專利名稱：高頻復合元件和用此元件的移動通信裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及高頻復合元件和移動通信裝置，特別涉及能用于多種不同的移動通信系統的高頻復合元件和移動通信裝置。
目前在北美，使用雙頻帶(Dual-band)移動電話作為移動通信裝置。這種雙頻帶移動電話既能用于以使用880MHz頻帶的高級移動電話服務(AMPS:Advanced Mobile Phone Services)為代表的碼分多址(CDMA:Code DivisionMultiple Access)技術，也能用于以使用1.9GHz頻帶的個人通信服務(PCS:Personal Communication Services)為代表的時分多址(TDMA:Time DivisionMultiple Access)技術。
圖8表示傳統的雙頻帶移動電話結構一部分的方框圖。這是880MHz頻帶的AMPS與1.9GHz頻帶的PCS的組合的一例。雙頻帶移動電話50包括天線51、天線共用器(diplexer)52和包括AMPS與PCS系統的2個信號通道。天線共用器通過天線，將接收到的信號分配到AMPS系統或者PCS系統，同時將發送信號從AMPS系統或者PCS系統發送到天線51上。AMPS系統包括雙工器(duplexer)53，這種雙工器53用于分離AMPS的發送/接收信號，并送到發送部分Txa和接收部分Rxa。PCS系統包括雙工器(duplexer)54，這種雙工器54用于分離PCS的發送/接收信號，并送到發送部分Txp和接收部分Rxp。
下面，以AMPS系統為例對雙頻帶移動電話50的動作進行說明。在發送時，天線共用器52選擇來自由雙工器53選擇的發送部分Txa的信號，并由天線51發送信號。在接收時，將由天線51接收到的信號發送到由天線共用器52選擇的AMPS系統，并在雙工器53選擇接收部分Rxd后，將信號進一步發送到接收部分Rxa。此外，在PCS的場合，用同樣的動作進行發送/接收。
在上述傳統的雙頻帶移動電話中，前置部分由1個天線共用器和2個雙工器構成。但是，當發送信號的頻帶接近于接收信號的頻帶時，必須使雙工器的衰減特性更加陡峭。為此，雙工器的尺寸增加。其結果，有雙頻帶移動電話(移動通信裝置)的尺寸增加的問題。
本發明的目的是提供能小型化的高頻復合元件和使用它的移動通信裝置。
為達到確實目的，本發明的第1發明的高頻復合元件，構成用于CDMA/TDMA共用系統的移動通信裝置的前置部分的一部分，所述高頻復合元件，包括天線共用器，所述天線共用器將由天線接收到的信號分配到CDMA信號通道或者TDMA信號通道，并將來自CDMA信號通道或者TDMA信號通道的信號發送到天線，雙工器，所述雙工器設置在天線共用器的后級，并將CDMA信號通道分離成發送部分和接收部分，高頻開關，所述高頻開關設置在天線共用器的后級，并將TDMA信號通道分離成發送部分和接收部分。
此外，這種高頻復合元件，還包括高頻濾波器，所述高頻濾波器至少連接到所述天線共用器與所述高頻開關之間、所述高頻開關后級的發送部分和所述高頻開關后級的接收部分的一個地方。
此外，這種高頻復合元件，至少用對多個電介質層進行疊層形成的多層襯底，構成所述天線共用器、所述雙工器和所述高頻開關中的一個。
本發明的另一方面的移動通信裝置，包括天線，發送部分，接收部分和上述的高頻復合元件。
本發明的高頻復合元件構成用于CDMA/TDMA共用系統的移動通信裝置的前置部分的一部分，并由高頻開關進行TDMA側的發送/接收之間的開關。其結果，能小型化高頻復合元件。
