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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorzug der koreanischen Patentanmeldungen Nummer
10-2019-0130187 , welche am 8. Oktober 2019 eingereicht wurde, und
10-2020-0072600 , welche am 15. Juni 2020 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum (Korean Intellectual Property Office) eingereicht wurde, deren Offenbarungen hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme miteingebunden sind.
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HINTERGRUND
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Eine beispielhafte Ausführungsform bezieht sich auf einen Schalttransformator und genauer auf einen Schalttransformator, welcher in einem Sender und/oder einem Empfänger für drahtlose Kommunikation verwendet wird.
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Transformatoren können elektromagnetisch einen Primärkreis an einen Sekundärkreis mit einem bestimmten Kopplungskoeffizienten über einen magnetischen Fluss, welcher durch einen Wechselstrom, welcher in einer Primärspule und einer Sekundärspule fließt, erzeugt wird, koppeln.
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Mit der Zunahme im Packagepreis wurde die Chipgröße einer integrierten Funkfrequenzschaltung (RFIC = Radio Frequency Integrated Circuit = integrierte Funkfrequenzschaltung) für eine drahtlose mobile Kommunikation zunehmend verringert. Eine andere Betrachtung ist, dass RFICs für drahtlose mobile Kommunikation eine gewünschte Ausgabe mit niedriger Leistung erzeugen sollen. In jüngster Zeit wurde, als sich die mobile Kommunikation von der dritten Generation (3G) zu Long-Term Evolution (LTE) zu der fünften Generation (5G) entwickelt hat, die Größe eines RFIC-Chip erhöht, um eine hohe Leistungseffizienz auch bei einer Signalcharakteristik, welche ein hohes Quadrat des Scheitelfaktors bzw. Peak-zu-Average-Power Ratio (PAPR = Peak-zu-Average-Power Ratio = Quadrat des Scheitelfaktors) hat, aufrechtzuerhalten.
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RFICs, welche für eine drahtlose Kommunikation verwendet werden, können einen Transformator aufweisen, um 5G zu unterstützen, und eine Mehrzahl von Ketten (beispielsweise Funkfrequenz (RF = Radio Frequency = Funkfrequenz)-Ketten), um unterschiedliche Frequenzen zu unterstützen.
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Gemäß dem Stand der Technik kann ein RFIC eine Zielbandbreite durch ein Steuern der Kapazität eines Transformators an einem Ausgangsanschluss erlangen, um einen Zielfrequenzbereich zu haben. Solch ein RFIC jedoch kann nur eine begrenzte Bandbreite erlangen. Darüber hinaus ist, da es schwierig ist, die Induktivität des Transformators zu steuern, eine Lastgröße fixiert, wodurch die Leistungseffizienz verringert wird.
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Die Induktivität oder Kapazität eines Transformators könnte verringert werden, um eine Bandbreite zu erhöhen, aber es gibt eine strukturelle Grenze beim Verringern der Kapazität und der parasitären Kapazität eines Drain eines Treiberverstärkers.
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Ein Schalter könnte zwischen Induktoren von Transformatoren vorgesehen sein, um die Induktivität zu verringern. Ein Sender jedoch hat eine große Ausgangsleistung, Linearität ist wichtig für den Sender, und es ist schwieriger, einen Sender zu implementieren, wenn eine Verarbeitungsgröße abnimmt. Demzufolge ist es schwer, einen Schalter zwischen Induktoren in einer existierenden Struktur vorzusehen. Beispielsweise kann die Zuverlässigkeit eines Schalters aufgrund der großen Ausgangsleistung abnehmen. Darüber hinaus kann, wenn ein Transformator eines Senders einen Schalter aufweist, ein magnetischer Fluss aufgrund des Schalters verloren sein, und ein Kopplungskoeffizient kann verringert sein.
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KURZFASSUNG
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Eine beispielhafte Ausführungsform sieht einen Schalttransformator vor, welcher einen Verbindungsdraht aufweist, welcher eine Inter-Digit-Struktur hat, um einen Kopplungskoeffizienten zwischen einer primären Schaltung beziehungsweise einem primären Kreis und einer sekundären Schaltung beziehungsweise einem Sekundären Kreis zu erhöhen, und ein elektronisches System, welches den Schalttransformator aufweist.
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Eine beispielhafte Ausführungsform sieht ebenso einen Schalttransformator vor, welcher einen Schalter aufweist, welcher eine Mehrzahl von Transistoren hat, welche in Serie miteinander durch den Source-/Drain-Anschluss davon verbunden sind, um die Zuverlässigkeit des Schalters zu erhöhen, und ein elektronisches System, welches den Schalttransformator aufweist.
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Eine beispielhafte Ausführungsform sieht ebenso einen Schalttransformator vor, welcher in der Lage ist, eine Impedanz zwischen Schaltungen, welche jeweils mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen eines Treiberverstärkers verbunden sind, anzupassen, und ein elektronisches System, welches den Schalttransformator aufweist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Schalttransformator vorgesehen, welcher einen Treiberverstärker aufweist, welcher konfiguriert ist, um ein Eingangssignal durch ein Verstärken eines Quellsignals beziehungsweise Sourcesignals auszugeben, eine primäre Schaltung, welche einen Satz von primären Induktoren aufweist, einen primären Schalter und einen ersten primären Verbindungsdraht, wobei der Satz von primären Induktoren konfiguriert ist, um das Eingangssignal an einem ersten primären Eingangs-/Ausgangs-Anschluss zu empfangen, wobei der primäre Schalter konfiguriert ist, um eine Induktivität des Satzes von primären Induktoren basierend auf einer ersten Schaltoperation anzupassen, und wobei der erste primäre Verbindungsdraht konfiguriert ist, um den ersten primären Eingangs-/Ausgangs-Anschluss mit einem Ende des primären Schalters zu elektrisch verbinden, und eine sekundäre Schaltung, welche konfiguriert ist, um gegenseitig elektrisch an den ersten primären Verbindungsdraht und wenigstens einen primären Induktor unter dem Satz von primären Induktoren zu koppeln.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist ein elektronisches System vorgesehen, welches einen Mischer aufweist, welcher konfiguriert ist, um ein Quellsignal basierend auf einer Frequenzumwandlung auszugeben, einen Treiberverstärker, welcher konfiguriert ist, um ein Eingangssignal durch ein Verstärken des Quellsignals auszugeben, eine Treibereingangsschaltung, welche einen Eingangskondensator aufweist, einen Satz von Eingangsinduktoren und einen Eingangsschalter und elektrisch mit einem Eingangsanschluss des Treiberverstärkers verbunden, wobei der Eingangsschalter konfiguriert ist, um eine Induktivität des Satzes von Eingangsinduktoren basierend auf einer ersten Schaltoperation anzupassen, eine primäre Schaltung, welche einen Satz von primären Induktoren aufweist, einen primären Schalter und einen ersten primären Verbindungsdraht, wobei der Satz von primären Induktoren konfiguriert ist, um das Eingangssignal an einem ersten primären Eingangs-/Ausgangs-Anschluss zu empfangen, wobei der primäre Schalter konfiguriert ist, um eine Induktivität des Satzes von primären Induktoren basierend auf einer zweiten Schaltoperation anzupassen, und der erste primäre Verbindungsdraht konfiguriert ist, um elektrisch den ersten primären Eingangs-/Ausgangs-Anschluss mit einem Ende des primären Schalters zu verbinden, und eine Verarbeitungsschaltung, welche konfiguriert ist, um die erste Schaltoperation und die zweite Schaltoperation zu steuern.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist ein elektronisches System vorgesehen, welches eine primäre Schaltung aufweist, welche einen Satz von primären Induktoren aufweist, einen primären Schalter und einen primären Verbindungsdraht, wobei der Satz von primären Induktoren konfiguriert ist, um ein Eingangssignal an einem primären Eingangs-/Ausgangs-Anschluss zu empfangen, wobei der primäre Schalter konfiguriert ist, um eine Induktivität des Satzes von primären Induktoren basierend auf einer ersten Schaltoperation anzupassen, und wobei der primäre Verbindungsdraht konfiguriert ist, um den primären Eingangs-/Ausgangs-Anschluss mit einem Ende des primären Schalters elektrisch zu verbinden, eine sekundäre Schaltung, welche einen Satz von sekundären Induktoren aufweist, einen sekundären Schalter und einen sekundären Verbindungsdraht, wobei die sekundäre Schaltung gegenseitig elektrisch an den primären Verbindungsdraht und wenigstens einen primären Induktor unter dem Satz von primären Induktoren gekoppelt ist, wobei der Satz von sekundären Induktoren konfiguriert ist, um ein Signal, welches von der primären Schaltung induziert wird, zu einem sekundären Eingangs-/Ausgangs-Anschluss auszugeben, welcher elektrisch mit einer Last verbunden ist, wobei der sekundäre Schalter konfiguriert ist, um eine Induktivität des Satzes von sekundären Induktoren basierend auf einer zweiten Schaltoperation anzupassen, und der sekundäre Verbindungsdraht konfiguriert ist, um den sekundären Eingangs-/AusgangsAnschluss mit einem Ende des sekundären Schalters elektrisch zu verbinden, und eine Verarbeitungsschaltung, welche konfiguriert ist, um wenigstens eines ausgewählt aus der ersten Schaltoperation und der zweiten Schaltoperation basierend auf wenigstens einem ausgewählt aus einer Frequenz des Eingangssignals und einer Größe der Last zu steuern.
