JP3897016B2 - High output voltage controlled oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話機等に使用される高出力電圧制御発振器に関するものである。 The present invention relates to a high output voltage controlled oscillator used for a mobile phone or the like.
従来の紙幣識別装置は、以下に示す構成をしていた。以下、従来の電圧制御発振器が使用されている携帯電話機について説明する。従来の電圧制御発振器が使用されている携帯電話機は図24に示すように、アンテナ1と、このアンテナ1に接続されたアンテナスイッチ2と、このアンテナスイッチ2の一方の端子に接続された表面弾性波(以下、SAWという)フィルタ3と、このSAWフィルタ3の出力が接続された低雑音増幅器(以下、LNAという)4を含む復調器及び変調器5と、この復調器及び変調器5に接続された携帯電話機の制御回路6と、復調器及び変調器5の出力に接続された電圧制御発振器7と、この電圧制御発振器7の出力が接続された電力増幅器8と、この電力増幅器8とアンテナスイッチ2の他方の端子との間に接続されたローパスフィルタ9とから構成されていた。
The conventional banknote identification device has the following configuration. A mobile phone using a conventional voltage controlled oscillator will be described below. As shown in FIG. 24, a cellular phone using a conventional voltage-controlled oscillator has an
以上のように構成された携帯電話機について、以下にその動作を説明する。アンテナ1から入力された信号は、SAWフィルタ3を通って、LNA4で増幅されて、復調器及び変調器5の復調部で復調される。そしてその出力は制御回路6で制御されて表示部に表示するとともに、音声出力として出力されていた。
The operation of the mobile phone configured as described above will be described below. A signal input from the
また、キーボードから入力される信号やマイクロフォンから入力される音声入力は、制御回路6に入力されて制御され、その出力は復調器及び変調器5の変調部で変調される。そしてその出力は電圧制御発振器7で搬送波に変換され、その出力は電力増幅器8で電力増幅されて、ローパスフィルタ9に入力される。このローパスフィルタ9では高調波が除去されて、その出力はアンテナスイッチ2を通ってアンテナ1から放出されていた。
In addition, a signal input from the keyboard and a sound input input from the microphone are input to the control circuit 6 and controlled, and the output is modulated by the demodulator and the modulation unit of the modulator 5. The output is converted into a carrier wave by the voltage controlled oscillator 7, and the output is power amplified by the power amplifier 8 and input to the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら近年の携帯電話機の普及に伴い、セットメーカからは造りやすい携帯電話機の部品が求められていた。既に、アンテナスイッチ2と、SAWフィルタ3とローパスフィルタ9とは共に低温焼成基板技術を用いてその製造が可能であることから一枚の基板に集積されて一体化されている。また、復調器及び変調器5もSiGe技術で形成されることから、1チップの集積回路で実現される技術が開発されている。また、制御回路6も1チップのCMOS技術で実現されている。
However, with the recent spread of mobile phones, mobile phone parts that are easy to manufacture have been demanded by set manufacturers. The antenna switch 2, the SAW filter 3, and the low-
そこでセットメーカとしては、これら集積された部品を並べれば容易に携帯電話機が製造されることになるが、ここで、電圧制御発振器7と電力増幅器8の集積化が技術的にも製造法的にも夫々異なる分野であり、その集積化が難しく未だに集積化されていない。 Therefore, as a set maker, a mobile phone can be easily manufactured by arranging these integrated components. Here, the integration of the voltage controlled oscillator 7 and the power amplifier 8 is technically a manufacturing method. Are different fields, and their integration is difficult and has not yet been integrated.
本発明は、このような問題点を解決するもので、セットメーカにとって携帯電話機等の製造が容易となる高出力電圧制御発振器を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a high output voltage controlled oscillator that makes it easy for a set maker to manufacture a mobile phone or the like.
この目的を達成するために本発明の高出力電圧制御発振器は、制御電圧が入力される入力端子と、この入力端子に入力された制御電圧が供給される電圧制御発振部と、この電圧制御発振部の出力が供給されるとともに複数個の増幅回路が直列に接続されて形成された電力増幅部と、この電力増幅部の出力が供給される電力増幅信号の出力端子とを備え、前記電圧制御発振部には平衡増幅回路を用い、この平衡増幅回路の出力が供給される前記電力増幅部の初段の増幅回路に平衡・不平衡変換回路を用い、前記電力増幅部からは不平衡信号が出力され、前記電圧制御発振部と前記電力増幅部とは面実装の可能な一つの多層基板内に収納されたものである。 In order to achieve this object, a high output voltage controlled oscillator according to the present invention includes an input terminal to which a control voltage is input, a voltage controlled oscillator to which the control voltage input to the input terminal is supplied, and the voltage controlled oscillation. A power amplification unit formed by connecting a plurality of amplifier circuits connected in series and an output terminal of a power amplification signal to which an output of the power amplification unit is supplied, the voltage control A balanced amplifier circuit is used for the oscillation unit , a balanced / unbalanced conversion circuit is used for the first stage amplifier circuit of the power amplifier unit to which the output of the balanced amplifier circuit is supplied, and an unbalanced signal is output from the power amplifier unit. The voltage-controlled oscillation unit and the power amplification unit are housed in a single multilayer substrate that can be surface-mounted.
これにより、携帯電話機等の製造が容易となる高出力電圧制御発振器を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a high output voltage controlled oscillator that facilitates the manufacture of a mobile phone or the like.
