专利名称：电子电路装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电子电路装置，更具体地，涉及具有高频滤波器的电子电路装置。
背景技术：
在便携式电话等中的射频发送器或接收器中采用高频滤波器，将这些高频滤波器设计成具有高的滤波性能。将声波滤波器用作高频滤波器。声滤波器可以是表面声波(SAW)滤波器或膜体声谐振器(FBAR)滤波器。SAW滤波器尺寸紧凑、重量轻并且形状因数优异。FBAR滤波器在较高频率具有优异的滤波性能并且可以小型化。发送器中采用的高频滤波器可以连接到高功率放大器电路的输入或输出端子或者连接到这二者，并用于截止除期望频率以外的频率分量。接收器中采用的高频滤波器可以连接到低噪声放大器电路的输入或输出端子或者连接到这二者，并仅允许期望的频率分量到下一级电路(该电路可以是放大器电路或者混频器)。日本特开2004-104449号公报公开了这种高频滤波器。
然而，如果与放大器电路的输入端子相连接的滤波器的输出侧具有大的回程损耗(return loss)S22，则该滤波器使放大性能劣化。类似地，如果与放大器电路的输出端子相连接的滤波器的输入侧具有大的回程损耗S11，则该滤波器使放大性能劣化。
传统上，为了减小滤波器的回程损耗，附加地采用阻抗匹配电路或者隔离器。
然而，阻抗匹配电路的使用产生了如下问题可以获得阻抗匹配的频率取决于电路常数。因此难以在所使用的频率范围上全部减小回程损耗。隔离器的使用由于磁性物质的存在而使得难以实现小型化。
发明内容
因此，鉴于上述情况构思出本发明，并且本发明提供一种回程损耗减小、性能更高、频率范围更宽且尺寸更小的电子电路装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种电子电路装置，其包括多个滤波器；以及与滤波器相连接的90度混合电路。施加给该90度混合电路的第一端子的信号不能从其中通过、被滤波器反射并返回第一端子。因此，可以减小回程损耗并且提供回程损耗减小、性能更高、频率范围更宽且尺寸更小的电子电路装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子电路装置，其包括具有输入端子和输出端子的第一滤波器；具有输入端子和输出端子的第二滤波器；具有第一输入端子和第二输入端子的第一90度混合电路，其中第一滤波器的输出端子与第一90度混合电路的第一输入端子相连接，并且第二滤波器的输出端子与第一90度混合电路的第二输入端子相连接。该电子电路装置可以进一步包括具有第一输出端子和第二输出端子的第二90度混合电路，其中第二90度混合电路的第一输出端子与第一滤波器的输入端子相连接，并且第二90度混合电路的第二输出端子与第二滤波器的输入端子相连接。
通过结合附图阅读以下详细说明，本发明的其他目的、特征和优点将更加显而易见，在附图中图1是在与便携式电话终端中的高功率放大器电路的输入侧相连接的滤波器的回程损耗S22每5dB地从-5dB变化到-35dB的情况下功率增加效率作为输入功率(dBm)的函数的模拟结果的曲线图；图2是在与便携式电话终端中的高功率放大器电路的输出侧相连接的滤波器的回程损耗S11以5dB的步进从-5dB变化到-35dB的情况下功率增加效率作为输入功率(dBm)的函数的模拟结果的曲线图；图3是例示90度混合电路的功能的框图；图4示出了包括1/4波长线的90度混合电路的结构；
图5示出了包括集总参数电路元件的90度混合电路的另一结构；图6是例示本发明第一实施例的原理的框图；图7是本发明第一实施例的电路图；图8是本发明第一实施例的分解立体图；图9是本发明第一实施例中的回程损耗S22的频率相关性的曲线图；图10是本发明第一实施例的变型例的分解立体图；图11是本发明第二实施例的电路图；图12是在本发明第二实施例中的依赖于输入功率的功率增加效率的曲线图；图13是本发明第三实施例的框图；图14是在本发明第三实施例中的依赖于输入功率的功率增加效率的曲线图；以及图15是本发明第四实施例的框图。
具体实施例方式
现在将对由于与便携式终端设备(例如便携式电话终端)中的高功率放大器电路相关联的滤波器具有大的回程损耗的情况而导致的问题进行说明。
