JP4521602B2 - マルチモード高周波回路 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置に用いられる高周波回路、特に複数の通信方式の送受信回路を同一基板に配置したマルチモード高周波回路に関する。

時分割多重接続（以下「ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access」という）と符号分割多重接続（以下「ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access」という）の２方式に対応させるようにしたフロントエンドモジュールの例が特許文献１に開示されている。同例では、アンテナに接続されるダイプレクサと、同ダイプレクサに接続される高周波スイッチ及びデュプレクサとが１個の集積用多層基板上に集積される。ダイプレクサでＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式が分離され、高周波スイッチでＴＤＭＡ方式の送受信が分離され、デュプレクサでＣＤＭＡ方式の送受信が分離される。

また、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）とＤＣＳ（Digital Communication System）の２通信方式に対応させるようにしたフロントエンドモジュールの例が特許文献２に開示されている。同例では、アンテナに接続されるダイプレクサと、同ダイプレクサの一方の端子に接続されるＧＳＭ側の低域通過フィルタ（以下「ＬＰＦ：Low Pass Filter」という）と、他方の端子に接続されるＤＣＳ側のＬＰＦとがそれぞれセラミック基板に積層したチップ部品として構成され、これら３個のチップ部品と、ＧＳＭ側のＬＰＦに接続される高周波スイッチと、ＤＣＳ側のＬＰＦに接続される高周波スイッチとが樹脂多層基板上に搭載される。

特開２００４−３２６７４号公報 特開２００３−２４９８６８号公報

一般的な携帯電話の回路構成を図１５に示す。携帯電話の回路は、高周波信号即ち無線周波数（以下「ＲＦ：Radio Frequency」という）信号を扱う高周波回路部（ＲＦ部）とデジタル信号を扱うベースバンド（以下「ＢＢ：Base Band」という）部に大別される。図１５において、ＲＦ部２には電波の送受信を行なうアンテナ１と基準周波数信号源となる水晶振動子（以下「Ｘｔａｌ：Crystal unit」という）が接続され、更にベースバンド大規模集積回路４（以下「ＢＢ−ＬＳＩ：Base Band−Large Scale Integrated circuit」という）が接続される。ＢＢ−ＬＳＩ４にはマイク、スピーカ、アプリケーションプロセッサ等などが接続される。アプリケーションプロセッサには、キーパッド（Ｋｅｙ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、カメラ、スタティックメモリ（ＳＲＡＭ）、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）等が接続される。携帯電話における送受信動作の概略は以下の通りである。

まず、送信時には、マイクから入力された音声がＢＢ-ＬＳＩ４により符号化、変調されてＢＢ送信信号となる。ＢＢ送信信号はＲＦ部２に送られ、ＲＦ送信信号に変換されてアンテナ１から放射される。後でも述べるが、ＲＦ部２において、ＢＢ送信信号は、送信回路により周波数変換されてＲＦ送信信号となり、続いて、ＲＦ送信信号は、電力増幅器（以下「ＰＡ：Power Amplifier」という）により増幅され、送信フィルタにより不要な高調波が除去され、アンテナ１にから放射される。

次に、受信時には、アンテナ１によって受信されたＲＦ受信信号はＲＦ部２に送られ、ＢＢ受信信号に変換されてからＢＢ−ＬＳＩ４に送られ、復調、復号されてスピーカから出力される。後でも述べるが、ＲＦ部２において、ＲＦ受信信号は受信フィルタにより不要な妨害波が除去され、低雑音増幅器（以下「ＬＮＡ：Low Noise Amplifier」という）で増幅され、受信回路により周波数変換されてＢＢ受信信号となる。

ここで、送信回路及び受信回路による周波数変換には、電圧制御発信器（以下「ＶＣＯ：Voltage Control Oscillator」という）が発生する特定の周波数を有する局部発振信号が用いられる。ＶＣＯは、Ｘｔａｌが発生する基準周波数信号を用いて局部発振信号の周波数を設定する。

携帯電話には地域によってさまざまな通信方式が採用されており、また使用される周波数帯も異なっている。現在、主流の通信方式は、欧州を中心にした上記のＧＳＭと、米国及び日本を中心にしたＷ−ＣＤＭＡ（Wide-band−CDMA）である。携帯電話内での送受信動作において、ＧＳＭでは送受信が交互に行なわれる時分割複信（以下「ＴＤＤ：Time Division Duplex」という）方式が採用され、Ｗ−ＣＤＭＡでは送受信が同時に行なわれる周波数分割複信（以下「ＦＤＤ：Frequency Division Duplex」という）方式が採用される。

近年、複数の地域に跨って携帯電話を使用できるように、複数の周波数帯や通信方式に対応したマルチバンド／マルチモード携帯電話が実現されつつある。この両方式を一つにまとめたマルチモード高周波回路の回路構成を図１６に示す。なお、以降では、ＧＳＭを「Ｇ−」、Ｗ−ＣＤＭＡを「Ｗ−」と表すこととする。

図１６において、Ｗ−高周波回路は、Ｗ−送信回路（Ｔｘ）１３０、帯域通過フィルタ（以下「ＢＰＦ：Band Pass Filter」という）であるＷ−段間フィルタ１２５、Ｗ−ＰＡ１２１、アイソレータ１１５、デュプレクサ（Ｄｕｐ）１００、Ｗ−受信回路（Ｒｘ）１５０で構成される。Ｗ−送信回路１３０は、ＢＢ送信信号を周波数変換してＲＦ送信信号を生成し、Ｗ−段間フィルタ１２５は、Ｗ−送信回路１３０が生成したＲＦ送信信号から不要な周波数成分を除去する。ＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１は、一般的には出力整合回路等と一緒にモジュール化され、Ｗ−電力増幅器モジュール１２０（以下「ＰＡＭ：PA Module」という）の形で用いられることが多い。アイソレータ１１５は、信号を一方向にしか通さない回路であり、アンテナ側の負荷が変動した場合に、送信電力がＰＡに戻ってＰＡを破壊することを防止する。デュプレクサ１００は、周波数の異なる信号を二つの経路それぞれに分配する回路であり、周波数の異なるＷ−ＲＦ送信信号とＷ−ＲＦ受信信号に対して、ＲＦ送信信号は送信回路側からアンテナ側のみに送り、ＲＦ受信信号はアンテナ側から受信回路側のみに送る動作をする。デュプレクサにはＰＡが増幅したＲＦ送信信号から不要な周波数成分を除去する機能や、アンテナが受信した信号から不要な周波数成分を除去する機能もある。Ｗ−受信回路１５０にはＬＮＡが含まれ、受信したＲＦ受信信号を増幅し、更にＢＢ受信信号へと周波数変換する。

次に、Ｇ−高周波回路は、Ｇ−送信回路２３０、Ｇ−ＰＡ２２１、ＬＰＦであるＧ−送信フィルタ２１０、スイッチ（ＳＷ）９０、ＢＰＦであるＧ−受信フィルタ２４０、Ｇ−受信回路２５０で構成される。本例ではＧＳＭは４つの周波数帯に対応するクワッドバンド構成となっている。Ｇ−送信回路２３０は、ＢＢ送信信号を周波数変換してＲＦ送信信号を生成する。ここで、ＧＳＭでは送信回路にオフセットＰＬＬ（Phase Lock Loop）回路など不要な周波数成分を発生しにくい回路形式を用いることで、Ｗ−ＣＤＭＡのような段間フィルタを不要とする場合が多い。ＲＦ送信信号を増幅するＧ−ＰＡ２２１は、二つの周波数帯毎にそれぞれ用意されており、双方ともＷ−ＣＤＭＡの場合と同様に出力整合回路等と一緒にモジュール化され、Ｇ−ＰＡＭ２２０の形で用いられることが多い。ここで、ＧＳＭではＰＡに破壊耐圧の高いデバイスを用いることで、アイソレータを不要とする場合が多い。Ｇ−送信フィルタはＰＡが増幅したＲＦ送信信号から不要な周波数成分を除去する機能があり、ここではＧ−ＰＡが二つの周波数帯毎の二系統用意されているため、二つ用意されている。Ｇ−受信フィルタ２４０は４つの周波数帯のそれぞれに対して設けられ、アンテナが受信した信号から不要な周波数成分を除去してＧ−受信回路２５０に送る。Ｇ−受信回路２５０にはＬＮＡが含まれ、受信したＲＦ受信信号を増幅し、更にＢＢ受信信号へと周波数変換する。

