(57)【要約】  小型で高次高調波の減衰特性を改善した高周波スイッチモジュールを提供する。  多層基板（１）上にＦＥＴスイッチ（１０）を搭載し、ＦＥＴスイッチと送信信号入力端子（Ｔｘ１）との間にローパスフィルタ（２０）を配置して高周波スイッチモジュール（２５）を構成する。ローパスフィルタは、送信入力ポート（ＲＦ１１）と送信信号入力端子との間に直列に接続される少なくとも一つのインダクタ（ＧＬｔ１，ＧＬｔ２）と、一端が送信入力ポートに接続され他端が接地される第１のキャパシタ（ＧＣｕ１）と、一端が送信信号入力端子に接続され他端が接地される第２のキャパシタ（ＧＣｕ２）と、を備え、第１のキャパシタの容量値と第２のキャパシタの容量値とを異なる値にする。
2009157283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層と配線電極とを積層することにより形成した多層基板と、
前記多層基板の一方主面に実装され、送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ前記送信信号を出力するまたは前記アンテナから前記受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、
前記多層基板の主面及び／又は内部に形成され、第１の入出力端子が前記送信入力ポートに接続され、第２の入出力端子が送信信号入力端子に接続され、前記送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、
を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、
前記多層基板の一方主面上には前記送信入力ポート、受信出力ポートおよびアンテナポートが接続素子を介してそれぞれ接続される送信入力ポート用電極、受信出力ポート用電極およびアンテナポート用電極が形成され、
前記多層基板の他方主面上には前記送信信号入力端子に接続素子を介して接続される送信信号入力端子用実装電極が形成され、
前記フィルタは、前記送信入力ポートと前記送信信号入力端子との間に直列に接続される少なくとも一つのインダクタと、一端が前記送信入力ポートに接続され他端が接地される第１のキャパシタと、一端が前記送信信号入力端子に接続され他端が接地される第２のキャパシタと、を備え、
前記第１のキャパシタの容量値と前記第２のキャパシタの容量値とを異なる値とし、前記第１のキャパシタを構成する少なくとも一つのキャパシタ用電極は前記多層基板内に形成した導通ビアホールを介して前記送信入力ポート用電極に直接接続され、前記第２のキャパシタを構成する少なくとも一つのキャパシタ用電極は前記多層基板内に形成した導通ビアホールを介して前記送信信号入力端子用実装電極に直接接続された、高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
前記接続素子としてボンディング用ワイヤを用い、前記ボンディング用ワイヤのインダクタンスと前記第１のキャパシタの容量値とで前記高次高調波の位相を変化させる位相調整回路を形成した、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記インダクタは前記多層基板の積層方向において一方主面側に配置され、前記キャパシタ用電極は前記多層基板の積層方向において他方主面側に配置されている、請求項１または請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記フィルタは、前記高次高調波のうち２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタである請求項１ないし３に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力し、前記ＦＥＴスイッチは少なくとも前記通信信号ごとに受信出力ポートを備える、請求項１ないし請求項４に記載の高周波スイッチモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波モジュール、特にＦＥＴスイッチを用いて特定周波数の通信信号を切り替える高周波スイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の無線通信方式には複数の仕様が存在し、例えばヨーロッパではマルチバンドのＧＳＭ方式が採用されている。ＧＳＭ方式では使用する周波数帯が異なる複数の通信信号（送受信信号）が存在し、各周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯、および９００ＭＨｚ帯が存在する。さらには、１８００ＭＨｚ帯や１９００ＭＨｚ帯も存在する。このようなそれぞれに異なる周波数帯を利用する複数の通信信号を１つのアンテナで送受信する場合、目的とする周波数帯の通信信号以外は不要となり、さらには、１つの通信信号であっても送信時には受信信号は不要となり、受信時には送信信号が不要となる。このため、１つのアンテナで送受信を行う場合には、目的とする通信信号の送信信号を伝送する経路や目的とする通信信号の受信信号を伝送する経路を切り替える必要があり、この切り替えにＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールが各種考案されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
特許文献１には、図９に示すような高周波スイッチモジュールが備えられている。図９は従来の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。従来の高周波スイッチモジュールは、第１通信信号の送信信号（第１送信信号）と第２通信信号の送信信号（第２送信信号）とが入力される送信ポートＲＦ１０１、第１通信信号の受信信号（第１受信信号）を出力する第１受信ポートＲＦ１０２、第２通信信号の受信信号（第２受信信号）を出力する第２受信ポートＲＦ１０３、アンテナに対して第１、第２送信信号、第１受信信号、および第２受信信号の入出力を行うアンテナポートＡＮＴ０、を有するＦＥＴスイッチＳＷ１００を備えている。このＦＥＴスイッチＳＷ１００としては、半導体、特にＦＥＴからなるスイッチが用いられ、現状では多く、ＧａＡｓスイッチが用いられている。そして、従来の高周波スイッチモジュールは、第１、第２送信信号の高調波を減衰するローパスフィルタＬＰＦ２０１を送信ポートＲＦ１０１に接続し、第１受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０１を第１受信ポートＲＦ１０２に接続し、第２受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０２を第２受信ポートＲＦ１０３に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８５３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような高周波スイッチモジュールでは、ＦＥＴスイッチＳＷ１００の送信ポートＲＦ１０１にローパスフィルタＬＰＦ２０１を介して接続された送信信号入力端子Ｔｘ１へ送信信号が入力される。この送信信号は通常前段に接続されたパワーアンプにより増幅されてから入力されるが、この増幅の際に送信信号の基本周波数ｆｏに対する高次高調波が発生して基本周波数ｆｏの送信信号とともに入力される。ここで、図９に示す高周波スイッチモジュールのローパスフィルタＬＰＦ２０１を、前記高次高調波を減衰させる設定にしておけば、ＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される送信信号の高次高調波を抑制することができる。例えば、ローパスフィルタＬＰＦ２０１を、基本周波数ｆｏの２次高調波（２・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタと、基本周波数ｆｏの３次高調波（３・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタとから構成することで、これら２次高調波および３次高調波が抑制される。【０００６】
しかしながら、ＦＥＴスイッチＳＷ１００がＧａＡｓスイッチで形成されている場合、高周波の送信信号が入力されるとＦＥＴスイッチＳＷ１００で高調波歪みが発生して各ポートに対して均等に２倍高調波や３倍高調波等の高調波が出力される。この時、前記高調波の周波数において送信ポートＲＦ１０１からローパスフィルタＬＰＦ２０１を見るとインピーダンスが無限大に近いオープン状態となり、ＦＥＴスイッチＳＷ１００で発生した高調波がローパスフィルタＬＰＦ２０１の送信ポートＲＦ１０１側端で全反射してＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される。この結果、最初の高調波を「Ｘ」、全反射による高調波の増加分を「α」とすると、アンテナポートＡＮＴ０からは「Ｘ＋α」の高調波が出力されてしまう。【０００７】
