专利名称：高频复合元件和用此元件的移动通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高频复合元件和移动通信装置，特别涉及能用于多种不同的移动通信系统的高频复合元件和移动通信装置。
目前在北美，使用双频带(Dual-band)移动电话作为移动通信装置。这种双频带移动电话既能用于以使用880MHz频带的高级移动电话服务(AMPS:Advanced Mobile Phone Services)为代表的码分多址(CDMA:Code DivisionMultiple Access)技术，也能用于以使用1.9GHz频带的个人通信服务(PCS:Personal Communication Services)为代表的时分多址(TDMA:Time DivisionMultiple Access)技术。
图8表示传统的双频带移动电话结构一部分的方框图。这是880MHz频带的AMPS与1.9GHz频带的PCS的组合的一例。双频带移动电话50包括天线51、天线共用器(diplexer)52和包括AMPS与PCS系统的2个信号通道。天线共用器通过天线，将接收到的信号分配到AMPS系统或者PCS系统，同时将发送信号从AMPS系统或者PCS系统发送到天线51上。AMPS系统包括双工器(duplexer)53，这种双工器53用于分离AMPS的发送/接收信号，并送到发送部分Txa和接收部分Rxa。PCS系统包括双工器(duplexer)54，这种双工器54用于分离PCS的发送/接收信号，并送到发送部分Txp和接收部分Rxp。
下面，以AMPS系统为例对双频带移动电话50的动作进行说明。在发送时，天线共用器52选择来自由双工器53选择的发送部分Txa的信号，并由天线51发送信号。在接收时，将由天线51接收到的信号发送到由天线共用器52选择的AMPS系统，并在双工器53选择接收部分Rxd后，将信号进一步发送到接收部分Rxa。此外，在PCS的场合，用同样的动作进行发送/接收。
在上述传统的双频带移动电话中，前置部分由1个天线共用器和2个双工器构成。但是，当发送信号的频带接近于接收信号的频带时，必须使双工器的衰减特性更加陡峭。为此，双工器的尺寸增加。其结果，有双频带移动电话(移动通信装置)的尺寸增加的问题。
本发明的目的是提供能小型化的高频复合元件和使用它的移动通信装置。
为达到确实目的，本发明的第1发明的高频复合元件，构成用于CDMA/TDMA共用系统的移动通信装置的前置部分的一部分，所述高频复合元件，包括天线共用器，所述天线共用器将由天线接收到的信号分配到CDMA信号通道或者TDMA信号通道，并将来自CDMA信号通道或者TDMA信号通道的信号发送到天线，双工器，所述双工器设置在天线共用器的后级，并将CDMA信号通道分离成发送部分和接收部分，高频开关，所述高频开关设置在天线共用器的后级，并将TDMA信号通道分离成发送部分和接收部分。
此外，这种高频复合元件，还包括高频滤波器，所述高频滤波器至少连接到所述天线共用器与所述高频开关之间、所述高频开关后级的发送部分和所述高频开关后级的接收部分的一个地方。
此外，这种高频复合元件，至少用对多个电介质层进行叠层形成的多层衬底，构成所述天线共用器、所述双工器和所述高频开关中的一个。
本发明的另一方面的移动通信装置，包括天线，发送部分，接收部分和上述的高频复合元件。
本发明的高频复合元件构成用于CDMA/TDMA共用系统的移动通信装置的前置部分的一部分，并由高频开关进行TDMA侧的发送/接收之间的开关。其结果，能小型化高频复合元件。
在本发明的移动通信装置中，因为包含小型的高频复合元件，所以能小型化用于CDMA/TDMA共用系统的移动通信装置的前端部分。
图1表示按照本发明实施例1的高频复合元件的方框图。
图2表示构成图1中高频复合元件的天线共用器的电路图。
图3表示构成图1中高频复合元件的双工器的电路图。
图4表示构成图1中高频复合元件的高频开关的电路图。
图5表示图1中高频复合元件的细节结构的部分立体图。
图6表示按照本发明实施例2的高频复合元件的方框图。
图7表示构成图6中高频复合元件的高频滤波器的电路图。
图8表示传统的双频带移动电话(移动通信装置)结构一部分的方框图。
下面，参照附图对实施本发明的最佳实施例进行说明。
实施例1
图1表示按本发明实施例1相关的高频复合元件的方框图。高频复合元件10包括天线共用器11，包含在CDMA技术的AMPS系统中的双工器12，包含在TDMA技术的PCS系统中的高频开关13。此外，用虚线围住的部分构成多层衬底(未图示)。
