(57)【要約】【課題】高周波信号処理装置の小型化を実現する。【解決手段】例えば、パッケージ化された高周波フロントエンドモジュール９を半導体チップ３１，７，１２のみで構成する。半導体チップ３１には、それぞれ異なるバンド用の電力増幅器２ａ，２ｂならびにそれらの出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂなどが形成される。半導体チップ７には、各バンド毎に送信と受信を切り替えるアンテナスイッチ６２が形成され、半導体チップ１２には、各バンド用の低雑音増幅器１１ａ，１１ｂが形成される。ここで、パッケージ外において、アンテナスイッチ６２とアンテナ８の間には各バンド用のロウパスフィルタ５ａ，５ｂが並列に接続され、低雑音増幅器１１ａ，１１ｂの出力ノードには、それぞれ各バンド用のバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂが接続される。【選択図】図６
2012070267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナ接続ノードを第１送信ノードに接続する第１アンテナスイッチ回路と、
第１送信信号を増幅する第１電力増幅回路と、
前記第１電力増幅回路の出力ノードと前記第１送信ノードの間に設けられ、前記第１電力増幅回路の出力インピーダンスを前記第１送信ノード側の入力インピーダンスに整合させる第１整合回路と、
一端が前記第１アンテナ接続ノードに、他端がアンテナに接続された第１フィルタと、
第２アンテナ接続ノードを第２送信ノードに接続する第２アンテナスイッチ回路と、
第２送信信号を増幅する第２電力増幅回路と、
前記第２電力増幅回路の出力ノードと前記第２送信ノードの間に設けられ、前記第２電力増幅回路の出力インピーダンスを前記第２送信ノード側の入力インピーダンスに整合させる第２整合回路と、
一端が前記第２アンテナ接続ノードに、他端が前記アンテナに接続された第２フィルタとを有することを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の高周波信号処理装置において、
前記第１および第２フィルタのそれぞれは、ロウパスフィルタであることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の高周波信号処理装置において、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１アンテナスイッチ回路と前記第２アンテナスイッチ回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路と前記第１および第２アンテナスイッチ回路は、１個の第１パッケージ内に搭載され、
前記第１および第２フィルタは、前記第１パッケージの外部に搭載されることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の高周波信号処理装置において、
前記第１パッケージは、リードフレームを含み、前記リードフレーム上のダイパッドに半導体チップが搭載された構造を備えることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項５】
請求項１記載の高周波信号処理装置において、
前記第１アンテナスイッチ回路は、更に、第１受信ノードを持ち、前記第１アンテナ接続ノードを前記第１送信ノードか前記第１受信ノードに選択的に接続し、
前記第２アンテナスイッチ回路は、更に、第２受信ノードを持ち、前記第２アンテナ接続ノードを前記第２送信ノードか前記第２受信ノードに選択的に接続し、
前記高周波信号処理装置は、さらに、
前記第１受信ノードに入力ノードが接続された第１低雑音増幅回路と、
前記第２受信ノードに入力ノードが接続された第２低雑音増幅回路と、
前記第１低雑音増幅回路の出力ノードに接続された第１バンドパスフィルタと、
前記第２低雑音増幅回路の出力ノードに接続された第２バンドパスフィルタとを有することを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の高周波信号処理装置において、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１アンテナスイッチ回路と前記第２アンテナスイッチ回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１低雑音増幅回路と前記第２低雑音増幅回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路と前記第１および第２アンテナスイッチ回路と前記第１および第２低雑音増幅回路は、１個の第２パッケージ内に搭載され、
前記第１および第２フィルタと前記第１および第２バンドパスフィルタは、前記第２パッケージの外部に搭載されることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項７】
請求項５記載の高周波信号処理装置において、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１アンテナスイッチ回路と前記第２アンテナスイッチ回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１低雑音増幅回路と前記第２低雑音増幅回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路と前記第１および第２アンテナスイッチ回路は、１個の第３パッケージ内に搭載され、
前記第１および第２低雑音増幅回路と前記第１および第２フィルタと前記第１および第２バンドパスフィルタは、前記第３パッケージの外部に搭載されることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項８】
第１アンテナ接続ノードを第１送信ノードに接続する第１アンテナスイッチ回路と、
第１送信信号を増幅する第１電力増幅回路と、
前記第１電力増幅回路の出力ノードと前記第１送信ノードの間に設けられ、前記第１電力増幅回路の出力インピーダンスを前記第１送信ノード側の入力インピーダンスに整合させる第１整合回路と、
一端が前記第１アンテナ接続ノードに接続され、他端がアンテナに接続された第１ロウパスフィルタとを有することを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の高周波信号処理装置において、
前記第１電力増幅回路と前記第１整合回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１電力増幅回路と前記第１整合回路と前記第１アンテナスイッチ回路は、１個の第１パッケージ内に搭載され、
前記第１ロウパスフィルタは、前記第１パッケージの外部に搭載されることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１０】
請求項８記載の高周波信号処理装置において、
前記第１アンテナスイッチ回路は、更に、第１受信ノードを持ち、前記第１アンテナ接続ノードを前記第１送信ノードか前記第１受信ノードに選択的に接続し、
前記高周波信号処理装置は、さらに、
前記第１受信ノードに入力ノードが接続された第１低雑音増幅回路と、
前記第１低雑音増幅回路の出力ノードに接続された第１バンドパスフィルタとを有することを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の高周波信号処理装置において、
前記第１電力増幅回路と前記第１整合回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１電力増幅回路と前記第１整合回路と前記第１アンテナスイッチ回路と前記第１低雑音増幅回路は、１個の第２パッケージ内に搭載され、
前記第１ロウパスフィルタと前記第１バンドパスフィルタは、前記第２パッケージの外部に搭載されることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１２】
請求項８記載の高周波信号処理装置において、
前記第１アンテナスイッチ回路は、更に、第２アンテナ接続ノードと第２受信ノードを持ち、前記第１アンテナ接続ノードと前記第１送信ノードの接続と、前記第２アンテナ接続ノードと前記第２受信ノードの接続とを選択的に制御することを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の高周波信号処理装置において、更に、
前記第２受信ノードに入力ノードが接続された第２低雑音増幅回路と、
前記第２低雑音増幅回路の出力ノードに接続された第２バンドパスフィルタとを有し、
前記第２アンテナ接続ノードは、前記アンテナに接続されていることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の高周波信号処理装置において、更に、
前記第２受信ノードに入力ノードが接続された第２低雑音増幅回路と、
前記第２アンテナ接続ノードと前記アンテナの間に接続された第３バンドパスフィルタとを有することを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１５】