請求項1に記載の発明は、制御電圧が入力される入力端子と、この入力端子に入力された制御電圧が供給される電圧制御発振部と、この電圧制御発振部の出力が供給されるとともに複数個の増幅回路が直列に接続されて形成された電力増幅部と、この電力増幅部の出力が供給される電力増幅信号の出力端子とを備え、前記電圧制御発振部には平衡増幅回路を用い、この平衡増幅回路の出力が供給される前記電力増幅部の初段の増幅回路に平衡・不平衡変換回路を用い、前記電力増幅部からは不平衡信号が出力され、前記電圧制御発振部と前記電力増幅部とは面実装の可能な一つの多層基板内に収納された高出力電圧制御発振器であり、面実装が可能な一つの基板内に収納されているので、セットメーカ側ではそのまま携帯電話機等のセットに実装することができ、セットメーカ側での製造が容易となる。 According to the first aspect of the present invention, an input terminal to which a control voltage is input, a voltage control oscillation unit to which a control voltage input to the input terminal is supplied, and an output of the voltage control oscillation unit are supplied. a plurality of amplifier circuit power amplifier that is formed by connecting in series, and an output terminal of the power amplified signal with an output of the power amplifier is supplied, a balanced amplifier circuit to the voltage controlled oscillator A balanced / unbalanced conversion circuit is used for the first stage amplifier circuit of the power amplifier unit to which the output of the balanced amplifier circuit is supplied, and an unbalanced signal is output from the power amplifier unit; The power amplifier is a high output voltage controlled oscillator housed in a single surface mountable multi-layer board. Since it is housed in a single surface mountable board, the set manufacturer can carry it as it is. For sets such as telephones Can do so, it is easy to manufacture in the set manufacturer.
また、最終電力増幅回路の出力は不平衡信号で出力されるので、電力増幅部の出力に平衡・不平衡変換回路を接続する必要はない。従って、この平衡・不平衡変換回路による電力損失は無く、省電力化を図ることができる。 Further, since the output of the final power amplifier circuit is output as an unbalanced signal, there is no need to connect a balanced / unbalanced conversion circuit to the output of the power amplifier. Therefore, there is no power loss due to the balanced / unbalanced conversion circuit, and power saving can be achieved.
更に、電圧制御発振部と、電力増幅部の少なくとも初段の増幅回路は平衡増幅回路で形成されているので、外来信号による妨害を受けることが少ない。 Furthermore, since the voltage controlled oscillation unit and at least the first stage amplifier circuit of the power amplifier unit are formed by balanced amplifier circuits, they are less likely to be disturbed by external signals.
請求項2に記載の発明は、電力増幅部は3段の増幅回路で形成された請求項1に記載の高出力電圧制御発振器であり、初段の増幅回路に平衡・不平衡変換回路が設けられており、小信号の状態で平衡・不平衡変換をするので、電力損失は少なく、省電力化を図ることができる。
The invention according to claim 2 is the high output voltage controlled oscillator according to
請求項3に記載の発明は、電圧制御発振部と電力増幅部は一つのパッケージ内に集積された請求項1に記載の高出力電圧制御発振器であり、一つのパッケージ内に集積されているので、取り扱いが容易になるとともに管理も容易になる。また、小型化を図ることもできる。
The invention described in claim 3 is the high output voltage controlled oscillator according to
請求項4に記載の発明は、2系列の電圧制御発振部と電力増幅部とを有する請求項3に記載の高出力電圧制御発振器であり、多バンドの高出力電圧制御発振器となり、多バンドの携帯電話機等に用いることができる。
The invention described in
請求項5に記載の発明は、電力増幅部に熱的に接続された放熱板を有するとともにこの放熱板はパッケージの端子として外部に導出された請求項3に記載の高出力電圧制御発振器であり、この端子を介して外部に大型の放熱板を取り付けることができるので、放熱特性を向上させることができ、結果として省電力化を図ることができる。 The invention according to claim 5 is the high output voltage controlled oscillator according to claim 3, which has a heat dissipation plate thermally connected to the power amplifying unit, and the heat dissipation plate is led out as a terminal of the package. Since a large heat radiating plate can be attached to the outside via this terminal, the heat radiating characteristics can be improved, and as a result, power saving can be achieved.
請求項6に記載の発明は、放熱板から導出された端子は、パッケージの側面に形成されるとともにその大きさは他の端子よりも大型とした請求項5に記載の高出力電圧制御発振器であり、端子自身にも放熱特性を持たせることができる。また、端子はパッケージの側面に形成されているので、面実装が可能となる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the high output voltage controlled oscillator according to the fifth aspect, the terminal led out from the heat sink is formed on the side surface of the package and the size thereof is larger than the other terminals. Yes, the terminal itself can also have heat dissipation characteristics. Further, since the terminals are formed on the side surface of the package, surface mounting is possible.
請求項7に記載の発明は、放熱板から導出された端子には、電力増幅部のグランド信号が接続された請求項6に記載の高出力電圧制御発振器であり、端子数の省略化が可能になるとともにこの端子のために外部からのノイズの影響を受けにくい。 The invention according to claim 7 is the high output voltage controlled oscillator according to claim 6, wherein the ground signal of the power amplifying unit is connected to the terminal derived from the heat sink, and the number of terminals can be omitted. This terminal is less susceptible to external noise.
