CN106340371A - 用磁性纳米粒子增强的液晶电感器 - Google Patents

用磁性纳米粒子增强的液晶电感器 Download PDF

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Abstract

用磁性纳米粒子增强的液晶电感器。一种用于管理芯(204)的磁导率(230)的方法和装置。该装置包括：芯(204)和相对于芯(204)设置的多个电极(206)。芯(204)包括多个液晶(220)和多个磁性纳米粒子(222)。改变施加到多个电极(206)的电压(226)改变了芯(204)的磁导率(230)。

Description

用磁性纳米粒子增强的液晶电感器
技术领域
本公开总体上涉及电感器，特别地，涉及可调电感器。更特别地，本公开涉及用于改变具有芯的电感器的电感的方法和装置，芯由被磁性纳米粒子增强的液晶组成。
背景技术
在某些系统中，可改变电路内的电容值和电感值，以提供期望的系统性能。在需要阻抗匹配和滤波的射频应用中，改变电容和改变电感可以尤其有用。
例如，以不包括系统性能的方式在大频率范围内执行阻抗匹配和滤波可比期望的更难。然而，可使用自适应阻抗匹配和滤波来克服这个问题。例如，非限制地，在阻抗匹配和滤波电路内改变一个或更多个电容值、一个或更多个电感值、或这二者可使得能够进行自适应阻抗匹配和滤波。
用于改变电感和电容的一些当前可用电路构造包括使用固定值电路组件的开关组合。例如，可使用多个固定值电感器的开关构造来得到可变电感。类似地，可使用多个固定值电容器的开关构造来得到可变电容。
然而，电路组件的这些类型的开关构造不能够像期望那样快地调整。例如，用多个固定值电感器的开关构造，电感的改变可比期望地更慢地出现。另外，用这种类型的开关构造，自适应性和性能的范围可受到个体电感器的固定电感值的限制。另外，这种类型的开关构造可比期望的更大且更重并且可需要比期望更多的功率。因此，将期望的是考虑到以上讨论问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和装置。
发明内容
在一个例证性示例中，一种装置包括芯和相对于芯设置的多个电极。芯包括多个液晶和多个磁性纳米粒子。改变施加到所述多个电极的电压，改变所述芯的磁导率。
在另一个例证性示例中，一种装置包括可调电感器。所述可调电感器包括芯、相对于所述芯设置的多个电极、围绕芯布置的导体。芯包括多个液晶和多个磁性纳米粒子的流体混合物。改变施加到所述多个电极的电压，改变所述芯的磁导率，从而改变所述导体的电感。
在另一个例证性示例中，提供了一种用于管理芯的磁导率的方法。向相对于所述芯设置的多个电极施加电压。所述芯包括多个液晶和多个磁性纳米粒子。改变施加到所述多个电极的电压。随着施加到所述多个电极的电压改变，所述芯的磁导率改变。
特征和功能可独立地在本公开的各种实施方式中实现或者可组合在其它实施方式中，其中，可参照下面的描述和附图明白其它细节。
附图说明
在所附权利要求书中阐述例证性实施方式的据信是新颖特征的特性。然而，参照下面结合附图阅读时对本公开的例证性实施方式的详细描述，将最佳地理解例证性实施方式以及优选使用模式、其它目的及其特征，其中：
图1是按照例证性实施方式的框图形式的包括多个可调电感器的电磁系统的图示；
图2是按照例证性实施方式的框图形式的可调电感器的图示；
图3是按照例证性实施方式的框图形式的可调电容器的图示；
图4是按照例证性实施方式的可调电感器的顶部等轴视图的图示；
图5是按照例证性实施方式的可调电感器的底部等轴视图的图示；
图6是按照例证性实施方式的可调电感器和介电基板的剖视图的图示；
图7是按照例证性实施方式的芯内的液晶和磁性纳米粒子的取向的图示；
图8是按照例证性实施方式的可调电容器的顶视图的图示；
图9是按照例证性实施方式的可调电容器和介电基板的剖视图的图示；
图10是按照例证性实施方式的芯内的液晶取向的图示；
图11是按照例证性实施方式的阻抗匹配和滤波网络的顶视图的图示；
图12是按照例证性实施方式的流程图形式的用于管理芯的磁导率的处理的图示；以及
图13是按照例证性实施方式的流程图形式的用于管理可调电感器的处理的图示。
具体实施方式
例证性实施方式识别并且考虑到不同顾及。例如，例证性实施方式识别并且考虑到，可期望用于在电路网络中提供可变电感而没有比期望的更增加电路网络的重量、电路网络的大小、电路网络的复杂度、或电路网络使用的功率的方法和装置。另外，可期望允许电感快速改变的方法和装置。
例证性实施方式识别并且考虑到，可使用液晶和磁性纳米粒子的组合来形成可调电感器。液晶是处于性质介于液晶的性质和固体晶体的性质之间的状态的物质。液晶固有地可以是各向异性的。例如，非限制地，液晶可具有诸如杆型形状、雪茄型(cigar-type)形状、或某种其它类型的各向异性形状的各向异性几何形状。
特别地，例证性实施方式还识别并且考虑到，液晶可混合有磁性纳米粒子，以形成可调电感器的芯。在这类芯的两端施加电势差可迫使液晶大致平行于芯的纵轴取向。液晶的这种取向可进而迫使磁性纳米粒子与液晶共同取向。
以此方式，可跨芯的长度通过磁性纳米粒子形成磁路。改变芯两端的电势差可改变芯的磁导率，进而可改变卷绕芯但与芯介电分离的电感器的电感。因此，示例性实施方式提供了用于管理可调电感器的芯的磁导率从而管理可调电感器的电感的方法和装置。
现在，参照附图，特别地，参照图1，按照例证性实施方式用框图形式描绘了包括多个可调电感器的电磁系统的图示。在这个例证性示例中，电路网络100可包括多个电路102。如本文中使用的，“多个”项可包括一个或更多个项。以此方式，多个电路102可包括一个或更多个电路。
例如，非限制地，多个电路102可包括滤波电路104、阻抗匹配电路106、阻抗匹配和滤波电路108、或某种其它类型电路中的至少一个。根据实现方式，滤波电路104可包括高通滤波器电路110、低通滤波器电路112、多通滤波器电路114、全通滤波器电路116、带通滤波器电路118、陷波滤波器电路120、或某种其它类型的滤波器电路中的至少一个。
