JP3959269B2 - High frequency circuit, composite high frequency component, and communication device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システムなどの通信装置に用いる高周波回路、それを実現した複合高周波部品、及びそれを用いた通信装置に関し、特に複数の通信システムに対応する高周波回路、それを実現した複合高周波部品、及びそれを用いた通信装置に関する。
【0002】
現在、移動体通信装置として、多数の通信方式/複数の高周波帯域が有る。例えば、TDMA方式としては、ヨーロッパでは900MHz帯を使用したEGSM(Extended Global; System; communication)通信システムや1.8GHz帯を使用したDCS(Digital; Cellular; System)通信システムがあり、2つの通信システムで動作可能なデュアルバンド携帯電話器が提案されている。例えば、特開2001−185902号や特開2000−49651号に開示されたDCSとEGSMとのデュアルバンド携帯電話器は、DCSの周波数帯とEGSMの周波数帯とに対応し、ある時はDCSの周波数帯で通信をし、またある時はEGSMの周波数帯で通信をする。このように、複数の規格の周波数帯を扱うことにより、一方の規格の周波数帯で通信が不可能である場合には、他方の規格の周波数帯で通信をすることができる。
【0003】
さらには、例えば1.9GHz帯を使用するPCS(Personal Communication Services)通信システムなど、他の通信システムも加え、3つの通信システムで動作が可能トリプルバンド携帯電話器も提案されている。特開2000−165288号には、3つの通信システムで動作可能な複合高周波部品及び移動体通信装置が開示されている。
【0004】
図1は、一般的なトリプルバンド携帯電話器のフロントエンド部を示すブロック図であり、近接した周波数を備える第1及び第2の通信システムに1.8GHz帯のDCS及び1.9GHz帯のPCS、それらと周波数が異なる第3の通信システムに900MHz帯のEGSMとした場合の一例を示したものである。
【0005】
トリプルバンド携帯電話器に用いられる複合高周波部品20は、アンテナ1、ダイプレクサ2、第1乃至第3のダイオードスイッチ3〜5、第1及び第2のフィルタ6,7を備える。ダイプレクサ2は、送信の際にはDCS、PCSあるいはEGSMの送信信号を結合し、受信の際にはDCS、PCSあるいはEGSMに受信信号を分配する役目を担う。第1のダイオードスイッチ3は、DCS及びPCSの送信部側とDCS及びPCSの受信部側とを切り換え、第2のダイオードスイッチ4は、DCSの受信部Rxd側とPCSの受信部Rxp側とを切り換え、第3のダイオードスイッチ5は、EGSMの送信部Txg側と受信部Rxg側とを切り換える役目を担う。第1のフィルタ6は、DCS、PCSの送受信信号を通過させ、2次高調波及び3次高調波を減衰させ、第2のフィルタ7は、EGSMの送受信信号を通過させ、3次高調波を減衰させる役目を担う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
複合高周波部品20は、携帯電話などの通信装置に搭載されることから、小型化が要求されている。同時に、通信品質向上のための複合高周波部品の高性能化も要求されている。
【0007】
ダイオード、コンデンサ、インダクタ等で構成されるダイオードスイッチ、コイルやコンデンサで構成されるダイプレクサやフィルタを備える従来の複合高周波部品20は、多数の部品(素子)で構成され、さらには、非常に複雑な回路構成となっている。特に、ダイオードなど多層基板の内部に形成することのできないチップ部品などは、多層基板上に搭載するため、複合高周波部品の小型化の妨げとなっていた。また、多数の部品(素子)が複雑な回路で構成されていることから、部品(素子)同士を接続するための回路配線が多層基板内で複数の基板にわたって複雑に引き回されている。別の基板に配置された部品(素子)同士を接続するためには通常、基板にビアを設け接続する。そのため、回路配線が長くなり、伝送損失の増加や,回路配線同士のカップリングによるノイズ発生などを引き起こすといった場合があった。
【0008】
例えば、特開2000−49651に開示されているマルチバンド用高周波スイッチモジュールでは、通信システムの送受信を切り換えるスイッチはダイオードと伝送線路とコンデンサとから構成され、伝送線路などはビアを用い複数の基板にわたって形成されており、伝送線路や別の基板に形成されているコンデンサなどの接続も同様にビアを介して接続されている。その結果、多層基板の厚みが大きくなり低背化が困難である場合があった。
【0009】
そこで、本発明の目的は、回路を構成する部品(素子)数を減らすことで回路を簡略化し、複合高周波部品の小型化、特に低背化と、高性能化を可能にする高周波回路および、それを実現した複合高周波部品および通信装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
本発明の複合高周波部品は、複数の誘電体基板を積層してなる多層基板を有してなり、アンテナと第1通信システム、第2通信システムおよび第3通信システムの各々の送信回路もしくは受信回路との接続を切替える複合高周波部品であって、アンテナ端子に接続される第 1 の共通端子と第 1 と第2通信システムの共通送信端子部および第3通信システムの送信部端子に接続される第1の入力端子と第3通信システムの受信部端子に接続される第 1 の出力端子と第2通信システムの受信部端子に接続される第2の出力端子と前記第1通信システムの受信部端子に接続される第3の出力端子とを有し、前記第 1 の入力端子、前記第1の出力端子、前記第2の出力端子および前記第3の出力端子のいずれか1つの端子が、第 1 の共通端子に切換接続され、前記多層基板上に搭載される GaAs 半導体スイッチ素子とコンデンサとで構成されるスイッチ部と、前記第1の入力端子に接続される第1のフィルタ端子と第2のフィルタ端子とを有し、前記多層基板の内部に形成されるコンデンサおよびインダクタで構成されるローパスフィルタと、前記第2のフィルタ端子に接続される第2の共通端子と第 1 と第2通信システムの共通送信部端子に接続される第2の入力端子と第3通信システムの送信部端子に接続される第3の入力端子とを有し、前記多層基板の内部に形成されているコンデンサとインダクタとで構成されるダイプレクサとからなることを特徴とする。
