KR20210034488A - 고주파 모듈 및 통신 장치 - Google Patents

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타카유키 시노자키
유키야 야마구치
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

고주파 모듈(1)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 안테나 접속 단자(100)와, 안테나 접속 단자(100)에 접속되고 적어도 칩 형상의 제 1 인덕터를 갖는 다이플렉서(60)와, 송신 전력 증폭기(11)와, 다이플렉서(60)와 송신 전력 증폭기(11)를 연결하는 송신 경로에 배치된 제 1 회로 부품을 구비하고, 제 1 인덕터는 주면(91b)에 배치되어 있고, 송신 전력 증폭기(11) 또는 제 1 회로 부품은 주면(91a)에 배치되어 있다.

Description

고주파 모듈 및 통신 장치{HIGH-FREQUENCY MODULE AND COMMUNICATION DEVICE}
본 발명은 고주파 모듈 및 통신 장치에 관한 것이다.
휴대전화 등의 이동체 통신 기기에서는 특히 멀티밴드화의 진전에 따라 고주파 프런트 엔드 회로를 구성하는 회로 소자의 배치 구성이 복잡화되어 있다.
특허문헌 1에는 소정의 통신 밴드(주파수 대역)의 고주파 신호를 송수신하는 복수의 송수신 경로와, 상기 복수의 송수신 경로가 접속된 입력 스위치와, 상기 입력 스위치와 안테나 접속 단자 사이에 접속된 안테나 정합 회로를 구비한 프런트 엔드 모듈이 개시되어 있다. 상기 안테나 정합 회로는 인덕터 및 커패시터의 적어도 한쪽으로 구성되어 있고, 필터 기능을 갖는 LC 필터이다. 상기 프런트 엔드 모듈에서는 송수신 경로에 배치된 필터 및 정합 회로의 스위치 IC 외주부에의 배치 구성을 최적화함으로써 입출력 간의 아이솔레이션의 열화를 억제하고 있다.
일본특허공개 2017-98630호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 프런트 엔드 모듈을 소형의 고주파 모듈로서 실현하는 경우, 송신 경로에 배치된 회로 부품과, LC 필터(안테나 정합 회로)의 인덕터가 전자계 결합하는 경우가 있다. 이 경우, 송신 경로를 전송하는 고출력의 송신 신호의 고조파, 또는 상기 송신 신호와 다른 고주파 신호의 상호 변조 왜곡이 상기 전자계 결합을 통해 하나의 수신 경로에 유입하여 상기 수신 경로의 수신 감도가 열화하는 경우가 있다. 또는, 이 경우, 송신 경로를 전송하는 고출력의 송신 신호에 상기 송신 신호의 고조파가 중첩함으로써 프런트 엔드 모듈로부터 출력되는 송신 신호의 신호 품질이 열화하는 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 수신 감도의 열화 또는 송신 신호의 품질 열화가 억제된 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일양태에 의한 고주파 모듈은 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 모듈 기판과, 안테나 접속 단자와, 상기 안테나 접속 단자에 접속되고 적어도 칩 형상의 제 1 인덕터를 갖는 LC 필터와, 송신 전력 증폭기와, 상기 LC 필터와 상기 송신 전력 증폭기를 연결하는 송신 경로에 배치된 제 1 회로 부품을 구비하고, 상기 제 1 인덕터는 상기 제 1 주면에 배치되어 있고, 상기 송신 전력 증폭기 또는 상기 제 1 회로 부품은 상기 제 2 주면에 배치되어 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 수신 감도의 열화가 억제된 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시형태에 의한 고주파 모듈의 회로 구성도이다.
도 2a는 실시예 1에 의한 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 2b는 실시예 1에 의한 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
도 3a는 실시예 2에 의한 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 3b는 실시예 2에 의한 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시형태는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내는 수치, 형상, 재료, 구성요소, 구성요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지는 아니다. 이하의 실시예 및 변형예에 있어서의 구성요소 중 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성요소에 대해서는 임의의 구성요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내어지는 구성요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지 않다. 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 중복하는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다.
또한, 이하에 있어서 평행 및 수직 등의 요소 간의 관계성을 나타내는 용어, 및 직사각형 형상 등의 요소의 형상을 나타내는 용어, 및 수치 범위는 엄격한 의미만을 나타내는 것이 아니라 실질적으로 동등한 범위, 예를 들면 수% 정도의 차이도 포함하는 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서 기판에 실장된 A, B 및 C에 있어서, 「기판(또는 기판의 주면)의 평면에서 볼 때에 있어서 A와 B 사이에 C가 배치되어 있는」이란 기판의 평면에서 볼 때에 있어서 A 내의 임의의 점과 B 내의 임의의 점을 연결하는 직선이 C의 영역을 지나는 것을 의미한다. 또한, 기판의 평면에서 볼 때란 기판 및 기판에 실장된 회로 소자를 기판에 평행한 평면에 정투영해서 보는 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서 「송신 경로」란 고주파 송신 신호가 전반하는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극, 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된 전송 선로인 것을 의미한다. 또한, 「수신 경로」란 고주파 수신 신호가 전반하는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극, 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된 전송 선로인 것을 의미한다. 또한, 「신호 경로」란 고주파 신호가 전반하는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극, 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된 전송 선로인 것을 의미한다.
(실시형태)
[1. 고주파 모듈(1) 및 통신 장치(5)의 회로 구성]
도 1은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)의 회로 구성도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 통신 장치(5)는 고주파 모듈(1)과, 안테나(2)와, RF 신호 처리 회로(RFIC)(3)와, 베이스 밴드 신호 처리 회로(BBIC)(4)를 구비한다.
RFIC(3)는 안테나(2)에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로이다. 구체적으로는 RFIC(3)는 고주파 모듈(1)의 수신 경로를 통해 입력된 수신 신호를 다운 컨버팅 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리해서 생성된 수신 신호를 BBIC(4)에 출력한다. 또한, RFIC(3)는 BBIC(4)로부터 입력된 송신 신호를 업 컨버팅 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리해서 생성된 송신 신호를 고주파 모듈(1)의 송신 경로에 출력한다.
BBIC(4)는 고주파 모듈(1)을 전송하는 고주파 신호보다 저주파의 중간 주파수 대역을 이용하여 신호 처리하는 회로이다. BBIC(4)에 의해 처리된 신호는 예를 들면, 화상 표시를 위한 화상 신호로서 사용되고, 또는 스피커를 통한 통화를 위해 음성 신호로서 사용된다.
