專利名稱：天線共用器與通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種用于諸如移動(dòng)通信裝置之類的無線電裝置中的天線共用器及通信設(shè)備有關(guān)。
背景技術(shù)：
天線共用器是在諸如移動(dòng)電話之類的無線電裝置中的，用于分離發(fā)射波與接收波的高頻裝置。由于移動(dòng)電話已經(jīng)變得越來越小，同時(shí)功能也越來越強(qiáng)大，因而就出現(xiàn)了進(jìn)一步縮小天線共用器尺寸并且改善其性能的需求。
一個(gè)典型的天線共用器包括接收濾波器，發(fā)射濾波器，以及匹配電路。發(fā)射波從發(fā)射電路經(jīng)由發(fā)射濾波器提供給匹配電路，然后被傳導(dǎo)至天線。接收波從天線提供給匹配電路，在那兒經(jīng)過匹配，然后經(jīng)由接收濾波器傳導(dǎo)至接收電路。
圖15顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的一個(gè)第一種天線共用器的透視圖。第一種天線共用器使用SAW(Surface Acoustic Wave表面聲波)濾波器作為發(fā)射濾波器50。共用器使用具有同軸諧振器的介質(zhì)同軸濾波器作為接收濾波器52。發(fā)射濾波器50和接收濾波器52安裝在電路板53上。
因?yàn)樗褂玫陌l(fā)射濾波器50是小型SAW濾波器，且接收濾波器52是具有高Q值，低插入損耗的使用同軸諧振器的介質(zhì)同軸濾波器，第一種天線共用器顯示出了對(duì)于接收波的足夠小的插入損耗，以及改善了的頻譜隔離特性，并且具有更小的總體尺寸。
圖16顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的一個(gè)第二種天線共用器的透視圖。在第二種天線共用器中，使用具有同軸諧振器的介質(zhì)同軸濾波器作為它的發(fā)射濾波器54，SAW濾波器作為它的接收濾波器55。發(fā)射濾波器54和接收濾波器55安裝在電路板56上。匹配電路是通過電路板56上的傳輸線來實(shí)現(xiàn)的。
因?yàn)槭褂皿w積小、重量輕的SAW濾波器作為接收濾波器55，所以第二種天線共用器的總體積很小。
然而，第一種天線共用器在電路板上具有獨(dú)立的發(fā)射濾波器50和接收濾波器52。另外，作為接收濾波器52的介質(zhì)同軸濾波器一般體積是比較大的。提供在電路板53上的獨(dú)立的發(fā)射濾波器50和接收濾波器52，以及接收濾波器52的較大體積阻礙了第一種天線共用器進(jìn)一步減小尺寸。
第二種天線共用器在電路板53上獨(dú)立地安裝了發(fā)射濾波器54和接收濾波器55，并采用介質(zhì)同軸濾波器作為發(fā)射濾波器54。同時(shí)，介質(zhì)同軸濾波器一般是比較大的。這樣，第二種天線共用器的構(gòu)造是，獨(dú)立安裝于電路板53上的發(fā)射濾波器54和接收濾波器55，發(fā)射濾波器54的體積較大，進(jìn)一步還包括作為匹配電路裝設(shè)在電路板上的傳輸線，因此就阻礙了第二種天線共用器進(jìn)一步減小體積。
現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是將發(fā)射和接收濾波器分別獨(dú)立地安裝在電路板上，這樣就很難再進(jìn)一步減小它們的體積。
進(jìn)一步地，在使用介質(zhì)同軸濾波器的情況下，在現(xiàn)有技術(shù)天線共用器中所使用的介質(zhì)同軸濾波器的大體積使得減小共用器的體積變得更困難。
現(xiàn)有技術(shù)天線共用器的另一個(gè)問題是因?yàn)榘l(fā)射和接收濾波器被分別獨(dú)立地安裝于電路板上，它們有大量的元件，成本也因此而上升了。另外，這也給改善它們的可靠性以及穩(wěn)定性造成了困難。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這些問題，本發(fā)明的目的之一就是提供一種更小的天線共用器和通信設(shè)備，并且具有更優(yōu)良的天線共用器電特性。
進(jìn)一步地，鑒于這些問題，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具備更優(yōu)良的電特性以及更好的可靠性和穩(wěn)定性的天線共用器與通信設(shè)備。
本發(fā)明的第1項(xiàng)發(fā)明是一種天線共用器，它包括具有表面聲波器件的接收濾波器；具有介質(zhì)諧振器的發(fā)射濾波器；以及用于分別匹配接收濾波器與天線和發(fā)射濾波器與天線的匹配電路，其中發(fā)射濾波器，接收濾波器，以及匹配電路被相互集成在一起。
本發(fā)明的第2項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中匹配電路具有介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第3項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中發(fā)射濾波器與匹配電路集成為一個(gè)介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第4項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1或2項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中構(gòu)成發(fā)射濾波器的介質(zhì)材料的介電常數(shù)與構(gòu)成匹配電路的介質(zhì)材料的介電常數(shù)不同。
本發(fā)明的第5項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第4項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中構(gòu)成發(fā)射濾波器的介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于構(gòu)成匹配電路的介質(zhì)材料的介電常數(shù)。
本發(fā)明的第6項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第5項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中構(gòu)成發(fā)射濾波器的介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)大于或等于10。
