专利名称：高频电路及其制造方法
专利说明高频电路及其制造方法 [发明所属的技术领域]本发明主要涉及具有放大在移动电话系统的基站装置等中使用的高频信号的功能的高频电路，特别是抑制在电路内产生的辐射电磁波对电路内的各功能部进行干扰，提高了抗电磁干扰性能的高频电路及其制造方法。在以WCDM(宽带码分多址)方式为代表的下一代移动电话系统中，采用了使用多个载波频率信号的多载波方式。这是为了确保多个通话线路的缘故。在该多载波方式中，在基站装置中进行信号放大时，存在不同载波频率的信号相互调制，有称为多载波失真的产生不需要的波信号的问题。因此，如何提高放大器的保真特性便成了课题。
作为解决上述课题的一种方法，提出了称为前馈的方式的电路方式。该电路方式的结构和工作原理，譬如，如特开平1-198809号公报等中所示。其工作概要如下。即，在前馈方式中，用失真检测环路检出主放大器产生的失真成分后，借助于用辅助放大器将该失真成分的电平放大，然后利用失真消除环路以反相位等振幅的信号再注入到主放大器的输出，从而去掉失真成分。然而，当作为实际电路来构成该前馈方式的放大电路时，以往主放大器、辅助放大器分别制成电路模块而构成。由于主放大器、辅助放大器的放大系数大，所以当将这些放大器配置在同一框体内时，会产生由经由主放大器的输入输出之间、辅助放大器的输入输出之间的信号的空间的电磁波的反馈而引起的不需要的电磁振荡，或者有招致因主放大器与辅助放大器之间的电磁干扰引起的失真补偿性能变坏的危险，上述措施是为了防止因这种电磁干扰引起的性能变坏而采取的。但是，这种功能块的每一块的模块化、逐一框体化会引起装置整体的重量增加、体积庞大这种功能方面的问题，以及制造费用增加这种经济方面的问题。
本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供能够在防止构成电路的各功能块之间的电磁波干扰的同时，使电路整体小型、轻型的高频电路及其制造方法。本发明的高频电路包括将输入信号放大后输出的主放大部，产生对在该主放大部发生的失真进行补偿的失真补偿信号后输出的辅助放大部，对上述各放大部供电的电源部，并将上述主放大部和辅助放大部配置在外形为矩形的一块电路基板上，以及将上述电源部配置在上述主放大部与辅助放大部之间的位置上。
另外，本发明的高频电路的上述主放大部由前级的前置放大部和与之相接的后级的功率放大部构成，在比上述前置放大部更靠上述电源部的位置处配置上述功率放大部。
另外，本发明的高频电路在上述前置放大部、功率放大部、辅助放大部的各放大部的边界上设置电磁波屏蔽用金属板。
另外，本发明的高频电路的上述电磁波屏蔽用金属板具有固定用突起部，将该固定用突起部插入设置在上述电路基板上的固定用通孔中，固定上述电磁波屏蔽用金属板。
另外，本发明的高频电路的上述固定用突起部具有长突起部和短突起部，各突起部插入对应的、在上述电路基板上设置的长固定用通孔和短固定用通孔中。
另外，本发明的高频电路具有覆盖上述前置放大部、功率放大部、辅助放大部的金属盖，在该金属盖上，在与上述电磁波屏蔽用金属板相对的位置设置导电的软屏蔽构件。
另外，本发明的高频电路的上述金属盖在其外周部设置了具有盖导向功能的弯曲部。
另外，本发明的高频电路的上述电路基板的外形呈大致的正方形，上述电路基板和电源部被固定在正方形的金属制底版上。
另外，本发明的高频电路的上述功率放大部由多个功率放大元件构成，在上述金属盖上设置了将上述功率放大元件由上表面压在金属制底版一侧的按压装置，由上述电源部向上述功率放大元件供电的电力供给线沿按压装置布线。
另外，本发明的高频电路，在上述金属制底版上设置了散热片。
另外，本发明的高频电路是包括对信号放大后输出的放大部，将该放大部的输入信号或输出信号进行高频处理的高频功能部，对上述放大部和高频功能部供电的电源部的高频电路，它将上述放大部和高频功能部配置在一块电路基板上，将上述电源部配置在上述放大部与高频功能部之间的位置上。
另外，本发明的高频电路的制造方法是将对输入信号放大后输出的主放大部和产生对在该主放大部发生的失真进行补偿的失真补偿信号后输出的辅助放大部配置在一块电路基板上的高频电路的制造方法，该高频电路的制造方法是在上述电路基板上形成用于固定电磁波屏蔽用金属板的固定用通孔，在上述电路基板上的与配置构成上述主放大部、辅助放大部的各放大部的电学部件和上述电磁波屏蔽用金属板的对应部位涂敷焊料膏，将上述电学部件配置在对应部位，将上述电磁波屏蔽用金属板配置在固定用通孔中，利用回流处理将上述电学部件和上述电磁波屏蔽用金属板固定在上述电路基板上。
图1是本发明实施例1的高频电路的电学方框图。
图2是本发明的实施例1的高频电路的功能块配置图。
图3是向构成本发明实施例1的功率放大部的FET元件供电的电源供给线迂回状况说明图。
图4是示出向构成本发明实施例1的功率放大部的FET元件供电的电源供给线的其他迂回例的说明图。
图5是本发明实施例1的屏蔽板的结构及向电路基板安装的说明图。
图6是本发明实施例1的电路基板在底板上的配置与冷却风的方向的关系的说明图。实施例1.
