JP2016527705A - ベクトルインダクタのための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
ベクトルインダクタのための装置および方法が提供される。ある構成において、装置は、積層体に配置され誘電体によって互いに隔てられた複数の導体を含むベクトルインダクタを備える。導体は互いに密に結合されることにより比較的大きな相互インダクタンスを与える。たとえば、積層体において隣合う導体を、少なくとも0.5、より具体的には0.9以上の結合係数kで相互に結合することができる。ある実現例において、導体は互いに並列に電気的に接続されることにより、低抵抗のベクトルインダクタを提供する。しかしながら、積層体内で導体と導体が密に結合されている結果、ベクトルインダクタの総インダクタンスは、積層体内の個々の導体の自己インダクタンスと同様にできる。ベクトルインダクタのQ値は、積層体に追加の導体を含めることで高めることができる。
Description
分野
本発明の実施形態は、電子システムに関し、特に無線周波数(RF)電子機器で使用されるインダクタに関する。
本発明の実施形態は、電子システムに関し、特に無線周波数(RF)電子機器で使用されるインダクタに関する。
関連技術の説明
インダクタのインダクタンスは、インダクタの端子間の電圧の、インダクタを流れる電流の変化率に対する比率に対応する。インダクタンスに加え、クオリティファクタ(Q値)、周波数応答、および/または線形性等のその他のインダクタパラメータも、特定の用途に適したインダクタの選択において重要となり得る。
インダクタのインダクタンスは、インダクタの端子間の電圧の、インダクタを流れる電流の変化率に対する比率に対応する。インダクタンスに加え、クオリティファクタ(Q値)、周波数応答、および/または線形性等のその他のインダクタパラメータも、特定の用途に適したインダクタの選択において重要となり得る。
インダクタはさまざまな種類のアナログおよび無線周波数(RF)回路で使用できる。たとえば、インダクタを、フィルタ、デュプレクサ、共振器、チューナ、および/またはその他の回路に含めることができる。
概要
ある局面において、ベクトルインダクタを備える装置が提供される。ベクトルインダクタは、第1の端子および第2の端子を含む2つ以上の端子と、異なる導電層に配置された3つ以上の導体を含む導体の積層体とを含む。異なる導電層は各々誘電体によって隔てられている。3つ以上の導体は、第1の導体と第2の導体と第3の導体とを含む。第1の導体、第2の導体、および第3の導体は各々、第1の端部と第1の端部の反対側の第2の端部とを含む。第1の導体の第1の端部、第2の導体の第1の端部、および第3の導体の第1の端部は、積層体の第1の側部に沿って互いに電気的に接続されている。加えて、第1の導体の第2の端部、第2の導体の第2の端部、および第3の導体の第2の端部は、積層体の第2の側部に沿って互いに電気的に接続されている。さらに、第1の導体の第1の端部は第1の端子に電気的に接続されており、第1の導体の第2の端部は第2の端子に電気的に接続されている。
ある局面において、ベクトルインダクタを備える装置が提供される。ベクトルインダクタは、第1の端子および第2の端子を含む2つ以上の端子と、異なる導電層に配置された3つ以上の導体を含む導体の積層体とを含む。異なる導電層は各々誘電体によって隔てられている。3つ以上の導体は、第1の導体と第2の導体と第3の導体とを含む。第1の導体、第2の導体、および第3の導体は各々、第1の端部と第1の端部の反対側の第2の端部とを含む。第1の導体の第1の端部、第2の導体の第1の端部、および第3の導体の第1の端部は、積層体の第1の側部に沿って互いに電気的に接続されている。加えて、第1の導体の第2の端部、第2の導体の第2の端部、および第3の導体の第2の端部は、積層体の第2の側部に沿って互いに電気的に接続されている。さらに、第1の導体の第1の端部は第1の端子に電気的に接続されており、第1の導体の第2の端部は第2の端子に電気的に接続されている。
別の局面において、ベクトルインダクタを備える装置が提供される。ベクトルインダクタは、異なる導電層に配置された3つ以上の導体を含む導体の積層体を含む。異なる導電層は各々誘電体によって隔てられている。3つ以上の導体は、第1の導体と第2の導体と第3の導体とを含む。第1の導体、第2の導体、および第3の導体は各々、導電ベースと、導電ベースから延在している第1の導電アームと、導電ベースから延在している第2の導電アームとを含む。第1の導体の導電ベース、第2の導体の導電ベース、および第3の導体の導電ベースは、積層体の第1の側部に沿って互いに電気的に接続されている。加えて、第1の導体の第1の導電アームの端部、第2の導体の第1の導電アームの端部、および第3の導体の第1の導電アームの端部が、積層体の第2の側部に沿って互いに電気的に接続されている。さらに、第1の導体の第2の導電アームの端部、第2の導体の第2の導電アームの端部、および第3の導体の第2の導電アームの端部が、積層体の第3の側部に沿って互いに電気的に接続されている。
別の局面において、装置が提供される。この装置は、3つ以上の誘導性素子を含むベクトルインダクタを備える。3つ以上の誘導性素子は、第1の導電層に配置された第1の誘導性素子と、第2の導電層に配置された第2の誘導性素子と、第3の導電層に配置された第3の誘導性素子とを含む。第1の導電層、第2の導電層、および第3の導電層は各々、1つ以上の誘電層によって隔てられている。3つ以上の誘導性素子は、並列に電気的に接続されている。加えて、3つ以上の誘導性素子は、ベクトルインダクタの総インダクタンスが、3つ以上の誘導性素子間が相互結合されていることによる並列の組合わせによって低減されないように配置されている。
別の局面において、インダクタ装置が提供される。インダクタ装置は、複数の導電素子を備え、導電素子は各々、導電材料からなる個別パッチとして形成されている。導電素子は縦方向積層体において互いに関連して配置されている。インダクタ装置はさらに、少なくとも2つ以上の隣合う導電素子間に配置された誘電体を備え、誘電体は、導電素子のうちの隣合う導電素子間の相互インダクタンス係数が少なくとも二分の一(1/2)以上となるのに十分薄い。
別の局面において、インダクタ装置が提供される。インダクタ装置は、各々が、導電材料からなる個別パッチとして形成されている、複数の導体を備える。導体は、縦方向において互いに関連して配置されることにより導体積層体を形成している。インダクタ装置はさらに、2つ以上の隣合う導電素子間に配置された薄い誘電体を備える。誘電体の厚さは真隣の導電素子の厚さよりも小さい。
実施形態の詳細な説明
特定の実施形態に関する以下の詳細な説明は、本発明の具体的な実施形態のさまざまな説明を提供する。しかしながら、本発明は、請求項によって規定されカバーされている複数の異なるやり方で実施することができる。この説明では図面を参照するが、図面において同様の参照番号は同一のまたは機能的に同様の要素を示し得る。
特定の実施形態に関する以下の詳細な説明は、本発明の具体的な実施形態のさまざまな説明を提供する。しかしながら、本発明は、請求項によって規定されカバーされている複数の異なるやり方で実施することができる。この説明では図面を参照するが、図面において同様の参照番号は同一のまたは機能的に同様の要素を示し得る。
高いクオリティファクタ(Q値)を有するインダクタは、たとえば特定の無線周波数(RF)用途を含むさまざまな用途において望ましい可能性がある。たとえば、高いQ値を有するインダクタをプログラマブルフィルタの共振インダクタ−キャパシタ(LC)回路で使用すると、プログラマブルフィルタはより高い周波数選択性を示すことができる。したがって、このプログラマブルフィルタは、より精細な周波数調整および/または帯域外信号の排除の向上をもたらすことができる。
特定の従来のインダクタはコイルまたはらせん形状で実現されている。しかしながら、このような構造において電流を流す経路は湾曲しているか折れ曲がっている可能性がある。このため、このようなインダクタを流れる電流に関連する電子は、高周波数のときにコイルまたはらせんの最も内側の縁に沿って集中する傾向を示すことがあり、これはインダクタのQ値を悪化させる可能性がある。
インダクタの導体のサイズを大きくすればQ値は高くなるであろうが、このような手法はインダクタの面積を増すことになり望ましくない可能性がある。加えて、導体のサイズの増加によってQ値を高くする能力は、表皮効果によって制限される場合がある。当業者が理解するように、表皮効果は、導体を介して伝搬する無線周波数信号の電流が、導体の厚さ全体ではなく表面近くで密になる傾向である。
ここではベクトルインダクタのための装置および方法が提供される。特定の構成において、装置は、積層体に配置され誘電体によって互いに隔てられた複数の導体を含むベクトルインダクタを備える。導体は、比較的大きい相互インダクタンスで互いに誘導結合されている。たとえば、一実施形態において、隣合う導体は、少なくとも0.5、より具体的には0.9以上の結合係数kで相互に結合されている。特定の実現例において、導体は互いに並列に電気的に接続されて低抵抗のベクトルインダクタを提供する。しかしながら、積層体内の導体が相互に結合することにより、ベクトルインダクタの総インダクタンスは積層体内の個々の導体の自己インダクタンスと同様になる可能性がある。したがって、特定の実現例では、ベクトルインダクタの積層体内の導体の数がベクトルインダクタの総インダクタンスに影響しない場合がある。しかしながら、積層体内に多数の導体があるベクトルインダクタは、積層体内の導体の数がより少ないベクトルインダクタと比較して、低い抵抗および高いQ値を有することができる。
特定の実施形態において、導体は、ベクトルインダクタの積層体の上方から見たときに実質的に矩形であってもよい。たとえば、導体は金属の細長いストリップを含み得る。導体をこのように構成することにより、高いQ値をもたらすことができる、導体を通る比較的直線状の導電経路を提供することができる。
他の実施形態において、導体は、ベクトルインダクタの積層体の上方から見たときに実質的にU字形またはV字形であってもよい。このような構成において、ベクトルインダクタは、3つのインダクタの回路等価物として機能することができる。たとえば、ベクトルインダクタは、U字形またはV字形の導体の第1の導電脚部の自己インダクタンスと関連する第1のインダクタと、U字形またはV字形の導体の第2の導電脚部の自己インダクタンスと関連する第2のインダクタと、第1の導電脚部と第2の導電脚部との相互インダクタンスと関連する第3のインダクタとを含み得る。図面には鋭角の角部と直線が示されているが、実際の実施形態、特に微細化の実施形態では、角部は丸く「線」は直線以外である可能性があることを当業者は理解するであろう。
ここでのベクトルインダクタは、比較的高いQ値、比較的高い線形性、および/または比較的低い挿入損失を有し得る。加えて、このベクトルインダクタは単位面積当たり比較的高いインダクタンスを有することができるので、比較的小さい物理的空間または面積を占めることができる。
特定の構成において、ベクトルインダクタをプリント回路基板(PCB)等の基板に組込んでもよい。しかしながら、ベクトルインダクタを表面実装要素(surface mount component)(SMC)等の独立した要素として実現する構成を含むその他の構成が可能である。