此外，将天线ANT连接到天线共用器11的第1端口P11上，将AMPS系统的双工器12的第1端口P21连接到第2端口P12上，将PCS系统的高频开关13的第1端口P31连接到第3端口P13上。
而且，在AMPS系统中，将发送部分Txa连接到双工器12的第2端口P22上，将接收部分Rxa连接到第3端口P23上。
此外，在PCS系统中，将发送部分Txp连接到高频开关13的第2端口P32上，将接收部分Rxp连接到第3端口P33上。
图2表示构成图1中高频复合元件的天线共用器的电路图。用电感器L1a和L1b以及电容器C1a到C1e构成双工器11。
将电感器L1a和电容器C1a构成的并联电路连接到第1端口P11和第2端口P12之间。通过电容器C1b，将并联电路的第2端口P12接地。
将电容器C1c和C1d串联连接在第1端口P11和第3端口P13之间。通过电感器L1b和电容器C1e，将电容器C1c和C1d的接点接地。
也就是说，在第1端口P11和第2端口P12之间构成低通滤波器，在第1端口P11和第3端口P13之间构成高通滤波器。
这种场合，在第1端口P11和第2端口P12之间构成低通滤波器仅允许与第2端口P12连接的AMPS系统(低频带侧)的发送/接收信号通过。在第1端口P11和第3端口P13之间构成高通滤波器仅允许与第3端口P13连接的PCS系统(高频带侧)的发送/接收信号通过。
图3表示构成图1中高频复合元件的双工器的电路图。用电感器L2a到L2d以及电容器C2a到C2j构成双工器12。
将相互并联连接的电感器L2a和电容器C2a构成的谐振器Q1、相互并联连接的电感器L2b和电容器C2b构成的谐振器Q2，设置在第1端口P21和第2端口P22之间。这种场合，用磁耦合度M，耦合谐振器Q1的电感器L2a与谐振器Q2的电感器L2b。
通过电容器C2c，将谐振器Q1的一端连接到第1端口P21上，将另一端接地。此外，通过电容器C2d，将谐振器Q2的一端连接到第2端口P22上，将另一端连接在第1端口P21与第2端口P22之间。
另一方面，将相互并联连接的电感器L2c和电容器C2f构成的谐振器Q3、相互并联连接的电感器L2d和电容器C2g构成的谐振器Q4，设置在第1端口P21和第3端口P23之间。这种场合，用磁耦合度M，耦合谐振器Q3的电感器L2c与谐振器Q4的电感器L2d。
通过电容器C2h，将谐振器Q3的一端连接到第1端口P21上，将另一端接地。此外，通过电容器C2i，将谐振器Q4的一端连接到第3端口P23上，将另一端接地。将电容器C2j连接在第1端口P21与第3端口P23之间。
也就是说，在第1端口P21和第2端口P22之间以及在第1端口P21和第3端口P23之间构成带通滤波器。这种场合，在第1端口P21和第2端口P22之间构成带通滤波器仅使来自与第2端口P22连接的发送部分Txa发送的信号通过，在第1端口P21和第3端口P23之间构成带通滤波器仅使来自与第3端口P23连接的接收部分Rxa接收的信号通过。
图4表示构成图1中高频复合元件的高频开关的电路图。用二极管D1和D2、电感器L3a到L3c、电容器C3a到C3e、电阻器R3a构成高频开关13。此外，电感器L3a是并联陷波线圈，电感器L3b是扼流圈。
用使二极管D1的阴极向着第1端口P31的方法，将二极管D1连接在第1端口P31和第2端口P32之间。将二极管D1并联连接到电感器L3a和电容器C3a构成的串联电路上。
通过电容器C3b，将向着第2端口P32的二极管D1的另一侧、即阳极，连接到第2端口P32上，并通过电感器L3b和电容器C3c接地。此外，将控制端Vc1连接到电感器L3b和电容器C3c的接点上。
将电感器L3c和电容器C3d串联连接在第1端口P31和第3端口P33之间。通过二极管D2和电容器C3e，将电感器L3c与电容器C3d的接点接地。此外，通过电阻器R3a，将控制端Vc2连接到二极管D2的阴极与电容器C3e的接点上。
图5表示图1中高频复合元件的详细结构的部分立体图。高频复合元件10包括多层衬底21。虽然在图5中没有示出，但多层衬底21包含构成天线共用器11(如图2所示)的电感器L1a和L1b以及电容器C1a到C1e，构成双工器12(如图3所示)的电感器L2a到L2d以及电容器C2a到C2j，构成高频开关13(如图4所示)的电感器L3a和L3c以及电容器C3a到C3e。
这种场合，用多层衬底21内形成的线条状电极，构成电感器L1a、L1b、L2a到L2d、L3a和L3c。用多层衬底21内形成的电容器电极，或者电容器电极与接地电极，构成电容器C1a到C1e、C2a到C2j、C3a到C3e。因此，分别将电感器L1a、L1b、L2a到L2d、L3a和L3c以及电容器C1a到C1e、C2a到C2j、C3a到C3e包含在多层衬底21的内部。