图1是在与便携式电话终端中的高功率放大器电路的输入侧相连接的滤波器的回程损耗S22每5dB地从-5dB变化到-35dB的情况下功率增加效率作为输入功率(dBm)的函数的模拟结果的曲线图。附于曲线的数字是回程损耗S22的值。从该曲线图中可以看出功率增加效率随着回程损耗S22的增大而降低。
图2是在与便携式电话终端中的高功率放大器电路的输出侧相连接的滤波器的回程损耗S11按5dB的步进从-5dB变化到-35dB的情况下功率增加效率作为输入功率(dBm)的函数的模拟结果的曲线图。附于曲线的数字是回程损耗S11的值。从该曲线图中可以看出功率增加效率随着回程损耗S11的增大而降低。
以上模拟结果表示可以通过降低滤波器的回程损耗来改进放大器电路的性能。
现在将参照图3来说明90度混合电路的操作。90度混合电路110具有第一输入端子112、第二输入端子114、第一输出端子116以及第二输出端子118。输入信号源115与第一输入端子112相连接，并且通过阻抗电路122接地。第二输入端子114、第一输出端子116和第二输出端子118分别通过阻抗电路124、126和128接地。
施加给90度混合电路110的第一输入端子112的信号被等分为二，从而输入功率的一半输出给第一输出端子116，另一半输出给第二输出端子118，如实线箭头所示。此时，输出给第二输出端子118的信号的相位滞后于输出给第一输出端子116的信号。混合电路110的输出端子116和118所反射的信号具有相同的功率以及180度的异相关系(其中在第二输出端子118的信号的相位滞后于在第一输出端子116的信号)。在此情况下，反射信号仅传播到第二输入端子114，不传播到第一输入端子112，如图3中的虚线所示。
90度混合电路110可以通过用作移相器的1/4波长(λ)线来实现，其中一个波长是施加给90度混合电路110的信号的波长。图4示出了包括1/4波长线132、134、136和138的90度混合电路110的结构。1/4波长线132与第一输入端子112和第一输出端子116相连接。1/4波长线134与第一输入端子112和第二输入端子114相连接。1/4波长线136连接在第一输出端子116与第二输出端子118之间。1/4波长线138连接在第二输入端子114与第二输出端子118之间。
90度混合电路110可以通过电感器和电容器(这些元件是集总参数电路元件)来形成。图5示出了包括集总参数电路元件的90度混合电路的结构。90度混合电路110的第一输入端子112和第二输入端子114分别通过电容器142和144接地，第一输出端子116和第二输出端子118分别通过电容器146和148接地。电感器141连接在第一输入端子112与第一输出端子116之间。电感器143连接在第一输入端子112与第二输入端子114之间。电感器145连接在第一输出端子116与第二输出端子118之间。电感器147连接在第二输入端子114与第二输出端子118之间。
如上所述，90度混合电路110可以通过相位线或者集总参数电路元件来实现，并且可以是相位线与集总参数电路元件的组合。
现在将对根据本发明第一实施例的具有90度混合电路和滤波器的滤波器电路进行说明。
图6示出了第一实施例的原理。第一实施例的滤波器电路配备有第一90度混合电路150、第二90度混合电路152、第一滤波器154和第二滤波器156。第一混合电路150的第一输出端子163和第二输出端子165分别与滤波器154和156的输入端子相连接。第二混合电路152的输入端子分别与滤波器154和156的输出端子相连接。
现在考虑对第一输入端子162施加信号的情况。高频信号源155与第一90度混合电路150的第一输入端子162相连接，并通过阻抗电路172接地。第一混合电路150的第二输入端子164通过阻抗电路174接地。第二混合电路152的第一输出端子166通过阻抗电路176接地。第二混合电路152的第二输出端子168通过阻抗电路178接地。
施加给混合电路150的第一输入端子162的输入信号被等分为二，从而输入功率的一半通过90度混合电路150的第一输出端子163输出，另一半通过其第二输出端子165输出，如实线箭头所示。在第二输出端子165可获得的信号滞后于在第一输出端子163可获得的信号。
第一滤波器154和第二滤波器156反射的信号传播到第一输出端子163和第二输出端子165。如已经参照图3进行了说明的，滤波器反射的信号几乎不传播到第一输入端子162，而传播到第二输入端子164，如虚线箭头所示。然后，信号流入地并被消耗。施加给第一输入端子162的输入信号的反射波几乎不输出到该端子，从而可以极大地降低回程损耗S11。
