Title:
Hochfrequenzeinrichtung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Hochfrequenzeinrichtungen und Verfahren sind bereitgestellt, wobei ein Netzwerk wie ein Filternetzwerk oder ein Impedanzanpassungsnetzwerk eine Reihenschaltung von mindestens zwei induktiven Elementen umfasst.





Inventors:
Schledz, Ralf-Rainer (St. Margarethen, AT)
Solyom, Peter (Attendorf, AT)
Matić, Vjekoslav, Dr. (Stattegg, AT)
Application Number:
DE102016111072A
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
06/16/2016
Assignee:
Infineon Technologies AG, 85579 (DE)
International Classes:
H03H7/01; H03H7/38
Foreign References:
5530411
Other References:
Coilcraft: Measuring Self Resonant Frequency. Cary, Illinois, 16.09.2003. - Firmenschrift
Attorney, Agent or Firm:
Kraus & Weisert Patentanwälte PartGmbB, 80539, München, DE
Claims:
1. Einrichtung, umfassend:
eine Hochfrequenzschaltung, die einen Anschluss beinhaltet, ein Netzwerk, das mit dem Anschluss gekoppelt ist, wobei das Netzwerk eine Reihenschaltung von mindestens zwei induktiven Elementen umfasst,
wobei Verbindungen zwischen den mindestens zwei induktiven Elementen, die die Reihenschaltung bilden, exklusiv zwischen den mindestens zwei induktiven Elementen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Netzwerk ein passives Netzwerk ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Netzwerk ein Impedanzanpassungsnetzwerk ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Netzwerk eine Filterfunktion bereitstellt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Filterfunktion ausgelegt ist, unerwünschte Frequenzkomponenten aus einem Signal am Anschluss der Hochfrequenzschaltung zu entfernen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei Induktivitätswerte der mindestens zwei induktiven Elemente innerhalb von ±10% gleich sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die mindestens zwei induktiven Elemente als Spulen implementiert werden.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei eine Resonanzfrequenz der Reihenschaltung über Frequenzen eines Ausgangssignals, das am Ausgang der Hochfrequenzschaltung bereitgestellt wird, liegt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der Anschluss ein Ausgangsanschluss der Hochfrequenzschaltung ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, wobei die Hochfrequenzschaltung einen Leistungsverstärker umfasst und wobei der Ausgangsanschluss mit einem Ausgang des Leistungsverstärkers geschaltet ist.

11. Verfahren, umfassend:
Entwerfen eines Hochfrequenznetzwerks, das ein erstes induktives Element beinhaltet, und
Aufteilen des ersten induktiven Elements in eine Reihenschaltung von mindestens zwei zweiten induktiven Elementen, um eine Resonanzfrequenz anzupassen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Summe von Induktivitäten der zweiten induktiven Elemente ungefähr gleich zu einer Nenninduktivität des ersten induktiven Elements ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Aufteilen des ersten induktiven Elements Aufteilen des ersten induktiven Elements zu zweiten induktiven Elementen mit gleichen Induktivitätswerten innerhalb von ±10% umfasst.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Induktivitätswerte der zweiten induktiven Elemente innerhalb von ±5% gleich sind.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11–14, das ferner ein Implementieren des Hochfrequenznetzwerks in einer Hochfrequenzeinrichtung umfasst.

16. Computerprogramm, das einen Programmcode beinhaltet, der, wenn er auf einem Prozessor ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 11–14 implementiert.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Anmeldung betrifft Hochfrequenzeinrichtungen, Verfahren zum Entwerfen derartiger Hochfrequenzeinrichtungen und ein entsprechendes Computerprogramm zum Entwerfen von Hochfrequenzeinrichtungen.

Hintergrund

Hochfrequenzeinrichtungen und -schaltungen werden in einer Vielfalt von Anwendungen verwendet, zum Beispiel in Kommunikationseinrichtungen. Bei derartigen Hochfrequenzeinrichtungen (HF-Einrichtungen), werden häufig Impedanzanpassungsnetzwerke und/oder Filter verwendet, die mit so genannten konzentrierten Elementen, d. h. diskreten induktiven Elementen, Kondensatoren und anderen passiven Elementen, implementiert werden können.

