群の低周波側の帯域（１．３－１．４ＧＨｚ）において第３減衰極が形成されているとともに、第１周波数帯域群の３倍高調波帯域（５．５－５．６ＧＨｚ）において第４減衰極が形成されている。第３減衰極は、第１ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものであり、第３減衰極の周波数は、第１ＬＣ直列共振回路の共振周波数に相当する。一方、インダクタ２３および２４の磁界結合により、送信経路７１のノードｎ２とグランドとの間には、インダクタ２３、２４、３４およびキャパシタ４６で構成された第４ＬＣ直列共振回路が接続されたものとみなされる。第４減衰極は、この第４ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものであり、第４減衰極の周波数は、第４ＬＣ直列共振回路の共振周波数に相当する。

つまり、第４減衰極を形成するための第４ＬＣ直列共振回路を構成するインダクタおよびキャパシタを新たに配置せずに、インピーダンス整合のために他の送信経路に配置された第２整合回路を利用して、第４ＬＣ直列共振回路を形成している。よって、新たな第４減衰極を生成するためのＬＣ共振回路の部品点数を削減できる。

［２．３ 高周波モジュール５の部品配置構成］
次に、高周波モジュール５の部品配置構成について説明する。

図８は、実施の形態２に係る高周波モジュール５の平面概略図である。同図に示すように、本実施の形態に係る高周波モジュール５では、モジュール基板９０の主面上に、インダクタ２３、２４、３３および３４、キャパシタ４３～４８、増幅器１３および１４、フィルタ６１～６４が配置されている。また、これらの回路部品を接続する配線は、モジュール基板９０に形成されている。また、高周波モジュール５は、これらの回路部品およびモジュール基板９０の側面を覆うように形成されたシールド電極層９５を有してもよい。

インダクタ２３および２４は、モジュール基板９０に配置された表面実装型のチップ状インダクタであり、隣接配置されている。さらに、インダクタ２３の巻回軸方向（ｘ軸方向）とインダクタ２４の巻回軸方向（ｘ軸方向）とは略平行である。言い換えると、インダクタ２３の内部を貫く磁束方向（ｘ軸正方向）とインダクタ２４の内部を貫く磁束方向（ｘ軸正方向）とは略平行である。

本実施の形態に係る高周波モジュール５の上記配置構成によれば、インダクタ２３とインダクタ２４とが隣接配置され、巻回軸方向が略平行であるので、インダクタ２３とインダクタ２４とは磁界結合する。よって、部品点数が削減された小型の高周波モジュール５を提供できる。

なお、インダクタ２３および２４の少なくとも一方は、モジュール基板９０に形成された平面コイルで構成されていてもよい。この場合には、インダクタ２３の巻回軸方向からインダクタ２４を見た場合、インダクタ２３とインダクタ２４とは少なくとも一部重なっており、インダクタ２４の巻回軸方向からインダクタ２３を見た場合、インダクタ２４とインダクタ２３とは少なくとも一部重なっていることが望ましい。

［２．４ 変形例に係る高周波モジュール５Ａの回路構成］
次に、変形例に係る高周波モジュール５Ａの回路構成について説明する。

図９は、実施の形態２の変形例に係る高周波モジュール５Ａおよび通信装置６Ａの回路構成図である。同図に示すように、通信装置６Ａは、高周波モジュール５Ａと、アンテナ２と、ＲＦＩＣ３と、を備える。本変形例に係る通信装置６Ａは、実施の形態２に係る通信装置６と比較して、高周波モジュール５Ａの構成のみが異なる。よって以下では、高周波モジュール５Ａの回路構成について説明する。

高周波モジュール５Ａは、増幅器１３および１４と、インダクタ２３、２４、２５、３３および３４と、キャパシタ４３、４４、４５、４６、４７および４８と、フィルタ６１、６２、６３および６４と、スイッチ５１および５２と、アンテナ接続端子１００と、信号入力端子１１０および１２０と、を備える。本変形例に係る高周波モジュール５Ａは、実施の形態２に係る高周波モジュール５と比較して、インダクタ２５を備える点が異なる。以下では、本変形例に係る高周波モジュール５Ａについて、実施の形態２に係る高周波モジュール５と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

