JP2007526642A - Vco結合を低減する方法およびインダクタのレイアウト - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2004年3月3日に出願された「Inductor Design for Reduced VCO Coupling」という名称で、整理番号第53807−00113USPL号が付与された、米国仮特許出願第60/549611号明細書のすべての開示の優先権を主張するものであり、そのすべての開示を参照によりここに含む。
本発明は、無線周波数(RF)トランシーバに用いられる種類の電圧制御発振器(VCO)、特に、VCO内のインダクタ改良設計に関する。
無線通信技術における近年の進歩により、RFトランシーバ全体を単一の半導体ダイ(die)または半導体チップで実現できるようになった。しかし、単一のチップに完全なRFトランシーバを一体化するには、多くの難問がある。例えば、広帯域符号分割多元アクセス(WCDMA)のトランシーバでは、単一チップの解決には、チップにおいて二つのRF VCOが同時に動作することが求められる。このように配置すると、種々の相互結合メカニズム(mutual coupling mechanisms)によって二つのVCOの間に望ましくない相互作用が発生することがあり、これによって、受信機のスプリアスレスポンス(spurious receiver responses)や、伝送スペクトルに不要な周波数が生じることがある。主な相互結合メカニズムは通常、共振器間の、つまり、VCOの大型インダクタ構造物間の基本的な電磁(EM)結合である。
VCO共振器間の相互EM結合を低減したインダクタ設計および単一の半導体チップでこれを実行する方法。方法およびシステムは、水平軸および/または垂直軸に対して実質的に対称なインダクタを使用すること、発生した磁界成分がその対称によって相互に打ち消し合う傾向を有するようにインダクタに電流を供給することに及ぶ。また、このような二つのインダクタを相互に近い位置に置き、第1のインダクタから発生した磁界による第2のインダクタの誘導電流が大幅に減少するように配向する。これらのインダクタは、8の字形状や、四つ葉のクローバの形状を有し、一回巻きや、複数回巻きであり、相互に対して回転し、および/または相互に垂直方向に中心をずらしたものである。
上に言及したように、本発明の多様な実施形態により、相互EM結合を低減したインダクタの設計およびこれを実行する方法を提供する。このインダクタの設計およびその方法は、実質的に対称なインダクタ形状を用いることにより、インダクタから一定の距離離れた位置にある電磁界(つまり、遠距離電磁界)を少なくともいくつかの方向について低減するのに役立つものである。ここで使用している用語「対称」は、少なくとも一本の軸に対して対称であることを指している。このように低減した遠距離電磁界は、二つのインダクタの相互結合を低減するのに使用できる。このインダクタの設計およびその方法はまた、インダクタと他のチップ上の構造物または外部構造物(例えば、外部電力増幅器)との間の結合を低減するのに使用することもできる。これは、第2のチップ上のVCO以外の構造物からの干渉信号に対するVCOの感度を低下させるのに役立つ。
Smm=M・S・MT (2)
ここで、Mは、四つのシングルエンドポートの電圧および電流から、二つの差動ポートの差動電圧、コモンモード電圧、差動電流、コモンモード電流に変換したものであり、
が与えられ、MTは、元の行列Mを転置したものである(つまり、行と列とを入れ換えたものである)。この変換に関するこれ以外の情報については、読者が、1995年7月に発行されたデイビッド・E・ボッケルマンら(David E Bockelmanら)のIEEE Trans. on Microwave Theory and TechniquesのCombined Differential and Common−Mode Scattering Parameters:Theory and Simulation、第MTT−43巻1530〜1539頁を照会のこと。変換の結果、
となる。
を用いて算出した。
Claims (24)
- 第1の所定の軸に対して実質的に対称な形状を有する第1のインダクタであって、前記形状により、前記第1のインダクタから一定の距離離れた位置にある電磁界が少なくともいくつかの方向について低減する、第1のインダクタと、
前記第1のインダクタから所定の距離を置いて位置決めされた第2のインダクタとを備え、
前記第1のインダクタの電磁界が低減した結果、前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとの相互電磁結合が低減した、相互電磁結合が低減したインダクタのレイアウト。 - 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが単一の半導体ダイに形成された請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが同一の方向に配向された請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが異なる方向に配向された請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが共通の軸を共有している請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが共通の軸を共有していない請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが実質的に8の字形状である請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 実質的に8の字形状である前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタのそれぞれの外側ループの内側に内側ループをさらに備える請求項7に記載のインダクタのレイアウト。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタが実質的に四つ葉のクローバの形状である請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとが第2の所定の軸に対して対称である請求項1に記載のインダクタのレイアウト。
- 半導体ダイに、第1の所定の軸に対して実質的に対称な形状である第1のインダクタを形成する工程であって、前記形状により、前記第1のインダクタの遠距離電磁界が少なくともいくつかの方向について低減する、工程と、
前記半導体ダイに、前記第1のインダクタから所定の距離を置いて第2のインダクタを形成する工程とを含み、
前記第1のインダクタの遠距離電磁界が低減した結果、前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとの相互電磁結合が低減した、半導体ダイの二つのインダクタの相互電磁結合を低減する方法。 - 前記第2のインダクタが前記第1のインダクタの形状と実質的に同一の形状を有する請求項11に記載の方法。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを同一方向に配向する工程をさらに含む請求項11に記載の方法。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを異なる方向に配向する工程をさらに含む請求項11に記載の方法。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを、該第1のインダクタおよび該第2のインダクタが共有する共通軸に配置する工程をさらに含む請求項11に記載の方法。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを、これらが共通の軸を共有しないように配置する工程をさらに含む請求項11に記載の方法。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを形成する工程が、前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを実質的に8の字形状に形成する工程を含む請求項11に記載の方法。
- 実質的に8の字形状をした前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタのそれぞれの外側ループの内側に内側ループを形成する工程をさらに含む請求項17に記載の方法。
- 前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを形成する工程が、前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタを実質的に四つ葉のクローバの形状に形成する工程を含む請求項11に記載の方法。
- 前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとが、第2の所定の軸に対して対称である請求項11に記載の方法。
- 第1の所定の軸に対して実質的に対称な形状を有する第1のループと、
前記第1のループのサイズおよび形状と実質的に同一のサイズおよび形状を有する第2のループとを備え、
前記第2のループが、該第2のループから発生した磁界が前記第1のループから発生した磁界を打ち消す傾向を有するように配置された、遠距離電磁界が低減したインダクタ。 - 前記第1のループと前記第2のループとが、第2の所定の軸に対して実質的に対称である請求項21に記載のインダクタ。
- 前記第1のループのサイズおよび形状と実質的に同一のサイズおよび形状を有する前記インダクタ内の第3のループであって、前記第3のループが、該第3のループから発生した磁界が前記第1のループから発生した磁界を打ち消す傾向を有するように配置される、第3のループと、
前記第2のループのサイズおよび形状と実質的に同一のサイズおよび形状を有する前記インダクタ内の第4のループであって、前記第4のループが、該第4のループから発生した磁界が前記第2のループから発生した磁界を打ち消す傾向を有するように配置される、第4のループと、をさらに備える請求項21に記載のインダクタ。 - 前記第3のループが前記第1のループの内側にあり、前記第4のループが前記第2のループの内側にある請求項23に記載のインダクタ。
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