DE202022100018U1 - Verlustarmer Phasenschieber mit echter Zeitverzögerung - Google Patents

Verlustarmer Phasenschieber mit echter Zeitverzögerung Download PDF

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DE202022100018U1
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Abstract

Phasenschieberstruktur mit echter Zeitverzögerung (TTD-Phasenschieberstruktur), die Folgendes aufweist:
eine Signalleiterbahn, die an einer ersten Schicht der Struktur angeordnet ist;
eine erste schaltbare Masseebene, die eine erste leitende Ebene aufweist, die an einer zweiten Schicht der Struktur angeordnet ist;
eine zweite schaltbare Masseebene, die eine zweite leitende Ebene aufweist, die an einer dritten Schicht der Struktur angeordnet ist, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht getrennte Schichten der Struktur sind;
einen ersten Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement gekoppelt ist, wobei das erste Masseelement an der zweiten Schicht angeordnet ist; und
einen zweiten Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement gekoppelt ist, wobei das zweite Masseelement an der dritten Schicht angeordnet ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/137,918 mit dem Titel „LOW-LOSS TRUE TIME-DELAY PHASE SHIFTER“ und eingereicht am 15. Januar 2021 und der US-Patentanmeldung Nr. 17/546,879 mit dem Titel „LOW-LOSS TRUE TIME-DELAY PHASE SHIFTER“, eingereicht am 9. Dezember 2021, die hier durch Bezugnahme für alle anwendbaren Zwecke vollständig mit aufgenommen sind, als wären sie unten dargelegt.
  • TECHNISCHES GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Elektronik und insbesondere auf verlustarme Phasenschieber mit echter Zeitverzögerung (TDD-Phasenschieber) (z. B. in phasengesteuerten Anordnungssystemen).
  • HINTERGRUND
  • Phasenschieber werden üblicherweise in Hochfrequenzsystemen, insbesondere in Millimeterwellebändern zur Signalanpassungen und/oder Strahlformung verwendet. Einige Beispielsysteme und/oder -einrichtungen, die Phasenschieber verwenden, können Drahtloskommunikationssysteme wie z. B. Langzeitentwicklung (LTE) und 5. Generation (5G) enthalten, die Signale in Form elektromagnetischer Wellen im Hochfrequenzbereich (HF-Bereich) von etwa 3 kiloHertz (kHz) bis 300 gigaHertz (GHz) senden und empfangen. Zum Beispiel kann ein Drahtloskommunikationssystem ein Antennensystem mit phasengesteuerter Anordnung (das auch als eine elektrisch lenkbare Anordnung (ESA) bezeichnet werden kann) zum drahtlosen Senden und Empfangen verwenden. Ein Antennensystem mit phasengesteuerter Anordnung kann eine Anordnung von Antennenelementen (z. B. etwa 64, 128, 256, 1024 oder mehr) aufweisen. Die Richtwirkung des Antennensystems mit phasengesteuerter Anordnung kann durch Anpassen der relativen Phasen zwischen Signalen, die durch verschiedene Antennenelemente gesendet oder empfangen werden, erreicht werden. Diese Antennenelemente können die gesendete oder die empfangene Strahlung in eine gewünschte räumliche Richtung leiten.
  • Phasenverschiebungen können durch Verwenden von TTD-Leitungen oder Phasenschiebern erreicht werden. TTD-Leitungen können alle Frequenzkomponenten um dieselbe Zeitspanne verzögern, wohingegen Phasenschieber einige Frequenzkomponenten mehr als andere verzögern können, was Strahlschielprobleme verursacht. Somit kann es in einigen Szenarien wünschenswert sein, TTD-Leitungen statt Phasenschiebern zu verwenden, um Phasenverschiebungen bereitzustellen. Entsprechend können Technikverbesserungen zum Bereitstellen TTD-basierter Phasenschieber wünschenswert sein.
  • Figurenliste
  • Um ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Offenbarung ihrer Merkmale und Vorteile zu schaffen, wird auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren Bezug genommen, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile repräsentieren; es zeigen:
    • 1 ein schematisches Diagramm, das einen beispielhaften Phasenschieber mit echter Zeitverzögerung (TTD-Phasenschieber) mit schaltbaren Übertragungsleitungen veranschaulicht;
    • 2A eine Querschnittansicht einer beispielhaften TTD-Phasenschieberstruktur mit schaltbaren Masseebenen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 2B ein Ersatzmodell einer beispielhaften TTD-Phasenschieberstruktur mit schaltbaren Masseebenen, die in einem Bezugsmodus arbeitet, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 2C ein Ersatzmodell einer beispielhaften TTD-Phasenschieberstruktur mit schaltbaren Masseebenen, die in einem Verzögerungsmodus arbeitet, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 3A eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften TTD-Phasenschieberstruktur mit schaltbaren Masseebenen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 3B eine erweiterte Ansicht eines Abschnitts einer schaltbaren Verzögerungsmasseebene gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 3C eine erweiterte Ansicht eines Abschnitts einer schaltbaren Bezugsmasseebene gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 4 eine Draufsicht einer beispielhaften TTD-Phasenschieberstruktur mit schaltbaren Masseebenen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 5 eine Draufsicht einer beispielhaften TTD-Phasenschieberstruktur mit schaltbaren Masseebenen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 6 schematisches Diagramm, das einen beispielhaften Mehrbit-TTD-Phasenschieber veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
    • 7 ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes phasengesteuertes Anordnungssystem veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und
    • 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen eines Phasenverschiebens gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
  • BESCHREIBUNG VON BEISPIELAUSFÜHRUNGSFORMEN DER OFFENBARUNG
  • Übersicht
  • Die Systeme, Verfahren und Einrichtungen dieser Offenbarung weisen jeweils mehrere innovative Ausführungsformen auf, wovon keine einzelne für alle wünschenswerten Eigenschaften, die hier offenbart sind, ausschließlich verantwortlich ist. Details einer oder mehrerer Implementierungen des Gegenstands, der in dieser Spezifikation beschrieben ist, sind in der Beschreibung unten und den begleitenden Zeichnungen dargelegt.
  • TTD-Phasenschieber werden üblicherweise unter Verwendung von geschalteten Übertragungsleitungen implementiert. Zu diesem Zweck kann eine TTD-Komponente z. B. zwei Übertragungsleitungen verschiedener Längen aufweisen, um einen Bezugssignalpfad (mittels der kürzeren Übertragungsleitung) und einen Verzögerungssignalpfad (mittels der längeren Übertragungsleitung) bereitzustellen. Die TTD-Komponente kann außerdem Schalter aufweisen, um zwischen den zwei Übertragungsleitungen auszuwählen. Durch Schalten zu den verschiedenen Pfaden kann eine Phasenverschiebung, die zur zusätzlichen Übertragungsleitungslänge proportional ist, erreicht werden. Ein Nachteil beim Verwenden geschalteter Übertragungsleitungen ist, dass die Einfügungsdämpfung (z. B. aufgrund der längeren Übertragungsleitung, die zum Schaffen der längeren Verzögerung verwendet wird) hoch sein kann. In einigen Beispielen kann die Einfügungsdämpfung für geschaltete Übertragungsleitungen etwa 10 -15 Dezibel (dBs) sein, wenn sie in einem Frequenzbereich von etwa 30 - 40 GHz arbeiten. Ferner kann die Linearität des geschalteten übertragungsleitungsbasierten TTD-Phasenschiebers durch die Nichtlinearität der Schalter, die verwendet werden, um zwischen den Übertragungsleitungen umzuschalten, eingeschränkt sein.
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt Mechanismen zum Schaffen von TTD-Phasenschiebern in einer Weise, die die Einfügungsdämpfungs- und Linearitätsprobleme, die oben diskutiert werden, adressieren kann. Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft einen TTD-Phasenschieber unter Verwendung einer Mikrostreifenübertragungsleitung mit schaltbaren Masseebenen, um eine niedrige Einfügungsdämpfung und eine hohe Linearität (z. B. eine unendliche Linearität) zu erreichen. Zum Beispiel kann eine TTD-Phasenschieberstruktur eine Signalleiterbahn aufweisen, die an einer ersten Schicht der Struktur angeordnet ist. Die TTD-Phasenschieberstruktur kann ferner mindestens eine erste schaltbare Masseebene, die eine erste leitende Ebene (z. B. ein Blech), die an einer zweiten Schicht der Struktur angeordnet ist, aufweist, und eine zweite schaltbare Masseebene (z. B. ein weiteres Blech), die eine zweite leitende Ebene, die an einer dritten Schicht der Struktur angeordnet ist, aufweist, aufweisen. Die erste, die zweite und die dritte Schicht sind verschiedene oder getrennte Schichten (z. B. getrennte leitende Schichten oder Metallschichten) der Struktur. Jede der ersten schaltbaren Masseebene und der zweiten leitenden Ebenen kann zwischen einem Massezustand und einem schwebenden Zustand umgeschaltet werden. Zu einer beliebigen gegebenen Zeit kann die erste schaltbare Masseebene oder die zweite schaltbare Masseebene zu einem Massezustand geschaltet werden und kann die weitere der ersten schaltbaren Masseebene und der zweiten schaltbaren Masseebene zu einem schwebenden Zustand geschaltet werden. Zu diesem Zweck kann die TTD-Struktur ferner mehrere Schalter aufweisen, um wahlweise die erste schaltbare Masseebene oder die zweite schaltbare Masseebene zum jeweiligen Massezustand und die andere von erster schaltbarer Masseebene und zweiter schaltbarer Masseebene zum jeweiligen schwebenden Zustand zu schalten. Zum Beispiel kann ein erster Schalter der mehreren Schalter zwischen die erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement, das an der zweiten Schicht angeordnet ist, gekoppelt sein. Ähnlich kann ein zweiter Schalter der mehreren Schalter zwischen die zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement, das an der dritten Schicht angeordnet ist, gekoppelt sein.
  • In einigen Aspekten sind die erste, die zweite und die dritte Schicht voneinander vertikal (z. B. über- oder untereinander) beabstandet. Zum Beispiel kann die zweite Schicht, die die erste schaltbare Masseebene aufweist, um eine erste Entfernung unter der ersten Schicht, die die Signalleiterbahn aufweist, liegen und kann die dritte Schicht, die die zweite schaltbare Masseebene aufweist, unter der zweiten Schicht liegen. Ferner kann jede der ersten schaltbaren Masseebene und der zweiten schaltbaren Masseebene mit der Signalleiterbahn mindestens teilweise überlappen, um einen Rückführungspfad für ein Signal, das durch die Signalleiterbahn läuft, bereitzustellen. Weil die Signalleiterbahn näher an der ersten schaltbaren Masseebene als an der zweiten schaltbaren Masseebene liegt, kann eine größere Kapazität (z. B. parasitäre Kapazität) erzeugt werden, wenn die erste schaltbare Masseebene zu einem Massezustand geschaltet wird (um als eine Masseebene für die Signalleiterbahn zu arbeiten), als wenn die zweite schaltbare Masseebene zu einem Massezustand geschaltet wird (um als eine Masseebene für die Signalleiterbahn zu arbeiten). Die Geschwindigkeit der Signalausbreitung kann abhängig von (oder entgegengesetzt proportional zu) der Kapazität sein. Zum Beispiel ist die Signalausbreitungsgeschwindigkeit umso langsamer, je größer die Kapazität ist. Weil die erste schaltbare Masseebene eine größere Kapazität als die zweite schaltbare Masseebene erzeugen kann, kann die erste schaltbare Masseebene eine erhöhte Verzögerung im Vergleich zur zweiten schaltbaren Masseebene bereitstellen. Somit kann in einigen Fällen die zweite schaltbare Masseebene als eine Bezugsmasseebene bezeichnet werden und kann die erste schaltbare Masseebene als eine Verzögerungsmasseebene bezeichnet werden. Anders ausgedrückt kann, wenn die erste schaltbare Masseebene in einem schwebenden Zustand ist und die zweite schaltbare Masseebene in einem Massezustand ist, die TTD-Phasenschieberstruktur in einem Bezugsmodus arbeiten. Umgekehrt kann, wenn die erste schaltbare Masseebene in einem Massezustand ist und die zweite schaltbare Masseebene in einem schwebenden Zustand ist, die TTD-Phasenschieberstruktur in einem langsamen Modus oder einem Verzögerungsmodus arbeiten.