또한, RFIC(3)는 사용되는 통신 밴드(주파수 대역)에 의거하여 고주파 모듈(1)이 갖는 스위치(51, 52, 53, 54, 55 및 56)의 접속을 제어하는 제어부로서의 기능도 갖는다. 구체적으로는 RFIC(3)는 제어 신호(도시하지 않음)에 의해 고주파 모듈(1)이 갖는 스위치(51~56)의 접속을 스위칭한다. 또한, 제어부는 RFIC(3)의 외부에 형성되어 있어도 좋고, 예를 들면 BBIC(4)에 형성되어 있어도 좋다.
안테나(2)는 고주파 모듈(1)의 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 고주파 모듈(1)로부터 출력된 고주파 신호를 방사하고, 또한 외부로부터의 고주파 신호를 수신해서 고주파 모듈(1)에 출력한다.
또한, 본 실시형태에 의한 통신 장치(5)에 있어서 안테나(2) 및 BBIC(4)는 필수 구성요소가 아니다.
다음으로 고주파 모듈(1)의 상세한 구성에 대하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1)은 안테나 접속 단자(100)와, 송신 전력 증폭기(11 및 12)와, 수신 저잡음 증폭기(21 및 22)와, 송신 필터(61T, 62T, 63T 및 64T)와, 수신 필터(61R, 62R, 63R 및 64R)와, 송신 출력 정합 회로(30)와, 수신 입력 정합 회로(40)와, 정합 회로(71, 72, 73 및 74)와, 스위치(51, 52, 53, 54, 55 및 56)와, 송신 경로(AT, BT, CT 및 DT)와, 수신 경로(AR, BR, CR 및 DR)와, 다이플렉서(60)와, 커플러(80)와, 커플러 출력 단자(180)를 구비한다.
안테나 접속 단자(100)는 안테나(2)에 접속되는 안테나 공통 단자이다.
송신 전력 증폭기(11)는 송신 입력 단자(111)로부터 입력된 제 1 주파수 대역군에 속하는 통신 밴드(A)(제 1 통신 밴드) 및 통신 밴드(B)(제 2 통신 밴드)의 고주파 신호를 증폭하는 증폭기이다. 또한, 송신 전력 증폭기(12)는 송신 입력 단자(112)로부터 입력된 제 1 주파수 대역군과 주파수가 상이한 제 2 주파수 대역군에 속하는 통신 밴드(C) 및 통신 밴드(D)의 고주파 신호를 증폭하는 증폭기이다.
수신 저잡음 증폭기(21)는 통신 밴드(A) 및 통신 밴드(B)의 고주파 신호를 저잡음에 의해 증폭하고, 수신 출력 단자(121)에 출력하는 증폭기이다. 또한, 수신 저잡음 증폭기(22)는 통신 밴드(C) 및 통신 밴드(D)의 고주파 신호를 저잡음에 의해 증폭하고, 수신 출력 단자(122)에 출력하는 증폭기이다.
송신 경로(AT)는 통신 밴드(A)의 송신 신호를 전송한다. 송신 경로(AT)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 송신 경로(AT)의 타단은 송신 전력 증폭기(11)에 접속되어 있다. 송신 경로(BT)는 통신 밴드(B)의 송신 신호를 전송한다. 송신 경로(BT)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 송신 경로(BT)의 타단은 송신 전력 증폭기(11)에 접속되어 있다. 송신 경로(CT)는 통신 밴드(C)의 송신 신호를 전송한다. 송신 경로(CT)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 송신 경로(CT)의 타단은 송신 전력 증폭기(12)에 접속되어 있다. 송신 경로(DT)는 통신 밴드(D)의 송신 신호를 전송한다. 송신 경로(DT)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 송신 경로(DT)의 타단은 송신 전력 증폭기(12)에 접속되어 있다.
수신 경로(AR)는 통신 밴드(A)의 수신 신호를 전송한다. 수신 경로(AR)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 수신 경로(AR)의 타단은 수신 저잡음 증폭기(21)에 접속되어 있다. 수신 경로(BR)는 통신 밴드(B)의 수신 신호를 전송한다. 수신 경로(BR)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 수신 경로(BR)의 타단은 수신 저잡음 증폭기(21)에 접속되어 있다. 수신 경로(CR)는 통신 밴드(C)의 수신 신호를 전송한다. 수신 경로(CR)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 수신 경로(CR)의 타단은 수신 저잡음 증폭기(22)에 접속되어 있다. 수신 경로(DR)는 통신 밴드(D)의 수신 신호를 전송한다. 수신 경로(DR)의 일단은 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 수신 경로(DR)의 타단은 수신 저잡음 증폭기(22)에 접속되어 있다.
송신 필터(61T)는 송신 경로(AT)에 배치되고, 송신 전력 증폭기(11)에 의해 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드(A)의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다. 또한, 송신 필터(62T)는 송신 경로(BT)에 배치되고, 송신 전력 증폭기(11)에 의해 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드(B)의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다. 또한, 송신 필터(63T)는 송신 경로(CT)에 배치되고, 송신 전력 증폭기(12)에 의해 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드(C)의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다. 또한, 송신 필터(64T)는 송신 경로(DT)에 배치되고, 송신 전력 증폭기(12)에 의해 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드(D)의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다.
수신 필터(61R)는 수신 경로(AR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드(A)의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다. 또한, 수신 필터(62R)는 수신 경로(BR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드(B)의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다. 또한, 수신 필터(63R)는 수신 경로(CR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드(C)의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다. 또한, 수신 필터(64R)는 수신 경로(DR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드(D)의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다.
송신 필터(61T) 및 수신 필터(61R)는 통신 밴드(A)를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(61)를 구성하고 있다. 또한, 송신 필터(62T) 및 수신 필터(62R)는 통신 밴드(B)를 통과 대역으로 듀플렉서(62)를 구성하고 있다. 또한, 송신 필터(63T) 및 수신 필터(63R)는 통신 밴드(C)를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(63)를 구성하고 있다. 또한, 송신 필터(64T) 및 수신 필터(64R)는 통신 밴드(D)를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(64)를 구성하고 있다.
송신 출력 정합 회로(30)는 정합 회로(31 및 32)를 갖는다. 정합 회로(31)는 송신 전력 증폭기(11)와 송신 필터(61T 및 62T)를 연결하는 송신 경로(AT 및 BT)에 배치되고, 송신 전력 증폭기(11)와 송신 필터(61T 및 62T)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(32)는 송신 전력 증폭기(12)와 송신 필터(63T 및 64T)를 연결하는 송신 경로(CT 및 DT)에 배치되고, 송신 전력 증폭기(12)와 송신 필터(63T 및 64T)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(31 및 32)의 각각은 칩 형상의 제 2 인덕터를 포함한다.