【0014】
また、本発明の複合高周波部品は、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子のそれぞれに多層基板上に搭載される表面弾性波フィルタが接続されていることを特徴とする。
また、本発明の複合高周波部品は、前記表面弾性波フィルタは前記スイッチ素子が搭載されていない面に搭載されていることを特徴とする。
【0015】
さらに、本発明の複合高周波部品は、前記スイッチ部を構成するコンデンサが多層基板上にチップ部品として搭載されていることを特徴とする。
【0017】
本発明の通信装置は、前記複合高周波部品を用いたことを特徴とする。
【0019】
本発明の複合高周波部品は、ノイズ除去のためのインダクタ及びコンデンサを含む回路が前記第1の共通端子に接続され、前記インダクタ及び前記コンデンサは、前記多層基板の内部に形成されるか若しくは基板表面にチップ部品を搭載して形成されていても良い。
【0020】
上記の構成することにより本発明の複合高周波部品は、回路を構成する部品(素子)数を減らすことができるため、回路構成が簡素化される。また、複数の基板にわたって形成されていた送受信を切り換えるためのスイッチ部を構成する部品(素子)の伝送線路を省略することができるため、多層基板を薄く形成することができ、複合高周波部品全体として、小型化及び低背化が可能となる。さらに、回路を構成する部品(素子)同士を接続すらための配線の長さが短くなることで、伝送損失の増加を抑制し、配線同士のカップリングによるノイズ発生を防止することができる。
【0021】
また、本発明の複合高周波部品は、使用する周波数帯域が近接する第1通信システム及び第2通信システム、並びに、これら第1及び第2通信システムと使用する周波数帯域が離れた第3通信システムに対応することが可能となる。
【0022】
本発明の複合高周波部品は、第1のダイプレクサと少なくともスイッチ素子を備えるスイッチ部、さらには、フィルタ回路とを、多層基板に一体化し、GaAs半導体素子を含むスイッチ素子を多層基板上に搭載し、第1のダイプレクサとフィルタ回路とを多層基板の内部に形成することで、複合高周波部品の小型化が可能となる。さらには、ノイズ除去のための回路も多層基板に一体化した場合にも、同様の効果が得られる。
【0023】
また、本発明の複合高周波部品は、スイッチ部にGaAs半導体素子を用いることで、複数の通信システムの送受信を切り換えるスイッチ部を構成する部品(素子)が少なくて済む。そのため、高周波回路が簡略化される。また、多層基板上に搭載される部品(素子)も少なくて済むために複合高周波部品の小型化が可能となる。さらには、多層基板上に搭載する部品数が減少することで部品実装の作業性も向上する。
【0024】
本発明の複合高周波部品は、スイッチ部とダイプレクサとの間にローパスフィルタが接続されていることにより、ダイプレクサとEGSMの送信端子TX1およびDCS、PCSの共通送信部端子TX2との間に接続するよりも、ローパスフィルタの数を少なくできる。すなわち、部品(素子)の数を増やすことなく、送信信号の高調波を除去することができる。
【0025】
本発明の複合高周波部品のスイッチ部を構成するコンデンサは、直流電流カット用のコンデンサの機能を有している。通常、直流電流カット用のコンデンサは大容量のものが用いられるが、多層基板に内層する場合には、コンデンサ電極の電極面積を大きくしたり、あるいは複数層にもわたってコンデンサ電極を形成しなければならないため、多層基板の小型化の妨げとなる場合がある。しかし、本発明の複合高周波部品は、スイッチ部を構成するコンデンサを多層基板上に搭載するために多層基板を小型化ひいては複合高周波部品の小型化を可能とする。
【0026】
また、本発明の通信装置も、本発明の複合高周波部品を用いることで同様の作用効果を奏するものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の1つの実施例である複合高周波部品201は図2に示すような構成となっている。
【0028】
図2と図3において、ガラスセラミックなどの誘電体基板を絶縁層とし、AgもしくはAg合金を主成分とした導電層とする多層基板101の内部に形成された図示しない第1のダイプレクサ21、ローパスフィルタ61と、多層基板上に搭載されたGaAs半導体素子315とコンデンサ316、317、318、319、320とからなるスイッチ部31により構成されている。また、多層基板101は略直方体形状であり、4つの側面には、下方が半円筒状の凹部とされ、その内側面が導体層とされたキャステレーション401が複数個形成されている。複合高周波部品201は、このキャステレーション401により、他の基板上に搭載接続することができる。また、キャステレーション401は、高周波回路におけるアンテナ端子、各通信システムの送信・受信部端子、制御端子、接地端子などに対応する。
【0029】
本発明の複合高周波部品201に形成されている使用する周波数帯域が近接する第1通信システム及び第2通信システム、並びに、これら第1及び第2通信システムと使用する周波数帯域が離れた第3通信システムに対応したトリプルバンド携帯電話器に用いる高周波回路9について図3と図4を参照して説明する。図3はブロック図であり、図4は回路図である。ここで、本実施例では、第1の通信システムとして、TDMA方式の通信システムのPCS、第2の通信システムとしてTDMA方式のDCS、第3の通信システムとしてTDMA方式のEGSMとする。
【0030】
