專利名稱：用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，特別是一種適用于多頻段(Multi-band)的移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊。
現(xiàn)有技術(shù)目前市場(chǎng)上手機(jī)大多是雙頻和三頻，雙頻是在900兆赫和1800兆赫之間切換頻率，三頻是在900兆赫、1800兆赫和1900兆赫之間切換。由于頻率資源的有限，一些國(guó)家近期向GSM/GPRS系統(tǒng)新開(kāi)放了850兆赫頻段，在美國(guó)，850兆赫主要用于增強(qiáng)大城市擁有高密度地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)能力；且在南美洲，許多國(guó)家只采用850兆赫頻段。四頻移動(dòng)通信系統(tǒng)增加850兆赫頻段，并支持多媒體應(yīng)用、高速連接和快速下載語(yǔ)音圖片等功能，可實(shí)現(xiàn)手機(jī)的全球漫游無(wú)阻礙。
因此，須設(shè)計(jì)一可搭配至四頻的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊以符合未來(lái)需求。同時(shí)，搭配至四頻的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊將包含大量的電容器、電感器、電阻器、濾波器等組件，因此，在組裝上往往會(huì)有可靠度低、成本高、體積大等缺點(diǎn)。為解決這些問(wèn)題，須將這些組件模塊化且微型化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在提供一種可搭配至四頻的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊設(shè)計(jì)，且該前端模塊采用積層低溫共燒陶瓷(Low TemperatureCofired Ceramic；LTCC)方法制作使其微型化。
依本發(fā)明，一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊包含一頻率雙工器，多個(gè)收發(fā)切換開(kāi)關(guān)、低通濾波器、帶通濾波器、阻抗匹配電路及一非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器。頻率雙工器連接至一天線，且收發(fā)切換開(kāi)關(guān)連接至頻率雙工器，以切換天線至移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)射端或接收端。帶通濾波器連接于收發(fā)切換開(kāi)關(guān)與接收端之間，且低通濾波器連接于收發(fā)切換開(kāi)關(guān)與發(fā)射端之間。阻抗匹配電路連接于二帶通濾波器之間，及一非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器連接于阻抗匹配電路與接收端之間。由該前端模塊架構(gòu)設(shè)計(jì)，可完全搭配至四頻移動(dòng)通信系統(tǒng)。
再者，本發(fā)明的前端模塊以圖案化方式，將包括頻率雙工器、低通濾波器、帶通濾波器、阻抗匹配電路、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及部分收發(fā)切換開(kāi)關(guān)電路形成在各層低溫共燒陶瓷基板內(nèi)部。由于這些組件由電阻器、電容器及電感器等無(wú)源組件所組成，因此將電阻器、電容器及電感器等無(wú)源組件形成在各層低溫共燒陶瓷基板內(nèi)部，即可將本發(fā)明的前端模塊整合至各層低溫共燒陶瓷基板。由于陶瓷基板具有高介電值，因此本發(fā)明將組件以圖案化的方式埋入多層陶瓷基板中而集成化后，可有效整合半導(dǎo)體組件及無(wú)源組件且可將組件體積大幅縮小，因此，本發(fā)明的前端模塊可同時(shí)達(dá)到模塊微型化及低成本的要求。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1為依本發(fā)明的一實(shí)施例，顯示一可搭配至四頻的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊方框圖。
圖2為顯示本發(fā)明所采用的多層低溫共燒陶瓷基板示意圖，且于基板表面同時(shí)顯示一印刷電阻。
圖3A為一示意圖，顯示制作本發(fā)明的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊時(shí)的一電感配置型態(tài)。
圖3B為一示意圖，顯示制作本發(fā)明的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊時(shí)的一電容配置型態(tài)。
