DE112009005442B4

DE112009005442B4 - Koppler und Verstärkeranordnung

Info

Publication number: DE112009005442B4
Application number: DE112009005442.0T
Authority: DE
Inventors: Bart Balm; Boudewijn Charité; Tomas Fric
Original assignee: SnapTrack Inc
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: WO2011072723A1; JP2013514021A; US9172127B2; DE112009005442T8; JP5518210B2; DE112009005442T5; US20120326780A1

Abstract

Koppler, der folgendes umfasst:
- eine erste Leitung (31), die in einer ersten Metallschicht angeordnet ist,
- eine zweite Leitung (32), in einer zweiten Metallschicht angeordnet ist,
- einen ersten Kondensator (22), der in einem ersten Abschnitt (42) angeordnet ist, wobei
- die zweite Leitung (32) breitseitig an die erste Leitung (31) in dem ersten und einem zweiten Abschnitt (42, 53) gekoppelt ist,
- die erste Leitung (31) elektrisch an eine erste Elektrode des ersten Kondensators (22) angeschlossen ist oder ein Abschnitt der ersten Leitung (31) die erste Elektrode des ersten Kondensators (22) bildet; und
- die zweite Leitung (32) elektrisch an eine zweite Elektrode des ersten Kondensators (22) angeschlossen ist oder ein Abschnitt der zweiten Leitung (32) die zweite Elektrode des ersten Kondensators (22) bildet,
- wobei der Kondensator die Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Leitung (31, 32) pro Längeneinheit der ersten Leitung (31) in dem ersten Abschnitt (42) im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt (53) vergrößert, und
- die erste und die zweite Leitung (31, 32) je eine erste Windung (40) bilden, und
- wobei der Koppler eine Dielektrikumsschicht (82) umfasst, die zwischen der ersten und der zweiten Leitung (31, 32) angeordnet ist und eine erste Dicke (T1) in dem ersten Abschnitt (42) und eine zweite Dicke (T2) in dem zweiten Abschnitt (53) aufweist und die zweite Dicke (T2) größer als die erste Dicke (T1) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Koppler und eine Verstärkeranordnung.
Ein Koppler umfasst ein Paar gekoppelter Leitungen. Hochfrequenzsignale werden oftmals an den Koppler geliefert. Somit bewirken die beiden Leitungen eine kapazitive oder eine induktive Kopplung der Hochfrequenzsignale.
Die Dokumente US 2002/0175775 A1 , US 6 407 647 B1 und US 6 639 490 B2 beschreiben Spiralkoppler. Die Dokumente US 5 313 175 A , US 7 034 633 B2 und US 7 336 142 B2 zeigen Koppler, die zwei Leitungen umfassen, wobei eine kapazitive Kopplung zwischen den beiden Leitungen erreicht wird. Diese Koppler erfordern eine große Fläche auf einem Substrat.
US 6 515 556 B1 offenbart eine Hochfrequenzkomponente unter Verwendung einer kleinen Kopplungsverbindung, welche fähig ist zum einfachen Einstellen einer elektrischen Charakteristik. US 5 497 137 A offenbart einen Transformator mit einem Laminat mit dielektrischen Substraten. EP 1 796 204 A1 offenbart einen Hochfrequenzkoppler mit ersten und zweiten Kopplungsmustern.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Kopplers und einer Verstärkeranordnung, die auf einem Substrat nur eine kleine Fläche erfordern.
Diese Aufgabe wird durch einen Koppler nach Anspruch 1 und eine Verstärkeranordnung nach Anspruch 14 gelöst. Ausführungsformen des Kopplers sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Koppler umfasst eine erste Leitung und eine zweite Leitung. Die erste und zweite Leitung sind in einem ersten und einem zweiten Abschnitt breitseitig gekoppelt. Die erste und die zweite Leitung bilden eine erste Windung. Die Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Leitung pro Längeneinheit der ersten Leitung ist im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt größer in dem ersten Abschnitt.
Ein Vorteil des Kopplers besteht darin, dass sowohl eine induktive Kopplung als auch eine kapazitive Kopplung erreicht werden, so dass nur eine kleine Fläche auf einem Substrat erforderlich ist. Die kapazitive Kopplung wird durch breitseitige Orientierung der ersten Leitung an der zweiten Leitung bereitgestellt. Weiterhin ist die kapazitive Kopplung in den Abschnitten der ersten und zweiten Leitung verschieden. Die kapazitive Kopplung ist im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt in dem ersten Abschnitt vergrößert.
Bei einer Ausführungsform wird die breitseitige Kopplung der ersten Leitung an die zweite Leitung durch eine vertikale Einstellung der ersten Leitung zu der zweiten Leitung realisiert. Somit ist die Kapazität zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung pro Längeneinheit der ersten Leitung gleich der Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Leitung pro Längeneinheit der zweiten Leitung.
Bei einer Ausführungsform befindet sich der erste Abschnitt innerhalb der ersten Windung. Somit umfasst ein Abschnitt der ersten Leitung, die die erste Windung bildet, den ersten Abschnitt oder mindestens einen Teil des ersten Abschnitts. Die vergrößerte Kapazität wird vorteilhafterweise innerhalb des Umrisses der ersten und der zweiten Leitung der ersten Windung realisiert.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Koppler einen ersten Kondensator. Der erste Kondensator vergrößert die Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Leitung pro Längeneinheit in dem ersten Abschnitt im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt. Die erste Leitung kann elektrisch an eine erste Elektrode des ersten Kondensators angeschlossen sein. Die zweite Leitung kann elektrisch an eine zweite Elektrode des ersten Kondensators angeschlossen sein. Der erste Kondensator kann als ein Parallelplattenkondensator oder ein Interdigital-Kondensator realisiert sein.
Der Koppler umfasst eine Dielektrikumsschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Leitung angeordnet ist.
Bei einer Ausführungsform ist die Dicke der Dielektrikumsschicht in dem ersten Abschnitt gleich der Dicke der Dielektrikumsschicht in dem zweiten Abschnitt. Die erste Leitung und die zweite Leitung weisen eine erste Breite in dem ersten Abschnitt auf. Die erste Leitung und die zweite Leitung weisen eine Leitungsbreite in dem zweiten Abschnitt auf. Die erste Breite kann größer sein als die Leitungsbreite. Somit wird die Kapazität pro Längeneinheit der ersten Leitung durch die größere Breite der ersten und der zweiten Leitung in dem ersten Abschnitt im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt vergrößert.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Dielektrikumsschicht eine erste Dicke in dem ersten Abschnitt und eine zweite Dicke in dem zweiten Abschnitt auf. Die zweite Dicke ist größer als die erste Dicke. Somit wird eine höhere Kapazität pro Längeneinheit der ersten Leitung durch die geringere Dicke der Dielektrikumsschicht in dem ersten Abschnitt im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt erreicht. Der erste Kondensator kann als ein Parallelplattenkondensator realisiert sein. Ein Abschnitt der ersten Leitung kann die erste Elektrode des ersten Kondensators bilden. Ein Abschnitt der zweiten Leitung kann die zweite Elektrode des ersten Kondensators bilden. Alternativ ist mindestens eine der ersten und der zweiten Leitung mit Hilfe einer Verbindungsleitung oder eines Via an die entsprechende Elektrode des ersten Kondensators angeschlossen.
