高頻開關模塊的製作方法

2023-07-05 01:30:56 3

專利名稱：高頻開關模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及在微波頻帶等高頻帶中使用的高頻開關模塊，特別涉及將高頻開關和濾波器等其他高頻部件複合化的高頻開關模塊。
背景技術：
近來，便攜電話機等移動通信設備的發展非常驚人。作為移動通信設備所用的高頻部件，有用於切換天線和發送電路之間的連接、及天線和接收電路之間的連接的高頻開關。
例如(日本)特開平2-108301號公開的高頻開關支持例如EGSM900(Extended Global System for Mobile Communications，擴展的全球移動通信系統)、GSM1800、PCS(Personal Communication Service，個人通信業務)等中的一種發送接收系統，具有配置在發送電路和天線之間的開關元件(二極體)、以及配置在天線和接收電路之間的λ/4相位線路。λ/4相位線路的接收電路側經二極體接地，所以高頻開關用作根據各二極體中流過的偏置電流來切換信號路徑的λ/4型開關電路。
圖38是具備這種高頻開關的單頻段便攜電話機用RF電路的示例方框圖。具備高頻開關的便攜電話機等移動通信設備具備高頻開關電路SW，連接在天線ANT上；低通濾波器f1等濾波電路，設在發送電路TX和高頻開關電路SW之間，用於防止來自發送電路TX的發送信號中包含的諧波分量從天線ANT發射，並且防止來自天線ANT的接收信號的一部分流入發送電路TX；帶通濾波器f2等濾波電路，特別是聲表面波濾波器(SAW濾波器)，設在天線ANT和接收電路RX之間，用於使來自發送電路TX的發送信號的一部分不轉入接收電路RX，並且去除來自天線ANT的接收信號中包含的諧波分量。
除了這種單頻段便攜電話機之外，隨著便攜電話機的急劇普及，也開發出用能夠一臺便攜終端設備來使用多種通信方式的雙頻段便攜電話機、和三頻段便攜電話機等多頻段便攜電話機。單頻段便攜電話機只支持一種發送接收系統，而雙頻段便攜電話機支持2種發送接收系統，三頻段便攜電話機支持3種發送接收系統。多頻段便攜電話機的RF電路方框圖的一例示於圖36。該例是雙頻段便攜電話機的RF電路方框圖，為了能夠使發送接收共用一個天線來進行雙向通信，具有分波器DP，由多個濾波器構成；以及高頻開關電路SW1、SW2，切換天線ANT和發送電路TX或接收電路RX之間的連接。
為了降低噪聲指數、提高接收靈敏度，EGSM900等便攜電話機在RF電路中具備具有2根信號線的平衡型高頻部件(例如接收路徑RX上配置的低噪聲放大器LNA及其後級的混頻器MIX等)。
在低噪聲放大器LNA是平衡輸入型的情況下，如圖37所示，低噪聲放大器LNA上連接的SAW濾波器以往是信號端子為1根的不平衡型、即不平衡-不平衡型的濾波器結構，所以與LNA的連接需要平衡-不平衡變換電路。
此外，高頻開關和SAW濾波器等器件通常被設計為特性阻抗為50Ω，而低噪聲放大器LNA的輸入阻抗為50Ω～300Ω左右。因此，在許多情況下，各高頻部件的特性阻抗不同，需要阻抗變換電路。作為具備平衡-不平衡電路及阻抗變換電路兩者的功能的電路元件，已知有平衡-不平衡變換器(Balun)，但是使用Balun也必然使部件個數增加。此外，平衡-不平衡變換器和SAW濾波器之間的連接也必須考慮阻抗匹配，為了匹配，需要電容器、電感器等附屬部件。因此，具有下述問題便攜電話機的尺寸增大，而且成本增大。
作為高頻部件的小型、輕型化的手段，通過LTCC(Low TemperatureCo-Fireable Ceramics；低溫燒結陶瓷)技術，使構成高頻開關電路或濾波電路等的電容器、電感器等元件的一部分內置在疊層體(多層基板)中，從而具有多種電路功能的複合部件。
例如(日本)特開平6-197040號公開了在低溫燒結絕緣陶瓷薄片構成的疊層體內一體化地內置了傳輸線及電容器的高頻開關。此外，(日本)特開平10-32521號公開了通過在多層基板中一體化地搭載RF級間濾波器(SAW濾波器)而小型、輕型化了的高頻開關。此外，(日本)特開平11-225089號公開了為了支持兩種以上的發送接收系統而將分波器及高頻開關一體化到由低溫燒結絕緣陶瓷材料構成的疊層體中的多頻段便攜電話機用高頻開關。這種將高頻開關和其他高頻部件複合化的部件稱為高頻開關模塊。
在高頻開關模塊中，可以通過LTCC技術使電容器、電感器等電路元件的一部分內置在疊層體中，將多種電路功能複合化，但是實際上難以得到可供實用的電特性。例如將高頻開關、和其接收系統上連接的SAW濾波器一體化在疊層體內的情況下，只有充分考慮高頻開關和SAW濾波器之間的阻抗匹配，並且減少連接點上的反射損耗來進行連接，才可以在從高頻開關到SAW濾波器輸出端的接收路徑上降低由不匹配造成的接收信號的損耗。但是如果將高頻開關和SAW濾波器複合化，則在從發送電路到天線的發送路徑上發送信號的損耗增加，得不到期望的電特性。此外，迄今從未嘗試過將構成高頻開關的高頻電路的一部分平衡化。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種高頻開關模塊，它將高頻開關和SAW濾波器等其他高頻部件複合一體化，小型而且電特性優良。
本發明的另一目的在於提供一種高頻開關模塊，它具備平衡-不平衡變換電路或平衡-不平衡變換電路和阻抗變換電路，電特性優良。
本發明第一形態的高頻開關模塊以由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體為多層基板，具備高頻開關電路，被連接在天線、發送電路以及接收電路之間，具備多個開關元件；以及聲表面波濾波器，被連接在所述高頻開關電路和所述接收電路之間；其特徵在於，在所述開關電路和所述聲表面波濾波器之間配置有相位校正電路，所述高頻開關電路以第1開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，所述第1傳輸線及所述第1電容器的至少一部分由疊層體的所述電極圖案構成，所述聲表面波濾波器被封裝在疊層體上。
本發明第二形態的高頻開關模塊以由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體為多層基板，其特徵在於，具備高頻開關電路，切換發送接收系統的發送電路和接收電路；以及平衡-不平衡變換電路，被連接在所述高頻開關電路的接收系統上，連接平衡型電路和不平衡型電路；所述高頻開關電路以第1開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，所述第1傳輸線及所述第1電容器的至少一部分由疊層體的所述電極圖案構成，所述平衡-不平衡變換電路是不平衡輸入·平衡輸出的聲表面波濾波器，被封裝在疊層體上。
本發明第三形態的高頻開關模塊以由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體為多層基板，其特徵在於，具備高頻開關電路，切換發送接收系統的發送電路和接收電路；聲表面波濾波器，被連接在所述高頻開關電路的接收系統上；以及平衡-不平衡變換電路，被連接在所述聲表面波濾波器上；所述高頻開關電路以開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，所述第1傳輸線及所述第1電容器的至少一部分由疊層體的所述電極圖案構成，所述平衡-不平衡變換電路是平衡-不平衡變換器，所述平衡-不平衡變換器以第2傳輸線為主要元件，所述第2傳輸線由疊層體的所述電極圖案形成。