Derartige Filter werden zum Beispiel zum Entfernen von Störkomponenten, wie etwa Oberschwingungen einer Grundfrequenz, z. B. einer Trägerfrequenz, und Intermodulationsprodukten von einem HF-Signal verwendet. Moderne HF-Leistungsverstärker können zum Beispiel Hochgeschwindigkeitshalbleiter verwenden, die zusätzlich zu einem erwünschten Trägersignal derartige Störkomponenten erzeugen.

Um zum Beispiel Regulierungsstandards nachzukommen, muss ein Niveau von unerwünschten Emissionen aufgrund derartiger Störkomponenten, die aus HF-Sendern hervorgehen, unter eine bestimmte Schwelle verringert werden. Derartige Schwellen können zum Beispiel in regional- oder landesspezifischen Regulierungsstandards spezifiziert sein.

Die Filterübertragungsfunktion eines derartigen Filters, d. h. die Dämpfung des Filters als Funkion der Frequenz, hängt von Frequenzgängen individueller Komponenten, insbesondere von induktiven Elementen und Kondensatoren, ab.

Induktive Elemente werden üblicherweise als Spulen hergestellt. Es gibt mehrere unterschiedliche Spulenherstellungstechniken, aber alle stehen einem gemeinsamen Problem gegenüber – mit zunehmender Frequenz von Signalen, die an den induktiven Elementen angelegt werden, nimmt der Gütefaktor (Q-Faktor) der Spule ab und über einer bestimmten kritischen Frequenz nimmt der Induktivitätswert des induktiven Elements abrupt ab. Eine derartige Degradation der Induktivität beeinflusst die Wirksamkeit von Filtern und Impedanzanpassungsnetzwerken, die derartige induktive Elemente verwenden, direkt, was in manchen Fällen zu einer unzureichenden Dämpfung von Oberschwingungen hoher Ordnung und anderer Störeffekte eines HF-Signals führen kann. Derartige Probleme sind in den letzten Jahren relevanter geworden, als Frequenzen von HF-Schaltungen zugenommen haben, zum Beispiel in den Gigahertz(GHz)-Bereich.

Als eine Charakteristik von diskreten Elementen wie induktiven Elementen, Widerständen und Kondensatoren sind gewöhnlicherweise Daten über das Verhalten der Komponenten über einen Frequenzbereich gegeben, was die so genannte Ersatzreihenresonanzfrequenz (SRF) spezifiziert. Für eine gegebene Art von Spulen und Technologie nimmt der SRF-Wert zu, wenn der Nenninduktivitätswert verringert wird. Eine erhebliche Degradation des Q-Faktors und eine wie oben erwähnte Abnahme der Induktivität kann sogar vor dem Erreichen der SRF stattfinden, was die Wirksamkeit des induktiven Elements zur Unterdrückung von Oberschwingungen hoher Ordnung in Filtern und Anpassungsnetzwerken einschränkt.

Daher ist es eine Aufgabe, Möglichkeiten zur Implementierung derartiger HF-Filter und/oder Impedanzanpassungsnetzwerke bereitzustellen, wodurch die oben genannten Probleme verringert oder abgeschwächt werden.

Kurzdarstellung

Eine Hochfrequenzeinrichtung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 11 und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 16 können bereitgestellt sein. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Datenträger bereitgestellt sein. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Hochfrequenzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.

2 veranschaulicht eine einfache Ersatzschaltung eines induktiven Elements.

3 ist ein Diagramm, das den Effekt einer bei Ausführungsformen verwendeten Reihenschaltung induktiver Elemente veranschaulicht.

4 sind Diagramme eines Frequenzverhaltens von induktiven Elementen zum Veranschaulichen von Ausführungsformen.

5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.

6A und 6B sind Schaltpläne, die eine Hochfrequenzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen.

Ausführliche Beschreibung

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Diese Ausführungsformen sind lediglich als Beispiele anzunehmen und sind nicht als einschränkend aufzufassen. Während Ausführungsformen zum Beispiel als verschiedene Merkmale und Einzelheiten umfassend beschrieben sein können, können bei anderen Ausführungsformen manche dieser Merkmale oder Einzelheiten weggelassen und/oder durch alternative Merkmale ersetzt werden. Des Weiteren, abgesehen von den explizit beschriebenen Merkmalen, können zusätzliche Merkmale, zum Beispiel Komponenten oder Schaltungen, die konventionell in Hochfrequenzeinrichtungen (HF-Einrichtungen) verwendet werden, bereitgestellt sein.