  • In einigen Aspekten kann, um eine Verzögerungsdifferenz zwischen der ersten und der zweiten schaltbaren Masseebene weiter zu erhöhen, die erste leitende Ebene (der ersten schaltbaren Masseebene) mit einer Verzögerungsmasseebene ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die erste leitende Ebene ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, aufweisen, wobei gegenüberliegende Enden jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente jeweils mit einem verschiedenen des ersten langgestreckten leitenden Segments und des zweiten langgestreckten leitenden Segments verbunden sind. Um die Verzögerungsstruktur (die erste schaltbare Masseebene) mit dem ersten Masseelement zu koppeln, kann der erste Schalter zwischen dem ersten oder dem zweiten langgestreckten leitenden Segment und dem ersten Masseelement angeordnet sein. Ferner kann die erste schaltbare Masseebene derart angeordnet sein, dass eine Signalausbreitungsachse der Signalleiterbahn zu einer Signalausbreitungsachse der mehreren langgestreckten leitenden Segmente der Verzögerungsmasseebene nicht parallel (z. B. etwa senkrecht) ist, um die erhöhte Verzögerung bereitzustellen.
  • In einigen Aspekten können die mehreren Schalter zum Schalten der ersten schaltbaren Masseebene zwischen einem Massezustand und einem schwebenden Zustand und der zweiten schaltbaren Masseebene zwischen einem Massezustand und einem schwebenden Zustand unter Verwendung von Feldeffekttransistoren (FETs) implementiert werden. In einigen Aspekten können der erste Schalter (der zwischen die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist) und der zweite Schalter (der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist) zur Einfügungsdämpfungsvariation zwischen dem Bezugsmodus und dem Verzögerungsmodus bemessen sein. In einigen Aspekten kann die TTD-Phasenschieberstruktur ferner einen Kondensator aufweisen, der zu dem zweiten Schalter, der z. B. zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist, parallelgeschaltet ist, um die Zeitverzögerung weiter zu erhöhen (oder zu verbessern), wenn ein Signal im Verzögerungsmodus läuft.
  • In einigen Aspekten kann der TTD-Phasenschieber als Teil eines Mehrbitphasenschiebers, als Teil einer integrierten Strahlformungseinrichtung und/oder als Teil eines phasengesteuerten Antennenanordnungssystems integriert sein.
  • Die Systeme, Schemas und Mechanismen, die hier beschrieben sind, schaffen vorteilhafterweise TTD-Phasenschieber mit einer niedrigeren Einfügungsdämpfung und einer höheren Linearität (z. B. eine unendliche Linearität) durch Verwenden schaltbarer Masseebenen, um verschiedene Übertragungsverzögerungen statt geschalteter Übertragungsleitungen bereitzustellen. Ferner kann ein Verwenden einer Mikrostreifenübertragungsleitungstopologie (wobei die ersten und die zweiten schaltbaren Masseebenen mit der Signalleiterbahn vertikal gestapelt sind) eine verringerte Chipfläche im Vergleich zu einer komplanaren Wellenleitertopologie ermöglichen.
  • Beispiel eines geschalteten übertragungsteitungsbasierten TTD-Phasenschiebers
  • 1 ist schematisches Diagramm, das einen beispielhaften TTD-Phasenschieber 100 mit geschalteten Übertragungsleitungen veranschaulicht. Der TTD-Phasenschieber 100 kann Teil einer integrierten Schaltungseinrichtung sein. In einigen Fällen kann der TTD-Phasenschieber 100 Teil eines Mehrbitphasenschiebers sein. In einigen Fällen kann der TTD-Phasenschieber 100 Teil einer Hochfrequenzeinrichtung (HF-Einrichtung) sein. Der TTD-Phasenschieber 100 kann eine geschaltete Übertragungsleitungstopologie verwenden, um zwei verschiedene Ausgabeverzögerungszustände oder - modi (z. B. ein Bezugszustand oder ein Bezugsmodus und ein Verzögerungszustand oder ein Verzögerungsmodus) bereitzustellen.
  • Wie gezeigt ist, kann der TTD-Phasenschieber 100 einen Eingangsknoten 102, ein Ausgangsknoten 104, einen ersten Signalpfad 101, der zwischen dem Eingangsknoten 102 und dem Ausgangsknoten 104 angeordnet ist, und einen zweiten Signalpfad 103, der zwischen dem Eingangsknoten 102 und dem Ausgangsknoten 104 angeordnet ist, aufweisen. Der erste Signalpfad 101 kann eine Übertragungsleitung 110, einen Schalter 114a, der zwischen die Übertragungsleitung 110 und den Eingangsknoten 102 gekoppelt ist, und einen weiteren Schalter 114b, der zwischen die Übertragungsleitung 110 und den Ausgangsknoten 104 gekoppelt ist, aufweisen. Die Schalter 114a und 114b können jeweils durch (oder in Reaktion auf) ein erstes Steuersignal 106 (das als Vctrl gezeigt ist) gesteuert werden. Zum Beispiel kann ein Schalter 114 eingeschaltet werden, wenn das erste Steuersignal 106 logisch hoch ist, und ausgeschaltet werden, wenn das erste Steuersignal 106 logisch niedrig ist. In einigen Aspekten können die Schalter 114 als FETs oder beliebige geeignete Typen von Transistoren implementiert werden.
  • Der zweite Signalpfad 103 kann eine weitere Übertragungsleitung 120, einen Schalter 124a, der zwischen die Übertragungsleitung 120 und den Eingangsknoten 102 gekoppelt ist, und einen weiteren Schalter 124b, der zwischen die Übertragungsleitung 120 und den Ausgangsknoten 104 gekoppelt ist, aufweisen. Wie gezeigt ist, kann die Übertragungsleitung 120 eine längere Länge als die Übertragungsleitung 110 besitzen. Entsprechend kann ein Signal eine längere Zeit benötigen, um durch die Übertragungsleitung 120 als durch die Übertragungsleitung 110 zu laufen, und somit eine Zeitverzögerung schaffen. Die Schalter 124a und 124b können jeweils durch (oder in Reaktion auf) ein zweites Steuersignal 108 (das als Vctrl_bar gezeigt ist) gesteuert werden. Das zweite Steuersignal 108 kann ein invertiertes Signal des ersten Steuersignals 106 sein, derart, dass ein einzelner des ersten Signalpfads 101 oder des zweiten Signalpfads 103 zu einer beliebigen gegebenen Zeit gewählt werden kann. Mit anderen Worten kann der TTD-Phasenschieber 100 ausgebildet sein, ein Eingangssignal mittels der Übertragungsleitung 110 mit einer ersten Übertragungsverzögerung oder mittels der Übertragungsleitung 120 mit einer zweiten Übertragungsverzögerung, die größer als die erste Übertragungsverzögerung ist, zu übertragen. In einigen Aspekten können die Schalter 124 auch als FETs oder beliebige geeignete Typen von Transistoren implementiert werden.
  • Wie oben erläutert ist, können TTD-Phasenschieber, die geschaltete Übertragungsleitungen verwenden, eine hohe Einfügungsdämpfung und eine eingeschränkte Linearität aufweisen. Entsprechend schafft die vorliegende Offenbarung Techniken, um einen TTD-Phasenschieber unter Verwendung schaltbarer Masseebenen zu implementieren, um die Einfügungsdämpfungs- und Linearitätsprobleme mit der geschalteten Übertragungsleitungstopologie zu überwinden.
  • Beispiel eines verlustarmen TTD-Phasenschiebers mit hoher Linearität auf der Grundlage schaltbarer Masseebenen
  • 2A-2C, 3A-3C und 4-5 werden in Bezug aufeinander diskutiert, um eine verlustarme TTD-Phasenschieberstruktur mit hoher Linearität zu veranschaulichen, die eine Mikrostreifenübertragungsleitung mit abstimmbaren oder schaltbaren Masseebenen verwendet, um wählbare Verzögerungen bereitzustellen. 2A ist eine Querschnittansicht einer beispielhaften TTD-Phasenschieberstruktur 200 mit schaltbaren Masseebenen (z. B. eine schaltbare Bezugsmasseebene 212 und eine schaltbare Verzögerungsmasseebene 232) gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 2B veranschaulicht ein Ersatzmodell der TTD-Phasenschieberstruktur 200, die in einem Bezugsmodus arbeitet, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 2C veranschaulicht ein Ersatzmodell der TTD-Phasenschieberstruktur 200, die in einem Verzögerungsmodus arbeitet, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 3A ist eine perspektivische Ansicht der TTD-Phasenschieberstruktur 200 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 3B veranschaulicht eine erweiterte Ansicht 330 eines Abschnitts der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 3C veranschaulicht eine erweiterte Ansicht 340 eines Abschnitts der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 4 ist eine Draufsicht der TTD-Phasenschieberstruktur 200 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 5 ist eine weitere Draufsicht der TTD-Phasenschieberstruktur 200 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die TTD-Phasenschieberstruktur 200 kann Teil einer integrierten Schaltungseinrichtung (z. B. eine Halbleitereinrichtung) sein. In einigen Fällen kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 Teil eines Mehrbitphasenschiebers sein. In einigen Fällen kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 Teil einer Hochfrequenzeinrichtung (HF-Einrichtung) (z. B. das phasengesteuerte Anordnungssystem 700 von 7) sein. Zur Vereinfachung veranschaulicht 2A die TTD-Phasenschieberstruktur 200, die zwei schaltbare Masseebenen 212 und 232 aufweist, um zwei verschiedene Ausgabeverzögerungszustände oder -modi (z. B. ein Bezugszustand oder Bezugsmodus und ein Verzögerungszustand oder Verzögerungsmodus) bereitzustellen. Allerdings kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 skaliert werden, um eine beliebige geeignete Anzahl schaltbarer Masseebenen (z. B. 3, 4 oder mehr) aufzuweisen, um verschiedene Verzögerungen bereitzustellen.
  • Unter Bezugnahme auf 2A wird die Querschnittansicht entlang der Achse 301 von 3 genommen. Die TTD-Phasenschieberstruktur 200 kann mehrere leitende Schichten (z. B. Metallschichten) aufweisen, die vertikal über- oder untereinander angeordnet sind. Zur Vereinfachung veranschaulicht 2A die TTD-Phasenschieberstruktur 200, die vier Schichten 210, 220, 230 und 240 aufweist, die als M1, M2, M3 bzw. M4 gezeigt sind. Allerdings kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 eine beliebige geeignete Anzahl von Schichten (z. B. 3, 5, 6, 7, 8 oder mehr) aufweisen. Wie gezeigt ist, kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 ferner eine Signalleitung 242, die an der Schicht 240 angeordnet ist, eine schaltbare Verzögerungsmasseebene 232, die an der Schicht 230 angeordnet ist, und eine schaltbare Bezugsmasseebene 212, die an der Schicht 210 angeordnet ist, aufweisen. Die TTD-Phasenschieberstruktur 200 kann ferner Masseelemente 234a und 234b, die an der Schicht 230 angeordnet sind, Masseelemente 224a und 224b, die an der Schicht 220 angeordnet sind, und Masseelemente 214a und 214b, die an der Schicht 210 angeordnet sind, aufweisen, wobei die Masseelemente 234, 224 und 214 durch Durchkontaktierungen 206 miteinander verbunden sein können. Die Masseelemente 234, 224 und 214 sind feste Masseelemente, die z. B. bei den Kanten entsprechender Schichten der TTD-Phasenschieberstruktur 200 (die in 3 gezeigt ist) angeordnet sind. Das heißt, die Masseelemente 234, 224 und 214 sind während des Betriebs der TTD-Phasenschieberstruktur 200 immer in einem Massezustand. Die TTD-Phasenschieberstruktur 200 kann ferner Schalter 250a und 250b (die als S1 gezeigt sind), die an der Schicht 230 angeordnet sind, und Schalter 252a und 252b (die als Schalter S2 gezeigt sind), die an der Schicht 210 angeordnet sind, aufweisen. In einigen Aspekten kann die Schicht 220 weitere Bahnen und/oder Komponenten, die jedoch nicht mit dem Bezugsmodus oder dem Verzögerungsmodus in Beziehung stehen und daher zur Vereinfachung nicht gezeigt sind, aufweisen. In einigen Aspekten kann die Schicht 240, die die Signalleitung 242 aufweist, ferner Masseelemente ähnlich den Masseelementen 234, 224 und 214 aufweisen, die jedoch nicht mit dem Bezugsmodus oder dem Verzögerungsmodus in Beziehung stehen und daher zur Vereinfachung nicht gezeigt sind.