在本發明的移動通信裝置中，因為包含小型的高頻復合元件，所以能小型化用于CDMA/TDMA共用系統的移動通信裝置的前端部分。


圖1表示按照本發明實施例1的高頻復合元件的方框圖。
圖2表示構成圖1中高頻復合元件的天線共用器的電路圖。
圖3表示構成圖1中高頻復合元件的雙工器的電路圖。
圖4表示構成圖1中高頻復合元件的高頻開關的電路圖。
圖5表示圖1中高頻復合元件的細節結構的部分立體圖。
圖6表示按照本發明實施例2的高頻復合元件的方框圖。
圖7表示構成圖6中高頻復合元件的高頻濾波器的電路圖。
圖8表示傳統的雙頻帶移動電話(移動通信裝置)結構一部分的方框圖。
下面，參照附圖對實施本發明的最佳實施例進行說明。
實施例1
圖1表示按本發明實施例1相關的高頻復合元件的方框圖。高頻復合元件10包括天線共用器11，包含在CDMA技術的AMPS系統中的雙工器12，包含在TDMA技術的PCS系統中的高頻開關13。此外，用虛線圍住的部分構成多層襯底(未圖示)。
此外，將天線ANT連接到天線共用器11的第1端口P11上，將AMPS系統的雙工器12的第1端口P21連接到第2端口P12上，將PCS系統的高頻開關13的第1端口P31連接到第3端口P13上。
而且，在AMPS系統中，將發送部分Txa連接到雙工器12的第2端口P22上，將接收部分Rxa連接到第3端口P23上。
此外，在PCS系統中，將發送部分Txp連接到高頻開關13的第2端口P32上，將接收部分Rxp連接到第3端口P33上。
圖2表示構成圖1中高頻復合元件的天線共用器的電路圖。用電感器L1a和L1b以及電容器C1a到C1e構成雙工器11。
將電感器L1a和電容器C1a構成的并聯電路連接到第1端口P11和第2端口P12之間。通過電容器C1b，將并聯電路的第2端口P12接地。
將電容器C1c和C1d串聯連接在第1端口P11和第3端口P13之間。通過電感器L1b和電容器C1e，將電容器C1c和C1d的接點接地。
也就是說，在第1端口P11和第2端口P12之間構成低通濾波器，在第1端口P11和第3端口P13之間構成高通濾波器。
這種場合，在第1端口P11和第2端口P12之間構成低通濾波器僅允許與第2端口P12連接的AMPS系統(低頻帶側)的發送/接收信號通過。在第1端口P11和第3端口P13之間構成高通濾波器僅允許與第3端口P13連接的PCS系統(高頻帶側)的發送/接收信號通過。
圖3表示構成圖1中高頻復合元件的雙工器的電路圖。用電感器L2a到L2d以及電容器C2a到C2j構成雙工器12。
將相互并聯連接的電感器L2a和電容器C2a構成的諧振器Q1、相互并聯連接的電感器L2b和電容器C2b構成的諧振器Q2，設置在第1端口P21和第2端口P22之間。這種場合，用磁耦合度M，耦合諧振器Q1的電感器L2a與諧振器Q2的電感器L2b。
通過電容器C2c，將諧振器Q1的一端連接到第1端口P21上，將另一端接地。此外，通過電容器C2d，將諧振器Q2的一端連接到第2端口P22上，將另一端連接在第1端口P21與第2端口P22之間。
另一方面，將相互并聯連接的電感器L2c和電容器C2f構成的諧振器Q3、相互并聯連接的電感器L2d和電容器C2g構成的諧振器Q4，設置在第1端口P21和第3端口P23之間。這種場合，用磁耦合度M，耦合諧振器Q3的電感器L2c與諧振器Q4的電感器L2d。
通過電容器C2h，將諧振器Q3的一端連接到第1端口P21上，將另一端接地。此外，通過電容器C2i，將諧振器Q4的一端連接到第3端口P23上，將另一端接地。將電容器C2j連接在第1端口P21與第3端口P23之間。