圖1是本發明一實施形態的高頻開關模塊的電路方框圖；圖2是圖1所示的高頻開關模塊的等價電路的示例圖；圖3是本發明另一實施形態的高頻開關模塊的電路方框圖；圖4是圖3所示的高頻開關模塊的等價電路的示例圖；圖5是構成圖4高頻開關模塊的疊層體的各層的電極圖案的示例圖；圖6是本發明一實施形態的高頻開關模塊的透視圖；圖7是發送時從連接點IP1側看接收電路RX時的等價電路圖；圖8(a)是直接連接高頻開關和SAW濾波器時從GSM1800 TX到ANT的插入損耗特性的曲線圖；圖8(b)是直接連接高頻開關和SAW濾波器時從連接點IP1看到的反射特性的曲線圖；圖8(c)是直接連接高頻開關和SAW濾波器時阻抗特性的史密斯圓圖；圖8(d)是直接連接高頻開關和SAW濾波器時從天線ANT到GSM1800RX的插入損耗特性的曲線圖；圖9(a)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時從GSM1800 TX到ANT的插入損耗特性的曲線圖；圖9(b)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時從連接點IP1看到的反射特性的曲線圖；圖9(c)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時阻抗特性的史密斯圓圖；圖9(d)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時從ANT到GSM1800RX的插入損耗特性的曲線圖；圖10(a)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時從GSM1800 TX到ANT的插入損耗特性的曲線圖；圖10(b)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時從連接點IP1看到的反射特性的曲線圖；圖10(c)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時阻抗特性的史密斯圓圖；圖10(d)是經傳輸線來連接高頻開關和SAW濾波器時從ANT到GSM1800 RX的插入損耗特性的曲線圖；圖11(a)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時從GSM1800 TX到ANT的插入損耗特性的曲線圖；圖11(b)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時從連接點IP1看到的反射特性的曲線圖；圖11(c)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時阻抗特性的史密斯圓圖；圖11(d)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時從ANT到GSM1800 RX的插入損耗特性的曲線圖；圖12(a)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時從GSM1800 TX到ANT的插入損耗特性的曲線圖；圖12(b)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時從連接點IP1看到的反射特性的曲線圖；圖12(c)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時阻抗特性的史密斯圓圖；圖12(d)是經電感器來連接高頻開關和SAW濾波器時從ANT到GSM1800 RX的插入損耗特性的曲線圖；圖13(a)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時從GSM1800 TX到ANT的插入損耗特性的曲線圖；圖13(b)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時從連接點IP1看到的反射特性的曲線圖；
圖13(c)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時阻抗特性的史密斯圓圖；圖13(d)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時從ANT到GSM1800 RX的插入損耗特性的曲線圖；圖14(a)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時從GSM1800 TX到ANT的插入損耗特性的曲線圖；圖14(b)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時從連接點IP1看到的反射特性的曲線圖；圖14(c)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時阻抗特性的史密斯圓圖；圖14(d)是經電容器來連接高頻開關和SAW濾波器時從ANT到GSM1800 RX的插入損耗特性的曲線圖；圖15(a)是本發明的高頻開關模塊的GSM1800 TX和天線ANT之間的插入損耗特性的曲線圖；圖15(b)是現有的高頻開關模塊的GSM1800 TX和天線ANT之間的插入損耗特性的曲線圖；圖16是本發明另一實施形態的高頻開關模塊的電路方框圖；圖17是圖16所示的高頻開關模塊的等價電路的示例圖；圖18是本發明另一實施形態的高頻開關模塊的電路方框圖；圖19是圖18所示的高頻開關模塊的等價電路的示例圖；圖20是本發明一實施形態的高頻開關模塊的平面圖；圖21是本發明一實施形態的高頻開關模塊的透視圖；圖22是構成具有圖19等價電路的高頻開關模塊的疊層體的各層的電極圖案圖；圖23(a)是本發明的高頻開關模塊所用的平衡-不平衡變換器的另一例的等價電路圖；圖23(b)是本發明的高頻開關模塊所用的平衡-不平衡變換器的另一例的等價電路圖；圖24是圖16所示的高頻開關模塊的等價電路的另一示例圖；圖25是本發明另一實施形態的高頻開關模塊的電路方框圖；圖26是圖25所示的高頻開關模塊的等價電路的示例方框圖；
圖27是本發明另一實施形態的高頻開關模塊的透視圖；圖28是構成具有圖26所示的等價電路的高頻開關模塊的疊層體的各層的電極圖案圖；圖29(a)是本發明的高頻開關模塊的EGSM900 TX和天線ANT之間的衰減特性的曲線圖；圖29(b)是本發明的高頻開關模塊的EGSM900 TX和天線ANT之間的插入損耗特性的曲線圖；圖30(a)是本發明的高頻開關模塊的GSM1800/PCS TX和天線之間的衰減特性的曲線圖；圖30(b)是本發明的高頻開關模塊的GSM1800/PCS TX和天線ANT之間的插入損耗特性的曲線圖；圖31(a)是本發明的高頻開關模塊的天線ANT和EGSM900 RX之間的插入損耗特性的曲線圖；圖31(b)是本發明的高頻開關模塊的天線ANT和GSM1800 RX之間的插入損耗特性的曲線圖；圖32(a)是本發明的高頻開關模塊的EGSM900 RX的振幅平衡度和頻率之間的關係的曲線圖；圖32(b)是本發明的高頻開關模塊的EGSM900 RX的相位平衡度和頻率之間的關係的曲線圖；圖33(a)是本發明的高頻開關模塊的GSM1800 RX的振幅平衡度和頻率之間的關係的曲線圖；圖33(b)是本發明的高頻開關模塊的GSM1800 RX的相位平衡度和頻率之間的關係的曲線圖；圖34是本發明另一實施形態的高頻開關模塊的電路方框圖；圖35是本發明另一實施形態的高頻開關模塊的平面圖；圖36是多頻段便攜電話機的RF電路的示例方框圖；圖37是低噪聲放大器LNA為平衡輸入型的RF電路的示例方框圖；圖38是單頻段便攜電話機的RF電路的示例方框圖。
具體實施例方式
圖1示出本發明的高頻開關模塊的電路的一例，圖2示出圖1的高頻開關模塊的等價電路的一例。在該高頻開關模塊中，相位校正電路LD4被配置在高頻開關SW和SAW濾波器f2之間，這些部件被複合化。