  • Die Schalter 250 und 252 sind als FETs implementiert. Wie gezeigt ist, kann jeder der Schalter 250a und 250b zwischen die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 und ein jeweiliges Masseelement 234a oder 234b gekoppelt sein. Insbesondere kann der Source-Anschluss jedes der FETs 250a und 250b an das Masseelement 234a bzw. 234b gekoppelt sein und kann der Drain-Anschluss jedes der FETs 250a und 250b an die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 gekoppelt sein. Die Gate-Anschlüsse der FETs 250a und 250b werden durch ein erstes Steuersignal 202 (das als Vctrl gezeigt ist) gesteuert. Zum Beispiel kann jeder Schalter 250a, 250b eingeschaltet werden, wenn der jeweilige Gate-Anschluss logisch hoch empfängt (z. B. Vctrl logisch hoch ist) und kann ausgeschaltet werden, wenn der jeweilige Gate-Anschluss logisch niedrig empfängt (z. B. Vctrl logisch niedrig ist). Auf ähnliche Weise kann jeder Schalter 252a und 252b zwischen die schaltbare Bezugsmasseebene 212 und ein jeweiliges Masseelement 214a oder 214b gekoppelt sein. Insbesondere kann der Source-Anschluss jedes FETs 252a und 252b an die Masseelemente 234a bzw. 234b gekoppelt sein und kann der Drain-Anschluss jedes FETs 252a und 252b an die schaltbare Bezugsmasseebene 212 gekoppelt sein. Die Gate-Anschlüsse der FETs 252a und 252b werden durch ein zweites Steuersignal 204 (das als Vctrl_bar gezeigt ist) gesteuert. Das zweite Steuersignal 204 kann ein invertiertes Signal des ersten Steuersignals 202 sein, derart, dass jederzeit eine der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 oder der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 gewählt sein kann.
  • Jede der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 kann mittels der Schalter 250 bzw. 252 zwischen einem Massezustand und einem schwebenden Zustand (z. B. ein Nichtmassezustand) umgeschaltet werden. Zum Beispiel kann, wenn das erste Steuersignal 202 logisch hoch ist, die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 zu einem Massezustand geschaltet werden und als eine Masseebene arbeiten. Das heißt, die Signalleitung 242 kann die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 als eine Masseebene verwenden (um einen Rückführungssignalpfad bereitzustellen). Gleichzeitig ist das zweite Steuersignal 204 logisch niedrig (vom ersten Steuersignal 202 invertiert) und somit kann die schaltbare Bezugsmasseebene 212 in einem schwebenden Zustand sein. Umgekehrt kann, wenn das erste Steuersignal 202 logisch niedrig ist, die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 in einem schwebenden Zustand sein. Gleichzeitig ist das zweite Steuersignal 204 logisch hoch (vom ersten Steuersignal 202 invertiert) und somit kann die schaltbare Bezugsmasseebene 212 zu einem Massezustand geschaltet werden und als eine Masseebene arbeiten. Das heißt, die Signalleitung 242 kann die schaltbare Bezugsmasseebene 212 als eine Masseebene verwenden (um einen Rückführungssignalpfad bereitzustellen).
  • Wie gezeigt ist, ist die Schicht 230, die die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 aufweist, vertikal unter der Schicht 240, die die Signalleitung 242 aufweist, und ist die Schicht 210, die die schaltbare Bezugsmasseebene 212 aufweist, vertikal unter der Schicht 230. Insbesondere ist die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 von der Signalleitung 242 um eine Entfernung 260 beabstandet und ist die schaltbare Bezugsmasseebene 212 von der Signalleitung 242 um eine Entfernung 262 beabstandet, die größer als die Entfernung 260 ist. Ferner kann jede der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 mit der Signalleitung 242 überlappen, um einen Rückführungssignalpfad bereitzustellen, wenn die jeweilige Masseebene in einem Massezustand ist. Die Überlappung zwischen der Signalleitung 242 und der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 oder der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 kann eine kapazitive Kopplung erzeugen. Weil die Signalleitung 242 sich näher an der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 als an der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 befindet, kann eine größere Kapazität (z. B. eine parasitäre Kapazität) erzeugt werden, wenn die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 zu einem Massezustand geschaltet wird, als wenn die schaltbare Bezugsmasseebene 212 zu einem Massezustand geschaltet wird. Wie oben erläutert ist, kann die Geschwindigkeit der Signalausbreitung zur Kapazität zu Masse entgegengesetzt proportional sein. Entsprechend kann eine erhöhte Zeitverzögerung geschaffen werden, wenn die Signalleitung 242 die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 statt der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 als eine Masseebene verwendet. Anders ausgedrückt kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 im Bezugsmodus arbeiten, wenn die schaltbare Bezugsmasseebene 212 in einem Massezustand ist und die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 in einem schwebenden Zustand ist. Umgekehrt kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 im Verzögerungsmodus arbeiten, wenn die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 in einem Massezustand ist und die schaltbaren Bezugsmasseebene 212 in einem schwebenden Zustand ist.
  • In einigen Aspekten kann, um eine Verzögerungsdifferenz zwischen der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 weiter zu erhöhen, die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 eine Verzögerungsstruktur aufweisen, wie unten unter Bezugnahme auf 3A und 3B diskutiert wird.
  • Zusätzlich oder alternativ können zusätzliche Kondensatoren 254 (die als 254a und 254b gezeigt sind) zu den Schaltern 252 parallel angeordnet sein, um die Zeitverzögerungsdifferenz zwischen dem Bezugsmodus und dem Verzögerungsmodus weiter verbessern. Insbesondere kann der Kondensator 254a zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss des Schalters 252a verbunden sein und kann der Kondensators 254b zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss des Schalters 252b verbunden sein. Um die verbesserte Zeitverzögerung, die durch die zusätzlichen Kondensatoren 254 bereitgestellt wird, besser zu verstehen, stellen 2B und 2C Ersatzmodelle der TTD-Phasenschieberstruktur 200 bereit.
  • 2B veranschaulicht das Ersatzmodell der TTD-Phasenschieberstruktur 200 von 2A, das in einem Bezugsmodus arbeitet. In dem Bezugsmodus sind die Schalter 250a und 250b ausgeschaltet, um die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 von den Masseelementen 234 zu entkoppeln, während die Schalter 252a und 252b eingeschaltet sind, um die schaltbare Bezugsmasseebene 212 an die Masseelementen 214 zu koppeln. Wie in 2B gezeigt ist, können die Schalter 250a und 250b in einem Aus-Zustand als Kondensatoren Coff1 modelliert werden (z. B. eine konzentrierte Ersatzschaltung) und können die Schalter 252a und 252b in einem Ein-Zustand als Widerstände Ron2 modelliert werden. Die Widerstände Ron2 können einen sehr kleinen Widerstand besitzen und können somit vernachlässigt werden. Die Kondensatoren 254a und 254b, die mit den Schaltern 252a und 252b parallelgeschaltet sind, können durch Cadded repräsentiert werden. Wie in 2B ferner gezeigt ist, kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 eine parasitäre Kapazität Cslow zwischen der Signalleitung 242 und der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und eine weitere parasitäre Kapazität Cref zwischen der Signalleitung 242 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 besitzen. Die gesamte parasitäre Kapazität in der Signalleitung 242 kann Cslow in Reihe mit Coff1 und ferner parallel zu Cref geschaltet sein. Daher kann die Gesamtkapazität in der Signalleitung 242 im Bezugsmodus repräsentiert werden, wie unten gezeigt ist: 1 1 C slow + 1 2 × C off 1 + C ref .
    Figure DE202022100018U1_0001
  • 2C veranschaulicht das Ersatzmodell der TTD-Phasenschieberstruktur 200 von 2A, die in einem Verzögerungsmodus arbeitet. In dem Verzögerungsmodus sind die Schalter 250a und 250b eingeschaltet, um die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 an die Masseelemente 234 zu koppeln, während die Schalter 252a und 252b ausgeschaltet sind, um die schaltbare Bezugsmasseebene 212 von den Masseelementen 214 zu entkoppeln. Wie in 2C gezeigt ist, können die Schalter 250a und 250b in einem Ein-Zustand als Widerstände Ron1 modelliert werden und können die Schalter 252a und 252b in einem Aus-Zustand als Kondensatoren Coff2 modelliert werden. Die Widerstände Ron2 können einen sehr kleinen Widerstand besitzen und können somit vernachlässigt werden. Ähnlich zu 2B kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 eine parasitäre Kapazität Cslow zwischen der Signalleitung 242 und der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und eine weitere parasitäre Kapazität Cref zwischen der Signalleitung 242 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 besitzen. Die gesamte parasitäre Kapazität in der Signalleitung 242 kann Cref in Reihe mit den parallelgeschalteten Coff1 und Cadded und ferner parallel zu Cslow geschaltet sein. Daher kann die Gesamtkapazität in der Signalleitung 242 im Verzögerungsmodus repräsentiert werden, wie gezeigt ist: 1 1 C ref + 1 2 × ( C off 2 + C added ) + C slow .
    Figure DE202022100018U1_0002
  • Wie aus Gleichung (2) ersichtlich ist, wird durch Hinzufügen eines Cadded parallel zum Schalter 252a und eines Cadded parallel zum Schalter 252b der Gesamtwert von Cref in Reihenschaltung mit (Coff2 + Cadded) erhöht. Wie oben erläutert ist, ist die Signalausbreitungsgeschwindigkeit umso langsamer, je höher die Kapazität ist. Entsprechend kann das Hinzufügen der Kondensatoren 254a und 254b (z. B. Cadded) zur TTD-Phasenschieberstruktur 200 die Zeitverzögerung für den Verzögerungsmodus verbessern.
  • Während 2A die Schalter 250 und 252 als unter Verwendung von Negativ-Positiv-Negativ-Transistoren (NPN-Transistoren) implementiert veranschaulicht, können die Schalter 250 und 252 unter Verwendung beliebiger geeigneter Typen von Transistoren wie z. B. Positiv-Negativ-Positiv-Transistoren (PNP-Transistoren), Metalloxidhalbleitereinrichtungen (MOS-Einrichtungen) und/oder komplementärer Metalloxidhalbleitereinrichtungen (CMOS-Einrichtungen) implementiert werden. Ferner können, während 2A eine Schicht 220 zwischen der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 veranschaulicht, die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 und die schaltbare Bezugsmasseebene 212 durch eine beliebige geeignete Anzahl leitender Schichten (z. B. 2, 3 oder mehr) getrennt sein und können an beliebigen geeignete Schichten der TTD-Phasenschieberstruktur 200 angeordnet sein. Wenn die TTD-Phasenschieberstruktur 200 mehr als zwei Ebenen mit schaltbaren Masseebenen aufweist (z. B. um einen Bezugsmodus mit mehreren verschiedenen verzögerten Modi bereitzustellen), kann die TTD-Phasenschieberstruktur 200 Schalter aufweisen, die gesteuert werden können, um jederzeit eine einzelne der schaltbaren Masseebenen zu wählen, um als eine Masseebene zu arbeiten.
  • 3A schafft eine perspektivische Ansicht der TTD-Phasenschieberstruktur 200 und eine genauere Ansicht der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212. Zur Vereinfachung sind Details, die nicht mit dem Bezugsmodus und dem Verzögerungsmodus in Beziehung stehen, nicht gezeigt.
  • Wie in 3A gezeigt ist, sind die Schichten 210, 220, 230 und 240 vertikal entlang der z-Achse gestapelt. Die Signalleitung 242 kann in der Richtung der x-Achse verlaufen. Wie oben erläutert ist, kann die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 eine Verzögerungsstruktur (wobei eine erweiterte Ansicht in 3B gezeigt ist) aufweisen, um eine Verzögerungsdifferenz zwischen der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 und der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 weiter zu erhöhen. Zu diesem Zweck kann die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 eine leitende Ebene sein, die ein erstes langgestrecktes leitendes Segment 302 und ein zweites langgestrecktes leitendes Segment 304, die jeweils in Richtung der x-Achse verlaufen, und mehrere langgestreckte leitende Segmente 306, die voneinander beabstandet (z. B. etwa parallel zueinander) sind und in Richtung der y-Achse verlaufen, aufweist, wobei gegenüberliegende Enden der mehreren leitenden Segmente 306 jeweils mit einem verschiedenen des ersten leitenden Segments 302 und des zweiten leitenden Segments 304 z. B. in einer „Leiter“-Konfiguration verbunden sind. Ferner überlappen die leitenden Segmente 306 mindestens teilweise mit der Signalleitung 242 (z. B. direkt unter der Signalleitung 242). Das heißt, jedes der leitenden Segmente 306 kann die Signalleitung 242 kreuzen, um die weitere Verzögerung bereitzustellen. Als Beispiel kann sich ein Signal 310 (z. B. ein Stromsignal), das bei einem Eingangsanschluss 312 empfangen wird, in der Signalleitung 242 entlang einer Signalausbreitungsachse 303 vom Eingangsanschluss 312 zum Ausgangsanschluss 314 bewegen. Wenn die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 zu einem Massezustand geschaltet wird, um als eine Masseebene zu arbeiten (z. B. durch Aktivieren der Schalter 250), kann ein zurückgegebenes Signal (z. B. ein zurückgegebener Strom) entlang der Segmente 306 (der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232) von einer Richtung zu einer weiteren entlang einer Signalausbreitungsachse 305 z. B. in einer „Zick-Zack“-Weise laufen, wie in 3B gezeigt ist. Zum Beispiel kann sich das zurückgegebene Signal in einer ersten Richtung entlang eines ersten leitenden Segments 306, dann in einer zweiten entgegengesetzten Richtung entlang eines zweiten leitenden Segments 306, das dem ersten leitenden Segment 306 benachbart ist, usw. bewegen, wie durch die gestrichelten Pfeile in 3B gezeigt ist, um eine zusätzliche Ebene von Verzögerungen bereitzustellen. Entsprechend kann ein Verwenden der Verzögerungsmasseebene als die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 die Verzögerung unter Verwendung derselben Chipfläche erhöhen.
