定向耦合器和高频电路模块制造技术

本发明专利技术提供一种定向耦合器以及高频电路模块，在多层基板（２０）的表面设置主线路（１１），在背面设置接地面（２５），在主线路（１１）的正下方的内层设置有与主线路并行的２条线路（１２ａ、１２ｃ），在比该２条线路更靠近接地面（２５）的层内设置线路（１２ｂ）。而且通过用支柱（１３ａ、１３ｂ）使线路（１２ａ、１２ｃ）和线路（１２ｂ）连接，形成具有１圈的线圈形状且使垂直穿过该线圈的矢量的主要成分对接地面（２５）为水平状态的副线路。每单位面积的耦合度高，易于实现高定向性且制造时的特性偏差小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定向耦合器和高频电路模块，尤其涉及适用于在无线 通信装置内检测发送信号功率的定向耦合器和安装有该定向耦合器 的高频电路模块。
技术介绍
专利文献l公开了一种用于可靠且高精度地检测高频电路模块输 出的定向耦合器的例子。在该例中，通过将用于检测高频电路模块输 出的定向耦合器设定为主线路和副线路隔着电介质而相互重叠的结 构，并使主线路的线路宽度比副线路的线路宽度窄，且使主线路的两 侧边缘位于副线路两侧边缘的内侧，来使主线路的线路宽度的整个区 域可靠地与副线路相对。另外，专利文献2公开了一种定向性好、插入损耗或反射特性的 恶化等少、小型且高性能的定向耦合器的例子。在该例中，通过将主 线路和副线路的至少 一部分区域配置成使其侧部相互大致平行，而在 使主线路和副线路进行了分布参数型耦合的侧缘型的定向耦合器中， 使副线路的线路长度比主线路的线路长度长。另外，使主线路成为由 近似直线状的线路或在预定位置弯曲的近似直线状的线路构成且不 绕成螺旋状的结构，使副线路成为由在预定位置弯曲的近似直线状的 线路构成且绕成螺旋状的结构。另夕卜，专利文献3公开了 一种即使在小型化的情况下也可以不使 主线路和副线路的线路阻抗降低的定向耦合器的例子。在该例中，在 具有接地电极的基板上的 一个层内形成有由螺旋形图案构成的主线 路，进而隔着绝缘膜而在位于上层的 一个层内形成有由螺旋形图案构 成的副线3各。 专利文献1 专利文献2 专利文献3曰本特开2002 曰本特开2003 曰本特开平11—43813号公报 —133817号7>报 —284413号公报说明书第2/16页专利
技术实现思路
例如，在以手机为代表的无线通信装置中，为了检测发送信号功 率而采用着定向耦合器。在图7中示出与作为世界标准通信方式的GSM ( Global System for Mobile Communications:全球移动通信系统) 方式对应的手机的发送系统高频电路块的 一 例。该电路块的动作概况 如下。首先，在发送时，从高频发送电路模块90的发送信号输入端子 80输入的发送信号由功率放大器IC30内的功率放大器31进行放大并 由输出匹配电路40进行了阻抗变换后，经由定向耦合器10,并由低 通滤波器50除去不需要的高次谐波，通过单刀双掷(以下称「 SPDT: Single Pole Double Throw」)开关60/人与天线端子81连冲妻的天线70 发射。然后，在接收时，由天线70接收到的接收信号经由天线端子81 、 SPDT开关60、接收信号输出端子83而被传送到高频接收电路(未 图示)。SPDT开关60按照发送接收的定时并根据开关控制电路34 基于高频发送电路模块经由控制端子82而从逻辑电路部(未图示) 接收到的控制信号而产生的开关控制信号，来将连接切换到发送电路 侧和-接收电^各侧。在此，在以GSM为代表的数字手机系统中，为了避免与其他终 端的干扰，从基站向各手机终端发送指示使发送功率为所需最小限度 的功率控制信号。在手机中，为了根据该功率控制信号控制发送功率， 由定向耦合器10取出发送信号功率的一部分，由检波器33进行检波， 并一边参照所得到的检波电压一边通过偏压控制电路32调整功率放 大器31的增益以得到所需的发送功率。一般来说，定向耦合器是由具有两端的主线路和同样具有两端的 副线路构成的四端子电路，成为由与主线路电磁耦合的副线路将在主 线路的两端子之间通过的信号功率的一部分从其一侧的端子取出的 结构。定向耦合器的性能指标用耦合度和定向性来表示。