第１送信バンド内の信号を第１送信ノードと第１アンテナ接続ノードの間で通過させ、第１受信バンド内の信号を前記第１アンテナ接続ノードと第１受信ノードの間で通過させる第１デュプレクサと、
第１送信信号を増幅する第１電力増幅回路と、
前記第１電力増幅回路の出力ノードと前記第１送信ノードの間に設けられ、前記第１電力増幅回路の出力インピーダンスを前記第１送信ノード側の入力インピーダンスに整合させる第１整合回路と、
第２送信バンド内の信号を第２送信ノードと第２アンテナ接続ノードの間で通過させ、第２受信バンド内の信号を前記第２アンテナ接続ノードと第２受信ノードの間で通過させる第２デュプレクサと、
第２送信信号を増幅する第２電力増幅回路と、
前記第２電力増幅回路の出力ノードと前記第２送信ノードの間に設けられ、前記第２電力増幅回路の出力インピーダンスを前記第２送信ノード側の入力インピーダンスに整合させる第２整合回路とを備え
前記第１および第２アンテナ接続ノードは、アンテナに直接的に接続されていることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の高周波信号処理装置において、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路は、同一の半導体チップ上に形成されると共に１個の第１パッケージ内に搭載され、
前記第１および第２デュプレクサは、前記第１パッケージの外部に搭載されることを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の高周波信号処理装置において、更に、
第１および第２低雑音増幅回路と、
前記第１受信ノードを前記第１低雑音増幅回路の入力ノードに接続し、前記第２受信ノードを前記第２低雑音増幅回路の入力ノードに接続するアンテナスイッチ回路と、
前記第１低雑音増幅回路の出力ノードに接続された第１バンドパスフィルタと、
前記第２低雑音増幅回路の出力ノードに接続された第２バンドパスフィルタとを有することを特徴とする高周波信号処理装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の高周波信号処理装置において、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１低雑音増幅回路と前記第２低雑音増幅回路は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第１および第２電力増幅回路と前記第１および第２整合回路と前記アンテナスイッチ回路と前記第１および第２低雑音増幅回路は、１個の第２パッケージ内に搭載され、
前記第１および第２デュプレクサと前記第１および第２バンドパスフィルタは、前記第２パッケージの外部に搭載されることを特徴とする高周波信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号処理装置に関し、特に、携帯電話機において高周波フロントエンド部を担う高周波信号処理装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）、ＧＳＭ（Global System for Mobile communication）、およびＤＣＳ（Digital Cellular System）に対応したマルチモード高周波回路が示されている。当該文献の図１６において、ＧＳＭやＤＣＳの送信時には、電力増幅器からの送信信号がロウパスフィルタとスイッチを介してアンテナに伝送され、受信時には、アンテナからの受信信号がスイッチとバンドパスフィルタを介して伝送される。また、Ｗ−ＣＤＭＡの送信時には、電力増幅器からの送信信号がデュプレクサとスイッチを介してアンテナに伝送され、受信時には、アンテナからの受信信号がスイッチとデュプレクサを介して伝送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４０２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、本発明の前提として検討した高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図であり、ＧＳＭ／ＤＣＳ方式に対応した携帯電話機の高周波フロントエンド周りを示すものである。図１において、１ａ，１ｂは電力増幅器の入力インピーダンス整合回路、２ａ，２ｂは送信用電力増幅器、３は半導体チップである。４ａ，４ｂは電力増幅器の出力インピーダンス整合回路、５ａ，５ｂはロウパスフィルタ、６はＳＰ４Ｔ（Single pole 4 throw）型アンテナスイッチ、７は半導体チップ、８はアンテナである。９は高周波フロントエンドモジュール（又は電力増幅器モジュール）であり、配線基板（プリント基板ＰＣＢ）等がレジン等で封止されることでパッケージ化されている。１０ａ，１０ｂはバンドパスフィルタ、１１ａ，１１ｂは受信用低雑音増幅器、１２は半導体チップである。
【０００５】
入力インピーダンス整合回路１、送信用電力増幅器２、出力インピーダンス整合回路４１、ロウパスフィルタ５、バンドパスフィルタ１０、受信用低雑音増幅器１１に関しては、低周波（ＧＳＭ）バンドと高周波（ＤＣＳ）バンドに対応して、それぞれ１対ずつ配置されており、符号に「ａ」が付いているものは低周波バンド用、「ｂ」がついているものは高周波バンド用である。入力インピーダンス整合回路１ａ，１ｂと電力増幅器２ａ，２ｂは半導体チップ３上に、アンテナスイッチ６は半導体チップ７上に集積されている。それらの半導体チップは、出力インピーダンス整合回路４ａ，４ｂおよびロウパスフィルタ５ａ，５ｂと共に、高周波フロントエンドモジュール９の配線基板上に実装されている。出力インピーダンス整合回路４ａ，４ｂおよびロウパスフィルタ５ａ，５ｂは、例えばＳＭＤ（surface mounted device）部品と配線基板上の金属膜パターンよりなる。低雑音増幅器１１ａ，１１ｂは半導体チップ１２上に集積され、その半導体チップ１２は、バンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂと共に、高周波フロントエンドモジュール９外の配線基板上に実装されている。
【０００６】
図２は、本発明の前提として検討した他の高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図であり、Ｗ−ＣＤＭＡ方式に対応した携帯電話機における高周波フロントエンド周りを示すものである。符号の１〜１２が示す部分の名称は、図１の場合と同じである。６１はＳＰ２Ｔ（Single pole 2 throw）型アンテナスイッチ、１３ａ，１３ｂはアイソレータ、１４ａ，１４ｂはデュプレクサである。符号１〜１２が示す部分は、図１の場合と同様な構成、配置となっている。アンテナスイッチ６１は２個の受信用端子と１個のアンテナ用端子を有する。アイソレータ１３ａ，１３ｂおよびデュプレクサ１４ａ，１４ｂは例えばＳＭＤ部品であり、高周波フロントエンドモジュール９の配線基板上に配置されている。図１の場合と同様に、符号に「ａ」が付いているものは低周波バンド用、「ｂ」がついているものは高周波バンド用である。低雑音増幅器１１ａ，１１ｂは半導体チップ１２上に集積されている。その半導体チップ１２は、図１の場合と同様に、バンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂと共に、高周波フロントエンドモジュール９外の配線基板上に配置されている。
【０００７】
ここで、図１および図２のような構成例を用いた場合、例えば次のような問題が生じる恐れがある。高周波信号処理装置の小型化を図るためには、全ての部品を単一、もしくは複数の半導体チップ上に集積化することが望ましい。また、そうすることにより、配線基板上の配線等の容易化や場合によっては配線基板の削除が可能となり、パッケージ組み立て工程の簡略化ができるので、製造コストを低減できる。しかしながら、現実的には、高周波信号処理装置に半導体チップ上への集積が困難な回路、部品が含まれるため、それが困難となっている。通常、図１、図２に示したように、高周波フロントエンドモジュール９のうち、電力増幅器とその入力インピーダンス整合回路、アンテナスイッチおよび低雑音増幅器は半導体チップ上に形成されているが、出力インピーダンス整合回路、ロウパスフィルタ、バンドパスフィルタ、デュプレクサ等は、ＳＭＤ部品等を用いて配線基板上に形成されている。例えば、半導体チップとして、集積化や低コスト化が容易なシリコンチップを用いた場合、シリコン基板のノイズ特性や損失特性等の面から特にフィルタ回路のオンチップ化は容易でない。その結果、高周波信号処理装置を小型化することが困難になっている。また、組み立て工程が複雑となり、製造コストも高くなる。
【０００８】
そこで、図１および図２の構成例に対して更なる小型化、低コストを図るため、半導体チップに集積できる部品のみを高周波フロントエンドモジュール９としてパッケージ化し、それ以外の部品をパッケージ外に配置することが考えられる。図３〜図５は、本発明の前提として検討した更に他の高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図である。図３および図４は、ＧＳＭ／ＤＣＳ方式に対応した携帯電話機の高周波フロントエンド周りを示すものであり、図５は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式に対応した携帯電話機における高周波フロントエンド周りを示すものである。