インダクタ２５は、第５インダクタの一例であり、インダクタ２３とインダクタ２４との間に配置され、両端がグランドに接続されている。

これによれば、磁界結合するインダクタ２３および２４の間にインダクタ２５が配置されているので、インダクタ２３および２４の磁界結合を強化できる。

［２．５ 変形例に係る高周波モジュール５Ａの部品配置構成］
次に、高周波モジュール５Ａの部品配置構成について説明する。

図１０は、実施の形態２に係る高周波モジュール５Ａの平面概略図である。同図に示すように、本実施の形態に係る高周波モジュール５Ａでは、モジュール基板９０の主面上に、インダクタ２３、２４、３３および３４、キャパシタ４３～４８、増幅器１３および１４、フィルタ６１～６４が配置されている。また、モジュール基板９０の主面または内方に、インダクタ２５が配置されている。

インダクタ２３および２４は、モジュール基板９０に配置された表面実装型のチップ状インダクタであり、隣接配置されている。また、インダクタ２３の巻回軸方向（ｚ軸方向）とインダクタ２４の巻回軸方向（ｚ軸方向）とは略平行であり、モジュール基板９０の主面と略垂直となっている。言い換えると、インダクタ２３の内部を貫く磁束方向（ｚ軸負方向）とインダクタ２４の内部を貫く磁束方向（ｚ軸負方向）とは略平行である。

さらに、インダクタ２５は、モジュール基板９０の主面を平面視した場合、インダクタ２３および２４に隣接し、インダクタ２３および２４を囲むように配置された平面コイルであり、グランドに接続されている。

上記配置構成によれば、インダクタ２３および２４が、インダクタ２５を介して磁界結合するので、インダクタ２３および２４の磁界結合を強化できる。また、インダクタ２３および２４を近接配置せずともインダクタ２５を介して磁界結合を確保できるので、インダクタ２３および２４の距離を大きくすることが可能となる。

［２．６ 効果など］
以上、本実施の形態に係る高周波モジュール５は、増幅器１３および１４と、アンテナ接続端子１００と、互いに直列接続されたインダクタ２４およびキャパシタ４８を有する第１ＬＣ直列回路と、互いに直列接続されたインダクタ２３およびキャパシタ４７を有する第２ＬＣ直列回路と、インダクタ３３およびキャパシタ４５を含む第１整合回路と、インダクタ３４およびキャパシタ４６を含む第２整合回路と、を備え、第１ＬＣ直列回路は、増幅器１３の出力端とアンテナ接続端子１００とを結ぶ送信経路７１とグランドとの間に接続され、第２ＬＣ直列回路は、増幅器１４の出力端とアンテナ接続端子１００とを結ぶ送信経路７２とグランドとの間に接続され、第１整合回路は送信経路７１に接続され、第２整合回路は送信経路７２に接続され、インダクタ２３とインダクタ２４とは磁界結合している。

これによれば、送信経路７１の通過特性において、第１周波数帯域群の低周波側の帯域において第３減衰極が形成されるとともに、第１周波数帯域群の３倍高調波帯域において第４減衰極が形成される。第３減衰極は、第１ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものである。一方、インダクタ２３および２４の磁界結合により、送信経路７１とグランドとの間には、インダクタ２３、２４、３４およびキャパシタ４６で構成された第４ＬＣ直列共振回路が接続されたものとみなされる。第４減衰極は、この第４ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものである。つまり、第４減衰極を形成するための第４ＬＣ直列共振回路を構成するインダクタおよびキャパシタを新たに配置せずに、インピーダンス整合のために他の送信経路に配置された第２整合回路を利用して、第４ＬＣ直列共振回路を形成している。よって、新たな第４減衰極を生成するためのＬＣ共振回路の部品点数を削減できる。