Die erste Windung kann als eine Spirale oder eine Wicklung implementiert werden. Die erste Windung kann einen Winkel von mehr als 360 Grad abdecken. Die erste Leitung der ersten Windung kann als eine Primärwicklung implementiert werden, und die zweite Leitung der ersten Windung kann als eine Sekundärwicklung implementiert werden. Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung können gekoppelt sein. Sie können phasengleich oder nichtphasengleich gekoppelt sein. Die erste Windung kann eine erste Kreuzung umfassen.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Koppler eine erste und zweite Metallschicht. Die erste Leitung ist in der ersten Metallschicht mit der Ausnahme der ersten Kreuzung angeordnet. Entsprechend ist die zweite Leitung in der zweiten Metallschicht mit der Ausnahme der ersten Kreuzung angeordnet. Somit ist die erste Leitung in mehr als der Hälfte der ersten Windung in der ersten Metallschicht angeordnet. Die zweite Leitung ist in mehr als der Hälfte der ersten Windung in der zweiten Metallschicht angeordnet.
Bei einer ersten Ausführungsform umfasst die erste Kreuzung Leitungsabschnitte und Vias, die sich in der ersten und der zweiten Metallschicht und zwischen der ersten bzw. der zweiten Metallschicht befinden.
Bei einer Ausführungsform befinden sich die Leitungsabschnitte und die Vias, die die erste Kreuzung bilden, in der ersten und der zweiten Metallschicht sowie zwischen der ersten bzw. der zweiten Metallschicht. Die Leitungsabschnitte, die die erste Kreuzung bilden, können sich in der ersten bzw. der zweiten Metallschicht befinden. Die Vias, die die erste Kreuzung bilden, befinden sich zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht.
Bei einer Weiterentwicklung befinden sich alle Leitungsabschnitte und alle Vias, die zum Ausbilden der ersten Kreuzung erforderlich sind, in der ersten und der zweiten Metallschicht sowie zwischen der ersten bzw. der zweiten Metallschicht.
Vorteilhafterweise ist eine dritte Metallschicht oder ein Bonddraht zum Ausbilden der ersten Kreuzung nicht erforderlich. Dies führt zu einer kompakten Realisierung der ersten Kreuzung mit hoher Kosteneffizienz.
Die erste Kreuzung ist eine horizontale Kreuzung. Somit kann die erste Kreuzung in einer Draufsicht auf den Koppler gesehen werden. Der Koppler ist auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet. Das Substrat kann ein Träger sein. Die erste Kreuzung ist in einer Projektion auf die Oberfläche des Substrats sichtbar. Die erste Kreuzung umfasst einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Arm. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Arm sind in der Projektion äuf die Oberfläche des Substrats sichtbar. Der dritte Arm befindet sich gegenüber dem ersten Arm. Der vierte Arm befindet sich gegenüber dem zweiten Arm. Jeder der vier Arme umfasst einen Leitungsabschnitt der ersten Leitung und einen Leitungsabschnitt der zweiten Leitung. Der erste Arm und der zweite Arm schließen einen Winkel von 90° ein. Der erste Arm und der vierte Arm schließen ebenfalls einen Winkel von 90° ein. Weiterhin schließen der zweite Arm und der dritte Arm einen Winkel von 90° ein. Folglich schließen der dritte Arm und der vierte Arm einen Winkel von 90° in der Projektion auf die Oberfläche des Substrats ein. Die Länge jedes der Arme ist kleiner als ein Viertel der ersten Windung.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Leitung an einem Ende des ersten Arms und an einem Ende des zweiten Arms in der ersten Metallschicht angeordnet und ist die zweite Leitung in der zweiten Metallschicht angeordnet. In dem ersten Arm befindet sich die erste Leitung in der ersten Metallschicht und die zweite Leitung wechselt von der zweiten Metallschicht zu der ersten Metallschicht. Im Gegensatz dazu wechselt die erste Leitung im zweiten Arm von der ersten Metallschicht zu der zweiten Metallschicht, und die zweite Leitung befindet sich in der zweiten Metallschicht. Somit befinden sich ein Leitungsabschnitt der ersten Leitung und ein Leitungsabschnitt der zweiten Leitung in der ersten Metallschicht in der Mitte der Kreuzung. Zudem befinden sich ein Leitungsabschnitt der ersten Leitung und ein Leitungsabschnitt der zweiten Leitung in der zweiten Metallschicht in der Mitte der ersten Kreuzung.
Bei einer weiteren Ausführungsform bilden die erste und die zweite Leitung eine zweite Windung. Die zweite Windung ist von der ersten Windung getrennt. Die zweite Windung befindet sich unter der ersten Windung. Die zweite Windung befindet sich seitlich von der ersten Windung in der Projektion auf die Oberfläche des Substrats.
Die zweite Windung kann eine zweite Kreuzung aufweisen. Die zweite Kreuzung kann in der Projektion auf die Oberfläche des Substrats eine horizontale Kreuzung sein.
In einer Entwicklung umfasst die zweite Windung einen dritten Abschnitt, so dass die Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Leitung pro Längeneinheit der ersten Leitung in dem dritten Abschnitt im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt größer ist. Der dritte Abschnitt kann so wie der erste Abschnitt realisiert sein. Ein zweiter Kondensator wird mit Hilfe des dritten Abschnitts realisiert. Der erste und der zweite Kondensator können chipintegrierte Kondensatoren sein.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Leitung in mehr als der Hälfte der zweiten Windung in der zweiten Metallschicht angeordnet und ist die zweite Leitung in mehr als der Hälfte der zweiten Windung in der ersten Metallschicht angeordnet.
Bei einer Ausführungsform umfasst eine Verstärkeranordnung einen ersten und einen zweiten Koppler sowie einen ersten und einen zweiten Verstärker. Mindestens einer des ersten und des zweiten Kopplers ist als der oben beschriebene Koppler implementiert. Der erste Koppler koppelt einen Eingang der Verstärkeranordnung an einen Eingang des ersten Verstärkers und an einen Eingang des zweiten Verstärkers. Der zweite Koppler koppelt einen Ausgang des ersten Verstärkers und einen Ausgang des zweiten Verstärkers an einen Ausgang der Verstärkeranordnung.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen und die betreffenden Figuren ausführlicher beschrieben. Einrichtungen und Strukturen mit dem gleichen Effekt sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Eine Beschreibung eines Teils einer Schaltung oder einer Einrichtung oder einer Struktur mit der gleichen Funktion in verschiedenen Figuren wird in jeder der folgenden Figuren wiederholt.