  • Wie ferner in Fig. gezeigt 3A, kann die schaltbare Bezugsmasseebene 212 eine leitende Ebene (z. B. ein Blech) mit Löchern (oder Ausschnitten) 308, die z. B. in einem Rastermuster angeordnet sind, wie gezeigt ist, aufweisen. Allerdings kann die leitende Ebene z. B. abhängig vom Prozess und/oder der zulässigen Dichte für die leitende Ebene Löcher aufweisen, die in einem beliebigen geeigneten Muster oder ohne Löcher angeordnet sind. Die leitende Ebene kann derart angeordnet sein, dass sie mit der Signalleitung 242 überlappt, um einen Rückführungssignalpfad bereitzustellen, der durch den gestrichelten Pfeil in der erweiterten Ansicht 340 von 3C gezeigt ist. Wie ersichtlich ist, kann der Rückführungssignalpfad, der ein gerader Pfad (in einer entgegengesetzten Richtung des Signalpfads entlang der Signalleitung 242 vom Eingangsanschluss 312 zum Ausgangsanschluss 314) ist, eine kürzere Verzögerung im Vergleich zum Zick-Zack-Rückführungssignalpfad der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232, die in 3B gezeigt ist, bereitstellen.
  • Wie ferner in 3A gezeigt, weist die Schicht 230 ferner zwei zusätzliche Schalter 250 (die als 250c und 250d gezeigt sind) auf, die zwischen die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 und die Masseelemente 234 gekoppelt sind. Ähnlich weist die Schicht 210 ferner zwei zusätzliche Schalter 252 (die als 252c und 252d gezeigt sind) auf, die zwischen die schaltbare Bezugsmasseebene 212 und die Masseelemente 214 gekoppelt sind. Im Allgemeinen kann jede der Schichten 230 oder 210 eine beliebige geeignete Anzahl (z. B. etwa 3, 5 oder mehr) jeweiliger Schalter 250 oder 252, die an beliebigen geeigneten Orte an den jeweiligen Schichten 230 oder 210 angeordnet sind, aufweisen. Zusätzlich können, während die Masseelemente 234 als Masseleitungen oder Massestreifen, die bei den Kanten der Schicht 230 angeordnet sind, gezeigt sind, die Masseelemente 234 in beliebigen geeigneten Konfigurationen an der Schicht 230 (z. B. drei Kanten oder alle vier Kanten) angeordnet sein. Ähnlich können, während die Masseelemente 214 als Masseleitungen oder Massestreifen gezeigt sind, die bei den Kanten der Schicht 210 angeordnet sind, die Masseelemente 214 in beliebigen geeigneten Konfigurationen an der Schicht 210 (z. B. drei Kanten oder alle vier Kanten) angeordnet sein. Ferner können zusätzliche Kondensatoren 254c und 254d zu den Schaltern 252c bzw. 252d parallelgeschaltet sein. Während 3A veranschaulicht, dass jeder der Schalter 252 zu einem jeweiligen Kondensator 254 parallelgeschaltet ist, müssen in einigen Fällen einer oder mehrere der Schalter 252 keinen parallelgeschalteten Kondensator 254 besitzen.
  • In einigen Aspekten können die Schalter 250 und 252 derart bemessen sein, dass sie eine kleinere Einfügungsdämpfungsvariation zwischen dem Bezugsmodus und dem Verzögerungsmodus erreichen. Zum Beispiel können die Schalter 250 (S1) zum selektiven Koppeln der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 an die Masseelemente 234 und 235 eine kleinere Größe als die Schalter 252 (S2) zum selektiven Koppeln der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 an die Masseelemente 214 besitzen. In einigen Aspekten können die Schalter 250 und die Schalter 252 an ihren jeweiligen Schichten 230 und 210 derart angeordnet sein, dass die Schalter 250 und die Schalter 252 mindestens teilweise überlappen oder nicht überlappen oder vertikal aufeinander ausgerichtet sind.
  • 4 zeigt eine Draufsicht der TTD-Phasenschieberstruktur 200. 4 veranschaulicht die Schicht 240, die die Signalleitung 242 aufweist, und die Schicht 230, die die schaltbare Verzögerungsmasseebene 232 aufweist, jedoch ohne die Schichten 210 und 220, um ein Überladen der Figur zu vermeiden. Wie gezeigt ist, verläuft die Signalleitung 242 in einer Richtung der x-Achse mit einer Signalausbreitungsachse 303vom Eingangsanschluss 312 zum Ausgangsanschluss 314, während die Verzögerungsstruktur der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 eine Signalausbreitungsachse 305 aufweisen kann, die zur Signalausbreitungsachse 303 etwa senkrecht ist.
  • 5 zeigt eine Draufsicht der TTD-Phasenschieberstruktur 200. 5 veranschaulicht die Schicht 240, die die Signalleitung 242 aufweist, und die Schicht 210, die die schaltbare Bezugsmasseebene 212 aufweist, jedoch ohne die Schichten 220 und 230, um ein Überladen der Figur zu vermeiden. Wie gezeigt ist, kann die Signalleitung 242 eine Signalausbreitungsachse 303 besitzen. Wie oben unter Bezugnahme auf 3A und 3C diskutiert wird, kann die schaltbare Bezugsmasseebene 212 einen Rückführungssignalpfad in einer entgegengesetzten Richtung des Signalpfads entlang der Signalleitung 242 vom Eingangsanschluss 312 zum Ausgangsanschluss 314 bereitstellen. Zum Beispiel kann ein Signal (ein Stromsignal) entlang der Signalleitung 242 vom Eingangsanschluss 312 zum Ausgangsanschluss 314 laufen und kann ein Rücksignal (ein Rückführungsstrom) entlang der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 in der entgegengesetzten Richtung laufen, wie durch den gestrichelten Pfeil gezeigt ist.
  • Beispielmehrbitphasenschieber
  • 6 ist schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 kann Teil einer integrierten Schaltungseinrichtung sein. In einigen Fällen kann die Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 Teil einer HF-Einrichtung (z. B. das phasengesteuerte Anordnungssystem 700 von 7) sein.
  • Wie gezeigt ist, kann die Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 einen Eingangsknoten 602, einen Ausgangsknoten 604 und mehrere einstellbare oder schaltbare Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 620, 630, 640, 650 und 660, die zwischen dem Eingangsknoten 602 und dem Ausgangsknoten 604 in Reihe geschaltet sind, aufweisen. Jede der Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 620, 630, 640, 650 und 660 kann in Reaktion auf ein jeweiliges Steuersignal oder Steuerbit eine verschiedene Verzögerung (und daher eine verschiedene Phasenverschiebung) bereitstellen. Zum Beispiel kann die Phasenschieberschaltungsanordnung 610 ausgebildet sein, auf der Grundlage darauf, dass ein Steuersignal 614 (das als Vctrl4 gezeigt ist) logisch hoch bzw. logisch niedrig ist, eine Verzögerung von etwa 2,778 Pikosekunden (ps) bereitzustellen oder umgekehrt. Die Phasenschieberschaltungsanordnung 620 kann ausgebildet sein, auf der Grundlage darauf, dass ein Steuersignal 611 (das als Vctrl1 gezeigt ist) logisch hoch bzw. logisch niedrig ist, eine Verzögerung von etwa 0,347 ps bereitzustellen oder umgekehrt. Die Phasenschieberschaltungsanordnung 630 kann ausgebildet sein, auf der Grundlage darauf, dass ein Steuersignal 616 (das als Vctrl2 gezeigt ist) logisch hoch bzw. logisch niedrig ist, eine Verzögerung von etwa 0,694 bereitzustellen oder umgekehrt. Die Phasenschieberschaltungsanordnung 640 kann ausgebildet sein, auf der Grundlage darauf, dass ein Steuersignal 616 (das als Vctrl6 gezeigt ist) logisch hoch bzw. logisch niedrig ist, eine Verzögerung von etwa 11,1 ps bereitzustellen oder umgekehrt. Die Phasenschieberschaltungsanordnung 650 kann ausgebildet sein, auf der Grundlage darauf, dass ein Steuersignal 613 (das als Vctrl3 gezeigt ist) logisch hoch bzw. logisch niedrig ist, eine Verzögerung von etwa 1,388 ps bereitzustellen oder umgekehrt. Die Phasenschieberschaltungsanordnung 660 kann ausgebildet sein, auf der Grundlage darauf, dass ein Steuersignal 615 (das als Vctrl5 gezeigt ist) logisch hoch bzw. logisch niedrig ist, eine Verzögerung von etwa 5,582 ps bereitzustellen oder umgekehrt. Entsprechend kann die Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 bis zu einer Verzögerung von etwa 21,88 Pikosekunden (ps), die etwa 354,375 Grad bei 45 GHz entsprechen kann, bereitstellen.
  • In einigen Aspekten kann die Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 eine Kombination der schaltbaren Masseebenentopologie, die oben unter Bezugnahme auf 2, 3A-3C und 4-5 diskutiert wird, und der geschalteten Übertragungsleitungstopologie, die oben unter Bezugnahme auf 1 diskutiert wird, in den Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 620, 630, 640, 650 und 660 verwenden. Der Grund zur Verwendung einer Kombination der schaltbaren Masseebenentopologie und der geschalteten Übertragungsleitungstopologie ist, dass die geschaltete Übertragungstopologie eine zu hohe Einfügungsdämpfung für Zellen mit geringer Verzögerung besitzen kann, während Übertragungsleitungen mit schaltbaren Masseebenen eine zu hohe Einfügungsdämpfung für Zellen mit großer Zeitverzögerung besitzen. Zu diesem Zweck können die Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 640 und 660 (die durch die gemusterten Kreise gezeigt sind) unter Verwendung der geschalteten Übertragungsleitungstopologie mit den höheren Verzögerungen implementiert werden, während die Phasenschieberschaltungsanordnungen 620, 630 und 650 (die durch die leeren/gefüllten Kreise gezeigt sind) unter Verwendung der schaltbaren Masseebenentopologie mit den niedrigeren Verzögerungen implementiert werden können. Entsprechend kann ein Kombinieren der schaltbaren Masseebenentopologie mit der geschalteten Übertragungsleitungstopologie die Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 mit einem optimalen Einfügungsdämpfung schaffen.
  • In einigen Aspekten kann jedes der Steuersignale 611, 612, 613, 614, 615 und 616 gemäß einem getrennten Steuerbit eines Steuerworts (z. B. mit den Bits b0, b1, b2, b3, b4 und b5) zum Ausbilden der Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 erzeugt werden. Als Beispiel können die Steuersignale 611, 612, 613, 614, 615 und 616 jeweils durch b0, b1, b2, b3, b4 bzw. b5 gesteuert werden. Ein Steuersignal 611, 612, 613, 614, 615 oder 616 kann zu logisch hoch gesetzt werden, wenn ein entsprechendes Bit 1 ist, und kann zu logisch niedrig gesetzt werden, wenn das entsprechende Bit 0 ist, oder umgekehrt. In einigen Aspekten können die Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 620, 630, 640, 650 und 660 in einer Reihenfolge auf der Grundlage der Einfügungsdämpfung und/oder einer Rückführungsdämpfung der einzelnen Schaltungsblöcke angeordnet sein. Allerdings können im Allgemeinen die Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 620, 630, 640, 650 und 660 in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge angeordnet sein und können die entsprechenden Steuersignale 615, 611, 616, 613, 612 und 614 auf beliebige geeignete Bits des Steuerworts abgebildet werden.
