專利名稱：移動(dòng)通信裝置功率放大器模件和該通信裝置終端及基地臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信裝置功率放大器模件和使用該模件的移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備及使用該模件的移動(dòng)通信裝置基地臺(tái)。
手提電話的市場(chǎng)正在迅速增長(zhǎng)，因此減小體積和減輕重量極為需要。另外，手提電話亦迅速發(fā)展它的功能。舉例說(shuō)，手提電話被連接到互連網(wǎng)絡(luò)以發(fā)送電子郵件，或者在手提電話上裝一個(gè)電視攝像機(jī)以便相互見到影像。
為了使體積和厚度縮小又能提高性能，與日俱增的要求有體積和厚度更小，或者減少部件數(shù)目，并且要使組成手提電話的部件耗電低。
為了實(shí)現(xiàn)所述要求，通常用一個(gè)LSI作為有源元件去綜合所述功能、有源的集成、和性能的改進(jìn)都極為重要。隨著LSI的發(fā)展，包含LSI的LSI周邊上無(wú)源部件的集成(無(wú)源集成)也很重要。
對(duì)高頻部件(由無(wú)線電發(fā)送和接收的電路部件)有著同樣的要求，其研究和發(fā)展日以繼夜地進(jìn)行，因而對(duì)上面所述的集成要求進(jìn)一步增加。作為涉及所述集成現(xiàn)況的例子，下面將圖5中所示手提電話的高頻電路作為一個(gè)例子加以描述。
在圖5中，箭頭示出一個(gè)信號(hào)的流動(dòng)，TX表示發(fā)送，RX表示接收。數(shù)字1是頻率合成器，數(shù)字2是壓控振蕩器(由該振蕩器調(diào)制數(shù)字化聲頻信號(hào)，并產(chǎn)生發(fā)送端電波)，數(shù)字3是功率放大器模件，數(shù)字4是作為發(fā)送級(jí)高次諧波抑制濾波器的低通濾波器，數(shù)字5是發(fā)送和接收開關(guān)電路，數(shù)字6是天線，數(shù)字7是設(shè)于天線6與發(fā)送和接收開關(guān)電路5之間的阻抗匹配電路。
在接收電路中，數(shù)字8是低噪聲放大器，數(shù)字9是帶通濾波器，數(shù)字10是為合成中頻的混頻器，數(shù)字11是接收端的壓控振蕩器，數(shù)字12至14是阻抗匹配電路。
組成功率放大器模件3的有電源供給電路15，用于進(jìn)行輸入阻抗匹配的輸入匹配電路16，輸出功率放大器17，和將輸出阻抗設(shè)定在50Ω的輸出匹配電路18。
如圖6A的平面圖與圖6B的剖視圖所示，發(fā)送壓控振蕩器2和功率放大器模件3都固定于手提電話的一母襯底19上。也就是，壓控振蕩器2以這種方式構(gòu)成，使得芯片的各部件21都被固定于具有元件的多層襯底20上，而一個(gè)遮蔽殼22遮蓋著芯片部件21。輸出功率放大器17的輸入匹配電路16由固定于母襯底19上的一個(gè)芯片部件23組成。輸出功率放大器17以這種方式構(gòu)成，使得用于散熱的耐熱殼24設(shè)于母襯底19上。電源供給電路15和輸出匹配電路18分別由固定在母襯底19上的芯片部件25構(gòu)成。
壓控振蕩器2的構(gòu)成如圖7中的電路圖所示。圖7中，數(shù)字27是控制電壓輸入端點(diǎn)，數(shù)字28是調(diào)制信號(hào)輸入端點(diǎn)，數(shù)字29是電源供給端點(diǎn)，而數(shù)字30是輸出端點(diǎn)。另外，數(shù)字31是電壓可變諧振電路，數(shù)字32是振蕩電路及其緩沖電路，數(shù)字33是輸出放大器電路，數(shù)字34是輸出匹配電路。另外，C1至C6都是電容器，D1是電壓可變電容二極管，L1至L5都是電感器，Q1至Q3都是晶體管，R1至R7都是電阻。
圖8是功率放大器模件3的電路圖。如圖8所示，組成輸出功率放大器17的有放大器電路46至48、每一級(jí)的阻抗匹配電路49、50和51、以及用于對(duì)放大器電路46至48的增益進(jìn)行控制的控制電路52。
組成輸入匹配電路16的有將輸入阻抗設(shè)定于50Ω的電感器L8和L9以及電容器C19。組成電源供給電路15的有電感器L10至L14和電容器C20至C24。組成輸出匹配電路18的有將輸出阻抗設(shè)定于50Ω的電感器L15和L16、以及電容器C25和C26。
