定向耦合器及高频模块的制作方法

文档序号:25543164发布日期:2021-06-18 20:40阅读:92来源:国知局
定向耦合器及高频模块的制作方法

本发明涉及定向耦合器及具备该定向耦合器的高频模块。



背景技术:

为了取出在线路上正向传播的高频信号的功率(即,行波),使用具备相互电磁耦合的主线路及副线路的定向耦合器。在这样的定向耦合器中,在副线路的一端连接终止电路(例如参照专利文献1)。定向耦合器具有根据终止电路的阻抗而决定的原本的方向性(directivity)。方向性是指表示区分由定向耦合器取出的行波与反射波的能力的特性量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2009-27617号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

定向耦合器有时单独地或者与其他元件一起安装于基板而形成高频模块。在该情况下,终止电路的有效阻抗受到基板的寄生成分、其他元件的影响而变动,由此,定向耦合器的方向性有可能从原本的方向性偏离。即,在基板或混合搭载的元件不同的多个高频模块上搭载有定向耦合器的情况下,产生难以在多个高频模块中得到稳定的方向性这样的问题。

对此,本发明的目的在于,提供一种能够容易且高精度地调整方向性的定向耦合器、以及使用了这种定向耦合器的高频模块。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的,本发明的一方式的定向耦合器具备主线路、副线路、以及与所述副线路的一端连接的终止电路,还具备从所述副线路的所述一端与所述终止电路之间的节点引出的引出端子。

另外,本发明的一方式的高频模块具备上述定向耦合器、以及与上述定向耦合器的所述引出端子连接的电路元件。

发明效果

根据本发明的定向耦合器等,由于设置有引出端子,因此,能够经由引出端子实际测量终止电路的阻抗。另外,能够将用于缩小实际测量到的阻抗与希望的阻抗的偏离的电路元件经由引出端子而连接到终止电路。由此,得到能够容易且高精度地调整方向性的定向耦合器等。

附图说明

图1是示出实施方式1的定向耦合器的功能结构的一例的电路图。

图2是示出实施方式2的高频模块的功能结构的一例的电路图。

图3是示出实施方式3的定向耦合器的功能结构的一例的电路图。

图4是示出实施方式3的定向耦合器的调整方法的一例的流程图。

图5是示意性示出实施方式4的定向耦合器的构造的一例的立体图。

图6是示意性示出实施方式4的定向耦合器的构造的另一例的立体图。

具体实施方式

使用附图对本发明的多个实施方式详细进行说明。需要说明的是,以下说明的实施方式均示出包括性或具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接方式等是一例,并非意在限定本发明。

(实施方式1)

针对实施方式1的定向耦合器,举出在副线路的一端连接有终止电路的定向耦合器的例子进行说明。

图1是示出实施方式1的定向耦合器10的功能结构的一例的电路图。如图1所示,定向耦合器10具备主线路11、副线路12、以及终止电路13。主线路11与副线路12如虚线箭头m所表示那样相互电磁耦合。

主线路11的一端111以及另一端112分别连接于输入端子rfin以及输出端子rfout。副线路12的一端121经由终止电路13被终止。换言之,经由定向耦合器10的接地端子gnd而与定向耦合器10的外部的接地电极(以接地记号表记)连接。连接副线路12的一端121与终止电路13的信号路径上的节点n与调整端子adj连接。副线路的另一端122与耦合端子cpl连接。这里,调整端子adj是从副线路12的一端121与终止电路13之间的节点引出的引出端子的一例。调整端子adj例如与终止电路13并联连接。例如,设置于定向耦合器10的外部的电路元件(未图示)也可以经由调整端子adj而与终止电路13并联连接。