  • Im Betrieb kann die Phasenschieberschaltungsanordnung 600 ein Eingangssignal bei dem Eingangsknoten 602 empfangen. Das Eingangssignal kann durch eine oder mehrere der Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 620, 630, 640, 650 und 660 abhängig davon, ob jedes der Steuersignale 611, 612, 613, 614, 615 bzw. 616 logisch hoch oder logisch niedrig ist, verzögert (oder phasenverschoben) werden. Die Phasenschieberschaltungsanordnung 600 kann ein Ausgangssignal bei dem Ausgangsknoten 604 ausgeben, wobei das Ausgangssignal einer zeitverzögerten Version (oder einer phasenverschobenen Version) des Eingangssignals entsprechen kann.
  • Während 6 die Mehrbit-Phasenschieberschaltungsanordnung 600 als a 6 Bit-Phasenschieber veranschaulicht, der sechs Phasenschieberschaltungsanordnungen 610, 620, 630, 640, 650 und 660, die durch ein 6 Bit Steuerwort gesteuert werden, aufweist, sind Aspekte nicht darauf beschränkt. Im Allgemeinen kann ein Mehrbitphasenschieber eine beliebige geeignete Anzahl von Phasenschieberschaltungsanordnungen (z. B. 4, 5, 7, 8 oder mehr) aufweisen und kann beliebige geeignete Kombinationen der geschalteten Übertragungstopologie und der schaltbaren Masseebenentopologie verwenden.
  • Beispiel eines phasengesteuerten Anordnungssystems
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes phasengesteuertes Anordnungssystem 700 veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das phasengesteuerte Anordnungssystem 700 kann Teil eines HF-Systems sein. In einigen Fällen kann die Phasenschieberschaltungsanordnung einem Abschnitt einer Drahtloskommunikationseinrichtung entsprechen. In weiteren Fällen kann das phasengesteuerte Anordnungssystem 700 einem Abschnitt einer Basisstation entsprechen. Das phasengesteuerte Anordnungssystem 700 kann in einem beliebigen geeigneten Frequenzbereich arbeiten. In einigen Aspekten kann das phasengesteuerte Anordnungssystem 700 über ein Ku-Band und/oder ein Ka-Band arbeiten.
  • Wie gezeigt ist, kann das System 700 einen Sender 740, einen Empfänger 750, ein analoges Frontend (AFE) 760 und eine Antennenanordnung 724 aufweisen. Der Sender 740 kann einen Mehrfacheingangs- und Mehrfachausgangs-Codierer (MIMO-Codierer) 702 und einen Digital/Analog-Umsetzer (DAC) 704 aufweisen. Der Empfänger 750 kann einen MIMO-Decodierer 732 und einen Analog/Digital-Umsetzer (ADC) 734 aufweisen. Das AFE 760 kann einen Schalter 710 (der als SW gezeigt ist), einen Multiplizierer 712, einen Phasenregelkreis (PLL) 706, einen weiteren Schalter 708 (der als SW gezeigt ist), mehrere digitale Stufendämpfungsglieder (DSAs) 714 (die als 714a und 714b gezeigt sind), mehrere Phasenschieber 716 (die als 716a und 716b gezeigt sind), mehrere Leistungsverstärker (PAs) 718, mehrere rauscharme Verstärker (LNAs) 720 und mehrere Schalter 722 (die als SW gezeigt sind) aufweisen. Der MIMO-Codierer 702 und der MI-MO-Decodierer 732 können unter Verwendung einer Kombination von Hardware und/oder Software implementiert werden. Der Rest der Komponenten im System 700 kann in Hardware implementiert werden und mindestens einige der Komponente können durch Software gesteuert werden.
  • In einer Senderichtung kann der MIMO-Codierer 702 mehrere Datenströme (z. B. etwa 2, 4, 8, 16 oder mehr) erzeugen. Der DAC 704 kann an den MIMO-Codierer gekoppelt sein und kann die Datenströme zum Senden in analoge Signale umsetzen. Der Schalter 710 kann zwischen dem Sender 740 und dem Empfänger 750 umschalten. Der Multiplizierer 712 kann die analogen Sendesignale mit einem PLL-Signal, das durch den PLL 706 erzeugt wird, multiplizieren (oder mischen). Der Schalter 708 kann derart gewählt werden, dass er das Ausgangssignal des Multiplizierers 712 an die DSAs 714a koppelt. Die DSAs 714a können zu verschiedenen Dämpfungsstufen programmiert werden, um entsprechende Signale zu dämpfen. Die Phasenschieber 716a können jeweils an einen der DSAs 714a gekoppelt sein und gesteuert werden, die Phase eines entsprechenden Signals um eine bestimmte Phasenverschiebung (durch Verzögern eines entsprechenden Signals z. B. um 0,347 ps, 0,694 ps, 1,388 ps usw.) zu verschieben. In einigen Aspekten kann der Phasenschieber 716a ähnlich der Mehrphasenschieber-Schaltungsanordnung 600, die oben unter Bezugnahme auf 6 diskutiert wird, sein. In einigen Aspekten kann mindestens einer der Phasenschieber 716a unter Verwendung der schaltbaren Masseebenentopologie, die oben unter Bezugnahme auf 2, 3A-3C und 4-5 diskutiert wird, implementiert werden. Die PAs 718 können jeweils an einen der Phasenschieber 716a gekoppelt sein, um ein entsprechendes phasenverschobenes Signal zum Senden zu verstärken. In einigen Aspekten können die DSAs 714a, die Phasenschieber 716a und die PAs 718 gemeinsam ausgebildet sein, um zum Senden eine Abstrahlung in einer bestimmten räumlichen Richtung vorzunehmen. Die Schalter 722 können gewählt werden, um zum Senden die phasenverschobenen Signale an die Antennenanordnung 724 zu koppeln. Die Antennenanordnung 724 kann mehrere Antennenelemente 725 aufweisen (die z. B. in mehreren Zeilen und mehreren Spalten angeordnet sind, wie gezeigt ist). Die Antennenanordnung 724 kann eine beliebige geeignete Anzahl von Antennenelementen (z. B. 4, 8, 16, 64, 128, 1024 oder mehr) aufweisen. Jedes Antennenelement 725 kann ausgebildet sein, ein Signal mit einer verschiedenen Phasenverschiebung (z. B. von den Phasenschiebern 716a) zu senden, um eine Strahlformung in einer bestimmten räumlichen Richtung zu erreichen. Zum Beispiel kann die Antennenanordnung 724 ein Signal, das in einem der die Träger 726 geführt wird, senden.
  • In einer Empfangsrichtung kann ein Signal durch die Antennenanordnung 724 mittels der Antennenelemente 725 empfangen werden. Die Schalter 722 können gewählt werden, um die verschiedenen Antennenelemente 725 an die LNAs 720 zu koppeln. Die LNAs 720 können die empfangenen Signale verstärken. Die Phasenschieber 716b können im Wesentlichen ähnlich den Phasenschiebern 716a sein und können verschiedene Phasenverschiebungen (oder Zeitverzögerungen) auf die empfangenen Signale anwenden. Ähnlich können die DSAs 714b im Wesentlichen ähnlich den DSAs 714a sein und können jeweils an einen der Phasenschieber 716b gekoppelt sein, um Signaldämpfungen bereitzustellen. In einigen Aspekten können die DSAs 714b, die Phasenschieber 716b und die LNAs 720 ausgebildet sein, zum Empfang gemeinsam eine Strahlformung in einer bestimmten räumlichen Richtung vorzunehmen, z. B., um unter Verwendung eines der Träger 726 ein Signal zu empfangen. Der Schalter 708 kann gewählt werden, um die empfangenen Signale zum Mischen mit einem PLL-Signal, das durch den PLL 706 erzeugt wird, an den Multiplizierer 712 zu koppeln. Der SW 710 kann gewählt werden, um die empfangenen Signale an den Empfänger 750 zu koppeln. Beim Empfänger 750 kann der ADC 734 das empfangene Signal von einer analogen Domäne zu einer digitalen Domäne umsetzen. Der MIMO-Decodierer 732 kann an den ADC 734 gekoppelt sein und kann Informationen aus den empfangenen digitalen Signalen (z. B. etwa 2, 4, 8, 16 oder mehr) decodieren.
  • In einigen Aspekten können die DSAs 714a und 714b, die Phasenschieber 716a und 716b, die PAs 718 und die LNAs 720 in eine einzelne integrierte Schaltungseinrichtung z. B. zur Sendestrahlformung und/oder Empfangsstrahlformung integriert sein.
  • Während 7 vier Sendepfade (die z. B. jeweils einen DSA 714a, einen Phasenschieber 716a und einen PA 718 aufweisen) und vier Empfangspfade (die z. B. jeweils einen DSA 714b, einen Phasenschieber 716b und einen LNA 720 aufweisen) im System 700 veranschaulicht sind, kann ein phasengesteuertes Anordnungssystem eine beliebige geeignete Anzahl von Pfaden aufweisen. In einigen Beispielen kann ein Phasenanordnungssystem 2, 8, 16 oder mehrere Pfade zum Senden und 2, 8, 16 oder mehrere Pfade zum Empfangen aufweisen. Da jeder Sendepfad oder jede Empfangspfad einen Phasenschieber aufweisen kann, kann ein Verwenden der schaltbaren Masseebenentopologie für mindestens einige der Phasenschieber 716a und/oder 716b, das hier offenbart ist, die Größe eines phasengesteuerten Anordnungssystems oder einer integrierten Strahlformungseinrichtung vorteilhafterweise verringern.
  • Beispielphasenverschiebungsverfahren
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Durchführen eines Phasenverschiebens gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 800 kann durch Phasenschaltungsanordnungen, die eine Struktur ähnlich der TTD-Phasenschieberstruktur 200, die oben unter Bezugnahme auf 2, 3A- 3C bzw. 4-5 diskutiert wird, besitzen, eine Mehrphasenschieber-Schaltungsanordnung ähnlich der Mehrbit-Phasenschieberschaltungsanordnung 600, die oben unter Bezugnahme auf 6 diskutiert wird, und/oder ein Phasenanordnungssystem ähnlich dem phasengesteuerten Anordnungssystem 700, das oben unter Bezugnahme auf 7 diskutiert wird, und/oder eine beliebige geeignete Drahtloseinrichtung implementiert werden. Obwohl die Operationen des Verfahrens 800 unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Phasenschieberschaltungsanordnungen, die hier offenbart sind, veranschaulicht werden können, kann das Verfahren 800 unter Verwendung beliebiger geeigneter Hardware-Komponenten und/oder Software-Komponenten durchgeführt werden. Operationen sind in 8 jeweils einmal und in einer bestimmten Reihenfolge veranschaulicht, jedoch können die Operationen nach Bedarf parallel durchgeführt, neu angeordnet und/oder wiederholt werden.
  • Während eines ersten Zeitintervalls kann das Verfahren 800 die Operationen von 802, 804 und 806 durchführen, um eine schaltbare Masseebene (z. B. eine erste schaltbare Masseebene) zu einem Massezustand und eine weitere schaltbare Masseebene (z. B. eine zweite schaltbare Masseebene) zu einem schwebenden Zustand zu schalten. Zum Beispiel kann in 802 ein erster Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement gekoppelt ist, geschlossen werden, wobei die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement an einer ersten Metallschicht einer Einrichtung angeordnet sind. In einem ersten Beispiel kann der erste Schalter einem der Schalter 250 entsprechen, kann die erste schaltbare Masseebene der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 entsprechen und kann die erste Metallschicht der Schicht 230 entsprechen. In einem zweiten Beispiel kann der erste Schalter einem der Schalter 252 entsprechen, kann die erste schaltbare Masseebene der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 entsprechen und kann die erste Metallschicht der Schicht 210 entsprechen.
  • In 804 kann ein zweiter Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement gekoppelt ist, geöffnet werden, wobei die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement an einer zweiten Metallschicht der Einrichtung angeordnet sind. Im ersten Beispiel kann der zweite Schalter einem der Schalter 252 entsprechen, kann die zweite schaltbare Masseebene der schaltbaren Bezugsmasseebene 212 entsprechen und kann die erste Metallschicht der Schicht 210 entsprechen. Im zweiten Beispiel kann der zweite Schalter einem der Schalter 250 entsprechen, kann die zweite schaltbare Masseebene der schaltbaren Verzögerungsmasseebene 232 entsprechen und kann die erste Metallschicht der Schicht 230 entsprechen.
