PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60210554T2 24.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001291954
Titel Funkfrequenzvorrichtung und dazugehöriges Kommunikationsgerät
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Yamakawa, Takehiko, Toyonaka-shi, Osaka 560-0085, JP;
Yamada, Toru, Katano-shi, Osaka 576-0033, JP;
Ishizaki, Toshio, Kobe-shi, Hyogo 658-0072, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60210554
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 27.08.2002
EP-Aktenzeichen 020190500
EP-Offenlegungsdatum 12.03.2003
EP date of grant 12.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse H01P 1/15(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01P 1/203(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   H01P 1/213(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine HF-Vorrichtung, die hauptsächlich in einem HF-Funkgerät, wie beispielsweise einem Handy, verwendet wird.

Einschlägiger Stand der Technik

Da in den letzten Jahren die Anzahl der Mobilfunkbenutzer zugenommen hat und ein System hierfür weltumspannend geworden ist, ist eine HF-Vorrichtung in das Zentrum der Aufmerksamkeit gelangt, die es den EGSM-, DCS- und UMTS-Systemen, die für entsprechende, in 18 gezeigte Frequenzen vorgesehen sind, ermöglicht, mit einem Handy verwendet zu werden. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine erste konventionelle HF-Vorrichtung nachfolgend beschrieben.

19 ist eine Querschnittsansicht der ersten konventionellen HF-Vorrichtung. In 19 bezeichnet das Bezugszeichen 1101 einen bei niedriger Temperatur gebrannten keramischen Körper mit einer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante. Das Bezugszeichen 1102 bezeichnet einen mehrschichtigen Verdrahtungsleiter, der einen Teil einer HF-Schaltung bildet. Das Bezugszeichen 1103 bezeichnet eine Zwischenschicht über Loch, und das Bezugszeichen 1104 bezeichnet ein diskretes Bauelement, wie beispielsweise einen diskreten Widerstand, einen diskreten Kondensator, eine diskrete Spule und einen gepackten Halbleiter.

20 ist ein Schaltkreisdiagramm der ersten konventionellen HF-Vorrichtung. Die HF-Vorrichtung ist eine solche, die für drei Bänder vorgesehen ist (EGSM, DCS und UMTS, wie oben beschrieben), mit einem Diplexer 1201, der eine Sende/Empfangs-Schalterschaltung 1202 und eine Sende/Empfangs-Schalterschaltung 1203 mit einer Antenne (ANT) verbindet.

Ein Betrieb der ersten konventionellen HF-Vorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird nun beschrieben.

Der mehrschichtige Verdrahtungsleiter 1102 verbindet mehrere diskrete Bauelemente 1104 elektrisch miteinander und bildet in einem Substrat 1101, das aus einer bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik besteht, einen Kondensator, der in dem Substrat ausgebildet ist, und eine Induktivität, die in dem Substrat ausgebildet ist. Dieser Kondensator und die Induktivität bilden eine HF-Schaltung zusammen mit den diskreten Bauelementen 1104, und die HF-Schaltung dient als eine HF-Vorrichtung, wie beispielsweise einen mehrschichtigen HF-Schalter.

Der Diplexer 1201, der direkt mit dem Antennenanschluss (ANT) verbunden ist, leitet ein Signal, das über den Antennenanschluss (ANT) empfangen wird, zu den Sende/Empfangs-Schalterschaltungen 1202 und 1203. Der Duplexer 1204 ist mit Sende/Empfangs-Schalterschaltung 1203 verbunden. Die Sende/Empfangs-Schalterschaltung 1202 hat einen Sendeanschluss Tx1 für EGSM-Sendung und einen Empfangsanschluss Rx1 für EGSM-Empfang. Die Sende/Empfangs-Schalterschaltung 1203 hat einen Sendeanschluss Tx2 für DCS-Sendung und einen Empfangsanschluss Rx2 für DCS-Empfang. Der Duplexer 1204 hat einen Sendeanschluss Tx3 für UMTS-Sendung und einen Empfangsanschluss Rx3 für UMTS-Empfang.

Der Empfangsanschluss Rx2 ist über eine Diode 1205, die während des Sendens unter Verwendung des Sendeanschlusses Tx2 im Ausschaltzustand ist, mit der Antenne verbunden.

Die Sendeleitung 1206a und 1206b für elektrische Längenkorrektur, ein Sendefilter 1207 und ein Empfangsfilter 1208, die für Duplexsendung erforderlich sind, sind zwischen den Sendeanschluss Tx3 und den Empfangsanschluss Rx3 geschaltet.

Nun wird eine zweite konventionelle HF-Vorrichtung als ein weiteres Beispiel der Sende/Empfangs-Schalterschaltung, die direkt mit der Antenne verbunden ist, beschrieben.

21 ist eine perspektivische Explosionsansicht der zweiten konventionellen HF-Vorrichtung. Die HF-Vorrichtung hat sechs dielektrische Substrate mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante 1301a bis 1301f. Das dielektrische Substrat 1301b, auf dessen Oberseite eine Abschirmelektrode 1302a ausgebildet ist, das dielektrische Substrat 1301c, auf dessen Oberseite eine Zwischenstufenkopplungselektrode 1303 ausgebildet ist, das dielektrische Substrat 1301d, auf dessen Oberseite Resonatorelektroden 1304a und 1304b ausgebildet sind, das dielektrische Substrat 1301e, auf dessen Oberseite Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatorelektroden 1305a und 1305b ausgebildet sind, und das dielektrische Substrat 1301f, auf dessen Oberseite eine Abschirmelektrode 1302b ausgebildet sind, sind übereinander gestapelt.

Stirnseitenelektroden 1306a und 1306b, die mit den Abschirmelektroden 1302a und 1302 verbunden sind, um Erdungsanschlüsse zu bilden, sind an den linken und rechten Seiten der gestapelten dielektrischen Substrate vorgesehen. Auf der Hinterseite der gestapelten dielektrischen Substrate ist eine Stirnflächenelektrode 1307 vorgesehen, die mit der den Abschirmelektroden 1302a und 1302b gegenüberstehenden Erde mit einem gemeinsamen offenen Ende der Microstrip-Resonatorelektroden 1304a und 1304b verbunden ist. Eine Stirnflächenelektrode 1308, die an der Vorderseite der gestapelten dielektrischen Substrate vorgesehen ist, ist mit Kurzschlussenden der Resonatorelektroden 1304a und 1304b und den Abschirmelektroden 1302a und 1302b verbunden. Stirnflächenelektroden 1309a und 1309b an den linken und rechten Seiten der gestapelten dielektrischen Substrate sind mit den Eingang/Ausgangs-Kopplungselektroden 1305a und 1305b verbunden, um Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse zu bilden.

22 ist ein Schaltungsdiagramm der zweiten konventionellen HF-Vorrichtung. Die Eingangs/Ausgangs-Kopplungselektroden 1305a und die Resonatorelektrode 1304a bilden einen Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensator 1401a, und die Eingangs/Ausgangs-Kopplungselektrode 1305b und die Resonatorelektrode 1304b bilden einen Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensator 1401b. Außerdem bilden die Eingangs/Ausgangs-Kopplungselektrode 1305a und die Zwischenstufenkopplungselektrode 1303 einen Zwischenstufenkopplungskondensator 1402a, und die Eingangs/Ausgangs-Kopplungselektrode 1305b und die Zwischenstufenkopplungselektrode 1303 bilden einen Zwischenstufenkopplungskondensator 1402b. Diese Komponenten bilden ein zweistufiges Bandpassfilter, das in 22 gezeigt ist.

23 ist ein Blockschaltbild eines Antennenduplexers 1503, der die zweite konventionelle HF-Vorrichtung ist, enthaltend ein Sendefilter 1501, ein Empfangsfilter 1502, wobei die Filter durch das Bandpassfilter gebildet sind, und eine Anpassschaltung, die dazwischen angeordnet ist.

Die erste konventionelle HF-Vorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, und das Sendefilter 1206 und das Empfangsfilter 1207 bestehen aus einer Induktivität oder einem Kondensator mit einem niedrigen Gütefaktor, und deshalb haben sie einen hohen Verlust als Filter. Weiterhin weist die Microstrip-Resonatorstruktur zum Vergrößern des Gütefaktors ein Problem dahingehend auf, dass die HF-Vorrichtung mit dem Substrat 1101 aus einer bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit relativ niedriger Dielektrizitätskonstante ziemlich groß wird, weil die Größe des Resonators umgekehrt proportional zur Frequenz und der Quadratwurzel der relativen Dielektrizitätskonstante ist.

