无线通信模块的制作方法

本发明涉及无线通信模块。

背景技术：

在下述的专利文献1公开了对无线通信用的发送电路所使用的功率放大器供给直流电力的dcdc转换器。在dcdc转换器的输出部设置与发送频带和接收频带之差的频域对应的带阻滤波器。通过设置带阻滤波器，抑制发送电路的发送输出对接收频带的噪声的影响。

专利文献1：日本特开2004－187446号公报。

一般而言，在dcdc转换器的输出部连接具有数十μf以上的电容的平滑电容器，使用在较宽的频域使噪声降低的方法。若采用该方法，则使从dcdc转换器的输出部向外部泄漏的噪声成分流向接地从而能够使噪声降低。但是，根据本申请的发明人们的考察，明确了在使噪声成分流向接地的方法中有不能够得到足够的噪声降低效果的情况。

dcdc转换器的开关导致的振铃噪声分布至数ghz频带。数ghz频带的噪声经由基板的浮游电容、平滑电容器等流入接地。另外，在无线耳机以及iot设备等采用适合小型化，且能够使辐射效率提高的倒f天线或者板状倒f天线的情况较多。倒f天线、板状倒f天线与接地连接。若在dcdc转换器产生的噪声经由接地直接传播至天线，则无线通信的质量降低。

在无线耳机以及iot设备采用以wifi为代表的lpwa(lowpowerwidearea：低功耗广域网)通信方式、以bluetooth(注册商标)为代表的个人局域网络(pan)。这些设备的印刷电路基板与智能手机等的印刷电路基板相比较小，所以难以确保足够的大小的接地。另外，噪声源与无线通信用的天线的距离也较近。这样，在难以确保足够的大小的接地的情况下，流入接地的噪声对天线的影响增大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供抑制在dcdc转换器产生的噪声引起的无线通信的质量的降低的无线通信模块。

根据本发明的一个观点，提供一种无线通信模块，具有：

dcdc转换器，包含开关元件以及平滑电容器，其中，上述开关元件连接于输入端子与输出端子之间的电流路径，上述平滑电容器连接在上述输出端子与接地之间；

旁路电容器，连接在上述输入端子与接地之间；

天线元件，与上述dcdc转换器共享接地；以及

频率滤波器，串联地插入到上述开关元件与上述平滑电容器之间的电流路径以及上述旁路电容器与上述开关元件之间的电流路径的至少一个电流路径，且将上述天线元件的动作频带作为阻带。

由于频率滤波器使通过平滑电容器或者旁路电容器流入接地的噪声减少，所以能够使通过接地传播至天线的噪声降低。

附图说明

图1是第一实施例的无线通信模块的等效电路图。

图2a以及图2b是表示频率滤波器的一个例子的等效电路图。

图3是表示评价实验所使用的电感器以及铁氧体磁珠的单体的透过特性s21的图表。

图4是表示在评价实验中经由同轴电缆并利用频谱分析器测定与天线元件耦合的噪声的频谱的结果的图表。

图5是表示从图4所示的噪声电平的频谱提取频率为2444mhz、2446mhz以及2448mhz时的噪声电平并示出的柱形图。

图6是第二实施例的无线通信模块的等效电路图。

图7是第三实施例的无线通信模块的等效电路图。

图8a以及图8b分别是第四实施例及其变形例的无线通信模块的等效电路图。

具体实施方式

[第一实施例]

参照图1～图5的附图，对第一实施例的无线通信模块进行说明。

图1是第一实施例的无线通信模块10的等效电路图。第一实施例的无线通信模块10包含使用了dcdc转换器的电源电路20、频率滤波器30、旁路电容器40、发送接收电路41以及天线元件50。电源电路20包含输入端子21、输出端子22以及接地27。旁路电容器40连接在输入端子21与接地27之间。在输入端子21与接地之间连接直流电源60。

从电源电路20的输出端子22输出的直流电压被施加给发送接收电路41。发送接收电路41向天线元件50发送高频信号。天线元件50例如是倒f天线或者板状倒f天线，天线元件50的供电点与发送接收电路41(ic以及周边部件的一部分)连接。天线元件50与电源电路20共享接地。例如，天线元件50的短路线52与电源电路20的接地27连接于相同的接地。

发送接收电路41例如包含基带电路、调制解调电路、带通滤波器、双工器、功率放大器、低噪声放大器等。

接下来，对电源电路20的构成进行说明。电源电路20主要具有两个电流路径a1、a2。电流路径a1从输入端子21经由开关元件23以及输出电感器25到达输出端子22。另一个电流路径a2从接地27经由其它开关元件24以及输出电感器25到达输出端子22。平滑电容器26连接在输出端子22与接地27之间。也可以代替开关元件24而使用将从接地27朝向输出电感器25的方向作为正向的二极管。包含开关元件23和24的dcdc转换器是降压型的dcdc转换器。