本發(fā)明的第7項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第5項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中構(gòu)成匹配電路的介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)小于10。
本發(fā)明的第8項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第2或3項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中它還包括一個(gè)由和形成匹配電路一樣的介質(zhì)材料形成的分層，其中發(fā)射濾波器夾在匹配電路和分層之間，形成了一個(gè)集成多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第9項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第8項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中接收濾波器形成于匹配電路上方或下方，并用樹脂封裝，且接收濾波器電連接至匹配電路。
本發(fā)明的第10項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第8項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中匹配電路形成于發(fā)射濾波器上方或下方，且接收濾波器電連接至匹配電路。
本發(fā)明的第11項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第10項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中匹配電路形成于接收濾波器的一端，且接收濾波器電連接至匹配電路。
本發(fā)明的第12項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第8項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中接收濾波器形成得與匹配電路中的發(fā)射濾波器相鄰，并用樹脂封裝，且接收濾波器和發(fā)射濾波器分別電連接至匹配電路。
本發(fā)明的第13項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第8項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中接收濾波器形成于匹配電路中，并用樹脂封裝。
本發(fā)明的第14項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中發(fā)射濾波器和匹配電路通過端面電極和/或中介電極連接。
本發(fā)明的第15項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中匹配電路包括有帶狀線，且接收濾波器經(jīng)由穿通孔連接至帶狀線，經(jīng)由電磁耦合連接至從天線引出的帶狀線。
本發(fā)明的第16項(xiàng)發(fā)明是根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的一種天線共用器，其中匹配電路包括有帶狀線，且發(fā)射濾波器經(jīng)由穿通孔連接至帶狀線，經(jīng)由電磁耦合連接至從天線引出的帶狀線。
本發(fā)明的第17項(xiàng)發(fā)明是另一種天線共用器，它包括由具有表面聲波器件的濾波器和具有介質(zhì)諧振器的濾波器的復(fù)合結(jié)構(gòu)的接收濾波器；具有發(fā)射介質(zhì)諧振器的濾波器的發(fā)射濾波器；以及用于匹配所述接收濾波器與天線，和所述發(fā)射濾波器與天線的匹配電路，其中所述接收濾波器，發(fā)射濾波器，以及匹配電路被相互集成在一起。
本發(fā)明的第18項(xiàng)發(fā)明是一種通信設(shè)備，它包括根據(jù)第1項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的天線共用器；用于將發(fā)射波輸出至發(fā)射濾波器的發(fā)射器電路；以及用于輸入從接收濾波器提供的接收信號(hào)的接收器電路。
本發(fā)明的第19項(xiàng)發(fā)明是另一種通信設(shè)備，它包括根據(jù)第17項(xiàng)發(fā)明構(gòu)成的天線共用器；用于將發(fā)射波輸出至發(fā)射濾波器的發(fā)射器電路；以及用于輸入從接收濾波器提供的接收信號(hào)的接收器電路。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例構(gòu)成的一種通信設(shè)備的配置框圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例構(gòu)成的一種天線共用器的配置框圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的包括有發(fā)射介質(zhì)多層濾波器和匹配電路的部分多層結(jié)構(gòu)的例子的分解透視圖；圖5A顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例構(gòu)成的，用帶限濾波器實(shí)現(xiàn)的發(fā)射介質(zhì)多層濾波器的等效電路；圖5B顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例構(gòu)成的，用帶通濾波器實(shí)現(xiàn)的發(fā)射介質(zhì)多層濾波器的等效電路；圖6A顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例構(gòu)成的高介電常數(shù)、低溫?zé)傻奶沾衫樱粓D6B顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例構(gòu)成的低介電常數(shù)、低溫?zé)傻奶沾衫?；圖6C顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例構(gòu)成的高介電常數(shù)、高溫?zé)傻奶沾衫?