【０００９】
まず、図３において、符号の１〜１２が示す部分の名称は、図１の場合と同じである。図３では、図１における３個の半導体チップ３，７，１２が１個の配線基板上に実装され、パッケージ化された高周波フロントエンドモジュール９を構成している。また、図１における出力インピーダンス整合回路４ａ，４ｂ、ロウパスフィルタ５ａ，５ｂ、および受信系のバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂはパッケージ外に配置されている。図４では、図３と異なり、送信用電力増幅器２ａ，２ｂ等が形成された半導体チップ３１上に出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂが集積され、これによって図３における外付けの出力インピーダンス整合回路４ａ，４ｂが削除されている。一方、図５では、図２における３個の半導体チップ３，７，１２が高周波フロントエンドモジュール９の配線基板上でパッケージ化され、半導体チップ上に集積することが困難な、アイソレータ１３ａ，１３ｂ、デュプレクサ１４ａ，１４ｂ、および受信系のバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂがパッケージ外に配置されている。この際に、図４の場合と同様に、出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂは、半導体チップ３１上に集積されている。
【００１０】
このように、図３〜図５の構成例を用いると、高周波フロントエンドモジュール９内の部品は半導体チップのみとなるため、その配線基板上の配線の単純化や、場合によっては配線基板の削減が可能となり、モジュールの組み立ての工程を簡単化できる効果がある。しかしながら、これらの方法では、例えば、次のようなことが懸念される。すなわち、これらの構成例での部品配置では、高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９の中にある部品からパッケージ９の外にある部品を経て、再びパッケージ９の中にある部品に至る高周波信号の経路が存在する。たとえば、図３の場合では、パッケージ９内の電力増幅器２ａ，２ｂから、パッケージ９外の出力インピーダンス整合回路４ａ，４ｂ、および、ロウパスフィルタ５ａ，５ｂを経て、再びパッケージ９内のアンテナスイッチ６に至る経路と、パッケージ９内のアンテナスイッチ６から、パッケージ９外のバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂを経て、再びパッケージ９内の低雑音増幅器１１ａ，１１ｂに至る経路が存在する。
【００１１】
また、図４の場合でも、パッケージ９内からロウパスフィルタ５ａ，５ｂを経て、再びパッケージ９内に戻る経路と、パッケージ９内からバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂを経て、再びパッケージ９内に戻る経路が存在する。同様に、図５の場合でも、パッケージ９内からアイソレータ１３ａ，１３ｂおよびデュプレクサ１４ａ，１４ｂを経て、再びパッケージ９内に戻る経路と、パッケージ９内からデュプレクサ１４ａ，１４ｂおよびバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂを経て、再びパッケージ９内に戻る経路が存在する。このように、パッケージ９内から外に出した配線をもう一度パッケージ９内に戻す経路が存在すると、半導体チップや配線の配置が複雑となる。また、半導体チップ、配線基板のパッド数やパッケージのピン数が増加する。その結果、小型化、低コスト化、設計の容易化に対する障害となる。
【００１２】
本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、高周波信号処理装置の小型化を実現することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１４】
本実施の形態による高周波信号処理装置は、第１および第２アンテナスイッチ回路と、第１および第２電力増幅回路と、第１および第２整合回路と、第１および第２フィルタ（例えば共にロウパスフィルタ）とを有するものとなっている。第１電力増幅回路は、第１送信信号を増幅し、その出力信号は第１整合回路によるインピーダンス整合を経たのち第１アンテナスイッチ回路の第１送信ノード入力され、第１アンテナスイッチ回路の第１アンテナ接続ノードから送信される。同様に、第２電力増幅回路は、第２送信信号を増幅し、その出力信号は第２整合回路によるインピーダンス整合を経たのち第２アンテナスイッチ回路の第２送信ノード入力され、第２アンテナスイッチ回路の第２アンテナ接続ノードから送信される。このような構成において、当該高周波信号処理装置は、第１フィルタが第１アンテナ接続ノードとアンテナの間に接続され、第２フィルタが第２アンテナ接続ノードとアンテナの間に接続されることが特徴となっている。
【００１５】
例えば、第１および第２電力増幅回路と第１および第２整合回路と第１および第２アンテナスイッチ回路を１個のパッケージで実現した場合、第１および第２フィルタをアンテナスイッチ回路の送信ノード側でなくアンテナ接続ノード側に配置することで、パッケージから外部に出て再びパッケージに戻る配線経路を無くすことができる。これによって、高周波信号処理装置の小型化や低コスト化が可能となる。また、第１および第２整合回路は、第１および第２電力増幅回路と同一の半導体チップ上に形成することが望ましい。これによって、パッケージ内に半導体チップ以外の受動部品等を搭載する必要が無くなり、高周波信号処理装置の更なる小型化や低コスト化が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、高周波信号処理装置の小型化が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の前提として検討した高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の前提として検討した他の高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の前提として検討した更に他の高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の前提として検討した更に他の高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の前提として検討した更に他の高周波信号処理装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１による高周波信号処理装置において、図２０を拡張した構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態５による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態６による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態８による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態９による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態１０による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図１５】図６の高周波信号処理装置における高周波フロントエンドモジュールの概略的な外形例を示す斜視図である。
【図１６】図９の高周波信号処理装置における高周波フロントエンドモジュールの概略的な外形例を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態７による高周波信号処理装置において、図９に示した高周波フロントエンドモジュールの他の概略的な外形例を示す斜視図である。
【図１８】図１１の高周波信号処理装置における高周波フロントエンドモジュールの概略的な外形例を示す斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態１による高周波信号処理装置において、そのアンテナ周りの分岐経路の影響を説明する図である。
【図２０】本発明の実施の形態１による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態１１による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図２２】本発明の実施の形態１２による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。
【図２３】図６および図１５における出力インピーダンス整合回路周りの概略構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１９】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
