(57)【要約】【課題】Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ（ＵＷＢ）において、小型でかつ干渉のないＵＷＢ用のモジュールを提供する。【解決手段】送受信を切り替える高周波スイッチ回路ＳＷ１０と、特定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタＢＰＦ１０，ＢＰＦ２０と、不平衡-平衡変換回路素子ＢＡＬＵＮ１０，ＢＡＬＵＮ２０とを、複数の誘電体層が積層されてなる積層型誘電体基板内に一体化して形成し、前記帯域通過フィルタＢＰＦ１０，ＢＰＦ２０の通過帯域の幅は１５００ＭＨｚから７５００ＭＨｚまでの範囲にあり、前記帯域通過フィルタＢＰＦ１０，ＢＰＦ２０の通過帯域内での挿入損失を１．５ｄＢ未満とする【選択図】  図１
2006108735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信を切り替える高周波スイッチ回路と、特定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタと、不平衡-平衡変換回路素子とを、複数の誘電体層が積層されてなる積層型誘電体基板内に一体化して形成した高周波モジュールにおいて、
前記帯域通過フィルタの通過帯域の幅は１５００ＭＨｚから７５００ＭＨｚまでの範囲にあり、前記帯域通過フィルタの通過帯域内での挿入損失は１．５ｄＢ未満であることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記帯域通過フィルタの前段、若しくは後段に帯域阻止フィルタが接続され、
前記帯域阻止フィルタの遮断帯域が、５０００ＭＨｚから６０００ＭＨｚの範囲の中に存在し、前記帯域阻止フィルタの遮断帯域における減衰量が２０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１記載の高周波モジュール。
【請求項３】
送信信号及び受信信号を処理する高周波半導体素子をさらに有し、当該高周波半導体素子は、前記積層型誘電体基板上、若しくは前記積層型誘電体基板内に形成された空隙部に実装されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記帯域通過フィルタの通過帯域の、低周波側の遮断周波数は３１００ＭＨｚ以上、広域側の遮断周波数は１０６００ＭＨｚ以下、である請求項１から請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記帯域通過フィルタの、通過帯域外の低周波側の遮断特性は、−２０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項1から請求項４のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記積層型誘電体基板の長さ寸法及び幅寸法が、それぞれ１０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項７】
前記積層型誘電体基板の厚み寸法が、１．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項1から請求項６のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項８】
前記積層型誘電体基板の誘電率が７以上であることを特徴とする請求項1から請求項７のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項９】
前記高周波半導体素子は、シリコンを主成分とする基板上に回路パターンが形成された高周波半導体素子であることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項１０】
請求項1から請求項９のいずれかに記載の高周波モジュールを搭載した無線通信装置。