1A bis 1D zeigen Schaltungsdiagramme von beispielhaften Kopplern gemäß der Erfindung;
2A bis 2D zeigen Draufsichten und einen Querschnitt eines beispielhaften Kopplers gemäß der Erfindung;
3A und 3B zeigen Kondensatoren eines erfindungsgemäßen Kopplers gemäß der Erfindung;
4 zeigt eine beispielhafte Verstärkeranordnung gemäß der Erfindung und
5A bis 5G zeigen beispielhafte Simulationsergebnisse eines Kopplers gemäß der Erfindung.

1A zeigt einen beispielhaften Schaltplan eines als Leistungskombinierer verwendeten Kopplers. Der Koppler 10 umfasst einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Anschluss 11 bis 14. Ein Anschluss kann auch als ein Port oder Endpunkt bezeichnet werden. Der erste Anschluss 11 und der dritte Anschluss 13 sind als Eingangsanschlüsse implementiert. Der zweite Anschluss 12 und der vierte Anschluss 14 sind als Ausgangs- oder isolierte Anschlüsse implementiert. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Anschluss 11 bis 14 weisen eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte charakteristische Impedanz 17, 18, 19, 16 jeweils zu dem Referenzpotentialanschluss 15 auf.
Ein erstes Eingangssignal SIN1 wird an den ersten Anschluss 11 geliefert, und ein zweites Eingangssignal SIN2 wird an den dritten Anschluss 13 angelegt. Das zweite Eingangssignal SIN2 ist so bezeichnet, dass das zweite Eingangssignal SIN2 eine Phasenbeziehung von 90° in Beziehung zu dem ersten Eingangssignal SIN1 aufweist. Ein Ausgangssignal SOUT wird von dem Koppler 10 an dem zweiten Anschluss 12 generiert.
Der Koppler 10 ist als ein Vier-Anschluss-Hybrid implementiert. Der Koppler 10 ist als ein Leistungskombinierer oder als ein Leistungsteiler realisiert.
1B zeigt einen weiteren beispielhaften Schaltplan des als Leistungsteiler verwendeten Kopplers. Der Koppler 10' von 1B ist eine Weiterentwicklung des in 1A gezeigten Kopplers 10. Der Koppler 10' umfasst den ersten, den zweiten, den dritten und den vierten Anschluss 11 bis 14. Ein Anschluss kann auch als ein Port oder als ein Endpunkt bezeichnet werden. Der erste Anschluss 11 und der dritte Anschluss 13 sind als Ausgangsanschlüsse implementiert. Der zweite Anschluss 12 und der vierte Anschluss 14 sind als Eingangs- oder isolierte Anschlüsse implementiert. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Anschluss 11 bis 14 weisen eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte charakteristische Impedanz 17, 18, 19, 16 jeweils zu dem Referenzpotentialanschluss 15 auf.
Ein Eingangssignal SIN wird an den zweiten Anschluss 12 geliefert. Ein erstes und ein zweites Ausgangssignal SOUT1, SOUT2 werden von dem Koppler 10' an dem ersten Anschluss 11 und dem dritten Anschluss 13 generiert. Falls ein Testsignal an den zweiten Anschluss 12 als das Eingangssignal SIN angelegt wird, weist das erste Ausgangssignal SOUT1 eine 90°-Phasenbeziehung zu dem zweiten Ausgangssignal SOUT2 auf. 1C zeigt einen weiteren Schaltplan eines beispielhaften Kopplers, der eine Weiterentwicklung des in 1A und 1B gezeigten Kopplers 10 ist. Eine erste Induktionsspule 20 koppelt den ersten Anschluss 11 an den vierten Anschluss 14. Eine zweite Induktionsspule 21 koppelt den zweiten Anschluss 12 an den dritten Anschluss 13. Die erste und die zweite Induktionsspule 20, 21 sind als konzentrierte Induktionsspulen mit einem hohen gegenseitigen Koppelkoeffizienten implementiert. Ein erster Kondensator 22 koppelt den ersten Anschluss 11 an den zweiten Anschluss 12. Entsprechend koppelt ein zweiter Kondensator 23 den vierten Anschluss 14 an den dritten Anschluss 13. Der Induktivitätswert der ersten Induktionsspule 20 ist gleich dem Induktivitätswert der zweiten Induktionsspule 21. Der Kapazitätswert des ersten Kondensators 22 ist gleich dem Kapazitätswert des zweiten Kondensators 23. Ein dritter Kondensator 24 koppelt den ersten Anschluss 11 an den Referenzpotentialanschluss 15. Analog koppeln ein vierter, ein fünfter und ein sechster Kondensator 25, 26, 27 den zweiten, den dritten und den vierten Anschluss 12, 13, 14 jeweils an den Referenzpotentialanschluss 15. Die Kapazitätswerte des dritten, des vierten, des fünften und des sechsten Kondensators 24 bis 27 sind gleich. Gemäß 1A und 1B sind der erste und der dritte Anschluss 11, 13 als Eingangs- oder Ausgangsanschlüsse realisiert. Der zweite Anschluss 12 kann als ein Anschluss aus einer Gruppe realisiert sein, die einen Eintakt-Ausgangsanschluss, einen Eintakt-Eingangsanschluss oder einen isolierten Anschluss umfasst. Analog kann der vierte Anschluss 14 als ein Anschluss aus einer Gruppe implementiert sein, die einen Eintakt-Ausgangsanschluss, einen Eintakt-Eingangsanschluss oder einen isolierten Anschluss umfasst. Der die erste und zweite Induktionsspule 20, 21 und den ersten und den zweiten Kondensator 22, 23 umfassende Koppler 10 wird von einer ersten und einer zweiten Leitung 31, 32 realisiert. Die erste und die zweite Leitung 31, 32 sind breitseitig gekoppelt. Die erste und die zweite Leitung 31, 32 sind vertikal ausgerichtete Leitungen. Die erste und die zweite Leitung 31, 32 sind als Übertragungsleitung realisiert. Die erste und die zweite Leitung 31, 32 sind gefaltet. Die erste Leitung 31 koppelt den ersten Anschluss 11 an den vierten Anschluss 14. Die zweite Leitung 32 koppelt den zweiten Anschluss 12 an den dritten Anschluss 13.
