SE516361C2 - LC tank formed on a low resistivity substrate for use in resonators used in microwave filters, oscillators etc., has adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents balance out - Google Patents

LC tank formed on a low resistivity substrate for use in resonators used in microwave filters, oscillators etc., has adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents balance out

Info

Publication number
SE516361C2
SE516361C2 SE0001801A SE0001801A SE516361C2 SE 516361 C2 SE516361 C2 SE 516361C2 SE 0001801 A SE0001801 A SE 0001801A SE 0001801 A SE0001801 A SE 0001801A SE 516361 C2 SE516361 C2 SE 516361C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
substrate
loop
tank
bands
tank according
Prior art date
Application number
SE0001801A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0001801L (en
SE0001801D0 (en
Inventor
Haakan Berg
Spartak Gevorgian
Harald Jacobsson
Original Assignee
Ericsson Telefon Ab L M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ericsson Telefon Ab L M filed Critical Ericsson Telefon Ab L M
Priority to SE0001801A priority Critical patent/SE516361C2/en
Publication of SE0001801D0 publication Critical patent/SE0001801D0/en
Priority to AU2001258978A priority patent/AU2001258978A1/en
Priority to PCT/SE2001/001045 priority patent/WO2001088967A1/en
Publication of SE0001801L publication Critical patent/SE0001801L/xx
Publication of SE516361C2 publication Critical patent/SE516361C2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J3/00Continuous tuning
    • H03J3/20Continuous tuning of single resonant circuit by varying inductance only or capacitance only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006Printed inductances

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

An LC tank is formed on a lossy substrate with adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents relating to individual strips (1) induced in the substrate (3) balance one another out leading to high Q-values. A pair of back to back coupled diodes (18,19) are between the tank input terminals and a pair of DC leads (16,17) are arranged between the midpoint of the inductor structure and the midpoint between the diodes.

Description

20 25 30 35 516 361 2 o u: n u ø v I » n o oo luster i polykiselkondensatorn och tankens induktiva del. US-A-5 959 515 liggar til grund för den indledande delen av krav 1. 20 25 30 35 516 361 2 o u: n u ø v I »n o oo luster in the polysilicon capacitor and the inductive part of the tank. US-A-5 959 515 forms the basis for the preamble of claim 1.

Förlusterna för en given tank kan uttryckas med hjälp av Q-faktorn, som i ett enkelt fall kan betraktas som kvoten mellan den bevarade magnetiska energin och förlusterna. Särskilt förluster i substratet minskar Q- värdet för kända komponenter.The losses for a given tank can be expressed using the Q-factor, which in a simple case can be considered as the ratio between the conserved magnetic energy and the losses. In particular, losses in the substrate reduce the Q value of known components.

Kisel, som har många goda egenskaper, bland annat ett relativt lågt pris, är inte ett idealiskt material för substrat i LC-tankar, eftersom dess för- lustegenskaper ligger i intervallet 0,0001 - 20 Qm. Den relativt låga resistansen hos detta material gör att virvelströmmar induceras i substratet, som i sin tur ger upphov till förluster i induktorn eller tanken.Silicon, which has many good properties, including a relatively low price, is not an ideal material for substrates in LC tanks, as its loss properties are in the range 0.0001 - 20 Qm. The relatively low resistance of this material causes eddy currents to be induced in the substrate, which in turn gives rise to losses in the inductor or tank.

Tankförluster kan övervinnas med hjälp av halvledarsubstrat som galliumarsenid eller andra substrat med hög resistivitet, p > 100 Qm, men dessa substratmaterial är relativt dyrbara.Tank losses can be overcome by means of semiconductor substrates such as gallium arsenide or other substrates with high resistivity, p> 100 Qm, but these substrate materials are relatively expensive.

Vid mikrovågsfrekvenser blir de totala förlusterna summan av den resistiva förlusten från strömmarna som löper längs banden och de dielektriska förlusterna i omgivande dielektrikum, exempelvis i substratet.At microwave frequencies, the total losses become the sum of the resistive loss from the currents flowing along the bands and the dielectric losses in the surrounding dielectric, for example in the substrate.

Förlusterna och den totala verkningsgraden hos induktansen beror inte bara på geometrin och materialen, utan också på hur induktorema ligger kopplade i den aktuella tillämpningen. Dessa effekter skall nedan beröras kortfattat, under hänvisning till lämpliga modeller för en induktorstruktur med vissa inneboende egenskaper.The losses and the total efficiency of the inductance depend not only on the geometry and the materials, but also on how the inductors are connected in the current application. These effects shall be briefly discussed below, with reference to appropriate models for an inductor structure with certain inherent characteristics.

Figuren 1 visar en enkel slinga på ett dielektriskt eller halvledande substrat, eventuellt med ett jordplan på baksidan av substratet. Figuren 2 visar induktorn från figuren 1 itvärsnitt.Figure 1 shows a single loop on a dielectric or semiconducting substrate, possibly with a ground plane on the back of the substrate. Figure 2 shows the inductor from the 1 clock 1 in cross section.

Figuren 3 visar en känd meanderstruktur, som kräver ett jordplan för returströmmen. Figuren 4 visar induktorn från figuren 3 i tvärsnitt. lnduktcrns anslutningspunkter kan kopplas i olika kombinationer.Figure 3 shows a known meander structure, which requires a ground plane for the return current. Figure 4 shows the inductor from fi clock 3 in cross section. The connection points of the inductor can be connected in different combinations.

Figurerna 5, 6 och 7 visar tre huvudmodeller som motsvarar olika sätt att ansluta induktorn och att eventuellt använda jordplanet för de plana induktorerna enligt figurerna 1 - 4. l figuren 5 har induktorn ett jordplan och är kopplad som en dubbelport, dvs ingångarna ligger mellan uttagsbandet och jordplanet, medan utgången ligger mellan uttaget i andra änden på bandet och uttaget till det närliggande jordplanet. 10 15 20 25 30 516 361 s I konfigurationen enligt figuren 5 går returströmmarna genom jordplanet och en parasitär kapacitans Cp respektive resistans Rp uppkommer mellan induktorns band och jordplanet. I figuren betecknar rsmp förlusterna i banden och jordplanet. Ytterligare ohmska förluster (absorption av fria laddningsbärare) uppkommer om substratet består av en halvledare med fria laddningsbärare. Dessa fria laddningsbärare ger upphov till sub- stratströmmar mellan punkter på banden som har olika potential (jfr figuren 2). De förluster som är förknippade med detta motsvaras i figuren av shuntförlusterna Rs. Cs är den parasitära kapacitansen på grund av kapacitiv koppling mellan banden och genom det dielektriska substratet.Figures 5, 6 and 7 show three main models that correspond to different ways of connecting the inductor and possibly using the ground plane for the flat inductors according to Figures 1 - 4. In Figure 5, the inductor has a ground plane and is connected as a double port, ie the inputs are between the outlet band and the ground plane, while the exit is between the socket at the other end of the belt and the socket to the adjacent ground plane. 10 15 20 25 30 516 361 s In the configuration according to clock 5, the return currents pass through the ground plane and a parasitic capacitance Cp and resistance Rp, respectively, arise between the inductor band and the ground plane. In fi guren, rsmp denotes the losses in the bands and the ground plane. Additional ohmic losses (absorption of free charge carriers) occur if the substrate consists of a semiconductor with free charge carriers. These free charge carriers give rise to substrate currents between points on the belts that have different potentials (cf. fi clock 2). The losses associated with this correspond in the av gure of the shunt losses Rs. Cs is the parasitic capacitance due to capacitive coupling between the bands and through the dielectric substrate.

