調(diào)諧系統(tǒng)、裝置以及方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】調(diào)諧系統(tǒng)、裝置以及方法
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序號(hào)61/794，982的權(quán)益，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引證結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]在本文中公開(kāi)的主題總體上涉及電氣電感器的操作和實(shí)施方式。更具體而言，在本文中公開(kāi)的主題涉及操作可調(diào)諧的諧振器的系統(tǒng)和實(shí)施方式。
【背景技術(shù)】
[0004]對(duì)于現(xiàn)代蜂窩通信系統(tǒng)，可取地具有可以支持多個(gè)頻帶(例如，3GPP、LTE帶)的手持式裝置。在傳統(tǒng)上使用固定的多諧振天線(xiàn)等裝置，實(shí)現(xiàn)在多個(gè)頻帶內(nèi)操作的能力。然而，固定的多諧振天線(xiàn)可以由其能夠?qū)崿F(xiàn)的諧振的數(shù)量限制，并且這種諧振的相關(guān)聯(lián)的帶寬不足以支持大量頻帶。近年來(lái)，可調(diào)諧的單諧振天線(xiàn)還用于支持多頻帶操作。然而，由于裝置部件約束條件，所以可調(diào)諧的單諧振天線(xiàn)具有有限的調(diào)諧范圍。例如，在一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)置于串聯(lián)配置中時(shí)，調(diào)諧范圍可以由在天線(xiàn)的(:_/(:_之間電容比或者在串聯(lián)阻抗值與并聯(lián)寄生阻抗值之間的比率等因素限制。
[0005]因此，可取的是實(shí)現(xiàn)用于在寬范圍的頻率上調(diào)諧電感的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本公開(kāi)，提供了電感調(diào)諧系統(tǒng)、裝置以及方法。在一個(gè)方面中，一種電感調(diào)諧系統(tǒng)可以包括連接至第一端子的至少一個(gè)電感器，所述至少一個(gè)電感器包括基本上彼此磁性耦合的多個(gè)電感元件，其中在所述電感元件之間的間距基本上小于繞組的直徑?？梢詫⒅辽僖粋€(gè)電容器連接在所述多個(gè)電感元件中的一個(gè)或多個(gè)與第二端子之間。
[0007]在另一方面中，提供了一種用于調(diào)諧電氣諧振器的電感的方法。所述方法可以包括將至少一個(gè)電感器連接至第一端子，所述至少一個(gè)電感器包括基本上彼此磁性耦合的多個(gè)電感元件，其中，在所述電感元件之間的間距基本上小于繞組的直徑。所述方法可以進(jìn)一步包括將至少一個(gè)電容器連接在所述多個(gè)電感元件中的一個(gè)或多個(gè)與第二端子之間，并且選擇性地調(diào)整所述至少一個(gè)電容器的電容以調(diào)整所述至少一個(gè)電感器的電感。
[0008]雖然在上文中陳述了本文中公開(kāi)的主題的一些方面，并且這些方面完全或部分由目前公開(kāi)的主題實(shí)現(xiàn)，但是在結(jié)合在下文中最佳描述的附圖進(jìn)行時(shí)，隨著描述的進(jìn)展，其他方面顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]從以下詳細(xì)描述中，更容易理解本主題的特征和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合僅僅通過(guò)解釋性和非限制性實(shí)例提供的附圖讀取所述詳細(xì)描述，并且其中:
[0010]圖1是根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖2示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)的頻率響應(yīng)圖；
[0012]圖3A至圖3D示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)的各種操作；
[0013]圖4A至圖4C是根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)的不同信號(hào)饋電配置；
[0014]圖5示出了利用根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)的天線(xiàn)結(jié)構(gòu)；
[0015]圖6A至圖6C示出了將電場(chǎng)耦合到根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)內(nèi)的各種配置；
[0016]圖7A至圖7C示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)的各種實(shí)施方式；
[0017]圖8A和圖8B是使用嵌入式晶片級(jí)球棚.陣列(embedded wafer level ball gridaray) (effLB)技術(shù)封裝的電感調(diào)諧系統(tǒng)的剖視圖，其示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0018]圖9示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的垂直電感器的一個(gè)示例性配置；
[0019]圖10示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的多層平面電感器；
[0020]圖11示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的安裝在印刷電路板(PCB)上的電感調(diào)諧系統(tǒng)；
[0021]圖12示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的安裝在PCB上的另一個(gè)電感調(diào)諧系統(tǒng)；