Da der Koppler 10 als eine eng gekoppelte Struktur implementiert ist, kann vorteilhafterweise ein niedriger Verlust erreicht werden. Der Induktanzwert L der ersten und der zweiten Induktionsspule 20, 21, die gegenseitige Induktanz M zwischen der ersten und der zweiten Leitung 31, 32, der Kapazitätswert Cc des ersten und des zweiten Kondensators 22, 23 und der Kapazitätswert Cp des dritten, vierten, fünften und sechsten Kondensators 24 bis 27 können gemäß den folgenden Gleichungen berechnet werden: $L = \frac{(Z_{0_{e}} + Z_{0_{0}}) \cdot sin θ}{4 π f_{0}},$
$M = \frac{(Z_{0_{e}} - Z_{0_{0}}) \cdot sin θ}{4 π f_{0}},$
$Cc = (\frac{1}{Z_{0_{0}}} - \frac{1}{Z_{0_{e}}}) \frac{tan (\frac{θ}{2})}{4 π f_{0}}$
und $Cp = \frac{tan (\frac{θ}{2})}{Z_{0_{e}} 2 π f_{0}},$
wobei Z_0e eine Impedanz der geraden Mode ist, Z₀₀ eine Impedanz der ungeraden Mode ist, f₀ eine Designfrequenz oder eine Mittenfrequenz ist und θ eine erwünschte Phasenverschiebung oder eine eingestellte Designverschiebung ist.
1D zeigt einen Schaltplan eines beispielhaften Kopplers 10, der eine Weiterentwicklung des in 1A bis 1C gezeigten Kopplers 10 ist. Die erste und die zweite Leitung 31, 32 sind als Streifenleitungen implementiert. Somit sind die erste und die zweite Leitung 31, 32 gefaltete breitseitige gekoppelte Streifenleitungen. Deshalb kann ein Wert eines gegenseitigen Induktionsspulenkoppelkoeffizienten k ≈ 1 erreicht werden. Falls die erwünschte Phasenverschiebung θ = 90° beträgt, können die oben beschriebenen Gleichungen auf die folgenden Gleichungen vereinfacht werden: $L = M = \frac{Z_{0}}{2 π f_{0}},$
$Cc = \frac{1}{4 π f_{0} Z_{0}}$
und $Cp \approx 0,$
wobei Z₀ die charakteristische Impedanz oder eine Portimpedanz ist. Somit haben die erste, die zweite, die dritte und die vierte charakteristische Impedanz 17, 18, 19, 16 den Wert Z₀. Der Koppler 10 wird durch eine Chiptechnologie realisiert. Der Koppler 10 kann auf einem Chip integriert sein. Es ist ein Vorteil der Chiptechnologie, dass eng breitseitige gekoppelte Streifenleitungen realisiert werden können. Die erste und die zweite Induktionsspule 20, 21 können auf einem Substrat 80 realisiert werden. Zudem können der erste und der zweite Kondensator 22, 23 als Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren, MIM-Kondensatoren, implementiert werden. Die Elektroden der MIM-Kondensatoren werden von einer ersten und einer zweiten Metallschicht 43, 48 geliefert. Alternativ werden die Elektroden der MIM-Kondensatoren zwischen der ersten und der zweiten Metallschicht 43, 48 platziert. Diese Anordnung der Induktionsspulen 20, 21 und Kondensatoren 22, 23 erfordert auf dem Substrat 80 nur eine kleine Fläche.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst der Koppler 10 nicht den dritten, vierten, fünften und sechsten Kondensator 24 bis 27. Diese vier Kondensatoren 24 bis 27 entfallen und werden durch offene Kreise ersetzt.
2A zeigt eine Draufsicht auf einen beispielhaften Koppler, der eine Weiterentwicklung des in 1A bis 1D gezeigten Kopplers 10 ist. Die erste Leitung und die zweite Leitung 31, 32 sind breitseitig gekoppelt. In den 2A bis 2C befinden sich der dritte und der vierte Anschluss 13, 14 auf der linken Seite, und der erste und der zweite Anschluss 11, 12 befinden sich auf der rechten Seite. 2A zeigt eine Projektion auf eine Oberfläche des Substrats 80. In der Projektion ist die zweite Metallschicht 43 gezeigt. Die erste Metallschicht 48 befindet sich zwischen der zweiten Metallschicht 43 und der Oberfläche des Substrats 80. Die zweite Metallschicht 43 kann auch als eine obere Metallisierungsschicht bezeichnet werden, und die erste Metallschicht 48 kann als eine untere Metallisierungsschicht bezeichnet werden. Somit ist die obere der ersten und der zweiten Leitung 31, 32 in der Draufsicht von 2A zu sehen. Der Koppler 10 umfasst eine erste Windung 40 auf der linken Seite. Die erste Windung 40 umfasst eine erste Kreuzung 41. Weiterhin umfasst die erste Leitung 31 einen ersten Abschnitt 42 für die Realisierung eines ersten Kondensators 22 und einen zweiten Abschnitt 53. Der erste Abschnitt 42 besteht aus der ersten Windung 40. Die erste Windung 40 deckt einen Winkel von über 360° ab. Die zweite Leitung 32 ist in der zweiten Metallschicht 43 in den meisten Teilen der ersten Windung 40 angeordnet. Der dritte Anschluss 13 befindet sich in der zweiten Metallschicht 43. Ein erster Abstimmkondensator 44 koppelt den dritten Anschluss 13 an den vierten Anschluss 14. Der erste Abstimmkondensator 44 befindet sich nahe bei dem dritten und dem vierten Anschluss 13, 14.
Zudem umfasst der Koppler 10 eine zweite Windung 45. Die zweite Windung 45 ist neben der ersten Windung 40 angeordnet. In der Projektion auf die Oberfläche des Substrats 80, in 2A gezeigt, sind die zweite Windung 45 und die erste Windung 40 Seite an Seite angeordnet. Die zweite Windung 45 umfasst eine zweite Kreuzung 46. Die zweite Kreuzung 46 befindet sich bei der ersten Kreuzung 41. Somit bilden die erste und die zweite Kreuzung 41, 46 eine Doppelkreuzung. Die erste Leitung 31 bildet den größten Teil der zweiten Windung 45. Außerdem umfasst der Koppler 10 einen dritten Abschnitt 47 für die Realisierung des zweiten Kondensators 23. Der dritte Abschnitt 47 befindet sich in der zweiten Windung 45. Der Koppler 10 umfasst einen zweiten Abstimmkondensator 49. Der zweite Abstimmkondensator 49 koppelt den ersten Anschluss 11 an den zweiten Anschluss 12. Der erste und der zweite Kondensator 22, 23 befinden sich zwischen der zweiten Metallschicht 43 und der ersten Metallschicht 48.
Außerdem umfasst der Koppler 10 einen dritten Abstimmkondensator 50. Der Koppler 10 umfasst ein erstes und ein zweites Via 51, 52. Das erste Via 51 verbindet die zweite Metallschicht 43 mit einer weiteren Oberfläche des Substrats 80. Die weitere Oberfläche ist die Rückseite des Substrats 80. Das zweite Via 52 verbindet die erste Metallschicht 48 mit der weiteren Oberfläche. Die erste und die zweite Leitung 31, 32 umfassen rechteckige Leitungsabschnitte. Die erste und die zweite Windung 40, 45 erhalten eine Drehung im Uhrzeigersinn.