研究高頻開關SW和SAW濾波器的複合化的結果判明，如果只考慮高頻開關SW和其接收電路側上連接的SAW濾波器之間的連接點上的阻抗匹配，則來自發送電路的發送信號的損耗增加。因此，以不經相位校正電路而將GSM1800用的高頻開關和SAW濾波器複合化的高頻開關模塊為例，來研究發送電路TX-天線ANT間的插入損耗特性。其結果表明，如圖8所示，在GSM1800的發送頻率近旁的1.7GHz上發生稱為下落(DIP)的衰減，因此發送頻帶上的插入損耗惡化到不連接SAW濾波器的情況下的約2倍左右。
研究下落(DIP)的發生原因的結果表明，通過將高頻開關和SAW濾波器複合化，發送信號的一部分被吸收到接收電路側，發生稱為下落(DIP)的衰減，發送信號的插入損耗增大。
在圖2所示的高頻開關模塊中，按圖7所示的等價電路用電路仿真器來評價從發送路徑和接收路徑之間的連接點IP1在發送時的接收電路側的阻抗ZIP1，可知表示向高頻開關的接收電路側看去的阻抗特性的史密斯圓圖在發送頻帶上畫出旋轉的軌跡。如果這樣在阻抗特性的旋轉軌跡上存在發送頻率，則反射損失小，所以從連接點IP1向接收電路RX側看去時的阻抗接近特性阻抗。換言之，發送電路TX和接收電路RX之間的隔離不夠，在插入損耗中發生下落(DIP)，從發送電路到天線的插入損耗特性惡化。
進而研究的結果表明，這種現象受構成開關電路的開關元件(二極體或場效應電晶體)的連接線等引起的寄生電感影響很大。例如，二極體工作時的等價電路在圖7中如DD2所示，由電感器、電容器以及電阻構成，與地之間串聯連接的電感器構成寄生電感。
通過使用高頻電路分析工具的電路仿真器(阿基倫特技術公司的Advanced Design System)等價地增減寄生電感，來確認其影響，可知如果減少寄生電感，則阻抗的旋轉軌跡畫出小的圓，隨之反射特性也被改善。然而，實際的寄生電感由開關元件的構造來決定，實際上難以像電路仿真器那樣自由地減少電感。這裡所用的電路仿真器對高頻開關和聲表面波濾波器等構成元件預先得到特性數據的實測值，並根據該特性數據進行仿真，得到接近實際形成試樣的結果的評價。
因此，本發明人等著眼於下述事實如果將下落(DIP)發生的頻率移動到足夠遠離發送頻率的頻率，則插入損耗特性不惡化；因此發現在高頻開關和SAW濾波器之間連接移動相位的相位校正電路即可。
在本發明的優選實施形態中，高頻開關具備第1開關元件，被配置在發送電路和天線之間；第1傳輸線或電感器，將上述第1開關元件的發送電路側接地；第2傳輸線，被配置在上述天線和上述接收電路之間；以及第2開關元件，將上述第2傳輸線的接收電路側接地；上述相位校正電路與上述第2傳輸線串聯連接。相位校正電路由傳輸線或電容器構成，可以由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體的上述電極圖案構成，也可以作為片狀電感器或片狀電容器而封裝在疊層體上。
為了使便攜電話機的RF電路平衡化，本發明的高頻開關模塊最好具有不平衡輸入-平衡輸出型的SAW濾波器作為SAW濾波器。如果SAW濾波器具有不同的輸入阻抗及輸出阻抗而具備阻抗變換電路的功能，則最好在與LNA等其他高頻部件相連時，也可以不另外使用阻抗變換電路，能夠實現電特性的提高和RF電路的小型化。如果在聲表面波濾波器的平衡輸出端的近旁，與平衡輸出端並聯而連接電感器，則由於後述的理由，來自平衡輸出端的差動信號的波紋(Ripple)小，所以最好這樣。
本發明另一實施形態的高頻開關模塊具備高頻開關電路，切換發送接收系統的發送電路和接收電路；以及平衡-不平衡變換電路，被連接在上述高頻開關電路的接收系統上，連接平衡型電路和不平衡型電路；上述高頻開關電路以第1開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，上述第1傳輸線和上述第1電容器的至少一部分由具有電極圖案的絕緣體層構成的疊層體的上述電極圖案構成，上述平衡-不平衡變換電路作為不平衡輸入-平衡輸出的聲表面波濾波器(SAW濾波器)而被封裝在上述疊層體上。也可以使聲表面波濾波器具有不同的輸入阻抗及輸出阻抗，具有阻抗變換電路的功能。
在從事便攜電話機的RF電路部的複合化、小型化及高性能化的過程中，想到通過使用平衡輸出型的SAW濾波器，並且將其與平衡輸入型LNA相連，不使用平衡-不平衡變換器也能夠構成RF電路。SAW濾波器在壓電基板的主面上沿表面波的傳播方向使多個IDT(Inter-digital Transducer，叉指式換能器)電極接近來配置，並且在它們的兩側配設反射器。作為SAW濾波器，信號端子為1個的不平衡型、即不平衡-不平衡的濾波器結構是普通的，最近下述SAW濾波器已被實用化巧妙設計電極指的交叉寬度、排列及耦合，具有不同的輸入阻抗及輸出阻抗，具有平衡-不平衡變換功能。如果將這種SAW濾波器封裝在構成高頻開關的疊層體上，則能夠考慮SAW濾波器和高頻開關的阻抗匹配而將兩者複合化，所以無損於各自的電性能。此外，在具備平衡-不平衡變換功能的SAW濾波器上連接平衡輸入型電路元件的情況下，如果按照LNA等電路元件的輸入阻抗及輸出阻抗來選擇SAW濾波器，使其具有平衡-不平衡變換電路的功能，則能夠實現電特性的提高和RF電路的小型化，最好這樣。
在SAW濾波器被連接在低噪聲放大器LNA上的情況下，如果到低噪聲放大器LNA的輸入信號的振幅平衡度及相位平衡度不好，則低噪聲放大器易受外來噪聲影響，發生振蕩等故障，所以最好使振幅平衡度在±1dB以內，相位平衡度在180±10度以內。振幅平衡度是平衡端子間的高頻功率差，而相位平衡度表示其相位差。
SAW濾波器具有上述平衡度特性，但是在將其封裝到電路板上、布設連接線路、與低噪聲放大器相連的情況下，需要3～5mm左右的連接線路，由此產生寄生電感或寄生電容。此外，SAW濾波器也由於用於引線結合的引線或模製樹脂而具有寄生電感或電容。因此，平衡輸出信號在接收頻帶內產生波紋(Ripple)，通帶中的插入損耗特性惡化，不能得到期望的振幅平衡度及相位平衡度。但是如果將SAW濾波器封裝在疊層體上而與高頻開關複合化，則兩者的阻抗匹配變得容易，並且能夠用疊層體內形成的傳輸線來連接封裝SAW濾波器的平衡輸出端和高頻開關模塊的各個電路板。因此，通過適當設定傳輸線的線路長度等，能夠將來自平衡輸出端的差動輸出信號的相位平衡度及振幅平衡度調整到期望的範圍。此外，如果在SAW濾波器的平衡輸出端的近旁配置與其並聯的電感器，則能夠抑制寄生電容或寄生電感等寄生阻抗在接收頻帶內產生波紋(Ripple)。
SAW濾波器和與其平衡輸出端並聯配置的電感器通過疊層體內形成的連接線路相連。連接線路與其他傳輸線等同樣由電極圖案形成，但是在等價電路中是實質上沒有電感等電路功能的線路。與SAW濾波器的平衡輸出端並聯配置的電感器是片狀電感器，可以封裝在疊層體上，也可以用盤狀、曲折狀或螺旋狀的傳輸線形成在疊層體內。
進行各種研究的結果表明，為了發揮並聯配置的電感器的波紋抑制效果，最好將電感器配置在距平衡輸出端子的最近的地方以減小寄生電感，通過絕緣基板上的連接線路來連接SAW濾波器和與其並聯的電感器。例如如圖35所示，通過將平衡輸出型SAW濾波器fe2、fg2和電感器LG、LD緊挨著配置在一個疊層體中，能夠縮短連接SAW濾波器fe2、fg2和電感器LG、LD的線路圖案的長度，能夠減小SAW濾波器fe2、fg2的輸出端和與它們並聯配置的電感器LG、LD之間的寄生電感分量。
電感器及聲表面波濾波器通過疊層體內形成的連接線路相連。可以將電感器作為片狀電感器而封裝在疊層體上，也可以用做成盤狀、曲折狀或螺旋狀的傳輸線形成在疊層體內。
