CN105122395A - 射频变压器卷绕线圈结构 - Google Patents
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Abstract
提供了一种RF变压器。RF变压器包括铁氧体芯以及围绕所述铁氧体芯形成的卷绕线圈结构。所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的中心部分电接触。所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与所述铁氧体芯的外部间隔开。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年9月21日提交的美国临时申请序列号61/703802的优先权。
技术领域
本申请涉及RF变压器，并且更具体地涉及具有独特卷绕结构的RF变压器。
背景技术
高带宽部件可用于各种目的，包括利用宽频谱的操作。用于构建高带宽部件的各种材料可能导致各种参数之间的折衷。各种参数的折衷可能引起性能降低。因此，在本领域中存在克服本文中上面描述的缺陷和限制中的至少一些的需要。
发明内容
本发明提供了一种与RF部件一起使用的结构，该结构提供改进的性能。
本发明的第一目的提供一种RF变压器，其包括：铁氧体芯；以及卷绕线圈结构，围绕所述铁氧体芯形成，其中所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以机械方式（mechanically）与所述铁氧体芯的外部间隔开。
本发明的第二目的提供一种RF变压器，包括：铁氧体芯结构，包括多个铁氧体芯；以及卷绕线圈结构，围绕所述铁氧体芯结构形成，其中所述卷绕线圈结构与所述多个铁氧体芯中的每个铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与每个所述铁氧体芯的外部间隔开。
本发明的第三目的提供一种用于形成RF变压器的方法，所述方法包括：形成铁氧体铁芯；以及围绕所述铁氧体芯形成卷绕线圈结构，其中所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述绕线线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与所述铁氧体芯的外部间隔开。
本发明的第四目的提供一种用于形成RF变压器的方法，所述方法包括：形成包括多个铁氧体芯的铁氧体铁芯结构；以及围绕所述铁氧体芯结构形成卷绕线圈结构，其中所述卷绕线圈结构与所述多个铁氧体芯中的每个铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与每个所述铁氧体芯的外部间隔开。
根据下面对本发明的各个实施例的更特定的描述，本发明前面和其它的特征将是显而易见的。
附图说明
通过结合附图阅读下面的详细描述，本发明将被更全面地理解和意识到，其中，
图1A是根据本发明的实施例的射频（RF）变压器的透视图。
图1B是根据本发明的实施例的图1A的RF变压器的侧视图。
图1C是根据本发明的实施例的图1A的RF变压器的顶视图。
图2A是根据本发明的实施例的多芯RF变压器的侧视图。
图2B是根据本发明的实施例的多芯RF变压器的透视图。
图3是根据本发明的实施例的连接到另一多芯RF变压器的多芯RF变压器300a的透视图。
图4是根据本发明的实施例的替代的多芯RF变压器的透视图。
图5是根据本发明的实施例的双扭线的侧视图。
图6A是根据本发明的实施例的包括双扭线的RF变压器的侧视图。
图6B是根据本发明的实施例的包括多条双扭线的RF变压器的侧视图。
图7A-7J图示根据本发明的实施例的用于建立图6B的RF变压器的过程。
具体实施方式
虽然本发明的特定实施例将被详细地示出和描述，但是应当理解的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下可以进行各种改变和修改。本发明的范围将决不限于构建部件的数量、其材料、其形状、其相对布置等，它们仅作为实施例的示例被公开。本发明的特征和优势在附图中被详细图示，其中贯穿全部附图相似的附图标记指代相似的元件。
作为详细描述的序言，应当注意的是，如本说明书和所附的权利要求中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数个所指对象，除非上下文另外清楚地指示。