《本実施の形態による高周波信号処理装置の基本構成（タイプ１）》
図２０は、本発明の実施の形態１による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。図２０に示す高周波信号処理装置は、例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で通信を行う１個のバンド（帯域）に対応した構成となっており、高周波フロントエンドモジュール９と、ロウパスフィルタ５ａと、バンドパスフィルタ１０ａと、アンテナ８を備えている。高周波フロントエンドモジュール９は、配線基板（プリント基板ＰＣＢ）上に３個の半導体チップ３４，７，１２が実装されると共に、各半導体チップが配線基板もしくはボンディングワイヤを介して適宜接続された構成となっている。高周波フロントエンドモジュール９は、レジン等で封止されることでパッケージ化されている。ロウパスフィルタ５ａは、代表的には積層セラミック技術を用いてインダクタや容量が形成されたＳＭＤ部品等であり、バンドパスフィルタ１０ａは、代表的にはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタや誘電体フィルタ等である。
【００２２】
半導体チップ３４は、入力インピーダンス整合回路１ａと、その出力を入力とする送信用電力増幅器２ａと、その出力を入力とする出力インピーダンス整合回路４１ａを備える。半導体チップ１２は、受信用低雑音増幅器１１ａを備える。半導体チップ７は、送信端子、受信端子およびアンテナ用端子を持つ１個のＳＰＤＴ（Single poles double throw）型のアンテナスイッチ６１を備える。アンテナスイッチ６１の送信端子には、出力インピーダンス整合回路４１ａの出力ノードが接続され、受信端子には受信用低雑音増幅器１１ａの入力ノードが接続される。アンテナスイッチ６１のアンテナ用端子には、ロウパスフィルタ５ａを介してアンテナ８が接続される。また、バンドパスフィルタ１０ａは、受信用低雑音増幅器１１ａの出力ノードに接続される。
【００２３】
送信時には、送信用のミキサ回路等（図示せず）からの送信用の高周波信号が入力インピーダンス整合回路１ａを介して電力増幅器２ａに入力され、電力増幅器２ａによって増幅されたのち、出力インピーダンス整合回路４１ａ、アンテナスイッチ６１、およびロウパスフィルタ５ａを介してアンテナ８から出力される。この際に、出力インピーダンス整合回路４１ａは、電力増幅器２ａの比較的低い出力インピーダンスをアンテナスイッチ６１の入力インピーダンス（５０Ω等）に整合させる。ロウパスフィルタ５ａは、電力増幅器２ａの非線形性等によって生じ得る高調波成分を低減する。また、場合によっては、アンテナスイッチ６１によって生じる高調波成分も低減する。一方、受信時には、アンテナ８からの受信用の高周波信号がロウパスフィルタ５ａおよびアンテナスイッチ６１を介して低雑音増幅器１１ａに入力される。この際に、ロウパスフィルタ５ａは、受信用の高周波信号に含まれる恐れがある高調波成分等を低減する。低雑音増幅器１１ａは、受信用の高周波信号を低雑音で増幅し、その出力信号はバンドパスフィルタ１０ａを介して必要な帯域に制限されたのち、受信用のミキサ回路等（図示せず）に伝送される。
【００２４】
このような構成において、本実施の形態による高周波信号処理装置の主要な特徴は、オンチップ化可能な部品は半導体チップに集積すると共に、高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９をできる限り当該半導体チップのみで構成し、オンチップ化が困難な部品は表面実装部品等としてパッケージ外に配置すると共に、パッケージから出た配線が、再びパッケージに戻ることが無いように各部品の接続関係を工夫した点にある。具体的な特徴は、（１）出力インピーダンス整合回路４１ａが例えばトランスフォーマ等を用いてオンチップ化された点、（２）ロウパスフィルタ５ａがアンテナスイッチ６１とアンテナ８の間に配置された点にある。また、ここでは更に、（３）バンドパスフィルタ１０ａが低雑音増幅器１１ａの出力側に配置された点も特徴となっている。
【００２５】
ここで、上記（３）に関し、通常は、図１に示したようにバンドパスフィルタ１０ａは低雑音増幅器１１ａの入力側に配置されているが、それは、アンテナ８を経由して入ってきた妨害波をバンドパスフィルタ１０ａで除去することにより低雑音増幅器１１ａに入らないようにするためである。パワーの大きな妨害波が低雑音増幅器１１ａに入力された場合、線型に増幅できる電力範囲を超えることにより、増幅特性に歪みが生じて信号特性を劣化させる可能性がある。図２０の構成例では、バンドパスフィルタ１０ａが低雑音増幅器１１ａの出力側に配置されているため、大きな妨害波が低雑音増幅器に入る可能性がある。しかしながら、例えば低雑音増幅器１１ａの寸法を大きくし、妨害波の入力による増幅歪を生じ難くすることなどで、信号特性の劣化を抑制することが可能である。
【００２６】
《本実施の形態による高周波信号処理装置の基本構成（タイプ１’）》
図６は、本発明の実施の形態１による高周波信号処理装置において、図２０を拡張した構成例を示すブロック図である。図６に示す高周波信号処理装置は、例えば、それぞれＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で通信を行う２個のバンドに対応した構成となっており、前述した図２０の回路構成を２系統備えたような構成例となっている。２個のバンドの一方（低周波バンドと称す）は、例えば、略８２４ＭＨｚ〜略９１５ＭＨｚの送信周波数と、略８６９ＭＨｚ〜略９６０ＭＨｚの受信周波数を持つＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）用のバンドである。２個のバンドの他方（高周波バンドと称す）は、例えば、略１７１０ＭＨｚ〜略１９１０ＭＨｚの送信周波数と、略１８０５ＭＨｚ〜略１９９０ＭＨｚの受信周波数を持つＤＣＳ（Digital Cellular System）用のバンドである。
【００２７】
図６に示す高周波信号処理装置は、配線基板上に３個の半導体チップ３１，７，１２が実装された高周波フロントエンドモジュール９と、２個のロウパスフィルタ５ａ，５ｂと、２個のバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂと、アンテナ８を備えている。高周波フロントエンドモジュール９は、レジン等で封止されることでパッケージ化されている。半導体チップ３１は、前述した図２０の半導体チップ３４内の回路構成を２系統持ち、２個の入力インピーダンス整合回路１ａ，１ｂ、送信用電力増幅器２ａ，２ｂ、出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂを備えている。符号に「ａ」が付いているものは低周波バンド用、「ｂ」がついているものは高周波バンド用である。同様に、半導体チップ１２は、低周波バンド用の受信用低雑音増幅器１１ａと、高周波バンド用の受信用低雑音増幅器１１ｂを備える。
【００２８】
また、半導体チップ７は、アンテナスイッチ６２を備え、アンテナスイッチ６２は、低周波バンドおよび高周波バンドに対応して、図２０で述べたＳＰＤＴ型のスイッチを２系統備えている。すなわち、アンテナスイッチ６２は、２個の送信端子、２個の受信端子、および２個のアンテナ用端子を備えている。２個の送信端子の一方は、出力インピーダンス整合回路４１ａの出力ノードが接続され、他方は、出力インピーダンス整合回路４１ｂの出力ノードが接続される。２個の受信端子の一方は、受信用低雑音増幅器１１ａの入力ノードに接続され、他方は、受信用低雑音増幅器１１ｂの入力ノードに接続される。２個のアンテナ用端子の一方は、低周波バンド用のロウパスフィルタ５ａを介してアンテナ８に接続され、他方は、高周波バンド用のロウパスフィルタ５ｂを介してアンテナ８に共通に接続される。また、受信用低雑音増幅器１１ａの出力ノードには、低周波用のバンドパスフィルタ１０ａが接続され、受信用低雑音増幅器１１ｂの出力ノードには、高周波用のバンドパスフィルタ１０ｂが接続される。
【００２９】
このように、図２０の構成例を２個のバンドに拡張した場合、図２０で述べた特徴に加えて、（４）アンテナスイッチ６２においてアンテナ用端子が２個存在する点と、（５）各アンテナ用端子がそれぞれロウパスフィルタ５ａ，５ｂを介してアンテナ８に共通接続される点が特徴となる。なお、前述した低周波バンドと高周波バンドがＧＳＭとＤＣＳの場合、例えば、ロウパスフィルタ５ｂは、ロウパスフィルタ５ａの約２倍程度の通過帯域を備えることになる。
【００３０】
《基本構成（タイプ１および１’）による主な効果》
以上のように、図２０や図６の構成例を用いることで、例えば次のような効果が得られる。第１に、高周波フロントエンドモジュール９への部品搭載工程がダイボンディングとワイヤボンディングのみに簡単化できる。また、場合によっては、配線基板を使用せずに高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）を構成することも可能である。それらの結果、製造コストの低減が可能となる。第２に、パッケージから出てパッケージ内に戻る高周波信号線がなくなるため、配線の配置が簡単化でき、パッケージの寸法が縮小できる。すなわち、高周波フロントエンドモジュール９の小型化と共に、高周波フロントエンドモジュール９を含む高周波信号処理装置全体の小型化が可能となる。第３に、高周波フロントエンドモジュール９との間の配線経路が簡略化されることから、高周波信号処理装置における設計の容易化が図れる。これの効果に関して、以下、より詳細に説明する。