Selbst mit der Microstrip-Resonatorstruktur kann der Gütefaktor nicht ausreichend gesteigert werden, da sie ebenfalls durch das Substrat 1101 niedriger relativer Dielektrizitätskonstante beeinträchtigt wird, und beispielsweise weist eine Schaltung, die für den CDMA-Modus vorgesehen ist, noch immer ein Problem des Filterverlustes auf.

Wenn in der zweiten konventionellen HF-Vorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, eine Leitung darauf oder darin vorgesehen ist, dann ist die Impedanz der Leitung erhöht, weil die Substrate, die die mehrschichtige HF-Vorrichtung bilden, aus einer bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante bestehen, und daher ist es ziemlich schwierig, in jedem Substrat eine komplizierte Schaltung auszubilden. Außerdem ist es auch ziemlich schwierig, auf der zweiten konventionellen HF-Vorrichtung ein diskretes Bauelement zu realisieren, wie beispielsweise einen diskreten Widerstand, einen diskreten Kondensator, eine diskrete Induktivität und einen gepackten Halbleiter, weil die Leitungsimpedanz des diskreten Bauelements selbst erhöht ist.

US-A-6 060 967 beschreibt ein oberflächen-montiertes Filter, das einen dielektrischen Block mit einer hohen Dielektrizitätskonstante und ein Substrat niedriger Dielektrizitätskonstante aufweist, wobei ein Teil des Filters in dem dielektrischen Block mit hoher Dielektrizitätskonstante vorhanden ist. Als Ergebnis kann eine Miniaturisierung erzielt werden, da die Unterdrückungseigenschaften für die Oberwellen bei einer Grundfrequenz vorteilhaft sein kann.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ist es ein Ziel dieser Erfindung, eine HF-Vorrichtung anzugeben, die einen niedrigen Filterverlust aufweist und nicht an einem Problem um eine Leitungsimpedanz leidet, oder eine kompakte HF-Vorrichtung, die nicht an einem Problem um eine Leitungsimpedanz leidet.

Dieses wird durch die Merkmale erreicht, wie sie in Anspruch 1 angegeben sind. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden durch die Merkmale erzielt, die in den abhängigen Ansprüchen beschrieben sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht einer HF-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

2 ist eine perspektivische Ansicht einer HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

3 ist eine perspektivische Ansicht einer HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

4 ist eine perspektivische Ansicht einer HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

5 ist eine Querschnittsansicht der HF-Vorrichtung längs der Linie A-A' in 1.

6 ist ein Blockschaltbild der HF-Vorrichtung.

7 ist ein Äquivalenzschaltbild der HF-Vorrichtung.

8 ist eine perspektivische Ansicht einer HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

9 ist ein Äquivalenzschaltbild der HF-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2.

10 zeigt eine Schalterschaltung mit einer PIN-Diode der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 2.

11 ist eine perspektivische Teilansicht der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 2.

12 ist ein Graph, der eine Übertragungscharakteristik der HF-Vorrichtung der Ausführungsform 2 zeigt.

13 zeigt eine Konfiguration der HF-Vorrichtung mit einem FET gemäß der Ausführungsform 2.

14 ist eine perspektivische Ansicht der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

15 ist eine perspektivische Ansicht der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

16 ist eine perspektivische Ansicht der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung.

17 eine perspektivische Ansicht der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1.

18 zeigt Frequenzen mehrerer Systeme, für die eine erste konventionelle HF-Vorrichtung arbeitet.

19 ist eine Querschnittsansicht der ersten konventionellen HF-Vorrichtung.

20 ist ein Schaltbild der ersten konventionellen HF-Vorrichtung.

21 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten konventionellen HF-Vorrichtung.

22 ist ein Schaltbild der zweiten konventionellen HF-Vorrichtung.

23 ist ein Blockschaltbild eines Duplexers der zweiten konventionellen HF-Vorrichtung.

101Bei niedriger Temperatur gebrannte Keramik nieder Dielektrizitätskonstante 102a, 102bSAW-Filter 103a, 103b, 103c, 103d, 103PIN-Diode 104Diskrete Induktivität 105 Diskreter Kondensator 106Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante 107Metallfolienresonator 108Thermofixierendes Harz 109Obere äußere Elektrode 201Mehrschichtiger Verdrahtungsleiter 202Zwischenschicht über Loch 203Unterseiten-Anschlusselektrode (LGA) 301, 302Schalterschaltung 303Diplexer 304, 305Innerer Anschluss 306Antennenanschluss 307a, 307bTiefpassfilter 308Duplexer 401Steueranschluss 402Widerstand 403Steueranschluss 404Widerstand 405Steueranschluss 406Widerstand 407Sendefilter 408Empfangsfilter 409Sendeleitung 410Sendeleitung 411a, 411bViertelwellenlängen-Resonator mit kurzgeschlossenem freiem Ende 412Zwischenstufenkopplungskondensator 413a, 413bEingangs/Ausgangs-Kopplungskondensator 414a, 414bViertelwellenlängen-Resonator mit kurzgeschlossenem freiem Ende 415Zwischenstufenkopplungskondensator 416a, 416bEingangs/Ausgangs-Kopplungskondensator 501, 505Resonator 506, 507Serienkondensator 508, 509Erdungskondensator 510, 512Kopplungsinduktivität 513, 514Kopplungskondensator 515, 516Bypass-Kondensator 517Kondensator zum Anpassen zwischen Anschlüssen 518Induktivität zum Anpassen zwischen Anschlüssen 519, 520, 521, 522, 523Schalter 524, 525, 526, 527, 528Schalterkopplungskondensator 529Antennenanschluss 530Sendeanschluss 531Empfangsanschluss 601PIN-Diode 602Kopplungskondensator 603Drosselspule 604Bypass-Kondensator 605Widerstand 606Steueranschluss 701Metallfolienresonator 702Bei niedriger Temperatur gebrannte Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante 703Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante 704Thermofixierendes Harz 901Feldeffekttransistor (FET) 902Bypass-Kondensator 903Steueranschluss 1101Bei niedriger Temperatur gebrannter Keramikkörper niedriger Dielektrizitätskonstante 1102Mehrschichtiger Verdrahtungsleiter 1103Zwischenschicht über Loch 1104Diskretes Bauelement 1201Diplexer 1202Sende/Empfangs-Schalterschaltung 1203Sende/Empfangs-Schalterschaltung 1204Duplexer 1205Diode 1206a, 1206bSendeleitung 1207Sendefilter 1208Empfangsfilter 1301a, 1301eDielektrisches Substrat mit hoher Dielektrizitätskonstante 1302a, 1302bAbschirmelektrode 1303Zwischenstufenkopplungselektrode 1304a, 1304bMicrostrip-Resonatorelektrode 1305a, 1305bEingangs/Ausgangs-Kopplungselektrode 1306a, 1306bStirnflächenelektrode 1307Stirnflächenelektrode 1308Stirnflächenelektrode 1309a, 1309bEingangs/Ausgangs-Anschluss 1401a, 1401eEingangs/Ausgangs-Kopplungskondensator 1402a, 1402bZwischenstufenkopplungskondensator BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Nun wird eine HF-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

(Ausführungsform 1)

1 ist eine perspektivische Ansicht einer HF-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 dieser Erfindung. Ein Substrat 101 ist ein Beispiel eines ersten Substrats gemäß dieser Erfindung, das aus einer bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante besteht (nachfolgend bedeutet "niedrige Dielektrizitätskonstante" eine niedrigere relative Dielektrizitätskonstante). Die Bezugszeichen 102a und 102b bezeichnen ein SAW-Filter, die Bezugszeichen 103a bis 103e bezeichnen eine PIN-Diode, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung ist, Bezugszeichen 104 bezeichnet eine diskrete Induktivität, Bezugszeichen 105 bezeichnet einen diskreten Kondensator, und ein Substrat 106 ist ein Beispiel eines zweiten Substrats gemäß dieser Erfindung, das aus einer bei hoher Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante besteht (nachfolgend bedeutet "hohe Dielektrizitätskonstante" eine höhere relative Dielektrizitätskonstante). Ein Metallfolienresonator 107 ist ein Beispiel eines Teils eines Resonators gemäß dieser Erfindung. Das Bezugszeichen 108 bezeichnet ein thermofixierendes Harz, und das Bezugszeichen 109 bezeichnet eine obere Oberflächenaußenelektrode.