现在参考附图，其中贯穿始终相似的附图标记指代相似的部分，在图1A中看见的是根据本发明实施例的射频（RF）变压器100的透视图。RF变压器100可以包括铁氧体芯104和卷绕（线圈）结构108。铁氧体芯104可以包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。卷绕结构108与铁氧体芯104的内表面121电接触。RF变压器100可以被形成为使得气隙110a和110b形成在卷绕结构108和铁氧体芯104的外表面117之间。气隙110a和110b基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构108与铁氧体芯104的外表面117间隔开。此外，间隔物（例如以下所描述的图1B中的间隔物120）可以被策略性地放置在卷绕结构108和铁氧体芯104之间。间隔物120基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构108与铁氧体芯104的外表面117间隔开。替代地，铁氧体芯104可以包括形成在铁氧体芯104的外表面117上方的电绝缘材料125。绝缘材料125不形成在铁氧体芯104的内表面121上方。电绝缘材料125以电气方式并且以物理方式把卷绕结构108与铁氧体芯104的外表面117间隔开。卷绕结构108包括安装在铁氧体芯104上的相对较细的标准绝缘线（例如铜线）以形成特定数量的匝和取向的卷绕群组。RF变压器100实现了尤其诸如如下性能参数的独特组合：
1.RF信号沿着预期路径的传送（即插入损耗）；
2.与系统阻抗的匹配（即回程损耗）。在特定实施例中，各个端口之间信号泄漏的最小值（即隔离）；
3.在低频和低温的适当操作的维持（即，受到所使用的特定铁氧体材料的显著影响）；
4.在高频的极限操作（即受到所使用的特定铁氧体材料和卷绕布置/寄生效应的显著影响）；
5.在不产生不需要信号的情况下耐受高信号电平的能力（即互调制）；
6．在性能不降级的情况下耐受高磁性激励的能力（电涌）。
RF变压器100使能卷绕结构108相对于铁氧体芯104的操纵。在相对较低频率，能量耦合是磁性的并且通过铁氧体（铁氧体芯104的铁氧体）促进。随着频率上升直到近似300MHz，铁氧体磁性耦合的有效性下降并且经由各卷绕之间的电容性（临近）耦合发生优势耦合。在更高的频率（即大于大约300MHz），铁氧体的存在可能增加寄生损耗。RF变压器100提供混合多个类型的铁氧体材料的能力以便管理高频和低频的频率性能。此外，RF变压器100提供生成卷绕结构108的各部分的能力，卷绕结构108的各部分不与铁氧体芯104密切耦合（即，与铁氧体芯104间隔开）。生成不与铁氧体芯104密切耦合（即，与铁氧体芯104间隔开）的卷绕结构108的各部分可以通过使用几块个体材料（例如铁的或非铁的、导电的或非导电的）来完成，该几块个体材料诸如是位于铁氧体芯104和卷绕结构108之间和/或位于卷绕结构108内的间隔物。
进一步参见图1B，看见的是根据本发明的实施例的图1A的RF变压器100的侧视图100a。图1B图示了用于把卷绕结构108与芯结构104的外表面117分离的间隔物120。间隔物120可以包括任何类型的合用的间隔物，该间隔物包括任何尺寸、形状和/或材料。例如，间隔物120可以包括塑料、玻璃纤维、绝缘材料、介电材料等。
进一步参见图1C，看见的是根据本发明的实施例的图1A的RF变压器100的顶视图100b。
进一步参见图2A，看见的是根据本发明的实施例的多芯RF变压器200的侧视图。多芯RF变压器200包括多个铁氧体芯204a、204b和204c以及卷绕（线圈）结构208，卷绕结构208策略性地围绕铁氧体芯204a、204b和204c形成。铁氧体芯204a、204b和204c可以各自包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。铁氧体芯204a、204b和204c中的每个可以包括相同的尺寸、形状和材料。替代地，铁氧体芯204a、204b和204c中的每个可以包括不同的尺寸、形状和/或材料。卷绕结构208与铁氧体芯204a、204b和204c的内表面电接触。多芯RF变压器200可以形成为使得气隙210a、210b和210c形成在卷绕结构208和铁氧体芯204a、204b和204c的外表面之间。气隙210a、210b和210c基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208与铁氧体芯204a、204b和204c的外表面间隔开。此外，间隔物220可以被策略性地放置在卷绕结构208和铁氧体芯204a、204b和204c之间。间隔物基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208与铁氧体芯204a、204b和204c的外表面间隔开。替代地和/或附加地，铁氧体芯204a、204b和204c可以各自包括形成在铁氧体芯204a、204b和204c的外表面上方的电绝缘材料125。绝缘材料125不形成在铁氧体芯204a、204b和204c的内表面221上方。电绝缘材料125以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208与铁氧体芯204a、204b和204c的外表面间隔开。
多个铁氧体芯（例如铁氧体芯204a、204b和204c）的使用提供了多个不同类型的铁氧体的可能选择，从而向设计者提供混合不同铁氧体材料类型的期望属性的附加灵活性。具有相同类型的铁氧体材料的多个铁氧体芯的使用可以附加地将铁氧体介质分段。另外，多芯RF变压器200实现一整体卷绕结构，该整体卷绕结构包括提供增强的寄生效应的独特形状，从而允许高频性能。生成不与铁氧体芯204a、204b和204c密切耦合（即，与铁氧体芯204a、204b和204c间隔开）的卷绕结构208的各部分可以通过选择不同的铁氧体尺寸或形状和/或通过布置铁氧体芯204a、204b和204c以便在卷绕结构208和铁氧体芯204a、204b和204c之间在特定区域创建空隙来完成。