特定の構成において、ベクトルインダクタを、1つ以上のキャパシタを有するインダクタ−キャパシタ(LC)共振回路で動作するように構成してもよい。特定の実現例において、キャパシタは可変であってもよく、LC共振回路を用いて、たとえば、プログラマブルフィルタ、プログラマブル共振器、プログラマブルアンテナチューナ、プログラマブルインピーダンス整合ネットワーク、プログラマブル位相シフタ、および/またはプログラマブルデュプレクサを含む広範囲のRF電子機器で、周波数調整をもたらすことができる。
図1は、無線周波数(RF)システム10の一実施形態の概略図である。RFシステム10は、プログラマブルデュプレクサ1と、アンテナ2と、受信端子RXと、送信端子TXとを含む。RFシステム10は、スマートフォン等のワイヤレス装置の一部を表わすことができる。したがって、明確にするために図1には示していないが、RFシステム10はその他の構成要素および/または回路を含み得る。
図1に示されるように、プログラマブルデュプレクサ1は、第1のプログラマブルフィルタ3と第2のプログラマブルフィルタ4とを含む。第1のプログラマブルフィルタ3は、アンテナ2に電気的に接続された入力と、受信端子RXに電気的に接続された出力とを含む。第1のプログラマブルフィルタ3はさらに、周波数における通過帯域の位置等の、第1のプログラマブルフィルタ3のフィルタリング特性を制御するために使用できる第1の可変キャパシタ構造5を含む。第2のプログラマブルフィルタ4は、送信端子TXに電気的に接続された入力と、アンテナ2に電気的に接続された出力とを含む。第2のプログラマブルフィルタ4はさらに、第2のプログラマブルフィルタ4のフィルタリング特性を制御するために使用できる第2の可変キャパシタ構造6を含む。
スマートフォン、タブレット、またはラップトップコンピュータ等のワイヤレス装置は、1つ以上の共通または共有アンテナを用いて複数の周波数帯で通信することができる。より広い帯域幅および/またはさまざまな通信ネットワークで送信したいという要望によって、ワイヤレス装置が通信できる帯域の数に対する要求が高くなった。たとえば、GSM(登録商標)/EDGE、IMT−2000(3G)、4G、ロングタームエボリューション(Long Term Evolution)(LTE)、Advanced LTE、IEEE802.11(Wi−Fi)、モバイルWiMAX、近距離無線通信(Near Field Communication)(NFC)、グローバルポジショニングシステム(Global Positioning System)(GPS)、GLONASS、Galileo、ブルートゥース(登録商標)などを含む多様な通信規格のうちの1つ以上を用いて動作するように、ワイヤレス装置を規定してもよい。企業標準(proprietary standards)を適用することもできる。マルチバンド通信の複雑さは、ワイヤレス装置がキャリアアグリゲーションを使用するように指定されている構成ではさらに増す可能性がある。
特定の従来のワイヤレス装置は、多投スイッチと、周波数帯域各々に関連するデュプレクサとを含み得る。多投スイッチを用いて、アンテナを、特定の帯域に関連するデュプレクサに選択的に結合してもよい。デュプレクサは、たとえば、表面弾性波(surface acoustic wave)(SAW)フィルタおよび/または薄膜バルク音響共振器(thin film bulk acoustic resonator)(FBAR)等の受動フィルタリング構造を用いて、帯域フィルタリングを提供することができる。多投スイッチを用いて、アンテナを、ワイヤレス装置が特定の瞬間に送信および/または受信している周波数帯域と関連するデュプレクサに、電気的に結合してもよい。
示されている構成において、プログラマブルデュプレクサ1を、制御信号CNTLを用いて第1および第2のプログラマブルフィルタ3、4をプログラミングすることにより特定の周波数帯をフィルタリングするように構成してもよい。たとえば、特定の実施形態において、第1の可変キャパシタ構造5の容量値を、制御信号CNTLを用いて制御することにより、第1のプログラマブルフィルタ3の通過帯域の周波数位置を制御してもよく、第2の可変キャパシタ構造6の容量値を制御信号CNTLを用いて制御することにより、第2のプログラマブルフィルタ4の通過帯域の周波数位置を制御してもよい。
したがって、プログラマブルデュプレクサ1を用いてマルチバンド機能を有するRFシステムを提供する一方で、多投スイッチおよび周波数帯ごとのデュプレクサを使用する必要性を無くすことができる。RFシステム10にプログラマブルデュプレクサ1を含めることにより、多投スイッチの必要性を無くして送信および/または受信経路における挿入損失を低減することができる。さらに、プログラマブルデュプレクサ1の面積を、多投スイッチおよび複数のデュプレクサを含む構成よりも小さくすることができる。このように、プログラマブルデュプレクサ1を含むワイヤレス装置は、より小さいフォームファクタおよび/またはより低いコストにすることができる。
示されている構成において、第1および第2の可変キャパシタ構造5、6の容量値を制御信号CNTLを用いて制御してもよい。一実施形態において、プログラマブルデュプレクサ1は、制御信号CNTLを、シリアルペリフェラルインターフェイス(serial peripheral interface)(SPI)またはモバイルインダストリプロセッサインターフェイス無線周波数フロントエンド(Mobile Industry Processor Interface radio frequency front end)(MIPI RFFE)インターフェイス等のインターフェイスを通して受ける。インターフェイスの2つの例を示したが、他のインターフェイスを使用してもよい。図1は第1および第2の可変キャパシタ構造5、6が共通制御信号CNTLを受けることを示しているが、他の構成が可能である。たとえば、第1および第2の可変キャパシタ構造5、6が別々の制御信号を用いて制御される実現例である。特定の構成において、第1の可変キャパシタ構造5および/または第2の可変キャパシタ構造6は、可変キャパシタアレイを含む1つ以上のICを用いて実現される。
一実施形態において、第1および第2のインダクタ構造7、8は、らせんまたはコイルインダクタ等の特定の他の誘導性構造体よりも高いQ値および/または小さい面積をもたらすことができるベクトルインダクタを用いて実現される。
RFシステム10は1つ以上のベクトルインダクタを含むことができるシステムの一例を示しているが、本明細書に記載のベクトルインダクタを他のシステムで使用してもよい。
図2は、一実施形態に従うプログラマブルフィルタ20の概略図である。プログラマブルフィルタ20は、入力インピーダンス変成器11と、分割器変成器12と、RF信号処理回路13と、結合器変成器14と、出力インピーダンス変成器15とを含む。プログラマブルフィルタ20はさらに、RF入力INとRF出力OUTとを含む。
プログラマブルフィルタ20は、図1に示される第1および/または第2のプログラマブルフィルタ3、4を実現するのに適したプログラマブルフィルタの一実施形態を示す。しかしながら、プログラマブルフィルタ20を他のシステムで使用してもよく、および/または第1および/または第2のプログラマブルフィルタ3、4を他のやり方で実現してもよい。
入力インピーダンス変成器11は、RF入力INでRF入力信号を受けることができ、インピーダンス変換された信号21を生成することができる。入力インピーダンス変成器11は、入力から出力へのインピーダンス変換を提供できる。たとえば、一実施形態において、入力インピーダンス変成器11は、約50Ωの入力インピーダンスを約RLの出力インピーダンスに変換する。RLは50Ω未満、たとえば8Ωである。
プログラマブルフィルタ20の入力インピーダンスをこのように変換すると、結果として、インピーダンス変換された信号21の電圧レベルは、RF入力INで受けたRF入力信号の電圧レベルよりも低くなる。たとえば、プログラマブルフィルタ20の入力インピーダンスが約50Ωのとき、インピーダンス変換された信号21の電圧レベルを、RF入力信号の電圧レベルの
に低減することができる。
分割器変成器12は、入力インピーダンス変成器11からインピーダンス変換された信号21を受けることができ、N個の分割信号を生成することができる。Nは2以上の整数である。示されている構成において、分割器変成器12は、第1の分割信号22a、第2の分割信号22b、および第3の分割信号22cを生成する。N=3である一例が示されているが、本明細書に開示される原理および利点は、2、3、4、5、または6以上を含む、整数Nの広い範囲の値に適用できる。
分割器変成器12は、入力インピーダンス変成器11からインピーダンス変換された信号21を受けることができ、N個の分割信号を生成することができる。Nは2以上の整数である。示されている構成において、分割器変成器12は、第1の分割信号22a、第2の分割信号22b、および第3の分割信号22cを生成する。N=3である一例が示されているが、本明細書に開示される原理および利点は、2、3、4、5、または6以上を含む、整数Nの広い範囲の値に適用できる。
インピーダンス変換された信号21をN個の分割信号に分割することにより、RF入力信号の電圧レベルをさらにN分の1に低減することができる。分割器変成器12を含めることで、インピーダンスもN分の1に低減することができる。たとえば、入力インピーダンス変成器11の出力インピーダンスの値がRLのとき、分割器変成器12の各出力の出力インピーダンスの値はRL/Nにすることができる。
図2に示されるように、RF信号処理回路13は、第1、第2、および第3の分割信号22a〜22cを受けることができ、対応する、第1、第2、および第3の処理済RF信号23a〜23cを生成することができる。図2に示されるように、RF信号処理回路13は、制御信号CNTLを用いて制御することができる容量を含み得る可変キャパシタ16を含む。RF信号処理回路13はさらにベクトルインダクタ17を含む。ベクトルインダクタ17および可変キャパシタ16は、RF信号処理回路13のフィルタリング特性を決定することができる。
示されているRF信号処理回路13を用いて、分割器変成器12が生成した分割信号22a〜22cを処理することにより、対応する処理済信号23a〜23cを生成することができる。特定の構成において、RF信号処理回路13は、RF信号処理回路の入力と出力との間の信号経路に、実質的に同一の回路を含んでいてもよい。
結合器変成器14は、処理済信号23a〜23cを受け、これらを結合して結合信号24を生成することができる。結合器変成器14はまた、インピーダンス変換を提供することができる。たとえば、RF信号処理回路13の各出力の出力インピーダンスが約RL/Nである構成において、結合器変成器14の出力インピーダンスを約RLにすることができる。
出力インピーダンス変成器15は、結合信号24を結合器変成器14から受け、RF出力OUTのRF出力信号を生成する。特定の構成において、結合器変成器14は、50Ω未満の出力インピーダンスRLを有することができ、出力インピーダンス変成器15を用いて約50Ωの出力インピーダンスのRF出力信号を与えることができる。
示されているプログラマブルフィルタ20は、プログラマブルフィルタの入力インピーダンスよりも低いインピーダンスの分割信号22a〜22cを処理するRF信号処理回路13を用いてフィルタリングを提供する。その後、処理済信号23a〜23cが結合されインピーダンスが高くなるように変換される。たとえば、一実施形態において、プログラマブルフィルタの出力インピーダンスは、プログラマブルフィルタの入力インピーダンスにほぼ等しい。