Merkmale verschiedener Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, es sei denn, dass Anderes angegeben ist. Variationen und Modifikationen, die im Hinblick auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso auf andere Ausführungsformen anwendbar sein.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann eine beliebige direkte Verbindung oder Kopplung zwischen Komponenten, d. h. Verbindungen oder Kopplungen ohne dazwischen liegende Elemente (zum Beispiel Metallschichten oder einfach Drahtverbindungen) auch durch indirekte Verbindungen oder Kopplungen, die ein oder mehrere zusätzliche dazwischen liegende Elemente umfassen, und umgekehrt, ersetzt werden, so lange wie der allgemeine Zweck der Verbindung oder der Kopplung, zum Beispiel zum Übermitteln einer bestimmten Art von Signal, zum Übermitteln einer bestimmten Art von Information oder zum Bereitstellen einer bestimmten Art von Steuerung, im Wesentlichen beibehalten wird.

Manche Ausführungsformen betreffen Hochfrequenzeinrichtungen (HF-Einrichtungen). Im Zusammenhang der vorliegenden Anmeldung kann sich eine Hochfrequenz auf Frequenzen über 100 MHz, zum Beispiel über 1 GHz, beziehen. HF-Einrichtungen erzeugen, verarbeiten und/oder empfangen derartige HF-Signale.

Bei manchen Ausführungsformen, wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, werden Reihenschaltungen induktiver Elemente anstelle einzelner induktiver Elemente verwendet, so dass das Verhalten von Filternetzwerken und/oder Impedanzanpassungsnetzwerken in HF-Einrichtungen bei hohen Frequenzen verbessert wird. Bei Ausführungsformen kann insbesondere durch das Bereitstellen einer Reihenschaltung induktiver Elemente, im Vergleich zum Gebrauch einzelner induktiver Elemente, eine parasitäre Kapazität verringert werden. Bei Ausführungsformen bestehen bei einer derartigen Reihenschaltung Verbindungen zwischen den mindestens zwei induktiven Elementen, die die Reihenschaltung bilden, ausschließlich zwischen den induktiven Elementen, d. h. es gibt keine Abzweigungen oder dergleichen an Knoten zwischen den induktiven Elementen. Im Folgenden wird der Ausdruck „Reihenschaltung” in diesem Sinne verwendet.

Jetzt sich den Figuren zuwendend stellt 1 ein Blockdiagramm einer HF-Einrichtung gemäß einer Ausführungsform dar.

Die HF-Einrichtung von 1 umfasst eine HF-Schaltung 10. Ein Anschluss der HF-Schaltung 10 ist mit einem Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk 11 gekoppelt. Bei manchen Ausführungsformen kann das Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk 11 mit einem Ausgangsanschluss der HF-Schaltung 10 gekoppelt sein. Bei derartigen Ausführungsformen erzeugt die HF-Schaltung 10 ein Hochfrequenzsignal rf1 am Ausgangsanschluss. Bei manchen Ausführungsformen kann die HF-Schaltung 10 einen HF-Leistungsverstärker zum Ausgeben des Signals rf1 umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann die HF-Schaltung 10 eine Kommunikationsschaltung oder ein Teil von dieser sein, aber ist nicht darauf eingeschränkt. Die HF-Schaltung 10 kann zum Beispiel eine Breitbandkommunikationsschaltung umfassen oder Teil dieser sein.

Das HF-Signal rf1 kann, neben erwünschten Komponenten bei einer erwünschten Hochfrequenz, auch unerwünschte Komponenten, zum Beispiel höhere Oberschwingungen der erwünschten Frequenz oder Intermodulationsprodukte umfassen. Um derartige unerwünschte Komponenten zu entfernen und eine Impedanzanpassung bereitzustellen, wird das Signal rf1 an ein Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk 11 bereitgestellt. Das Netzwerk 11 gibt dann ein gefiltertes/impedanzangepasstes HF-Signal rf2 zum Beispiel zu einer Last aus.

