调谐系统、装置以及方法
【专利说明】调谐系统、装置以及方法
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时专利申请序号61/794，982的权益，该申请的全部内容通过引证结合于此。
技术领域
[0003]在本文中公开的主题总体上涉及电气电感器的操作和实施方式。更具体而言，在本文中公开的主题涉及操作可调谐的谐振器的系统和实施方式。
【背景技术】
[0004]对于现代蜂窝通信系统，可取地具有可以支持多个频带(例如，3GPP、LTE带)的手持式装置。在传统上使用固定的多谐振天线等装置，实现在多个频带内操作的能力。然而，固定的多谐振天线可以由其能够实现的谐振的数量限制，并且这种谐振的相关联的带宽不足以支持大量频带。近年来，可调谐的单谐振天线还用于支持多频带操作。然而，由于装置部件约束条件，所以可调谐的单谐振天线具有有限的调谐范围。例如，在一个或多个天线置于串联配置中时，调谐范围可以由在天线的(:_/(:_之间电容比或者在串联阻抗值与并联寄生阻抗值之间的比率等因素限制。
[0005]因此，可取的是实现用于在宽范围的频率上调谐电感的系统。
【发明内容】
[0006]根据本公开，提供了电感调谐系统、装置以及方法。在一个方面中，一种电感调谐系统可以包括连接至第一端子的至少一个电感器，所述至少一个电感器包括基本上彼此磁性耦合的多个电感元件，其中在所述电感元件之间的间距基本上小于绕组的直径。可以将至少一个电容器连接在所述多个电感元件中的一个或多个与第二端子之间。
[0007]在另一方面中，提供了一种用于调谐电气谐振器的电感的方法。所述方法可以包括将至少一个电感器连接至第一端子，所述至少一个电感器包括基本上彼此磁性耦合的多个电感元件，其中，在所述电感元件之间的间距基本上小于绕组的直径。所述方法可以进一步包括将至少一个电容器连接在所述多个电感元件中的一个或多个与第二端子之间，并且选择性地调整所述至少一个电容器的电容以调整所述至少一个电感器的电感。
[0008]虽然在上文中陈述了本文中公开的主题的一些方面，并且这些方面完全或部分由目前公开的主题实现，但是在结合在下文中最佳描述的附图进行时，随着描述的进展，其他方面显而易见。
【附图说明】
[0009]从以下详细描述中，更容易理解本主题的特征和优点，应结合仅仅通过解释性和非限制性实例提供的附图读取所述详细描述，并且其中:
[0010]图1是根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统的示意图；
[0011]图2示出了根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统的频率响应图；
[0012]图3A至图3D示出了根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统的各种操作；
[0013]图4A至图4C是根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统的不同信号馈电配置；
[0014]图5示出了利用根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统的天线结构；
[0015]图6A至图6C示出了将电场耦合到根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统内的各种配置；
[0016]图7A至图7C示出了根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统的各种实施方式；
[0017]图8A和图8B是使用嵌入式晶片级球棚.阵列(embedded wafer level ball gridaray) (effLB)技术封装的电感调谐系统的剖视图，其示出了根据目前公开的主题的各种实施例的侧视图；
[0018]图9示出了根据目前公开的主题的各种实施例的垂直电感器的一个示例性配置；
[0019]图10示出了根据目前公开的主题的各种实施例的多层平面电感器；
[0020]图11示出了根据目前公开的主题的各种实施例的安装在印刷电路板(PCB)上的电感调谐系统；