5 ist eine Querschnittsansicht der HF-Vorrichtung von 1 längs einer Linie A-A'. Das Bezugszeichen 201 bezeichnet einen mehrschichtigen Verdrahtungsleiter, das Bezugszeichen 202 bezeichnet eine Zwischenschicht über Loch, und Bezugszeichen 203 bezeichnet eine Unterseitenanschlusselektrode (LGA: Land Grid Array).

6 ist ein Blockschaltbild der HF-Vorrichtung. Bezugszeichen 301 und 302 bezeichnen eine Schalterschaltung (Sende/Empfangs-Schalterschaltung). Das Bezugszeichen 303 bezeichnet einen Diplexer, und insbesondere bezeichnet das Bezugszeichen 303a ein Tiefpassfilter (LPF), und das Bezugszeichen 303b bezeichnet ein Hochpassfilter (HPF). Die Bezugszeichen 304 und 305 bezeichnen einen inneren Anschluss, Bezugszeichen 306 bezeichnet einen Antennenanschluss, die Bezugszeichen 307a und 307b bezeichnen ein Tiefpassfilter, und das Bezugszeichen 308 bezeichnet einen Duplexer (Dup).

7 ist ein Äquivalenzschaltbild der Vorrichtung. Bezugszeichen 401 bezeichnet einen Steueranschluss, Bezugszeichen 402 bezeichnet einen Widerstand, Bezugszeichen 403 bezeichnet einen Steueranschluss, Bezugszeichen 404 bezeichnet einen Widerstand, Bezugszeichen 405 bezeichnet einen Steueranschluss, Bezugszeichen 406 bezeichnet einen Widerstand, Bezugszeichen 407 bezeichnet ein Sendefilter, Bezugszeichen 408 bezeichnet ein Empfangsfilter, Bezugszeichen 409 und 410 bezeichnen eine Sendeleitung, Bezugszeichen 411a und 411b bezeichnen einen Viertelwellenlängen-Resonator mit kurzgeschlossenem freiem Ende, Bezugszeichen 412 bezeichnet einen Zwischenstufenkopplungskondensator, Bezugszeichen 413a und 413b bezeichnen einen Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensator, Bezugszeichen 414a und 414b bezeichnen einen Viertelwellenlängen-Resonator mit kurzgeschlossenem freiem Ende, Bezugszeichen 415 bezeichnen einen Zwischenstufenkopplungskondensator, und Bezugszeichen 416a und 416b bezeichnen einen Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensator.

Im Substrat 101 aus einer bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante bildet der mehrschichtige Verdrahtungsleiter 201 aus Kupfer oder Silber, der ein Beispiel des mehrschichtigen Verdrahtungsmusters gemäß dieser Erfindung ist, Streifenleitungen einschließlich der Sendeleistungen 409, 410 mit einer Impedanz, die durch Dicke, Breite und Länge des mehrschichtigen Verdrahtungsleiters 201 und die Dielektrizitätskonstante des Substrats 101 bestimmt wird. Außerdem bilden die mehrschichtigen Verdrahtungsleiter 201, die in unterschiedlichen zwei Schichten angeordnet sind, einen Kondensator in dem Substrat 101, der eine Impedanz hat, die durch eine überlappende Fläche der mehrschichtigen Verdrahtungsleiter 201 und die Dielektrizitätskonstante der bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante, die zwischen den mehrschichtigen Verdrahtungsleiters 201 oder dgl. sandwichartig eingeschlossen ist, bestimmt wird.

Da das Substrat 101 aus der bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante zwischen den mehrschichtigen Verdrahtungsleitungen 201 und den Metallfolienresonatoren 107 liegt, werden Kondensatoren einschließlich der Zwischenstufenkopplungskondensatoren 412, 414 und der Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 413a, 413b, 416a und 416b gebildet. Außerdem bildet der mehrschichtige Verdrahtungsleiter 201 im Substrat 101 eine Induktivität mit einer Impedanz, die durch die Breite und die Länge der Leitung des mehrschichtigen Verdrahtungsleiters 201 und die Dielektrizitätskonstante der bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante bestimmt wird.

Die mehrschichtigen Verdrahtungsleiter 201 sind elektrisch miteinander über das Zwischenschichtdurchgangsloch 202 verbunden, das an einer gewünschten Position zwischen den mehrschichtigen Verdrahtungsleitern 201 ausgebildet ist. Ein Muster des mehrschichtigen Verdrahtungsleiters 201 in jeder Schicht ist durch Siebdrucken oder ein anderes Verfahren hergestellt. Das Zwischenschichtdurchgangsloch 202 ist durch Stanzen eines Lochs in die dielektrische Folie gebildet, die das Substrat 101 bildet, und durch Ausfüllen des Lochs mit einer leitfähigen Paste durch Drucken oder ein anderes Verfahren. Äußere Verbindungsanschlüsse einschließlich des Antennenanschlusses 306, der Sendeanschlüsse Tx1, Tx2 und Tx3, der Empfangsanschlüsse Rx1, Rx2 und Rx3 und der Steueranschlüsse 401, 403 und 405 sind in Form der Unterseitenanschlusselektrode 203 ausgebildet, die an der Unterseite des Substrats 101 über die Streifenleitung, das Zwischenschichtloch 202 oder dgl. angeordnet ist.

Auf der Oberseite des Substrats 101 aus der bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante ist das Substrat 106 angeordnet, das ein Beispiel des zweiten Substrats gemäß dieser Erfindung ist, bestehend aus einer bei hoher Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante und einer kleineren Fläche als das Substrat 101.

Zwischen den Substraten 101 und 106 sind sandwichartig mehrere Metallfolienresonatoren 107 eingeschlossen, die hauptsächlich aus Gold, Silber oder Kupfer bestehen, von denen jedes ein Beispiel einer Resonatorelektrode ist, die ein Teil des Resonators gemäß dieser Erfindung ist. Zwischenräume zwischen den Metallfolienresonatoren 107 sind mit dem thermofixierenden Kunstharz 108 gefüllt, wodurch die Substrate 101 und 106 miteinander verbunden und integriert sind.

Die Elektrode 109, die bis zur Oberseite des Substrats 101 über das Zwischenschichtdurchgangsloch 202 gezogen ist, ist auf der Oberseite des Substrats 101 in einem Bereich ausgebildet, wo der Metallfolienresonator 107 und das Substrat 106 nicht ausgebildet sind. Vorrichtungen, die schwierig im Substrat 101 auszubilden sind, wie beispielsweise die zwei SAW-Filter 102, die fünf PIN-Dioden 103 und die diskreten Bauelemente einschließlich der diskreten Induktivität 104 und des diskreten Kondensators 105, sind in der Stapelanordnung montiert und elektrisch mit der inneren Schaltung über die entsprechenden äußeren Oberseitenelektroden 109 verbunden, die auf der Oberseite der Stapelanordnung ausgebildet sind.

Wie oben beschrieben, ist in der in 7 gezeigten Schaltung der Duplexer 308 als ein Beispiel einer zweiten Hochfrequenzschaltung gemäß dieser Erfindung gezeigt, und der Teil, der nicht den Duplexer 308 ausmacht, ist als ein Beispiel einer ersten Hochfrequenzschaltung gemäß dieser Erfindung gezeigt.

8 zeigt eine Anordnung von Elektroden 1413a, 1413b, 1416a, 1416b, 1412 und 1415, die jeweils einen Teil der Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 413a, 413b, 416a und 416b und der Zwischenstufenkopplungskondensatoren 412 und 415 bilden, wenn das Sendefilter 407 und das Empfangsfilter 408 vom Substrat 106, der Metallfolienresonator 107 und der mehrschichtige Verdrahtungsleiter im Substrat 101 ausgebildet werden.

Nun wird eine Schaltungskonfiguration der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung beschrieben.

Die HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 dieser Erfindung ist eine HF-Vorrichtung, die für drei Bänder vorgesehen ist und eine Filterfähigkeit aufweist, um Sendefrequenzbänder und Empfangsfrequenzbänder eines ersten Frequenzbandes (EGSM), eines zweiten Frequenzbandes (DCS) und eines dritten Frequenzbandes (UMTS) durchzulassen, wobei die ersten und zweiten Frequenzbänder Beispiele eines niedrigeren Frequenzbandes dieser Erfindung sind, und das dritte Frequenzband ein Beispiel eines höheren Frequenzbandes dieser Erfindung ist.