Die zweite Leitung 32 weist die Leitungsbreite D auf. Die Distanz DD zwischen verschiedenen Leitungsabschnitten der zweiten Leitung 32 der ersten Windung 40 ist die Mindestdistanz gemäß einer Menge von Designregeln für die Herstellung des Kopplers 10. Somit erfordert die erste Windung 40 nur einen kleinen Raum auf dem Substrat 80. Vorteilhafterweise erfordert der Koppler 10 keine zusätzliche Fläche für die Realisierung des ersten und des zweiten Kondensators 22, 23.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfassen die erste und die zweite Leitung 31, 32 abgerundete Leitungsabschnitte.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist nur eine Windung der ersten und der zweiten Windung 40, 45 eine Drehung im Uhrzeigersinn auf, und die weitere Windung der ersten und der zweiten Windung 40, 45 weist eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn auf. Alternativ weist die erste und die zweite Windung 40, 45 eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn auf.
2B zeigt eine Draufsicht auf die erste Metallschicht 48 des in 2A gezeigten Kopplers 10. In mehr als der Hälfte der ersten Windung 40 ist die erste Leitung 31 in der ersten Metallschicht 48 angeordnet. Die erste Kreuzung 41 weist einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Arm 61 bis 64 auf. Der dritte Arm 63 befindet sich gegenüber dem ersten Arm 61. Dementsprechend befindet sich der vierte Arm 64 gegenüber dem zweiten Arm 62. Der dritte Arm 63 erstreckt sich in der x-Richtung, wohingegen sich der erste Arm 61 in der -x-Richtung erstreckt. Der zweite Arm 62 erstreckt sich in der y-Richtung, und der vierte Arm 64 erstreckt sich in der -y-Richtung. In dem ersten Arm 61 ist die erste Leitung 31 in der ersten Metallschicht 48 angeordnet, und die zweite Leitung 32 wechselt von der zweiten Metallschicht 43 über ein erstes Via 65 zu der ersten Metallschicht 48. In dem zweiten Arm 62 wechselt die erste Leitung 31 von der ersten Metallschicht 48 über ein zweites Via 66 zu der zweiten Metallschicht 43. Im dritten Arm 63 befinden sich die erste und die zweite Leitung 31, 32 in der ersten Metallschicht 48. In dem vierten Arm 64 wechselt die erste Leitung 31 von der zweiten Metallschicht 43 über ein drittes Via 67 zu der ersten Metallschicht 48.
Die zweite Kreuzung 46 umfasst ebenfalls vier Arme 63, 69, 70, 71. Der erste Arm der zweiten Kreuzung 46 ist gleich dem dritten Arm 63 der ersten Kreuzung 40. Ein dritter Arm 70 der zweiten Kreuzung 46 befindet sich gegenüber dem ersten Arm 63 der zweiten Kreuzung 46. Ein zweiter Arm 69 der zweiten Kreuzung 46 befindet sich gegenüber einem vierten Arm 71 der zweiten Kreuzung 46. Der erste Arm 63 der zweiten Kreuzung 46 erstreckt sich, von der zweiten Kreuzung 46 aus gesehen, in der -x-Richtung. Der dritte Arm 70 erstreckt sich in der x-Richtung der zweiten Kreuzung 46. Der zweite Arm 69 erstreckt sich in der y-Richtung von der zweiten Kreuzung 46, und der vierte Arm 71 erstreckt sich in der -y-Richtung von der zweiten Kreuzung 46. In dem ersten Arm 63 der zweiten Kreuzung 46 sind die erste und die zweite Metallleitung 31, 32 in der ersten Metallschicht 48 angeordnet. In dem dritten Arm 70 der zweiten Kreuzung 46 wechselt die erste Leitung 31 von der ersten Metallschicht 48 über ein viertes Via 72 zur zweiten Metallschicht 43. Die zweite Leitung 32 ist in dem dritten Arm 70 der zweiten Kreuzung 46 in der ersten Metallschicht 48 angeordnet. In dem vierten Arm 71 der zweiten Kreuzung 46 wechselt die zweite Leitung 32 über ein fünftes Via 73 von der ersten Metallschicht 48 zu der zweiten Metallschicht 43. In dem zweiten Arm 69 der zweiten Kreuzung 46 wechselt die zweite Leitung 32 über ein sechstes Via 74 von der zweiten Metallschicht 43 zu der ersten Metallschicht 48.
Auf der linken Seite umfasst die erste Leitung 31 den vierten Anschluss 14 des Kopplers 10. Auf der rechten Seite umfasst die zweite Leitung 32 den zweiten Anschluss 12 des Kopplers 10.
2C zeigt die zweite Metallschicht 43 des in 2A und 2B gezeigten Kopplers 10. Die zweite Leitung 32 befindet sich in mehr als der Hälfte der ersten Windung 40 in der zweiten Metallschicht 43. Die erste Leitung 31 weist ein siebtes Via 68 im ersten Arm 61 der ersten Kreuzung 40 auf. Keine Leitungsabschnitte sind mit dem siebten Via 68 in der zweiten Metallschicht 43 verbunden. Mit Hilfe des siebten Vias 68 wird eine bessere Symmetrie des Kopplers 10 erreicht. In dem zweiten und dem vierten Arm 62, 64 der ersten Windung 40 befindet sich die zweite Leitung 32, und die erste Leitung 31 wechselt mit Hilfe des zweiten und des dritten Via 66, 67 von der ersten Metallschicht 48 zu der zweiten Metallschicht 43. In dem zweiten und dem vierten Arm 62, 64 der ersten Windung 40 weist die erste Leitung 31 in der zweiten Metallschicht 43 einen dritten Leitungsabschnitt 78 auf. Die zweite Leitung 32 weist eine Leitungsbreite D in mehr als der Hälfte der ersten Windung 40 und in dem zweiten und dem vierten Arm 62, 64 der ersten Windung 40 auf. Im Gegensatz dazu weist die erste Leitung 31 eine kleine Leitungsbreite DS in dem zweiten und dem vierten Arm 62, 64 auf. Die kleine Leitungsbreite DS ist kleiner als die Leitungsbreite D.
In mehr als der Hälfte der zweiten Windung 45 befindet sich die erste Leitung 31 in der zweiten Metallschicht 43. Die erste Leitung 31 weist ebenfalls die Leitungsbreite D in mehr als der Hälfte der zweiten Windung 45 auf. Die erste Leitung 31 weist die Leitungsbreite D in dem zweiten und dem vierten Arm 69, 71 der zweiten Kreuzung 46 auf. In dem zweiten und dem vierten Arm 69, 71 der zweiten Kreuzung 45 ist die erste Leitung 31 in der zweiten Metallschicht 43 angeordnet, und die zweite Leitung 32 umfasst ein vierter Leitungsabschnitt 79 in der zweiten Metallschicht 43. In dem dritten Arm 70 befindet sich ein achtes Via 75, das durch die zweite Leitung 32 angeschlossen ist. Kein Leitungsabschnitt ist mit dem achten Via 75 in der zweiten Metallschicht 43 verbunden. Auf der linken Seite umfasst die zweite Leitung 32 den dritten Anschluss 13. Auf der rechten Seite umfasst die erste Leitung 31 den ersten Anschluss 11. Die erste Leitung 31 und die zweite Leitung 32 weisen die gleiche gefaltete Struktur mit Ausnahme der ersten und zweiten Kreuzung 41, 46 auf.