也就是說，在第1端口P21和第2端口P22之間以及在第1端口P21和第3端口P23之間構成帶通濾波器。這種場合，在第1端口P21和第2端口P22之間構成帶通濾波器僅使來自與第2端口P22連接的發送部分Txa發送的信號通過，在第1端口P21和第3端口P23之間構成帶通濾波器僅使來自與第3端口P23連接的接收部分Rxa接收的信號通過。
圖4表示構成圖1中高頻復合元件的高頻開關的電路圖。用二極管D1和D2、電感器L3a到L3c、電容器C3a到C3e、電阻器R3a構成高頻開關13。此外，電感器L3a是并聯陷波線圈，電感器L3b是扼流圈。
用使二極管D1的陰極向著第1端口P31的方法，將二極管D1連接在第1端口P31和第2端口P32之間。將二極管D1并聯連接到電感器L3a和電容器C3a構成的串聯電路上。
通過電容器C3b，將向著第2端口P32的二極管D1的另一側、即陽極，連接到第2端口P32上，并通過電感器L3b和電容器C3c接地。此外，將控制端Vc1連接到電感器L3b和電容器C3c的接點上。
將電感器L3c和電容器C3d串聯連接在第1端口P31和第3端口P33之間。通過二極管D2和電容器C3e，將電感器L3c與電容器C3d的接點接地。此外，通過電阻器R3a，將控制端Vc2連接到二極管D2的陰極與電容器C3e的接點上。
圖5表示圖1中高頻復合元件的詳細結構的部分立體圖。高頻復合元件10包括多層襯底21。雖然在圖5中沒有示出，但多層襯底21包含構成天線共用器11(如圖2所示)的電感器L1a和L1b以及電容器C1a到C1e，構成雙工器12(如圖3所示)的電感器L2a到L2d以及電容器C2a到C2j，構成高頻開關13(如圖4所示)的電感器L3a和L3c以及電容器C3a到C3e。
這種場合，用多層襯底21內形成的線條狀電極，構成電感器L1a、L1b、L2a到L2d、L3a和L3c。用多層襯底21內形成的電容器電極，或者電容器電極與接地電極，構成電容器C1a到C1e、C2a到C2j、C3a到C3e。因此，分別將電感器L1a、L1b、L2a到L2d、L3a和L3c以及電容器C1a到C1e、C2a到C2j、C3a到C3e包含在多層襯底21的內部。
此外，在多層襯底21的表面上安裝由芯片元器件組成的高頻開關13(如圖4所示)構成的二極管D1和D2、電感器(扼流圈)L3b和電阻器R3a。
此外，利用絲網印刷等，從多層襯底21的內表到底面形成12個外部端Ta到T1。將這些外部端Ta到T1分別作為天線共用器11的第1端口P11、雙工器12的第2端口P22和第3端口P23、高頻開關13的第2端口P32和第3端口P33以及控制端Vc1和Vc2、以及接地端。
并且，用使金屬引出線22的相對短邊的突起221和222與用作接地線的外端Tf和T1對接的方法，將金屬引出線22設置在多層襯底21上，以便覆蓋安裝在其上的元件。
在多層襯底21的內部，將天線共用器11的第2端口P12連接到雙工器12的第1端口P21上，并將天線共用器11的第3端口P13連接到高頻濾波器13的第1端口P31上。
下面，對具有圖1所示結構的高頻復合元件10的動作進行說明。首先，當發送AMPS系統(880MHz頻帶)的信號時，AMPS系統的發送信號通過雙工器12和天線共用器11，并由連接到天線共用器11的第1端口P11的天線ANT進行發送。
這種場合，利用將帶通濾波器連接到雙工器12的第1端口P21與第3端口P23之間，使得發送信號不會進入接收部分Rxa。此外，利用將高通濾波器連接到天線共用器11的第1端口P11與第3端口P13之間，使得AMPS系統的發送信號不會進入PCS系統。
接著，當發送PCS系統(900MHz頻帶)的信號時，利用將控制電壓3V施加到控制端Vc1(如圖4所示)，PCS系統的高頻開關13接通二極管D1。這樣，PCS系統的發送信號通過高頻開關13和天線共用器11，然后由連接到天線共用器11的第1端口P11的天線ANT進行發送。
