JP2009164482A - Balun resonator, semiconductor device, and receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平衡と不平衡の状態にある電気信号を変換するために使用されるバラン共振器およびこれを用いた半導体装置、並びに受信装置に関する。 The present invention relates to a balun resonator used for converting an electric signal in a balanced and unbalanced state, a semiconductor device using the balun resonator, and a receiving device.
従来、例えばテレビジョン放送で用いられるような、VHF帯(30〜300MHz)からUHF帯(300〜3000MHz)の広帯域の無線信号を受信するために低雑音増幅回路、いわゆるLNA(Low Noise Amplifier)回路が用いられる。LNA回路の一例として、図18に示すような回路が用いられている。図18に示したLNA回路は、いわゆるバラン共振器を用いて実現されている。バラン共振器は、電気信号の平衡−不平衡の状態を変換するバラン(Balun)に、所望帯域の周波数を選択する機能を持たせたものである。バランは、平衡−不平衡変換器と呼ばれている。 Conventionally, for example, a low noise amplifier circuit, a so-called LNA (Low Noise Amplifier) circuit for receiving a wideband radio signal from a VHF band (30 to 300 MHz) to a UHF band (300 to 3000 MHz) as used in television broadcasting. Is used. As an example of the LNA circuit, a circuit as shown in FIG. 18 is used. The LNA circuit shown in FIG. 18 is realized using a so-called balun resonator. The balun resonator is a balun that converts a balanced-unbalanced state of an electric signal and has a function of selecting a frequency in a desired band. The balun is called a balanced-unbalanced converter.
図18に示したLNA回路では、広帯域の周波数に対応するために、周波数帯域を3つに分割し、周波数帯域ごとに回路を独立に構成している。第1の回路の周波数帯域は550〜900MHz、第2の回路の周波数帯域は180〜550MHz、第3の回路の周波数帯域は46〜180MHzである。これら第1の回路〜第3の回路は、アンテナ201に対して並列に接続されている。図18において、波線で囲んだ部分すなわちバラン共振器とインダクタは外付け部品であり、それ以外はIC内部に実装される。
In the LNA circuit shown in FIG. 18, the frequency band is divided into three in order to cope with a wideband frequency, and the circuit is configured independently for each frequency band. The frequency band of the first circuit is 550 to 900 MHz, the frequency band of the second circuit is 180 to 550 MHz, and the frequency band of the third circuit is 46 to 180 MHz. These first to third circuits are connected in parallel to the
まず第1の回路について構成を説明する。図18に示したように、アンテナ201に、例えば電界効果トランジスタ(FET:Field-Effect Transistor)からなるトランジスタ202aのソース(共通端子)が接続している。このトランジスタ202aはスイッチとして機能し、当該回路にアンテナ201からの電気信号を入力するときにはゲート(入力端子)に適切な電圧をかけてオン状態にする。トランジスタ202aのドレイン(出力端子)にはバラン共振器203aの不平衡端子が接続される。第2の回路および第3の回路も同様に、トランジスタ202bおよび202cがそれぞれ設けられている。
First, the configuration of the first circuit will be described. As shown in FIG. 18, the source (common terminal) of a
バラン共振器203aの2つの平衡端子にはインダクタ204a1、可変容量素子205aおよび抵抗素子206aが並列に接続されている。さらに、インダクタ204a1の一端と可変容量素子205aの一端との間にはインダクタ204a2が、またインダクタ204a1の他端と可変容量素子205aの他端との間には、インダクタ204a3がそれぞれ直列に接続されている。なお、バラン共振器203aの出力に対して、インダクタ204a2,204a3を直列に接続することにより、バラン共振器203aの出力とアンテナ201からRF(Radio Frequency)入力との整合が図られている。
An inductor 204a1, a variable capacitance element 205a, and a
これらのインダクタ204a1〜204a3、可変容量素子205a、並びに抵抗素子206aによって、所望の周波数帯域の電気信号を通すフィルタ221aが構成される。フィルタ221aの出力側にはさらに差動増幅器207aが接続されている。差動増幅器207aの出力側には可変容量素子208aとインダクタ209aが並列に接続されており、フィルタ222aを構成している。
These inductors 204a1 to 204a3, variable capacitance element 205a, and
差動増幅器207aの入力側と出力側にそれぞれフィルタ221a、222aが接続されているのは、1つのフィルタでは十分に取り除けない不要な電気信号を2つのフィルタを使用することで除去するためである。
The reason why the
この第1の回路において、これらインダクタ204a1〜204a3、209aと可変容量素子205a、208aの値を調節することによって、所望の周波数帯域(550〜900MHz)に対応するLNA回路を構成することができる。
In this first circuit, an LNA circuit corresponding to a desired frequency band (550 to 900 MHz) can be configured by adjusting the values of the inductors 204a1 to 204a3 and 209a and the
第2の回路も第1の回路と同じ構成であり、バラン共振器203bの出力側に、インダクタ204b1〜204b3、可変容量素子205b、並びに抵抗素子206bによって、所望の周波数帯域の電気信号を通すフィルタ221bが構成されている。フィルタ221bの出力側にはさらに差動増幅器207bが接続されている。差動増幅器207bの出力側には可変容量素子208bとインダクタ209bが並列に接続されており、フィルタ222bを構成している。
The second circuit has the same configuration as the first circuit, and a filter that passes an electrical signal in a desired frequency band to the output side of the
この第2の回路において、これらのインダクタ204b1〜204b3、209bと可変容量素子205b、208bの値を調節することによって、所望の周波数帯域(180〜550MHz)のLNA回路を構成することができる。
In the second circuit, an LNA circuit in a desired frequency band (180 to 550 MHz) can be configured by adjusting the values of the inductors 204b1 to 204b3 and 209b and the
第3の回路も第1の回路および第2の回路とほぼ同じ構成である。第3の回路は、バラン共振器203cの出力側に、インダクタ204c1〜204c3、可変容量素子205c、並びに抵抗素子206cによって、所望の周波数帯域の電気信号を通すフィルタ221cが構成されている。フィルタ221cの出力側にはさらに差動増幅器207cが接続されている。差動増幅器207cの出力側には可変容量素子208cとインダクタ209cが並列に接続されており、フィルタ222cを構成している。
The third circuit has substantially the same configuration as the first circuit and the second circuit. In the third circuit, on the output side of the
さらに、第3の回路については第1の回路または第2の回路の構成に加えて、フィルタ222cの出力側に可変容量素子210c1,210c2,210c3とインダクタ211により構成されるフィルタ223cが接続されている。このように多数のフィルタを設けることによって、例えば帯域幅が8MHzのように、当該LNA回路の周波数帯域(46〜180MHz)に対して、非常に狭い帯域幅の電気信号を取り出すことができる。
Further, for the third circuit, in addition to the configuration of the first circuit or the second circuit, a
この第3の回路において、これらのインダクタ204c1〜204c3、209c、211cと可変容量素子205c、208c、210c1〜210c3の値を調節することによって、所望の周波数帯域(46〜180MHz)のLNA回路を構成することができる。
In the third circuit, by adjusting the values of the inductors 204c1 to 204c3, 209c, and 211c and the
図19は、図18に示した従来のLNA回路を実装したモジュールの構成を示した図である。 FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a module in which the conventional LNA circuit shown in FIG. 18 is mounted.