本發明另一實施形態的高頻開關模塊具備高頻開關電路，切換發送接收系統的發送電路和接收電路；SAW濾波器，被連接在上述高頻開關電路的接收系統上；以及平衡-不平衡變換電路，被連接在上述SAW濾波器上；上述高頻開關電路以第1開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，上述第1傳輸線及上述第1電容器的至少一部分由疊層體的電極圖案構成，上述平衡-不平衡變換電路是平衡-不平衡變換器(Balun)，以第2傳輸線為主要元件，上述第2傳輸線由上述電極圖案構成。
SAW濾波器用作阻抗變換電路，但是在不能得到所需的阻抗的情況下，最好使SAW濾波器為不平衡輸入-不平衡輸出，將平衡-不平衡變換器(Balun)用作平衡-不平衡變換電路及阻抗變換電路。平衡-不平衡變換器(Balun)與高頻開關及SAW濾波器一起被一體地構成在疊層體上，但是在有限的疊層體內內置平衡-不平衡變換器的傳輸線的情況下，也有時不能確保所需的傳輸線的長度、不能得到期望的匝數，或者難以對稱地構成平衡側的傳輸線。在這種情況下，不能得到所需的輸入輸出阻抗、相位平衡度(Phase Balance)及振幅平衡度(Amplitude Balance)，但是在輸入側的傳輸線和地之間配置電容器，或者在平衡輸出端間配置電容器，並適當調整它們即可。
這種電容器可以作為電極圖案而內置在疊層體中，也可以作為片狀電容器而搭載在疊層體上。此外，平衡-不平衡變換器(Balun)的地最好與高頻開關等其他電路部件公用。特別是如果使平衡側的地與其他電路部件的地公用，則從公共地看到的相位為0度。
在本發明的優選實施形態中，疊層體是具有對置的主面和與上述主面相連的側面的板狀，聲表面波濾波器作為裸片被倒裝封裝在至少一個主面上。傳輸線最好使用帶狀線、微帶線、共面線(コプレ一ナラィン)等。[1]高頻開關電路和聲表面波濾波器的複合化圖1示出本發明的高頻開關模塊的電路的一例，圖2示出其等價電路的一例。該高頻開關模塊在高頻開關SW和SAW濾波器f2之間具有相位校正電路LD4，這些部件被複合化。
圖8示出不經相位校正電路而連接高頻開關和SAW濾波器的比較例的高頻開關模塊的一例的電特性。如圖8(a)所示，可知在插入損耗特性中，在GSM1800的發送頻率近旁的1.7GHz上發生下落(DIP)，因此在發送頻帶上插入損耗惡化。
為了防止這種插入損耗特性的惡化，在本發明中，將由傳輸線、電感器及電容器中的至少一個構成的相位校正電路串聯連接在高頻開關和聲表面波濾波器之間。連接各種相位校正電路時的電特性示於圖9～圖14。此外，表1同時示出插入損耗特性和相位特性。
表1

表1(續)

圖9及圖10示出作為相位校正電路而設置了寬為0.14mm、長L分別為1mm及2mm的傳輸線的情況下高頻開關模塊的電特性。如圖9(c)及圖10(c)所示，可知相位校正電路越長，則阻抗的旋轉軌跡越小。此外，圖9(b)及圖10(b)示出從連接點IP1向接收電路RX側看去時的反射特性(Return Loss，回損)。如果設置相位校正電路，則相位略微超前，並且呈現小的反射損耗的頻率向低頻側移動，其絕對值也減少。
圖11及圖12示出作為相位校正電路而設置了集總參數電感器(電感L分別為0.5nH及1nH的片狀電感器)的情況下高頻開關模塊的電特性。如圖11(c)及圖12(c)所示，可知電感越大，則阻抗的旋轉軌跡越小。此外，圖11(b)及圖12(b)示出從連接點IP1向接收電路RX側看去時的反射特性(Return Loss，回損)。如果設置相位校正電路，則相位略微超前，並且呈現大的反射損耗的頻率向低頻側移動，其絕對值也減少。
圖13及圖14示出作為相位校正電路而設置了電容值C分別為5pF及15pF的片狀電容器的情況下的電特性。如圖13(b)及圖14(b)所示，片狀電容器的電容值越小，則相位越略微滯後，並且呈現大的反射特性的頻率向高頻側移動。
圖9(d)～圖14(d)示出從上述高頻開關模塊中的天線到接收電路的插入損耗特性。可知即使在高頻開關和SAW濾波器間設置相位校正電路，從天線到接收電路的插入損耗特性也不惡化。
圖3～圖6詳細示出本發明另一實施形態的高頻開關模塊。該高頻開關模塊用單一多址方式來支持2種不同的通信方式，第1發送接收系統是EGSM900(發送頻率為880～915MHz，接收頻率為925～960MHz)，第2發送接收系統是GSM1800(發送頻率為1710～1785MHz，接收頻率為1805～1880MHz)。圖3是將本發明的高頻開關模塊用於支持2種發送接收系統的雙頻段便攜電話機用的RF電路中的情況下的電路方框圖。該高頻開關模塊具有由低通濾波器和高通濾波器構成的分波器(DP)，用於從ANT上連接的端子分離出低頻側的第1發送接收系統(例如EGSM900)、和高頻側的第2發送接收系統(例如EGSM900的大致2倍的頻帶的GSM1800)。
在分波器(DP)的低通濾波器側的後級，具有第1高頻開關SW1，切換連接第1發送接收系統(EGSM900)的發送電路(EGSM900 TX)和分波器的路徑、以及連接第1發送接收系統的接收電路(EGSM900 RX)和分波器的路徑。此外，在分波器的高通濾波器側的後級，具有第2高頻開關SW2，切換連接第2發送接收系統的接收電路(GSM1800 RX)和分波器的路徑、以及連接第2發送接收系統的發送電路(GSM1800 TX)和分波器的路徑。在各個高頻開關SW1、SW2和發送電路之間配置有低通濾波器fe1、fg1，在高頻開關和接收電路之間配置有SAW濾波器fe2、fg2，在第1高頻開關SW1和SAW濾波器fe2之間配置有相位校正電路LG4，在第2高頻開關SW2和SAW濾波器fg2之間配置有相位校正電路LD4。
圖4示出上述雙頻段便攜電話機所用的高頻開關模塊的等價電路的一例。圖4的虛線外側的電容器C作為外附部件被配置在電路板上等，但是可以將該外附部件形成在後述的疊層體內，也可以搭載在疊層體上。
天線ANT上連接的分波器DP具有2個串聯諧振電路，由傳輸線LF2和電容器CF1構成一個陷波電路，由傳輸線LF3和電容器CF3構成另一個陷波電路。一個陷波電路與在天線ANT的後級用作低通濾波器的傳輸線LF1相連，是傳輸線LF1的後級，被配置在傳輸線LF1的一端和地之間。
另一個陷波電路與在天線ANT的後級用作高通濾波器的電容器CF2相連，是電容器CF2的後級，被配置在電容器CF2的一端和地之間。為了提高高通濾波器特性，與電容器CF2串聯連接有電容器CF4。電容器CF4也用作第2高頻開關SW2的隔直流電容器。通過該結構，分波器DP在期望的頻帶中呈現寬帶的插入損耗特性，在無用的頻帶中可發現陡峭的衰減特性，可得到分波特性優良的分波器。
第1高頻開關SW1切換發送電路EGSM900 TX和接收電路EGSM900RX。高頻開關SW1主要由2個二極體DG1、DG2、和2個傳輸線LG2、LG3構成，二極體DG1的陽極連接在天線ANT上，陰極連接在發送電路EGSM900TX上。此外，在二極體DG1的陰極上連接有接地的傳輸線LG2。在天線ANT和接收電路EGSM900 RX之間連接有傳輸線LG3。在傳輸線LG3的接收側連接有二極體DG2的陰極，在二極體DG2的陽極和地之間連接有電容器CG4，在它們之間經電阻R配置有控制二極體用的電壓端子VC1。
在發送系統(發送電路EGSM900 TX側)中，在第1高頻開關SW1的二極體DG1和傳輸線LG2之間，插入了由傳輸線LG1及電容器CG1、CG2、CG3構成的低通濾波器fe1。低通濾波器fe1也可以配置在發送EGSM900 TX和傳輸線LG2之間。在二極體DG2的陰極側經相位校正電路LG4連接有SAW濾波器fe2。在第1高頻開關SW1和分波器DP的傳輸線LF1之間配置有隔直流電容器C1。
第2高頻開關SW2用於切換發送電路GSM1800 TX和接收電路GSM1800 RX，主要由2個二極體DD1、DD2和2個傳輸線LD2、LD3構成。二極體DD1的陽極連接在天線ANT側，陰極連接在發送電路GSM1800 TX側。此外，在二極體DD1的陰極上連接有接地的傳輸線LD2。在天線ANT和接收電路GSM1800 RX之間連接有傳輸線LD3，在其接收側連接有二極體DD2的陰極，在二極體DD2的陽極和地之間連接有電容器CD4，在它們之間經電阻R配置有控制二極體用的電壓端子VC2。
