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JP2022018955A - 高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents

高周波モジュール及び通信装置 Download PDF

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JP2022018955A
JP2022018955A JP2020122418A JP2020122418A JP2022018955A JP 2022018955 A JP2022018955 A JP 2022018955A JP 2020122418 A JP2020122418 A JP 2020122418A JP 2020122418 A JP2020122418 A JP 2020122418A JP 2022018955 A JP2022018955 A JP 2022018955A
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Atsushi Hotta
幸哉 山口
Yukiya Yamaguchi
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Takehisa Takeuchi
茂 土田
Shigeru Tsuchida
知明 佐藤
Tomoaki Sato
塁 田中
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Abstract

【課題】実装基板の小型化を図ることが可能な高周波モジュール及び通信装置を提供する。【解決手段】高周波モジュール1は、実装基板14と、第1パワーアンプ9aと、第2パワーアンプ9bと、回路部品(ICチップ28)と、外部接続端子218、219と、を備える。実装基板14は、互いに対向する第1主面141及び第2主面142を有する。第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bは、実装基板14の第1主面141に実装されている。回路部品及び外部接続端子218、219は、実装基板14の第2主面142に実装されている。外部接続端子218、219は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bに電源電圧を供給する電源(第1電源、第2電源)に接続される。【選択図】図3

Description

本発明は、一般に高周波モジュール及び通信装置に関し、より詳細には、2つのパワーアンプを備える高周波モジュール、及び高周波モジュールを備える通信装置に関する。
特許文献1には、電力増幅回路(パワーアンプ)を備える高周波モジュールが開示されている。
また、特許文献1には、高周波モジュールを備える通信装置が開示されている。
特開2018-137522号公報
高周波モジュールにおいては、上述の電力増幅回路等が実装される実装基板の小型化が求められる場合がある。
本発明の目的は、実装基板の小型化を図ることが可能な高周波モジュール及び通信装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る高周波モジュールは、実装基板と、第1パワーアンプと、第2パワーアンプと、回路部品と、外部接続端子と、を備える。前記実装基板は、互いに対向する第1主面及び第2主面を有する。前記第1パワーアンプは、前記実装基板の前記第1主面に実装されている。前記第2パワーアンプは、前記実装基板の前記第1主面に実装されている。前記回路部品は、前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプとは異なる部品であり、前記実装基板の前記第2主面に実装されている。前記外部接続端子は、前記実装基板の前記第2主面に配置されている。前記外部接続端子は、前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプに電源電圧を供給する電源に接続されている。前記外部接続端子は、前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプの両方に接続されている。
本発明の一態様に係る通信装置は、前記高周波モジュールと、信号処理回路と、を備える。前記信号処理回路は、前記高周波モジュールに接続されている。
本発明の一態様に係る高周波モジュール及び通信装置は、実装基板の小型化を図ることが可能となる。
図1は、実施形態1に係る高周波モジュールを備える通信装置の回路構成図である。 図2は、同上の高周波モジュールの要部の回路構成図である。 図3Aは、同上の高周波モジュールに関し、シールド層及び樹脂層を省略した平面図である。図3Bは、同上の高周波モジュールに関し、実装基板の第2主面と、実装基板の第2主面に配置された回路部品及び複数の外部接続端子と、を実装基板の第1主面側から透視した平面図である。 図4は、同上の高周波モジュールに関し、図3AのA1-A1線断面図である。 図5は、同上の高周波モジュールに関し、図3AのA2-A2線断面図である。 図6は、実施形態1の変形例1に係る高周波モジュールの断面図である。 図7は、実施形態2に係る高周波モジュールの要部の回路構成図である。 図8Aは、同上の高周波モジュールに関し、シールド層及び樹脂層を省略した平面図である。図8Bは、同上の高周波モジュールに関し、実装基板の第2主面と、実装基板の第2主面に配置された回路部品及び複数の外部接続端子と、を実装基板の第1主面側から透視した平面図である。
以下の実施形態1,2等において参照する図3A~図6、図8A及び図8Bは、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(実施形態1)
実施形態1に係る高周波モジュール1は、図3A及び図3Bに示すように、実装基板14と、第1パワーアンプ9aと、第2パワーアンプ9bと、回路部品(例えば、ICチップ28)と、外部接続端子(第1電源端子218及び第2電源端子219)と、を備える。実装基板14は、互いに対向する第1主面141及び第2主面142を有する。第1パワーアンプ9aは、実装基板14の第1主面141に実装されている。第2パワーアンプ9bは、実装基板14の第1主面141に実装されている。回路部品は、実装基板14の第2主面142に実装されている。外部接続端子は、実装基板14の第2主面142に配置されている。外部接続端子は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bに電源電圧を供給する電源(第1電源21及び第2電源22)に接続されている。外部接続端子は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの両方に接続されている。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板14の小型化を図ることが可能となる。
以下、実施形態1に係る高周波モジュール1及び通信装置300について、図1~図6を参照して説明する。
(1)高周波モジュール及び通信装置
(1.1)高周波モジュール及び通信装置の回路構成
まず、実施形態1に係る高周波モジュール1及び通信装置300の回路構成について、図1及び図2を参照して説明する。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の通信装置300に用いられる。通信装置300は、例えば、携帯電話(例えば、スマートフォン)であるが、これに限らず、例えば、ウェアラブル端末(例えば、スマートウォッチ)であってもよい。高周波モジュール1は、例えば、4G(第4世代移動通信)規格、5G(第5世代移動通信)規格に対応可能なモジュールである。4G規格は、例えば、3GPP LTE規格(LTE:Long Term Evolution)である。5G規格は、例えば、5G NR(New Radio)である。高周波モジュール1は、例えば、キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティに対応可能なモジュールである。ここで、キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティとは、複数の周波数帯域の電波を同時に使用する通信をいう。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、4Gで規定されている周波数帯域の信号の通信と、4Gで規定されている別の周波数帯域の信号の通信とを同時に行う。また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、4Gで規定されている周波数帯域の信号の通信と、5Gで規定されている周波数帯域の信号の通信とを同時に行う。また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、5Gで規定されている周波数帯域の信号の通信と、5Gで規定されている別の周波数帯域の信号の通信とを同時に行う。以下、キャリアアグリゲーション又はデュアルコネクティビティによる通信を同時通信ともいう。
高周波モジュール1は、例えば、信号処理回路301から入力された送信信号(高周波信号)を増幅して第1アンテナ310及び第2アンテナ311に出力できるように構成されている。また、高周波モジュール1は、第1アンテナ310及び第2アンテナ311から入力された受信信号(高周波信号)を増幅して信号処理回路301に出力できるように構成されている。信号処理回路301は、高周波モジュール1の構成要素ではなく、高周波モジュール1を備える通信装置300の構成要素である。高周波モジュール1は、例えば、通信装置300が備える信号処理回路301によって制御される。通信装置300は、高周波モジュール1と、信号処理回路301と、を備える。通信装置300は、第1アンテナ310及び第2アンテナ311を更に備える。通信装置300は、高周波モジュール1が実装された回路基板を更に備える。回路基板は、例えば、プリント配線板である。回路基板は、グランド電位が与えられるグランド電極を有する。
信号処理回路301は、例えば、RF信号処理回路302と、ベースバンド信号処理回路303と、を含む。RF信号処理回路302は、例えば、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)であり、高周波信号に対する信号処理を行う。RF信号処理回路302は、例えば、ベースバンド信号処理回路303から出力された高周波信号(送信信号)に対してアップコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号を高周波モジュール1へ出力する。また、RF信号処理回路302は、例えば、高周波モジュール1から出力された高周波信号(受信信号)に対してダウンコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号をベースバンド信号処理回路303へ出力する。
