阅读说明：本技术 一种电感结构 (Inductance structure ) 是由 康斯坦丁·库兹涅佐夫 袁晟 丹尼尔·拉尔斯顿 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：一种电感结构,包括：多个双环单元,所述多个双环单元并列分布于同一平面上,每一双环单元包括由同一导线绕制得到的第一环和第二环,所述导线的起始端位于第一环,所述导线的末端位于第二环；其中,相邻的双环单元中的第一环共用同一导线段,相邻的双环单元中的第二环共用同一导线段。通过本发明提供的方案能够最大化电感隔离,减小VCO谐振器之间的电磁耦合。(An inductive structure, comprising: the double-ring units are distributed on the same plane in parallel, each double-ring unit comprises a first ring and a second ring which are wound by the same conducting wire, the starting end of the conducting wire is positioned in the first ring, and the tail end of the conducting wire is positioned in the second ring; the first rings in the adjacent double-ring units share the same conducting wire segment, and the second rings in the adjacent double-ring units share the same conducting wire segment. The scheme provided by the invention can maximize the inductance isolation and reduce the electromagnetic coupling between the VCO resonators.)

一种电感结构

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体地涉及一种电感结构。

背景技术

无线通信技术的最新进展允许整个射频(Radio Frequency，简称RF)收发信机被实施在单个芯片上。然而，在单个芯片上实施整个RF收发信机存在诸多挑战。

例如，在宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称W-CDMA)收发信机中，单芯片解决方案需要两个RF压控振荡器(Voltage-ControlledOscillator，简称VCO)同时运行在一个芯片上。这样的安排由于各种不同类型的互耦机制会在两个VCO之间产生不想要的交互作用，这会导致发射频谱中不想要的频率的寄生接收机响应。初级互耦机制通常是在谐振器之间，即，VCO中的大电感器结构之间的基本电磁(electromagnetism，简称EM)耦合。

现有技术存在多种用于减小由于电感造成的、在VCO之间的EM互耦的技术。但是，这些方案通常需要增加附加电路(如功分器、混频器等)来实现，这会增加电流消耗。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何有效提高电感隔离，降低VCO谐振器之间的电磁耦合。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电感结构，包括：多个双环单元，所述多个双环单元并列分布于同一平面上，每一双环单元包括由同一导线绕制得到的第一环和第二环，所述导线的起始端位于第一环，所述导线的末端位于第二环；其中，相邻的双环单元中的第一环共用同一导线段，相邻的双环单元中的第二环共用同一导线段。

可选的，所述双环单元中第一环和第二环的电流方向相反，相邻双环单元中的第一环的电流方向相反。

可选的，在所述平面内，所述多个双环单元构成的图形的外轮廓为轴对称图形。

可选的，所述多个双环单元中电流方向沿顺时针方向的各个环包围的总面积与电流方向沿逆时针方向的各个环包围的总面积相等。

可选的，每一双环单元的导线的起始端相互耦接，每一双环单元的导线的末端相互耦接。

可选的，所述多个双环单元中各个环各自包围的面积相等。

可选的，所述多个双环单元的数量是2个。

可选的，2个双环单元在平面上按照从左到右的顺序依次为第一双环单元和第二双环单元。

可选的，所述第一双环单元的第一环和第二环的邻边具有第一交叉点，所述导线的起始端和末端设置于所述第一交叉点；所述第二双环单元的第一环和第二环的邻边具有第二交叉点，所述导线的起始端和末端设置于所述第二交叉点。

可选的，所述第一交叉点和第二交叉点分别位于对应邻边的中心点。

可选的，所述第一双环单元的第一环和第二双环单元的第二环各自包围的面积之和，与所述第一双环单元的第二环和第二双环单元的第一环各自包围的面积之和相等。

可选的，所述第一双环单元的第一环和第二环，以及所述第二双环单元的第一环和第二环各自包围的面积相等。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供一种电感结构，包括：多个双环单元，所述多个双环单元并列分布于同一平面上，每一双环单元包括由同一导线绕制得到的第一环和第二环，所述导线的起始端位于第一环，所述导线的末端位于第二环；其中，相邻的双环单元中的第一环共用同一导线段，相邻的双环单元中的第二环共用同一导线段。较之现有技术，本实施例所述电感结构能够最大化电感隔离，减小VCO谐振器之间的电磁耦合。具体而言，本发明实施例所述电感结构能够在不依赖对称设计的基础上，实现不受来自外部源的磁场干扰又能够最小化产生的磁场的效果，将所述电感结构对其他器件或电子电路的干扰降到最低。进一步，每一双环单元均具有导线的起始端和末端，使得所述电感结构可以连接多个有源器件，且共用导线段和并列分布的设计使得所述电感结构产生的磁场基本能够相抵消，从而最大化地实现电感隔离，减小VCO谐振器之间、VCO内部电感结构与其他器件之间的电磁耦合。