プログラマブルフィルタ20を、RF入力信号をこのように処理するように構成することにより、プログラマブルフィルタの電圧処理機能を高めることができる。たとえば、プログラマブルフィルタ20の入力インピーダンスが約50Ωのとき、RF入力信号の、RF信号処理回路13に与えられる前の電圧レベルを、
に低減することができる。RF信号処理回路13は高電圧条件に対する感度が高い回路を含んでいてもよい。したがって、示されているプログラマブルフィルタ20を用いて高電圧RF入力信号を処理することができ、および/または電圧定在波比(voltage standing wave ratio)(VSWR)の変動に対するプログラマブルフィルタ20の耐性を高めることができる。
さらに、プログラマブルフィルタ20を、より低いインピーダンスのRF信号を処理するように構成することにより、プログラマブルフィルタの線形性を高めることができる。一実施形態において、示されている構成は、3次相互変調ひずみ(third order intermodulation distortion)(IMD3)を、RF入力信号をインピーダンス変換または分割なしで直接RF信号処理回路に与える構成と比較して、
に低減することができる。例示としての一例において、Nとして8に等しいものを選択してもよく、RLとして約8Ωにほぼ等しいものを選択してもよく、プログラマブルフィルタは、約52dBの線形性の改善をもたらすことができる。しかしながら、他の構成が可能である。
図3Aは、RF信号処理回路30の一実施形態の概略図である。RF信号処理回路30は、第1のインダクタ−キャパシタ(LC)回路31aと、第2のLC回路31bと、第3のLC回路31cと、第4のLC回路31dと、第5のLC回路31eと、第6のLC回路31fと、第7のLC回路31gと、第8のLC回路31hと、第9のLC回路31iとを含む。RF信号処理回路30は、図2のRF信号処理回路13の一実施形態を示す。
図3Aに示されるように、第1、第2、および第3のLC回路31a〜31cは、第1のRF信号入力I1と第1のRF出力O1との間にカスケード状に配置されている。加えて、第4、第5、および第6のLC回路31d〜31fは、第2のRF入力I2と第2のRF出力O2との間にカスケード状に配置されている。さらに、第7、第8、および第9のLC回路31g〜31iは、第3のRF入力I3と第3のRF出力O3との間にカスケード状に配置されている。
図3Aは3つのRF入力と3つのRF出力とを含む構成を示しているが、RF信号処理回路30は、これよりも多いまたは少ない入力と出力とを含むように構成してもよい。
RF信号処理回路30を用いて、第1〜第3のRF入力I1〜I3で受けたRF入力信号を処理して第1〜第3のRF出力O1〜O3のRF出力信号を生成することができる。図3Aに示されるように、RF信号処理回路30は制御信号CNTLを受け、この制御信号を用いて、第1〜第9のLC回路31a〜31iに関連する可変容量を制御することができる。LC回路の容量を制御することにより、制御信号CNTLを使用して、RF信号処理回路30の周波数応答を調整することができる。
一実施形態において、RF信号処理回路30はバンドパスフィルタとして機能するように構成され、制御信号CNTLを用いてバンドパスフィルタの通過帯域の周波数位置を制御することができる。しかしながら、他の構成が可能である。
図3Aは各入力と各出力との間にカスケード状に配置された3つのLC回路を含む構成を示しているが、これよりも多いまたは少ないLC回路および/またはその他の処理回路が含まれていてもよい。
LC回路をカスケード接続することで、LC回路の個々の回路要素の電圧降下を制限することにより、RF信号処理回路の電圧処理能力を高めることができる。たとえば、特定の実現例において、LC回路31a〜31iは、大きなゲート−ドレインおよび/またはゲート−ソース電圧によって損傷を受ける可能性があるMOSキャパシタを用いて実現される。2つ以上のLC回路をカスケード状に配置することにより、動作中のMOSキャパシタの電圧降下を、特定の入力と出力との間に1つのLC回路を含む構成と比較して、大きくすることができる。
RF信号処理回路30は、図2のRF信号処理回路13の一実施形態を示す。たとえば、特定の構成において、第1〜第3の入力RF入力I1〜I3はそれぞれ第1〜第3のRF分割信号22a〜22cを受けることができ、第1〜第3のRF出力O1〜O3はそれぞれ第1〜第3の処理済信号23a〜23cを生成することができる。
RF信号処理回路30は、第1のRF入力I1と第1のRF出力O1との間の第1の信号経路と、第2のRF入力I2と第2のRF出力O2との間の第2の信号経路と、第3のRF入力I3と第3のRF出力O3との間の第3の信号経路とを含む。特定の構成において、1つ以上の電気的接続を、第1〜第3の信号経路に沿う対応する位置と位置との間に設けてもよい。たとえば、特定の実現例において、RF信号処理回路30を用いて、第1〜第3のRF入力I1〜I3でそれぞれ受けた実質的に同一のRF入力信号を処理することにより、第1〜第3のRF出力O1〜O3で実質的に同一のRF出力信号を生成する。このような構成では、電気的接続を、信号経路の対応する位置に沿って設ければよい。なぜなら、対応する位置は、実質的に同一の電圧レベルを有するはずだからである。このような電気的接続の例は、図3Aに点線で示されている。
特定の構成において、RF信号処理回路のインダクタのうちのすべてまたは一部は、ベクトルインダクタを用いて実現される。たとえば、第1〜第9のLC回路31a〜31iで使用されるインダクタのうちのすべてまたは一部を、ベクトルインダクタを用いて実現することができる。
図3Bは、RF信号処理回路40の別の実施形態の概略図である。RF信号処理回路40は、第1のLC回路41aと、第2のLC回路41bと、第3のLC回路41cと、第4のLC回路41dと、第5のLC回路41eと、第6のLC回路41fと、第7のLC回路41gと、第8のLC回路41hと、第9のLC回路41iとを含む。
第1〜第9のLC回路41a〜41iは各々、入力と出力とを含む。第1、第2、および第3のLC回路41a〜41cは、第1のRF入力I1と第1のRF出力O1との間にカスケード状に配置されている。加えて、第4、第5、および第6のLC回路41d〜41fは、第2のRF入力I2と第2のRF出力O2との間にカスケード状に配置されている。さらに、第7、第8、および第9のLC回路は、第3のRF入力I3と第3のRF出力O3との間にカスケード状に配置されている。
第1のLC回路41aは、第1の可変キャパシタ43aと、第2の可変キャパシタ44aと、第1のインダクタ45aと、第2のインダクタ46aと、第3のインダクタ47aとを含む。第1の可変キャパシタ43aは、第1のLC回路41aの入力に電気的に接続された第1の端部と、第1のインダクタ45aの第1の端部に電気的に接続された第2の端部とを含む。第1のインダクタ45aはさらに、第2のインダクタ46aの第1の端部と第3のインダクタ47aの第1の端部に電気的に接続された第2の端部を含む。第2の可変キャパシタ44aは、第2のインダクタ46aの第2の端部に電気的に接続された第1の端部と、接地または低電源であってもよい第1の電圧V1に電気的に接続された第2の端部とを含む。第3のインダクタ47aはさらに、第1のLC回路41aの出力に電気的に接続された第2の端部を含む。
第2〜第9のLC回路41b〜41iは、第1の可変キャパシタ43b〜43iと、第2の可変キャパシタ44b〜44iと、第1のインダクタ45b〜45iと、第2のインダクタ46b〜46iと、第3のインダクタ47b〜47iとをそれぞれ含む。第2〜第9のLC回路41b〜41iのその他の詳細事項は、第1のLC回路41aについて先に述べたものと同様であればよい。
制御信号CNTLを用いて、第1〜第9のLC回路41a〜41iの可変キャパシタの可変容量を制御することにより、RF信号処理回路40の通過帯域を制御することができる。特定の実現例において、第1〜第9のLC回路41a〜41iのインダクタンスは実質的に固定されているかまたは一定である。
特定の構成において、RF信号処理回路のインダクタのうちのすべてまたは一部は、ベクトルインダクタを用いて実現される。たとえば、図3Bに示されるように、一実施形態では、第1のインダクタ45a、第2のインダクタ46a、および第3のインダクタ47aがベクトルインダクタ55として実現される。たとえば、ベクトルインダクタ55は、3つのインダクタの等価回路機能をもたらすことができる、U字形またはV字形のベクトルインダクタとして実現することができる。
図4Aは、一実施形態に従うベクトルインダクタの一部の断面図である。このベクトルインダクタまたは誘導性構造体80の一部は、第1の誘電体領域104aによって隔てられた第1の導体102aと第2の導体102bとを含む。
図4Aに示されるように、第1の端子Aは、第1の導体102aの第1の端部と第2の導体102bの第1の端部とに電気的に接続されている。加えて、第2の端子Bは、第1の導体102aの第2の端部と第2の導体102bの第2の端部とに電気的に接続されている。
誘導性構造体80には、第1の端子Aと第2の端子Bとの間の電圧VABおよびその間に流れる電流iが示されている。図4Aに示されるように、およそi/2に等しい大きさの第1の電流が第1の導体102aを流れることができ、およそi/2に等しい大きさの第2の電流が第2の導体102bを流れることができる。
特定の構成において、誘導性構造体80の電圧VABは以下の式1によって得ることができる。式中、Lは、第1の導体102aおよび第2の導体102bの自己インダクタンスに等しく、Mは第1および第2の導体102a、102b間の相互インダクタンスに等しい。
自己インダクタンスがL1である第1の導体と自己インダクタンスがL2である第2の導体との相互インダクタンスMは、
にほぼ等しくすることができ、kはこれらインダクタ間の結合係数である。示されている構成において、第1および第2の導体102a、102bはほぼ等しい自己インダクタンスLを有するので、相互インダクタンスMをk*Lにほぼ等しくすることができる。このkは第1および第2の導体102a、102b間の結合係数に等しい。したがって、特定の実現例では、誘導性構造体80の電圧VABを以下の式2によって得ることができる。
したがって、各々が自己インダクタンスLを有する一対の導体は、これら導体が比較的高い結合係数、たとえば少なくとも0.9という結合係数で相互に結合されているときなど、導体が密に結合されているとき、これもおよそLに等しい総インダクタンスを有することができる。
特定の実現例において、隣合う導体間の誘電領域は、隣合う導体が高い相互結合を示すように、比較的薄くすればよい。一実施形態において、第1の誘電領域104aの厚さt1は、約8μm〜約50μmの範囲に含まれるように選択される。特定の構成において、導体間の誘電領域の厚さは、導体の厚さよりも小さい。たとえば、一実施形態において、導体の厚さt2は、約16μm〜約32μmの範囲に含まれる。導体および誘電領域の特定の厚さの例を示したが、他の構成が可能である。
一対の導体の総インダクタンスはこれら導体のうちの個々の導体の自己インダクタンスにほぼ等しくすることができるが、誘導性構造体80の抵抗は個々の導体の抵抗よりも小さくすることができる。たとえば、第1および第2の導体102a、102bが各々抵抗Rを有する場合、第1の端子Aと第2の端子Bとの間の総抵抗はR/2にほぼ等しくすることができる。
この積層体に他の導体を追加すると、抵抗はさらに低下する。しかしながら、導体が相互誘導によって互いに密に結合されているとき、総インダクタンスはLにほぼ等しいままにしておくことができる。