圖9是一個(gè)通用雙頻帶手提電話的方框圖。這雙頻帶手提電話一般用于一個(gè)GSM系統(tǒng)(接收頻率由925至960MHz，發(fā)送頻率由880至915MHz)和一個(gè)DCS系統(tǒng)(接收頻率由1805至1880MHz，發(fā)送頻率由1710至1785MHz)；GSM系統(tǒng)是一種歐洲手提電話系統(tǒng)，而DCS系統(tǒng)是另一種歐洲手提電話系統(tǒng)。圖9中，GSM及其附記的箭頭示出GSM系統(tǒng)信號(hào)的流動(dòng)，而DCS及其附記的箭頭示出DCS系統(tǒng)信號(hào)的流動(dòng)。另外，TX表示發(fā)送，而RX表示接收。數(shù)字1A是頻率合成電路，數(shù)字2A是壓控振蕩器(通過(guò)該振蕩器調(diào)制GSM或DCS系統(tǒng)的聲頻信號(hào))，數(shù)字3A是功率放大器模件，數(shù)字53是設(shè)于兩系統(tǒng)之間的阻抗變換器，而數(shù)字54是多路復(fù)用模件，是在天線側(cè)的一模件。
組成多路復(fù)用模件54的有低通濾波器4D和4G(它們分別是GSM和DCS系統(tǒng)的發(fā)送級(jí)高次諧波抑制濾波器)、發(fā)送和接收開關(guān)電路5D和5G、以及一個(gè)作為雙頻轉(zhuǎn)換濾波器的雙工器55。
在接收電路中，數(shù)字9D和9G都是由彈性表面波濾波器組成的帶通濾波器，數(shù)字8D和8G都是低噪聲放大器，數(shù)字10A是混頻器，數(shù)字11D和11G是分別用于GSM和DCS系統(tǒng)的壓控振蕩器，而數(shù)字12D和12G都是阻抗變換電路。
如

圖10所示，在母襯底19上阻抗變換器53配置在壓控振蕩器2A與功率放大器模件3A之間。
圖6所示的通用功率放大器模件3中，由于功率放大器17和電源供給電路15、輸入匹配電路16、以及輸出匹配電路18分別固定在母襯底19上，而且與壓控振蕩器2分開配置，所以整個(gè)設(shè)計(jì)工作需要大量時(shí)間，并且其在母襯底19上的占有面積比很大。
再者，對(duì)于功率放大器17的增益和阻抗，由于功率放大器必須設(shè)計(jì)成與壓控振蕩器2的輸出保證值和阻抗匹配，因而有許多無(wú)用的部件和無(wú)謂的耗電。
另外，對(duì)于功率放大器17，由于必須正好在母基片19下設(shè)置耐殼熱24以便散熱，所以布線或元件(帶狀線或電感器)不能配置成正好在母襯底19下或配置在內(nèi)層。這樣，在母襯底19上的面積占用率就無(wú)可避免地要擴(kuò)大。
如圖10所示，在母襯底19上，通用功率放大器模件3A與壓控振蕩器2A或阻抗變換器53分開安裝。同樣地如圖6A的情形，由于功率放大器模件3A與壓控振蕩器的電氣特性要互相匹配，所以就有無(wú)用性，并且安裝面積亦變大。另外，為了保證對(duì)功率放大器模件3A和壓控振蕩器2A各自的遮蔽效果，每個(gè)模件要安裝遮蔽殼，因而部件數(shù)、時(shí)間和成本都增加，并成為安裝面積進(jìn)一步增加的因由。
鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是要提供一種移動(dòng)通信裝置功率放大器模件、移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備、和移動(dòng)通信裝置基地臺(tái)，其結(jié)構(gòu)使得母襯底上固定部件的安裝面積能夠減小。此外，本發(fā)明的另一目的是要提供移動(dòng)通信裝置功率放大器模件、移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備、和移動(dòng)通信裝置基地臺(tái)，通過(guò)它們能夠減小安裝面積而不降低機(jī)械和熱性能或電氣性能。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種移動(dòng)通信裝置功率放大器模件，其中通過(guò)將元件安裝在多層襯底上或安裝在其內(nèi)而在同一襯底上集成配置傳輸壓控振蕩器和功率放大器。
如上所述，通過(guò)配置功率放大器模件和發(fā)送壓控振蕩器到集成襯底上，連接端點(diǎn)可以忽略，從而與要單獨(dú)安裝的情形比較其安裝面積減小。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，在移動(dòng)通信裝置功率放大器模件中，發(fā)送壓控振蕩器的輸出阻抗與功率放大器的輸入阻抗匹配，從而使發(fā)送壓控振蕩器與功率放大器直接連接。
如上所述，通過(guò)將功率放大器直接連到發(fā)送壓控振蕩器，能省去功率放大器的輸入匹配電路，因此體積可以進(jìn)一步縮小。另外，發(fā)送壓控振蕩器的放大級(jí)和功率放大器的許多放大級(jí)都成為一個(gè)系列放大級(jí)，而增益補(bǔ)償可以重新設(shè)計(jì)。于是，在保證必需增益的同時(shí)可以優(yōu)選效率、噪聲、和高頻特性。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，在移動(dòng)通信裝置功率放大器模件中，一個(gè)共用遮蔽殼遮蓋住功率放大器和發(fā)送壓控振蕩器。
