專利名稱：用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要是關(guān)于一種前端模塊，尤其是關(guān)于一種用于多頻多模(multi-band and multi-mode)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)主要有兩大分類，一是利用無線電波作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d波(Carrier)，另一是利用諸如紅外線(Infrared)與激光(Laser)的光波作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d波。
就利用無線電波作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d波而言，又可分為二個(gè)發(fā)展方向，一是使用于短距離(10公尺)、低功率(100mW)及低成本的藍(lán)牙技術(shù)，另一是使用于辦公室無線傳輸?shù)腎EEE802.11技術(shù)(頻寬最高可達(dá)54Mbps，而使用距離可達(dá)100公尺左右)。
自1997年以來，無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格已從IEEE802.11拓展到IEEE802.11b/g/a，也就是說多頻多模的需求已成為必要的發(fā)展趨勢。另一方面，一般的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由前端模塊(front-end module)、基頻處理器(baseband Processor，定義為PHY)與介質(zhì)存取控制器(Media Access Controller；MAC)等三部份所組成，其中前端模塊通常包含了大量的電容器、電感器、電阻器、濾波器及阻抗轉(zhuǎn)換器等被動組件，而為了滿足成本低、體積小、耗電少的目標(biāo)，必須將這些組件以模塊化且微型化的型式整合起來，減少搭配的獨(dú)立零組件。
本發(fā)明在此提出一種用于無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其同時(shí)滿足多頻多模的需求以及模塊化且微型化的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足目前除了移動電話之外的無線通訊系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用的多頻多模以及微型化的需求，本發(fā)明提出一種用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)的前端模塊，此一前端模塊采用積層低溫共燒陶瓷(Low Temperature CofiredCeramic；LTCC)的方法制作。
依本發(fā)明一實(shí)施例的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，包含兩個(gè)波段分隔組件、一個(gè)分集切換開關(guān)、多個(gè)帶通濾波器、多個(gè)非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及多個(gè)第二低通濾波器。上述帶通濾波器的個(gè)數(shù)、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù)、低通濾波器的個(gè)數(shù)均與一射頻信號所能搭載的波段的個(gè)數(shù)相同。
此外，各波段分隔組件至少包含一高通濾波器及一第一低通濾波器，負(fù)責(zé)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收射頻信號時(shí)將所能搭載的無線波段進(jìn)行分離。分集切換開關(guān)則將任一波段分隔組件與任一天線接通。帶通濾波器連接至一波段分隔組件，低通濾波器連接至另一波段分隔組件，非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器一對一地連接至帶通濾波器。
另一方面，本發(fā)明的波段分隔組件、帶通濾波器、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及低通濾波器是以圖案化方式形成于多個(gè)低溫共燒陶瓷基板內(nèi)部，而分集切換開關(guān)則以表面黏著技術(shù)裝設(shè)于低溫共燒陶瓷基板的表層。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于第一、具備多頻多模的特性而增加應(yīng)用性。第二、前端模塊具有體積小、電路散熱性佳、成本低及可靠度高的優(yōu)勢。第三、設(shè)計(jì)與制作搭配度高，減少生產(chǎn)時(shí)間。


圖1是一方塊圖，顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊。
圖2是一方塊圖，顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊。
圖3是一立體圖，顯示本發(fā)明的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊在低溫共燒陶瓷基板的配置。
圖4A是一示意圖，顯示本發(fā)明的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊的電感在低溫共燒陶瓷基板的配置型態(tài)。
圖4B是一示意圖，顯示本發(fā)明的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊的電容在低溫共燒陶瓷基板的配置型態(tài)。
其中，附圖中的組件符號說明如下1、2前端模塊10a、10b、20a、20b天線
11、21分集切換開關(guān)12a、12b雙工器22a、22b多任務(wù)器121a、121b、221a、221b高通濾波器122a、122b、222a、222b低通濾波器13a、13b、23a、23b、23c帶通濾波器15a、15b、25a、25b、25c非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器14a、14b、24a、24b、24c低通濾波器3～集成電路模塊31～低溫共燒陶瓷基板311～低溫共燒陶瓷基板表層41、51～導(dǎo)電層42、52～金屬導(dǎo)通孔具體實(shí)施方式