前者用输入 到主线路的功率和由副线路取出的功率之比来定义，后者用主线路上 的行波(或反射波)分别呈现在副线路上的两端子的功率之比来定义。 耦合度越高在副线路侧取出的功率就越大，但由于主线路侧的损耗增 加因而需要抑制为必要的足够的量。定向性在如后文所述的只想分离并^r测行波这样的用途中越高越好。近年来，随着数据通信比率的增加或天线内置终端的增加，要求 手机不论天线的辐射阻抗如何都要提高输出 一 定发送功率这样的能 力即提高耐负荷变动性能。例如，在将手机放置在钢制桌上用于数据 通信或者用户手握天线部进行通话等情况下，天线的辐射阻抗会发生功率放大器侧的反射波。此时，当检测发送功率的定向耦合器不能对进行分离时，例如当来自天线的反射功率增加时判断为来自功率放大 器的输出增加而降低功率放大器的输出，其结果是将导致从天线发射 的功率过度降低，从而不能与基站进行通信。另外，由于天线的辐射 阻抗而4吏反射波的相位与行波的相位相反，所以当不能对行波和反射 波进行分离时，就会使所检测的功率随着反射功率的增加而减小，使 功率放大器的输出过度增加，将对其他终端产生影响。因此，要求定 向耦合器具有能够分离行波和反射波来进行检测的能力即高定向性。另外，还要求手机用的定向耦合器与其他面向手机的部件同样为 小型化。为了使定向耦合器成为小型，就需要提高每单位面积的耦合 度。而且为了使功率放大器的输出全部传送到天线，还要求低损耗。 除此以外，在使用陶瓷多层基板工序等来制造定向耦合器时，要求其 特性不会因各层的层间位置偏差等而发生大变化等。为满足如上所述的要求，例如在专利文轼l中提出了即使产生层间偏差也很难使耦合度发生改变的结构，在专利文献2中提出了定向性优良、插入损耗或反射特性的恶化等较小的小型结构。进而，在专 利文献3中，提出了与由接地电极将主线路和副线路夹在中间的多层 结构相比不会使主线路和副线路的线路阻抗降低的实现小型化的结 构。图IO表示作为本专利技术的前提而研究的定向耦合器的结构例，(a) 为立体图，(b)为剖面图，(c)为从上面观察的透视图。图10的结 构例反映了专利文献1的特征。该定向耦合器包括主线路11和接地 面25,在主线路11的正下方的内层与主线路并行地设置有宽度比主 线路宽的副线路12。该图10的结构例是将主线路和副线路在多层基 板内筒单地层叠的结构，因此，以下将这种结构例称为层叠型。图11表示作为本专利技术的前提而研究的定向耦合器的另一种结构 例，(a)为立体图，(b)为剖面图，(c)为从上面观察的透视图。图 11的结构例反映了专利文献2或专利文献3的特征。该定向耦合器包 括主线路11和接地面25,在主线路11的正下方的内层设置有具有与 主线3各并行地相互重叠的部分、在主线^各的端部与主线路垂直的部分 以及在离开主线路的位置再次与主线路并行的部分的反J字形的线路 12a。在线路12a的更靠下的内层，设置有具有在离开主线路的位置 与主线^各并^f亍的部分、在主线^^的另一个端部与主线^各垂直的部分以 及与主线路并行地相互重叠的部分的J字形的线3各12b。线路12a和 线路12b由支柱(pier) 13连接而形成副线路。该图11的结构例是副 线路在主线路的正下方具有信号的输入输出端并具有与接地面平行 的线圈的螺旋状结构，因此，以下将这种结构称为横绕型。通过采用这种层叠型或横绕型的定向耦合器，能够获得一定程度 的耦合度。但是，随着手机的小型化也要求对定向耦合器进一步小型 化，需要实现在层叠型或横绕型的结构中不能达到的每单位面积的耦 合度的新的结构。因此，本专利技术的目的在于，实现定向耦合器的小型化、高频电路 模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定向耦合器，具有主线路、副线路和接地面，　　　　其特征在于：　　　　上述主线路和／或上述副线路形成有至少一圈以上的线圈，上述线圈被配置为使垂直穿过该线圈的矢量的主要成分相对于上述接地面为水平状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈部宽，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP[日本]