図3、4において、高周波回路9は、アンテナ端子ANTに接続され各通信システムの送信信号と受信信号とを切り換えるスイッチ部31とEGSMとDCS、PCSの通信システムの送信部に接続されるダイプレクサ21とEGSMとDCS、PCSの通信システムから送信部からの送信信号において2次高調波及び3次高調波を減衰させるローパスフィルタ61とを有している。スイッチ部31は、アンテナ端子ANTに接続される第1の共通端子314とローパスフィルタの第1のフィルタ端子611に接続される第1の入力端子311と、PCSの受信部端子RX3に接続される第3の出力端子312と、EGSMの受信部端子RX1に接続される第1の出力端子313とDCSの受信部端子RX2に接続される第2の出力端子321を有している。
【0031】スイッチ部31は、GaAs半導体素子を含むスイッチ素子315とコンデンサ316、317、318、319、320とで構成されている。またスイッチ素子は第1の共通端子と第1の入力端子の接続/切断を制御する第1制御端子VC1、第1の共通端子と第3の出力端子の接続/切断を制御する第2の制御端子VC2、第1の共通端子と第1の出力端子の接続/切断を制御する第3の制御端子VC3、第1の共通端子と第2の出力端子の接続/切断を制御する第4の制御端子VC4を有している。ここで、コンデンサ316、317、318、319、320は制御端子VC1、VC2、VC3、VC4からの直流電流をカットするための機能を有しており、30pF程度以上の容量のものが使用されることが多い。
【0032】
ダイプレクサ21は、ローパスフィルタ61の第2のフィルタ端子612に接続される第2の共通端子211とDCS、PCS共通送信部端子TX2に接続される第2入力端子212とEGSMの送信部端子TX1に接続される第3の入力端子213とを有している。また、ダイプレクサ21は第2の共通端子211と第2の入力端子212との間で、DCS、PCS共通送信部端子TX2からの送信信号を通過させるハイパスフィルタの機能と、第2の共通端子211と第3の入力端子213との間で、EGSMの送信部端子TX1からの送信信号を通過させるローパスフィルタの機能とを備えている。
【0033】
ダイプレクサ21は、コンデンサ121、122、およびインダクタンス123からなるローパスフィルタと、コンデンサ127、128、129及びインダクタンス130からなるハイパスフィルタとで構成される。
【0034】
上述したダイプレクサ21はローパスフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせてなるものであるが、これに限定されるわけではなく、この組み合わせ以外のローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ノッチフィルタ、バンドパスフィルタ等を任意に組み合わせたダイプレクサを用いても良い。
【0035】
ローパスフィルタ61はスイッチ部31の第1の入力端子311とダイプレクサ21の第2の共通端子211との間に接続されている。ローパスフィルタ61は、コンデンサ136、137、138、139、140およびインダクタンス141、142を備え、2段のローパスフィルタで構成される。
【0036】
このような構成を有する本発明の高周波回路9では、各通信システムの送信もしくは受信の際では、以下のように動作する。EGSMの送信信号は、EGSMの送信部端子TX1からダイプレクサ21が有する第2の入力端子213に入力され、ダイプレクサ21を構成するローパスフィルタを通過し、第1のダイプレクサ21が有する第2の共通端子211に出力され、ローパスフィルタ61を介して、スイッチ部31の第1の入力端子311に入力され、スイッチ部31の第1の共通端子314から出力される。このとき、スイッチ素子315の第1制御端子VC1に第1の共通端子314と第1の入力端子311とを接続するように信号が送信され、第2、第3、第4の制御端子VC2、VC3、VC4には第3の出力端子と第1の出力端子と第2の出力端子とは切断するように直流電圧が印加される。一方、EGSMの受信信号は、スイッチ部31の第1の共通端子314から入力され、第1の出力端子313から出力されEGSM受信部端子RX1へと送られる。このとき、スイッチ素子315の第3制御端子VC3に第1の共通端子314と第1の出力端子313とを接続するように直流電圧が印加され、第1制御端子VC1と第2制御端子VC2と第4制御端子VC4に第1の入力端子311と第3の出力端子312と第2の出力端子は切断するように直流電圧が印加される。
【0037】
また、DCS送信信号は、DCS、PCS共通送信部端子TX2からダイプレクサ21が有する第3の入力端子212に入力され、第1のダイプレクサ21を構成するハイパスフィルタを通過し、ダイプレクサ21が有する第2の共通端子211に出力され、ローパスフィルタ61を通過して、スイッチ部31の第1の入力端子311に入力され、スイッチ部31の第1の共通端子314から出力される。このとき、スイッチ素子315の第1制御端子VC1に第1の共通端子314と第1の入力端子311とを接続するように直流電圧が印加され、第2、第3、第4の制御端子VC2、VC3、VC4からは第3の出力端子と第1の出力端子と第2の出力端子とは切断するように直流電圧が印加される。一方、DCSの受信信号は、スイッチ部31の第1の共通端子314から入力され、第2の出力端子321から出力される。出力されたDCS受信信号は、DCS受信部端子RX2へと送られる。このとき、スイッチ素子315の第4の制御端子VC4に第1の共通端子314と第2の出力端子321とを接続するように直流電圧が印加され、第1制御端子VC1と第2制御端子VC2と第3制御端子VC3には、第1の入力端子311と第3の出力端子312第1の出力端子は切断するように直流電圧が印加される。
【0038】
また、PCS送信信号は、DCSの送信の場合と同様である。一方、PCSの受信信号は、スイッチ部31の第1の共通端子314から入力され、第3の出力端子312から出力される。出力されたPCS受信信号は、PCS受信部端子RX3へと送られる。このとき、送信時と同様に、スイッチ素子315の第1制御端子VC2に第1の共通端子314と第3の出力端子312とを接続するように直流電圧が印加され、第1、第3制御端子VC1、VC3、VC4からは第1の入力端子311と第1の出力端子313、第2の出力端子321は切断するように直流電圧が印加される。