如本文中使用的，短语“…中的至少一个”当与项列表一起使用时，意指可使用所列项中的一个或更多个的不同组合并且可需要该列表中的项的仅一个。项可以是特定对象、物体、步骤、操作、处理或类别。换句话讲，“…中的至少一个”意指来自列表的可使用的项或多个项的任何组合，但可不需要列表中的所有项。
例如，非限制地，“项A、项B、或项C中的至少一个”或“项A、项B、和项C中的至少一个”可意指项A；项A和项B；项B；项A、项B和项C；或项B和项C。在一些情况下，“项A、项B、或项C中的至少一个”或“项A、项B、和项C中的至少一个”可意指(但不限于)项A中的两个、项B中的一个、项C中的十个、项B中的四个和项C中的七个、或某种其它合适的组合。
在一个例证性示例中，电路网络100采取阻抗匹配和滤波网络122的形式。阻抗匹配和滤波网络122可接收输入124并且可基于输入124生成输出126。在这个例证性示例中，可使用多个电路102针对输入124执行阻抗匹配和滤波。
作为一个例证性示例，输入124可以是发送器128生成的输出信号。发送器128可以是例如(而不限于)射频(RF)发送器。阻抗匹配和滤波网络122可对输入124滤波，使得只允许比所选择频率阈值低的频率通过阻抗匹配和滤波网络122。另外，可使用阻抗匹配和滤波网络122将天线130的负载的阻抗与发送器128的阻抗相匹配，以改善发送器128和天线130之间的功率传输。
如所描绘的，多个电路102可以至少部分形成在基底132上。基底132可由介电材料组成。介电材料可以是能够在不导电的情况下传输功率的介质或物质。以此方式，可认为介电材料是绝缘材料。根据实现方式，基底132可包括多个介电基板133。多个介电基板133的各介电基板可采取介电材料的薄件、薄片、或板的形式。
多个电路102可包括电路组件的集合134和电压控制系统136。电压控制系统136可包括多个电压控制器138。多个电压控制器138中的每个可被构造成生成可调的电压。
电路组件的集合134可在基底132上实现。作为一个例证性示例，电路组件的集合134中的每个个体电路组件可在多个介电基板133中的对应介电基板上实现。以此方式，这个对应的介电基板可用作个体电路组件的基底。
电路组件的集合134中的电路组件可采取固定值电感器、可调电感器、固定值电容器、可调电容器、开关器件、固定值电阻器、可调电阻器、或某种其它类型的电子装置的形式。在这些例证性示例中，电路组件的集合134包括多个可调电感器140。在一些情况下，电路组件的集合134还可包括多个可调电容器142。
以下，在图2中更详细地描述可用于实现多个可调电感器140中的可调电感器的一种方式的示例。另外，以下，在图3中更详细地描述可用于实现多个可调电容器142中的可调电容器的一种方式的示例。
在一个例证性示例中，可使用用磁性纳米粒子增强的一个或更多个液晶电感器和一个或更多个液晶电容器来实现电路网络100。使用这些类型的液晶电路组件可使得电路网络100对某些应用而言能够足够小。例如，可使电路网络100小于大约2平方厘米。在一些例证性示例中，可使电路网络100小于大约1平方厘米。
另外，这种类型的电路网络100能够被用于高射频应用。例如，非限制地，电路网络100能够用于微波射频下的应用。电路网络100可用于在例如(非限制地)大约2千兆赫(GHz)和大约30千兆赫(GHz)之间的频率下操作的应用。
现在，参照图2，按照例证性实施方式用框图形式描绘可调电感器的图示。在这个例证性示例中，可调电感器200可以是图1中的多个可调电感器140中的一个的一种实现方式的示例。可调电感器200具有可改变的电感201。
在这个例证性示例中，介电基板202可用作可调电感器200的基底。介电基板202可以是图1中描述的多个介电基板133中的一个的示例。在这个例证性示例中，可调电感器200可与介电基板133物理关联。
如所描绘的，介电基板202可具有外表面203。可调电感器200的至少一部分可联接于介电基板202的外表面203。
在一个例证性示例中，可调电感器200包括芯204、相对于芯204设置的多个电极206、和导体207。芯204可位于介电基板202内的通道208中。介电基板202可用作多个电极206和导体207的基底。
如所描绘的，通道208具有第一端210和第二端212。根据该实现方式，第一端210、第二端212、或这二者可敞开。在一些情况下，第一端210和第二端212都闭合，使得通道208形成介电基板202内的贮存器或腔体。在一个例证性示例中，介电基板202可使用三维印刷机来印刷或者形成为多层，使得通道208形成在介电基板202内。
多个电极206可与介电基板202关联。多个电极206可相对于通道208设置，从而芯204位于通道208内。例如，非限制地，多个电极206可包括第一电极214和第二电极216。第一电极214和第二电极216可分别处于通道208的第一端210和第二端212。
在一个例证性示例中，第一电极214和第二电极216可分别在通道208的第一端210和第二端212处与介电基板202关联。在另一个例证性示例中，第一电极214和第二电极216可分别在通道208的第一端210和第二端212处印刷在介电基板202上。
芯204位于第一电极214和第二电极216之间的通道208内。在这个例证性示例中，芯204由流体混合物218组成。流体混合物218可包括多个液晶220和多个磁性纳米粒子222。
多个液晶220可固有地具有各向异性几何形状。换句话讲，多个液晶220中的每个可具有方向上相关的几何形状。例如，非限制地，多个液晶220中的各液晶可具有杆型形状、雪茄型形状、扁平形状、或某种其它类型的细长形状。