組件符號(hào)說(shuō)明10前端模塊12頻率雙工器14、16收發(fā)切換開(kāi)關(guān)18、28低通濾波器20、22、24、26帶通濾波器30、32匹配電路34非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器
36天線40、42發(fā)射端44、46、48接收端50低溫共燒陶瓷基板52、56導(dǎo)電層54、58金屬導(dǎo)通孔60油墨62表面電極具體實(shí)施方式
圖1為依本發(fā)明的一實(shí)施例，顯示一可搭配至四頻(Quad-band)的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊10的方框圖。如圖1所示，前端模塊10包含一頻率雙工器(Diplexer)12，二收發(fā)切換開(kāi)關(guān)(Transmit/ReceiveSwitch)14及16，二低通濾波器(Low-pass Filter)18、28，四帶通濾波器(Band-pass Filter)20、22、24及26，二阻抗匹配電路(Impedance MatchingCircuit)30、32及一非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器(Balun Transformer)34。
此外，天線36可將接收信號(hào)饋入前端模塊10后進(jìn)入移動(dòng)通信系統(tǒng)的接收端44、46或48，或發(fā)送來(lái)自系統(tǒng)發(fā)射端40、42并行經(jīng)前端模塊10的信號(hào)。頻率雙工器12由兩組分頻濾波電路(filter)所構(gòu)成，由濾波電路的頻率共振作用可將不同頻段范圍的信號(hào)分開(kāi)輸送。收發(fā)切換開(kāi)關(guān)14及16分別對(duì)應(yīng)頻率雙工器電路12的不同頻段范圍配置，用以將天線36選擇性切換至通訊系統(tǒng)的發(fā)射端或接收端以發(fā)送或接收信號(hào)。
舉例而言，當(dāng)本發(fā)明的前端模塊10利用天線36接收一射頻信號(hào)后，該射頻信號(hào)首先會(huì)進(jìn)入頻率雙工器12。本實(shí)施例例示為一適用至四頻移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊架構(gòu)，故屬于高頻范圍的PCS 1900及DCS 1800系統(tǒng)頻段可沿圖1的上方路徑進(jìn)入收發(fā)切換開(kāi)關(guān)14，而屬于低頻范圍的GSM900及GSM850系統(tǒng)頻段則沿圖中的下方路徑進(jìn)入另一收發(fā)切換開(kāi)關(guān)16。收發(fā)切換開(kāi)關(guān)14及16可切換至不同位置以形成不同的信號(hào)發(fā)射或接收路徑，當(dāng)收發(fā)切換開(kāi)關(guān)14切換至接收位置，高頻段范圍的PCS 1900及DCS 1800頻段信號(hào)可由帶通濾波器20及22分開(kāi)后分別進(jìn)入接收端44及接收端46。于此，當(dāng)接收信號(hào)通過(guò)收發(fā)切換開(kāi)關(guān)14連接至后端的二個(gè)不同頻率的濾波器20及22時(shí)，此二濾波器20及22之間無(wú)法直接匹配，故PCS 1900及DCS 1800系統(tǒng)頻段的帶通濾波器20與22間需設(shè)置一阻抗匹配電路(Impedance MatchingCircuit)30，以避免因信號(hào)反射導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度降低或干擾臨近通道。
再者，當(dāng)收發(fā)切換開(kāi)關(guān)16切換至接收位置，低頻段范圍的GSM900及GSM850頻段信號(hào)可由另一組帶通濾波器24及26分開(kāi)。于此為搭配移動(dòng)通信系統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)，GSM850及GSM900系統(tǒng)頻段的接收端48與帶通濾波器24及26間需設(shè)置一阻抗匹配電路32，且需設(shè)置一非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器(Balun Transformer)34連接于阻抗匹配電路32與接收端48之間，以將通過(guò)GSM850及GSM900系統(tǒng)頻段的帶通濾波器24與26的兩個(gè)不平衡輸出(Unbalance signal)，以最小的損失方式轉(zhuǎn)換為單端輸出的平衡信號(hào)(Balance signal)。