进一步，所述双环单元中第一环和第二环的电流方向相反，相邻双环单元中的第一环的电流方向相反。由此，所述电感结构中一半数量的环上的电流方向与剩余一半数量的环上的电流方向相反，使得所述电感结构自身能够达到正反磁场抵消的效果，以降低对其他器件或电子电路的磁场干扰。

附图说明

图1是本发明实施例的第一种电感结构的示意图；

图2是本发明实施例的第二种电感结构的示意图；

图3是本发明实施例的第三种电感结构的示意图；

图4是本发明实施例的第四种电感结构的示意图。

具体实施方式

如背景技术所言，现有用于减小VCO谐振器之间的电磁耦合的电感设计需要依靠附加电路实现，增加VCO的电流消耗。

另一方面，有的现有技术方案采用对称设计来实现电感结构自身的磁场抵消的。例如，通过设计线圈关于水平轴和/或垂直轴对称的方式，可以使得电感结构产生的磁场趋向于抵消。

但是，上述基于对称设计的电感结构在形状上要求严格，使得电感结构在VCO中的可放置位置受到局限，不利于VCO整体结构的小型化设计。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电感结构，包括：多个双环单元，所述多个双环单元并列分布于同一平面上，每一双环单元包括由同一导线绕制得到的第一环和第二环，所述导线的起始端位于第一环，所述导线的末端位于第二环；其中，相邻的双环单元中的第一环共用同一导线段，相邻的双环单元中的第二环共用同一导线段。

本实施例所述电感结构能够最大化电感隔离，减小VCO谐振器之间的电磁耦合。本领域技术人员理解，所述同一导线，并非一定是同一连续不断的导线，而是有可能因为在布局上跨层或者跨线而出现用连接线进行连接的情况。

具体而言，本发明实施例所述电感结构能够在不依赖对称设计的基础上，实现不受来自外部源的磁场干扰又能够最小化产生的磁场的效果，将所述电感结构对其他器件或电子电路的干扰降到最低。

进一步，每一双环单元均具有导线的起始端和末端，使得所述电感结构可以连接多个有源器件，且共用导线段和并列分布的设计使得所述电感结构产生的磁场基本能够相抵消，从而最大化地实现电感隔离，减小VCO谐振器之间、VCO内部电感结构与其他器件之间的电磁耦合。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例的第一种电感结构的示意图。本实施例所述电感结构可以应用于VCO谐振器中。

具体地，参考图1，电感结构100可以包括：多个双环单元110，所述多个双环单元110并列分布于同一平面上。其中，所述平面可以是图中x轴和y轴所构成的平面；所述多个双环单元110并列分布于同一平面可以是指，在俯视状态下，也即，沿垂直于所述x轴和y轴所构成的平面的方向看，所述电感结构100的多个双环单元110并列分布于同一平面上。

例如，参考图1，所述多个双环单元110的数量可以是2个。在俯视状态下，2个双环单元110在平面上按照从左到右的顺序依次为第一双环单元120和第二双环单元130。

更为具体地，每一双环单元110可以包括由同一导线绕制得到的第一环111和第二环112，所述导线的起始端位于第一环111，所述导线的末端位于第二环112。

例如，参考图1，所述第一双环单元120可以包括由同一导线绕制得到的第一环111和第二环112，并且，所述导线的起始端120a可以位于所述第一双环单元120的第一环111，所述导线的末端120b可以位于所述第一双环单元120的第二环112；类似的，所述第二双环单元130也可以包括由同一导线绕制得到的第一环111和第二环112，并且，所述导线的起始端130a可以位于所述第二双环单元130的第一环111，所述导线的末端130b可以位于所述第二双环单元130的第二环112。

进一步地，相邻的双环单元110中的第一环111可以共用同一导线段，相邻的双环单元110中的第二环112可以共用同一导线段。其中，所述导线段属于导线的一部分。

进一步地，共用的导线段可以为相邻环的整条邻边，其中，所述环为第一环111或第二环112。例如，参考图1，所述第一双环单元120的第一环111和第二双环单元130的第一环111的邻边可以共用导线段s1；类似的，所述第一双环单元120的第二环112和第二双环单元130的第二环112的邻边可以共用导线段s2。