下面参照附图对本发明实施例1的高频电路进行说明。图1是本发明实施例1的高频电路的电学方框图。该高频电路由前置放大部10、功率放大部11、辅助放大部2和电源部3这4个功能块构成(主放大部1由前置放大部10和功率放大部11构成)。如后所述，这4个功能块形成为决定在电路基板内的配置的单位。
除此以外，在高频电路内还有功率分配器4、功率合成与分配器5、功率合成器6和路径1～4等传送线路之类的功能部件。或使这些功能部件包含于上述4个功能块的任一个中，或将它们设置在电路基板外，这与本发明课题的防止电磁波干扰的解决措施无直接关系。因此，它可以作为电学、机械设计上须加以权衡的事项适当地进行决定。但是功率分配器4最好包含在前置放大部10中，功率合成与分配器5最好包含在功率放大部11或辅助放大部2中，功率合成器6最好包含在辅助放大部2中。这是由于各种功能之间在电连接上存在相邻的关系的缘故。
下面对电路的工作进行说明。高频输入信号(RF in)被功率分配器4分为2路。在路径1上传送的高频信号被构成主放大部1(MAIN)的多级放大元件依次放大，放大到规定的输出电平为止。主放大部1的总放大系数在这种高频电路中达到数10至100dB，高频信号从输出侧向输入侧反馈，往往引起不需要的振荡。这种振荡的防止是本发明的课题之一。
主放大部1由前级的前置放大部10(DRV)和与之相接的后级功率放大部11(HPA)构成。在前置放大部10中，由多级级联连接的放大元件将小信号的高频输入信号放大到规定的电平为止。在功率放大部11中，例如可以通过并联连接FET等功率放大元件，将其输出进行功率合成，得到最终的功率电平。在该主放大部1的输出信号中，主要包含由于功率放大部11的放大特性非线性而产生的失真成分。在路径1上传送的、包含作为主放大部1的输出的上述失真成分的高频信号和在路径2上传送的高频信号由功率合成与分配器5进行合成、分配，向路径3和路径4输出。
主放大部1的输出信号以大致相同的功率电平向路径3输出。在该路径3的信号中包含失真成分。另一方面，只是在主放大部1中产生的失真成分向路径4输出。该失真成分被辅助放大部2放大至规定的电平作为失真补偿信号输出。利用功率合成器6将在路径3上传送的包含失真成分的主放大部1的输出高频信号和在路径4上传送的失真补偿信号进行合成，输出去掉了失真成分的高频信号。该信号就是不含被进行了功率放大的失真的最终的高频信号。从电源部3对上述各放大部供给必要的电力。
下面对该高频电路内的各功能块的配置进行说明。图2是本发明的实施例1的高频电路的功能块的配置图(a)和局部剖面结构(FET按压结构(FET安装配件12)和盖结构)的说明图(b)、(c)。图2(a)中用单点点划线示出的4个区域对应于图1的方框图中的前置放大部10、功率放大部11、辅助放大部2和电源部3的各个功能部的配置位置。其结构是除电源部3外，前置放大部10、功率放大部11和辅助放大部2安装在一块电路基板20上。电源部3被直接安装在为了冷却而在该电路基板20上开孔的后面将述及的底板30上。另外，为了轻型化、低成本，电路基板20可以使用玻璃环氧树脂等电介质材料。
电路基板20的背面的整个面是接地面(ground)。安装上述各放大部的电路基板20和电源部3被固定在铝等导热性能良好的金属制的底板30上。在底板30的背面安装或形成散热片32，形成借助于使冷却风在散热片32之间流动而散去放大部、电源部所产生的热量的结构。
在图2中，各放大部的区域和电源部3的区域(用单点点划线示出的4个不同的区域)用屏蔽板22围住周围。另外，在各区域的内部，在必要的部位也设置了屏蔽板22。这些屏蔽板22为防止因各放大部发射的电磁波漏泄至另外的放大部所引起的振荡、保真性能变坏而设置，它可以确保漏泄电磁波的隔离。