在發送系統(發送電路GSM1800 TX側)中，在高頻開關SW的二極體DD1和傳輸線LD2之間，插入了由傳輸線LD1和電容器CD1、CD2、CD3構成的低通濾波器fg1。低通濾波器fg1也可以配置在發送電路TX和傳輸線LD2之間。在二極體DD2的陰極側經相位校正電路LD4連接有SAW濾波器fg2。
該高頻開關模塊的工作邏輯如表2所示。例如，在用該高頻開關模塊將GSM1800的發送信號送至天線ANT的情況下，通過從用於切換第2高頻開關SW2的電壓控制電路VC2提供正電壓，使二極體DD1及DD2成為ON(導通)狀態。成為ON狀態的二極體DD2具有低阻抗，所以傳輸線LD3對高頻為接地，並且由於構成相位校正電路LD4的傳輸線，從公共端IP1向接收電路GSM1800 RX側看去的發送頻率上的阻抗高，在接收電路GSM1800 RX側不出現高頻信號(發送信號)。此外，二極體DD1成為ON狀態，為低阻抗，所以來自發送電路GSM1800 TX的高頻信號通過分波器DP，從天線ANT作為GSM1800 TX的發送信號被發射。
表2

在本實施形態中，SAW濾波器fe2、fg2是不平衡輸出型，但是在便攜電話機的接收電路中，在SAW濾波器的後級配置平衡信號輸入的低噪聲放大器LNA的情況下，也可以將SAW濾波器作為平衡輸出的SAW濾波器。此外，為了改善電特性，最好在SAW濾波器的平衡輸出期間並聯配置電感器，將該電感器作為片狀電感器搭載在疊層體上，或者與其他傳輸線同樣配置在疊層體內。
具有圖4所示的等價電路的高頻開關模塊的內部構造的一例示於圖5。此外，圖6示出封裝了SAW濾波器及二極體的高頻開關模塊。該高頻開關模塊在疊層體內具有構成分波器DP、低通濾波器fe1、fg1、及高頻開關SW1、SW2的傳輸線，將二極體、片狀電容器、SAW濾波器fe2、fg2、及片狀電阻搭載在該疊層體上，整體單片化。
高頻開關模塊的疊層體如下形成在可低溫燒成的陶瓷絕緣體的原始薄片(グリ一ンシ一ト)上印刷以Ag為主體的導電膠，形成期望的電極圖案，將具有電極圖案的多個原始薄片適當地一體疊層、燒結。
作為可低溫燒成的陶瓷絕緣體材料，例如有以Al2O3為主成分、以SiO2、SrO、CaO、PbO、Na2O及K2O中的至少1種為副成分的低溫燒結絕緣體陶瓷組成物，以Al2O3為主成分、以MgO、SiO2及GdO中的至少1種為副成分的低溫燒結絕緣體陶瓷組成物等絕緣體材料，或包含Bi2O3、Y2O3、CaCO3、Fe2O3、In2O3及V2O5中的至少1種的磁性陶瓷材料。將這些陶瓷絕緣體材料的最初原料用球磨機進行溼式混合，將得到的稀漿乾燥後，在700℃～850℃的溫度下進行試燒，粉碎乾燥而形成陶瓷粉末。在該陶瓷粉末中通過球磨機混合有機粘合劑、增塑劑及有機溶劑，用脫泡機調整粘度後，通過刮刀(ドクタ一ブレ一ド)、管狀刮刀(パィプドクタ一)等公知的薄片成形方法，形成30～250μm的陶瓷原始薄片(グリ一ンシ一ト)。
通過Cu或Ag等導電性膠在各原始薄片上印刷構成傳輸線或電容器、連接線路的電極圖案，形成連接電極圖案的通路孔。使得到的帶電極圖案的原始薄片重合，在80℃的溫度及12MPa的壓力下熱壓接而成為疊層體。用切割鋸(ダィシングソ一)、鋼刀等將疊層體切斷為規定的大小及形狀，在900℃～1000℃下燒結2～8個小時。這樣，得到例如尺寸為6.7mm×5.0mm×0.6mm的疊層體。
以下根據疊層順序來說明疊層體的內部構造。首先在最下層的原始薄片14的背面上，形成接地電極和端子電極。在原始薄片14的大致整個正面上，形成接地電極，形成直徑為0.05～0.2mm的通路孔(在圖中用黑圓點表示)，以便將各個電極圖案間適當連接。在這些通路孔中填充Ag或Cu等導體。
在原始薄片13上，形成有構成分波器及低通濾波器並且接地的電容器，在原始薄片12及11上形成有接地電極GND及構成低通濾波器LPF的電容器。在原始薄片6～10上，形成有構成高頻開關、分波器及低通濾波器的傳輸線、和作為相位校正電路的傳輸線LD4。
在原始薄片3～5上形成有接地電極、分波器的電容器及高頻開關的接地的電容器。
在原始薄片2上，形成有在最上部的原始薄片1上形成的連接搭載元件用的焊盤的布線圖案、以及構成相位校正電路的傳輸線LD4。傳輸線LD4與疊層體上搭載的SAW濾波器fg2相連。
在疊層體的上表面上，形成有連接搭載元件用的焊盤以及用於連接金屬殼體的焊盤。在疊層體的上表面上，搭載有4個二極體、2個SAW濾波器、片狀電阻及片狀電容器，在覆蓋由Ni覆材構成的金屬殼體後，進行錫焊，得到本發明的高頻開關模塊。在上述片狀電容器中，將LG4作為相位校正電路。在圖6中為了看清部件搭載的狀態，未圖示金屬殼體。
在上述實施形態中，作為SAW濾波器，使用了將元件密封在金屬殼體中的單體器件、所謂的管封裝密封型SAW濾波器，但是也可以在疊層體的至少一個面上焊裝構成SAW濾波器的裸片，在疊層體的一部分上形成凹部(Cavity)，在該凹部上配置SAW濾波器。在裸狀態下封裝SAW濾波器的情況下，用金屬殼體進行封裝，並且在必要時用氬氣或氮氣將SAW濾波器的周圍變為惰性氣氛即可。
評價了這樣形成的高頻開關模塊的GSM1800 TX-天線ANT間的插入損耗特性。此外，作為比較例，製作了不形成傳輸線LD4、只用通路孔連接高頻開關和SAW濾波器的高頻開關模塊。圖15(a)示出本發明的高頻開關模塊的GSM1800 TX-天線ANT間的插入損耗特性，而圖15(b)示出現有的高頻開關模塊的GSM1800 TX-天線ANT間的插入損耗特性。
根據本發明，能夠使插入損耗特性中的下落(DIP)的位置移動到足夠遠離GSM1800發送頻率的低頻側。此外，與現有的高頻開關模塊相比，能夠將損耗改善約0.8dB。此外，接收的插入損耗與現有的相比，在同等的接收信號頻帶中得到最大3.2dB的結果。
在上述實施形態中，相位校正電路LD4被配置在GSM1800側的第2高頻開關SW2和SAW濾波器fg2之間，但是也可以將相位校正電路LD4適當配置在EGSM900側的第1高頻開關SW1和SAW濾波器fe2間，將片狀電感器用作相位校正電路LD4也能得到同樣的結果。此外，在將電容器用作相位校正電路LD4的情況下，能夠使上述下落(DIP)移動到高頻側，所以在此情況下也同樣能夠有效地改善發送信號的插入損耗特性。[2]高頻開關模塊的平衡輸出化的第一形態設具有圖16所示的電路、用單一的多址方式來支持2種不同的通信方式的高頻開關模塊的第1發送接收系統為EGSM900(發送頻率為880～915MHz，接收頻率為925～960MHz)，第2發送接收系統為GSM1800(發送頻率為1710～1785MHz，接收頻率為1805～1880MHz)，以下詳細進行說明。
該高頻開關模塊具備分波器DP；2個高頻開關SW1、SW2，切換來自該分波器DP的接收信號到接收電路的信號路徑和來自發送電路的發送信號到分波器DP的信號路徑；低通濾波器fe1、fg1；以及SAW濾波器fe2、fg2，作為RF級間濾波器，為不平衡輸入-平衡輸出型，具備平衡-不平衡變換電路的功能。分波器DP、多個高頻開關SW1、SW2及SAW濾波器fe2、fg2被一體地內置在由多個絕緣層構成的疊層體內，在疊層體的外表面上設置有與接收電路EGSM900 RX、GSM1800 RX相連的平衡端子。圖17是具有圖16所示電路的高頻開關模塊的等價電路的一例。
分波器DP由多個濾波電路構成，由傳輸線及電容器構成。分波器DP具備第1濾波電路，使EGSM900的發送接收信號通過，而使GSM1800的發送接收信號衰減；以及第2濾波電路，使GSM1800的發送接收信號通過，而使EGSM900的發送接收信號衰減。