【００３１】
まず、第１の効果に関し、前述したように、高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９に搭載される部品は全て半導体チップで構成されることになり、ＳＭＤ部品等がパッケージに搭載されなくなる。これにより、パッケージへの部品搭載のための工程から、ＳＭＤ部品等の半田付け工程が削除でき、半導体チップのダイボンディング工程と、半導体チップ間の接続工程を行えばよい。半導体チップ間を接続する際には、配線基板を介して接続したり、場合によっては、配線基板を用いずに、ボンディングワイヤやリードフレームを介して接続したり、あるいはボンディングワイヤによって半導体チップ間を直接接続することも可能である。これによって、製造工程が簡略化できることから、製造コストを低減することができる。また、配線基板を用いる場合には、ＳＭＤ部品等を搭載しなくなることから、配線層数等の構造を単純化できる。また、配線基板を用いる代わりに例えばリードフレーム等で済ますことも可能である。その結果、製造コストをさらに低減することができる。
【００３２】
次に、第２および第３の効果に関し、前述したように、ロウパスフィルタが、アンテナスイッチと出力インピーダンス整合回路の間ではなく、アンテナスイッチとアンテナの間に配置される。更に、低雑音増幅器がパッケージ内に搭載されると共に、低雑音増幅器の入力側ではなく出力側にバンドパスフィルタが配置される。これによって、パッケージから出てパッケージ内に戻る高周波信号線がなくなり、パッケージから配線を引き出すためのパッド数を少なくでき、また配線の配置が簡単化できる。その結果、パッケージの寸法が縮小でき、回路設計も容易になる。なお、低雑音増幅器をパッケージに搭載した場合、アンテナスイッチと低雑音増幅器との間を直接、短距離で接続できる。その結果、その接続配線、すなわち、低雑音増幅器の入力に影響する電磁界の変動（ノイズ）を少なくできるので、低雑音増幅器の出力ノイズを低減できる効果もある。
【００３３】
ところで、本実施の形態による高周波信号処理装置では、図６に示したように、アンテナスイッチとアンテナの間に低周波バンド用と高周波バンド用の２個のロウパスフィルタが並列に接続されることになる。図１等に示したように、通常の場合、信号の分岐は必ずスイッチ（場合によってはダイプレクサ）によって行われているが、その目的の一つは、先端が行き止まりとなる信号経路ができることを防ぐためである。すなわち、信号が伝わる経路に行き止まりの経路がぶら下がった経路構成の場合、行き止まりの経路での損失や、そこからの反射波が本来の信号に重畳されることによる影響が明らかにされていなかったため、そのような経路構成を避けるように設計されていた。一方、本実施の形態による高周波信号処理装置を用いると、スイッチ以外の部分で信号経路の分岐があるため、スイッチがオンとなり信号が伝わる経路に、スイッチがオフとなり行き止まりとなる経路がぶら下がった構成が含まれるようになる。
【００３４】
そこで、当該構成の影響について、図１９を用いて説明する。図１９は、本発明の実施の形態１による高周波信号処理装置において、そのアンテナ周りの分岐経路の影響を説明する図であり、アンテナからアンテナスイッチに至る信号経路が示されると共に、その中の特定ノードＡ，Ｂにおけるインピーダンスがスミスチャートにより示されている。図中の符号で、５ａ，５ｂはロウパスフィルタ、６２はアンテナスイッチ、８はアンテナである。図１９の例では、例えば、高周波バンドの送信に伴い、ＳＰＤＴスイッチの一方において送信端子とアンテナ用端子が接続され、ＳＰＤＴスイッチの他方においてアンテナ用端子はオフ状態（ハイインピーダンス状態）となっている。これによって、このＳＰＤＴスイッチの他方におけるアンテナ用端子が行き止まりの経路の端となる。ここで、この行き止まりの経路の端には、実際には、アンテナスイッチを構成するオフ状態のトランジスタが接続されているので、行き止まりの経路は、等価的に、純虚数成分の高インピーダンスで終端されていることになる。
【００３５】
すなわち、ノードＡの位置からアンテナスイッチ側を見たインピーダンスは、高インピーダンスでかつ実数成分がないので、スミスチャートのＡに示されているように外周右側に張り付いている。ノードＢの位置からアンテナスイッチ側を見たインピーダンスは、ノードＡでのインピーダンスにロウパスフィルタを付加したものになっている。ロウパスフィルタはシャント接続された容量とシリーズ接続されたインダクタンスにより構成されている。ノードＢでのインピーダンスは、ノードＡでのインピーダンスに実数成分がないため、それに容量やインダクタンスを付加しても、やはりスミスチャートのＢに示したようにスミスチャートの外周に近い領域の値となる。そのため、ノードＢの位置からロウパスフィルタを見た反射率は０．９以上と高くなり、そこに入射する信号電力は小さくなっている。その結果、そこでの損失や、そこからの反射波の重畳による信号の位相ずれの増大を抑えることが可能となるため、当該分岐経路の影響は、問題のない水準となることが本発明者等によって見出された。
【００３６】
《基本構成（タイプ１’）の外形例》
図１５は、図６の高周波信号処理装置における高周波フロントエンドモジュールの概略的な外形例を示す斜視図である。図１５に示す高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９は、実際には、レジン等により封止されているが、構造を分かりやすくするために封止材を省略して表示している。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。それ以外において、９１は配線基板（プリント基板ＰＣＢ）、１５ａ，１５ｂはパッケージ９への入力パッド、１６ａ，１６ｂは電力増幅器の出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂとアンテナスイッチ６２の送信端子を接続するためのワイヤ、１７ａ，１７ｂはパッケージ９からロウパスフィルタ５ａ，５ｂに接続するための入出力パッドである。また、１８ａ，１８ｂは、低雑音増幅器１１ａ，１１ｂからバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂに接続するための出力パッド、１９ａ，１９ｂはアンテナスイッチ６２の受信端子と低雑音増幅器１１ａ，１１ｂを接続するためのワイヤである。符号に「ａ」が付いているものは低周波バンド用、「ｂ」がついているものは高周波バンド用である。パッケージ９内の部品は全て３個の半導体チップ３１，７，１２上に集積されている。
【００３７】
配線基板（プリント基板ＰＣＢ）９１は、例えば、セラミック等の誘電体層や銅等の配線層が積層された構造となっている。半導体チップ３１，７，１２のそれぞれは、例えば、シリコン基板、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、ＳＯＳ（Silicon on Sapphire）基板、ＧａＡｓを代表とする化合物半導体基板等の中から選択した最適な基板を備え、当該基板上では最適な製造プロセスによって各回路等が形成される。例えば、送信用電力増幅器２ａ，２ｂは、シリコン基板やＳＯＩ基板上のＬＤ−ＭＯＳＦＥＴ（Laterally Diffused-Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等によって形成され、同一基板上において、出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂは、例えば、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）容量、トランスフォーマ等によって形成される。
【００３８】
図２３は、図６および図１５における出力インピーダンス整合回路周りの概略構成例を示す回路図である。図２３に示すように、出力インピーダンス整合回路は、例えば、１次コイル４１０と２次コイル４１１の間でインピーダンス変換を行うトランスフォーマ４１からなる。１次コイル４１０の一端と接地電源電圧ＧＮＤの間には、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ２００のソース・ドレイン経路が接続され、１次コイル４１０の他端とＧＮＤの間には、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ２０１のソース・ドレイン経路が接続される。また、１次コイル４１０の両端には、高調波成分低減用の容量２０２が備わっている。ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ２００，２０１および容量２０２は、その前段の電力増幅器２（２ａ，２ｂ）の一部となる。１次コイル４１０は、電源電圧Ｖｄｄが印加される中間タップを備え、当該トランスフォーマ４１は、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ２００，２０１を介したブッシュプル動作によりインピーダンス変換を行う。