【0039】
なお、EGSMとDCSとPCSのトリプルバンド携帯電話器の場合、EGSMの送信信号が、880MHzから915MHz、受信信号が925MHzから960MHz、DCSの送信信号が1710MHzから1785MHz、受信信号が1805MHzから1880MHz、PCSの送信信号が1850MHzから1910MHz、受信信号が1930MHzから1990MHzである。よって、スイッチ素子315は、その周波数帯域が1000MHzから2000MHz程度である、GaAs半導体からなるGaAsMMICを用いている。また、各通信システムの送受信の切換がGaAsMMICを用いるだけで行うことができるため、高周波回路を構成する部品(素子)数が減少し、複合高周波部品の小型化が可能となる。GaAsMMICはチップ部品として構成されているため、複合高周波部品に用いる場合は、多層基板上に搭載される。また、GaAsMMICの各端子と第1、第2のダイプレクサやローパスフィルタなどの部品(素子)との接続は図示しない電極パッドを介して多層基板内に形成されるダイプレクサやローパスフィルタと接続される。
【0040】
一方、GaAsMMICは、静電気の影響を非常に受けやすいデバイスであることから、静電気防止回路を高周波回路に付加してもよい。具体的には、アンテナ端子とスイッチ部31の第一の共通電極との間にコンデンサとインダクタンスを含む回路を設ける。コンデンサとインダクタはチップ部品として多層基板上に搭載され形成されてもよいが、前記静電気防止回路も多層基板内に形成すると複合高周波部品の小型化が維持できる。
【0041】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば、第1の出力端子と第2の出力端子とのそれぞれに表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)を接続しても良い。SAWフィルタを付加した高周波回路を複合高周波部品に用いる場合には、SAWフィルタを多層基板上に搭載する。多層基板に設けた凹部に、SAWフィルタを搭載してもよい。また、前記凹部は、GaAsMMICチップ素子が搭載されている面に形成してもよいが、GaAsMMICチップ素子が搭載されていない多層基板の底面に形成すると、平面的に見て多層基板が小型化するため好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のトリプルバンド用携帯電話器に用いられるトリプルバンド用高周波回路のブロック図である。
【図2】本発明の一実施例である複合高周波部品の斜視図である。
【図3】本発明の一実施例である高周波回路のブロック図である。
【図4】本発明の一実施例である高周波回路図である。
【符号の説明】
9 高周波回路
311 第1の入力端子
312 第3の出力端子
313 第1の出力端子
314 第1の共通端子
31 スイッチ部
315 スイッチ素子
316〜320 コンデンサ
21 第1のダイプレクサ
22 第2のダイプレクサ
211 第2の共通端子
212 第2の入力端子
213 第3の入力端子
61 ローパスフィルタ
201 複合高周波部品
101 多層基板
;[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency circuit used in a communication device such as a mobile communication system, a composite high-frequency component that realizes the high-frequency circuit, and a communication device that uses the high-frequency circuit. The present invention relates to a high-frequency component and a communication device using the same.
[0002]
Currently, there are many communication systems / multiple high frequency bands as mobile communication devices. For example, TDMA systems include an EGSM (Extended Global; System; communication) communication system using a 900 MHz band and a DCS (Digital; Cellular; System) communication system using a 1.8 GHz band in Europe. A dual-band mobile phone that can be operated on the Internet has been proposed. For example, DCS and EGSM dual-band mobile phones disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-185902 and 2000-49651 are compatible with DCS frequency bands and EGSM frequency bands. Communication is performed in the frequency band, and in other cases, communication is performed in the EGSM frequency band. In this way, by handling a plurality of standard frequency bands, when communication is impossible in one standard frequency band, communication can be performed in the other standard frequency band.