在本實施形態中，第1濾波電路是傳輸線LF1及電容器CF1並聯連接、在與地之間連接有電容器CF3的低通濾波器。第2濾波電路是傳輸線LF2及電容器CF2並聯連接、在與地之間配置有傳輸線LF3、在傳輸線LF2及電容器CF2上串聯連接有電容器CF4的高通濾波器。通過這種結構，能夠分離第1發送接收系統EGSM900和第2發送接收系統GSM1800的接收信號，第1發送接收系統EGSM900的發送信號被導向天線ANT，而第2發送接收系統GSM1800的發送信號也被導向天線ANT而實質上不會轉入第2發送接收系統GSM1800的發送接收電路，實質上不會轉入第1發送接收系統EGSM900的發送接收電路。在本發明中，分波器DP除了上述結構之外，也可以適當組合帶通濾波器、帶阻濾波器、低通濾波器、高通濾波器，使其如上所述工作。
在實施形態中，來自天線的靜電(Electrostatic discharge)通過傳輸線LF3向地放掉，防止二極體或SAW濾波器的靜電損壞。
分波器DP的傳輸線LF1、LF2、LF3及電容器CF1、CF2、CF3、CF4被內置在疊層體中，但是也可以用片狀電感器或片狀電容器來構成其一部分，封裝在疊層體的外表面上。
開關電路SW1、SW2被配置在構成分波器DP的第1及第2濾波電路的後級。切換發送電路EGSM900 TX和接收電路EGSM900 RX的第1高頻開關SW1、以及切換發送電路GSM1800 TX和接收電路GSM1800 RX的第2高頻開關SW2分別主要由二極體和傳輸線構成。
用於切換發送電路EGSM900 TX和接收電路EGSM900 RX的第1高頻開關SW1主要由2個二極體DG1、DG2及2個傳輸線LG1、LG2構成。二極體DG1被配置在EGSM900的發送接收信號的輸入輸出端IP2和EGSM900TX之間，二極體DG1的陽極連接在輸入輸出端子IP2上，在二極體DG1的陰極和地之間連接有傳輸線LG1。在輸入輸出端IP2和EGSM900 RX之間連接有傳輸線LG2，在傳輸線LG2的一端(EGSM900 RX側)上連接有二極體DG2的陰極，在二極體DG2的陽極和地之間連接有電容器CG6，在上述陽極和控制電路VC1之間連接有電阻RG。
傳輸線LG1及LG2具有使各自的諧振頻率處於EGSM900的發送信號的頻帶內的線路長度。第1濾波電路和EGSM900 TX之間插入的低通濾波器fe1由傳輸線和電容器構成。在圖17的等價電路中，由傳輸線LG3及電容器CG3、CG4、CG7構成的π型低通濾波器被配置在二極體DG1和傳輸線LG1之間。低通濾波器fe1被複合地構成在構成高頻開關SW1的元件間，但是也可以在高頻開關SW1的後級或前級配置低通濾波器fe1。傳輸線LG3及電容器CG3、CG4、CG7被內置在由多個絕緣體層構成的疊層體中。
高頻開關SW1的2個二極體DG1、DG2被搭載在疊層體的外表面上。傳輸線LG1、LG2及電容器CG1、CG2、CG6被內置在由多個絕緣體層構成的疊層體中。與控制端子VC1相連的電阻RG可以內置在疊層體中，或印刷在疊層體上，或者也可以作為片狀電阻而搭載在疊層體上。
傳輸線LG1及電容器CG1、CG2、CG6可以作為片狀電感器及片狀電容器而搭載在疊層體的外表面上，而電容器CG2也可以作為片狀電容器而配置在搭載高頻開關模塊的電路板上。
用於切換GSM1800的接收電路GSM1800 RX和發送電路GSM1800 TX的第2高頻開關SW2主要由2個二極體DP1、DP2及2個傳輸線LP1、LP2構成。二極體DP1被配置在GSM1800的發送接收信號的輸入輸出端IP1和GSM1800 TX之間，二極體DP1的陽極連接在輸入輸出端IP1上，在二極體DP1的陰極和地之間連接有傳輸線LP1。在輸入輸出端IP1和RX2之間連接有傳輸線LP2，在該RX2側的傳輸線LP2的一端上連接有二極體DP2的陰極，在其陽極和地之間連接有電容器CP6，在上述陽極和控制電路VC2之間連接有電阻RP。
傳輸線LP1及傳輸線LP2具有使各自的諧振頻率處於GSM1800的發送信號的頻帶內的線路長度。第2濾波電路和GSM1800 TX之間配置的低通濾波器fg1由傳輸線和電容器構成。在圖17的等價電路中，由傳輸線LP3及電容器CP3、CP4、CP7構成的π型低通濾波器被配置在二極體DP1和傳輸線LP1之間。低通濾波器fg1被複合地構成在構成開關電路3的元件間，但是也可以在高頻開關SW2的後級或前級配置低通濾波器fg1。傳輸線LP3及電容器CP3、CP4、CP7被內置在由多個絕緣體層構成的疊層體中。
高頻開關SW2的2個二極體DP1、DP2被搭載在疊層體的外表面上。傳輸線LP1、LP2及電容器CP2、CP6被內置在由多個絕緣體層構成的疊層體中。與控制端子VC2相連的電阻RP可以內置在疊層體中，或印刷在疊層體上，也可以作為片狀電阻搭載在疊層體上。
傳輸線LP1及電容器CP2、CP6可以作為片狀電感器及片狀電容器而搭載在疊層體的外表面上，而電容器CP2也可以作為片狀電容器而配置在搭載高頻開關模塊的電路板上。
配置在高頻開關電路SW1、SW2的後級的SAW濾波器fe2、fg2具有除去EGSM900的接收信號、GSM1800的接收信號以外的無用的頻率分量、諧波的功能，被配置在疊層體上。作為SAW濾波器fe2、fg2，可以使用將彈性表面波元件封裝在陶瓷封裝中的倒裝封裝型SAW濾波器，也可以在疊層體上設置凹部(Cavity)而在裸狀態下焊接封裝彈性表面波元件。SAW濾波器fe2、fg2是不平衡輸入·平衡輸出型的SAW濾波器，按照LNA等的輸入阻抗或輸出阻抗來選擇這種具備平衡-不平衡變換功能的SAW濾波器，使其作為平衡-不平衡變換電路來工作，所以能夠構成具備EGSM900和GSM1800的接收信號的平衡輸出端子的6750尺寸的小型而且高性能的高頻開關模塊。
在本發明的高頻開關模塊發送EGSM900方式的發送信號的情況下，向電壓端子VC1施加正控制電壓，向電壓端子VC2施加0V控制電壓。從電壓端子VC1施加的正電壓通過電容器CG1、CG2、CG3、CG4、CG6、CG7及SAW濾波器fe2而隔掉直流分量，使二極體DG1及二極體DG2成為ON狀態。SAW濾波器fe2由於其電極構造而不流過直流。二極體DG1成為ON狀態後，發送電路EGSM900 TX和分波器DP之間的阻抗變低。另一方面，通過成為ON狀態的二極體DG2及電容器CG6，傳輸線LG2對高頻為接地從而諧振，從輸入輸出端IP2向接收電路EGSM900 RX側看去的情況下的阻抗非常大。其結果是，EGSM900方式的發送信號不會洩漏到接收電路EGSM900RX而被傳輸到分波器DP，從天線ANT被發送。此外，二極體DP1及DP2通過從電壓端子VC2施加的0V電壓而成為OFF狀態。成為OFF狀態的二極體DP1的阻抗高，所以來自發送電路GSM1800 TX的洩漏信號被遮斷，不從天線ANT被發送。
在接收EGSM900的接收信號的情況下，向電壓端子VC1及VC2施加0V電壓。其結果是，二極體DG1及DG2成為OFF狀態。此外，二極體DP1及二極體DP2也成為OFF狀態。由於二極體DG1成為OFF狀態，所以發送電路EGSM900 TX和分波器DP之間的阻抗高，不相連。此外，通過成為OFF狀態的二極體DG2，分波器和接收電路EGSM900 RX經傳輸線LG2、SAW濾波器fe2及平衡-不平衡變換器而相連，接收信號被平衡輸出。