；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器的制造方法流程圖；圖8A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器的制造方法中的必要步驟，顯示了將被層疊的介質(zhì)薄片；圖8B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器的制造方法中的必要步驟，顯示了被燒制前的多層結(jié)構(gòu)；圖8C是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器的制造方法中的必要步驟，顯示了形成凸起的多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)；圖8D是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器的制造方法中的必要步驟，顯示了安設(shè)了SAW濾波器的多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)；圖8E是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器的制造方法中的必要步驟，顯示了用樹脂封裝的SAW濾波器；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)成的，使用由SAW濾波和同軸諧振器構(gòu)成的接收濾波器的天線共用器的結(jié)構(gòu)圖；圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)成的，使用電磁耦合的天線共用器的配置的分解透視圖；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)成的，使用由金屬箔制成的帶狀線諧振器的天線共用器的配置的橫截面圖；圖15顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的天線共用器的總圖；以及圖16顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的另一種天線共用器的概要總圖。
1.SAW濾波器2.封裝樹脂3.第一LTCC4.帶狀線諧振器5.LGA電極6.第二LTCC7.第三LTCC8.層間穿通孔9.凸起10.內(nèi)導(dǎo)體11.端面電極12.樹脂13a，13b HTCC
14.金屬箔24.天線共用器具體實(shí)施方式
下面將會(huì)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的進(jìn)行描述。
(第一實(shí)施例)下面將描述第一個(gè)實(shí)施例。圖1顯示了根據(jù)第一實(shí)施例構(gòu)成的，使用天線共用器24的通信設(shè)備的無線電部分。根據(jù)第一實(shí)施例構(gòu)成的該通信設(shè)備可以是移動(dòng)電話，例如。
第一實(shí)施例的通信設(shè)備提供使用諸如CDMA之類的同時(shí)發(fā)射和接收技術(shù)的通信，在這種技術(shù)中，發(fā)送和接收是同時(shí)進(jìn)行的。第一實(shí)施例的天線共用器24被用在采用諸如CDMA之類的同時(shí)發(fā)射和接收技術(shù)進(jìn)行通信的通信通信設(shè)備中。
該通信設(shè)備包括有基帶電路20，頻率變換器21，濾波器22，功率放大器23，天線共用器24，天線25，振蕩器26，低噪聲放大器27，濾波器28，頻率變換器29，濾波器30。
功率放大器23，濾波器22，以及頻率變換器21組成了發(fā)射電路51。低噪聲放大器27，濾波器28，頻率變換器29，以及濾波器30組成了接收電路52。
基帶電路20將信號(hào)與基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并輸出將要發(fā)送的調(diào)制后的信號(hào)。它將接收到的信號(hào)調(diào)制成基帶信號(hào)。
頻率變換器21將調(diào)制后的信號(hào)變換成發(fā)射頻率的信號(hào)。
濾波器22抑制由頻率變換器21提供的發(fā)射頻率信號(hào)中的無用頻率成份。
功率放大器23將抑制了無用頻率成份的信號(hào)放大。
天線共用器24將發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)分離。
天線25以發(fā)射波的形式發(fā)射發(fā)射信號(hào)，接收接收波作為接收信號(hào)。
振蕩器26提供在頻率變換器21中用于將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成發(fā)射頻率信號(hào)的高頻信號(hào)。它還提供用于將接收頻率的接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有為了將其輸出至基帶電路20所要求的頻率的信號(hào)的高頻信號(hào)。
低噪聲放大器27低噪聲地放大接收信號(hào)。
濾波器28減少由低噪聲放大器27提供的信號(hào)中的無用頻率成份。
頻率變換器29將由濾波器28提供的信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于輸出到基帶電路20所要求的頻率的信號(hào)。
濾波器30減少經(jīng)頻率變換器29轉(zhuǎn)換頻率后的信號(hào)中的無用成份。
下面將描述本實(shí)施例的無線電通信設(shè)備的工作原理。
基帶電路20用基帶信號(hào)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，該信號(hào)是從諸如麥克風(fēng)之類的輸入設(shè)備輸入的語音信號(hào)，基帶信號(hào)輸出一個(gè)已調(diào)制信號(hào)。頻率變換器21將調(diào)制后的信號(hào)和從振蕩器26輸入的載波信號(hào)組合，來將調(diào)制后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)具有發(fā)射頻率的信號(hào)。然后濾波器22抑制具有發(fā)射頻率的信號(hào)中的無用頻率成份。功率放大器23將從濾波器22輸出的信號(hào)放大，并將其作為發(fā)射信號(hào)輸出。然后，天線共用器24將發(fā)射信號(hào)傳導(dǎo)至天線25。發(fā)射信號(hào)以發(fā)射波的形式從天線25發(fā)射到空中。