如上所述，通過(guò)用一個(gè)共用遮蔽殼遮蓋功率放大器和發(fā)送壓控振蕩器，供安裝該遮蔽殼的面積可以最小化。此外，由于功率放大器的熱量可以釋放給該遮蔽殼，功率放大器正下方的襯底上面及其內(nèi)層都供元件諸如帶狀線或布線用。
根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備，其設(shè)有按照上述第一至第三方面中任一項(xiàng)的功率放大器模件。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，提供了一種移動(dòng)通信裝置基地臺(tái)，其設(shè)有按照上述第一至第三方面中任一項(xiàng)的功率放大器模件。
由于本發(fā)明第四方面和第五方面的移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備和基地臺(tái)被構(gòu)成為使功率放大器和發(fā)送壓控振蕩器集成化，所以體積可以達(dá)到縮減。
圖1A是一平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的功率放大器模件的一個(gè)實(shí)施例的母襯底上的布置，而圖1B是其剖視圖；圖2是一電路圖，示出本發(fā)明中功率放大器模件主體部分的一個(gè)圖10是一平面圖，示出通用雙頻帶類手提電話的傳輸壓控振蕩器和功率放大器模件的布置。
圖1A是一平面圖，示出本發(fā)明的功率放大器模件的一個(gè)實(shí)施例，而圖1B是其剖視圖。此外，圖2是一電路圖，示出本實(shí)施例中的功率放大器及其周邊電路，而圖3是發(fā)送壓控振蕩器的電路圖。
在本實(shí)施例中，通過(guò)使發(fā)送壓控振蕩器2B的輸出匹配電路34的輸出阻抗與功率放大器模件主體部分3B的輸入阻抗(例如約100Ω)匹配(也就是通過(guò)以具有與常規(guī)值不同的特征值的電感器L17和電容器C27、C28構(gòu)成為輸出阻抗100Ω)，忽略功率放大器模件主體部分3B的輸入匹配電路16，從而使功率放大器模件主體部分3B直接連到發(fā)送壓控振蕩器2B。
如圖1A所示，功率放大器17和發(fā)送壓控振蕩器2B都固定在同一多層襯底56上，一部分輸出匹配電路34A也固定在多層襯底56上從而作為阻抗匹配電路插于兩者之間。另外，在多層襯底56上還安裝了功率放大器的電源供給電路15和輸出匹配電路18。
在圖1B中，數(shù)字57是組成壓控振蕩器2B的電子部件，數(shù)字59是組成阻抗匹配電路34A的電子部件，數(shù)字60是組成電源供給電路15或輸出匹配電路18的電子部件。必要時(shí)，在多層襯底56可配置上述電路結(jié)構(gòu)所需的布線或元件。
數(shù)字62是一金屬遮蔽殼，經(jīng)散熱金屬墊片61與功率放大器17相連從而遮蓋固定在多層襯底上的部件。
如上所述，通過(guò)將壓控振蕩器2B、功率放大器17和電源供給電路15整體地配置在多層襯底56上，可以忽略壓控振蕩器2B與功率放大器17之間的端點(diǎn)，因而可節(jié)省空間。此外，通過(guò)忽略功率放大器的輸入匹配電路16，可以進(jìn)一步節(jié)省空間。
另外，當(dāng)遮蔽殼62共用于壓控振蕩器2B和功率放大器17時(shí)，利用遮蔽殼62散熱，就不需要經(jīng)常在多層襯底56內(nèi)設(shè)置一耐熱殼，因此帶狀線、電感器或電容器可以配置在多層襯底56中；從而可進(jìn)一步節(jié)省空間。在這種情況，通過(guò)在功率放大器17與遮蔽殼62之間插入金屬墊片61，或者通過(guò)將遮蔽殼62直接連接到功率放大器17的上表面，可以達(dá)到散熱效果。
根據(jù)這些說(shuō)明，在圖6A所示的通用結(jié)構(gòu)中，作為功率放大器模件3和發(fā)送壓控振蕩器2所占用的空間，必須有縱寬W1＝7.0mm、側(cè)寬L1＝27.0mm的空間；然而，在圖1A所示的本實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了縱寬W2＝7.0mm、側(cè)寬L2＝19.0mm的空間，從而可縮減約30％的占用空間。
再者，控制了壓控振蕩器2B的輸出放大器電路33的增益，并與功率放大器17的第一、第二和第三級(jí)放大電路46至48的增益匹配，而重新設(shè)計(jì)總共四級(jí)放大器的增益補(bǔ)償；從而在保證所需總增益的同時(shí)可以優(yōu)選其效率、噪聲、和高頻特性。