Slutligen motsvaras förlusterna på grund av parasitära strömmar, i figuren 1a markerad med streckade linjer som är vinkelräta mot huvudströmmens riktning, av förlusterna i rsubsi, i modellen enligt figuren 5.Finally, the losses due to parasitic currents, in fi guren 1a marked with dashed lines perpendicular to the direction of the main current, correspond to the losses in rsubsi, in the model according to fi guren 5.

Figuren 6 visar en enportskonfiguration, där strukturen har ett jordplan på baksidan av substratet och där utporten är kortsluten.Figure 6 shows a single-port configuration, where the structure has a ground plane on the back of the substrate and where the output port is short-circuited.

Komponenterna motsvarar dem i figuren 5.The components correspond to those in Figure 5.

För induktorn i figuren 7 finns inget jordplan eller så har ingen av bandanslutningarna jordats. I detta fall finns ingen parasitär kapacitans Cp respektive resistans Rp.There is no ground plane for the inductor in the 7 clock 7 or none of the belt connections has been earthed. In this case there is no parasitic capacitance Cp or resistance Rp.

Man kan visa att kretsarna enligt figurerna 5 - 7 i många fall kan omformas till den enklare krets som avbildas i figuren 8.It can be shown that the circuits according to Figures 5 - 7 can in many cases be transformed into the simpler circuit depicted in Figure 8.

Man bör observera att om man använder sig av den förenklade bilden enligt figuren 8 för konfigurationen i figuren 7 så är R lika med Rs, C lika med Cs och r lika med rsubs., + rsmp. Man kan på motsvarande sätt visa att parametrarna i den förenklade varianten enligt figuren 8 också kan uttryckas med hjälp av värden som beräknas utgående från .parametrarna enligt figurerna 5 och 6.It should be noted that if one uses the simplified image according to figuren 8 for the configuration in figuren 7 then R is equal to Rs, C is equal to Cs and r is equal to rsubs., + Rsmp. Correspondingly, it can be shown that the parameters in the simplified variant according to figuren 8 can also be expressed by means of values which are calculated on the basis of the parameters according to figuren 5 and 6.

Enligt den kända teknik som presenteras i "On-chip Spiral lnductors With Patterned Ground Shields for Si-based RFlCs", av Yue mfl, IEEE Journ. Solid State Circuits vol. 33, nr 5, sidan 743, 1998 (D3), kan man uttrycka Q-faktorn för en förenklad krets enligt ovan med följande formel: Q=É._______R .(1_r2_C___0,2LC) r (DL L R+r(1+T) 10 15 20 25 30 35 516 361 4 u u 'nu nu l ovanstående formel är R lika med Rs, och r är lika med rsubst, + rsm-p.According to the prior art presented in "On-chip Spiral Inductors With Patterned Ground Shields for Si-based RFlCs", by Yue m fl, IEEE Journ. Solid State Circuits vol. 33, No. 5, page 743, 1998 (D3), one can express the Q-factor for a simplified circuit as above with the following formula: Q = É ._______ R. (1_r2_C ___ 0,2LC) r (DL L R + r (1+ T) 10 15 20 25 30 35 516 361 4 uu 'nu nu l the above formula, R is equal to Rs, and r is equal to rsubst, + rsm-p.

Flera förslag har tidigare lämnats på hur man skall minska sub- stratströmmar i induktorer på förlustrika substrat, för att höja Q-värdet.Several proposals have previously been made on how to reduce substrate currents in inductors on lossy substrates, in order to increase the Q value.

Många förslag baseras på förändringar i substratet som i sin tur förändrar resistanserna r och R. I US-5 757 243 (D4) presenteras en induktor där man skapar skikt i substratet med låg och hög resistivitet genom diffusion eller annan relevant teknik, för att minska substratströmmarna. l skriften "Reducing the substrate losses of RF Integrated lnductors", Mernyei m fl, IEEE Microwave and Guided Wave Letters, vol. 8, nr 9, sidan 300, 1998 (D5), presenteras en spiralformad plan induktor, som i föreliggande ansökan visas som figurerna 9 och 10. lnduktorn enligt nämnda skrift har en stjärnformad blockeringsstruktur 2, inbäddad i substratet, med skikt som betecknats 4 - 7.Many proposals are based on changes in the substrate which in turn change the resistances r and R. In US-5 757 243 (D4) an inductor is presented where layers are created in the substrate with low and high resistivity by diffusion or other relevant technology, to reduce the substrate currents. In the paper "Reducing the substrate losses of RF Integrated lnductors", Mernyei m fl, IEEE Microwave and Guided Wave Letters, vol. 8, No. 9, page 300, 1998 (D5), a helical planar inductor is presented, which in the present application is shown as 9 gures 9 and 10. The inductor according to the said writing has a star-shaped blocking structure 2, embedded in the substrate, with layers designated 4 - 7.

För den induktor som motsvarar det ovan nämnda dokumentet D5 har spår anordnats i det lågresistiva substratet under lnduktorn, för att minska runtomgående strömmar.For the inductor corresponding to the above-mentioned document D5, grooves have been provided in the low-resistance substrate under the inductor, in order to reduce circumferential currents.

Enligt det äldre dokumentet "Large suspended inductors on silicon and their use in a 2 pm CMOS RF amp|ifier", av J Y C Chang, IEEE Electron Device Letters, vol. 14, nr 5, sidan 246, maj 1993 (D6), har kiselsubstratet under vissa band i induktorstrukturen avlägsnats genom underetsning.According to the older document "Large suspended inductors on silicon and their use in a 2 pm CMOS RF amp | i fi er", by J Y C Chang, IEEE Electron Device Letters, vol. 14, No. 5, page 246, May 1993 (D6), the silicon substrate under certain bands in the inductor structure has been removed by under-etching.

De tekniker som beskrivits ovan kräver dock ytterligare masker och tekniska processer, vilket gör dem dyrbara till mycket dyrbara, varför de inte är praktiska för storskalig industriell tillämpning. l JP-A-06 224 042 (D7) presenteras en plan induktor bestående av två magnetiska skivor som åtsklljs av en glasfilm, varvid den ena skivan har meanderformade spår, så att en kopparinduktor kan formas intill glasfilmen. lnduktorns struktur enligt detta dokument har en uppsättning ingångar som är placerade nära varandra. lnduktorn skall enligt uppgift ge förbättrade högfrekvensegenskaper och hög Q-faktor. Skivorna av nickel-zink-ferrit har emellertid hög resistansfaktor. Vidare förefaller denna induktor olämplig för mikrovågsområdet över 300 MHz, där man kan förvänta sig höga förluster. lnduktorn enligt D5 kräver en komplicerad tillverkningsteknik, som inte är förenlig med MMIC-teknik.However, the techniques described above require additional masks and technical processes, which makes them expensive to very expensive, so they are not practical for large-scale industrial application. JP-A-06 224 042 (D7) presents a planar inductor consisting of two magnetic disks separated by a glass film, one of the disks having meander-shaped grooves, so that a copper inductor can be formed next to the glass menlm. The structure of the inductor according to this document has a set of inputs which are located close to each other. The inductor is said to provide improved high frequency properties and high Q-factor. However, the nickel-zinc-ferrite sheets have a high resistance factor. Furthermore, this inductor seems unsuitable for the microwave range above 300 MHz, where high losses can be expected. The inductor according to D5 requires a complicated manufacturing technology, which is not compatible with MMIC technology.