図4Bは、一実施形態に従うベクトルインダクタ90の断面図である。示されているベクトルインダクタ90は、第1の導体102aと、第2の導体102bと、第3の導体102cとを含み、第1および第2の導体102a、102bは第1の誘電領域104aによって隔てられ、第2および第3の導体102b、102cは第2の誘電領域104bによって隔てられている。しかしながら、楕円で示されているように、ベクトルインダクタ90はN個の導体を含むことができる。Nは非常に広い範囲の中で変化させることができる。
一実施形態において、ベクトルインダクタは、N個の導体からなる積層体を含み、Nは、約4個の導体から約16個の導体の範囲の中に含まれるように選択される。本明細書では、N個の導体からなる積層体における第1の導体を、積層体において最も下にある導体と言うことができ、積層体における最後のまたはN番目の導体を、積層体において最も上にある導体と言うことができる。
図4Bに示されるように、導体102a〜102cは、積層体に縦方向に配置することができる。加えて、この積層体において隣合う導体を誘導結合によって互いに密に結合することにより、大きな相互インダクタンスを得ることができる。一実施形態において、ベクトルインダクタの積層体において隣合う導体は、少なくとも0.5、より具体的には0.9以上の結合係数kを有するように構成される。
導体を誘導結合によって密に結合すると、結果として、ベクトルインダクタ90の総インダクタンスを、積層体内の個々の導体の自己インダクタンスと同様にすることができる。しかしながら、導体は電気的には並列接続することができ、そのため、ベクトルインダクタ90の抵抗損失を、積層体内の導体の数を増すことによって低減できる。したがって、ベクトルインダクタのQ値は、積層体内に追加の導体を含めることによって増すことができる。
加えて、積層体に配置された複数の導体を含む構成は、同様の寸法の1つの固体導体を含む構成と比較して、無線周波数(RF)信号に対してより高い伝導性を提供することもできる。たとえば、積層体内に導体を実装することにより、1つの固体導体と比較して、導体表面積をより大きくすることができ、それにより、ベクトルインダクタは、表皮効果の存在下で高い伝導性をもたらすことができる。
ベクトルインダクタ90はまた、同様のインダクタンスおよび/または抵抗率の特定のインダクタと比較して、相対的に小さい面積で実現することができる。たとえば、一実施形態において、ベクトルインダクタ90は自己インダクタンスLのN個の導体を含む。ベクトルインダクタ90の導体が密に結合されているとき、ベクトルインダクタ90の総インダクタンスはLにほぼ等しくすることができる。これに対し、相互結合なしで動作するインダクタは、同様のインダクタンスを得ようとすると、その全体的なサイズが約N倍になる可能性がある。さらに、導体は縦方向の積層体に配置されているので、導体は、平坦な構成と比較して、専有する面積が約1/Nになる可能性がある。相互結合および縦方向の統合による最終結果は、層状にすることなくかつ相互結合なしで実現されたインダクタと比較して、サイズが約N2分の1に減少し得ることである。
特定の構成において、ベクトルインダクタ90を、一部は誘電率が比較的高い誘電材料を導体間に用いることにより、隣合う導体間の相互インダクダンスが高くなるように、構成することができる。比誘電率εrを、自由空間の誘電率ε0に対する特定の媒体の誘電率の比率に対応させることができることを、当業者は理解するであろう。一実施形態において、誘電体は、約2.7〜約10の範囲に含まれる比誘電率εrを有する誘電材料を用いて実現される。しかしながら、その他の構成が可能である。
ベクトルインダクタ90の誘電領域は、任意の適切な誘電材料を含み得る。特定の構成において、ベクトルインダクタの誘電領域のうちの1つ以上は、エポキシ等の接着剤を含み得る。たとえば、特定の構成において、ベクトルインダクタ90は、接着剤で互いに装着された2つ以上のサブアセンブリで構成される。一実施形態において、誘電領域はFR−4基板を含む。別の実施形態において、導体は機械的には互いに浮いており、誘電体は空気を含み得る。特定の実施形態において、誘電体は固体である。
ベクトルインダクタ90の導体は、任意の適切な導電材料を含み得る。一実施形態において、導体は銅および銀のうちの少なくとも1つを含む。
特定の構成において、隣合う導体間に配置された誘電領域は、低い誘電損失を有し得る。たとえば、一実施形態において、誘電領域の誘電損失正接(tan δ)を、1よりも大幅に小さくなるように、たとえば0.00002以下となるように選択できる。当業者が理解するように、誘電体内の電磁場は、無効成分または無損失成分と、抵抗成分または損失成分を含み得る。誘電損失正接が低い誘電体は、抵抗成分よりも大きさが遥かに大きい無効成分を有し得る。
誘電損失正接が低い誘電体は、比較的少量の放熱とも関連し得る。このため、誘電損失正接が低い誘電体を選択することは、特定のワイヤレス装置用途等の放熱基準が厳しい用途におけるベクトルインダクタの一体化を支援し得る。
特定の構成において、ベクトルインダクタの誘電領域の厚さは実質的に同じである。加えて、特定の構成において、ベクトルインダクタの導体の厚さは実質的に同一である。しかしながら、たとえば、誘電領域の厚さが異なる構成および/または導体の厚さが異なる構成を含む、その他の構成が可能である。
特定の構成において、ベクトルインダクタの導体は、金属の細長いストリップといった、導電材料の個別のストリップまたはパッチとして実現してもよい。たとえば、ベクトルインダクタの導体は、導体の積層体の上方から見たときに実質的に矩形を有するように実現してもよい。導体を実質的に矩形になるように構成して湾曲部および折れ曲がり部を少なくするまたはなくすことによって、電子の流れのための経路を比較的直線状にすることができ、そうすれば高いQ値を得ることができる。しかしながら、以下で詳細に説明するように、たとえばベクトルインダクタの導体が積層体の上方から見たときに実質的にU字形またはV字形である構成を含む、他の構成が可能である。
図5Aは、一実施形態に従うベクトルインダクタ100の斜視図である。ベクトルインダクタ100は、第1〜第16の導体102a〜102pを含む。ベクトルインダクタ100はさらに、第1〜第15の誘電領域104a〜104oを含む。ベクトルインダクタ100はさらに、導電側壁108と、第1の端子118と、第2の端子119とを含む。
示されているベクトルインダクタ100は16個の導体を含むが、本明細書の教示はこれよりも多いまたは少ない導体を含むベクトルインダクタに適用できる。
一実施形態において、ベクトルインダクタ100は独立した要素として実現される。たとえば、特定の構成において、ベクトルインダクタ100は、表面実装技術(surface mount technology)(SMT)を用いて基板の表面に装着できる独立した要素を含む。
別の実施形態において、ベクトルインダクタ100はプリント回路基板(printed circuit board)(PCB)の中に実現される。このような構成において、第1〜第16の導体102a〜102pはPCBの導電層に対応し得る。
図5Bは、図5Aのベクトルインダクタ100の導体102の平面図である。導体102は、図5Aの導体102a〜102pのうちのいずれかを上から見たものに相当し得る。
図5Bに示されるように、導体102は、ベクトルインダクタの積層体の上方から見たときに実質的に矩形を有する。導体102をこのように構成することで、電流の流れのための経路を比較的直線状にして高周波での伝導性を高めることができ、それによってQ値を高めることができる。
一実施形態において、導体102の高さX1の範囲は約250μm〜約2000μmであり、その幅X2の範囲は約2500μmから約10000μmである。しかしながら、他の構成が可能である。
図6は、別の実施形態に従うベクトルインダクタの導体112の平面図である。
図6の導体112は、図6の導体112が導電本体111の対向する端部にそれぞれ位置する第1のスタブ113aおよび第2のスタブ113bをさらに含むことを除いて、図5Bの導体102と同様である。
図6の導体112は、図6の導体112が導電本体111の対向する端部にそれぞれ位置する第1のスタブ113aおよび第2のスタブ113bをさらに含むことを除いて、図5Bの導体102と同様である。
第1および第2のスタブ113a、113bは、ベクトルインダクタに電気的に接続された構成要素および/またはその他の回路に対するインピーダンス整合を支援することができる。
図6に示されるように、導体112は、図5Bの導体112と同様の高さX1および幅X2を有し得る導電本体111を含む。加えて、導体112は、スタブ高さX3およびスタブ幅X4を有し得る。一実施形態において、スタブ高さX3の範囲は約100μm〜約1000μmであり、スタブ幅X4の範囲は100μm〜約1000μmである。しかしながら、その他の構成が可能である。
図7Aは、一実施形態に従うプリント回路基板(PCB)150の断面図である。PCB150は、誘電体154と、ベクトルインダクタ160として実現されている第1〜第8の導体152a〜152hとを含む。図7Aに示されるように、PCB150はさらにビア(via)158を含み、ビア158は、ベクトルインダクタ160の導電側壁として機能することにより、隣接する導体を導体の端部に沿って互いに電気的に接続する。
PCB150が示すベクトルインダクタは、ベクトルインダクタの導体の積層体の中に8個の導体を含んでいるが、本明細書の教示は、積層体の中にこれよりも多いまたは少ない導体を含む構成に適用することができる。
示されているPCB150は上面151aを含み、この上面は、第1の上面インダクタ端子168aと第2の上面インダクタ端子169aとを含む。加えて、示されているPCB150は下面151bを含み、この下面は、第1の下面インダクタ端子168bと第2の下面インダクタ端子169bとを含む。
示されている構成において、第1の要素161は第1の上面インダクタ端子168aに電気的に接続されており、第2の要素162は第2の上面インダクタ端子169aに電気的に接続されており、第3の要素163は第1の下面インダクタ端子168bに電気的に接続されており、第4の要素164は第2の下面インダクタ端子169bに電気的に接続されている。
第1〜第4の要素161〜164は、たとえば、表面実装要素(SMC)、集積回路(IC)、またはその組合わせを含む、さまざまなやり方で実現し得る。さらに、ベクトルインダクタ160を他のやり方で接続する場合はそちらを優先し、第1〜第4の要素161〜164のうちのすべてまたは一部を省略してもよい。一実施形態において、第1〜第4の要素161〜164は表面実装キャパシタを含み、ベクトルインダクタ160および表面実装キャパシタは、LC共振回路において動作する。別の実施形態において、第1〜第4の要素161〜164は、制御可能な容量を有する1つ以上の可変キャパシタを含むICを含む。
したがって、示されているPCB150は、PCB150の上面および/または下面上の他の回路に電気的に接続できるベクトルインダクタを含む。
PCBをこのようにして構成することにより、ベクトルインダクタ160と他の構成要素または回路との電気的な接続を容易にすることができる。たとえば、集積回路(IC)および/または表面実装要素を、PCBの上面および下面に装着してもよく、トレースまたは他の電気的接続を用いてベクトルインダクタ160に電気的に接続してもよい。
