JP5212485B2

JP5212485B2 - デュプレクサモジュール

Info

Publication number: JP5212485B2
Application number: JP2010548500A
Authority: JP
Inventors: 孝治降谷
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: CN102301608A; JP5578219B2; US20110279194A1; JPWO2010087309A1; KR20110097975A; JP2013009439A; US8248184B2; KR101234131B1; WO2010087309A1; CN102301608B

Description

この発明は、多層基板やプリント基板に設けたデュプレクサに送信出力をモニタするためのモニタ素子を接続したデュプレクサモジュールに関する。

携帯電話などのフロントエンド部に、受信信号および送信信号とアンテナ共用信号とを変換するデュプレクサが採用される。近年はデュプレクサとして送信フィルタと受信フィルタと位相調整回路とを一体化したディスクリート部品が採用されるようになってきていて、そのデュプレクサは基板に搭載されてデュプレクサモジュールを構成する。デュプレクサモジュールでは、デュプレクサのアンテナ共用端子に接続されるアンテナ共用ラインにカプラを挿入して送信信号の電力の一部をモニタラインに伝達し、送信出力をモニタすることがある（例えば特許文献１参照。）。

特開平０９−２７０６１９号公報

上記デュプレクサモジュールでは、アンテナ共用ラインに挿入するカプラの挿入損失によって、受信信号の受信感度が劣化してしまう。また、受信ラインに対するモニタラインのアイソレーションが劣化し、送信ラインと受信ラインとの間でもアイソレーションが劣化してしまう。そこで、デュプレクサの送信信号端子に接続される送信ラインにカプラを挿入することが考えられる。しかしながらその場合には、その位置のカプラで検出する信号にはデュプレクサ自体による挿入損失などの影響が含まれず、送信信号の正確なモニタリングが難しくなる。

そこで本発明は、受信感度やアイソレーションを劣化させること無く、送信信号を正確にモニタリングできるデュプレクサモジュールの提供を目的とする。

この発明は、送信信号および受信信号とアンテナ共用信号とを変換するデュプレクサモジュールであって、送信信号を通過させる送信フィルタが挿入された送信ラインと、受信信号を通過させる受信フィルタが挿入された受信ラインと、送信ラインと受信ラインとに接続部を介して接続されアンテナ共用信号が通過するアンテナ共用ラインと、送信信号の電力の一部が通過するモニタラインと、送信信号および受信信号の位相を調整するための位相調整回路と、送信ラインにモニタラインを結合させるカプラと、を備え、位相調整回路は、接続部と送信フィルタとを接続する第１の位相調整線路と、接続部と受信フィルタとを接続する第２の位相調整線路と、を備え、カプラは、互いに絶縁して結合する第１および第２の線路を備え、第１の線路は、当該カプラの主線路として前記送信フィルタと前記接続部との間で前記送信ラインに挿入されるとともに前記第１の位相調整線路の少なくとも一部を構成し、第２の線路は、当該カプラの副線路として前記モニタラインに挿入されている。

この構成では、モニタ素子が送信ラインに挿入され、受信信号の通過するアンテナ共用ラインと受信ラインとにはモニタ素子の挿入損失が生じない。また、モニタラインと受信ラインとの間でのアイソレーションが高まる。さらには、モニタ素子が送信ラインにおける送信フィルタよりアンテナ共用ライン側に挿入され、送信フィルタによる挿入損失の影響を受けた送信信号をモニタリングできる。また、一般にデュプレクサは送信フィルタと受信フィルタと位相調整回路とで構成されるが、カプラの第1の線路に位相調整機能を持たせることで、位相調整回路を省くことができその挿入損失を低減することが可能になる。また、位相調整回路を省くことでモジュールサイズの小型化も進展させられる。

この発明の送信フィルタおよび受信フィルタは一体化されたディスクリート部品であり、モニタ素子に接続される端子対を備えてもよい。これにより、一体構成のフィルタを用いていてもモニタ素子の挿入が可能になる。