天線25接收到一個(gè)接收波，天線共用器24將天線25接收到的接收信號(hào)傳導(dǎo)至低噪聲放大器27。低噪聲放大器27將接收到的信號(hào)放大，濾波器抑制從低噪聲放大器27輸出的信號(hào)中的無用頻率成份。頻率變換器29將從濾波器28輸出的信號(hào)和振蕩器26提供的信號(hào)組合，來將其轉(zhuǎn)換成適配于基帶電路20的頻率的信號(hào)。濾波器30抑制頻率變換后的信號(hào)中的無用頻率成份?；鶐щ娐?0將從濾波器30輸出的信號(hào)解調(diào)。解調(diào)后的信號(hào)以聲音的形式從揚(yáng)聲器中輸出。以上就描述了該無線電通信設(shè)備的工作原理。
下面將會(huì)描述在無線電通信設(shè)備中所使用的天線共用器24。
圖2顯示了第一實(shí)施例的天線共用器24的電路配置。
天線共用器24包括接收SAW濾波器31，匹配電路32，發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33。
接收SAW濾波器31是一個(gè)用于將從天線25接收到的接收波傳導(dǎo)至接收電路中的低噪聲放大器27的SAW(Surface Acoustic Wave表面聲波)濾波器。SAW濾波器通過將一個(gè)射頻信號(hào)加載到在壓電襯底上形成的梳狀電極上，來把一個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成應(yīng)變能，并使得其以表面聲波的形式傳播。一個(gè)輸出梳狀電極將應(yīng)變能轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)，以選擇某個(gè)特定頻率的射頻信號(hào)。
發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33將發(fā)射電路中功率放大器23提供的發(fā)射信號(hào)傳導(dǎo)至天線25。
匹配電路32將天線25與接收SAW濾波器31進(jìn)行匹配，同時(shí)還將天線25與發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33進(jìn)行匹配。
圖3顯示了天線共用器24的橫截面圖。
如圖3所示，天線共用器24具有介質(zhì)多層部分和SAW濾波部分的一體化集成結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，匹配電路32是由第一LTCC(Low Temperature Co-fire Ceramic低溫?zé)商沾?3層中的集總常數(shù)電感和電容組合而成的。在第一LTCC 3的上表面提供了一個(gè)SAW濾波器1作為接收SAW濾波器31，接收SAW濾波器31被封裝在封裝樹脂2中。第三LTCC 7位于第一LTCC 3下方，且發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33是由一個(gè)多層結(jié)構(gòu)形成的。提供第三LTCC 7分層結(jié)構(gòu)內(nèi)的是發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的主要元件，如帶狀線諧振器4和內(nèi)導(dǎo)體10形成的電容。第二LTCC 6位于第三LTCC 7下方，并且在第二LTCC 6下形成了一個(gè)LGA(Land Grid Array)電極5。在第三LTCC 7的任一側(cè)面都提供了端面電極11a、11b。
圖4顯示了天線共用器24的，由第一LTCC 3、第二LTCC 6、第三LTCC 7構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)的例子的分解透視圖，也就是，匹配電路32和發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的多層結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，襯底7a、7b、7c依次層疊從而形成了第三LTCC 7層的結(jié)構(gòu)。第一LTCC 3位于第三LTCC 7層的上方。第二LTCC 6位于第三LTCC 7層的下方。
帶狀線諧振器4a至4c位于第三LTCC襯底7c的上表面。而位于第三LTCC襯底7b的上表面的是輸入/輸出耦合電容電極10a和10b，以及段間耦合電容電極10c和10d。屏蔽電極15a位于第三LTCC襯底7a的上表面，另一個(gè)屏蔽電極15b位于第二LTCC襯底6的上表面。匹配電路32通過端面電極12a至12d與發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33連接，或是通過圖4上沒有顯示連接的電極。
本實(shí)施例中的第二LTCC襯底6是本發(fā)明的一個(gè)層面的例子。
下面將會(huì)描述根據(jù)本實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器24的工作原理。
首先要描述的是發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的工作原理。
圖5顯示了發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的部分電路的例子。圖5A顯示發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33電路的一個(gè)例子，它是一個(gè)BEF(Band Elimination Filter帶限濾波器)。圖5B顯示發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33電路的一個(gè)例子，它是一個(gè)BPF(BandPass Filter帶通濾波器)。圖4的分解透視圖對(duì)應(yīng)的是使用帶通濾波器實(shí)現(xiàn)的發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33，也就是圖5B中的電路。
在圖5A中每個(gè)帶狀線諧振器38a、38b、38c的一端都分別經(jīng)由一個(gè)電容37a、37b、37c連接至一條傳輸線40上，而每個(gè)帶狀線諧振器38a、38b、38c的一端都接地。這樣，發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33可以作為一個(gè)由三個(gè)諧振器構(gòu)成的帶限濾波器而起作用，例如。在第三LTCC 7上形成的帶狀線諧振器4作為1/4波長(zhǎng)帶狀線諧振器38a、38b、38c起作用，內(nèi)導(dǎo)體10作為電容37a、37b、37c而起作用。