另外，对各放大部在电路基板上的配置也谋求了最佳化以确保隔离。具体而言，为防止保真性能变坏，以确保主放大部1和辅助放大部2的距离的方式进行了配置。因此，在主放大部1和辅助放大部2之间配置了电源部3。电源部3通过在电路基板20上设孔被直接设置在底板30上。
另外，在主放大部1中，功率放大部11与前置放大部10相比配置在更靠近电路基板内的(或底板30内的)中央的位置(接近于电源部3的位置)。这是由于功率放大部11与其他放大部相比，发热量大，易升温，所以有必要设置在底板中央部的冷却效率高的位置上，以使温度下降。另外，因在主放大部1内从功率放大部11的输出一侧向前置放大部10的输入一侧的电磁波反馈引起的振荡是令人担心的。因此，如上所述，将前置放大部10和功率放大部11分离为独立的块，用屏蔽板22分别将它们围住，以确保主放大部1内的隔离。安装了上述各放大部的电路基板20被将在后面述及的金属盖13盖住。
下面对功率放大部11内的结构进行说明。功率放大部11并联连接了多个FET元件(在图中为4个)，形成对其输出进行功率合成的结构。如图所示，这些FET元件横向并排安装配置。这些TFT元件由于发热量大，所以更需要进行冷却。因此，在电路基板20上开孔，直接安装在底板30上。
在图2(b)中示出了FET元件的安装结构部分的细节(图2(a)的A-A剖面)。在FET元件的上表面，敷覆了导热的硅薄片14。另外，FET安装配件12被固定在金属盖13上。由于用金属盖13盖住电路基板20后，上述安装配件12经硅薄片14将FET元件压向底板30一侧，因而提高了FET元件的底面对底板30的密接性。这样一来，通过提高发热部件对底板30的密接性，进一步提高了冷却效率。还有，借助于在FET元件与安装配件12之间设置具有弹性的硅薄片14，可以吸收向底板30安装的FET元件的高低台阶，从而能够进行因安装配件12引起的分散性较少的挤压。
图2(c)示出了金属盖部分的结构(图2(a)的B-B剖面)。在金属盖13上的相当于屏蔽板22的位置上贴附导电的软屏蔽构件15。这是具有弹性的构件，但其表面有导电性。当盖住电路基板安装该金属盖13时，屏蔽板22的上部挤压软屏蔽构件15的大致中央部位，与金属盖13电连接。据此，由于形成了各放大部被屏蔽板22和金属盖覆盖的屏蔽空间，所以屏蔽效果得到提高。另外，由于本软屏蔽构件15是富有弹性的柔软构件，并以围住屏蔽板22的方式与之接触，所以可以更加可靠地进行电接触。还有，由于它比硬屏蔽构件轻，因而也与电路整体的轻型化有关联。
另外，金属盖13的外周端部具有呈将金属板的边折向金属盖13的内侧的结构的导向弯部16。该导向弯部16的作用是为了使屏蔽板22对贴附在金属盖13的端部的软屏蔽构件15也能按压其大致的中央部位(如图2(c)所示)。在没有该导向弯部16的场合，屏蔽板22压住软屏蔽构件15的端部部分，屏蔽板22与软屏蔽构件15的电接触恐怕会不完全。
另外，在上面的说明中，虽以前馈方式的电路为前提，对各功能块的配置进行了说明，但为避免电磁波干扰在2个以上的高频功能部之间配置电源部的想法也能够应用于为了小型化需要在同一电路基板上进行安装的其他高频电路。例如，在具有将信号放大后输出的放大部、对该放大部的输入信号或输出信号进行高频处理的高频功能部以及对上述放大部和高频功能部供电的电源部的高频电路的场合，若将上述放大部和高频功能部配置在一块电路基板上，在上述放大部与高频功能部之间的位置上配置上述电源部，则由于放大部与高频功能部之间的距离较远，因而能够确保更好的隔离。
图3是向构成本发明实施例1的功率放大部11的FET元件供电的电源供给线17(偏置线)的迂回状况的说明图。现有的电源供给线17如(a)所示，电源供给线17未特别进行隔离、屏蔽，在电路基板上迂回。采用这样的电源供给线17的迂回方式，电路内的漏泄电磁波等作为噪声叠加在电源供给线17上，构成引起电路性能变坏的主要原因。在本发明中，如图3(b)所示，利用由图2(b)所示的FET安装配件12和金属盖13形成的空腔部进行电源供给线17的隔离。借助于使电源供给线17在上述空腔部通过，电源供给线17被屏蔽而与外部隔离，因而可以减少噪声的叠加。