また、送信経路７２の通過特性において、第２周波数帯域群の低周波側の帯域において第１減衰極が形成されているとともに、第２周波数帯域群の２倍高調波帯域において第２減衰極が形成されている。第１減衰極は、第２ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものである。一方、インダクタ２３および２４の磁界結合により、送信経路７２とグランドとの間には、インダクタ２３、２４、３３およびキャパシタ４５で構成された第３ＬＣ直列共振回路が接続されたものとみなされる。第２減衰極は、この第３ＬＣ直列共振回路の共振特性に起因するものである。つまり、第２減衰極を形成するための第３ＬＣ直列共振回路を構成するインダクタおよびキャパシタを新たに配置せずに、インピーダンス整合のために他の送信経路に配置された第１整合回路を利用して、第３ＬＣ直列共振回路を形成している。よって、新たな第２減衰極を生成するためのＬＣ共振回路の部品点数を削減できる。

また例えば、高周波モジュール５において、インダクタ２３とインダクタ２４とは隣接配置され、インダクタ２３の巻回軸とインダクタ２４の巻回軸とは平行である。

これによれば、インダクタ２３とインダクタ２４とが磁界結合する。

また例えば、高周波モジュール５において、インダクタ３３は、送信経路７１上のノードｎ２（第１ノード）と増幅器１３の出力端との間に直列配置され、キャパシタ４５は、増幅器１３の出力端とインダクタ３３とを結ぶ経路とグランドとの間に接続され、インダクタ３４は、送信経路７２上のノードｎ４（第２ノード）と増幅器１４の出力端との間に直列配置され、キャパシタ４６は、増幅器１４の出力端とインダクタ３４とを結ぶ経路とグランドとの間に接続される。

これによれば、第４ＬＣ直列共振回路は、インダクタ３４およびキャパシタ４６のＬＣ直列回路を有効に利用でき、第３ＬＣ直列共振回路は、インダクタ３３およびキャパシタ４５のＬＣ直列回路を有効に利用できる。

また例えば、本実施の形態の変形例に係る高周波モジュール５Ａは、さらに、インダクタ２３とインダクタ２４との間に配置され、両端がグランドに接続されたインダクタ２５を備える。

これによれば、磁界結合するインダクタ２３および２４の間にインダクタ２５が配置されているので、インダクタ２３および２４の磁界結合を強化できる。

また例えば、高周波モジュール５Ａは、さらに、モジュール基板９０を備え、インダクタ２３および２４のそれぞれは、巻回軸がモジュール基板９０の主面と垂直となるように配置され、インダクタ２５は、インダクタ２３および２４に隣接し、モジュール基板９０の主面を平面視した場合、インダクタ２３および２４を囲むようにモジュール基板９０に形成されたグランドコイルである。

これによれば、インダクタ２３および２４が、インダクタ２５を介在して磁界結合するので、インダクタ２３および２４の磁界結合を強化できる。また、インダクタ２３および２４を近接配置せずとも磁界結合を確保できるので、インダクタ２３および２４の距離を大きくすることが可能となる。

また、本実施の形態に係る通信装置６は、高周波信号を処理するＲＦＩＣ３と、ＲＦＩＣ３とアンテナ２との間で高周波信号を伝送する高周波モジュール５と、を備える。

これによれば、高周波モジュール５の効果を通信装置６で実現することができる。

（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、実施の形態および変形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変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形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変形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変形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。

以下に、上記各実施の形態に基づいて説明した高周波モジュールおよび通信装置の特徴を示す。

＜１＞
第１増幅器および第２増幅器と、
一次コイルおよび二次コイルを有するトランスと、
出力端子と、
前記二次コイルの一端と前記出力端子との間に直列配置された第１インダクタと、
前記一端と前記第１インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続された第１キャパシタと、を備え、
前記一次コイルの一端は前記第１増幅器の出力端に接続され、
前記一次コイルの他端は前記第２増幅器の出力端に接続され、
前記二次コイルの他端はグランドに接続され、
前記二次コイルと前記第１インダクタとは、磁界結合している、高周波モジュール。