反之，當(dāng)收發(fā)切換開(kāi)關(guān)14切換至發(fā)射位置時(shí)，由發(fā)射端40發(fā)送的高頻段范圍的DCS 1800/PCS 1900頻段信號(hào)，可經(jīng)由低通濾波器18濾波后饋入天線36；當(dāng)收發(fā)切換開(kāi)關(guān)16切換至發(fā)射位置時(shí)，由發(fā)射端42發(fā)送的低頻段范圍的GSM850/GSM900頻段信號(hào)，可經(jīng)由低通濾波器28濾波后饋入天線36。
依本實(shí)施例，帶通濾波器可為一表面聲波濾波器(SAW Filter)，其利用壓電材料的高Q值特性將電波的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到過(guò)濾不必要的信號(hào)及噪聲的良好效果。特予說(shuō)明的是，收發(fā)切換開(kāi)關(guān)由至少一RLC電路及二極管組件所構(gòu)成，而低通濾波器、帶通濾波器、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及頻率雙工器均由LC電路所構(gòu)成。
請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊10采用多層低溫共燒陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic；LTCC)基板50構(gòu)成。低溫共燒陶瓷基板50主要由陶瓷介電材料所構(gòu)成且其中夾藏許多導(dǎo)電層。
詳言之，本發(fā)明的前端模塊10以圖案化方式，將包括頻率多任務(wù)器、低通濾波器、帶通濾波器、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及部分收發(fā)切換開(kāi)關(guān)電路形成在各層低溫共燒陶瓷基板50內(nèi)部。由于這些組件由電阻器、電容器及電感器等無(wú)源組件所組成，因此將電阻器、電容器及電感器等無(wú)源組件形成在各層低溫共燒陶瓷基板50內(nèi)部，即可將本發(fā)明的前端模塊整合至各層低溫共燒陶瓷基板50內(nèi)部。除了無(wú)源組件外，半導(dǎo)體組件以表面貼裝(SMT)方式置于基板50表層，例如收發(fā)切換開(kāi)關(guān)電路包含有二極管組件，該二極管組件即可以表面貼裝方式置于基板50表層。
如圖3A所示，于制作過(guò)程中，電感器以條狀圖案化的方式形成在各層低溫共燒陶瓷基板50內(nèi)部的導(dǎo)電層52上而成為條狀電極，各導(dǎo)電層52之間具有電介質(zhì)層(未顯示)，且導(dǎo)電層52之間以金屬導(dǎo)通孔(viahole)54連接，因此，電感器在多層低溫共燒陶瓷基板50內(nèi)部所呈現(xiàn)的連結(jié)型態(tài)為一螺旋型態(tài)。再如圖3B所示，電容器以塊狀圖案化的方式形成在各層低溫共燒陶瓷基板50內(nèi)部的導(dǎo)電層56上而成為塊狀電極，各導(dǎo)電層56之間具有電介質(zhì)層(未顯示)，且導(dǎo)電層56之間以金屬導(dǎo)通孔(via hole)58連接，因此，電容器在多層低溫共燒陶瓷基板50內(nèi)部所呈現(xiàn)的連結(jié)型態(tài)為一重迭型態(tài)。收發(fā)切換開(kāi)關(guān)是以表面貼裝方式置于基板50表層的二極管組件，即可經(jīng)由金屬導(dǎo)通孔與電容器及電感器構(gòu)成的LC電路電連接。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D2，電阻器的制作利用油墨印刷等薄膜技術(shù)，將具有阻抗特性的油墨60依特定長(zhǎng)寬比印刷在表層的低溫共燒陶瓷基板50的表面電極62間而形成。就表層的低溫共燒陶瓷基板50而言，其表面上除了電阻器的外，另包含有其它例如IC、二極管等半導(dǎo)體組件。在表層的低溫共燒陶瓷基板50下方各層低溫共燒陶瓷基板50中的LC電路，同樣通過(guò)上述各導(dǎo)電層之間的金屬導(dǎo)通孔54及58，與在表層的低溫共燒陶瓷基板50上的電阻器及IC、二極管等半導(dǎo)體組件電連接。
由于陶瓷基板具有高介電值，因此在本發(fā)明將組件以圖案化的方式埋入多層陶瓷基板中而積體化后，可有效整合半導(dǎo)體組件及無(wú)源組件而可將組件體積大幅縮小。因此，本發(fā)明的前端模塊10可同時(shí)達(dá)到模塊微型化及低成本的要求。
再者，本發(fā)明可搭配至四頻的移動(dòng)通信系統(tǒng)前端模塊的架構(gòu)，當(dāng)然包含運(yùn)用于三頻或雙頻移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。舉例而言，如運(yùn)用至三頻移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)，僅需將本發(fā)明的架構(gòu)省略通過(guò)GSM850頻段信號(hào)的帶通濾波器24的設(shè)計(jì)即可。