进一步参见图2B，看见的是根据本发明的实施例的连接到多芯RF变压器200b的多芯RF变压器200a的透视图。多芯RF变压器200a电连接并物理连接到多芯RF变压器200b。多芯RF变压器200a包括多个铁氧体芯214a、214b和214c以及卷绕（线圈）结构208a，卷绕结构208a策略性地围绕铁氧体芯214a、214b和214c形成。铁氧体芯214a、214b和214c可以各自包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。铁氧体芯214a、214b和214c中的每个可以包括相同的尺寸、形状和材料。替代地，铁氧体芯214a、214b和214c中的每个可以包括不同的尺寸、形状和/或材料。卷绕结构208a与铁氧体芯214a、214b和214c的内表面电接触。多芯RF变压器200可以形成为使得气隙230a形成在卷绕结构208a和铁氧体芯214a、214b和214c的外表面之间。气隙230a基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208a与铁氧体芯214a、214b和214c的外表面间隔开。此外，间隔物（例如图2A的间隔物220）可以被策略性地放置在卷绕结构208a和铁氧体芯204a、204b和204c之间。间隔物基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208a与铁氧体芯214a、214b和214c的外表面间隔开。替代地和/或附加地，铁氧体芯214a、214b和214c可以各自包括形成在铁氧体芯214a、214b和214c的外表面上方的电绝缘材料。绝缘材料不形成在铁氧体芯214a、214b和214c的内表面上方。电绝缘材料以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208a与铁氧体芯214a、214b和214c的外表面间隔开。多芯RF变压器200b包括多个铁氧体芯215a、215b和215c以及卷绕（线圈）结构208b，卷绕结构208b策略性地围绕铁氧体芯215a、215b和215c形成。铁氧体芯215a、215b和215c可以各自包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。铁氧体芯215a、215b和215c中的每个可以包括相同的尺寸、形状和材料。替代地，铁氧体芯215a、215b和215c中的每个可以包括不同的尺寸、形状和/或材料。卷绕结构208b与铁氧体芯215a、215b和215c的内表面电接触。多芯RF变压器200b可以形成为使得气隙230b形成在卷绕结构208b和铁氧体芯215a、215b和215c的外表面之间。气隙230b基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208b与铁氧体芯215a、215b和215c的外表面间隔开。此外，间隔物（例如图2A的间隔物220）可以被策略性地放置在卷绕结构208b和铁氧体芯215a、215b和215c之间。间隔物基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208b与铁氧体芯215a、215b和215c的外表面间隔开。替代地和/或附加地，铁氧体芯215a、215b和215c可以各自包括形成在铁氧体芯215a、215b和215c的外表面上方的电绝缘材料。绝缘材料不形成在铁氧体芯215a、215b和215c的内表面上方。电绝缘材料以电气方式并且以物理方式把卷绕结构208b与铁氧体芯215a、215b和215c的外表面间隔开。
进一步参见图3，看见的是根据本发明的实施例的连接到多芯RF变压器300b的多芯RF变压器300a的透视图。多芯RF变压器300a电连接并物理连接到多芯RF变压器300b。
参见图4，看见的是根据本发明的实施例的多芯RF变压器400的透视图。多芯RF变压器400包括多个（即8个）铁氧体芯404以及卷绕（线圈）结构408，卷绕结构408策略性地围绕铁氧体芯404形成。铁氧体芯404可以各自包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。每个铁氧体芯404可以包括相同的尺寸、形状和材料。替代地，铁氧体芯404中的每个可以包括不同的尺寸、形状和/或材料。卷绕结构408与铁氧体芯404的内表面电接触。多芯RF变压器400可以形成为使得气隙410a和410b形成在卷绕结构408和铁氧体芯404的外表面之间。气隙410a和410b基本上以电气方式并且以物理方式把卷绕结构408与铁氧体芯404的外表面间隔开。此外，间隔物（例如图2A的间隔物220）可以用于以电气方式并且以物理方式把卷绕结构408与铁氧体芯404的外表面间隔开。