ベースバンド信号処理回路303は、例えば、BBIC(Baseband Integrated Circuit)である。ベースバンド信号処理回路303は、ベースバンド信号からI相信号及びQ相信号を生成する。ベースバンド信号は、例えば、外部から入力される音声信号、画像信号等である。ベースバンド信号処理回路303は、I相信号とQ相信号とを合成することでIQ変調処理を行って、送信信号を出力する。この際、送信信号は、所定周波数の搬送波信号を、当該搬送波信号の周期よりも長い周期で振幅変調した変調信号(IQ信号)として生成される。ベースバンド信号処理回路303で処理された受信信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、又は、音声信号として通話のために使用される。高周波モジュール1は、第1アンテナ310及び第2アンテナ311と信号処理回路301のRF信号処理回路302との間で高周波信号(受信信号、送信信号)を伝達する。
高周波モジュール1は、複数(図示例では2つ)のパワーアンプ9と、ローノイズアンプ13と、を備える。また、高周波モジュール1は、複数(図示例では3つ)のフィルタ6と、複数(図示例では2つ)のローパスフィルタ3A,3Bと、を備える。また、高周波モジュール1は、複数(図示例では2つ)の出力整合回路8と、入力整合回路12と、複数(図示例では3つ)の整合回路5と、を備える。また、高周波モジュール1は、第1スイッチ4と、第2スイッチ7と、第3スイッチ11と、複数(図示例では2つ)の第4スイッチ10と、を備える。また、高周波モジュール1は、コントローラ20を備える。
また、高周波モジュール1は、複数の外部接続端子210を備える。複数の外部接続端子210は、複数(図示例では2つ)アンテナ端子2A,2Bと、複数(図示例では2つ)の第1信号入力端子212,214と、複数(図示例では2つ)の第2信号入力端子213,215と、制御端子216と、信号出力端子217と、複数のグランド端子211(図3B及び図4参照)と、を含む。また、複数の外部接続端子210は、複数の電源端子218,219を更に含む。複数のグランド端子211は、通信装置300が備える上述の回路基板のグランド電極と電気的に接続されてグランド電位が与えられる端子である。
以下の説明において、複数のローパスフィルタ3A,3Bを区別する必要がある場合には、複数のローパスフィルタ3A,3Bの各々を、第1ローパスフィルタ3A、第2ローパスフィルタ3Bと称す。また、複数の整合回路5を区別する必要がある場合には、複数の整合回路5の各々を、第1整合回路5a、第2整合回路5b、第3整合回路5cと称す。また、複数のフィルタ6を区別する必要がある場合には、複数のフィルタ6の各々を、第1フィルタ6a、第2フィルタ6b、第3フィルタ6cと称す。また、複数の出力整合回路8を区別する必要がある場合には、複数の出力整合回路8の各々を、第1出力整合回路8a、第2出力整合回路8bと称す。また、複数のパワーアンプ9を区別する必要がある場合には、複数のパワーアンプ9の各々を、第1パワーアンプ9a、第2パワーアンプ9bと称す。また、複数の第4スイッチ10を区別する必要がある場合には、複数の第4スイッチ10の各々を、ハイバンド用第4スイッチ10a、ミッドバンド用第4スイッチ10bと称す。
第1パワーアンプ9aは、第1入力端子及び第1出力端子を有する。第1パワーアンプ9aは、第1入力端子に入力された第1周波数帯域の送信信号を増幅して第1出力端子から出力する。第1周波数帯域は、例えば、TDD(Time Division Duplex)用の通信バンドの送信帯域を含む。より詳細には、第1周波数帯域は、TDD用の第1通信バンドの送信帯域を含む。第1通信バンドは、第1フィルタ6aの第1送信フィルタ61を通る送信信号に対応し、例えば、3GPP LTE規格のBand40又はBand41及び5G NRのn41である。
第1パワーアンプ9aの第1入力端子は、ハイバンド用第4スイッチ10aを介して2つの第1信号入力端子212,214に選択的に接続される。第1パワーアンプ9aの第1入力端子は、2つの第1信号入力端子212,214のいずれかを介して信号処理回路301に接続される。2つの第1信号入力端子212,214は、外部回路(例えば、信号処理回路301)からの高周波信号(送信信号)を高周波モジュール1に入力するための端子である。2つの第1信号入力端子212,214のうち一方は、4G規格に対応した送信信号を高周波モジュール1に入力するための端子であり、他方は、5G規格に対応した送信信号を高周波モジュール1に入力するための端子である。第1パワーアンプ9aの第1出力端子は、第1出力整合回路8aを介して第2スイッチ7の第1共通端子71に接続されている。よって、第1パワーアンプ9aの第1出力端子は、第2スイッチ7を介して第1フィルタ6aに接続可能である。
第1パワーアンプ9aは、図2に示すように、第1増幅部91aと、第2増幅部92aと、を有する。第1増幅部91aは、例えば、ドライバ段の増幅部である。第2増幅部92aは、例えば、パワー段の増幅部である。第1増幅部91a及び第2増幅部92aの各々は、例えば、トランジスタ(図示せず)を含む。第1増幅部91aは、第1電源端子218を介して第1電源21から電源電圧が供給される。また、第2増幅部92aは、第2電源端子219を介して第2電源22から電源電圧が供給される。実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1電源21及び第2電源22は、高周波モジュール1が実装された回路基板に設けられている。ここで、実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1電源端子218及び第2電源端子219の各々が外部接続端子である。なお、第1電源21と第2電源22とは、1モジュールであってもよいし、別々のモジュールであってもよい。
第2パワーアンプ9bは、第2入力端子及び第2出力端子を有する。第2パワーアンプ9bは、第2入力端子に入力された第2周波数帯域の送信信号を増幅して第2出力端子から出力する。第2周波数帯域は、第1周波数帯域よりも低周波側の周波数帯域である。実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1周波数帯域がハイバンドの周波数帯域であり、第2周波数帯域がミッドバンドの周波数帯域である。第2周波数帯域は、例えば、FDD(Frequency Division Duplex)用の通信バンドの送信帯域を含む。より詳細には、第2周波数帯域は、FDD用の第2通信バンドの送信帯域とFDD用の第3通信バンドの送信帯域とを含む。第2通信バンドは、第2フィルタ6bの第2送信フィルタ63を通る送信信号に対応し、例えば、3GPP LTE規格のBand1、Band3、Band2、Band25、Band4、Band66、Band39、Band34又は5G NRのn1である。第3通信バンドは、第3フィルタ6cの第3送信フィルタ65を通る送信信号に対応し、例えば、3GPP LTE規格のBand3及び5G NRのn3である。
第2パワーアンプ9bの第2入力端子は、ミッドバンド用第4スイッチ10bを介して2つの第2信号入力端子213,215に選択的に接続される。第2パワーアンプ9bの第2入力端子は、2つの第2信号入力端子213,215のいずれかを介して信号処理回路301に接続される。2つの第2信号入力端子213,215は、外部回路(例えば、信号処理回路301)からの高周波信号(送信信号)を高周波モジュール1に入力するための端子である。2つの第2信号入力端子213,215のうち一方は、4G規格に対応した送信信号を高周波モジュール1に入力するための端子であり、他方は、5G規格に対応した送信信号を高周波モジュール1に入力するための端子である。第2パワーアンプ9bの第2出力端子は、第2出力整合回路8bを介して第2スイッチ7の第2共通端子75に接続されている。よって、第2パワーアンプ9bの第2出力端子は、第2スイッチ7を介して第2フィルタ6b及び第3フィルタ6cに接続可能である。
第2パワーアンプ9bは、図2に示すように、第1増幅部91bと、第2増幅部92bと、を有する。第1増幅部91bは、例えば、ドライバ段の増幅部である。第2増幅部92bは、例えば、パワー段の増幅部である。第1増幅部91b及び第2増幅部92bの各々は、例えば、トランジスタ(図示せず)を含む。第1増幅部91bは、第1電源端子218を介して第1電源21から電源電圧が供給される。また、第2増幅部92bは、第2電源端子219を介して第2電源22から電源電圧が供給される。すなわち、実施形態1に係る高周波モジュール1では、外部接続端子としての第1電源端子218は、第1電源21に接続され、かつ第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの両方に接続されている。また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、外部接続端子としての第2電源端子219は、第2電源22に接続され、かつ第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの両方に接続されている。実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1電源端子218が第1外部接続端子であり、第2電源端子219が第2外部接続端子である。
第1ローパスフィルタ3Aは、第1アンテナ端子2Aと第1スイッチ4の第1共通端子41Aとの間の信号経路に接続されている。第1ローパスフィルタ3Aは、例えば、複数のインダクタ及びキャパシタを含む。第1ローパスフィルタ3Aは、複数のインダクタ及びキャパシタを含むIPD(Integrated Passive Device)であってもよい。
第2ローパスフィルタ3Bは、第2アンテナ端子2Bと第1スイッチ4の第2共通端子41Bとの間の信号経路に接続されている。第2ローパスフィルタ3Bは、例えば、複数のインダクタ及びキャパシタを含む。第2ローパスフィルタ3Bは、複数のインダクタ及びキャパシタを含むIPDであってもよい。
ローノイズアンプ13は、入力端子及び出力端子を有する。ローノイズアンプ13は、入力端子に入力された第1周波数帯域の受信信号を増幅して出力端子から出力する。ローノイズアンプ13の入力端子は、入力整合回路12を介して第3スイッチ11の共通端子111に接続されている。ローノイズアンプ13の出力端子は、信号出力端子217に接続されている。ローノイズアンプ13の出力端子は、例えば、信号出力端子217を介して信号処理回路301に接続される。信号出力端子217は、ローノイズアンプ13からの高周波信号(受信信号)を外部回路(例えば、信号処理回路301)へ出力するための端子である。