在图4中，示出了向构成本发明实施例1的功率放大部11的FET元件供电的电源供给线的其他迂回实施例。在图3中利用了由FET安装配件12和金属盖13形成的空腔部，而在本实施例中，在底板30上开掘了沟槽，利用了由电路基板20的背面和底板30形成的空腔部。这样一来，如图所示，可以以最短的距离将电源部与功率放大部进行连接。其结果是可以求得对电源供给线17的噪声叠加的进一步减少，以及防止由电源供给线17引起的供给电压的下降。
图5是本发明实施例1的屏蔽板的结构及向电路基板上安装的说明图。在屏蔽板22上设置了用于向电路基板20固定的突起部。在电路基板20上设置了插入该突起部的固定用通孔。另外，上述突起部有长突起部23和短突起部24两种。它们要被插入的上述固定用通孔有长通孔25和短通孔26两种。短突起部24主要用于金属板的固定。长突起部23除用于固定外，还具有屏蔽电路基板内的漏泄电磁波的效果。长突起部23和短突起部24最好交互地设置。这是由于长突起部23一连续，在电路基板上也要连续地设置长通孔25，因而电路基板的强度降低的缘故。
屏蔽板22借助于回流处理用附着的焊料27固定到电路基板20上。在电路基板背面的固定用通孔25、26的周围涂敷阻焊剂28。这是为了防止在回流处理时焊料向电路基板背面扩散，出现由焊料产生的隆起29。由该焊料产生的隆起29会使电路基板20背面的平是坦程度变差，从而使电路基板20对底板30的密接性变差。其结果导致放大部发出的热量不向底板30传导，冷却性能变坏，或者构成因电路基板20接地不充分，致使电学特性变坏的主要原因。
图6是本发明实施例1的电路基板在底板上的配置与冷却风的方向的关系的说明图。在图中，前面板31固定在底板30上，示出了本高频电路的正面。在前面板31上配置了用于连接外部装置与本电路的连接器、开关等。图6(a)的情形示出了在与前面板正交的方向(图中的横向)排列FET元件，从与前面板平行的方向(图中的下方，与FET元件的排列相正交的方向)送冷却风的情形。这是由于借助于从与FET元件的排列方向正交的方向送冷却风，减少对各FET元件冷却的不均匀的缘故。因此，散热片32的排列方向与送风方向相平行。
图6(b)的情形是形成将电路基板从图6(a)的情形旋转90度的配置。这时，为了从与FET元件的排列方向相正交的方向送冷却风，从前面板板面一侧(从图中的右方)送冷却风。冷却风的方向可以根据安装本电路的装置的结构，往往是从前面板一侧形成，或者往往形成为与前面板正交的方向。为了适应根据上述的装置规格进行变化的各种情形，最好将电路基板和底板30制成正方形(或大致为正方形)。这样，仅改变电路20的取向，就可以根据规格而使用同一电路基板20向共同的底板30固定，因而富有通用性。
下面对电子、机械部件向电路基板20的安装方法进行说明。部件的安装最好用回流处理进行。所谓回流处理就是在电路基板上的固定电子部件、机械部件的部位涂敷焊料膏，将上述部件自动地或用手工浮放在对应的部位，然后通过加热炉使上述焊料膏固化，从而将部件固定在电路基板上的安装方法。此回流处理适合于组装工序的自动化，适合批量产品的制造组装。
在本发明中，采用如下步骤进行了高频电路的装配在上述电路基板上形成固定屏蔽用金属板的固定用通孔，在上述电路基板上的、配置构成上述主放大部和辅助放大部的各放大部的电学部件以及上述电磁波屏蔽用金属板的对应部位涂敷焊料膏，将上述电学部件配置在对应部位，将上述电磁波屏蔽用金属板配置在固定用通孔中，利用回流处理将上述电学部件和上述电磁波屏蔽用金属板固定在上述电路基板上。如上所述，本发明的高频电路由于由防止各种电磁波漏泄、进入用的结构构成，所以其隔离特性优越，同时具有能使电路整体小型、轻型化的效果。另外，本发明的高频电路的制造方法具有可进行适合于有上述效果的高频电路的批量生产的回流处理的效果。