【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及び無線通信装置に関し、特にUltra Wide Band(ＵＷＢ)において好適に使用される、帯域通過フィルタ、平衡-不平衡回路素子などから構成される高周波モジュール及び無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、新しい通信手段として、ＵＷＢが注目されている。ＵＷＢは約７ＧＨｚと広い周波数帯域を用いることにより、１００Ｍｂｐｓ以上の大容量のデータ転送が可能である。ＵＷＢは、従来、軍事通信用技術であったが、２００２年２月に米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）がＵＷＢに関する民間利用を認めたことから、一躍着目を浴びるようになった。ＵＷＢと無線ローカルエリアネットワーク（以下Ｗ−ＬＡＮ）との大きな違いは、利用距離が１０ｍ（Ｗ−ＬＡＮでは１００ｍ）、消費電力が１００ｍＡ前後（Ｗ−ＬＡＮでは４００ｍＡ）、通信容量が１００Ｍｂｐｓ以上（Ｗ−ＬＡＮは１１Ｍｂｐｓ以上）であることである。ＵＷＢは、Ｗ−ＬＡＮと比較して、利用距離は短いものの、通信容量、消費電力でＷ−ＬＡＮの特性を大きく上回っている。
【０００３】
ＦＣＣの報告書［非特許文献１］によると、ＵＷＢの定義は、比帯域幅（帯域幅／中心周波数）が２０％以上、若しくは帯域５００ＭＨｚ以上とされている。使われる周波数帯域は、いくつかの取り決めが定まっているが、主に３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚの帯域がデータ通信に用いられる。ＵＷＢの送信電力密度は−４１．２５ｄＢｍ／ＭＨｚ未満と定義されており、この数値は、他の通信機器から見れば、ＵＷＢ信号はノイズのように見えなければならない。ここで、−４１．２５ｄＢｍ／ＭＨｚは、波源から３ｍの距離において電界強度５４ｄＢμＶ／ｍ＝５００μＶ／ｍを発生する放射電力に相当する。
【０００４】
図１０（ａ）は、ＦＣＣが規定した屋外環境下における、図１０（ｂ）は、屋内環境下における、各スペクトルマスクを示している。点線で示すように、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚにかけて最大送信電力が−４１．２５ｄＢｍ／ＭＨｚとなるように規定されている。
このように、ＵＷＢでは、データを広い帯域に低い電力で拡散させて送受信することから、従来のデータ通信手段と比較して、消費電力を大きく下げることできる。
【特許文献１】特開２００４−０２３３３４号公報
【非特許文献１】Federal Communication Commission, First REPORT AND ORDER, Released: April 22, 2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
低消費電力で大容量のデータ通信が可能となるＵＷＢは、低消費電力でバッテリーに大きな負担を強いないという観点から、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistance)、ノートＰＣ（ＰＣ；パーソナルコンピュータ）といった携帯端末に搭載されることが期待されている。その場合のＵＷＢの利用方法として、ホストＰＣやＨＤＤレコーダに記録された動画コンテンツを、ＵＷＢ技術を用いて高速で、携帯電話機、ＰＤＡ、ノートＰＣ等の移動型の装置に転送して、好きな時間に、好きなところで再生できるようになる。
【０００６】
携帯電話機やノートＰＣに搭載する場合、ＵＷＢ信号の送受信システムが十分に小形化されていなければならない。近年、携帯電話機は、カメラモジュールや大容量データ記録用ＨＤＤ、ＳＤカードが搭載されてきており、部品点数は増大の一歩をたどっている。この傾向は、ＰＤＡにも言えることである。また、ノートＰＣは、ＣＰＵのクロック速度増大による発熱の問題が出てきている。ＣＰＵの発熱を下げる手段として、ＣＰＵ駆動電源の低圧大電流化が検討されているが、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、負荷変動で発生するサージに対する問題、半導体素子での電圧降下による損失の発生など、いくつかの問題があるため、決定的な解決手段が見つかっていない。従って、ノートＰＣ放熱のために、ＣＰＵの放熱を水冷式にするなどの手段を用いたノートＰＣ内が現れており、モジュールの実装面積は小さくなっている。以上のことより、小型なＵＷＢモジュールの実現が期待されている。
【０００７】