수신 입력 정합 회로(40)는 정합 회로(41 및 42)를 갖는다. 정합 회로(41)는 수신 저잡음 증폭기(21)와 수신 필터(61R 및 62R)를 연결하는 수신 경로(AR 및 BR)에 배치되고, 수신 저잡음 증폭기(21)와 수신 필터(61R 및 62R)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(42)는 수신 저잡음 증폭기(22)와 수신 필터(63R 및 64R)를 연결하는 수신 경로(CR 및 DR)에 배치되고, 수신 저잡음 증폭기(22)와 수신 필터(63R 및 64R)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(41 및 42)의 각각은 칩 형상의 제 2 인덕터를 포함한다.
스위치(51)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(51)의 공통 단자는 정합 회로(31)를 통해 송신 전력 증폭기(11)의 출력 단자에 접속되어 있다. 스위치(51)의 한쪽의 선택 단자는 송신 경로(AT)에 배치된 송신 필터(61T)에 접속되고, 스위치(51)의 다른 쪽의 선택 단자는 송신 경로(BT)에 배치된 송신 필터(62T)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(51)는 공통 단자와 한쪽의 선택 단자의 접속, 및 공통 단자와 다른 쪽의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(51)는 송신 전력 증폭기(11)와 송신 경로(AT)의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 또한 송신 전력 증폭기(11)와 송신 경로(BT)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(51)는 예를 들면, SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치 회로로 구성된다.
스위치(52)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(52)의 공통 단자는 정합 회로(32)를 통해 송신 전력 증폭기(12)의 출력 단자에 접속되어 있다. 스위치(52)의 한쪽의 선택 단자는 송신 경로(CT)에 배치된 송신 필터(63T)에 접속되고, 스위치(52)의 다른 쪽의 선택 단자는 송신 경로(DT)에 배치된 송신 필터(64T)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(52)는 공통 단자와 한쪽의 선택 단자의 접속, 및 공통 단자와 다른 쪽의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(52)는 송신 전력 증폭기(12)와 송신 경로(CT)의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 또한 송신 전력 증폭기(12)와 송신 경로(DT)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(52)는 예를 들면, SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.
스위치(53)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(53)의 공통 단자는 정합 회로(41)를 통해 수신 저잡음 증폭기(21)의 입력 단자에 접속되어 있다. 스위치(53)의 한쪽의 선택 단자는 수신 경로(AR)에 배치된 수신 필터(61R)에 접속되고, 스위치(53)의 다른 쪽의 선택 단자는 수신 경로(BR)에 배치된 수신 필터(62R)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(53)는 공통 단자와 한쪽의 선택 단자의 접속, 및 공통 단자와 다른 쪽의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(53)는 수신 저잡음 증폭기(21)와 수신 경로(AR)의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 또한 수신 저잡음 증폭기(21)와 수신 경로(BR)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(53)는 예를 들면, SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.
스위치(54)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(54)의 공통 단자는 정합 회로(42)를 통해 수신 저잡음 증폭기(22)의 입력 단자에 접속되어 있다. 스위치(54)의 한쪽의 선택 단자는 수신 경로(CR)에 배치된 수신 필터(63R)에 접속되고, 스위치(54)의 다른 쪽의 선택 단자는 수신 경로(DR)에 배치된 수신 필터(64R)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(54)는 공통 단자와 한쪽의 선택 단자의 접속, 및 공통 단자와 다른 쪽의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(54)는 수신 저잡음 증폭기(22)와 수신 경로(CR)의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 또한 수신 저잡음 증폭기(22)와 수신 경로(DR)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(54)는 예를 들면, SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.
스위치(55)는 안테나 스위치의 일례이며, 다이플렉서(60)를 통해 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, (1) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(AT) 및 수신 경로(AR)의 접속, (2) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(BT) 및 수신 경로(BR)의 접속, (3) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(CT) 및 수신 경로(CR)의 접속, 및 (4) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(DT) 및 수신 경로(DR)의 접속을 스위칭한다. 또한, 스위치(55)는 상기 (1)~(4) 중 2 이상의 접속을 동시에 행하는 것이 가능한 멀티 접속형의 스위치 회로로 구성된다.
정합 회로(71)는 스위치(55)와 듀플렉서(61)를 연결하는 경로에 배치되고, 안테나(2) 및 스위치(55)와 듀플렉서(61)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(72)는 스위치(55)와 듀플렉서(62)를 연결하는 경로에 배치되고, 안테나(2) 및 스위치(55)와 듀플렉서(62)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(73)는 스위치(55)와 듀플렉서(63)를 연결하는 경로에 배치되고, 안테나(2) 및 스위치(55)와 듀플렉서(63)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(74)는 스위치(55)와 듀플렉서(64)를 연결하는 경로에 배치되고, 안테나(2) 및 스위치(55)와 듀플렉서(64)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(71~74)의 각각은 칩 형상의 제 2 인덕터를 포함한다.
다이플렉서(60)는 멀티플렉서의 일례이며, 필터(60L 및 60H)로 구성되어 있다. 필터(60L)는 칩 형상의 제 1 인덕터를 갖는 LC 필터의 일례이며, 제 1 주파수 대역군 및 제 2 주파수 대역군을 포함하는 주파수 범위를 통과 대역으로 하는 필터이다. 필터(60H)는 칩 형상의 제 1 인덕터를 갖는 LC 필터의 일례이며, 제 1 주파수 대역군 및 제 2 주파수 대역군과 주파수가 상이한 다른 주파수 대역군을 포함하는 주파수 범위를 통과 대역으로 하는 필터이다. 필터(60L)의 한쪽의 단자와 필터(60H)의 한쪽의 단자는 안테나 접속 단자(100)에 공통 접속되어 있다. 또한, 제 1 주파수 대역군 및 제 2 주파수 대역군이 상기 다른 주파수 대역군보다 저주파수측에 위치하는 경우에는 필터(60L)는 로우 패스 필터이어도 좋고, 또한 필터(60H)는 하이 패스 필터이어도 좋다. 또한, 다이플렉서(60)는 칩 형상의 인덕터를 갖는 필터(60L)로만 구성되어 있어도 좋고, 이 경우에는 임피던스 정합 기능을 갖는 정합 회로이어도 좋다.