＜２＞
第１増幅器および第２増幅器と、
一次コイルおよび二次コイルを有するトランスと、
出力端子と、
前記二次コイルの一端と前記出力端子との間に直列配置された第１インダクタと、
前記一端と前記第１インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続された第１キャパシタと、を備え、
前記一次コイルの一端は前記第１増幅器の出力端に接続され、
前記一次コイルの他端は前記第２増幅器の出力端に接続され、
前記二次コイルの他端はグランドに接続され、
前記二次コイルと前記第１インダクタとは隣接配置され、
前記二次コイルの巻回軸方向から前記第１インダクタを見た場合、前記二次コイルと前記第１インダクタとは少なくとも一部重なっており、前記第１インダクタの巻回軸方向から前記二次コイルを見た場合、前記第１インダクタと前記二次コイルとは少なくとも一部重なっている、高周波モジュール。

＜３＞
前記第１キャパシタは、前記経路上の第１ノードに接続され、
前記第１ノードと前記第１キャパシタとの間、および、前記第１キャパシタとグランドとの間には、インダクタが接続されていない、＜１＞または＜２＞に記載の高周波モジュール。

＜４＞
前記二次コイルと前記第１インダクタとは、逆相で磁界結合している、＜１＞または＜２＞に記載の高周波モジュール。

＜５＞
前記二次コイルの前記一端から前記出力端子までの高周波信号の通過特性において、前記二次コイルおよび前記第１インダクタの磁界結合によって生成される相互インダクタンス成分と前記第１キャパシタとで発生するＬＣ直列共振に対応した減衰極が形成される、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の高周波モジュール。

＜６＞
さらに、
モジュール基板を備え、
前記二次コイルは、前記モジュール基板に形成された平面コイルであり、
前記第１インダクタは、前記モジュール基板に配置されたチップ状インダクタである、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の高周波モジュール。

＜７＞
さらに、
モジュール基板を備え、
前記第１インダクタは、前記モジュール基板に形成された平面コイルであり、
前記トランスは、前記モジュール基板に形成された平面コイルである、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の高周波モジュール。

＜８＞
さらに、
モジュール基板を備え、
前記第１インダクタは、前記モジュール基板に形成された平面コイルであり、
前記トランスは、前記モジュール基板に配置されたチップ状トランスである、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の高周波モジュール。

＜９＞
さらに、
モジュール基板を備え、
前記第１インダクタは、前記モジュール基板に形成されたチップ状インダクタであり、
前記トランスは、前記モジュール基板に配置されたチップ状トランスであり、
前記第１インダクタおよび前記トランスは、前記モジュール基板上に隣接配置されている、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の高周波モジュール。

＜１０＞
第１増幅器および第２増幅器と、
出力端子と、
互いに直列接続された第１インダクタおよび第１キャパシタを有する第１ＬＣ直列回路と、
互いに直列接続された第２インダクタおよび第２キャパシタを有する第２ＬＣ直列回路と、
第３インダクタおよび第３キャパシタを含む第１整合回路と、
第４インダクタおよび第４キャパシタを含む第２整合回路と、を備え、
前記第１ＬＣ直列回路は、前記第１増幅器の出力端と前記出力端子とを結ぶ第１経路とグランドとの間に接続され、
前記第２ＬＣ直列回路は、前記第２増幅器の出力端と前記出力端子とを結ぶ第２経路とグランドとの間に接続され、
前記第１整合回路は、前記第１経路に接続され、
前記第２整合回路は、前記第２経路に接続され、
前記第１インダクタと前記第２インダクタとは、磁界結合している、高周波モジュール。

＜１１＞
前記第１インダクタと前記第２インダクタとは隣接配置され、
前記第１インダクタの巻回軸と前記第２インダクタの巻回軸とは、平行である、＜１０＞に記載の高周波モジュール。