一方、ＵＷＢは、送信電力は十分低いものの、既存の通信システムの帯域を利用するため、既存の通信システムに干渉しない工夫が必要になる。図１０のＦＣＣのスペクトルマスクによると、携帯電話機などの既存の電波通信やＧＰＳなどが配置されている０．９６ＧＨｚ〜１．６１ＧＨｚではＵＷＢシステムからの送信電力が−７５ｄＢｍ／ＭＨｚ未満に押さえることが要求されている。また、１．６１ＧＨｚ〜１．９９ＧＨｚ、１．９９ＧＨｚ〜３．１ＧＨｚにおいても、屋外では−６０ｄＢｍ／ＭＨｚ未満に押さえることが要求されている。
【０００８】
さらに、ＵＷＢ帯域内では、例えば、日本国内において、３ＧＨｚ付近に電波天文台の利用する帯域が存在しており、ＵＷＢからの干渉が懸念されている。また５ＧＨｚ付近ではＷ−ＬＡＮの一つであるＩＥＥＥ８０２．１１．ａが５．１５ＧＨｚ〜５．３５ＧＨｚを利用しており、ＵＷＢとＷ−ＬＡＮの干渉が懸念されている。
また、このような高周波信号では、素子のノイズに対する感度を強めるため、平衡−不平衡変換回路素子が、例えば低雑音増幅器（ＬＮＡ）の前段などに用いられる。
【０００９】
以上のことを鑑みると、携帯電話機やＰＤＡやノートＰＣに内蔵されかつ、既存の通信システムに干渉しない小型なＵＷＢモジュールが求められている。
既存の通信システムに干渉しないためには、ＵＷＢの送受信部において、回路内に、帯域通過フィルタを挿入して、その他の通信システム部への干渉を防止する必要がある。一般に用いられている帯域通過フィルタは、例えば［特許文献１］においてＷ−ＣＤＭＡ用のバンドパスフィルタに関する提案がなされているように、通過帯域が１．９２〜１．９８ＧＨｚと狭帯域において、低挿入損失かつ高減衰であることが要求されている。
【００１０】
そのようなフィルタを用いたモジュールはいくつか提案されているが、ＵＷＢでは必要な広帯域のバンドパスフィルタが必要であり、バンドパスフィルタへの要求が大きく異なる。
本発明は、マイクロ波帯で送受信され、小型かつ、既存システムへの干渉がないＵＷＢ専用の高周波モジュール及び無線通信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の高周波モジュールは、送受信を切り替える高周波スイッチ回路と、特定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタと、不平衡-平衡変換回路素子とを、複数の誘電体層が積層されてなる積層型誘電体基板内に一体化して形成したものであって、前記帯域通過フィルタの通過帯域の幅は１５００ＭＨｚから７５００ＭＨｚまでの範囲にあり、前記帯域通過フィルタの通過帯域内での挿入損失は１．５ｄＢ未満であることを特徴としている。
【００１２】
この構造により、前記帯域通過フィルタはＵＷＢ通信に用いる通過帯域のみを通過させ、通過帯域以外の周波数の信号を遮断することで、ＵＷＢと他のシステムの干渉を防止することができる。したがって、小型でかつ特性の優れたＵＷＢ用のモジュールを提供することができる。
ＵＷＢのような広帯域を利用するシステムでは、アンテナに対して、５００ＭＨｚ以上の広帯域信号の放射・受信において、群遅延が小さいこと、入力ＶＳＷＲが低いことが要求されており（２．０未満が望ましい）、アンテナの形状が大きくなる。一方、機器の小型化が進む現在、アンテナの小型化も要求されている。これらのことより、アンテナの小型化を実現するために、アンテナとして不平衡アンテナを採用することが多い。この場合、前記不平衡−平衡変換回路素子は、アンテナが不平衡である場合に用いられる。特に高周波半導体素子では、不平衡信号においてノイズが発生した場合に、誤動作を生じてしまう。従って、高周波半導体素子に入る信号を、ノイズがキャンセルされる平衡信号に変換する必要があるために用いられる。
【００１３】
また、前記不平衡−平衡変換回路素子ではインピーダンス変換を行うことができ、異なったインピーダンスをもつ素子間のインピーダンス整合を実現できる。