Die HF-Vorrichtung enthält die Schalterschaltungen (Sende/Empfangs-Schalterschaltungen) 301 und 302 und den Diplexer 303.

Der Diplexer 303 hat das Tiefpassfilter 303a, das zwischen den inneren Anschluss 304 und den Antennenanschluss 306 geschaltet ist, der mit der Antenne (ANT) zu verbinden ist, und lässt das erste Frequenzband (EGSM) durch, und hat das Hochpassfilter 303b, das zwischen den inneren Anschluss 305 und den Antennenanschluss 306 geschaltet ist und das zweite Frequenzband (EGSM) und das dritte Frequenzband (UMTS) durchlässt.

Die Schalterschaltung 301 ist eine Schalteinrichtung, die mit den inneren Anschluss 304 verbunden ist und zwischen dem Sendeanschluss Tx1 und dem Empfangsanschluss Rx1 für das erste Frequenzband (EGSM) umschaltet, das von dem Tiefpassfilter 303a abzweigt, unter der Steuerung durch den Steueranschluss 401. Das Tiefpassfilter 307a zur Reduzierung harmonischer Störungen, die durch Verstärkung verursacht werden, wenn über den Sendeanschluss Tx1 gesendet wird, ist zwischen die Schalterschaltung 301 und den Sendeanschluss Tx1 eingefügt. Außerdem ist das SAW-Filter 102a zum Vermindern einer unerwünschten Frequenzkomponente eines durch die Antenne ANT beim Empfang über den Empfangsanschluss Rx1 eingegebenen Signals zwischen die Schalterschaltung 301 und den Empfangsanschluss Rx1 eingefügt.

Die Schalterschaltung 302 ist eine Schalteinrichtung, die mit dem inneren Anschluss 305 verbunden ist und zwischen dem Sendeanschluss Tx2 und dem Empfangsanschluss Rx2 für das zweite Frequenzband (DCS) umschaltet und von dem Hochpassfilter 303b und dem Duplexer 308 für das dritte Frequenzband (UMTS) unter der Steuerung durch die Steueranschlüsse 403 und 405 abzweigt. Das Tiefpassfilter (LPF) 307b zum Vermindern harmonischer Störungen, die durch Verstärkung beim Senden über den Sendeanschluss Tx2 verursacht werden, ist zwischen die Schalterschaltung 302 und den Sendeanschluss Tx2 eingefügt. Außerdem ist das SAW-Filter 102b zum Reduzieren einer unerwünschten Frequenzkomponente eines Signals, das über die Antenne ANT beim Empfang über den Empfangsanschluss Rx2 eingegeben wird, zwischen die Schalterschaltung 302 und den Empfangsanschluss Rx2 eingefügt. Der Duplexer 308 ist eine Einrichtung zum Abzweigen eines Signals im dritten Frequenzband (UMTS), das über die Schalterschaltung 302 empfangen wird, zum Sendeanschluss Tx3 und zum Empfangsanschluss Rx3 für das dritte Frequenzband (UMTS).

Ein Übertragungsmodus für das erste Frequenzband (EGSM) und das zweite Frequenzband (DCS) ist der TDMA-Modus (Time Division Multiple Access = Zeitteilmehrfachzugang). Ein Beispiel des niedrigeren Frequenzbandes gemäß dieser Erfindung ist ein Frequenzband für den TDMA-Modus. In diesem Falle wird das Umschalten zwischen den Sendeanschlüssen Tx1, Tx2 und den Empfangsanschlüssen Rx1, Rx2 mittels einer äußeren Diode bewirkt. Ein Übertragungsmodus für das dritte Frequenzband (UMTS) ist der CDMA-Modus (Code Division Multiple Access = Codeteilmehrfachzugang). Ein Beispiel des höheren Frequenzbandes gemäß dieser Erfindung ist ein Frequenzband für den CDMA-Modus. Der Sendeanschluss Tx3 und der Empfangsanschluss Rx3 sind über den Duplexer 308 vorgesehen.

Der Duplexer 308 besteht aus dem Sendefilter 407, dem Empfangsfilter 408 und den Sendeleitungen 409, 410, die eine optimale elektrische Länge haben und mit den Filtern verbunden sind. Beispielsweise ist das Sendefilter 407 ein zweistufiges Bandpassfilter (BPS), das aus zwei Viertelwellenlängen-Resonatoren 411a und 411b mit kurzgeschlossenem freiem Ende, dem dazwischen angeordneten Zwischenstufenkopplungskondensator 412 und den Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 413a und 413b besteht, die an seiner Eingangsseite und seiner Ausgangsseite angeordnet sind.

In gleicher Weise ist das Empfangsfilter 408 ein zweistufiges Bandpassfilter aus den zwei Viertelwellenlängen-Resonatoren 414a und 414b mit kurzgeschlossenem freiem Ende, dem Zwischenstufenkopplungskondensator 415 und den Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 416a und 416b. Hier sind der Viertelwellenlängen-Resonator 411a, 411b, 414a und 414b mit kurzgeschlossenem freiem Ende, der das Sendefilter 407 und das Empfangsfilter 408 nach 7 bildet, äquivalent den Metallfolienresonatoren 107 von 1.

Die Zwischenstufenkopplungskondensatoren 412 und 415 und die Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 413a, 413b, 416a, 416b, die das Sendefilter 407 und das Empfangsfilter 408 bilden, bestehen jeweils aus dem mehrschichtigen Verdrahtungsleiter 201 im Substrat 101 und dem Metallfolienresonator 107. Vorrichtungen, die schwierig im Substrat 101 auszubilden sind, wie beispielsweise die Dioden 103a bis 103e und die SAW-Filter 102a und 102b, sind auf dem Substrat 101 ausgebildet, und die Streifenleitungen, Kondensatoren und Induktivitäten, die im Substrat 101 ausgebildet werden können, sind im Substrat 101 ausgebildet, wodurch die komplizierte HF-Vorrichtung kompakt gemacht werden kann.

Da der Metallfolienresonator 107, der eine hohe Leitfähigkeit und weniger Unregelmäßigkeit hat, als Resonator verwendet wird, wird außerdem der Gütefaktor Qc, der einem Leiterverlust zugeordnet ist, verbessert. Daher kann ein Filter oder Duplexer mit hohem Gütefaktor, der die Leistung des Filters und niedrigen Verlust repräsentiert, realisiert werden. Der Gütefaktor wird durch die folgende Formel 1 ausgedrückt unter Verwendung des Gütefaktors Qc, der dem Leiterverlust zugeordnet ist, einem Gütefaktor Qd, der einem dielektrischen Verlust zugeordnet ist, und einem Gütefaktor Qr, der einem Strahlungsverlust zugeordnet ist. 1/Q = 1/Qc + 1/Qd + 1/Qr(Formel 1)

Weiterhin ist gemäß der Ausführungsform 1 auf der Oberseite des Metallfolienresonators 107 das Substrat 106 aus einer bei hoher Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante angeordnet, die einen höheren dielektrischen Verlust Qd aufweist, anstelle des Substrats 101 aus der bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante. Der Gütefaktor des Resonators kann daher weiter verbessert werden. Da die Dielektrizitätskonstante erhöht ist, kann außerdem die Länge des Resonators vermindert werden. Daher kann die Größe der HF-Vorrichtung im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, wo sie unter Verwendung nur der Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante gebildet ist. Somit kann ein Filter oder Duplexer niedrigen Verlustes und verminderter Größe realisiert werden.

Wie oben beschrieben sind der Duplexer 308 oder die Filter 407, 408 aus den Substraten 101 und 106 mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten und Flächen und der Metallfolienresonator 107 dazwischen, die mehrschichtigen HF-Schalter aus den externen Komponenten, wie die PIN-Dioden, die im Substrat 101 aus bei niedriger Temperatur gebrannter Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante und auf deren Oberseite angeordnet, und dergleichen integriert, wodurch die kompakte HF-Vorrichtung mit niedrigerem Verlust realisiert werden kann, die in der Lage ist, die unterschiedlichen Übertragungsmodi, d.h. die TDMA- und CDMA-Modi zu unterstützen.