  • In 806 kann ein erstes Signal mittels einer ersten Signalleiterbahn gesendet werden, während der erste Schalter geschlossen ist und der zweite Schalter geöffnet ist, wobei die erste Signalleiterbahn an einer dritten Metallschicht der Einrichtung angeordnet ist. Die erste, die zweite und die dritte Metallschicht können (z. B. vertikal) voneinander beabstandet sein. In dem ersten oder dem zweiten Beispiel kann die erste Signalleiterbahn der Signalleitung 242 entsprechen und kann die dritte Metallschicht der Schicht 240 entsprechen.
  • Während eines zweiten Zeitintervalls, das vom ersten Zeitintervall verschieden ist, kann das Verfahren 800 die Operationen von 812, 814 und 816 durchführen, um die weitere schaltbare Masseebene (z. B. die zweite schaltbare Masseebene) zu einem Massezustand zu schalten. Zum Beispiel kann in 812 der erste Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist, geöffnet werden.
  • In 814 kann der zweite Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist, geschlossen werden.
  • In 816 kann ein zweites Signal mittels der ersten Signalleiterbahn gesendet werden, während der erste Schalter geöffnet ist und der zweite Schalter geschlossen ist.
  • In einigen Aspekten können das Schließen des ersten Schalters in 802 und das Öffnen des zweiten Schalters in 804 auf der Grundlage eines ersten Steuerbitwerts, der einer ersten Übertragungsverzögerung zugeordnet ist, (oder in Reaktion darauf) erfolgen und können das Öffnen des ersten Schalters in 812 und das Schließen des zweiten Schalters in 814 auf der Grundlage eines zweiten Steuerbitwerts, der einer zweiten Übertragungsverzögerung, die von der ersten Übertragungsverzögerung verschieden ist, zugeordnet ist, (oder in Reaktion darauf) erfolgen.
  • In einigen Aspekten ist die erste schaltbare Masseebene zwischen der ersten Signalleiterbahn und der zweiten schaltbaren Masseebene. Das heißt, die erste Signalleiterbahn kann sich näher bei der ersten schaltbaren Masseebene als bei der zweiten schaltbaren Masseebene liegen. Wie oben erläutert ist, kann die schaltbare Masseebene näher bei der Signalleitung eine größere Kapazität erzeugen und kann daher eine Signalausbreitungsgeschwindigkeit verlangsamen. Um die Verzögerung weiter zu erhöhen, kann die erste schaltbare Masseebene ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, das an den ersten Schalter gekoppelt ist, ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, aufweisen, wobei gegenüberliegende Enden jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente jeweils mit einem verschiedenen des ersten langgestreckten leitenden Segments und des zweiten langgestreckten leitenden Segments verbunden sind. Zum Beispiel kann das erste langgestreckte leitende Segment einem der leitenden Segmente 302 oder 304 entsprechen, kann das zweite langgestreckte leitende Segment dem weiteren leitenden Segment 302 oder 304 entsprechen und können die mehreren beabstandeten leitenden Segmente den leitenden Segmenten 306, die oben unter Bezugnahme auf 3A, 3B und 4 diskutiert werden, entsprechen.
  • In einigen Aspekten kann die Einrichtung ein Mehrbitphasenschieber ähnlich der Mehrbit-TTD-Phasenschieberschaltungsanordnung 600, die eine Kombination einer geschalteten Übertragungsleitungstopologie und einer schaltbaren Masseebenentopologie verwendet, wie oben unter Bezugnahme auf 6 diskutiert wird, sein. Daher kann das Verfahren 800 ferner ein Schließen eines dritten Schalters aufweisen, um die erste Signalleiterbahn an eine zweite Signalleiterbahn zu koppeln. Das Verfahren 800 kann ferner ein Öffnen eines vierten Schalters aufweisen, um die erste Signalleiterbahn von einer dritten Signalleiterbahn zu entkoppeln, wobei die dritte Signalleiterbahn und die zweite Signalleiterbahn verschiedene Längen besitzen. Das Verfahren 800 kann ferner ein weiteres Senden des ersten Signals mittels der zweiten Signalleiterbahn aufweisen, während der dritte Schalter geschlossen ist und der vierte Schalter geöffnet ist. Zum Beispiel kann der dritte Schalter einem der Schalter 114 oder 124 entsprechen, kann der vierte Schalter dem weiteren der Schalter 114 oder 124 entsprechen, kann die zweite Signalleiterbahn einer der Übertragungsleitungen 110 oder 120 entsprechen und kann die dritte Signalleiterbahn der weiteren der Übertragungsleitungen 110 oder 120 entsprechen. In einigen Aspekten kann das Schließen des ersten Schalters und das Öffnen des zweiten Schalters auf der Grundlage eines ersten Steuerbits erfolgen und erfolgt das Schließen des dritten Schalters und das Öffnen des vierten Schalters auf der Grundlage eines zweiten Steuerbits, das vom ersten Steuerbit getrennt ist.
  • In einigen Aspekten können das erste Zeitintervall, in dem die Operationen 802, 804 und 806 durchgeführt werden, und das zweite Zeitintervall, in dem die Operationen 812, 814 und 816 durchgeführt werden, verschiedenen Funkrahmen, verschiedenen Unterrahmen oder verschiedenen Zeitschlitzen (z. B. im Kontext von LTE oder 5G) entsprechen. Zum Beispiel kann das erste Signal erste Dateninformationen (z. B. erste codierte Datenbits) im ersten Zeitintervall führen und kann das zweite Signal zweite Dateninformationen (z. B. zweite codierte Datenbits) im zweiten Zeitintervall führen. In einigen Fällen können die ersten Dateninformationen von den zweiten Dateninformationen verschieden sein. In einigen weiteren Fällen können die ersten Dateninformationen dieselben wie die zweiten Dateninformationen sein, wobei das zweite Signal eine Weiterübertragung der ersten Dateninformationen ist.
  • Beispiele
  • Beispiel 1 weist eine Phasenschieberstruktur mit echter Zeitverzögerung (TTD-Phasenschieberstruktur) auf. Die TTD-Phasenschieberstruktur weist eine Signalleiterbahn, die an einer ersten Schicht der Struktur angeordnet ist; eine erste schaltbare Masseebene, die eine erste leitende Ebene, die an einer zweiten Schicht der Struktur angeordnet ist, aufweist; eine zweite schaltbare Masseebene, die eine zweite leitende Ebene, die an einer dritten Schicht der Struktur angeordnet ist, aufweist, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht getrennte Schichten der Struktur sind; einen ersten Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement gekoppelt ist, wobei das erste Masseelement an der zweiten Schicht angeordnet ist; und einen zweiten Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement gekoppelt ist, wobei das zweite Masseelement an der dritten Schicht angeordnet ist, auf.
  • Beispiel 2 weist die TTD-Phasenschieberstruktur des Beispiels 1 auf, wobei die erste schaltbare Masseebene und die zweite schaltbare Masseebene verschiedenen Übertragungsverzögerungen zugeordnet sind.
  • Beispiel 3 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-2 auf, wobei jede der ersten schaltbaren Masseebene und der zweiten schaltbaren Masseebene mindestens teilweise mit der Signalleiterbahn überlappt.
  • Beispiel 4 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-3 auf, wobei die erste schaltbare Masseebene zwischen der Signalleiterbahn und der zweiten schaltbaren Masseebene liegt und die erste leitende Ebene der ersten schaltbaren Masseebene ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, das an den ersten Schalter gekoppelt ist; ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, aufweist, wobei gegenüberliegende Enden jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente jeweils mit einem verschiedenen des ersten langgestreckten leitenden Segments und des zweiten langgestreckten leitenden Segments verbunden sind.
  • Beispiel 5 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-4 auf, wobei eine Signalausbreitungsachse der Signalleiterbahn nicht zu einer Signalausbreitungsachse der mehreren langgestreckten leitenden Segmente der ersten schaltbaren Masseebene parallel ist.
  • Beispiel 6 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-5 auf, wobei eine Signalausbreitungsachse der Signalleiterbahn zu einer Signalausbreitungsachse der mehreren langgestreckten leitenden Segmente der ersten schaltbaren Masseebene senkrecht ist.
  • Beispiel 7 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-6 auf, wobei die Signalleiterbahn mindestens teilweise mit den mehreren langgestreckten leitenden Segmenten der ersten schaltbaren Masseebene überlappt.
  • Beispiel 8 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-7 auf, wobei die zweite leitende Ebene der zweiten schaltbaren Masseebene eine Leitermaterialschicht mit Löchern aufweist.
  • Beispiel 9 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-8 auf und weist ferner eine oder mehrere leitende Schichten zwischen der ersten schaltbaren Masseebene und der zweiten schaltbaren Masseebene auf.
  • Beispiel 10 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-9 auf, wobei der erste Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, um die erste leitende Ebene zu einem Massezustand zu schalten, während der zweite Schalter in einem geöffneten Zustand ist, um die zweite leitende Ebene zu einem schwebenden Zustand zu schalten.
  • Beispiel 11 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-10 auf, wobei der erste Schalter in einem geöffneten Zustand ist, um die erste leitende Ebene zu einem schwebenden Zustand zu schalten, während der zweite Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, um die zweite leitende Ebene zu einem Massezustand zu schalten.
  • Beispiel 12 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-12 auf, wobei der erste Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist, eine verschiedene Größe als der zweite Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist, besitzt.
  • Beispiel 13 weist die TTD-Phasenschieberstruktur eines der Beispiele 1-13 auf, wobei die zweite schaltbare Masseebene um eine größere Entfernung als die erste schaltbare Masseebene von der Signalleiterbahn beabstandet ist; der zweite Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist, einen Feldeffekttransistor (FET) aufweist; und die TTD-Phasenschieberstruktur ferner einen Kondensator aufweist, der über einen Drain und eine Source des FET gekoppelt ist.
  • Beispiel 14 eine integrierte Schaltungseinrichtung, die eine erste Metallschicht, die eine erste Signalleiterbahn aufweist; eine zweite Metallschicht, die eine erste Masseebene aufweist, die zwischen einem jeweiligen Massezustand und einem jeweiligen schwebenden Zustand schaltbar ist, wobei die zweite Metallschicht vertikal unter der ersten Metallschicht liegt; eine dritte Metallschicht, die eine zweite Masseebene aufweist, die zwischen einem jeweiligen Massezustand und einem jeweiligen schwebenden Zustand schaltbar ist, wobei die dritte Metallschicht vertikal unter der zweiten Metallschicht liegt; und mehrere Schalter, um wahlweise die erste Masseebene oder die zweite Masseebene zum jeweiligen Massezustand und die andere von erster Masseebene und zweite Masseebene zum jeweiligen schwebenden Zustand zu schalten, aufweist.
  • Beispiel 15 weist die integrierte Schaltungseinrichtung des Beispiels 14 auf, wobei die erste Masseebene ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, das an mindestens einen ersten Schalter der mehreren Schalter gekoppelt ist; ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, aufweist, wobei ein erstes Ende jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente mit dem ersten langgestreckten leitenden Segment verbunden ist und ein zweites Ende jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente mit dem zweiten langgestreckten leitenden Segment verbunden ist.
  • Beispiel 16 weist die integrierte Schaltungseinrichtung eines der Beispiele 14-15 auf, wobei eine Signalausbreitungsachse der ersten Signalleiterbahn zu einer Signalausbreitungsachse der mehreren langgestreckten leitenden Segmente der ersten Masseebene nicht parallel ist.
  • Beispiel 17 weist die integrierte Schaltungseinrichtung des Beispiels 14 auf und weist ferner eine oder mehrere weitere Metallschichten zwischen der ersten Masseebene und der zweiten Masseebene auf.
  • Beispiel 18 weist die integrierte Schaltungseinrichtung eines der Beispiele 14-17 auf, wobei die zweite Metallschicht ferner ein erstes Masseelement aufweist, wobei ein erster Schalter der mehreren Schalter zwischen die erste Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist; und die dritte Metallschicht ferner ein zweites Masseelement aufweist, wobei ein zweiter Schalter der mehreren Schalter zwischen die zweite Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist.
  • Beispiel 19 weist die integrierte Schaltungseinrichtung eines der Beispiele 14-18 auf, wobei der zweite Schalter, der zwischen die zweite Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist, einen Feldeffekttransistor (FET) aufweist; und die integrierte Schaltungseinrichtung ferner einen Kondensator aufweist, der über einen Drain und eine Source des FET gekoppelt ist.