【００３９】
（実施の形態２）
《本実施の形態による高周波信号処理装置の基本構成（タイプ２）》
図１３は、本発明の実施の形態２による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図である。図１３に示す高周波信号処理装置は、例えば、それぞれＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式で通信を行う２個のバンド（バンドＡ、バンドＢとする）に対応した構成となっている。バンドＡ，Ｂは、それぞれ、例えば十数種類のバンドが規定されたＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）におけるそれぞれ異なるバンドである。図１３の高周波信号処理装置は、高周波フロントエンドモジュール９と、アイソレータ１３ａ，１３ｂおよびデュプレクサ１４ａ，１４ｂと、バンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂと、アンテナ８を備えている。
【００４０】
高周波フロントエンドモジュール９は、配線基板（プリント基板ＰＣＢ）上に３個の半導体チップ３１，７，１２が実装されると共に、各半導体チップが配線基板を介して適宜接続された構成となっている。高周波フロントエンドモジュール９は、レジン等で封止されることでパッケージ化されている。バンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂやデュプレクサ１４ａ，１４ｂは、代表的にはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタや誘電体フィルタ等で構成される。前述した図６の場合と同様に、半導体チップ３１は、入力インピーダンス整合回路１ａ，１ｂ、送信用電力増幅器２ａ，２ｂ、および出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂを備え、半導体チップ１２は、受信用低雑音増幅器１１ａ，１１ｂを備える。一方、半導体チップ７は、図６の場合と異なり、２個の受信端子とアンテナ用端子を持つ１個のＳＰＤＴ（Single poles double throw）型のアンテナスイッチ６１を備える。
【００４１】
デュプレクサ１４ａ，１４ｂのそれぞれは、送信端子、受信端子、およびアンテナ用端子を持つ。デュプレクサ１４ａ，１４ｂのアンテナ用端子は、アンテナ８に共通に接続される。出力インピーダンス整合回路４１ａの出力ノードは、アイソレータ１３ａを介してデュプレクサ１４ａの送信端子に接続され、出力インピーダンス整合回路４１ｂの出力ノードは、アイソレータ１３ｂを介してデュプレクサ１４ｂの送信端子に接続される。デュプレクサ１４ａ，１４ｂの受信端子は、アンテナスイッチ６１のアンテナ用端子に共通に接続される。アンテナスイッチ６１の２個の受信端子の一方は受信用低雑音増幅器１１ａの入力ノードに接続され、他方は受信用低雑音増幅器１１ｂの入力ノードに接続される。バンドパスフィルタ１０ａは受信用低雑音増幅器１１ａの出力ノードに接続され、バンドパスフィルタ１０ｂは受信用低雑音増幅器１１ｂの出力ノードに接続される。なお、図中において、符号に「ａ」が付いているものはバンドＡ用、「ｂ」がついているものはバンドＢ用である。
【００４２】
例えば、バンドＡの送受信時には、アンテナスイッチ６１のアンテナ用端子が低雑音増幅器１１ａの入力ノードに接続される。このような状態において、出力インピーダンス整合回路４１ａから出力されたバンドＡの高周波信号はアイソレータ１３ａおよびデュプレクサ１４ａを介してアンテナ８に送信される。一方、アンテナ８で受信されたバンドＡ用の高周波信号は、デュプレクサ１４ａおよびアンテナスイッチ６１を介して低雑音増幅器１１ａに入力される。この際に、デュプレクサ１４ａは、例えば、内部に備えた２個のバンドパスフィルタによって送信用の通過帯域と、それとは異なる受信用の通過帯域を分離する。すなわち、デュプレクサ１４ａは、送信用の通過帯域を送信端子とアンテナ用端子の間で通過させ、受信用の通過帯域をアンテナ用端子と受信端子の間で通過させ、アンテナ８上の送信信号が受信側に回り込んだり、アンテナ８上の受信信号が送信側に回り込むことを阻止する。一方、このバンドＡの送受信時において、デュプレクサ１４ｂは送信用および受信用の通過帯域がデュプレクサ１４ａと異なるため、アンテナ８上のバンドＡ用の送受信信号はデュプレクサ１４ｂのアンテナ用端子で十分に反射される。したがって、デュプレクサ１４ｂ側の経路に伴う損失等は特に問題とならない。
【００４３】
このように、本実施の形態による高周波信号処理装置の具体的な特徴は、前述した図６および図２０の場合と同様に、（１）出力インピーダンス整合回路がオンチップ化された点や、（２）バンドパスフィルタが低雑音増幅器の出力側に配置された点に加えて、（３）デュプレクサがアンテナスイッチとアンテナの間に配置され、各デュプレクサのアンテナ用端子が共通に接続された点にある。これによって、実施の形態１の場合と同様の理由で、製造コストの低減や、高周波フロントエンドモジュールならびに高周波信号処理装置の小型化や、高周波信号処理装置における設計の容易化等が図れる。
【００４４】
なお、前述した実施の形態１では、ＧＳＭ／ＤＣＳ用の構成例を示し、本実施の形態２ではＷ−ＣＤＭＡ用の構成例を示したが、勿論、これらを適宜混在させることも可能である。例えば、図６の構成例と図１３の構成例を混在させた場合、アンテナ８に２個のロウパスフィルタ５ａ，５ｂと２個のデュプレクサ１４ａ，１４ｂが共通接続されるような構成例となる。また、バンドの種類も、これらに限らず、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等も含めて適宜変更可能である。
【００４５】
（実施の形態３）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（１）》
図７は、本発明の実施の形態３による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図６の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。６３はアンテナスイッチで、図６の構成例と異なる点はこのスイッチの部分のみである。アンテナスイッチ６３では、２個の送信用端子と２個のアンテナ用端子により、２個のＳＰＳＴ（Single poles single throw）型のスイッチ回路が構成され、２個の受信用端子ともう１個のアンテナ用端子により１個のＳＰＤＴ型のスイッチ回路が構成されている。２個のＳＰＳＴ型スイッチ回路のアンテナ用端子は、ロウパスフィルタ５ａ，５ｂを介してアンテナ８に共通接続される。一方、受信経路となるＳＰＤＴ型のスイッチ回路は、アンテナ用端子がアンテナ８に直接接続され、２個の受信用端子がそれぞれ受信用低雑音増幅器１１ａ，１１ｂの入力ノードに接続されている。
【００４６】
このような構成例を用いると、実施の形態１と同様な効果が得られることに加えて、更に、受信信号の損失を低減することが可能となる。すなわち、図７の構成例を用いた場合、図６の場合と異なり、アンテナ８で受信した高周波信号がロウパスフィルタを介さずに受信用低雑音増幅器に入力されるため、ロウパスフィルタによる損失を無くすことができる。ただし、その一方で、受信した高周波信号に含まれ得る高調波ノイズ等がそのまま低雑音増幅器に入力されるため、このノイズの観点からは図６の構成例の方が望ましい。
【００４７】
（実施の形態４）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（２）》
図８は、本発明の実施の形態４による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図６の他の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。２４はダイプレクサであり、図６の構成例と異なる点はこの部分のみである。すなわち、図６の構成例における２個のロウパスフィルタ５ａ，５ｂが、ダイプレクサ２４に置き換えられている。
【００４８】
ダイプレクサ２４は、例えば、ＴＤＤ方式において、ある通信規格上の送信および受信バンド（例えばＧＳＭ用バンド）と、他の通信規格上の送信および受信バンド（例えばＤＣＳ用バンド）とを分離するものである。一方、前述したデュプレクサは、ＦＤＤ方式における送信バンドと受信バンドをバンドパスフィルタによって分離するため、ダイプレクサとは区別される。図８に示すダイプレクサ２４は、例えば、ＧＳＭ用バンドをロウパスフィルタまたはバンドパスフィルタで通過させ、ＤＣＳ用バンドをバンドパスフィルタ等で通過させることでバンドの分離と送信用電力増幅器からの高調波成分の低減を行う。このような構成例によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４９】
（実施の形態５）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（３）》