In der Beschreibung dieser Ausführungsform sind das Sendefilter 407 und das Empfangsfilter 408, die den Duplexer 308 bilden, zweistufige Bandpassfilter. Die Filter können jedoch ein Tiefpassfilter oder ein Bandsperrfilter sein. Weiterhin ist die Anzahl der Stufen nicht auf zwei beschränkt und kann in geeigneter Weise für eine gewünschte Charakteristik verändert werden.

Außerdem kann die Abschirmung verbessert werden, indem eine Erdungselektrode GND auf der gesamten oder einem Teil der Oberfläche des Substrats 106 aus der bei hoher Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante vorgesehen wird.

In der obigen Beschreibung wird der Metallfolienresonator 107 als ein Beispiel der Resonatorelektrode gemäß dieser Erfindung verwendet. Anstelle des Metallfolienresonators 107 kann jedoch eine gedruckte Elektrode, die durch Siebdrucken oder dgl. ausgebildet ist, ebenso den dielektrischen Verlust Qd verbessern aufgrund des Substrats 106 aus der bei hoher Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante, und somit kann ein Filter oder Duplexer mit niedrigem Verlust realisiert werden.

In der obigen Beschreibung ist das Substrat 106 aus der bei hoher Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante auf der Oberseite des Metallfolienresonators 107 vorgesehen, um den dielektrischen Verlust Qd zu verbessern. Das Substrat 106 kann jedoch aus der bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante bestehen, um es zu ermöglichen, eine Elektrode in dem Substrat 106 durch Siebdrucken oder dgl. auszubilden, wie im Falle des Substrats 101.

14 zeigt ein Anordnungsbeispiel in einem solchen Fall. Das in 14 gezeigte Substrat 106 besteht aus gestapelten Substraten 106a, 106b und 106c, die jeweils aus einer bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante bestehen. Auf einer Oberfläche des Substrats 106b ist eine Erdungselektrode 106g ausgebildet. Auf einer Oberfläche des Substrats 106a sind durch Siebdruck Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 413a, 413b, 416a und 416b sowie Elektroden 1413a, 1413b, 1416a, 1416b, 1412 und 1415 ausgebildet, die jeweils einen Teil der Zwischenstufenkopplungskondensatoren 412 und 415 bilden. In diesem Falle sind die Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 413a, 413b, 416a und 416b und die Zwischenstufenkopplungskondensatoren 412 und 415, von denen jeder jeweils ein Beispiels eines Teils des Filters gemäß dieser Erfindung sind, auf einer Oberfläche des oder im Substrat 106 aus der bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante ausgebildet. In der so gestalteten HF-Vorrichtung dient die bei niedriger Temperatur gebrannte Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante als das Dielektrikum der Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondensatoren 413a, 413b, 416a und 416b und der Zwischenstufenkopplungskondensatoren 412 und 415. Daher kann die Größe der Kondensatoren verringert werden, so dass die Gesamtgröße der HF-Vorrichtung vermindert werden kann.

Außerdem können in diesem Falle die Gütefaktoren der Zwischenstufenkopplungskondensatoren 412 und 415 und der Eingangs/Ausgangs-Kopplungskondenstoren 413a, 413b, 416a und 416b verbessert werden, so dass die Filter 407 und 408 in ihrem Verlust verringert werden können In 14 ist das Substrat 106 als aus drei Schichten bestehend gezeigt, wobei die Elektroden aufgedruckt sind, und das Substrat 101 ist als aus vier Schichten bestehend gezeigt, wobei die Elektroden aufgedruckt sind. Ohne Rücksicht auf die Anzahl der Schichten, auf die die Elektroden aufgedruckt sind, kann jedoch der gleiche Effekt erreicht werden.

Außerdem können die Resonatorelektroden (d.h. die am freien Ende kurzgeschlossenen Resonatoren 411a, 411b, 414a und 414b) in dem Substrat 106 aus einer Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante ausgebildet werden. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel in einem solchen Fall. Eine solche Anordnung kann den gleichen Effekt, wie oben beschrieben, erzielen.

Weiterhin können die Resonatorelektroden in der Nachbarschaft des Substrats 106 anstatt auf der Oberfläche oder im Substrat 106 ausgebildet sein. 16 zeigt eine Anordnung in einem solchen Beispiel, in dem die am freien Ende kurzgeschlossenen Resonatoren 411a, 411b, 414a und 414b in dem Substrat 101 angeordnet sind. Das in 16 gezeigte Substrat 101 besteht aus gestapelten Substraten 101a, 101b, 101c und 101d, die jeweils aus einer bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante bestehen. Auch in dem Falle, wo die am freien Ende kurzgeschlossenen Resonatoren 411a, 411b, 414a und 414b in dem Substrat 101 angeordnet sind und nicht mit dem Substrat 106 auf diese Weise in Kontakt sind, und wenn das Substrat 101a dünn ist, so dass die Resonatoren durch das Substrat 106 beeinträchtigt werden können, kann der gleiche Effekt, wie oben beschrieben, erreicht werden, obgleich die Resonatorelektroden in der Nachbarschaft des Substrats 106 angeordnet sind.

In der obigen Beschreibung dienen die am freien Ende kurzgeschlossenen Resonatorelektroden 411a, 411b, 414a und 414b als die Resonatorelektroden. Selbstverständlich kann ein Halbwellenlängenresonator mit offenem freiem Ende den gleichen Effekt erzielen.

In der obigen Beschreibung werden die PIN-Dioden in der Schalterschaltung 301 zum Umschalten zwischen den Sendeanschluss Tx1 und dem Empfangsanschluss Rx1 für das erste Frequenzband (EGSM) und die Schalterschaltung 302 zum Umschalten zwischen dem Sendeanschluss Tx2, den Empfangsanschluss Rx2 für das zweite Frequenzband (DCS) und dem Duplexer 308 für das dritte Frequenzband (UMTS) verwendet. Jedoch kann selbstverständlich eine Schaltervorrichtung, wie ein GaAs-Halbleiter, Feldeffekttransistor und eine Varactordiode den gleichen Effekt erzielen.

Weiterhin ist in dieser Ausführungsform die HF-Vorrichtung, die für drei Bänder für drei Systeme, d.h. für EGSM, DCS und UMTS vorgesehen ist, beschrieben worden. Es ist jedoch augenscheinlich, dass diese Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, und dass diese Erfindung jegliche Anordnung einschließt, in der das Substrat 101 aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante, in dem eine erste Hochfrequenzschaltung für ein niedrigeres Frequenzband in sich oder auf einer Oberfläche ausgebildet ist, und wenigstens ein Teil eines Resonators einer zweiten Hochfrequenzschaltung für ein höheres Frequenzband auf einer Oberfläche des Substrats 106 ausgebildet ist, und die ersten und zweiten Hochfrequenzschaltungen miteinander verbunden sind.

Weiterhin ist in der Beschreibung der Ausführungsform 1 die erste Hochfrequenzschaltung für ein niedrigeres Frequenzband im ersten Substrat ausgebildet, und die zweite Hochfrequenzschaltung für ein höheres Frequenzband ist in dem zweiten Substrat ausgebildet. Sofern jedoch kein Problem der Leitungsimpedanz erwächst, kann die erste Hochfrequenzschaltung für ein niedrigeres Frequenzband im zweiten Substrat (beispielsweise Substrat 106) ausgebildet sein, und die zweite Hochfrequenzschaltung für ein höheres Frequenzband kann in dem ersten Substrat (beispielsweise Substrat 101) ausgebildet sein. In diesem Falle kann jede Komponente der ersten Hochfrequenzschaltung, die in dem zweiten Substrat ausgebildet ist, eine hohen Gütefaktor bieten, und wenn somit die erste Hochfrequenzschaltung ein Filter bildet, kann dessen Verlust vermindert werden.

Außerdem sollten die ersten bis dritten Frequenzbänder nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sein. Beispielsweise kann das dritte Frequenzband ein Frequenzband (800 MHz-Band) sein, das für den Modus CDMA-One-R vorgesehen ist, und die ersten und zweiten Frequenzbänder können für den PDC-Modus bzw. den PHS-Modus vorgesehen sein. D.h., wenn das dritte Frequenzband niedriger als das erste oder zweite Frequenzband liegt, kann der gleiche Effekt erreicht werden. Hier können selbstverständlich die ersten bis dritten Frequenzbänder für Modi vorgesehen sein, die nicht die oben beschriebenen sind.