  • Beispiel 20 weist die integrierte Schaltungseinrichtung eines der Beispiele 14-19 auf, wobei die integrierte Schaltungseinrichtung eine Mehrbit-Phasenschiebereinrichtung ist, die einen ersten Phasenschieber, wobei die erste Signalleiterbahn, die erste Masseebene, die zweite Masseebene und die mehreren Schalter Teil des ersten Phasenschiebers sind; und einen zweiten Phasenschieber, der eine zweite Signalleiterbahn und eine dritte Signalleiterbahn verschiedener Längen und einen oder mehrere Schalter, um die zweite Signalleiterbahn oder die dritte Signalleiterbahn zu wählen, aufweist, aufweist.
  • Beispiel 21 weist die integrierte Schaltungseinrichtung eines der Beispiele 14-20 auf, wobei dem ersten Phasenschieber eine kürzere Übertragungszeitverzögerung als dem zweiten Phasenschieber zugeordnet ist.
  • Beispiel 22 weist die integrierte Schaltungseinrichtung eines der Beispiele 14-21 auf, wobei der erste Phasenschieber auf ein erstes Steuerbit anspricht und der zweite Phasenschieber auf ein zweites Steuerbit, das vom ersten Steuerbit getrennt ist, anspricht.
  • Beispiel 23 weist ein Verfahren zum Durchführen eines Phasenverschiebens auf, wobei das Verfahren ein Schließen eines ersten Schalters, der zwischen eine erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement gekoppelt ist, wobei die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement an einer ersten Metallschicht einer Einrichtung angeordnet sind; ein Öffnen eines zweiten Schalters, der zwischen eine zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement gekoppelt ist, wobei die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement an einer zweiten Metallschicht der Einrichtung angeordnet sind; und ein Senden mittels einer ersten Signalleiterbahn eines ersten Signals, während der erste Schalter geschlossen ist und der zweite Schalter geöffnet ist, wobei die erste Signalleiterbahn an einer dritten Metallschicht der Einrichtung angeordnet ist, aufweist, wobei die erste, die zweite und die dritte Metallschicht voneinander beabstandet sind.
  • Beispiel 24 weist das Verfahren des Beispiels 23 auf und weist ferner ein Öffnen des ersten Schalters, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist; ein Schließen des zweiten Schalters, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist; und ein Senden mittels der ersten Signalleiterbahn eines zweiten Signals, während der erste Schalter geöffnet ist und der zweite Schalter geschlossen ist, auf.
  • Beispiel 25 weist das Verfahren eines der Beispiele 23-24 auf, wobei das Schließen des ersten Schalters und das Öffnen des zweiten Schalters auf der Grundlage eines ersten Steuerbitwerts, der einer ersten Übertragungsverzögerung zugeordnet ist, erfolgen; und das Öffnen des ersten Schalters und das Schließen des zweiten Schalters auf der Grundlage eines zweiten Steuerbitwerts, der einer zweiten Übertragungsverzögerung, die von der ersten Übertragungsverzögerung verschieden ist, zugeordnet ist, erfolgen.
  • Beispiel 26 weist das Verfahren eines der Beispiele 23-25 auf, wobei die erste schaltbare Masseebene zwischen der ersten Signalleiterbahn und der zweiten schaltbaren Masseebene liegt und die erste schaltbare Masseebene ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, das an den ersten Schalter gekoppelt ist; ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, aufweist, wobei gegenüberliegende Enden jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente jeweils mit einem verschiedenen des ersten langgestreckten leitenden Segments und des zweiten langgestreckten leitenden Segments verbunden sind.
  • Beispiel 27 weist das Verfahren eines der Beispiele 23-26 auf und weist ferner ein Schließen eines dritten Schalters, um die erste Signalleiterbahn an eine zweite Signalleiterbahn zu koppeln; ein Öffnen eines vierten Schalters, um die erste Signalleiterbahn von einer dritten Signalleiterbahn zu entkoppeln, wobei die dritte Signalleiterbahn und die zweite Signalleiterbahn verschiedene Längen besitzen; und ein weiteres Senden des ersten Signals mittels der zweiten Signalleiterbahn während der dritte Schalter geschlossen ist und der vierte Schalter geöffnet ist, auf.
  • Beispiel 28 weist das Verfahren eines der Beispiele 23-27 auf, wobei das Schließen des ersten Schalters und das Öffnen des zweiten Schalters auf der Grundlage eines ersten Steuerbits erfolgen; und das Schließen des dritten Schalters und das Öffnen des vierten Schalters auf der Grundlage eines zweiten Steuerbits, das vom ersten Steuerbit getrennt ist, erfolgen.
  • Varianten und Implementierungen
  • Während Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben unter Bezugnahme auf beispielhafte Implementierungen, wie in 1, 2A-2C, 3A- 3C und 4-8 gezeigt ist, beschrieben sind, wird ein Fachmann realisieren, dass die verschieden Unterweisungen, die oben beschrieben sind, auf eine große Vielzahl weiterer Implementierungen anwendbar sind.
  • In bestimmten Kontexten können die Merkmale, die hier diskutiert werden, auf Kraftfahrzeugsysteme, sicherheitskritische industrielle Anwendungen, medizinische Systeme, wissenschaftliche Instrumentation, drahtlose und drahtgebundene Kommunikationen, Funk, Radar, industrielle Prozesssteuerung, Audio und Videogeräte, Stromerfassung, Instrumentation (die sehr genau sein kann) und weitere Systeme auf der Grundlage digitaler Signalverarbeitung anwendbar sein.
  • In den Diskussionen der Ausführungsformen oben können Komponenten eines Systems wie z. B. Schalter, Übertragungsleitungen, Masseelemente, leitende Ebenen, Kondensatoren und/oder weitere Komponenten leicht ersetzt, ausgetauscht oder auf andere Weise geändert werden, um bestimmte Schaltungsanordnungsanforderungen zu berücksichtigen. Außerdem ist festzuhalten, dass die Verwendung komplementärer elektronischer Einrichtungen, Hardware, Software usw. eine gleichermaßen umsetzbare Option zum Implementieren der Unterweisungen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf TTD-Phasenschieber in verschiedenen Kommunikationssystemen bietet.
  • Teile verschiedener Systemen zum Implementieren von TTD-Phasenschiebern, die hier vorgeschlagen werden, können eine elektronische Schaltungsanordnung aufweisen, um die Funktionen, die hier beschrieben sind, durchzuführen. In einigen Fällen können ein oder mehrere Teile des Systems durch einen Prozessor bereitgestellt werden, der zum Ausführen der Funktionen, die hier beschrieben sind, speziell ausgebildet ist. Zum Beispiel kann der Prozessor eine oder mehrere anwendungsspezifische Komponenten aufweisen oder kann programmierbare Logikgates aufweisen, die ausgebildet sind, die Funktionen, die hier beschreiben sind, auszuführen. Die Schaltungsanordnung kann in einer analogen Domäne, einer digitalen Domäne oder einer Mischsignaldomäne arbeiten. In einigen Fällen kann der Prozessor ausgebildet sein, die Funktionen, die hier beschriebenen sind, durch Ausführen eines oder mehrerer Befehle, die in einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium gespeichert sind, auszuführen.
  • In einer Beispielausführungsform kann eine beliebige Anzahl elektrischer Schaltungen der vorliegenden Figuren auf einer Platine einer zugeordneten elektronischen Einrichtung implementiert werden. Die Platine kann eine allgemeine Leiterplatte sein, die verschiedene Komponenten des internen elektronischen Systems der elektronischen Einrichtung halten und ferner Verbinder für weitere Peripheriegeräte bereitstellen kann. Insbesondere kann die Platine die elektrischen Verbindungen bereitstellen, womit die weiteren Komponenten des Systems elektrisch kommunizieren können. Beliebige geeignete Prozessoren (die DSPs, Mikroprozessoren, Trägerchipsätze usw. enthalten), computerlesbare nichtflüchtige Speicherelemente usw. können auf der Grundlage bestimmter Konfigurationsanforderungen, Verarbeitungsanforderungen, Computerentwürfe usw. an die Platine geeignet gekoppelt werden. Weitere Komponenten wie z. B. externer Speicher, zusätzliche Sensoren, Steuereinheiten für Audio/Videoanzeige und Peripherieeinrichtungen können an der Platine als Einsteckkarten oder mittels Kabeln angebracht oder in die Platine selbst integriert sein. In verschiedenen Ausführungsformen können die Funktionalitäten, die hier beschrieben sind, in Emulationsform als Software oder Firmware, die in einem oder mehreren konfigurierbaren (z. B. programmierbaren) Elementen, die in einer Struktur angeordnet sind, die diese Funktionen unterstützt, läuft, implementiert werden. Die Software oder die Firmware, die die Emulation bereitstellt, kann in einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium vorgesehen sein, das Befehle enthält, um zu ermöglichen, dass ein Prozessor diese Funktionalitäten ausführt.
  • In einer weiteren Beispielausführungsform können die elektrischen Schaltungen der vorliegenden Figuren als eigenständige Module implementiert werden (z. B. eine Einrichtung mit zugeordneten Komponenten und Schaltungsanordnungen, die ausgebildet sind, eine bestimmte Anwendung oder Funktion durchzuführen) oder als Einsteckmodule in anwendungsspezifische Hardware elektronischer Einrichtungen implementiert werden. Es ist festzuhalten, dass bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung leicht teilweise oder vollständig in eine System-on-Chip-Baugruppe (SOC-Baugruppe) aufgenommen werden können. Ein SOC repräsentiert eine IC, die Komponenten eines Computers oder eines weiteren elektronischen Systems in einen einzelnen Chip integriert. Es kann digitale, analoge, Mischsignal- und häufig HF-Funktionen aufweisen: alle davon können an einem einzelnen Chipsubstrat bereitgestellt werden. Weitere Ausführungsformen können ein Mehrchipmodul (MCM) aufweisen, wobei mehrere getrennte ICs in einer einzelnen elektronischen Baugruppe verortet sind und ausgebildet sind, über die elektronische Baugruppe eng miteinander zu interagieren.
  • Es ist außerdem unerlässlich, anzumerken, dass alle Spezifikationen, Abmessungen und Beziehungen, die hier dargestellt sind (z. B. die Anzahl von Komponenten der Phasenschieber, die in 1, 2A-2C, 3A-3C und 4-6 gezeigt sind, und/oder des phasengesteuerten Anordnungssystems, das in 7 gezeigt ist) lediglich beispielhaft und unterweisend angeboten wurden. Derartige Informationen können wesentlich verändert werden, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung oder dem Umfangs der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Es ist zu bedenken, dass das System in beliebiger geeigneter Weise konsolidiert werden kann. Zusammen mit ähnlichen Entwurfsalternativen können beliebige der veranschaulichten Schaltungen, Komponenten, Module und Elemente der vorliegenden Figuren in verschiedenen möglichen Konfigurationen kombiniert werden, die alle klar im breiten Umfang dieser Spezifikation liegen. In der vorhergehenden Beschreibung wurden Beispielausführungsformen unter Bezugnahme auf bestimmte Prozessor- und/oder Komponentenanordnungen beschrieben. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können an derartigen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sollen entsprechend in einem veranschaulichenden statt in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden.
  • Es ist festzuhalten, dass mit den zahlreichen Beispielen, die hier bereitgestellt werden, Interaktion bezüglich zwei, drei, vier oder mehr elektrischen Bauteilen beschrieben werden können. Allerdings erfolgte die lediglich zum Zwecke der Klarheit und beispielhaft. Es ist zu bedenken, dass das System in beliebiger geeigneter Weise konsolidiert werden kann. Zusammen mit ähnlichen Entwurfsalternativen können beliebige der veranschaulichten Komponenten, Module und Elemente der Figuren in verschiedenen möglichen Konfigurationen kombiniert werden, die alle klar im breiten Umfang dieser Spezifikation liegen. In bestimmten Fällen kann es einfacher sein, eine oder mehrere der Funktionalitäten eines gegebenen Satzes von Abläufen lediglich durch Bezugnahme auf eine beschränkte Anzahl elektrischer Elemente zu beschreiben. Es ist zu bedenken, dass die elektrischen Schaltungen der Figuren und ihre Lehren leicht skalierbar sind und eine große Anzahl von Komponenten sowie kompliziertere/anspruchsvollere Anordnungen und Konfigurationen aufnehmen können. Entsprechend sollen die vorgesehenen Beispiele den Umfang nicht beschränken oder die breiten Lehren der elektrischen Schaltungen, die möglicherweise auf eine Unzahl weiterer Architekturen angewendet werden können, hemmen.