如圖5B所示，發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33也能夠配置成為一個(gè)帶通濾波器。在圖5B中，每個(gè)帶狀線諧振器35a、35b、35c的一端都接地，且另一端都通過輸入/輸出耦合電容36a、36d以及段間耦合電容36b、36c來電容耦合。帶狀線諧振器35a、35b、35c分別對(duì)應(yīng)于圖4中所示的帶狀線諧振器4a、4b、4c。輸入/輸出耦合電容36a、36d分別對(duì)應(yīng)于圖4中所示的輸入/輸出耦合電容10a、10b。段間耦合電容36b、36c分別對(duì)應(yīng)于圖4中所示的段間耦合電容10c、10d。
形成發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的第三LTCC 7是由高介電常數(shù)、低溫?zé)傻奶沾芍瞥?，它的相?duì)介電常數(shù)應(yīng)該等于10或者更高，較佳地應(yīng)在大約40到60之間。
圖6A顯示了這樣的高介電常數(shù)、低溫?zé)傻奶沾傻囊粋€(gè)例子。一種諸如Bi2-O3-NB2O5或BaO-TiO2-NdsO3玻璃的高介電常數(shù)、低溫?zé)商沾杀挥糜谛纬傻谌齃TCC 7。如圖6A中所示，Bi2-CaO-NB2O5的相對(duì)介電常數(shù)為58，而BaO-TiO2-NdsO3玻璃的相對(duì)介電常數(shù)為70。用這種高介電常數(shù)、低溫?zé)商沾煽梢孕纬梢环N小型1/4波長(zhǎng)帶狀線諧振器4。進(jìn)一步地，如果在第三LTCC 7上生成一個(gè)比帶通濾波器更能有效地減少信號(hào)丟失率的帶限濾波器作為發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的話，它可以有效地減小發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33信號(hào)丟失率。這樣，發(fā)射多層濾波器33就可以顯示出比帶通濾波器所能提供的更小的發(fā)射信號(hào)丟失率。另外，用于第三LTCC 7的高介電常數(shù)、低溫?zé)商沾稍试S發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33進(jìn)一步減小體積。
第二LTCC 6是用低介電常數(shù)LTCC形成的。
圖6B顯示了低介電常數(shù)、低溫?zé)商沾傻囊粋€(gè)例子。一種諸如MgO-SiO2玻璃(相對(duì)介電常數(shù)7.2)、Al2O3-Gd2O3-MgO-SiO2玻璃(相對(duì)介電常數(shù)7.5)或Al2O3玻璃(相對(duì)介電常數(shù)7至8)的低介電常數(shù)、低溫?zé)商沾杀挥糜谥瞥傻诙﨤TCC 6。低介電常數(shù)、低溫?zé)商沾梢话憔哂斜雀呓殡姵?shù)、低溫?zé)商沾筛叩目拐蹚?qiáng)度。例如，如圖6B所示的低介電常數(shù)、低溫?zé)商沾删哂斜葓D6A中所示的高介電常數(shù)、低溫?zé)商沾筛叩目拐蹚?qiáng)度。這樣，即使使用LGA電極5，也可以通過將具有高抗折強(qiáng)度的LTCC 6置于發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的底部來得到一種具有高端子電極強(qiáng)度的設(shè)備。另外，和第二LTCC 6一樣，生成匹配電路32的第一LTCC 3層也由具有高抗折強(qiáng)度的低介電常數(shù)、低溫?zé)商沾芍瞥?。這樣，在由類似高抗折強(qiáng)度材料制成的第一LTCC 3和第二LTCC 6之間夾入第三LTCC 7可以防止在燒制時(shí)由于不同層膨脹系數(shù)的差異造成的層面卷曲。這也可以使得發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33避免受到如從高處落下之類的沖擊影響，從而具備了很高的穩(wěn)定性和可靠性。
較佳地，LTCC 7由相對(duì)介電常數(shù)為10或更高的高介電常數(shù)、低溫?zé)商沾芍瞥?，而LTCC 3和LTCC 6由相對(duì)介電常數(shù)小于10的低介電常數(shù)、低溫?zé)商沾芍瞥伞?br> 下面將要描述接收SAW濾波器31的工作原理。
接收SAW濾波器31可以在通帶附近提供較高的衰減。另外，它的體積比介質(zhì)多層濾波器或介質(zhì)同軸濾波器要小的多。
用SAW濾波器作為接收SAW濾波器31可以提供在前端的平衡。
下面將會(huì)介紹匹配電路32的工作原理。
匹配電路32是由第一LTCC 3中的集總常數(shù)電感和電容組合而成的。如前所述，和第二LTCC 6一樣，形成匹配電路32的第一LTCC 3也由具有高抗折強(qiáng)度的低介電常數(shù)LTCC制成。為了使天線共用器32起作用，在匹配電路32中必須提供一個(gè)具有50歐姆特性阻抗的帶狀線，它位于接收SAW濾波器31和發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33之間。
一般地，使用低介電常數(shù)材料比高介電常數(shù)材料更容易制成電感。例如，為了用低介電常數(shù)材料生成特性阻抗為50歐姆的帶狀線，帶狀線的線寬約為100微米。這樣的帶狀線在工藝上容易生成。相比較而言，為了用高介電常數(shù)材料生成特性阻抗為50歐姆的帶狀線，帶狀線的線寬約為幾微米。通過任何工藝都很難生成具有幾微米線寬的帶狀線。
通過上面的描述可以清楚，為了生成特性阻抗為50歐姆的帶狀線，匹配電路32的相對(duì)介電常數(shù)就要小于10。
生成低介電常數(shù)材料的第一LTCC 3便于制作特性阻抗為50歐姆或更高的帶狀線。另外，因?yàn)橄噜弾罹€間的電磁耦合相對(duì)較小，器件間的干擾可以被減到最小。進(jìn)一步地，因?yàn)榭梢院苋菀椎纳?0歐姆或更高特性阻抗的帶狀線，因此可以很方便的為接收SAW濾波器31提供匹配。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33，需要第一LTCC 3的抗折強(qiáng)度比較高。如前所述，第一LTCC 3也由具有高抗折強(qiáng)度的低介電常數(shù)材料制成。如圖6所示，第一LTCC 3的抗折強(qiáng)度是高介電常數(shù)材料的兩倍或更高。這也改善了接收SAW濾波器31在實(shí)現(xiàn)過程中的可靠性。