Bei anderen Ausführungsformen kann das Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk 11 mit einem Eingangsanschluss der HF-Schaltung 10 gekoppelt sein. Bei derartigen Ausführungsformen kann das Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk 11 das Signal rf2 empfangen, eine Filterung/Impedanzanpassung für das Signal rf2 bereitstellen (z. B. unerwünschte Komponenten entfernen) und das Signal rf1 an den Eingangsanschluss der HF-Schaltung 10 bereitstellen. Es versteht sich, dass Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerke bei anderen Ausführungsformen mit sowohl Eingangs- als auch Ausgangsanschlüssen einer HF-Schaltung gekoppelt sein können.

Das Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk 11 kann bei manchen Ausführungsformen ein passives Netzwerk sein, zum Beispiel ein Netzwerk, das induktive Elemente, Kondensatoren und/oder Widerstände umfasst. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Filterfunktion und eine Impedanzanpassungsfunktion in einem einzelnen Netzwerk bereitgestellt sein. Bei anderen Ausführungsformen können separate Netzwerke oder Schaltungsabschnitte zum Filtern und zur Impedanzanpassung bereitgestellt sein. Bei noch anderen Ausführungsformen kann nur ein Filternetzwerk oder nur ein Impedanzanpassungsnetzwerk bereitgestellt sein.

Bei der Ausführungsform von 1 umfasst das Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk 11 mindestens eine Reihenschaltung von zwei induktiven Elementen 12A, 12B. Bei manchen Ausführungsformen können die induktiven Elemente 12A, 12B als Spulen implementiert sein. Obwohl in 1 eine Reihenschaltung von zwei induktiven Elementen 12A, 12B veranschaulicht ist, können bei anderen Ausführungsformen Reihenschaltungen von mehr als zwei induktiven Elementen verwendet werden. Bei manchen Ausführungsformen, durch den Gebrauch einer Reihenschaltung induktiver Elemente, kann eine parasitäre Kapazität verringert werden und/oder eine Reihenresonanzfrequenz kann im Vergleich zum Gebrauch eines einzelnen induktiven Elements mit der gleichen Nenninduktivität erhöht werden. „Nenninduktivität”, wie vorliegend verwendet, bezieht sich auf die Induktivität, die in einem idealen Fall vorhanden ist, z. B. ohne parasitäre Kapazitäten und parasitäre Widerstände. So wie bei wahren Implementierungen von induktiven Elementen jedoch manche parasitäre Kapazitäten und/oder Widerstände und auch manche Herstellungstoleranzen vorhanden sind, kann eine wahre Induktivität von der Nenninduktivität insbesondere für höhere Frequenzen abweichen.

Dieser Effekt von Reihenschaltungen induktiver Elemente in HF-Einrichtungen wird jetzt unter Bezugnahme auf 24 ausführlicher erläutert.

2 veranschaulicht eine Ersatzschaltung (mit konzentrierten Elementen) eines induktiven Elements 20, das zum Beispiel als eine Spule implementiert ist. Die Ersatzschaltung von 2 veranschaulicht eine Approximation einer wahren Spule, was zum Veranschaulichen mancher Prinzipien, die manchen Ausführungsformen zugrunde liegen, ausreicht. In 2 wird das induktive Element 20 repräsentiert, das ein ideales induktives Element 21 mit einer Induktivität Ls, das mit einem Widerstand 22 mit einem Widerstandswert Rs in Reihe geschaltet ist, umfasst. Ein Kondensator 23 mit einer Kapazität Cp ist mit der Reihenschaltung des induktiven Elements 21 und des Widerstands 22 parallel geschaltet. Der Widerstand 22 und der Kondensator 23 repräsentieren parasitäre Widerstände bzw. Kapazitäten. Im Fall eines idealen induktiven Elements würde nur das induktive Element 21 vorhanden sein. Mit anderen Worten repräsentieren der Widerstand 22 und der Kondensator 23 Abweichungen des induktiven Elements 20 von einem idealen induktiven Element aufgrund einer wahren Implementierung des induktiven Elements.