进一步参见图5，看见的是根据本发明的实施例的在RF变压器的卷绕结构中使用的双扭线500的侧视图。双扭线500包括匹配变压器的中心扭合卷绕。图5的双扭线500可以用于下面描述的图6A的RF变压器600a和/或图6B的RF变压器600b。双扭线500包括与线部500b扭合的线部500a，并且可以依赖于参数性能（尤其诸如隔离、插入损耗、返程损耗等）来调整扭合的数量。图5的双扭线500可以作为卷绕结构的中间匝被放置在铁氧体芯上（即如图6A和6B中所图示的那样）。
进一步参见图6A，看见的是根据本发明的实施例的包括卷绕结构608a的RF变压器600a的侧视图。RF变压器600a（即匹配变压器）图示出在将公共引线如下面图6B中图示的那样扭合在一起之前的公共引线（即线620和621）。RF变压器600a包括围绕铁氧体芯604a形成的卷绕结构608a。铁氧体芯604a可以包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。双扭线500通过把线620的扭合线部500b与线621的线部500a进行扭合而形成。线626包括输入线并且线628包括地线。匹配变压器的铁氧体芯604a上的多匝（即双扭线）的取向实现了特定性能参数。例如，当频率在相对较低频率上升时，耦合通常磁性的并且由铁氧体材料促进。当频率上升直到近似300MHz时，铁氧体磁性耦合的有效性下降并且经由各卷绕自身之间的电容性（临近）耦合发生优势耦合。
进一步参见图6B，看见的是根据本发明的实施例的包括卷绕结构608b的RF变压器600b的侧视图。图6B示出作为匹配变压器的最终样子的公共末端双扭线631。双扭线631包括包锡末端以便从各条线去除绝缘。因此，包锡末端（tinned）变为匹配变压器和分开变压器之间的连接点。卷绕编号示出卷绕取向，该卷绕取向也导致宽带响应。RF变压器600b包括围绕铁氧体芯604b形成的卷绕结构608b。铁氧体芯604b可以包括以不一致方式布置的多个铁氧体材料类型。卷绕结构608b包括用于匹配变压器的双扭线630和631（即公共引线，诸如扭合在一起的线620和621）。在卷绕图（scheme）的中心提供双扭线提高了高频耦合以针对从大约5MHz到大约1700MHz的宽频带频谱产生优选的损耗特性和匹配。
进一步参见图7A-7J，看见的是根据本发明的实施例的用于建立图6B的RF变压器600b的过程（即，使用侧视图）。
图7A图示了用于形成RF变压器600b的第一步骤700a，RF变压器600b包括围绕铁氧体芯704形成的双扭线500（即，在图5中描绘的并且包括与线部500b扭合在一起的线部500a）。
图7B图示了用于形成RF变压器600b的第二步骤700b。第二步骤700b包括：形成穿过铁氧体芯704的中心并且围绕铁氧体芯704的线部500b的另一匝。
图7C图示了用于形成RF变压器600b的第三步骤700c。第三步骤700c包括：形成穿过铁氧体芯704的中心的线部500b的另一匝。
图7D图示了用于形成RF变压器600b的第四步骤700d。第四步骤700d包括：形成横跨铁氧体芯704的外部的线部500b。
图7E图示了用于形成RF变压器600b的第五步骤700e。第五步骤700e包括：形成穿过铁氧体芯704的中心的线部500b的另一匝。
图7F图示了用于形成RF变压器600b的第六步骤700f。第六步骤700f包括：形成横跨铁氧体芯704的外部并且横跨双扭线500的线部500b的另一匝。
图7G图示了用于形成RF变压器600b的第七步骤700g。第七步骤700g包括：形成穿过铁氧体芯704的中心的线部500b的另一匝。
图7H图示了用于形成RF变压器600b的第八步骤700h。第八步骤700h包括：将线部500a与线部500b扭合。
图7I图示了用于形成RF变压器600b的第九步骤700i。第九步骤700i包括：扭合线部以形成分接头部710。
图7J图示了用于形成RF变压器600b的第十步骤700j。第十步骤700j包括：对所有暴露的引线715、716和717进行包锡。
虽然已经连同上面概括的特定实施例描述了本发明，但是明显的是，对于本领域技术人员来说许多替代方案、修改和变化将是显而易见的。因此，上面阐述的本发明的优选实施例意图是说明性的，而非限制性的。在不脱离所附权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改变。权利要求提供了本发明覆盖的范围并且不应当被限制于本文提供的特定示例。
Claims (30)
1.一种RF变压器，包括：
铁氧体芯；以及
卷绕线圈结构，围绕所述铁氧体芯形成，其中所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与所述铁氧体芯的外部间隔开。
2.根据权利要求1的RF变压器，其中所述铁氧体芯包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。
3.根据权利要求1的RF变压器，其中所述铁氧体芯包括施加到所述外部的绝缘材料，并且其中所述绝缘材料基本上以电气方式并且以物理方式将所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的所述外部隔离。