この発明によれば、モニタ素子が送信ラインに挿入されて、受信信号の通過するアンテナ共用ラインと受信ラインとにはモニタ素子の挿入損失が生じないので、受信感度を向上させられる。また、モニタ素子が送信ラインにおける送信フィルタよりアンテナ共用ライン側に挿入されるので、送信フィルタによる挿入損失が生じた送信信号を正確にモニタリングできる。

本発明の第1の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。本発明の第２の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。本発明の第３の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。本発明の第４の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。

図１は、本発明の第1の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。図１（Ａ）はデュプレクサモジュール１の側面断面図であり、図１（Ｂ）はデュプレクサモジュール１の底面図であり、図１（Ｃ）はデュプレクサモジュールの概略の等価回路図である。

デュプレクサモジュール１は、プリント基板２Ａと樹脂モールド２ＢとデュプレクサDUPとカプラCPLとを備える。プリント基板２Ａの一方主面である底面は、実装電極を備えるモジュール実装面である。各実装電極は、デュプレクサモジュール１の外部接続ポートであるグランドポートGNDと送信ポートTXと受信ポートRXとアンテナポートANTとモニタポートMONとのいずれかとして利用される。プリント基板２Ａの他方主面である天面は、複数の表面電極（不図示）を備えるチップ搭載面であり、ディスクリート部品であるデュプレクサDUPとカプラCPLとを搭載する。デュプレクサDUPは表面弾性波型の送信フィルタと受信フィルタとを圧電基板上に一体化して構成したものである。デュプレクサDUPは接続端子として等価回路図に示すアンテナ共用端子Antと受信出力端子RXoutと送信入力端子TXinと送信出力端子TXoutとカプラ入力端子CPLinとを備え、これらの端子はプリント基板２Ａの表面電極とハンダなどを使って接続される。カプラCPLは非可逆回路であって送信信号を一方向のみに伝送し、モニタライン６は送信ライン５と弱く結合する。プリント基板２Ａにおける表面電極と実装電極との間はビア電極で接続している。デュプレクサDUPとカプラCPLとは、樹脂モールド２Ｂでプリント基板２Ａ上にモールドされている。

本実施形態ではプリント基板２Ａの実装面に設ける実装電極のうち、デュプレクサモジュールにおいて送信ポートTX、受信ポートRX、アンテナポートANT、およびモニタポートMONとして機能するそれぞれの実装電極が、グランドポートGNDとして機能する実装電極を挟むように配置している。これにより、送信信号と受信信号とのアイソレーションを確保する。

等価回路においてデュプレクサモジュール１は、アンテナ共用ライン３、受信ライン４、送信ライン５、およびモニタライン６を備える。また、デュプレクサDUPに内装される回路素子として送信フィルタTxと受信フィルタRxと位相調整回路７とを備え、カプラCPLを構成する回路素子として第１線路CPL1と第２線路CPL2とを備える。位相調整回路７は図示しない送信側の位相調整線路と受信側の位相調整線路を含んで構成される。

アンテナ共用ライン３は、位相調整回路７とアンテナポートANTとを接続し、アンテナ共用信号が通過するラインであって、デュプレクサDUPのアンテナ共用端子Antが接続されている。

受信ライン４は、位相調整回路７と受信ポートRXとを接続し、受信信号が通過するラインであって、位相調整回路７と受信ポートRXとの間に受信フィルタRxが挿入されていて、デュプレクサDUPの受信出力端子RXoutが接続されている。

送信ライン５は、送信ポートTXと位相調整回路７とを接続し、送信信号が通過するラインである。送信ポートTXと位相調整回路７との間には送信フィルタTxとカプラCPLの第１線路CPL1とが挿入されていて、デュプレクサDUPの送信入力端子TXin、送信出力端子TXout、およびカプラ入力端子CPLinが接続されている。

モニタライン６は、グランドポートGNDとモニタポートMONとを接続し、送信信号の一部が通過するラインであって、カプラCPLの第２線路CPL2を含んで構成されている。