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Figurenliste
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Eine beispielhafte Ausführungsform wird deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
- 1 ein Blockschaltbild zum Beschreiben einer integrierten Funkfrequenzschaltung (RFIC = Radio Frequency Integrated Circuit = integrierte Funkfrequenzschaltung) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
- 2 ein Schaltbild ist, welches ein Schalttransformatormodul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beschreibt;
- 3A und 3B Schaltbilder zum Beschreiben einer Schaltoperation eines Eingangsschalters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind;
- 4 ein Blockschaltbild zum Beschreiben einer Schalttransformatorschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
- 5 ein Schaltbild zum Beschreiben einer Schalttransformatorschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
- 6A und 6B Diagramme zum Beschreiben einer primären Schaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind;
- 7 ein Schaltbild eines Stapelschalters (stack switch) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
- 8A und 8B Diagramme zum Beschreiben einer sekundären Schaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind; 9A und 9B Diagramme zum Beschreiben einer sekundären Schaltung sind, welche ferner einen sekundären Verbindungsdraht in Vergleich zu den 8A und 8B aufweist;
- 10A bis 11B Diagramme zum Beschreiben einer primären Schaltung und einer sekundären Schaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind;
- 12A bis 12D Schaltbilder einer primären Schaltung und einer sekundären Schaltung in einer primären und sekundären Schaltoperation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind; und
- 13 ein Blockschaltbild einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Hierin nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
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1 ist ein Blockschaltbild zum Beschreiben einer integrierten Funkfrequenzschaltung (RFIC = Radio Frequency Integrated Circuit = integrierte Funkfrequenzschaltung) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 1 kann ein elektronisches System 1000 ein Schalttransformatormodul 1, einen Filter 2, einen Mischer 3, einen Phasenregelkreis (PLL = Phase-Locked Loop = Phasenregelkreis) 4 und/oder eine Last 5 aufweisen. Das Schalttransformatormodul 1 kann eine Mehrzahl von Schaltern aufweisen beispielsweise einen Eingangsschalter SW0, einen primären Schalter SW1 und/oder einen sekundären Schalter SW2. Beispielsweise kann das elektronische System 1000 einem RFIC entsprechen oder kann in einem Sender und/oder Empfänger eines RFIC enthalten sein. Zur Zweckmäßigkeit der Beschreibung jedoch ist es veranschaulicht, dass das elektronische System 1000 in dem Sender enthalten ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das Schalttransformatormodul 1 eine Schaltoperation basierend auf einem empfangenen Signal durchführen. Beispielsweise kann das Schalttransformatormodul 1 einen Induktivitätswert und/oder einen Kapazitätswert durch ein Steuern wenigstens eines ausgewählt von dem Eingangsschalter SW0, dem primären Schalter SW1 und/oder dem sekundären Schalter SW2 basierend auf der Frequenz des empfangenen Signals anpassen. Das Schalttransformatormodul 1 kann ebenso eine Schaltoperation basierend auf einer Lastgröße durchführen. Beispielsweise kann das Schalttransformatormodul 1 einen Induktivitätswert und/oder einen Kapazitätswert durch ein Steuern wenigstens eines ausgewählt von dem Eingangsschalter SW0, dem primären Schalter SW1 und/oder dem sekundären Schalter SW2 basierend auf dem Impedanzwert der Last 5 anpassen.
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Das elektronische System 1000 kann ein externes Signal SX durch einen Eingangsanschluss des Filters 2 empfangen, um ein Signal zu der Last 5 zu übertragen. Beispielsweise kann der Filter ein erstes externes Signal SX1 und ein zweites externes Signal SX2 durch verschiedene Eingangsanschlüsse empfangen. Der Filter 2 kann eine Schaltung sein, welche konfiguriert ist, um die Amplitude und/oder Phase des externen Signals SX zu steuern und kann wenigstens eines aufweisen ausgewählt aus beispielsweise einem Tiefpassfilter, einem Bandpassfilter und/oder einem Hochpassfilter. Der Filter 2 kann ein gefiltertes Signal SF durch ein Filtern des externen Signals SX ausgeben. Der Filter 2 kann ein erstes Filtersignal SF1 und ein zweites Filtersignal SF2 durch verschiedene Ausgangsanschlüsse ausgeben.
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Der Mischer 3 kann das gefilterte Signal SF basierend auf einem Referenzsignal, welches von dem PLL4 ausgegeben wird, Frequenz-umwandeln und ein Quellsignal SS basierend auf der Frequenzumwandlung ausgeben. Beispielsweise kann der Mischer 3 eine Aufwärts-Umwandlung auf dem gefilterten Signal SF (beispielsweise dem ersten Filtersignal SF1 und dem zweiten Filtersignal SF2) basierend auf der Frequenz des Referenzsignals, welches von dem PLL4 ausgegeben wird, durchführen. Der Mischer 3 kann ein erstes Quellsignal SS1 und ein zweites Quellsignal SS2 als ein Ergebnis der Aufwärts-Umwandlung ausgeben.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das Schalttransformatormodul 1 einen Impedanzwert durch ein Öffnen oder Schließen des Eingangsschalters SW0 basierend auf der Frequenz des Quellsignals SS anpassen. Beispielsweise kann das Schalttransformatormodul 1 die Größe der Eingangsimpedanz durch ein Resonieren (Resonating) der Eingangsimpedanz unter Verwendung der Frequenz des Quellsignals SS anpassen. Die Eingangsimpedanz kann eine Impedanz aufweisen, welche beobachtet wird, wenn sie von dem Mischer 3 in Richtung eines Treiberverstärkers des Schalttransformatormoduls 1 betrachtet wird. Demzufolge kann der Treiberverstärker eine Verstärkung oder eine Treiberoperation problemlos durchführen. Dies wird untenstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das Schalttransformatormodul 1 eine wechselseitige Induktivität einer primären Schaltung und einer sekundären Schaltung durch ein Öffnen oder Schließen wenigstens eines ausgewählt von dem primären Schalter SW1 und/oder dem sekundären Schalter SW2 basierend auf der Frequenz des Quellsignals SS anpassen. Beispielsweise kann das Schalttransformatormodul 1 die Induktivität der primären Schaltung durch ein Schließen des primären Schalters SW1 verringern, welcher parallel mit wenigstens einem von mehreren Induktoren, welche in der primären Schaltung enthalten sind, verbunden sein kann. Der sekundäre Schalter SW2 kann ähnlich zu dem primären Schalter SW1 sein, welcher obenstehend beschrieben ist. Dies wird unter Bezugnahme auf 4 untenstehend beschrieben werden.
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2 ist ein Schaltbild, welches ein Schalttransformatormodul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beschreibt.