このような高調波を抑制するには、高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチを用いればよいが、現実には高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチは存在しない。また、ダイオードスイッチによるスイッチ回路を用いれば、高調波は発生し難いが、それぞれの通信信号の送受信の切り替えに対して少なくとも各２個のダイオードが必要であり、さらにこれらダイオードに付加する回路が必要であるので、高周波スイッチモジュールを小型化することができない。また、ダイオードスイッチを複数利用することで消費電力が増加し、さらには応答速度が低下してしまう。特にＦＥＴスイッチのポート数が増加するとこの影響を受けやすい。【０００８】
したがって、この発明の目的は、ＧａＡｓスイッチ等のＦＥＴスイッチを用いながらも高調波歪みを抑制して、小型化された高周波スイッチモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明に係る高周波スイッチモジュールは、複数の誘電体層と配線電極とを積層することにより形成した多層基板と、前記多層基板の一方主面に実装され、送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ前記送信信号を出力するまたは前記アンテナから前記受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、前記多層基板の主面及び／又は内部に形成され、第１の入出力端子が前記送信入力ポートに接続され、第２の入出力端子が送信信号入力端子に接続され、前記送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、前記多層基板の一方主面上には前記送信入力ポート、受信出力ポートおよびアンテナポートが接続素子を介してそれぞれ接続される送信入力ポート用電極、受信出力ポート用電極およびアンテナポート用電極が形成され、前記多層基板の他方主面上には前記送信信号入力端子に接続素子を介して接続される送信信号入力端子用実装電極が形成され、前記フィルタは、前記送信入力ポートと前記送信信号入力端子との間に直列に接続される少なくとも一つのインダクタと、一端が前記送信入力ポートに接続され他端が接地される第１のキャパシタと、一端が前記送信信号入力端子に接続され他端が接地される第２のキャパシタと、を備え、前記第１のキャパシタの容量値と前記第２のキャパシタの容量値とを異なる値とし、前記第１のキャパシタを構成する少なくとも一つのキャパシタ用電極は前記多層基板内に形成した導通ビアホールを介して前記送信入力ポート用電極に直接接続され、前記第２のキャパシタを構成する少なくとも一つのキャパシタ用電極は前記多層基板内に形成した導通ビアホールを介して前記送信信号入力端子用実装電極に直接接続されたことを特徴としている。【００１０】
この構成にすることにより、素子を追加することなくＦＥＴスイッチの送信入力ポート側のフィルタの端部においてＦＥＴスイッチで発生する高次高調波の位相を変化させることができ、アンテナから放射される高次高調波の量を低減することができる。【００１１】
また、本発明に係る高周波スイッチモジュールにおいては、接続素子としてボンディング用ワイヤを用い、前記ワイヤのインダクタンスと前記第１のキャパシタの容量値とで前記高次高調波の位相を変化させる位相調整回路を形成したことを特徴としている。このような構造にすることにより、位相調整の設計自由度を向上することができ、より確実に高次高調波を低減することができる。【００１２】
また、本発明に係る高周波スイッチモジュールにおいては、前記インダクタは前記多層基板の積層方向において一方主面側に配置され、前記キャパシタ用電極は前記多層基板の積層方向において他方主面側に配置されていることを特徴としている。このような構造にすることにより、インダクタで発生した磁界と高周波スイッチモジュールを実装する実装基板上に形成した配線電極との結合を低減することができ、インダクタンス値の変化を抑えられるため高周波スイッチモジュールの特性変化を抑制することができる。【００１３】
また、本発明に係る高周波スイッチモジュールにおいては、前記フィルタは前記高次高調波のうち、２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタであることを特徴としている。このような構成にすることにより、前段のパワーアンプから２次または３次の高調波が伝送されても、ローパスフィルタにおいて高次高調波を抑制することができる。【００１４】
また、本発明に係る高周波スイッチモジュールにおいては、それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力し、前記ＦＥＴスイッチは少なくとも前記通信信号ごとに受信出力ポートを備えることを特徴としている。このような構成にすることにより、複数の通信信号を入出力する高周波スイッチモジュールであっても、送信入力ポートにローパスフィルタを備えることで高調波が抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、素子を増やすことなくアンテナから放射される高次高調波の量を低減することができ、小型で高調波の少ない高周波スイッチモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールを示すブロック図である。
【図２】ローパスフィルタを示す回路図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールを示す概略斜視図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールの積層図である。
【図５】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールの高調波歪み特性を示す特性図である。
【図６】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールの高調波歪み特性を示す特性図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態である高周波スイッチモジュールを示すブロック図である。
【図８】本発明におけるローパスフィルタの特性図である。
【図９】従来の高周波スイッチモジュールを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る高周波スイッチモジュールの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
（第１実施形態、図１から図６参照）
図１は本発明に係る高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の説明では送信信号入力端子Ｔｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を入力し、受信信号出力端子Ｒｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ２からＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力する高周波スイッチモジュールについて説明する。ＧａＡｓスイッチからなるＦＥＴスイッチＳＷ１０は、アンテナＡＮＴに接続する入出力ポートＲＦ１１、ＲＦ１２、ＲＦ１３（以下、単に「ＲＦ１１ポート」、「ＲＦ１２ポート」、「ＲＦ１３ポート」と称す。）と、を備える。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１０は、図示しないが、駆動電圧が入力される駆動電圧入力端子と、スイッチ切り替え制御に用いる制御信号が入力される制御信号入力端子とを備え、制御信号入力端子に入力される制御信号により、アンテナポートＡＮＴ０をＲＦ１１、ＲＦ１２、ＲＦ１３の各ポートのいずれかに導通する。なお、本実施形態では、ＲＦ１１ポートに送信信号入力端子Ｔｘ１が接続され、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートのそれぞれに受信信号出力端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続されているので、ＲＦ１１ポートが本発明の「送信信号入力ポート」に相当し、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートがそれぞれ「受信信号出力ポート」に相当する。
【００１９】