多个磁性纳米粒子222可散布于多个液晶220之间。多个磁性纳米粒子222属于可使用磁场梯度操纵的纳米离子的种类。多个磁性纳米粒子222中的磁性纳米粒子可包括铁、镍、钴、某种其它类型的磁性元素中的至少一种，或者包括铁、镍、钴、铁磁材料、或某种其它类型的磁性元素中的至少一种的化学化合物。在一些例证性示例中，纳米粒子可包括氧化硅或聚合物保护涂层，用于抵抗化学或电化学腐蚀。
在一个例证性示例中，多个磁性纳米粒子222采取多个铁磁纳米粒子的形式。这些铁磁纳米粒子可采取多个纳米铁氧体粒子的形式。另外，这些纳米粒子可包括纳米铁氧体粒子、钡铁氧体粒子、或其它合适的铁氧体材料。
导体207围绕芯204布置。芯204、多个电极206和导体207一起形成电感器，该电感器可以是可调电感器200。特别地，导体207围绕介电基板202的外表面203的一部分布置，使得导体207物理地围绕芯204定位，但通过介电基板202与芯204介电分离。导体207可采取围绕芯204布置但与芯204介电分离的一片或多片导体材料的形式。特别地，导体207可包括导电布线、导电线、通孔、导电涂层、导电镀层、导电材料层、或某种其它类型的导电材料中的至少一种。
在一个例证性示例中，导体207可被实现为，使得导体207形成卷绕芯204但与芯204介电分离的“线圈”。例如，非限制地，导体207可包括：导电线的第一集合，其在介电基板202的外表面203的第一侧；导电线的第二集合，其在外表面203的与第一侧相反的第二侧；通孔集合，其穿过介电基板202，将导电线的第一集合连接到导电线的第二集合。导体207的这种类型的构造可类似于线圈。
可调电感器200的电感201可以是导体207的电感。可使用电压控制器224来改变电感201。使用电压控制器224来生成电压226。向多个电极206施加电压226。电压控制器224可以是图1中的多个电压控制器138中的一个的示例。特别地，电压控制器224向多个电极206施加电压226，以在多个电极206之间在芯204两端产生电势差228。
芯204两端的电势差228可确定芯204的磁导率230。进而，芯204的磁导率230可确定可调电感器200的电感201。电压控制器224被构造成调节电压226。例如，电压控制器224可通过改变电压226的峰值232或电压226的频率234中的至少一个来调节电压226。换句话讲，可改变峰值232、频率234、或这二者以调节电压226。
改变电压226改变了芯204两端的电势差228，进而改变磁导率230，进而改变电感201。例如，当向多个电极206施加电压226在芯204两端产生电势差228时，迫使多个液晶220进行取向。特别地，多个液晶220可大致平行于芯204的纵轴231取向。纵轴231可以是从第一电极214延伸到第二电极216的沿着芯204的轴。多个液晶220中与纵轴231进行取向的液晶的百分比可取决于电压226的峰值232和频率234。
多个液晶220的取向迫使多个磁性纳米粒子222的共同取向，从而影响芯204的磁导率。特别地，多个磁性纳米粒子222与多个液晶220的共同取向提供了第一电极214和第二电极216之间的芯204的磁导率230的净改变。
当通过导体207发送电流时，产生磁场。芯204的磁导率230影响导体207所产生的磁场，这影响了电感201。电感201可以是导体207的电阻对于通过导体207的电流改变的度量。
随着芯204的磁导率230增大，产生的磁场也增大，从而导致磁通更大。磁通越大，导致电感201越大。相反地，随着芯204的磁导率230减小，导体207所产生的磁场也减小，从而导致磁通更低。磁通越低，导致电感201越低。以此方式，可通过调节电压226来调节电感201。
在一个例证性示例中，电压226采取交流(AC)偏置电压236的形式。可使用交流偏置电压236帮助避免流体混合物218内的不期望的电化学反应。特别地，使用交流(AC)偏置电压236可帮助防止将会使多个电极206退化或者造成多个电极206劣化的电化学反应。
根据实现方式，可使用三维印刷来制造介电基板202、与介电基板202关联实现的可调电感器200、或这二者。例如，非限制地，可使用微沉积喷头(micro dispensepumping)、熔融沉积成型、立体光刻、选择性激光烧结、选择性激光成型、墨水沉积、或某种其它类型的自适应性制造或三维印刷技术中的至少一种来执行这个三维印刷。在其它例证性示例中，可使用三维增材制造方法、多层印刷电路板制造方法、多层微制造工艺、或某种其它类型制造工艺中的至少一种来实现介电基板202、与介电基板202关联实现的可调电感器200、或这二者。
现在，参照图3，按照例证性实施方式用框图形式描绘可调电容器的图示。在这个例证性示例中，可调电容器300可以是图1中的多个可调电容器142中的一个的一种实现方式的示例。可调电容器300具有可改变的电容301。
在这个例证性示例中，介电基板302可用作可调电感器300的基底。介电基板302可以是图1中描述的多个介电基板133中的一个的示例。在这个例证性示例中，可调电容器300可与介电基板302物理关联。
如所描绘的，介电基板302可具有外表面303。可调电容器300的至少一部分可联接于介电基板302的外表面303。
在一个例证性示例中，可调电感器300包括芯304和导体系统306。芯304可位于介电基板302内的通道308中。芯304也可被称为电容器芯。
如所描绘的，通道308具有第一端310和第二端312。根据实现方式，第一端310、第二端312、或这二者可敞开。在一些情况下，第一端310和第二端312都闭合，使得通道308形成介电基板302内的贮存器或腔体。在一个例证性示例中，介电基板302可使用三维印刷机来印刷或者形成为多层，使得通道308形成在介电基板302内。
导体系统306围绕芯304布置。在一个例证性示例中，导体系统306包括可与介电基板302关联的多个电极307。特别地，介电基板302可用作多个电极307的基底。多个电极307可相对于通道308设置。例如，非限制地，多个电极307可包括第一电极314和第二电极316。第一电极314和第二电极316可分别处于通道308的第一端310和第二端312处。