＜１２＞
前記第３インダクタは、前記第１経路上の前記第１ＬＣ直列回路が接続された第１ノードと前記第１増幅器の出力端との間に直列配置され、
前記第３キャパシタは、前記第１増幅器の出力端と前記第３インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続され、
前記第４インダクタは、前記第２経路上の前記第２ＬＣ直列回路が接続された第２ノードと前記第２増幅器の出力端との間に直列配置され、
前記第４キャパシタは、前記第２増幅器の出力端と前記第４インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続される、＜１０＞または＜１１＞に記載の高周波モジュール。

＜１３＞
さらに、
前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間に配置され、両端がグランドに接続された第５インダクタを備える、＜１０＞～＜１２＞のいずれかに記載の高周波モジュール。

＜１４＞
さらに、
モジュール基板を備え、
前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれは、巻回軸が前記モジュール基板の主面と垂直となるように配置され、
前記第５インダクタは、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタに隣接し、前記モジュール基板の主面を平面視した場合、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタを囲むように前記モジュール基板に形成されたグランドコイルである、＜１３＞に記載の高周波モジュール。

＜１５＞
高周波信号を処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路とアンテナとの間で前記高周波信号を伝送する、＜１＞～＜１４＞のいずれかに記載の高周波モジュールと、を備える、通信装置。

本発明は、フロントエンド部に配置される高周波モジュールおよび通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。

１、１Ａ、１Ｂ、５、５Ａ、５００ 高周波モジュール
２ アンテナ
３ ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
４、６、６Ａ 通信装置
１１、１２、１３、１４ 増幅器
２０ トランス
２１ 一次コイル
２２ 二次コイル
２３、２４、２５、３１、３３、３４ インダクタ
３２ 相互インダクタンス成分（インダクタ）
４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８ キャパシタ
５１、５２ スイッチ
６１、６２、６３、６４ フィルタ
７１、７２ 送信経路
９０ モジュール基板
９１、９２ 樹脂部材
９５ シールド電極層
１００ アンテナ接続端子
１１０、１２０ 信号入力端子
１５０ 外部接続端子

Claims (15)

