以多层陶瓷形成的射频收发模块 【技术领域】
本发明提供一种射频收发模块，特别指一种以多层陶瓷形成并具有射频收发集成电路(Integra ted Circuit，IC)的射频收发模块。
背景技术
射频(Radio Frequency，RF)通信模块通常使用在手机等无线通信装置之中。射频通信模块能够经由多个频带发送以及接收无线信号，其中具有双频及三频的射频通信模块最为普遍。请参考图1，图1为常规无线通信装置的射频通信模块10的功能方块图。射频通信模块10包含一天线切换器(antennaswitch)12、多个表面声波(Surface Acoustic Wave，SAW)滤波器14以及一接收器(receiver)16。当射频通信模块10从外部天线11接收射频信号时，天线切换器12进行切换以使射频信号可由天线11传输到表面声波滤波器14。射频通信模块10所接收的射频信号进一步地经由SAW滤波器14进行滤波处理，并发送至接收器16。于接收器16将自SAW滤波器14所接收的信号发送至数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)18以进行后续数字信号处理之前，接收器16会先放大、转换并解调制上述信号。射频通信模块10另包含一发送器(transmitter)20以及多个功率放大器(poweramplifier)22，为了发送语音或数据信号，数字信号处理器18先发送信号至发送器20，接着，发送器20对信号进行调制及转换，并发送至功率放大器22以进一步地放大信号，最后，天线切换器12便进行切换以使功率放大器22所放大的射频信号可发送至天线11。
然而，图1所示的常规射频通信模块10的每个功能分别以不同的模块或集成电路来加以实施，一般而言，这些模块或集成电路通常通过一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)来加以连接以执行射频通信模块10的功能，由于有多个模块或集成电路设置于同一印刷电路板上，因此往往导致许多问题。首先，上述电路连接架构会造成较高的装配成本及于印刷电路板上占用较大面积；再者，模块之间的复杂线路导致不必要串音(cross talk)干扰及辐射问题；此外，各模块应用不同的制造过程所产生，因而会造成各模块具有不同的电子特性，且这些不一致的元件特性会使得调整及校正射频通信模块10更加困难。
请参考图2，图2为常规具有一集成前端接收器32的射频通信模块30的功能方块图，集成前端接收器32已公开于U.S.专利号6,289,204 B1，“Integration of a Receiver Front-end in a Multilayer CeramicIntegrated Circuit Technology”。前端接收器32包含有一天线切换器12、一表面声波滤波器14以及一接收器16。射频通信模块30与图1的射频通信模块10对应相同功能，而主要不同点在于前端接收器32由单一多层陶瓷基板形成，而单一多层陶瓷基板所使用的紧密封装可提供尺寸小、重量轻及成本低等优点。然而，接收器16与发送器20仍为单独形成的模块，因此分别设置的接收器16与发送器20便导致较大的电路面积、较高的电路连接复杂性以及增加调整与校正射频通信模块30的困难度。
【发明内容】
因此，本发明的主要目的在于提供一种具有射频收发集成电路的射频收发模块。
根据本发明，公开一种应用于无线通信装置地射频收发模块，其包含有一多层基板、一射频收发集成电路，设置于该多层基板上，用来接收及发送语音及数据信号、至少一选频滤波器，设置于该多层基板上，用来滤波射频信号、一天线切换器，由正-本征-负二极管(Positive-Intrinsic-Negativediode，PIN diode)或单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuits，MMIC)及多个内嵌于该多层基板中的无源元件构成，该天线切换器设置于该多层基板上，能够将由功率放大器22产生的射频信号发送至一外部天线或者将一外部天线接收的射频信号经由该选频滤波器传输到该射频收发集成电路、多个无源装置，其包含滤波器、耦合器以及匹配电路，该多个无源装置内嵌于多层基板，以及多条布线，用来电连接该多个无源装置，该射频收发集成电路以及该选频滤波器。
本发明射频收发模块包含一射频收发集成电路，其结合接收器及发送器的功能。因此，当实作本发明射频收发模块于一无线通信装置时，本发明射频收发模块可具备较小面积、较少的电路零件、较低的装配成本、较快的装配时间、较高的操作稳定度、较一致的电路效能以及便于调整与校正等优点。
【附图说明】
图1为常规射频通信模块的功能方块图。
图2为常规具有一集成前端接收器的射频通信模块的功能方块图。
图3为本发明射频通信模块的功能方块图。
图4为图3所示的射频通信模块的详细功能方块图。
图5A为于低温共烧陶瓷基板上形成的射频收发模块的上视图。
图5B为于低温共烧陶瓷基板上形成的射频收发模块延切线5-5的剖面图。
图5C为于低温共烧陶瓷基板形成的射频收发模块的底视图。
附图符号说明
10、30、40射频通信模块
11天线 12天线切换器
14表面声波滤波器 16接收器
18数字信号处理器 20发送器
22功率放大器 32集成前端接收器
42射频收发集成电路 44射频收发模块
48低温共烧陶瓷基板 52无源元件
54输入连接焊点(pad)、输出连接焊点、接地连接焊点
56印刷电路板60屏蔽接地平面
62屏蔽通篱
【具体实施方式】