加えて、ベクトルインダクタに上面端子と下面端子双方を設けることにより、ベクトルインダクタの端子とベクトルインダクタの積層体内で最も内側にある導体との間の電気的な長さを短くすることができる。
一実施形態において、PCBは、銅等の導体からなる1つおきの層と、FR−4基板等の誘電体とを含む。別の実施形態において、PCBは、銅および/または銀等の導体からなる1つおきの層と、アルミナ等のセラミック誘電体とを含む、低温同時焼成セラミック(low temperature co-fired ceramic)(LTCC)多層PCBを含む。
図7Bは、別の実施形態に従うPCB170の断面図である。
図7BのPCB170は、テーパ形状の側部175a、175bを有する導体積層体を含むベクトルインダクタ180をPCB170が含むことを除いて、図7AのPCB150と同様である。特に、示されている構成は、実質的に同一の幅の導体の積層体を含むのではなく、幅がテーパ形状にされている導体の積層体を含み、最も上にある導体と最も下にある導体の幅は積層体の中央の導体の幅よりも長い。
図7BのPCB170は、テーパ形状の側部175a、175bを有する導体積層体を含むベクトルインダクタ180をPCB170が含むことを除いて、図7AのPCB150と同様である。特に、示されている構成は、実質的に同一の幅の導体の積層体を含むのではなく、幅がテーパ形状にされている導体の積層体を含み、最も上にある導体と最も下にある導体の幅は積層体の中央の導体の幅よりも長い。
導体152a〜152hをこのように構成することは、積層体内の導体間の相互結合の相違を均衡させる、および/または導体を通る電流の流れを互いに均衡させるのに役立ち得る。たとえば、導体がテーパ形状でないとき、積層体の最も内側にある導体の相互結合の量は、積層体の最も外側の導体よりも多くなるかもしれず、そのために、最も内側にある導体は、最も外側にある導体と比較して、総インダクタンスが多く電流の流れが小さいかもしれない。このため、積層体内の導体をテーパ形状にすることで導体間の相互結合の相違を補償して、ベクトルインダクタの積層体内の導体各々の電流の流れの量を実質的に同一にすることができる。特定の実施形態において、テーパ形状を用いて、ベクトルインダクタの端子と積層体内の特定の導体との間の電気的長さの相違も補償する。
したがって、示されている構成は、導体を通る電流の流れを互いに均衡させるためにテーパ形状にされた導体を含む。
図8Aは、別の実施形態に従うベクトルインダクタ200の斜視図である。ベクトルインダクタ200は、第1〜第16の導体202a〜202pを含む。ベクトルインダクタ200はさらに、第1〜第15の誘電領域204a〜204oを含む。ベクトルインダクタ200はさらに、導電側壁208と、第1の端子218と、第2の端子219と、第3の端子220と、誘電領域207とを含む。
示されているベクトルインダクタ200は16個の導体を含んでいるが、本明細書の教示は、これよりも多いまたは少ない導体を含むベクトルインダクタに適用することができる。
ベクトルインダクタ200は、上方から見たときに実質的にU字形である導体の積層体を含む構成を示す。U字形の導体は各々、導電ベースと、第1の導電アームと、第2の導電アームとを含む。加えて、導電側壁208が、第1〜第16の導体202a〜202pの導電ベースを、導体の積層体の第1の側部213aに沿って互いに電気的に接続している。さらに、導電側壁208は、第1〜第16の導体202a〜202pを、導体の第1の導電アームの端部に関連する導体の積層体の第2の側部213bに沿って互いに電気的に接続している。加えて、導電側壁208は、第1〜第16の導体202a〜202pを、導体の第2の導電アームの端部に関連する導体の積層体の第3の側部213cに沿って互いに電気的に接続している。
一実施形態において、ベクトルインダクタ200は独立した要素として実現される。たとえば、特定の構成において、ベクトルインダクタ200は、表面実装技術(SMT)を用いて基板の表面に装着できる独立した要素を含む。
別の実施形態において、ベクトルインダクタ200はプリント回路基板(PCB)の中に実現される。このような構成において、第1〜第16の導体202a〜202pはPCBの導電層に対応し得る。
図8Bは、図8Aのベクトルインダクタ200の導体202の平面図である。導体202は、上方から見たときの図8Aの第1〜第16の導体202a〜202pのうちのいずれかの形状を表わし得る。
導体202は、第1の導電アーム221と、第2の導電アーム222と、導電ベース223とを含む。第1および第2の導電アーム221、222は、導電ベース223から延在しており、導電ベース223は、第1および第2の導電アーム221、222を互いに物理的かつ電気的に接続している。
特定の構成において、第1の端子218を導電ベース223に接続してもよく、第2の端子219を第1の導電アーム221の端部に接続してもよく、第3の端子220を第2の導電アーム222の端部に接続してもよい。
図8Aのベクトルインダクタ200は、3つのインダクタ要素の等価回路機能を提供することができる。たとえば、図8Cは、図8Aのベクトルインダクタ200の回路図240を示す。図8Cに示されるように、ベクトルインダクタ200は、第1のインダクタ231、第2のインダクタ232、および第3のインダクタ233によって表わされる回路機能を有し得る。
第1のインダクタ231は第1の導電アーム221の自己インダクタンスと関連付けることができ、第2のインダクタ232は第2の導電アーム222の自己インダクタンスと関連付けることができ、第3のインダクタ233は第1および第2の導電アーム221、222間の相互インダクタンスと関連付けることができる。
特定の構成において、導体202は、第1および第2のインダクタ231、232のインダクタンスを制御するように選択された導電アーム長を有する。たとえば、あるアームの自己インダクタンスは、このアームをより大きい長さを有するように実現することによって大きくすることができる。特定の構成において、第1および第2の導電アーム221、222が同様の長さを有するようにして、第1および第2の導電アーム221、222がほぼ同一の自己インダクタンスを有するようにしてもよい。しかしながら、他の構成では、導電アーム221、222の長さが互いに異なるようにして異なる自己インダクタンス値を提供してもよい。
一実施形態において、第1の導電アーム221の長さY1は、約500μm〜約2500μmの範囲に含まれるように選択され、長さY2は、約500μm〜約2500μmの範囲に含まれる。しかしながら、他の構成が可能である。
第1の導電アーム221と第2の導電アーム222との間の離間距離を用いて、第1および第2の導電アーム221、222間の相互インダクタンスを制御することにより、図8Cに示される第3のインダクタ233のインダクタンスを制御することができる。一実施形態において、導電ベース223における第1および第2の導電アーム221、222間の距離Y3は、約200μm〜約1000μmの範囲に含まれるように選択される。
第1および第2の導電アーム221、222間の相互インダクタンスは、ある程度、第1および第2の導電アーム221、222間の誘電材料を選択することで、制御することもできる。たとえば、図8Aに示されるように、特定の構成において、第1および第2の導電アーム221、222を誘電領域207によって隔ててもよい。特定の構成において、誘電領域207を、第1〜第15の誘電領域204a〜204oと同様の誘電体を用いて実現してもよい。一実施形態において、誘電領域207は空気を含み得る。
特定の構成において、第1の端子218を導電ベース223に接続するのに使用されるタップポイントを用いて、第1および第2の導電アーム221、222の自己インダクタンスおよび/または第1および第2の導電アーム221、222間の相互インダクタンスを制御してもよい。このように、タップポイントの選択を利用して、ある程度、図8Cに示される第1、第2、および第3のインダクタ231〜233のインダクタンスを制御してもよい。
たとえば、図8Bには、第1の端子218から導電ベース223の第1のタップポイントまでの第1の電気的接続224、第1の端子218から導電ベース223の第2のタップポイントまでの第2の電気的接続225、および、第1の端子218から導電ベース223の第3のタップポイントまでの第3の電気的接続226が示されている。異なるタップポイントにそれぞれ関連する電気的接続を用いて第1の端子218を導電ベース223に接続するとき、第1および第2の導電アーム221、222間の相互インダクタンスは変化し得る。加えて、第1および第2の導電アーム221、222の自己インダクタンスも、タップポイントを変えると変化し得る。なぜなら、第1の端子218と第2の端子219との間の電気的長さと、第1の端子218と第3の端子220との間の電気的長さが、タップポイントに応じて変化し得るからである。
したがって、第1の端子218から導電ベース223へのタップポイントの選択を利用することにより、第1〜第3のインダクタ231〜233のインダクタンス値を制御することができる。一実施形態において、第1の端子218から導電ベース223へのタップポイントは、導電ベース223の中心に設けられる。別の実施形態において、第1の端子218から導電ベース223へのタップポイントは、導電ベース223の中心からオフセットされている。
示されている構成は、互いに実質的に平行である導電アームを含むが、他の構成が可能である。一実施形態において、第1の導電アーム251と導電ベース223との間の角度βは、約90°〜約120°の範囲に含まれ、第1の導電アーム251と導電ベース223との間の角度Θは、約90°〜約120°の範囲に含まれる。特定の構成において、角度βと角度Θは同一である。他の構成において、角度βと角度Θは異なっている。
図9は、別の実施形態に従うベクトルインダクタの導体252の平面図である。
図9の導体252は、この導体252がU字形ではなくV字形で実現されていることを除いて、図8Bの導体202と同様である。
図9の導体252は、この導体252がU字形ではなくV字形で実現されていることを除いて、図8Bの導体202と同様である。
図9に示されるように、導体252は、第1の導電アーム241と、第2の導電アーム242と、導電ベース243とを含む。導電ベース243は第1の端子218に電気的に接続されている。加えて、第1の導電アーム241は、導電ベース243から延在し、第2の端子219に電気的に接続された端部を含む。さらに、第2の導電アーム242は、導電ベース243から延在し、第3の端子220に電気的に接続された端部を含む。
一実施形態において、図8Aのベクトルインダクタ200を、図9の導体252と同様の形状の導体を含むように変形してもよい。加えて、ベクトルインダクタは、図8Cの回路図240と同様の回路図によって表わすことができ、図8Cに示される第1、第2、および第3のインダクタ231〜233のインダクタンスを、ある程度、導体252の幾何学的特徴によって制御することができる。
たとえば、第1の導電アーム241の自己インダクタンス、したがって図8Cの第1のインダクタ231のインダクタンスは、第1の導電アーム241の長さZ1に基づき得る。加えて、第2の導電アーム242の自己インダクタンス、したがって図8Cの第2のインダクタ232のインダクタンスは、第2の導電アーム242の長さZ2に基づき得る。一実施形態において、長さZ1は約500μm〜約2500μmの範囲に含まれるように選択され、長さZ2は約500μm〜約2500μmの範囲に含まれる。アーム長の一例を示したが、他の構成が可能である。