複数のフィルタ6(第1フィルタ6a、第2フィルタ6b、第3フィルタ6c)の各々は、例えば、デュプレクサである。第1フィルタ6aは、第1送信フィルタ61と、第1受信フィルタ62と、を含む。第2フィルタ6bは、第2送信フィルタ63と、第2受信フィルタ64と、を含む。第3フィルタ6cは、第3送信フィルタ65と、第3受信フィルタ66と、を含む。
第1送信フィルタ61は、例えば、第1通信バンドの送信帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタである。第2送信フィルタ63は、例えば、第2通信バンドの送信帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタである。第3送信フィルタ65は、例えば、第3通信バンドの送信帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタである。
第1受信フィルタ62は、例えば、第1通信バンドの受信帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタである。第2受信フィルタ64は、例えば、第2通信バンドの受信帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタである。第3受信フィルタ66は、例えば、第3通信バンドの受信帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタである。
第1送信フィルタ61の入力端子は、第2スイッチ7の第1選択端子72に接続されている。第1送信フィルタ61の出力端子は、第1整合回路5aを介して第1スイッチ4の第1選択端子42に接続されている。第2送信フィルタ63の入力端子は、第2スイッチ7の第2選択端子76に接続されている。第2送信フィルタ63の出力端子は、第2整合回路5bを介して第1スイッチ4の第2選択端子43に接続されている。第3送信フィルタ65の入力端子は、第2スイッチ7の第2選択端子77に接続されている。第3送信フィルタ65の出力端子は、第3整合回路5cを介して第1スイッチ4の第2選択端子44に接続されている。
第1受信フィルタ62の入力端子は、第1整合回路5aを介して第1スイッチ4の第1選択端子42に接続されている。第1受信フィルタ62の出力端子は、第3スイッチ11の選択端子112に接続されている。第2受信フィルタ64の入力端子は、第2整合回路5bを介して第1スイッチ4の第2選択端子43に接続されている。第2受信フィルタ64の出力端子は、第3スイッチ11の選択端子113に接続されている。第3受信フィルタ66の入力端子は、第3整合回路5cを介して第1スイッチ4の第2選択端子44に接続されている。第3受信フィルタ66の出力端子は、第3スイッチ11の選択端子114に接続されている。
第1スイッチ4は、第1共通端子41Aと、第2共通端子41Bと、第1共通端子41Aに接続可能な第1選択端子42と、第2共通端子41Bに接続可能な複数(図示例では2つ)の第2選択端子43,44と、を有する。第1共通端子41Aは、第1ローパスフィルタ3Aを介して第1アンテナ端子2Aに接続されている。第1アンテナ端子2Aには、第1アンテナ310が接続される。第1選択端子42は、第1整合回路5aに接続されている。第2共通端子41Bは、第2ローパスフィルタ3Bを介して第2アンテナ端子2Bに接続されている。第2アンテナ端子2Bには、第2アンテナ311が接続される。複数の第2選択端子43,44のうち第2選択端子43は、第2整合回路5bに接続されている。複数の第2選択端子43,44のうち第2選択端子44は、第3整合回路5cに接続されている。第1スイッチ4は、例えば、第2共通端子41Bに複数の第2選択端子43,44のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。ここで、第1スイッチ4は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
第1スイッチ4は、例えば、スイッチIC(Integrated Circuit)である。第1スイッチ4は、例えば、信号処理回路301によって制御される。この場合、第1スイッチ4は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号に従って、第1共通端子41Aと第1選択端子42との接続状態、及び第2共通端子41Bと複数の第2選択端子43,44との接続状態を切り替える。第1スイッチ4は、信号処理回路301によって制御される代わりに、コントローラ20によって制御されてもよい。
第2スイッチ7は、第1共通端子71と、第2共通端子75と、第1共通端子71に接続可能な第1選択端子72と、第2共通端子75に接続可能な複数(図示例では2つ)の第2選択端子76,77と、を有する。第1共通端子71は、第1出力整合回路8aを介して第1パワーアンプ9aの出力端子に接続されている。第1選択端子72は、第1送信フィルタ61の入力端子に接続されている。第2共通端子75は、第2出力整合回路8bを介して第2パワーアンプ9bの出力端子に接続されている。複数の第2選択端子76,77のうち第2選択端子76は、第2送信フィルタ63の入力端子に接続されている。複数の第2選択端子76,77のうち第2選択端子77は、第3送信フィルタ65の入力端子に接続されている。第2スイッチ7は、例えば、第2共通端子75に複数の第2選択端子76,77のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。ここで、第2スイッチ7は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
第2スイッチ7は、例えば、スイッチICである。第2スイッチ7は、例えば、信号処理回路301によって制御される。この場合、第2スイッチ7は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号に従って、第1共通端子71と第1選択端子72との接続状態、及び第2共通端子75と複数の第2選択端子76,77との接続状態を切り替える。第2スイッチ7は、信号処理回路301によって制御される代わりに、コントローラ20によって制御されてもよい。
第3スイッチ11は、共通端子111と、複数(図示例では3つ)の選択端子112,113,114と、を有する。共通端子111は、入力整合回路12を介してローノイズアンプ13の入力端子に接続されている。複数の選択端子112,113,114のうち選択端子112は、第1受信フィルタ62の出力端子に接続されている。複数の選択端子112,113,114のうち選択端子113は、第2受信フィルタ64の出力端子に接続されている。複数の選択端子112,113,114のうち選択端子114は、第3受信フィルタ66の出力端子に接続されている。第3スイッチ11は、例えば、共通端子111に、複数の選択端子112,113,114のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。ここで、第3スイッチ11は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
第3スイッチ11は、例えば、スイッチICである。第3スイッチ11は、例えば、信号処理回路301によって制御される。この場合、第3スイッチ11は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号に従って、共通端子111と複数の選択端子112,113,114との接続状態を切り替える。第3スイッチ11は、信号処理回路301によって制御される代わりに、コントローラ20によって制御されてもよい。
ハイバンド用第4スイッチ10aは、共通端子101と、複数(図示例では2つ)の選択端子102,103と、を有する。共通端子101は、第1パワーアンプ9aの入力端子に接続されている。2つの選択端子102,103は、2つの第1信号入力端子212,214に一対一で接続されている。
ハイバンド用第4スイッチ10aは、例えば、スイッチICである。ハイバンド用第4スイッチ10aは、例えば、コントローラ20によって制御される。この場合、ハイバンド用第4スイッチ10aは、コントローラ20によって制御されて、共通端子101と複数の選択端子102,103との接続状態を切り替える。ハイバンド用第4スイッチ10aは、信号処理回路301によって制御されてもよい。この場合、ハイバンド用第4スイッチ10aは、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号に従って、共通端子101と複数の選択端子102,103との接続状態を切り替える。
ミッドバンド用第4スイッチ10bは、共通端子105と、複数(図示例では2つ)の選択端子106,107と、を有する。共通端子105は、第2パワーアンプ9bの入力端子に接続されている。2つの選択端子106,107は、2つの第2信号入力端子213,215に一対一で接続されている。
ミッドバンド用第4スイッチ10bは、例えば、スイッチICである。ミッドバンド用第4スイッチ10bは、例えば、コントローラ20によって制御される。この場合、ミッドバンド用第4スイッチ10bは、コントローラ20によって制御されて、共通端子105と複数の選択端子106,107との接続状態を切り替える。ミッドバンド用第4スイッチ10bは、信号処理回路301によって制御されてもよい。この場合、ミッドバンド用第4スイッチ10bは、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号に従って、共通端子105と複数の選択端子106,107との接続状態を切り替える。
第1出力整合回路8aは、第1パワーアンプ9aの出力端子と第2スイッチ7の第1共通端子71との間の信号経路に設けられている。第1出力整合回路8aは、第1パワーアンプ9aと第1送信フィルタ61とのインピーダンス整合をとるための回路である。第1出力整合回路8aは、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含んで構成されてもよいし、トランスを含んで構成されてもよい。
第2出力整合回路8bは、第2パワーアンプ9bの出力端子と第2スイッチ7の第2共通端子75との間の信号経路に設けられている。第2出力整合回路8bは、第2パワーアンプ9bと第2送信フィルタ63及び第3送信フィルタ65とのインピーダンス整合をとるための回路である。第2出力整合回路8bは、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含んで構成されてもよいし、トランスを含んで構成されてもよい。
入力整合回路12は、ローノイズアンプ13の入力端子と第3スイッチ11の共通端子111との間の信号経路に設けられている。入力整合回路12は、ローノイズアンプ13と第1受信フィルタ62、第2受信フィルタ64及び第3受信フィルタ66とのインピーダンス整合をとるための回路である。入力整合回路12は、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含んで構成されてもよい。
第1整合回路5aは、第1送信フィルタ61の出力端子及び第1受信フィルタ62の入力端子の接続点と第1スイッチ4の第1選択端子42との間の信号経路に設けられている。第1整合回路5aは、第1フィルタ6aと第1スイッチ4とのインピーダンス整合をとるための回路である。第1整合回路5aは、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含んで構成されてもよい。
第2整合回路5bは、第2送信フィルタ63の出力端子及び第2受信フィルタ64の入力端子の接続点と第1スイッチ4の第2選択端子43との間の信号経路に設けられている。第2整合回路5bは、第2フィルタ6bと第1スイッチ4とのインピーダンス整合をとるための回路である。第2整合回路5bは、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含んで構成されてもよい。
第3整合回路5cは、第3送信フィルタ65の出力端子及び第3受信フィルタ66の入力端子の接続点と第1スイッチ4の第2選択端子44との間の信号経路に設けられている。第3整合回路5cは、第3フィルタ6cと第1スイッチ4とのインピーダンス整合をとるための回路である。第3整合回路5cは、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含んで構成されてもよい。
コントローラ20は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bと接続されている。また、コントローラ20は、複数(例えば、4つ)の制御端子216を介して信号処理回路301に接続されている。図1では、4つの制御端子216のうち1つのみ図示してある。複数の制御端子216は、外部回路(例えば、信号処理回路301)からの制御信号をコントローラ20に入力するための端子である。コントローラ20は、複数の制御端子216から取得した制御信号に基づいて第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bを制御する。複数の制御端子216は、例えば、MIPI(Mobile Industry Processor Interface)規格に対応している。コントローラ20は、制御信号が入力される入力部として、複数の制御端子216に接続されている複数の端子を有する。複数の端子は、例えば、MIPI規格に対応している。コントローラ20は、RF信号処理回路302からの制御信号に従って第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bを制御する。
コントローラ20は、RF信号処理回路302からの制御信号を複数の端子で受けて、この制御信号に伴い、例えば、第1パワーアンプ9aの有する第1増幅部91a及び第2増幅部92a(図2参照)に第1バイアス(第1バイアス電流又は第1バイアス電圧)を供給し、第2パワーアンプ9bの有する第1増幅部91b及び第2増幅部92b(図2参照)に第2バイアス(第2バイアス電流又は第2バイアス電圧)を供給する。実施形態1に係る高周波モジュール1では、コントローラ20は、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとの一方のみを動作させる。言い換えると、コントローラ20は、第1パワーアンプ9aから送信信号を出力させる第1期間と、第2パワーアンプ9bから送信信号を出力させる第2期間と、を異ならせる。コントローラ20は、第1期間では第1パワーアンプ9aに第1バイアスを供給し、第2期間では第2パワーアンプ9bに第2バイアスを供給する。制御信号は、MIPI規格に対応した制御信号に限らず、GPIO(General Purpose Input/Output)に対応した制御信号であってもよい。また、コントローラ20は、第1スイッチ4と、第2スイッチ7、第3スイッチ11及び複数の第4スイッチ10にも接続されており、上述の制御信号に基づいて第1スイッチ4と、第2スイッチ7、第3スイッチ11及び複数の第4スイッチ10も制御する。
(1.2)高周波モジュールの構造
次に、実施形態1に係る高周波モジュール1の構造について、図3A~図5を参照して説明する。なお、図5では、実装基板14内に設けられた配線の図示を省略している。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、図3A~図5に示すように、実装基板14と、複数の回路部品と、複数の外部接続端子210と、を備える。また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、第1樹脂層201と、第2樹脂層202と、シールド層203と、を更に備える。
複数の回路部品は、上述の複数のパワーアンプ9、複数のローパスフィルタ3A,3B、ローノイズアンプ13、複数のフィルタ6、複数の出力整合回路8、入力整合回路12及び複数の整合回路5を含む。また、複数の回路部品は、上述の第1スイッチ4、第2スイッチ7、第3スイッチ11及び複数の第4スイッチ10を更に含む。
実装基板14は、実装基板14の厚さ方向D1において互いに対向する第1主面141及び第2主面142を有する。実装基板14は、例えば、複数の誘電体層及び複数の導電層を含む多層基板である。複数の誘電体層及び複数の導電層は、実装基板14の厚さ方向D1において積層されている。複数の導電層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。複数の導電層の各々は、実装基板14の厚さ方向D1に直交する一平面内において1つ又は複数の導体部を含む。各導電層の材料は、例えば、銅である。複数の導電層は、グランド層を含む。高周波モジュール1では、複数のグランド端子211(図3B及び図4参照)とグランド層とが、実装基板14の有するビア導体等を介して電気的に接続されている。実装基板14は、例えば、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)基板である。実装基板14は、LTCC基板に限らず、例えば、プリント配線板、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)基板、又は樹脂多層基板であってもよい。
また、実装基板14は、LTCC基板に限らず、例えば、配線構造体であってもよい。配線構造体は、例えば、多層構造体である。多層構造体は、少なくとも1つの絶縁層と、少なくとも1つの導電層と、を含む。絶縁層は、所定パターンに形成されている。絶縁層が複数の場合は、複数の絶縁層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。導電層は、絶縁層の所定パターンとは異なる所定パターンに形成されている。導電層が複数の場合は、複数の導電層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。導電層は、1つ又は複数の再配線部を含んでいてもよい。配線構造体では、多層構造体の厚さ方向において互いに対向する2つの面のうち第1面が実装基板14の第1主面141であり、第2面が実装基板14の第2主面142である。配線構造体は、例えば、インタポーザであってもよい。インタポーザは、シリコン基板を用いたインタポーザであってもよいし、多層で構成された基板であってもよい。
実装基板14の第1主面141及び第2主面142は、実装基板14の厚さ方向D1において離れており、実装基板14の厚さ方向D1に交差する。実装基板14における第1主面141は、例えば、実装基板14の厚さ方向D1に直交しているが、例えば、厚さ方向D1に直交しない面として導体部の側面等を含んでいてもよい。また、実装基板14における第2主面142は、例えば、実装基板14の厚さ方向D1に直交しているが、例えば、厚さ方向D1に直交しない面として導体部の側面等を含んでいてもよい。また、実装基板14の第1主面141及び第2主面142は、微細な凹凸、凹部又は凸部が形成されていてもよい。例えば、実装基板14の第1主面141に凹部が形成されている場合、凹部の内面は、第1主面141に含まれる。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、実装基板14は、長方形状であるが、これに限らず、例えば、正方形状であってもよい。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、複数の回路部品は、実装基板14の第1主面141又は第2主面142に実装されている。本開示において「回路部品が実装基板14の第1主面141又は第2主面142に実装されている」とは、回路部品が実装基板14の第1主面141又は第2主面142に配置されていること(機械的に接続されていること)と、回路部品が実装基板14(の適宜の導体部)と電気的に接続されていることと、を含む。したがって、高周波モジュール1では、複数の回路部品は、実装基板14の第1主面141又は第2主面142に配置されている。なお、高周波モジュール1は、実装基板14に実装される複数の回路部品だけに限らず、実装基板14内に設けられる回路素子を含んでいてもよい。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、複数のパワーアンプ9及び複数の出力整合回路8は、実装基板14の第1主面141に実装されている。また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、複数のローパスフィルタ3A,3B、複数の整合回路5、複数のフィルタ6及び入力整合回路12は、実装基板14の第1主面141に実装されている。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、第2スイッチ7、複数の第4スイッチ10及びコントローラ20を含む1チップのICチップ27は、実装基板14の第2主面142に実装されている。また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1スイッチ4、第3スイッチ11及びローノイズアンプ13を含む1チップのICチップ28は、実装基板14の第2主面142に実装されている。