圖4示出于母襯底19上的發(fā)送壓控振蕩器2C和功率放大器模件主體部分3C的平面布置，其中實(shí)施例中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于雙頻帶系統(tǒng)移動(dòng)通信裝置。在雙頻帶系統(tǒng)的情況下，圖10所示的通用結(jié)構(gòu)，必須有縱寬W3＝12mm X側(cè)寬L3＝30mm的空間，然而，根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了縱寬W4＝12mm X側(cè)寬L4＝21mm的體積，縮減了約30％的安裝面積。
本發(fā)明不只應(yīng)用于移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備上，也可應(yīng)用于作為轉(zhuǎn)播的移動(dòng)通信裝置基地臺(tái)。此外，本發(fā)明不只應(yīng)用于使用頻帶有兩個(gè)頻帶的情況，也可以應(yīng)用于有一個(gè)頻帶或多于三個(gè)頻帶的情況。
根據(jù)本發(fā)明的第一、第四、和第五方面，通過(guò)將功率放大器模件與發(fā)送壓控振蕩器配置在集成襯底上，可以忽略連接端點(diǎn)，從而與單獨(dú)安裝的情況比較縮減了安裝面積。相應(yīng)地，功率放大器模件、移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備、和移動(dòng)通信裝置基地臺(tái)的體積都可以減小。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過(guò)使發(fā)送壓控振蕩器的輸出阻抗與功率放大器的輸入阻抗匹配，發(fā)送壓控振蕩器可直接連到功率放大器，因此功率放大器模件的體積可以進(jìn)一步縮減。另外，發(fā)送壓控振蕩器的放大級(jí)和功率放大器的許多放大級(jí)并為一個(gè)系列放大級(jí)，而增益補(bǔ)償可以重新設(shè)計(jì)。于是，在保證必要增益的同時(shí)可以優(yōu)選效率、噪聲、和高頻特性。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過(guò)用一個(gè)共用遮蔽殼遮蓋功率放大器和發(fā)送壓控振蕩器，供安裝該遮蔽殼的面積可以最小化。此外，由于功率放大器的熱量可以釋放給該遮蔽殼，功率放大器正下方的襯底上面及其內(nèi)層都可供元件用，諸如供帶狀線或布線用。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信裝置功率放大器模件，包括一個(gè)襯底；和一個(gè)形成于所述襯底上的多層襯底，具有構(gòu)成一個(gè)發(fā)送壓控振蕩器和一個(gè)功率放大器的電子元件，其中，所述發(fā)送壓控振蕩器和所述功率放大器都集成在所述襯底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信裝置功率放大器模件，其特征在于，所述發(fā)送壓控振蕩器的輸出阻抗與所述功率放大器的輸入阻抗匹配，且所述發(fā)送壓控振蕩器直接連到所述功率放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信裝置功率放大器模件，其特征在于，還包括一個(gè)用于遮蓋所述功率放大器和所述發(fā)送壓控振蕩器的共用遮蔽殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信裝置功率放大器模件，其特征在于，還包括一個(gè)用于遮蓋所述功率放大器和所述發(fā)送壓控振蕩器的共用遮蔽殼。
5.一種移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一個(gè)功率放大器模件。
6.一種移動(dòng)通信裝置基地臺(tái)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一個(gè)功率放大器模件。
全文摘要
一種移動(dòng)通信裝置功率放大器模件、移動(dòng)通信裝置終端設(shè)備、和移動(dòng)通信裝置基地臺(tái),其配置使得母襯底上固定部件的安裝面積能夠縮減。通過(guò)將元件固定在多層襯底56上或安裝在其內(nèi),使發(fā)送壓控振蕩器2B和功率放大器17集成配置在同一襯底上。
文檔編號(hào)H03F1/56GK1336720SQ0112251
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者S·西賴特, 中井信也 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社