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Bezug nehmend auf 2 kann das Schalttransformatormodul 1 eine Schalttransformatorschaltung 10, einen Treiberverstärker (DA = Drive Amplifier = Treiberverstärker) 20 und/oder eine Treibereingangsschaltung 30 aufweisen. Die Treibereingangsschaltung 30 kann eine Mehrzahl von Eingangsinduktoren LI1 bis LI3 (hierin kann hierauf ebenso Bezug genommen werden als der Eingangsinduktor oder der Satz von Eingangsinduktoren), einen Eingangskondensator CI (beispielsweise einen variablen Kondensator) und/oder den Eingangsschalter SW0 aufweisen. Das elektronische System 1000 kann ferner eine Steuerlogik 40 aufweisen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die Steuerlogik 40 einen Speicher (Storage) (beispielsweise Speicher (Memory)) aufweisen, welcher konfiguriert ist, um beispielsweise eine Nachschlagetabelle (LUT = Look-Up Table = Nachschlagetabelle), Information über die Frequenz des Eingangssignals SI und/oder Information über die Impedanz der Last 5 zu speichern.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die Treibereingangsschaltung 30 parallel mit Eingangsanschlüssen des DA 20 verbunden sein und kann den Eingangskondensator CI und den Eingangsschalter SW0 basierend auf einem ersten Steuerbefehl CTR1 steuern. Die Treibereingangsschaltung 30 kann den Kapazitätswert des Eingangskondensators CI basierend auf einem elektrischen Signal, welches in dem ersten Steuerbefehl CTR1 enthalten ist, anpassen. Der Eingangskondensator CI kann durch eine Kondensatorbank implementiert sein, welche eine Mehrzahl von Kondensatorelementen aufweist. Der Eingangsschalter SW0 kann parallel mit wenigstens einem, beispielsweise dem Eingangsinduktor LI2 der Eingangsinduktoren LI1 bis LI3 verbunden sein. Der Eingangsschalter SW0 kann basierend auf einem elektrischen Signal, welches in dem ersten Steuerbefehl CTR1 enthalten ist, geöffnet oder geschlossen werden. In anderen Worten gesagt kann die Steuerlogik 40 den ersten Steuerbefehl CTR1, welcher den Kapazitätswert des Eingangskondensators CI und ein Öffnen oder Schließen des Eingangsschalters SW0 instruiert, zu der Treibereingangsschaltung 30 senden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Quellsignal SS (beispielsweise das erste Quellsignal SS1 und das zweite Quellsignal SS2) durch den DA 20 verstärkt werden, um ein Eingangssignal SI (beispielsweise ein erstes Eingangssignal SI1 und ein zweites Eingangssignal SI2) zu erzeugen. Die Treibereingangsschaltung 30 kann einen äquivalenten oder ähnlichen Induktivitätswert des Eingangsinduktors LI1 bis LI3 durch ein Steuern des Eingangsschalters SW0 ändern und kann die Impedanz betrachtet von dem DA 20 durch ein Anpassen des Kapazitätswerts des Eingangskondensators CI, welcher parallel mit den Eingangsinduktoren LI1 bis LI3 verbunden ist, steuern. Demzufolge kann die Schalttransformatorschaltung 10 mit einer geeigneten Lastimpedanz vorgesehen sein, und eine Einheitszelle des DA 20 kann gemäß einer fixierten Lastimpedanz angeschaltet werden, sodass eine Zielausgangsspannung erzeugt werden kann.
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Die 3A und 3B sind Schaltbilder zum Beschreiben einer Schaltoperation eines Eingangsschalters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf die 2 bis 3B kann die Steuerlogik 40 den Eingangsschalter SW0 öffnen oder schließen und/oder die Größe der Eingangsimpedanz ZIa oder ZIb (beispielsweise die Eingangsimpedanz ZI) gemäß der Frequenz des Quellsignals SS anpassen.
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Die Steuerlogik 40 kann einen Impedanzwert, welcher den Leistungsverbrauch des DA 20 minimieren oder verringern kann, durch ein Resonieren des Eingangskondensators CI und der Eingangsinduktoren LI1 bis LI3, welche parallel miteinander verbunden sind, erzeugen. In einem Szenario, in welchem die Treibereingangsschaltung 30 nur den Eingangskondensator CI ohne die Eingangsinduktoren LI1 bis LI3 aufweist, kann ein Impedanzwert, welcher auf den DA 20 blickt abnehmen, wenn die Frequenz zunimmt. Wenn der Impedanzwert abnimmt, nimmt die Größe des Eingangsstromes zu, was den Leistungsverbrauch erhöhen kann. Demnach können, wenn ein Eingangsimpedanzwert durch ein Erzeugen einer Resonanz unter den Eingangsinduktoren LI1 bis LI3 und dem Eingangskondensator CI erhöht wird, schnelle Zunahmen des Eingangsstroms bei einer hohen Frequenz verhindert oder verringert werden, wodurch der Leistungsverbrauch verringert wird. Wenn ein Impedanzwert der Treibereingangsschaltung 30, welche parallel mit dem Mischer 3 und dem DA 20 verbunden ist, zunimmt, kann die Größe der Eingangsimpedanz ZIa ebenso zunehmen. Der DA 20 kann das Eingangssignal SI durch ein effizientes Treiben des Quellsignals SS basierend auf der Eingangsimpedanz ZIa, welche zugenommen hat, ausgegeben.
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Bezug nehmend auf die
2 und
3A kann, wenn die Frequenz des Quellsignals SS geringer ist als eine voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz (beispielsweise ein Frequenzwert und/oder Grenzwert) die Steuerlogik
40 die Treibereingangsschaltung
30 steuern, um eine Ziel-Resonanzimpedanz bei einer Zielfrequenz durch ein Öffnen des Eingangsschalters SW0 zu haben. Beispielsweise kann die Frequenz des Quellsignals SS in einem ultrahohen Band (UHB = Ultrahighband = ultrahohes Band) sein, welches für eine drahtlose Kommunikation verwendet wird, und kann in einem Band von ungefähr 3,3 GHz bis ungefähr 4,6 GHz sein. Wenn der Eingangsschalter SW0 geöffnet ist, kann die Gesamtinduktivität der Treibereingangsschaltung
30 durch die Eingangsinduktoren LI1 bis LI3, welche in Serie miteinander verbunden sind, erhöht werden. Die Frequenz des Quellsignals SS kann einer Resonanzfrequenz der Treibereingangsschaltung
30 entsprechen. Da eine Resonanzfrequenz relativ niedrig ist, kann die Steuerlogik
40 eine Anzahl von Induktoren erhöhen. Dies ist der Fall, da die resonante Frequenz umgekehrt proportional zu einer Induktivität und einer Kapazität ist, wie untenstehend gezeigt ist.
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In Gleichung 1 kann ωr eine Resonanzfrequenz (beispielsweise die Frequenz des Quellsignals SS) sein, L kann eine Induktivität (beispielsweise die Gesamtinduktivität der Eingangsinduktoren LI1 bis LI3) sein und C kann eine Kapazität (beispielsweise die Kapazität des Eingangskondensators CI) sein. In anderen Worten gesagt kann die Treibereingangsschaltung 30 gesteuert werden, um bei oder näher zu der Frequenz des Quellsignals SS zu resonieren, und zwar durch ein Erhöhen der Induktivität. Auf ein Anpassen eines Induktivitätswerts durch ein Steuern des Eingangsschalters SW0 kann als eine Grobabstimmung Bezug genommen werden.
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Nach einem Erhöhen der Induktivität der Treibereingangsschaltung 30 durch ein Öffnen des Eingangsschalters SW0 kann die Steuerlogik 40 die Kapazität des Eingangskondensators CI anpassen. Beispielsweise kann, um den Frequenzbereich der Treibereingangsschaltung 30 fein anzupassen, die Steuerlogik 40 eine Feinabstimmung durch ein Anpassen einer Kapazität durchführen. In anderen Worten gesagt kann die Steuerlogik 40 eine Grobabstimmung durch ein Anpassen der Induktivität an einen breiten Bereich durch ein Öffnen oder Schließen des Eingangsschalters SW0 durchführen und eine Feinabstimmung durch ein Anpassen der Kapazität des Eingangskondensators CI auf einen engen Bereich durchführen. Beispielsweise kann die Grobabstimmung durchgeführt werden, um die Resonanzfrequenz durch ein Steuern der Induktivität in einem breiten Bereich zu einem anderen Band zu ändern, und die Feinabstimmung ist vorgesehen, um die Resonanzfrequenz zu einer Zielfrequenz in dem Band zu ändern. Wenn viele Schalter unter den Eingangsinduktoren LI1 bis LI3, welche in Serie miteinander verbunden sind, vorgesehen sind, kann eine äquivalente oder ähnliche Induktivität fein angepasst werden. Die Verwendung von vielen Schaltern jedoch würde zu einem erhöhten Leistungsverbrauch führen. Deshalb kann ein breiter Frequenzbereich zuerst über eine Grobabstimmung, welche eine Induktivität steuert, angepasst werden, und eine Feinabstimmung kann dann durchgeführt werden, um sich einem spezifischen Frequenzbereich mit einer variablen Kapazität anzunähern.
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Bezug nehmend auf die 2 und 3B kann die Steuerlogik 40 den Eingangsschalter SW0 schließen, wenn die Frequenz des Quellsignals SS größer als oder gleich zu der voreingestellten oder alternativ gegebenen Frequenz (beispielsweise einem Frequenzwert und/oder Grenzwert) ist. Beispielsweise kann die Frequenz des Quellsignals SS in einem enhanced License Assisted Access (eLAA)-Band sein, welches für eine drahtlose Kommunikation verwendet wird, und kann in einem Band von ungefähr 4,4 GHz bis ungefähr 6 GHz sein. Wenn der Eingangsschalter SW0 geschlossen ist, wird kein Strompfad zu dem Eingangsinduktor LI2 erzeugt und die Gesamtinduktivität der Treibereingangsschaltung 30 kann abnehmen. Die Steuerlogik 40 kann die Anzahl von Induktoren verringern, da die Resonanzfrequenz relativ hoch ist.