Es ist ein Vorteil des Kopplers 10, dass die erste und die zweite Kreuzung 41, 46 nur Leitungsabschnitte in der ersten und der zweiten Metallschicht 43, 48 und das erste bis sechste Via 65, 66, 67, 72, 73, 74 zwischen der ersten Metallschicht 48 und der zweiten Metallschicht 43 umfassen. Es sind keine Bonddrähte erforderlich, um die erste und die zweite Kreuzung 41, 46 zu realisieren. Weiterhin ist eine dritte oder vierte Metallschicht nicht für die Implementierung der ersten und der zweiten Kreuzung 41, 46 erforderlich. Die Induktionsspulen 20, 21 werden nicht als eine drahtgewickelte oder Luftspule realisiert. Der Koppler 10 erhält einen niedrigen Verlust.
Bei einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst der Koppler 10 die erste Windung 40, aber nicht die zweite Windung 45. Alternativ umfasst der Koppler 10 mehr als zwei Windungen.
2D zeigt einen Querschnitt des Kopplers 10 an der Linie AA' von 2A. Der Koppler 10 ist auf dem Substrat 80 abgeschieden. Das Substrat 80 ist ein Halbleitersubstrat auf einer gedruckten Leiterplatte oder einer Keramik. Die Keramik kann eine Dünnschichtkeramik oder eine Feinleitungskeramik sein. Eine untere Dielektrikumsschicht 81 befindet sich auf dem Substrat 80. Die erste Metallschicht 48 befindet sich auf der unteren Dielektrikumsschicht 81. Eine Dielektrikumsschicht 82 ist auf der ersten Metallschicht 48 angeordnet. Die zweite Metallschicht 43 befindet sich auf der Dielektrikumsschicht 82. Eine obere Dielektrikumsschicht 83 ist auf der zweiten Metallschicht 43 angeordnet. In dem Querschnitt A-A' umfasst die erste Metallschicht 48 Leitungsabschnitte der ersten Leitung 31, und die zweite Metallschicht 43 umfasst Leitungsabschnitte der zweiten Leitung 32. Die Dielektrikumsschicht 82 weist eine zweite Dicke T2 zwischen der ersten Metallschicht 48 und der zweiten Metallschicht 43 in dem zweiten Abschnitt 53 auf. Die zweite Dicke T2 kann 200 nm betragen. Der zweite Abschnitt 53 umfasst die erste und zweite Leitung 31, 32 mit der Ausnahme des ersten und des dritten Abschnitts 42, 47. In dem ersten Abschnitt 42 weist die Dielektrikumsschicht 82 eine erste Dicke T1 auf. Die erste Dicke T1 ist kleiner als die zweite Dicke T2. Die erste Dicke T1 kann 50 nm betragen. Die Dielektrikumsschicht 82 in dem ersten Abschnitt 42 kann Siliziumdioxid umfassen. Deshalb ist die Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Leitung 31, 32 pro Längeneinheit höher in dem ersten Abschnitt 42 im Vergleich zum zweiten Abschnitt 53. Der dritte Abschnitt 47 wird wie der erste Abschnitt 42 hergestellt. Der zweite Kondensator 23 wird wie der erste Kondensator 22 realisiert. Weiterhin werden auch der erste, der zweite und der dritte Abstimmkondensator 44, 49, 50 mit Hilfe von Bereichen implementiert, wobei die Dielektrikumsschicht 82 die erste Dicke T1 aufweist.
Der erste und der zweite Kondensator 22, 23 und die drei Abstimmkondensatoren 44, 49, 50 sind vorteilhafterweise zwischen der ersten und der zweiten Leitung 31, 32 realisiert und auch als vergrabene chipinterne Kondensatoren realisiert. Somit ist auf dem Substrat 80 kein zusätzlicher Raum für die Realisierung dieser Kondensatoren erforderlich. Weiterhin werden keine Kontaktbereiche für Verbindungen zu externen Kondensatoren benötigt.
3A zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des ersten Kondensators 22, der in dem in 1A bis 1D und 2A bis 2D gezeigten Koppler 10 verwendet werden kann. Der zweite Kondensator 23 und der erste, der zweite und der dritte Abstimmkondensator 44, 49, 50 können ebenfalls wie der erste Kondensator 22 von 3A implementiert werden. Der erste Kondensator 22 wird als ein Interdigital-Kondensator 91 realisiert. Der Koppler 10 umfasst eine dritte Metallschicht 90. Der Interdigital-Kondensator 91 ist in der dritten Metallschicht 90 angeordnet. 3A zeigt eine Draufsicht auf die dritte Metallschicht 90 und einen Querschnitt. Der Interdigital-Kondensator 91 umfasst eine erste Anzahl N erster Elektroden 92, die an die erste Leitung 31 angeschlossen sind, und eine zweite Anzahl M zweiter Elektroden 93, die an die zweite Leitung 32 angeschlossen sind. Vias werden für die Verbindung der ersten Elektroden 92 zu der ersten Leitung 31 und der zweiten Elektroden 93 zu der zweiten Leitung 32 verwendet. Die ersten und die zweiten Elektroden 91, 93 sind mit Hilfe von Dielektrikumsschichten von der ersten und der zweiten Leitung 31, 32 getrennt. Die erste Anzahl N der ersten Elektroden 92 besitzt keinen elektrischen Kontakt zu der zweiten Anzahl M der zweiten Elektroden 93. Die ersten und die zweiten Elektroden 92, 93 sind derart realisiert, dass es zu keinem Kurzschluss zwischen einer ersten Elektrode 92 der ersten Anzahl N und einer zweiten Elektrode 93 der zweiten Anzahl M kommt. Der Interdigital-Kondensator 91 ist ein vergrabener chipinterner Kondensator.
3B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des ersten Kondensators 22, der in dem in 1A bis 1D und 2A bis 2D gezeigten Koppler 10 verwendet werden kann. Der zweite Kondensator 23 kann ebenfalls wie der erste Kondensator 22 von 3B implementiert werden. 3B zeigt eine Draufsicht. Der erste Kondensator 22 ist als ein Parallelplattenkondensator realisiert. Die erste und die zweite Leitung 31, 32 weisen eine erste Breite D1 in dem ersten Abschnitt 42 auf, die im Vergleich zu der Leitungsbreite D in dem zweiten Abschnitt 53 größer ist.