また、本発明の高周波モジュールは、前記通過帯域フィルタの帯域幅が、１５００ＭＨｚから７５００ＭＨｚまでの範囲にある。図１０に示すように、ＦＣＣの規定した周波数において、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまでの広帯域を用いることが検討されている。ＵＷＢにおいては、周波数３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまで、すなわち帯域幅が７５００ＭＨｚの帯域通過フィルタを用意すれば、その他のシステムへの干渉を抑えることが可能である。一方、ＵＷＢではいくつかの方式が提案されており、例えば、約１ｎｓｅｃの極短パルスとして信号を送信するインパルスラジオ方式や、１サイクル３１２．５ｎｓｅｃの信号として送信するＭＢ−ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉ-Ｂａｎｄ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式がある。例えばＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚを１４のバンドに分け、３バンドを１グループとして用いることを提案している。ここで、１バンドは５２８ＭＨｚであり、１グループは１５８４ＭＨｚである。これらのことから、特にＭＢ−ＯＦＤＭ方式で１グループのみ用いる場合、前記帯域通過フィルタの通過帯域幅は１５００ＭＨｚ以上あれば、その他システムへの干渉を抑えることができる。
【００１４】
さらに、本発明の高周波モジュールは、前記通過帯域フィルタの通過帯域内における挿入損失が１．５ｄＢ未満である。ＦＣＣの基準では、送信系は最大−４１．２５ｄＢｍ／ＭＨｚで規定されていることを鑑みると、帯域通過フィルタの通過帯域における挿入損失の影響は小さなものである。一方、受信信号は、高周波半導体素子に含まれているローノイズアンプ(Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ:ＬＮＡ）に伝達されるが、帯域通過フィルタでの損失が多い場合、ＬＮＡで広帯域に渡って過大なゲインが要求されるため、挿入損失は低いほうが望ましい。よって、前記の１．５ｄＢ未満という数値を採用した。
【００１５】
以上に述べた本発明の高周波モジュールによれば、前記スイッチ回路、前記帯域通過フィルタ及び不平衡−平衡変換回路素子を一体化して積層型の誘電体基板内に内蔵することで、小型なＵＷＢモジュールを提供することができる。
さらに本発明の高周波モジュールは、前記帯域通過フィルタの前段、若しくは後段に帯域阻止フィルタが接続され、前記帯域阻止フィルタの遮断帯域が、５０００ＭＨｚから６０００ＭＨｚの範囲の中に存在し、前記帯域阻止フィルタの遮断帯域における減衰量が２０ｄＢ以上であることを特徴とする。
【００１６】
ＵＷＢでは広帯域に信号を拡散して送受信を行うため、ＵＷＢの帯域内にその他システムが存在し、ＵＷＢとその他システムにおいて誤動作の原因となる干渉をおこす危険がある。このような場合、帯域阻止フィルタを、帯域通過フィルタの前段若しくは後段に入れることで、その他システムとの干渉を防止することが可能となる。特に、５０００ＭＨｚから６０００ＭＨｚは、ＵＷＢと同様な環境で使われるＷ−ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２．１１ａや、航空機・船舶用のレーダー、産業科学医療用（ＩＳＭ）の通信帯域であり、ＵＷＢモジュールでは、これらのシステムに対する干渉を防止するため、遮断周波数が５０００ＭＨｚから６０００ＭＨｚの間に存在する帯域阻止フィルタが必要である。特に、ＵＷＢモジュールがノートＰＣや携帯電話機へ内蔵されるものであれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａへの干渉防止が重要な課題であるため、ＵＷＢモジュールにそのような周波数に対応した帯域除去フィルタを内蔵することで干渉を防止できる。
【００１７】
さらに、本発明の高周波モジュールは、送信信号及び受信信号を処理する高周波半導体素子をさらに有し、当該高周波半導体素子は、前記積層型誘電体基板上、若しくは前記積層型誘電体基板内に形成された空隙部に実装されているものである。前記高周波半導体素子を実装することで、更なる小型化が実現できる。この場合、高周波モジュールは、上部をエポキシ系の樹脂若しくは金属キャップ等で封止することで、外部との絶縁性を保つことが出来る。
【００１８】
また、本発明の高周波モジュールは、前記帯域通過フィルタにおいて、低周波側の遮断周波数は３．１ＧＨｚ以上であることを特徴とする。なお、この明細書では、「遮断周波数」は通過帯域における伝送レベルから、１．５ｄＢ下がった周波数ポイントで定義する。
先に述べたように、ＵＷＢの使用帯域は３．１ＧＨｚ以上１０．６ＧＨｚ未満である。