請求項8に記載の発明は、電力増幅部に熱的に接続された放熱板を有するとともにこの放熱板はパッケージの底面に外部から半田付け可能に設けられた請求項3に記載の高出力電圧制御発振器であり、大型の放熱板が取り付けられるので、放熱特性が向上する。また、この放熱板は外部から半田付け可能に設けられているので、外部に第2の放熱板を設けることができ、放熱特性が更に向上する。 The invention according to claim 8 has a heat sink thermally connected to the power amplifier, and the heat sink is provided on the bottom surface of the package so as to be solderable from the outside. Since it is a controlled oscillator and a large heat sink is attached, the heat dissipation characteristics are improved. Further, since the heat radiating plate is provided so as to be solderable from the outside, a second heat radiating plate can be provided outside, and the heat radiation characteristics are further improved.
請求項9に記載の発明は、パッケージの底面に設けられた放熱板には、電力増幅部のグランド信号が接続された請求項8に記載の高出力電圧制御発振器であり、端子数の省略化が可能になるとともにこの端子のために外部からのノイズの影響を受けにくい。
The invention according to
請求項10に記載の発明は、電圧制御発振部のグランドと電力増幅部のグランドとは夫々独立してパッケージ外へ導出された請求項3に記載の高出力電圧制御発振器であり、グランドが分離されているので、お互いの影響を受けにくく十分に夫々の性能を発揮させることができる。 The invention according to claim 10 is the high output voltage controlled oscillator according to claim 3, wherein the ground of the voltage controlled oscillator and the ground of the power amplifying unit are independently led out of the package, and the ground is separated. Therefore, it is difficult to be affected by each other, and each performance can be sufficiently exhibited.
請求項11に記載の発明は、電力増幅部は外部から増幅度の制御を可能とした請求項1に記載の高出力電圧制御発振器であり、通信距離の違いにより出力電力を制御することができ、例えば近距離通信の場合は電力増幅度を下げて、省電力化を図ることができる。
The invention described in
請求項12に記載の発明は、電圧制御発振部と電力増幅部はSiGeで形成された請求項1に記載の高出力電圧制御発振器であり、従来のガリウム・ヒ素で形成するものに比べて略性能が同一であるのにもかかわらず著しく低価格のものが実現できる。
The invention described in
請求項13に記載の発明は、電圧制御発振部と電力増幅部とは夫々別々のパッケージ内に集積されるとともに、前記電圧制御発振部はSiGeで形成され、前記電力増幅部はGaPで形成された請求項1に記載の高出力電圧制御発振器であり、電圧制御発振部と電力増幅部とは夫々別の技術で生産できるので、歩留まりが良く生産性が向上する。また、歩留まりが良いので低価格化も実現できる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the voltage controlled oscillator and the power amplifier are integrated in separate packages, the voltage controlled oscillator is formed of SiGe, and the power amplifier is formed of GaP. The high output voltage controlled oscillator according to
請求項14に記載の発明は、2系列の電圧制御発振部と電力増幅部を夫々のパッケージ内に集積し、これらのパッケージが一つのプリント基板上に装着された請求項13に記載の高出力電圧制御発振器であり、多バンドの高出力電圧制御発振器となり、多バンドの携帯電話機等に用いることができる。 According to a fourteenth aspect of the present invention, two series of voltage-controlled oscillation units and power amplification units are integrated in each package, and these packages are mounted on a single printed circuit board. The voltage controlled oscillator is a multi-band high output voltage controlled oscillator and can be used for a multi-band mobile phone or the like.
以上のように本発明によれば、制御電圧が入力される入力端子と、この入力端子に入力された制御電圧が供給される電圧制御発振部と、この電圧制御発振部の出力が供給されるとともに複数個の増幅回路が直列に接続されて形成された電力増幅部と、この電力増幅部の出力が供給される電力増幅信号の出力端子とを備え、前記電圧制御発振部には平衡増幅回路を用い、この平衡増幅回路の出力が供給される前記電力増幅部の初段の増幅回路に平衡・不平衡変換回路を用い、前記電力増幅部からは不平衡信号が出力され、前記電圧制御発振部と前記電力増幅部とは面実装の可能な一つの多層基板内に収納された高出力電圧制御発振器であり、面実装が可能な一つの基板内に収納されているので、セットメーカ側ではそのまま携帯電話機等のセットに実装することができ、セットメーカ側での製造が容易となる。 As described above, according to the present invention, the input terminal to which the control voltage is input, the voltage control oscillation unit to which the control voltage input to the input terminal is supplied, and the output of the voltage control oscillation unit are supplied. And a power amplifier formed by connecting a plurality of amplifier circuits in series, and an output terminal of a power amplification signal to which the output of the power amplifier is supplied, and the voltage controlled oscillator includes a balanced amplifier circuit The output of the balanced amplifier circuit is used, a balanced / unbalanced conversion circuit is used for the first stage amplifier circuit of the power amplifier, and an unbalanced signal is output from the power amplifier, and the voltage controlled oscillator And the power amplifying unit is a high output voltage controlled oscillator housed in one surface-mountable multi-layer board, and is housed in one surface-mountable board. Set a mobile phone Can be implemented, it is easy to manufacture in the set manufacturer.
また、最終電力増幅回路の出力は不平衡信号で出力されるので、電力増幅部の出力に平衡・不平衡変換回路を接続する必要はない。従って、この平衡・不平衡変換回路による電力損失は無く、省電力化を図ることができる。 Further, since the output of the final power amplifier circuit is output as an unbalanced signal, there is no need to connect a balanced / unbalanced conversion circuit to the output of the power amplifier. Therefore, there is no power loss due to the balanced / unbalanced conversion circuit, and power saving can be achieved.