従来のLNA回路においては、図18に示すように、破線で囲まれたバラン共振器203a〜203cとインダクタ204a1〜204a3,204b1〜204b3,204c1〜204c3,209a〜209c、211cは外付け部品が使用される。よって、図19に示すように、1つのマザー基板300に、例えばLNA回路を実装するIC(Integrated Circuit)301が1つ設置され、その周辺に3つのバラン共振器203a〜203cと、そのバラン共振器203a〜203cの設置位置に対応してインダクタ204a1〜204a3,204b1〜204b3,204c1〜204c3,209a〜209c、211cが設置される。
In the conventional LNA circuit, as shown in FIG. 18, external components are used for the
また、従来2本の線路に位置ずれなどが起きても、信号特性が大きく劣化しないマイクロ波結合線路が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。
従来のLNA回路の構成では、図18,19を参照して説明したように、バラン共振器やインダクタを、必要とする周波数帯域ごとにそれぞれ設置する必要があった。そのため複数のバラン共振器を設置するための大きな基板が必要であり、実装面積が大きくなるという問題があった。そのために、マザー基板や該マザー基板を用いたモジュール等を、チューナ装置例えばテレビジョン受像機の筐体内に設置する場合、レイアウトが制約され、小型化が困難であるという問題があった。 In the configuration of the conventional LNA circuit, as described with reference to FIGS. 18 and 19, it is necessary to install a balun resonator and an inductor for each required frequency band. Therefore, a large substrate for installing a plurality of balun resonators is required, and there is a problem that a mounting area becomes large. Therefore, when a mother board, a module using the mother board, and the like are installed in a casing of a tuner device, for example, a television receiver, there is a problem that the layout is restricted and it is difficult to reduce the size.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、1つのバラン共振器で広帯域の入力信号に対応できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to enable a single balun resonator to cope with a broadband input signal.
上記課題を解決するために、本発明のバラン装置は、一端が平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、平面状かつ渦状に形成された第1大コイルと、一端が平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第1大コイルと同一平面内かつ前記第1大コイルの内周側に形成された渦状の第1小コイルとを有する第1の層と、一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、平面状かつ渦状に形成された第2大コイルと、一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、前記第2大コイルと同一平面内かつ前記第2大コイルの内周側に形成された渦状の第2小コイルとを有する第2の層と、一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、平面状かつ渦状に形成された第3大コイルと、一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第3大コイルと同一平面内かつ前記第3大コイルの内周側に形成された渦状の第3小コイルとを有する第3の層と、が積層されてなることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the balun device of the present invention has one end connected to the balanced terminal, the other end grounded, a first large coil formed in a planar and spiral shape, and one end connected to the balanced terminal. And the other end is grounded, the first layer having a spiral first small coil formed in the same plane as the first large coil and on the inner peripheral side of the first large coil, and one end grounded The other end is connected to the balanced terminal, and the second large coil is formed in a planar and spiral shape, and one end is grounded and the other end is connected to the balanced terminal in the same plane as the second large coil. And a second layer having a spiral second small coil formed on the inner peripheral side of the second large coil, and one end connected to the unbalanced terminal and the other end grounded to form a flat and spiral shape. The third large coil formed and one end connected to the unbalanced terminal And a third layer having the other end grounded and having a third small coil formed in the same plane as the third large coil and on the inner peripheral side of the third large coil. It is characterized by becoming.
各層の大コイルと小コイルはそれぞれ共振周波数が異なっており、大コイルは小コイルより低い周波数で共振する。受信信号の周波数が広帯域であっても、大コイルと小コイルそれぞれの共振周波数を含む周波数帯域であれば、平衡−不平衡変換を行うことができる。 The large coil and the small coil in each layer have different resonance frequencies, and the large coil resonates at a lower frequency than the small coil. Even if the frequency of the received signal is a wide band, balanced-unbalanced conversion can be performed as long as the frequency band includes the resonance frequencies of the large coil and the small coil.
本発明により、1つの共振器で広帯域の信号に対応できる共振器を構成するとともに、該共振器を用いて広帯域の信号に対応できる低雑音増幅回路の小型化を実現することができる。これにより、従来は部品点数が多く、コストが高くなり、また小型化が困難であった半導体装置やモジュール等の小型化と低コスト化が可能となる。 According to the present invention, it is possible to configure a resonator that can handle a wide-band signal with one resonator, and to achieve downsizing of a low-noise amplifier circuit that can handle a wide-band signal using the resonator. As a result, it is possible to reduce the size and cost of semiconductor devices, modules, and the like, which conventionally have a large number of components, increase costs, and are difficult to reduce in size.
以下、本発明の実施の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
以下に述べる実施の形態は、本発明を実施するための好適な形態の具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されている。ただし、本発明は、以下の実施の形態の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限られるものではない。したがって、例えば、以下の説明で挙げる使用材料とその使用量、処理時間、処理順序および各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係等も一例を示す概略的なものである。 The embodiment described below is a specific example of a preferred embodiment for carrying out the present invention, and therefore various technically preferable limitations are given. However, the present invention is not limited to these embodiments unless otherwise specified in the following description of the embodiments. Therefore, for example, the materials used in the following description, the amount used, the processing time, the processing order, the numerical conditions of each parameter, etc. are only suitable examples, and the dimensions, shapes, arrangement relationships, etc. in each drawing used for the description Is a schematic diagram showing an example.
[第1の実施の形態例]
以下に、本発明の第1の実施の形態について、図1〜図11を参照して説明する。この第1の実施の形態については、本発明のバラン共振器をテレビジョン受像機のような受信装置(チューナ回路)に適用した場合を想定して説明する。
[First Embodiment]
Below, the 1st Embodiment of this invention is described with reference to FIGS. The first embodiment will be described on the assumption that the balun resonator of the present invention is applied to a receiving device (tuner circuit) such as a television receiver.
図1は、テレビジョン受像機等の、高度に集積化されたチューナ回路の構成例を示したブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a highly integrated tuner circuit such as a television receiver.