Das Vorhandensein des Kondensators 23 und des Widerstands 22 bildet im Wesentlichen eine LRC-Resonanzschaltung mit einer Reihenresonanzfrequenz, wie im Einleitungsabschnitt erwähnt wurde. Es versteht sich, dass die Reihenresonanzfrequenz für Spulen mit dem gleichen Nennwert (dem gleichen Induktivitätswert Ls) von Herstellungseinzelheiten der Spule abhängt, wie etwa der Technologie (zum Beispiel drahtgewickelt, monolithisch, planar), dem Vorhandensein eines ferro-, dia- oder paramagnetischen Kerns oder der Abwesenheit eines derartigen Kerns und der Größe sowie einer Vielzahl von zweitrangigen Parametern, wie beispielsweise der Leitfähigkeit des Materials und der Tiefe der Hochfrequenzfelddurchdringung in den verwendeten Leiter. Für induktive HF-Elemente, abhängig von der Implementierung, kann die Reihenresonanzfrequenz typischer induktiver Elemente zum Beispiel im Bereich von 1 GHz bis 3 GHz liegen.

Daher sind vergleichsweise hohe Resonanzfrequenzen erreichbar, aber Spulen mit derartigen Eigenschaften sind in vielen Fällen auch in der Herstellung teuer. Andererseits werden bei zunehmenden Frequenzen, die in HF-Schaltungen verwendet werden, höhere Resonanzfrequenzen benötigt. Manche Spulen weisen zum Beispiel Resonanzfrequenzen um 1300 MHz auf, was für manche Anwendungen unzureichend sein kann.

Daher wird bei Ausführungsformen ein einzelnes induktives Element (z. B. eine Spule) durch eine Reihenschaltung von zwei oder mehr induktiven Elementen (z. B. Spulen) ersetzt, die die gleiche Gesamtnenninduktivität wie ein dadurch ersetztes einzelnes induktives Element aufweisen.

3 veranschaulicht in einem oberen Teil eine Reihenschaltung von zwei wahren induktiven Elementen 30, 31. Jedes induktive Element 30, 31 wird durch eine Ersatzschaltung, ähnlich wie die in 2 veranschaulichte, repräsentiert. Insbesondere wird das induktive Element 30 veranschaulicht, das ein ideales induktives Element 32 mit einer Induktivität Ls1, das mit einem Widerstand 34 mit einem Widerstandswert Rs1 in Reihe geschaltet ist, und einen parallelen Kondensator 35 mit einem Kapazitätswert Cp1 umfasst. Gleichermaßen wird das induktive Element 31 repräsentiert, das ein ideales induktives Element 36 mit einer Induktivität Ls2, einen Widerstand 37 mit einem Widerstandswert Rs2 und einen Kondensator 38 mit einer Kapazität Cp2 umfasst. Die idealen induktiven Elemente 33, 36 repräsentieren die ideale Konfiguration der induktiven Elemente 30 bzw. 31, während die Widerstände 34 und 37 sowie die Kondensatoren 35 und 38 parasitäre Effekte repräsentieren.

Die Summe der Induktivitätswerte Ls1 und Ls2 entspricht einer gewünschten Induktivität für die Reihenschaltung induktiver Elemente. Die Reihenschaltung kann als ein im unteren Teil von 3 dargestelltes induktives Element 32 repräsentiert werden, das ein ideales induktives Element 39 mit einer Induktivität Lse, einen Widerstand 310 mit einem Widerstandswert Rse und einen parallelen Kondensator 311 mit einem Kapazitätswert Cpe umfasst. Lse ist zumindest ungefähr gleich Ls1 + Ls2 (Reihenschaltung induktiver Elemente), Rse ist ungefähr gleich zu Rs1 + Rs2 (Reihenschaltung von Widerständen) und 1/Cpe ist ungefähr gleich zu 1/Cp1 + 1/Cp2 (Reihenschaltung von Kapazitäten). Daher wird die parasitäre Gesamtkapazität durch die Reihenschaltung als eine Reihe von zwei Kapazitäten reduziert. Demzufolge führt die Reihenschaltung von zwei induktiven Elementen zu einer Anordnung mit niedriger parasitärer Gesamtkapazität, während sie im Wesentlichen die gleiche Induktivität im Vergleich zu einer Anordnung mit einem einzelnen induktiven Element aufweist. Bei manchen Ausführungsformen wird eine einzelne Spule durch zwei Spulen ersetzt, die jeweils etwa die Hälfte (zum Beispiel zwischen 45% und 55%) der Induktivität des induktiven Elements, das in einer Konstruktion eines Filters oder eines Impedanzanpassungsnetzwerks ersetzt werden soll, aufweisen. Mit anderen Worten können die Induktivitäten der beiden induktiven Elemente ungefähr gleich sein, z. B. innerhalb von ±10% oder ±5%, obwohl größere Variationen auch möglich sind. Bei anderen Ausführungsformen können andere Aufteilungen verwendet werden.