(Ausführungsform 2)

Nun wird eine HF-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

9 ist ein Schaltbild der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 2. In 9 bezeichnen die Bezugszeichen 501 bis 505 einen Metallfolienresonator, der als Viertelwellenlängen-Resonator mit kurzgeschlossenem freien Ende dient, Bezugszeichen 506, 507 bezeichnen einen Serienkondensator, Bezugszeichen 508, 509 bezeichnen einen Erdungskondensator, Bezugszeichen 510 bis 512 bezeichnen eine Kopplungsinduktivität, Bezugszeichen 513, 514 bezeichnen einen Kopplungskondensator, Bezugszeichen 515, 516 bezeichnen einen Bypass-Kondensator, Bezugszeichen 517 bezeichnet einen Kondensator zum Anpassen zwischen Anschlüssen, Bezugszeichen 518 bezeichnet eine Induktivität zum Anpassen zwischen Anschlüssen, Bezugszeichen 519 bis 523 bezeichnen einen Schalter, Bezugszeichen 524 bis 528 bezeichnen einen Schalterkopplungskondensator, Bezugszeichen 529 bezeichnen einen Antennenanschluss, Bezugszeichen 530 bezeichnet einen Sendeanschluss und Bezugszeichen 531 bezeichnet einen Empfangsanschluss.

Die Serienkondensatoren 506 und 507 sind mit offenen Enden der Resonatoren 501 bzw. 502 verbunden, und die Resonatoren 501 und 502 sind miteinander durch die Induktivität 510 verbunden, wodurch ein Sendefilter 540 gebildet wird. An den Enden der Kopplungsinduktivität 510 sind die Erdungskondensatoren 508 und 509 zur Unterdrückung von Harmonischen angeschlossen. Andererseits sind die Resonatoren 503, 504 und 505 miteinander durch die Kondensatoren 513 und 514 gekoppelt. Die Eingangs/Ausgangs-Kopplungsinduktivitäten 511 und 512 sind mit offenen Enden der Resonatoren 503 bzw. 505 verbunden, wodurch ein Empfangs-Bandpassfilter 541 gebildet wird. Außerdem bewirken der Bypass-Kondensator 515, der die Kopplungselemente 511 und 513 überbrückt, und der Bypass-Kondensator 515, der die Kopplungselemente 512 und 514 unterdrückt, einen Dämpfungspol bei einer Frequenz, die höher als das Durchlassband ist.

Ein Ausgangsanschluss des Sendefilters 540 und ein Eingangsanschluss des Empfangs-Bandpassfilters 541 sind mit dem Antennenanschluss 529 über die Serieninduktivität 518 und den Parallelkondensator 517 beide zur Anpassung zwischen Anschlüssen verbunden. Die Schalter 519, 520, 521, 522 und 523 sind mit offenen Enden der Resonatoren 501, 502, 503, 504 und 505 über die Schalterkopplungskondensatoren 524, 525, 526, 527 bzw. 528 verbunden. Die anderen Enden der Schalter sind sämtlich geerdet. Auf diese Weise bilden das Sendefilter 540, das Empfangs-Bandpassfilter 541, der Sendeanschluss 530, der Empfangsanschluss 531 und der Antennenanschluss 529 die HF-Vorrichtung.

10 zeigt eine spezielle Schaltungsanordnung der Schalter 519 bis 523 mit einer PIN-Diode. Bezugszeichen 601 bezeichnet eine PIN-Diode. Die PIN-Diode 601 ist in Serie mit einem Kopplungskondensator 602 geschaltet, um einen Gleichstrom zu blockieren (äquivalent den Kondensatoren 524 bis 528 in 9), um eine Frequenzschieberschaltung zu bilden. Ein Steueranschluss 606 ist mit der Verbindung zwischen der PIN-Diode 601 und dem Kopplungskondensator 602 über einen Widerstand 605, einen Bypass-Kondensator 604 und eine Dämpfungsspule 603 verbunden. Eine Schiebespannung ist dem Steueranschluss 606 zugeführt, um die Verschiebung zwischen Bändern zu steuern.

D.h., die dem Steueranschluss 606 zugeführte Schiebespannung soll die PIN-Diode 601 ein- oder ausschalten. Wenn eine gewisse positive Spannung (Schiebespannung) höher als eine Vorspannung ist, die an einer Kathode der PIN-Diode 601 liegt, dem Steueranschluss 606 zugeführt wird, dann wird der Widerstand der PIN-Diode 601 in Vorwärtsrichtung ziemlich niedrig, so dass ein Strom in der Vorwärtsrichtung fließt und somit die PIN-Diode 601 eingeschaltet wird. Der Widerstand 605 dient der Steuerung der Stromstärke der PIN-Diode 601, wenn sie sich im Einschaltzustand befindet. Wenn hingegen eine Spannung von 0 Volt oder eine negative Vorspannung dem Steueranschluss 606 zugeführt wird, dann wird der Widerstand der PIN-Diode 601 in Vorwärtsrichtung ziemlich hoch, so dass kein Strom in Vorwärtsrichtung fließt, und somit wird die PIN-Diode 601 ausgeschaltet.

11 ist eine perspektivische Teilansicht der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 2, in der die gleichen Teile wie in 10 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bezugszeichen 701 bezeichnet einen Metallfolienresonator, Bezugszeichen 702 bezeichnet ein Substrat aus einer Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante, die ein Beispiel des ersten Substrats gemäß dieser Erfindung ist, Bezugszeichen 703 bezeichnet ein Substrat aus einer Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante, das ein Beispiel des zweiten Substrats gemäß dieser Erfindung ist, und Bezugszeichen 704 bezeichnet ein thermofixierendes Kunstharz.

Mehrere Metallfolienresonatoren 701 sind äquivalent den Resonatoren 501 bis 505, und die Metallfolienresonatoren 701 sind zwischen einem unteren Substrat 702 und einem oberen Substrat 703 angeordnet. Die Zwischenräume zwischen den Metallfolienresonatoren 701 sind mit einem thermofixierenden Kunstharz 704 ausgefüllt, das die Substrate 702 und 703 miteinander verbindet und integriert. Die die HF-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform bildenden Komponenten mit Ausnahme der Resonatoren 501 bis 505, wie beispielsweise Kondensatoren, Induktivitäten und Schalter, sind auf dem Substrat 702 befestigt, das aus der Keramik mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante besteht.

D.h., die Hochfrequenzschaltung ist in oder auf einer Oberfläche des Substrats 702 ausgebildet mit Ausnahme eines Teils des Filters (d.h. die Metallfolienresonatoren), und die Metallfolienresonatoren 701, von denen jeder ein Beispiel von wenigstens einem Teil des Filters dieser Erfindung ist, sind auf der Oberfläche des Substrats 703 ausgebildet.

12 zeigt eine Übertragungscharakteristik der HF-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 2. 12(a) zeigt eine Übertragungscharakteristik des Sendefilters 540, das aus der Sendeleitung vom Sendeanschluss 530 zum Antennenanschluss 529, den über die Serienkondensatoren 506 bzw. 507 mit der Sendeleistung verbundenen Resonatoren 501 und 502 und der Zwischenstufenkopplungsinduktivität 510 besteht. Die Kopplungsinduktivität 510, die Serieninduktivität 518, die mit Ausgangsanschluss des Sendefilters 540 verbunden ist, und die Erdungskondensatoren 508, 509 und 517 schaffen eine Tiefpasscharakteristik zur Unterdrückung von Harmonischen in einem Sendeband.

Die Induktivität 518 und der Kondensator 517 dienen zur Einstellung der Impedanzen des Sendefilters 540 und des Empfangsbandpassfilters 541, um zu verhindern, dass die Filter einander in ihren jeweiligen Frequenzbändern am Antennenanschluss 529 beeinträchtigen. Da die Impedanzen des Sendefilters 540 und des Empfangs-Bandpassfilters 541 auf diese Weise eingestellt sind, zeigt das Sendefilter 540 einen niedrigen Einfügungsverlust für das im Sendefrequenzband gesendete Signal, das ein Durchlassband ist, und kann daher das gesendete Signal vom Sendeanschluss 530 zum Antennenanschluss 529 mit geringer Dämpfung des gesendeten Signals übertragen.