请参考图2及图3，图3为本发明射频通信模块40的功能方块图。本发明射频通信模块40与图2所示的常规射频通信模块30的主要不同点在于射频通信模块40集成射频收发集成电路42于射频收发模块44中，射频收发集成电路42结合常规射频通信模块30中的接收器16及发送器20。射频通信模块40包含射频收发模块44以及多个功率放大器22，此外，射频收发模块44包含一天线切换器12、多个表面声波滤波器14以及一射频收发集成电路42。
当射频通信模块40从一外部天线11接收射频信号时，天线切换器12便进行切换以使外部天线11所接收的射频信号可经由天线切换器12发送至表面声波滤波器14。接着，表面声波滤波器14对射频信号进行滤波处理，并发送射频信号至射频收发集成电路42。于射频收发集成电路42发送信号至数字信号处理器18以进行后续数字信号处理之前，射频收发集成电路42会先放大、转换并解调制信号。对于发送语音或数据信号而言，数字信号处理器18先发送信号至射频收发集成电路42，接着，射频收发集成电路42调制及转换射频信号，并发送处理后的射频信号至功率放大器22以进一步地放大射频信号。最后，天线切换器12进行切换以使功率放大器22所放大的射频信号可经由天线切换器12传递至天线11。
请参考图4，图4为图3所示的射频通信模块40的详细功能方块图。本实施例使用一三频带的射频通信模块40来说明，然而本发明射频通信模块40并未局限所处理的频带数目。在本实施例中，射频通信模块40可处理GSM与GPRS通信网路所使用的900、1800以及1900MHz频带，如图4所示，每一滤波器14对应一预定频带。此外，图4另显示二功率放大器22，由于1800MHz与1900MHz的信号在频谱上非常接近，因此一功率放大器22可用来放大1800MHz与1900MHz的信号，而另一功率放大器22则用来放大900MHz的信号。
根据目前所使用的频带以及射频收发模块40发送或接收信号，天线切换器12可在三个SAW滤波器14之间与二个功率放大器22之间进行切换以控制传输路径。举例来说，当接收1800MHz的射频信号时，天线切换器12切换至对应于1800MHz频带的表面声波滤波器14，因此天线11便电连接至该表面声波滤波器14；另一方面，当发送900MHz的射频信号时，天线切换器12切换至对应于900MHz的功率放大器22，因此天线11便电连接至功率放大器22。
本发明射频收发模块44形成于一多层基板上，例如一低温共烧陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramic，LTCC)基板，由于多层基板可使射频收发模块44构成一单一封装体，因此若使用此封装技术，则所有独立电路小片(die)及分立器件(discrete devices)皆设置于上述低温共烧陶瓷基板的上层表面，而其他无源元件皆设置于低温共烧陶瓷基板之中。请参考图5A与图5B，图5A为于低温共烧陶瓷基板48上形成的射频收发模块44的上视图，因此从上方仅看得见天线切换器12的部分分立器件、表面声波滤波器14以及射频收发集成电路42。图5B为以低温共烧陶瓷基板48形成的射频收发模块44延切线5-5的剖面图，以及图5C为一底视图。天线切换器12、表面声波滤波器14以及射频收发集成电路42皆设置于低温共烧陶瓷基板48的表面上，其中表面声波滤波器14以及射频收发集成电路42可以以电路小片形式或封装形式固定于表面上。多个无源元件52内嵌于低温共烧陶瓷基板48的内，此外，多条布线58亦是内嵌于低温共烧陶瓷基板48中，用来构成所需的电性连接。多个输入连接焊点、多个输出连接焊点与多个接地连接焊点54形成于低温共烧陶瓷基板48的底部，用来电连接外部电路元件，亦即射频收发模块44可设置于印刷电路板56上，用来连接其他电子装置。
如图5A与图5B所示，表面声波滤波器14及一内嵌于低温共烧陶瓷基板48的屏蔽导通孔栅栏(shielding via fence)62将低温共烧陶瓷基板48划分为二个子区域。屏蔽导通孔栅栏62包含多个屏蔽导通孔(shielding via)连接于表面声波滤波器14底部的接地连接焊点与射频收发模块44的底部的接地连接焊点54，所以当功率放大器22所产生的高功率射频信号经由天线切换器12传输时，射频收发集成电路42可通过屏蔽导通孔栅栏62来隔离上述高功率射频信号的影响，所以可应用屏蔽导通孔栅栏62来降低信号干扰并改善电路效能。除此之外，一屏蔽接地层60设置于射频收发集成电路42的下间隔一个或二个陶瓷层，用来有效隔离射频收发集成电路42与内嵌无源元件52所发送的信号，此外，屏蔽接地层60延伸到连接位于表面声波滤波器14下的屏蔽导通孔栅栏62，以确保良好的接地效果。
许多无源元件内嵌于射频收发模块44的陶瓷基板中。对于天线切换器12来说，用来低频带与高频带双工的双工器(diplexer)、用来对功率放大器所发送的信号进行滤波的二低通滤波器以及接收路径所对应的传输线皆内嵌于陶瓷基板中。另一方面，用于低噪声放大器的匹配电路、用于偏置电路的射频旁通元件以及发送路径上的耦合器则内嵌于屏蔽接地层60的下的陶瓷基板中。为了使射频收发模块44得到较佳的散热效果以及降低对射频收发模块44电磁干扰与热干扰，在本发明射频通信模块40之中，功率放大器22以分离模块来建立。
本发明射频收发模块44使用射频收发集成电路42，而非分别构成的接收模块及发送模块，因此，本发明射频通信模块40具有较少的元件及较小电路面积。除此之外，因为接收器及发送器结合为一单一电路元件，所以具有较一致的电子特性，且更易于调整及校正。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。