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Nach einem Verringern der Induktivität der Treibereingangsschaltung 30 durch ein Schließen des Eingangsschalters SW0 kann die Steuerlogik 40 die Kapazität des Eingangskondensators CI anpassen. Beispielsweise kann, um den Frequenzbereich der Treibereingangsschaltung 30 fein anzupassen, die Steuerlogik 40 eine Feinabstimmung durch ein Anpassen einer Kapazität durchführen.
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Zurückverweisend auf 2 kann die Steuerlogik 40 den Eingangsschalter SW0 der Treibereingangsschaltung 30 steuern, um die Eingangsimpedanz ZI gemäß der Frequenz des Quellsignals SS zu optimieren oder zu verbessern. Demzufolge kann der DA 20 verschiedene Frequenzwerte des Quellsignals SS umfassen. Der DA 20 kann das Quellsignal SS verstärken und das Eingangssignal SI ausgeben, und die Schalttransformatorschaltung 10 kann eine Spannungsumwandlung basierend auf einem zweiten Steuersignal CTR2 durchführen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die Steuerlogik 40 die Nachschlagetabelle (LUT = Look-Up Table = Nachschlagetabelle) aufweisen. Die LUT kann sich auf eine Abbildungstabelle beziehen, welche einen vorbestimmten oder alternativ gegebenen Wert eines Steuersignals, beispielsweise des ersten und/oder zweiten Steuersignals CTR1 und/oder CTR2 für jedes Frequenzband eines Eingangssignals (beispielsweise des Quellsignals SS) speichert. Beispielsweise kann, wenn die Frequenz des Quellsignals SS einem n77-Band von 3,7 GHz entspricht, die Steuerlogik 40 ein Steuersignal, welches auf das n77-Band abgebildet ist, ausgeben. In einem anderen Beispiel kann, wenn die Frequenz des Quellsignals SS einem n79-Band von 4,7 GHz entspricht, die Steuerlogik 40 ein Steuersignal ausgeben, welches auf das n79-Band abgebildet ist. Wenn die Frequenz dem n77-Band entspricht, sollte die Steuersignalausgabe eine Resonanz bei einer relativ niedrigeren Frequenz erzeugen als wenn die Frequenz dem n79-Band entspricht, und kann demnach Information aufweisen, welche das Öffnen des Eingangsschalters SW0 der Treibereingangsschaltung 30 instruiert.
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4 ist ein Blockschaltbild zum Beschreiben einer Schalttransformatorschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 4 kann die Schalttransformatorschaltung 10 eine primäre Schaltung 110 und eine sekundäre Schaltung 120 aufweisen, welche elektrisch miteinander basierend auf einem Kopplungskoeffizienten „k“ gekoppelt sind. Die primäre Schaltung 110 kann den primären Schalter SW1 aufweisen, und die sekundäre Schaltung 120 kann den sekundären Schalter SW2 aufweisen.
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Der DA kann das Eingangssignal SI für die primäre Schaltung 110 vorsehen. Die primäre Schaltung 110 kann einen magnetischen Fluss basierend auf dem Eingangssignal SI erzeugen, und die sekundäre Schaltung 120 kann ein Ausgangssignal SO basierend auf dem magnetischen Fluss erzeugen. In diesem Fall kann die Steuerlogik 40 das zweite Steuersignal CTR2 vorsehen, um den primären Schalter SW1 und/oder den sekundären Schalter SW2 zu schließen oder zu öffnen, welcher jeweils die Induktivität der primären Schaltung 110 und die Induktivität der sekundären Schaltung 120 anpassen kann.
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5 ist ein Schaltbild zum Beschreiben einer Schalttransformatorschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 5 kann die primäre Schaltung 110 einen primären Eingangs-/Ausgangs (I/O)-Anschluss IT, einen primären Kondensator CP, eine Mehrzahl von primären Induktoren LP 1, LP2 und/oder LP3 (auf den dritten primären Induktor kann hierin ebenso Bezug genommen werden als ein primärer Verbindungsdraht LP3) und/oder den primären Schalter SW1 aufweisen. Die sekundäre Schaltung 120 kann einen sekundären I/O-Anschluss OT, eine Mehrzahl von sekundären Induktoren LS1, LS2 und/oder LS3 (auf den dritten sekundären Induktor kann hierin ebenso Bezug genommen werden als ein sekundärer Verbindungsdraht LS3) und/oder den sekundären Schalter SW2 aufweisen.
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Bezug nehmend auf die 4 und 5 kann die primäre Schaltung 110 den primären I/O-Anschluss IT aufweisen, welcher Differenzial-Eingangsanschlüsse, beispielsweise einen ersten primären I/O-Anschluss IT1 und einen zweiten primären I/O-Anschluss IT2 aufweisen kann. Das Eingangssignal SI kann ein erstes Eingangssignal SI1 und ein zweites Eingangssignal SI2 aufweisen. Die primäre Schaltung 110 kann das erste Eingangssignal SI1 und das zweite Eingangssignal SI2 durch die Differenzial-Eingangsanschlüsse empfangen, beispielsweise jeweils den ersten primären I/O-Anschluss IT1 und den zweiten primären I/O-Anschluss IT2. Das erste Eingangssignal SI1 und das zweite Eingangssignal SI2 können jeweils einem In-Phasen (I)-Signal und einem Quadratur-Phasen- beziehungsweise 90°-Phasenverschiebungs-Phasen (Q)-Signal entsprechen, welche durch den DA 20 verstärkt werden. Die sekundäre Schaltung 120 kann den sekundären I/O-Anschluss OT aufweisen, welcher ein einzelner Ausgangsanschluss sein kann. Das Ausgangssignal SO kann ein asymmetrisches Signal aufweisen, und die sekundäre Schaltung 120 kann das Ausgangssignal SO zu der Last 5 durch den sekundären I/O-Anschluss OT ausgeben.
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Der primäre Kondensator CP kann parallel mit dem primären I/O-Anschluss IT verbunden sein. Beispielsweise kann der primäre Kondensator CP parallel mit dem ersten primären I/O-Anschluss IT1 und dem zweiten primären I/O-Anschluss IT2 verbunden sein. Der primäre Kondensator CP kann ebenso parallel mit einem primären Induktor LP verbunden sein. Der primäre Kondensator CP kann ein variabler Kondensator sein, dessen Kapazität gemäß der Frequenz des Eingangssignals SI angepasst wird, wenn eine Induktivität durch die Schaltoperation des primären Schalters SW1 und/oder des sekundären Schalters SW2 angepasst wird. Beispielsweise kann die Steuerlogik 40 die Kapazität des primären Kondensators CP basierend auf dem zweiten Steuersignal CTR2 anpassen.
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Die 6A und 6B sind Diagramme zum Beschreiben einer primären Schaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf die 5 bis 6B kann eine Mehrzahl von primären Induktoren (es kann hierin hierauf auch Bezug genommen werden als der primäre Induktor LP und/oder der Satz von primären Induktoren) einen ersten primären Induktor LP1 und den zweiten primären Induktor LP2 aufweisen. Die primäre Schaltung 110 kann einen primären Verbindungsdraht LP3 aufweisen.
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Bezug nehmend auf die 6A und 6B kann der primäre Induktor LP mit dem primären I/O-Anschluss IT verbunden sein, und der primäre I/O-Anschluss IT kann das Eingangssignal SI durch Differenzial-Anschlüsse, beispielsweise den ersten primären I/O-Anschluss IT1 und den sekundären primären I/O-Anschluss IT2 empfangen. Im Detail können beide Enden des primären Induktors LP elektrisch mit dem ersten primären I/O-Anschluss IT1 und dem zweiten primären I/O-Anschluss IT2 jeweils verbunden sein.
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Der primäre Verbindungsdraht LP3 kann einen ersten primären Verbindungsdraht LP3a und einen zweiten primären Verbindungsdraht LP3b aufweisen. Der erste primäre Verbrennungsdraht LP3a kann elektrisch mit dem ersten primären I/O-Anschluss IT1 und einem Ende des primären Schalters SW1 durch einen ersten Knoten N1 verbunden sein, und der zweite primäre Verbindungsdraht LP3b kann elektrisch mit dem zweiten primären I/O-Anschluss IT2 und einem entgegengesetzten Ende des primären Schalters SW1 durch einen zweiten Knoten N2 verbunden sein.