更に、電圧制御発振部と、電力増幅部の少なくとも初段の増幅回路は平衡増幅回路で形成されているので、外来信号による妨害を受けることが少ない。 Furthermore, since the voltage controlled oscillation unit and at least the first stage amplifier circuit of the power amplifier unit are formed by balanced amplifier circuits, they are less likely to be disturbed by external signals.
(実施の形態1)
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。図1において、11は制御電圧が入力される入力端子であり、電圧制御発振部12に接続されている。この電圧制御発振部12の出力は、この電圧制御発振部12で発振される発振周波数のモニタ端子13に接続されるとともに検査手段14に接続されている。この検査手段14は、検査端子15からの信号で制御される。また、検査手段14の出力は電力増幅部16に接続され、その出力は整合回路17を介して出力端子18に接続されている。
(Embodiment 1)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1,
19は電力制御端子であり、この電力制御端子19から電力増幅部16の電力増幅度を制御する。これは、通信距離の違いにより出力電力を制御するもので、例えば近距離通信の場合は電力増幅度を下げて省電力化を図るためのものである。20は、電力制御部16に接続された放熱手段であり、電力増幅部16から出る発熱を放出して高電力化を図るものである。
49は、電力増幅部16の信号が電圧制御発振部12に妨害を与えないように設けられた妨害阻止手段である。そしてこれらの各回路は一枚の樹脂製の多層基板21に収納されている。
また、検査手段14は、電圧制御発振部12と電力増幅部16とを独立に調整したり検査したりするものである。この検査手段14を有しているので、容易に調整・検査をすることができる。また、一枚の多層基板21上に収納されているので、セットメーカ側では容易に実装することができる。
The inspection unit 14 adjusts or inspects the voltage controlled
整合回路17は、電力増幅部16の出力を損失なくセット側のLPFに接続するためのものである。
The matching circuit 17 is for connecting the output of the
図2から図6は検査手段の種々の対応を示している。図2において、電圧制御発振部12の出力は50オームのストリップ線路24で多層基板21の側面電極22に導出されている。また、23はこの側面電極22に隣接する独立した側面電極であり、50オームのストリップ線路25で電力増幅部16の入力に接続されている。このように電圧制御発振部12の出力と電力増幅部16の入力とは独立して外部へ導出されているので、容易に調整や検査を行うことができる。
2 to 6 show various correspondences of the inspection means. In FIG. 2, the output of the voltage controlled
すなわち、入力端子11に制御電圧を加えて、側面電極22(モニタ端子13を兼ねている。)で発振周波数を観測しながら電圧制御発振部12内の共振回路を形成するパターンインダクタンスをレーザー光でトリミング調整する。また、側面電極23に信号を加えて出力端子18で出力を観測しながら電力増幅部16や整合回路17のパターンインダクタンスをレーザー光でトリミング調整する。
That is, by applying a control voltage to the
なお、調整や検査が完了したら外部(セット側で)側面電極22と23とを50オーム線路で接続する。また、側面電極22と23とを直接接続しても良い。
When adjustment and inspection are completed, the external (on the set side)
図3は、検査手段14の第2の例である。図3においては、電圧制御発振部12の出力と電力増幅部16の入力との間にジャンパー抵抗の接続部26が設けられている。従って、調整・検査が終了した時点で、零オームのジャンパー抵抗を接続部26に装着する。このことにより、セット側では側面電極22と23とを外部で接続する必要がない。
FIG. 3 is a second example of the inspection means 14. In FIG. 3, a
27はストリップ線路24に設けられたオープンスタブであり、電圧制御発振部12の出力周波数の第3高調波の4分の1波長に設定し、第3高調波を減衰させている。また、28はストリップ線路25に設けられたオープンスタブであり、電圧制御発振部12の出力周波数の第2高調波の4分の1波長に設定し、第2高調波を減衰させている。
図4は、検査手段14の第3の例である。図4においては、電圧制御発振部12の出力は結合コンデンサ(略5PFのチップコンデンサ)29を介して50オームのストリップ線路30に接続されている。また、このストリップ線路30からはスイッチダイオード31を介して50オームのストリップ線路32に接続され、このストリップ線路32は電力増幅部16の入力に接続されている。
FIG. 4 is a third example of the inspection means 14. In FIG. 4, the output of the voltage controlled
また、ストリップ線路30は側面電極22に接続されるとともに、抵抗(略470オームのチップ抵抗)33を介してパターンインダクタンス34の一端に接続されている。このパターンインダクタンス34の他端は電源35に接続されている。なお、このパターンインダクタンス34は電圧制御発振部12の発振周波数の4分の1波長にして、抵抗33側から見てオープンにしている。また、抵抗33の値は、ストリップ線路30の略10倍程度にして、ストリップ線路30の特性インピーダンスに影響を与えないようにしている。
The
同様に、ストリップ線路32は側面電極23に接続されるとともに、抵抗(略470オームのチップ抵抗)36を介してパターンインダクタンス37の一端に接続されている。このパターンインダクタンス37の他端はグランドに接続されている。なお、このパターンインダクタンス37は電圧制御発振部12の発振周波数の4分の1波長にして、抵抗36側から見てオープンにしている。また、抵抗36の値は、ストリップ線路32の略10倍程度にして、ストリップ線路32の特性インピーダンスに影響を与えないようにしている。