以下將以實(shí)施例配合對應(yīng)的附圖來說明本發(fā)明用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊內(nèi)部的配置組件及其與信號接收與傳輸?shù)年P(guān)系。
請參見圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊1內(nèi)部至少具有一分集切換開關(guān)(diversity switch)11、兩個(gè)雙工器(diplexer)12a及12b、兩個(gè)帶通濾波器(band pass filter)13a及13b、兩個(gè)低通濾波器(low pass filter)14a及14b、兩個(gè)非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器(balun)15a及15b。帶通濾波器的個(gè)數(shù)、低通濾波器的個(gè)數(shù)、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù)均與一射頻信號所能搭載的波段的個(gè)數(shù)相同。另外，前端模塊1的前端連接有兩個(gè)外部天線10a及10b，后端則有與無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接的接收端RX11、RX12、RX21、RX22以及傳輸端TX1、TX2。
在本實(shí)施例中，分集切換開關(guān)11會在整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于天線10a或天線10b的信號接收狀況自動選擇一信號接收狀況最佳的天線后，將前端模塊1內(nèi)部的雙工器12a或12b連接至一被選定的天線。
這些雙工器12a及12b的內(nèi)部至少具有一高通濾波器121a、121b及一低通濾波器122a、122b，作為波段分隔組件。換言之，雙工器12a負(fù)責(zé)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收射頻信號時(shí)將所能搭載的無線波段f1～f2及f3～f4，例如是熟知的ISM(Industrial，Science，Medical)公用頻帶-2.4～2.5GHz及5.15～5.85GHz，進(jìn)行分離使得搭載于不同無線波段的射頻信號能夠被區(qū)分開來。舉例而言，雙工器12a的低通濾波器122a只能讓小于等于f2的頻率通過，而雙工器12a的高通濾波器121a只能讓大于等于f3的頻率通過。而雙工器12b則負(fù)責(zé)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送射頻信號時(shí)讓搭載于不同無線波段的射頻信號能夠分別被傳送出去。
此外，雙工器12a后端連接有帶通濾波器13a及13b，這些帶通濾波器13a及13b在無線波段f1～f2及f3～f4被分開之后，分別負(fù)責(zé)將非無線波段f1～f2及f3～f4的信號濾除。帶通濾波器13a及13b后端還一對一地連接有非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器15a及15b，通過這些非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器15a及15b可以將分別搭載于波段f1～f2及f3～f4的射頻信號轉(zhuǎn)換成兩個(gè)相位差為180度的射頻信號，并分別由無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的接收端RX11、RX12、RX21、RX22接收。
雙工器12b后端則連接有低通濾波器14a及14b，低通濾波器14a及14b在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過接收端TX1及TX2將待傳輸射頻信號送往前端模塊1時(shí)，只讓搭載于波段f1～f2以及f3～f4的射頻信號通過，而將無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的不必要信號濾除。這些在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的不必要信號包含有待傳輸信號在通過一功率放大器(power amplifier；PA)將信號放大后所產(chǎn)生的高頻信號f11～f21、f31～f41以及一些噪聲(noise)。接著，再通過雙工器12b將搭載于波段f1～f2以及f3～f4的射頻信號分別傳輸出去。
請參見圖2，本發(fā)明第二實(shí)施例中的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊2至少具有一分集切換開關(guān)21、兩個(gè)多任務(wù)器(multi-plexer)22a及22b、多個(gè)帶通濾波器23a、23b、23c...、多個(gè)低通濾波器24a、24b、24c...、多個(gè)非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器25a、25b、25c...。帶通濾波器的個(gè)數(shù)、低通濾波器的個(gè)數(shù)、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù)均與一射頻信號所能搭載的波段的個(gè)數(shù)相同。另外，前端模塊2的前端連接有兩個(gè)外部天線20a及20b，后端則有與無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接的接收端RX11、RX12、RX21、RX22、RX31、RX32...以及傳輸端TX1、TX2、TX3...。
在本實(shí)施例中，分集切換開關(guān)21會在整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于天線20a或天線20b的信號接收狀況，自動選擇一信號接收狀況最佳的天線后，將前端模塊2內(nèi)部的多任務(wù)器22a或22b連接至一被選定的天線。