さらに、第1および第2の導電アーム241、242間の相互インダクタンス、したがって図8Cの第3のインダクタ233のインダクタンスは、第1および第2の導電アーム241、242間の角度φに基づき得る。一実施形態において、角度φは約30°〜約90°の範囲に含まれるように選択される。アーム離間角度の範囲の一例を示しているが、他の構成が可能である。
図10Aは、別の実施形態に従うベクトルインダクタの導体262の平面図である。図10Aの導体262は、図10Aの導体262がさらに第1のスタブ253aと第2のスタブ253bと第3のスタブ253cとを含むことを除いて、図8Bの導体202と同様である。スタブ253a〜253cは、導体262を含むベクトルインダクタと、その他の回路および/または要素との間の電気的終端を設けるのに役立ち得る。導体262の他の詳細事項は先に述べたものと同様であってもよい。
図10Bは、別の実施形態に従うベクトルインダクタの導体272の平面図である。図10Bの導体272は、図10Bの導体272が第1のスタブ263aと第2のスタブ263bと第3のスタブ263cとをさらに含むことを除いて、図9の導体252と同様である。これらスタブはインピーダンス終端を設けるのに役立ち得る。導体272のその他の詳細事項は先に述べたものと同様であってもよい。
図11は、別の実施形態に従うベクトルインダクタ300の断面図である。ベクトルインダクタ300は、第1のサブアセンブリ312a、第2のサブアセンブリ312b、第3のサブアセンブリ312c、第4のサブアセンブリ312d、第5のサブアセンブリ312e、第6のサブアセンブリ312f、第7のサブアセンブリ312g、および第8のサブアセンブリ312hを含む。図11は8個のサブアセンブリを含む構成を示しているが、本明細書の教示は、これよりも多いまたは少ないサブアセンブリを用いる構成に適用できる。
第1のサブアセンブリ312aは、第1の誘電領域304aによって隔てられた第1の導体302aと第2の導体302bとを含む。加えて、第2のサブアセンブリ312bは、第2の誘電領域304bによって隔てられた第3の導体302cと第4の導体302dとを含む。さらに、第3のサブアセンブリ312cは、第3の誘電領域304cによって隔てられた第5の導体302eと第6の導体302fとを含む。加えて、第4のサブアセンブリ312dは、第4の誘電領域304dによって隔てられた第7の導体302gと第8の導体302hとを含む。さらに、第5のサブアセンブリ312eは、第5の誘電領域304eによって隔てられた第9の導体302iと第10の導体302jとを含む。加えて、第6のサブアセンブリ312fは、第6の誘電領域304fによって隔てられた第11の導体302kと第12の導体302lとを含む。さらに、第7のサブアセンブリ312gは、第7の誘電領域304gによって隔てられた第13の導体302mと第14の導体302nとを含む。加えて、第8のサブアセンブリ312hは、第8の誘電領域304hによって隔てられた第15の導体302oと第16の導体302pとを含む。
第1〜第8のサブアセンブリ312a〜312hは、接着層を用いて互いに物理的に接続されている。たとえば、第1のサブアセンブリ312aは、第1の接着層305aを用いて第2のサブアセンブリ312bに物理的に接続され、第2のサブアセンブリ312bは、第2の接着層305bを用いて第3のサブアセンブリ312cに物理的に接続され、第3のサブアセンブリ312cは、第3の接着層305cを用いて第4のサブアセンブリ312dに物理的に接続されている。加えて、第4のサブアセンブリ312dは、第4の接着層305dを用いて第5のサブアセンブリ312eに物理的に接続され、第5のサブアセンブリ312eは、第5の接着層305eを用いて第6のサブアセンブリ312fに物理的に接続され、第6のサブアセンブリ312fは、第6の接着層305fを用いて第7のサブアセンブリ312gに物理的に接続され、第7のサブアセンブリ312gは、第7の接着層305gを用いて第8のサブアセンブリ312hに物理的に接続されている。
示されているベクトルインダクタ300は、接着層によって互いに装着された複数のサブアセンブリを含む。特定の構成において、個々のサブアセンブリは各々プリント回路基板と関連していてもよく、複数のサブアセンブリを互いに物理的に接続することによってベクトルインダクタを形成してもよい。
示されている構成は、たとえば、ベクトルインダクタを独立した要素として用いる構成に適している可能性がある。
一実施形態において、誘電領域304a〜304hは、約2.7〜約10の範囲に含まれる比誘電率εrを有し、接着層305a〜305gは、約2.7〜約10の範囲に含まれる比誘電率εrを有する。しかしながら、他の構成が可能である。
接着層305a〜305gは任意の適切な接着剤を含み得る。一実施形態において、接着層305a〜305gは、FastRise27、Megtron-6、ビスマレイミドトリアジン(Bismaleimide Triazine)(BT)MGC 972 LD、83 NSLC、832 NSまたはNXのうちの少なくとも1つを含み得る。
一実施形態において、誘電領域304a〜304hは、先に述べた厚さt1を有し、導体302a〜302pは先に述べた厚さt2を有し、接着層305a〜305gは約8μm〜約50μmの範囲に含まれる厚さを有する。厚さ寸法の一例を示しているが、他の構成が可能である。
一実施形態において、ベクトルインダクタの導体は、互いにほぼ同一の大きさおよび形状を有する。しかしながら、テーパ形状構成等の他の構成が可能である。
図11には示されていないが、ベクトルインダクタ300を、ベクトルインダクタの導体を互いに平行に電気的に接続するための導電側壁を含むように構成してもよい。加えて、ベクトルインダクタ300を、外部要素または回路への電気的接続を与えるための2つ以上の電気端子を含むように構成してもよい。
図12Aは、別の実施形態に従うPCB280の概略図であり上からおよび下からの斜視図である。PCBは、その中に作成されたU字形のベクトルインダクタ285を含む。
PCB280は、上面281aと下面281bとを含む。示されている構成において、第1の要素291、第2の要素292、および第3の要素293が、PCB280の上面281aに装着されている。加えて、第1の要素291はU字形ベクトルインダクタ285の第1の上面端子に電気的に接続され、第2の要素292はU字形ベクトルインダクタ285の第2の上面端子に電気的に接続され、第3の要素293はU字形ベクトルインダクタ285の第3の上面端子に電気的に接続されている。さらに、第4の要素294、第5の要素295、および第6の要素296が、PCB280の下面281bに装着されている。加えて、第4の要素294はU字形ベクトルインダクタ285の第1の下面端子に電気的に接続され、第5の要素295はU字形ベクトルインダクタ285の第2の下面端子に電気的に接続され、第6の要素296はU字形ベクトルインダクタ285の第3の下面端子に電気的に接続されている。
第1〜第6の要素291〜296は、たとえば、SMC、IC、またはその組合わせを含む、さまざまなやり方で実現し得る。さらに、U字形ベクトルインダクタ285を他のやり方で接続する場合はそちらを優先し、第1〜第6の要素291〜296のうちのすべてまたは一部を省略してもよい。
一実施形態において、第1〜第6の要素291〜296は表面実装キャパシタを含み、U字形ベクトルインダクタ285および表面実装キャパシタは、LC共振回路として動作する。別の実施形態において、第1〜第6の要素291〜296は、制御可能な容量を有する1つ以上の可変キャパシタを含むICを含む。
一実施形態において、示されているPCB280はブリッジT型フィルタの一部を含む。別の実施形態において、示されているPCB280は、図3BのRF信号処理回路40の一部を含む。
示されているPCB280はU字形ベクトルインダクタを含むが、一実施形態において、V字形ベクトルインダクタを含む場合はこれを優先してU字形ベクトルインダクタを省略する。
図12Bは、一実施形態に従う、図12AのPCB280の線12B−12Bに沿う断面図である。図12Cは、一実施形態に従う、図12AのPCB280の線12C−12Cに沿う断面図である。
図12Bおよび図12Cに示される断面において、ベクトルインダクタ285は、積層体に配置され誘電体154によって隔てられた第1〜第8の導体152a〜152hを含む。PCB280はさらにビア158を含み、ビア158は、ベクトルインダクタ285の導電側壁として機能することにより、積層体の第1の側部299a、積層体の第2の側部299b、および積層体の第3の側部299cに沿って、隣接する導体を互いに電気的に接続する。
PCB280が示すベクトルインダクタは、ベクトルインダクタの導体の積層体の中に8個の導体を含んでいるが、本明細書の教示は、積層体の中にこれよりも多いまたは少ない導体を含む構成に適用することができる。
図12Bおよび図12Cに示されるように、導体の積層体の第1、第2、および第3の側部299a〜299cは、テーパ形状にされて導体間の相互結合の相違を補償している。図12Bおよび図12Cはベクトルインダクタ285の側部がテーパ形状の構成を示しているが、本明細書の教示は、側部が実質的に直線状の導体積層体をベクトルインダクタ285が含む構成にも適用することができる。加えて、本明細書の教示は、テーパ形状の側部と実質的に直線状の側部とを組合わせたものを含む導体積層体にも適用することができる。たとえば、一実施形態において、ベクトルインダクタ285の第1の側部299aはテーパ形状で、ベクトルインダクタ285の第2および第3の側部299b、299cは実質的に直線状である。
図13は、別の実施形態に従うPCB400の断面図である。PCB400は、分割器変成器412と、RF信号処理回路413と、結合器変成器414とを含むように実現されている。PCB400は上面401aと下面401bとを含む。
RF信号処理回路413の示されている部分は、第1のベクトルインダクタ421a、第2のベクトルインダクタ421b、第1のキャパシタ要素422a、第2のキャパシタ要素422b、第3のキャパシタ要素422c、および第4のキャパシタ要素422dを含む。示されているRF信号処理回路413は、2つのベクトルインダクタと4つのキャパシタ要素とを含むが、RF信号処理回路413は、図13に示される断面図では見えない、その他のベクトルインダクタ、キャパシタ、および/または他の回路を含み得る。たとえば、RF信号処理回路413は、分割器変成器412から出力されたN個の分割信号各々を処理して結合器変成器414のためのN個の処理済信号を生成するための回路を含み得る。Nは整数である。
図13に示されるように、第1および第2のベクトルインダクタ421a、421bは、6個の導体の積層体を用いてPCB400の内部に実現される。第1および第2のキャパシタIC 422a、422bはPCB400の上面401aに装着され、第3および第4のキャパシタIC 422c、422dはPCB400の下面401bに装着されている。
示されている構成において、分割器変成器412を用いて6個の分割出力を生成することができ、分割器変成器412は12個の変成器巻線を含み得る。分割器変成器412は折重ね構成でPCB400内で実現されており、第1の6個の変成器巻線は、分割器生成器412の第2の6個の変成器巻線に隣接するように実現されている。しかしながら、他の構成が可能である。たとえば、分割器変成器412を、4個の変成器巻線の3つの部分を用いて、3個の変成器巻線の4つの部分を用いて、または2個の変成器巻線の6つの部分を用いて実現してもよい。加えて、PCB400が十分な数の導電層を含むとき、分割器変成器412をを折重ねなしで実現してもよい。