ＧＳＭではＴＤＤ方式が採用されるので、送信時には送信系のみ、受信時には受信系のみが動作する。そこで、スイッチ９０によって、送信時にはアンテナと必要な周波数帯の送信系を、受信時にはアンテナと必要な周波数帯の受信系を接続することで、送受信で同じアンテナを共用している。更に、本例ではスイッチ９０によってアンテナ１とデュプレクサ１００とが接続されるため、ＧＳＭとＷ−ＣＤＭＡも同じアンテナを共用することができる。スイッチ９０と送信フィルタ２１０及び受信フィルタ２４０をモジュール化した回路がフロントエンドモジュール（以下「ＦＥＭ：Front End Module」という）２００である。

以上のようなマルチモード高周波回路を携帯電話上に実現するための従来の手法を図１７を用いて説明する。図１７に、携帯電話に実装される、従来のマルチモード高周波回路を搭載したマザーボード５のレイアウトを示す。携帯電話のマザーボード５上には図１６で説明した高周波回路及びＸｔａｌ３が配置されており、ＦＥＭ２００のアンテナ端子がマザーボード上のアンテナ端子６と電気的に接続される。アンテナ端子６にはアンテナ（図示せず）が接続されて、高周波回路とアンテナとの信号の授受が行なわれる。

高周波回路における受信系回路に対して、ＢＢ部（図示せず）が発生するデジタル信号の高調波が干渉すると受信感度が劣化する。また、高周波回路における送信系回路が発生する送信信号以外の不要波が配線などから放射すると、放射した不要波は、ＢＢ部や他の機器に誤動作を起こさせるような影響を与える。このため、ＲＦ部全体を覆うようにシールドを設けて、ＲＦ部へのノイズの干渉及びＲＦ部からのノイズの放射を抑えることが一般的に行なわれる。更に、マルチモード高周波回路では、各回路が互いに影響を与え合わないように、それぞれの回路間にシールドを設けることが一般的である。特に、送信系回路と受信系回路が同時に動作するＦＤＤ方式のＷ−ＣＤＭＡ用の高周波回路では、ＲＦ送信信号の主成分である送信周波数信号が受信系回路に流入すると、ＬＮＡが飽和するため受信感度が低下し、ＲＦ送信信号における受信周波数帯雑音が受信系回路に流入すると、信号対雑音比が劣化して受信感度が低下する。このため、送信系回路の出力が空間を介して受信系回路に影響を与えないように、送信系回路と受信系回路の間にシールドが設けられる。その他、ＲＦ部におけるシールドには、電力増幅器の出力が送信回路へと帰還して発振することを防止するために、電力増幅器と送信回路を分離するように設けるものなどがある。

図１７に示す従来のマルチモード高周波回路の例では、ＦＥＭ２００及びＧ−ＰＡＭ２２０の組と、ＧＳＭの送受信回路が集積されたＧ−高周波集積回路（以下「ＲＦ−ＩＣ：Radio Frequency Integrated Circuit」という）３００と、Ｗ−ＣＤＭＡ用のデュプレクサ１００と、アイソレータ１１５及びＷ−ＰＡＭ１２０の組と、Ｗ−段間フィルタ及び集積回路化されたＷ−送信回路（Ｔｘ）であるＷ−ＲＦ−ＩＣ１３０の組と、集積化されたＷ−受信回路（Ｒｘ）であるＷ−ＲＦ−ＩＣ１５０と、Ｘｔａｌ３とが、シールド７（点線で示される）によってお互いに分離されるとともに外部の回路からも遮蔽されている。

このような従来のマルチモード高周波回路では、シールドによって分離された回路それぞれが他の回路からの信号干渉を受けることなく動作するという利点があるものの、シールドの厚さ及びシールドとシールド内の回路とが接触しないために必要な位置合わせ余裕が必要となるため、ＲＦ部全体の面積が大きくなるという問題があった。更に、ＲＦ部に用いられるフィルタは表面弾性波フィルタに代表されるが、そのようなフィルタは、温度変化によって周波数特性が変化するため、携帯電話内で最大の電力を消費し、最大の発熱源となるＰＡから離して配置する必要があるため、これもＲＦ部の面積を増加させる要因となっていた。

また、特許文献１，２の手法では、各回路間の信号干渉の問題が考慮されていないため、部品間隔を狭くしてモジュールを小型化すると回路間の信号干渉が増大し、性能が劣化することが避けられない。

本発明の目的は、回路間の信号干渉を抑えつつ小型化したマルチモード高周波回路を実現することにある。

上記目的を達成するための本発明の代表的なものの一例を示せば以下のようになる。即ち、本発明のマルチモード高周波回路は、複数の通信方式に対応するマルチモード高周波回路であって、上記複数の通信方式に含まれる第１の通信方式の高周波送信信号を扱う第１の回路と、上記第１の通信方式の高周波受信信号を扱う第２の回路とを具備してなり、上記マルチモード高周波回路が基板に搭載されるときに、上記第１の回路と上記第２の回路との最短距離間に上記第１の通信方式の回路動作とは無関係な第３の回路が配置されることを特徴とする。第１の回路と第２の回路との間に信号干渉を起こさない十分な距離を設け、かつその間に第１，２の回路の動作とは無関係な第３の回路が配置されるので、回路間の信号干渉を抑えつつ基板を有効利用することが可能になり、小型化したマルチモード高周波回路の実現が期待される。通常、第３の回路のいずれかの部分は接地されるので、第３の回路は第１，２の回路から見て接地導体に近いものとなり、第１，２の回路間の遮蔽がより効果的となる。本発明は、第１の通信方式が同時に送受信が行なわれる周波数分割複信方式である場合に特に効果的である。

上記目的を達成するための本発明の別の代表的なものの一例を示せば以下のようになる。即ち、本発明のマルチモード高周波回路は、複数の通信方式に対応するマルチモード高周波回路であって、上記複数の通信方式に含まれる第１の通信方式の高周波送信信号を出力する送信回路と、上記送信回路が出力する上記高周波送信信号を増幅する電力増幅器とを具備して成り、上記マルチモード高周波回路が基板に搭載されるときに、上記送信回路と上記電力増幅器との最短距離間に上記第１の通信方式の回路動作とは無関係な第７の回路が配置されることを特徴とする。電力増幅器と送信回路との間に信号干渉を起こさない十分な距離を設け、かつその間に電力増幅器及び送信回路の動作とは無関係な第７の回路が配置されるので、回路間の信号干渉を抑えつつ基板を有効利用することが可能になり、小型化したマルチモード高周波回路の実現が期待される。これにより、電力増幅器と送信回路の間で生じるおそれがある発振を回避することができる。なお、上記送信回路が出力する高周波送信信号の低域を制限する第１のフィルタと上記電力増幅器の最短距離間に上記第１の通信方式の回路動作とは無関係な第８の回路が配置されることが望ましい。第８の回路が電力増幅器から第１のフィルタへの熱伝達を妨げるので、電力増幅器が発する熱による第１のフィルタの温度上昇が抑えられ、第１のフィルタの性能を維持することができる。

本発明によれば、回路間の信号干渉が抑えられた小型のマルチモード高周波回路の実現が期待される。

以下、本発明に係るマルチモード高周波回路を図面に示した幾つかの実施形態を参照して更に詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一もしくは類似の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜実施形態１＞
図１Ａ，１Ｂ及び図２に本発明の実施形態１を示す。本実施形態のマルチモード高周波回路は、モジュール基板に搭載された高周波回路モジュールとして構成される。図１Ａは、マルチモード高周波回路の構成図、図１Ｂは高周波回路モジュールのレイアウト図、図２は高周波回路モジュールのＡ−Ａ線断面図である。本実施形態における第１の通信方式はＷ−ＣＤＭＡ、第２の通信方式はＧＳＭである。ＧＳＭには周波数帯の違いにより、ＧＳＭ１（Ｇ１）とＧＳＭ２（Ｇ２）がある。

図１Ａにおいて、Ｗ−高周波回路は、Ｗ−送信回路（Ｗ−Ｔｘ）１３０、Ｗ−段間フィルタ（ＢＰＦ）１２５、Ｗ−ＰＡ１２１、Ｗ−出力整合回路（Ｗ−ＭＮ）１２３、アイソレータ１１５、デュプレクサ（Ｄｕｐ）１００、及びＷ−受信回路（Ｗ−Ｒｘ）１５０で構成される。また、Ｇ−高周波回路は、Ｇ−送信回路２３０、Ｇ−ＰＡ２２２、Ｇ１−出力整合回路（Ｇ１−ＭＮ）２２３ａ、Ｇ２−出力整合回路（Ｇ２−ＭＮ）２２３ｂ、Ｇ−送信フィルタ（ＤｕａｌＬＰＦ）２１１、スイッチ（ＳＷ）９０、Ｇ−受信フィルタ（ＤｕａｌＢＰＦ）２４１ａ、Ｇ−受信フィルタ（ＤｕａｌＢＰＦ）２４１ｂ、及びＧ−受信回路２５０で構成される。本実施形態では、ＧＳＭは４つの周波数帯に対応するクワッドバンド構成となっている。