【００１９】
したがって、帯域通過フィルタへの要求特性は、低域の遮断周波数が３．１ＧＨｚ、広域の遮断周波数が１０．６ＧＨｚ以下であり、帯域が１５００ＭＨｚ以上７５００ＭＨｚ以下であり、そのような帯域通過フィルタを内蔵した本発明の高周波モジュールがＵＷＢ用モジュールとして好適に用いられる。
さらに、本発明の高周波モジュールは、前記通過帯域フィルタの通過帯域外の遮断特性が、通過帯域内の伝送レベルから２０ｄＢ以上低下していることを特徴とする。図１０に示すＦＣＣの規定したスペクトルマスクのうち、特に屋外において、１．６１ＧＨｚから３．１ＧＨｚ未満、及び１０．６ＧＨｚ以上において２０ｄＢの減衰が要求されている。また、先に述べたＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、グループ１において３．１６８ＧＨｚから４．７５２ＧＨｚの利用が提案されている。従って、３．１ＧＨｚ未満と、４．８ＧＨｚ以上においてフィルタの減衰量を２０ｄＢ以上とることで、他のシステムとの干渉を十分に減衰できる。
【００２０】
本発明の高周波モジュールは、前記積層型誘電体基板の長さ寸法及び幅寸法が、それぞれ１０ｍｍ以内であることを特徴とする。業界団体Ｍｕｌｔｉ  Ｂａｎｄ  ＯＦＤＭ     Ａｌｌｉａｎｃｅの試算によると、半導体の線幅を９０ｎｍとした場合、ベースバンドＩＣ（ＢＢ−ＩＣ）のダイサイズは、２．９ｍｍ2となることが推測されている。さらに、高周波ＩＣ（ＲＦ−ＩＣ）のダイサイズは、２．７ｍｍ2となることが推測されている。さらに、外部インターフェース用のＩＣサイズは３．４ｍｍ2となることが推測されている。セラミック基板への実装時ののりしろ（ワイヤーボンディング部など）を含めると、１辺につき１．２倍の実装が必要となり、これらのことから、ＩＣ実装面積は６．２４ｍｍ2程度必要である。さらに、電源のパスコンとして１００ｐＦから１０００ｐＦのコンデンサを実装する必要がある。そのようなコンデンサのうち、最も小さいものは、セラミックチップコンデンサであり、寸法は１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍである。チップコンデンサの実装寸法は、最低１．２ｍｍ×０．６ｍｍ必要であることから、半導体素子及びチップ部品の実装に必要な実装面積は、８．６４ｍｍ×７．４４ｍｍである。以上のことを鑑みると、ＵＷＢモジュールにおける積層型誘電体基板のサイズは、一辺１０ｍｍ以内であることが望ましい
本発明の高周波モジュールは、積層型誘電体基板の誘電率が７以上であることを特徴とする。ＵＷＢ用の高周波モジュールを形成する積層型誘電体基板は、損失低減のために導体材料として、例えば、Ａｇ、Ｃｕを用い、誘電体材料として、例えば、ＭｇＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3を主成分としたセラミックを用いた積層型誘電体基板が好ましく、そのような積層型誘電体基板は低温で焼成されることで実現されている。このような誘電体基板の誘電率と波長の関係は、
λ＝ν0／｛√（ε×μ）｝／ｆ0
λ：波長、ν0：光速、ε：誘電率、μ：透磁率、ｆ0：周波数
で表され、誘電率が高いほど、波長が短くなることから配線を短くすることができ、またコンデンサを形成するために必要な面積を小さくすることができるため、回路が小型化でき、積層基板が小型化できる。
【００２１】
一方、２つの平行な導体間の特性インピーダンスは
Ｚｃ＝ｄ／Ｗ×Ｋ×√μ／ε    
ｄ：厚み、Ｗ：幅：Ｋ：定数
で表されることから、ｄとμが一定の時に特性インピーダンスを一定にするためには、誘電率が高いほど、導体幅を細くしなければならない。これらのことを鑑みると、誘電率は１０以上６０未満が望ましい。
【００２２】