4.根据权利要求1的RF变压器，还包括所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯之间的气隙，其中所述绝缘材料基本上以电气方式并且以物理方式将所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的所述外部隔离。
5.根据权利要求1的RF变压器，还包括策略性地放置在所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯之间的间隔物，其中所述间隔物基本上以电气方式并且以物理方式将所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的所述外部隔离。
6.根据权利要求1的RF变压器，其中所述卷绕线圈结构包括围绕所述铁氧体芯形成的双扭线。
7.根据权利要求1的RF变压器，其中所述卷绕线圈结构包括单条线和围绕所述铁氧体芯形成的双扭线。
8.根据权利要求1的RF变压器，其中所述卷绕线圈结构包括单条线结构，所述单条线结构形成为使得所述单条线结构的各部分在各个策略性部分跨过所述单条线结构的附加部分。
9.根据权利要求1的RF变压器，其中所述铁氧体芯包括圆形形状。
10.根据权利要求1的RF变压器，其中所述铁氧体芯包括矩形形状。
11.一种RF变压器，包括：
铁氧体芯结构，包括多个铁氧体芯；以及
卷绕线圈结构，围绕所述铁氧体芯结构形成，其中所述卷绕线圈结构与所述多个铁氧体芯中的每个铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与每个所述铁氧体芯的外部隔离。
12.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括以非一致方式布置的多个铁氧体材料类型。
13.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括相同的铁氧体材料。
14.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括不同的铁氧体材料。
15.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括不同的可变化地可透过的铁氧体材料。
16.根据权利要求11的RF变压器，其中所述多个铁氧体芯包括彼此平行放置的多个铁氧体芯。
17.根据权利要求11的RF变压器，其中所述多个铁氧体芯包括彼此垂直放置的多个铁氧体芯。
18.根据权利要求11的RF变压器，其中所述多个铁氧体芯包括彼此平行放置的第一组铁氧体芯和与所述第一组铁氧体芯垂直放置的第二组铁氧体芯。
19.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括不同的尺寸。
20.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括相同的尺寸。
21.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括不同的形状。
22.根据权利要求11的RF变压器，其中每个所述铁氧体芯包括相同的形状。
23.根据权利要求11的RF变压器，其中所述铁氧体芯结构包括施加到每个所述铁氧体芯的所述外部的绝缘材料，并且其中所述绝缘材料基本上以电气方式并且以物理方式将所述卷绕线圈结构与每个所述铁氧体芯的所述外部隔离。
24.根据权利要求11的RF变压器，还包括所述卷绕线圈结构与每个所述铁氧体芯之间的气隙，其中所述气隙基本上以电气方式并且以物理方式将所述卷绕线圈结构与每个所述铁氧体芯的所述外部隔离。
25.根据权利要求11的RF变压器，还包括策略性地放置在所述卷绕线圈结构与每个所述铁氧体芯之间的间隔物，其中所述间隔物基本上以电气方式并且以物理方式将所述卷绕线圈结构与每个所述铁氧体芯的所述外部隔离。
26.根据权利要求11的RF变压器，其中所述卷绕线圈结构包括围绕每个所述铁氧体芯形成的双扭线。
27.根据权利要求11的RF变压器，其中所述卷绕线圈结构包括单条线和围绕每个所述铁氧体芯形成的双扭线。
28.根据权利要求11的RF变压器，其中所述卷绕线圈结构包括单条线结构，所述单条线结构形成为使得所述单条线结构的各部分在横跨每个所述铁氧体铁芯的各个策略性部分跨过所述单条线结构的附加部分。
29.一种用于形成RF变压器的方法，所述方法包括：
形成铁氧体铁芯；以及
围绕所述铁氧体芯形成卷绕线圈结构，其中所述卷绕线圈结构与所述铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与所述铁氧体芯的外部隔离开。
30.一种用于形成RF变压器的方法，所述方法包括：
形成包括多个铁氧体芯的铁氧体铁芯结构；以及
围绕所述铁氧体芯结构形成卷绕线圈结构，其中所述卷绕线圈结构与所述多个铁氧体芯中的每个铁氧体芯的中心部分电接触，并且其中所述卷绕线圈结构基本上以电气方式并且以物理方式与每个所述铁氧体芯的外部隔离。
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