  • Es ist festzuhalten, dass in dieser Spezifikation Bezüge auf verschiedene Merkmale (z. B. Elemente, Strukturen, Module, Komponenten, Schritte, Operationen, Eigenschaften usw.), die in „einer bestimmten Ausführungsform“, „Beispielausführungsform“, „einer Ausführungsform“, „einer weiteren Ausführungsform“, „einigen Ausführungsformen“, „verschiedenen Ausführungsformen“, „weiteren Ausführungsformen“, „alternativen Ausführungsform“ und dergleichen enthalten sind, dazu bestimmt sind, zu bedeuten, dass beliebige derartige Merkmale in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten sind, jedoch in denselben Ausführungsformen kombiniert werden können aber nicht notwendigerweise müssen. Außerdem gibt wie hierin einschließlich in den Ansprüchen verwendet „oder“, das in einer Liste von Elementen (z. B. eine Liste von Elementen, der eine Wortverbindung wie z. B. „mindestens ein von“ oder „eine oder mehrere von“ vorausgeht) verwendet wird, eine inklusive Liste an, derart, dass z. B. eine Liste von [mindestens eines von A, B oder C] A oder B oder C oder AB oder AC oder BC oder ABC (d. h. A und B und C) bedeutet.
  • Verschiedene Aspekte der veranschaulichenden Ausführungsformen werden unter Verwendung von Begriffen beschrieben, die üblicherweise durch Fachleute eingesetzt werden, um weiteren Fachleute die Substanz ihrer Arbeit zu übermitteln. Zum Beispiel bedeutet der Begriff „verbunden“ eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, ohne dazwischenliegende Einrichtungen/Komponenten, während der Begriff „gekoppelt“ entweder eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, eine indirekte Verbindung durch eine oder mehrere passive oder aktive dazwischenliegende Einrichtungen/Komponenten bedeutet. In einem weiteren Beispiel bedeutet der Begriff „Schaltung“ eine oder mehrere passive und/oder aktive Komponenten, die zusammenzuwirkend angeordnet sind, um eine gewünschte Funktion bereitzustellen. Außerdem können wie hierin verwendet die Begriffe „im Wesentlichen“, „annähernd“, „etwa“, usw. verwendet werden, um im Allgemeinen auf ein Vorliegen in +/-20 % eines Sollwerts, z. B. in +/-10 % eines Sollwerts, auf der Grundlage des Kontexts eines bestimmten Werts wie hier beschrieben oder im Stand der Technik bekannt Bezug zu nehmen.
  • Zahlreiche weitere Umstellungen, Ersetzungen, Variationen, Änderungen und Modifikationen können durch einen Fachmann ermittelt werden und es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung alle derartigen Umstellungen, Ersetzungen, Variationen, Änderungen und Modifikationen als in den Umfang der Beispiele und der beigefügten Ansprüche fallend umfasst. Es ist festzuhalten, dass alle optionale Merkmale der Vorrichtung, die oben beschrieben ist, auch in Bezug auf das Verfahren oder den Prozess, der hier beschrieben ist, implementiert werden können und Besonderheiten in den Beispielen überall in einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet werden können.
  • Gemäß einem Aspekt werden Systeme, Einrichtungen und Verfahren in Bezug auf Phasenschieber geschaffen. Ein Beispiel einer Phasenschieberstruktur mit echter Zeitverzögerung (TTD-Phasenschieberstruktur) weist eine Signalleiterbahn, die an einer ersten Schicht der Struktur angeordnet ist; eine erste schaltbare Masseebene, die eine erste leitende Ebene, die an einer zweiten Schicht der Struktur angeordnet ist, aufweist; eine zweite schaltbare Masseebene, die eine zweite leitende Ebene, die an einer dritten Schicht der Struktur angeordnet ist, aufweist, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht getrennte Schichten der Struktur sind; einen ersten Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement gekoppelt ist, wobei das erste Masseelement an der zweiten Schicht angeordnet ist; und einen zweiten Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement gekoppelt ist, wobei das zweite Masseelement an der dritten Schicht angeordnet ist, auf.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63137918 [0001]
    • US 17/546879 [0001]

Claims (20)

  1. Phasenschieberstruktur mit echter Zeitverzögerung (TTD-Phasenschieberstruktur), die Folgendes aufweist: eine Signalleiterbahn, die an einer ersten Schicht der Struktur angeordnet ist; eine erste schaltbare Masseebene, die eine erste leitende Ebene aufweist, die an einer zweiten Schicht der Struktur angeordnet ist; eine zweite schaltbare Masseebene, die eine zweite leitende Ebene aufweist, die an einer dritten Schicht der Struktur angeordnet ist, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht getrennte Schichten der Struktur sind; einen ersten Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement gekoppelt ist, wobei das erste Masseelement an der zweiten Schicht angeordnet ist; und einen zweiten Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement gekoppelt ist, wobei das zweite Masseelement an der dritten Schicht angeordnet ist.
  2. TTD-Phasenschieberstruktur nach Anspruch 1, wobei die erste schaltbare Masseebene zwischen der Signalleiterbahn und der zweiten schaltbaren Masseebene liegt und die erste leitende Ebene der ersten schaltbaren Masseebene Folgendes aufweist: ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, das an den ersten Schalter gekoppelt ist; ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, wobei gegenüberliegende Enden jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente jeweils mit einem verschiedenen des ersten langgestreckten leitenden Segments und des zweiten langgestreckten leitenden Segments verbunden sind.
  3. TTD-Phasenschieberstruktur nach Anspruch 2, wobei eine Signalausbreitungsachse der Signalleiterbahn nicht zu einer Signalausbreitungsachse der mehreren langgestreckten leitenden Segmente der ersten schaltbaren Masseebene parallel ist.
  4. TTD-Phasenschieberstruktur nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite leitende Ebene der zweiten schaltbaren Masseebene eine Leitermaterialschicht mit Löchern aufweist.
  5. TTD-Phasenschieberstruktur nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner Folgendes aufweist: eine oder mehrere leitende Schichten zwischen der ersten schaltbaren Masseebene und der zweiten schaltbaren Masseebene.
  6. TTD-Phasenschieberstruktur nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, um die erste leitende Ebene zu einem Massezustand zu schalten, während der zweite Schalter in einem geöffneten Zustand ist, um die zweite leitende Ebene zu einem schwebenden Zustand zu schalten.
  7. TTD-Phasenschieberstruktur nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Schalter in einem geöffneten Zustand ist, um die erste leitende Ebene zu einem schwebenden Zustand zu schalten, während der zweite Schalter in einem geschlossenen Zustand ist, um die zweite leitende Ebene zu einem Massezustand zu schalten.
  8. TTD-Phasenschieberstruktur nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Schalter, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist, eine verschiedene Größe als der zweite Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist, besitzt.
  9. TTD-Phasenschieberstruktur nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite schaltbare Masseebene um eine größere Entfernung als die erste schaltbare Masseebene von der Signalleiterbahn beabstandet ist; der zweite Schalter, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist, einen Feldeffekttransistor (FET) aufweist; und die TTD-Phasenschieberstruktur ferner einen Kondensator aufweist, der über einen Drain und eine Source des FET gekoppelt ist.
  10. Integrierte Schaltungseinrichtung, die Folgendes aufweist: eine erste Metallschicht, die eine erste Signalleiterbahn aufweist; eine zweite Metallschicht, die eine erste Masseebene aufweist, die zwischen einem jeweiligen Massezustand und einem jeweiligen schwebenden Zustand schaltbar ist, wobei die zweite Metallschicht vertikal unter der ersten Metallschicht liegt; eine dritte Metallschicht, die eine zweite Masseebene aufweist, die zwischen einem jeweiligen Massezustand und einem jeweiligen schwebenden Zustand schaltbar ist, wobei die dritte Metallschicht vertikal unter der zweiten Metallschicht liegt; und mehrere Schalter, um wahlweise die erste Masseebene oder die zweite Masseebene zum jeweiligen Massezustand und die andere von erster Masseebene und zweiter Masseebene zum jeweiligen schwebenden Zustand zu schalten.
  11. Integrierte Schaltungseinrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Masseebene Folgendes aufweist: ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, das an mindestens einen ersten Schalter der mehreren Schalter gekoppelt ist; ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, wobei ein erstes Ende jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente mit dem ersten langgestreckten leitenden Segment verbunden ist und ein zweites Ende jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente mit dem zweiten langgestreckten leitenden Segment verbunden ist.
  12. Integrierte Schaltungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Signalausbreitungsachse der ersten Signalleiterbahn zu einer Signalausbreitungsachse der mehreren langgestreckten leitenden Segmente der ersten Masseebene nicht parallel ist.
  13. Integrierte Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die zweite Metallschicht ferner ein erstes Masseelement aufweist, wobei ein erster Schalter der mehreren Schalter zwischen die erste Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist; und die dritte Metallschicht ferner ein zweites Masseelement aufweist, wobei ein zweiter Schalter der mehreren Schalter zwischen die zweite Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist.
  14. Integrierte Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die integrierte Schaltungseinrichtung eine Mehrbit-Phasenschiebereinrichtung ist, die Folgendes aufweist: einen ersten Phasenschieber, wobei die erste Signalleiterbahn, die erste Masseebene, die zweite Masseebene und die mehreren Schalter Teil des ersten Phasenschiebers sind; und einen zweiten Phasenschieber, der Folgendes aufweist: eine zweite Signalleiterbahn und eine dritte Signalleiterbahn verschiedener Längen und einen oder mehrere Schalter, um die zweite Signalleiterbahn oder die dritte Signalleiterbahn zu wählen.
  15. Integrierte Schaltungseinrichtung nach Anspruch 14, wobei dem ersten Phasenschieber eine kürzere Übertragungszeitverzögerung als dem zweiten Phasenschieber zugeordnet ist.
  16. Integrierte Schaltungseinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der erste Phasenschieber auf ein erstes Steuerbit anspricht und der zweite Phasenschieber auf ein zweites Steuerbit, das vom ersten Steuerbit getrennt ist, anspricht.
  17. System zum Durchführen eines Phasenverschiebens, wobei das System einen Prozessor aufweist, der zum Ausführen eines Verfahrens ausgebildet ist, das Folgendes aufweist: Schließen eines ersten Schalters, der zwischen eine erste schaltbare Masseebene und ein erstes Masseelement gekoppelt ist, wobei die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement an einer ersten Metallschicht einer Einrichtung angeordnet sind; Öffnen eines zweiten Schalters, der zwischen eine zweite schaltbare Masseebene und ein zweites Masseelement gekoppelt ist, wobei die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement an einer zweiten Metallschicht der Einrichtung angeordnet sind; und Senden, mittels einer ersten Signalleiterbahn, eines ersten Signals, während der erste Schalter geschlossen ist und der zweite Schalter geöffnet ist, wobei die erste Signalleiterbahn an einer dritten Metallschicht der Einrichtung angeordnet ist, wobei die erste, die zweite und die dritte Metallschicht voneinander beabstandet sind.
  18. System nach Anspruch 17, das ferner Folgendes aufweist: Öffnen des ersten Schalters, der zwischen die erste schaltbare Masseebene und das erste Masseelement gekoppelt ist; Schließen des zweiten Schalters, der zwischen die zweite schaltbare Masseebene und das zweite Masseelement gekoppelt ist; und Senden mittels der ersten Signalleiterbahn eines zweiten Signals, während der erste Schalter geöffnet ist und der zweite Schalter geschlossen ist.
  19. System nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Schließen des ersten Schalters und das Öffnen des zweiten Schalters auf der Grundlage eines ersten Steuerbitwerts, der einer ersten Übertragungsverzögerung zugeordnet ist, erfolgen und das Öffnen des ersten Schalters und das Schließen des zweiten Schalters auf der Grundlage eines zweiten Steuerbitwerts, der einer zweiten Übertragungsverzögerung, die von der ersten Übertragungsverzögerung verschieden ist, zugeordnet ist, erfolgen.
  20. System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die erste schaltbare Masseebene zwischen der ersten Signalleiterbahn und der zweiten schaltbaren Masseebene liegt und die erste schaltbare Masseebene Folgendes aufweist: ein erstes langgestrecktes leitendes Segment, das an den ersten Schalter gekoppelt ist; ein zweites langgestrecktes leitendes Segment und mehrere langgestreckte leitende Segmente, die voneinander beabstandet sind, wobei gegenüberliegende Enden jedes der mehreren langgestreckten leitenden Segmente jeweils mit einem verschiedenen des ersten langgestreckten leitenden Segments und des zweiten langgestreckten leitenden Segments verbunden sind.
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