在一个例证性示例中，第一电极314和第二电极316可分别与介电基板302在通道308的第一端310和第二端312处关联。在另一个例证性示例中，第一电极314和第二电极316可分别在通道308的第一端310和第二端312处印刷在介电基板302上。
芯304位于第一电极314和第二电极316之间的通道308内。在这个例证性示例中，芯304由流体318组成。流体318可包括多个液晶320。
多个液晶320可固有地具有各向异性几何形状。换句话讲，多个液晶320中的每个可具有方向上相关的几何形状。例如，非限制地，多个液晶320中的各液晶可具有杆型形状、雪茄型形状、扁平形状、或某种其它类型的细长形状。
在这些例证性示例中，导体系统306还可包括围绕芯304布置的成对导电板322。特别地，成对导电板322可围绕芯304沿着介电基板302的外表面303设置，使得成对导电板322中的每个物理地围绕芯304定位，但通过介电基板302与芯304介电分离。在成对导电板322之间的介电基板302的一部分和芯304的一部分形成介质323。
可调电容器300的电容301可以是成对导电板322的电容。电容301可以是成对导电板322存储电荷的能力。成对导电板322可被布置成，使得导电板彼此平行并且在芯304的相反侧。例如，第一导电板可处于外表面303的第一侧，而第二导电板可处于外表面303的第二侧。
可使用电压控制器324改变可调电容器300的电容301。使用电压控制器324来生成电压326。向多个电极307施加电压326。电压控制器324可以是图1中的多个电压控制器138中的一个的示例。特别地，电压控制器324向多个电极307施加电压326，以在多个电极307之间在芯304两端产生电势差328。
芯304两端的电势差328可确定成对导电板322之间的介质323的介电常数330。在一些情况下，介电常数330也可被称为电场介电常数。介质323的介电常数330可确定可调电容器300的电容301。
例如，电压控制器224可通过改变电压326的峰值332或电压326的频率334中的至少一个来调节电压326。改变电压326改变了芯304两端的电势差328，进而改变介电常数330，进而改变电容301。
特别地，当向多个电极307施加电压326在芯304两端产生电势差328时，迫使多个液晶320进行取向。特别地，多个液晶320可大致平行于芯304的纵轴331取向。纵轴331可以是从第一电极314延伸到第二电极316的沿着芯304的轴。多个液晶320中与纵轴331进行取向的液晶的百分比可取决于电压326的峰值332和频率334。
多个液晶320的取向造成介质323的介电常数330的净改变。当通过导体系统306发送电流时，产生磁场。介质323的介电常数330影响导体系统306所产生的磁场，这影响了电容301。
例如，介质323的介电常数330可以是发送磁场的能力的度量。更具体地，介电常数330可描述介质323中的每单位电荷可产生多少电通。随着介质323的介电常数330增大，可用较小电场因而较低电压将相同电荷存储在成对导电板322之间，这可导致增加的电容301。相反地，随着介质323的介电常数330减小，将相同电荷存储在成对导电板322之间会需要更大电场因而较高电压，这可导致减小的电容301。
在一个例证性示例中，电压326采取交流(AC)偏置电压336的形式。可使用交流偏置电压336帮助避免流体318内不期望的电化学反应。特别地，使用交流(AC)偏置电压336可帮助防止将会使多个电极307退化或者造成多个电极307劣化的电化学反应。
根据实现方式，可使用三维增材制造方法、多层印刷电路板制造方法、多层微制造工艺、或某种其它类型制造工艺中的至少一种来制造介电基板302、与介电基板302关联实现的可调电容器300、或这二者。在一个例证性示例中，非限制地，可使用微沉积喷头系统来执行三维印刷。
可调电容器300能够提供电路温度补偿。例如，非限制地，电容301可基于温度而改变、或漂移。可调电容器300的电容温度系数(TCC)描述了在特定温度范围内电容301的最大改变。可选择构成介电基板302的介电材料和用于可调电容器300的多个液晶320的类型来对抗电容301的温度漂移。
在一些例证性示例中，可使用多个电容器来补偿温度漂移。例如，非限制地，具有正电容温度系数的第一可调电容器可与具有负电容温度系数的第二可调电容器相组合。
图1中的电路网络100、图2中的可调电感器200和图3中的可调电容器300的图示不旨在隐含着对可用于实现例证性实施方式的方式的物理或架构限制。可使用其它组件作为图示组件的补充或替代。一些组件可以是可选的。另外，呈现用于示出一些功能组件的框。这些框中的一个或更多个当在例证性实施方式中实现时，可被组合成不同框、划分成不同框、或者组合且划分成不同框。
在其它例证性示例中，导体系统306可只包括成对导电板322并且可不包括多个电极307。在这些示例中，电压控制器324可直接向成对导电板322施加电压326，使得在成对导电板322之间在芯204两端产生电势差328。例如，可在芯304夹在成对导电板322之间的情况下，在成对导电板322两端直接驱动交流偏置电压336。以此方式，导体系统306可包括处于芯304端部的多个电极307中的至少一个或者围绕芯304设置但与芯304介电分离的成对导电板322。
现在，参照图4，按照例证性实施方式描绘可调电感器的顶视等轴视图的图示。在这个例证性示例中，可调电感器400可以是图2中的可调电感器200的一种实现方式的示例。
如所描绘的，介电基板402用作可调电感器400的基底。介电基板402可以是图2中的介电基板202的一种实现方式的示例。介电基板402具有外表面403。在这个例证性示例中，可看到外表面403的顶侧405。
可调电感器400可包括第一电极404、第二电极406、芯408和导体410。第一电极404、第二电极406和芯408可以分别是图2中的第一电极214、第二电极216和芯204的实现方式的示例。第一电极404和第二电极406由介电基板402支承。