本発明の高周波モジュールは、前記高周波半導体素子は、シリコンを主成分とする基板上に回路パターンが形成された高周波半導体素子であることを特徴とする。高周波半導体の主成分として、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマン）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）などがあげられる。ＵＷＢシステムにおける高周波半導体素子では、高周波での移動度よりも、むしろ雑音特性が良く、安価であることが必要となるため、シリコンあるいはＳｉＧｅを主成分とすることが望ましい。特に安価であるシリコンを主成分とすることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の高周波モジュールＲＦＭ１０の回路ブロック図である。同図において、信号の放射、受信を行うアンテナ（ＡＮＴ）に接続されているスイッチ回路１０は、送信系と受信系との切り分けを行う回路である。スイッチ回路ＳＷ１０は、半導体スイッチング素子などから構成される。前記半導体スイッチング素子は、Ａｌ2Ｏ3（サファイア）などを主成分とする基板上に、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）、Ｓｉ（シリコン）などの半導体素子を搭載して、これらの半導体素子を利用したスイッチング回路パターンを形成したものである。
【００２４】
送信系に設けられた通過帯域フィルタＢＰＦ１０は、高周波半導体素子ＩＣ１０から出力される送信信号波形を整形する。不平衡−平衡変換回路素子ＢＡＬＵＮ１０は、高周波半導体素子ＩＣ１０からの平衡信号を取り扱えるよう不平衡信号に変換する役割と、高周波半導体素子ＩＣ１０及び帯域通過フィルタＢＰＦ１０のインピーダンスを整合させる役割をもつ。
【００２５】
受信系に設けられた通過帯域フィルタＢＰＦ２０は、高周波半導体素子ＩＣ１０に入力される受信信号波形を整形する。不平衡−平衡変換回路素子ＢＡＬＵＮ２０は、高周波半導体素子ＩＣ２０への信号を平衡信号として取り扱えるよう信号変換をする役割と、高周波半導体素子ＩＣ２０及び帯域通過フィルタＢＰＦ２０のインピーダンスを整合させる役割をもつ。
【００２６】
図２は、積層型誘電体基板上及び積層型誘電体基板内に本発明の高周波モジュールを搭載した状態を示す分解斜視図である。１は積層型誘電体基板を表し、１１が表層、１２から２２がそれぞれ内部の誘電体層を表す。本例では、積層型誘電体１は１２層構成の積層基板であるが、２層以上であれば何層から構成されてもよい。
これら誘電体層は、（１）Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣを主成分とする、焼成温度が１１００℃以上のセラミック材料、（２）少なくともＳｉＯ2及びＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯなどのアルカリ土類金属酸化物を含有する金属酸化物による混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成されるセラミック材料、（３）ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミックフィラー粉末からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼結性のセラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種が選択される。
【００２７】
前記（２）の混合物や、（３）のガラス組成物としては、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−アルカリ金属酸化物系、さらにはこれらの系にアルカリ金属酸化物、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2等を配合した組成物が挙げられる。（３）におけるセラミックフィラーとしては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3の群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。セラミックフィラーは、ガラスに対して２０〜８０質量％の割合で混合されることが望ましい。セラミック基板の誘電率は、７以上であるものが高周波モジュールを小型に形成するために好適である。
【００２８】
図２に示した３２は、内部配線、内部コンデンサ、内部インダクタ等を形成する導体パターンである。導体パターン３２は、前記誘電体層１１の表面から前記誘電体層２２の表面及び前記誘電体層２２の裏面に形成されている。これらの導体パターン３２の材料は、前記選択される誘電体のセラミック材料の焼成温度に応じて種々組み合わせて用いられる。
【００２９】