ローパスフィルタＬＰＦ２０は、それぞれに異なる周波数特性（減衰特性）を有する２つのローパスフィルタＬＰＦ２１ａとローパスフィルタＬＰＦ２１ｂとを備え、ＦＥＴスイッチＳＷ１０側からローパスフィルタＬＰＦ２１ａ、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂの順に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ２１ａはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。また、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。
【００２０】
ローパスフィルタＬＰＦ２０のＦＥＴスイッチＳＷ１０側の端部は、前段のパワーアンプ（図示せず）に接続する送信信号入力端子Ｔｘ１が接続されている。
【００２１】
図２にＬＰＦ２０の回路構成を示す。ＬＰＦ２１ａはＬＰＦ２１ｂに接続し、このＬＰＦ２１ｂが送信信号入力端子Ｔｘ１に接続している。また、ＬＰＦ２１ａとＬＰＦ２１ｂとの接続点はキャパシタＧＣｕ３を介してグランドに接続（接地）されている。ＬＰＦ２１ａは、一方端がＦＥＴスイッチのＲＦ１１ポートに接続され、他方端がＬＰＦ２１ｂに接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ１と、このインダクタＧＬｔ１に並列接続されたキャパシタＧＣｃ１と、インダクタＧＬｔ１のＦＥＴスイッチＳＷ１０側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ１とを備える。このＬＰＦ２１ａは、これらインダクタＧＬｔ１、キャパシタＧＣｃ１、ＧＣｕ１によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００２２】
ＬＰＦ２１ｂは、一方端がＬＰＦ２１ａに接続し、他方端が送信信号入力端子Ｔｘ１に接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ２と、このインダクタＧＬｔ２に並列接続されたキャパシタＧＣｃ２と、インダクタＧＬｔ２の送信信号入力端子Ｔｘ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ２とを備える。このＬＰＦ２１ｂは、これらインダクタＧＬｔ２、キャパシタＧＣｃ２、ＧＣｕ２によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の３次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００２３】
なお、ＦＥＴスイッチＳＷ１０のＲＦ１２ポートは受信信号出力端子Ｒｘ１、ＲＦ１３ポートは受信信号出力端子Ｒｘ２がそれぞれ接続されているが、ＲＦ１２ポートと受信信号出力端子Ｒｘ１との間にＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタを、またＲＦ１３ポートと受信信号出力端子Ｒｘ２との間にＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタを接続しても構わない。
【００２４】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールの概略図を図３に示す。図３（ａ）は本実施形態の概略斜視図であり、図３（ｂ）は、ＦＥＴスイッチの実装状態および電極配置を示す斜視図である。図３（ａ）に示すように本発明の高周波スイッチモジュールは、複数の誘電体層と配線電極とを積層した多層基板１の一方主面に樹脂等による保護膜５を形成して構成している。そして、図３（ｂ）に示すように、多層基板１の一方主面２上には、ＡｇやＣｕなどの導電性材料を用い、スクリーン印刷等により印刷、焼結することにより形成したＦＥＴスイッチ実装用電極１７や端子電極１５が配置されている。そして、ＦＥＴスイッチ実装用電極１７上には、ＦＥＴスイッチ１０の裏面が導電性接着剤等により接着、固定される。また、端子電極１５の表面には、めっき等によりＡｕ電極が形成されている。そして、ＦＥＴスイッチ１０の表面に配置されている接続用電極１２と、多層基板１上の端子電極１５とが、Auなどのボンディングワイヤ２０により電気的に接続されている。また、ＦＥＴスイッチ１０に形成されるグランド電極は、そのグランド電極に対応した接続用電極１２とＦＥＴスイッチ実装用電極１７とがボンディングワイヤにより電気的に接続されている。
【００２５】
多層基板１の内部には、ＬＰＦ２０を構成するインダクタ電極およびキャパシタ電極が形成されている。それら電極のうち所定の電極は、多層基板１内に形成した導通ビアホールにより端子電極１５と接続されている。端子電極１５は、平面視で略Ｄ字型をしているが、その端子電極１５の円弧状部分の近傍に導通ビアホールが形成され、その円弧状部分と対向する部分にボンディングワイヤを接続している。このような構成にすることにより、導電性ペーストなどを充填して形成した導通ビアホール上にボンディングワイヤを接続することがなくなる。
【００２６】
次に図３に示した高周波スイッチモジュールを構成する多層基板１の構造について図４を参照して説明する。
【００２７】
図４は、本実施形態における多層基板１の積層図である。図４は、多層基板１の各誘電体層１〜１２を順に上から見た図であり、誘電体層１３として示している図は誘電体層１２の裏面、すなわち、高周波スイッチモジュールの底面である。この図４に示す記号は図２に示した各素子の記号に対応する。また、図４において円形は導通ビアホールを示し、円形以外の閉図形は配線電極を示している。
【００２８】
多層基板１は、誘電体層１を最上層として、番号順に上から誘電体層１〜誘電体層１２を積層することにより形成される。最上層の誘電体層１の表面には、ＦＥＴスイッチ１０を実装するためのＦＥＴスイッチ実装用電極１７と端子電極１５が形成される。また、最下層の誘電体層１２の裏面（図４における誘電体層１３）には、グランド電極１８が誘電体層１２の中央付近、外部接続用電極１９が誘電体層１２の周縁部に形成されており、これらの電極によりこの高周波スイッチモジュールは外部の回路基板に実装される。なお、本実施形態において外部接続用電極１９は、誘電体層１２の縁端部近傍に形成されたいわゆるＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）電極であるが、誘電体層１２の底面だけでなく、多層基板１の側面に形成した電極と導通させても構わない。
【００２９】
また、ＦＥＴスイッチ実装用電極１７は、グランド電極１８と導通ビアホールで電気的に接続されており、それらの導通ビアホールと導通するようにＦＥＴスイッチ実装用電極１７の下部に電極３１，３２，３３，３４を配置している。これらの電極３１，３２，３３，３４は、ＦＥＴスイッチ１０のグランド接続を十分に行うためのものであり、導通ビアホール部で発生する寄生インダクタによるインダクタンス値を低減することができる。
【００３０】
さらに、ＬＰＦ２１ａを構成するキャパシタＧＣｕ１の電極が誘電体層９に形成され、その電極の上下に配置された電極３３との間でキャパシタを構成している。また、ＬＰＦ２１ｂを構成するキャパシタＧＣｕ２の電極が誘電体層１１に形成され、その電極の上下に配置された電極３４との間でキャパシタを構成している。これらの図からもわかるように、ＧＣｕ１とＧＣｕ２とを構成する電極はその大きさが異なっており、その電極により発生する容量値も異なっている。このように、キャパシタの電極サイズを変更する以外に、ＧＣｕ１と電極３３およびＧＣｕ２と電極３４との間の誘電体層の厚みを変更することでも両者の容量値を異ならせることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態における多層基板においては、図４の誘電体層９〜１１に示すようにキャパシタ用電極を多層基板の下層に配置し、誘電体層２〜５に示すようにインダクタ用電極を多層基板の上層に配置している。このような構造にすることにより、多層基板１を備える高周波スイッチモジュール２５を実装用回路基板等に実装した場合、多層基板１内のインダクタ用電極で発生する磁界と実装用回路基板上の電極との磁界による結合を低減することができ、多層基板内のインダクタンス値の変動や、外部回路への影響を低減することができる。なお、本実施形態における誘電体層の材料としては、配線電極と同時焼結可能なセラミック基板の他に、液晶ポリマやポリイミドのような樹脂を使用しても構わない。
【００３２】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して「ＧＳＭ送信信号」と称す。）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。