以上のように、本実施形態のマルチモード高周波回路は、図１６に示したマルチモード高周波回路と類似点が多いが、相違点を以下に纏めて述べる。相違点は３点有り、第１に、ＧＳＭのフロントエンド部がＦＥＭに代わってＳＰ７Ｔ（Single Pole 7 Throw:１極７投）によるスイッチ（ＳＷ）９０と、送信フィルタが２系統まとめられたＧ−デュアルバンド送信フィルタ（ＤｕａｌＬＰＦ）２１１と、受信フィルタが２周波数帯毎に纏められたＧ−デュアルバンド受信フィルタ（ＤｕａｌＢＰＦ）２４１ａ及びＧ−デュアルバンド受信フィルタ（ＤｕａｌＢＰＦ）２４１ｂとで構成される。

第２に、ＧＳＭ及びＷ−ＣＤＭＡの送信電力増幅部は、ＰＡＭに代わって、ＧＳＭ側がＧ−デュアルバンドＰＡ−ＩＣ（Ｇ−ＰＡ−ＩＣＤｕａｌ）２２２とＧ１−出力整合回路（Ｇ１−ＭＮ）２２３ａ及びＧ２−出力整合回路（Ｇ２−ＭＮ）２２３ｂとで構成され、Ｗ−ＣＤＭＡ側がＷ−ＰＡ−ＩＣ１２１とＷ−出力整合回路（Ｗ−ＭＮ）１２３とで構成される。

第３に、Ｗ−送信回路（Ｔｘ）１３０と、Ｗ−受信回路（Ｗ−Ｒｘ）１５０と、Ｇ−Ｍ送信回路（Ｇ−Ｔｘ）２３０と、Ｇ−受信回路（Ｇ−Ｒｘ）２５０とがマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０に集積化されている
これらの回路が図１Ｂに示すようにモジュール基板２０上に配置され、マルチモード高周波回路モジュール１０が構成される。モジュール基板２０はガラスセラミック多層基板であるが、ガラスエポキシ基板などを用いてもよい。図２に示すように、モジュール基板２０内には接地導体３０が設けられ、高周波回路を覆うように搭載されるシールド７は、モジュール基板２０内に設けられるビアホールを介して接地導体３０に接続される。接地導体３０は更に別のビアホールによりモジュール基板２０裏面の接地端子に接続される。

図１Ｂにおいて、Ｗ−ＰＡ１２１で増幅されたＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号は、Ｗ−出力整合回路１２３、アイソレータ（Ｉｓｏ）１１５及び第１の配線３１を経由してデュプレクサ（Ｄｕｐ）１００に伝えられる。Ｗ−ＰＡ１２１から第１の配線３１までの回路（第１の回路）とマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０上のＷ−受信回路１５０（第２の回路）との最短距離間にＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路（第３の回路）であるＧ−ＰＡ２２２と、Ｇ１−出力整合回路２２３ａと、Ｇ２−出力整合回路２２３ｂとが配置される。また、及びＷ−ＰＡ１２１から第１の配線３１までの回路とマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０上のＷ−送信回路１３０との最短距離間にＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路（第７の回路）であるＧ−ＰＡ２２２と、Ｇ１−出力整合回路２２３ａと、Ｇ２−出力整合回路２２３ｂとが配置される。また、Ｗ−ＰＡ１２１とＷ−段間フィルタ１２５（第１のフィルタ）との最短距離間にＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路（第８の回路）であるＧ−ＰＡ２２２及びＧ２−出力整合回路２２３ｂが配置される。

以上の構成によれば、送受信が同時に動作するＦＤＤ方式のＷ−ＣＤＭＡ用高周波回路において、最大電力のＲＦ送信信号を扱うＷ−ＰＡ１２１から第１の配線３１までの回路と微小振幅のＲＦ受信信号を扱うＷ−受信回路１５０との間に信号干渉を起こさない十分な距離を設けることで、Ｗ−ＣＤＭＡ送受信回路に高い性能を維持させた。更にそれに加えて、距離を設けた部分にＷ−ＣＤＭＡ動作とは無関係なＧ−ＰＡ２２２及びＧ１，Ｇ２−出力整合回路２２３ａ，２２３ｂを配置することで、モジュール基板２０上の面積を有効に活用し、本発明を適用しない場合に比べて大幅な小型化を実現することができた。また、Ｗ−ＣＤＭＡ動作とは無関係なＧ−ＰＡ２２２及びＧ１，Ｇ２−出力整合回路２２３ａ，２２３ｂは、接地部分を持つので、接地導体に近いものとなり、信号干渉がより効果的抑圧される。

また、本実施形態によれば、Ｗ−ＰＡ１２１からＷ−送信回路１３０への信号干渉も小さく抑えられるため、送信系回路が発振を起こすことがなかった。更に、Ｗ−ＰＡ１２１からＷ−段間フィルタ１２５間の熱伝導も小さいため、Ｗ−段間フィルタ１２５が温度上昇によって周波数特性が劣化することを避けることができた。従って、本実施形態により、回路間の信号干渉及び熱干渉を発生させずに、複数の通信方式に対応する複数の送受信回路を配置したマルチモード高周波回路モジュールを高い性能を維持しつつ小型化することができた。本実施形態の高周波回路モジュールを用いた携帯電話は、高い性能を持つＲＦ部が小型に実現されるため、携帯電話自体の大きさをより小型に実現することができた。

また、本実施形態の高周波回路モジュールを用いた別の携帯電話において、高い性能を持つＲＦ部を小型に実現することができるため、マザーボード上の余った空間にマイクロハードディスクドライブなどのその他の回路を追加することが可能になる。

いずれの場合にも、本実施形態の高周波回路モジュールはＲＦ部全ての機能を有しながら、その全体がシールドによって覆われているので、ＢＢ部を近くに配置しても、ＲＦ部とＢＢ部との間の信号干渉が発生せず、マザーボード上の実装密度を高くすることができた。

なお、本実施形態ではＧＳＭとＷ−ＣＤＭＡの切り替えをスイッチにより実現したが、ＧＳＭとＷ−ＣＤＭＡそれぞれのアンテナを持つ携帯電話の場合には、スイッチはＧＳＭアンテナに、デュプレクサはＷ−ＣＤＭＡアンテナに接続すれば良く、この場合ＳＰ７Ｔスイッチより簡単な構成のＳＰ６Ｔスイッチを使用することができるほか、Ｗ−ＣＤＭＡ用高周波回路とアンテナとの間の損失を減らすことができる。また、ＳＰ７Ｔスイッチを用いる代わりに、周波数の低い信号と高い信号を別々の系統に分配するダイプレクサとＳＰ３Ｔ及びＳＰ４Ｔスイッチの組合せを用いても良い。いずれの構成においても、本発明を適用することにより本実施形態と同様な効果が得られる。

ここで、本発明の効果を５種類の基板を例に採って説明する。図３Ａ〜３Ｅは基板断面図であり、図３Ａは基板２２上に互いに隣接して配線３１，３２を形成した場合、図３Ｂは更に浮き導体３３を挟んだ場合、図３Ｃは接地導体３３を挟んだ場合、図３Ｄは接地導体３４ａを片側に備えた浮き導体３３を挟んだ場合、図３Ｅは接地導体３４ａ，３４ｂを両脇に備えた浮き導体３３を挟んだ場合を示している。

基板２２は、比誘電率が７．８、ｔａｎδが０．００２のガラスセラミック基板であり、厚さは４００μｍである。基板２２の裏面には接地導体３０が設けられる。基板２２の表面には第１の配線３１と第２の配線３２が間隔Ｄを隔てて設けられている。第１の配線３１及び第２の配線３２の幅は３００μｍである。配線導体の導電率は４×１０^７Ｓ／ｍで、厚さは１０μｍである。また、第１の配線３１と第２の配線３２との間に導体パターン３３を設けただけの場合、導体パターン３３は電位の不定な浮き導体となる。導体パターン３３をビアホール４１ａ、４１ｂにて接地導体３０に接続すると、導体パターン３３は接地導体となる。更に、導体パターン３４ａ、３４ｂを設け、これをビアホール４１ａ、４１ｂにて接地導体３０に接続し、導体パターン３４ａ、３４ｂの間に導体パターン３３を設けると、導体パターン３３は接地導体に挟まれた浮き導体となる。ここで、導体パターン３４ａを設け、これをビアホール４１ａにて接地導体３０に接続し、導体パターン３４ａと第２の配線３２との間に導体パターン３３を設けると、導体パターン３３は接地導体を片側に備えた浮き導体となる。導体パターン３３と第１の配線３１、第２の配線３２それぞれの間の間隔は１００μｍ、導体パターン３４ａ、３４ｂの幅はそれぞれ２００μｍ、導体パターン３４ａと第１の配線３１の間隔、導体パターン３４ｂと第２の配線３２の間隔、導体パターン３３と導体パターン３４ａ、３４ｂそれぞれの間の間隔は１００μｍに設定される。