這種場合，利用將0V施加到控制端Vc2(如圖4所示)，高頻開關13接通二極管D2，使得發送信號不會進入到接收部分Rx。此外，利用將低通濾波器連接到天線共用器11的第1端口P11與第2端口P12之間，使得PCS系統的發送信號不會進入AMPS系統。
接著，當接收AMPS系統和PCS系統的信號時，連接在雙工器12的第1端口P21與第2端口P22之間的帶通濾波器，使得AMPS系統的接收信號不會進入到發送部分Txa。利用將0V施加到控制端Vc2和將控制電壓3V施加到控制端Vc2，PCS高頻開關13斷開二極管D1和D2。這使得僅將PCS接收的信號發送到PCS接收部分Rxp，并防止接收信號進入到PCS發送部分Txp。
此外，類似于發送的場合，天線共用器11防止AMPS接收信號進入到PCS系統，并且防止PCS S接收信號進入到AMPS系統。
在前述實施例1的高頻復合元件中，因利用構成元件比雙工器少的小型高頻開關在TDMA的PCS系統的發送/接收之間進行切換，所以能謀得高頻復合元件的小型化。其結果，也能使裝有這種高頻復合元件的移動通信裝置小型化。
此外，利用對多層陶瓷原料層進行疊層形成的多層襯底，構成成為高頻復合元件的天線共用器、雙工器和高頻開關。因此，能將天線共用器、雙工器和高頻開關的連接設置在多層襯底的內部。其結果，不需要在天線共用器與雙工器之間以及在天線共用器與高頻開關之間進行匹配調整的匹配電路。因此，能進一步使高頻復合元件小型化。
此外，因由電感器和電容器構成天線共用器與雙工器、由二極管、電感器和電容器構成高頻開關，所以能減少由于元器件之間的布線造成的損耗。此外，將天線共用器、雙工器和高頻開關包含或者安裝在多層襯底中，通過多層襯底內部構成的連接單元相互連接。因此，能減少高頻復合元件整體的損耗。同時，也能使裝有這種高頻復合元件的移動通信裝置具有高的性能。
此外，因為用作電感器的線條狀電極包含在多層襯底中，所以利用波長縮短效應，能縮短作為電感器的線條狀電極。因此，能減小線條狀電極的插入損耗，并實現高頻復合元件的小型化和低損耗化。其結果，能同時實現裝有這種高頻復合元件的移動通信裝置的小型化和高性能化。
實施例2圖6表示按照本發明實施例2的高頻復合元件的方框圖。與實施例1的高頻復合元件10(如圖1所示)不同，在高頻復合元件20中，將高頻濾波器14連接到包括在PCS系統中的高頻開關13后級的發送部分Txp。
圖7表示構成圖6中高頻復合元件的高頻濾波器的電路圖。用電感器L4a和電容器C4a與C4b構成高頻濾波器14。
此外，將電感器L4a連接在第1端口P41或2端口P42之間。將電容器C4a與電感器L4a平行連接。通過電容器C4b，將電感器L4a的第2端口P42接地。
采用前述的結構，則高頻濾波器14通過電感器L4a和電容器C4a與C4b，構成低通濾波器。這種低通濾波器能衰減PCS系統的2次諧波和3次諧波。
在前述實施例2的高頻復合元件中，因將高頻濾波器連接到TDMA技術的PCS系統上，所以能衰減2次諧波和3次諧波。其結果，能改善TDMA技術一側的發送/接收質量。
特別，如圖6所示，在將高頻濾波器連接到高頻開關后級的發送部分的場合，當發送信號時，高頻濾波器能衰減由包括在發送部分中的高功率放大器產生的失真信號。因此，能減小在接收部分一側的插入損耗。
在前述的實施例中，雖然將高頻復合元件用于AMPS系統和PCS系統的組合，但本發明不限于這種組合，只要是CDMA技術與TDMA技術的組合，可以是任何的組合。