I ett äldre dokument "A Q-factor enhancement technique for MMIC inductors", av M Danesh m fl, IEEE MTT-S Digest, 5/1998 (D8), presenteras 10 15 20 25 30 35 516 361 s en fyrkantigt spiralformad mikrobandsinduktor som tillverkas med kiselteknik för integrerade kretsar.In an older document "A Q-factor enhancement technique for MMIC inductors", by M Danesh m fl, IEEE MTT-S Digest, 5/1998 (D8), a square helical microband inductor is presented as 10 15 20 25 30 35 516 361 manufactured with silicon technology for integrated circuits.

Enligt dokumentet D8 kan man visa att man får signifikant högre Q- faktor genom att driva mikrobandsstrukturen differentiellt, jämfört med att driva den "singel-ended", dvs att ansluta källan till den ena anslutningen och jorda den andra anslutningen.According to document D8, you can show that you get a significantly higher Q-factor by driving the microband structure differentially, compared to driving it "single-ended", ie connecting the source to one connection and grounding the other connection.

Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda en LC-tank som kan tillverkas på ett lågresistivt substrat utan att någon särskild beredning av substratet krävs, varvid LC-tanken ger minskad nivå hos de inducerade strömmarna i substratet, och därmed högre Q-värden.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an LC tank which can be manufactured on a low-resistance substrate without requiring any special preparation of the substrate, the LC tank reducing the level of the induced currents in the substrate, and thus higher Q- values.

Detta syfte uppnås med en anordning enligt patentkravet 1.This object is achieved with a device according to claim 1.

Ytterligare fördelaktiga lösningar anges i underkraven, som ger fördelaktiga kombinationer av Q-värden, induktanser och resistanser.Additional advantageous solutions are stated in the subclaims, which provide advantageous combinations of Q-values, inductances and resistances.

Ytterligare ett syfte är att erbjuda en avstämbar tank med högt Q- värde vid höga frekvenser.Another purpose is to offer a tunable tank with a high Q-value at high frequencies.

Detta syfte uppnås med en anordning enligt patentkavet 7.This object is achieved with a device according to patent claim 7.

Bland ytterligare fördelar med uppfinningen återfinns den höga mekaniska stabilitet som kännetecknar tanken.Among the additional advantages of the invention are the high mechanical stability that characterizes the tank.

Kortfattad figurbeskrivning Figuren 1 visar en första känd induktor med en enkel slinga, sedd från sidan; figuren 2 visar den första kända induktorn med en slinga sedd uppifrån; figurerna 3 och 4 visar en andra känd induktor med meanderinduktor; figurerna 5 till 8 visar kända ekvivalenta kretsar för induktorer i olika kopplingsmodeller; figurerna 9 och 10 avser en tredje känd struktur enligt en äldre publikation (D5); figurerna 11 och 12 visar schematiskt hur substratströmmarna balanseras enligt uppfinningen; figuren 13 visar en LC-tank bestående av en varaktor, enligt en första utföringsform av uppfinningen, varvid figuren visar två bandskikt som visas isometriskt samt dioder i en symbolisk avbildning; 10 15 20 25 30 35 516 361 6 figuren 14 är ett tvärsnitt längs linjen A-A i figuren 13; figuren 15 är ett tvärsnitt längs linjen B-B i figuren 13; figuren 16 är ett tvärsnitt längs linjen C-C i figuren 13; figuren 17 är en ekvivalent krets för tanken enligt figuren 13; figuren 18 visar en annan utföringsform av en LC-tank uppfinningen; figuren 19 visar en tredje utföringsform uppfinningen; figuren 20 visar en fjärde utföringsform uppfinningen; och figuren 21 uppfinningen. enligt av en LC-tank enligt av en LC-tank enligt visar en femte utföringsform av en LC-tank enligt Närmare redoqörelse för uggfinningen För att underlätta förståelsen av uppfinningen kommer vi att diskutera den allmänna definitionen av Q-faktorn enligt ovan, nämligen som kvoten mellan den lagrade genomsnittliga energin respektive förlusten per tidsenhet, vilken kvot multipliceras med frekvensen.Brief Description of the Figures Figure 1 shows a first known inductor with a simple loop, seen from the side; Figure 2 shows the first known inductor with a loop seen from above; ur gures 3 and 4 show a second known inductor with meander inductor; Figures 5 to 8 show known equivalent circuits for inductors in different connection models; ur gures 9 and 10 refer to a third known structure according to an older publication (D5); Figures 11 and 12 schematically show how the substrate currents are balanced according to the invention; The uren clock 13 shows an LC tank consisting of a varactor, according to a first embodiment of the invention, the fi clock showing two band layers shown isometrically and diodes in a symbolic image; 10 15 20 25 30 35 516 361 6 fi clock 14 is a cross section along the line A-A in fi clock 13; G 15 is a cross section along the line B-B in 13 13; The 16 groove 16 is a cross section along the line C-C in the fi groove 13; uren guren 17 is an equivalent circuit for the tank according to fi guren 13; Figure 18 shows another embodiment of an LC tank recovery; Figure 19 shows a third embodiment of the invention; The clock 20 shows a fourth embodiment of the invention; and the 21 guren 21 invention. according to an LC tank according to an LC tank according to shows a fifth embodiment of an LC tank according to a more detailed account of the invention In order to facilitate the understanding of the invention we will discuss the general definition of the Q factor as above, namely as the ratio between the stored average energy and the loss per unit of time, which ratio is multiplied by the frequency.

Den lagrade energin ges av induktanser och kapacitanser, och kan skrivas som en summa av självinduktanser och inbördes induktanser mellan banden. Som en första approximation, varvid energin i kapacitanserna försummas, är den induktivt lagrade energin proportionell mot Z(Li + Mij), där Li är självinduktansen i band nummer i och Mi,- är den ömsesidiga induktansen mellan banden i och j. För motriktade strömmar är den ömsesidiga induktansen negativ. Förlusterna motsvaras av resistanserna i den ekvivalenta kretsen enligt figuren 8. Närmare bestämt kan förlusterna på grund av strömmarna i substratet skrivas som Psubsl, = Gfisubsvz-rsubslf, där G1 är en geometrifaktor som bestäms av bandens geometri och strömmens fördelning i substratet. På motsvarande sätt kan förlusterna i banden skrivas som Ps" = Gg-istf-rsfl. Den minskade strömtätheten i halvledarsubstratet och det eventuella jordplanet ger lägre mikrovågsförluster och högre Q-faktor för induktorn.The stored energy is given by inductances and capacitances, and can be written as a sum of self-inductances and mutual inductances between the bands. As a first approximation, neglecting the energy in the capacitances, the inductively stored energy is proportional to Z (Li + Mij), where Li is the self-inductance in band numbers i and Mi, - is the mutual inductance between the bands i and j. For opposite currents the mutual inductance is negative. The losses correspond to the resistances in the equivalent circuit according to fi gure 8. More specifically, the losses due to the currents in the substrate can be written as Psubs1, = Gfisubsvz-rsubslf, where G1 is a geometry factor determined by the geometry of the bands and the distribution of current in the substrate. Similarly, the losses in the bands can be written as Ps "= Gg-istf-rs fl. The reduced current density in the semiconductor substrate and the possible ground plane results in lower microwave losses and higher Q-factor for the inductor.