例えば、セラミック材料が前記（１）の場合、タングステン、モリブデン、マンガンの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。また、低抵抗化のために、銅などとの混合としてもよい。
セラミック材料が前記（２）の場合、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。上記の導体材料には、セラミック材料と同時焼成する上で、セラミック材料を構成する成分を含有することが望ましい。
【００３０】
前記誘電体層１１の表面に設けられた３、４、５，６は半導体素子であり、例えば３はベースバンドＩＣ、４はＲＦ−ＩＣ、５はＭＡＣ(Media Access Controller)−ＩＣである。将来的には、これら３つのＩＣが、一つのＩＣに結合することも考えられる。
２は表層のチップ部品であり、主に、前記半導体素子３、４及び５の、パスコンデンサとして用いられるコンデンサ等である。３１は前記積層型誘電体基板１の裏面を示し、裏面３１は、例えばＬＧＡ（ランド・グリット・アレイ）などで構成されている。
【００３１】
また、図２に示す高周波モジュールでは、半導体素子３、４、５は、前記積層型誘電体１の表層に実装されているが、図３に断面を示すように、誘電体の基板内部にむかって空隙部（キャビティ）２５を設けて、空隙部内にＩＣを形成してもよい。
前記積層型誘電体基板１の寸法は、ノートパソコン、携帯電話機、ＰＤＡ等に好適に搭載されるためには、縦１０ｍｍ以内、横１０ｍｍ以内、厚み１．５ｍｍ以内であることが望ましい。
【００３２】
本発明において、３．１ＧＨｚ以上の信号を通過させる帯域通過フィルタ、あるいは５〜６ＧＨｚのいずれかの信号を除去する帯域阻止フィルタは、導体パターン３２によって形成される線路や、コンデンサなどによる回路によって形成される。例えば、帯域通過フィルタの場合、通過帯域の中心周波数前後に対して、λ／４波長の長さとなる線路と、帯域の上下に形成される減衰極の位置を調整するコンデンサとで構成される。具体的に図２では、４本の線路Ｌ１〜Ｌ４と、その上下に配置した計４つのコンデンサＣ１〜Ｃ４にて通過帯域フィルタを形成している。
【００３３】
図４（ａ）は、本発明の他の高周波モジュールＲＦＭ１１を示す回路ブロック図である。図１の回路ブロック図と比べて、スイッチ回路ＳＷ１０の後段に帯域阻止フィルタＢＥＦ１０と帯域阻止フィルタＢＥＦ２０とを備えている。
また図４（ｂ）は、さらに他の高周波モジュールＲＦＭ１２を示す回路ブロック図である。図１の回路ブロック図と比べて、送信系帯域通過フィルタＢＰＦ１０の後段に帯域阻止フィルタＢＥＦ１０、受信系帯域通過フィルタＢＰＦ２０の後段に帯域阻止フィルタＢＥＦ２０を接続した例である。
【００３４】
図４（ａ）若しくは図４（ｂ）の高周波モジュールを、先ほどの図１の高周波モジュールと同様に、積層型誘電体基板に入れ込むことで、特定信号からの干渉のない、小型な高周波モジュールを得られる。
図５は、さらに他の高周波モジュールＲＦＭ１３を示す回路ブロック図である。この回路では、スイッチ回路１０と、信号の放射、受信を行うアンテナ（ＡＮＴ）との間に、通過帯域フィルタＢＰＦ１０、高周波半導体素子ＩＣ１０が接続されている。高周波半導体素子ＩＣ１０から出力される送信信号は、スイッチ回路１０で切り替えられて、インピーダンスマッチングをとる不平衡−平衡変換回路素子ＢＡＬＵＮ１０を通して、帯域通過フィルタＢＰＦ１０に入力される。帯域通過フィルタＢＰＦ１０では、当該送信信号は、波形整形され、アンテナＡＮＴから放射される。アンテナＡＮＴによって受信された受信信号は、帯域通過フィルタＢＰＦ１０、不平衡−平衡変換回路素子ＢＡＬＵＮ１０を通して、高周波半導体素子ＩＣ１０に入力され、ここで受信信号処理される。このように、アンテナＡＮＴとスイッチ回路１０との間に、不平衡−平衡変換回路素子ＢＡＬＵＮ１０、帯域通過フィルタＢＰＦ１０を挿入する構成によって、不平衡−平衡変換回路素子ＢＡＬＵＮ１０や、帯域通過フィルタＢＰＦ１０の数がそれぞれ１つで済むという利点がある。
【００３５】
ＵＷＢは３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまでの信号を用いることと規定されているが、業界団体ＭＢＯＡの提案したＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、図８に示すように３．１６８ＧＨｚから１０．５６ＧＨｚまでを使用する。この場合、７３９２ＭＨｚの通過帯域を持つ通過帯域フィルタが要求される。