커플러(80) 및 스위치(56)는 안테나 접속 단자(100)와 스위치(55) 사이를 전송하는 고주파 신호의 전력 강도를 모니터하는 회로이며, 모니터한 전력 강도를 커플러 출력 단자(180)를 통해 RFIC(3) 등에 출력한다.
또한, 상기 송신 필터(61T~64T) 및 수신 필터(61R~64R)는 예를 들면, SAW(Surface Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, BAW(Bulk Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, LC 공진 필터, 및 유전체 필터 중 어느 하나이어도 좋고, 또한 이들에는 한정되지 않는다.
또한, 송신 전력 증폭기(11 및 12), 및 수신 저잡음 증폭기(21 및 22)는 예를 들면, Si계의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 GaAs를 재료로 한 전계 효과형 트랜지스터(FET) 또는 헤테로바이폴라 트랜지스터(HBT) 등으로 구성되어 있다.
또한, 수신 저잡음 증폭기(21 및 22), 및 스위치(53, 54 및 55)는 반도체 IC(Integrated Circuit)에 형성되어 있어도 좋다. 또한, 반도체 IC는 송신 전력 증폭기(11 및 12), 및 스위치(51 및 52)를 포함하고 있어도 좋다. 반도체 IC는 예를 들면, CMOS로 구성되어 있다. 구체적으로는 SOI(Silicon On Insulator) 프로세스에 의해 형성되어 있다. 이것에 의해 반도체 IC를 저렴하게 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 반도체 IC는 GaAs, SiGe 및 GaN 중 적어도 어느 하나로 구성되어 있어도 좋다. 이것에 의해 고품질의 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능해진다.
또한, 정합 회로(71~74), 커플러(80), 스위치(56), 및 커플러 출력 단자(180)는 본 발명에 의한 고주파 모듈에 필수 구성요소는 아니다.
상기 고주파 모듈(1)의 구성에 있어서, 송신 전력 증폭기(11), 정합 회로(31), 스위치(51), 송신 필터(61T), 정합 회로(71), 스위치(55), 필터(60L), 및 송신 경로(AT)는 안테나 접속 단자(100)를 향해 통신 밴드(A)의 송신 신호를 전송하는 제 1 송신 회로를 구성한다. 또한, 필터(60L), 스위치(55), 정합 회로(71), 수신 필터(61R), 스위치(53), 정합 회로(41), 수신 저잡음 증폭기(21), 및 수신 경로(AR)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드(A)의 수신 신호를 전송하는 제 1 수신 회로를 구성한다.
또한, 송신 전력 증폭기(11), 정합 회로(31), 스위치(51), 송신 필터(62T), 정합 회로(72), 스위치(55), 필터(60L), 및 송신 경로(BT)는 안테나 접속 단자(100)를 향해 통신 밴드(B)의 송신 신호를 전송하는 제 2 송신 회로를 구성한다. 또한, 필터(60L), 스위치(55), 정합 회로(72), 수신 필터(62R), 스위치(53), 정합 회로(41), 수신 저잡음 증폭기(21), 및 수신 경로(BR)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드(B)의 수신 신호를 전송하는 제 2 수신 회로를 구성한다.
또한, 송신 전력 증폭기(12), 정합 회로(32), 스위치(52), 송신 필터(63T), 정합 회로(73), 스위치(55), 필터(60L), 및 송신 경로(CT)는 안테나 접속 단자(100)를 향해 통신 밴드(C)의 송신 신호를 전송하는 제 3 송신 회로를 구성한다. 또한, 필터(60L), 스위치(55), 정합 회로(73), 수신 필터(63R), 스위치(54), 정합 회로(42), 수신 저잡음 증폭기(22), 및 수신 경로(CR)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드(C)의 수신 신호를 전송하는 제 3 수신 회로를 구성한다.
또한, 송신 전력 증폭기(12), 정합 회로(32), 스위치(52), 송신 필터(64T), 정합 회로(74), 스위치(55), 필터(60L), 및 송신 경로(DT)는 안테나 접속 단자(100)를 향해 통신 밴드(D)의 송신 신호를 전송하는 제 4 송신 회로를 구성한다. 또한, 필터(60L), 스위치(55), 정합 회로(74), 수신 필터(64R), 스위치(54), 정합 회로(42), 수신 저잡음 증폭기(22), 및 수신 경로(DR)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드(D)의 수신 신호를 전송하는 제 4 수신 회로를 구성한다.
상기 회로 구성에 의하면, 고주파 모듈(1)은 통신 밴드(A) 및 통신 밴드(B) 중 어느 하나의 통신 밴드의 고주파 신호와, 통신 밴드(C) 및 통신 밴드(D) 중 어느 하나의 통신 밴드의 고주파 신호를 동시 송신, 동시 수신, 및 동시 송수신 중 적어도 어느 하나로 실행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 고주파 모듈에서는 상기 4개의 송신 회로 및 상기 4개의 수신 회로가 스위치(55)를 통해 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 있지 않아도 좋고, 상기 4개의 송신 회로 및 상기 4개의 수신 회로가 상이한 단자를 통해 안테나(2)에 접속되어 있어도 좋다. 또한, 본 발명에 의한 고주파 모듈은 필터(60L)와, 제 1 송신 회로~제 4 송신 회로 중 적어도 하나를 갖고 있으면 좋다. 제 1 송신 회로는 필터(60L) 외, 송신 전력 증폭기(11)를 갖고 있으면 좋다.
여기서, 상기 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자를 소형의 프런트 엔드 회로로서 1개의 모듈 기판에 실장하는 경우, 모듈 기판 표면의 회로 부품 레이아웃 면적을 작게 하는 것이 필요해진다. 이 경우, 송신 전력 증폭기(11)로부터 출력된 대전력의 송신 신호가 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송할 때에 송신 경로(AT 또는 BT)에 배치된 회로 부품과 다이플렉서(60)가 전자계 결합하는 것이 상정된다. 이 경우, 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송하는 고출력의 송신 신호의 고조파, 또는 상기 송신 신호와 다른 고주파 신호의 상호 변조 왜곡이 상기 전자계 결합을 통해 하나의 수신 경로에 유입하여 상기 수신 경로의 수신 감도가 열화한다. 또는, 이 경우, 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송하는 고출력의 송신 신호에 상기 송신 신호의 고조파가 중첩함으로써 고주파 모듈로부터 출력되는 송신 신호의 신호 품질이 열화하는 것이 상정된다.
이것에 대하여 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)에서는 다이플렉서(60)를 구성하는 칩 형상의 인덕터와, 송신 경로에 배치된 회로 부품이 전자계 결합하는 것을 억제하는 구성을 갖고 있다. 이하에서는 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)의 상기 전자계 결합을 억제하는 구성에 대하여 설명한다.