図1に示すチューナ回路は、放送波を受信するアンテナ1、所望の放送波を選択するRFIC2、選択した放送波から原信号を取り出す復調ICなどから構成される。
The tuner circuit shown in FIG. 1 includes an
RFIC2は、LNA回路(低雑音増幅回路)3、バンドパスフィルタ(以下、単に「フィルタ」という)4、ミキサ5、VCO(voltage controlled oscillator)等の発信器6、増幅回路7を備える。RFIC2では、アンテナ1が受信した不平衡状態の受信信号をLNA回路3が平衡状態の受信信号に変換するとともに増幅し、フィルタ4へ出力する。フィルタ4は所定帯域の受信信号を選択的に通過させ、ミキサ5へ出力する。ミキサ5は、入力された受信信号と発信器6からの局部発信信号を混合して、所定の中間周波数信号(IF信号)に変換し、増幅回路7へ出力する。増幅回路7は、IF信号を増幅して復調ICへ出力する。そして、復調ICでは、RFIC2から入力された受信信号を復調してベースバンド信号を生成し、このベースバンド信号から映像データや音声データ等を得る。
The
LNA回路3において、アンテナ1が受信した不平衡状態の受信信号を平衡状態に変換するのに、バラン共振器が用いられる。LNA回路3で使用されているバラン共振器について説明する。
In the
図2は、LNA回路3の内部構成の例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the internal configuration of the
図2に示すように、LNA回路3は、バラン共振器12と、フィルタ14と、増幅回路15と、から構成されている。バラン共振器12は、入力側の一端が不平衡端子11および他端が接地、また出力側の一端が平衡端子13aおよび他端が平衡端子13bに接続している。アンテナ1はバラン共振器12の不平衡端子11に接続しており、フィルタ14の入力側はバラン共振器12の平衡端子13a,13bと接続している。フィルタ14は、バラン共振器12から入力された平衡信号の所定帯域を通過させる。そして、増幅回路15は、所定帯域の平衡信号を増幅し、フィルタ4へ出力する。
As illustrated in FIG. 2, the
放送波を受信するときは、アンテナ1からバラン共振器12の不平衡端子11に受信信号が入力され、平衡端子13a,13bから受信信号が出力される。本実施の形態のバラン共振器12は、受信処理に使用しているが、他方、バラン共振器12を携帯電話機などに適用して送信処理を行う場合には、送信信号をバラン共振器12の平衡端子13a、13bに入力し、不平衡端子11からアンテナ1へ出力する。このようにバラン共振器12は入力−出力が可逆となる装置である。よって、平衡端子と不平衡端子のどちらを入力側、出力側とするかは、信号が伝送される方向によって任意に決めることができる。
When a broadcast wave is received, a reception signal is input from the
バラン共振器12はこのように、不平衡信号と平衡信号を変換する素子である。ここで、平衡信号および不平衡信号について説明する。
Thus, the
平衡信号とは、2本の信号伝送線のうち、1本の線には元の信号、他方の線には位相が反転した逆位相の信号が流れている信号である。平衡信号は、伝送線がノイズの影響を受けたとき、受信側で逆位相の信号を再度逆位相にし(つまり元の信号と同じ位相になる)、元の信号と加算することで、逆位相となったノイズ成分が打ち消されるので、耐ノイズ性の高い伝送に適している。 A balanced signal is a signal in which, of two signal transmission lines, an original signal is flowing through one line, and a signal having an inverted phase is flowing through the other line. When the transmission line is affected by noise, the balanced signal has the opposite phase on the receiving side again (that is, the same phase as the original signal), and is added to the original signal. Since the noise component is canceled, it is suitable for transmission with high noise resistance.
不平衡信号とは、図2に示したようにアンテナ1のような1本の信号伝送線を用いて送受信される信号であり、接地が信号の基準電位となる。以後、平衡信号と不平衡信号の変換を「平衡−不平衡変換」と称する。
The unbalanced signal is a signal transmitted / received using one signal transmission line such as the
このような平衡−不平衡変換を行うには、例えばトランスのように電磁誘導を用いることが一般的である。以下に詳細に説明する本実施の形態のバラン共振器12においても、電磁誘導を用いて平衡−不平衡変換を行っており、これはコイル(巻線)を用いた共振器を構成することで実現する。このバラン共振器12の積層構造について次に説明する。
In order to perform such balanced-unbalanced conversion, it is common to use electromagnetic induction such as a transformer. Also in the
図3は、図2に示したバラン共振器12を構成するコイルの積層状態の概念を示す断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the concept of the laminated state of the coils constituting the
本実施の形態におけるバラン共振器12は、4つのコイルから構成され、これらのコイルが、いわゆるインターディジタル形状に交互に積層されている。以後、4つの層を下から順に、第1層、第2層、第3層、第4層と称する。
The
図3に示すバラン共振器12において、第1層のコイルL1の一端が平衡端子13aに接続されるとともに他端が接地される。また、第2層のコイルL2の一端が接地されるとともに他端が平衡端子13bに接続される。また、第3層のコイルL3の一端が不平衡端子11に接続されるとともに他端が接地される。また第4層のコイルL4は積層されたコイル間の電磁的な結合を高めるためのコイルであり、以後「結合コイル」と称する。
In the
このようにインターディジタル形状にコイルを配置することによって、各コイルが電磁的に結合して平衡−不平衡変換を行うバラン共振器を構成することができる。 By arranging the coils in the interdigital shape in this way, it is possible to configure a balun resonator that performs balanced-unbalanced conversion by electromagnetically coupling the coils.
ところで、コイルを多段化することによって、各コイル間の結合係数が大きくなり、広帯域化が図られることが知られているが、現実に多段化できる段数は限られているので、低い周波数(例えばVHF帯)に対応することは困難である。そこで、さらなる広帯域化を図るため、図3に示した各層のコイルL1〜L4を、長さの異なる2つのコイルから構成し、それぞれをインターデジィタル形状に積層する。 By the way, it is known that the multi-stage coil increases the coupling coefficient between the coils and widens the band. However, since the number of stages that can be multi-staged is actually limited, a low frequency (for example, It is difficult to cope with the (VHF band). Therefore, in order to further increase the bandwidth, the coils L1 to L4 of each layer shown in FIG. 3 are composed of two coils having different lengths, and each is laminated in an interdigital shape.
図4は、各層のコイルL1〜L4を長さの異なる2つのコイルから構成した、バラン共振器12のコイルの積層状態の概念を示す断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the concept of the laminated state of the coils of the
図4に示すバラン共振器12では、長さの長いコイルからなるインターデジィタル形状のバラン共振器と、長さの短いコイルからなるインターデジィタル形状のバラン共振器が並列に接続されている。
In the
例えば図4の第1層についてみると、第1層のコイルL1は、大小2つのコイルL12,L11から構成されている。以後、大きいコイルL12を「大コイル」、小さいコイルL11を「小コイル」と称し、他層のコイルについても準用する。第1層の大コイルL21と小コイルL11の一端は平衡端子13aに接続され、他端は接地される。
For example, regarding the first layer in FIG. 4, the coil L1 of the first layer is composed of two coils L12 and L11. Hereinafter, the large coil L12 is referred to as a “large coil” and the small coil L11 is referred to as a “small coil”, and the other layers of the coil are applied mutatis mutandis. One end of the large coil L21 and the small coil L11 of the first layer is connected to the
また、第2層のコイルL2は、大コイルL22と小コイルL21から構成され、大コイルL21と小コイルL11の一端は接地され、他端は平衡端子13bに接続される。
The second layer coil L2 includes a large coil L22 and a small coil L21. One ends of the large coil L21 and the small coil L11 are grounded, and the other end is connected to the
また、第3層のコイルL3は、大コイルL32と小コイルL31から構成され、大コイルL32と小コイルL31の一端は不平衡端子11に接続され、他端は接地される。
The third layer coil L3 includes a large coil L32 and a small coil L31. One end of the large coil L32 and the small coil L31 is connected to the
そして、第4層のコイルL4は、大コイルL42と小コイルL41から構成され、一端は接地され、他端は開放されている。なお、各層の大コイルを総称するときには「lc」と表し、小さいコイルを総称するときには「sc」と表す。 The fourth layer coil L4 includes a large coil L42 and a small coil L41. One end is grounded and the other end is open. When the large coils of each layer are collectively referred to as “lc”, the small coils are collectively referred to as “sc”.