一実施形態において、分割器変成器はP個の変成器巻線を含み、分割器変成器はP/Q個の変成器巻線のQ個の部分を含む折重ね構成で実現される。Pは4以上の整数、Qは2以上の整数、P/Qは2以上の整数である。しかしながら、たとえば折重ねなしの構成を含む他の構成が可能である。
示されている構成において、結合器変成器414は、入力として6個の処理済信号を受けることができ、12個の巻線を含み得る。特定の構成において、結合器変成器414は分割器変成器412と同様の構造を有する。たとえば、特定の実現例において、分割器変成器を、信号の流れの方向を逆にすることで、結合器変成器として動作させてもよい。
一実施形態において、PCB400は、銅等の導体からなる1つおきの層と、FR−4基板等の誘電体とを含む。別の実施形態において、PCB400は、銅および/または銀等の導体からなる1つおきの層と、アルミナ等のセラミック誘電体とを含む、低温同時焼成セラミック(LTCC)多層PCBを含む。PCB400のその他の詳細事項は先に述べたものと同様であってもよい。
図14Aおよび図14Bは、さまざまな実施形態に従う共振回路の概略図である。
図14Aは、並列共振LC回路710の概略図である。並列共振LC回路710は、第1の端子721と、第2の端子722と、第1のキャパシタ711aと、第2のキャパシタ711bと、ベクトルインダクタ712とを含む。示されている構成において、第1および第2のキャパシタ711a、711bは容量値C/2を有する。
図14Aは、並列共振LC回路710の概略図である。並列共振LC回路710は、第1の端子721と、第2の端子722と、第1のキャパシタ711aと、第2のキャパシタ711bと、ベクトルインダクタ712とを含む。示されている構成において、第1および第2のキャパシタ711a、711bは容量値C/2を有する。
ベクトルインダクタ712は、導電側壁708を用いてそれぞれの端部で互いに電気的に接続されている導体700の積層体を含む。第1のキャパシタ711aは、積層体700の最も上にある導体702と並列に電気的に接続され、第2のキャパシタ711bは、積層体700の最も下にある導体701と並列に電気的に接続されている。特定の実現例において、導体の積層体700は、この積層体の上方から見たときに実質的に矩形となるように実現された導体を含む。
図14Bは、直列共振LC回路720の概略図である。直列共振LC回路720は、第1の上部端子721aと、第2の上部端子722aと、第1の下部端子721bと、第2の下部端子722bと、第1のキャパシタ711aと、第2のキャパシタ711bと、ベクトルインダクタ712とを含む。
第1のキャパシタ711aは、第1の上部端子721aと、積層体700の最も上にある導体702の第1の端部との間に直列に電気的に接続されている。積層体700の最も上にある導体702の第2の端部は、第2の上部端子722aに電気的に接続されている。第2のキャパシタ711bは、第1の下部端子721bと積層体700の最も下にある導体701の第1の端部との間に直列に電気的に接続されている。積層体700の最も下にある導体701の第2の端部は、第2の下部端子722bに電気的に接続されている。
図14Aの並列共振LC回路710および図14Bの直列共振LC回路720は、ベクトルインダクタを含み得る共振回路の2つの例を示している。しかしながら、ベクトルインダクタは共振回路の他の構成に含まれていてもよい。
図15は、一実施形態に従うフィルタ800の概略図である。フィルタ800は、フィルタ入力端子821およびフィルタ出力端子822を含む。フィルタ800は、第1のキャパシタ811、第2のキャパシタ812、第3のキャパシタ813、第4のキャパシタ814、第5のキャパシタ815、第6のキャパシタ816、第1のベクトルインダクタ801、第2のベクトルインダクタ802、第3のベクトルインダクタ803、および第4のベクトルインダクタ804を含む。
第1のキャパシタ811は、フィルタ入力端子821に電気的に接続された第1の端部と、第1のベクトルインダクタ801の第1の端子に電気的に接続された第2の端部とを含む。第2のキャパシタ812は、第1のベクトルインダクタ801の第2の端子に電気的に接続された第1の端部と、第5のキャパシタ815の第1の端部、第2のベクトルインダクタ802の第1の端子、および第3のベクトルインダクタ803の第1の端子に電気的に接続された第2の端部とを含む。第3のキャパシタ813は、第3のベクトルインダクタ803の第2の端子に電気的に接続された第1の端部と、第1の電圧V1に電気的に接続された第2の端部とを含む。第4のキャパシタ814は、第2のベクトルインダクタ802の第2の端子に電気的に接続された第1の端部と、第1の電圧V1に電気的に接続された第2の端部とを含む。第5のキャパシタ815はさらに、第4のベクトルインダクタ804の第1の端子に電気的に接続された第2の端部を含む。第6のキャパシタ816は、第4のベクトルインダクタ804の第2の端子に電気的に接続された第1の端部と、フィルタ出力端子822に電気的に接続された第2の端部とを含む。
示されているフィルタ800は、Chebyshevフィルタとして実現される。特定の構成において、第1〜第6のキャパシタ811〜816は、1つ以上のIC上に配置された可変キャパシタを用いて、独立した要素を用いて、またはこれらの組合わせを用いて、実現される。フィルタ800は、ベクトルインダクタを含み得るフィルタの一例を示しているが、ベクトルインダクタは、フィルタの他の構成におよび/または他の回路に含まれていてもよい。
応用
上記実施形態のうちのいくつかは、プログラマブルデュプレクサおよびプログラマブルフィルタに関連する例を提供している。しかしながら、これら実施形態の原理および利点は他の適切なシステムまたは装置において使用することができる。
上記実施形態のうちのいくつかは、プログラマブルデュプレクサおよびプログラマブルフィルタに関連する例を提供している。しかしながら、これら実施形態の原理および利点は他の適切なシステムまたは装置において使用することができる。
結論
明らかに文脈がそうでないことを要求しない限り、明細書および請求項全体において、「含む/備える」等の用語は、排他的または網羅的な意味とは逆に、包括的な意味で、すなわち「〜を含むがそれに限定されない」という意味で理解されるべきものである。本明細書で一般的に使用されている「結合される」という用語は、2つ以上の要素が直接接続されるかまたは1つ以上の中間要素を介して接続されることを意味する。同様に、本明細書で一般的に使用されている「接続される」という用語は、2つ以上の要素が直接接続されるかまたは1つ以上の中間要素を介して接続されることを意味する。加えて、「本明細書において」、「上記」、「下記」という用語および同様の意味の用語は、本願で使用される場合、本願の特定の部分ではなく本願全体を指している。文脈が許す場合、上記「詳細な説明」の、単数形または複数形を用いる用語はそれぞれ、複数形または単数形も含み得る。2つ以上の項目のリストについて言及するときの「または」という用語は、この用語の以下の解釈、すなわち、リスト内の項目のうちのいずれか、リスト内の項目すべて、および、リスト内の項目の任意の組合わせを、すべてカバーする。
明らかに文脈がそうでないことを要求しない限り、明細書および請求項全体において、「含む/備える」等の用語は、排他的または網羅的な意味とは逆に、包括的な意味で、すなわち「〜を含むがそれに限定されない」という意味で理解されるべきものである。本明細書で一般的に使用されている「結合される」という用語は、2つ以上の要素が直接接続されるかまたは1つ以上の中間要素を介して接続されることを意味する。同様に、本明細書で一般的に使用されている「接続される」という用語は、2つ以上の要素が直接接続されるかまたは1つ以上の中間要素を介して接続されることを意味する。加えて、「本明細書において」、「上記」、「下記」という用語および同様の意味の用語は、本願で使用される場合、本願の特定の部分ではなく本願全体を指している。文脈が許す場合、上記「詳細な説明」の、単数形または複数形を用いる用語はそれぞれ、複数形または単数形も含み得る。2つ以上の項目のリストについて言及するときの「または」という用語は、この用語の以下の解釈、すなわち、リスト内の項目のうちのいずれか、リスト内の項目すべて、および、リスト内の項目の任意の組合わせを、すべてカバーする。
加えて、本明細書で使用される、特に「できる」、「し得る」、「たとえば」、「〜等の」といった仮定の表現は、特に他の指定がない限り、または使用されている文脈の範囲においてそれ以外の理解がなされない限り、特定の特徴、要素、および/または状態が、ある実施形態には含まれその他の実施形態には含まれないことを伝えることを概ね意図している。よって、このような仮定表現は一般的に、特徴、要素、および/または状態が、1つ以上の実施形態でいずれにせよ必要であることを示唆することを意図しているのではなく、または、これら特徴、要素、および/または状態が特定の実施形態に含まれているのかまたは特定の実施形態で実施されるのか、著者からの情報または刺激があってもなくても判断するための論理を、1つ以上の実施形態が必然的に含むことを示唆することを意図しているのでもない。
上記本発明の実施形態の詳細な説明は、網羅的であること、または本発明を開示されている上記形態そのものに限定することを意図しているのではない。上記本発明の具体的な実施形態および例は例示のためのものであるが、本発明の範囲の中でさまざまな等価の変形が可能であることを当業者は理解するであろう。たとえば、プロセスまたはブロックは所与の順序で示しているが、代替の実施形態ではステップを含む決まった手順を実行してもよく、または、それとは異なる順序のブロックを含むシステムを採用してもよく、いくつかのプロセスまたはブロックを、削除、移動、追加、細分割、結合、および/または修正してもよい。これらプロセスまたはブロックは各々、さまざまな異なるやり方で実現し得る。また、プロセスまたはブロックは連続して実行されるものとして示される場合があるが、これらプロセスまたはブロックを代わりに並列に実行してもよく、または異なるタイミングで実行してもよい。
本明細書に示す本発明の教示は、上記システムだけでなく他のシステムに適用することができる。上記さまざまな実施形態の要素および作用を組合わせてさらに他の実施形態を提供することができる。
本発明の特定の実施形態について説明してきたが、これら実施形態は、専ら例示のために示しているのであって、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。実際、本明細書に記載の新たな方法およびシステムは他のさまざまな形態で実施し得る。さらに、本開示の精神から逸脱することなく本明細書に記載の方法およびシステムの形態においてさまざまな省略、置換、および変更を行ない得る。以下の請求項およびその均等物は、本開示の範囲と精神に含まれるであろうこのような形態または変形を包含することを意図している。
Claims (40)
- 装置であって、
ベクトルインダクタを備え、前記ベクトルインダクタは、
第1の端子および第2の端子を含む2つ以上の端子と、
異なる導電層に配置された3つ以上の導体を含む導体の積層体とを含み、前記異なる導電層は各々誘電体によって隔てられており、
前記3つ以上の導体は、第1の導体と第2の導体と第3の導体とを含み、前記第1の導体、前記第2の導体、および前記第3の導体は各々、第1の端部と前記第1の端部の反対側の第2の端部とを含み、