このような回路構成のデュプレクサモジュール１は送信信号および受信信号とアンテナ共用信号とを変換する。送信ライン５に挿入される送信フィルタTxは所定の周波数帯域の送信信号を通過させる。受信ライン４に挿入される受信フィルタRxは所定の周波数帯域の受信信号を通過させる。位相調整回路７は送信信号と受信信号との位相を調整して両者の整合をとる。カプラCPLは第１線路CPL1と第２線路CPL2とが結合していて、送信信号の電力の一部をモニタライン６に伝達しモニタポートMONから出力させる。

カプラCPLの第１線路CPL1は送信ライン５における送信フィルタTxと位相調整回路７との間に挿入されている。このため、送信フィルタTxによる挿入損失の影響を受けた送信信号の電力の一部をモニタポートMONから出力できる。これにより、モニタポートMONからの出力に基づいて、送信フィルタTxの特性バラツキの影響などを補うフィードバック制御を、デュプレクサモジュール１の外部に接続されるセット基板側で高精度に実施することが可能になる。また、カプラCPLがアンテナ共用ライン３および受信ライン４に挿入されていないので受信信号がカプラCPLの挿入損失の影響を受けず、デュプレクサモジュール１の受信感度を向上させられる。また、カプラCPLを送信ライン５に挿入しているので、アンテナ共用ライン３に挿入する場合よりも、モニタライン６と受信ライン４とのアイソレーションを高められる。

なお、本実施形態ではプリント基板２Ａを採用する構成例を示したが、プリント基板に代えて多層基板を採用してもよい。また、ディスクリート部品であるカプラCPLを採用する構成例を示したが、基板に設けるパターン電極などによりカプラを構成するようにしてもよい。また、モニタ素子としてカプラに代えてアイソレータを採用してもよい。また、ディスクリート部品であるデュプレクサDUPを採用する構成例を示したが、送信フィルタと受信フィルタとをそれぞれ単体のディスクリート部品として構成してもよい。また、表面弾性波フィルタ以外のフィルタを採用してもよい。本発明は送信ラインにおけるデュプレクサを構成する送信フィルタの後段にモニタ素子を採用する構成であれば、どのような構成であっても好適に実施できる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する等価回路図である。

デュプレクサモジュール１１はアンテナ共用ライン１３と受信ライン１４と送信ライン１５とモニタライン１６とを備える。また、回路素子として送信フィルタTxと受信フィルタRxと位相調整・カプラ回路１７とを備える。デュプレクサモジュール１１の等価回路における位相調整・カプラ回路１７以外の構成は、第1の実施形態のデュプレクサモジュール１と同様である。

アンテナ共用ライン１３と受信ライン１４と送信ライン１５とは接続部５０で互いに接続されている。アンテナ共用ライン１３は接続部５０とアンテナポートANTとを接続し、アンテナ共用信号が通過する。受信ライン１４は接続部５０と受信ポートRXとを接続し、受信信号が通過する。この受信ライン１４には、受信フィルタRxと位相調整・カプラ回路１７の受信側の位相調整線路５１とが挿入されている。送信ライン１５は接続部５０と送信ポートTXとを接続し、送信信号が通過する。この送信ライン１５には、送信フィルタTxと位相調整・カプラ回路１７の第１線路CPL1とが挿入されている。モニタライン１６は、グランドポートGNDとモニタポートMONとを接続し、送信信号をモニタするための送信信号の一部が通過する。このモニタライン１６には、位相調整・カプラ回路１７の第２線路CPL2が挿入されている。

このような回路構成のデュプレクサモジュール１１では、位相調整・カプラ回路１７は第１線路CPL1と第２線路CPL2とが結合していて送信信号の電力の一部をモニタポートMONに出力する。さらに、第１線路CPL1により送信信号の位相を調整して受信信号との整合をとる。本実施形態においては第１線路CPLと送信側の位相調整線路とを兼用することにより、第1の実施形態に比べて、位相調整回路の挿入損失を低減することができ、モジュールサイズの小型化も図れる。