Similarly, the
38は、電圧制御発振部12の発振周波数を観測するために設けられた検査装置40の当接ピンである。このピン38の信号はコンデンサ39を介して検査装置40へ導かれる。また、当接ピン38は抵抗(略470オーム)41を介してマイナス電源(略−15V)42に接続される。43は、電力増幅部16へ信号を与えるための検査装置45の当接ピンである。このピン43へはコンデンサ44を介して検査装置45から信号が与えられる。
当接ピン38を側面電極22に当接することにより、マイナス電源42がスイッチングダイオード31を逆バイアスにして、このスイッチングダイオード31をオフにする。従って、この状態において電圧制御発振部12と電力増幅部16とは分離され、夫々独立に調整・検査をすることができる。また、当接ピン38を側面電極22から離せば、電源35がスイッチングダイオード31をオンする。従って、電圧制御発振部12と電力増幅部16とは接続されることになる。
By bringing the
図5は、ストリップ線路50に設けられたオープンスタブ51,52である。このスタブ51,52をストリップ線路50に供給される周波数の4分の1波長に設定すると、その周波数が除去される。図6にその特性を示す。縦軸53は減衰量であり、横軸54は周波数である。例えば、スタブ51を電圧制御発振部12の発振周波数の2倍の4分の1波長にすれば、電圧制御発振部12の第2高調波が減衰55される。同様に、スタブ52を電圧制御発振部12の発振周波数の3倍の4分の1波長にすれば、電圧制御発振部12の第3高調波が減衰56される。従って、このようなスタブ51,52を電圧制御発振部12の出力に設けることにより、妨害となる高調波を除去することができる。
FIG. 5 shows
図7から図10までは妨害阻止手段の種々の対応を示している。図7は、多層基板21の電圧制御発振部12の実装側60を金属製のシールドケース61で覆ったものである。このことにより、電力増幅部16側からの妨害波が電圧制御発振部12に進入することを防いでいる。
7 to 10 show various correspondences of the interference prevention means. In FIG. 7, the mounting
図8は、さらに、電力増幅部16の実装側62も金属製のシールドケース63で覆って、電力増幅部16から電圧制御発振部12側へ放出される妨害波を防いでいる。
In FIG. 8, the mounting
図9は、電圧制御発振部12の実装側60と電力増幅部16の実装側62を一体化されたシールドケース64で覆っている。そして、実装側60と実装側62の間はシールドケース64の一部を切り起こして、90度折り曲げることにより仕切り板65を形成し、この仕切り板65で実装側60と実装側62とを高周波的に分離し、電圧制御発振部12側へ妨害を与えることを防いでいる。なお、この切り起こし時に生ずる孔66は電力増幅部16の実装側62に設けることが重要である。すなわち、このことにより、電力増幅部16の放熱が良好になる。仕切り板65の下端は多層基板21に設けられたスルーホール67に半田付けされるとともにグランドに接続されている。
In FIG. 9, the mounting
なお、シールドケース61,63,64は金型で打ち抜かれて、この打ち抜き方向に90度折り曲げられて、その端部は多層基板21の側面電極でグランドに接続されている。このことにより、シールドケース61,63,64のグランドがとれるので、妨害を受けにくいものになる。また、金型で打ち抜いたときに生ずるバリが側面電極に当接するので、前記バリの端部と前記側面電極との間に空隙が生ずる。従って、毛細管現象により、この空隙に半田が全体に充填されるので、大面積で確実な半田付けができる。
The
従って、高周波シールド性能が向上する。また、グランドに接続された電力増幅部16の熱は、側面電極を介してこのシールドケース61,63,64から放熱される。
Therefore, the high frequency shielding performance is improved. The heat of the
図10は、電圧制御発振部12と電力増幅部16とを共にSiGeで形成された平衡回路で形成して、平衡回路で形成された電圧制御発振部70と電力増幅部71としても良い。このことにより、外部からの妨害に対して電気回路的に対策されることになる。電力増幅部71の出力は平衡・不平衡変換器72を介して不平衡信号として出力される。なお、電力増幅部71と先に示した電力増幅部16はともに3個の増幅器73,74,75で形成され、略1300倍の増幅度を得るようにしている。すなわち、3mW程度の入力が4W程度に電力増幅して出力されることになる。このように電力増幅することにより、その出力インピーダンスは数ミリオームとなる。
In FIG. 10, the voltage controlled
図11から図15までは放熱手段の種々の対応を示している。図11は、多層基板21上に電力増幅部16が載置され、その底面の発熱部16aからスルーホール80で多層基板21の下面81に導出されている。本実施の形態では、スルーホール80は9本で構成し、その各々の直径は1mmとしている。82は、多層基板21の上面に形成された銅箔であり、83は多層基板21の下面に形成された銅箔であり、グランドに接続されている。
11 to 15 show various correspondences of the heat dissipating means. In FIG. 11, the
そして、この銅箔82,83にスルーホール80が接続されて効率良く熱の伝導を行っている。この銅箔83は更に携帯電話機の本体部に接続されて放熱を行う。また、耐熱部品、すなわちチップ部品や本体部を覆うケースに接続しても良い。また、熱導伝材であるとともに電気的な絶縁材を介して、アンテナに接続しても良い。84は、多層基板21の2層目に形成されたグランドプレーンであり、85は、多層基板21の4層目に形成されたグランドプレーンである。そして、このグランドプレーン84,85は共にスルーホール80に接続されて、電力増幅部16の発熱に寄与している。
The through holes 80 are connected to the copper foils 82 and 83 to conduct heat efficiently. This
ここで、図11を用いて多層基板21を説明する。この多層基板21はガラスエポキシ樹脂で形成され、5層の構造になっている。2層目と4層目は夫々グランドプレーン84,85とし、その間の3層目にストリップ線路86やインダクタンス87を設けている。このことにより、ストリップ線路86はグランドプレーン84,85に挟まれるのでストリップ線路86のキュウ(Q)が高くなる。
Here, the