Enligt uppfinningen minskas strömmarna i substratet och därmed induktorns förluster genom att banden arrangeras på ett sådant sätt att de inducerade strömmarna i substratet balanserar ut varandra. 10 15 20 25 30 35 516 361 7 Figuren 12 är ett schematiskt tvärsnitt genom en induktorstruktur avseende en föredragen grupp av induktorer enligt uppfinningen, varvid riktningen hos de strömmar som induceras i substratet har markerats (+ in i papperets plan; o ut därifrån). Man ser att strömmarna i närliggande band är motriktade.According to the invention, the currents in the substrate and thus the losses of the inductor are reduced by arranging the bands in such a way that the induced currents in the substrate balance each other out. Figure 12 is a schematic cross-section through an inductor structure relating to a preferred group of inductors according to the invention, the direction of the currents induced in the substrate being marked (+ into the plane of the paper; o out therefrom). You can see that the currents in nearby bands are opposite.

I figuren 11 visas strömtätheten för ett givet djup i substratet, som funktion av positionen i sidled. X-axeln i figuren 11 motsvarar utsträckningen hos ytan på substratet enligt figuren 12, och de enskilda kurvorna lm i figuren 11 visar den strömtäthet i substratet som skulle uppträda vid en given strömstyrka om de övriga banden inte skulle förmedlat ström. Den erhållna strömtätheten lm när alla band förmedlar samma strömnivå har också indikerats.Figure 11 shows the current density for a given depth in the substrate, as a function of the lateral position. The x-axis of figure 11 corresponds to the extent of the surface of the substrate according to figure 12, and the individual curves lm in figure 11 show the current density in the substrate that would occur at a given current if the other bands did not transmit current. The obtained current density lm when all bands convey the same current level has also been indicated.

Figuren 11 visar att den resulterande strörntätheten är mycket lägre än de strömtätheter som skulle uppträda om varje band förmedlade samma ström ett i taget. Denna effekt är en följd av att strömmarna i substratet genererar motriktade magnetiska fält omkring sig. Dessa magnetiska fält inducerar i sin tur motriktade strömmar i halvledarsubstratet enligt figuren 2.Figure 11 shows that the resulting current density is much lower than the current densities that would occur if each band transmitted the same current one at a time. This effect is due to the fact that the currents in the substrate generate opposite magnetic fields around them. These magnetic fields in turn induce opposite currents in the semiconductor substrate according to Figure 2.

Eftersom också dessa strömmar är motriktade balanserar de delvis ut varandra, så att den resulterande strömmen i substratet är lägre än de enskilda strömmarna i substratet.Since these currents are also opposite, they partially balance each other out, so that the resulting current in the substrate is lower than the individual currents in the substrate.

Den effektivaste sänkningen av de resulterande strömmarna uppnås när banden har samma tvärsnitt, dvs samma bredd w, och där avståndet bs mellan banden är tillräckligt litet för att optimera Q-värdet, dvs värdena på framför allt rsum, rsmp och L är optimerade, men även Rp, Cs och Cp.The most effective lowering of the resulting currents is achieved when the bands have the same cross section, ie the same width w, and where the distance bs between the bands is small enough to optimize the Q value, ie the values of above all rsum, rsmp and L are optimized, but also Rp, Cs and Cp.

Om avståndet mellan banden blir för litet kommer induktansen L att försämras och den effektiva resistansen rsubsl, kommer att minska, så att strömmar läcker mellan banden. Om avståndet å andra sidan blir för stort kommer de inducerade magnetfälten inte att påverka varandra, varvid inte heller någon minskning sker av substratströmmarna.If the distance between the bands becomes too small, the inductance L will deteriorate and the effective resistance rsubsl, will decrease, so that currents leak between the bands. If, on the other hand, the distance becomes too large, the induced magnetic fields will not affect each other, nor will there be any reduction in the substrate currents.

För att optimera utformningen av spolen för en given parameteruppsättning, som aktuell frekvens, substratets tjocklek, substratets resistivitet samt bandens ledningsförmåga och tvärsnitt, så måste man ändra avståndet mellan banden, genom trial-and-error eller enligt beräkningar, tills strömmarna i det förlustbringande substratet släcker ut varandra och maximal Q-faktor erhålls. 10 15 20 25 30 35 516 361 a Praktiska försök har visat att utbalanseringen av strömmar i substratet är starkast för substrat med resistivitet upp till ca 10 Qm.To optimize the design of the coil for a given parameter set, such as current frequency, substrate thickness, substrate resistivity and band conductivity and cross section, one must change the distance between the bands, by trial-and-error or according to calculations, until the currents in the lossy substrate extinguish each other and the maximum Q-factor is obtained. 5 15 20 25 30 35 516 361 a Practical experiments have shown that the balancing of currents in the substrate is strongest for substrates with resistivity up to about 10 Qm.

Särskilt höga Q-värden uppnås dessutom när uttagen till induktorn placeras nära varandra med anpassning till den våglängd som induktorn är avsedd för, dvs när avståndet mellan uttagen uppfyller sambandet bt s k/(IOE), där :ef är substratets effektiva dielektriska konstant och A är den våglängd som motsvarar induktorns arbetsfrekvens. Man får också goda resultat när induktorn kopplas differentiellt, dvs när ingen av ingångarna är anslutna till jordplanet.Particularly high Q-values are also achieved when the sockets for the inductor are placed close to each other with adaptation to the wavelength for which the inductor is intended, ie when the distance between the sockets meets the relationship bt sk / (IOE), where: ef is the substrate's effective dielectric constant and A is the wavelength corresponding to the operating frequency of the inductor. You also get good results when the inductor is connected differentially, ie when none of the inputs are connected to the ground plane.

Banden 1 bildar enligt uppfinningen minst en slinga 13, med ett eller flera segment som parvis löper parallellt och har väsentligen samma längd, och är väsentligen uppriktade med varandra.According to the invention, the belts 1 form at least one loop 13, with one or more segments running in pairs in parallel and having substantially the same length, and are substantially aligned with each other.

Vidare är intilliggande band anordnade för att leda ström i motsatta riktningar, så att strömmar som induceras i det förlustgenererande substratet av respektive ben i segmentet balanserar ut varandra.Furthermore, adjacent bands are arranged to conduct current in opposite directions, so that currents induced in the loss-generating substrate of the respective legs in the segment balance each other out.