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Der primäre Verbindungsdraht LP3 kann hinsichtlich des ersten primären Induktors LP1 eine Inter-Digit-Struktur haben. Beispielsweise kann sich der primäre Verbindungsdraht LP3 erstrecken, um parallel mit einer Seite des ersten primären Induktors LP1 zu sein, und demnach einen magnetischen Fluss in einer Richtung erzeugen, welche einen magnetischen Fluss des ersten primären Induktors LP1 verstärkt. Demzufolge kann ein Kopplungskoeffizient zwischen der primären Schaltung 110 und der sekundären Schaltung 120 erhöht werden verglichen damit, wenn der primäre Verbindungsdraht LP3 nicht gegenwärtig ist.
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Ein Induktivitätswert des primären Verbindungsdrahtes LP3 kann gleich oder im Wesentlichen gleich zu einem Induktivitätswert des primären Induktors LP sein. In anderen Worten gesagt kann der Induktivitätswert des primären Verbindungsdrahtes LP3 gleich oder im Wesentlichen gleich zu der Summe eines Induktivitätswerts des ersten primären Induktors LP1 und eines Induktivitätswerts des zweiten primären Induktors LP2 sein. Eine Breite des primären Verbindungsdrahts LP3 kann geringer sein als eine Breite des primären Induktors LP. Beispielsweise kann eine Breite des ersten primären Induktors LP1 gleich oder im Wesentlichen gleich zu einer Breite des zweiten primären Induktors LP2 sein, und die Breite des primären Verbindungsdrahtes LP3 kann geringer sein als die Breite jedes des ersten primären Induktors LP1 und des zweiten primären Induktors LP2. Wie obenstehend beschrieben ist wurde es durch wiederholte Experimente beobachtet, dass der Kopplungskoeffizient durch den Induktivitätswert und die Breite des primären Verbindungsdrahtes LP3 erhöht wird.
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Der primäre Verbindungsdraht LP3 und der primäre Induktor LP können auf einer ersten Halbleiterschicht gebildet werden, und der primäre Schalter SW1 kann auf einer zweiten Halbleiterschicht, welche auf die erste Halbleiterschicht gestapelt ist, gebildet werden. Eine beispielhafte Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt und die erste Halbleiterschicht kann auf die zweite Halbleiterschicht gestapelt werden. Ein erstes Substrat, in welchem der primäre Verbindungsdraht LP3 und der primäre Induktor LP gebildet sind, kann auf einer anderen Schicht als einem zweiten Substrat sein, in welchem der primäre Schalter SW1 gebildet ist. Damit kann das Volumen der primären Schaltung 110 verringert werden und der Integrationsgrad der Schalttransformatorschaltung 10 kann erhöht werden. Der primäre Verbindungsdraht LP3 und der primäre Induktor LP können mit dem primären Schalter SW1 auf einer anderen Schicht durch eine leitfähige Durchkontaktierungsstruktur, welche ein Durchgangsloch füllt, verbunden sein. Eine beispielhafte Ausführungsform ist nicht auf die bestimmten Strukturen, Materialien und elektrischen Charakteristiken des Durchgangslochs und der leitfähigen Durchkontaktierungsstruktur beschränkt.
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Der primäre Schalter SW1 kann eine Schaltoperation (Schließen oder Öffnen) basierend auf der Frequenz des Eingangssignals SI durchführen. Der primäre Schalter SW1 kann mit einem Abschnitt des primären Induktors LP verbunden sein, wodurch die Gesamtinduktivität des primären Induktors LP basierend auf der Schaltoperation angepasst wird. Die Steuerlogik 40 kann Information über die Frequenz des Eingangssignal SI empfangen, welche in einem Speicher gespeichert ist. Alternativ kann die Steuerlogik 40 die Frequenz des Eingangssignals SI messen und Information über die gemessene Frequenz (beispielsweise von einem Frequenzsensor) empfangen. Die Steuerlogik 40 kann das zweite Steuersignal CTR2 zu dem primären Schalter SW1 basierend auf der Information über die Frequenz senden, wodurch der primäre Schalter SW1 geschlossen oder geöffnet wird.
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Bezug nehmend auf 6A kann die Steuerlogik 40 den primären Schalter SW1 öffnen, wenn die Frequenz des Eingangssignals SI geringer als eine voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz ist. Wenn der primäre Schalter SW1 geöffnet ist, kann der Induktivitätswert des primären Induktors LP zunehmen. Beispielsweise kann, wenn der primäre Schalter SW1 geöffnet ist, induzierter Strom in den ersten primären Induktor LP1, den zweiten primären Induktor LP2 und den primären Verbindungsdraht LP3 aber nicht in den primären Schalter SW1 fließen. Basierend auf dem erhöhten Induktivitätswert des primären Induktors LP kann die primäre Schaltung 110 gemäß einer relativ niedrigen Frequenz des Eingangssignals SI resonieren. In anderen Worten gesagt können der primäre Kondensator CP und der primäre Induktor LP bei der relativ niedrigen Frequenz des Eingangssignals SI resonieren. Nachdem der primäre Schalter SW1 geöffnet ist, kann die Steuerlogik den Kapazitätswert des primären Kondensators CP anpassen, um es der primären Schaltung 110 zu erlauben, in einem stabilen resonanten Zustand zu sein (beispielsweise derart, dass der primäre Kondensator CP und die primäre Schaltung 110 wechselseitig resonieren). In anderen Worten gesagt kann die Steuerlogik 40 eine Feinabstimmung unter Verwendung des primären Kondensators CP durchführen.
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Bezug nehmend auf 6B kann die Steuerlogik 40 den primären Schalter SW1 schließen, wenn die Frequenz des Eingangssignals SI größer als oder gleich der voreingestellten oder alternativ gegebenen Frequenz ist. Wenn der primäre Schalter SW1 geschlossen ist, kann der Induktivitätswert des primären Induktors LP abnehmen. Beispielsweise kann, wenn der primäre Schalter SW1 geschlossen ist, induzierter Strom in dem ersten primären Induktor LP1, dem primären Schalter SW1 und dem primären Verbindungsdraht LP3 fließen, aber nicht in dem zweiten primären Induktor LP2. Basierend auf dem verringerten Induktivitätswert des primären Induktors LP kann die primäre Schaltung 110 gemäß einer relativ hohen Frequenz des Eingangssignals SI resonieren. In anderen Worten gesagt können der primäre Kondensator CP und der primäre Induktor LP bei der relativ hohen Frequenz des Eingangssignals SI resonieren. Nachdem der primäre Schalter SW1 geschlossen ist, kann die Steuerlogik 40 den Kapazitätswert des primären Kondensators CP anpassen, um es der primären Schaltung 110 zu erlauben, in einem stabilen resonanten Zustand zu sein.
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Bezug nehmend auf 6A und 6B kann der primäre Schalter SW1 parallel mit einem Abschnitt des primären Induktors LP verbunden sein. Im Detail kann der primäre Schalter SW1 Schalt-I/O-Anschlüsse jeweils an beiden Enden des primären Schalter SW1 aufweisen, um selektiv einen Abschnitt des primären Induktors LP mit dem anderen Abschnitt des primären Induktors LP zu verbinden. Beispielsweise kann der primäre Schalter SW1 mit dem primären Verbindungsdraht LP3 durch den ersten Knoten N1 und den zweiten Knoten N2 verbunden sein und kann mit dem ersten primären Induktor LP 1 und dem zweiten primären Induktor LP2 durch einen dritten Knoten N3 und einen vierten Knoten N4 verbunden sein. Wie obenstehend beschrieben ist, kann jeder des ersten bis vierten Knotens N1 bis N4 ein elektrischer Knoten sein, welche durch eine leitfähige Durchkontaktierungsstruktur gebildet ist, welche durch ein Durchgangsloch gebildet ist.
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7 ist ein Schaltbild eines Stapelschalters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 7 kann ein Stapelschalter SWS eine Mehrzahl von Transistoren, beispielsweise einen ersten bis dritten Transistor TR1 bis TR3 und/oder eine Mehrzahl von Widerständen RG, RS und/oder RB aufweisen. Wenigstens einer ausgewählt von dem Eingangsschalter SW0, dem primären Schalter SW1 und/oder dem sekundären Schalter SW2, welche obenstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurden, kann als der Stapelschalter SWS implementiert sein. Beispielsweise können der primäre Schalter SW1 und/oder der sekundäre Schalter SW2 als der Stapelschalter SWS implementiert sein, um eine größere Zuverlässigkeit hinsichtlich der relativ hohen Leistung (beispielsweise Hochleistungsausgabe durch den DA 20) eines Senders vorzusehen.