また、下面81側は側面電極と放熱用の銅箔83以外は設けないようにしている。この銅箔83の外形寸法は略電力増幅部16の外形寸法と同じにしている。このことにより、本体側でのパターン配線の自由度を向上させている。すなわち、多層基板21は、セット側のプリント基板に載置される訳だが、多層基板21の下面81には配線が無く絶縁の状態である。従って、セット側のプリント基板ではショートの心配をすること無く、自由な引き回しが可能となり、使い易いものとなる。
The
図12は、図11の平面図である。図12に示すように、9個のスルーホール80を電力増幅部16の下面の外形内に等間隔で設けている。
FIG. 12 is a plan view of FIG. As shown in FIG. 12, nine through
図13は、大型のスルーホール88を1個設けたものである。そして、このスルーホール88に半田を充填して電力増幅部16の発熱を多層基板21の下面81に放出するものである。この場合、スルーホール88が大型のため、電力増幅部16の交換等が生じた場合に、この大型のスルーホール88を用いて容易に交換ができるという特徴を有する。本実施の形態では、直径を略2.5mmのスルーホール88としている。この大きさは、電力増幅部16底面の8割程度にすると良い。
In FIG. 13, one large through
図14は、多層基板21の上面を金属製のシールドケース90で覆い、その一部を切り起こして当接部91を形成している。そして、この当接部91を多層基板21上に載置された電力増幅部16の天面に当接させて、電力増幅部16からの発熱を放出するものである。92は、シールドケース90と一体に形成された仕切り板であり、電圧制御発振部12と電力増幅部16とを高周波的に分離して、電力増幅部16からの高調波が電圧制御発振部12に妨害を与えないようにしている。
In FIG. 14, the upper surface of the
図15は、その平面図である。略電力増幅部16と同形をした当接部91がシールドケース90から切り起こされて形成されており、その周囲には小径の放熱孔93が複数個(本実施の形態では14個)形成されている。
FIG. 15 is a plan view thereof. A
図16から図19までは整合回路の種々の対応を示している。図16は、整合回路17の基本型である。電力増幅部16の出力インピーダンスは数オームであり、これを50オーム系にして、送信信号の損失を少なくするものである。図16において、電力トランジスタ100のコレクタはコンデンサ101を介して出力102に接続されている。また、この出力102とグランドとの間にインダクタ103が挿入されている。また、電力トランジスタ100のエミッタはグランドに接続されている。
16 to 19 show various correspondences of the matching circuit. FIG. 16 shows a basic type of the matching circuit 17. The output impedance of the
そして、電力トランジスタ100のコレクタとエミッタとの間の静電容量C0とコンデンサ101の静電容量C1との比で電力トランジスタ100の出力インピーダンスがストリップ線路の特性インピーダンス(50オーム)にアップする。また、静電容量C0とC1の合成静電容量とインダクタ103のインダクタンスで同調回路を形成し、電力トランジスタ100からの出力を能率良く出力102に導いている。
Then, the output impedance of the
図17は、インダクタ103をパターンインダクタ104とパターンインダクタ105の直列接続で形成したものである。そして、パターンインダクタ104は多層基板21の3層目に形成し、スルーホールで多層基板21の上面82に導出してパターンインダクタ105を形成している。そして、このパターンインダクタ105をレーザ光でトリミング106して周波数調整をしている。
In FIG. 17, the
図18は、コンデンサ101を3個のレーザトリミングコンデンサ107,108,109を並列に接続して形成したものである。そして、これらのレーザトリミングコンデンサ107,108,109を必要に応じてレーザ光でトリミング110して出力インピーダンスの調整をしている。
In FIG. 18, the
また、整合回路17の調整をバリキャップコンデンサを用いて制御電圧で調整することもできる。図19はその一例である。図19において、電力トランジスタ100のコレクタにはコンデンサ112とバリキャップダイオード111の直列接続体がグランドとの間に接続されている。そして、このバリキャップダイオード111の静電容量の調整は、以下のようにして行っている。すなわち、制御端子113からの信号で制御回路114を制御し、メモリ115の内容を予め指定された値に設定する。このメモリ115の値はD/A変換器116でアナログ電圧に変換され、抵抗117を介してバリキャップダイオード111のカソードに印加されバリキャップダイオード111の静電容量を調整している。なお、118はD/A変換器116の出力とグランドとの間に接続された平滑コンデンサである。
The matching circuit 17 can also be adjusted with a control voltage using a varicap capacitor. FIG. 19 shows an example. In FIG. 19, a series connection body of a
図20は、900MHzの周波数を出力するGSM用の高出力電圧制御発振器と1800MHzの周波数を出力するDCS用の高出力電圧制御発振器とが一つの多層基板120に装着されたものである。従って、この高出力電圧制御発振器を用いれば2バンドの携帯電話機が容易に実現できる。
In FIG. 20, a high output voltage controlled oscillator for GSM that outputs a frequency of 900 MHz and a high output voltage controlled oscillator for DCS that outputs a frequency of 1800 MHz are mounted on one
以下、その構成を説明する。121はGSMの制御電圧が入力される入力端子であり、この入力端子121は電圧制御発振器122の入力端子に接続される。123は電圧制御発振器122の出力端子である。また、この出力は検査手段124と整合回路125を介して電力増幅器126の入力に接続される。127は電力増幅器126の電力制御端子である。電力増幅器126の出力は整合回路128を介して、GSM出力端子129に接続されている。
The configuration will be described below.