【００３３】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０にＧＳＭ送信信号が入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性によって高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ１１ポート、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポート、およびアンテナポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさの高調波が出力される。そして、ＲＦ１１ポートから出力された高調波はローパスフィルタＬＰＦ２０に伝送される。さらに、ＬＰＦ２０に伝送された高次高調波は、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側の端部においてさらに反射され、再びＳＷ１０へ所定の大きさの高次高調波が入力される。再度ＳＷ１０へ入力された高次高調波はアンテナから放射され、結果的にアンテナからはＦＥＴスイッチＳＷ１０で発生した高次高調波と、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射してＳＷ１０へ戻る高次高調波とをあわせた高次高調波が出力されることになる。
【００３４】
このとき、ローパスフィルタＬＰＦ２１ａのＦＥＴスイッチＳＷ１０側におけるキャパシタＧＣｕ１の容量値を、ＦＥＴスイッチＳＷ１０側とは反対側におけるキャパシタＧＣｕ２の容量値とは異なる値にすることにより、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する高次高調波の位相を変化させることができる。つまり、ＦＥＴスイッチＳＷ１０で発生し、ＬＰＦ２０で反射され再びＳＷ１０へ入力される高次高調波の位相が０度近傍になるようにキャパシタＧＣｕ１の値を調整することにより、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端での高次高調波を全反射することができる。全反射された高次高調波は、ＦＥＴスイッチＳＷ１０に戻るが、そのときＦＥＴスイッチＳＷ１０はＡＮＴ０ポートとＲＦ１１ポートが導通し、さらにＦＥＴスイッチＳＷ１０上に形成されたＡＮＴ０ポートとＲＦ１１ポートとの間の伝送ラインは極短く、線路インピーダンスも０で、かつ位相もほとんど変化しない。このため、ＬＰＦ２０からＲＦ１１ポートに戻ってきた２次高調波及び３次高調波はＡＮＴ０ポートで全反射され、例えばＲＦ１１ポート以外のＲＦ入出力ポートであるＲＦ１２ポートやＲＦ１３ポートなどへ導かれ、これらのＲＦ入出力ポートに接続される外部回路へ分散される。これにより、ＡＮＴ０ポートから出力される高次高調波の量を低減することができる。
【００３５】
前記キャパシタＧＣｕ１の容量値を変化させることにより、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端において反射してＳＷ１０へ入力される高次高調波の位相を変化させたときのアンテナから放射される２次高調波量と３次高調波量の変化を図５と図６に示す。図５（ａ）、図５（ｂ）はＧＳＭ８５０ＭＨｚ及びＧＳＭ９００ＭＨｚ帯の送信信号の２次高調波と３次高調波のアンテナから放射される量と、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する信号の位相との関係を示している。図５（ａ）では、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する２次高調波の位相を３０度近傍にすることによりアンテナからの２次高調波の放射量が−８２ｄＢｃ程度になり、位相を１８０度付近にしたときの放射量と比べると７ｄＢｃ程度減少できていることがわかる。また、図５（ｂ）では、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する３次高調波の位相を−１６０度近傍にすることによりアンテナからの３次高調波の放射量が−７６.５ｄＢｃ程度になり、位相を４０度付近にしたときの放射量よりも３ｄＢｃ程度減少できていることがわかる。
【００３６】
ＧＳＭ８５０ＭＨｚ帯及びＧＳＭ９００ＭＨｚ帯の２次高調波と３次高調波の減衰量はＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する信号の位相によって異なる結果となった。これは、ＬＰＦ２１ｂにおいては、ＳＷ１０からの３次高調波が、ＬＰＦ２１ａを通過する際に位相が変化するためである。図５（ａ）と図５（ｂ）からも分かるように、２次高調波と３次高調波の絶対値は異なっており、本実施例においては３次高調波の量の方が大きくなっている。このため、３次高調波を積極的に減衰させたい場合は、キャパシタＧＣｕ１の容量値を調整して位相を−１６０度付近にすればよい。このように、所定の高次高調波を所望の放射量にする場合は、キャパシタＧＣｕ１の容量値を適宜設定すればよい。
【００３７】
また、前記実施形態においては、ＧＳＭ８５０ＭＨｚとＧＳＭ９００ＭＨｚの信号を切り換える高周波スイッチモジュールについて説明をしたが、それらの信号に替えてＧＳＭ１８００ＭＨｚとＧＳＭ１９００ＭＨｚの信号を切り換える高周波スイッチモジュールとしても使用することができる。そのときのＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射される高次高調波の位相と、アンテナから放射される高次高調波との関係を図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。これらの図から分かるように、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ帯とＧＳＭ１９００ＭＨｚ帯の２次高調波と３次高調波については、ともに位相を−４０度近傍にすることでアンテナからの放射量を最も小さくすることができる。このように、キャパシタＧＣｕ１とＧＣｕ２を所定の値にすることにより、２次高調波と３次高調波をともに減衰させることもできる。
【００３８】
（第２実施形態、図７参照）
図７は本発明の第２実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。第１実施形態と異なる点は、ローパスフィルタＬＰＦ２０とＦＥＴスイッチＳＷ１０との間に、ボンディングワイヤによるインダクタであるＬｗを備え、そのＬｗを用いて高次高調波の位相調整を行う点である。なお、このボンディングワイヤは第１実施形態を示す概略斜視図である図３（ｂ）のボンディングワイヤ２０に相当するものである。
【００３９】
第１実施形態においては、ＦＥＴスイッチＳＷ１０で発生する高次高調波の位相を、ＬＰＦ２０を構成するキャパシタＧＣｕ１とＧＣｕ２とを使って位相調整し、ＦＥＴスイッチＳＷ１０からＬＰＦ２０側へ出力される高次高調波と、ＬＰＦ２０のＦＥＴスイッチＳＷ１０側端で反射される高次高調波の位相を調整し、その位相が０度近傍になるようにすることにより、アンテナから出力される高次高調波を低減した。このように第１実施形態では、キャパシタのみで位相調整を行っているが、キャパシタのみでは位相の変化量や変化の増減方向に制約があるため、それを補うためにキャパシタとは異なる特性を持つインダクタを利用することにより、位相調整範囲を広げられ、２次高調波および３次高調波の両方に対して設計自由度を向上させることができる。
【００４０】
なお、ＬＰＦ２０は使用するＦＥＴスイッチＳＷ１０のＳパラメータ等の特性や、ＦＥＴスイッチＳＷ１０と多層基板上の実装用端子電極とを接続するボンディングワイヤのインダクタンス値も含めて設計を行うことにより、ＬＰＦ２０の特性を最適化することができる。
【００４１】
また、ボンディングワイヤのインダクタは、ローパスフィルタＬＰＦ２０を構成する素子としても機能するため、ＬＰＦ２０の次数を増やすことができ、設計自由度を向上することができる。図８（ａ）、（ｂ）は、ＬＰＦ２０の設計にボンディングワイヤによるインダクタを含めたときのＬＰＦ２０の通過帯域の高周波側近傍における減衰特性を示している。図８（ａ）に示すように、ボンディングワイヤによるインダクタを含めずにＬＰＦ２０を設計した場合、ＬＰＦ２０の通過帯域の高周波側である１．９ＧＨｚ付近において所望の減衰量が得られていなかった。そこで、ＬＰＦ２０にボンディングワイヤによるインダクタを含めて設計を行ったところ、図８（ｂ）に示すように、１．９ＧＨｚ付近での減衰量が増加し、ＬＰＦ２０の通過帯域の高周波側における減衰特性を改善することができた。以上のように、ＳＷ１０とＬＰＦ２０とを接続するためのボンディングワイヤによるインダクタを高次高調波の減衰と、ＬＰＦの通過帯域の高周波側での減衰特性の改善に使用することにより、不要な素子を増やすことなく高周波スイッチモジュールの特性を向上することができる。
【符号の説明】
【００４２】
ＡＮＴ…アンテナ
ＡＮＴ０…アンテナポート
ＧＣｃ１，ＧＣｃ２…キャパシタ
ＧＣｕ１，ＧＣｕ２，ＧＣｕ３…キャパシタ
ＧＬｔ１，ＧＬｔ２…インダクタ
ＬＰＦ２０…ローパスフィルタ
ＬＰＦ２１ａ…ローパスフィルタ
ＬＰＦ２１ｂ…ローパスフィルタ
ＲＦ１１，ＲＦ１２，ＲＦ１３…入出力ポート