[0021]图12示出了根据目前公开的主题的各种实施例的安装在PCB上的另一个电感调谐系统；
[0022]图13A和图13B示出了一种配置，其中电感调谐系统可以根据目前公开的主题的各种实施例整合到PCB基板内；
[0023]图14A和图14B示出了一种实施方式，其中电感器根据目前公开的主题的各种实施例安装到电路层压层的边缘中；
[0024]图15A和图15B是根据目前公开的主题的各种实施例的可调谐的螺旋形谐振器的示例性配置；
[0025]图16A至图19B是根据目前公开的主题的各种实施例的可调谐的螺旋形谐振器的示例性实施方式；以及
[0026]图20示出了根据目前公开的主题的各种实施例的安装在PCB基板上的可调谐的螺旋形谐振器的示例性实施方式。
具体实施例
[0027]本主题提供了使用电感调谐系统的系统、装置以及方法，所述电感调谐系统包括多个可调谐电容器，所述电容器可以在宽频率范围上调谐电感和阻抗。这种电感调谐系统可以容易地实现在PCB/PWB基板上，该基板可以减小可调谐天线的尺寸，使其更牢固，更容易与其他电路部件整合，并且同时在广泛的频率之上保持恒定的特性阻抗。
[0028]图1是根据目前公开的主题的各种实施例的电感调谐系统的示意图。如在图1中所示，通常表示为100的电感调谐系统可以包括电感器L，该电感器包括分布在整个电感器L上的N个绕组Ljlj Ln，其中，N是可选择的整数值。在一些实施例中，在每个绕组Ljlj Ln之间的间距远远小于其直径，从而绕组Lglj Ln可以彼此基本上磁性耦合。一个或多个可变电容器(例如，电容器C。至Cm)可以连接至电感器L的多个分接头(tap)Wglj Wn，其中，分接头可以是连接电感器L的两个绕组Ljlj 1^的节点。为了说明在本文中公开的主题的目的，一个可变电容器连接至第一连接点T1，并且可变电容器C。至C M均可以连接至第二连接点T2。例如，可变电容器C。可以连接至第一分接头W i，可变电容器C1可以连接至第二分接头W2，并且可变电容器C2可以连接至第η个分接头W 3ο然而，似乎合理的是，特定的分接头/绕组没有与其连接的电容器。而且，在图1中示出的第一用于低频操作和第二连接点T2可以连接至其他电抗元件(例如，串联或并联电容器和/或串联或并联电感器)，并且同样，电感调谐系统100不需要通过操作频率自谐振。
[0029]在一些实施例中，电容器C。至Cm可以是通过改变电场或电流来控制的半导体装置(例如，CMOS、PHEMT、绝缘硅片(SOI)、微机电系统(MEMS)、可调谐陶瓷、BST)。使用机电驱动(例如，MEMS)、电场驱动(例如，销二极管、可调谐电介质)或连接至电容阵列的电气半导体开关，可以实现可变电容。电气半导体开关可以基于电压场切换(例如，PHEMT、CMOS)或电流切换(例如，双极型晶体管，例如，GaAs HBT)。而且，在一些实施例中，电容器C。至Cm可以使用一个或多个串联总线(例如，SP1、RFFE、I2C)或与半导体装置(例如，晶体管、栅极、ADC)配合的可编程寄存器可编程，以产生可变电容值。在一些实施例中，根据二进制加权方案或线性加权方案，可变电容值可以可编程为整数个离散电容设置。
[0030]在一些实施例中，电感调谐系统100的阻抗值可以最主要受到具有最大电容值的一个可变电容器C。到Cm的影响。例如，如果电容器C。到Cm的电容值控制为具有较低的电容值，那么电感调谐系统100的阻抗值可以由在分接头^到W1之间串联的电感值以及电容器C。的电容值有效地控制。同样，如果电容器C。和C 2至Cμ被配置为具有低电容值，那么电感调谐系统100的阻抗值可以由从分接头W#lj W2串联的电感值以及电容器C i的电容值确定。同样，在电容器C。至C M之间的特定电容器C夂被配置为具有与剩余的电容器C。至C ^勺电容值相比较大的电容值时，电感调谐系统100的阻抗值可以相应地由从第一连接点！\到与电容器0(连接的分接头串联的电感值和电容器c夂的电容值控制。这个配置使电感调谐系统100实现比传统系统更宽的调谐范围，其中，调谐范围由调谐电容比(例如，c_/c_)限制。如图2中所示，电感调谐系统100可以被配置为提供在大的频率范围(例如，1.6GHz到2.8GHz)上的阻抗匹配，具有与传统系统相似的效率。
[0031]在一