[0003]
Furthermore, for example, a triple band mobile phone capable of operating in three communication systems has been proposed, including other communication systems such as a PCS (Personal Communication Services) communication system using the 1.9 GHz band. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-165288 discloses a composite high-frequency component and a mobile communication device that can operate in three communication systems.
[0004]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a front end portion of a general triple band mobile phone, and includes a 1.8 GHz DCS and a 1.9 GHz PCS in first and second communication systems having close frequencies. FIG. 5 shows an example in which a third communication system having a frequency different from those of 900 MHz band EGSM is used.
[0005]
A composite high-frequency component 20 used in a triple-band mobile phone includes an antenna 1, a diplexer 2, first to third diode switches 3 to 5, and first and second filters 6 and 7. The diplexer 2 combines DCS, PCS, or EGSM transmission signals when transmitting, and distributes the received signals to the DCS, PCS, or EGSM when receiving. The first diode switch 3 switches between the DCS and PCS transmitter side and the DCS and PCS receiver side, and the second diode switch 4 switches between the DCS receiver Rxd side and the PCS receiver Rxp side. The switching and third diode switch 5 plays a role of switching between the transmission unit Txg side and the reception unit Rxg side of the EGSM. The first filter 6 passes the DCS and PCS transmission / reception signals and attenuates the second and third harmonics, and the second filter 7 passes the EGSM transmission / reception signals and passes the third harmonics. It plays a role to attenuate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the composite high-frequency component 20 is mounted on a communication device such as a mobile phone, downsizing is required. At the same time, higher performance of composite high-frequency components for improving communication quality is also required.
[0007]
A conventional composite high-frequency component 20 including a diode switch composed of a diode, a capacitor, an inductor, and the like, a diplexer composed of a coil and a capacitor, and a filter is composed of a large number of components (elements), and is very complicated. It has a circuit configuration. In particular, chip components that cannot be formed inside the multilayer substrate such as diodes are mounted on the multilayer substrate, which hinders the miniaturization of the composite high-frequency component. In addition, since a large number of components (elements) are composed of complicated circuits, circuit wiring for connecting the components (elements) to each other is complicatedly routed across a plurality of substrates in the multilayer substrate. In order to connect components (elements) arranged on different boards, vias are usually provided on the boards for connection. As a result, the circuit wiring becomes longer, which may cause an increase in transmission loss and generation of noise due to coupling between circuit wirings.
[0008]
For example, in the multiband high-frequency switch module disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-49651, a switch for switching between transmission and reception in a communication system is composed of a diode, a transmission line, and a capacitor. Similarly, connections such as capacitors formed on the transmission line or another substrate are also connected through vias. As a result, the thickness of the multilayer substrate becomes large, and it may be difficult to reduce the height.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to simplify the circuit by reducing the number of components (elements) constituting the circuit, and to reduce the size of the composite high-frequency component, in particular, to reduce the height and increase the performance, and It is to provide a composite high-frequency component and a communication device that realize this.
[0010]
[Means, actions and effects for solving the problems]
The composite high frequency component of the present invention has a multilayer substrate formed by laminating a plurality of dielectric substrates, and each of an antenna and a transmission circuit or a reception circuit of each of the first communication system, the second communication system, and the third communication system. a composite high frequency component for switching the connection between, the first being connected to the first common terminal and the transmission unit terminal of the common transmission terminal unit and the third communication system of the first and second communication systems connected to the antenna terminal 1 input terminal, a first output terminal connected to the receiver terminal of the third communication system, a second output terminal connected to the receiver terminal of the second communication system, and a receiver terminal of the first communication system A third output terminal connected to the first output terminal, and any one of the first input terminal, the first output terminal, the second output terminal, and the third output terminal is a first output terminal, It is switched for connection to a common terminal Wherein includes a switch unit constituted by the GaAs semiconductor switching element and a capacitor are mounted on the multilayer substrate, the first filter terminal and a second filter terminal connected to said first input terminal, said Connected to a low-pass filter composed of capacitors and inductors formed inside the multilayer substrate, a second common terminal connected to the second filter terminal, and a common transmitter terminal of the first and second communication systems. A diplexer comprising a capacitor and an inductor formed inside the multilayer substrate, the second input terminal being connected to the transmitter terminal of the third communication system, and a third input terminal connected to the transmitter terminal of the third communication system. It is characterized by becoming.
[0014]
In the composite high frequency component of the present invention, a surface acoustic wave filter mounted on a multilayer substrate is connected to each of the first output terminal and the second output terminal.
In the composite high frequency component of the present invention, the surface acoustic wave filter is mounted on a surface on which the switch element is not mounted.
[0015]
Furthermore, the composite high frequency component of the present invention is characterized in that a capacitor constituting the switch section is mounted as a chip component on a multilayer substrate.
[0017]
The communication apparatus of the present invention is characterized by using the composite high frequency component.