在图4中示出芯408的裸露视图。芯408位于第一电极404和第二电极406之间的介电基板402内的通道(未示出)中。芯408可由液晶和磁性纳米粒子二者的流体混合物组成。
在这个例证性示例中，可使用导电线的第一集合412实现导体410。导电线的第一集合412可围绕芯408布置，但通过介电基板402与芯408介电分离。导体410还可包括通孔413，通孔413可将导电线的第一集合412连接到介电基板402相反侧的导电线的第二集合(未示出)。通孔413贯穿介电基板402。
水平轴414可大致平行于穿过芯408的纵轴。垂直轴416可大致垂直于穿过芯408的纵轴。
现在，参照图5，按照例证性实施方式描绘图4中的可调电感器400的底部等轴视图的图示。在这个例证性示例中，可看到外表面403的底侧500。
另外，导电线的第二集合502被示出为沿着介电基板402的底侧500。导电线的第二集合502通过穿过介电基板402的通孔413电连接且导电连接到图4中的导电线的第一集合412。
现在，参照图6，按照例证性实施方式描绘图4中的可调电感器400和介电基板402的剖视图的图示。在这个例证性示例中，可调电感器400和介电基板402的剖视图被示出为是沿着图6中的6-6线的方向截取的。
如所描绘的，通道600可存在于第一电极404和第二电极406之间的介电基板402内。芯408位于通道600内。在这个例证性示例中，芯408包括多个液晶601和多个磁性纳米粒子602。多个液晶601和多个磁性纳米粒子602一起形成流体混合物604。
电压控制器606电连接到可调电感器400。特别地，电压控制器606通过引线608电连接到第一电极404并且通过引线610电连接到第二电极406。电压控制器606可以是图2中的电压控制器224的一种实现方式的示例。
在这个例证性示例中，电压控制器606向第一电极404和第二电极406施加电压，在第一电极404和第二电极406之间在芯408两端产生电势差。改变施加到第一电极404和第二电极406的电压，可改变芯408两端的电势差，从而可改变芯408的磁导率。芯408的磁导率的改变可影响可调电感器400的导体407的电感。
在这个例证性示例中，当没有向第一电极404或第二电极406施加电压时，多个液晶601和多个磁性纳米粒子602可具有随机取向612。当向第一电极404和第二电极406施加电压时，多个液晶601和多个磁性纳米粒子602可相对于穿过芯408的纵轴614取向。
现在，参照图7，按照例证性实施方式，描绘图6中的芯408内的液晶和磁性纳米离子的取向的图示。在这个例证性示例中，电压控制器606已经向第一电极404和第二电极406施加电压，在芯408两端产生电势差。
向第一电极404和第二电极406施加电压致使多个液晶601大致平行于纵轴614取向。另外，多个液晶601的取向造成多个磁性纳米粒子602的共同取向。以此方式，多个液晶601和多个磁性纳米粒子602可具有有序取向700。
现在，转到图8，按照例证性实施方式，描绘可调电容器的顶视图的图示。在这个例证性示例中，可调电容器800可以是图3中的可调电容器300的一种实现方式的示例。
如所描绘的，介电基板802用作可调电容器800的基底。介电基板802可以是图3中的介电基板302的一种实现方式的示例。介电基板802具有外表面803。在图8中示出外表面803的顶侧805。
在这个例证性示例中，示出介电基板802内的芯804的裸露视图。芯804可以是图3中的芯304的一种实现方式的示例。
第一电极806和第二电极808由介电基板802支承并且相对于芯804定位。第一电极806和第二电极808可以分别是图3中的第一电极314和第二电极316的实现方式的示例。
在这个例证性示例中，导电板810和导电板812形成一对导电板。导电板810和导电板812可以是图3中的成对导电板322的一种实现方式的示例。
导电板810位于介电基板802的外表面803的顶侧805。用裸露视图示出的导电板812可位于介电基板802的外表面803的底侧(未示出)。以此方式，导电板810和导电板812通过介电基板802和介电基板802内的芯804分离。介电基板802可将导电板810和导电板812与芯804介电分离。
电压控制器814可通过引线816电连接到第一电极806并且通过引线818电连接到第二电极808。电压控制器814可用于向第一电极806和第二电极808施加电压，从而可在芯804两端产生电势差。这个电势差可产生芯804的介电常数的净改变。施加到第一电极806和第二电极808的电压的改变可改变芯408的介电常数，这可导致导电板810和导电板812的电容改变。
在其它例证性示例中，电压控制器814可被构造成在芯804夹在导电板810和导电板812之间的情况下，直接在这两个导电板两端驱动交流偏置电压。在这些示例中，可选地，可在可调电容器800中省去第一电极806和第二电极808。
现在，参照图9，按照例证性实施方式，描绘图8中的可调电容器800和介电基板802的剖视图的图示。在这个例证性示例中，在图8中的9-9线的方向上截取可调电容器800和介电基板802的剖视图。
在这个例证性示例中，示出介电基板802的外表面803的底侧900。导电板812位于介电基板802的底侧900并且导电板810位于介电基板802的顶侧805。以此方式，导电板812和导电板810可围绕芯804设置，但通过介电基板802与芯804介电分离。
如所描绘的，芯804可由通过多个液晶902形成的流体组成。在这个例证性示例中，当没有向第一电极806和第二电极808施加电压时，多个液晶902具有随机取向904。
现在，转到图10，按照例证性实施方式描绘图9中的芯804内的液晶取向的图示。在这个例证性示例中，电压控制器814正向第一电极806和第二电极808施加电压。因此，迫使多个液晶902具有有序取向1000。特别地，多个液晶902可大致平行于穿过芯804的纵轴1002取向。