第1パワーアンプ9aは、第1増幅部91a及び第2増幅部92aを有する回路部を含むICチップである。第1パワーアンプ9aは、実装基板14の第1主面141にフリップチップ実装されている。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第1パワーアンプ9aの外周形状は、四角形状である。第1増幅部91a及び第2増幅部92aの各々を構成するトランジスタは、例えば、HBT(Heterojunction Bipolar Transistor)である。この場合、第1パワーアンプ9aを構成するICチップは、例えば、GaAs系ICチップである。第1増幅部91a及び第2増幅部92aの各々を構成するトランジスタは、HBT等のバイポーラトランジスタに限らず、例えば、FET(Field Effect Transistor)であってもよい。FETは、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)である。第1パワーアンプ9aを構成するICチップは、GaAs系ICチップに限らず、例えば、Si系ICチップ、SiGe系ICチップ又はGaN系ICチップであってもよい。
第2パワーアンプ9bは、第1増幅部91b及び第2増幅部92bを有する回路部を含むICチップである。第2パワーアンプ9bは、実装基板14の第1主面141にフリップチップ実装されている。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第2パワーアンプ9bの外周形状は、四角形状である。第1増幅部91b及び第2増幅部92bの各々を構成するトランジスタは、例えば、HBTである。この場合、第2パワーアンプ9bを構成するICチップは、例えば、GaAs系ICチップである。第1増幅部91b及び第2増幅部92bの各々を構成するトランジスタは、HBT等のバイポーラトランジスタに限らず、例えば、FETであってもよい。FETは、例えば、MOSFETである。第2パワーアンプ9bを構成するICチップは、GaAs系ICチップに限らず、例えば、Si系ICチップ、SiGe系ICチップ又はGaN系ICチップであってもよい。
ここで、実施形態1に係る高周波モジュール1では、図3A、図4及び図5に示すように、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとが1つのパッケージ16に収納されている。言い換えると、実施形態1に係る高周波モジュール1は、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとを収納しているパッケージ16を更に備える。実施形態1に係る高周波モジュール1では、パッケージ16が実装基板14の第1主面141に実装されることにより、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bが実装基板14の第1主面141に実装される。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとを別々にワイヤボンディングにて実装基板14に接続する場合に比べて、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視における第1主面141の面積を小さくすることが可能となる。ここにおいて、パッケージ16における実装基板14側とは反対側の部分は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの放熱性を考慮して、放熱性の高い材料で形成されていることが好ましい。
第1フィルタ6aの第1送信フィルタ61及び第1受信フィルタ62の各々は、例えば、ラダー型フィルタである。また、第2フィルタ6bの第2送信フィルタ63及び第2受信フィルタ64の各々は、例えば、ラダー型フィルタである。また、第3フィルタ6cの第3送信フィルタ65及び第3受信フィルタ66の各々は、例えば、ラダー型フィルタである。第1送信フィルタ61及び第1受信フィルタ62の各々は、複数(例えば、4つ)の直列腕共振子と、複数(例えば、3つ)の並列腕共振子と、を有する。また、第2送信フィルタ63及び第2受信フィルタ64の各々は、複数(例えば、4つ)の直列腕共振子と、複数(例えば、3つ)の並列腕共振子と、を有する。また、第3送信フィルタ65及び第3受信フィルタ66の各々は、複数(例えば、4つ)の直列腕共振子と、複数(例えば、3つ)の並列腕共振子と、を有する。
第1送信フィルタ61及び第1受信フィルタ62の各々は、例えば、弾性波フィルタである。また、第2送信フィルタ63及び第2受信フィルタ64の各々は、例えば、弾性波フィルタである。また、第3送信フィルタ65及び第3受信フィルタ66の各々は、例えば、弾性波フィルタである。弾性波フィルタは、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子の各々が弾性波共振子により構成されている。弾性波フィルタは、例えば、弾性表面波を利用する表面弾性波フィルタである。
表面弾性波フィルタでは、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子の各々は、例えば、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子である。
表面弾性波フィルタは、例えば、圧電性基板と、圧電性基板上に形成されており、複数の直列腕共振子に一対一に対応する複数のIDT(Interdigital Transducer)電極と、圧電性基板上に形成されており、複数の並列腕共振子に一対一に対応する複数のIDT電極と、を有している。圧電性基板は、例えば、圧電基板である。圧電基板は、例えば、リチウムニオベイト基板、リチウムタンタレート基板又は水晶基板である。圧電性基板は、圧電基板に限らず、例えば、シリコン基板と、シリコン基板上の高音速膜と、高音速膜上の低音速膜と、低音速膜上の圧電体層と、を含む積層型基板であってもよい。積層型基板では、圧電体層の材料は、例えば、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。低音速膜は、圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも、低音速膜を伝搬するバルク波の音速が低速となる膜である。低音速膜の材料は、例えば、酸化ケイ素である。高音速膜は、圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも、高音速膜を伝搬するバルク波の音速が高速となる膜である。高音速膜の材料は、例えば、窒化ケイ素である。
実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第1フィルタ6a、第2フィルタ6b及び第3フィルタ6cの各々の外周形状は、四角形状である。第1フィルタ6a、第2フィルタ6b及び第3フィルタ6cは、実装基板14の第1主面141に実装されている。
第1出力整合回路8aの回路部品(インダクタ)は、例えば、チップインダクタである。第1出力整合回路8aの回路部品は、例えば、実装基板14の第1主面141に実装されている。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第1出力整合回路8aの回路部品の外周形状は、四角形状である。第1出力整合回路8aは、実装基板14内に設けられる内層インダクタを含んでいてもよい。
第2出力整合回路8bの回路部品(インダクタ)は、例えば、チップインダクタである。第2出力整合回路8bの回路部品は、例えば、実装基板14の第1主面141に実装されている。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第2出力整合回路8bの回路部品の外周形状は、四角形状である。第2出力整合回路8bは、実装基板14内に設けられる内層インダクタを含んでいてもよい。
第1整合回路5a、第2整合回路5b及び第3整合回路5cの各々の回路部品(インダクタ)は、例えば、チップインダクタである。第1整合回路5a、第2整合回路5b及び第3整合回路5cの各々の回路部品は、例えば、実装基板14の第1主面141に実装されている。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第1整合回路5a、第2整合回路5b及び第3整合回路5cの各々の回路部品の外周形状は、四角形状である。第1整合回路5a、第2整合回路5b及び第3整合回路5cの各々は、実装基板14内に設けられる内層インダクタを含んでいてもよい。
第1ローパスフィルタ3Aのカットオフ周波数は、第1周波数帯域の上限よりも高周波である。第2ローパスフィルタ3Bのカットオフ周波数は、第2周波数帯域の上限よりも高周波である。第1ローパスフィルタ3A及び第2ローパスフィルタ3Bは、実装基板14の第1主面141に実装されている。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、第2スイッチ7とコントローラ20と複数の第4スイッチ10とを含むICチップ27は、実装基板14の第2主面142に実装されている。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ27の外周形状は、四角形状である。ICチップ27は、Si系ICチップであるが、これに限らない。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、ローノイズアンプ13と第1スイッチ4と第3スイッチ11とを含むICチップ28は、実装基板14の第2主面142に実装されている。実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ28の外周形状は、四角形状である。ローノイズアンプ13の有する増幅用のトランジスタは、電界効果トランジスタであるが、これに限らず、例えば、バイポーラトランジスタであってもよい。ICチップ28は、Si系ICチップであるが、これに限らない。
複数の外部接続端子210は、実装基板14の第2主面142に配置されている。「外部接続端子210が実装基板14の第2主面142に配置されている」とは、外部接続端子210が実装基板14の第2主面142に機械的に接続されていることと、外部接続端子210が実装基板14(の適宜の導体部)と電気的に接続されていることと、を含む。複数の外部接続端子210の材料は、例えば、金属(例えば、銅、銅合金等)である。複数の外部接続端子210の各々は、柱状電極である。柱状電極は、例えば、円柱状の電極である。複数の外部接続端子210は、実装基板14の導体部に対して、例えば、はんだにより接合されているが、これに限らず、例えば、導電性接着剤(例えば、導電性ペースト)を用いて接合されていてもよいし、直接接合されていてもよい。
複数の外部接続端子210は、上述の第1アンテナ端子2A、第2アンテナ端子2B、2つの第1信号入力端子212,214、2つの第2信号入力端子213,215、4つの制御端子216及び信号出力端子217以外に複数のグランド端子211を含む。複数のグランド端子211は、上述したように、実装基板14のグランド層と電気的に接続されている。グランド層は、高周波モジュール1の回路グランドである。複数の回路部品は、グランド層と電気的に接続されている回路部品を含む。また、複数の外部接続端子210は、第1電源端子218及び第2電源端子219を更に含む。