各層の大コイルと小コイルはそれぞれ共振周波数が異なっており、大コイルは小コイルより低い周波数で共振する。したがって小コイルで共振しない低い周波数を大コイルで共振することによって、平衡端子と不平衡端子間で共振を発生させることができる。このため、受信信号の周波数が広帯域であっても、大コイルと小コイルそれぞれの共振周波数を含む周波数帯域であれば、バラン共振器12により平衡−不平衡変換を行うことができるようになる。
The large coil and the small coil in each layer have different resonance frequencies, and the large coil resonates at a lower frequency than the small coil. Therefore, resonance can be generated between the balanced terminal and the unbalanced terminal by resonating with a large frequency at a low frequency that does not resonate with a small coil. For this reason, even if the frequency of the received signal is a wide band, the balance-unbalance conversion can be performed by the
なお、図4の例では、小コイルscの上に大コイルlcが位置しているように示されているが、これは大コイルlcと小コイルscの電気的な接続状態を明瞭に区別できるように概念的に描いたためであり、実際の配置とは異なっている。これらの実際の配置については、図5,図6(a)〜(d)を参照して説明する。 In the example of FIG. 4, the large coil lc is shown to be positioned on the small coil sc, but this can clearly distinguish the electrical connection state of the large coil lc and the small coil sc. This is because it is conceptually drawn and is different from the actual arrangement. These actual arrangements will be described with reference to FIGS. 5 and 6A to 6D.
また、図4に示すバラン共振器の最上部に位置する第4層の大コイルL42と小コイルL41は、平衡端子13a,13bおよび不平衡端子11のいずれにも接続されていないが、これは各層のコイルの結合係数を高くするための結合コイルとして作用させる目的からである。各層のコイルを積層する順序は図示した例に限定されることはなく、例えば最上部の第4層に位置している結合コイルは、最下部に配置してもよい。
Also, the fourth layer large coil L42 and small coil L41 located at the top of the balun resonator shown in FIG. 4 are not connected to any of the
図5は、バラン共振器12の各層のコイルの具体的な配置を示した斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a specific arrangement of coils in each layer of the
これら各層のコイルはある平面内において巻線をスパイラル状(渦状)に巻回して形成した構造になっており、大コイルlcの内周側に、大コイルlcと同一平面内かつ巻回中心を同一にする小コイルscが配置される。 The coils of each layer have a structure in which a winding is wound spirally (spirally) in a certain plane, and the winding center is located on the inner peripheral side of the large coil lc in the same plane as the large coil lc. The same small coil sc is arranged.
また各層のコイルを平衡端子13a,13bまたは不平衡端子11に接続する接続用配線71、およびグランド(接地)に接続するための接地用配線72は最上層、つまり第4層に形成される。
Further, the
図4に示した例では、結合コイル(L42,L41)は最上層の第4層に形成されている。しかし、接地したり、平衡端子13a,13bまたは不平衡端子11に接続したりするための上記配線は最上層の第4層に形成されるため、結合コイルは最下層に位置している方がバラン共振器12の構造が複雑にならず好適である。したがって、図4に示すバラン共振器では、最上層に結合コイル(L42,L41)を配置していたが、図5に示すバラン共振器においては、結合コイル(L42,L41)を最下層の第1層に配置し、その他の層を図4の場合と全く逆にして下から第2層(L32,L31)、第3層(L22,L21)、第4層(L12,L11)の順番で積層するものとする。
In the example shown in FIG. 4, the coupling coils (L42, L41) are formed in the uppermost fourth layer. However, since the wiring for grounding or connecting to the
図6は、図5に示したバラン共振器の各層のコイルの上面図であり、(a)は第1層、(b)は第2層、(c)は第3層、(d)は第4層を示している。 6 is a top view of a coil of each layer of the balun resonator shown in FIG. 5, where (a) is the first layer, (b) is the second layer, (c) is the third layer, and (d) is the third layer. The fourth layer is shown.
以下、最下層の第1層から順に説明する。なお、図6に示されているように、接地端子もしくは該設置端子と接続する箇所にはその旨がわかるよう符号と併せて「_(G)」と表記する。同様に平衡端子11、不平衡端子13a,13bに接続する端子には「_(11)」、「_(13a)」、「_(13b)」と表記する。
Hereinafter, description will be made in order from the first layer of the lowest layer. As shown in FIG. 6, the ground terminal or the location connected to the installation terminal is indicated by “_ (G)” together with a reference so that it can be understood. Similarly, terminals connected to the
最下層の第1層は、結合コイルが形成される層であり、巻線が平面状にかつ渦状に形成された大コイルL42と、その大コイルL42と同一平面内でかつその内周側に形成された小コイルL41を有する。大コイルL42の一方の端部22は接地端子と接続もしくは外部の接地端子と繋がっており、その端部22から巻回半径を小さくしていきながら内周側に巻回していき、他方の端部24を開放している。また小コイル41の一方の端部21は、接地のための小コイルL41の接地端子(G)と接続しており、小コイルL41の内周側の端部23は開放されている。以下、第2層、第3層、第4層についても、それぞれの大コイルおよび小コイルの構造は第1層のものと同様であるので、それらのコイルの構造についての詳細な説明は省略する。
The first lowermost layer is a layer in which a coupling coil is formed, a large coil L42 in which windings are formed in a planar shape and a spiral shape, and in the same plane as the large coil L42 and on the inner peripheral side thereof. It has the formed small coil L41. One
本実施の形態の第1層の大コイル42および小コイル41は、図6(a)に示すように、方形渦巻形状に形成されているが、円環状に形成されていてもよい。この場合、両者ともにコイルの巻回中心を一致させることが品質上好ましい。同様に、第2層〜第4層についても、大コイルおよび小コイルを方形渦巻形状または円環状に形成されてもよい。
The
第2層は、不平衡接続用のコイルが形成される層であり、大コイルL32と、大コイル32の内周側に小コイル31が形成される。第2層の大コイル32の外周側の一端は、不平衡端子に接続する不平衡端子35(11)に接続しており、内周側の他端は接地のための接地端子34(G)に接続している。また、第2層の小コイルL31の外周側の一端は、不平衡端子に接続する不平衡端子33(11)に接続しており、内周側の他端は接地のための接地端子32(G)と接続している。
The second layer is a layer in which a coil for unbalanced connection is formed. The large coil L32 and the
また第2層の小コイルL31の外周側で、第1層の小コイルL41の接地端子21(G)と対応する位置に、この接地端子21(G)と接続するビア70を形成するためのビアホール31が形成されている。
Further, a via 70 connected to the ground terminal 21 (G) is formed on the outer peripheral side of the second layer small coil L31 at a position corresponding to the ground terminal 21 (G) of the first layer small coil L41. A via
第3層は、平衡接続用のコイルが形成される層であり、第3層の大コイル22の内周側に小コイルL21が形成される。第3層の大コイルL22の外周側の一端は接地のために第3層の外部へ延長された末端44(G)が形成されており、内周側に位置する他端は平衡端子と接続する平衡端子43(13b)と接続している。また、第3層の小コイルL21の外周側の一端は接地のための接地端子42(G)と接続しており、内周側の他端は平衡端子と接続する平衡端子41(13a)に接続する。
The third layer is a layer on which a coil for balanced connection is formed, and a small coil L21 is formed on the inner peripheral side of the
第3層の大コイルL22の外周側であり、且つ末端44(G)に隣接して、第2層の大コイルL32の不平衡端子35(11)のビアを形成するためのビアホール47が形成されている。また、第3層の小コイルL21の外周側であり接地端子42(G)に隣接して、第2層の小コイルL31の不平衡端子33(11)に対応する位置にビアホール45が形成されている。
A via
また第3層の大コイルL22の内周側であり、且つ平衡端子43(13b)側には第2層の大コイルL32の接地端子34(G)のビアを形成するためのビアホール46が形成されている。また第3層の小コイルL21の内周側には第2層の小コイルL31の接地端子32(G)のビアを形成するためのビアホール48が形成されている。
A via
最上層の第4層は、平衡入力用のコイルが形成される層である。第4層の大コイルL11の内周側に小コイルL12が形成される。第4層の大コイルL12の外周側の一端は平衡端子と接続する平衡端子60(13b)に接続しており、内周側の他端は接地のための接地端子43(G)に接続している。第4層の小コイルL11の外周側の一端は、平衡端子と接続する平衡端子53(13b)に接続しており、内周側の他端は接地端子52(G)に接続している。 The uppermost fourth layer is a layer in which a balanced input coil is formed. A small coil L12 is formed on the inner peripheral side of the fourth layer large coil L11. One end on the outer peripheral side of the large coil L12 of the fourth layer is connected to the balanced terminal 60 (13b) connected to the balanced terminal, and the other end on the inner peripheral side is connected to the ground terminal 43 (G) for grounding. ing. One end on the outer peripheral side of the fourth coil L11 of the fourth layer is connected to a balanced terminal 53 (13b) connected to the balanced terminal, and the other end on the inner peripheral side is connected to the ground terminal 52 (G).