[2. 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)의 회로 소자 배치 구성]
도 2a는 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 2b는 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)의 단면 구성 개략도이며, 구체적으로는 도 2a의 IIB-IIB선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 2a의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 정방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 2a의 (b)에는 주면(91b)을 z축 정방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)은 도 1에 나타내어진 회로 구성에 추가하여 모듈 기판(91)과, 수지 부재(92 및 93)를 더 갖고 있다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 2 주면) 및 주면(91b)(제 1 주면)을 갖고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 실장하는 기판이다. 모듈 기판(91)으로서는 예를 들면, 복수의 유전체층의 적층 구조를 갖는 저온 동시 소성 세라믹스(Low Temperature Co-fired Ceramics: LTCC) 기판, 고온 동시 소성 세라믹스(High Temperature Co-fired Ceramics: HTCC)기판, 부품 내장 기판, 재배선층(Redistribution Layer: RDL)을 갖는 기판, 또는 프린트 기판 등이 사용된다.
수지 부재(92)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 배치되고, 상기 송신 회로의 일부, 상기 수신 회로의 일부, 및 모듈 기판(91)의 주면(91a)을 덮고 있으며, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 구성하는 회로 소자의 기계 강도 및 내습성 등의 신뢰성을 확보하는 기능을 갖고 있다. 수지 부재(93)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 배치되고, 상기 송신 회로의 일부, 상기 수신 회로의 일부, 및 모듈 기판(91)의 주면(91b)을 덮고 있으며, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 구성하는 회로 소자의 기계 강도 및 내습성 등의 신뢰성을 확보하는 기능을 갖고 있다. 또한, 수지 부재(92 및 93)는 본 발명에 의한 고주파 모듈에 필수 구성요소는 아니다.
정합 회로(31, 32, 41, 42, 71~74)의 각각은 적어도 칩 형상의 인덕터를 포함한다.
도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는, 송신 전력 증폭기(11 및 12), 듀플렉서(61~64), 정합 회로(31, 32, 41 및 42), 및 스위치(51, 52 및 55)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 표면 실장되어 있다. 한편, 수신 저잡음 증폭기(21 및 22), 스위치(53 및 54), 및 다이플렉서(60)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 표면 실장되어 있다. 또한, 정합 회로(71~74) 및 커플러(80)는 도 2a 및 도 2b에는 도시되어 있지 않지만, 모듈 기판(91)의 주면(91a 및 91b) 중 어느 것에 표면 실장되어 있어도 좋고, 또한 모듈 기판(91)에 내장되어 있어도 좋다.
본 실시예에서는 송신 전력 증폭기(11 및 12)는 주면(91a)에 배치되어 있다. 또한, 스위치(51, 52 및 55), 듀플렉서(61~64), 정합 회로(31 및 32)는 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나에 배치된 제 1 회로 부품이며, 주면(91a)에 배치되어 있다. 한편, 다이플렉서(60)는 주면(91b)에 배치되어 있다.
상기 구성에 의하면, 모듈 기판(91)의 주면(91b) 상에 다이플렉서(60)가 배치되고, 주면(91a) 상에 송신 전력 증폭기(11 및 12), 및 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나에 배치된 제 1 회로 부품이 배치되어 있다. 즉, 다이플렉서(60)와, 송신 전력 증폭기(11, 12), 및 제 1 회로 부품이 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다. 이것에 의해 송신 전력 증폭기(11 또는 12)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A~D) 중 어느 하나의 송신 신호가 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 송신 전력 증폭기(11, 12), 및 제 1 회로 부품이 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에 통신 밴드(A~D) 중 어느 하나의 송신 신호, 고조파, 또는 송신 전력 증폭기(11)에 의해 증폭된 송신 신호와 송신 전력 증폭기(12)에 의해 증폭된 송신 신호의 상호 변조 왜곡이 송신 경로 상의 회로 부품을 경유하지 않고 수신 경로(AR~DR) 중 어느 하나에 유입하여 수신 감도를 저하시키는 것을 억제할 수 있다. 또한, 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나를 전송하는 고출력의 송신 신호에 상기 송신 신호의 고조파가 중첩함으로써 고주파 모듈(1A)로부터 출력되는 송신 신호의 신호 품질이 열화하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 송신 전력 증폭기(11, 12), 스위치(51, 52 및 55), 듀플렉서(61~64), 정합 회로(31 및 32)가 주면(91a)에 실장되고, 다이플렉서(60)가 주면(91b)에 실장된 구성을 갖고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
본 발명에 의한 고주파 모듈은 주면(91a)에 송신 전력 증폭기(11, 12), 및 이하에 열거된 회로 부품 중 적어도 하나(제 1 회로 부품)가 실장되어 있으면 좋다. 또한, 제 1 회로 부품으로서는,
(1) 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터,
(2) 스위치(51 또는 52),
(3) 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나, 및
(4) 스위치(55),
중 적어도 하나이면 좋다.
이것에 의하면, 다이플렉서(60)와, 상기 (1)~(4)의 회로 부품이 동일 주면에 배치된 구성을 갖는 고주파 모듈에 비해 통신 밴드(A~D) 중 어느 하나의 송신 신호, 고조파, 또는 송신 전력 증폭기(11)에 의해 증폭된 송신 신호와 송신 전력 증폭기(12)에 의해 증폭된 송신 신호의 상호 변조 왜곡이 송신 경로 상의 회로 부품을 경유하지 않고 수신 경로(AR~DR) 중 어느 하나에 유입하여 수신 감도를 저하시키는 것을 억제할 수 있다. 또한, 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나를 전송하는 고출력의 송신 신호에 상기 송신 신호의 고조파가 중첩함으로써 고주파 모듈(1A)로부터 출력되는 송신 신호의 신호 품질이 열화하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 회로 부품으로서는 특히 (1) 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터인 것이 바람직하다.
다이플렉서(60)와 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터가 전자계 결합하면 송신 신호는 그들 사이의 송신 경로에 배치된 대부분의 회로 부품(스위치(51 및 52), 듀플렉서(61~64), 및 스위치(55) 등)을 통과하지 않고 안테나 접속 단자(100) 또는 수신 경로에 이르게 된다. 이 때문에 상기 송신 신호 이외의 불요파 성분을 제거할 수 없는 상태에서 송신 신호를 안테나 접속 단자(100)로부터 출력하게 되기 때문에 송신 신호의 품질 및 수신 감도가 현저히 손상된다.