[0019]
In the composite high-frequency component of the present invention , a circuit including an inductor and a capacitor for removing noise is connected to the first common terminal, and the inductor and the capacitor are formed inside the multilayer substrate or the substrate surface It may be formed by mounting chip parts.
[0020]
With the above configuration, the composite high-frequency component of the present invention can reduce the number of components (elements) constituting the circuit, thereby simplifying the circuit configuration. In addition, since a transmission line of a component (element) constituting a switch unit for switching transmission / reception formed over a plurality of substrates can be omitted, a multilayer substrate can be formed thinly, and the composite high frequency component as a whole It is possible to reduce the size and height. Furthermore, since the length of the wiring for connecting the components (elements) constituting the circuit is shortened, an increase in transmission loss can be suppressed, and the generation of noise due to the coupling between the wirings can be prevented.
[0021]
In addition, the composite high-frequency component of the present invention is applied to the first communication system and the second communication system in which the frequency bands to be used are close to each other, and the third communication system in which the frequency band to be used is separated from the first and second communication systems. It becomes possible to respond.
[0022]
The composite high-frequency component of the present invention includes a first diplexer, a switch unit including at least a switch element, and a filter circuit integrated with a multilayer substrate, and a switch element including a GaAs semiconductor element is mounted on the multilayer substrate. By forming the first diplexer and the filter circuit inside the multilayer substrate, the composite high frequency component can be miniaturized. Furthermore, the same effect can be obtained when a circuit for noise removal is also integrated with the multilayer substrate.
[0023]
Further, the composite high frequency component of the present invention uses a GaAs semiconductor element for the switch unit, so that the number of components (elements) constituting the switch unit for switching transmission / reception of a plurality of communication systems can be reduced. Therefore, the high frequency circuit is simplified. In addition, since the number of components (elements) mounted on the multilayer substrate is small, the composite high frequency component can be miniaturized. Furthermore, workability of component mounting is improved by reducing the number of components mounted on the multilayer substrate.
[0024]
In the composite high frequency component of the present invention, a low pass filter is connected between the switch unit and the diplexer, thereby connecting between the diplexer and the EGSM transmission terminals TX1 and DCS and the PCS common transmission unit terminal TX2. However, the number of low-pass filters can be reduced. That is, the harmonics of the transmission signal can be removed without increasing the number of components (elements).
[0025]
The capacitor constituting the switch part of the composite high frequency component of the present invention has a function of a capacitor for cutting direct current. Usually, a capacitor for cutting direct current is used with a large capacity. However, when the inner layer is formed on a multilayer substrate, the electrode area of the capacitor electrode must be increased or the capacitor electrode must be formed over a plurality of layers. Therefore, there is a case where miniaturization of the multilayer substrate is hindered. However, the composite high-frequency component according to the present invention enables the miniaturization of the multilayer substrate and the composite high-frequency component in order to mount the capacitor constituting the switch unit on the multilayer substrate.
[0026]
Further, the communication device of the present invention also exhibits the same effect by using the composite high frequency component of the present invention.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A composite high frequency component 201 according to one embodiment of the present invention has a configuration as shown in FIG.
[0028]
2 and 3, a first diplexer 21 (not shown) formed in a multilayer substrate 101 having a dielectric substrate such as glass ceramic as an insulating layer and a conductive layer mainly composed of Ag or an Ag alloy, The filter 61 includes a switch unit 31 including a GaAs semiconductor element 315 and capacitors 316, 317, 318, 319, and 320 mounted on a multilayer substrate. The multilayer substrate 101 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and a plurality of castellations 401 each having a semicylindrical concave portion on the lower side and a conductor layer on the inner side surface are formed on the four side surfaces. The composite high frequency component 201 can be mounted and connected on another substrate by the castellation 401. The castellation 401 corresponds to an antenna terminal in a high-frequency circuit, a transmission / reception unit terminal of each communication system, a control terminal, a ground terminal, and the like.
[0029]
The first communication system and the second communication system in which the frequency bands to be used formed in the composite high-frequency component 201 of the present invention are close to each other, and the third communication in which the frequency bands to be used are separated from the first and second communication systems. A high-frequency circuit 9 used in a triple-band mobile phone corresponding to the system will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram, and FIG. 4 is a circuit diagram. In this embodiment, the first communication system is a PCS of a TDMA communication system, a TDMA DCS is a second communication system, and a TDMA EGSM is a third communication system.
[0030]
3 and 4, the high-frequency circuit 9 is connected to the antenna terminal ANT and switches between the transmission signal and the reception signal of each communication system, and the diplexer 21 connected to the transmission unit of the communication system of EGSM, DCS, and PCS. And a low pass filter 61 for attenuating the second harmonic and the third harmonic in the transmission signal from the transmission unit from the communication system of EGSM, DCS, and PCS. The switch unit 31 is connected to the first common terminal 314 connected to the antenna terminal ANT, the first input terminal 311 connected to the first filter terminal 611 of the low-pass filter, and the reception unit terminal RX3 of the PCS. It has a third output terminal 312, a first output terminal 313 connected to the receiver section RX1 of EGSM, and a second output terminal 321 connected to the receiver section RX2 of DCS.