在發送GSM1800方式的發送信號的情況下，向電壓端子VC1施加0V電壓，向電壓端子VC2施加正電壓。從電壓端子VC2施加的正電壓由電容器CP2、CP3、CP4、CP6、CP7及SAW濾波器fg2隔掉直流分量，二極體DP1及DP2成為ON狀態。SAW濾波器由於其電極構造而不流過直流。二極體DP1成為ON狀態後，發送電路GSM1800 TX和分波器DP之間的阻抗變低。另一方面，通過成為ON狀態的二極體DP2及電容器CP6，傳輸線LP2對高頻為接地從而諧振，從輸入輸出端IP1向接收電路GSM1800 RX側看去的情況下的阻抗非常大。其結果是，GSM1800方式的發送信號不會洩漏到接收電路GSM1800 RX而被傳輸到分波器，從天線被發送。此外，二極體DG1及DG2通過從電壓端子VC1施加的0V電壓而成為OFF狀態。成為OFF狀態的二極體DG1的阻抗高，所以來自發送電路EGSM900 TX的洩漏信號被遮斷，不從天線ANT被發送。
在接收GSM1800的接收信號的情況下，向電壓端子VC1及VC2施加0V電壓，二極體DP1及DP2成為OFF狀態。此外，二極體DG1及二極體DG2也成為OFF狀態。由於二極體DP1成為OFF狀態，所以發送電路GSM1800 TX和分波器DP之間的阻抗高，不相連。此外，通過成為OFF狀態的二極體DP2，分波器和接收電路GSM1800 RX經傳輸線LP2、SAW濾波器fg2、及平衡-不平衡變換器而相連，接收信號被平衡輸出。
在本實施形態中，平衡輸出的接收信號的振幅平衡度在±1dB以內，相位平衡度在180±10度以內。[3]高頻開關模塊的平衡輸出化的第二形態如上所述，如果想減少電路元件來構成，則最好將SAW濾波器用作平衡-不平衡變換電路，但是有時不容易在確保濾波器所需的相對帶寬或插入損耗等電特性、平衡-不平衡變換電路所需的相位平衡度及振幅平衡度的同時，得到期望的輸入輸出阻抗。在這種情況下，最好將平衡-不平衡變換器用作平衡-不平衡變換電路，將其複合化到高頻開關模塊中。
圖18示出本發明另一實施形態的高頻開關模塊的電路，而圖19示出本發明的其等價電路。將具有平衡-不平衡變換功能及阻抗變換功能的平衡-不平衡變換器BAL1、BAL2配置在不平衡-不平衡型的SAW濾波器fe2、fg2的後級。平衡-不平衡變換器BAL1由傳輸線LG4、LG5、LG6構成，平衡-不平衡變換器BAL2由傳輸線LP4、LP5、LP6構成。這些傳輸線被內置在多個絕緣體層構成的疊層體中。
圖20是這種高頻開關模塊的平面圖，圖21是其透視圖，而圖22示出其疊層體的內部構造。在本實施形態中，構成分波器DP的第1及第2濾波電路、低通濾波器fe1、fg1、高頻開關SW1、SW2的傳輸線、平衡-不平衡變換器BAL1、BAL2的傳輸線在疊層體內作為帶狀線構成，二極體、SAW濾波器、高電容值的電容器及電阻作為片狀電容器及片狀電阻而被搭載在疊層體上。其結果是，構成單片化的6750尺寸的高頻開關模塊。
通過圖22來說明該疊層體的內部構造。該疊層體如下構成在由可低溫燒成的陶瓷絕緣體材料構成、厚度為30～200μm的原始薄片上印刷以Ag為主體的導電膠，形成期望的電極圖案，適當進行疊層，一體燒成。線路電極的寬度為100～400μm。電極圖案構成接地電極GND及構成傳輸線的線路電極、構成電容器的電容器電極、將各個電路元件電連接的連接線路(用於連接各個電路元件的電極)。疊層體上配置的電極圖案經通孔電極(在圖中用黑圓點表示)及上述連接電極適當相連，形成第1及第2開關電路SW1、SW2用的傳輸線或電容器、分波器的傳輸線或電容器、平衡-不平衡變換器的傳輸線或電容器。SAW濾波器的接地端子通過通孔或外部電極等連接手段與疊層體內形成的接地電極電連接，平衡-不平衡變換器與開關電路及分波器共享接地電極。
此外，在平衡-不平衡變換器的輸入側接地的電容器CG8、CP8及平衡端子間配置有電容器CG5、CP5。在面積有限的疊層體內內置平衡-不平衡變換器的傳輸線的情況下，有時不能形成所需長度的傳輸線，不能得到期望的匝數比，或者難以使平衡側的傳輸線LG5、LG6及傳輸線LP5、LP6對稱。在這種情況下，由於不能得到所需的輸入阻抗、相位平衡度及振幅平衡度，所以附加用於對它們進行調整的電容器。電容器可以內置在疊層體中，也可以作為片狀電容器而搭載在疊層體上。平衡-不平衡變換器的地與其他電路部件公用。
在本實施形態中，在疊層體上搭載二極體DG1、DG2、DP1、DP2、片狀電容器CG1、CG2、CP2、片狀電阻RG、RP、及倒裝封裝型SAW濾波器fe2、fg2。作為平衡-不平衡變換電路，如果將平衡-不平衡變換器與其他電路一體化在疊層體上，則在各發送接收系統中，能夠得到優良的插入損耗特性、隔離特性，並且得到具備用於與平衡輸入型高頻部件(LNA)相連的平衡輸出端子的小型而且高性能的高頻開關模塊。在此情況下，也是平衡輸出的接收信號的振幅平衡度在±1dB以內，相位平衡度在180±10度以內。
平衡-不平衡變換器除了圖19所示的三線(trifilar)型以外，還有各種結構，圖23(a)及(b)示出平衡-不平衡變換器的等價電路的另一形態。
例如在圖19中，在EGSM900 TX模式下向電壓端子VC1施加正電壓的情況下，GSM1800的發送接收系統上連接的高頻開關SW2的二極體DP1、DP2為無偏置狀態。這時如果由於某種原因而使轉入高頻開關SW2的EGSM900 TX的發送信號到達二極體DP1，則二極體DP1為不穩定的電位狀態，所以進行非線性工作，有可能產生諧波。圖24所示的高頻開關模塊能完全防止這種諧波的產生。具體地說，在圖24所示結構的高頻開關SW1、SW2中，電阻R產生的電壓被施加到與其相反極性的二極體DP1上，二極體DP1被反偏，成為穩定的電位狀態，防止諧波的產生。[4]高頻開關模塊的平衡輸出化的第三形態本實施形態的高頻開關模塊的電路示於圖25。該高頻開關模塊用單一的多址方式來支持3種不同的通信方式，具備第1高頻開關SW1，切換第1發送接收系統(例如EGSM900，發送頻率為880～915MHz，接收頻率為925～960MHz)的發送電路和接收電路；以及第2高頻開關SW2，切換第2和第3發送接收系系統的發送電路、第2發送接收系統(GSM1800，發送頻率為1710～1785MHz，接收頻率為1805～1880MHz)的接收電路、和第3發送接收系統(PCS，發送頻率為1850～1910MHz，接收頻率為1930～1990MHz)的接收電路。第2發送接收系統的發送電路和第3發送接收系統的發送電路被公用，在高頻開關SW2和SAW濾波器f2之間配置有相位校正電路LD4。SAW濾波器f2為不平衡輸入-平衡輸出型，在其平衡輸出端上配置有電感器。高頻開關SW1、SW2可以與本發明人等先前提出的(WO 00/55983)相同，所以省略說明。
圖26示出圖25所示的高頻開關模塊的等價電路，圖27示出高頻開關模塊的外觀，而圖28示出其疊層體的內部構造圖。SAW濾波器fg2經由傳輸線構成的相位校正電路LD4與高頻開關相連。在SAW濾波器fe2、fg2的平衡輸出端間分別並聯連接電感器LG、LD。
電感器LG、LD的電感按照使用的頻率來適當選定，例如在GSM1800中推薦10～30nH左右，在800MHz頻帶的EGSM900中推薦30～60nH。在本實施形態中，將電感器LG、LD作為片狀電感器而搭載在疊層體上，所以如果更換片狀電感器則能夠對電感進行微調。也可以在疊層體上用曲折狀、盤狀、螺旋狀等的傳輸線圖案來形成電感器，此外如果在疊層體上形成上述圖案的至少一部分，則能夠通過對電感進行微調，能夠減少封裝電感器的面積，能夠使高頻開關模塊進一步小型化，所以最好這樣。
SAW濾波器fe2、fg2是管封裝的SAW濾波器，但是如果採用在一個封裝中具有多個發送接收系統、例如EGSM900用、GSM1800用的2個濾波器的複合型SAW濾波器，則與使用2個單體型的SAW濾波器的情況相比，能夠將疊層體中的封裝面積削減30％左右。
如果將構成SAW濾波器的彈性表面波元件做成BGA(Ball Grid Array；「球網格陣列」)的裸片或LGA(Land Grid Array「觸點網格陣列」)的裸片，配置在疊層體上形成的凹部(Cavity)上，與疊層體的傳輸線等進行凸點連接，則能夠使由於管封裝型的SAW濾波器中的引線結合用的引線或因模製樹脂而寄生的電感或電容器分量極小，並且如果進行面朝下封裝，則能夠使疊層體的主面平坦，容易由封裝器等進行處理。該封裝有用封裝金屬進行氣密封裝的方法、和使用封裝樹脂的方法。