이것에 대하여 다이플렉서(60)와, 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다. 이것에 의해 송신 전력 증폭기(11 또는 12)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A~D) 중 어느 하나의 송신 신호가 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터가 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 송신 신호의 품질 저하 및 수신 감도의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 제 1 회로 부품으로서는 특히 (3) 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
다이플렉서(60)와 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나가 전자계 결합하면 송신 신호는 송신 필터로부터 수신 필터를 경유해서 수신 경로에 이르게 된다. 이 때문에 상기 송신 신호 이외의 불요파 성분을 제거할 수 없는 상태에서 송신 신호를 수신 경로에 유입시키게 되기 때문에 수신 감도가 현저히 손상된다.
이것에 대하여 다이플렉서(60)와, 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다. 이것에 의해 송신 전력 증폭기(11 또는 12)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A~D) 중 어느 하나의 송신 신호가 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나가 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 수신 감도의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)은 복수의 유전체층이 적층된 다층 구조를 갖고, 상기 복수의 유전체층 중 적어도 하나에는 그라운드 전극 패턴이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 모듈 기판(91)의 전자계 차폐 기능이 향상된다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 모듈 기판(91)의 주면(91b) 측에 복수의 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있다. 고주파 모듈(1A)은 고주파 모듈(1A)의 z축 부방향측에 배치되는 외부 기판과, 복수의 외부 접속 단자(150)를 경유하여 전기 신호의 주고받음을 행한다. 또한, 복수의 외부 접속 단자(150) 중 몇개는 외부 기판의 그라운드 전위로 설정된다. 주면(91a 및 91b) 중 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에는 저배화(低背化)가 곤란한 송신 전력 증폭기(11 및 12)가 배치되지 않고 저배화가 용이한 수신 저잡음 증폭기(21 및 22), 및 스위치(53 및 54)가 배치되어 있으므로 고주파 모듈(1A) 전체를 저배화하는 것이 가능해진다. 또한, 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 수신 저잡음 증폭기(21 및 22)의 주위에 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로 수신 회로의 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다.
외부 접속 단자(150)는 도 2a 및 2b에 나타내는 바와 같이 수지 부재(93)를 z축 방향으로 관통하는 주상 전극이어도 좋고, 또한 주면(91b) 상에 형성된 범프 전극이어도 좋다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 송신 전력 증폭기(11 및 12)은 주면(91a)에 실장되어 있다.
송신 전력 증폭기(11 및 12)는 고주파 모듈(1A)이 갖는 회로 부품 중에서 발열량이 큰 부품이다. 고주파 모듈(1A)의 방열성을 향상시키기 위해서는 송신 전력 증폭기(11 및 12)의 발열을, 작은 열 저항을 갖는 방열 경로에서 외부 기판으로 방열하는 것이 중요하다. 만일, 송신 전력 증폭기(11 및 12)를 주면(91b)에 실장했을 경우, 송신 전력 증폭기(11 및 12)에 접속되는 전극 배선은 주면(91b) 상에 배치된다. 이 때문에 방열 경로로서는 주면(91b) 상의 (xy평면 방향을 따르는) 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 포함하게 된다. 상기 평면 배선 패턴은 금속 박막으로 형성되기 때문에 열 저항이 크다. 이 때문에 송신 전력 증폭기(11 및 12)를 주면(91b) 상에 배치했을 경우에는 방열성이 저하해 버린다.
이것에 대하여 송신 전력 증폭기(11 및 12)를 주면(91a)에 실장했을 경우, 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 관통 전극을 통해 송신 전력 증폭기(11 및 12)와 외부 접속 단자(150)를 접속할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11 및 12)의 방열 경로로서 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열 저항이 큰 xy평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11 및 12)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상된 소형의 고주파 모듈(1A)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 고주파 모듈(1A)의 방열성을 향상시키는 상기 구성에 의하면, 송신 전력 증폭기(11 및 12)와 z축 방향에 대향하는 주면(91b)의 영역에는 방열을 목적으로 하는 외부 접속 단자(150) 등이 배치되기 때문에 회로 부품의 배치가 제약된다. 한편, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(51)를 연결하는 송신 경로에는 대전력의 송신 신호가 흐르기 때문에 상기 송신 경로는 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하다. 이 관점으로부터 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(51)는 모듈 기판(91)을 사이에 두고 대향하도록 배치되는 것이 바람직하지만, 상기 제약에 의해 스위치(51)를 송신 전력 증폭기(11)와 대향하도록 배치하는 것은 곤란하다. 따라서, 스위치(51)를 송신 전력 증폭기(11)가 실장되는 주면(91a)에 송신 전력 증폭기(11)와 이웃하도록 실장하는 것이 바람직하다.
또한, 모듈 기판(91)을 평면에서 보았을 경우에 주면(91b)에 실장된 스위치(53)와, 주면(91a)에 실장된 송신 전력 증폭기(11)는 중복하지 않고, 또한 주면(91a)에 실장된 스위치(51)와, 주면(91b)에 실장된 스위치(53)는 중복하지 않는 것이 바람직하다.
이것에 의해 수신 경로에 배치된 스위치(53)와 송신 전력 증폭기(11)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치될 뿐만 아니라 스위치(53)와 송신 전력 증폭기(11)의 거리를 크게 확보할 수 있다. 또한, 수신 경로에 배치된 스위치(53)와 송신 경로에 배치된 스위치(51)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치될 뿐만 아니라 스위치(53)와 스위치(51)의 거리를 크게 확보할 수 있다. 이것에 의해 송신 회로와 수신 회로의 아이솔레이션이 보다 한층 향상되므로 송신 신호, 고조파, 및 상호 변조 왜곡의 불요파가 수신 경로에 유입하여 수신 감도를 저하시켜 버리는 것을 보다 한층 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에 나타내는 바와 같이 모듈 기판(91)을 평면에서 보았을 경우에 주면(91a)에 실장된 정합 회로(41)의 인덕터와 주면(91b)에 실장된 스위치(53)는 중복하고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 정합 회로(41)의 인덕터와 스위치(53)가 모듈 기판(91)을 통해 대향하고 있으므로 정합 회로(41)의 인덕터와 스위치(53)를 연결하는 배선 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 수신 경로에 있어서의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에 나타내는 바와 같이 모듈 기판(91)을 평면에서 보았을 경우에 주면(91a)에 실장된 듀플렉서(61(또는 수신 필터(61R)) 및 62(또는 수신 필터(62R))) 중 적어도 한쪽과, 주면(91b)에 실장된 스위치(53)는 중복하고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 듀플렉서(61 및 62) 중 적어도 한쪽과 스위치(53)가 모듈 기판(91)을 통해 대향하고 있으므로 듀플렉서(61 및 62) 중 적어도 한쪽과 스위치(53)를 연결하는 배선 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 수신 경로에 있어서의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 모듈 기판(91)을 평면에서 보았을 경우, 다이플렉서(60)와 스위치(55)는 중복하고 있다. 본 실시예에서는 스위치(55)와 제 1 인덕터는 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 비아 도체(91v)로 접속되어 있다.