なお、デュプレクサのディスクリート部品を基板に搭載してデュプレクサモジュール１１を構成する場合、そのディスクリート部品に送信フィルタTxと受信フィルタRxと位相調整・カプラ回路１７とを内蔵するようにしてもよく、送信フィルタTxおよび受信フィルタRxのみを内蔵するようにしてもよい。また、送信フィルタTxと受信フィルタRxとを別体のディスクリート部品として基板に搭載しても良い。

図３は、本発明の第３の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する等価回路図である。

デュプレクサモジュール２１はアンテナ共用ライン２３と受信ライン２４と送信ライン２５とモニタライン２６とを備える。また、回路素子として送信フィルタTxと受信フィルタRxとアイソレータISOと位相調整回路２７とを備える。デュプレクサモジュール２１のアイソレータISOの回路構成の他は、第1の実施形態のデュプレクサモジュール１と同様の構成である。

アンテナ共用ライン２３は、位相調整回路２７とアンテナポートANTとを接続し、アンテナ共用信号が通過するラインである。受信ライン２４は、位相調整回路２７と受信ポートRXとを接続し、受信信号が通過するラインであって、受信フィルタRxが挿入されている。送信ライン２５は、送信ポートTXと位相調整回路２７とを接続し、送信信号が通過するラインであって、送信フィルタTxとアイソレータISOとが挿入されている。モニタライン２６は、送信ライン２５における送信フィルタTxとアイソレータISOとの接続点とモニタポートMONとを接続し、送信信号をモニタする信号が通過するラインであって、モニタポートMONを送信ライン２５に結合させるためのコンデンサが挿入されている。

このような回路構成のデュプレクサモジュール２１では、カプラと同様に非可逆回路であるアイソレータISOが、送信信号を一方向のみに伝送する。そして、モニタライン２６に挿入するコンデンサにより、モニタライン２６を送信ライン２５に結合させ、送信信号の一部をモニタポートMONに出力する。このため、デュプレクサモジュール２１では、第1の実施形態のデュプレクサモジュール１におけるカプラCPLと同様な電気的作用を奏することになる。したがって、送信フィルタTxによる挿入損失の影響を受けた送信信号の電力の一部をモニタポートMONから出力でき、その上、デュプレクサモジュール２１の受信感度を向上させられる。また、アイソレータを使用した場合、アンテナのインピーダンスが変動しても送信フィルタTxのインピーダンスは５０Ωに保たれる。よって、送信特性を安定にすることができ、送信フィルタTxに接続されるパワーアンプの特性も安定にすることができる。

なお、このデュプレクサモジュール２１においても、デュプレクサのディスクリート部品を基板に搭載してデュプレクサモジュール２１を構成する場合、そのディスクリート部品に送信フィルタTxと受信フィルタRxと位相調整回路２７とを内蔵するようにしてもよく、送信フィルタTxと受信フィルタRxとのみを内蔵するようにしてもよい。また、送信フィルタTxと受信フィルタRxとを別体のディスクリート部品として基板に搭載しても良い。

図４は、本発明の第４の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。図４（Ａ）はデュプレクサモジュールの概略の等価回路図であり、図４（Ｂ）はデュプレクサモジュールの実装面図である。

デュプレクサモジュール３１はデュプレクサDUPと増幅回路部３９とを備え、アンテナ共用ライン３３、受信ライン３４、送信ライン３５、モニタライン３６、および電源ライン３８を有している。デュプレクサモジュール３１の実装面には、デュプレクサモジュール３１の外部接続ポートであるグランドポートGND、送信ポートTX、受信ポートRX、アンテナポートANT、モニタポートMON、電源ポートＶcc1，Vcc2のいずれかとして利用される実装電極を設けている。

デュプレクサDUPは、第２の実施形態のデュプレクサモジュール１１で採用した回路構成と同様な回路構成としていて、回路素子として送信フィルタTxと受信フィルタRxと位相調整・カプラ回路３７とを備える。増幅回路部３９は送信信号を増幅するパワーアンプなどを用いて構成している。