需要说明的是,定向耦合器10也可以具备能够使副线路12的一端121的连接目的地与另一端122的连接目的地相反这样的结构。即,也可以具有开关等,该开关切换为将副线路12的一端121与耦合端子cpl连接,将副线路12的另一端122与终止电路13及调整端子adj连接。通过像这样使连接目的地相反,能够将从主线路向副线路取出的信号从在主线路中从输入端子rfin流向输出端子rfout的正向的信号切换为在主线路中从输出端子rfout流向输入端子rfin的反向的信号。

终止电路13是以希望的阻抗将副线路12的一端121终止的阻抗电路。终止电路13例如是为了通过调整定向耦合器10的隔离度来调整方向性而设置的。作为一例,终止电路13由电容元件131与电阻元件132并联连接的电路构成。终止电路13的一端与副线路12的一端121连接,另一端与接地电极连接。

定向耦合器10形成于安装部件。作为一例,安装部件是定向耦合器10的主线路11、副线路12及终止电路13使用半导体工艺而形成在基板上的集成电路芯片。需要说明的是,定向耦合器10也可以不必形成于安装部件,也可以形成于供安装部件安装的电路基板,或者分开形成于安装部件和电路基板。

根据图1的例子,通过将设置于定向耦合器10的外部的电路元件(未图示)的一端及另一端与调整端子adj及位于定向耦合器10的外部(例如供形成定向耦合器10的安装部件安装的基板)的接地电极分别连接,从而电路元件与终止电路13并联连接。如图1所例示,在终止电路13由电容元件与电阻元件相互并联连接的电路构成的情况下,通过电容元件的连接,将终止电路13的电容值调整得更大,通过电阻元件的连接,将终止电路13的电阻值调整得更小。

对此,预先使构成终止电路13的电容元件的电容值小于希望的电容值,并且使电阻元件的电阻值大于希望的电阻值。这里,作为一例,希望的电容值及电阻值是指得到定向耦合器10的最佳的方向性的终止电路13的电容值及电阻值。得到定向耦合器10的最佳的方向性的终止电路13的电容值及电阻值是指,能够在终止电路13中最大程度地吸收与想要从主线路向副线路取出的信号反向的信号的电容值及电阻值。

由此,通过电路元件的连接来调整终止电路13的电容值及电阻值,容易使定向耦合器10的方向性最佳化。

根据如上述那样构成的定向耦合器10,由于设置有作为引出端子的调整端子adj,因此,能够经由调整端子adj实际测量终止电路13的阻抗。另外,能够将用于缩小实际测量到的阻抗与希望的阻抗的偏离的电路元件经由调整端子adj而与终止电路13连接。由此,能够修正终止电路13的阻抗,使定向耦合器10的方向性接近最佳值。

这样,由于在定向耦合器10中设置有调整端子adj,因此,能够经由调整端子adj从定向耦合器10的外部实际测量终止电路13的阻抗并进行修正。其结果是,得到能够容易且高精度地调整方向性的定向耦合器10。

(实施方式2)

针对实施方式2的高频模块,举出将形成有定向耦合器的安装部件安装于模块基板而成的高频模块的例子进行说明。

图2是示出实施方式2的高频模块1的功能结构的一例的电路图。如图2所示,高频模块1通过将图1的定向耦合器10安装于模块基板20而构成。在图2中,省略了定向耦合器10的几个构成要素的标记。

作为一例,模块基板20是在包括树脂材料或陶瓷材料的多个基材层的层叠体上配置有布线导体的多层布线基板。

在模块基板20安装有定向耦合器10,并且设置有安装部件21、22、基板内元件23及外部调整端子extadj中的至少一个构成要素。

安装部件21、22分别是形成有电容元件及电阻元件并安装于模块基板20的表面安装型的部件。

基板内元件23是形成在模块基板20内的电路元件,作为一例,是包括基材层和隔着基材层配置的多个图案导体的电容元件,该基材层包括陶瓷材料。

外部调整端子extadj是用于将设置于高频模块1的外部的电路元件(未图示)与定向耦合器10的终止电路13并联连接的连接端子。

安装部件(表面安装部件)21、22、基板内元件23各自的一端、以及外部调整端子extadj与定向耦合器10的调整端子adj连接。安装部件21、22、基板内元件23各自的另一端、以及接地端子gnd与模块基板20的接地电极连接。