이것에 의해 다이플렉서(60)와 스위치(55)가 모듈 기판(91)을 통해 대향하고 있으므로 다이플렉서(60)와 스위치(55)를 연결하는 배선 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 고주파 모듈(1A)에 있어서의 송신 경로 및 수신 경로의 양쪽에 있어서의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에 나타내는 바와 같이 모듈 기판(91)을 평면에서 보았을 경우에 송신 전력 증폭기(11), 스위치(51), 듀플렉서(61(또는 송신 필터(61T)) 또는 62(또는 송신 필터(62T)))의 순서로 주면(91a) 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 전기적인 접속 순서와 같은 순서로 송신 전력 증폭기(11), 스위치(51), 듀플렉서(61 또는 62)가 주면(91a) 상에 배치되게 된다. 이것에 의해 송신 전력 증폭기(11), 스위치(51), 듀플렉서(61 또는 62)를 연결하는 배선 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 송신 경로에 있어서의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 수신 저잡음 증폭기(21 및 22), 및 스위치(53 및 54)는 1개의 반도체 IC(10)에 내장되어 있어도 좋다. 이것에 의해 주면(91b)측의 z축 방향의 높이를 저감할 수 있고, 또한 주면(91b)의 부품 실장 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다.
[3. 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1B)의 회로 소자 배치 구성]
도 3a는 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1B)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 3b는 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1B)의 단면 구성 개략도이며, 구체적으로는 도 3a의 IIIB-IIIB선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 3a의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 정방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 3a의 (b)에는 주면(91b)을 z축 정방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예 2에 의한 고주파 모듈(1B)은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
본 실시예에 의한 고주파 모듈(1B)은 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)과 비교하여 다이플렉서(60), 스위치(51, 52, 및 55)의 배치 관계만이 상이하다. 이하, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1B)에 대하여 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)과 같은 점은 설명을 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 1 주면) 및 주면(91b)(제 2 주면)을 갖는 기판이다. 모듈 기판(91)으로서는 예를 들면, 복수의 유전체층의 적층 구조를 갖는 LTCC 기판, HTCC 기판, 부품 내장 기판, RDL을 갖는 기판, 또는 프린트 기판 등이 사용된다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1B)에서는 모듈 기판(91)의 주면(91b)측에 복수의 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있다.
도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1B)에서는, 송신 전력 증폭기(11 및 12), 듀플렉서(61~64), 정합 회로(31, 32, 41 및 42), 및 다이플렉서(60)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 표면 실장되어 있다. 한편, 수신 저잡음 증폭기(21 및 22), 스위치(51, 52, 53, 54 및 55)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 표면 실장되어 있다.
본 실시예에 의한 고주파 모듈(1B)에서는 도 3b에 나타내는 바와 같이 스위치(51, 52 및 55)는 주면(91b)에 실장되어 있다. 한편, 다이플렉서(60)는 주면(91a)에 실장되어 있다. 즉, 다이플렉서(60)와 스위치(51, 52 및 55)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다.
상기 구성에 의하면, 송신 전력 증폭기(11 또는 12)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A~D) 중 어느 하나의 송신 신호가 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 스위치(51, 52 및 55) 중 어느 하나가 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에 통신 밴드(A~D) 중 어느 하나의 송신 신호, 고조파, 또는 송신 전력 증폭기(11)에 의해 증폭된 송신 신호와 송신 전력 증폭기(12)에 의해 증폭된 송신 신호의 상호 변조 왜곡이 송신 경로 상의 회로 부품을 경유하지 않고 수신 경로(AR~DR) 중 어느 하나에 유입하여 수신 감도를 저하시키는 것을 억제할 수 있다. 또한, 송신 경로(AT~DT) 중 어느 하나를 전송하는 고출력의 송신 신호에 상기 송신 신호의 고조파가 중첩함으로써 고주파 모듈(1B)로부터 출력되는 송신 신호의 신호 품질이 열화하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 주면(91b) 상에는 스위치(51, 52 및 55) 중 적어도 하나가 배치되어 있으면 좋다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1B)에서는 모듈 기판(91)을 평면에서 보았을 경우, 다이플렉서(60)와 스위치(55)는 중복하고 있다. 본 실시예에서는 스위치(55)와 제 1 인덕터는 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 비아 도체(91v)로 접속되어 있다.
이것에 의해 다이플렉서(60)와 스위치(55)가 모듈 기판(91)을 통해 대향하고 있으므로 다이플렉서(60)와 스위치(55)를 연결하는 배선 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 고주파 모듈(1B)에 있어서의 송신 경로 및 수신 경로의 양쪽에 있어서의 전송 손실을 저감할 수 있다.
[4. 효과 등]
이상, 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 안테나 접속 단자(100)와, 안테나 접속 단자(100)에 접속되고 적어도 칩 형상의 제 1 인덕터를 갖는 다이플렉서(60)와, 송신 신호를 증폭하는 송신 전력 증폭기(11)와, 다이플렉서(60)와 송신 전력 증폭기(11)를 연결하는 송신 경로에 배치된 제 1 회로 부품을 구비하고, 제 1 인덕터는 주면(91b)에 배치되어 있고, 송신 전력 증폭기(11) 또는 제 1 회로 부품은 주면(91a)에 배치되어 있다.
이것에 의해 송신 전력 증폭기(11)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A 또는 B)의 송신 신호가 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 송신 전력 증폭기(11) 또는 제 1 회로 부품이 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에 통신 밴드(A 또는 B)의 송신 신호, 고조파, 또는 송신 전력 증폭기(11)에 의해 증폭된 송신 신호와 송신 전력 증폭기(12)에 의해 증폭된 송신 신호의 상호 변조 왜곡이 송신 경로 상의 회로 부품을 경유하지 않고 수신 경로(AR~DR) 중 어느 하나에 유입하여 수신 감도를 저하시키는 것을 억제할 수 있다. 또한, 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송하는 고출력의 송신 신호에 상기 송신 신호의 고조파가 중첩함으로써 고주파 모듈(1)로부터 출력되는 송신 신호의 신호 품질이 열화하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 회로 부품은,
(1) 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터,
(2) 스위치(51 또는 52),
(3) 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나, 및
(4) 스위치(55),
중 적어도 하나이어도 좋다.