施加给第一滤波器154和156的信号由此被滤波，使得各个期望的频率分量可以通过其。来自第一滤波器154和第二滤波器156的信号分别施加给第二混合电路152的第一输入端子167和第二输入端子169。这些信号具有相同的功率和等于90度的相位差(其中施加给第二输入端子169的信号滞后于施加给第一输入端子167的信号)。通过第二混合电路152的第二输出端子168输出组合了这两个输入信号的功率的信号，如实线箭头所示。
通过第一滤波器154和第二滤波器156对施加给第一输入端子167的信号进行滤波，仅仅期望的频率分量输出给第二输出端子168，从而可以实现滤波功能。
现在考虑对第二混合电路152的第二输出端子168施加信号的情况。第一滤波器154和第二滤波器156反射的信号几乎不输出到第二输出端子168，从而可以降低回程损耗S22。结果，第一实施例的滤波器电路使回程损耗S11和S22都降低。
图7是根据本发明第一实施例的滤波器电路装置的电路图。滤波器电路240具有第一90度混合电路150、第二90度混合电路152、第一滤波器154以及第二滤波器156。第一90度混合电路150包括1/4波长线182、184、186和188，第二90度混合电路152包括1/4波长线192、194、196以及198。在90度混合电路150和152中的每一个中，如图4所示地连接1/4波长线。第一滤波器154和第二滤波器156是FBAR滤波器。
图8是滤波器电路装置140的分解立体图，其在形成多层结构的陶瓷基板上形成有多条相位线并且在其上安装有多个滤波器。在作为多层结构的一部分的第一陶瓷基板400上安装有第一滤波器154和第二滤波器156。在第一陶瓷基板400上形成有用于形成第一90度混合电路150的1/4波长线182和188，并且在其上安装有用于形成第二90度混合电路152的1/4波长线192和198。多层结构具有第二陶瓷基板402。在第二陶瓷基板402上形成有第一90度混合电路150的1/4波长线184和186，并且在其上形成有第二90度混合电路152的1/4波长线194和196。标号401表示用于连接形成在第一陶瓷基板400和第二陶瓷基板402上的滤波器和1/4波长线的传输线。
在第一陶瓷基板400中形成有用于形成连接的通孔，这些通孔布置在由404表示的位置。第一陶瓷基板400和第二陶瓷基板402层叠为使得形成在其上的相位线相互接触。要层叠的陶瓷基板可以是高温共烧陶瓷(HTCC)或者低温共烧陶瓷(LTCC)。陶瓷叠层可以是另一种多层基板或者印刷电路板。
如下来评价根据第一实施例的滤波器电路装置的回程损耗。再次回到图7，第一输入端子162和第二输入端子164以及第一输出端子166和第二输出端子168分别通过各自具有50Ω阻抗的阻抗电路172、174、176和178接地。
图9是示出了回程损耗S22(dB)取决于频率(GHz)的曲线图。在图9中，“现有技术”表示滤波器电路仅由FBAR滤波器构成时观察到的回程损耗S22，“实施例”表示针对上述第一实施例的回程损耗S22。滤波器被设计成具有范围从1.92GHz到1.98GHz的通带。在该通带中传统滤波器的回程损耗S22约为-10dB，而第一实施例的滤波器的回程损耗S22大到约-30dB。第一实施例可以实现回程损耗S22降低约20dB的滤波器电路。
现在将描述第一实施例的变型例。该变型例对90度混合电路采用电感器和电容器的集总参数电路元件。图10示出了该变型例。基板410例如可以是陶瓷基板或者印刷电路板。在基板410上安装有第一滤波器412和第二滤波器414。在基板410上设置有第一90度混合电路150的电感器421、423、425和427以及电容器422、424、426和428。类似地，在基板410上设置有第二90度混合电路152的电感器431、433、435和437以及电容器432、434、436和438。电容器422、424、426、428、432、434、436和438通过形成在基板410中的通孔接地。电感器和电容器可以是芯片电感器和芯片电容器。
如上所述，第一实施例中采用的90度混合电路可以由相位线或者集总参数电路元件构成。相位线可以形成在多层基板(例如高温共烧陶瓷(HTCC)基板或低温共烧陶瓷(LTCC)基板)或者印刷电路板上。集总参数电路元件可以是分立的元件(例如芯片电感器或者芯片电容器)，或者可以通过使用多层基板的一层或者多层来形成。90度混合电路可以由相位线和集总参数电路元件二者构成。