根据如上述那样构成的高频模块1,在将定向耦合器10安装于模块基板20之后且将电路元件与调整端子adj连接之前,能够经由调整端子adj实际测量终止电路13的阻抗。另外,能够将用于缩小实际测量到的阻抗与希望的阻抗的偏离的电路元件经由调整端子adj而与终止电路13连接。这里,作为一例,希望的阻抗是指在安装于模块基板20的状态下得到定向耦合器10的最佳的方向性的终止电路13的阻抗。作为与终止电路13连接的电路元件,能够利用安装部件21、22、基板内元件23、以及与外部调整端子extadj连接的电路元件(未图示)。

由此,能够修正通过将定向耦合器10安装于模块基板20而产生的终止电路13的阻抗的偏离,能够使安装于模块基板20的状态下的定向耦合器10的方向性接近最佳值。

这样,在高频模块1中,通过利用定向耦合器10的调整端子adj,能够从定向耦合器10的外部实际测量安装于模块基板20的状态下的定向耦合器10的终止电路13的阻抗并进行修正。其结果是,得到能够容易且高精度地调整安装后的定向耦合器10的方向性的高频模块1。

(实施方式3)

针对实施方式3的定向耦合器,举出在副线路的一端连接有阻抗可变的终止电路的定向耦合器的例子进行说明。

图3是示出实施方式3的定向耦合器10a的功能结构的一例的电路图。如图3所示,定向耦合器10a与图1的定向耦合器10相比,在终止电路13a的阻抗可变这一点不同。

作为一例,终止电路13a由可变电容元件131a与可变电阻元件132a并联连接的电路构成。

虽然未图示,但可变电容元件131a也可以包括多个电容元件和切换多个电容元件的连接的开关元件,可变电阻元件132a也可以包括多个电阻元件和切换多个电阻元件的连接的开关元件。开关元件也可以按照从外部向定向耦合器10a提供的控制信号来切换连接状态,还可以包括用于保持连接状态的存储器元件。

在定向耦合器10a形成于作为安装部件的集成电路芯片的情况下,包括开关元件及存储器元件的终止电路13a能够与主线路11、副线路12一起容易地一体形成于安装部件。

根据如上述那样构成的定向耦合器10a,在制造后未调整的状态下使测定器的探针30触碰调整端子adj,由此,能够实际测量终止电路13a的阻抗。另外,能够提供控制信号而变更终止电路13a的阻抗,使得实际测量到的阻抗与希望的阻抗的偏离缩小。这里,作为一例,希望的阻抗是指得到定向耦合器10a的最佳的方向性的终止电路13a的设计上的阻抗。由此,能够修正终止电路13a的阻抗的制造误差,使定向耦合器10a的方向性接近最佳值。

图4是示出定向耦合器10a的调整方法的一例的流程图。在图4的例子中,首先,实际测量电阻值(s11),将测定值与希望值进行比较(s12)。如果测定值比希望值大,则使用指示更小的电阻值的控制信号来降低终止电路13a的电阻值(s13),如果测定值比希望值小,则使用指示更大的电阻值的控制信号来提高终止电路13a的电阻值(s14)。

接着,实际测量电容值(s21),将测定值与希望值进行比较(s22)。如果测定值比希望值大,则使用指示更小的电容值的控制信号来降低终止电路13a的电容值(s23),如果测定值比希望值小,则使用指示更大的电容值的控制信号来提高终止电路13a的电容值(s24)。

这样,在定向耦合器10a中,能够将调整端子adj用于终止电路13a的阻抗的实际测量,并且,使用终止电路13a自身具有的可变功能来进行终止电路13a的阻抗的修正。由此,例如在向模块基板安装定向耦合器10a之前,能够在定向耦合器10a单体中消除终止电路13a的阻抗的制造误差(每个个体的偏差)。