由于相邻的双环单元110的第一环111共用同一导线段，第二环112也共用同一导线段，使得相邻的双环单元110的第一环111电流方向相反，相邻的双环单元110的第二环112的电流方向也相反。因而，所述电感结构100自身能够达到正反向磁场抵消的效果。其中，电流方向是指，在俯视状态下，电流在环上的流动方向。

由上，通过设计多个不以轴对称为必要条件的线圈，本实施例所述电感结构100能够基本抵消所述线圈上因外部磁场而感应产生的电流。

进一步地，当多个双环单元110的总磁通量相同且极性相反时，所述多个双环单元110之间的磁场干扰可以被基本抵消，不会受到双环单元110的形状或对称性的影响。其中，所述总磁通量为所述线圈所包围的区域上的磁场的积分结果。

进一步地，所述电感结构100可以连接多个有源器件，并且，通过所述电感结构100的结构设计，使得多个双环单元110和有源器件产生的磁场能够在远离VCO电路的地方得到抵消，避免VCO谐振器受到磁场干扰。

例如，参考图1，对于所述第一双环单元120，所述导线的起始端120a和末端120b可以耦接第一有源器件140；对于所述第二双环单元130，所述导线的起始端130a和末端130b可以耦接第二有源器件150。

在一个或多个实施例中，所述双环单元110中第一环111和第二环112的电流方向可以相反，相邻双环单元110中的第一环111的电流方向可以相反。由此，所述电感结构100中一半数量的环上的电流方向与剩余一半数量的环上的电流方向相反，使得所述电感结构100自身能够达到正反磁场抵消的效果，以降低对其他器件或电子电路的磁场干扰。

例如，假设第一双环单元120的电流流入端为导线的起始端120a，电流流出端为所述导线的末端120b，按照图1箭头所示的电流方向，在俯视状态下，所述第一双环单元120的第一环111的电流方向为顺时针方向，所述第一双环单元120的第二环112的电流方向为逆时针方向。相应的，所述第一双环单元120的第一环111产生的磁通的方向为垂直于所述平面并向平面内延伸的方向(图中以“-”表示)，所述第一双环单元120的第二环112产生的磁通的方向为垂直于所述平面并向平面外延伸的方向(图中以“+”表示)。

类似的，假设所述第二双环单元120的电流流入端为导线的起始端130a，电流流出端为所述导线的末端130b，按照图1箭头所示的电流方形，在俯视状态下，所述第二双环单元130的第一环111的电流方向为逆时针方向，所述第二双环单元130的第二环112的电流方向为顺时针方向。相应的，所述第二双环单元130的第一环111产生的磁通的方向为“+”，所述第二双环单元130的第二环112产生的磁通的方向为“-”。

由此，每一双环单元110均可以形成类似于8字形的电感结构，使得用同一导线绕制得到的第一环111和第二环112的电流方向相反。

例如，参考图1，所述第一双环单元120的第一环111和第二环112的邻边具有第一交叉点A，所述导线的起始端120a和末端120b设置于所述第一交叉点A；所述第二双环单元130的第一环111和第二环112的邻边具有第二交叉点B，所述导线的起始端130a和末端130b设置于所述第二交叉点B。其中，所述第一交叉点A可以为呈8字形的第一双环单元120的扭转点，所述第二交叉点B可以为呈8字形的第二双环单元130的扭转点。

以第一双环单元120为例，自起始端120a起沿顺时针放方向绕制得到第一环111后，向下沿逆时针方向绕制得到第二环112，所述第二环112的结束位置即为所述末端120b。

在一个或多个实施例中，所述第一交叉点A和第二交叉点B可以分别位于对应邻边的中心点。

在一个变化例中，所述电流流入端和电流流出端的位置可以互换，也即，电流可以自各导线的末端(如末端120b或末端130b)流入并自起始端(如起始端120a或起始端130a)流出。此时，所述第一双环单元120的第一环111和第二双环单元130的第二环112的电流方向均为逆时针方向，所述第一双环单元120的第二环112和第二双环单元130的第一环111的电流方向均为顺时针方向。

在一个或多个实施例中，在所述平面内，所述多个双环单元110构成的图形的外轮廓可以为轴对称图形。在实际应用中，所述轴对称图形可以是基本对称，以满足制造工艺的要求。例如，为了减少尖角，可以在第一环111和/或第二环112的拐角处做一些平滑处理，导致所述多个双环单元110构成的图形的外轮廓在细微之处非轴对称；又例如，在制造时，由于工艺误差也可能导致所述多个双环单元110构成的图形的外轮廓在细微之处呈非轴对称。但这些并不影响所述外轮廓在整体上呈基本轴对称图形。