干渉低減の効果は、クロストークの量で表される。図３Ａ〜３Ｅの構成の配線を５ｍｍの長さに渡って設けた場合の、第１の配線３１と第２の配線３２の配線間距離Ｄ［ｍｍ］とクロストーク［ｄＢ］の関係を電磁界解析により求めた結果のグラフを図４に示す。本グラフに示すクロストークはＷ−ＣＤＭＡの受信周波数帯である２．１１〜２．１７ＧＨｚにおいて、第１の配線３１の信号入力端から第２の配線３２の第１の配線３１の信号入力端に最も近い端に現れるクロストーク、いわゆる近端クロストークの最大値である。図４に示されるように、配線のみの場合に比べて浮き導体がある場合は同じ配線間距離でもクロストークはより大きくなる。これは、浮き導体になっている導体パターン３３を介して、第１の配線３１と第２の配線３２が容量性結合を起こすためである。これに対して、導体パターン３３を接地導体にした場合には、接地導体がシールドの役目を果たし、配線のみの場合に比べてクロストークが小さくなる。両脇に接地導体を備えた浮き導体がある場合には、配線間距離が２ｍｍ以上では、接地導体のみがある場合とほぼ等しいクロストークが得られる。また、接地導体を片側に備えた浮き導体がある場合には、配線間距離が3mm以上では配線のみの場合に近いクロストークが得られる。

図３Ａ〜３Ｅのような基板断面は高周波回路モジュール基板や、携帯電話のマザーボードに相当するものである。第１の配線をＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を扱う回路、第２の配線をＷ−ＣＤＭＡのＲＦ受信信号を扱う回路とすると、従来は両者の間の信号干渉を防ぐために図３Ａの構成で配線間距離を広く取るか、図３Ｃの構成で、配線間に接地導体を設けることが一般的であった。図３Ｃの場合、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路は、配線の外側に配置せざるを得なくなり、基板面積の増大が避けられない。

これに対して、本実施形態では、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路が第１の配線３１と第２の配線３２の間に設けられる。初めに、２個のＷ−ＣＤＭＡの回路がそれぞれ第１の配線３１と第２の配線３２に相当し、更にＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路が導体パターン３３に相当し、導体パターン３３が浮き導体であると仮定して考える。図３Ｂの構成において、第１の配線３１と第２の配線３２との間の干渉を−４０ｄＢ以下にする場合、配線間距離Ｄを５ｍｍにすれば十分であることが、図４のＡ点からわかる。この５ｍｍの配線間距離である配線間の領域２２ａに、例えば幅ｄ１が４ｍｍの導体パターン３３を配置することができる。一方、図３Ａの構成において、第１の配線３１と第２の配線３２との間の干渉を−４０ｄＢ以下にする場合、配線間距離Ｄは２ｍｍ必要であることが、図４のＢ点から分かる。更に、図３Ａの構成の場合では、配線間の領域２２ａ以外の場所、例えば図３Ａの２２ｂで示す基板２２上の領域に、導体パターン３３を配置せねばならず、導体パターン３３の幅ｄ１が４ｍｍであるとすると、導体パターン３３と第１の配線３１もしくは第２の配線３２とが接触しないように設ける間隙も含めて、配線間方向に計６ｍｍ以上の幅が必要となる。ここで、配線間方向というのは、配線間距離Ｄと平行な方向であり、ｄ１は導体パターン３３の配線間方向の幅である。このように、導体パターン３３が例えば幅が４ｍｍと広い場合は、導体パターン３３を第１の配線３１と第２の配線３２の間に配置する図３Ｂの方が図３Ａよりも配線間方向の基板幅を小さくすることができる。即ち、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路が十分に大きい、即ち導体パターン３３の幅が十分に広く取れる場合や、第１の配線３１と第２の配線３２の間の信号干渉を十分に低減しなくても良い場合、又は配線長が短い場合などでは、図３Ｂのように第１の配線３１と第２の配線３２の間に浮き導体のみを設けることで、基板上の面積を有効活用することができる。

浮き導体である導体パターン３３の幅ｄ１が狭い場合や、第１の配線３１と第２の配線３２との間の信号干渉を十分に低減しなければならない場合には、図３Ｄや図３Ｅの構成を取れば良い。少なくとも第１の配線３１と浮き導体である導体パターン３３の間に接地導体３４ａを設けると、配線間距離３ｍｍ以上では配線のみの場合とほぼ同等のクロストークを実現しながら基板上の面積を有効活用することができる。更に、第１の配線３１と第２の配線３２の間に両側に接地導体３４ａ、３４ｂを備えた浮き導体である導体パターン３３を設けると、配線間距離２ｍｍ以上では配線間に接地導体がある場合とほぼ同等のクロストークを実現しながら基板上の面積を有効活用することができる。

以上では、導体パターン３３が浮き導体であると仮定した。しかし、一般的に、導体パターン３３に相当する、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路は接地部分を持つため接地導体に近いものとなり、図３Ｂの構成においてより高い干渉低減の効果が得られ、従ってより基板面積の有効活用が促進される。なお、図３Ｄ及び図３Ｅの構成は、後で図８Ｂ及び図９を用いて説明する例に相当する。ここで、図３Ｄ，３Ｅの構成と図３Ａ，３Ｃの構成におけるクロストーク量の関係は、基板の誘電率、厚さ及び配線長によって変化するため、本実施形態で述べた配線間距離などの数値はあくまでも一例であり、本発明の適用範囲を制限するものではない。

続いて、マルチモードＲＦ−ＩＣ３１０については、Ｗ−送信回路１３０（第１の送信回路）とＷ受信回路１５０（第１の受信回路）とは、それぞれマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０チップの対角線上のそれぞれの角に配置されている。更に、両者の最短距離間に、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路（第１１の回路）であるＧＳＭ送信回路２３０及びその他の図示しない回路が配置されている。このような構成により、Ｗ−送信回路１３０とＷ−受信回路１５０との間にマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０のチップ上で取り得る最大の距離が実現され、信号干渉を最も低減して高い性能を維持したまま、空いた空間にＷ−動作には影響を与えない回路を設けてチップ面積を有効に活用し、マルチモード高周波回路を集積したマルチモードＲＦ−ＩＣを小型に実現することができた。

なお、本実施形態のマルチモードＲＦ−ＩＣは、これが用いられる装置の基板上にフェースアップで搭載されることを前提とする場合には、図５に示すように、Ｗ−送信回路１３０上には出力パッド６１が、Ｗ−受信回路１５０上には入力パッド６２が設けられる。出力パッド６１とマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０が搭載される基板上の配線とは、出力ワイヤ７１によってボンディング接続され、入力パッド６２とマルチモードＲＦ−ＩＣが搭載される基板上の別の配線とは、入力ワイヤ７２によってボンディング接続される。ここで、出力ワイヤ７１と入力ワイヤ７２の向きが直交する向きに設けられているため、両ワイヤ間の磁界結合を低く抑えることができる。そのため、マルチモードＲＦ−ＩＣ３１０を基板に搭載した実使用状態においても、送信系から受信系への信号の漏れ込みを増加させることがなかった。なお、本実施形態で出力パッド６１、入力パッド６２とマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０が搭載される基板上の配線との接続にボンディングワイヤを用いたが、フレキシブルプリント基板上に設けた配線でチップ上のパッドと基板上の配線とを接続する構成などにおいても、同様な効果が得られる。

＜実施形態２＞
図６及び図７Ａ，７Ｂに本発明の実施形態２を示す。本実施形態のマルチモード高周波回路は、実施形態１に対して、デュプレクサ１００を含めたフロントエンド部、即ちマルチモードフロントエンド部を干渉低減の観点からモジュール化したもので、図６はその回路構成図、図７Ａ，７ＢはマルチモードＦＥＭ１１のそれぞれレイアウト図と内層パターン図である。