现在，参照图11，按照例证性实施方式描绘阻抗匹配和滤波网络的顶视图的图示。在这个例证性示例中，阻抗匹配和滤波网络1100可以是图1中的阻抗匹配和滤波网络122的一种实现方式的示例。
如所描绘的，阻抗匹配和滤波网络1100从发送器1102接收输入，基于这个输入生成输出，并且将输出发送到天线1104。从发送器1102接收的输入可以是发送器1102产生的输出。这个输入可近似为电流源。在这个例证性示例中，阻抗匹配和滤波网络1100可对从发送器1102接收的输入进行滤波并且可将发送器1102的阻抗与天线1104的负载的阻抗相匹配，以改善发送器1102和天线1104之间的整体功率传输。
在这个例证性示例中，阻抗匹配和滤波网络1100采取π型网络(pi-network)1106的形式。如所描绘的，阻抗匹配和滤波网络1100包括电压控制系统1108，电压控制系统1108可以是图1中的电压控制系统136的一种实现方式的示例。电压控制系统1108包括电压控制器1110、电压控制器1112和电压控制器1114。电压控制器1110、电压控制器1112和电压控制器1114可以是图1中的多个电压控制器138的一种实现方式的示例。
阻抗匹配和滤波网络1100由介电基板116支承。介电基板116可以是图1中的基底132的一种实现方式的示例。阻抗匹配和滤波网络1100包括可调电感器1118、可调电容器1120和可调电容器1122。介电基板1116用作可调电感器1118、可调电容器1120和可调电容器1122中的每个的基底。
如所描绘的，以类似于pi(π)符号的方式构造可调电感器1118、可调电容器1120和可调电容器1122。可调电感器1118可以是图2中的可调电感器200的一种实现方式的示例。可调电容器1120和可调电容器1122可以是图3中的可调电容器300的实现方式的示例。
可调电感器1118包括第一电极1124、第二电极1126、芯1128和导体1130。芯1128位于介电基板116内的通道中。芯1128可由液晶和磁性纳米粒子的流体混合物组成。导体1130围绕芯1128布置，但与芯1128介电分离。
电压控制器1110通过引线1134电连接到第一电极1124并且通过引线1136电连接到第二电极1126。电压控制器1110控制施加到第一电极1124和第二电极1126的电压。
可调电容器1120包括第一电极1138、第二电极1140、芯1142和成对导电板1144。芯1142位于介电基板1116内的另一个通道中。芯1142可由只含有液晶的流体组成。成对导电板1144围绕芯1142平行布置，但通过介电基板1116与芯1142保持介电分离。
电压控制器1112通过引线1146电连接到第一电极1138并且通过引线1148电连接到第二电极1140。电压控制器1112控制施加到第一电极1138和第二电极1140的电压。
可调电容器1122包括第一电极1150、第二电极1152、芯1154和成对导电板1156。芯1154位于介电基板1116内的又一个通道中。芯1154可由只含有液晶的流体组成。成对导电板1156围绕芯1154平行布置，但通过介电基板1116与芯1154保持介电分离。
电压控制器1114通过引线1158电连接到第一电极1150并且通过引线1160电连接到第二电极1152。电压控制器1114控制施加到第一电极1150和第二电极1152的电压。
可分别通过电压控制器1110、电压控制器1112和电压控制器1114来控制施加到可调电感器1118、可调电容器1120和可调电容器1122的电极的电压，以提供自适应匹配和自适应滤波。特别地，在可调电感器1118的芯1128内使用液晶和磁性纳米粒子的混合物可以实现可比截止频率更快的快速信号响应，而没有牺牲性能。
当从发送器1102接收输入时，电流通过成对导电板1144，通过导体1130，并且通过成对导电板1156，之后离开阻抗匹配和滤波网络1100。使用可调电感器1118、可调电容器1120和可调电容器1122可在使得能够相对于自适应阻抗匹配和自适应滤波实现所期望性能的同时，减少阻抗匹配和滤波网络1100的成本、大小和重量。
图4至图7中的可调电感器400、图8至图10中的可调电容器800和图11中的阻抗匹配和滤波网络1100的图示并不旨在隐含着对可用于实现例证性实施方式的方式的物理或架构限制。可使用其它组件作为图示组件的补充或替代。一些组件可以是可选的。
图4至图11中示出的不同组件可以是图1至图3中用框图形式示出的组件如何可被实现为物理结构的例证性示例。另外，图4至图11中的组件中的一些可与图1至图3中的组件相组合，与图1至图3中的组件一起使用，或者这二者的组合。
现在，参照图12，按照例证性实施方式，用流程图形式描绘用于管理芯的磁导率的处理的图示。可使用图12中示出的处理来管理可调电感器的芯(诸如，图2中的可调电感器200的芯204)的磁导率。
该处理可先开始将电压施加到相对于的芯设置多个电极，芯包括多个液晶和多个磁性纳米粒子的混合物(操作1200)。可改变施加到这多个电极的电压，由此随着施加到这多个电极的电压改变，芯的磁导率改变(操作1202)。随着芯的磁导率改变，围绕芯布置但与芯介电分离的导体的电感改变(操作1204)，此后，处理终止。
特别地，在操作1202中，改变电压改变了多个液晶的第一取向，使得多个磁性纳米粒子的第二取向改变。改变多个磁性纳米粒子的第二取向改变了芯的磁导率。另外，当芯被实现为其中导体围绕芯设置的可调电感器的部分时，改变芯的磁导率，从而改变导体的电感。
现在，参照图13，按照例证性实施方式用流程图形式描绘用于管理可调电感器的处理的图示。可实现图13中示出的处理以管理图2中的可调电感器200。