[0022]圖13A和圖13B示出了一種配置，其中電感調(diào)諧系統(tǒng)可以根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例整合到PCB基板內(nèi)；
[0023]圖14A和圖14B示出了一種實(shí)施方式，其中電感器根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例安裝到電路層壓層的邊緣中；
[0024]圖15A和圖15B是根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的可調(diào)諧的螺旋形諧振器的示例性配置；
[0025]圖16A至圖19B是根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的可調(diào)諧的螺旋形諧振器的示例性實(shí)施方式；以及
[0026]圖20示出了根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的安裝在PCB基板上的可調(diào)諧的螺旋形諧振器的示例性實(shí)施方式。
具體實(shí)施例
[0027]本主題提供了使用電感調(diào)諧系統(tǒng)的系統(tǒng)、裝置以及方法，所述電感調(diào)諧系統(tǒng)包括多個(gè)可調(diào)諧電容器，所述電容器可以在寬頻率范圍上調(diào)諧電感和阻抗。這種電感調(diào)諧系統(tǒng)可以容易地實(shí)現(xiàn)在PCB/PWB基板上，該基板可以減小可調(diào)諧天線(xiàn)的尺寸，使其更牢固，更容易與其他電路部件整合，并且同時(shí)在廣泛的頻率之上保持恒定的特性阻抗。
[0028]圖1是根據(jù)目前公開(kāi)的主題的各種實(shí)施例的電感調(diào)諧系統(tǒng)的示意圖。如在圖1中所示，通常表示為100的電感調(diào)諧系統(tǒng)可以包括電感器L，該電感器包括分布在整個(gè)電感器L上的N個(gè)繞組Ljlj Ln，其中，N是可選擇的整數(shù)值。在一些實(shí)施例中，在每個(gè)繞組Ljlj Ln之間的間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其直徑，從而繞組Lglj Ln可以彼此基本上磁性耦合。一個(gè)或多個(gè)可變電容器(例如，電容器C。至Cm)可以連接至電感器L的多個(gè)分接頭(tap)Wglj Wn，其中，分接頭可以是連接電感器L的兩個(gè)繞組Ljlj 1^的節(jié)點(diǎn)。為了說(shuō)明在本文中公開(kāi)的主題的目的，一個(gè)可變電容器連接至第一連接點(diǎn)T1，并且可變電容器C。至C M均可以連接至第二連接點(diǎn)T2。例如，可變電容器C?？梢赃B接至第一分接頭W i，可變電容器C1可以連接至第二分接頭W2，并且可變電容器C2可以連接至第η個(gè)分接頭W 3ο然而，似乎合理的是，特定的分接頭/繞組沒(méi)有與其連接的電容器。而且，在圖1中示出的第一用于低頻操作和第二連接點(diǎn)T2可以連接至其他電抗元件(例如，串聯(lián)或并聯(lián)電容器和/或串聯(lián)或并聯(lián)電感器)，并且同樣，電感調(diào)諧系統(tǒng)100不需要通過(guò)操作頻率自諧振。
[0029]在一些實(shí)施例中，電容器C。至Cm可以是通過(guò)改變電場(chǎng)或電流來(lái)控制的半導(dǎo)體裝置(例如，CMOS、PHEMT、絕緣硅片(SOI)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、可調(diào)諧陶瓷、BST)。使用機(jī)電驅(qū)動(dòng)(例如，MEMS)、電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)(例如，銷(xiāo)二極管、可調(diào)諧電介質(zhì))或連接至電容陣列的電氣半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)可變電容。電氣半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可以基于電壓場(chǎng)切換(例如，PHEMT、CMOS)或電流切換(例如，雙極型晶體管，例如，GaAs HBT)。而且，在一些實(shí)施例中，電容器C。至Cm可以使用一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)總線(xiàn)(例如，SP1、RFFE、I2C)或與半導(dǎo)體裝置(例如，晶體管、柵極、ADC)配合的可編程寄存器可編程，以產(chǎn)生可變電容值。在一些實(shí)施例中，根據(jù)二進(jìn)制加權(quán)方案或線(xiàn)性加權(quán)方案，可變電容值可以可編程為整數(shù)個(gè)離散電容設(shè)置。
[0030]在一些實(shí)施例中，電感調(diào)諧系統(tǒng)100的阻抗值可以最主要受到具有最大電容值的一個(gè)可變電容器C。到Cm的影響。例如，如果電容器C。到Cm的電容值控制為具有較低的電容值，那么電感調(diào)諧系統(tǒng)100的阻抗值可以由在分接頭^到W1之間串聯(lián)的電感值以及電容器C。的電容值有效地控制。同樣，如果電容器C。和C 2至Cμ被配置為具有低電容值，那么電感調(diào)諧系統(tǒng)100的阻抗值可以由從分接頭W#lj W2串聯(lián)的電感值以及電容器C i的電容值確定。同樣，在電容器C。至C M之間的特定電容器C夂被配置為具有與剩余的電容器C。至C ^勺電容值相比較大的電容值時(shí)，電感調(diào)諧系統(tǒng)100的阻抗值可以相應(yīng)地由從第一連接點(diǎn)！\到與電容器0(連接的分接頭串聯(lián)的電感值和電容器c夂的電容值控制。這個(gè)配置使電感調(diào)諧系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)系統(tǒng)更寬的調(diào)諧范圍，其中，調(diào)諧范圍由調(diào)諧電容比(例如，c_/c_)限制。如圖2中所示，電感調(diào)諧系統(tǒng)100可以被配置為提供在大的頻率范圍(例如，1.6GHz到2.8GHz)上的阻抗匹配，具有與傳統(tǒng)系統(tǒng)相似的效率。
[0031]在一