Figuren 13 visar en första utföringsform av tanken 20. Figurerna 14, 15 och 16 visar ett tvärsnitt av tanken 20 längs linjerna A-A, B-B respektive C-C. Observera att figurerna endast är schematiska och inte avspeglar de verkliga måtten.Figure 13 shows a first embodiment of the tank 20. Figures 14, 15 and 16 show a cross section of the tank 20 along the lines A-A, B-B and C-C, respectively. Note that the fi gures are only schematic and do not reflect the actual measurements.

Tanken 20 består av fyra parallella band 1 plus andra band som är vinkelräta mot och förbundna med de förstnämnda via hörndelar, så att banden bildar två slingor 13 och 14 som är symmetriska och förbundna med varandra via en bryggdel 15, som bildas av ett band i ett andra bandskikt 10.The tank 20 consists of four parallel bands 1 plus other bands which are perpendicular to and connected to the former via corner parts, so that the bands form two loops 13 and 14 which are symmetrical and connected to each other via a bridge part 15, which is formed by a band in a second tape layer 10.

Banden 1 har samma bredd. Två ingångsanslutningar 12 bildas av en förlängning av de båda inre av de fyra parallella banden. Slingorna är avlånga och rektangulära. Den yta som innesluts av respektive slinga 13 och 14 samt bryggdelen 15 har ett sidoförhållande d:a på ca 3, varvid a=b=c, ungefärligen. l figuren 13 visas Övergångarna snedställda i förhållande till bryggdelen 15. l verkligheten är de anordnade vinkelrätt mot banden.The bands 1 have the same width. Two input connections 12 are formed by an extension of the two interiors of the four parallel bands. The loops are elongated and rectangular. The surface enclosed by the respective loop 13 and 14 and the bridge part 15 has an aspect ratio d: a of about 3, where a = b = c, approximately. Fig. 13 shows the transitions obliquely in relation to the bridge part 15. In reality, they are arranged perpendicular to the bands.

Bryggdelen 15 omfattar Övergångarna 8 som förbinder det band som utgör bryggdelen med banden 1 i respektive slinga 13 och 14. Bryggdelen korsar över- och underliggande band i rät vinkel. Banden 1 och bryggdelen bildar den induktiva delen av tanken 20.The bridge part 15 comprises the transitions 8 which connect the band which constitutes the bridge part with the bands 1 in the respective loops 13 and 14. The bridge part crosses the upper and underlying bands at right angles. The belts 1 and the bridge part form the inductive part of the tank 20.

Som följer av den struktur som presenterats i figurerna baseras balanseringen på avstånden a, b och c mellan banden i respektive slinga 10 15 20 25 30 35 516 361 9 och på substratets egenskaper. Betydelse har också sidoförhållandet mellan längden d hos de delar med intilliggande ben som löper parallellt och avståndet a, b och c mellan dem. Detta sidoförhållande d:a är omkring 3, varvid a är ungefär lika med b och c. Provning visar att man får bra värden om slingans sidoförhållande är över 2 till 1 eller under 1 till 2. Ännu bättre resultat uppnås om sido förhållandet är över 3 till 1 eller under 1 till 3. Man kan genom experiment fastställa var balanseringen blir optimal.As a result of the structure presented in the ur gures, the balancing is based on the distances a, b and c between the bands in the respective loop 10 15 20 25 30 35 516 361 9 and on the properties of the substrate. The aspect ratio between the length d of the parts with adjacent legs running parallel and the distance a, b and c between them is also important. This aspect ratio d: a is about 3, where a is approximately equal to b and c. Testing shows that you get good values if the aspect ratio of the loop is above 2 to 1 or below 1 to 2. Even better results are obtained if the aspect ratio is above 3 to 1 or below 1 to 3. You can determine through experiments where the balancing is optimal.

Det höga Q-värdet beräknas också härröra från symmetrin hos de beskrivna strukturerna och den centrala placeringen av uttagen i förhållande till den totala induktorstrukturen.The high Q value is also calculated to derive from the symmetry of the described structures and the central location of the sockets in relation to the overall inductor structure.

Observera att intilliggande ben i de olika slingorna i alla de beskrivna strukturerna leder ström åt motsatta håll, vilket gör att strömmarna balanseras mellan slingorna.Note that adjacent legs in the different loops in all the described structures conduct current in opposite directions, which means that the currents are balanced between the loops.

Figurerna 14 till 16 visar tvärsnitt genom möjliga anordningar av sub- strat och band för uppflnningsenliga tankstrukturer. I det aktuella utförings- exemplet har substratet 3 ett första kiseldioxidskikt 4 ovanpå ett andra dioxidskikt 5, med en total tjocklek i på 45 um. Tre ledande skikt 1, 10, 11, företrädesvis av guld, anordnas för banden, med en tjocklek t på 1 um.Figures 14 to 16 show cross-sections through possible arrangements of substrates and strips for inventive tank structures. In the present exemplary embodiment, the substrate 3 has a first silica layer 4 on top of a second dioxide layer 5, with a total thickness of 45 μm. Three conductive layers 1, 10, 11, preferably of gold, are provided for the bands, with a thickness t of 1 μm.

Bredden W_1 på banden 1 är 20 um. Bredden W_2 på banden 11 är med fördel mindre än bredden W_1. Det första och det andra skiktet av kiseldioxid är så kallade förlustsubstratskikt med konduktiviten 2,5 (Qm)'1, medan det underliggande kiselskiktet 17 med tjockleken 360 um har en resistivitet på under 100 Qom.The width W_1 of the bands 1 is 20 μm. The width W_2 of the bands 11 is advantageously smaller than the width W_1. The first and the second layer of silica are so-called lossy substrate layers with the conductivity 2.5 (mm) -1, while the underlying silicon layer 17 with a thickness of 360 μm has a resistivity of less than 100 omm.

Som framgår av figurerna 14 och 15 bildas ett par av kapacitiva band 23 och 24 med längden h, som sträcker sig från bryggdelen 15 i skiktet 11 vertikalt under banden 1. De båda kapacitiva banden 23 och 24 bildar tillsammans med banden 1 ovanför en shuntkapacitans, vars storlek beror på längden h, de dielektriska egenskaperna hos skikten 4 och 5 samt höjden |.As can be seen from the gurus 14 and 15, a pair of capacitive bands 23 and 24 of length h are formed, extending from the bridge portion 15 of the layer 11 vertically below the bands 1. The two capacitive bands 23 and 24 together with the bands 1 form above a shunt capacitance. whose size depends on the length h, the dielectric properties of layers 4 and 5 and the height |.

Ett par av rygg-mot-ryggkopplade varaktordioder 18 och 19 är kopplade mellan ingångarna 12. Varaktordioderna är integrerade i det tredje kiselsubstratet via ett p+-dopat område. Lämpliga övergångar 27 bildar förbindelser mellan ett band 10 och dioderna och därmed till banden 1, via Övergångarna 8.A pair of back-to-back-connected varactor diodes 18 and 19 are connected between the inputs 12. The varactor diodes are integrated in the third silicon substrate via a p + -doped region. Suitable transitions 27 form connections between a band 10 and the diodes and thus to the bands 1, via the transitions 8.