此外，在前述的實施例中，雖然對具有2系統的信號通道的場合進行了說明，但本發明對具有3個以上的信號通道的場合，也能得到相同的效果。
此外，在前述的每個實施例中，雖然對高頻濾波器是低通濾波器的場合進行了說明，但只要濾波器能衰減諧波，使用帶通濾波器或者帶阻濾波器也能得到相同的效果。
特別，當用陷波濾波器作為帶阻濾波器中的1個時，僅能衰減要衰減的2次諧波和3次諧波近旁的頻率信號。其結果，能減小對基本頻率通過頻帶的影響。因此，與低通濾波器和帶通濾波器中衰減整個諧波帶的場合相比，能減小基本頻率通過頻帶的插入損耗。其結果，能減小高頻復合元件整體的損耗。
如前所述，采用本發明的高頻復合元件，則能用比雙工器構成元件少的小型高頻開關進行TDMA技術的PCS系統的發送/接收之間的交換。因此，能使高頻復合元件小型化。
此外，因用對多個電介質層進行疊層形成的多層襯底，構成天線共用器、雙工器和高頻開關，所以能將天線共用器、雙工器和高頻開關設置在多層重疊的內部。其結果，不需要在天線共用器與雙工器之間以及在天線共用器與高頻開關之間進行匹配調整的匹配電路。因此，能進一步使高頻復合元件小型化。
因由電感器和電容器構成天線共用器與雙工器、由二極管、電感器和電容器構成高頻開關，所以能減少由于元器件之間的布線造成的損耗。此外，將天線共用器、雙工器和高頻開關包含或者安裝在多層襯底中，通過多層襯底內部構成的連接單元相互連接。因此，能減少高頻復合元件整體的損耗。同時，也能使裝有這種高頻復合元件的移動通信裝置具有高的性能。
在上述實施例2的高頻復合元件中，因將高頻濾波器連接到TDMA技術的PCS系統上，所以能衰減2次諧波和3次諧波。其結果，能改善TDMA技術一側的發送/接收質量。
此外，在本發明的移動通信裝置中，因裝有能減小損耗的小型高頻復合元件，所以能使移動通信裝置的小型化和具有高性能。
雖然本發明以前述的實施例進行了說明，但應該指出，只要不脫離本發明的精神，可以作種種修改和變化。本發明的保護范圍完全由本發明的權利要求書所確定。
權利要求
1．一種高頻復合元件，構成用于CDMA/TDMA共用系統的移動通信裝置的前置部分的一部分，其特征在于，包括天線共用器，所述天線共用器將由天線接收到的信號分配到CDMA信號通道或者TDMA信號通道，并將來自CDMA信號通道或者TDMA信號通道的信號發送到天線，雙工器，所述雙工器設置在天線共用器的后級，并將CDMA信號通道分離成發送部分和接收部分，高頻開關，所述高頻開關設置在天線共用器的后級，并將TDMA信號通道分離成發送部分和接收部分。
2．如權利要求1所述的高頻復合元件，其特征在于，還包括高頻濾波器，所述高頻濾波器至少連接到所述天線共用器與所述高頻開關之間、所述高頻開關后級的發送部分和所述高頻開關后級的接收部分的1個地方。
3．如權利要求1或2所述的高頻復合元件，其特征在于，至少用對多個電介質層進行疊層形成的多層襯底，構成所述天線共用器、所述雙工器和所述高頻開關中的一個。
4．一種移動通信裝置，包括天線，發送部分，接收部分和高頻復合元件，其特征在于，所述高頻復合元件是如權利要求1至3任一項所述的高頻復合元件。
全文摘要
本發明揭示一種能小型化的高頻復合元件和使用它的移動通信裝置。高頻復合元件包括天線共用器,雙工器和高頻開關。天線共用器由第1電感器和第1電容器構成。雙工器由第2電感器和第2電容器構成。高頻開關由第1二極管和第2二極管、第3電感器以及第3電容器構成。
文檔編號H04L27/00GK1301088SQ0013747
公開日2001年6月27日 申請日期2000年12月21日 優先權日1999年12月21日
發明者降谷孝治, 田中浩二, 渡邊貴洋, 武藤英樹, 上嶋孝紀, 中島規巨 申請人:株式會社村田制作所