根據本實施形態，如圖29～圖33的頻率特性圖所示，能夠使SAW濾波器的帶內波紋在2.0dB以下，能夠防止接收信號的質量惡化。此外，通過適當調整SAW濾波器的平衡輸出端和與高頻開關模塊的封裝基板相連用的外部端子之間配置的傳輸線LG4、LG5、LP4、LP5的線路長度，能得到平衡輸出的接收信號的振幅平衡度在±1dB以內、相位平衡度在180±10度以內、6750尺寸的小型的高頻開關模塊。
通過上述實施形態具體說明了本發明，但是本發明不限於此，而是也可以按照需要來採用圖34所示的高頻開關模塊、或具備移相器和SAW濾波器組合而成的SAW分波器的高頻開關模塊。此外，也可以添加PA(功率放大器)、LNA(低噪聲放大器)、混頻器及隔離器中的至少1個。這樣，應該理解，本發明可以在其思想的範圍內應用於各種結構的高頻開關電路。
產業上的可利用性本發明的高頻開關模塊將高頻開關和SAW濾波器等其他高頻部件複合一體化，小型而且電特性優良，可以應用於單頻段便攜電話機、多頻段便攜電話機等便攜通信設備。此外，如果具備平衡-不平衡變換電路(或平衡-不平衡變換電路及阻抗變換電路)，則在便攜電話機等便攜通信設備的RF電路部中，能夠減少用於阻抗匹配的電容器、電感器等附屬部件，能實現電路的小型化及電路配置的兼容性的提高。其結果是，能夠使使用高頻開關模塊的便攜通信設備進一步小型·輕型化。
權利要求
1.一種高頻開關模塊，具備高頻開關電路，被連接在天線、發送電路以及接收電路之間，具備多個開關元件；以及聲表面波濾波器，被連接在所述高頻開關電路和所述接收電路之間；以由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體為多層基板，其特徵在於，在所述開關電路和所述聲表面波濾波器之間配置有相位校正電路，所述高頻開關電路以第1開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，所述第1傳輸線及所述第1電容器的至少一部分由所述疊層體的所述電極圖案構成，所述聲表面波濾波器被封裝在所述疊層體上。
2.如權利要求1所述的高頻開關模塊，其特徵在於，具備第1開關元件，被配置在所述發送電路和所述天線之間；第1傳輸線或電感器，將所述第1開關元件的發送電路側接地；第2傳輸線，被配置在所述天線和所述接收電路之間；以及第2開關元件，將所述第2傳輸線的接收電路側接地；所述相位校正電路與所述第2傳輸線串聯連接。
3.如權利要求1或2所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述相位校正電路由從傳輸線、電感器及電容器中選出的至少一個構成。
4.如權利要求3所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述相位校正電路作為片狀部件被封裝在所述疊層體上，或者被形成在所述疊層體內。
5.如權利要求1～4中任一項所述的高頻開關模塊，其特徵在於，在所述高頻開關電路和所述接收電路之間設置有用於連接平衡型電路和不平衡型電路的平衡-不平衡變換電路，所述平衡-不平衡變換電路是不平衡輸入·平衡輸出的聲表面波濾波器。
6.如權利要求5所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述聲表面波濾波器具有不同的輸入阻抗及輸出阻抗，具有阻抗變換電路的功能。
7.如權利要求5或6所述的高頻開關模塊，其特徵在於，在所述聲表面波濾波器的平衡輸出端的近旁，與所述平衡輸出端並聯而配置有電感器。
8.一種高頻開關模塊，以由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體為多層基板，其特徵在於，具備高頻開關電路，切換發送接收系統的發送電路和接收電路；以及平衡-不平衡變換電路，被連接在所述高頻開關電路的接收系統上，連接平衡型電路和不平衡型電路；所述高頻開關電路以第1開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，所述第1傳輸線及所述第1電容器的至少一部分由所述疊層體的所述電極圖案構成，所述平衡-不平衡變換電路是不平衡輸入·平衡輸出的聲表面波濾波器，被封裝在所述疊層體上。
9.如權利要求8所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述聲表面波濾波器具有不同的輸入阻抗及輸出阻抗，具有阻抗變換電路的功能。
10.如權利要求8或9所述的高頻開關模塊，其特徵在於，在所述聲表面波濾波器的平衡輸出端的近旁，與所述平衡輸出端並聯而配置有電感器。
11.如權利要求10所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述聲表面波濾波器和與所述聲表面波濾波器的平衡輸出端並聯而配置的電感器通過所述疊層體內形成的連接線路相連。
12.如權利要求10或11所述的高頻開關模塊，其特徵在於，與聲表面波濾波器的平衡輸出端並聯而配置的電感器是片狀電感器，被封裝在所述疊層體上。
13.如權利要求10或11所述的高頻開關模塊，其特徵在於，與聲表面波濾波器的平衡輸出端並聯而配置的電感器由盤狀、曲折狀或螺旋狀的傳輸線構成，被形成在所述疊層體內。
14.一種高頻開關模塊，以由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體為多層基板，其特徵在於，具備高頻開關電路，切換發送接收系統的發送電路和接收電路；聲表面波濾波器，被連接在所述高頻開關電路的接收系統上；以及平衡-不平衡變換電路，被連接在所述聲表面波濾波器上；所述高頻開關電路以第1開關元件、第1傳輸線、以及第1電容器為主要元件，所述第1傳輸線及所述第1電容器的至少一部分由所述疊層體的所述電極圖案構成，所述平衡-不平衡變換電路是平衡-不平衡變換器，所述平衡-不平衡變換器以第2傳輸線為主要元件，所述第2傳輸線由所述疊層體的所述電極圖案形成。
15.如權利要求14所述的高頻開關模塊，其特徵在於，在所述高頻開關電路和所述聲表面波濾波器之間具備相位校正電路。
16.如權利要求15所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述相位校正電路由所述電極圖案形成的傳輸線或電容器構成。
17.如權利要求15或16所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述相位校正電路由所述疊層體上封裝的片狀電感器或片狀電容器構成。
18.如權利要求1～17中任一項所述的高頻開關模塊，其特徵在於，所述疊層體具有對置的主面和連結兩個主面的側面，所述聲表面波濾波器作為裸片被倒裝封裝在至少一個主面上。
全文摘要
一種高頻開關模塊，具備高頻開關電路，被連接在天線、發送電路以及接收電路之間，具備多個開關元件；以及聲表面波濾波器，被連接在高頻開關電路和接收電路之間；由具有電極圖案的多個絕緣體層構成的疊層體作為多層基板；在開關電路和聲表面波濾波器之間配置有相位校正電路，高頻開關電路以開關元件、傳輸線、以及電容器為主要元件，傳輸線及電容器的至少一部分由疊層體內的電極圖案構成，聲表面波濾波器被封裝在疊層體上。
文檔編號H05K1/00GK1394391SQ01803365
公開日2003年1月29日 申請日期2001年11月1日 優先權日2000年11月1日
發明者釰持茂, 渡辺光弘, 深町啟介, 但井裕之, 橫內智 申請人:日立金屬株式會社