在从输入端子21朝向输出端子22的电流路径a1中的与连接平滑电容器26的位置相比靠近开关元件23侧的电流路径串联地连接有频率滤波器30。频率滤波器30是将天线元件50的动作频带作为阻带的带阻滤波器。在图1中，示出频率滤波器30插入到开关元件23与输出电感器25之间的电流路径a1的例子。

若将开关元件23和另一开关元件24交替地接通断开，则输入到输入端子21的直流电压被降压并从输出端子22输出。

图2a是表示频率滤波器30的一个例子的等效电路图。能够使用铁氧体磁珠(f.b.)作为频率滤波器30。图2b是表示频率滤波器30的其它的例子的等效电路图。能够使用lc并联共振电路作为频率滤波器30。lc并联共振电路反射共振频率附近的频域的信号的一部分，与此相对，铁氧体磁珠通过将阻带的频率的信号转换为热量来使其衰减。在不能够忽略反射波的影响的情况下，优选使用铁氧体磁珠作为频率滤波器30。

接下来，对通过采用第一实施例的无线通信模块的构成得到的优异效果进行说明。

若进行开关元件23以及24的开关，则产生尖峰噪声、振铃噪声。尖峰噪声以及振铃噪声从输出端子22传播到发送接收电路41，所以一般而言，在输出端子22与发送接收电路41之间插入铁氧体磁珠等噪声滤波器。

根据本申请的发明人们的考察，可知有除了从输出端子22向外部泄漏的噪声之外，经由平滑电容器26、基板的浮游电容流入接地27的噪声传递到天线元件50而阻碍无线通信这样的情况。特别是，在天线元件50与电源电路20共享接地的情况下，天线元件50容易受到流入电源电路20的接地27的噪声的影响。

在第一实施例中，由于开关元件23以及24的开关而产生的振铃噪声在频率滤波器30进行衰减或者反射，所以能够使经由平滑电容器26的向接地27的噪声的流入减少。由此，能够抑制天线元件50的通信的质量的降低。频率滤波器30的阻带设定为天线元件50的动作频带即可。在天线元件50在2.4ghz频带进行动作的情况下，只要使频率滤波器30的阻带为2.4ghz频带即可，在天线元件50在5ghz频带进行动作的情况下，只要使频率滤波器30的阻带为5ghz频带即可。

接下来，参照图3～图5的附图，对为了确认第一实施例的无线通信模块中的噪声抑制效果而进行的评价实验的结果进行说明。

将发送接收电路41(图1)与天线元件50的供电点51(图1)断开，并在屏蔽箱内使电源电路20动作来进行wifi搜索时测定与天线元件50耦合的噪声。对不插入频率滤波器30的构成、使用15nh的电感器作为频率滤波器30的构成、以及使用铁氧体磁珠作为频率滤波器30的构成这三个构成进行了评价实验。使用在2.4ghz频带进行动作的天线作为天线元件50。

图3是表示评价实验所使用的电感器以及铁氧体磁珠的单体的透过特性s21的图表。横轴以单位“mhz”表示频率，纵轴以单位“db”表示透过特性s21。此外，图3所示的透过特性s21是使用阻抗50ω系的测定系统测定出的特性。图3的图表中的实线以及虚线分别表示铁氧体磁珠以及电感器的透过特性s21。作为电感器，使用通过电感和浮游电容在6ghz具有共振点的电感器。作为铁氧体磁珠，使用将2.4ghz频带作为阻带的铁氧体磁珠。

图4是表示与天线元件50(图1)耦合的噪声的频谱的图表。横轴以单位“mhz”表示频率，纵轴以单位“dbm”表示噪声电平。图4的图表中的方形符号表示不插入频率滤波器30(图1)的情况下的噪声电平。三角符号以及虚线表示使用电感器作为频率滤波器30的情况下的噪声电平。圆形符号以及实线表示使用铁氧体磁珠作为频率滤波器30的情况下的噪声电平。频率出现在2455mhz的附近的较高的噪声电平起因于wifi搜索的信号。图4的图表所示的较细的实线表示噪声基底。

图5是从图4所示的噪声电平的频谱提取频率为2444mhz、2446mhz以及2448mhz时的噪声电平并示出的柱形图。图5的纵轴表示将噪声基底作为基准时的噪声电平。

如图4以及图5所示，可知若使用铁氧体磁珠作为频率滤波器30，则与不插入频率滤波器30的情况、以及使用电感器作为频率滤波器30的情况相比，噪声电平降低。

根据上述评价实验，确认了通过使用将天线元件50的动作频带作为阻带的频率滤波器30，能够使与天线元件50耦合的噪声减少。

[第二实施例]