4 zeigt eine beispielhafte Verstärkeranordnung 100. Die Verstärkeranordnung 100 umfasst einen ersten und einen zweiten Koppler 101, 102. Der ersten Koppler 101 ist wie der Leistungsteiler von 1B realisiert. Der zweite Koppler 102 ist wie der Leistungskombinierer von 1A implementiert. Der erste und/oder der zweite Koppler 101, 102 ist wie ein Koppler gemäß einer der 1C, 1D, 2A bis 2D, 3A und 3B realisiert. Ein Eingang 103 der Verstärkeranordnung 100 ist an den zweiten Anschluss 12 des ersten Kopplers 101 angeschlossen. Der erste Anschluss 11 des ersten Kopplers 101 ist an einen ersten Verstärker 104 gekoppelt. Der dritte Anschluss 13 des ersten Kopplers 101 ist an einen zweiten Verstärker 105 gekoppelt. Der erste und der zweite Verstärker 104, 105 sind als Leistungsverstärker realisiert. Eine erste Anpassungsschaltung 106 verbindet den ersten Anschluss 11 des ersten Kopplers 101 mit dem ersten Verstärker 104. Eine zweite Anpassungsschaltung 107 verbindet den dritten Anschluss 13 des ersten Kopplers 101 mit dem zweiten Verstärker 105. Die erste und die zweite Anpassungsschaltung 106, 107 können einen Koppler wie oben beschrieben mit mindestens der ersten Windung 40 umfassen. Der vierte Anschluss 14 des ersten Kopplers 101 ist über eine Reihenschaltung aus einem Eingangskondensator 108 und einem Eingangswiderstand 109 an den Referenzpotentialanschluss 15 angeschlossen. Ein Ausgang des ersten Verstärkers 104 ist an den ersten Anschluss 11 des zweiten Kopplers 102 gekoppelt. Ein Ausgang des zweiten Verstärkers 105 ist an den dritten Anschluss 13 des zweiten Kopplers 102 gekoppelt. Der zweite Anschluss 12 des zweiten Kopplers 102 ist an einen Ausgang 110 der Verstärkeranordnung 100 gekoppelt. Der vierte Anschluss 14 des zweiten Kopplers 102 ist über einen Ausgangskondensator 111 und einen Ausgangswiderstand 112 an den Referenzpotentialanschluss 15 angeschlossen.
Das Eingangssignal AIN wird an den Eingang 103 der Verstärkeranordnung 100 geliefert. Das Eingangssignal AIN wird von dem ersten Koppler 101 in ein erstes Verstärkereingangssignal A1 und ein zweites Verstärkereingangssignal A2 umgewandelt, die an den ersten bzw. den zweiten Verstärker 104, 105 geliefert werden. Der erste und der zweite Verstärker 104, 105 generiert ein erstes und ein zweites Verstärkerausgangssignal A3, A4. Die Verstärkerausgangssignale A3, A4 werden an den zweiten Koppler 102 geliefert und mit Hilfe des zweiten Kopplers 102 in ein Verstärkerausgangssignal AOUT umgewandelt. Die durch den ersten Koppler 101 bereitgestellte Phasenverschiebung wird durch die von dem zweiten Koppler 102 bereitgestellte Phasenverschiebung kompensiert.
Die Verstärkeranordnung 100 von 4 ist eine Endstufe einer Reihe von Verstärkeranordnungen. Die Verstärkeranordnung 100 ist als eine Quadraturleistungsverstärkeranordnung implementiert. Die Verstärkeranordnung ist vom symmetrischen Typ. Die Verstärkeranordnung 100 ist auf der Oberfläche des Substrats 80 integriert. Der erste und der zweite Verstärker 104, 105 sind mit Hilfe der ersten und der zweiten Metallschicht 43, 48 und des Substrats 80 realisiert. Das Substrat 80 ist ein Halbleitersubstrat wie etwa ein Silizium- oder ein III-V-Gruppe-Halbleiter, beispielsweise Galliumarsenid.
Die 5A bis 5G zeigen beispielhafte Charakteristika des in 1A bis 1D und 2A bis 2D gezeigten Kopplers.
5A zeigt die Übertragungsfunktion, 5B die Rückflussdämpfung im Fall von Eintakt-Anschlüssen, 5C die Rückflussdämpfung im Fall von Differentialanschlüssen, 5D die Phase zwischen Differentialanschlüssen, 5E die Rückflussdämpfung eines Isolationsanschlusses, 5F die Übertragungsfunktion im Differentialmodus und 5G die Rückflussdämpfung im Differentialmodus. Ein Anschluss kann auch als ein Port bezeichnet werden. Die Signale und Charakteristika sind in Abhängigkeit von der Frequenz f eines am Koppler 10 abgegriffenen Signals gezeigt.
Bezugszeichenliste

10, 10': Koppler
11: erster Anschluss
12: zweiter Anschluss
13: dritter Anschluss
14: vierter Anschluss
15: Referenzpotentialanschluss
16: vierte charakteristische Impedanz
17: erste charakteristische Impedanz
18: zweite charakteristische Impedanz
19: dritte charakteristische Impedanz
20, 20': erste Induktionsspule
21, 21': zweite Induktionsspule
22: erster Kondensator
23: zweiter Kondensator
24: dritter Kondensator
25: vierter Kondensator
26: fünfter Kondensator
27: sechster Kondensator
31: erste Leitung
32: zweite Leitung
40: erste Windung
41: erste Kreuzung
42: erster Abschnitt
43: zweite Metallschicht
44: erster Abstimmkondensator
45: zweite Windung
46: zweite Kreuzung
47: dritter Abschnitt
48: erste Metallschicht
49: zweiter Abstimmkondensator
50: dritter Abstimmkondensator
51: erstes Via
52: zweites Via
53: zweiter Abschnitt
61: erster Arm
62: zweiter Arm
63: dritter Arm
64: vierter Arm
65: erstes Via
66: zweites Via
67: drittes Via
68: siebtes Via
69: zweiter Arm
70: dritter Arm
71: vierter Arm
72: viertes Via
73: fünftes Via
74: sechstes Via
75: achtes Via
76: erster Leitungsabschnitt
77: zweiter Leitungsabschnitt
78: dritter Leitungsabschnitt
79: vierter Leitungsabschnitt
80: Substrat
81: untere Dielektrikumsschicht
82: Dielektrikumsschicht
83: obere Dielektrikumsschicht
90: dritte Metallschicht
91: Interdigital-Kondensator
92: erste Elektrode
93: zweite Elektrode
100: Verstärkeranordnung
101: erster Koppler
102: zweiter Koppler
103: Eingang
104: erster Verstärker
105: zweiter Verstärker
106: erste Anpassungsschaltung
107: zweite Anpassungsschaltung
108: Eingangskondensator
109: Eingangswiderstand
110: Ausgang
111: Ausgangskondensator
112: Ausgangswiderstand
AIN: Eingangssignal
AOUT: Ausgangsignal
A1: erstes Verstärkereingangssignal
A2: zweites Verstärkereingangssignal
A3: erstes Verstärkerausgangssignal
A4: zweites Verstärkerausgangssignal
D: Leitungsbreite
DD: Distanz
DS: kleine Leitungsbreite
D1: erste Breite
SIN: Eingangssignal
SIN1: erstes Eingangssignal
SIN2: zweites Eingangssignal
SOUT: Ausgangssignal
SOUT1: erstes Ausgangssignal
SOUT2: zweites Ausgangssignal
T1: erste Dicke
T2: zweite Dicke

Claims

Koppler, der folgendes umfasst: - eine erste Leitung (31), die in einer ersten Metallschicht angeordnet ist, - eine zweite Leitung (32), in einer zweiten Metallschicht angeordnet ist, - einen ersten Kondensator (22), der in einem ersten Abschnitt (42) angeordnet ist, wobei - die zweite Leitung (32) breitseitig an die erste Leitung (31) in dem ersten und einem zweiten Abschnitt (42, 53) gekoppelt ist, - die erste Leitung (31) elektrisch an eine erste Elektrode des ersten Kondensators (22) angeschlossen ist oder ein Abschnitt der ersten Leitung (31) die erste Elektrode des ersten Kondensators (22) bildet; und - die zweite Leitung (32) elektrisch an eine zweite Elektrode des ersten Kondensators (22) angeschlossen ist oder ein Abschnitt der zweiten Leitung (32) die zweite Elektrode des ersten Kondensators (22) bildet, - wobei der Kondensator die Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Leitung (31, 32) pro Längeneinheit der ersten Leitung (31) in dem ersten Abschnitt (42) im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt (53) vergrößert, und - die erste und die zweite Leitung (31, 32) je eine erste Windung (40) bilden, und - wobei der Koppler eine Dielektrikumsschicht (82) umfasst, die zwischen der ersten und der zweiten Leitung (31, 32) angeordnet ist und eine erste Dicke (T1) in dem ersten Abschnitt (42) und eine zweite Dicke (T2) in dem zweiten Abschnitt (53) aufweist und die zweite Dicke (T2) größer als die erste Dicke (T1) ist.