Ｒｘ１，Ｒｘ２…受信信号出力端子
ＳＷ１０…ＦＥＴスイッチ
Ｔｘ１…送信信号入力端子
１…多層基板
５…保護膜
１０…ＦＥＴスイッチ
１２…接続用電極
１５…端子電極
１７…ＦＥＴスイッチ実装用電極
１８…グランド電極
１９…外部接続用電極
２０…ボンディングワイヤ
２１ａ…ＬＰＦ
２１ｂ…ＬＰＦ
２５…高周波スイッチモジュール
３１〜３４…電極
【図１】
2009157283.tif 000003
【図２】
2009157283.tif 000004
【図３】
2009157283.tif 000005
【図４】
2009157283.tif 000006
【図５】
2009157283.tif 000007
【図６】
2009157283.tif 000008
【図７】
2009157283.tif 000009
【図８】
2009157283.tif 000010
【図９】
2009157283.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層と配線電極とを積層することにより形成し、送信信号が入力される送信信号入力端子用実装電極を含む外部接続用電極を備える多層基板と、
前記多層基板の一方主面に実装され、前記送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ前記送信信号を出力するとともに前記アンテナから前記受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、
前記多層基板の主面又は内部の少なくとも一方に形成され、第１の入出力端子が前記送信入力ポートに接続され、第２の入出力端子が前記送信信号入力端子用実装電極に接続され、前記送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、
を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、
前記外部接続用電極は前記多層基板の他方主面の縁端部近傍に形成され、
前記多層基板の一方主面上には前記送信入力ポート、前記受信出力ポートおよび前記アンテナポートが接続素子を介してそれぞれ接続される送信入力ポート用電極、受信出力ポート用電極およびアンテナポート用電極が形成され、
前記フィルタは、前記送信入力ポート用電極と前記送信信号入力端子用実装電極との間に直列に接続される少なくとも一つのインダクタと、一端が前記送信入力ポート用電極に接続され他端が接地される第１のキャパシタと、一端が前記送信信号入力端子用実装電極に接続され他端が接地される第２のキャパシタと、を備え、
前記第１のキャパシタの容量値と前記第２のキャパシタの容量値とを異なる値とし、前記第１のキャパシタを構成する少なくとも一つのキャパシタ用電極は前記多層基板内に形成した導通ビアホールを介して前記送信入力ポート用電極に直接接続され、
前記送信入力ポートと前記送信入力ポート用電極を接続する接続素子としてボンディング用ワイヤを用い、前記ボンディング用ワイヤのインダクタンスと前記第１のキャパシタの容量値とで前記高次高調波の位相を変化させる位相調整回路を形成した、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
前記インダクタは前記多層基板の積層方向において一方主面側に配置され、前記キャパシタ用電極は前記多層基板の積層方向において他方主面側に配置されている、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記フィルタは、前記高次高調波のうち２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタである請求項１または請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力し、前記ＦＥＴスイッチは少なくとも前記通信信号ごとに受信出力ポートを備える、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の高周波スイッチモジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波モジュール、特にＦＥＴスイッチを用いて特定周波数の通信信号を切り替える高周波スイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の無線通信方式には複数の仕様が存在し、例えばヨーロッパではマルチバンドのＧＳＭ方式が採用されている。ＧＳＭ方式では使用する周波数帯が異なる複数の通信信号（送受信信号）が存在し、各周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯、および９００ＭＨｚ帯が存在する。さらには、１８００ＭＨｚ帯や１９００ＭＨｚ帯も存在する。このようなそれぞれに異なる周波数帯を利用する複数の通信信号を１つのアンテナで送受信する場合、目的とする周波数帯の通信信号以外は不要となり、さらには、１つの通信信号であっても送信時には受信信号は不要となり、受信時には送信信号が不要となる。このため、１つのアンテナで送受信を行う場合には、目的とする通信信号の送信信号を伝送する経路や目的とする通信信号の受信信号を伝送する経路を切り替える必要があり、この切り替えにＦＥＴスイッチを用いた高周波スイッチモジュールが各種考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、図９に示すような高周波スイッチモジュールが備えられている。図９は従来の高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。従来の高周波スイッチモジュールは、第１通信信号の送信信号（第１送信信号）と第２通信信号の送信信号（第２送信信号）とが入力される送信ポートＲＦ１０１、第１通信信号の受信信号（第１受信信号）を出力する第１受信ポートＲＦ１０２、第２通信信号の受信信号（第２受信信号）を出力する第２受信ポートＲＦ１０３、アンテナに対して第１、第２送信信号、第１受信信号、および第２受信信号の入出力を行うアンテナポートＡＮＴ０、を有するＦＥＴスイッチＳＷ１００を備えている。このＦＥＴスイッチＳＷ１００としては、半導体、特にＦＥＴからなるスイッチが用いられ、現状では多く、ＧａＡｓスイッチが用いられている。そして、従来の高周波スイッチモジュールは、第１、第２送信信号の高調波を減衰するローパスフィルタＬＰＦ２０１を送信ポートＲＦ１０１に接続し、第１受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０１を第１受信ポートＲＦ１０２に接続し、第２受信信号の基本波を通過するバンドパルフィルタＢＰＦ３０２を第２受信ポートＲＦ１０３に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８５３５６号公報
【発明の概要】
【０００５】
前述のような高周波スイッチモジュールでは、ＦＥＴスイッチＳＷ１００の送信ポートＲＦ１０１にローパスフィルタＬＰＦ２０１を介して接続された送信信号入力端子Ｔｘ１へ送信信号が入力される。この送信信号は通常前段に接続されたパワーアンプにより増幅されてから入力されるが、この増幅の際に送信信号の基本周波数ｆｏに対する高次高調波が発生して基本周波数ｆｏの送信信号とともに入力される。ここで、図９に示す高周波スイッチモジュールのローパスフィルタＬＰＦ２０１を、前記高次高調波を減衰させる設定にしておけば、ＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される送信信号の高次高調波を抑制することができる。例えば、ローパスフィルタＬＰＦ２０１を、基本周波数ｆｏの２次高調波（２・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタと、基本周波数ｆｏの３次高調波（３・ｆｏ）を減衰させるローパスフィルタとから構成することで、これら２次高調波および３次高調波が抑制される。
【０００６】
しかしながら、ＦＥＴスイッチＳＷ１００がＧａＡｓスイッチで形成されている場合、高周波の送信信号が入力されるとＦＥＴスイッチＳＷ１００で高調波歪みが発生して各ポートに対して均等に２倍高調波や３倍高調波等の高調波が出力される。この時、前記高調波の周波数において送信ポートＲＦ１０１からローパスフィルタＬＰＦ２０１を見るとインピーダンスが無限大に近いオープン状態となり、ＦＥＴスイッチＳＷ１００で発生した高調波がローパスフィルタＬＰＦ２０１の送信ポートＲＦ１０１側端で全反射してＦＥＴスイッチＳＷ１００に入力される。この結果、最初の高調波を「Ｘ」、全反射による高調波の増加分を「α」とすると、アンテナポートＡＮＴ０からは「Ｘ＋α」の高調波が出力されてしまう。
【０００７】