図６は、本発明における７３９２ＭＨｚの通過帯域を持つ通過帯域フィルタＢＰＦ１０，ＢＰＦ２０の通過特性の実施例を示したグラフである。この実施例では、通過帯域内では、通過帯域フィルタＢＰＦ１０，ＢＰＦ２０の通過減衰量は、１．５ｄＢ以内となっている。また、−２０ｄＢの減衰量となる周波数は３．１ＧＨｚ及び１０．６ＧＨｚとなることが望ましい。
【００３６】
一方、ＭＢＯＡでは、現在、図８の使用周波数において、３．１６８ＧＨｚから１０．５６ＧＨｚを、１バンドが５２８ＭＨｚ、合計１４バンドになるように区切り、そのうち３つのバンドを１グループとして扱い、データ転送を行う方式が検討されている。図８において、グループ１は、周波数が最も低いグループであり、高周波半導体の材料を安価であるシリコンをベースにしたものにできるため、グループ１を用いたＵＷＢの検討が盛んに進められている。このとき、帯域通過フィルタに求められる特性は、３．１６８ＧＨｚから４．７５２ＧＨｚを低損失で通過させることである。このときの帯域幅は１５８４ＭＨｚである。
【００３７】
図７は、本発明における通過帯域フィルタＢＰＦ１０，ＢＰＦ２０の通過特性の、他の実施例を示した図である。この実施例では、通過帯域内では、通過帯域フィルタＢＰＦ１０，ＢＰＦ２０の通過減衰量は、１．５ｄＢ未満となっている。また、周波数３．１ＧＨｚ及び５．１５ＧＨｚでは、−２０ｄＢの減衰量となるとなることが望ましい。５．１５ＧＨｚが選ばれる理由は、Ｗ−ＬＡＮの一方式であるＩＥＥＥ８０２．１１．ａが５．１５ＧＨｚから５．２５ＧＨｚの帯域を使用しており、ＵＷＢとＷ−ＬＡＮの干渉を防止するためである。
【００３８】
図９は、本発明における帯域阻止フィルタＢＥＦ１０，ＢＥＦ２０の通過特性の、一実施例を示す図である。この特性では、５．１５ＧＨｚから５．８７５ＧＨｚまでの周波数帯において、２０ｄＢ以上の減衰量を示している。５．１５ＧＨｚには、先ほど述べたＷ−ＬＡＮ（５．１５ＧＨｚから５．２５ＧＨｚを利用）、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：専用狭帯域通信、５．７７ＧＨｚから５．８５ＧＨｚを利用）や、産業化学医療用通信帯域（ＩＳＭ、５．７２５ＧＨｚから５．８７５ＧＨｚを利用）が利用されており、これらとの干渉を防止するための帯域阻止フィルタ特性が必要となっている。
【００３９】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の高周波モジュールの回路ブロックを示す図である。
【図２】積層型誘電体基板内に一体化して形成された高周波モジュールを示す図である。
【図３】本発明の高周波モジュールの断面図である。
【図４】本発明の高周波モジュールの他の回路ブロックを示す図である。
【図５】本発明の高周波モジュールのさらに他の回路ブロックを示す図である。
【図６】本発明の高周波モジュールに好適に用いられる帯域通過フィルタの通過特性の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の高周波モジュールに好適に用いられる帯域通過フィルタの通過特性の一例を示すグラフである。
【図８】ＵＷＢにおける周波数利用方法の一例を示した図である。
【図９】本発明の高周波モジュールで好適に用いられる帯域除去フィルタの通過特性の一例を示す図である。
【図１０】ＵＷＢの屋内外環境下におけるスペクトルマスクを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：積層型誘電体基板
３、４、５：半導体素子
１１〜２２：誘電体層
３１：ランドグリッドアレイ電極
３２：導体パターン
ＡＮＴ：アンテナ
ＢＡＬＵＮ１０、ＢＡＬＵＮ２０：不平衡−平行変換回路素子
ＢＥＦ１０、ＢＥＦ２０：帯域阻止フィルタ
ＢＰＦ１０、ＢＰＦ２０：帯域通過フィルタ
ＩＣ１０：高周波半導体素子
ＲＦＭ１０〜１３  高周波モジュール
ＳＷ１０：スイッチ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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