前記第1の導体の第1の端部、前記第2の導体の第1の端部、および前記第3の導体の第1の端部は、前記積層体の第1の側部に沿って互いに電気的に接続されており、
前記第1の導体の第2の端部、前記第2の導体の第2の端部、および前記第3の導体の第2の端部は、前記積層体の第2の側部に沿って互いに電気的に接続されており、
前記第1の導体の第1の端部は前記第1の端子に電気的に接続されており、前記第1の導体の第2の端部は前記第2の端子に電気的に接続されている、装置。 - 前記積層体中の隣合う導体は、少なくとも0.5の結合係数で相互に結合されている、請求項1に記載の装置。
- 前記結合係数は0.9よりも大きい、請求項2に記載の装置。
- プリント回路基板(PCB)をさらに備え、前記ベクトルインダクタは前記PCBに組込まれており、前記異なる導電層は前記PCBの複数の導電層を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の導体は、前記積層体の最も下にある導体を含み、
前記導体の積層体はさらに、前記積層体の最も上にある導体を含み、前記最も上にある導体は、第1の端部と前記第1の端部の反対側にある第2の端部とを含み、
前記2つ以上の端子はさらに、前記最も上にある導体の第1の端部に電気的に接続された第3の端子と、前記最も上にある導体の第2の端部に電気的に接続された第4の端子とを含む、請求項4に記載の装置。 - 前記積層体の第1の側部および第2の側部はテーパ形状にされて前記積層体の3つ以上の導体間の相互結合の相違を補償する、請求項5に記載の装置。
- 前記PCBの第1の面に配置され前記ベクトルインダクタの第1の端子に電気的に接続された第1のキャパシタ要素と、
前記PCBの第1の面に配置され前記ベクトルインダクタの第2の端子に電気的に接続された第2のキャパシタ要素と、
前記PCBの第2の面に配置され前記ベクトルインダクタの第3の端子に電気的に接続された第3のキャパシタ要素とをさらに備え、前記PCBの第2の面は前記第1の面の反対側にあり、
前記PCBの第2の面に配置され前記ベクトルインダクタの第4の端子に電気的に接続された第4のキャパシタ要素をさらに備える、請求項5に記載の装置。 - 前記PCBに組込まれた分割器変成器をさらに備え、前記ベクトルインダクタの第1の端子は前記分割器変成器の出力に電気的に接続され、前記分割器変成器は、折重ね構成の前記PCBの複数の導電層で実現された複数の巻線を含み、前記複数の巻線の数は前記PCBの複数の導電層の数よりも多い、請求項5に記載の装置。
- 前記ベクトルインダクタは表面実装要素(SMC)を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の導体、前記第2の導体、および前記第3の導体は、同一形状を有し隣合っている、請求項1に記載の装置。
- 装置であって、
ベクトルインダクタを備え、前記ベクトルインダクタは、
異なる導電層に配置された3つ以上の導体を含む導体の積層体を含み、前記異なる導電層は各々誘電体によって隔てられており、
前記3つ以上の導体は、第1の導体と第2の導体と第3の導体とを含み、前記第1の導体、前記第2の導体、および前記第3の導体は各々、導電ベースと、前記導電ベースから延在している第1の導電アームと、前記導電ベースから延在している第2の導電アームとを含み、
前記第1の導体の導電ベース、前記第2の導体の導電ベース、および前記第3の導体の導電ベースは、前記積層体の第1の側部に沿って互いに電気的に接続されており、
前記第1の導体の第1の導電アームの端部、前記第2の導体の第1の導電アームの端部、および前記第3の導体の第1の導電アームの端部が、前記積層体の第2の側部に沿って互いに電気的に接続されており、
前記第1の導体の第2の導電アームの端部、前記2の導体の第2の導電アームの端部、および前記第3の導体の第2の導電アームの端部が、前記積層体の第3の側部に沿って互いに電気的に接続されている、装置。 - 前記積層体中の隣合う導体は、0.9よりも大きい結合係数で相互に結合されている、請求項11に記載の装置。
- 前記3つ以上の導体は、前記積層体の上方から見たときに実質的にU字形を有している、請求項11に記載の装置。
- 前記3つ以上の導体は、前記積層体の上方から見たときに実質的にV字形を有している、請求項11に記載の装置。
- 前記第1の導体の第1の導電アームおよび前記第1の導体の第2の導電アームは、長さが異なっている、請求項11に記載の装置。
- 前記第1の導体、前記第2の導体、および前記第3の導体は、同一形状を有し隣合っている、請求項11に記載の装置。
- 第1の端子と第2の端子と第3の端子とを含む3つ以上の端子をさらに備え、
前記第1の導体の導電ベースは前記第1の端子に電気的に接続され、前記第1の導体の第1の導電アームの端部は前記第2の端子に電気的に接続され、前記第1の導体の第2の導電アームの端部は前記第3の端子に電気的に接続されている、請求項11に記載の装置。 - 前記第1の端子と前記第1の導体の導電ベースとの電気的接続は、前記第1の導体の導電ベースの中心からオフセットされている、請求項17に記載の装置。
- プリント回路基板(PCB)をさらに備え、前記ベクトルインダクタは前記PCBに組込まれており、前記異なる導電層は前記PCBの複数の導電層を含む、請求項17に記載の装置。
- 前記第1の導体は、前記積層体の最も下にある導体を含み、
前記導体の積層体はさらに、前記積層体の最も上にある導体を含み、前記最も上にある導体は、導電ベースと、前記導電ベースから延在している第1の導電アームと、前記導電ベースから延在している第2の導電アームとを含み、
前記3つ以上の端子はさらに、第4の端子と第5の端子と第6の端子とを含み、前記最も上にある導体の導電ベースは前記第4の端子に電気的に接続され、前記最も上にある導体の第1の導電アームの端部は前記第5の端子に電気的に接続され、前記最も上にある導体の第2の導電アームの端部は前記第6の端子に電気的に接続されている、請求項19に記載の装置。 - 前記積層体の第1の側部、第2の側部、または第3の側部のうちの少なくとも1つは、テーパ形状にされて前記積層体の3つ以上の導体間の相互結合の相違を補償する、請求項20に記載の装置。
- 前記PCBの第1の面に配置され前記ベクトルインダクタの第1の端子に電気的に接続された第1のキャパシタ要素と、
前記PCBの第1の面に配置され前記ベクトルインダクタの第2の端子に電気的に接続された第2のキャパシタ要素と、
前記PCBの第1の面に配置され前記ベクトルインダクタの第3の端子に電気的に接続された第3のキャパシタ要素と、
前記PCBの第2の面に配置され前記ベクトルインダクタの第4の端子に電気的に接続された第4のキャパシタ要素とをさらに備え、前記PCBの第2の面は前記第1の面の反対側にあり、
前記PCBの第2の面に配置され前記ベクトルインダクタの第5の端子に電気的に接続された第5のキャパシタ要素と、
前記PCBの第2の面に配置され前記ベクトルインダクタの第6の端子に電気的に接続された第6のキャパシタ要素とをさらに備える、請求項20に記載の装置。 - 前記PCBに組込まれた分割器変成器をさらに備え、前記ベクトルインダクタの第1の端子は前記分割器変成器の出力に電気的に接続され、前記分割器変成器は、折重ね構成の前記PCBの複数の導電層で実現された複数の巻線を含み、前記複数の巻線の数は前記PCBの複数の導電層の数よりも多い、請求項19に記載の装置。
- 前記ベクトルインダクタは表面実装要素(SMC)を含む、請求項11に記載の装置。
- 装置であって、
3つ以上の誘導性素子を含むベクトルインダクタを備え、前記3つ以上の誘導性素子は、
第1の導電層に配置された第1の誘導性素子と、
第2の導電層に配置された第2の誘導性素子と、
第3の導電層に配置された第3の誘導性素子とを含み、
前記第1の導電層、前記第2の導電層、および前記第3の導電層は各々、1つ以上の誘電層によって隔てられており、
前記3つ以上の誘導性素子は、並列に電気的に接続されており、前記3つ以上の誘導性素子は、前記ベクトルインダクタの総インダクタンスが、前記3つ以上の誘導性素子間が相互結合されていることによる並列の組合わせによって低減されないように配置されている、装置。 - 前記第1の誘導性素子、前記第2の誘導性素子、および前記第3の誘導性素子は、同一形状を有し隣合っている、請求項25に記載の装置。
- インダクタ装置であって、
複数の導電素子を備え、前記導電素子は各々、導電材料からなる個別パッチとして形成されており、前記導電素子は縦方向積層体において互いに関連して配置されており、
少なくとも2つ以上の隣合う導電素子間に配置された誘電体を備え、前記誘電体は、前記導電素子のうちの隣合う導電素子間の相互インダクタンス係数が少なくとも二分の一(1/2)以上となるのに十分薄い、装置。 - 前記2つ以上の導電素子間に配置された誘電体の比誘電率は、1よりも遥かに小さい誘電損失正接を示す、請求項27に記載の装置。
- 前記導電素子は各々、2つ以上の隣接する導電素子に電気的に接続されている、請求項27に記載の装置。
- 前記インダクタは並列共振回路の一部をさらに含み、前記インダクタは、前記縦方向積層体における最も上の導電素子のみを介して第1のキャパシタに直接接続され、第2のキャパシタが、前記縦方向積層体における最も下の導電素子のみを介して直接接続されており、最も下の導電層と最も上の導電層との間に配置されたその他の導電素子は、直接導体経路を介して第1または第2のキャパシタに接続されていない、請求項27に記載の装置。
- 前記その他の導電素子のうちの2つ以上は互いに接続されている、請求項30に記載の装置。
- 前記インダクタは直列共振回路の一部をさらに含み、前記インダクタは、前記縦方向積層体における最も上の導電素子のみを介して第1のキャパシタに直接接続され、最も下の導電素子が、前記縦方向積層体における第2のキャパシタのみに直接接続され、最も下の導電層と最も上の導電層との間に配置されたその他の導電素子は、直接導体経路を介して第1または第2のキャパシタに接続されていない、請求項27に記載の装置。
- 前記その他の導電素子のうちの2つ以上は互いに接続されている、請求項32に記載の装置。
- 前記インダクタは、
(i)プリント回路基板としての、誘電層のうちの所与の1つの誘電層と、
(ii)前記基板の両側に配置された金属としての、2つの導体とを含む、
サブアセンブリを含む、請求項27に記載の装置。 - 前記プリント回路基板は埋込まれたキャパシタ層を有する、請求項34に記載の装置。
- 前記インダクタは、接着層で互いに装着された複数のサブアセンブリを含む、請求項34に記載の装置。
- インダクタ装置であって、
各々が、導電材料からなる個別パッチとして形成されている、複数の導体を備え、前記導体は、縦方向において互いに関連して配置されることにより導体積層体を形成し、
2つ以上の隣合う導電素子間に配置された薄い誘電体を備え、前記誘電体の厚さは真隣の導電素子の厚さよりも小さい、インダクタ装置。 - 前記導体は、入力端から出力端まで延在する少なくとも2つの平行な側壁を有する金属の概ね矩形のストリップから形成されている、請求項37に記載の装置。
- 導電フィールド経路が入力端から出力端まで直線となるような形状を有する、請求項37に記載の装置。
- 前記積層体の最も上にある導体および最も下にある導体のうちの少なくとも1つは、前記積層体の内部の導体よりも厚い、請求項37に記載の装置。
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