如果為了減小它的體積而用不同種類的層疊技術(shù)來形成高介電常數(shù)LTCC的發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33，那么可以方便的生成電感，因?yàn)槠ヅ潆娐?2可以由低介電常數(shù)LTCC來形成。匹配電路32和發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33一起集成為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)。這也便于減小天線共用器的體積。
雖然在本實(shí)施例中是用低介電常數(shù)、低溫?zé)商沾呻姼泻碗娙輥斫M成匹配電路，但是匹配電路也可以用傳輸線來組成，以取得上述類似的效果。
下面將要描述天線共用器24的制造方法。
圖7顯示了天線共用器24的制造方法的流程圖。圖8顯示了天線共用器24的制造方法中的一些重要步驟。
首先，如圖8A所示，由第二LTCC 6、第三LTCC 7、第一LTCC 3組成的介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)的介質(zhì)薄片被加壓層疊(S1)。然后，在層疊介質(zhì)薄片上印刷內(nèi)部電極(S2)。圖8B顯示了加壓層疊后的所得到結(jié)構(gòu)。
圖8B所示的結(jié)構(gòu)先被燒制(S3)，然后如圖8C所示在燒制后的介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)上形成凸起9(S4)。接下來，如圖8D所示安設(shè)一個(gè)SAW濾波器1(S5)。最后，如圖8E所示，SAW濾波器1被封裝于樹脂2中(S6)，就完成了天線共用器24。
按照這種方法，通過將匹配電路32和發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33燒制在一起，就形成了一個(gè)集成的介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)。
(第二實(shí)施例)下面將描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的第二實(shí)施例。
圖9顯示了根據(jù)第二實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器24a的橫截面圖。和第一實(shí)施例中相同的元件標(biāo)有與第一實(shí)施例中相同的參考號(hào)，并省略相關(guān)詳細(xì)描述。
第二實(shí)施例和第一實(shí)施例的不同之處在于匹配電路32形成于第一LTCC 3a和第二LTCC 6a內(nèi)部。第一LTCC 3a和第二LTCC 6a都是由低介電常數(shù)材料制成的。
發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33和第一實(shí)施例一樣形成于第三LTCC 7。
作為發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的第三LTCC 7形成于第二LTCC 6a上表面，而作為接收SAW濾波器31的SAW濾波器1被封裝于樹脂2中。發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33及接收SAW濾波器相鄰地形成在第二LTCC6a上表面。
與第一實(shí)施例中的第一LTCC 3和第二LTCC 6一樣，第一LTCC 3a和第二LTCC6a由低介電常數(shù)材料制成。
按照這種方法，接收SAW濾波器31和發(fā)射濾波器31被相鄰地放置在一起，而匹配電路32形成于第一LTCC 3a和第二LTCC 6a上，這樣就完成了一個(gè)集成結(jié)構(gòu)的天線共用器24a。
這樣，與第一實(shí)施例一樣，天線共用器24a就減小了體積，和厚度。它具有良好的電特性，且可以避免受到如從高處落下之類的沖擊影響，從而具備了很高的穩(wěn)定性和可靠性。
雖然這里就在第一LTCC 3a和第二LTCC 6a內(nèi)部形成的匹配電路32這一區(qū)別描述了第二實(shí)施例，但是第二實(shí)施例并不僅限于這樣的布置。匹配電路32在第一LTCC 3a和第二LTCC 6a中的一個(gè)上形成的另一種布置方案也是可能的。
(第三實(shí)施例)下面將要描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。
圖10顯示了根據(jù)第三實(shí)施例構(gòu)成的天線共用器24b的橫截面圖。和第一實(shí)施例中相同的元件標(biāo)有與第一實(shí)施例中相同的參考號(hào)，并省略相關(guān)描述。
在圖10所示的天線共用器24b中，形成匹配電路32的第一LTCC 3b有一個(gè)空心結(jié)構(gòu)。SAW濾波器1被樹脂2封裝于第一LTCC 3b的該空心結(jié)構(gòu)之中。
與第一實(shí)施例中的第一LTCC 3一樣，第一LTCC 3b也是由低介電常數(shù)材料制成的。
在天線共用器24b中，匹配電路32形成于第一LTCC 3b中，且SAW濾波器1形成于它的空心結(jié)構(gòu)中。和第一實(shí)施例一樣，正是因?yàn)檫@樣的一體結(jié)構(gòu)，天線共用器24減小了體積，具有較好的電特性，且可以避免受到如從高處落下之類的沖擊影響，從而具備了很高的穩(wěn)定性和可靠性。
雖然這里就在第三LTCC 7上方形成了具有空心結(jié)構(gòu)的第一LTCC 3b這一區(qū)別描述了圖10中的天線共用器24b的第三實(shí)施例，但是第三實(shí)施例并不僅限于這樣的布置。可以在第三LTCC 7下方形成了具有空心結(jié)構(gòu)的第一LTCC 3b。
圖11顯示了第一LTCC 3b形成于第三LTCC下方的天線共用器24d。在圖11所示的天線共用器24d中，空心結(jié)構(gòu)形成于靠近LGA電極5的一邊，匹配電路32形成于具有空心結(jié)構(gòu)的第一LTCC 3b內(nèi)，SAW濾波器1被樹脂2封裝于第一LTCC 3b的空心結(jié)構(gòu)之中。結(jié)果，該空心結(jié)構(gòu)位于襯底60附近。這種將空心結(jié)構(gòu)置于靠近LGA電極5的一邊，且靠近襯第60的不同于第三實(shí)施例的排列也能夠提供和第三本發(fā)明的接收濾波器并不限于和第一至第三實(shí)施例中的接收SAW濾波器一樣，具有表面聲波器件的濾波器。它可以由具有表面聲波器件的濾波器和具有介質(zhì)諧振器的濾波器構(gòu)成。