このような高調波を抑制するには、高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチを用いればよいが、現実には高調波の発生しにくいＧａＡｓスイッチは存在しない。また、ダイオードスイッチによるスイッチ回路を用いれば、高調波は発生し難いが、それぞれの通信信号の送受信の切り替えに対して少なくとも各２個のダイオードが必要であり、さらにこれらダイオードに付加する回路が必要であるので、高周波スイッチモジュールを小型化することができない。また、ダイオードスイッチを複数利用することで消費電力が増加し、さらには応答速度が低下してしまう。特にＦＥＴスイッチのポート数が増加するとこの影響を受けやすい。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、ＧａＡｓスイッチ等のＦＥＴスイッチを用いながらも高調波歪みを抑制して、小型化された高周波スイッチモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明に係る高周波スイッチモジュールは、複数の誘電体層と配線電極とを積層することにより形成し、送信信号が入力される送信信号入力端子用実装電極を含む外部接続用電極を備える多層基板と、前記多層基板の一方主面に実装され、前記送信信号が入力される送信入力ポート、受信信号を出力する受信出力ポート、および、アンテナへ前記送信信号を出力するとともに前記アンテナから前記受信信号を入力するアンテナポートを備え、該アンテナポートを送信入力ポートまたは受信出力ポートに切り替えて接続するＦＥＴスイッチと、前記多層基板の主面又は内部の少なくとも一方に形成され、第１の入出力端子が前記送信入力ポートに接続され、第２の入出力端子が前記送信信号入力端子用実装電極に接続され、前記送信信号の高次高調波を減衰させるフィルタと、を備えた高周波スイッチモジュールにおいて、前記外部接続用電極は前記多層基板の他方主面の縁端部近傍に形成され、前記多層基板の一方主面上には前記送信入力ポート、前記受信出力ポートおよび前記アンテナポートが接続素子を介してそれぞれ接続される送信入力ポート用電極、受信出力ポート用電極およびアンテナポート用電極が形成され、前記フィルタは、前記送信入力ポート用電極と前記送信信号入力端子用実装電極との間に直列に接続される少なくとも一つのインダクタと、一端が前記送信入力ポート用電極に接続され他端が接地される第１のキャパシタと、一端が前記送信信号入力端子用実装電極に接続され他端が接地される第２のキャパシタと、を備え、前記第１のキャパシタの容量値と前記第２のキャパシタの容量値とを異なる値とし、前記第１のキャパシタを構成する少なくとも一つのキャパシタ用電極は前記多層基板内に形成した導通ビアホールを介して前記送信入力ポート用電極に直接接続され、前記送信入力ポートと前記送信入力ポート用電極を接続する接続素子としてボンディング用ワイヤを用い、前記ボンディング用ワイヤのインダクタンスと前記第１のキャパシタの容量値とで前記高次高調波の位相を変化させる位相調整回路を形成したことを特徴としている。
【００１０】
この構成にすることにより、素子を追加することなくＦＥＴスイッチの送信入力ポート側のフィルタの端部においてＦＥＴスイッチで発生する高次高調波の位相を変化させることができ、アンテナから放射される高次高調波の量を低減することができる。このような構造にすることにより、位相調整の設計自由度を向上することができ、より確実に高次高調波を低減することができる。
【００１１】
また、本発明に係る高周波スイッチモジュールにおいては、前記インダクタは前記多層基板の積層方向において一方主面側に配置され、前記キャパシタ用電極は前記多層基板の積層方向において他方主面側に配置されていることを特徴としている。このような構造にすることにより、インダクタで発生した磁界と高周波スイッチモジュールを実装する実装基板上に形成した配線電極との結合を低減することができ、インダクタンス値の変化を抑えられるため高周波スイッチモジュールの特性変化を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明に係る高周波スイッチモジュールにおいては、前記フィルタは前記高次高調波のうち、２次または３次高調波の周波数を阻止域に含むローパスフィルタであることを特徴としている。このような構成にすることにより、前段のパワーアンプから２次または３次の高調波が伝送されても、ローパスフィルタにおいて高次高調波を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る高周波スイッチモジュールにおいては、それぞれに特定の周波数帯を送信信号および受信信号で利用する通信信号を複数入出力し、前記ＦＥＴスイッチは少なくとも前記通信信号ごとに受信出力ポートを備えることを特徴としている。このような構成にすることにより、複数の通信信号を入出力する高周波スイッチモジュールであっても、送信入力ポートにローパスフィルタを備えることで高調波が抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、素子を増やすことなくアンテナから放射される高次高調波の量を低減することができ、小型で高調波の少ない高周波スイッチモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールを示すブロック図である。
【図２】ローパスフィルタを示す回路図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールを示す概略斜視図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールの積層図である。
【図５】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールの高調波歪み特性を示す特性図である。
【図６】本発明に係る第１実施形態である高周波スイッチモジュールの高調波歪み特性を示す特性図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態である高周波スイッチモジュールを示すブロック図である。
【図８】本発明におけるローパスフィルタの特性図である。
【図９】従来の高周波スイッチモジュールを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る高周波スイッチモジュールの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
（第１実施形態、図１から図６参照）
図１は本発明に係る高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の説明では送信信号入力端子Ｔｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号またはＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号を入力し、受信信号出力端子Ｒｘ１からＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号を出力し、受信信号出力端子Ｒｘ２からＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号を出力する高周波スイッチモジュールについて説明する。ＧａＡｓスイッチからなるＦＥＴスイッチＳＷ１０は、アンテナＡＮＴに接続する入出力ポートＲＦ１１、ＲＦ１２、ＲＦ１３（以下、単に「ＲＦ１１ポート」、「ＲＦ１２ポート」、「ＲＦ１３ポート」と称す。）と、を備える。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１０は、図示しないが、駆動電圧が入力される駆動電圧入力端子と、スイッチ切り替え制御に用いる制御信号が入力される制御信号入力端子とを備え、制御信号入力端子に入力される制御信号により、アンテナポートＡＮＴ０をＲＦ１１、ＲＦ１２、ＲＦ１３の各ポートのいずれかに導通する。なお、本実施形態では、ＲＦ１１ポートに送信信号入力端子Ｔｘ１が接続され、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートのそれぞれに受信信号出力端子Ｒｘ１，Ｒｘ２が接続されているので、ＲＦ１１ポートが本発明の「送信信号入力ポート」に相当し、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポートがそれぞれ「受信信号出力ポート」に相当する。
【００１８】