デュプレクサ１００は、Ｗ−送信フィルタ（ＴｘＢＰＦ）１１０、Ｗ−受信フィルタ（ＲｘＢＰＦ）１４０、移相回路（−φ）１０１、及び移相線路（＋φ）１０２を含んで構成される。移相回路１０１は、図６に示すように、直列接続した２個の容量Ｃの接続点に接地に接続したインダクタを接続して構成される。本実施形態ではＷ−送信フィルタ１１０及びＷ−受信フィルタ１４０は共にＢＰＦであるが、用いる通信方式によってはＬＰＦと高域通過フィルタの組合せにしても良い。Ｗ−送信フィルタ１１０は一端がＷ−送信系回路への接続端子となり、他端が移相回路１０１に接続される。Ｗ−受信フィルタ１４０は、一端がＷ−受信系回路（Ｗ−受信回路１５０）への接続端子となり、他端が移相線路１０２に接続される。ここで、本実施形態では、Ｗ−受信フィルタ１４０のＷ−受信回路１５０への接続端子を耐ノイズ性に優れる差動構成としたが、耐ノイズ性能があまり要求されない用途では、不平衡構成を用いても良い。移相回路１０１と移相線路１０２の接続点であるデュプレクサの共通端子９は、スイッチ９０を介してアンテナ１に接続される。

なお、Ｇ−送信フィルタ２１１は、一端がＧ−送信回路系への接続端子となり、他端がスイッチ９０に接続され、Ｇ−受信フィルタ２４１ａ，２４１ｂは、一端がＧ−受信回路系（Ｇ−受信回路２５０）への接続端子となり、他端がスイッチ９０に接続される。

デュプレクサ１００がＲＦ送信信号を送信系回路からアンテナ側のみへ、ＲＦ受信信号をアンテナから受信系回路側のみへと分配する原理を以下に説明する。移相回路１０１は、Ｗ−送信周波数においては、アンテナ（本実施形態ではスイッチ９０を介したアンテナ１）のインピーダンス及びＷ−送信フィルタ１１０のインピーダンスの両者に整合の取れた特性インピーダンスを有し、Ｗ−送信フィルタ１１０からアンテナに殆んど損失なく電力を伝える。一方、Ｗ−受信周波数においては、Ｗ−送信フィルタ１１０のインピーダンスが送信周波数におけるインピーダンスと異なるため、このインピーダンスが共通端子９において開放に見えるように位相を回転させる。

同様に、移相線路１０２は、Ｗ−受信周波数においては、アンテナのインピーダンス及びＷ−受信フィルタ１４０のインピーダンスの両者に整合の取れた特性インピーダンスを有し、アンテナからＷ−受信フィルタ１４０にほとんど損失なく電力を伝える。一方、Ｗ−送信周波数においては、Ｗ−受信フィルタ１４０のインピーダンスが共通端子９において開放に見えるように位相を回転させる。これにより、Ｗ−送信周波数、Ｗ−受信周波数それぞれの周波数において、共通端子９からは使用しないフィルタが開放に見える、即ち接続されていないように見えるため、デュプレクサ１００においては、ＲＦ送信信号は送信系回路からアンテナ側のみへ、ＲＦ受信信号はアンテナから受信系回路側のみへと分配される。

ここで、本実施形態ではフィルタと共通端子９間の位相を回転させる回路に、送信側では位相が進むタイプの移相回路を、受信側では位相が遅れる移相線路を使用したが、回転させるべき位相量は用いるフィルタの帯域外インピーダンスの値によって異なるため、用いるフィルタに合わせて本実施形態の組合せ以外の組合せを採用しても良い。また、フィルタと共通端子９間の位相を遅らせたい場合には本例のような移相線路の他、本例の移相回路においてＣとＬとを入れ替えた回路に代表される位相が遅れるタイプの移相回路を用いても良い。

以上の構成のマルチモードフロントエンド部が、図７Ａに示すようにモジュール基板２１上に搭載され、マルチモードＦＥＭ１１として実装される。但し、移相線路１０２及びＧ−デュアルバンド送信フィルタ２１２は、図７Ｂに示すようにモジュール基板２１内に導体パターンで形成される。また、モジュール基板２１の部品を搭載する表層と、移相線路１０２及びＧ−デュアルバンド送信フィルタ２１１を形成する内層との間には、表層−内層間の信号干渉が起こらないように、接地導体面（図示せず）が設けられる。

マルチモードＦＥＭ１１では、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のＲＦ送受信信号を扱うデュプレクサ１００のＷ−送信フィルタ１１０とＷ−受信フィルタ１４０との最短距離間にＷ−ＣＤＭＡ方式の回路動作とは無関係な回路（第４の回路）であるＧ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａが配置される。このような構成を取ることで、送受信が同時に動作するＦＤＤ方式のＲＦ送信信号を扱うＷ−送信フィルタ１１０とＲＦ受信信号を扱うＷ−受信フィルタ１４０との間に信号干渉を起こさないだけの十分な距離をとることが可能になった。それによって高い性能を維持したまま、空いた空間にＷ−ＣＤＭＡ動作には影響を与えないＧ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａを設けることができたため、モジュール基板２１の面積を有効に活用し、マルチモード高周波回路が搭載されたマルチモードＦＥＭを小型に実現することができた。

次に、Ｗ−送信フィルタ１１０とＧ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａの間に接地導体パターンを設け、Ｗ−受信フィルタ１４０とＧ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａの間に別の接地導体パターンを設けることにより、更に干渉低減の効果を高めることができる。そのような構成のマルチモードＦＥＭ１１を図８Ａ，８Ｂに示す。図８ＡはＦＥＭのレイアウト図であり、図８Ｂは基板２１の表層パターン図である。表層に接地導体パターン３５ａと接地導体パターン３５ｂとが形成されている。なお、移相回路１０１は、受動素子１０３で構成される。接地導体パターン３５ａは、Ｗ−送信フィルタ１１０とＧ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａの間、接地導体パターン３５ｂはＧ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａとＷ−受信フィルタ１４０の間に配置される。

接地導体パターン３５ａ、３５ｂは、ビアホール（図示せず）によってモジュール基板２１内層の接地導体面（図示せず）に接続されている。また、Ｇ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａの接地端子は、それぞれ接地導体パターン３５ａ、３５ｂに接続されるように導体パターンが設けられている。

このような構成により、図７ＡのＦＥＭ２１と同様に、Ｗ−ＣＤＭＡ送信フィルタ１１０とＷ−ＣＤＭＡ受信フィルタ１４０との間に信号干渉を起こさないだけの十分な距離をとることで高い性能を維持したまま、モジュール基板面積を有効に活用し、マルチモード高周波回路が搭載されたマルチモードＦＥＭを小型に実現することができた。加えて、実施形態１で説明したように、Ｗ−送信フィルタ１１０、Ｇ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ａ、及び第４の回路であるＷ−ＣＤＭＡ受信フィルタ１４０それぞれの間に接地導体が設けられていることから、送信系から受信系への信号の漏れ込みを更に低減させることができた。なお、干渉低減の目標によっては、接地導体パターンの設置は、接地導体パターン３５ａ又は接地導体パターン３５ｂのいずれか一方としても良い。

＜実施形態３＞
図９に本発明の実施形態３を示す。本実施形態のマルチモード高周波回路は、実施形態１に対して、マルチモードＲＦ−ＩＣ３１０において接地効果を高めたものである。本実施形態では、Ｗ−送信回路１３０（第１の送信回路））とＷ−受信回路１５０（第２の受信回路）との最短距離間にはＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路（第１０の回路）であるＧ−受信回路２５０が配置されている。それにより、Ｗ−ＣＤＭＡ送信回路１３０とＷ−ＣＤＭＡ受信回路１５０との間に信号干渉を起こさないだけの十分な距離をとることで高い性能を維持したまま、空いた空間にＷ−ＣＤＭＡ動作には影響を与えないＧＳＭ受信回路２５０を設けることができたため、チップ面積を有効に活用し、マルチモード高周波回路を集積したマルチモードＲＦ−ＩＣを小型に実現することができた。

更に、本実施形態のマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０は、これが用いられる装置の基板上にフリップチップ実装されることを前提としており、Ｗ−送信回路１３０上には出力バンプ５１が、Ｗ−受信回路１５０上には入力バンプ５２が、Ｇ−送信回路２３０上には接地バンプ５３が設けられている。接地バンプ５３は、Ｗ−送信回路１３０側及びＷ−受信回路１５０側それぞれに設けられており、これをマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０が用いられる装置の基板上の接地導体に接続することにより、接地バンプ５３は接地導体と同等となる。それにより、実施形態１で説明したように、第１の送信回路であるＷ−送信回路１３０、第１０の回路であるＧ−受信回路２５０、第１の受信回路であるＷ−受信回路１５０それぞれの回路の間に少なくとも１個の接地導体を設けた場合と同等の効果が得られ、送信系から受信系への信号の漏れ込みを更に低減させることができた。なお、干渉低減の目標によっては、接地バンプ５３の設置は、Ｗ−送信回路１３０側又はＷ−受信回路１５０側のいずれか一方としても良い。