図９は、本発明の実施の形態５による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図６の更に他の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。７１は半導体チップであり、当該半導体チップ７１上に、アンテナスイッチ６２と低雑音増幅器１１ａ，１１ｂが集積されている点が図６の構成例と異なっている。
【００５０】
《変形例（３）の外形例（１）》
図１６は、図９の高周波信号処理装置における高周波フロントエンドモジュールの概略的な外形例を示す斜視図であり、図１５の変形例を示すものである。図１６に示す高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９は、実際には、レジン等により封止されているが、構造を分かりやすくするために封止材を省略して表示している。図中の各符号が示す部分の名称は、図９および図１５の場合と同じである。図１６と図１５の違いは、その比較から明らかなように、パッケージ９内で部品が集積されている半導体チップの数が３個から２個に低減された点である。
【００５１】
図９および図１６の構成例を用いることで、実施の形態１と同様の効果が得られることに加えて、更に、パッケージ内の半導体チップの数を低減できるため、高周波フロントエンドモジュールおよび高周波信号処理装置の更なる小型化や、パッケージの組み立てコストの更なる低減などが図れる。ただし、アンテナスイッチ６２と低雑音増幅器１１ａ，１１ｂを同一半導体チップ７１上に集積することで、製造プロセスの整合性等に伴い場合によっては回路特性が犠牲になる恐れがあり、この観点からは図１５の構成例の方が望ましい。
【００５２】
（実施の形態６）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（４）》
図１０は、本発明の実施の形態６による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図６の更に他の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。３２は半導体チップであり、当該半導体チップ３２上に、入力インピーダンス整合回路１ａ，１ｂ、送信用電力増幅器２ａ，２ｂ、出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂと共にアンテナスイッチ６２が集積されている点が図６の構成例とは異なっている。図１０の構成例による効果は、実施の形態５の場合と同様である。
【００５３】
（実施の形態７）
《変形例（３）の外形例（２）》
図１７は、本発明の実施の形態７による高周波信号処理装置において、図９に示した高周波フロントエンドモジュールの他の概略的な外形例を示す斜視図であり、図１６の変形例を示すものである。図１７の高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９は、実際には、レジン等により封止されているが、構造を分かりやすくするために封止材を省略して表示している。図中の各符号が示す部分の名称は、図１６に含まれるものについては図１６の場合と同じである。それ以外では、符号２０ａ〜２３ａ，２０ｂ〜２３ｂはリードフレームの端子であり、２０ａ，２０ｂはパッケージ９への入力端子、２１は接地電源電圧（ＧＮＤ）端子、２２ａ，２２ｂはパッケージ９からロウパスフィルタ５ａ，５ｂに接続するための入出力端子、２３ａ，２３ｂは低雑音増幅器１１ａ，１１ｂからバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂに接続するための出力端子である。符号に「ａ」が付いているものは低周波バンド用、「ｂ」がついているものは高周波バンド用である。
【００５４】
図１７の構成例を用いた場合、パッケージ９内の部品は、２個の半導体チップ３１，７１とリードフレームのみとなっている。２個の半導体チップ３１，７１は、それぞれリードフレームの部材となる２個のダイパッド上にそれぞれ搭載される。したがって、このような構成例を用いることで、実施の形態５と同様な効果が得られることに加えて、更に、半導体チップを搭載するための配線基板（プリント基板ＰＣＢ）が不要になるため、製造コストをより低減できる効果が得られる。
【００５５】
（実施の形態８）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（５）》
図１１は、本発明の実施の形態８による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図６の更に他の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。３３は半導体チップであり、当該半導体チップ３３上に、入力インピーダンス整合回路１ａ，１ｂ、送信用電力増幅器２ａ，２ｂ、出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂ、アンテナスイッチ６２、および低雑音増幅器１１ａ，１１ｂが集積されている点が図６の構成例とは異なっている。
【００５６】
《変形例（５）の外形例》
図１８は、図１１の高周波信号処理装置における高周波フロントエンドモジュールの概略的な外形例を示す斜視図であり、図１７の変形例を示すものである。高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９は、実際には、レジン等により封止されているが、構造を分かりやすくするために封止材を省略して表示している。図中の各符号が示す部分の名称は、図１１、図１７に含まれるものについてはそれらの場合と同じである。図１８では、図１７の場合と異なり、パッケージ９内の部品が１個の半導体チップ３３とリードフレームのみとなっている。半導体チップ３３は、リードフレームの部材となるダイパッド上に搭載される。また、半導体チップ３３は、例えばＳＯＩ基板等によって実現される。
【００５７】
このような構成例を用いると、実施の形態１と同様の効果が得られることに加えて、更に、パッケージを１個の半導体チップで実現できるため、高周波フロントエンドモジュールおよび高周波信号処理装置の大幅な小型化や、パッケージの組み立てコストの大幅な低減などが図れる。ただし、前述した各回路の全てを同一のＳＯＩ基板等に形成する場合、それぞれの回路特性がかなり犠牲になる恐れがあるため、この観点からは、前述した図６や、図９あるいは図１０の構成例の方が望ましい。
【００５８】
（実施の形態９）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（６）》
図１２は、本発明の実施の形態９による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図６の更に他の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。図１２の構成例では、半導体チップ１２上に形成された低雑音増幅器１１ａ，１１ｂが高周波フロントエンドモジュール（パッケージ）９の外に配置され、バンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂが、アンテナスイッチ６２と低雑音増幅器１１ａ，１１ｂの間に接続されている点が図６の構成例とは異なっている。
【００５９】
このような構成例を用いると、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られるが、低雑音増幅器１１ａ，１１ｂのパッケージ９外への配置に伴い、図６等の構成例と比較して、高周波信号処理装置全体としての小型化や低コスト化の効果が小さくなる恐れがある。ただし、低雑音増幅器をパッケージ外へ配置することで、前述したパッケージへの戻り配線の問題が無くなるため、低雑音増幅器の入力側にバンドパスフィルタを配置することが可能になる。前述したように、バンドパスフィルタは低雑音増幅器の出力側に配置することも可能であるが、入力側に配置することも有益である。入力側に配置した場合、アンテナ８を経由して入ってきた妨害波が、低雑音増幅器に入力される前に除去される。これにより、低雑音増幅器の寸法が小さくても、増幅特性に歪みが生じ難く、信号特性が劣化し難い。その結果、低雑音増幅器の小型化や、消費電力の低減が図れる。なお、低雑音増幅器をパッケージ外へ配置した場合でも、例えば、受信系の復調回路（ミキサ回路等）が形成される半導体チップ上に低雑音増幅器が集積できるような場合には、高周波システム全体としての小型化は十分に図れる。
【００６０】
（実施の形態１０）
《基本構成（タイプ２）の変形例》
図１４は、本発明の実施の形態１０による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図１３の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図１３に含まれるものについては図１３の場合と同じである。６４はアンテナスイッチであり、当該アンテナスイッチ６４はＳＰＳＴ型の２個のスイッチ回路によって構成されており、この点が図１３の構成例との違いになっている。２個のスイッチ回路の一方は、一端がデュプレクサ１４ａの受信端子に接続され、他端が低雑音増幅器１１ａの入力ノードに接続される。２個のスイッチ回路の他方は、一端がデュプレクサ１４ｂの受信端子に接続され、他端が低雑音増幅器１１ｂの入力ノードに接続される。