接下来，参照图6对第二实施例的无线通信模块10进行说明。以下，对与第一实施例的无线通信模块相同的构成省略说明。

图6是第二实施例的无线通信模块10的等效电路图。在第一实施例中，在与开关元件23相比靠近输出侧的电流路径插入频率滤波器30，并在输入侧，将开关元件23与旁路电容器40直接连接。在第二实施例中，在旁路电容器40与开关元件23之间(旁路电容器40与输入端子21之间)串联地连接输入侧的频率滤波器31。输入侧的频率滤波器31具有与输出侧的频率滤波器30相同的滤波器特性。

接下来，对通过连接输入侧的频率滤波器31得到的优异效果进行说明。若进行开关元件23的开关，则由于旁路电容器40的等效串联电感(esl)等在输入端子21侧也产生噪声。另外，由于开关元件24的开关也产生噪声。在第二实施例的无线通信模块中，通过在输入端子21侧也插入频率滤波器31，能够抑制在输入端子21侧产生的噪声经由旁路电容器40以及接地27传播到天线元件50。

接下来，对第二实施例的变形例进行说明。在第二实施例中，在与开关元件23相比靠近输出侧插入频率滤波器30，并在输入侧插入其它频率滤波器31。在本变形例中，省略输出侧的频率滤波器30，仅在输入侧连接频率滤波器31。这样，也可以采用在开关元件23与平滑电容器26之间的电流路径、以及开关元件23与旁路电容器40之间的电流路径的至少一个电流路径串联地插入频率滤波器的构成。通过在至少一个电流路径插入频率滤波器，能够使经由接地27与天线元件50耦合的噪声减少。

[第三实施例]

接下来，参照图7对第三实施例的无线通信模块10进行说明。以下，对与第二实施例的无线通信模块(图6)相同的构成省略说明。

图7是第三实施例的无线通信模块10的等效电路图。第二实施例的无线通信模块10具有一个天线元件50。第三实施例的无线通信模块10除了天线元件50之外，还包含在其它频带下进行动作的天线元件55。例如，一个天线元件50在2.4ghz频带进行动作，另一个天线元件55在5ghz频带进行动作。发送接收电路41进行两个频带的信号的发送接收。此外，发送接收电路41包含基带电路和高频电路(rf电路)，基带电路与高频电路经由双工器(分波器)连接。

在开关元件23与平滑电容器26之间的电流路径除了频率滤波器30之外还串联地连接另一个频率滤波器32。频率滤波器30、32分别在天线元件50、55的动作频带具有阻带。在开关元件23与旁路电容器40之间的电流路径除了频率滤波器31之外还串联地连接另一个频率滤波器33。频率滤波器31、33分别在天线元件50、55的动作频带具有阻带。

接下来，对通过采用第三实施例的无线通信模块10的构成得到的优异效果进行说明。第三实施例的无线通信模块10能够在两个频带进行无线通信。并且，能够在两个频带中，使经由接地27的向天线元件50、55的噪声的流入减少。

[第四实施例]

接下来，参照图8a以及图8b对第四实施例的无线通信模块进行说明。以下，对与第一实施例的无线通信模块(图1)相同的构成省略说明。

图8a是第四实施例的无线通信模块10的等效电路图。在第四实施例的无线通信模块10使用内置了构成电源电路20(图1)的一部分的开关电路71以及发送接收电路41的wifi模块70。电源电路20由内置于wifi模块70的开关电路71、外置的输出电感器25、以及平滑电容器26构成。在开关电路71与输出电感器25之间串联地连接频率滤波器30。

wifi模块70的外部电源端子兼为电源电路20的输入端子21。在输入端子21与接地27之间连接旁路电容器40。从电源电路20的输出端子22输出的直流电压输入到wifi模块70。

图8b是第四实施例的变形例的无线通信模块10的等效电路图。在本变形例中，使用未内置电源电路20的wifi模块70。电源电路20的开关电路71、输出电感器25以及平滑电容器26外置于wifi模块70。赋予至wifi模块70的外部电源端子的直流电压被施加到外置的电源电路20的输入端子21。在本变形例中，也在开关电路71与输出电感器25之间串联地连接频率滤波器30。

如图8a以及图8b所示，在wifi模块70与输出电感器25以及平滑电容器26一起外置频率滤波器30即可。通过外置频率滤波器30，与第一实施例的情况相同，能够抑制起因于流入接地27的噪声的无线通信质量的降低。

上述的各实施例为例示，当然能够进行不同的实施例所示的构成的部分的置换或者组合。并不按照每个实施例依次提及多个实施例的相同的构成所带来的相同的作用效果。并且，本发明并不限定于上述的实施例。例如，本领域技术人员明确能够进行各种变更、改进、组合等。

附图标记说明

10…无线通信模块，20…电源电路，21…输入端子，22…输出端子，23、24…开关元件，25…输出电感器，26…平滑电容器，27…接地，30、31、32、33…频率滤波器，40…旁路电容器，41…发送接收电路，50…天线元件，51…供电点，52…短路线，55…天线元件，60…直流电源，70…wifi模块，71…开关电路。