＜実施形態４＞
図１０に本発明の実施形態４を示す。本実施形態のマルチモード高周波回路は、実施形態１に対して、マルチモードＲＦ−ＩＣ３１０と図１５に示したＢＢ−ＬＳＩ４とを集積化し、改めてＢＢ−ＬＳＩ４００としたものである。ＢＢ−ＬＳＩ４００におけるマルチモード高周波部の配置は、図１Ｂ又は図５に示したマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０における配置と同様である。なお、ＢＢ−ＬＳＩ４００は、例えば、図１ＢにおけるマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０の位置に配置される。

以上のＢＢ−ＬＳＩ４００の構成により、Ｗ−送信回路１３０とＷ−受信回路１５０との間の信号干渉を低減したまま、空いた空間にＷ−ＣＤＭＡ動作には影響を与えない回路を設けてチップ上の面積を有効活用することで、ＢＢ−ＬＳＩ４００チップ上のマルチモード高周波回路部を高性能かつ小面積で実現することができた。そのため、マルチモード高周波回路を集積したＢＢ−ＬＳＩ４００チップを小面積で実現することができた。このように実現したＢＢ−ＬＳＩ４００チップは、小型であることから、一回のウェハプロセスでより多くの個数を得ることができるため、チップ価格を低減することができる。

＜実施形態５＞
図１１に本発明の第５の実施形態を示す。本実施形態のマルチモード高周波回路の構成は、図１Ａに示したのと同様である。図１１は、そのマルチモード高周波回路を搭載した高周波回路モジュールのレイアウト図である。本実施形態における第１の通信方式はＷ−ＣＤＭＡ、第２の通信方式はＧＳＭである。実施形態１における図１Ａ，１Ｂに示した高周波回路モジュールとの違いは以下の４点である。第１に、デュプレクサ１００の代わりに、デュプレクサ回路の構成要素であるＷ−送信フィルタ（ＴｘＢＰＦ）１１０、Ｗ−受信フィルタ（ＲｘＢＰＦ）１４０、移相回路（−φ）１０１、及び移相線路１０２が用いられる。第２に、Ｗ−ＰＡ１２１とＧ−デュアルバンドＰＡ２２２の代わりに、両者を一つのチップに集積したマルチモードＰＡ−ＩＣ３２０が用いられる。第３に、Ｗ−ＰＡ１２１の破壊耐圧を高めることにより、アイソレータが不要になっている。第４に、Ｇ−デュアルバンド送信フィルタ２１１の代わりに二個のＧ−送信フィルタ２１０ａ，２１０ｂが用いられる。Ｇ−デュアルバンドＰＡは、Ｇ１−ＰＡ２２１ａとＧ２−ＰＡ２２１ｂとで構成される。

本実施形態の高周波回路モジュール１０は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式とＧＳＭ方式の高周波回路がモジュール基板２０上に以下のように配置される。まず、Ｗ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を扱うＷ−ＰＡ１２１、Ｗ−出力整合回路１２３、Ｗ−送信フィルタ１１０、及び移相回路１０１と、Ｗ−ＣＤＭＡのＲＦ受信信号を扱うＷ−受信回路１５０との最短距離間に、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係なＧＳＭ方式の回路であるＧ１−ＰＡ２２１ａ、Ｇ１出力整合回路２３３ａ、Ｇ−送信フィルタ２１０ａ、Ｇ−送信回路２３０、及びＧ−受信回路２５０が配置されている。

次に、Ｗ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を出力するＷ−送信回路１３０と、Ｗ−送信回路１３０から出力されたＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１との最短距離間に、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係なＧＳＭ方式の回路であるＧ１−ＰＡ２２１ａ及びＧ１−出力ＭＮ２２３ａが配置されている。また、Ｗ−ＰＡ１２１とＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を帯域制限するＷ−段間フィルタ１２５との最短距離間に、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係なＧＳＭ方式の回路であるＧ１−ＰＡ２２１ａが配置されている。更に、Ｗ−ＰＡ１２１とＷ−ＣＤＭＡのＲＦ受信信号を帯域制限するＷ−受信フィルタ１４０（第２のフィルタ）との最短距離間に、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係なＧＳＭ方式の回路（第９の回路）であるＧ１出力整合回路２３３ａ、Ｇ−送信回路２３０及びＧ−受信回路２５０が配置されている。

本実施形態では、ＧＳＭ方式の送受信回路はバンド１、２、３、４の４つの周波数帯に対応している。ＧＳＭのバンド１、２（第１の周波数帯）のＲＦ送信信号を扱う回路（第５の回路）であるＧ１−ＰＡ２２１ａ、Ｇ１−出力整合回路２２３ａ、及びＧ１−送信フィルタ２１０ａは、上述のＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を扱うＷ−ＰＡ１２１、Ｗ−出力整合回路１２３、Ｗ−送信フィルタ１１０、及び移相回路１０１とＷ−ＣＤＭＡのＲＦ受信信号を扱うＷ−受信回路１５０との最短距離間に配置される回路に含まれる。ＧＳＭのバンド３、４（第２の周波数帯）のＲＦ送信信号を扱う回路（第６の回路）であるＧ２−ＰＡ２２１ｂ、Ｇ２−出力整合回路２２３ｂ、及びＧ２−送信フィルタ２１０ｂは、これらの回路に含まれないため、結果として、ＧＳＭのバンド１、２のＲＦ送信信号を扱うＧ１−ＰＡ２２１ａ、Ｇ１−出力整合回路２２３ａ、及びＧ１−送信フィルタ２１０ａと、ＧＳＭのバンド３、４のＲＦ送信信号を扱うＧ２−ＰＡ２２１ｂ、Ｇ２−出力整合回路２２３ｂ、及びＧ２−送信フィルタ２１０ｂとの最短距離間には、ＧＳＭの回路動作とは無関係なＷ−ＣＤＭＡ方式の回路であるＷ−ＰＡ１２１、Ｗ−出力整合回路１２３、Ｗ−送信フィルタ１１０、及び移相回路１０１が配置される構成になる。

このような構成により、Ｗ−ＣＤＭＡ動作において、Ｗ−ＣＤＭＡの送信系から受信系への信号干渉、Ｗ−ＣＤＭＡの電力増幅器から送信回路への信号干渉、Ｗ−ＣＤＭＡの電力増幅器から段間フィルタや受信フィルタへの熱伝導をそれぞれ低減することが可能になる。そのため、良好な受信感度、発振現象が起きない出力特性、低いスプリアス放射などの優れた性能を実現しつつ、マルチモード高周波モジュールの面積を小型化することができた。

更に、ＧＳＭ動作において、ＧＳＭのバンド１、２のＲＦ送信信号を扱う回路とバンド３、４のＲＦ送信信号を扱う回路との最短距離間がＧＳＭ動作に関係のない回路を設けることによって十分に離れ、バンド３、４のＲＦ送信信号の高調波がバンド１、２のＲＦ送信信号を扱う回路に結合する、いわゆるクロスバンドカップリングを低減することができたため、ＧＳＭ動作においてもスプリアス放射が低いという優れた性能を実現することができた。

また、本実施形態の高周波回路モジュール１０では、Ｗ−ＣＤＭＡのデュプレクサを構成するＷ−送信フィルタ１１０と、Ｗ−受信フィルタ１４０との最短距離間にＷ−ＣＤＭＡ動作とは関係のない回路であるＧ１−送信フィルタ２１０ａやＧ−デュアルバンド受信フィルタ２４１ｂなどが配置されている。更に、モジュール基板２０の内層に導体パターンで形成される移相線路１０２がデュプレクサの共通端子９からＷ−受信フィルタ１４０へと向かうＲＦ受信信号経路と、Ｗ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１の出力端子からＷ−出力整合回路１２３、Ｗ−送信フィルタ１１０、及び移相回路１０１を経由して共通端子９へと向かうＲＦ送信信号経路とが大半の区間で殆んど直交する向きに配置されている。

このような構成により、Ｗ−ＣＤＭＡ動作において、Ｗ−ＣＤＭＡの送信フィルタから受信フィルタへの信号干渉を低減することができるため、良好な受信感度を実現しつつマルチモード高周波モジュールの面積を小型化することができた。更に、本実施形態の高周波回路モジュールにおけるＷ−ＣＤＭＡ動作において最も大きなＲＦ送信信号を扱う経路と最も小さなＲＦ受信信号を扱う経路との間の磁界結合を低減することができたため、より高い受信感度を実現することができた。

＜実施形態６＞
図１２に本発明の実施形態６を示す。本実施形態においては、マルチモード高周波回路が携帯電話におけるマザーボードに搭載される。図１２は、そのレイアウト図である。本高周波回路モジュールに搭載される高周波回路は、図１Ａで説明した回路構成と同じであり、本実施形態における第１の通信方式はＷ−ＣＤＭＡ、第２の通信方式はＧＳＭである。