【００６１】
このような構成例を用いると、実施の形態２の場合と同様な効果が得られる。また、実施の形態２で述べた図１３の構成例では、デュプレクサ１４ａ，１４ｂの受信端子が、アンテナスイッチ６１のアンテナ用端子に共通に接続されているため、場合によっては、デュプレクサ１４ａの受信端子から出力された受信信号が、デュプレクサ１４ｂの受信端子側に回り込み、そこで反射されることで信号品質が低下する恐れがある。一方、図１４の構成例を用いると、このような事態を防止することができる。
【００６２】
（実施の形態１１）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（７）》
図２１は、本発明の実施の形態１１による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図１２の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図１２に含まれるものについては図１２の場合と同じである。３２は半導体チップであり、当該半導体チップ３２上には、入力インピーダンス整合回路１ａ，１ｂ、送信用電力増幅器２ａ，２ｂ、出力インピーダンス整合回路４１ａ，４１ｂと共にアンテナスイッチ６２が集積されている。図２１の構成例は、図１２の構成例と比較すると、アンテナスイッチ６２が送信用電力増幅器２ａ，２ｂと同一の半導体チップ上に形成されている点が異なる。このような構成例を用いると、実施の形態９と同様な効果が得られることに加えて、更に、パッケージ内の半導体チップ数が少なくなるため、より低コスト、小型化が可能となる効果が得られる。
【００６３】
（実施の形態１２）
《基本構成（タイプ１’）の変形例（８）》
図２２は、本発明の実施の形態１２による高周波信号処理装置において、その概略構成例を示すブロック図であり、図６の更に他の変形例を示すものである。図中の各符号が示す部分の名称は、図６に含まれるものについては図６の場合と同じである。７はアンテナスイッチ６５が形成された半導体チップであり、当該アンテナスイッチ６５は、４個の送信用端子と４個のアンテナ用端子を持つ４個のＳＰＳＴ型のスイッチ回路を備えている。
【００６４】
第１のＳＰＳＴ型スイッチ回路は、一端が出力インピーダンス整合回路４１ａの出力ノードに、他端がロウパスフィルタ５ａの一端にそれぞれ接続され、第２のＳＰＳＴ型スイッチ回路は、一端が出力インピーダンス整合回路４１ｂの出力ノードに、他端がロウパスフィルタ５ｂの一端にそれぞれ接続される。第３のＳＰＳＴ型スイッチ回路は、一端が低雑音増幅器１１ａの入力ノードに、他端がバンドパスフィルタ１０ａの一端にそれぞれ接続され、第４のＳＰＳＴ型スイッチ回路は、一端が低雑音増幅器１１ｂの入力ノードに、他端がバンドパスフィルタ１０ｂの一端にそれぞれ接続される。ロウパスフィルタ５ａ，５ｂおよびバンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂの他端は、アンテナ８に共通に接続される。第１〜第４のＳＰＳＴ型スイッチ回路は、低周波バンドと高周波バンドの選択と送信と受信の選択に応じて、あるタイミングでいずれか１個のスイッチ回路がオンに駆動される。したがって、このアンテナ８上に存在する４個の分岐経路は、前述した図１９と同様の理由で特に問題とならない。
【００６５】
図２２の構成例を用いると、実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。更に、バンドパスフィルタ１０ａ，１０ｂが低雑音増幅器１１ａ，１１ｂの入力に接続されていることから、アンテナ８を経由して入ってきた妨害波が、低雑音増幅器に入力される前に除去される。そのため、図６の構成例と比較して、低雑音増幅器の寸法が小さくても、増幅特性に歪みが生じ難く信号特性が劣化し難い。その結果、低雑音増幅器の小型化や消費電力の低減が図れる。
【００６６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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種々変更可能である。
【００６７】
例えば、前述した各実施の形態では、携帯電話機を例として高周波フロントエンド周りの構成例を示したが、勿論、携帯電話機に限らず、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）等も含めて様々な無線通信システムに対して同様に適用可能である。また、前述した図６等では、アンテナ８にロウパスフィルタを接続したが、場合によってはロウパスフィルタの変わりにバンドパスフィルタを用いることも可能である。更に、前述した図６等では、２個のバンドに対応した構成例を示したが、勿論、同様にして３個以上のバンドに拡張することも可能である。
【００６８】
ここで、前述した各実施の形態の高周波信号処理装置が備える特徴的な構成を以下に纏める。
【００６９】
（１）本実施の形態による高周波信号処理装置は、少なくとも電力増幅回路、それらの出力インピーダンス整合回路、およびアンテナスイッチ回路が集積された単一、もしくは複数個の半導体チップと、それらを搭載するリードフレームもしくはプリント基板が封止された集積回路パッケージを有する。そして、出力インピーダンス整合回路とアンテナスイッチ回路が高周波信号線によりフィルタを介さず接続され、集積回路パッケージの外部において、アンテナスイッチ回路とアンテナの間にフィルタが接続された構成を有する。
【００７０】
（２）前記（１）の高周波信号処理装置は、更に、アンテナとフィルタとの間の高周波信号線に分岐を有する。
【００７１】
（３）前記（１）の高周波信号処理装置は、電力増幅回路、それらの出力インピーダンス整合回路、アンテナスイッチ回路と共に更に低雑音増幅回路が集積された単一、もしくは複数個の半導体チップと、それを搭載するリードフレームもしくはプリント基板が封止された集積回路パッケージを有する。そして、アンテナスイッチ回路の出力に低雑音増幅回路が高周波信号線によりフィルタを介さず接続される。
【００７２】
（４）前記（３）の高周波信号処理装置は、集積回路パッケージの外部において、低雑音増幅回路の出力にフィルタが接続される。
【００７３】
（５）本実施の形態による高周波信号処理装置は、少なくとも電力増幅回路、それらの出力インピーダンス整合回路、およびアンテナスイッチ回路が集積された単一、もしくは複数個の半導体チップと、それらを搭載するリードフレームもしくはプリント基板が封止された集積回路パッケージを有する。そして、集積回路パッケージの外部において、アンテナスイッチ回路とアンテナの間に、デュプレクサが接続された構成を有する。
【００７４】
（６）前記（５）の高周波信号処理装置は、アンテナとデュプレクサとの間の高周波信号線に分岐を有する。
【００７５】
（７）前記（５）の高周波信号処理装置は、電力増幅回路、それらの出力インピーダンス整合回路、アンテナスイッチ回路と共に更に低雑音増幅回路が集積された単一、もしくは複数個の半導体チップと、それを搭載するリードフレームもしくはプリント基板が封止された集積回路パッケージを有する。そして、アンテナスイッチ回路の出力に低雑音増幅回路が高周波信号線によりフィルタとデュプレクサを介さず接続された構成を有する。
【００７６】
（８）前記（１）〜（７）の高周波信号処理装置は、アンテナスイッチ回路がアンテナに接続される端子を複数有する。
【００７７】
（９）前記（３）かつ（８）の高周波信号処理装置は、集積回路パッケージの外部でありアンテナから低雑音増幅回路に接続される経路において、アンテナとアンテナスイッチ回路の間にフィルタが挿入された構成を有する。
【００７８】
（１０）前記（１）〜（９）の高周波信号処理装置は、電力増幅回路の出力インピーダンス整合回路がトランスフォーマよりなる。
【符号の説明】
【００７９】
１０ａ，１０ｂ  バンドパスフィルタ
１１ａ，１１ｂ  低雑音増幅器
１３ａ，１３ｂ  アイソレータ
１４ａ，１４ｂ  デュプレクサ
１５ａ，１５ｂ  入力パッド
１６ａ，１６ｂ，１９ａ，１９ｂ  ワイヤ
１７ａ，１７ｂ  入出力パッド
１８ａ，１８ｂ  出力パッド
１ａ，１ｂ  入力インピーダンス整合回路
２，２ａ，２ｂ  電力増幅器
２００，２０１  ＭＯＳＦＥＴ
２０２  容量
２０ａ，２０ｂ  入力端子
２１  接地電源電圧端子
２２ａ，２２ｂ  入出力端子
２３ａ，２３ｂ  出力端子
２４  ダイプレクサ
３，７，１２，３１〜３４，７１  半導体チップ
４１  トランスフォーマ
４１０，４１１  コイル
４ａ，４ｂ，４１ａ，４１ｂ  出力インピーダンス整合回路
５ａ，５ｂ  ロウパスフィルタ
６，６１，６２，６３，６４，６５  アンテナスイッチ
８  アンテナ
９  高周波フロントエンドモジュール
９１  配線基板
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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