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Ein Aktivierungssignal EN kann an einen Gateanschluss jedes des ersten bis dritten Transistors TR1 bis TR3 angelegt werden, und eine Treiberspannung VDD kann an einen Body-Anschluss beziehungsweise Körper-Anschluss davon angelegt werden. Der erste bis dritte Transistor TR1 bis TR3 kann in Antwort auf das Aktivierungssignal EN und die Treiberspannung VDD geöffnet oder geschlossen werden. Das Aktivierungssignal EN kann in wenigstens einem ausgewählt aus dem ersten Steuersignal CTR1 und/oder dem zweiten Steuersignal CTR2 enthalten sein.
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Der erste bis dritte Transistor TR1 bis TR3 kann in Serie mit jedem anderen durch Source-/Drain-Anschlüsse davon verbunden sein. Beispielsweise kann, wenn drei Transistoren, beispielsweise der erste bis dritte Transistor TR1 bis TR3 in Serie miteinander verbunden sind, auf den Stapelschalter SWS als ein 3-Stapel-Schalter Bezug genommen werden. Beispielsweise kann der Sourceanschluss des ersten Transistors TR1 mit dem Drainanschluss des zweiten Transistors TR2 verbunden sein, und der Sourceanschluss des zweiten Transistors TR2 kann mit dem Drainanschluss des dritten Transistors TR3 verbunden sein. Der Drainanschluss des ersten Transistors TR1 kann mit einem Anschluss T1 des Stapelschalters SWS verbunden sein, und der Sourceanschluss des dritten Transistors TR3 kann mit einem anderen Anschluss T2 des Stapelschalters SWS verbunden sein. Die Anschlüsse T1 und T2 können mit einem Abschnitt des primären Induktors LP und/oder einem Abschnitt des sekundären Induktors LS verbunden sein und/oder können parallel mit dem Eingangsinduktor LI2 verbunden sein.
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Die 8A und 8B sind Diagramme zum Beschreiben einer sekundären Schaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, und die 9A und 9B sind Diagramme zum Beschreiben einer sekundären Schaltung, welche ferner einen sekundären Verbindungsdraht verglichen mit den 8A und 8B aufweist.
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Bezug nehmend auf die 8A und 8B kann ein sekundärer Induktor LS (es kann hierin ebenso Bezug darauf genommen werden als der Satz von sekundären Induktoren) einen ersten sekundären Induktor LS1 und dem zweiten sekundären Induktor LS2 aufweisen. Die sekundäre Schaltung 120 kann den sekundären Induktor LS, welcher mit dem sekundären I/O-Anschluss OT verbunden ist, aufweisen. Der sekundäre Schalter SW2 kann eine Schaltoperation basierend auf dem zweiten Steuersignal CTR2 durchführen. Der sekundäre Schalter SW2 kann mit wenigstens einem Abschnitt des sekundären Induktors LS verbunden sein und kann die Induktivität des sekundären Induktors LS basierend auf der Schaltoperation anpassen. Der sekundäre Induktor LS kann ein Signal, welches von dem primären Induktor LP induziert wird, zu dem sekundären I/O-Anschluss OT ausgeben. Beispielsweise kann ein Ende des sekundären Induktors LS mit dem sekundären I/O-Anschluss OT verbunden sein, und ein entgegengesetztes Ende des sekundären Induktors LS kann mit einem Masseanschluss GND verbunden sein.
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Bezug nehmend auf die 9A und 9B kann die sekundäre Schaltung 120 ferner den sekundären Verbindungsdraht LS3 aufweisen, welcher einen ersten sekundären Verbindungsdraht LS3a und einen zweiten sekundären Verbindungsdraht LS3b aufweisen kann. Der sekundäre Verbindungsdraht LS3 kann sich erstrecken, um parallel mit einer Seite des ersten sekundären Induktors LS 1 zu sein und demnach einen magnetischen Fluss in einer Richtung zu erzeugen, welcher einen magnetischen Fluss des ersten sekundären Induktors LS1 verstärkt. Der erste sekundäre Verbindungsdraht LS3a kann elektrisch mit dem sekundären I/O-Anschluss OT und einem Ende des sekundären Schalters SW2 verbunden sein, und der zweite sekundäre Verbindungsdraht LS3b kann elektrisch mit dem Masseanschluss GND und einem entgegengesetzten Ende des sekundären Schalters SW2 verbunden sein.
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Bezug nehmend auf 4 und 8 bis 9B kann die Induktivität des sekundären Induktors LS der sekundären Schaltung 120 basierend auf der Schaltoperation des sekundären Schalters SW2 angepasst werden. Die Steuerlogik 40 kann das zweite Steuersignal CTR2 zu der sekundären Schaltung 120 senden, um die Induktivität des sekundären Induktors LS anzupassen. Die Steuerlogik 40 kann den sekundären Schalter SW2 öffnen, wenn die Impedanz der Last 5 geringer als ein voreingestellter oder alternativ gegebener Wert ist und/oder kann den sekundären Schalter SW2 schließen, wenn die Impedanz der Last 5 größer als oder gleich dem voreingestellten oder alternativ gegebenen Wert ist.
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Der sekundäre Schalter SW2 kann parallel mit einem Abschnitt des sekundären Induktors LS verbunden sein. Wenn der sekundäre Schalter SW2 geöffnet ist, kann der Induktivitätswert des sekundären Induktors LS zunehmen. Beispielsweise kann Bezug nehmend auf die 8A und 9A induzierter Strom in allen des ersten sekundären Induktors LS1, des zweiten sekundären Induktors LS2 und/oder des sekundären Verbindungsdrahtes LS3 fließen. Wenn der sekundäre Schalter SW2 geschlossen ist, kann der Induktivitätswert des sekundären Induktors LS abnehmen. Beispielsweise kann Bezug nehmend auf 8 induzierter Strom in dem ersten sekundären Induktor LS1 fließen, aber nicht in dem zweiten sekundären Induktor LS2. Bezug nehmend auf 9B kann induzierter Strom in dem ersten sekundären Induktor LS 1 und dem sekundären Verbindungsdraht LS3 fließen, aber nicht in dem zweiten sekundären Induktor LS2.
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Die Steuerlogik 40 kann Information über die Impedanz der Last 5, welche in einem Speicher gespeichert ist, empfangen. Alternativ kann die Steuerlogik 40 die Impedanz der Last 5 durch ein Empfangen eines Signals, welches die Impedanz der Last 5 misst (beispielsweise von einem Impedanzsensor), erfassen. Die detaillierte Struktur und Charakteristiken der sekundären Schaltung 120 sind dieselben wie oder ähnlich zu denjenigen der primären Schaltung 110, welche obenstehend beschrieben ist, und sind demnach ausgelassen.
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Die 10A bis 11B sind Diagramme zum Beschreiben einer primären Schaltung und einer sekundären Schaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf die 10A und 10B kann die Schalttransformatorschaltung 10 den primären Induktor LP und den primären Verbindungsdraht LP3 aufweisen, welche unter Bezugnahme auf die 6A und 6B beschrieben wurden, und den sekundären Induktor LS, welcher unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben ist. In anderen Worten gesagt kann die Schalttransformatorschaltung 10 den primären Induktor LP, den primären Verbindungsdraht LP3 und den sekundären Induktor LS aufweisen, welche auf der gleichen Halbleiterschicht oder ähnlichen Halbleiterschichten gebildet sind.
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Bezug nehmend auf die 11A und 11B kann die Schalttransformatorschaltung 10 den primären Induktor LP und den sekundären Induktor LS aufweisen, welcher unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben ist. In anderen Worten gesagt kann die Schalttransformatorschaltung 10 den primären Induktor LP und den sekundären Induktor LS aufweisen, welche auf derselben Halbleiterschicht oder ähnlichen Halbleiterschichten gebildet sind.