マザーボード５上に搭載されるマルチモード高周波回路は、マルチモードＦＥＭ１１、アイソレータ１１５、Ｗ−ＰＡ１２１とＧ−デュアルバンドＰＡ２２２及びそれぞれの整合回路など（図示せず）を搭載したマルチモードＰＡＭ１２、Ｗ−段間フィルタ１２５、マルチモードＲＦ−ＩＣ３１０、Ｘｔａｌ３、そしてその他回路８を含んで構成される。

これらの回路はシールド７によってシールドされ、ＢＢ部（図示せず）との電磁干渉が防止される。マルチモードＦＥＭ１１のアンテナ端子はマザーボード上のアンテナ端子６と電気的に接続され、アンテナ端子６にはアンテナ１（図示せず）が接続されて、ＲＦ部とアンテナとの信号の授受が行なわれる。なお、本実施形態で用いたマルチモードＦＥＭ１１は、図８Ａ，８Ｂに示した実施形態２で説明したものである。また、マルチモードＲＦ−ＩＣ３１０は、図５に示した実施形態１で説明したものをリードフレーム上に搭載してプラスチック封止することによりパッケージ化したものである。

本実施形態では、Ｗ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を扱うＷ−ＰＡ１２１、アイソレータ１１５とＷ−ＣＤＭＡのＲＦ受信信号を扱うＷ−受信回路１５０との最短距離間には、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路であるその他回路８及びＧ−受信回路２５０が配置されている。次に、Ｗ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を出力するＷ−送信回路１３０と、Ｗ−送信回路１３０から出力されたＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１との最短距離間に、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係なＧＳＭ方式の回路であるＧ−デュアルバンドＰＡ２２２が配置されている。また、Ｗ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１とＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を帯域制限するＷ−段間フィルタ１２５との最短距離間に、Ｗ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係なＧＳＭ方式の回路であるＧ−ＰＡ２２２が配置されている。

このような構成により、Ｗ−ＣＤＭＡ動作において、Ｗ−ＣＤＭＡの送信系から受信系への信号干渉、Ｗ−ＣＤＭＡの電力増幅器から送信回路への信号干渉、Ｗ−ＣＤＭＡの電力増幅器から段間フィルタへの熱伝導をそれぞれ低減することができた。そのため、良好な受信感度、発振現象が起きない出力特性、低いスプリアス放射などの優れた性能を実現しつつ、携帯電話のマザーボードにおけるＲＦ部を小型化することができた。

本実施形態におけるその他回路８には、Ｗ−ＣＤＭＡ動作と関係のない、Ｇ−受信回路２５０やＧ−送信回路２３０又はＧ−デュアルバンドＰＡ２２２などのための電源バイパスコンデンサを用いても良く、マザーボードのレイアウトの都合上空間ができるような場合には接地導体を設けても良い。また、その他回路８の位置において、シールド７とマザーボード５との間隔を維持する補強導体をシールド７とマザーボード５との間に設けても良い。このような補強導体は、Ｇ−受信回路２５０などによってＷ−ＰＡ１２１及びアイソレータ１１５とＷ−受信回路１５０との最短距離間が信号干渉が起きない程度に十分に隔てられているため、マルチモードＰＡＭ１２とマルチモードＲＦ−ＩＣ３１０との空間を完全に分離するシールド効果がなくても差し支えない。

＜実施形態７＞
図１３，１４に本発明の実施形態７を示す。本実施形態のマルチモード高周波回路は、周波数帯が異なる二つのＷ−ＣＤＭＡに対応しており、図１３はその回路構成図、図１４は同マルチモード高周波回路を搭載した高周波回路モジュールのレイアウト図である。本実施形態における第１の通信方式は第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡであり、第２の通信方式は第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡである。

本高周波回路モジュールに搭載される高周波回路は、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ用の回路が、デュプレクサ（Ｄｕｐ１）１００ａ、Ｗ−ＰＡ１２１ａ、Ｗ−段間フィルタ（ＢＰＦ１）１２５ａ、Ｗ−送信回路（Ｗ１−Ｔｘ）１３０ａ、及びＷ−受信回路（Ｗ１−Ｒｘ）１５０ａを含んで構成される。また、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ用の回路が、デュプレクサ（Ｄｕｐ２）１００ｂ、Ｗ−ＰＡ１２１ｂ、Ｗ−段間フィルタ（ＢＰＦ２）１２５ｂ、Ｗ−送信回路（Ｗ２−Ｔｘ）１３０ｂ、及びＷ−受信回路（Ｗ２−Ｒｘ）１５０ｂを含んで構成される。デュプレクサ１００ａとデュプレクサ１００ｂの共通端子はそれぞれスイッチ（ＳＷ）９５に接続され、スイッチ９５によりアンテナ１と、どちらのデュプレクサを接続するかが切り替えられる。また、Ｗ−ＰＡＭ１２１ａとＷ−ＰＡＭ１２１ｂとはＷ−デュアルバンドＰＡ１２２上に集積されており、Ｗ−送信回路１３０ａ，１３０ｂ及びＷ−受信回路１５０ａ，１５０ｂはＷ−デュアルバンドＲＦ−ＩＣ３０５上に集積されている。なお、本実施形態ではＰＡに耐圧を高めたデバイスを用いたため、本構成においてアイソレータは使用されない。また、デュプレクサ１００ａは、図６に示したのと同様に、Ｗ−送信フィルタ１１０ａ、移相回路（−φ１）１０１ａ、及び図示しない移相線路（＋φ１）で構成される。次に、デュプレクサ１００ｂは、Ｗ−送信フィルタ１１０ｂ、移相回路（−φ２）１０１ｂ、及び図示しない別の移相線路（＋φ２）で構成される。

本実施形態では、図１４に示すように、以上の回路及びＸｔａｌ３がモジュール基板２３上に以下のように搭載されてマルチモード高周波回路モジュール１３が構成される。まず、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ方式の動作を基準に考えると、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を扱うＷ−ＰＡ１２１ａ、Ｗ−出力整合回路１２３ａ、及びＷ−送信フィルタ１１０ａ、移相回路１０１ａと、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ受信信号を扱うＷ−受信回路１５０aとの最短距離間に、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路であるＷ−ＰＡ１２１ｂ、Ｗ−出力整合回路１２３ｂ、Ｗ−送信フィルタ１１０ｂ、及び移相回路１０１ｂが配置されている。また、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を出力するＷ−送信回路１３０ａと、Ｗ−送信回路１３０aから出力されたＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１aとの最短距離間に、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路であるＷ−ＰＡ１２１ｂ、及びＷ−デュアルバンドＲＦ−ＩＣ３０５上のその他の回路などが配置されている。更に、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１aと第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を帯域制限するＷ−段間フィルタ１２５aとの最短距離間に、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路であるＷ−ＰＡ１２１ｂが配置されている。

次に、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ方式の動作を基準に考えると、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を扱うＷ−ＰＡ１２１ｂ、Ｗ−出力整合回路１２３ｂ、Ｗ−送信フィルタ１１０ｂ、及び移相回路１０１ｂと、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ受信信号を扱うＷ−受信回路１５０ｂとの最短距離間に、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路であるＷ−受信回路１５０ａ、Ｗ−デュアルバンドＲＦ−ＩＣ３０５上の付加回路、及びその他回路８などが配置されている。また、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を出力するＷ−送信回路１３０ｂと、Ｗ−送信回路１３０ｂから出力されたＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１ｂとの最短距離間に、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路であるＷ−デュアルバンドＲＦ−ＩＣ３０５上の付加回路、及びその他回路８などが配置されている。更に、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を増幅するＷ−ＰＡ１２１ｂと第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡのＲＦ送信信号を帯域制限するＷ−段間フィルタ１２５ｂとの最短距離間に、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡの回路動作とは無関係な回路であるその他回路８が配置されている。ここで、本実施形態におけるその他回路８には、Ｗ−ＣＤＭＡデュアルバンドＲＦ−ＩＣ３０５の第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ回路などに給電する電源回路のバイパスコンデンサが適用される。

以上の構成により、第１の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ高周波回路、第２の周波数帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ高周波回路のどちらにおいても、一方の高周波回路を動作させた場合に、送信系から受信系への信号干渉、電力増幅器から送信回路への信号干渉、電力増幅器から段間フィルタへの熱伝導をそれぞれ低減することができた。そのため、良好な受信感度、発振現象が起きない出力特性、低いスプリアス放射などの優れた性能を実現しつつ、２つのＷ−ＣＤＭＡ周波数帯に対応するマルチモード高周波回路を搭載した高周波モジュールを小型化することができた。