此外，在多层衬底21的表面上安装由芯片元器件组成的高频开关13(如图4所示)构成的二极管D1和D2、电感器(扼流圈)L3b和电阻器R3a。
此外，利用丝网印刷等，从多层衬底21的内表到底面形成12个外部端Ta到T1。将这些外部端Ta到T1分别作为天线共用器11的第1端口P11、双工器12的第2端口P22和第3端口P23、高频开关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，用使金属引出线22的相对短边的突起221和222与用作接地线的外端Tf和T1对接的方法，将金属引出线22设置在多层衬底21上，以便覆盖安装在其上的元件。
在多层衬底21的内部，将天线共用器11的第2端口P12连接到双工器12的第1端口P21上，并将天线共用器11的第3端口P13连接到高频滤波器13的第1端口P31上。
下面，对具有图1所示结构的高频复合元件10的动作进行说明。首先，当发送AMPS系统(880MHz频带)的信号时，AMPS系统的发送信号通过双工器12和天线共用器11，并由连接到天线共用器11的第1端口P11的天线ANT进行发送。
这种场合，利用将带通滤波器连接到双工器12的第1端口P21与第3端口P23之间，使得发送信号不会进入接收部分Rxa。此外，利用将高通滤波器连接到天线共用器11的第1端口P11与第3端口P13之间，使得AMPS系统的发送信号不会进入PCS系统。
接着，当发送PCS系统(900MHz频带)的信号时，利用将控制电压3V施加到控制端Vc1(如图4所示)，PCS系统的高频开关13接通二极管D1。这样，PCS系统的发送信号通过高频开关13和天线共用器11，然后由连接到天线共用器11的第1端口P11的天线ANT进行发送。
这种场合，利用将0V施加到控制端Vc2(如图4所示)，高频开关13接通二极管D2，使得发送信号不会进入到接收部分Rx。此外，利用将低通滤波器连接到天线共用器11的第1端口P11与第2端口P12之间，使得PCS系统的发送信号不会进入AMPS系统。
接着，当接收AMPS系统和PCS系统的信号时，连接在双工器12的第1端口P21与第2端口P22之间的带通滤波器，使得AMPS系统的接收信号不会进入到发送部分Txa。利用将0V施加到控制端Vc2和将控制电压3V施加到控制端Vc2，PCS高频开关13断开二极管D1和D2。这使得仅将PCS接收的信号发送到PCS接收部分Rxp，并防止接收信号进入到PCS发送部分Txp。
此外，类似于发送的场合，天线共用器11防止AMPS接收信号进入到PCS系统，并且防止PCS S接收信号进入到AMPS系统。
在前述实施例1的高频复合元件中，因利用构成元件比双工器少的小型高频开关在TDMA的PCS系统的发送/接收之间进行切换，所以能谋得高频复合元件的小型化。其结果，也能使装有这种高频复合元件的移动通信装置小型化。
此外，利用对多层陶瓷原料层进行叠层形成的多层衬底，构成成为高频复合元件的天线共用器、双工器和高频开关。因此，能将天线共用器、双工器和高频开关的连接设置在多层衬底的内部。其结果，不需要在天线共用器与双工器之间以及在天线共用器与高频开关之间进行匹配调整的匹配电路。因此，能进一步使高频复合元件小型化。
此外，因由电感器和电容器构成天线共用器与双工器、由二极管、电感器和电容器构成高频开关，所以能减少由于元器件之间的布线造成的损耗。此外，将天线共用器、双工器和高频开关包含或者安装在多层衬底中，通过多层衬底内部构成的连接单元相互连接。因此，能减少高频复合元件整体的损耗。同时，也能使装有这种高频复合元件的移动通信装置具有高的性能。
此外，因为用作电感器的线条状电极包含在多层衬底中，所以利用波长缩短效应，能缩短作为电感器的线条状电极。因此，能减小线条状电极的插入损耗，并实现高频复合元件的小型化和低损耗化。其结果，能同时实现装有这种高频复合元件的移动通信装置的小型化和高性能化。
实施例2图6表示按照本发明实施例2的高频复合元件的方框图。与实施例1的高频复合元件10(如图1所示)不同，在高频复合元件20中，将高频滤波器14连接到包括在PCS系统中的高频开关13后级的发送部分Txp。
图7表示构成图6中高频复合元件的高频滤波器的电路图。用电感器L4a和电容器C4a与C4b构成高频滤波器14。