第4層の大コイルL12の平衡端子60(13b)側には、第2層の大コイルL32と第2層の小コイルL31を接続するための、接続端子55が形成されている。第4層の小コイルL11の平衡端子53(13b)側には、第2層の大コイルL32と第2層の小コイルL31を接続するための、接続端子54が形成されている。さらに第2層の接続端子55と第2層の接続端子54は、第2層用の接続用配線71により互いに接続されている。この接続用配線71は例えば絶縁膜等を介して第4層の大コイルL12と接触しないように形成される。
On the balanced terminal 60 (13b) side of the fourth layer large coil L12, a
さらに、第4層の平衡端子60(13b)と、第4層の平衡端子53(13b)を互いに接続するために第4層用の接続用配線71が形成されている。第4層の小コイルL11の外周側で、第4層の平衡端子53(13b)側に第3層の接地端子42(G)と第1層の接地端子21(G)を接地するための中継用端子58が形成されている。中継用端子58は接地用配線72によって、第4層の大コイルL12の外周側で接地される。接地用配線72は、中継用端子58から第4層の大コイルL12の外周側の接地(図示しない)に、例えば絶縁膜等を介して第4層の大コイルL12を横切る方向に延長して形成される。
Further, a fourth
第4層の小コイルL11の接地端子52(G)に隣接して、第3層の小コイルL21の平衡端子41(13a)と接続する中継用不平衡端子59が形成されている。さらに第4層の大コイルL12の内周側に第3層の大コイルL22の平衡端子43(13b)と接続する中継用平衡端子56が形成されている。
A relay unbalanced terminal 59 connected to the balanced terminal 41 (13a) of the third layer small coil L21 is formed adjacent to the ground terminal 52 (G) of the fourth layer small coil L11. Further, a relay
第4層の大コイルL12の外周側には平衡端子13a(図示しない)と接続する平衡接続用端子57が形成されており、中継用平衡端子56と接続用配線71によって接続されている。接続用配線71は例えば絶縁膜等を介して、第4層の小コイルL11を横切るように形成されている。
A
このように積層構造に形成されたバラン共振器12は、例えば樹脂(図4には示されていない)などに埋め込んで構成することができる。
The
次に、図7を参照して、バラン共振器12の断面構造について説明する。
Next, a cross-sectional structure of the
図7は、図5および図6に示したバラン共振器12の概略断面図である。第1〜第4の各層の厚さはそれぞれ、例えば約20μmであり、各層間の距離は例えば約20μmである。また第1層の下部と第4層の上部は大気開放と同様の状態である。つまり誘電率、透磁率が大気と同等である。また各層間には絶縁性を有する材料を使用して薄膜を形成することができる。絶縁性を有する材料として、ポリイミド、BCB(Benzocyclobutene)等を用いることができる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the
次に、本実施の形態に係るバラン共振器を有するLNA回路について説明する。 Next, an LNA circuit having a balun resonator according to the present embodiment will be described.
図8は、本実施の形態のバラン共振器12を用いて構成した、3つの周波数帯域に対応したLNA回路である。3つの周波数帯域は550〜900MHz、180〜550MHz、46〜180MHzであり、以下、それぞれ適宜「第1の回路」、「第2の回路」、「第3の回路」と称する。しかし、これらは各回路を識別するために称しているのであり、どの回路を「第1」、「第2」、「第3」と称するかは任意でよい。第1の回路、第2の回路および第3の回路は、それぞれフィルタ14および差動増幅器15の要素を備え、それぞれ並列に接続されている。
FIG. 8 shows an LNA circuit configured using the
第1の回路、第2の回路、第3の回路は、いずれも同一の回路かつバラン共振器12に対して並列に接続されている。ここでは、代表して第1の回路について説明し、他の第2の回路、第3の回路については説明を割愛する。
The first circuit, the second circuit, and the third circuit are all connected in parallel to the same circuit and the
図8に示すように、バラン共振器12の平衡端子13a、13bには、2つの電界効果トランジスタ80A1と80A2のゲートが互いに接続されたスイッチングトランジスタ80Aが接続している。また、スイッチングトランジスタ80Aに並列に可変容量素子81Aと抵抗素子82Aが接続している。抵抗素子82Aの両端は差動増幅器84Aの入力端に接続している。
As shown in FIG. 8, a switching
可変容量素子81Aは、例えば複数の可変容量素子が並列に接続し、それぞれの可変容量素子の容量を自由に変化させることによって、任意の容量を形成することができる装置(キャパシタバンク81)を構成するものである。したがって、例えば第3の回路の周波数帯域、すなわち46〜180MHzでは、可変容量素子81Aとバラン共振器12がLC共振回路を構成しフィルタとして機能する。
The
また、広帯域化のために、46−180MHz帯を除く高周波帯域のLNA回路の外部にインダクタを接続する。図9に示したように、低域側のLNA回路以外に、バラン共振器12とスイッチングトランジスタ80Aまたは80Bとの間に並列にインダクタ83A,83Bを接続する。
Further, in order to increase the bandwidth, an inductor is connected to the outside of the LNA circuit in the high frequency band excluding the 46-180 MHz band. As shown in FIG. 9, in addition to the LNA circuit on the low frequency side,
図9に示すLNA回路は、図8で示したLNA回路に加えて、第1の回路〜第3の回路において、それぞれ差動増幅器84A〜84Cの出力側にキャパシタバンクによる出力側可変容量素子85A〜85Cと、出力側インダクタ86A〜86Cが並列に接続してフィルタ4aを構成した回路である。つまり差動増幅器84A〜84Cの入力側、出力側にそれぞれフィルタ14,4aを有している構成である。これは、入力側のフィルタでは不要な信号成分を十分除去できないため、出力側にもフィルタを設けて不要な信号を除去するためである。
The LNA circuit shown in FIG. 9 includes, in addition to the LNA circuit shown in FIG. 8, an output side
さらに、第3の回路については第1の回路または第2の回路の構成に加えて、フィルタ4aの出力側に可変容量素子87c1,87c2,87c3とインダクタ88cにより構成されるフィルタ4bが接続されている。このように多数のフィルタを設けることによって、例えば帯域幅が8MHzのように、当該LNA回路の周波数帯域(46〜180MHz)に対して、非常に狭い帯域幅の電気信号を取り出すことができる。
Further, for the third circuit, in addition to the configuration of the first circuit or the second circuit, a
次に、バラン共振器12にキャパシタバンクを接続し、キャパシタバンクの容量を約0pF〜300pFの範囲で変化させた場合の信号特性について説明する。信号特性の測定に際し、バラン共振器12の各層のコイルを形成する線の幅と、線の間隔つまり配線幅/配線間(line/space )は20μm/20μm、各層の間の厚さは15μm、非誘電率は3.0、誘電正接は0.03を想定した。また、ボンディングワイヤの直径は30μmを想定した。
Next, signal characteristics when a capacitor bank is connected to the
図10に、周波数と挿入損失の関係を表した信号特性を示す。グラフの横軸は入力信号の周波数であり、縦軸は挿入損失である。キャパシタバンクの容量が0pFに近い領域のグラフを見ると、約0.4GHz以下では挿入損失が小さくなっているが、それ以上の領域では挿入損失が最も大きい。 FIG. 10 shows signal characteristics representing the relationship between frequency and insertion loss. The horizontal axis of the graph is the frequency of the input signal, and the vertical axis is the insertion loss. Looking at the graph of the region where the capacitance of the capacitor bank is close to 0 pF, the insertion loss is small at about 0.4 GHz or less, but the insertion loss is the largest at the region above it.