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Bezug nehmend auf die 10A und 11A kann, wenn die Frequenz des Eingangssignals SI geringer ist als eine voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz (beispielsweise ein Frequenzwert und/oder ein Frequenzgrenzwert), der primäre Schalter SW1 geöffnet sein, und die Induktivität der primären Schaltung 110 kann zunehmen. Wenn die Größe der Last 5 geringer als eine voreingestellte oder alternativ gegebene Größe (beispielsweise ein Größenwert und/oder ein Größengrenzwert) ist, kann der sekundäre Schalter SW2 geöffnet werden und die Induktivität der sekundären Schaltung 120 kann zunehmen. Bezug nehmend auf 10A kann ein Kopplungskoeffizient (beispielsweise 0,64) zwischen dem primären Induktor LP und dem sekundären Induktor LS aufgrund der Verstärkung eines magnetischen Flusses durch den primären Verbindungsdraht LP3 in der Schalttransformatorschaltung 10 zunehmen. Bezug nehmend auf 11A kann der Kopplungskoeffizient (beispielsweise 0,63) in der Schalttransformatorschaltung 10 aufgrund der Abwesenheit des primären Verbindungsdrahtes LP3 abnehmen.
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Bezug nehmend auf die 10B und 11B kann, wenn die Frequenz des Eingangssignals SI größer als die voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz (beispielsweise ein Frequenzwert und/oder ein Frequenzgrenzwert) ist, der primäre Schalter SW1 geschlossen werden und die Induktivität der primären Schaltung 110 kann abnehmen. Wenn die Größe der Last 5 größer als oder gleich der voreingestellten oder alternativ gegebenen Größe (beispielsweise einem Größenwert und/oder einem Größengrenzwert) ist, kann der sekundäre Schalter SW2 geschlossen werden und die Induktivität der sekundären Schaltung 120 kann abnehmen. Bezug nehmend auf 10B kann der Kopplungskoeffizient (beispielsweise 0,65) zwischen dem primären Induktor LP und dem sekundären Induktor LS aufgrund der Verstärkung eines magnetischen Flusses durch den primären Verbindungsdraht LP3 in der Schalttransformatorschaltung 10 zunehmen. Bezug nehmend auf 11B kann der Kopplungskoeffizient (beispielsweise 0,53) in der Schalttransformatorschaltung 10 aufgrund der Abwesenheit des primären Verbindungsdrahtes LP3 abnehmen.
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Die 12A bis 12D sind Schaltbilder einer primären Schaltung und einer sekundären Schaltung in primären und sekundären Schaltoperationen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 12A kann die Frequenz des Eingangssignals SI geringer als eine voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz sein und der primäre Schalter SW1 kann geöffnet werden. Wenn die Größe der Last 5 geringer ist als ein voreingestellter oder alternativ gegebener Wert, kann der sekundäre Schalter SW2 geöffnet werden. In Antwort auf das Öffnen des primären Schalters SW1 kann Strom in dem primären Schalter SW1 nicht fließen kann aber in dem zweiten primären Induktor LP2 fließen. Der Induktivitätswert der primären Schaltung 110 kann relativ groß sein basierend auf dem ersten primären Induktor LP1, dem zweiten primären Induktor LP2 und dem primären Verbindungsdraht LP3. In Antwort auf das Öffnen des sekundären Schalters SW2 kann Strom in dem sekundären Schalter SW2 nicht fließen, kann aber in dem zweiten sekundären Induktor LS2 fließen. Der Induktivitätswert der sekundären Schaltung 120 kann relativ groß sein basierend auf dem ersten sekundären Induktor LS1, dem zweiten sekundären Induktor LS2 und dem sekundären Verbindungsdraht LS3.
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Bezug nehmend auf 12B kann die Frequenz des Eingangssignals SI geringer sein als die voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz und der primäre Schalter SW1 kann geöffnet werden. Wie obenstehend beschrieben ist kann der Induktivitätswert der primären Schaltung 110 relativ groß sein. Wenn die Größe der Last 5 größer als oder gleich dem voreingestellten oder alternativ gegebenen Wert ist kann der sekundäre Schalter SW2 geschlossen werden. In Antwort auf das Schließen des sekundären Schalters SW2 kann Strom in dem sekundären Schalter SW2 fließen, kann aber nicht in dem zweiten sekundären Induktor LS2 fließen. Der Induktivitätswert der sekundären Schaltung kann basierend auf dem ersten sekundären Induktor LS1 und dem sekundären Verbindungsdraht LS3 relativ klein sein.
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Bezug nehmend auf 12C kann die Frequenz des Eingangssignals SI größer als die voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz sein und der primäre Schalter SW1 kann geschlossen werden. In Antwort auf das Schließen des primären Schalters SW1 kann Strom in dem primären Schalter SW1 fließen kann aber nicht in dem zweiten primären Induktor LP2 fließen. Der Induktivitätswert der primären Schaltung 110 kann relativ klein sein basierend auf dem ersten primären Induktor LP1 und dem primären Verbindungsdraht LP3. Wie obenstehend beschrieben ist, kann, wenn die Größe der Last 5 geringer als der voreingestellte oder alternativ gegebene Wert ist, der sekundäre Schalter SW2 geöffnet werden, und der Induktivitätswert der sekundären Schaltung 120 kann relativ groß sein basierend auf dem ersten sekundären Induktor LS1, dem zweiten sekundären Induktor LS2 und dem sekundären Verbindungsdraht LS3.
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Bezug nehmend auf 12D kann die Frequenz des Eingangssignals SI größer als die voreingestellte oder alternativ gegebene Frequenz sein und die Größe der Last 5 kann größer als der voreingestellte oder alternativ gegebene Wert sein. In diesem Fall sind der primäre Schalter SW1 und der sekundäre Schalter SW2 geschlossen und demzufolge kann die Induktivität jeder der primären Schaltung 110 und der sekundären Schaltung 120 relativ klein sein.
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13 ist ein Blockschaltbild einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 13 kann eine Kommunikationsvorrichtung 600 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 610, einen anwendungsspezifischen Instruktionssatz-Prozessor (ASIP = application specific instruction set processor = anwendungsspezifischen Instruktionssatz-Prozessor) 630, einen Speicher 650, einen Hauptprozessor 670 und/oder einen Hauptspeicher 690 aufweisen. Wenigstens zwei ausgewählt aus dem ASIC 610, dem ASIP 630 und/oder dem Hauptprozessor 670 können miteinander kommunizieren. Wenigstens zwei ausgewählt aus dem ASIC 610, dem ASIP 630, dem Speicher 650, dem Hauptprozessor 670 und/oder dem Hauptspeicher 690 können in einem Chip eingebettet sein.
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Der ASIP 630 ist für einen spezifischen Zweck individualisiert und kann einen Instruktionssatz, welcher einer spezifischen Anwendung gewidmet ist, unterstützen und eine Instruktion, welche in dem Instruktionssatz enthalten ist, ausführen. Der Speicher 650 kann mit dem ASIP 630 kommunizieren und kann eine Mehrzahl von Instruktionen als eine nichtvergängliche Speichervorrichtung speichern, welche durch den ASIP 630 ausgeführt werden können. Als ein nichtbeschränkendes Beispiel kann der Speicher 650 einen beliebigen Typ von Speicher aufweisen, auf welchen durch den ASIP 630 zugegriffen werden kann, wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory = Direktzugriffsspeicher), einen Nur-Lese-Speicher (ROM = Read-Only Memory = Nur-Lese-Speicher), ein Band, eine magnetische Disc beziehungsweise Platte, eine optische Disc beziehungsweise Platte, flüchtigen Speicher, nichtflüchtigen Speicher und eine Kombination davon.
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Der Hauptprozessor 670 kann die Kommunikationsvorrichtung 600 durch ein Ausführen von Instruktionen steuern. Beispielsweise kann der Hauptprozessor 670 den ASIC 610 und/oder den ASIP 630 steuern und kann Daten, welche durch ein Drahtloskommunikationsnetzwerk oder eine Nutzereingabe zu der Kommunikationsvorrichtung 600 empfangen werden, verarbeiten. Der Hauptspeicher 690 kann mit dem Hauptprozessor 670 kommunizieren und kann eine Mehrzahl von Instruktionen als eine nichtvergängliche Speichervorrichtung speichern, welche durch den Hauptprozessor 670 ausgeführt werden können. Als ein nichtbeschränkendes Beispiel kann der Hauptspeicher 690 einen beliebigen Typ von Speicher wie beispielsweise RAM, ROM, ein Band, eine magnetische Disc beziehungsweise Platte, eine optische Disc beziehungsweise Platte, einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher und eine Kombination davon aufweisen, auf welche durch den Hauptprozessor 670 zugegriffen werden kann.