此外，将电感器L4a连接在第1端口P41或2端口P42之间。将电容器C4a与电感器L4a平行连接。通过电容器C4b，将电感器L4a的第2端口P42接地。
采用前述的结构，则高频滤波器14通过电感器L4a和电容器C4a与C4b，构成低通滤波器。这种低通滤波器能衰减PCS系统的2次谐波和3次谐波。
在前述实施例2的高频复合元件中，因将高频滤波器连接到TDMA技术的PCS系统上，所以能衰减2次谐波和3次谐波。其结果，能改善TDMA技术一侧的发送/接收质量。
特别，如图6所示，在将高频滤波器连接到高频开关后级的发送部分的场合，当发送信号时，高频滤波器能衰减由包括在发送部分中的高功率放大器产生的失真信号。因此，能减小在接收部分一侧的插入损耗。
在前述的实施例中，虽然将高频复合元件用于AMPS系统和PCS系统的组合，但本发明不限于这种组合，只要是CDMA技术与TDMA技术的组合，可以是任何的组合。
此外，在前述的实施例中，虽然对具有2系统的信号通道的场合进行了说明，但本发明对具有3个以上的信号通道的场合，也能得到相同的效果。
此外，在前述的每个实施例中，虽然对高频滤波器是低通滤波器的场合进行了说明，但只要滤波器能衰减谐波，使用带通滤波器或者带阻滤波器也能得到相同的效果。
特别，当用陷波滤波器作为带阻滤波器中的1个时，仅能衰减要衰减的2次谐波和3次谐波近旁的频率信号。其结果，能减小对基本频率通过频带的影响。因此，与低通滤波器和带通滤波器中衰减整个谐波带的场合相比，能减小基本频率通过频带的插入损耗。其结果，能减小高频复合元件整体的损耗。
如前所述，采用本发明的高频复合元件，则能用比双工器构成元件少的小型高频开关进行TDMA技术的PCS系统的发送/接收之间的交换。因此，能使高频复合元件小型化。
此外，因用对多个电介质层进行叠层形成的多层衬底，构成天线共用器、双工器和高频开关，所以能将天线共用器、双工器和高频开关设置在多层重叠的内部。其结果，不需要在天线共用器与双工器之间以及在天线共用器与高频开关之间进行匹配调整的匹配电路。因此，能进一步使高频复合元件小型化。
因由电感器和电容器构成天线共用器与双工器、由二极管、电感器和电容器构成高频开关，所以能减少由于元器件之间的布线造成的损耗。此外，将天线共用器、双工器和高频开关包含或者安装在多层衬底中，通过多层衬底内部构成的连接单元相互连接。因此，能减少高频复合元件整体的损耗。同时，也能使装有这种高频复合元件的移动通信装置具有高的性能。
在上述实施例2的高频复合元件中，因将高频滤波器连接到TDMA技术的PCS系统上，所以能衰减2次谐波和3次谐波。其结果，能改善TDMA技术一侧的发送/接收质量。
此外，在本发明的移动通信装置中，因装有能减小损耗的小型高频复合元件，所以能使移动通信装置的小型化和具有高性能。
虽然本发明以前述的实施例进行了说明，但应该指出，只要不脱离本发明的精神，可以作种种修改和变化。本发明的保护范围完全由本发明的权利要求书所确定。
权利要求
1．一种高频复合元件，构成用于CDMA/TDMA共用系统的移动通信装置的前置部分的一部分，其特征在于，包括天线共用器，所述天线共用器将由天线接收到的信号分配到CDMA信号通道或者TDMA信号通道，并将来自CDMA信号通道或者TDMA信号通道的信号发送到天线，双工器，所述双工器设置在天线共用器的后级，并将CDMA信号通道分离成发送部分和接收部分，高频开关，所述高频开关设置在天线共用器的后级，并将TDMA信号通道分离成发送部分和接收部分。
2．如权利要求1所述的高频复合元件，其特征在于，还包括高频滤波器，所述高频滤波器至少连接到所述天线共用器与所述高频开关之间、所述高频开关后级的发送部分和所述高频开关后级的接收部分的1个地方。
3．如权利要求1或2所述的高频复合元件，其特征在于，至少用对多个电介质层进行叠层形成的多层衬底，构成所述天线共用器、所述双工器和所述高频开关中的一个。
4．一种移动通信装置，包括天线，发送部分，接收部分和高频复合元件，其特征在于，所述高频复合元件是如权利要求1至3任一项所述的高频复合元件。
全文摘要
本发明揭示一种能小型化的高频复合元件和使用它的移动通信装置。高频复合元件包括天线共用器,双工器和高频开关。天线共用器由第1电感器和第1电容器构成。双工器由第2电感器和第2电容器构成。高频开关由第1二极管和第2二极管、第3电感器以及第3电容器构成。
文档编号H04L27/00GK1301088SQ0013747
公开日2001年6月27日 申请日期2000年12月21日 优先权日1999年12月21日
发明者降谷孝治, 田中浩二, 渡边贵洋, 武藤英树, 上嶋孝纪, 中岛规巨 申请人:株式会社村田制作所