ローパスフィルタＬＰＦ２０は、それぞれに異なる周波数特性（減衰特性）を有する２つのローパスフィルタＬＰＦ２１ａとローパスフィルタＬＰＦ２１ｂとを備え、ＦＥＴスイッチＳＷ１０側からローパスフィルタＬＰＦ２１ａ、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂの順に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ２１ａはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の２倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。また、ローパスフィルタＬＰＦ２１ｂはＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在し、且つＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の少なくとも基本周波数が通過域に存在してこの基本周波数の３倍の周波数が阻止域に存在する周波数特性を有する。
【００１９】
ローパスフィルタＬＰＦ２０のＦＥＴスイッチＳＷ１０側の端部は、前段のパワーアンプ（図示せず）に接続する送信信号入力端子Ｔｘ１が接続されている。
【００２０】
図２にＬＰＦ２０の回路構成を示す。ＬＰＦ２１ａはＬＰＦ２１ｂに接続し、このＬＰＦ２１ｂが送信信号入力端子Ｔｘ１に接続している。また、ＬＰＦ２１ａとＬＰＦ２１ｂとの接続点はキャパシタＧＣｕ３を介してグランドに接続（接地）されている。ＬＰＦ２１ａは、一方端がＦＥＴスイッチのＲＦ１１ポートに接続され、他方端がＬＰＦ２１ｂに接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ１と、このインダクタＧＬｔ１に並列接続されたキャパシタＧＣｃ１と、インダクタＧＬｔ１のＦＥＴスイッチＳＷ１０側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ１とを備える。このＬＰＦ２１ａは、これらインダクタＧＬｔ１、キャパシタＧＣｃ１、ＧＣｕ１によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の２次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００２１】
ＬＰＦ２１ｂは、一方端がＬＰＦ２１ａに接続し、他方端が送信信号入力端子Ｔｘ１に接続する伝送線路からなるインダクタＧＬｔ２と、このインダクタＧＬｔ２に並列接続されたキャパシタＧＣｃ２と、インダクタＧＬｔ２の送信信号入力端子Ｔｘ１側とグランドとの間に挿入されたキャパシタＧＣｕ２とを備える。このＬＰＦ２１ｂは、これらインダクタＧＬｔ２、キャパシタＧＣｃ２、ＧＣｕ２によりＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号の３次高調波の周波数が阻止域に存在し、基本波の周波数が通過域に存在するように減衰特性が設定されている。
【００２２】
なお、ＦＥＴスイッチＳＷ１０のＲＦ１２ポートは受信信号出力端子Ｒｘ１、ＲＦ１３ポートは受信信号出力端子Ｒｘ２がそれぞれ接続されているが、ＲＦ１２ポートと受信信号出力端子Ｒｘ１との間にＧＳＭ８５０ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタを、またＲＦ１３ポートと受信信号出力端子Ｒｘ２との間にＧＳＭ９００ＭＨｚ受信信号の周波数が通過域内に存在するバンドパスフィルタを接続しても構わない。
【００２３】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールの概略図を図３に示す。図３（ａ）は本実施形態の概略斜視図であり、図３（ｂ）は、ＦＥＴスイッチの実装状態および電極配置を示す斜視図である。図３（ａ）に示すように本発明の高周波スイッチモジュールは、複数の誘電体層と配線電極とを積層した多層基板１の一方主面に樹脂等による保護膜５を形成して構成している。そして、図３（ｂ）に示すように、多層基板１の一方主面２上には、ＡｇやＣｕなどの導電性材料を用い、スクリーン印刷等により印刷、焼結することにより形成したＦＥＴスイッチ実装用電極１７や端子電極１５が配置されている。そして、ＦＥＴスイッチ実装用電極１７上には、ＦＥＴスイッチ１０の裏面が導電性接着剤等により接着、固定される。また、端子電極１５の表面には、めっき等によりＡｕ電極が形成されている。そして、ＦＥＴスイッチ１０の表面に配置されている接続用電極１２と、多層基板１上の端子電極１５とが、Auなどのボンディングワイヤ２０により電気的に接続されている。また、ＦＥＴスイッチ１０に形成されるグランド電極は、そのグランド電極に対応した接続用電極１２とＦＥＴスイッチ実装用電極１７とがボンディングワイヤにより電気的に接続されている。
【００２４】
多層基板１の内部には、ＬＰＦ２０を構成するインダクタ電極およびキャパシタ電極が形成されている。それら電極のうち所定の電極は、多層基板１内に形成した導通ビアホールにより端子電極１５と接続されている。端子電極１５は、平面視で略Ｄ字型をしているが、その端子電極１５の円弧状部分の近傍に導通ビアホールが形成され、その円弧状部分と対向する部分にボンディングワイヤを接続している。このような構成にすることにより、導電性ペーストなどを充填して形成した導通ビアホール上にボンディングワイヤを接続することがなくなる。
【００２５】
次に図３に示した高周波スイッチモジュールを構成する多層基板１の構造について図４を参照して説明する。
【００２６】
図４は、本実施形態における多層基板１の積層図である。図４は、多層基板１の各誘電体層１〜１２を順に上から見た図であり、誘電体層１３として示している図は誘電体層１２の裏面、すなわち、高周波スイッチモジュールの底面である。この図４に示す記号は図２に示した各素子の記号に対応する。また、図４において円形は導通ビアホールを示し、円形以外の閉図形は配線電極を示している。
【００２７】
多層基板１は、誘電体層１を最上層として、番号順に上から誘電体層１〜誘電体層１２を積層することにより形成される。最上層の誘電体層１の表面には、ＦＥＴスイッチ１０を実装するためのＦＥＴスイッチ実装用電極１７と端子電極１５が形成される。また、最下層の誘電体層１２の裏面（図４における誘電体層１３）には、グランド電極１８が誘電体層１２の中央付近、外部接続用電極１９が誘電体層１２の周縁部に形成されており、これらの電極によりこの高周波スイッチモジュールは外部の回路基板に実装される。なお、本実施形態において外部接続用電極１９は、誘電体層１２の縁端部近傍に形成されたいわゆるＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）電極であるが、誘電体層１２の底面だけでなく、多層基板１の側面に形成した電極と導通させても構わない。
【００２８】
また、ＦＥＴスイッチ実装用電極１７は、グランド電極１８と導通ビアホールで電気的に接続されており、それらの導通ビアホールと導通するようにＦＥＴスイッチ実装用電極１７の下部に電極３１，３２，３３，３４を配置している。これらの電極３１，３２，３３，３４は、ＦＥＴスイッチ１０のグランド接続を十分に行うためのものであり、導通ビアホール部で発生する寄生インダクタによるインダクタンス値を低減することができる。
【００２９】
さらに、ＬＰＦ２１ａを構成するキャパシタＧＣｕ１の電極が誘電体層９に形成され、その電極の上下に配置された電極３３との間でキャパシタを構成している。また、ＬＰＦ２１ｂを構成するキャパシタＧＣｕ２の電極が誘電体層１１に形成され、その電極の上下に配置された電極３４との間でキャパシタを構成している。これらの図からもわかるように、ＧＣｕ１とＧＣｕ２とを構成する電極はその大きさが異なっており、その電極により発生する容量値も異なっている。このように、キャパシタの電極サイズを変更する以外に、ＧＣｕ１と電極３３およびＧＣｕ２と電極３４との間の誘電体層の厚みを変更することでも両者の容量値を異ならせることができる。
【００３０】
さらに、本実施形態における多層基板においては、図４の誘電体層９〜１１に示すようにキャパシタ用電極を多層基板の下層に配置し、誘電体層２〜５に示すようにインダクタ用電極を多層基板の上層に配置している。このような構造にすることにより、多層基板１を備える高周波スイッチモジュール２５を実装用回路基板等に実装した場合、多層基板１内のインダクタ用電極で発生する磁界と実装用回路基板上の電極との磁界による結合を低減することができ、多層基板内のインダクタンス値の変動や、外部回路への影響を低減することができる。なお、本実施形態における誘電体層の材料としては、配線電極と同時焼結可能なセラミック基板の他に、液晶ポリマやポリイミドのような樹脂を使用しても構わない。
【００３１】
次に、本実施形態の高周波スイッチモジュールでのＧＳＭ８５０ＭＨｚ送信信号およびＧＳＭ９００ＭＨｚ送信信号（以下、総称して「ＧＳＭ送信信号」と称す。）の伝送時の動作について説明する。なお、これら２つの送信信号は同時には入力されず、一方の送信信号のみが入力される。
【００３２】