现在将对本发明的第二实施例进行说明，其包括第一实施例的滤波器电路和高功率放大器电路，其中滤波器电路与高功率放大器电路的输入侧相连接。
图11是根据第二实施例的滤波器电路装置的电路图。图11中示出的装置采用了前述的图7所示的滤波器电路240。滤波器电路240的输出端子220与高功率放大器电路250的输入端子相连接。放大器电路250包括级间匹配电路260、输出侧匹配电路270、电源电路280以及晶体管290。
滤波器电路240的输出端子220输入到级间匹配电路260，级间匹配电路260的输出端子与晶体管290的基极相连接。级间匹配电路260用于使高功率放大器电路250的输入阻抗与晶体管290相匹配。级间匹配电路260将输入端子通过阻抗元件265和电容261的串联电路而接地，并且将输入端子通过电容器262接地。此外，级间匹配电路260将其输入端子通过电感器264和电容器263的串联电路与晶体管290的基极耦合。
电源电路280将从电源282提供的电压转换成期望的电压，并且将其提供给晶体管290的基极和集电极。电源电路280构造如下。电源282的供电端子218通过并联连接的电容器283和284接地。端子218通过电阻器286与晶体管290的基极耦合，并且通过电感器285与集电极耦合。
晶体管290的射极接地。晶体管290对施加给基极的信号进行放大，并且将放大后的信号通过集电极输出。晶体管290的集电极连接到输出侧匹配电路270。
输出侧匹配电路270使高功率放大器电路250的输出阻抗与晶体管290相匹配。输出侧匹配电路270构造如下。匹配电路270的输入端子通过电容器272和电感器273与其输出端子耦合。匹配电路270的输出端子通过电感器274接地，并且还通过阻抗元件275和电容器271的串联电路而接地。
对根据第二实施例的图11所示的滤波器电路装置的功率增加效率进行测量。在该测量中，信号源200连接到滤波器电路240的第一输入端子210。滤波器电路240的第二输入端子212通过阻抗电路202接地。滤波器电路240的第一输出端子214通过阻抗电路204接地，输出侧匹配电路270的输出端子通过阻抗电路206接地。电源282与电源电路280相连接。
图12是针对现有技术和第二实施例的功率增加效率作为输入功率(dBm)的函数的实验结果的曲线图。“现有技术”表示针对仅配备有FBAR滤波器的滤波器的实验结果。“实施例”表示针对根据第二实施例的滤波器的实验结果。在所有的输入功率上，第二实施例的功率增加效率都高于现有技术的功率增加效率。特别地，随着输入功率增大，功率增加效率得到了更大改善。这是因为改善了滤波器电路240的回程损耗S22。
现在将对本发明的第三实施例进行描述，其中滤波器电路与用于便携式电话终端的高功率放大器电路的输出端子相连接。参照图13，滤波器电路241的输入端子连接到高功率放大器电路251的输出端子。
图14是针对现有技术和第三实施例的功率增加效率作为输入功率(dBm)的函数的实验结果的曲线图。“现有技术”表示针对仅配备有FBAR滤波器的滤波器的实验结果。“实施例”表示针对根据第三实施例的滤波器的实验结果。在相对较高的输入功率上，第三实施例的功率增加效率高于现有技术的功率增加效率。特别地，随输入功率增大，功率增加效率得到了更大的改善。这是因为改善了滤波器电路241的回程损耗S11。
在第二实施例和第三实施例中，滤波器电路连接到高功率放大器电路的输入端子或者输出端子。另选地，第一实施例的滤波器电路可以既连接到高功率放大器电路的输入端子又连接到其输出端子。这种结构进一步改善了高功率放大器电路的性能。
还可以将第一实施例的滤波器电路连接到低噪声放大器电路的输入侧或输出侧，或者连接到其两侧。这种结构改善了低噪声放大器电路的性能。
可以将包括上述放大器电路和滤波器电路的电子电路装置封装为单个模块，或者安装在电路板上的多个封装。
现在将对第四实施例进行描述，该第四实施例具有滤波器、90度混合电路和混频器，其中混频器的输出端子连接到滤波器的输入端子。第四实施例是上变频器，其接收中频(IF)信号和本振(LO)信号，并且输出得到的信号。这个得到的输出信号的频率ωRF等于ωi+ωLO，其中ωi表示IF信号的频率，ωLO是LO信号的频率。同时，上变频器生成频率等于ωi-ωLO的信号。然而，该频率分量是不必要的。第四实施例旨在抑制频率分量ωi-ωLO并且降低回程损耗以使得可以改善上变频器的性能。