1. 第１増幅器および第２増幅器と、
   一次コイルおよび二次コイルを有するトランスと、
   出力端子と、
   前記二次コイルの一端と前記出力端子との間に直列配置された第１インダクタと、
   前記一端と前記第１インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続された第１キャパシタと、を備え、
   前記一次コイルの一端は前記第１増幅器の出力端に接続され、
   前記一次コイルの他端は前記第２増幅器の出力端に接続され、
   前記二次コイルの他端はグランドに接続され、
   前記二次コイルと前記第１インダクタとは、磁界結合している、
   高周波モジュール。
2. 第１増幅器および第２増幅器と、
   一次コイルおよび二次コイルを有するトランスと、
   出力端子と、
   前記二次コイルの一端と前記出力端子との間に直列配置された第１インダクタと、
   前記一端と前記第１インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続された第１キャパシタと、を備え、
   前記一次コイルの一端は前記第１増幅器の出力端に接続され、
   前記一次コイルの他端は前記第２増幅器の出力端に接続され、
   前記二次コイルの他端はグランドに接続され、
   前記二次コイルと前記第１インダクタとは隣接配置され、
   前記二次コイルの巻回軸方向から前記第１インダクタを見た場合、前記二次コイルと前記第１インダクタとは少なくとも一部重なっており、前記第１インダクタの巻回軸方向から前記二次コイルを見た場合、前記第１インダクタと前記二次コイルとは少なくとも一部重なっている、
   高周波モジュール。
3. 前記第１キャパシタは、前記経路上の第１ノードに接続され、
   前記第１ノードと前記第１キャパシタとの間、および、前記第１キャパシタとグランドとの間には、インダクタが接続されていない、
   請求項１または２に記載の高周波モジュール。
4. 前記二次コイルと前記第１インダクタとは、逆相で磁界結合している、
   請求項１または２に記載の高周波モジュール。
5. 前記二次コイルの前記一端から前記出力端子までの高周波信号の通過特性において、前記二次コイルおよび前記第１インダクタの磁界結合によって生成される相互インダクタンス成分と前記第１キャパシタとで発生するＬＣ直列共振に対応した減衰極が形成される、
   請求項１または２に記載の高周波モジュール。
6. さらに、
   モジュール基板を備え、
   前記二次コイルは、前記モジュール基板に形成された平面コイルであり、
   前記第１インダクタは、前記モジュール基板に配置されたチップ状インダクタである、
   請求項１または２に記載の高周波モジュール。
7. さらに、
   モジュール基板を備え、
   前記第１インダクタは、前記モジュール基板に形成された平面コイルであり、
   前記トランスは、前記モジュール基板に形成された平面コイルである、
   請求項１または２に記載の高周波モジュール。
8. さらに、
   モジュール基板を備え、
   前記第１インダクタは、前記モジュール基板に形成された平面コイルであり、
   前記トランスは、前記モジュール基板に配置されたチップ状トランスである、
   請求項１または２に記載の高周波モジュール。
9. さらに、
   モジュール基板を備え、
   前記第１インダクタは、前記モジュール基板に形成されたチップ状インダクタであり、
   前記トランスは、前記モジュール基板に配置されたチップ状トランスであり、
   前記第１インダクタおよび前記トランスは、前記モジュール基板上に隣接配置されている、
   請求項１または２に記載の高周波モジュール。
10. 第１増幅器および第２増幅器と、
    出力端子と、
    互いに直列接続された第１インダクタおよび第１キャパシタを有する第１ＬＣ直列回路と、
    互いに直列接続された第２インダクタおよび第２キャパシタを有する第２ＬＣ直列回路と、
    第３インダクタおよび第３キャパシタを含む第１整合回路と、
    第４インダクタおよび第４キャパシタを含む第２整合回路と、を備え、
    前記第１ＬＣ直列回路は、前記第１増幅器の出力端と前記出力端子とを結ぶ第１経路とグランドとの間に接続され、
    前記第２ＬＣ直列回路は、前記第２増幅器の出力端と前記出力端子とを結ぶ第２経路とグランドとの間に接続され、
    前記第１整合回路は、前記第１経路に接続され、
    前記第２整合回路は、前記第２経路に接続され、
    前記第１インダクタと前記第２インダクタとは、磁界結合している、
    高周波モジュール。
11. 前記第１インダクタと前記第２インダクタとは隣接配置され、
    前記第１インダクタの巻回軸と前記第２インダクタの巻回軸とは、平行である、
    請求項１０に記載の高周波モジュール。
12. 前記第３インダクタは、前記第１経路上の前記第１ＬＣ直列回路が接続された第１ノードと前記第１増幅器の出力端との間に直列配置され、
    前記第３キャパシタは、前記第１増幅器の出力端と前記第３インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続され、
    前記第４インダクタは、前記第２経路上の前記第２ＬＣ直列回路が接続された第２ノードと前記第２増幅器の出力端との間に直列配置され、
    前記第４キャパシタは、前記第２増幅器の出力端と前記第４インダクタとを結ぶ経路とグランドとの間に接続される、
    請求項１０または１１に記載の高周波モジュール。
13. さらに、
    前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間に配置され、両端がグランドに接続された第５インダクタを備える、
    請求項１０または１１に記載の高周波モジュール。
14. さらに、
    モジュール基板を備え、
    前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれは、巻回軸が前記モジュール基板の主面と垂直となるように配置され、
    前記第５インダクタは、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタに隣接し、前記モジュール基板の主面を平面視した場合、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタを囲むように前記モジュール基板に形成されたグランドコイルである、
    請求項１３に記載の高周波モジュール。
15. 高周波信号を処理する信号処理回路と、
    前記信号処理回路とアンテナとの間で前記高周波信号を伝送する、請求項１、２、１０および１１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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