第1樹脂層201は、実装基板14の第1主面141側において、実装基板14の第1主面141に実装されている複数の回路部品の各々を覆っている。第1樹脂層201は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含む。第1樹脂層201は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。
第2樹脂層202は、実装基板14の第2主面142側において、実装基板14の第2主面142に実装されている複数の回路部品の各々、及び複数の外部接続端子210の各々の外周面を覆っている。第2樹脂層202は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含む。第2樹脂層202は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。第2樹脂層202の材料は、第1樹脂層201の材料と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
第2樹脂層202は、実装基板14の第2主面142に実装されている複数の回路部品の各々における実装基板14側とは反対側の主面を露出させるように形成されていてもよい。
シールド層203は、導電性を有する。シールド層203は、複数の金属層を積層した多層構造を有しているが、これに限らず、1つの金属層であってもよい。金属層は、1又は複数種の金属を含む。シールド層203は、第1樹脂層201における実装基板14側とは反対側の主面と、第1樹脂層201の外周面と、実装基板14の外周面と、第2樹脂層202の外周面と、を覆っている。シールド層203は、実装基板14の有するグランド層と接触している。これにより、シールド層203の電位をグランド層の電位と同じにすることができる。
(1.3)高周波モジュールのレイアウト
高周波モジュール1では、図3Aに示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとが隣接している。本開示において「第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとが隣接している」とは、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとの間に他の回路部品がなく、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとが隣り合っていることを意味する。
また、高周波モジュール1では、図3Aに示すように、第1出力整合回路8aが、第1パワーアンプ9aから見て第2パワーアンプ9bとは反対側に位置している。また、高周波モジュール1では、第2出力整合回路8bが、第2パワーアンプ9bから見て第1パワーアンプ9aとは反対側に位置している。高周波モジュール1では、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとが並ぶ方向(以下、第2方向D2という)において、第1出力整合回路8a、第1パワーアンプ9a、第2パワーアンプ9b及び第2出力整合回路8bが、第1出力整合回路8a、第1パワーアンプ9a、第2パワーアンプ9b、第2出力整合回路8bの順に並んでいる。
高周波モジュール1では、図4に示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ハイバンド用第4スイッチ10aが第1パワーアンプ9aと重なっている。図4では、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ハイバンド用第4スイッチ10aの全部が第1パワーアンプ9aの一部と重なっているが、これに限らず、ハイバンド用第4スイッチ10aの一部が第1パワーアンプ9aの一部と重なっていてもよい。また、ハイバンド用第4スイッチ10aの全部が第1パワーアンプ9aの全部と重なっていてもよいし、ハイバンド用第4スイッチ10aの一部が第1パワーアンプ9aの全部と重なっていてもよい。
また、高周波モジュール1では、図4に示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ミッドバンド用第4スイッチ10bが第2パワーアンプ9bと重なっている。図4では、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ミッドバンド用第4スイッチ10bの一部が第2パワーアンプ9bの一部と重なっているが、これに限らず、ミッドバンド用第4スイッチ10bの全部が第2パワーアンプ9bの一部と重なっていてもよい。また、ミッドバンド用第4スイッチ10bの全部が第2パワーアンプ9bの全部と重なっていてもよいし、ミッドバンド用第4スイッチ10bの一部が第2パワーアンプ9bの全部と重なっていてもよい。
また、高周波モジュール1では、図3A及び図3Bに示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bがローノイズアンプ13と重ならない。
また、高周波モジュール1では、第1パワーアンプ9aの第1増幅部91a及び第2パワーアンプ9bの第1増幅部91bに電源電圧を供給する第1電源21に接続されている第1電源端子218、及び第1パワーアンプ9aの第2増幅部92a及び第2パワーアンプ9bの第2増幅部92bに電源電圧を供給する第2電源22に接続されている第2電源端子219は、図3A及び図3Bに示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で第2方向D2に沿って並んでいる。また、高周波モジュール1では、第1電源端子218及び第2電源端子219は、実装基板14の厚さ方向D1と第2方向D2との両方に交差する第3方向D3からの平面視で、第1パワーアンプ9aにおける第2パワーアンプ9b側とは反対側の外周面91と、第2パワーアンプ9bにおける第1パワーアンプ9a側とは反対側の外周面92との間に配置されている。また、高周波モジュール1では、第1電源端子218及び第2電源端子219は、図3A及び図3Bに示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ28よりも第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bに近い。言い換えると、高周波モジュール1では、第1電源端子218及び第2電源端子219から第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bまでの距離は、第1電源端子218及び第2電源端子219からICチップ28までの距離よりも短い。また、高周波モジュール1では、第1電源端子218及び第2電源端子219は、図3Aに示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bと重ならない。
ここで、高周波モジュール1の回路構成は、送信信号を送信する送信回路と、受信信号を受信回路と、を有している。高周波モジュール1では、複数の回路部品のうち送信回路のみに含まれる回路部品と、それ以外の回路部品(受信回路のみに含まれる回路部品、送信回路と受信回路とで共用される回路部品)とが実装基板14の厚さ方向D1において重ならない。複数の回路部品のうち送信回路のみに含まれる回路部品の群は、第1パワーアンプ9a、第2パワーアンプ9b、第1出力整合回路8a、第2出力整合回路8b、第2スイッチ7、複数の第4スイッチ10及びコントローラ20を含む。複数の回路部品のうち受信回路のみに含まれる回路部品の群は、第3スイッチ11、入力整合回路12及びローノイズアンプ13を含む。送信回路と受信回路とで共用される回路部品の群は、複数のフィルタ6、複数の整合回路5、第1スイッチ4、複数のローパスフィルタ3A,3Bを含む。
高周波モジュール1は、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、複数の回路部品のうち送信回路のみに含まれる回路部品の群が配置されている第1領域と、受信回路のみに含まれる回路部品の群及び送信回路と受信回路とで共用される回路部品の群が配置されている第2領域とが分かれている。
(2)効果
(2.1)高周波モジュール
実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板14と、第1パワーアンプ9aと、第2パワーアンプ9bと、回路部品(例えば、ICチップ28)と、外部接続端子(第1電源端子218及び第2電源端子219)と、を備える。実装基板14は、互いに対向する第1主面141及び第2主面142を有する。第1パワーアンプ9aは、実装基板14の第1主面141に実装されている。第2パワーアンプ9bは、実装基板14の第1主面141に実装されている。回路部品は、実装基板14の第2主面142に実装されている。外部接続端子は、実装基板14の第2主面142に配置されている。外部接続端子は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bに電源電圧を供給する電源(第1電源21及び第2電源22)に接続されている。外部接続端子は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの両方に接続されている。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、上述したように、外部接続端子が第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの両方に接続されている。そのため、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの各々に対して外部接続端子が設けられている場合に比べて、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視における実装基板14の第1主面141の面積を小さくすることが可能となる。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板14の小型化を図ることが可能となり、結果として、高周波モジュール1の小型化を図ることも可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、外部接続端子は、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ28よりも第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bに近い。これにより、外部接続端子から第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bへの配線長を短くすることが可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、外部接続端子は、第3方向D3からの平面視で、第1パワーアンプ9aにおける第2パワーアンプ9b側とは反対側の外周面91と、第2パワーアンプ9bにおける第1パワーアンプ9a側とは反対側の外周面92との間に配置されている。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、外部接続端子から第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bへの配線長を短くすることが可能となり、その結果、発振を抑制することが可能となるとともに、ノイズの回り込みを低減することが可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、外部接続端子は、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bと重ならない。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bの直下にサーマルビア(放熱ビア)を配置することが可能となり、その結果、放熱性を向上させることが可能となる。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとがパッケージ16に収納されているが、第1パワーアンプ9aと第2パワーアンプ9bとが別々に設けられていてもよい。