(实施方式4)

针对实施方式4的定向耦合器,举出副线路与调整端子adj之间的连接构造的例子进行说明。

图5是示意性示出实施方式4的定向耦合器的构造的一例的立体图。在图5中,将定向耦合器10的安装面(形成用于向模块基板安装定向耦合器10的安装用端子的面)及厚度的方向分别设为xy方向及z方向,示意性示出定向耦合器10的主线路11、副线路12、过孔导体14及调整端子adj的配置。

过孔导体14是将副线路12的连接到终止电路(未图示)的一端121与调整端子adj连结的布线的一例。

在俯视观察定向耦合器10的情况下,即在沿z方向观察的情况下,调整端子adj位于与副线路12的一端121重叠的位置。

因此,容易缩短从副线路12的一端121到调整端子adj的布线的长度,容易抑制布线所产生的寄生成分。由此,抑制了由于布线的寄生成分的影响而引起的终止电路的阻抗的变动,因此,得到方向性的调整更加容易的定向耦合器10。

图6是示意性示出实施方式4的定向耦合器的构造的另一例的立体图。在图6中,将定向耦合器10的安装面及厚度的方向分别设为xy方向及z方向,示意性示出定向耦合器10的主线路11、副线路12、过孔导体14a、14b、图案导体15、以及调整端子adj的配置。

过孔导体14a、14b及图案导体15是将副线路12的连接到终止电路(未图示)的一端121与调整端子adj连结的布线的一例。过孔导体14a对应于布线的第一区间,过孔导体15b及图案导体15对应于布线的第二区间。

在俯视观察定向耦合器10的情况下,即在沿z方向观察的情况下,调整端子adj位于与副线路12的一端121不重叠的位置。另外,过孔导体14a的剖面面积为s1,图案导体15的剖面面积为比s1大的s2,将过孔导体14b及图案导体15合起来的延长大于过孔导体14a的延长。

需要说明的是,这里所指的剖面面积不是在过孔导体及图案导体延伸的方向上切开过孔导体、图案导体的情况下的剖面面积,而是在与过孔导体及图案导体延伸的方向大致垂直的方向上切开过孔导体、图案导体的情况下的剖面面积。即,针对过孔导体14a、14b,是以图6的xy面切开的情况下的剖面面积,针对图案导体15,是以图6的yz面切开的情况下的剖面面积。

因此,即便在从副线路12的一端121到调整端子adj的布线的长度某种程度变长的情况下,通过将较大的剖面面积s1的过孔导体14b、图案导体15设置得比较小的剖面面积s2的过孔导体14a长,也容易抑制布线所产生的寄生成分。由此,抑制了由于布线的寄生成分的影响而引起的终止电路的阻抗的变动,因此,得到方向性的调整更加容易的定向耦合器10。

需要说明的是,在本说明书中,副线路12的端部是指构成副线路12的图案导体中的、为了得到定向耦合器10的希望的耦合度而配置为有意与主线路11耦合的区间的端部。作为一例,副线路12的端部被定义为构成副线路12的图案导体中的距主线路11的距离固定的区间的端部,即,从区间所包含的任意点到主线路11的最短距离固定的区间的端部。另外,作为另一例,定义为构成副线路12的图案导体中的线宽及厚度中的至少一方固定的区间的端部。

以上,基于实施方式对本发明的定向耦合器进行了说明,但本发明不限定于各个实施方式。在不脱离本发明的主旨的范围内,对本实施方式实施了本领域技术人员能够想到的各种变形而得到的方式、将不同实施方式中的构成要素组合而构筑的方式也可以包含在本发明的一个或多个方式的范围内。

(总结)

如以上说明的那样,本发明的一方式的定向耦合器具备主线路、副线路、以及与所述副线路的一端连接的终止电路,还具备从所述副线路的所述一端与所述终止电路之间的节点引出的引出端子。