Andererseits zeigt das Sendefilter 540 einen hohen Einfügungsverlust für das empfangene Signal im Empfangsfrequenzband und reflektiert daher das meiste des Eingangssignals im Empfangsfrequenzband. Das durch den Antennenanschluss 529 eingegebene Empfangssignal wird daher in Richtung auf das Empfangs-Bandpassfilter 41 gerichtet.

12(b) zeigt eine Übertragungscharakteristik des Empfangs-Bandpassfilters 541, das aus der Sendeleitung von dem Antennenanschluss 529 zum Empfangsanschluss 531, den geerdeten Resonatoren 503, 504 und 505, den Zwischenstufenkopplungskondensatoren 513 und 514 und den Eingangs/Ausgangs-Kopplungsinduktivitäten 511 und 512 besteht. Die Impedanzcharakteristik des Empfangs-Bandpassfilters 541 und die Impedanzen der Kondensatoren 515 und 516, die in der Bypass-Schaltung verwendete werden, schaffen einen Dämpfungspol, wie in 12(b) gezeigt.

In der in 9 gezeigten Schaltungsanordnung ist die Impedanz der Bypass-Schaltung äquivalent induktiv, da die Induktivitäten zum Koppeln des Eingangs und des Ausgangs verwendet werden, und der Dämpfungspol erscheint in einem Bereich in der Nähe einer Frequenz, wo die Impedanz des Empfangs-Bandpassfilters 541 kapazitiv wird, d.h. bei einer Sendefrequenz, die höher als eine Mittenfrequenz des Empfangs-Bandpassfilters 541 ist.

Das Empfangs-Bandpassfilter 541 zeigt einen niedrigen Einfügungsverlust für das empfangene Signal im Empfangsfrequenzband und kann das empfangene Signal vom Antennenanschluss 529 zum Empfangsanschluss 531 mit geringer Dämpfung des empfangenen Signals übertragen. Andererseits zeigt das Empfangs-Bandpassfilter 541 einen hohen Einfügungsverlust für das gesendete Signal im Sendefrequenzband und reflektiert daher das meiste des eingegebenen Signals im Sendefrequenzband. Somit wird das gesendete Signal vom Sendefilter 540 in Richtung auf den Antennenanschluss 529 geleitet.

Außerdem sind an die offenen Enden der Resonatoren 501, 502, 503, 504 und 505 Frequenzschiebeschaltungen angeschlossen, die aus Serienverbindungen der Schalterkopplungskondensatoren 524, 525, 526, 527 und 528 zum Blockieren eines Gleichstroms und den Schaltern 519, 529, 521, 522 und 523 bestehen, von denen jeweils ein Ende geerdet ist.

D.h., eine Resonanzfrequenz der Resonatoren 501 bis 505 wird durch eine kapazitive Komponente und eine induktive Komponente der entsprechenden Resonatoren und eine Kapazität ihrer entsprechenden Frequenzschieberschaltung zu dem Zeitpunkt bestimmt, wenn ihre entsprechenden Schalter 519 bis 523 im Einschalt- oder Ausschaltzustand sind. Wenn einer der Schalter 519 bis 523 eingeschaltet ist, dann ist die kapazitive Komponente der Frequenzschiebeschaltung erhöht, und dementsprechend ist die Resonanzfrequenz des Resonators herabgesetzt. Als Folge werden das Sperrband des Sendefilters 540 und die Mittenfrequenz und das Durchlassband des Empfangs-Bandpassfilters 541 auf eine niedrigere Frequenz verschoben. Wenn andererseits einer der Schalter 519 bis 523 ausgeschaltet ist, dann wird die kapazitive Komponente der Frequenzschiebeschaltung vermindert, und demgemäß wird die Resonanzfrequenz des Resonators erhöht. Als Folge werden das Sperrband des Sendefilters 540 und das Durchlassband des Empfangs-Bandpassfilters 541 auf eine höhere Frequenz verschoben. Mit anderen Worten, das Sperrband des Sendefilters 540 und das Durchlassband des Empfangs-Bandpassfilters 541 können synchron durch Betätigung der Schalter 519 bis 523 auf diese Weise verschoben werden.

12 zeigt die Beziehungen zwischen den Übertragungscharakteristika des Sendefilters 540 und des Empfangs-Bandpassfilters 541, die wie oben beschrieben aufgebaut sind, und des Ein- oder Ausschaltzustands der Schalter 519 bis 523 in einem Frequenzbereich von 800 bis 1000 MHz. Bezugszeichen 801 in 12(a) und Bezugszeichen 803 in 12(b) bezeichnen die Übertragungscharakteristika im Falle, dass alle Schalter 519 bis 523 eingeschaltet sind, und Bezugszeichen 802 in 12(a) und Bezugszeichen 804 in 12(b) bezeichnen die Übertragungscharakteristik im Falle, dass alle Schalter 519 bis 523 ausgeschaltet sind. Auf diese Weise können durch Schalten der Schalter 519 bis 523 das sendeseitige Sperrfrequenzband und das empfangsseitige Frequenzdurchlassband der HF-Vorrichtung synchron verändert werden.

Neben der oben beschriebnen PIN-Diode kann ein Transistor als Schalter 519 bis 523 dienen. Beispielsweise zeigt 13 einen Fall, bei dem ein Feldeffekttransistor (FET) 901 als Schalter 519 bis 523 dient. Eine Gate-Elektrode des FET 901 ist mit einem Steueranschluss 903 über einen Bypasskondensator 902 verbunden. Da der FET 901 eine spannungsgesteuerte Vorrichtung ist, wird kein Strom verbraucht, wenn die Vorrichtung eingeschaltet ist, anders als im Falle der PIN-Diode. Somit kann die Verwendung eines solchen FET 901 den Stromverbrauch vermindern. Wenn stattdessen eine Varactordiode als Schulter 519 bis 523 dient, können das sendeseitige Sperrband und das empfangsseitige Durchlassband kontinuierlich verändert werden.

Wie oben beschrieben, können gemäß dieser Ausführungsform das Sperrband des Sendefilters 540 und das Durchlassband des Empfangs-Bandpassfilters 541 der HF-Vorrichtung synchron durch den Strom oder die Spannung gesteuert werden, die von außen zugeführt werden. Daher kann selbst wenn ein gewisses breites Band erforderlich ist, eine Dämpfung vorgesehen werden, ohne die Anzahl der Stufen eines jeden Filters zu steigern. Da die Anzahl der Stufen klein ist, ist außerdem der Verlust vermindert. Als Ergebnis kann die HF-Vorrichtung selbst kleiner gemacht werden.

Da als Resonator der Metallfolienresonator verwendet wird, ist außerdem der Gütefaktor des Resonators verbessert. Und da das Substrat aus bei hoher Temperatur gebrannter Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante, die eine gute Hochfrequenzcharakteristik hat, auf der Oberfläche des Metallfolienresonators liegt, wird der Gütefaktor des Resonators weiter verbessert. Als Ergebnis kann der Verlust eines jeden der Filter herabgesetzt werden.

In der obigen Beschreibung ist das Sendefilter 540 auf der Sendeseite angeordnet, und das Empfangs-Bandpassfilter 541 ist auf der Empfangsseite angeordnet. Eine solche Anordnung von Sendefilter und Empfangsfilter kann jedoch augenscheinlich zahlreiche Modifikationen erfahren, wie beispielsweise die Verwendung eines Tiefpassfilters, und selbstverständlich sind diese Modifikationen in dieser Erfindung eingeschlossen.

Während die Resonatorvorrichtungen 501, 502 und die Impedanzvariationsvorrichtungen 519, 520 miteinander parallel durch die Kondensatoren verbunden sind, können sie stattdessen durch Induktivitäten miteinander verbunden sein.

Diese Erfindung ist am effektivsten, wenn sie in einem Funkgerät für ein System mit breitem Sendedurchlassband und Empfangsdurchlassband und schmalem Intervall zwischen dem Sendedurchlassband und dem Empfangsdurchlassband verwendet wird, wie beispielsweise bei PCS, EGSM und CDMA in Japan. Jedoch kann auch ein System vorgesehen werden, das anders als die oben beschriebenen ist.

