CN105408971A - 用于矢量电感器的装置和方法 - Google Patents

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赖志国
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Abstract

在此提供用于矢量电感器的装置和方法。在特定配置中，一种装置，包括：矢量电感器，其包括布置在堆叠中并且通过电介质彼此分离的多个导体。所述导体彼此紧密耦合，以提供相对高量的互感。例如，堆叠中的相邻导体可以通过至少0.5或更具体地0.9或更大的耦合系数k互耦。在特定实现方式中，导体彼此并联电连接，以提供具有低电阻的矢量电感器。然而，堆叠中的各导体之间的紧密耦合可以产生具有与所述堆叠中的单独导体的自感相似的总电感的矢量电感器。可以通过在堆叠中包括附加导体来增加矢量电感器的Q因数。

Description

用于矢量电感器的装置和方法
技术领域
本发明实施例涉及电子系统，具体地说，涉及用于在射频(RF)电子器件中的使用的电感器。
背景技术
电感器的电感与穿过电感器的端子的电压对于流过电感器的电流的改变速率的比例对应。除了电感之外，其它电感器参数(例如品质因数(Q因数)、频率响应和/或线性度)在选择适合于特定应用的电感器中可能也是重要的。
电感器可以用在各种类型的模拟和射频(RF)电路中。例如，滤波器、双工器、谐振器、调谐器和/或另外电路可以包括电感器。
发明内容
在一个方面中，提供一种包括矢量电感器的装置。所述矢量电感器包括：两个或更多个端子，其包括第一端子和第二端子；以及导体堆叠，其包括布置在不同导电层上的三个或更多个导体。所述不同导电层中的每一个通过电介质分离。所述三个或更多个导体包括第一导体、第二导体和第三导体。所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体均包括第一端以及与所述第一端相对的第二端。所述第一导体的第一端、所述第二导体的第一端以及所述第三导体的第一端沿着所述堆叠的第一侧彼此电连接。此外，所述第一导体的第二端、所述第二导体的第二端以及所述第三导体的第二端沿着所述堆叠的第二侧彼此电连接。此外，所述第一导体的第一端电连接到所述第一端子，并且所述第一导体的第二端电连接到所述第二端子。
在另一方面中，提供一种包括矢量电感器的装置。所述矢量电感器包括：导体堆叠，其包括布置在不同导电层上的三个或更多个导体。所述不同导电层中的每一个通过电介质分离。所述三个或更多个导体包括第一导体、第二导体和第三导体。所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体均包括：导电基底；第一导电臂，其从所述导电基底延伸，以及第二导电臂，其从所述导电基底延伸。所述第一导体的导电基底、所述第二导体的导电基底以及所述第三导体的导电基底沿着所述堆叠的第一侧彼此电连接。此外，所述第一导体的所述第一导电臂的一端、所述第二导体的所述第一导电臂的一端以及所述第三导体的所述第一导电臂的一端沿着所述堆叠的第二侧彼此电连接。此外，所述第一导体的所述第二导电臂的一端、所述第二导体的所述第二导电臂的一端以及所述第三导体的所述第二导电臂的一端沿着所述堆叠的第三侧彼此电连接。
在另一方面中，提供一种装置。所述装置包括矢量电感器，其包括三个或更多个电感元件。所述三个或更多个电感元件包括：第一电感元件，其布置在第一导电层上；第二电感元件，其布置在第二导电层上；以及第三电感元件，其布置在第三导电层上。所述第一导电层、所述第二导电层和所述第三导电层中的每一个通过一个或多个电介质层分离。所述三个或更多个电感元件并联电连接。此外，所述三个或更多个电感元件布置为这样的：归因于所述三个或更多个电感元件之间的互耦，所述矢量电感器的总电感不因并联组合而减少。
在另一方面中，提供一种电感器装置。所述电感器装置包括多个导电元件，均形成为导电材料的单独贴片。所述导电元件相对于彼此布置在垂直堆叠中。所述电感器装置还包括：电介质，其部署在至少两个或更多个相邻导电元件之间，所述电介质足够薄，从而在所述导电元件中的相邻导电元件之间提供至少二分之一(1/2)或更大的互感因数。
在另一方面中，提供一种电感器装置。所述电感器装置包括多个导体，均形成为导电材料的单独贴片。所述导体相对于彼此垂直地布置，以形成导体堆叠。所述电感器装置还包括薄电介质，其部署在两个或更多个相邻导电元件之间。所述电介质具有小于紧靠的相邻导电元件的厚度的厚度。
附图说明
图1是射频(RF)系统的一个实施例的示意图。
图2是根据一个实施例的可编程滤波器的示意图。
图3A是RF信号处理电路的一个实施例的示意图。
图3B是RF信号处理电路的另一实施例的示意图。
图4A是根据一个实施例的矢量电感器的部分的截面。
图4B是根据一个实施例的矢量电感器的截面。
图5A是根据一个实施例的矢量电感器的透视图。
图5B是图5A的矢量电感器的导体的平面图。
图6是根据另一实施例的矢量电感器的导体的平面图。
图7A是根据一个实施例的印制电路板(PCB)的截面。
图7B是根据另一实施例的PCB的截面。
图8A是根据另一实施例的矢量电感器的透视图。
图8B是图8A的矢量电感器的导体的平面图。
图8C是图8A的矢量电感器的电路图。
图9是根据另一实施例的矢量电感器的导体的平面图。
图10A是根据另一实施例的矢量电感器的导体的平面图。
图10B是根据另一实施例的矢量电感器的导体的平面图。
图11是根据另一实施例的矢量电感器的截面。
图12A是根据另一实施例的PCB的顶部透视图和底部透视图的示意图。
图12B是根据一个实施例的沿着直线12B-12B取得的图12A的PCB的截面。
图12C是根据一个实施例的沿着直线12C-12C取得的图12A的PCB的截面。
图13是根据另一实施例的PCB的截面。
图14A和图14B是根据各个实施例的谐振电路的示意图。
图15是根据一个实施例的滤波器的示意图。
具体实施方式
特定实施例的以下详细描述呈现本发明具体实施例的各个描述。然而，可以通过权利要求所限定并且传达的大量不同方式实施本发明。在该描述中，参照附图，其中，相同标号可以指示相同或功能相似的要素。
在包括例如特定射频(RF)应用的各种应用中，具有高品质因数(Q因数)的电感器可以是可期望的。例如，当具有高Q因数的电感器用在可编程滤波器的谐振电感器-电容器(LC)电路中时，可编程滤波器可以展现更大的频率选择性。因此，可编程滤波器可以提供更精细的频率调谐和/或增强的带外信号的拒绝。
通过线圈形状或螺旋形状实现特定传统电感器。然而，这些结构中的用于电流流动的路径可能是弯曲的或有角度的。因此，与流过这些电感器的电流关联的电子可能倾向于在高频率处沿着线圈或螺旋的最外边缘局部化，这样可能使得电感器的Q因数降级。
虽然增加电感器的导体的大小可以增加Q因数，但该方法可能不期望地增加电感器的面积。此外，用于通过增加导体大小来增加Q因数的能力可能因趋肤效应而受限。本领域技术人员应理解，趋肤效应是这样一种趋势：经由导体传输的射频信号具有在导体的表面附近而非通过导体的整个厚度的电流密度。
在此提供用于矢量电感器的装置和方法。在特定配置中，一种装置，包括：矢量电感器，其包括布置在堆叠中并且通过电介质彼此分离的多个导体。导体以相对高量的互感彼此电感式耦合。例如，在一个实施例中，相邻导体以至少0.5或更具体地0.9或更大的耦合系数k互耦。在特定实现方式中，导体彼此并联电连接，以提供具有低电阻的矢量电感器。但是，堆叠中的各导体之间的互耦可以产生具有与堆叠中的单独导体的自感相似的总电感的矢量电感器。此外，在特定实现方式中，矢量电感器的堆叠中的导体的数量可以不影响矢量电感器的总电感。然而，堆叠中的具有大量导体的矢量电感器相对于堆叠中的具有较少数量导体的矢量电感器可以具有更低的电阻和更高的Q因数。
在特定实施例中，导体当从矢量电感器的堆叠之上看时可以具有基本上矩形形状。例如，导体可以包括金属的加长条带。以此方式配置导体可以提供通过导体的相对笔直导电路径，这样可以提供高Q因数。
在其它实施例中，导体当从矢量电感器的堆叠之上看时可以具有基本上U形或V形。在这些配置中，矢量电感器可以操作为等效于三个电感器的电路。例如，矢量电感器可以包括：第一电感器，其与U形导体或V形导体的第一导电引脚的自感关联；第二电感器，其与U形导体或V形导体的第二导电引脚的自感关联；以及第三电感器，其与第一导电引脚和第二导电引脚之间的互感关联。虽然在附图中示出用于转角的锐角和笔直直线，但本领域技术人员应理解，在实际实施例中，具体地在小型化的实施例的情况下，转角(corner)可以是圆形的，并且“直线”可以不是笔直的。
在此的矢量电感器可以具有相对高的Q因数、相对高的线性度和/或相对低的插入损耗。此外，矢量电感器可以具有每单位面积相对高的电感，并且因此可以占据相对小的物理空间或面积。
在特定配置中，矢量电感器可以集成到衬底(例如印制电路板(PCB))中。然而，其它配置是可能的，包括矢量电感器实现为分立式组件(例如表面贴装组件(SMC))的配置。
在特定配置中，矢量电感器可以配置为在具有一个或多个电容器的电感器-电容器(LC)谐振电路中操作。在特定实现方式中，电容器可以是可变的，并且LC谐振电路可以用于在包括例如可编程滤波器、可编程谐振器、可编程天线调谐器、可编程阻抗匹配网络、可编程移相器和/或可编程双工器的宽范围的RF电子器件中提供频率调谐。
图1是射频(RF)系统10的一个实施例的示意图。RF系统10包括可编程双工器1、天线2、接收端子RX以及发送端子TX。RF系统10可以表示无线设备(例如智能电话)的一部分。相应地，虽然图1中为了清楚未示出，但RF系统10可以包括附加组件和/或电路。
如图1所示，可编程双工器1包括第一可编程滤波器3和第二可编程滤波器4。第一可编程滤波器3包括：输入，其电连接到天线2；以及输出，其电连接到接收端子RX。第一可编程滤波器3还包括第一可变电容器结构5，其可以用于控制第一可编程滤波器3的滤波特性(例如通带的频率中的位置)。第二可编程滤波器4包括：输入，其电连接到发送端子TX；以及输出，其电连接到天线2。第二可编程滤波器4还包括第二可变电容器结构6，其可以用于控制第二可编程滤波器4的滤波特性。
无线设备(例如智能电话、平板或膝上型计算机)可以使用一个或多个公共天线或共用天线在多个频带上进行通信。关于在较宽带宽处和/或在不同的通信网络上进行发送的期望已经增加对于无线设备可以进行通信的带的数量的需求。例如，无线设备可以指定为使用包括例如GSM/EDGE、IMT-2000(3G)、4G、长期演进(LTE)、先进LTE、IEEE802.11(Wi-Fi)、移动WiMAX、近场通信(NFC)、全球定位系统(GPS)、GLONASS、伽利略、蓝牙等的各种通信标准中的一个或多个而操作。私有标准也可以是可应用的。在无线设备指定为使用载波聚合的配置中可能进一步加重多带通信的复杂度。
特定传统无线设备可以包括与频带中的每一个关联的多掷开关和双工器，并且多掷开关可以用于有选择地将天线耦合到与特定带关联的双工器。双工器可以使用例如无源滤波结构(例如表面声波(SAW)滤波器和/或薄膜体声波谐振器(FBAR))提供带滤波。多掷开关可以用于将天线电耦合到与无线设备在特定时间时刻进行发送和/或接收的频带关联的双工器。
在所示配置中，可编程双工器1可以配置为通过使用控制信号CNTL对第一可编程滤波器3和第二可编程滤波器4进行编程来对特定频带进行滤波。例如，在特定实施例中，可以使用控制信号CNTL控制第一可变电容器结构5的电容值，以控制第一可编程滤波器3的通带的频率位置，并且可以使用控制信号CNTL控制第二可变电容器结构6的电容值，以控制第二可编程滤波器4的通带的频率位置。
相应地，在避免对于关于每个频带使用多掷开关和双工器的需要的同时，可编程双工器1可以用于提供具有多带能力的RF系统10。通过消除对于多掷开关的需要，在RF系统10中包括可编程双工器1可以减少发送路径和/或接收路径中的插入损耗。此外，可编程双工器1相对于包括多掷开关和多个双工器的配置可以具有更小的面积。因此，包括可编程双工器1的无线设备可以具有更小形式的因子和/或更低的成本。
在所示配置中，可以使用控制信号CNTL控制第一可变电容器结构5和第二可变电容器结构6的电容值。在一个实施例中，可编程双工器1通过接口(例如串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口射频前端(MIPIRFFE)接口)接收控制信号CNTL。虽然已经提供接口的两个示例，但可以使用其它接口。虽然图1将第一可变电容器结构5和第二可变电容器结构6示出为接收公共控制信号CNTL，但其它配置是可能的，例如使用分离控制信号控制第一可变电容器结构5和第二可变电容器结构6的实现方式。在特定配置中，使用包括可变电容器阵列的一个或多个IC实现第一可变电容器结构5和/或第二可变电容器结构6。
在一个实施例中，使用相对于特定其它电感结构(例如螺旋电感器或线圈电感器)可以提供更高Q因数和/或更小面积的矢量电感器实现第一电感器结构7和第二电感器结构8。
虽然RF系统10示出可以包括一个或多个矢量电感器的系统的一个示例，但在此所描述的矢量电感器可以用在其它系统中。
图2是根据一个实施例的可编程滤波器20的示意图。可编程滤波器20包括输入阻抗变换器11、分路器变换器12、RF信号处理电路13、组合器变换器14和输出阻抗变换器15。可编程滤波器20还包括RF输入IN和RF输出OUT。
可编程滤波器20示出适合于实现图1所示的第一可编程滤波器3和/或第二可编程滤波器4的可编程滤波器的一个实施例。然而，可编程滤波器20可以用在其它系统中，和/或可以通过其它方式实现第一可编程滤波器3和/或第二可编程滤波器4。
输入阻抗变换器11可以在RF输入IN上接收RF输入信号，并且可以生成阻抗变换后的信号21。输入阻抗变换器11可以提供从输入到输出的阻抗变换。例如，在一个实施例中，输入阻抗变换器11将大约50Ω的输入阻抗变换为大约RL的输出阻抗，其中，RL小于50Ω(例如8Ω)。
以此方式变换可编程滤波器20的输入阻抗可以产生相对于在RF输入IN处接收到的RF输入信号的电压电平具有更小的电压电平的阻抗变换后的信号21。例如，当可编程滤波器20具有大约50Ω的输入阻抗时，阻抗变换后的信号21的电压电平可以小于RF输入信号的电压电平达大约的因子。
分路器变换器12可以从输入阻抗变换器11接收阻抗变换后的信号21，并且可以生成N个分路信号，其中，N是大于或等于2的整数。在所示配置中，分路器变换器12生成第一分路信号22a、第二分路信号22b以及第三分路信号22c。虽然已经示出其中N＝3的示例，但在此所公开的原理和优点可应用于关于整数N的宽范围的值，包括2、3、4、5或6或更大。
将阻抗变换后的信号21分路为N个分路信号可以进一步降低RF输入信号的电压电平达N的因子。包括分路器变换器12也可以减少阻抗达N的因子。例如，当输入阻抗变换器11的输出阻抗具有RL的值时，分路器变换器12的每个输出的输出阻抗可以具有RL/N的值。
如图2所示，RF信号处理电路13可以分别接收第一分路信号、第二分路信号和第三分路信号22a-22c，并且可以生成第一受处理的RF信号、第二受处理的RF信号和第三受处理的RF信号23a-23c。如图2所示，RF信号处理电路13包括可变电容器16，其可以具有可以使用控制信号CNTL控制的电容。RF信号处理电路13还包括矢量电感器17。矢量电感器17和可变电容器16可以确定RF信号处理电路13的滤波特性。
所示的RF信号处理电路13可以用于处理分路器变换器12所生成的分路信号22a-22c，以分别生成所处理的信号23a-23c。在特定配置中，RF信号处理电路13可以在RF信号处理电路的输入与输出之间的信号路径中包括基本上相同的电路。
组合器变换器14接收所处理的信号23a-23c，组合器变换器14可以组合所处理的信号23a-23c以生成组合信号24。组合器变换器14也可以提供阻抗变换。例如，在RF信号处理电路13的每个输出具有大约RL/N的输出阻抗的配置中，组合器变换器14可以具有大约RL的输出阻抗。
输出阻抗变换器15从组合器变换器14接收组合信号24，并且在RF输出OUT上生成RF输出信号。在特定配置中，组合器变换器14可以具有小于50Ω的输出阻抗RL，输出阻抗变换器15可以用于以大约50Ω的输出阻抗提供RF输出信号。
所示的可编程滤波器20使用RF信号处理电路13提供滤波，RF信号处理电路13以相对于可编程滤波器的输入阻抗更低的阻抗处理分路信号22a-22c。此后，所处理的信号23a-23c组合并且在阻抗方面受上变换。例如，在一个实施例中，可编程滤波器的输出阻抗大约等于可编程滤波器的输入阻抗。
以此方式配置可编程滤波器20以处理RF输入信号可以增加可编程滤波器的电压处置能力。例如，当可编程滤波器20具有大约50Ω的输入阻抗时，RF输入信号的电压电平可以降低达大约的因子，然后其提供给可以包括对于高电压条件敏感的电路的RF信号处理电路13。相应地，所示的可编程滤波器20可以用于处理高电压RF输入信号，和/或可以具有增强的针对电压驻波比(VWSR)的变化的鲁棒性。
此外，配置可编程滤波器20以通过较低阻抗处理RF信号可以增强可编程滤波器的线性度。在一个实施例中，所示的配置相对于在没有阻抗变换或分路的情况下RF输入信号直接提供给RF信号处理电路的配置可以减少三阶交调失真(IMD3)达大约的因子。在一个说明性示例中，N可以选择为等于8，RL可以选择为大约等于大约8Ω，可编程滤波器可以提供大约52dB的线性度改进。然而，其它配置是可能的。
图3A是RF信号处理电路30的一个实施例的示意图。RF信号处理电路30包括第一电感器-电容器(LC)电路31a、第二LC电路31b、第三LC电路31c、第四LC电路31d、第五LC电路31e、第六LC电路31f、第七LC电路31g、第八LC电路31h以及第九LC电路31i。RF信号处理电路30示出图2的RF信号处理电路13的一个实施例。
如图3A所示，第一LC电路、第二LC电路和第三LC电路31a-31c以级联方式布置在第一RF输入I1与第一RF输出O1之间。此外，第四LC电路、第五LC电路和第六LC电路31d-31f以级联方式布置在第二RF输入I2与第二RF输出O2之间。此外，第七LC电路、第八LC电路和第九LC电路31g-31i以级联方式布置在第三RF输入I3与第三RF输出O3之间。
虽然图3A示出包括三个RF输入和三个RF输出的配置，但RF信号处理电路30可以适用于包括更多或更少的输入和输出。
RF信号处理电路30可以用于处理在第一RF输入至第三RF输入I1-I3上接收到的RF输入信号，以在第一RF输出至第三RF输出O1-O3上生成RF输出信号。如图3A所示，RF信号处理电路30接收控制信号CNTL，其可以用于控制与第一LC电路至第九LC电路31a-31i关联的可变电容。通过控制LC电路的电容，控制信号CNTL可以用于调谐RF信号处理电路30的频率响应。
在一个实施例中，RF信号处理电路30配置为操作为带通滤波器，并且控制信号CNTL可以用于控制带通滤波器的通带的频率中的位置。然而，其它配置是可能的。
虽然图3A示出包括以级联方式布置在每个输入与输出之间的三个LC电路，但可以包括更多或更少的LC电路和/或另外处理电路。
通过限制穿过LC电路的单独电路组件的电压降，级联LC电路可以增加RF信号处理电路的电压处置能力。例如，在特定实现方式中，使用可能受大的栅极到漏极电压和/或栅极到源极电压损坏的MOS电容器来实现LC电路31a-31i。通过以级联方式布置两个或更多个LC电路，相对于在特定输入与输出之间包括单个LC电路的配置，在操作期间穿过MOS电容器的电压降可以增加。
RF信号处理电路30示出图2的RF信号处理电路13的一个实施例。例如，在特定配置中，第一输入RF输入至第三输入RF输入I1-I3可以分别接收第一RF分路信号至第三RF分路信号22a-22c，并且第一RF输出至第三RF输出O1-O3可以分别生成第一所处理的信号至第三所处理的信号23a-23c。
RF信号处理电路30包括第一RF输入I1与第一RF输出O1之间的第一信号路径、第二RF输入I2与第二RF输出O2之间的第二信号路径以及第三RF输入I3与第三RF输出O3之间的第三信号路径。在特定配置中，可以沿着第一信号路径至第三信号路径在各对应位置之间提供一个或多个电连接。例如，在特定实现方式中，RF信号处理电路30用于处理分别在第一RF输入至第三RF输入I1-I3上接收到的基本上相同的RF输入信号，以在第一RF输出至第三RF输出O1-O3上生成基本上相同的RF输出信号。在这些配置中，由于信号路径的对应位置应具有基本上相同的电压电平，因此可以沿着对应位置提供电连接。以虚线在图3A中示出这些电连接的示例。
在特定配置中，使用矢量电感器实现RF信号处理电路的所有或部分电感器。例如，可以使用矢量电感器实现第一LC电路至第九LC电路31a-31i中所使用的所有或部分电感器。
图3B是RF信号处理电路40的另一实施例的示意图。RF信号处理电路40包括第一LC电路41a、第二LC电路41b、第三LC电路41c、第四LC电路41d、第五LC电路41e、第六LC电路41f、第七LC电路41g、第八LC电路41h以及第九LC电路41i。
第一LC电路至第九LC电路41a-41i均包括输入和输出。第一LC电路、第二LC电路和第三LC电路41a-41c以级联方式布置在第一RF输入I1与第一RF输出O1之间。此外，第四LC电路、第五LC电路和第六LC电路41d-41f以级联方式布置在第二RF输入I2与第二RF输出O2之间。此外，第七LC电路、第八LC电路和第九LC电路以级联方式布置在第三RF输入I3与第三RF输出O3之间。
第一LC电路41a包括第一可变电容器43a、第二可变电容器44a、第一电感器45a、第二电感器46a和第三电感器47a。第一可变电容器43a包括：第一端，其电连接到第一LC电路41a的输入；以及第二端，其电连接到第一电感器45a的第一端。第一电感器45a还包括：第二端，其电连接到第二电感器46a的第一端以及第三电感器47a的第一端。第二可变电容器44a包括：第一端，其电连接到第二电感器46a的第二端；以及第二端，其电连接到可以是例如大地或低电源的第一电压V1。第三电感器47a还包括第二端，其电连接到第一LC电路41a的输出。
第二LC电路至第九LC电路41b-41i分别包括第一可变电容器43b-43i、第二可变电容器44b-44i、第一电感器45b-45i、第二电感器46b-46i以及第三电感器47b-47i。第二LC电路至第九LC电路41b-41i的附加细节可以与以上关于第一LC电路41a所描述的细节相似。
控制信号CNTL可以用于控制第一LC电路至第九LC电路41a-41i的可变电容器的可变电容，由此控制RF信号处理电路40的通带。在特定实现方式中，第一LC电路至第九LC电路41a-41i的电感基本上是固定的或恒定的。
在特定配置中，使用矢量电感器实现RF信号处理电路的所有或部分电感器。例如，如图3B所示，在一个实施例中，第一电感器45a、第二电感器46a和第三电感器47a实现为矢量电感器55。例如，矢量电感器55可以实现为U形矢量电感器或V形矢量电感器，其可以提供三个电感器的等效电路功能。
图4A是根据一个实施例的矢量电感器的部分的截面。矢量电感器或电感结构80的部分包括：第一导体102a和第二导体102b，它们通过第一电介质区域104a分离。
如图4A所示，第一端子A电连接到第一导体102a的第一端和第二导体102b的第一端。此外，第二端子B电连接到第一导体102a的第二端和第二导体102b的第二端。
电感结构80已经注释为包括第一端子A与第二端子B之间的电压VAB，并且示出流过其的电流i。如图4A所示，具有大约等于i/2的量值的第一电流可以流过第一导体102a，具有大约等于i/2的量值的第二电流可以流过第二导体102b。
在特定配置中，穿过电感结构80的电压VAB可以由公式1给出，其中，L等于第一导体102a和第二导体102b的自感，M等于第一导体102a与第二导体102b之间的互感。
公式1
V A B = L d i 2 d t + M d i 2 d t = ( L 2 + M 2 ) d i d t
自感L1的第一电感器与自感L2的第二电感器之间的互感M可以大约等于其中，k是各电感器之间的耦合系数。在所示配置中，第一导体102a和第二导体102b具有大约相等的自感L，并且因此互感M可以大约等于k*L，其中，k等于第一导体102a与第二导体102b之间的耦合系数。相应地，在特定实现方式中，穿过电感结构80的电压VAB可以由公式2给出。
公式2
V A B = ( L 2 + k L 2 ) d i d t ≈ L d i d t 对于k≈1
相应地，当导体紧密耦合时(例如当导体以相对高的耦合系数(例如至少0.9的耦合系数)互耦时)，均具有自感L的一对导体可以具有大约等于L的总电感。
在特定实现方式中，各相邻导体之间的电介质区域可以相对薄，从而相邻导体展现高程度的互耦。在一个实施例中，第一电介质区域104a的厚度t1选择为处于大约8μm到大约50μm的范围中。在特定配置中，各导体之间的电介质区域具有小于导体的厚度的厚度。例如，在一个实施例中，导体具有处于大约16μm至大约32μm的范围中的厚度t2。虽然已经提供导体和电介质区域的特定厚度的示例，但其它配置是可能的。
虽然一对导体的总电感可以大约等于导体中的单独导体的自感，但电感结构80的电阻可以小于单独导体的电阻。例如，当第一导体102a和第二导体102b均具有电阻R时，第一端子A与第二端子B之间的总电阻可以大约等于R/2。
当附加导体加入到堆叠时，电阻可以进一步降低。然而，当导体经由互感彼此紧密耦合时，总电感可以保持大约等于L。
图4B是根据一个实施例的矢量电感器90的截面。矢量电感器90示出为包括第一导体102a、第二导体102b和第三导体102c，其中，第一导体102a和第二导体102b通过第一电介质区域104a分离，并且其中，第二导体102b和第三导体102c通过第二电介质区域104b分离。然而，如椭圆形所示，矢量电感器90可以包括N个导体。N可以在非常宽的范围中变化。
在一个实施例中，矢量电感器包括N个导体的堆叠，其中，N选择为处于大约4个导体和大约16个导体的范围中。如在此所使用的那样，N个导体的堆叠中的第一导体可以称为堆叠中的最下导体，而堆叠中的最后导体或第N导体可以称为堆叠中的最上导体。
如图4B所示，导体102a-102c可以垂直地布置在堆叠中。此外，堆叠中的相邻导体可以经由电感式耦合彼此紧密耦合，以实现高量的互感。在一个实施例中，矢量电感器的堆叠中的相邻导体配置为具有至少0.5或更具体地0.9或更大的耦合系数k。
经由电感式耦合紧密耦合导体可以产生具有与堆叠中的单独导体的自感相似的总电感的矢量电感器90。然而，导体可以并联电连接，并且因此，随着堆叠中的导体的数量增加，矢量电感器90的欧姆损耗可以降低。相应地，通过在堆叠中包括附加导体，矢量电感器的Q因数可以增加。
此外，包括布置在堆叠中的多个导体的配置也可以相对于包括相似尺寸的单个实心导体的配置关于射频(RF)信号提供更高的导电性。例如，在堆叠中实现导体可以相对于单个实心导体提供更大量的导体表面面积，并且因此，矢量电感器可以在存在趋肤效应的情况下提供高导电性。
也可以在相对于相似电感和/或电阻率的特定电感器的相对小的面积中实现矢量电感器90。例如，在一个实施例中，矢量电感器90包括自感L的N个导体。当矢量电感器90的导体紧密耦合时，矢量电感器90的总电感可以大约等于L。与之对比，在没有互耦的情况下操作的电感器可以具有大约N倍大的因子的总大小，以实现相似的电感。此外，由于导体布置在垂直堆叠中，因此导体可以占据相对于平面式配置大约1/N的因子更小的面积。相对于在没有分层的情况下并且在没有互耦的情况下实现的电感器，互耦和垂直集成的最终结果可以产生大小的减少达大约N2的因子。
在特定配置中，通过在各导体之间使用具有相对高介电常数的电介质材料，矢量电感器90可以配置为部分地在各相邻导体之间具有高互感。本领域技术人员应理解，相对介电常数εr可以与特定媒质的介电常数相对于自由空间的介电常数ε0的比率对应。在一个实施例中，使用具有处于大约2.7至大约10的范围中的相对介电常数εr的电介质材料实现电介质。然而，其它配置是可能的。
矢量电感器90的电介质区域可以包括任何合适的电介质材料。在特定配置中，矢量电感器的电介质区域中的一个或多个可以包括粘接剂(例如环氧物)。例如，在特定配置中，以使用粘接剂彼此附连的两个或更多个局部装配来构造矢量电感器90。在一个实施例中，电介质区域包括FR-4板。在另一实施例中，导体距彼此以机械方式悬置，并且电介质可以包括空气。在特定实施例中，电介质是固体。
矢量电感器90的导体可以包括任何合适的导电材料。在一个实施例中，导体包括铜或银中的至少一个。
在特定配置中，部署在各相邻导体之间的电介质区域可以具有低电介质损耗。例如，在一个实施例中，电介质区域的电介质损耗正切(tanδ)可以选择为远小于1(例如0.00002或更小)。本领域技术人员应理解，电介质中的电磁场可以包括无功组件或无损组件以及阻性组件或有损组件，并且具有低电介质损耗正切的电介质可以具有在量值方面远大于阻性组件的无功组件。
具有低电介质损耗正切的电介质也可以与相对小量的热耗散关联。因此，选择具有低电介质损耗正切的电介质可以有助于在具有严格热耗散规范的应用中(例如在特定无线设备应用中)集成矢量电感器。
在特定配置中，矢量电感器的电介质区域的厚度基本上是相同的。此外，在特定配置中，矢量电感器的导体的厚度基本上是相同的。然而，其它配置是可能的，包括例如电介质区域的厚度不同的配置和/或导体的厚度不同的配置。
在特定配置中，矢量电感器的导体可以实现为导电材料的单独条带或贴片(例如金属的加长条带)。例如，矢量电感器的导体可以实现为当从导体堆叠之上看时具有基本上矩形形状。以基本上矩形形状配置导体可以减少或消除弯曲和角度，以提供用于电子流动的相对笔直路径，这进而可以提供高Q因数。然而，如以下将详细描述的那样，其它配置是可能的，包括例如矢量电感器的导体当从堆叠之上看时基本上是U形或V形的配置。
图5A是根据一个实施例的矢量电感器100的透视图。矢量电感器100分别包括第一导体至第十六导体102a-102p。矢量电感器100分别还包括第一电介质区域至第十五电介质区域104a-104o。矢量电感器100还包括导电侧壁108、第一端子118和第二端子119。
虽然矢量电感器100示出为包括十六个导体，但在此的教导可应用于包括更多或更少的导体的矢量电感器。
在一个实施例中，矢量电感器100实现为分立式组件。例如，在特定配置中，矢量电感器100包括可以使用表面贴装技术(SMT)附连到衬底的表面的分立式组件。
在另一实施例中，在印制电路板(PCB)内实现矢量电感器100。在该配置中，第一导体至第十六导体102a-102p可以与PCB的导电层对应。
图5B是图5A的矢量电感器100的导体102的平面图。导体102可以与图5A的任何导体102a-102p的俯视图对应。
如图5B所示，导体102当从矢量电感器的堆叠之上看时具有基本上矩形形状。以此方式配置导体102可以通过对于电流流动提供相对笔直的路径来增强在高频处的电导率，这进而增加Q因数。
在一个实施例中，导体102具有在大约250μm至大约2,000μm的范围中的高度X1以及在大约2,500μm至大约10,000μm的范围中的宽度X2。然而，其它配置是可能的。
图6是根据另一实施例的矢量电感器的导体112的平面图。
除了图6的导体112还包括位于导电主体111的相对端上的第一支节113a和第二支节113b之外，图6的导体112与图5B的导体102相似。
第一支节113a和第二支节113b可以有助于提供对电连接到矢量电感器的组件和/或另外电路的阻抗匹配。
如图6所示，导体112包括导电主体111，其可以具有与图5B的导体112相似的高度X1和宽度X2。此外，导体112可以具有支节高度X3和支节宽度X4。在一个实施例中，支节高度X3处于大约100μm至大约1,000μm的范围中，支节宽度X4处于100μm至大约1,000μm的范围中。然而，其它配置是可能的。
图7A是根据一个实施例的印制电路板(PCB)150的截面。PCB150包括电介质154和第一导体至第八导体152a-152h，其已经实现为矢量电感器160。如图7A所示，PCB150还包括过孔158，其操作为矢量电感器160的导电侧壁，以沿着导体的各端将相邻导体彼此电连接。
虽然PCB150示出在矢量电感器的导体堆叠中包括八个导体的矢量电感器，但在此的教导可应用于在堆叠中包括更多或更少的导体的配置。
所示的PCB150包括顶部表面151a，其包括第一顶部表面电感器端子168a和第二顶部表面电感器端子169a。此外，所示的PCB150包括底部表面151b，其包括第一底部表面电感器端子168b和第二底部表面电感器端子169b。
在所示的配置中，第一组件161已经电连接到第一顶部表面电感器端子168a，第二组件162已经电连接到第二顶部表面电感器端子169a，第三组件163已经电连接到第一底部表面电感器端子168b，第四组件164已经电连接到第二底部表面电感器端子169b。
可以通过各种方式实现第一组件至第四组件161-164，包括例如实现为表面贴装组件(SMC)、集成电路(IC)或其组合。此外，支持以其它方式连接矢量电感器160，可以省略所有或部分第一组件至第四组件161-164。在一个实施例中，第一组件至第四组件161-164包括表面贴装电容器，并且矢量电感器160和表面贴装电容器在LC谐振电路中操作。在另一实施例中，第一组件至第四组件161-164包括包含具有可控制的电容的一个或多个可变电容器的IC。
相应地，所示的PCB150包括可以在PCB150的顶部表面和/或底部表面电连接到另外电路的矢量电感器。
以此方式配置PCB150可以促进在矢量电感器160与其它组件或电路之间提供电连接。例如，集成电路(IC)和/或表面贴装组件可以附连到PCB的顶部表面和底部表面，并且可以使用迹线或其它电连接而电连接到矢量电感器160。
此外，提供用于矢量电感器的顶部端子和底部端子可以减少矢量电感器的端子与矢量电感器的堆叠中的最内导体之间的电长度。
在一个实施例中，PCB包括导体(例如铜)和电介质(例如FR-4板)的交错层。在另一实施例中，PCB包括低温共烧陶瓷(LTCC)多层PCB，其包括导体(例如铜和/或银)和陶瓷电介质(例如氧化铝)的交错层。
图7B是根据另一实施例的PCB170的截面。
除了PCB170包括包含具有渐缩侧175a、175b的导体堆叠的矢量电感器180之外，图7B的PCB170与图7A的PCB150相似。具体地说，并非包括基本上相同宽度的导体堆叠，所示的配置包括在宽度方面渐缩的导体堆叠，其中，最上导体和最下导体相对于在堆叠的中间中的导体具有更长的宽度。
以此方式配置导体152a-152h可以有助于平衡堆叠中的各导体之间的互耦的差异和/或平衡通过导体相对于彼此的电流的流动。例如，当导体并非渐缩时，堆叠的最内导体相对于堆叠的最外导体可以具有更大量的互耦，并且因此，最内导体相对于最外导体可以具有更大的总电感和更小的电流流动。因此，堆叠中的导体可以是渐缩的，以补偿各导体之间的互耦的差异，以在矢量电感器的堆叠中的导体中的每一个中提供基本上相同量的电流流动。在特定实施例中，渐缩方式还用于补偿矢量电感器的端子与堆叠中的特定导体之间的电长度的差异。
相应地，所示的配置包括渐缩以平衡通过导体相对于彼此的电流的流动的导体。
图8A是根据另一实施例的矢量电感器200的透视图。矢量电感器200分别包括第一导体至第十六导体202a-202p。矢量电感器200分别还包括第一电介质区域至第十五电介质区域204a-204o。矢量电感器200还包括导电侧壁208、第一端子218、第二端子219、第三端子220和电介质区域207。
虽然矢量电感器200示出为包括十六个导体，但在此的教导可应用于包括更多或更少的导体的矢量电感器。
矢量电感器200示出包括当从上面看时基本上U形的导体堆叠的配置。U形导体中的每一个包括导电基底、第一导电臂和第二导电臂。此外，导电侧壁208沿着导体堆叠的第一侧213a将第一导体至第十六导体202a-202p的导电基底彼此电连接。此外，导电侧壁208沿着与导体的第一导电臂的各端关联的导体堆叠的第二侧213b将第一导体至第十六导体202a-202p彼此电连接。此外，导电侧壁208沿着与导体的第二导电臂的各端关联的导体堆叠的第三侧213c将第一导体至第十六导体202a-202p彼此电连接。
在一个实施例中，矢量电感器200实现为分立式组件。例如，在特定配置中，矢量电感器200包括可以使用表面贴装技术(SMT)附连到衬底的表面的分立式组件。
在另一实施例中，在印制电路板(PCB)内实现矢量电感器200。在该配置中，第一导体至第十六导体202a-202p可以与PCB的导电层对应。
图8B是图8A的矢量电感器200的导体202的平面图。导体202可以表示当从上面看时图8A的第一导体至第十六导体202a-202p中的任一的形状。
导体202包括第一导电臂221、第二导电臂222和导电基底223。第一导电臂221和第二导电臂222从导电基底223延伸出，导电基底223将第一导电臂221和第二导电臂222彼此物理连接并且电连接。
在特定配置中，第一端子218可以连接到导电基底223，第二端子219可以连接到第一导电臂221的一端，第三端子220可以连接到第二导电臂222的一端。
图8A的矢量电感器200提供三个电感器组件的等效电路功能。例如，图8C示出图8A的矢量电感器200的电路图240。如图8C所示，矢量电感器200可以具有第一电感器231、第二电感器232和第三电感器233所表示的电路功能。
第一电感器231可以与第一导电臂221的自感关联，第二电感器232可以与第二导电臂222的自感关联，第三电感器233可以与第一导电臂221和第二导电臂222之间的互感关联。
在特定配置中，导体202具有选择为控制第一电感器231和第二电感器232的电感的导电臂长度。例如，通过将臂实现为具有较长长度，臂的自感可以增加。在特定配置中，第一导电臂221和第二导电臂222可以具有相似的长度，从而第一导电臂221和第二导电臂222具有大约相同的自感。然而，在其它配置中，导电臂221、222可以具有不同的长度，以提供不同的自感值。
在一个实施例中，第一导电臂221的长度Y1选择为处于大约500μm至大约2,500μm的范围中，并且长度Y2处于大约500μm至大约2,500μm的范围中。然而，其它配置是可能的。
第一导电臂221与第二导电臂222之间的分离度可以用于控制第一导电臂221与第二导电臂222之间的互感，由此控制图8C所示的第三电感器233的电感。在一个实施例中，在导电基底223处的第一导电臂221与第二导电臂222之间的分离度Y3选择为处于大约200μm至大约1,000μm的范围中。
第一导电臂221与第二导电臂222之间的互感也可以部分地受控于选择第一导电臂221与第二导电臂222之间的电介质材料。例如，如图8A所示，在特定配置中，第一导电臂221和第二导电臂222可以通过电介质区域207分离。在特定配置中，可以使用与第一电介质区域至第十五电介质区域204a-204o相似的电介质实现电介质区域207。在一个实施例中，电介质区域207可以包括空气。
在特定配置中，用于将第一端子218连接到导电基底223的抽头点可以用于控制第一导电臂221和第二导电臂222的自感或第一导电臂221与第二导电臂222之间的互感。因此，选择抽头点可以部分地用于控制图8C所示的第一电感器、第二电感器和第三电感器231-233的电感。
例如，图8B已经注释为包括从导电基底223的第一端子218到第一抽头点的第一电连接224、从导电基底223的第一端子218到第二抽头点的第二电连接225以及从导电基底223的第一端子218到第三抽头点的第三电连接226。当使用与不同抽头点关联的电连接将第一端子218连接到导电基底223时，第一导电臂221与第二导电臂222之间的互感可以改变。此外，由于第一端子218与第二端子219之间的电长度以及第一端子218与第三端子220之间的电长度可以随抽头点而改变，因此也可以通过变化抽头点来改变第一导电臂221和第二导电臂222的自感。
相应地，选择第一端子218对于导电基底223的抽头点可以用于控制第一电感器至第三电感器231-233的电感值。在一个实施例中，在导电基底223的中心中提供第一端子218对导电基底223的抽头点。在另一实施例中，第一端子218对导电基底223的抽头点距导电基底223的中心偏离。
虽然所示的配置包括基本上彼此平行的导电臂，但其它配置是可能的。在一个实施例中，第一导电臂251与导电基底223之间的角度β处于大约90°至大约120°的范围中，并且第一导电臂251与导电基底223之间的角度θ处于大约90°至大约120°的范围中。在特定配置中，角度β和角度θ是相同的。在其它配置中，角度β和角度θ是不同的。
图9是根据另一实施例的矢量电感器的导体252的平面图。
除了在V形而非U形中实现导体252之外，图9的导体252与图8B的导体202相似。
如图9所示，导体252包括第一导电臂241、第二导电臂242和导电基底243。导电基底243电连接到第一端子218。此外，第一导电臂241从导电基底243延伸，并且包括电连接到第二端子219的一端。此外，第二导电臂242从导电基底243延伸，并且包括电连接到第三端子220的一端。
在一个实施例中，可以修改图8A的矢量电感器200，以包括形状与图9的导体252相似的导体。此外，矢量电感器可以由与图8C的电路图240相似的电路图表示，并且图8C所示的第一电感器、第二电感器和第三电感器231-233的电感可以部分受控于导体252的几何特性。
例如，第一导电臂241的自感并且因此图8C的第一电感器231的电感可以是基于第一导电臂241的长度Z1的。此外，第二导电臂242的自感并且因此图8C的第二电感器232的电感可以是基于第二导电臂242的长度Z2的。在一个实施例中，长度Z1选择为处于大约500μm至大约2,500μm的范围中，并且长度Z2处于大约500μm至大约2,500μm的范围中。虽然已经提供臂长度的一个示例，但其它配置是可能的。
此外，第一导电臂241和第二导电臂242之间的互感并且因此图8C的第三电感器233的电感可以是基于第一导电臂241与第二导电臂242之间的θ之间的角度的。在一个实施例中，角度θ选择为处于大约30°至大约90°的范围中。虽然已经提供臂分离角度的一个示例范围，但其它配置是可能的。
图10A是根据另一实施例的矢量电感器的导体262的平面图。除了图10A的导体262还包括第一支节253a、第二支节253b和第三支节253c之外，图10A的导体262与图8B的导体202相似。支节253a-253c可以有助于提供包括导体262的矢量电感器与其它电路和/或组件之间的电端接。导体262的附加细节可以与先前所描述的细节相似。
图10B是根据另一实施例的矢量电感器的导体272的平面图。除了图10B的导体272还包括可以有助于提供阻抗端接的第一支节263a、第二支节263b、第三支节263c之外，图10B的导体272与图9的导体252相似。导体272的附加细节可以与先前所描述的细节相似。
图11是根据另一实施例的矢量电感器300的截面。矢量电感器300包括第一局部装配312a、第二局部装配312b、第三局部装配312c、第四局部装配312d、第五局部装配312e、第六局部装配312f、第七局部装配312g和第八局部装配312h。虽然图11示出包括八个局部装配的配置，但在此的教导可应用于使用更多或更少的局部装配的配置。
第一局部装配312a包括通过第一电介质区域304a分离的第一导体302a和第二导体302b。此外，第二局部装配312b包括通过第二电介质区域304b分离的第三导体302c和第四导体302d。此外，第三局部装配312c包括通过第三电介质区域304c分离的第五导体302e和第六导体302f。此外，第四局部装配312d包括通过第四电介质区域304d分离的第七导体302g和第八导体302h。此外，第五局部装配312e包括通过第五电介质区域304e分离的第九导体302i和第十导体302j。此外，第六局部装配312f包括通过第六电介质区域304f分离的第十一导体302k和第十二导体302l。此外，第七局部装配312g包括通过第七电介质区域304g分离的第十三导体302m和第十四导体302n。此外，第八局部装配312h包括通过第八电介质区域304h分离的第十五导体302o和第十六导体302p。
第一局部装配至第八局部装配312a-312h使用粘接剂层彼此物理连接。例如，第一局部装配312a使用第一粘接剂层305a物理连接到第二局部装配312b，第二局部装配312b使用第二粘接剂层305b物理连接到第三局部装配312c，第三局部装配312c使用第三粘接剂层305c物理连接到第四局部装配312d。此外，第四局部装配312d使用第四粘接剂层305d物理连接到第五局部装配312e，第五局部装配312e使用第五粘接剂层305e物理连接到第六局部装配312f，第六局部装配312f使用第六粘接剂层305f物理连接到第七局部装配312g，第七局部装配312g使用第七粘接剂层305g物理连接到第八局部装配312h。
所示的矢量电感器300包括通过粘接剂层彼此附连的多个局部装配。在特定配置中，每个单独局部装配可以与印制电路板衬底关联，并且多个局部装配可以彼此物理连接，以形成矢量电感器。
所示的配置例如在矢量电感器用作分立式组件的配置中可以是合适的。
在一个实施例中，电介质区域304a-304h具有处于大约2.7至大约10的范围中的相对介电常数εr，粘接剂层305a-305g具有处于大约2.7至大约10的范围中的相对介电常数εr。然而，其它配置是可能的。
粘接剂层305a-305g可以包括任何合适的粘接剂。在一个实施例中，粘接剂层305a-305g可以包括FastRise27、Megtron-6、BismaleimideTriazine(BT)MGC972LD、83NSLC、832NS或NX中的至少一个。
在一个实施例中，电介质区域304a-304h具有先前所描述的厚度t1，导体302a-302p具有先前所描述的厚度t2，粘接剂层305a-305g具有大约8μm至大约50μm的范围中的厚度。虽然已经提供厚度尺寸的一个示例，但其它配置是可能的。
在一个实施例中，矢量电感器的导体具有大约彼此相同的大小和形状。然而，其它配置是可能的，例如渐缩配置。
虽然图11中未示出，但矢量电感器300可以配置为包括用于将矢量电感器的导体彼此并联电连接的导电侧壁。此外，矢量电感器300可以适用于包括两个或更多个电端子，以用于提供对外部组件或电路的电连接性。
图12A是根据另一实施例的PCB280的顶部透视图和底部透视图的示意图。PCB包括其中所制造的U形矢量电感器285。
PCB280包括顶部表面281a和底部表面281b。在所示配置中，第一组件291、第二组件292和第三组件293已经附连到PCB280的顶部表面281a。此外，第一组件291电连接到U形矢量电感器285的第一顶部表面端子，第二组件292电连接到U形矢量电感器285的第二顶部表面端子，第三组件293电连接到U形矢量电感器285的第三顶部表面端子。此外，第四组件294、第五组件295和第六组件296已经附连到PCB280的底部表面281b。此外，第四组件294电连接到U形矢量电感器285的第一底部表面端子，第五组件295电连接到U形矢量电感器285的第二底部表面端子，第六组件296电连接到U形矢量电感器285的第三底部表面端子。
可以通过各种方式实现第一组件至第六组件291-296，包括例如实现为SMC、IC或其组合。此外，支持以其它方式连接U形矢量电感器285，可以省略所有或部分第一组件至第六组件291-296。
在一个实施例中，第一组件至第六组件291-296包括表面贴装电容器，并且U形矢量电感器285和表面贴装电容器操作为LC谐振电路。在另一实施例中，第一组件至第六组件291-296包括包含具有可控制的电容的一个或多个可变电容器的IC。
在一个实施例中，所示的PCB280包括桥式T滤波器的部分。在另一实施例中，所示的PCB280包括图3B的RF信号处理电路40的部分。
虽然PCB280示出为包括U形矢量电感器，但在一个实施例中，支持包括V形矢量电感器，省略U形矢量电感器。
图12B是根据一个实施例的沿着直线12B-12B取得的图12A的PCB280的截面。图12C是根据一个实施例的沿着直线12C-12C取得的图12A的PCB280的截面。
在图12B和图12C所示的截面中，矢量电感器285包括第一导体至第八导体152a-152h，其布置在堆叠中并且通过电介质154分离。PCB280还包括过孔158，其操作为矢量电感器285的导电侧壁以沿着堆叠的第一侧299a、沿着堆叠的第二侧299b并且沿着堆叠的第三侧299c将相邻导体彼此电连接。
虽然PCB280示出在矢量电感器的导体堆叠中包括八个导体的矢量电感器，但在此的教导可应用于在堆叠中包括更多或更少的导体的配置。
如图12B和图12C所示，导体堆叠的第一侧、第二侧和第三侧299a-299c已经渐缩，以补偿各导体之间的互耦的差异。虽然图12B和图12C示出矢量电感器285的各侧渐缩的配置，但在此的教导也可应用于矢量电感器285包括具有基本上笔直的各侧的导体堆叠的配置。此外，在此的教导也可应用于导体堆叠包括渐缩侧和基本上笔直侧的组合。例如，在一个实施例中，矢量电感器285的第一侧299a是渐缩的，并且矢量电感器285的第二侧299b和第三侧299c是基本上笔直的。
图13是根据另一实施例的PCB400的截面。PCB400已经实现为包括分路器变换器412、RF信号处理电路413和组合器变换器414。PCB400包括顶部表面401a和底部表面401b。
RF信号处理电路413的所示部分包括第一矢量电感器421a、第二矢量电感器421b、第一电容器组件422a、第二电容器组件422b、第三电容器组件422c以及第四电容器组件422d。虽然示出为包括两个矢量电感器和四个电容器组件，但RF信号处理电路413可以包括图13所示的截面中不可见的附加矢量电感器、电容器和/或另外电路。例如，RF信号处理电路413可以包括用于处理从分路器变换器412输出的N个分路信号中的每一个的电路，以生成用于组合器变换器414的N个所处理的信号，其中，N是整数。
如图13所示，使用六个导体的堆叠在PCB400内实现第一矢量电感器421a和第二矢量电感器421b。第一电容器IC422a和第二电容器IC422b附连到PCB400的顶部表面401a，第三电容器IC422c和第四电容器IC422d附连到PCB400的底部表面401b。
在所示的配置中，分路器变换器412可以用于生成6个分路输出，并且可以包括12个变换器绕组。已经以折叠配置在PCB400中实现分路器变换器412，其中，分路器变换器412的前6个变换器绕组已经实现得与后6个变换器绕组相邻。然而，其它配置是可能的。例如，可以使用4个变换器绕组的三个区段，使用3个变换器绕组的四个区段或使用2个变换器绕组的六个区段实现分路器变换器412。此外，当PCB400包括足够数量的导电层时，可以在没有折叠的情况下实现分路器变换器412。
在一个实施例中，分路器变换器包括P个变换器绕组，通过包括P/Q个变换器绕组的Q个区段的折叠式配置实现分路器变换器，其中，P是大于或等于4的整数，Q是大于或等于2的整数，并且P/Q是大于或等于2的整数。然而，其它配置是可能的，包括例如没有折叠的配置。
在所示配置中，组合器变换器414可以接收6个所处理的信号作为输入，并且可以包括12个绕组。在特定配置中，组合器变换器414具有与分路器变换器412相似的结构。例如，在特定实现方式中，通过反转信号流动的方向，分路器变换器可以操作为组合器变换器。
在一个实施例中，PCB400包括导体(例如铜)和电介质(例如FR-4板)的交错层。在另一实施例中，PCB400包括低温共烧陶瓷(LTCC)多层PCB，其包括导体(例如铜和/或银)和陶瓷电介质(例如氧化铝)的交错层。PCB400的附加细节可以与先前所描述的细节相似。
图14A和图14B是根据各个实施例的谐振电路的示意图。
图14A是并行谐振LC电路710的示意图。并行谐振LC电路710包括第一端子721、第二端子722、第一电容器711a、第二电容器711b和矢量电感器712。在所示配置中，第一电容器711a和第二电容器711b具有C/2的电容值。
矢量电感器712包括使用导电侧壁708在其各端处彼此电连接的导体堆叠700。第一电容器711a与堆叠700的最上导体702并联电连接，第二电容器711b与堆叠700的最底导体701并联电连接。在特定实现方式中，导体700的堆叠包括当从堆叠之上看时以基本上矩形形状实现的导体。
图14B是串行谐振LC电路720的示意图。串行谐振LC电路720包括第一顶部端子721a、第二顶部端子722a、第一底部端子721b、第二底部端子722b、第一电容器711a、第二电容器711b和矢量电感器712。
第一电容器711a串行电连接在第一顶部端子721a与堆叠700的最上导体702的第一端之间。堆叠700的最上导体702的第二端电连接到第二顶部端子722a。第二电容器711b串行电连接在第一底部端子721b与堆叠700的最底导体701的第一端之间。堆叠700的最底导体701的第二端电连接到第二底部端子722b。
图14A的并行谐振LC电路710和图14B的串行谐振LC电路720示出可以包括矢量电感器的谐振电路的两个示例。然而，可以在谐振电路的其它配置中包括矢量电感器。
图15是根据一个实施例的滤波器800的示意图。滤波器800包括滤波器输入端子821和滤波器输出端子822。滤波器800包括第一电容器811、第二电容器812、第三电容器813、第四电容器814、第五电容器815、第六电容器816、第一矢量电感器801、第二矢量电感器802、第三矢量电感器803和第四矢量电感器804。
第一电容器811包括：第一端，其电连接到滤波器输入端子821；以及第二端，其电连接到第一矢量电感器801的第一端子。第二电容器812包括第一端，其电连接到第一矢量电感器801的第二端子；以及第二端，其电连接到第五电容器815的第一端、第二矢量电感器802的第一端子以及第三矢量电感器803的第一端子。第三电容器813包括：第一端，其电连接到第三矢量电感器803的第二端子；以及第二端，其电连接到第一电压V1。第四电容器814包括：第一端，其电连接到第二矢量电感器802的第二端子；以及第二端，其电连接到第一电压V1。第五电容器815还包括第二端，其电连接到第四矢量电感器804的第一端。第六电容器816包括：第一端，其电连接到第四矢量电感器804的第二端子；以及第二端，其电连接到滤波器输出端子822。
所示的滤波器800实现为Chebyshev滤波器。在特定配置中，使用部署在一个或多个IC上的可变电容器，使用分立式组件或其组合来实现第一电容器至第六电容器811-816。虽然滤波器800示出可以包括矢量电感器的滤波器的一个示例，但可以在滤波器的其它配置中和/或在另外电路中包括矢量电感器。
应用
以上所描述的一些实施例已经结合可编程双工器和可编程滤波器提供示例。然而，实施例的原理和优点可以用在其它合适的系统或装置中。
结论
除非上下文另外清楚地要求，否则贯穿说明书和权利要求，词语“包括”、“包含”等理解为包括性意义，与排除性意义或囊括性意义相反；也就是说，“包括但不限于”的意义。在此所通常使用的词语“耦合”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件的方式连接的两个或更多个元件。类似地，在此通常所使用的词语“连接”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件的方式连接的两个或更多个元件。此外，词语“在此”、“之上”、“之下”以及相似含义的词语当用在该申请中时应指代该申请作为整体而非指代该申请的任何特定部分。在上下文许可的情况下，使用单数或复数的以上具体实施方式中的词语可以分别还包括复数和单数。在对两个或更多个条目的列表的引用中的词语“或”，该词语覆盖词语的所有以下解释：列表中的任何条目、列表中的所有条目以及列表中的条目的任何组合。
此外，在此所使用的条件语言(例如，其中，“可以”、“可能”、“可”、“可以”、“例如”、“诸如”等)除非另外具体地声明或另外在所使用的上下文内理解，否则通常意图传达特定实施例包括而其它实施例不包括特定特征、要素和/或状态。因此，该条件语言并非通常意图暗指一个或多个实施例以任何方式要求特征、要素和/或状态或一个或多个实施例必须包括用于通过或不通过作者输入或提示来判断这些特征、要素和/或状态是否被包括或待在任何特定实施例中执行的逻辑。
本发明实施例的以上详细描述并非意图将本发明囊括或限制为在此所公开的精确形式。虽然以上为了说明的目的描述了本发明的特定实施例和示例，但本领域技术人员应理解，本发明的范围内的各种等同修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现处理或块，但替选实施例可以按不同顺序提供具有步骤的例程或采用具有块的系统，并且可以删除、移动、添加、再分、组合和/或修改一些处理或块。可以通过各种不同方式实现这些处理或块中的每一个。此外，虽然处理或块总是示出为串行地执行，但这些处理或块可以另外并行地执行，或可以在不同的时间执行。
在此所提供的本发明的教导可以应用于其它系统，而不仅是以上所描述的系统。以上所描述的各个实施例的要素和动作可以组合，以提供其它实施例。
虽然已经描述了本发明特定实施例，但这些实施例仅是通过示例的方式陈述的，而并非意图限制本公开的范围。实际上，在此所描述的新颖方法和系统可以通过各种其它形式来实施；此外，可以在不脱离本公开的精神的情况下进行在此所描述的方法和系统的形式方面的各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物意图覆盖将落入本公开的范围和精神内的这些形式或修改。

Claims (40)

1.一种装置，包括：
矢量电感器，其包括：
两个或更多个端子，其包括第一端子和第二端子；
导体堆叠，其包括布置在不同导电层上的三个或更多个导体，其中，所述不同导电层中的每一个通过电介质分离，
其中，所述三个或更多个导体包括第一导体、第二导体和第三导体，其中，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体均包括第一端以及与所述第一端相对的第二端，
其中，所述第一导体的第一端、所述第二导体的第一端以及所述第三导体的第一端沿着所述堆叠的第一侧彼此电连接，
其中，所述第一导体的第二端、所述第二导体的第二端以及所述第三导体的第二端沿着所述堆叠的第二侧彼此电连接，以及
其中，所述第一导体的第一端电连接到所述第一端子，并且其中，所述第一导体的第二端电连接到所述第二端子。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述堆叠中的相邻导体以至少0.5的耦合系数彼此互耦。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述耦合系数大于0.9。
4.如权利要求1所述的装置，还包括：印制电路板(PCB)，其中，所述矢量电感器集成到所述PCB中，其中，所述不同导电层包括所述PCB的多个导电层。
5.如权利要求4所述的装置，
其中，所述第一导体包括所述堆叠的最底导体，
其中，所述导体堆叠还包括所述堆叠的最顶导体，其中，所述最顶导体包括第一端以及与所述第一端相对的第二端，
其中，所述两个或更多个端子还包括：第三端子，其电连接到所述最顶导体的所述第一端；以及第四端子，其电连接到所述最顶导体的所述第二端。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述堆叠的第一侧和第二侧是渐缩的，以补偿所述堆叠的所述三个或更多个导体之间的互耦的差异。
7.如权利要求5所述的装置，还包括：
第一电容器组件，其部署在所述PCB的第一表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第一端子；
第二电容器组件，其部署在所述PCB的所述第一表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第二端子；
第三电容器组件，其部署在所述PCB的第二表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第三端子，其中，所述PCB的所述第二表面与所述第一表面相对；以及
第四电容器组件，其部署在所述PCB的所述第二表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第四端子。
8.如权利要求5所述的装置，还包括分路器变换器，其集成到所述PCB中，其中，所述矢量电感器的所述第一端子电连接到所述分路器变换器的输出，其中，所述分路器变换器包括通过折叠配置以所述PCB的所述多个导电层实现的多个绕组，其中，所述多个绕组的数量大于所述PCB的所述多个导电层的数量。
9.如权利要求1所述的装置，其中，所述矢量电感器包括表面贴装组件(SMC)。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体具有相同形状并且彼此相邻。
11.一种装置，包括：
矢量电感器，其包括：
导体堆叠，其包括布置在不同导电层上的三个或更多个导体，其中，所述不同导电层中的每一个通过电介质分离，
其中，所述三个或更多个导体包括第一导体、第二导体和第三导体，其中，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体均包括：导电基底；第一导电臂，其从所述导电基底延伸；以及第二导电臂，其从所述导电基底延伸，
其中，所述第一导体的导电基底、所述第二导体的导电基底以及所述第三导体的导电基底沿着所述堆叠的第一侧彼此电连接，
其中，所述第一导体的所述第一导电臂的一端、所述第二导体的所述第一导电臂的一端以及所述第三导体的所述第一导电臂的一端沿着所述堆叠的第二侧彼此电连接，以及
其中，所述第一导体的所述第二导电臂的一端、所述第二导体的所述第二导电臂的一端以及所述第三导体的所述第二导电臂的一端沿着所述堆叠的第三侧彼此电连接。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述堆叠中的相邻导体以大于0.9的耦合系数彼此互耦。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述三个或更多个导体当从所述堆叠之上看时具有基本上U形。
14.如权利要求11所述的装置，其中，所述三个或更多个导体当从所述堆叠之上看时具有基本上V形。
15.如权利要求11所述的装置，其中，所述第一导体的所述第一导电臂以及所述第一导体的所述第二导电臂具有不同的长度。
16.如权利要求11所述的装置，其中，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体具有相同形状并且彼此相邻。
17.如权利要求11所述的装置，还包括：
三个或更多个端子，其包括第一端子、第二端子和第三端子；
其中，所述第一导体的所述导电基底电连接到所述第一端子，其中，所述第一导体的所述第一导电臂的一端电连接到所述第二端子，并且其中，所述第一导体的所述第二导电臂的一端电连接到所述第三端子。
18.如权利要求17所述的装置，其中，所述第一端子与所述第一导体的所述导电基底之间的电连接偏离所述第一导体的所述导电基底的中心。
19.如权利要求17所述的装置，还包括：印制电路板(PCB)，其中，所述矢量电感器集成到所述PCB中，其中，所述不同导电层包括所述PCB的多个导电层。
20.如权利要求19所述的装置，
其中，所述第一导体包括所述堆叠的最底导体，
其中，所述导体堆叠还包括所述堆叠的最顶导体，其中，所述最顶导体包括：导电基底；第一导电臂，其从所述导电基底延伸；以及第二导电臂，其从所述导电基底延伸，
其中，所述三个或更多个端子还包括第四端子、第五端子以及第六端子，其中，所述最顶导体的所述导电基底电连接到所述第四端子，其中，所述最顶导体的所述第一导电臂的一端电连接到所述第五端子，并且其中，所述最顶导体的所述第二导电臂的一端电连接到所述第六端子。
21.如权利要求20所述的装置，其中，所述堆叠的所述第一侧、所述第二侧或所述第三侧中的至少一个是渐缩的，以补偿所述堆叠的所述三个或更多个导体之间的互耦的差异。
22.如权利要求20所述的装置，还包括：
第一电容器组件，其部署在所述PCB的第一表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第一端子；
第二电容器组件，其部署在所述PCB的所述第一表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第二端子；
第三电容器组件，其部署在所述PCB的所述第一表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第三端子；
第四电容器组件，其部署在所述PCB的第二表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第四端子，其中，所述PCB的所述第二表面与所述第一表面相对；
第五电容器组件，其部署在所述PCB的所述第二表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第五端子；以及
第六电容器组件，其部署在所述PCB的所述第二表面上并且电连接到所述矢量电感器的所述第六端子。
23.如权利要求19所述的装置，还包括分路器变换器，其集成到所述PCB中，其中，所述矢量电感器的所述第一端子电连接到所述分路器变换器的输出，其中，所述分路器变换器包括通过折叠配置以所述PCB的所述多个导电层实现的多个绕组，其中，所述多个绕组的数量大于所述PCB的所述多个导电层的数量。
24.如权利要求11所述的装置，其中，所述矢量电感器包括表面贴装组件(SMC)。
25.一种装置，包括：
矢量电感器，其包括三个或更多个电感元件，其中，所述三个或更多个电感元件包括：
第一电感元件，其布置在第一导电层上；
第二电感元件，其布置在第二导电层上；以及
第三电感元件，其布置在第三导电层上，其中，所述第一导电层、所述第二导电层和所述第三导电层中的每一个通过一个或多个电介质层分离，以及
其中，所述三个或更多个电感元件并联电连接，其中，所述三个或更多个电感元件布置为这样的：归因于所述三个或更多个电感元件之间的互耦，所述矢量电感器的总电感不因并联组合而减少。
26.如权利要求25所述的装置，其中，所述第一电感元件、所述第二电感元件和所述第三电感元件具有相同形状并且彼此相邻。
27.一种电感器装置，包括：
多个导电元件，均形成为导电材料的单独贴片，所述导电元件相对于彼此布置在垂直堆叠中；以及
电介质，其部署在至少两个或更多个相邻导电元件之间，所述电介质足够薄，从而在所述导电元件中的相邻导电元件之间提供至少二分之一(1/2)或更大的互感因数。
28.如权利要求27所述的装置，其中，所述部署在所述两个或更多个导电元件之间的电介质的相对介电常数展现远小于1的电介质损耗正切。
29.如权利要求27所述的装置，其中，所述导电元件均电连接到两个或更多个相邻导电元件。
30.如权利要求27所述的装置，其中，所述电感器还包括并行谐振电路的一部分，其中，在所述垂直堆叠中，所述电感器仅经由顶部导电元件直接连接到第一电容器，并且第二电容器仅经由底部导电元件直接连接，并且其中，部署在底部导电层与顶部导电层之间的其它导电元件不经由直接导体路径连接到第一电容器或第二电容器。
31.如权利要求30所述的装置，其中，所述其它导电元件中的两个或更多个彼此连接。
32.如权利要求27所述的装置，其中，所述电感器还包括串行谐振电路的一部分，其中，在所述垂直堆叠中，所述电感器仅经由顶部导电元件直接连接到第一电容器，并且底部导电元件直接连接到仅第二电容器，并且其中，部署在底部导电层与顶部导电层之间的其它导电元件不经由直接导体路径连接到第一电容器或第二电容器。
33.如权利要求32所述的装置，其中，所述其它导电元件中的两个或更多个彼此连接。
34.如权利要求27所述的装置，其中，所述电感器包括局部装配，其包括(i)作为印制电路板衬底的电介质层中的给定电介质层，以及(ii)作为部署在所述衬底的任一侧上的金属的两个导体。
35.如权利要求34所述的装置，其中，所述印制电路板衬底具有所嵌入的电容器层。
36.如权利要求34所述的装置，其中，所述电感器包括多个局部装配，其通过粘接剂层彼此附连。
37.一种电感器装置，包括：
多个导体，均形成为导电材料的单独贴片，所述导体相对于彼此垂直地布置，以形成导体堆叠；以及
薄电介质，其部署在两个或更多个相邻导电元件之间，所述电介质具有小于紧靠的相邻导电元件的厚度的厚度。
38.如权利要求37所述的装置，其中，以具有从输入端到输出端延伸的至少两个平行侧壁的金属的通常矩形条带形成所述导体。
39.如权利要求37所述的装置，其中，所述具有这样的形状：导电场路径从输入端到输出端是笔直的。
40.如权利要求37所述的装置，其中，所述堆叠的最上导体和最底导体中的至少一个比所述堆叠的内部导体更薄。
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