The switch unit 31 includes a switch element 315 including a GaAs semiconductor element and capacitors 316, 317, 318, 319, and 320. The switch element includes a first control terminal VC1 that controls connection / disconnection of the first common terminal and the first input terminal, and a second control that controls connection / disconnection of the first common terminal and the third output terminal. Terminal VC2, third control terminal VC3 for controlling connection / disconnection of the first common terminal and the first output terminal, and fourth control for controlling connection / disconnection of the first common terminal and the second output terminal A terminal VC4 is provided. Here, the capacitors 316, 317, 318, 319, and 320 have a function for cutting a direct current from the control terminals VC1, VC2, VC3, and VC4, and those having a capacity of about 30 pF or more are used. There are many cases.
[0032]
The diplexer 21 is connected to the second common terminal 211 connected to the second filter terminal 612 of the low-pass filter 61, the DCS, the second input terminal 212 connected to the PCS common transmitter terminal TX2, and the transmitter terminal TX1 of the EGSM. And a third input terminal 213 to be connected. In addition, the diplexer 21 has a function of a high-pass filter that allows a transmission signal from the DCS / PCS common transmission unit terminal TX2 to pass between the second common terminal 211 and the second input terminal 212, and the second common terminal 211. And a third input terminal 213 are provided with a function of a low-pass filter that allows a transmission signal from the transmission unit terminal TX1 of EGSM to pass therethrough.
[0033]
The diplexer 21 includes a low-pass filter composed of capacitors 121 and 122 and an inductance 123 and a high-pass filter composed of capacitors 127, 128 and 129 and an inductance 130.
[0034]
The diplexer 21 described above is a combination of a low-pass filter and a high-pass filter, but is not limited to this, and any combination of a low-pass filter, a high-pass filter, a notch filter, a band-pass filter, etc. other than this combination is possible. A diplexer may be used.
[0035]
The low pass filter 61 is connected between the first input terminal 311 of the switch unit 31 and the second common terminal 211 of the diplexer 21. The low-pass filter 61 includes capacitors 136, 137, 138, 139, and 140 and inductances 141 and 142, and is configured by a two-stage low-pass filter.
[0036]
The high-frequency circuit 9 of the present invention having such a configuration operates as follows when transmitting or receiving each communication system. The EGSM transmission signal is input from the EGSM transmission unit terminal TX1 to the second input terminal 213 of the diplexer 21, passes through a low-pass filter constituting the diplexer 21, and is a second common terminal of the first diplexer 21. 211, input to the first input terminal 311 of the switch unit 31 via the low-pass filter 61, and output from the first common terminal 314 of the switch unit 31. At this time, a signal is transmitted so as to connect the first common terminal 314 and the first input terminal 311 to the first control terminal VC1 of the switch element 315, and the second, third, and fourth control terminals VC2, A DC voltage is applied to VC3 and VC4 so that the third output terminal, the first output terminal, and the second output terminal are disconnected. On the other hand, an EGSM reception signal is input from the first common terminal 314 of the switch unit 31, output from the first output terminal 313, and sent to the EGSM reception unit terminal RX 1. At this time, a DC voltage is applied so as to connect the first common terminal 314 and the first output terminal 313 to the third control terminal VC3 of the switch element 315, and the first control terminal VC1 and the second control terminal VC2 A DC voltage is applied to the fourth control terminal VC4 so that the first input terminal 311, the third output terminal 312 and the second output terminal are disconnected.
[0037]
The DCS transmission signal is input from the DCS / PCS common transmitter terminal TX2 to the third input terminal 212 of the diplexer 21, passes through the high-pass filter that constitutes the first diplexer 21, and the second of the diplexer 21 has. Are output to the common terminal 211, pass through the low-pass filter 61, input to the first input terminal 311 of the switch unit 31, and output from the first common terminal 314 of the switch unit 31. At this time, a DC voltage is applied to the first control terminal VC1 of the switch element 315 so as to connect the first common terminal 314 and the first input terminal 311, and the second, third, and fourth control terminals VC2 are applied. , VC3 and VC4 are applied with a DC voltage so as to disconnect the third output terminal, the first output terminal and the second output terminal. On the other hand, a DCS reception signal is input from the first common terminal 314 of the switch unit 31 and output from the second output terminal 321. The output DCS reception signal is sent to the DCS reception unit terminal RX2. At this time, a DC voltage is applied so as to connect the first common terminal 314 and the second output terminal 321 to the fourth control terminal VC4 of the switch element 315, and the first control terminal VC1 and the second control terminal VC2 are connected. A DC voltage is applied to the third control terminal VC3 so that the first input terminal 311 and the third output terminal 312 are disconnected from the first output terminal.
[0038]
The PCS transmission signal is the same as in the case of DCS transmission. On the other hand, the PCS reception signal is input from the first common terminal 314 of the switch unit 31 and output from the third output terminal 312. The output PCS reception signal is sent to the PCS reception unit terminal RX3. At this time, a DC voltage is applied to the first control terminal VC2 of the switch element 315 so as to connect the first common terminal 314 and the third output terminal 312 as in the transmission, and the first and third control are performed. A DC voltage is applied from the terminals VC1, VC3, and VC4 so that the first input terminal 311, the first output terminal 313, and the second output terminal 321 are disconnected.