実施形態1では、高周波モジュール1は、2つのアンテナ310,311を用いた同時通信を行うように構成されているが、この構成に限定されない。高周波モジュール1は、1つのアンテナを用いた同時通信を行うように構成されていてもよい。
(2.2)通信装置
実施形態1に係る通信装置300は、上述した高周波モジュール1と、信号処理回路301と、を備える。信号処理回路301は、高周波モジュール1に接続されている。
実施形態1に係る通信装置300は、高周波モジュール1を備えるので、実装基板の小型化を図ることが可能となる。
信号処理回路301を構成する複数の回路部品は、例えば、上述の回路基板に実装されていてもよいし、高周波モジュール1が実装された回路基板(第1回路基板)とは別の回路基板(第2回路基板)に実装されていてもよい。
(3)変形例
(3.1)変形例1
実施形態1の変形例1に係る高周波モジュール1aについて、図6を参照して説明する。変形例1に係る高周波モジュール1aに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、高周波モジュール1aの回路構成については、図1を参照して説明した実施形態1に係る高周波モジュール1の回路構成と同様である。
変形例1に係る高周波モジュール1aは、複数の外部接続端子210がボールバンプである点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。また、変形例1に係る高周波モジュール1aは、実施形態1に係る高周波モジュール1の第2樹脂層202を備えていない点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。変形例1に係る高周波モジュール1aは、実装基板14の第2主面142に実装されている回路部品(ICチップ27及びICチップ28)と実装基板14の第2主面142との間の隙間に設けられたアンダーフィル部を備えていてもよい。
複数の外部接続端子210の各々を構成するボールバンプの材料は、例えば、金、銅、はんだ等である。
複数の外部接続端子210は、ボールバンプにより構成された外部接続端子210と、柱状電極により構成された外部接続端子210と、が混在してもよい。
(実施形態2)
実施形態2に係る高周波モジュール1bについて、図7、図8A及び図8Bを参照して説明する。実施形態2に係る高周波モジュール1bに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態2に係る高周波モジュール1bは、複数(図示例では2つ)の容量素子15を更に備えている点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。複数の容量素子15のうち一方の容量素子15は、第1電源端子218と第1増幅部91a,91bとを結ぶ経路R1とグランドとの間に接続されている。また、複数の容量素子15のうち他方の容量素子15は、第2電源端子219と第2増幅部92a,92bとを結ぶ経路R2とグランドとの間に接続されている。言い換えると、実施形態2に係る高周波モジュール1bは、外部接続端子(第1電源端子218及び第2電源端子219)と第1パワーアンプ9a及び第2パワーアンプ9bとを結ぶ経路R1,R2とグランドとの間に接続されている容量素子15を更に備える。複数の容量素子15の各々は、例えば、キャパシタである。複数の容量素子15の各々は、経路R1,R2に生じる高周波ノイズをグランドへバイパスするバイパスコンデンサとして機能する。
ここで、実施形態2に係る高周波モジュール1bでは、第1電源端子218及び第2電源端子219は、図8A及び図8Bに示すように、実装基板14の厚さ方向D1からの平面視で容量素子15と重なっている。これにより、実施形態2に係る高周波モジュール1bは、第1電源端子218及び第2電源端子219と容量素子15との間の配線長を短くすることが可能となる。図8A及び図8Bでは、第1電源端子218及び第2電源端子219の全部が容量素子15の一部と重なっているが、例えば、第1電源端子218及び第2電源端子219の一部が容量素子15の一部と重なっていてもよい。
(態様)
本明細書には、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)は、実装基板(14)と、第1パワーアンプ(9a)と、第2パワーアンプ(9b)と、回路部品(例えば、ICチップ28)と、外部接続端子(218,219)と、を備える。実装基板(14)は、互いに対向する第1主面(141)及び第2主面(142)を有する。第1パワーアンプ(9a)は、実装基板(14)の第1主面(141)に実装されている。第2パワーアンプ(9b)は、実装基板(14)の第1主面(141)に実装されている。回路部品は、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)とは異なる部品であり、実装基板(14)の第2主面(142)に実装されている。外部接続端子(218,219)は、実装基板(14)の第2主面(142)に配置されている。外部接続端子(218,219)は、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)に電源電圧を供給する電源(21,22)に接続される。外部接続端子(218,219)は、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)の両方に接続されている。
この態様によれば、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)の各々に対して外部接続端子を設ける場合に比べて、実装基板(14)の厚さ方向(D1)からの平面視における実装基板(14)の表面積を小さくすることが可能となる。すなわち、この態様によれば、実装基板(14)の小型化を図ることが可能となる。
第2の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)は、第1の態様において、アンテナ端子(2A,2B)を更に備える。回路部品は、アンテナ端子(2A,2B)に接続されているスイッチ(4)とローノイズアンプ(13)とを含むICチップ(28)である。外部接続端子(218,219)は、実装基板(14)の厚さ方向(D1)からの平面視で、ICチップ(28)よりも第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)に近い。
この態様によれば、外部接続端子(218,219)から第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)への配線長を短くすることが可能となる。
第3の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)では、第1又は第2の態様において、外部接続端子(218,219)は、実装基板(14)の厚さ方向(D1)、及び第1パワーアンプ(9a)と第2パワーアンプ(9b)とが並ぶ方向(第2方向D2)の両方に交差する方向(第3方向D3)からの平面視で、第1パワーアンプ(9a)における第2パワーアンプ(9b)側とは反対側の外周面(91)と第2パワーアンプ(9b)における第1パワーアンプ(9a)側とは反対側の外周面(92)との間に配置されている。
この態様によれば、外部接続端子(218,219)から第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)への配線長を短くすることが可能となり、その結果、発振を抑制することが可能となるとともに、ノイズの回り込みを低減することが可能となる。
第4の態様に係る高周波モジュール(1b)は、第1~第3の態様のいずれか1つにおいて、容量素子(15)を更に備える。容量素子(15)は、外部接続端子(218,219)と第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)とを結ぶ経路(R1,R2)とグランドとの間に接続されている。
この態様によれば、回路の簡素化を図ることが可能となる。
第5の態様に係る高周波モジュール(1b)では、第4の態様において、外部接続端子(218,219)は、実装基板(14)の厚さ方向(D1)からの平面視で、容量素子(15)と重なっている。
この態様によれば、外部接続端子(218,219)と容量素子(15)との間の配線長を短くすることが可能となる。
第6の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)では、第1~第5の態様のいずれか1つにおいて、外部接続端子(218,219)は、実装基板(14)の厚さ方向(D1)からの平面視で、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)と重ならない。
この態様によれば、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)の直下にサーマルビア(放熱ビア)を配置することが可能となり、その結果、放熱性を向上させることが可能となる。