该处理可先开始将电压施加到相对于芯设置的多个电极，其中芯包括多个液晶和多个磁性纳米粒子的混合物(操作1300)。可响应于通过向这多个电极施加电压而在芯两端产生电势差，使多个液晶与穿过芯的纵轴进行取向(操作1302)。另外，在多个液晶取向期间，多个磁性纳米粒子可与多个液晶共同取向(操作1304)。改变施加到多个电极的电压(操作1306)。
随着正施加到多个电极的电压改变，芯的磁导率改变(操作1308)。随着芯的磁导率改变，围绕芯布置但与芯介电分离的导体的电感改变(操作1310)，此后，处理终止。
所描绘的不同实施方式中的流程图和框图示出例证性实施方式中的装置和方法的一些可能实现方式的构造、功能和操作。就这方面而言，流程图或框图中的各框可代表模块、部分、功能、和/或操作或步骤的一部分。
在例证性实施方式的一些替代实现方式中，在框中注释的一种或多种功能可不以图中注释的次序来出现。例如，在一些情况下，接连示出的两个框图可大体同时执行，或者根据所涉及的功能，有时可按倒序执行这些框。另外，除了用流程图或框图示出的框，还可添加其它框。
因此，例证性实施方式提供了用于管理可调电感器的芯的磁导率从而管理可调电感器的电感的方法和装置。在一个例证性示例中，向相对于芯设置的多个电极施加电压。芯可包括多个液晶和多个磁性纳米粒子的混合物。可改变施加到多个电极的电压。随着施加到多个电极的电压改变，芯的磁导率改变。另外，随着芯的磁导率改变，可调电感器的整体电感改变。
例证性实施方式提供了可便于宽带自适应阻抗匹配和滤波网络的育成本效益的制造的方法和装置。另外，通过例证性实施方式描述的可调电感器的类型可提高射频(RF)系统的整体性能并且可相比于当前可用电感器降低功耗。
通过例证性实施方式描述的可调电感器可使得阻抗匹配和滤波网络能够更小且更轻。另外，这个可调电感器可通过减少所需电路组件的数量，简化阻抗匹配和滤波网络所需的机械结构和组装处理。
通过例证性实施方式描述的可调电感器和可调电容器可特别有助于在射频下操作的各种系统中形成电路网络。这些系统可包括(但不限于)蜂窝电话、卫星通信系统、电视、雷达成像系统和在射频下操作的其它类型的系统。
另外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1.一种装置，该装置包括：
芯，其包括多个液晶和多个磁性纳米粒子；以及
多个电极，其相对于所述芯设置，
其中，改变施加到所述多个电极的电压改变了所述芯的磁导率。
条款2.根据条款1所述的装置，所述装置还包括：
导体，其围绕所述芯布置，其中，所述芯、所述多个电极和所述导体形成可调电感器。
条款3.根据条款2所述的装置，所述装置还包括：
介电基板，其用作所述多个电极和所述导体的基底，其中，所述芯位于所述介电基板内的通道中。
条款4.根据条款2所述的装置，其中，改变施加到所述多个电极的电压改变了所述芯的磁导率，从而改变所述可调电感器的电感。
条款5.根据条款2所述的装置，其中，所述可调电感器属于滤波电路、阻抗匹配电路、或阻抗匹配和滤波电路中的至少一种。
条款6.根据条款2所述的装置，所述装置还包括：
多个可调电容器，其电连接到所述可调电感器。
条款7.根据条款1所述的装置，所述装置还包括：
电压控制器，其生成并且控制电压，其中，改变所述电压的峰值或频率中的至少一个改变了所述芯的磁导率。
条款8.根据条款1所述的装置，其中，所述电压是交流偏置电压。
条款9.根据条款1所述的装置，其中，所述多个电极包括：
第一电极，其相对于所述芯的第一端设置；以及
第二电极，其相对于所述芯的第二端设置。
条款10.一种形成可调电感器的权利要求1的装置，其中，所述芯包括多个液晶和多个磁性纳米粒子的流体混合物；并且其中，所述装置还包括：
多个电极，其相对于所述芯设置；以及
导体，其围绕所述芯布置，其中，改变施加到所述多个电极的电压改变了所述芯的磁导率，从而改变所述导体的电感。
条款11.根据条款10所述的装置，所述装置还包括：
介电基板，其用作所述可调电感器的基底，其中，所述芯位于所述介电基板内的通道内。
条款12.根据条款10所述的装置，其中，所述电压是第一电压并且还包括：
可调电容器，其包括：
电容器芯，其包括多个液晶；以及
导体系统，其相对于所述电容器芯设置，其中，改变施加到所述导体系统的第二电压改变了所述电容芯的介电常数，从而改变所述导体系统的电容。
条款13.根据条款12所述的装置，其中，所述导体系统包括设置在所述电容器芯的端部的多个电极或者围绕所述芯设置但与所述电容器芯介电分离的多个导电板中的至少一种。
条款14.根据条款12所述的装置，所述装置还包括：
介电基板，
其中，所述可调电感器的芯位于所述介电基板内的通道中；
其中，所述可调电感器是多个可调电感器中与所述介电基板关联的一个并且所述可调电容器是多个可调电容器中与所述介电基板关联的一个。
条款15.根据条款14所述的装置，所述装置还包括：
电压控制系统，其生成并且控制施加到所述可调电感器的所述多个电极的第一电压，生成并且控制施加到所述可调电容器的导体系统的第二电压。
条款16.根据条款15所述的装置，其中，所述多个可调电感器、所述多个可调电容器和所述电压控制系统形成滤波电路、阻抗匹配电路或阻抗匹配和滤波电路中的至少一种。
条款17.根据条款16所述的装置，其中，所述滤波电路包括高通滤波器电路、低通滤波器电路、多通滤波器电路、全通滤波器电路、带通滤波器电路或陷波滤波器电路中的至少一种。
条款18.一种用于管理芯的磁导率的方法，该方法包括：
向相对于所述芯设置的多个电极施加电压，其中，所述芯包括多个液晶和多个磁性纳米粒子；以及
改变施加到所述多个电极的电压，其中，随着施加到所述多个电极的电压改变，所述芯的磁导率改变。
条款19.根据条款18所述的方法，其中，改变所述电压包括：
改变所述多个液晶的第一取向，使得所述多个磁性纳米粒子的第二取向改变，从而改变芯的磁导率。
条款20.根据条款18所述的装置，其中，改变所述电压包括：
改变所述多个液晶的第一取向，使得所述多个磁性纳米粒子的第二取向改变，从而改变围绕所述芯布置的导体的电感。