[0039]
In the case of an EGSM / DCS / PCS triple-band mobile phone, an EGSM transmission signal is 880 MHz to 915 MHz, a reception signal is 925 MHz to 960 MHz, a DCS transmission signal is 1710 MHz to 1785 MHz, a reception signal is 1805 MHz to 1880 MHz, PCS The transmission signal is 1850 MHz to 1910 MHz, and the reception signal is 1930 MHz to 1990 MHz. Therefore, the switch element 315 uses a GaAs MMIC made of a GaAs semiconductor having a frequency band of about 1000 MHz to 2000 MHz. In addition, since transmission / reception switching of each communication system can be performed only by using GaAsMMIC, the number of components (elements) constituting the high-frequency circuit is reduced, and the composite high-frequency component can be downsized. Since GaAs MMIC is configured as a chip component, it is mounted on a multilayer substrate when used for a composite high-frequency component. Further, the connection between each terminal of the GaAs MMIC and the parts (elements) such as the first and second diplexers and the low-pass filter is connected to a diplexer and a low-pass filter formed in the multilayer substrate through electrode pads (not shown).
[0040]
On the other hand, since GaAsMMIC is a device that is very susceptible to static electricity, an antistatic circuit may be added to the high-frequency circuit. Specifically, a circuit including a capacitor and an inductance is provided between the antenna terminal and the first common electrode of the switch unit 31. Capacitors and inductors may be mounted and formed as chip components on the multilayer substrate. However, if the antistatic circuit is also formed in the multilayer substrate, the size of the composite high-frequency component can be maintained.
[0041]
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. For example, a surface acoustic wave filter (SAW filter) may be connected to each of the first output terminal and the second output terminal. When a high-frequency circuit to which a SAW filter is added is used for a composite high-frequency component, the SAW filter is mounted on a multilayer substrate. You may mount a SAW filter in the recessed part provided in the multilayer substrate. The recess may be formed on the surface on which the GaAs MMIC chip element is mounted. However, if the recess is formed on the bottom surface of the multilayer substrate on which the GaAs MMIC chip element is not mounted, the multilayer substrate is reduced in size in plan view. Therefore, it is preferable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a triple-band high-frequency circuit used in a conventional triple-band mobile phone.
FIG. 2 is a perspective view of a composite high-frequency component that is one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a high frequency circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a high-frequency circuit diagram according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
9 High-frequency circuit 311 1st input terminal 312 3rd output terminal 313 1st output terminal 314 1st common terminal 31 Switch part 315 Switch element 316-320 Capacitor 21 1st diplexer 22 2nd diplexer 211 2nd Common terminal 212 second input terminal 213 third input terminal 61 low pass filter 201 composite high frequency component 101 multilayer board
;
Claims (5)
アンテナ端子に接続される第1の共通端子と第 1 と第2通信システムの共通送信端子部および第3通信システムの送信部端子に接続される第1の入力端子と第3通信システムの受信部端子に接続される第1の出力端子と第2通信システムの受信部端子に接続される第2の出力端子と前記第1通信システムの受信部端子に接続される第3の出力端子とを有し、前記第1の入力端子、前記第1の出力端子、前記第2の出力端子および前記第3の出力端子のいずれか1つの端子が、第1の共通端子に切換接続され、前記多層基板上に搭載される GaAs 半導体スイッチ素子とコンデンサとで構成されるスイッチ部と、
前記第1の入力端子に接続される第1のフィルタ端子と第2のフィルタ端子とを有し、前記多層基板の内部に形成されるコンデンサおよびインダクタで構成されるローパスフィルタと、
前記第2のフィルタ端子に接続される第2の共通端子と第 1 と第2通信システムの共通送信部端子に接続される第2の入力端子と第3通信システムの送信部端子に接続される第3の入力端子とを有し、前記多層基板の内部に形成されているコンデンサとインダクタとで構成されるダイプレクサとからなることを特徴とする複合高周波部品。 Ri na have a multilayer substrate formed by laminating a plurality of dielectric substrate, an antenna and a first communication system, the composite high frequency for switching the connection between each of the transmitting circuit or the receiving circuit of the second communication system and third communication system Parts,
The first common terminal connected to the antenna terminal, the common transmission terminal portion of the first and second communication systems, and the first input terminal connected to the transmission portion terminal of the third communication system and the reception portion of the third communication system A first output terminal connected to the terminal, a second output terminal connected to the receiver terminal of the second communication system, and a third output terminal connected to the receiver terminal of the first communication system. and said first input terminal, said first output terminal, one of terminals of said second output terminal and the third output terminal, is switched for connection to the first common terminal, the multi-layer board a switch unit that consists in a GaAs semiconductor switching element and a capacitor are mounted on,
A low-pass filter having a first filter terminal and a second filter terminal connected to the first input terminal, and comprising a capacitor and an inductor formed inside the multilayer substrate;
The second common terminal connected to the second filter terminal, the second input terminal connected to the common transmitter terminal of the first and second communication systems, and the transmitter terminal of the third communication system. have a third input terminal, a composite high-frequency component and wherein the ing from the composed diplexer with a capacitor and an inductor that are formed inside the multilayer substrate.
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