第7の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)は、第1~第6の態様のいずれか1つにおいて、外部接続端子としての第1外部接続端子(218)とは異なる第2外部接続端子(219)を更に備える。第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)の各々は、多段接続されている第1増幅部(91a,91b)及び第2増幅部(92a,92b)を有する。第1外部接続端子(218)は、第1パワーアンプ(9a)の第1増幅部(91a)と第2パワーアンプ(9b)の第1増幅部(91b)とに接続されている。第2外部接続端子(219)は、第1パワーアンプ(9a)の第2増幅部(92a)と第2パワーアンプ(9b)の第2増幅部(92b)とに接続されている。
この態様によれば、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)の各々に対して外部接続端子を設ける場合に比べて、実装基板(14)の厚さ方向(D1)からの平面視で、実装基板(14)の小型化を図ることが可能となる。
第8の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)では、第1~第7の態様のいずれか1つにおいて、第1パワーアンプ(9a)と第2パワーアンプ(9b)とが1つのパッケージ(16)に収納されている。
この態様によれば、第1パワーアンプ(9a)と第2パワーアンプ(9b)とを別々にワイヤボンディングにて実装基板(14)に接続する場合に比べて、実装基板(14)の厚さ方向(D1)からの平面視における実装基板(14)の表面積を小さくすることが可能となる。
第9の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)では、第1~第8の態様のいずれか1つにおいて、第1パワーアンプ(9a)は、第1周波数帯域の送信信号を増幅して出力する。第2パワーアンプ(9b)は、第1周波数帯域よりも低周波側の第2周波数帯域の送信信号を増幅して出力する。
この態様によれば、第1周波数帯域の送信信号の送信電力を、第2周波数帯域の送信信号の送信電力よりも大きくすることが可能となる。
第10の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)では、第9の態様において、第1周波数帯域は、TDD用の通信バンドの送信帯域を含む。第2周波数帯域は、FDD用の通信バンドの送信帯域を含む。
この態様によれば、TDD用の送信信号の送信電力をFDD用の送信信号の送信電力よりも大きくすることが可能となる。
第11の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b)は、第1~第10の態様のいずれか1つにおいて、コントローラ(20)を更に備える。コントローラ(20)は、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)を制御する。コントローラ(20)は、第1パワーアンプ(9a)から送信信号を出力させる期間と、第2パワーアンプ(9b)から送信信号を出力させる期間と、を異ならせている。
この態様によれば、1つの電源(21,22)にて第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)の両方を制御することが可能となる。
第12の態様に係る通信装置(300)は、第1~第11の態様のいずれか1つの高周波モジュール(1;1a;1b)と、信号処理回路(301)と、を備える。信号処理回路(301)は、高周波モジュール(1;1a;1b)に接続されている。
この態様によれば、第1パワーアンプ(9a)及び第2パワーアンプ(9b)の各々に対して外部接続端子を設ける場合に比べて、実装基板(14)の厚さ方向(D1)からの平面視における実装基板(14)の表面積を小さくすることが可能となる。すなわち、この態様によれば、実装基板(14)の小型化を図ることが可能となる。
1,1a,1b 高周波モジュール
2A 第1アンテナ端子(アンテナ端子)
2B 第2アンテナ端子(アンテナ端子)
3A 第1ローパスフィルタ
3B 第2ローパスフィルタ
4 第1スイッチ
5 整合回路
5a 第1整合回路
5b 第2整合回路
5c 第3整合回路
6 フィルタ
6a 第1フィルタ
6b 第2フィルタ
6c 第3フィルタ
7 第2スイッチ
8 出力整合回路
8a 第1出力整合回路
8b 第2出力整合回路
9 パワーアンプ
9a 第1パワーアンプ
9b 第2パワーアンプ
10 第4スイッチ
10a ハイバンド用第4スイッチ
10b ミッドバンド用第4スイッチ
11 第3スイッチ
12 入力整合回路
13 ローノイズアンプ
14 実装基板
15 容量素子
16 パッケージ
20 コントローラ
21 第1電源(電源)
22 第2電源(電源)
27 ICチップ
28 ICチップ
41A 第1共通端子
41B 第2共通端子
42 第1選択端子
43,44 第2選択端子
61 第1送信フィルタ
62 第1受信フィルタ
63 第2送信フィルタ
64 第2受信フィルタ
65 第3送信フィルタ
66 第3受信フィルタ
71 第1共通端子
72 第1選択端子
75 第2共通端子
76,77 第2選択端子
91a,91b 第1増幅部
92a,92b 第2増幅部
101 共通端子
102,103 選択端子
105 共通端子
106,107 選択端子
111 共通端子
112,113,114 選択端子
141 第1主面
142 第2主面
201 第1樹脂層
202 第2樹脂層
203 シールド層
210 外部接続端子
211 グランド端子
212,214 第1信号入力端子
213,215 第2信号入力端子
216 制御端子
217 信号出力端子
218 第1電源端子(第1外部接続端子)
219 第2電源端子(第2外部接続端子)
300 通信装置
301 信号処理回路
302 RF信号処理回路
303 ベースバンド信号処理回路
310 第1アンテナ
311 第2アンテナ
D1 厚さ方向
D2 第2方向
D3 第3方向
R1 経路
R2 経路

Claims (12)

  1. 互いに対向する第1主面及び第2主面を有する実装基板と、
    前記実装基板の前記第1主面に実装されている第1パワーアンプと、
    前記実装基板の前記第1主面に実装されている第2パワーアンプと、
    前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプとは異なる部品であり、前記実装基板の前記第2主面に実装されている回路部品と、
    前記実装基板の前記第2主面に配置されており、前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプに電源電圧を供給する電源に接続され、かつ前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプの両方に接続されている外部接続端子と、を備える、
    高周波モジュール。
  2. アンテナ端子を更に備え、
    前記回路部品は、前記アンテナ端子に接続されているスイッチとローノイズアンプとを含むICチップであり、
    前記外部接続端子は、前記実装基板の厚さ方向からの平面視で、前記ICチップよりも前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプに近い、
    請求項1に記載の高周波モジュール。
  3. 前記外部接続端子は、前記実装基板の厚さ方向、及び前記第1パワーアンプと前記第2パワーアンプとが並ぶ方向の両方に交差する方向からの平面視で、前記第1パワーアンプにおける前記第2パワーアンプ側とは反対側の外周面と前記第2パワーアンプにおける前記第1パワーアンプ側とは反対側の外周面との間に配置されている、
    請求項1又は2に記載の高周波モジュール。
  4. 前記外部接続端子と前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプとを結ぶ経路とグランドとの間に接続されている容量素子を更に備える、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  5. 前記外部接続端子は、前記実装基板の厚さ方向からの平面視で、前記容量素子と重なっている、
    請求項4に記載の高周波モジュール。
  6. 前記外部接続端子は、前記実装基板の厚さ方向からの平面視で、前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプと重ならない、
    請求項1~5のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  7. 前記外部接続端子としての第1外部接続端子とは異なる第2外部接続端子を更に備え、
    前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプの各々は、多段接続されている第1増幅部及び第2増幅部を有し、
    前記第1外部接続端子は、前記第1パワーアンプの前記第1増幅部と前記第2パワーアンプの前記第1増幅部とに接続されており、
    前記第2外部接続端子は、前記第1パワーアンプの前記第2増幅部と前記第2パワーアンプの前記第2増幅部とに接続されている、
    請求項1~6のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  8. 前記第1パワーアンプと前記第2パワーアンプとが1つのパッケージに収納されている、
    請求項1~7のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  9. 前記第1パワーアンプは、第1周波数帯域の送信信号を増幅して出力し、
    前記第2パワーアンプは、前記第1周波数帯域よりも低周波側の第2周波数帯域の送信信号を増幅して出力する、
    請求項1~8のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  10. 前記第1周波数帯域は、TDD用の通信バンドの送信帯域を含み、
    前記第2周波数帯域は、FDD用の通信バンドの送信帯域を含む、
    請求項9に記載の高周波モジュール。
  11. 前記第1パワーアンプ及び前記第2パワーアンプを制御するコントローラを更に備え、
    前記コントローラは、前記第1パワーアンプから送信信号を出力させる期間と、前記第2パワーアンプから送信信号を出力させる期間と、を異ならせている、
    請求項1~10のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  12. 請求項1~11のいずれか1項に記載の高周波モジュールと、
    前記高周波モジュールに接続されている信号処理回路と、を備える、
    通信装置。
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