Beispielsweise sind in einem weiteren System das Sendedurchlassband und das Empfangsdurchlassband jeweils unterteilt, mit Bandbreiten, die einander entsprechen, und zwar in zwei Bänder, d.h. ein sendendes Unterband und ein sendendes Oberband sowie ein empfangendes Unterband und ein empfangendes Oberband. Für die entsprechenden zwei Teilbänder wird ein Steuersignal verwendet, um zwischen dem Sendeband und dem Empfangsband synchron umzuschalten, wobei das sendende Unterband dem empfangenden Unterband zugeordnet ist und das sendende Oberband dem empfangenden Oberband zugeordnet ist. Dieses ist äquivalent der Verbreiterung des Intervalls zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz im Betrieb des Systems, und somit kann eine Dämpfung sichergestellt werden, ohne die Anzahl der Stufen eines jeden Filters zu vergrößern. Hier kann in diesem System durch Wahl des Bandes, das den durch das Steuersignal zu verwendenden Kanal enthält, das gesamte Sendedurchlassband und das gesamte Empfangsdurchlassband abgedeckt werden. Außerdem kann selbstverständlich die Anordnung gemäß dieser Erfindung an anderen Systemen mit TDMA und CDMA angewendet werden.

Da einige oder sämtliche der Kondensatoren und Induktivitäten, mit Ausnahme für die Resonatoren 501 bis 505, aus Elektroden im Substrat 702 aus der Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante bestehen, kann die Vorrichtung außerdem in geringerer Größe realisiert werden.

Die Konfiguration eines jeden Substrats in der HF-Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann die gleiche sein, wie jene nach der Ausführungsform 1 (gezeigt in 13 bis 16). D.h., das Substrat 702 kann äquivalent dem Substrat 101 sein, und das Substrat 703 kann äquivalent dem Substrat 106 sein.

Die HF-Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist insoweit beschrieben worden, dass sie im Betrieb nur ein System in der Beschreibung unterstützt. Sie kann jedoch auch mehrere Systeme im Betrieb unterstützen.

Die Konfiguration der insoweit beschriebenen HF-Vorrichtung, in der ein Substrat aus einer Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante auf einem anderem Substrat aus einer Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante liegt, ist nicht auf jene beschränkt, die in den 1 und 11 gezeigt sind, und können jene sein, die in 2, 3 und 4 gezeigt sind.

Im Falle, dass die zwei Substrate 106 auf dem Substrat 101 im Abstand voneinander angeordnet sind, wie in 2 gezeigt, und das Sendefilter 407 durch eines der Substrate 106 und 101 gebildet ist, und das Empfangsfilter 408 durch das andere der Substrate 106 und 101 gebildet ist, können das Sendefilter 407 und das Empfangsfilter 408 daran gehindert werden, einander zu stören, und daher kann eine HF-Vorrichtung hoher Leistung realisiert werden.

In der obigen Beschreibung ist die HF-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung beschrieben worden als aus dem Substrat 101 oder 702 aus einer Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante und dem Substrat 106 oder 703 aus einer Keramik hoher Dielektrizitätskonstante darauf liegend bestehend. Das Substrat 101 oder 702 und das Substrat 106 oder 703 können jedoch auch Seite an Seite angeordnet sein.

17 zeigt eine Anordnung, in der die Substrate 101 und 106 Seite an Seite angeordnet sind, und eine Hochfrequenzschaltung auf oder im Substrat 101 und eine Hochfrequenzschaltung im Substrat 106 miteinander durch das Verdrahtungsmuster 201 verbunden sind. In einem solchen Falle kann der gleiche Effekt, wie oben beschrieben, erreicht werden.

Wie oben beschrieben, wird gemäß dieser Erfindung die Metallfolie für den Resonator verwendet, der den Duplexer bildet, und eine Keramik mit hoher Dielektrizitätskonstante, die eine gute Materialcharakteristik hat, ist auf der Oberseite des Resonators angeordnet, wodurch der Resonator mit niedrigem Verlust realisiert werden kann. Weiterhin bilden äußere Komponenten, die in oder auf der Oberseite der bei niedriger gebrannten Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante angeordnet sind, mehrschichtige Schalter für mehrere Systeme, und der Duplexer ist auf deren Oberseite ausgebildet, wodurch eine kompakte HF-Vorrichtung mit geringem Verlust, die auch für TDMA und CDMA vorgesehen ist, geschaffen werden kann.

Gemäß dieser Erfindung kann eine HF-Vorrichtung angegeben werden, die einen niedrigen Filterverlust hat und nicht an einem Problem um eine Leitungsimpedanz leidet, oder eine kompakte HF-Vorrichtung, die nicht an einem Problem um eine Leitungsimpedanz leidet.


Anspruch[de]
  1. HF-Vorrichtung, die umfasst:

    ein erstes Substrat (101, 702), das aus einem Material mit einer niedrigeren relativen Dielektrizitätskonstante besteht und eine erste Hochfrequenzschaltung für ein niedrigeres Frequenzband aufweist, die darin oder an einer Oberfläche desselben ausgebildet ist; und

    ein zweites Substrat (106, 703), das aus einem Material mit einer höheren relativen Dielektrizitätskonstante besteht,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    wenigstens ein Teil eines Filters einer zweiten Hochfrequenzschaltung für ein höheres Frequenzband in dem zweiten Substrat (106, 703), an seiner Oberfläche oder in seiner Nähe vorhanden ist, und die erste Hochfrequenzschaltung sowie die zweite Hochfrequenzschaltung miteinander verbunden sind.
  2. HF-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Substrat (106) über dem ersten Substrat (101) angeordnet wird und der Teil des Filters zwischen dem ersten Substrat (101) und dem zweiten Substrat (106) eingeschlossen ist.
  3. HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das zweite Substrat (106) teilweise über dem ersten Substrat (101) angeordnet ist, eine Halbleitervorrichtung oder passive Vorrichtung in einem Bereich in der Oberfläche des ersten Substrats (101) vorhanden ist, über dem das zweite Substrat (106) nicht angeordnet ist, und ein mehrschichtiges Verdrahtungsmuster (201), das aus Kupfer oder Silber besteht, in dem ersten Substrat (101) ausgebildet ist, und so die erste Hochfrequenzschaltung ausgebildet wird.
  4. HF-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das zweite Substrat (106) eine Vielzahl von Substraten umfasst, die auf dem ersten Substrat (101) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei eines der Vielzahl von Substraten ein Sendefilter bildet und ein anderes der Vielzahl von Substraten ein Empfangsfilter bildet.
  5. HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das niedrigere Frequenzband ein Frequenzband für einen TDMA-Modus ist und das höhere Frequenzband ein Frequenzband für einen CDMA-Modus ist.
  6. HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste und das zweite Substrat (101, 106) aus mehrschichtiger und integral geformter Keramik bestehen.
  7. HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Substrat (101) aus LTCC-Sinter-Keramik besteht und das zweite Substrat (106) aus HTCC-Sinter-Keramik besteht.
  8. HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei ein Teil des Filters eine Resonator-Elektrode (107, 701) ist und die Resonator-Elektrode durch eine Metallfolie gebildet wird.
  9. HF-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die HF-Vorrichtung integriert wird, indem ein Raum, der durch das erste Substrat (101), das zweite Substrat (106) und die Resonator-Elektrode (107, 701) gebildet wird, mit einem wärmehärtbaren Harz (108, 704) gefüllt wird.
  10. HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Halbleitervorrichtung (103a-e, 601) eine PIN-Diodenvorrichtung, eine GaAs-Halbleitervorrichtung, eine Feldeffekttransistor (FET)-Vorrichtung oder eine Varactor-Dioden-Vorrichtung enthält und Umschalten zwischen der ersten Hochfrequenzschaltung und der zweiten Hochfrequenzschaltung durch eine Betätigung einer der Vorrichtungen erreicht wird.
  11. HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das zweite Substrat (106) ganz oder teilweise mit einer Abschirmelektrode abgedeckt ist.
  12. HF-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die passive Vorrichtung ein SAW-Filter (102a-b) mit einer hermetisch abgesiegelten Elektrode enthält.
  13. Kommunikationsvorrichtung, die umfasst:

    eine Sendeschaltung, eine Empfangsschaltung und eine Antenne, die Senden und/oder Empfangen von HF-Signalen ausführen, und

    eine HF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die verwendet wird, um das gesendete Signal und/oder das empfangene Signal zu filtern, wobei die HF-Vorrichtung für wenigstens zwei oder mehr Bänder vorhanden ist.
Es folgen 21 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com