ＦＥＴスイッチＳＷ１０にＧＳＭ送信信号が入力されると、ＧａＡｓスイッチの非線形性によって高調波歪みが発生して、各ポート（ＲＦ１１ポート、ＲＦ１２ポート、ＲＦ１３ポート、およびアンテナポートＡＮＴ０）へ均等に所定の大きさの高調波が出力される。そして、ＲＦ１１ポートから出力された高調波はローパスフィルタＬＰＦ２０に伝送される。さらに、ＬＰＦ２０に伝送された高次高調波は、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側の端部においてさらに反射され、再びＳＷ１０へ所定の大きさの高次高調波が入力される。再度ＳＷ１０へ入力された高次高調波はアンテナから放射され、結果的にアンテナからはＦＥＴスイッチＳＷ１０で発生した高次高調波と、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射してＳＷ１０へ戻る高次高調波とをあわせた高次高調波が出力されることになる。
【００３３】
このとき、ローパスフィルタＬＰＦ２１ａのＦＥＴスイッチＳＷ１０側におけるキャパシタＧＣｕ１の容量値を、ＦＥＴスイッチＳＷ１０側とは反対側におけるキャパシタＧＣｕ２の容量値とは異なる値にすることにより、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する高次高調波の位相を変化させることができる。つまり、ＦＥＴスイッチＳＷ１０で発生し、ＬＰＦ２０で反射され再びＳＷ１０へ入力される高次高調波の位相が０度近傍になるようにキャパシタＧＣｕ１の値を調整することにより、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端での高次高調波を全反射することができる。全反射された高次高調波は、ＦＥＴスイッチＳＷ１０に戻るが、そのときＦＥＴスイッチＳＷ１０はＡＮＴ０ポートとＲＦ１１ポートが導通し、さらにＦＥＴスイッチＳＷ１０上に形成されたＡＮＴ０ポートとＲＦ１１ポートとの間の伝送ラインは極短く、線路インピーダンスも０で、かつ位相もほとんど変化しない。このため、ＬＰＦ２０からＲＦ１１ポートに戻ってきた２次高調波及び３次高調波はＡＮＴ０ポートで全反射され、例えばＲＦ１１ポート以外のＲＦ入出力ポートであるＲＦ１２ポートやＲＦ１３ポートなどへ導かれ、これらのＲＦ入出力ポートに接続される外部回路へ分散される。これにより、ＡＮＴ０ポートから出力される高次高調波の量を低減することができる。
【００３４】
前記キャパシタＧＣｕ１の容量値を変化させることにより、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端において反射してＳＷ１０へ入力される高次高調波の位相を変化させたときのアンテナから放射される２次高調波量と３次高調波量の変化を図５と図６に示す。図５（ａ）、図５（ｂ）はＧＳＭ８５０ＭＨｚ及びＧＳＭ９００ＭＨｚ帯の送信信号の２次高調波と３次高調波のアンテナから放射される量と、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する信号の位相との関係を示している。図５（ａ）では、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する２次高調波の位相を３０度近傍にすることによりアンテナからの２次高調波の放射量が−８２ｄＢｃ程度になり、位相を１８０度付近にしたときの放射量と比べると７ｄＢｃ程度減少できていることがわかる。また、図５（ｂ）では、ＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する３次高調波の位相を−１６０度近傍にすることによりアンテナからの３次高調波の放射量が−７６.５ｄＢｃ程度になり、位相を４０度付近にしたときの放射量よりも３ｄＢｃ程度減少できていることがわかる。
【００３５】
ＧＳＭ８５０ＭＨｚ帯及びＧＳＭ９００ＭＨｚ帯の２次高調波と３次高調波の減衰量はＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射する信号の位相によって異なる結果となった。これは、ＬＰＦ２１ｂにおいては、ＳＷ１０からの３次高調波が、ＬＰＦ２１ａを通過する際に位相が変化するためである。図５（ａ）と図５（ｂ）からも分かるように、２次高調波と３次高調波の絶対値は異なっており、本実施例においては３次高調波の量の方が大きくなっている。このため、３次高調波を積極的に減衰させたい場合は、キャパシタＧＣｕ１の容量値を調整して位相を−１６０度付近にすればよい。このように、所定の高次高調波を所望の放射量にする場合は、キャパシタＧＣｕ１の容量値を適宜設定すればよい。
【００３６】
また、前記実施形態においては、ＧＳＭ８５０ＭＨｚとＧＳＭ９００ＭＨｚの信号を切り換える高周波スイッチモジュールについて説明をしたが、それらの信号に替えてＧＳＭ１８００ＭＨｚとＧＳＭ１９００ＭＨｚの信号を切り換える高周波スイッチモジュールとしても使用することができる。そのときのＬＰＦ２０のＳＷ１０側端で反射される高次高調波の位相と、アンテナから放射される高次高調波との関係を図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。これらの図から分かるように、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ帯とＧＳＭ１９００ＭＨｚ帯の２次高調波と３次高調波については、ともに位相を−４０度近傍にすることでアンテナからの放射量を最も小さくすることができる。このように、キャパシタＧＣｕ１とＧＣｕ２を所定の値にすることにより、２次高調波と３次高調波をともに減衰させることもできる。
【００３７】
（第２実施形態、図７参照）
図７は本発明の第２実施形態に係る高周波スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。第１実施形態と異なる点は、ローパスフィルタＬＰＦ２０とＦＥＴスイッチＳＷ１０との間に、ボンディングワイヤによるインダクタであるＬｗを備え、そのＬｗを用いて高次高調波の位相調整を行う点である。なお、このボンディングワイヤは第１実施形態を示す概略斜視図である図３（ｂ）のボンディングワイヤ２０に相当するものである。
【００３８】
第１実施形態においては、ＦＥＴスイッチＳＷ１０で発生する高次高調波の位相を、ＬＰＦ２０を構成するキャパシタＧＣｕ１とＧＣｕ２とを使って位相調整し、ＦＥＴスイッチＳＷ１０からＬＰＦ２０側へ出力される高次高調波と、ＬＰＦ２０のＦＥＴスイッチＳＷ１０側端で反射される高次高調波の位相を調整し、その位相が０度近傍になるようにすることにより、アンテナから出力される高次高調波を低減した。このように第１実施形態では、キャパシタのみで位相調整を行っているが、キャパシタのみでは位相の変化量や変化の増減方向に制約があるため、それを補うためにキャパシタとは異なる特性を持つインダクタを利用することにより、位相調整範囲を広げられ、２次高調波および３次高調波の両方に対して設計自由度を向上させることができる。
【００３９】
なお、ＬＰＦ２０は使用するＦＥＴスイッチＳＷ１０のＳパラメータ等の特性や、ＦＥＴスイッチＳＷ１０と多層基板上の実装用端子電極とを接続するボンディングワイヤのインダクタンス値も含めて設計を行うことにより、ＬＰＦ２０の特性を最適化することができる。
【００４０】
また、ボンディングワイヤのインダクタは、ローパスフィルタＬＰＦ２０を構成する素子としても機能するため、ＬＰＦ２０の次数を増やすことができ、設計自由度を向上することができる。図８（ａ）、（ｂ）は、ＬＰＦ２０の設計にボンディングワイヤによるインダクタを含めたときのＬＰＦ２０の通過帯域の高周波側近傍における減衰特性を示している。図８（ａ）に示すように、ボンディングワイヤによるインダクタを含めずにＬＰＦ２０を設計した場合、ＬＰＦ２０の通過帯域の高周波側である１．９ＧＨｚ付近において所望の減衰量が得られていなかった。そこで、ＬＰＦ２０にボンディングワイヤによるインダクタを含めて設計を行ったところ、図８（ｂ）に示すように、１．９ＧＨｚ付近での減衰量が増加し、ＬＰＦ２０の通過帯域の高周波側における減衰特性を改善することができた。以上のように、ＳＷ１０とＬＰＦ２０とを接続するためのボンディングワイヤによるインダクタを高次高調波の減衰と、ＬＰＦの通過帯域の高周波側での減衰特性の改善に使用することにより、不要な素子を増やすことなく高周波スイッチモジュールの特性を向上することができる。
【符号の説明】
【００４１】
ＡＮＴ…アンテナ
ＡＮＴ０…アンテナポート
ＧＣｃ１，ＧＣｃ２…キャパシタ
ＧＣｕ１，ＧＣｕ２，ＧＣｕ３…キャパシタ
ＧＬｔ１，ＧＬｔ２…インダクタ
ＬＰＦ２０…ローパスフィルタ
ＬＰＦ２１ａ…ローパスフィルタ
ＬＰＦ２１ｂ…ローパスフィルタ
ＲＦ１１，ＲＦ１２，ＲＦ１３…入出力ポート
Ｒｘ１，Ｒｘ２…受信信号出力端子
ＳＷ１０…ＦＥＴスイッチ
Ｔｘ１…送信信号入力端子
１…多層基板
５…保護膜
１０…ＦＥＴスイッチ
１２…接続用電極
１５…端子電極
１７…ＦＥＴスイッチ実装用電極
１８…グランド電極
１９…外部接続用電極
２０…ボンディングワイヤ
２１ａ…ＬＰＦ
２１ｂ…ＬＰＦ
２５…高周波スイッチモジュール
３１〜３４…電極
【国際調査報告】
2009157283.tif 000012
2009157283.tif 000013