Ett par av förspänningsledare 16, 17 upprättar förbindelse till en källa till förspännande likspänning, Vma$+ och Vbiaf, och till varaktordioderna 18, 10 15 20 25 30 516 561 10 19, vilket gör att varaktordíodernas kapacitansvärden kan regleras. Den första förspänningsledaren 16 ansluter till en mittpunkt på induktorstrukturen, närmare bestämt mittpunkten på bryggdelen 15. Den andra förspänningsledaren 17 ansluts till mittpunkten mellan dioderna 18, 19 på bandet 10.A pair of bias conductors 16, 17 establish a connection to a source of bias DC, Vma $ + and Vbiaf, and to the varactor diodes 18, 10 15 20 25 30 516 561 10 19, allowing the varactor diodes' capacitance values to be regulated. The first bias conductor 16 connects to a center point of the inductor structure, more specifically the center point of the bridge part 15. The second bias conductor 17 is connected to the center point between the diodes 18, 19 on the band 10.

I figuren 17 visas en kretsekvivalent för systemet. C_varactor1 och C_varactor2 motsvarar de reglerbara kapacitanserna hos varaktordioderna 18 och 19, bestämda av storleken på den likförspänningen. r är den totala resistansen och består av bandens resistans r_strip och substratets resistans r_substrate, mot de längsgående substratströmmarna. C_t är den totala kapacitansen som är summan av kapacitansen mellan de kapacitiva ledarna 23 och 24 och banden 1 respektive den inbyggda shuntkapacitansen C J) mellan banden och förlustsubstratskiktet 6.Figure 17 shows a circuit equivalent for the system. C_varactor1 and C_varactor2 correspond to the controllable capacitances of the varactor diodes 18 and 19, determined by the magnitude of that DC bias voltage. r is the total resistance and consists of the resistance r_strip of the bands and the resistance r_substrate of the substrate, to the longitudinal substrate currents. C_t is the total capacitance which is the sum of the capacitance between the capacitive conductors 23 and 24 and the bands 1 and the built-in shunt capacitance C J) between the bands and the loss substrate layer 6, respectively.

R__shuntp är den parasitära shuntresistansen hos förlustsubstratet. Den totala induktansen sammansätts av induktanserna i slingorna 13 och 14 och den parasitära induktansen i banden 8, 15, 16, 23, 24. Där ingår också den induktiva reaktionen på de längsgående strömmarna i substratet.R__shuntp is the parasitic shunt resistance of the loss substrate. The total inductance is composed of the inductances in the loops 13 and 14 and the parasitic inductance in the bands 8, 15, 16, 23, 24. This also includes the inductive reaction to the longitudinal currents in the substrate.

Man inser att resonansfrekvensen kan approximeras med följande formel: f= 1 , /L_t - (C_t + C_var) Genom lämplig dimensionering av exempelvis avståndet h och avstämning av varaktordioderna med hjälp av en lämplig likförspänning kan man få önskad resonansfrekvens.It will be appreciated that the resonant frequency can be approximated by the following formula: f = 1, / L_t - (C_t + C_var) By suitable dimensioning of, for example, the distance h and tuning of the varactor diodes by means of a suitable direct bias voltage, the desired resonant frequency can be obtained.

Eftersom de kapacitiva ledarna 23 och 24 har anordnats under induktorns band 1, sträcker sig de elektriska fältlinjerna främst längs de dielektriska lågförlustskikten 4 och 5, vilket ger lägre totala förluster. Genom den smala bredden W_2 på banden 23 och 24 i förhållande till bredden W_1 på bandet 1 i slingan, får man en ytterligare minskning av strömtätheten i banden 1, så att strömmen kan fördelas mer homogent i banden 1 ovanför de kapacitiva ledarna 23 och 24, vilket också bidrar till lägre resistans i banden i tillhörande delar.Since the capacitive conductors 23 and 24 have been arranged below the band 1 of the inductor, the electric field lines extend mainly along the dielectric low-loss layers 4 and 5, which gives lower total losses. Due to the narrow width W_2 of the bands 23 and 24 in relation to the width W_1 of the band 1 in the loop, a further reduction of the current density in the bands 1 is obtained, so that the current can be distributed more homogeneously in the bands 1 above the capacitive conductors 23 and 24. which also contributes to lower resistance in the bands in associated parts.

Man inser att tanken är symmetrisk kring en linje genom för- spänningsledarna 16 och 17 och mellan ingångarna 12. Se även figurerna 14 - 16. 10 15 20 25 30 35 516 361 11 Den uppfinningsenliga tanken gör det möjligt att uppnå mycket höga Q-värden. Praktiska försök har visat att Q-värden på över 20 kan uppnås för 20 GHz. Tanken ger också lågt brus tack vare de minskade förlusterna.It is realized that the tank is symmetrical about a line through the bias conductors 16 and 17 and between the inputs 12. See also 14 gures 14 - 16. 10 15 20 25 30 35 516 361 11 The inventive tank makes it possible to achieve very high Q-values . Practical experiments have shown that Q values above 20 can be achieved for 20 GHz. The tank also provides low noise due to the reduced losses.

Fördelarna med uppfinningens tank uppnås till fullo om ingângarna 12 kopplas differentiellt, dvs anslutningspunkterna ges lika stora potentialer i förhållande till jord men med olika tecken.The advantages of the tank of the invention are fully achieved if the inputs 12 are connected differentially, ie the connection points are given equal potentials in relation to earth but with different signs.

Det tredje substratskiktet 6 i substratet 3 kan utgöra jordplan. Ett ytterligare metallskikt på baksidan (ej avbildat) kan också fungera som jordplan.The third substrate layer 6 in the substrate 3 can form a ground plane. An additional metal layer on the back (not shown) can also act as a ground plane.

Om man kopplar ingångarna differentiellt uppstår ett virtuellt jordplan i symmetriplanet (enligt figurerna 14 - 16), längs vilket likförspännings- anslutningarna 25 och 26 respektive förspänningsledarna 16 och 17 har placerats. Eftersom impedansen i förspänningsanslutningarna förefaller vara noll, då potentialen är noll, krävs inga matchningsnät eller avkopplingsnät, som exempelvis Iågpassfilter. Prestanda för höga mikrovågsfrekvenser respektive det höga Q-värdet påverkas därigenom inte av förspännings- kretsen.If the inputs are connected differentially, a virtual ground plane arises in the plane of symmetry (according to fi gures 14 - 16), along which the DC bias connections 25 and 26 and the bias conductors 16 and 17, respectively, have been placed. Since the impedance in the bias connections appears to be zero, when the potential is zero, no matching networks or decoupling networks are required, such as low-pass filters. The performance of high microwave frequencies and the high Q value are thus not affected by the bias circuit.

Figuren 18 visar en andra utföringsform av en tank 28 enligt uppfinningen. Tanken 28 liknar tanken 20 enligt ovan, med den skillnaden att inga varaktorer anordnats. För tillämpningar där ingen avstämbar tank krävs, och kapacitansen kan ställas in med godtagbar precision kan man använda sig av denna utföringsform. I praktiken år det ofta svårt att beräkna shuntkapacitansen, men för vissa tillämpningar kan denna konstruktion vara lämplig.Figure 18 shows a second embodiment of a tank 28 according to the invention. The tank 28 is similar to the tank 20 as above, with the difference that no varactors are provided. For applications where no tunable tank is required, and the capacitance can be set with acceptable precision, this embodiment can be used. In practice, it is often difficult to calculate the shunt capacitance, but for some applications this design may be appropriate.