根据这样的结构,由于设置有引出端子,因此,能够经由引出端子实际测量终止电路的阻抗。另外,能够将用于缩小实际测量到的阻抗与希望的阻抗的偏离的电路元件经由引出端子而连接于终止电路。由此,得到能够容易且高精度地调整方向性的定向耦合器。

另外,也可以是,所述引出端子与所述终止电路并联连接。

另外,也可以是,所述终止电路的阻抗固定。

根据这样的结构,由于使用阻抗固定的终止电路,因此,以简单的结构得到能够容易且高精度地调整方向性的定向耦合器。

另外,也可以是,所述终止电路的阻抗可变。

根据这样的结构,能够基于经由引出端子实际测量到的终止电路的阻抗,对终止电路的阻抗进行可变控制,因此,得到能够容易且高精度地调整方向性的定向耦合器。由于使用阻抗可变的终止电路,因此,例如在将定向耦合器安装于基板之前,能够在定向耦合器单体中消除终止电路的阻抗的制造误差。

另外,本发明的一方式的定向耦合器也可以形成于安装部件。

另外,也可以是,在俯视观察所述安装部件的情况下,所述引出端子位于与所述副线路的连接到所述终止电路的一端重叠的位置。

根据这样的结构,容易缩短从副线路的一端到引出端子的布线的长度,因此,容易抑制布线所产生的寄生成分。由此,抑制了由于布线的寄生成分的影响而引起的终止电路的阻抗的变动,因此,得到方向性的调整更加容易的定向耦合器。

另外,也可以是,在俯视观察所述安装部件的情况下,所述引出端子位于与所述副线路的连接到所述终止电路的一端不重叠的位置,在所述安装部件内,所述副线路的所述一端与所述引出端子通过布线而连结,该布线包括具有第一剖面面积的第一区间和具有比所述第一剖面面积大的第二剖面面积的第二区间,所述第二区间的长度比所述第一区间的长度长。

根据这样的结构,即便在从副线路的一端到引出端子的布线的长度某种程度变长的情况下,通过将布线的剖面面积较大的区间设置得比剖面面积较小的区间长,也容易抑制布线所产生的寄生成分。由此,抑制了由于布线的寄生成分的影响而引起的终止电路的阻抗的变动,因此,得到方向性的调整更加容易的定向耦合器。

另外,也可以是,所述终止电路由电容元件与电阻元件并联连接的电路构成,所述电容元件的电容值小于使所述定向耦合器的方向性最佳化的电容值,所述电阻元件的电阻值大于使所述定向耦合器的方向性最佳化的电阻值。

根据这样的结构,由于电路元件经由引出端子而与终止电路并联连接,因此,通过电路元件的连接,将终止电路的电容值调整得更大,将电阻值调整得更小。对此,通过预先使构成终止电路的电容元件的电容值小于最佳的电容值,并且使电阻元件的电阻值大于最佳的电阻值,能够容易通过电路元件的连接来调整电容值及电阻值。

另外,本发明的一方式的高频模块具备所述定向耦合器、以及与所述定向耦合器的所述引出端子连接的电路元件。

根据这样的结构,得到能够从定向耦合器的外部使用电路元件容易且高精度地调整安装于高频模块的定向耦合器的方向性的高频模块。

产业上的可利用性

作为定向耦合器及高频模块,能够广泛利用本发明。

附图标记说明

1高频模块;

10、10a定向耦合器;

11主线路;

111主线路的一端;

112主线路的另一端;

12副线路;

121副线路的一端;

122副线路的另一端;

13、13a终止电路;

131电容元件;

131a可变电容元件;

132电阻元件;

132a可变电阻元件;

14、14a、14b过孔导体;

15图案导体;

20模块基板;

21、22安装部件;

23基板内元件;

30探针;

n节点;

rfin输入端子;

rfout输出端子;

cpl耦合端子;

adj调整端子(引出端子);

gnd接地端子。

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