圖12顯示了天線共用器24e，它的接收濾波器是由具有表面聲波器件的濾波器和具有介質(zhì)諧振器的濾波器構(gòu)成的混合濾波器。與參考圖3所描述的第一實(shí)施例中的天線共用器不同的是，除了SAW濾波器1之外，還使用同軸諧振器9作為接收濾波器。
在圖12所示的第一LTCC(低溫?zé)铺沾?3中，如圖2所示的匹配電路32是由集總常數(shù)電感和電容組合而成的。在圖2中所示的接收SAW濾波器的位置，在第一LTCC 3的上表面設(shè)置了由SAW濾波器1和同軸諧振器9構(gòu)成的復(fù)合濾波器作為接收濾波器。SAW濾波器1和同軸諧振器9都被樹脂2封裝。第三LTCC 7形成于第一LTCC 3的下方，且圖2中所示的發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33是通過多層結(jié)構(gòu)形成的。在第三LTCC 7的多層結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的是發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的主要元件，如帶狀線諧振器4和內(nèi)導(dǎo)體10所形成的電容。第二LTCC 6形成于第三LTCC 7下方，LGA(Land Grid Array)電極5形成于第二LTCC 6下方。端面電極11a和11b形成于第三LTCC 7的兩邊。
如圖12所示的具有由SAW濾波器1和同軸諧振器9構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的接收濾波器為實(shí)施例的接收濾波器的設(shè)計(jì)提供更好的靈活性。
在SAW濾波器中，在通帶附近容易形成一個(gè)衰減極點(diǎn)。但是，很難在距通帶相同距離的一點(diǎn)處形成一個(gè)衰減極點(diǎn)。這個(gè)SAW濾波器的衰減極點(diǎn)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)可以通過在同軸諧振器的諧振頻率處形成一個(gè)衰減極點(diǎn)來克服，例如。
一個(gè)擁有同軸諧振器9之類的介質(zhì)諧振器的濾波器能夠很容易地使得它的相對(duì)物的阻抗開路，但是一個(gè)擁有表面聲波器件的濾波器不能輕易的使得它的相對(duì)物的阻抗開路。同時(shí)使用上述的擁有同軸諧振器9之類的介質(zhì)諧振器的濾波器，和擁有表面聲波器件的濾波器能夠克服具有表面聲波器件的濾波器的相位設(shè)計(jì)缺陷。
另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的天線共用器并不僅限于上述的實(shí)施例。天線共用器可以使用如圖13所示的電磁耦合方式。圖13是這樣的一個(gè)實(shí)施例的天線共用器改變后的分解透視圖。和上述實(shí)施例中相同的元件用相同的參考號(hào)標(biāo)識(shí)，并省略相關(guān)詳細(xì)描述。
圖13所示的天線共用器24f與圖12所示天線共用器24e的不同之處如下。匹配電路有帶狀線42a和42b。接收濾波器是由SAW濾波器1和同軸諧振器9構(gòu)成的復(fù)合濾波器，它通過一個(gè)通道媒介連接至帶狀線42a。形成于第三LTCC 7上的一個(gè)發(fā)射濾波器通過一個(gè)通道媒介連接至帶狀線42b。從接收濾波器引出的帶狀線，和從發(fā)射濾波器引出的帶狀線電耦合至一個(gè)從天線引出的相位線路45，如電磁耦合43和44所示。
大致地講，匹配電路有兩種類型的常用配置。在第一種配置中，線寬較小的帶狀線被引導(dǎo)一段5至20毫米的，相對(duì)較長(zhǎng)的距離。在第二中配置中，電感L和電容C被組合。電感L是由線寬較小的帶狀線螺旋形的纏繞幾圈至十圈構(gòu)成的。這樣，這種常見帶狀線具有比較高的傳輸耗損。相反地，天線24f具有非常小的耗損，因?yàn)樗峭ㄟ^使用如圖13中的天線共用器24f所示的電磁耦合43和44來實(shí)現(xiàn)的。
這樣，電磁耦合43和44顯著地減少了損耗，同時(shí)還具備和上述實(shí)施例等同的效果。
可以用金屬箔來實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中的天線共用器的帶狀線諧振器。圖14顯示了使用金屬箔諧振器的天線共用器24c的橫截面圖。和第一實(shí)施例中相同的元件用相同的參考號(hào)標(biāo)識(shí)，并省略相關(guān)詳細(xì)描述。
和第一實(shí)施例中不一樣，帶狀線諧振器14是由金屬箔制成的。HTC(HighTemperature Ceramic高溫陶瓷)層13a和13b是由在1300攝氏度或更高的情況下燒制的高溫陶瓷制成，例如，且它不能和銀或銅一起燒制，但是它的損耗比LTCC要小。金屬箔的帶狀線諧振器14被夾在HTC層13a和13b之間。層間由于形成帶狀線諧振器14而造成的空隙用樹脂12填充。
圖6c顯示了可以構(gòu)成HTC層的材料。HTC層13a和13b可以由ZrO2-TiO2-MgO-Nb2O5(相對(duì)介電常數(shù)為43)、BaO-TiO2-Nd2O3(相對(duì)介電常數(shù)為90)、或BaO-TiO2-Sm2O3(相對(duì)介電常數(shù)為70至80)構(gòu)成。
使用金屬箔來制作帶狀線諧振器14，這些高溫陶瓷的任意一種來制作HTC 14a和14b，并將金屬箔插入到HTC 14a和14b之間能夠進(jìn)一步減小發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33的損耗，以及增加其衰減。像這樣，金屬箔就可以被用于帶狀線諧振器14。
第一實(shí)施例中所提到的LTCC可以在本實(shí)施例中用來替換HTC 13a和13b。
本發(fā)明的發(fā)射濾波器并不僅限于本實(shí)施例中的發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33。它可以是一個(gè)介質(zhì)同軸濾波器。本發(fā)明的發(fā)射濾波器可以是任意一種能夠作為一個(gè)單元和接收濾波器以及匹配電路集成在一起的介質(zhì)濾波器。
本實(shí)施例中的接收表面聲波濾波器31是本發(fā)明的接收濾波器的一個(gè)例子，而本實(shí)施例中的發(fā)射介質(zhì)多層濾波器33則是本發(fā)明的發(fā)射濾波器的一個(gè)例子。
這里的多層結(jié)構(gòu)并不僅限于垂直層疊的這一種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還包括了左右層疊或前后層疊、或相互傾斜一定角度層疊的結(jié)構(gòu)，只要適合于安裝該天線共用器的位置。本發(fā)明還包括了這些左右層疊或前后層疊、或相互傾斜一定角度層疊的多層結(jié)構(gòu)的制造方法。