這些多任務(wù)器22a及22b內(nèi)部至少具有一高通濾波器221a、221b及一低通濾波器222a、222b，有時(shí)可以還具有一帶通濾波器(未顯示)，以作為波段分隔組件。換言之，多任務(wù)器22a負(fù)責(zé)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收射頻信號時(shí)將所能搭載的無線波段f1～f2、f3～f4、f5～f6...進(jìn)行分離，使得搭載于不同無線波段的射頻信號能夠被區(qū)分開來，而多任務(wù)器22b則負(fù)責(zé)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送射頻信號時(shí)讓搭載于不同無線波段f1～f2、f3～f4、f5～f6...的射頻信號能夠分別被傳送出去。
此外，多任務(wù)器22a后端連接有帶通濾波器23a、23b、23c...，這些帶通濾波器23a、23b、23c...在無線波段f1～f2、f3～f4、f5～f6...被分開之后，分別負(fù)責(zé)將不是無線波段f1～f2、f3～f4、f5～f6...所搭載的信號濾除。帶通濾波器23a、23b、23c...后端還一對一地連接有非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器25a、25b、25c...，通過這些非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器25a、25b、25c...可以將分別搭載于波段f1～f2、f3～f4、f5～f6...的射頻信號轉(zhuǎn)換成兩個(gè)相位差為180度的射頻信號，并分別由無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的接收端RX11、RX12、RX21、RX22、RX31、RX32...接收。
多任務(wù)器22b后端則連接有低通濾波器24a、24b、24c...，這些低通濾波器24a、24b、24c...在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過接收端TX1、TX2、TX3...將待傳輸射頻信號送往前端模塊2時(shí)，只讓搭載于波段f1～f2、f3～f4、f5～f6...的射頻信號通過，而將無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的不必要信號濾除。這些在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的不必要信號包含有待傳輸射頻信號在通過一功率放大器將信號放大后所產(chǎn)生的高頻信號f11～f21、f31～f41、f51～f61...以及一些噪聲。接著，再通過多任務(wù)器22b將搭載于波段f1～f2、f3～f4、f5～f6...的射頻信號分別傳輸出去。
在上述各實(shí)施例中，分集切換開關(guān)11及21的內(nèi)部分別包含有至少一砷化鎵(GaAs)開關(guān)及其附屬的被動組件(如大電容值的電容器、以及電阻器)，而雙工器12a及12b、多任務(wù)器22a及22b、帶通濾波器13a、13b、23a、23b、23c...、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器15a、15b、25a、25b、25c...、低通濾波器14a、14b、24a、24b、24c...均包含有由電容器及電感器所構(gòu)成的LC電路。
請參見圖3，本發(fā)明的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊1及2均采用多層的低溫共燒陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic；LTCC)基板31來制作成一集成電路模塊3。在此，各層低溫共燒陶瓷基板31主要是由許多陶瓷介電材料所構(gòu)成且其中夾藏許多導(dǎo)電層。
詳言之，由于本發(fā)明的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊1及2的部分組件，包括雙工器12a及12b、多任務(wù)器22a及22b、帶通濾波器13a、13b、23a、23b、23c...、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器15a、15b、25a、25b、25c...、低通濾波器14a、14b、24a、24b、24c...，是由電容器及電感器等被動組件所組成，因此發(fā)明人利用圖案化的方式將這些電容器及電感器形成在各層低溫共燒陶瓷基板31內(nèi)部。此外，發(fā)明人將分集切換開關(guān)11及21的砷化鎵(GaAs)開關(guān)及其附屬被動組件(如大電容值的電容器、以及電阻器)及其它如IC的半導(dǎo)體組件等主動組件以表面黏著技術(shù)(surface mounting technology；SMT)裝設(shè)在集成電路模塊3的最上層，亦即最上一層低溫共燒陶瓷基板31的表層311。
如圖4A所示，在制作過程上，上述電感器是以條狀圖案化的方式形成在各層低溫共燒陶瓷基板31內(nèi)部的導(dǎo)電層41上而成為條狀電極，各導(dǎo)電層41之間具有電介質(zhì)層(未顯示)，且導(dǎo)電層41之間是以金屬導(dǎo)通孔(via hole)42連接，因此，電感器在多層低溫共燒陶瓷基板31內(nèi)部所呈現(xiàn)的連結(jié)型態(tài)為一螺旋型態(tài)。另一方面，如圖4B所示，這些電容器是以塊狀圖案化的方式形成在各層低溫共燒陶瓷基板31內(nèi)部的導(dǎo)電層51上而成為塊狀電極，各導(dǎo)電層51之間具有電介質(zhì)層(未顯示)，且導(dǎo)電層51之間是以金屬導(dǎo)通孔52連接，因此，電容器在多層低溫共燒陶瓷基板31內(nèi)部所呈現(xiàn)的連結(jié)型態(tài)為一重迭型態(tài)。
另外，在低溫共燒陶瓷基板表層311下方各層低溫共燒陶瓷基板31內(nèi)部的LC電路是通過上述各導(dǎo)電層之間的金屬導(dǎo)通孔42及52與低溫共燒陶瓷基板表層311上分集切換開關(guān)11及21的砷化鎵(GaAs)開關(guān)及其附屬被動組件及IC等主動組件電連接。