Figuren 19 visar en tredje utföringsform 29 av uppfinningens tank.Figure 19 shows a third embodiment 29 of the tank of the invention.

Denna liknar också tanken 20, men här finns inga kapacitiva ledare. För tillämpningar där man kan uppnå tillräcklig kapacitans med hjälp av varaktor- dioder kan denna utföringsform vara lämplig.This is also similar to tank 20, but there are no capacitive conductors here. For applications where sufficient capacitance can be achieved by means of varactor diodes, this embodiment may be suitable.

I figuren 20 visas en fjärde utföringsform, med ännu högre kapacitansvärden, genom att kapacitiva ledare 23 och 24 anordnas längs en större del av de första respektive andra slingorna 13 och 14 i tanken. Enligt denna utföringsform löper de kapacitiva ledarna från den första för- spänningsledaren 16 nära den första likspänningsanslutningen 25.Fig. 20 shows a fourth embodiment, with even higher capacitance values, in that capacitive conductors 23 and 24 are arranged along a larger part of the first and second loops 13 and 14 in the tank, respectively. According to this embodiment, the capacitive conductors from the first bias conductor 16 run close to the first DC connection 25.

I figuren 21 visas en femte utföringsform av uppfinningens tank, innefattande både varaktordioder 18 och 19 respektive kapacitiva ledare 23 och 24, men med endast en slinga. 10 516 361 12 Det kan påpekas att uppfinningen inte begränsar sig till de konfigurationer av substrat och band som har beskrivits ovan. Uppfinningen äger också tillämpning på ett substrat med flera epitaxiella skikt. Dessutom kan dielektriska filmer anordnas i sådan utsträckning att substratströmmar leds genom en förlustgenererande del av substratet. Så länge som strömmar potentiellt kan induceras i ett förlustsubstrat kan man åstadkomma balansering av strömmar i detta med hjälp av de beskrivna principerna.Figure 21 shows a fifth embodiment of the tank of the invention, comprising both varactor diodes 18 and 19 and capacitive conductors 23 and 24, respectively, but with only one loop. It can be pointed out that the invention is not limited to the configurations of substrates and tapes described above. The invention also applies to a substrate with your epitaxial layers. In addition, dielectric films can be provided to such an extent that substrate currents are conducted through a loss generating portion of the substrate. As long as currents can potentially be induced in a loss substrate, balancing of currents in this can be accomplished using the principles described.

Uppfinningens tankstrukturer kan därför enkelt appliceras inom ett brett område av MMIC-tillämpningar, såsom balanserade förstärkare, blandarsteg och spänningsstyrda oscillatorer, vilket kan medföra nya prestandanivåer för sådana tillämpningar. 10 15 20 25 30 516 361 13 Förteckningöver beteckningar SCOGNOIUI-ÄOJN-Å -Å .A -x-s-x -ÄQON -x-x-xfl-x (Oæflßifll MIOIUN OJIO-*O IU -b OOOJNIUIQION -JCCOCbflGCH band blockerande struktur substrat första skikt andra skikt tredje skikt fjärde skikt övergång jordplan andra bandskikt tredje bandskikt ingång första slinga andra slinga bryggportion första förspänningsledare andra förspänningsledare första diod andra diod tank tredje slinga fjärde slinga första kapacitiv ledare andra kapacitiv ledare första förspänningsanslutning andra förspänningsanslutning övergång andra tank tredje tank fjärde tank femte tank n u: n.The tank structures of the invention can therefore be easily applied in a wide range of MMIC applications, such as balanced amplifiers, mixer stages and voltage controlled oscillators, which can lead to new levels of performance for such applications. 10 15 20 25 30 516 361 13 List of designations SCOGNOIUI-ÄOJN-Å -Å .A -xsx -ÄQON -xx-x fl- x (Oæ fl ßi fl l MIOIUN OJIO- * O IU -b OOOJNIUIQION -JCCOCb ict second block band third layer fourth layer transition ground plane second band layer third band layer input first loop second loop bridge portion first bias conductor second bias conductor first diode second diode tank third loop fourth loop first capacitive conductor second capacitive conductor first bias connection second bias connection transition second tank third tank now tank fifth tank fifth tank fifth tank n.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 516 361 14 I n v p » » n « I o n Patentkrav:10 15 20 25 30 35 516 361 14 I n v p »» n «I o n Patent claims: 1. Tank, innefattande ledande band (1) som formats på ett substrat (3) material, varvid induktorn har minst två ingångar (12) som är anslutna till banden där ingångarna anordnats nära varandra i anpassning till den våglängd som induktorn är avsedd för; varvid banden (1) bildar minst en slinga (13, 14), med ett eller flera segment av intilliggande parallella ben, varvid slingorna svarar för ett induktionsvärde och varvid nämnda minst en slinga är kopplad parallellt med minst en kondensator (23, 24, 18, 19) som bildats i eller på substratet, kännetecknad av att substratet (3) består av ett förlustgenererande dielektriskt eller halvledande material med en resistivitet som är lägre än 10 ohmmeter; och att respektive ben i segmenten är av väsentligen samma längd; är väsentligen uppriktade med varandra och är parvist anordnade för att leda ström i motsatta riktningar så att strömmar som induceras i det förlustgenererande substratet (3) av respektive ben i segmentet balanserar varandra; och att banden (1) i minst en slinga vidare anordnats så att inga två intill varandra liggande band i slingan eller slingorna leder ström i samma riktning.A tank, comprising conductive bands (1) formed on a substrate (3) of material, the inductor having at least two inputs (12) connected to the bands where the inputs are arranged close to each other in accordance with the wavelength for which the inductor is intended; wherein the bands (1) form at least one loop (13, 14), with one or more segments of adjacent parallel legs, the loops representing an induction value and said at least one loop being connected in parallel with at least one capacitor (23, 24, 18). , 19) formed in or on the substrate, characterized in that the substrate (3) consists of a loss-generating dielectric or semiconducting material with a resistivity of less than 10 ohms; and that the respective legs in the segments are of substantially the same length; are substantially aligned with each other and are arranged in pairs to conduct current in opposite directions so that currents induced in the loss-generating substrate (3) of respective legs in the segment balance each other; and that the bands (1) in at least one loop are further arranged so that no two adjacent bands in the loop or loops conduct current in the same direction. 2. Tank enligt kravet 1, innefattande en bryggdel (15), varvid slingan (13, 14) och bryggdelen (15) uppifrån sett bildar en omsluten area.A tank according to claim 1, comprising a bridge part (15), wherein the loop (13, 14) and the bridge part (15) seen from above form an enclosed area. 3. Tank enligt kravet 2, där slingan har en avlång väsentligen rektangulär form och där slingans proportioner, uttryckta som kvoten av längden (d) till bredden (a, b, c) hos den area som omsluts av slingan (13, 14), är mer än 2 till 1 eller mindre än 1 till 2.A tank according to claim 2, wherein the loop has an elongated substantially rectangular shape and wherein the proportions of the loop, expressed as the ratio of the length (d) to the width (a, b, c) of the area enclosed by the loop (13, 14), is more than 2 to 1 or less than 1 to 2. 4. Tank enligt kravet 3, där nämnda proportioner är mer än 3 till 1 eller mindre än 1 till 3.A tank according to claim 3, wherein said proportions are more than 3 to 1 or less than 1 to 3. 5. Tank enligt något av kraven 2 - 4, innefattande minst en extra andra slinga (13, 14) som är väsentligen symmetrisk med den första slingan (13, 14) kring en axel som skär bryggdelen ( 15).A tank according to any one of claims 2 to 4, comprising at least one additional second loop (13, 14) which is substantially symmetrical with the first loop (13, 14) about an axis which intersects the bridge part (15). 6. Tank enligt något av kraven 2 - 5, där tanken är symmetrisk kring en linje som löper parallellt med och mellan ingångarna (12) och parallellt med den slinga eller slingor (13, 14) som bildas av banden (1).A tank according to any one of claims 2 to 5, wherein the tank is symmetrical about a line running parallel to and between the inputs (12) and parallel to the loop or loops (13, 14) formed by the belts (1). 7. Tank enligt något av kraven 2 - 6, där de till banden (1) anslutna ingångarna (12) är anordnade nära bryggdelen (15).Tank according to one of Claims 2 to 6, in which the inputs (12) connected to the belts (1) are arranged near the bridge part (15). 8. Tank enligt något av föregående krav, där nämnda minst en kon- densator bildas av ett par av rygg-mot-ryggkopplade varaktordioder (19, 20) som anordnats mellan ingångarna (12); 516 361 15 s an: av varvid den avstämbara tanken anpassats för att matas med en Iikför- spänning mellan en mittpunkt mellan dioderna (18, 19) via en första för- spänningsledning (16) och en andra förspänningsledning (17) som är anordnad på en motstående mittpunkt (V_bias+) på tanken.A tank according to any one of the preceding claims, wherein said at least one capacitor is formed by a pair of back-to-back coupled varactor diodes (19, 20) arranged between the inputs (12); Wherein the tunable tank is adapted to be supplied with a DC bias voltage between a center point between the diodes (18, 19) via a first bias line (16) and a second bias line (17) arranged on an opposite midpoint (V_bias +) on the tank. 9. Tank enligt något av föregående krav, där kondensatorn bildas av ett par av kapacitiva ledare (23, 24), vilka anordnats under banden (1) som bildar nämnda minst en induktiva slinga, varvid de kapacitiva ledarna anordnats symmetriskt i förhållande till banden (1) i nämnda minst en slinga.A tank according to any one of the preceding claims, wherein the capacitor is formed by a pair of capacitive conductors (23, 24) arranged below the belts (1) forming said at least one inductive loop, the capacitive conductors being arranged symmetrically with respect to the belts ( 1) in said at least one loop.
SE0001801A 2000-05-16 2000-05-16 LC tank formed on a low resistivity substrate for use in resonators used in microwave filters, oscillators etc., has adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents balance out SE516361C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0001801A SE516361C2 (en) 2000-05-16 2000-05-16 LC tank formed on a low resistivity substrate for use in resonators used in microwave filters, oscillators etc., has adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents balance out
AU2001258978A AU2001258978A1 (en) 2000-05-16 2001-05-11 High-q tank
PCT/SE2001/001045 WO2001088967A1 (en) 2000-05-16 2001-05-11 High-q tank