從上面的描述可以非常清楚的知道，本發(fā)明提供了一種小型的，且具有良好天線共用器電特性的天線共用器以及通信設(shè)備。
進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種改善了可靠性和穩(wěn)定性，且具有良好天線共用器電特性的天線共用器以及通信設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種天線共用器，包括具有表面聲波器件的接收濾波器；具有介質(zhì)諧振器的發(fā)射濾波器；以及用于分別將所述接收濾波器和所述發(fā)射濾波器與天線匹配的匹配電路，其中所述發(fā)射濾波器，接收濾波器，以及匹配電路被相互集成在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線共用器，其特征在于，所述匹配電路具有介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線共用器，其特征在于，所述發(fā)射濾波器與所述匹配電路集成為一個(gè)介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的天線共用器，其特征在于，構(gòu)成所述發(fā)射濾波器的介質(zhì)材料的介電常數(shù)與構(gòu)成所述匹配電路的介質(zhì)材料的介電常數(shù)不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線共用器，其特征在于，構(gòu)成所述發(fā)射濾波器的介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于構(gòu)成所述匹配電路的介質(zhì)材料的介電常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線共用器，其特征在于，構(gòu)成所述發(fā)射濾波器的介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)大于或等于10。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線共用器，其特征在于，構(gòu)成所述匹配電路的介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)小于10。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的天線共用器，其特征在于，包括一個(gè)由和形成所述匹配電路一樣的介質(zhì)材料形成的分層，其中所述發(fā)射濾波器夾在所述匹配電路和所述分層之間，形成了一個(gè)集成多層結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線共用器，其特征在于，所述接收濾波器形成于所述匹配電路上方或下方，并用樹脂封裝，且所述接收濾波器電連接至所述匹配電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線共用器，其特征在于，所述匹配電路形成于所述發(fā)射濾波器上方或下方，且所述接收濾波器電連接至所述匹配電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線共用器，其特征在于，所述匹配電路形成于形成所述接收濾波器的一端，且所述接收濾波器電連接至所述匹配電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線共用器，其特征在于，所述接收濾波器形成得與所述匹配電路中的所述發(fā)射濾波器相鄰，并用樹脂封裝，且接收濾波器和發(fā)射濾波器分別電連接至匹配電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線共用器，其特征在于，所述接收濾波器形成于所述匹配電路中，并用樹脂封裝。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線共用器，其特征在于，所述發(fā)射濾波器和所述匹配電路通過端面電極和/或電極連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線共用器，其特征在于，所述匹配電路包括有帶狀線；以及所述接收濾波器經(jīng)由穿通孔連接至所述帶狀線，經(jīng)由電磁耦合連接至從所述天線引出的帶狀線。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線共用器，其特征在于，所述匹配電路包括有帶狀線；以及所述發(fā)射濾波器經(jīng)由穿通孔連接至所述帶狀線，經(jīng)由電磁耦合連接至從所述天線引出的帶狀線。
17.一種天線共用器，包括由具有表面聲波器件的濾波器和具有介質(zhì)諧振器的濾波器的復(fù)合結(jié)構(gòu)的接收濾波器；具有發(fā)射介質(zhì)諧振器的濾波器的發(fā)射濾波器；以及用于將所述接收濾波器和所述發(fā)射濾波器與天線匹配的匹配電路，其中所述接收濾波器，發(fā)射濾波器，以及匹配電路被相互集成在一起。
18.一種通信設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線共用器；用于將發(fā)射波輸出至所述發(fā)射濾波器的發(fā)射器電路；以及用于輸入從所述接收濾波器提供的接收信號(hào)的接收器電路。
19.一種通信設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求17所述的天線共用器；用于將發(fā)射波輸出至所述發(fā)射濾波器的發(fā)射器電路；以及用于輸入從所述接收濾波器提供的接收信號(hào)的接收器電路。
全文摘要
一種天線共用器，它包括具有表面聲波器件的接收濾波器；具有介質(zhì)諧振器的發(fā)射濾波器；以及用于分別將接收濾波器和發(fā)射濾波器與天線匹配的匹配電路，其中發(fā)射濾波器，接收濾波器，以及匹配電路被相互集成在一起。
文檔編號(hào)H01P1/213GK1400684SQ0212713
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者前川智哉, 中村弘幸, 山田徹, 石崎俊雄 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社