Koppler nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (42) mindestens teilweise innerhalb der ersten Windung (40) angeordnet ist.
Koppler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kondensator (22) als ein Parallelplattenkondensator ausgelegt ist.
Koppler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Koppler (10) einen ersten Kondensator (22) umfasst, der als ein Interdigital-Kondensator (91) ausgelegt und in dem ersten Abschnitt (42) angeordnet ist, eine erste Elektrode (92) des Interdigital-Kondensators (91) elektrisch an die erste Leitung (31) angeschlossen ist sowie eine zweite Elektrode (93) des Interdigital-Kondensators (91) elektrisch an die zweite Leitung (32) angeschlossen ist.
Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Koppler (10) eine erste und eine zweite Metallschicht (43, 48) umfasst und die erste Leitung (31) in mehr als der Hälfte der ersten Windung (40) in der ersten Metallschicht (48) angeordnet ist sowie die zweite Leitung (32) in mehr als der Hälfte der ersten Windung (40) in der zweiten Metallschicht (43) angeordnet ist.
Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Windung (40) eine erste Kreuzung (41) umfasst.
Koppler nach Anspruch 6, wobei die erste Kreuzung (41) Leitungsabschnitte (76, 77, 78) und Vias (65, 66, 67) umfasst, so dass die Leitungsabschnitte (76, 77, 78) und die Vias (65, 66, 67) die erste Kreuzung (40) bilden und sich in einer ersten Metallschicht (48), einer zweiten Metallschicht (43) und zwischen der ersten bzw. der zweiten Metallschicht (43, 48) befinden.
Koppler nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Kreuzung (41) eine horizontale Kreuzung ist und einen ersten Arm (61), einen zweiten Arm (62), einen dritten Arm (63), der sich gegenüber dem ersten Arm (61) befindet, sowie einen vierten Arm (64), der sich gegenüber dem zweiten Arm (62) befindet, aufweist, - in dem ersten Arm (61) die erste Leitung (31) in der ersten Metallschicht (48) angeordnet ist und die zweite Leitung (32) von der zweiten Metallschicht (43) zu der ersten Metallschicht (48) wechselt und - in dem zweiten Arm (62) die erste Leitung (31) von der ersten Metallschicht (48) zu der zweiten Metallschicht (43) wechselt und die zweite Leitung (32) in der zweiten Metallschicht (43) angeordnet ist.
Koppler nach Anspruch 8, wobei - in dem dritten Arm (63) die erste und die zweite Leitung (31, 32) in der ersten Metallschicht (48) angeordnet sind und - in dem vierten Arm (64) die zweite Leitung (32) in der zweiten Metallschicht (43) angeordnet ist und die erste Leitung (31) von der ersten Metallschicht (48) zu der zweiten Metallschicht (43) wechselt.
Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste und die zweite Leitung (31, 32) eine zweite Windung (45) bilden, die sich seitlich von der ersten Windung (40) befindet und eine zweite Kreuzung (46) umfasst, die eine horizontale Kreuzung ist.
Koppler nach Anspruch 10, wobei die zweite Windung (45) einen dritten Abschnitt (47) umfasst, so dass die Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Leitung (31, 32) pro Längeneinheit der ersten Leitung (31) in dem dritten Abschnitt (47) im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt (53) größer ist.
Koppler nach Anspruch 10 oder 11, wobei die erste Leitung (31) in mehr als der Hälfte der zweiten Windung (45) in der zweiten Metallschicht (43) angeordnet ist und die zweite Leitung (32) in mehr als der Hälfte der zweiten Windung (45) in der ersten Metallschicht (48) angeordnet ist.
Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste Leitung (31) einen ersten und einen vierten Anschluss (11, 14) umfasst, die zweite Leitung (32) einen zweiten und einen dritten Anschluss (12, 13) umfasst, sich der erste Anschluss (11) neben dem zweiten Anschluss (12) befindet, sich der dritte Anschluss (13) neben dem vierten Anschluss (14) befindet und der Koppler (10) als ein Leistungskombinierer und/oder ein Leistungsteiler implementiert ist.
Verstärkeranordnung, wobei die Verstärkeranordnung (100) folgendes umfasst: - einen Eingang (103), - einen ersten Koppler (101), der auf seiner Eingangsseite an den Eingang (103) der Verstärkeranordnung (100) gekoppelt ist, - einen ersten Verstärker (104) mit einem Eingang, der an den ersten Koppler (101) gekoppelt ist, - einen zweiten Verstärker (105) mit einem Eingang, der an den ersten Koppler (101) gekoppelt ist, - einen zweiten Koppler (102), der auf seiner Eingangsseite an einen Ausgang des ersten Verstärkers (104) und an einen Ausgang des zweiten Verstärkers (105) gekoppelt ist, und - einen Ausgang (110), der an den zweiten Koppler (102) gekoppelt ist, wobei der erste und/oder der zweite Koppler (101, 102) als ein Koppler (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 realisiert ist.