また、容量が0.5pFでは、約0.34GHz付近に挿入損失が最大となるピークを有しており、0.77GHz付近で極小値を有している。図示されているように、容量が大きくなるにしたがって、ピークの周波数は低くなり、極小値付近の挿入損失は小さくなる。また周波数が0.9GHzから1GHzの範囲で極大値を有しており、0.95GHz付近から小さくなる。 In addition, when the capacitance is 0.5 pF, the peak has a maximum insertion loss in the vicinity of about 0.34 GHz, and the minimum value is in the vicinity of 0.77 GHz. As shown in the figure, as the capacity increases, the peak frequency decreases and the insertion loss near the minimum value decreases. Further, the frequency has a maximum value in the range of 0.9 GHz to 1 GHz, and decreases from around 0.95 GHz.
このように、周波数0.0GHz〜1.0GHzの範囲において、バラン共振器12に接続するキャパシタバンクの容量が大きくなるにしたがって、約0.4GHz以上の周波数では挿入損失が小さくなる。また約0.4GHz以下では挿入損失が最大となる周波数が低くなるとともに、挿入損失も小さくなる。
As described above, in the frequency range of 0.0 GHz to 1.0 GHz, as the capacitance of the capacitor bank connected to the
つまりキャパシタバンクによって可変容量素子81の容量を調節することにより、低い周波数ではバラン共振器3が、互いに逆位相の信号に対して共振する差動インダクタとして働く。よって、単純なLC共振回路となりLCフィルタとして動作する。一方、高い周波数では容量を追加することにより、ピークとなる周波数を低域側にシフトすることができる。このような動作によって広帯域に対応した低雑音増幅回路を実現することができる。
That is, by adjusting the capacitance of the
このように本実施の形態例のバラン共振器12は、キャパシタバンクの容量を変化させることによって、1つのバラン共振器12で複数の周波数帯域に対応させることができる。これによってマザー基板の小型化を実現することができる。
As described above, the
図11は、本実施の形態例のバラン共振器をマザー基板に設置した状態を示した上面図である。
図示したように、マザー基板100にRFIC2が設置され、RFIC2の左側にバラン共振器12が設置されている。また、RFIC2、バラン共振器12に隣接してインダクタ83が設置されている。インダクタは、インダクタンスを有する素子であればよく、例えばコイルを使用することができる。図18に示した従来例と比較すると、図11に示す例ではバラン共振器12が1つであるためマザー基板100が小型化されていることがわかる。
FIG. 11 is a top view showing a state in which the balun resonator according to the present embodiment is installed on the mother board.
As shown in the figure, the
次に、本実施の形態に係るバラン共振器12をマザー基板100に実装した半導体装置(モジュール)の構造について説明する。
Next, the structure of a semiconductor device (module) in which the
図12は、バラン共振器3とRFIC2を、マザー基板100の主面に設置した半導体装置の概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which the
マザー基板100は、一例として通常使用される、いわゆるプリント配線基板を使用することができる。マザー基板100のプリント配線(図示しない)と、バラン共振器3の端子との接続は、図12に示したように通常のボンディングワイヤ101によって行うことができる。このボンディングワイヤ101は、図5および図6に示されている接続用配線71、接地用配線72とは異なるものである。
As the
なお、マザー基板100にバラン共振器12およびRFIC2が実装された半導体装置の形態は、図12に示した例に限定されるものではない。以下に、バラン共振器12とRFIC2を含む半導体装置の変形例を説明する。
Note that the form of the semiconductor device in which the
(第1の変形例)
図13を参照して、図12に示したバラン共振器12を含む半導体装置の第1の変形例を説明する。
(First modification)
A first modification of the semiconductor device including the
図13は、バラン共振器12およびRFIC2がマザー基板100に埋め込まれた状態を示した概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a state where the
この例では、バラン共振器12とRFIC2がマザー基板100に埋め込まれているので、バラン共振器12とマザー基板100のプリント配線との接続は、図12と同様にボンディングワイヤ101で行われる。この例では、バラン共振器12とRFIC2がマザー基板100に埋め込まれているので、マザー基板100を含めた全体の厚さを薄くすることができる。なお、RFIC2は必ずしも埋め込まなくてもよい。
In this example, since the
(第2の変形例)
図14は、図12に示したバラン共振器12を含む半導体装置の第2の変形例を示す概略断面図である。
(Second modification)
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a second modification of the semiconductor device including the
第2の変形例では、バラン共振器12とマザー基板100のプリント配線(図示しない)との接続には、接続部材110を用いる。接続部材110は絶縁性を有する板状の部材(以後、「絶縁部材」102と称する)の中に、導電性を有する導電部材103が形成されてなる。この導電部材103は、図14に示されているように絶縁部材102を貫通するように構成されており、接続部材110の上面と下面の間、すなわちバラン共振器12とマザー基板100の間を電気的に接続することができる。導電部材103は、いわゆる銅ポスト(Cu Post)、バンプポスト(Bump Post)等を使用することができる。
In the second modification, the
導電部材103は、図5に示されているバラン共振器12のコイルの各端子に対応する位置に形成される。例えば、図5において、第3層の小コイルL21の接地端子42と第4層の接地用配線72と接続する接地端子58に対応する位置に、導電部材103が位置するように形成される。その他、各層間の対応する位置にそれぞれ導電部材103が位置するように形成される。
The
図14では、接続部材110はバラン共振器12の厚みとほぼ同じ程度に示されているが、これは半導体装置の第2の変形例を説明するために概略的に示されているからである。接続部材110は薄膜状に形成することもでき、これは必要に応じて任意に形成してもよい。またバラン共振器12の最下層のコイルとマザー基板100のプリント配線との距離は、電気的に作用しない距離として、例えば80μm〜150μmであることが好ましい。このようにバラン共振器12とマザー基板100との電気的な接続に、接続部材110を用いると、ボンディングワイヤ110を使用しなくてすむため製造工程から、ワイヤボンディングの工程を省くことができる。
In FIG. 14, the
(第3の変形例)
次に、バラン共振器12を含む半導体装置の第3の変形例を説明する。
(Third Modification)
Next, a third modification of the semiconductor device including the
図15は、図12に示す半導体装置の第3の変形例を示す概略断面図である。図15に示す半導体装置は、バラン共振器12とマザー基板100との間に接続部材110を用い、さらに結合板Fが設置されている。この結合板とは、大気に比べて透磁率の高い材料によって構成された板状の部材である。図示したように、結合板Fをバラン共振器12の上部に設置する。さらに、バラン共振器12の下部に結合板Fを配置する場合は、マザー基板100に結合板Fを埋め込むように配置する。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a third modification of the semiconductor device shown in FIG. In the semiconductor device shown in FIG. 15, a connecting
結合板Fを設置することによって、バラン共振器12の各層(第1層〜第2層)間のコイルの結合係数を高くすることができ、平衡−不平衡の変換効率を高めることができる。結合係数は、例えば結合板Fを透磁率400の材料で形成したとすると、結合板Fを用いない場合に比べて約4倍となる。しかし、これは結合板Fの材料、または透磁率を変えることによって、結合係数は自由に変化させることができる。
By installing the coupling plate F, the coupling coefficient of the coil between each layer (first layer to second layer) of the
(第4の変形例)
次に、第1の実施の形態の第4の変形例として、上記第3の変形例の他の形態を説明する。
(Fourth modification)
Next, another form of the third modification will be described as a fourth modification of the first embodiment.