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0001801A SE516361C2 (en) 2000-05-16 2000-05-16 LC tank formed on a low resistivity substrate for use in resonators used in microwave filters, oscillators etc., has adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents balance out

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0001801D0 SE0001801D0 (en) 2000-05-16
SE0001801L SE0001801L (en) 2001-11-17
SE516361C2 true SE516361C2 (en) 2002-01-08

Family

ID=20279686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0001801A SE516361C2 (en) 2000-05-16 2000-05-16 LC tank formed on a low resistivity substrate for use in resonators used in microwave filters, oscillators etc., has adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents balance out

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001258978A1 (en)
SE (1) SE516361C2 (en)
WO (1) WO2001088967A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5173835A (en) * 1991-10-15 1992-12-22 Motorola, Inc. Voltage variable capacitor
FI93679C (en) * 1991-10-23 1995-05-10 Nokia Mobile Phones Ltd Frequency selective microstrip transformer and diode mixer
US5844451A (en) * 1994-02-25 1998-12-01 Murphy; Michael T. Circuit element having at least two physically separated coil-layers
US5959515A (en) * 1997-08-11 1999-09-28 Motorola, Inc. High Q integrated resonator structure

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001258978A1 (en) 2001-11-26
WO2001088967A1 (en) 2001-11-22
SE0001801L (en) 2001-11-17
SE0001801D0 (en) 2000-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103985503B (en) Integrated transformer balun with enhanced common-mode rejection for radio frequency, microwave, and millimeter-wave integrated circuits
Long Monolithic transformers for silicon RF IC design
US6950590B2 (en) Transmission lines and components with wavelength reduction and shielding
EP2669906B1 (en) An integrated circuit based transformer
US6320491B1 (en) Balanced inductor
CN101142638A (en) Interleaved three-dimensional on-chip differential inductors and transformers
KR20010041972A (en) An inductance device
US8648664B2 (en) Mutual inductance circuits
US10553353B2 (en) Parallel stacked inductor for high-Q and high current handling and method of making the same
Canning et al. Optimal design of broadband microwave baluns using single-layer planar circuit technology
Liu et al. Miniaturized bandstop filter using meander spurline and capacitively loaded stubs
Bahl Improved quality factor spiral inductors on GaAs substrates
KR20080066615A (en) Semiconductor apparatus
US6664935B1 (en) Broad band impedance matching device with coupled transmission lines
Hettak et al. A novel compact three-dimensional CMOS branch-line coupler using the meandering ECPW, TFMS, and buried micro coaxial technologies at 60 GHz
CN113053622A (en) Radio frequency inductor with three-dimensional structure and design method thereof
SE516361C2 (en) LC tank formed on a low resistivity substrate for use in resonators used in microwave filters, oscillators etc., has adjacent strips leading current in opposite directions and arranged so that substrate currents balance out
El-Gouhary et al. Analysis of transformer-based resonator quality factor and bandwidth and the implications to VCOs
Namoune et al. Simulation analysis of geometrical parameters of monolithic on-chip transformers on silicon substrates
Wang et al. Group-cross symmetrical inductor (GCSI): A new inductor structure with higher self-resonance frequency and Q factor
Lee et al. Substrates and dimension dependence of MEMS inductors
Namoune et al. Stacked transformer: influence of the geometrical and technological parameters
Yin et al. Model description and parameter extraction of on‐chip spiral inductors for MMICs
Namsang et al. Stepped-impedance hairpin resonators with asymmetric capacitively loaded coupled lines for improved stopband characteristics
Reiha et al. High-Q differential inductors for RFIC design

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed