Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.

Un inductor (200; 900; 1000; 1300) que tiene un campo lejano reducido, que comprende:

un primer bucle

(206b; 1008; 1304) que tiene una forma que es substancialmente simétrica con respecto a un primer eje predefinido; y

un segundo bucle (206a, 1006; 1302) que tiene un tamaño y forma substancialmente idénticos al primer bucle, estando el citado segundo bucle dispuesto de manera que un campo magnético que proviene del mismo tiende a cancelar un campo magnético que proviene del primer bucle;

caracterizado porque comprende también

dos terminales con una separación muy pequeña entre sí (204a, 204b; 1310a, 1310b) conectados al primer bucle para suministrar corriente eléctrica a los bucles primero y segundo y que minimizan las contribuciones de los terminales al campo magnético.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/001515.

Solicitante: TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON (PUBL).

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 164 83 STOCKHOLM SUECIA.

Inventor/es: MATTSSON,THOMAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Detalles de transformadores o de inductancias en... > H01F27/34 (Medios especiales para evitar o reducir efectos eléctricos o magnéticos indeseables, p. ej. pérdidas en vacío, corrientes reactivas, armónicos, oscilaciones, campos de fuga)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > H01F17/00 (Inductancias fijas del tipo señal)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes... > H01L27/08 (únicamente con componentes semiconductores de un solo tipo)

PDF original: ES-2510468_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.
Ilustración 2 de Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.
Ilustración 3 de Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.
Ilustración 4 de Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.
Ilustración 5 de Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.
Ilustración 6 de Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.
Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO.

Fragmento de la descripción:

Método de y diseño físico de un inductor para acoplamiento reducido de VCO CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a osciladores de tensión controlada (VCO - Voltage Controlled Oscillators, en inglés) del tipo utilizado en los transmisores receptores de radiofrecuencia (RF) y, en particular, a un diseño de inductor mejorado en un VCO.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Recientes avances en la tecnología de la comunicación inalámbrica han permitido la implementación de un transmisor receptor de RF completo en un único troquel de semiconductor o chip. No obstante, integrar un transmisor receptor de RF completo en un solo chip presenta varios retos. Por ejemplo, en los transmisores receptores de acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA - Wideband Code División Múltiple Access, en inglés), una solución de un solo chip requiere que dos VCOs de RF estén funcionando en el chip al mismo tiempo. Tal disposición puede producir una interacción no deseada entre los dos VCOs debido a varios tipos de mecanismos de acoplamiento mutuo, lo que puede resultar en respuestas espurias del receptor y frecuencias no deseadas en el espectro de la transmisión. El mecanismo principal del acoplamiento mutuo es normalmente el acoplamiento electromagnético (EM) fundamental entre los resonadores, es decir, las grandes estructuras del inductor en los VCOs.

Existen varias técnicas para reducir el acoplamiento EM mutuo entre los VCOs debido a los inductores. Una técnica implica la reducción del acoplamiento EM mediante un cuidadoso diseño de los inductores para proporcionar un aislamiento máximo de los inductores. El documento WO 24/12213 describe una inductancia en un plano de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, con arrollamientos en espiral en un plano en forma de un "ocho" con tres conductores cruzados. Para compensar el campo magnético de las líneas de suministro, se dispone que dos ojos del arrollamiento tengan diferentes tamaños, lo que limita la reducción del campo magnético resultante. Otra técnica requiere separación de frecuencias operando los dos VCOs a diferentes armónicos pares de la frecuencia deseada. Otra técnica más implica la separación de frecuencias utilizando un concepto de VCO regenerativo. Los métodos de separación de frecuencias aprovechan las propiedades de filtrado del resonador para reducir la interferencia. No obstante, estas soluciones requieren circuitos adicionales (divisores, mezcladores, etc.) que pueden incrementar el consumo de corriente, haciéndolas menos atractivas que otras alternativas de reducción del acoplamiento EM mutuo.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

Un diseño de inductor para reducir el acoplamiento EM mutuo entre los resonadores de VCO y el método de implementar el mismo en un chip semiconductor. Un método y sistema implican utilizar inductores que son substancialmente simétricos con respecto a sus ejes horizontal y/o vertical y proporcionar corriente a los inductores de manera que los componentes del campo magnético resultante tiendan a cancelarse entre sí en virtud de la simetría. Además, dos de tales inductores pueden estar situados cerca uno de otro y orientados de una manera que la corriente inducida en el segundo inductor debido al campo magnético que se origina en el primer inductor se reduce significativamente. Los inductores pueden tener forma de 8, forma de trébol de cuatro hojas, una sola vuelta, múltiples vueltas, estar girados uno respecto a otro y/o desfasados verticalmente uno respecto a otro.

En general, en un aspecto, un inductor que tiene un campo lejano reducido comprende un primer bucle que tiene una forma que es substancialmente simétrica con respecto a un primer eje predefinido, y un segundo bucle que tiene un tamaño y forma substancialmente idénticos a un tamaño y forma del primer bucle. El segundo bucle está dispuesto de tal manera que un campo magnético que proviene del mismo tiende a cancelar un campo magnético que proviene del primer bucle y de dos terminales muy cercanos entre sí conectados al primer bucle para suministrar corriente eléctrica a los bucles primero y segundo minimizando las contribuciones de los terminales al campo magnético.

En general, en otro aspecto, un método de reducir el acoplamiento electromagnético mutuo entre dos inductores en un troquel de semiconductor comprende la etapa de formar un primer inductor sobre el troquel de semiconductor que tiene una forma que es substancialmente simétrica con respecto a un primer eje predefinido, haciendo la forma que el primer inductor tenga un campo lejano reducido, al menos en algunas direcciones. El método comprende además la etapa de formar un segundo inductor sobre el troquel de semiconductor a una distancia predeterminada del primer inductor, donde un acoplamiento electromagnético mutuo entre el primer inductor y el segundo inductor se reduce como resultado de que el primer inductor tiene un campo lejano reducido.

En general, en otro aspecto, un diseño físico de inductor que tiene un acoplamiento electromagnético mutuo reducido comprende un primer inductor que tiene una forma que es substancialmente simétrica con respecto a un primer eje predefinido, haciendo la forma que el primer inductor tenga un campo electromagnético reducido a una cierta distancia del primer inductor, al menos en algunas direcciones. El diseño físico del inductor comprende además un segundo inductor situado a una distancia predeterminada del primer inductor, donde un acoplamiento

electromagnético mutuo entre el primer Inductor y el segundo Inductor se reduce como resultado de que el primer Inductor tiene un campo electromagnético reducido.

Debe ponerse énfasis en que el término comprende / que comprende, cuando se utiliza en esta memoria, se toma para especificar la presencia de características establecidas, enteros, etapas o componentes, pero no excluye la presencia o adición de una o más características, enteros, etapas, componentes o grupos distintos en ella.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las anteriores y otras ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y con referencia a los dibujos, en los cuales:

la FIGURA 1 ¡lustra un inductor en forma de O de la técnica anterior; la FIGURA 2 ¡lustra un inductor en forma de 8;

la FIGURA 3 ¡lustra una disposición de Inductores en forma de O de la técnica anterior; la FIGURA 4 ¡lustra una disposición de Inductores en forma de 8;

la FIGURA 5 ¡lustra una disposición de Inductores en forma de 8 en la que un inductor está girado; la FIGURA 6 ¡lustra el Impacto de la distancia en el acoplamiento EM utilizando la disposición de inductores en forma de 8;

la FIGURA 7 ¡lustra una disposición de inductores en forma de 8 en la que un inductor está desfasado con respecto al otro Inductor;

la FIGURA 8 ¡lustra el Impacto de la distancia en el coeficiente de desacoplamiento utilizando las disposiciones de Inductores;

la FIGURA 9 ¡lustra un diseño de VCO en el que se mantiene la simetría;

la FIGURA 1 ¡lustra un Inductor en forma de trébol de cuatro hojas;

la FIGURA 11 ¡lustra una disposición de inductores en forma de trébol de cuatro hojas;

la FIGURA 12 ¡lustra el Impacto de la distancia en el acoplamiento EM utilizando la disposición de inductores

en forma de trébol de cuatro hojas; y

la FIGURA 13 ¡lustra un Inductor en forma de 8 de dos vueltas.

DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES ILUSTRATIVAS DE LA INVENCIÓN

Como se ha mencionado anteriormente, vahas realizaciones de la Invención proporcionan un diseño de inductor y método de implementar el mismo en el que el acoplamiento EM mutuo se reduce. El diseño de inductor y el método... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un inductor (2; 9; 1; 13) que tiene un campo lejano reducido, que comprende:

un primer bucle (26b; 18; 134) que tiene una forma que es substancialmente simétrica con respecto a un primer eje predefinido; y

un segundo bucle (26a, 16; 132) que tiene un tamaño y forma substancialmente idénticos al primer bucle, estando el citado segundo bucle dispuesto de manera que un campo magnético que proviene del mismo tiende a cancelar un campo magnético que proviene del primer bucle; caracterizado porque comprende también

dos terminales con una separación muy pequeña entre si (24a, 24b; 131a, 131b) conectados al primer bucle para suministrar corriente eléctrica a los bucles primero y segundo y que minimizan las contribuciones de los terminales al campo magnético.

2. El inductor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los bucles primero y segundo son substancialmente simétricos con respecto a un segundo eje predefinido.

3. El inductor de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el inductor es substancialmente en forma de 8.

4. El inductor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los bucles primero y segundo comprenden cada uno un bucle interior (138; 136) dentro de cada uno de los dos bucles.

5. El inductor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un tercer bucle (14) y un cuarto bucle (12), en el que los bucles tercero y cuarto están eléctricamente conectados a los bucles primero (18) y segundo 16), los cuatro bucles están simétricamente dispuestos en una formación en forma de trébol de cuatro hojas alrededor de un eje central común, teniendo cada uno de los citados bucles substancialmente el mismo tamaño y forma; y donde los cuatro bucles (12, 14, 16, 18) están dispuestos de manera que los campos magnéticos que provienen de cada dos bucles adyacentes tienen direcciones opuestas y tienden a cancelarse entre sí.

6. Un diseño físico de inductor que tiene un acoplamiento electromagnético reducido que comprende un primer inductor (4, 5, 7, 11) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5 y un segundo inductor (42, 52, 72, 112) situado a una distancia predeterminada del primer inductor, en el que un acoplamiento electromagnético mutuo entre el primer inductor y el segundo inductor se reduce como resultado de que el primer inductor tiene un campo electromagnético reducido.

7. El diseño físico de inductor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer inductor y el segundo inductor están formados sobre un único troquel de semiconductor.

8. El diseño físico de inductor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer inductor y el segundo inductor están orientados en una misma dirección.

9. El diseño físico de inductor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer inductor y el segundo inductor están orientados en direcciones diferentes.

1. El diseño físico de inductor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer inductor y el segundo inductor comparten un eje común.

11. El diseño físico de inductor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer inductor y el segundo inductor no comparten ningún eje común.

12. El diseño físico de inductor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer inductor y el segundo inductor son simétricos con respecto a un segundo eje predefinido.

13. El diseño físico de inductor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el segundo es también un inductor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5.

14. Un método de reducir el campo magnético que proviene de un inductor, que comprende:

formar un primer bucle (26b; 18; 134) que tiene una forma que es substancialmente simétrica con respecto a un primer eje predefinido;

formar un segundo bucle (26a; 16; 132), caracterizado por tener un tamaño y forma substancialmente idénticos al primer bucle;

orientar el segundo bucle con respecto al primer bucle de manera que un campo magnético que proviene del segundo bucle tiende a cancelar un campo magnético que proviene del primer bucle; caracterizado porque comprende también la etapa de

conectar dos terminales con una separación muy pequeña entre sí (24a, 24b; 131a, 131b) al primer bucle para suministrar corriente eléctrica a los bucles primero y segundo y minimizar las contribuciones de los terminales al campo magnético.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de orientar el segundo bucle con respecto al primer bucle incluye situar los bucles primero y segundo substancialmente en forma de 8.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el método comprende además:

formar un tercer bucle que tiene un tamaño y forma substancialmente idénticos a los bucles primero y segundo;

formar un cuarto bucle que tiene un tamaño y forma substancialmente idénticos a los bucles primero, segundo y tercero; y

orientar los bucles primero, segundo, tercero y cuarto para formar substancialmente una forma de trébol de cuatro hojas.

17. Un método de reducir el acoplamiento electromagnético mutuo entre un primer inductor y un segundo Inductor sobre un troquel de semiconductor, que comprende:

formar un primer inductor de acuerdo con el método de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16 y situar el segundo inductor a una distancia predeterminada del primer Inductor, donde el acoplamiento electromagnético mutuo entre el primer inductor y el segundo inductor se reduce como resultado de que el primer inductor tiene un campo electromagnético reducido.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la etapa de situar el segundo Inductor incluye orientar los Inductores primero y segundo en una misma dirección.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la etapa de situar el segundo inductor incluye orientar los Inductores primero y segundo en diferentes direcciones.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la etapa de situar el segundo inductor incluye situar los inductores primero y segundo en un eje común que es compartido por los inductores primero y segundo.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la etapa de situar el segundo inductor incluye colocar los inductores primero y segundo de manera que no compartan ninguna eje común.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la etapa de situar el segundo inductor incluye colocar los inductores primero y segundo de manera que sean simétricos con respecto a un segundo eje predefinido.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el segundo inductor está formado de acuerdo con el método de cualquiera de las reivindicaciones 14-16.