图15是根据本发明第四实施例的上变频器的框图。第一混频器326和第二混频器328的输出端子分别连接到第一滤波器322的输入端子302和第二滤波器324的输入端子304。第一滤波器322和第二滤波器324的输出端子连接到90度混合电路310的第一输入端子和第二输入端子。90度混合电路的第一输出端子360和第二输出端子308分别通过阻抗电路336和338接地。
对第一混频器326和第二混频器328(它们接收LO信号LO1和LO2)施加IF的输入信号e(t)。LO信号LO2领先LO190度。第一混频器326和第二混频器328输出信号ei(t)和eq(t)，其中eq(t)领先ei(t)90度。信号eq(t)和ei(t)分别通过第一滤波器322和第二滤波器324，然后施加给90度混合电路310，90度混合电路310输出抑制了频率分量ωi-ωLO的RF信号。
第一滤波器322和第二滤波器324的输出端子分别连接到90度混合电路310的输入端子。由此，如上述情况一样，可以降低回程损耗S22。这改善了上变频器的性能。第二实施例可以应用于下变频器。
本发明并不限于具体描述的实施例，相反，在不脱离本发明的范围的情况下可以作出其他的实施例、变型例和改进例。
本发明基于2005年2月8日提交的日本专利申请No.2005-031983，在此通过引用并入其全部公开内容。
权利要求
1.一种电子电路装置，包括多个滤波器；以及与所述多个滤波器相连接的90度混合电路。
2.根据权利要求1所述的电子电路装置，其中90度混合电路具有第一输出端子和第二输出端子；90度混合电路的第一输出端子与所述多个滤波器中的一个的输入端子相连接，并且90度混合电路的第二输出端子与所述多个滤波器中的另一个的输入端子相连接。
3.根据权利要求1所述的电子电路装置，其中，90度混合电路包括相位线和集总参数电路元件中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的电子电路装置，其中，相位线是1/4波长线。
5.根据权利要求1所述的电子电路装置，其中，90度混合电路包括陶瓷叠层和集总参数电路元件中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的电子电路装置，其中，所述多个滤波器是声波滤波器。
7.根据权利要求1所述的电子电路装置，进一步包括放大器电路，其中，所述多个滤波器和90度混合电路的单元与该放大器电路的输入端子和输出端子中的至少一个相连接。
8.根据权利要求7所述的电子电路装置，其中，放大器电路包括用于便携式终端设备的高功率放大器电路和低噪声放大器电路中的一种。
9.一种电子电路装置，包括第一滤波器，具有输入端子和输出端子；第二滤波器，具有输入端子和输出端子；第一90度混合电路，具有第一输入端子和第二输入端子，其中，第一滤波器的输出端子与第一90度混合电路的第一输入端子相连接，并且，第二滤波器的输出端子与第一90度混合电路的第二输入端子相连接。
10.根据权利要求9所述的电子电路装置，进一步包括具有第一输出端子和第二输出端子的第二90度混合电路，其中，第二90度混合电路的第一输出端子与第一滤波器的输入端子相连接，并且，第二90度混合电路的第二输出端子与第二滤波器的输入端子相连接。
11.根据权利要求10所述的电子电路装置，进一步包括第一混频器，其输出端子与第一滤波器的输入端子相连接；以及第二混频器，其输出端子与第二滤波器的输入端子相连接。
全文摘要
一种电子电路装置，其包括多个滤波器以及与所述多个滤波器相连接的90度混合电路。该90度混合电路可以具有第一输出端子和第二输出端子。该90度混合电路的第一输出端子与所述多个滤波器中的一个的输入端子相连接，并且该90度混合电路的第二输出端子与所述多个滤波器中的另一个的输入端子相连接。该90度混合电路可以包括相位线和集总常数电路元件中的至少一种。
文档编号H03F3/04GK1819454SQ200610003270
公开日2006年8月16日 申请日期2006年2月8日 优先权日2005年2月8日
发明者上田政则, 川内治, 桥本研也 申请人:富士通媒体部品株式会社