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Wenigstens eines ausgewählt aus dem Schalttransformatormodul 1, der Schalttransformatorschaltung 10, der Treibereingangsschaltung 30 und/oder dem elektronischen System 1000 kann in allen oder einigen Elementen der Kommunikationsvorrichtung 600 der 13 enthalten sein. Beispielsweise kann die Schalttransformatorschaltung 10 und/oder die Treibereingangsschaltung 30 in einem Element enthalten sein, welches ein Ausgangssignal verwendet, welches von einer Transformation eines Eingangssignals resultiert und kann ebenso in einem Element enthalten sein, welches ein Transformationsverhältnis verwendet, welches gemäß der Frequenz eines Eingangssignals gesteuert wird. Ein Betriebsverfahren der Schalttransformatorschaltung 10 und/oder der Treibereingangsschaltung 30 kann durch wenigstens ein Element der Kommunikationsvorrichtung 600 der 13 durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Betrieb der Steuerlogik 40 in 2 durch eine Mehrzahl von Instruktionen, welche in dem Speicher 650 gespeichert sind, implementiert sein, und der ASIP 630 kann wenigstens eine Operation in dem Betriebsverfahren der Schalttransformatorschaltung 10 und/oder der Treibereingangsschaltung 30 durch ein Ausführen einer Mehrzahl von Instruktionen, welche in dem Speicher 650 gespeichert sind, durchführen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Operation in dem Betriebsverfahren der Schalttransformatorschaltung 10 und/oder der Treibereingangsschaltung 30 durch einen Hardwareblock, welcher unter Verwendung einer Logiksynthese entworfen ist, durchgeführt werden, wobei der Hardwareblock in dem ASIC 610 enthalten sein kann. In einer beispielhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Operation in dem Betriebsverfahren der Schalttransformatorschaltung 10 und/oder der Treibereingangsschaltung 30 durch eine Mehrzahl von Instruktionen implementiert sein, welche in dem Hauptspeicher 690 gespeichert sind, und der Hauptprozessor 670 kann wenigstens eine Operation in dem Betriebsverfahren der Schalttransformatorschaltung 10 und/oder der Treibereingangsschaltung 30 durch ein Ausführen einer Mehrzahl von Instruktionen, welche in dem Hauptspeicher 690 gespeichert sind, durchführen.
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Herkömmliche Transformatoren weisen einen Schalter für eine Verwendung beim Verringern der Induktivität des Transformators auf, um eine Bandbreite zu erhöhen. Die herkömmlichen Schalter jedoch, welche in den herkömmlichen Transformatoren enthalten sind, werden durch die hohe Ausgangsleistung der herkömmlichen Transformatoren unzuverlässig gemacht. Ebenso verringert der Schalter einen magnetischen Fluss in dem herkömmlichen Transformator, was zu einem verringerten Kopplungskoeffizienten führt.
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Eine beispielhafte Ausführungsform jedoch sieht einen verbesserten Transformator vor. Der verbesserte Transformator kann einen verbesserten Schalter aufweisen, welcher als ein Stapelschalter implementiert ist, welcher eine größere Zuverlässigkeit in der Hoch-Ausgangsleistungs-Umgebung des verbesserten Transformators vorsieht. Ebenso kann der verbesserte Transformator einen primären und/oder sekundären Verbindungsdraht aufweisen, welche parallel mit einer Seite des ersten primären und/oder sekundären Induktors verbunden sind, wodurch ein magnetischer Fluss erzeugt wird, welcher den magnetischen Fluss des ersten primären und/oder sekundären Induktors verstärkt und den Kopplungskoeffizienten des verbesserten Transformators erhöht.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform können Operationen, welche hierin als durch das elektronische System 1000, das Schalttransformatormodul 1, den Filter 2, den Mischer 3, den PLL 4, den Eingangsschalter SW0, den primären Schalter SW1, den sekundären Schalter SW2, die Schalttransformatorschaltung 10, den Treiberverstärker (DA) 20, die Treibereingangsschaltung 30, die Steuerlogik 40, die primäre Schaltung 110 und/oder die sekundäre Schaltung 120 durchgeführt beschrieben werden, durch eine Verarbeitungsschaltung durchgeführt werden. Der Begriff „Verarbeitungsschaltung“, wie er in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, kann sich auf beispielsweise Hardware, welche Logikschaltungen aufweist, eine Hardware/Software-Kombination wie beispielsweise einen Prozessor, welcher Software ausführt, oder eine Kombination davon beziehen. Beispielsweise kann die Verarbeitungsschaltung genauer aufweisen, ist jedoch nicht beschränkt auf eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit = zentrale Verarbeitungseinheit), eine Arithmetiklogikeinheit (ALU = Arithmetic Logic Unit = Arithmetiklogikeinheit), einen digitalen Signalprozessor, einen Mikrocomputer, ein Field Programmable Gate Array (FPGA) ein Ein-Chip-System (SoC = System-on-Chip = Ein-Chip-System), eine programmierbare Logikeinheit, einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) etc.
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Die verschiedenen Operationen von Verfahren, welche obenstehend beschrieben sind, können durch eine beliebige geeignete Vorrichtung durchgeführt werden, welche in der Lage ist, die Operationen durchzuführen, wie beispielsweise die Verarbeitungsschaltung, welche obenstehend beschrieben ist. Beispielsweise können, wie obenstehend diskutiert ist, die Operationen von Verfahren, welche obenstehend beschrieben sind, durch verschiedene Hardware und/oder Software durchgeführt werden, welche in einer Form von Hardware (beispielsweise Prozessor, ASIC, etc.) implementiert ist.
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Die Software kann eine geordnete Auflistung von ausführbaren Instruktionen zum Implementieren logischer Funktionen aufweisen und kann in einem beliebigen „prozessorlesbaren Medium“ zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Instruktionsausführungssystem, einer Vorrichtung oder einem Gerät wie beispielsweise einem Einzel- oder Mehrfach-Kernprozessor oder einem Prozessor enthaltenden System ausgeführt sein.
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Die Blöcke oder Operationen eines Verfahrens oder Algorithmus und Funktionen, welche in Verbindung mit einer beispielhaften Ausführungsform, die hierin offenbart ist, beschrieben sind, können direkt in Hardware, in einem Softwaremodul, welches durch einen Prozessor ausgeführt wird, oder in einer Kombination der beiden ausgeführt sein. Wenn in Software implementiert, können die Funktionen gespeichert werden auf oder übertragen werden über als eine oder mehrere Instruktionen oder Code auf einem berührbaren, nichtvergänglichen computerlesbaren Medium (beispielsweise dem Speicher der Steuerlogik 40). Beispielsweise kann ein Softwaremodul in einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Flashspeicher, einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem elektrisch programmierbaren ROM (EPROM = Electrically Programmable ROM = elektrisch programmierbares ROM), einem elektrisch löschbaren programmierbaren ROM (EEPROM = Electrically Erasable Programmable ROM = elektrisch löschbares programmierbares ROM), Registern, einer Festplatte, einer entfernbaren Disc beziehungsweise Platte, einem CD-ROM oder einer beliebigen anderen Form von Speichermedium, welches im Stand der Technik bekannt ist, residieren.
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Räumlich relative Begriffe wie beispielsweise „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „auf“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hierin zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um eine Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element (anderen Elementen) oder einem anderen Merkmal (anderen Merkmalen) wie in den Figuren veranschaulicht zu beschreiben. Beispielsweise können sich, wenn hierin verwendet die Begriffe „oberer“, „höher“, „auf“ und/oder „oberer/obere/oberes“ auf ein Element oder Merkmal weiterhin in einer bestimmten Richtung hinsichtlich einem anderen Element oder Merkmal beziehen, und die Begriffe „unterer/untere/unteres“ und/oder „unter“ können sich auf ein Element oder Merkmal weiterhin in einer Richtung entgegengesetzt zu der bestimmten Richtung hinsichtlich eines anderen Elements oder Merkmals beziehen. Es wird verstanden werden, dass die räumlich relativen Begriffe vorgesehen sind, um unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung in Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der Orientierung, welche in den Figuren dargestellt ist, zu umfassen. Beispielsweise wären, wenn die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, Elemente, welche als „unter“ oder „unterhalb“ anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben sind, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert. Demnach kann der Begriff „unter“ sowohl eine Orientierung von über als auch von unter umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig orientiert sein (um 90 Grad oder unter anderen Orientierungen gedreht) und die räumlich relativen Deskriptoren, welche hierin verwendet werden, können dementsprechend interpretiert werden.
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Es wird verstanden werden, dass wenn auf ein Element Bezug genommen wird als „verbunden“ oder „gekoppelt“ mit einem anderen Element, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder zwischenliegende Elemente gegenwärtig sein können. Wenn hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ eine beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Gegenstände ein.
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Während eine beispielhafte Ausführungsform insbesondere unter Bezugnahme auf Beispiele davon gezeigt und beschrieben wurde, wird es verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und in Details darin getätigt werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 1020190130187 [0001]
- KR 1020200072600 [0001]