以上所述僅為舉例，而非為限制。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，包含一頻率雙工器，連接至一天線；至少一收發(fā)切換開(kāi)關(guān)，連接至該頻率雙工器電路，以選擇性切換該天線至該移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)射端或接收端；至少二帶通濾波器，連接于該收發(fā)切換開(kāi)關(guān)與該接收端之間；至少一低通濾波器，連接于該收發(fā)切換開(kāi)關(guān)與該發(fā)射端之間；至少一阻抗匹配電路，連接于二該帶通濾波器之間；及一非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器，連接于該阻抗匹配電路與接收端之間。
2.如權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該頻率雙工器包含處理一第一頻段范圍及一第二頻段范圍的個(gè)別電路，且該收發(fā)切換開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)該頻率雙工器的不同頻段范圍電路配置。
3.如權(quán)利要求2所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該第一頻段范圍包含PCS1900及DCS1800系統(tǒng)頻段，且該第二頻段范圍包含GSM900及GSM850系統(tǒng)頻段。
4.如權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該帶通濾波器為一表面聲波濾波器。
5.如權(quán)利要求1所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該頻率雙工器、該帶通濾波器、該低通濾波器、該阻抗匹配電路、該非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及部分該收發(fā)切換開(kāi)關(guān)電路由電容器、電感器及電阻器所構(gòu)成，且該電容器、電感器及電阻器以圖案化方式于多層低溫共燒陶瓷基板上形成。
6.如權(quán)利要求5所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該類低溫共燒陶瓷基板中具有多個(gè)導(dǎo)電層及多個(gè)介電層，且該導(dǎo)電層之間設(shè)有金屬導(dǎo)電通孔。
7.如權(quán)利要求5所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該電容器的圖案呈塊狀且該電感器的圖案呈螺旋狀。
8.如權(quán)利要求5所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該電阻器為具有阻抗性的油墨薄膜。
9.如權(quán)利要求5所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該低溫共燒陶瓷基板的表層上具有半導(dǎo)體組件，且該半導(dǎo)體組件以表面貼裝方式貼附于該表層上。
10.如權(quán)利要求9所述的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊，其中該半導(dǎo)體組件包含該收發(fā)切換開(kāi)關(guān)的二極管組件，且該二極管組件經(jīng)由該金屬導(dǎo)電通孔與該導(dǎo)電層電連接。
全文摘要
一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的前端模塊包含一頻率雙工器，多個(gè)收發(fā)切換開(kāi)關(guān)、低通濾波器、帶通濾波器、阻抗匹配電路及一非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器。頻率雙工器連接至一天線，且收發(fā)切換開(kāi)關(guān)連接至頻率雙工器，以將天線切換至移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)射端或接收端。帶通濾波器連接于收發(fā)切換開(kāi)關(guān)與接收端之間，且低通濾波器連接于收發(fā)切換開(kāi)關(guān)與發(fā)射端之間。阻抗匹配電路連接于二帶通濾波器之間，及一非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器連接于阻抗匹配電路與接收端之間。
文檔編號(hào)H04B1/50GK1592450SQ0315606
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者史承彥 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司