权利要求
1.一种高频电路，它是包括将输入信号放大后输出的主放大部，产生对在该主放大部发生的失真进行补偿的失真补偿信号后输出的辅助放大部，对上述各放大部供电的电源部的高频电路，其特征在于将上述主放大部和辅助放大部配置在外形为矩形的一块电路基板上，将上述电源部配置在上述主放大部与辅助放大部之间的位置上。
2.如权利要求1所述的高频电路，其特征在于上述主放大部由前级的前置放大部和与之相接的后级的功率放大部构成，在比上述前置放大部更靠近上述电源部的位置配置上述功率放大部。
3.如权利要求2所述的高频电路，其特征在于在上述前置放大部、功率放大部、辅助放大部的各放大部的边界上设置电磁波屏蔽用金属板。
4.如权利要求3所述的高频电路，其特征在于上述电磁波屏蔽用金属板具有固定用突起部，将该固定用突起部插入设置在上述电路基板上的固定用通孔中，以固定上述电磁波屏蔽用金属板。
5.如权利要求4所述的高频电路，其特征在于上述固定用突起部具有长突起部和短突起部，各突起部插入对应的、设置在上述电路基板上的长固定用通孔和短固定用通孔中。
6.如权利要求3所述的高频电路，其特征在于它具有覆盖上述前置放大部、功率放大部、辅助放大部的金属盖，在该金属盖上，在与上述电磁波屏蔽用金属板相对的位置上设置导电的软屏蔽构件。
7.如权利要求6所述的高频电路，其特征在于上述金属盖在其外周设置了具有盖导向功能的弯曲部。
8.如权利要求1所述的高频电路，其特征在于上述电路基板的外形呈大致正方形，上述电路基板和电源部固定在正方形的金属制底板上。
9.如权利要求8所述的高频电路，其特征在于上述功率放大部由多个功率放大元件构成，在上述金属盖上设置了将上述功率放大元件由上表面压在金属制底板一侧的按压装置，从上述电源部向上述功率放大元件供电的电力供给线沿按压装置布线。
10.如权利要求8所述的高频电路，其特征在于在上述金属制底板上设置了散热片。
11.一种高频电路，它是包括将信号放大后输出的放大部，将该放大部的输入信号或输出信号进行高频处理的高频功能部，对上述放大部和高频功能部供电的电源部的高频电路，其特征在于将上述放大部和高频功能部配置在一块电路基板上，将上述电源部配置在上述放大部与高频功能部之间的位置上。
12.一种高频电路的制造方法，它是将对输入信号放大后输出的主放大部和产生对在该主放大部发生的失真进行补偿的失真补偿信号后输出的辅助放大部配置在一块电路基板上的高频电路的制造方法，其特征在于在上述电路基板上形成固定电磁波屏蔽用金属板的固定用通孔，在上述电路基板上的、与配置构成上述主放大部、辅助放大部的各放大部的电学部件和上述电磁波屏蔽用金属板的对应部位涂敷焊料膏，将上述电学部件配置在对应部位，将上述电磁波屏蔽用金属板配置在固定用通孔中，利用回流处理将上述电学部件和上述电磁波屏蔽用金属板固定在上述电路基板上。
全文摘要
本发明的课题是，提供能够在防止构成电路的各功能块之间的电磁波干扰的同时，使电路整体小型化、轻型化的高频电路及其制造方法。在包含将输入信号放大后输出的主放大部1，产生对在该主放大部1发生的失真进行补偿的失真补偿信号后输出的辅助放大部2，对上述各放大部供电的电源部3的高频电路中，将上述主放大部1和辅助放大部2配置在外形为矩形的一块电路基板20上，并将上述电源部3配置在上述主放大部1与辅助放大部2之间的位置上。
文档编号H05K9/00GK1459925SQ0214813
公开日2003年12月3日 申请日期2002年10月30日 优先权日2002年5月24日
发明者小川英夫, 白花良治, 户谷一幸, 伊贺和也, 古结精 申请人:三菱电机株式会社