アンテナ共用ライン３３と受信ライン３４と送信ライン３５とは接続部５０で互いに接続されている。アンテナ共用ライン３３は接続部５０とアンテナポートANTとを接続し、アンテナ共用信号が通過する。受信ライン３４は受信フィルタRxを介して受信ポートRXと接続部５０とを接続し、受信信号が通過する。送信ライン３５は、増幅回路部３９、送信フィルタTx、および位相調整・カプラ回路３７を介して送信ポートTXと接続部５０とを接続し、送信信号が通過する。モニタライン３６は、グランドポートGNDとモニタポートMONとを接続し、送信信号をモニタする信号が通過するラインである。なお電源ポートＶcc1，Vcc2は増幅回路部３９に電力を供給する。

このような回路構成のデュプレクサモジュール３１では、第２の実施形態のデュプレクサモジュール１１と同様に、位相調整回路の挿入損失を低減することができ、モジュールサイズの小型化も図れる。

ここでは、デュプレクサモジュール３１の実装面に設ける複数の実装電極は実装面の外縁に沿って配列していて、送信ポートTX、受信ポートRX、アンテナポートANT、およびモニタポートMONになる実装電極それぞれを異なる辺に配置している。さらに、それらの実装電極の間に、グランドポートGNDになる実装電極が挟まれるように配置している。これにより、送信ポートTX、受信ポートRX、アンテナポートANT、およびモニタポートMONの間での信号の漏れを抑制でき、送信信号と受信信号とのアイソレーションを最大限に確保することができる。特に、モニタポートMONを受信ポートRXおよびアンテナポートANTとは異なる辺に配置することで、モニタポートMONからの出力信号が漏れて、送信信号と受信信号とのアイソレーションが低下する危険性を抑制することができる。

以上の実施形態で説明したように、送信ラインにおけるデュプレクサの送信フィルタの後段にモニタ素子を配置することで、本発明は好適に実施することができる。

１，１１，２１，３１…デュプレクサモジュール
２Ａ…プリント基板
２Ｂ…樹脂モールド
３，１３，２３，３３…アンテナ共用ライン
４，１４，２４，３４…受信ライン
５，１５，２５，３５…送信ライン
６，１６，２６，３６…モニタライン
７，２７…位相調整回路
１７，３７…位相調整・カプラ回路
３８…電源ライン
３９…増幅回路部
５０…接続点
ANT…アンテナポート
GND…グランドポート
MON…モニタポート
RX…受信ポート
TX…送信ポート
Vcc1，Vcc2…電源ポート
ISO…アイソレータ
CPL…カプラ
CPL1…第１線路
CPL2…第２線路
DUP…デュプレクサ
Rx…受信フィルタ
Tx…送信フィルタ
Ant…アンテナ共用端子
CPLin…カプラ入力端子
RXout…受信出力端子
TXin…送信入力端子
TXout…送信出力端子

Claims

送信信号および受信信号とアンテナ共用信号とを変換するデュプレクサモジュールであって、
前記送信信号を通過させる送信フィルタが挿入された送信ラインと、
前記受信信号を通過させる受信フィルタが挿入された受信ラインと、
前記送信ラインと前記受信ラインとに接続部を介して接続され前記アンテナ共用信号が通過するアンテナ共用ラインと、
前記送信信号の電力の一部が通過するモニタラインと、
前記送信信号および前記受信信号の位相を調整するための位相調整回路と、
前記送信ラインに前記モニタラインを結合させるカプラと、
を備え、
前記位相調整回路は、前記接続部と前記送信フィルタとを接続する第１の位相調整線路と、前記接続部と前記受信フィルタとを接続する第２の位相調整線路と、を備え、
前記カプラは、互いに絶縁して結合する第１および第２の線路を備え、前記第１の線路は、当該カプラの主線路として前記送信フィルタと前記接続部との間で前記送信ラインに挿入されるとともに前記第１の位相調整線路の少なくとも一部を構成し、前記第２の線路は、当該カプラの副線路として前記モニタラインに挿入されている、デュプレクサモジュール。
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタは一体化されたディスクリート部品であり、前記モニタ素子に接続される端子対を備える、請求項１に記載のデュプレクサモジュール。