已经出于例证和描述的目的提出了对不同例证性实施方式的描述，不旨在是排他性的或者限于所公开形式的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，将清楚许多修改形式和变形形式。另外，不同的例证性实施方式可提供相比于其它所需实施方式不同的特征。选择所选定的一个或多个实施方式，以便最佳说明实施方式的原理、实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解进行了适于料想到的各种修改的本公开的各种实施方式。

Claims (15)

1.一种装置，所述装置包括：
芯(204)，其包括多个液晶(220)和多个磁性纳米粒子(222)；以及
多个电极(206)，其相对于所述芯(204)设置，
其中，改变施加到所述多个电极(206)的电压(226)改变了所述芯(204)的磁导率(230)。
2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：
导体(207)，其围绕所述芯(204)布置，其中，所述芯(204)、所述多个电极(206)和所述导体(207)形成可调电感器(200)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，改变施加到所述多个电极(206)的所述电压(226)改变了所述芯(204)的所述磁导率(230)，从而改变了所述可调电感器(200)的电感(201)。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述可调电感器(200)属于滤波电路(104)、阻抗匹配电路(106)、或阻抗匹配和滤波电路(104)中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的装置，所述装置还包括：
多个可调电容器(142)，其电连接到所述可调电感器(200)。
6.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：
电压控制器(224)，其生成并且控制所述电压(226)，其中，改变所述电压(226)的峰值(232)或频率(234)中的至少一个改变了所述芯(204)的所述磁导率(230)。
7.一种形成可调电感器(200)的权利要求1的装置，其中，所述芯(204)包括多个液晶(220)和多个磁性纳米粒子(222)的流体混合物(218)；并且其中，所述装置还包括：
多个电极，其相对于所述芯(204)设置；以及
导体(207)，其围绕所述芯(204)布置，其中，改变施加到所述多个电极(206)的电压(226)改变了所述芯(204)的磁导率(230)，从而改变了所述导体(207)的电感(201)。
8.根据权利要求7所述的装置，所述装置还包括：
介电基板(202)，其用作所述可调电感器(200)的基底(132)，其中，所述芯(204)位于所述介电基板(202)内的通道(208)内。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述电压(226)是第一电压，并且所述装置还包括：
可调电容器(300)，其包括：
电容器芯(304)，其包括多个液晶(320)；以及
导体系统(306)，其相对于所述电容器芯(304)设置，其中，改变施加到所述导体系统(306)的第二电压改变了所述电容器芯(304)的介电常数(330)，从而改变了所述导体系统(306)的电容(301)。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述导体系统(306)包括设置在所述电容器芯(304)的端部(310,312)的所述多个电极(307)或者围绕所述芯(204)设置但与所述电容器芯(304)介电分离的成对导电板(332)中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的装置，所述装置还包括：
介电基板(202,302)，
其中，所述可调电感器(200)的所述芯(204)位于所述介电基板(202,302)内的通道(208)中；并且
其中，所述可调电感器(200)是多个可调电感器(140)中与所述介电基板(202,302)关联的一个并且所述可调电容器(300)是多个可调电容器(142)中与所述介电基板(202)关联的一个。
12.根据权利要求11所述的装置，所述装置还包括：
电压控制系统(136)，其生成并且控制施加到所述可调电感器(200)的所述多个电极(206)的所述第一电压，生成并且控制施加到所述可调电容器(300)的所述导体系统(306)的所述第二电压。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述多个可调电感器(140)、所述多个可调电容器(142)和所述电压控制系统(136)形成滤波电路(104)、阻抗匹配电路(106)或阻抗匹配和滤波电路(108)中的至少一种。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述滤波电路(104)包括高通滤波器电路(110)、低通滤波器电路(112)、多通滤波器电路(114)、全通滤波器电路(116)、带通滤波器电路(118)或陷波滤波器电路(120)中的至少一种。
15.一种用于管理芯(204)的磁导率(230)的方法，所述方法包括：
向相对于所述芯(204)设置的多个电极(206)施加(1200)电压(226)，其中，所述芯(204)包括多个液晶(220)和多个磁性纳米粒子(222)；以及
改变施加到所述多个电极(206)的电压(226)，其中，随着施加到所述多个电极(206)的电压(226)改变，所述芯(204)的所述磁导率(230)改变。
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