本發(fā)明的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊1及2的部分組件在以圖案化的方式埋入多層陶瓷基板中而集成電路化后，可有效地縮小這些組件所占據(jù)的體積，因此除了滿足多頻多模的需求外，亦能夠同時(shí)滿足無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的模塊化且微型化的需求。
綜上，本發(fā)明已通過上述的實(shí)施例及變化例來詳加描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解的是，本發(fā)明的所有的實(shí)施例在此僅為示例性而非為限制性，也就是，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神及范圍之內(nèi)，上述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊的其它變化例及修正例均被本發(fā)明所涵蓋。因此，本發(fā)明由后附的權(quán)利要求加以界定。
權(quán)利要求
1.一種用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其與兩個(gè)天線連接，該前端模塊包含兩個(gè)波段分隔組件，各波段分隔組件至少包含一高通濾波器及一第一低通濾波器；分集切換開關(guān)，將任一所述波段分隔組件與任一所述天線接通；多個(gè)帶通濾波器，其個(gè)數(shù)與一射頻信號所能搭載的波段的個(gè)數(shù)相同，且連接至所述波段分隔組件其中之一；多個(gè)非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器，其個(gè)數(shù)與該射頻信號所能搭載的波段的個(gè)數(shù)相同且與所述帶通濾波器一對一連接；及多個(gè)第二低通濾波器，其個(gè)數(shù)與該射頻信號所能搭載的波段的個(gè)數(shù)相同且連接至所述波段分隔組件其中另一。
2.如權(quán)利要求1所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中所述波段分隔組件是多任務(wù)器。
3.如權(quán)利要求1所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中所述波段分隔組件、所述帶通濾波器、所述非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及所述第二低通濾波器是以圖案化方式形成在多個(gè)低溫共燒陶瓷基板中，且該分集切換開關(guān)配置在所述低溫共燒陶瓷基板的一表層上。
4.如權(quán)利要求3所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中所述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，且所述導(dǎo)電層之間設(shè)有金屬導(dǎo)通孔。
5.如權(quán)利要求4所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中所述波段分隔組件、所述帶通濾波器、所述非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器及所述第二低通濾波器分別包含有多個(gè)電容器及多個(gè)電感器，以圖案化方式形成于所述導(dǎo)電層上。
6.如權(quán)利要求5所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中所述電容器的圖案呈塊狀且所述電感器的圖案呈條狀。
7.如權(quán)利要求5的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中所述電容器及所述電感器通過所述導(dǎo)電層之間的金屬導(dǎo)通孔連接至所述低溫共燒陶瓷基板的該表層。
8.如權(quán)利要求3所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，該分集切換開關(guān)包含一砷化鎵開關(guān)及其附屬被動組件。
9.如權(quán)利要求8所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中該砷化鎵開關(guān)及其附屬被動組件以表面黏著技術(shù)裝設(shè)在所述低溫共燒陶瓷基板的該表層。
10.如權(quán)利要求3所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中該表層上具有IC組件。
11.如權(quán)利要求1所述的用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其中各個(gè)所述非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器是與兩個(gè)接收端連接，且各個(gè)所述第二低通濾波器與一傳輸端連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于多頻多模無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端模塊，其包含有一分集切換開關(guān)、兩個(gè)波段分隔組件、多個(gè)帶通濾波器、多個(gè)低通濾波器、多個(gè)非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器，其中上述帶通濾波器的個(gè)數(shù)、低通濾波器的個(gè)數(shù)、非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù)均與一射頻信號所能搭載的波段的個(gè)數(shù)相同。此外，所有波段分隔組件與分集切換開關(guān)連接，所有帶通濾波器與一波段分隔組件連接而所有低通濾波器與另一波段分隔組件連接，非平衡至平衡轉(zhuǎn)換器是與帶通濾波器一對一連接。
文檔編號H04B1/44GK1642028SQ20041000130
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月6日
發(fā)明者史承彥 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司