Der Effekt einer derartigen Aufteilung, wie oben erläutert, wird jetzt ferner unter Bezugnahme auf 4 unter Verwendung von Simulationsbeispielen veranschaulicht. Die in Verbindung mit diesem Simulationsbeispiel gegebenen numerischen Werte dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen, da numerische Werte wie Induktivitätswerte gemäß der Implementierung und der benötigten Induktivität in einem bestimmten Netzwerk variieren können.

4 veranschaulicht eine Ersatzinduktivität verschiedener Spulenanordnungen als Funktion der Frequenz. Eine Kurve 40 veranschaulicht das Frequenzverhalten für ein mehrschichtiges induktives Element mit nominal 56 nH, eine Kurve 41 veranschaulicht das Verhalten von zwei induktiven Elementen, die in Reihe geschaltet sind, wobei ein induktives Element eine Nenninduktivität von 22 nH aufweist und das andere induktive Element eine Nenninduktivität von 33 nH aufweist, und eine Kurve 42 veranschaulicht das Frequenzverhalten einer Reihenschaltung von zwei induktiven Elementen jeweils mit nominal 27 nH, die in Reihe geschaltet sind.

Wie gesehen werden kann, zeigt die effektive Induktivität eine hohe Variation um die entsprechenden Reihenresonanzfrequenzen. Des Weiteren, durch die Bereitstellung einer Reihenschaltung anstelle eines einzelnen induktiven Elements, wird die Resonanzfrequenz erheblich zu höheren Frequenzen verschoben (von etwa 1430 MHz für Kurve 40 zu 1950 MHz (+36%) für Kurve 41 und zu etwa 2150 MHz (+50%) für Kurve 42). Im Gegensatz dazu variierte die Induktivität bei niedrigen Frequenzen nur leicht vom Nennwert eines einzelnen induktiven Elements für die Reihenschaltung (Abweichung von etwa 1,8% für Kurve 41 und etwa 3,6% für Kurve 42). Daher kann die im Wesentlichen gleiche effektive Induktivität durch die Reihenschaltung bereitgestellt werden, aber die Resonanzfrequenz wird zu wesentlich höheren Frequenzen verschoben, wodurch der Gebrauch von höheren Frequenzen in HF-Schaltungen ermöglicht wird.

Es versteht sich, dass die erhöhte Anzahl von Komponenten (zwei oder mehr induktive Elemente anstelle eines einzelnen) nicht notwendigerweise höhere Kosten verursacht, zum Beispiel können bei manchen Ausführungsformen standardmäßige Spulen, die mit einer preiswerteren Technologie hergestellt werden, anstelle einer hochwertigen Spule verwendet werden. Es wurde angenommen, dass die induktiven Elemente für die Simulation durch die gleiche Technologie implementiert werden.

5 veranschaulicht ein Verfahren zum Entwerfen von HF-Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren von 5 kann innerhalb eines ansonsten konventionellen Entwurfablaufs für elektronische Schaltungen und Halbleiterbauelemente implementiert werden. Das Verfahren kann zum Beispiel als ein Schaltungsentwurfscomputerprogramm oder als ein Teil von diesem implementiert werden, das auf einer konventionellen Datenverarbeitungseinrichtung läuft, die zum Beispiel einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet und zum Beispiel auf einem maschinenlesbaren Datenträger wie einer Festplatte, einer Halbleiterplatte, einer DVD (Digital Versatile Disc), einer Flash-Speicherkarte oder dergleichen bereitgestellt sein kann.

Bei 50 umfasst das Verfahren ein Entwerfen eines Hochfrequenznetzwerks, zum Beispiel als ein Filternetzwerk und/oder ein Impedanzanpassungsnetzwerk wie das Netzwerk 11 von 1.

Bei 51 umfasst das Verfahren ein Aufteilen eines induktiven Elements des HF-Netzwerks in eine Reihenschaltung von zwei oder mehr induktiven Elementen, um eine Resonanzfrequenz zu einem höheren Wert anzupassen und/oder in der Lage zu sein, preiswertere Implementierungen mit induktiven Elementen zu verwenden.

Das derartig entworfene HF-Netzwerk kann dann in einer Einrichtung implementiert werden.

Zur weiteren Veranschaulichung stellt 6 eine HF-Einrichtung mit einem beispielhaften HF-Netzwerk dar. Um das Aufteilen eines induktiven Elements bei 51 von 5 besser zu veranschaulichen, veranschaulicht insbesondere 6A eine konventionelle HF-Einrichtung und veranschaulicht 68 eine HF-Einrichtung gemäß einer Ausführungsform.

In 6A und 6B besitzen gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern und werden nicht wiederholt beschrieben.

Die HF-Einrichtung von 6A beinhaltet einen HF-Leistungsverstärker 60, der ein HF-Signal ausgibt. Ein Filter-/Impedanzanpassungsnetzwerk der Einrichtung von 6A umfasst ein induktives Element 61 mit einer Induktivität L2, das zwischen einem Ausgang des HF-Leistungsverstärkers 60 und einem Ausgangsknoten (symbolisiert durch einen Pfeil, Signal wird z. B. zu einer nächsten Komponente des Impedanzanpassungs-/Filternetzwerks oder einer Last ausgegeben) geschaltet ist. Des Weiteren umfasst das Netzwerk eine Gleichstromzuführungsspule 62 mit einer Induktivität L1, die zwischen dem Ausgangsknoten und einer Versorgungsspannungsschiene 63 geschaltet ist. Der Leistungsverstärker 60 kann auch über die Versorgungsspannungsschiene 63 versorgt werden. Die Induktivität L2 des induktiven Elements 61 kann auch Induktivitäten von Bonddrähten, Spuren und anderen parasitären Induktivitäten beinhalten. Das induktive Element 61 kann eine Spule umfassen.

Es versteht sich, dass die induktiven Elemente 61, 62 keine Reihenschaltung im vorliegend verwendeten Sinne bilden, d. h. eine Reihenschaltung, bei der die Verbindung zwischen den induktiven Elementen 61, 62 ausschließlich zwischen den induktiven Elementen besteht, da der Ausgangsknoten zwischen den Leitern 61, 62 angeschlossen ist und ein daran angeschlossenes Signal weiter verarbeitet wird (zum Beispiel an eine nächste Komponente oder eine Last bereitgestellt wird).

Des Weiteren umfasst das Netzwerk von 6A einen Kondensator 65 mit einer Kapazität Ce, der zwischen einem Ausgang des Leistungsverstärkers 60 und Masse geschaltet ist. Der Kondensator 65 repräsentiert externe Kondensatoren, zum Beispiel Kondensatoren mit konzentrierten Elementen oder verteilte Kondensatoren. Des Weiteren repräsentiert ein Kondensator 64 mit einem Kapazitätswert Cpar parasitäre Kapazitäten (einschließlich chipinterne, d. h. eines Chips des HF-Leistungsverstärkers 60, chipexterne Kapazitäten einschließlich Substratstreukapazitäten).

In 6B ist das induktive Element 61 im Vergleich zu 6A in eine Reihenschaltung von zwei induktiven Elementen 61A, 61B mit Induktivitätswerten L21 bzw. L22 „aufgeteilt” worden. Die Summe von L21 und L22 kann zumindest ungefähr gleich L2 sein. Die induktiven Elemente 61A, 61B können jeweils eine Spule umfassen. Die induktiven Elemente 61A, 61B bilden eine Reihenschaltung in dem wie vorliegend verwendeten Sinn, da die Verbindung zwischen den induktiven Elementen 61A, 61B ausschließlich für die induktiven Elemente besteht, ohne, dass ein Signal zwischen ihnen angeschlossen ist.

Durch das Aufteilen des induktiven Elements 61 in das induktive Element 61A, 61B kann eine Ersatzreihenresonanzfrequenz erhöht werden, eine parasitäre Kapazität kann verringert werden und/oder preiswertere Spulen können zur Herstellung verwendet werden, wie oben erläutert.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich als Beispiele und sind nicht als einschränkend aufzufassen.