131はDCSの制御電圧が入力される入力端子であり、この入力端子131は電圧制御発振器132の入力端子に接続される。133は電圧制御発振器132の出力端子である。また、この出力は検査手段134と整合回路135を介して電力増幅器136の入力に接続される。137は電力増幅器136の電力制御端子である。電力増幅器136の出力は整合回路138を介して、DCS出力端子139に接続されている。
また、電圧制御発振器122と電圧制御発振器132の出力は論理和回路140を介して、PLL端子141に導かれている。
The outputs of the voltage controlled
図20に示すように、GSM用の高出力電圧制御発振器とDCS用の高出力電圧制御発振器の外部への端子電極は多層基板120の対称の位置に設けられている。このように配置することにより、セット側でのパターンの引き回しが容易になる。
As shown in FIG. 20, terminal electrodes to the outside of the high output voltage controlled oscillator for GSM and the high output voltage controlled oscillator for DCS are provided at symmetrical positions on the
なお、図20には妨害阻止手段49と放熱手段20は記載されていないが他の実施の形態と同様に設けられている。整合回路125,135は、夫々電圧制御発振部122,132と電力増幅手段126,136の間に設けられており、インピーダンスを合わせて損失の少ない電送を行っている。同様に電力増幅手段126,136も夫々図10で説明したように3増幅器で構成されており、夫々の結合路にはインピーダンスを合わせて損失を少なくするため整合回路が設けられている。
In FIG. 20, the interference prevention means 49 and the heat dissipation means 20 are not shown, but are provided as in the other embodiments. The matching
図21は、多層基板21の下面に貼付けられるシート150の回路図である。すなわち、このシート150内には高出力電圧制御発振器に供給される電源用のバイパスコンデンサ151や制御電圧が生成されるラグ・リードフィルタ149を形成するコンデンサ152,153,154が設けられている。特に大容量を必要とするコンデンサ153にこのフィルタコンデンサを用いることにより、薄型にできるとともに外力による衝撃に対して安定したものとなる。すなわち、衝撃が加わったとしてもノイズが発生しないラグ・リードフィルタ149を得ることができる。その理由は、フィルムコンデンサには圧電効果が無いからである。
FIG. 21 is a circuit diagram of the
シート150の入力155はラグ・リードフィルタ149とローパスフィルタ156を介して高出力電圧制御発振器157の入力端子11に接続される。また、高出力電圧制御発振器157の出力端子18はそのまま端子158から出力される。端子159はバイパスコンデンサ151でグランドに接続されるとともに直接高出力電圧制御発振器157の電源端子に接続される。
The
(実施の形態2)
図22は実施の形態2における高出力電圧制御発振器のブロック図である。図22において、211は制御電圧が入力される入力端子であり、共振回路212を介して平衡増幅回路213に接続されている。そして、この平衡増幅回路213の出力は電圧制御発振部214の出力として出力端子215に接続されるとともに、整合回路216を介して電力増幅部217に接続されている。そして、この電力増幅部217の出力は出力端子218に接続されている。
(Embodiment 2)
FIG. 22 is a block diagram of a high output voltage controlled oscillator in the second embodiment. In FIG. 22,
電力増幅部217は、増幅回路219,220,221がこの順に直列接続されている。増幅回路219は略+5dBm(略3mW)の信号を略20dBmに増幅する。次の増回路220では、その信号を略30dBmに増幅し、次の増幅回路221で略36dBm(略4mW)に増幅して出力端子218に出力する。従来のものでは、大電力に増幅した最終出力36dBmから、平衡・不平衡変換回路によって略1.0dBmの出力が低下していた。しかし、本発明では初段の増幅回路219に平衡・不平衡変換回路が設けられているので、出力端子218から出力される略36dBmの信号は従来のように平衡・不平衡変換回路で減衰させる必要はない。従って、最終的に携帯電話等のアンテナからはそのままの略36dBmの信号が出力されることになる。
In the
222は電力制御端子であり、この電力制御端子222から入力される信号で増幅回路219或いは増幅回路220或いは増幅回路221の増幅度を制御する。こうすることによりその結果、電力増幅部217の出力電力を任意に制御する。これは、通信距離の違いにより出力電力を制御するもので、例えば近距離通信の場合は電力出力レベルを下げて増幅回路221の消費電流を下げることにより省電力化を図ることができる。
A
また、本実施の形態では、増幅回路219に平衡・不平衡変換回路が内蔵されている。従って、増幅回路219以降の増幅回路220と221は不平衡の増幅回路となっている。このように構成することにより、出力端子218からの出力は不平衡信号となるので、このあとに従来のように略1.0dBmの損失をもつ平衡・不平衡変換回路を挿入する必要はない。
In this embodiment, the
なお、電圧制御発振部214は、平衡型の共振回路212と平衡増幅回路213で形成されている。また、整合回路216と初段の増幅回路219も平衡回路で形成されている。
The voltage controlled
また、電圧制御発振部214、電力増幅部217をSiGe(シリコン・ゲルマニウム)技術で形成させた場合、従来のガリウム・ヒ素で形成するものに比べて略性能が同一で低価格のものが実現できる。
Further, when the voltage controlled
入力端子211、出力端子215,218、電力制御端子222はパッケージ223の側面に導出されており、面実装を可能にしている。
The
(実施の形態3)
図23は、本発明の実施の形態3における高出力電圧制御発振器のブロック図であり、900MHzの周波数を出力するGSM用の高出力電圧制御発振器と1800MHzの周波数を出力するDCS用の高出力電圧制御発振器とが一つのパッケージ230に実装されたものである。従って、この高出力電圧制御発振器を用いれば2バンドの携帯電話機を容易に実現することができる。
(Embodiment 3)