本発明に係るマルチモード高周波回路の実施形態１を説明するための構成図。 実施形態１のマルチモード高周波回路を搭載した高周波回路モジュールを説明するためのレイアウト図。 図１Ｂの高周波回路モジュールのＡ−Ａ線断面図。 本発明のマルチモード高周波回路の効果を比較するための第１の断面図。 本発明のマルチモード高周波回路の効果を比較するための第２の断面図。 本発明のマルチモード高周波回路の効果を比較するための第３の断面図。 本発明のマルチモード高周波回路の効果を比較するための第４の断面図。 本発明のマルチモード高周波回路の効果を比較するための第５の断面図。 本発明のマルチモード高周波回路の効果の比較結果を説明するための図。 本発明の実施形態１を説明するための別のレイアウト図。 本発明の実施形態２を説明するためのフロントエンドモジュールの構成図。 実施形態２のフロントエンドモジュールを説明するためのレイアウト図。 実施形態２のフロントエンドモジュールを説明するためのパターン図。 実施形態２のフロントエンドモジュールを説明するための別のレイアウト図。 実施形態２のフロントエンドモジュールを説明するための別のパターン図。 本発明の実施形態３を説明するための集積回路チップのレイアウト図。 本発明の実施形態４を説明するための集積回路チップのレイアウト図。 本発明の実施形態５を説明するための高周波回路モジュールのレイアウト図。 本発明の実施形態６を説明するための携帯電話におけるマザーボードのレイアウト図。 本発明の実施形態７を説明するための構成図。 実施形態７のマルチモード高周波回路を搭載した高周波回路モジュールを説明するためのレイアウト図。 一般的な携帯電話の構成図。 一般的な携帯電話のマルチモード高周波回路を説明するための構成図。 図１６のマルチモード高周波回路を搭載したマザーボードの従来例を説明するためのレイアウト図。

符号の説明

４００…ベースバンド大規模集積回路、５…マザーボード、９…共通端子、１０，１３…マルチモード高周波回路モジュール、１１…マルチモードフロントエンドモジュール、２０，２１，２２，２３…モジュール基板、３０…接地導体、３１…第１の配線、３２…第２の配線、３３，３４ａ，３４ｂ…導体パターン、３５ａ，３５ｂ…接地導体パターン、５３…接地バンプ、７１…出力ワイヤ、７２…入力ワイヤ、９０，９５…スイッチ、１００，１００ａ，１００ｂ…デュプレクサ、１０１，１０１ａ，１０１ｂ…移相回路、１０２…移相線路、１１０，１１０ａ，１１０ｂ…Ｗ−ＣＤＭＡ送信フィルタ、１１５…アイソレータ、１２１，１２１ａ，１２１ｂ…Ｗ−ＣＤＭＡ電力増幅器、１２２…Ｗ−ＣＤＭＡデュアルバンド増幅器、１２３，１２３ａ，１２３ｂ…Ｗ−ＣＤＭＡ出力整合回路、１２５，１２５ａ，１２５ｂ…Ｗ−ＣＤＭＡ段間フィルタ、１３０，１３０ａ，１３０ｂ…Ｗ−ＣＤＭＡ送信回路、１４０，１４０ａ，１４０ｂ…Ｗ−ＣＤＭＡ受信フィルタ、１５０，１５０ａ，１５０ｂ…Ｗ−ＣＤＭＡ受信回路、２００…フロントエンドモジュール、２１０，２１０ａ，２１０ｂ…ＧＳＭ送信フィルタ、２１１，２１２…ＧＳＭデュアルバンド送信フィルタ、２２１ａ，２２１ｂ…ＧＳＭ電力増幅器、２２２…ＧＳＭデュアルバンド電力増幅器、２２３ａ，２２３ｂ…ＧＳＭ出力整合回路、２３０…ＧＳＭ送信回路、２４１ａ，２４１ｂ…ＧＳＭデュアルバンド受信フィルタ、２５０…ＧＳＭ受信回路、３０５…Ｗ−ＣＤＭＡデュアルバンド高周波集積回路、３１０…マルチモード高周波集積回路、３２０…マルチモード増幅器集積回路。

Claims (16)

1. 複数の通信方式に対応する高周波回路において、
   上記複数の通信方式に含まれる第１の通信方式における上記高周波回路内で最大の高周波送信信号を扱う第１の回路と、
   上記第１の通信方式における上記高周波回路内で最小の高周波受信信号を扱う第２の回路とを具備してなり、
   上記高周波回路が基板に搭載されるときに、上記第１の回路と上記第２の回路との最短距離間に上記複数の通信方式に含まれ、上記第１の通信方式とは同時に動作しない第２の通信方式の信号を扱う第３の回路が配置される
   ことを特徴とする高周波回路。
2. 請求項１において、
   上記第１の通信方式が周波数分割複信方式である
   ことを特徴とする高周波回路。
3. 請求項１において、
   上記第１の通信方式の送受信信号を扱うデュプレクサを具備し、
   上記デュプレクサは、送信フィルタと受信フィルタとを備え、
   上記送信フィルタと上記受信フィルタとの最短距離間に上記複数の通信方式に含まれ、上記第１の通信方式とは同時に動作しない第２の通信方式の信号を扱う第４の回路が配置される
   ことを特徴とする高周波回路。
4. 請求項３において、
   上記送信フィルタと上記第４の回路の間及び上記第４の回路と上記受信フィルタの間の少なくとも一方に接地導体が設けられている
   ことを特徴とする高周波回路。
5. 請求項３において、
   上記デュプレクサの共通端子から上記受信フィルタへ向かう高周波受信信号経路と、上記第１の通信方式の送信信号を扱う電力増幅器の出力端子から上記送信フィルタを経由して上記共通端子へ向かう高周波送信信号経路とが、大半の区間でほぼ直交している
   ことを特徴とする高周波回路。
6. 請求項１において、
   上記第３の回路は、上記複数の通信方式に含まれる第２の通信方式の高周波送信信号を扱う回路及び高周波受信信号を扱う回路の少なくともいずれか一方である
   ことを特徴とする高周波回路。
7. 請求項６において、
   上記第２の通信方式が時分割複信方式である
   ことを特徴とする高周波回路。
8. 請求項１において、
   上記複数の通信方式に含まれる第２の通信方式の第１の周波数帯の高周波送信信号を扱う第５の回路と、
   上記第２の通信方式の第２の周波数帯の高周波送信信号を扱う第６の回路とを更に具備し、
   上記第５の回路が上記第３の回路に含まれ、上記第６の回路が上記第３の回路に含まれない
   ことを特徴とする高周波回路。
9. 請求項８において、
   上記第２の回路は、上記第５の回路と上記第６の回路との最短距離間に配置される
   ことを特徴とする高周波回路。
10. 請求項１において、
    上記第１の回路と上記第２の回路と上記第３の回路とが集積回路チップ上に集積されている
    ことを特徴とする高周波回路。
11. 請求項１０において、
    上記第１の回路と上記第２の回路とが互いに上記集積回路チップの対角線上のそれぞれの角に形成されている
    ことを特徴とする高周波回路。
12. 請求項１１において、
    上記第１の回路と上記第３の回路との間及び上記第３の回路と上記第２の回路の間の少なくとも一方に、少なくとも１個の接地導体が設けられている
    ことを特徴とする高周波回路。
13. 請求項１０において、
    上記第１の回路の出力端子と上記第２の回路の入力端子とにそれぞれ接続されるワイヤの向きが直交している
    ことを特徴とする高周波回路。
14. 請求項１０において、
    上記高周波回路が、上記高周波回路に入力されるベースバンド送信信号を生成し、かつ上記高周波回路から出力されるベースバンド受信信号を入力するベースバンド大規模集積回路に集積されている
    ことを特徴とする高周波回路。
15. 少なくとも符号分割多重接続方式と時分割多重接続方式とに対応する高周波回路において、
    基板上に搭載された符号分割多重接続方式における上記高周波回路内で最大の送信信号を扱う第１の回路と、
    上記基板上に搭載された符号分割多重接続方式における上記高周波回路内で最小の受信信号を扱う第２の回路と、
    上記基板に搭載され、上記第１の回路と上記第２の回路との最短距離間に配置された第３の回路を具備してなり、
    上記第３の回路は、時分割多重接続方式の送信信号を扱う回路及び受信信号を扱う回路の少なくともいずれか一方である
    ことを特徴とする高周波回路。
16. 請求項１５において、
    上記第１の回路は上記符号分割多重接続方式の送信信号を扱う電力増幅器を含んでなり、
    上記第３の回路は上記時分割多重接続方式の送信信号を扱う電力増幅器を含んでなり、
    上記第２の回路は半導体回路チップ上に集積されている
    ことを特徴とする高周波回路。

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