또한, 주면(91b)에는 외부 기판과 접속되는 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있고, 송신 전력 증폭기(11)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 좋다.
이것에 의해 송신 전력 증폭기(11)의 방열 경로로서 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열 저항이 큰 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상된 소형의 고주파 모듈(1)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 제 1 회로 부품으로서는 특히, (1) 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터인 것이 바람직하다.
이것에 의해 송신 전력 증폭기(11)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A 또는 B)의 송신 신호가 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 정합 회로(31)의 인덕터 또는 정합 회로(32)의 인덕터가 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 송신 신호의 품질 저하 및 수신 감도의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 제 1 회로 부품으로서는 특히, (3) 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이것에 의해 송신 전력 증폭기(11)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A 또는 B)의 송신 신호가 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 송신 필터(61T~64T) 중 어느 하나, 또는 듀플렉서(61~64) 중 어느 하나가 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 수신 감도의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 제 1 인덕터는 주면(91a)에 실장되어 있고, 스위치(51, 52 및 55)는 주면(91b)에 실장되어 있어도 좋다.
이것에 의해 송신 전력 증폭기(11)로부터 출력된 대전력의 통신 밴드(A 또는 B)의 송신 신호가 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송할 때에 다이플렉서(60)와 송신 전력 증폭기(11) 또는 제 1 회로 부품이 전자계 결합하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에 통신 밴드(A 또는 B)의 송신 신호, 고조파, 또는 송신 전력 증폭기(11)에 의해 증폭된 송신 신호와 송신 전력 증폭기(12)에 의해 증폭된 송신 신호의 상호 변조 왜곡이 송신 경로 상의 회로 부품을 경유하지 않고 수신 경로(AR~DR) 중 어느 하나에 유입하여 수신 감도를 저하시키는 것을 억제할 수 있다. 또한, 송신 경로(AT 또는 BT)를 전송하는 고출력의 송신 신호에 상기 송신 신호의 고조파가 중첩함으로써 고주파 모듈(1)로부터 출력되는 송신 신호의 신호 품질이 열화하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)을 평면에서 보았을 경우, 제 1 인덕터와 스위치(55)는 중복하고 있어도 좋다.
이것에 의해 다이플렉서(60)와 스위치(55)가 모듈 기판(91)을 통해 대향하고 있으므로 다이플렉서(60)와 스위치(55)를 연결하는 배선 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 고주파 모듈(1)에 있어서의 송신 경로 및 수신 경로의 양쪽에 있어서의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 통신 장치(5)는 안테나(2)에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RFIC(3)와, 안테나(2)와 RFIC(3) 사이에서 고주파 신호를 전송하는 고주파 모듈(1)을 구비한다.
이것에 의해 수신 감도의 열화 또는 송신 신호의 품질 열화가 억제된 통신 장치(5)를 제공하는 것이 가능해진다.
(그 외의 실시형태 등)
이상, 본 발명의 실시형태에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치에 대하여 실시형태 및 실시예를 들어 설명했지만, 본 발명에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치는 상기 실시형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태 및 실시예에 있어서의 임의의 구성요소를 조합하여 실현되는 별도의 실시형태나, 상기 실시형태 및 실시예에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 상기 고주파 모듈 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시형태 및 그 실시예에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치에 있어서, 도면에 개시된 각 회로 소자 및 신호 경로를 접속하는 경로 사이에 별도의 회로 소자 및 배선 등이 삽입되어 있어도 좋다.
(산업상 이용가능성)
본 발명은 멀티밴드 대응의 프런트 엔드부에 배치되는 고주파 모듈로서 휴대전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 모듈 기판과,
    안테나 접속 단자와,
    상기 안테나 접속 단자에 접속되고, 적어도 칩 형상의 제 1 인덕터를 갖는 LC 필터와,
    송신 전력 증폭기와,
    상기 LC 필터와 상기 송신 전력 증폭기를 연결하는 송신 경로에 배치된 제 1 회로 부품을 구비하고,
    상기 제 1 인덕터는 상기 제 1 주면에 배치되어 있고,
    상기 송신 전력 증폭기 또는 상기 제 1 회로 부품은 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 부품은,
    (1) 상기 송신 전력 증폭기의 출력 단자에 접속된 칩 형상의 제 2 인덕터,
    (2) 상기 송신 전력 증폭기의 출력 단자 또는 상기 제 2 인덕터에 접속된 공통 단자, 제 1 통신 밴드의 송신 신호를 전송하는 제 1 송신 경로의 일단에 접속된 제 1 선택 단자, 및 제 2 통신 밴드의 송신 신호를 전송하는 제 2 송신 경로의 일단에 접속된 제 2 선택 단자를 갖고, 상기 공통 단자와 상기 제 1 선택 단자의 접속, 및 상기 공통 단자와 상기 제 2 선택 단자의 접속을 스위칭하는 제 1 스위치,
    (3) 상기 제 1 송신 경로 또는 상기 제 2 송신 경로에 배치된 송신 필터 또는 듀플렉서, 및
    (4) 상기 안테나 접속 단자 또는 상기 LC 필터에 접속되고, 상기 안테나 접속 단자와 상기 제 1 송신 경로의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 또한 상기 안테나 접속 단자와 상기 제 2 송신 경로의 접속 및 비접속을 스위칭하는 안테나 스위치,
    중 적어도 하나인 고주파 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주면에는 외부 기판과 접속되는 외부 접속 단자가 배치되어 있고,
    상기 송신 전력 증폭기는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 주면에는 외부 기판과 접속되는 외부 접속 단자가 배치되어 있고,
    상기 제 1 회로 부품은 상기 제 2 인덕터, 상기 송신 필터, 및 상기 듀플렉서 중 하나인 고주파 모듈.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 주면에는 외부 기판과 접속되는 외부 접속 단자가 배치되어 있고,
    상기 제 1 회로 부품은 상기 제 1 스위치 및 상기 안테나 스위치 중 한쪽인 고주파 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 부품은 상기 안테나 스위치이고,
    상기 모듈 기판을 평면에서 보았을 경우, 상기 제 1 인덕터와 상기 안테나 스위치는 중복하고 있는 고주파 모듈.
  7. 안테나에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전송하는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 고주파 모듈을 구비하는 통신 장치.
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