図16は、第4の変形例に係るバラン共振器の構造を示し、(a)は上面図、(b)はA−A’線で切断した断面図である。第4の変形例によると、大コイルlcおよび小コイルscの接続用配線71、接地用配線72を、最上層(第4層)に形成することができる。なお、この第4の変形例において、上述した第1の実施の形態と構成が同じ部分については説明を省略する。
FIGS. 16A and 16B show the structure of a balun resonator according to a fourth modification, wherein FIG. 16A is a top view and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line A-A ′. According to the fourth modification, the
図16(a)に示されているように、大気の透磁率に比べて、透磁率の高い材料で形成された板状の部材111,112を、大コイルlc、小コイルscを部分的に覆うように設置する。透磁率の高い材料としては例えばフェライトを使用することができる。以後、説明の便宜上、透磁率の高い材料で形成された板状の部材を「結合板」と称する。この結合板111,112は50μm〜100μmの厚さを想定している。結合板111,112の厚さは、各層のコイルの結合係数を高くすることができれば、任意の厚さでよい。
As shown in FIG. 16 (a), the plate-
また結合板111,112はバラン共振器12の物理的な強度を強くする補強板としての機能を有する。結合板111,112の厚さが大きいほど強度は強くなる。しかしながら、結合板111,112の厚さは、必要な強度が得られればよい。
The
図16(a)に示されているように、2枚の結合板111,112が間隙113を有するように離間して設置されている。これは、この間隙113から接続用配線71、接地用配線72を大コイルlcの外周側に向けて形成するためである。また図16(b)に示されているように、結合板111,112は大コイルlc、小コイルscの上部、下部に配置されており、これによって各層(第1層〜第4層)のコイルの結合係数を高くすることができる。それぞれの結合板を「上部結合板111」、「下部結合板112」と称することにする。
As shown in FIG. 16 (a), the two
また図16(a)、(b)では結合板111,112の縁部は、間隙113が小コイルscの内周側の縁部114と一致するように構成されているが、これに限定されるものではない。第4の変形例では、各層のコイルの結合係数を高くするために、結合板111,112を設置することが特徴であるので、結合板の配置は任意に設定できる。
In FIGS. 16A and 16B, the edges of the
この間隙113から、接続用配線71、接地用配線72(図16(a),(b)には示されていない)を外部に延長することができる。また結合板111,112は大コイルlc、小コイルscとともに樹脂115で覆うことによって大コイルlc、小コイルscと結合板Fとを固定することができる。
From this
しかし、結合板111,112の配置はこれに限定されることはなく、例えば大コイルlc、小コイルscを樹脂115Aで覆い、樹脂115Aの表面に結合板111,112を例えば接着剤等で接着する構造でもより。
However, the arrangement of the
(第5の変形例)
次に、図17を参照して、結合板の他の配置の例を説明する。図17(a)は第5の変形例に係るバラン共振器の上面図であり、(b)はB−B’線で切断した断面図である。図17(a),(b)に示されているように結合板121,122は、中央部に貫通口123を有した環状形状であり、大コイルlcを覆っているが、小コイルscは覆っていない。また結合板121,122の厚さは上述した第4の変形例と同じなので説明は省略する。
(Fifth modification)
Next, another example of the arrangement of the coupling plates will be described with reference to FIG. FIG. 17A is a top view of a balun resonator according to a fifth modification, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line BB ′. As shown in FIGS. 17A and 17B, the
この貫通口123から、接続用配線71、接地用配線72を外部に延長させることができる。図13(b)に示されているように、結合板は上部結合板121と下部結合板122により構成されている。このような構成でも各層の大コイルlcの結合係数を高くすることができる。
From this through
第5の変形例において、貫通口123から、接続用配線71、接地用配線72(図12(a),(b)には示されていない)を外部に延長することができる。また結合板121,122は大コイルlc、小コイルscとともに樹脂124で覆うことによって大コイルlc、小コイルscと結合板121,122とを固定することができる。
In the fifth modification, the
なお、本実施の形態の例において、3つの低雑音増幅回路で周波数帯域を3つに分割するように構成されているがこれに限定されることはなく、周波数帯域を例えば2つ、4つ、5つなどの任意の数に分割することができる。 In the example of the present embodiment, the frequency band is divided into three by three low noise amplifier circuits, but the present invention is not limited to this. For example, two or four frequency bands are used. It can be divided into any number such as five.
また、上述した実施の形態では、コイルをある平面内においてスパイラル形状に形成するようにしたが、ミアンダ形状としてもよい。ミアンダ形状とは、矩形折り、つづら折り、波形をはじめとする、線状体を屈曲させながら一定の面積中に一定以上の密度をもって、配置するものと定義する。実用的には、矩形折り、つづら折り形状が好ましい。 Further, in the above-described embodiment, the coil is formed in a spiral shape within a certain plane, but may be a meander shape. The meander shape is defined as a rectangular fold, a zigzag fold, a waveform, and the like that are arranged with a certain density or more in a certain area while bending a linear body. Practically, rectangular folds and spelled folds are preferred.
また、上述した実施の形態においては、バラン共振器をチューナ回路、または、当該チューナ回路を備えたテレビジョン受像機に使用した例について説明したが、無線受信機等にも使用できる。また、受信だけでなく、無線送信機や携帯電話機の送受信機能に使用するなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。 In the above-described embodiment, the example in which the balun resonator is used in a tuner circuit or a television receiver including the tuner circuit has been described. However, the balun resonator can also be used in a wireless receiver or the like. Further, various modifications and changes can be made without departing from the gist of the present invention, such as being used not only for reception but also for transmission / reception functions of a wireless transmitter and a mobile phone.