FIG. 23 is a block diagram of a high output voltage controlled oscillator according to the third embodiment of the present invention, and a high output voltage controlled oscillator for GSM that outputs a frequency of 900 MHz and a high output voltage for DCS that outputs a frequency of 1800 MHz. A controlled oscillator is mounted on one
以下、その構成を説明する。231はGSMバンドの位相検波器であり、その出力はローパスフィルタ232を介してパッケージ230に設けられたGSMとDCS共通の制御電圧の入力端子233に入力される。入力端子233に入力された制御電圧は共振回路234を介して平衡増幅回路235に接続されている。そして、この平衡増幅回路235の出力は電圧制御発振部の出力として出力端子236を介して位相検波器231に入力される。また平衡発振器235の出力は整合回路237を介して電力増幅部238に接続されている。そして、この電力増幅部238の出力はGSMの出力端子239に接続されている。なお、電力増幅部238は実施の形態2と同様に3個の増幅回路240,241,242が直列に接続され、増幅回路240では平衡増幅される。またこの平衡増幅回路240には平衡・不平衡変換回路が内蔵されている。
The configuration will be described below.
243はDCSバンドの位相検波器であり、その出力は合成器232を介してパッケージ230に設けられたGSMとDCS共通の制御電圧の入力端子233に入力される。以下、GSMと同様の構成であるので、添え字aを付して説明を簡略化する。
244は、電力制御回路であり、この電力制御回路244の出力は、増幅回路240と240a或いは241と241aに、更に242,242aに接続されて増幅度の制御を行っている。この電力増幅部238,238aの増幅度は、実施の形態2と同じように電力制御端子245から制御することができる。また、出力端子239,239aからの導出された出力線路に設けられたカプラ246,246aは出力電力をモニターするものである。
247,247aは、電力増幅部238,238aに熱的に接続されるとともに電力増幅部238,238aのグランドに接続された放熱部である。この放熱部247,247aはパッケージ230の側面に導出されている。なお、この放熱部247,247aはパッケージ230の底面に設けて親基板と接続させる構成としても良い。
このGSM用の高出力電圧制御発振器とDCS用の高出力電圧制御発振器の外部への端子は図23に示すようにパッケージ230の対称の位置に設けられている。このように配置することにより、親基板でのパターンの引き回しが容易になる。
Terminals to the outside of the high output voltage controlled oscillator for GSM and the high output voltage controlled oscillator for DCS are provided at symmetrical positions of the
(実施の形態4)
また、電圧制御発振部と電力増幅部とは夫々別々のパッケージ内に集積しても良い。この場合、電圧制御発振部SiGe(シリコン・ゲルマニウム)技術で形成し、電力増幅部はGaP(ガリウム・リン)、GaN(ガリウム・チッソ)技術で形成することも可能である。
(Embodiment 4)
Further, the voltage controlled oscillation unit and the power amplification unit may be integrated in separate packages. In this case, the voltage controlled oscillation unit SiGe (silicon germanium) technology may be used, and the power amplification unit may be formed using GaP (gallium phosphorus) or GaN (gallium nitrogen) technology.
このような技術を用いることにより、電圧制御発振部と電力増幅部とは夫々別々の技術で生産できるので、歩留まりが良く生産性が向上する。また、歩留まりが良いので低価格も実現できる。 By using such a technique, the voltage controlled oscillation unit and the power amplifying unit can be produced by separate techniques, so that the yield is good and the productivity is improved. Moreover, since the yield is good, a low price can be realized.
また、2系列の電圧制御発振部と電力増幅部を夫々のパッケージ内に集積し、これらのパッケージが一つのプリント基板上に装着すると多バンドの高出力電圧制御発振器となり、多バンドの携帯電話機等に用いることができる。 In addition, two series of voltage controlled oscillators and power amplifiers are integrated in each package, and when these packages are mounted on a single printed circuit board, a multi-band high output voltage controlled oscillator is obtained. Can be used.
本発明にかかる、高出力電圧制御発振器は、高出力電圧制御発振器の製造が容易となるとともに、そのまま携帯電話機等のセットに実装することができるので、セットメーカ側での製造が容易となる。このように、高出力電圧制御発振器を有する携帯電話機や無線通信機に有用である。 The high output voltage controlled oscillator according to the present invention can be easily manufactured on a set such as a mobile phone as well as easily manufactured on the set maker side. Thus, it is useful for a mobile phone or a wireless communication device having a high output voltage controlled oscillator.
211 入力端子
214 電圧制御発振部
217 電力増幅部
218 出力端子
211
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