3…LNA回路、4…フィルタ、11…不平衡端子、12…バラン共振器、13a,13b…平衡端子、14…フィルタ、15…増幅回路、81…キャパシタバンク、80A,80B,80C…スイッチングトランジスタ、L11…第4層小コイル、L12…第4層大コイル、L21…第3層小コイル、L22…第3層大コイル、L31…第2層小コイル、L32…第2層大コイル、L41…第1層小コイル、L42…第1層大コイル 3 ... LNA circuit, 4 ... filter, 11 ... unbalanced terminal, 12 ... balun resonator, 13a, 13b ... balanced terminal, 14 ... filter, 15 ... amplifier circuit, 81 ... capacitor bank, 80A, 80B, 80C ... switching transistor L11 ... fourth layer small coil, L12 ... fourth layer large coil, L21 ... third layer small coil, L22 ... third layer large coil, L31 ... second layer small coil, L32 ... second layer large coil, L41 ... 1st layer small coil, L42 ... 1st layer large coil
Claims (6)
一端が平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第1大コイルと同一平面内かつ前記第1大コイルの内周側に形成された渦状の第1小コイルと、
を有する第1の層と、
一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、平面状かつ渦状に形成された第2大コイルと、
一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、前記第2大コイルと同一平面内かつ前記第2大コイルの内周側に形成された渦状の第2小コイルと、
を有する第2の層と、
一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、平面状かつ渦状に形成された第3大コイルと、
一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第3大コイルと同一平面内かつ前記第3大コイルの内周側に形成された渦状の第3小コイルと、
を有する第3の層と、
が積層されてなることを特徴とするバラン共振器。 A first large coil having one end connected to the balanced terminal and the other end grounded, and formed in a planar and spiral shape;
A spiral first small coil having one end connected to the balanced terminal and the other end grounded, formed in the same plane as the first large coil and on the inner peripheral side of the first large coil;
A first layer having:
A second large coil having one end grounded and the other end connected to a balanced terminal and formed in a planar and spiral shape;
A spiral second small coil having one end grounded and the other end connected to a balanced terminal, formed in the same plane as the second large coil and on the inner peripheral side of the second large coil;
A second layer having:
A third large coil having one end connected to the unbalanced terminal and the other end grounded, formed in a planar and spiral shape;
A spiral third small coil having one end connected to the unbalanced terminal and the other end grounded, formed in the same plane as the third large coil and on the inner peripheral side of the third large coil;
A third layer having:
Is a laminated balun resonator.
ことを特徴とする請求項1に記載のバラン共振器。 The balun resonator according to claim 1, wherein the spiral shape is a square spiral shape.
一端が接地されるとともに他端が開放され、前記第4大コイルと同一平面内かつ前記第4大コイルの内周側に形成された渦状の第4小コイルと、
を有する第4の層、をさらに備え、
前記第4の層が、前記第1の層、前記第2の層および前記第3の層に対して積層されてなる
ことを特徴とする請求項2に記載のバラン共振器。 A fourth large coil having one end grounded and the other end open and formed in a planar and spiral shape;
One end is grounded and the other end is opened, and a spiral fourth small coil formed in the same plane as the fourth large coil and on the inner peripheral side of the fourth large coil;
A fourth layer having:
The balun resonator according to claim 2, wherein the fourth layer is stacked on the first layer, the second layer, and the third layer.
ことを特徴とする請求項3に記載のバラン共振器。 The balun resonator according to claim 3, wherein a plate material having high magnetic permeability is further laminated on the first layer, the second layer, and the third layer.
一端が平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第1大コイルと同一平面内かつ前記第1大コイルの内周側に形成された渦状の第1小コイルと、
を有する第1の層と、
一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、平面状かつ渦状に形成された第2大コイルと、
一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、前記第2大コイルと同一平面内かつ前記第2大コイルの内周側に形成された渦状の第2小コイルと、
を有する第2の層と、
一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、平面状かつ渦状に形成された第3大コイルと、
一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第3大コイルと同一平面内かつ前記第3大コイルの内周側に形成された渦状の第3小コイルと、
を有する第3の層と、
が積層されてなるバラン共振器と、
前記バラン共振器の平衡端子間に可変容量素子が接続され、可変容量素子の両端に差動増幅器の入力端が接続されている
ことを特徴とする半導体装置。 A first large coil having one end connected to the balanced terminal and the other end grounded, and formed in a planar and spiral shape;
A spiral first small coil having one end connected to the balanced terminal and the other end grounded, formed in the same plane as the first large coil and on the inner peripheral side of the first large coil;
A first layer having:
A second large coil having one end grounded and the other end connected to a balanced terminal and formed in a planar and spiral shape;
A spiral second small coil having one end grounded and the other end connected to a balanced terminal, formed in the same plane as the second large coil and on the inner peripheral side of the second large coil;
A second layer having:
A third large coil having one end connected to the unbalanced terminal and the other end grounded, formed in a planar and spiral shape;
A spiral third small coil having one end connected to the unbalanced terminal and the other end grounded, formed in the same plane as the third large coil and on the inner peripheral side of the third large coil;
A third layer having:
A balun resonator formed by stacking,
A variable capacitance element is connected between balanced terminals of the balun resonator, and an input terminal of a differential amplifier is connected to both ends of the variable capacitance element.
一端が平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第1大コイルと同一平面内かつ前記第1大コイルの内周側に形成された渦状の第1小コイルと、
を有する第1の層と、
一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、平面状かつ渦状に形成された第2大コイルと、
一端が接地されるとともに他端が平衡端子に接続され、前記第2大コイルと同一平面内かつ前記第2大コイルの内周側に形成された渦状の第2小コイルと、
を有する第2の層と、
一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、平面状かつ渦状に形成された第3大コイルと、
一端が不平衡端子に接続されるとともに他端が接地され、前記第3大コイルと同一平面内かつ前記第3大コイルの内周側に形成された渦状の第3小コイルと、
を有する第3の層と、
が積層されてなるバラン共振器と、
前記バラン共振器の平衡端子間に可変容量素子が接続され、可変容量素子の両端に差動増幅器の入力端が接続されている半導体装置と
を含むことを特徴とする受信装置。 A first large coil having one end connected to the balanced terminal and the other end grounded, and formed in a planar and spiral shape;
A spiral first small coil having one end connected to the balanced terminal and the other end grounded, formed in the same plane as the first large coil and on the inner peripheral side of the first large coil;
A first layer having:
A second large coil having one end grounded and the other end connected to a balanced terminal and formed in a planar and spiral shape;
A spiral second small coil having one end grounded and the other end connected to a balanced terminal, formed in the same plane as the second large coil and on the inner peripheral side of the second large coil;
A second layer having:
A third large coil having one end connected to the unbalanced terminal and the other end grounded, formed in a planar and spiral shape;
A spiral third small coil having one end connected to the unbalanced terminal and the other end grounded, formed in the same plane as the third large coil and on the inner peripheral side of the third large coil;
A third layer having:
A balun resonator formed by stacking,
And a semiconductor device in which a variable capacitance element is connected between balanced terminals of the balun resonator, and an input terminal of a differential amplifier is connected to both ends of the variable capacitance element.
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