例如，参考图1，所述第一双环单元120和第二双环单元130构成的图形可以沿图示对称轴α左右对称，沿图示对称轴β上下对称。

在一个或多个实施例中，所述多个双环单元110中各个环各自包围的面积可以相等。也即，对于图1中第一双环单元120的第一环111、第二环112，以及第二双环单元130的第一环111和第二环112，这四个环各自包围的面积可以相等。

在一个或多个实施例中，所述多个双环单元110中电流方向沿顺时针方向的各个环包围的总面积与电流方向沿逆时针方向的各个环包围的总面积相等。基于前述制造工艺的相关描述，所述总面积也可以是基本相等，或者说，所述电流方向沿顺时针方向的各个环包围的总面积与电流方向沿逆时针方向的各个环包围的总面积的偏差可以在预设误差范围内。例如，所述预设误差范围可以达到1000-5000平方微米。

例如，参考图1，由于所述第一双环单元120的第一环111与第二双环单元130的第二环112的电流方向均为顺时针方向，所述第一双环单元120的第二环112与第二双环单元130的第一环111电流方向均为逆时针方向，因而，所述第一双环单元120的第一环111与第二双环单元130的第二环112各自包围的面积之和，与所述第一双环单元120的第二环112与第二双环单元130的第一环111各自包围的面积之和相等。由此，电流方向均为顺时针方向的环所产生的总磁通量的数值大小与电流方向均为逆时针方向的环所产生的总磁通量的数值大小能够基本相等。

换言之，对于图1示出的多个8字形共用邻边的电感结构，其中任意相邻的两个双环单元110的位于对角线上的两个环的电流方向相同。

进一步，电流方向的相反导致磁通方向也是相反的，因而，电流方向均为顺时针方向的环产生的磁通与电流方向均为逆时针方向的环产生的磁通能够基本相抵消，使得电感结构100对外基本没有磁场泄露，实现电感隔离。

在一个变化例中，也可以通过调节不同双环单元110的导线的粗细，使得多个双环单元110产生的正反方向的磁场基本抵消。

例如，所述第一双环单元120的第一环111包围的面积可以小于所述第二双环单元130的第二环112包围的面积，并且，所述第一双环单元120的第二环112包围的面积可以小于所述第二双环单元130的第一环111包围的面积。进一步地，用于绕制所述第一双环单元120的导线可以比用于绕制所述第二双环单元130的导线更粗。由此，仍能达到所述第一双环单元120的第一环111和第二双环单元130的第二环112所产生的磁场，与所述第一双环单元120的第二环112和第二双环单元130的第一环111所产生的磁场基本抵消的效果。

在一个或多个实施例中，对于每一双环单元110，所述双环单元110的第一环111包围的面积与第二环112包围的面积可以相等。

进一步地，不同双环单元110的第一环111各自包围的面积可以相等，不同双环单元110的第二环112各自包围的面积也可以相等。

由上，本实施例所述电感结构100能够最大化电感隔离，减小VCO谐振器之间的电磁耦合。

具体而言，本发明实施例所述电感结构100能够在不依赖对称设计的基础上，实现不受来自外部源的磁场干扰又能够最小化产生的磁场的效果，将所述电感结构100对其他器件或电子电路的干扰降到最低。

进一步，每一双环单元110均具有导线的起始端和末端，使得所述电感结构100可以连接多个有源器件，且共用导线段和并列分布的设计使得所述电感结构100产生的磁场基本能够相抵消，从而最大化地实现电感隔离，减小VCO谐振器之间、VCO内部电感结构与其他器件之间的电磁耦合。

图2是本发明实施例的第二种电感结构的示意图。在接下来的具体阐述中，省略关于与图1所示实施例共同的事项和特征的描述，仅针对不同点进行说明。尤其，针对同样的结构所产生的同样的作用效果，不再按每个实施例逐一提及。各图中对同一部分标注同一标号。

此处仅针对图2所示电感结构200与图1所示电感结构100的不同之处进行说明。

在本实施例中，与上述图1所示实施例的区别主要在于，每一双环单元110的导线的起始端相互耦接，每一双环单元110的导线的末端相互耦接。

例如，参考图2，所述第一双环单元120的导线的起始端120a与所述第二双环单元130的导线的起始端130a耦接，所述第一双环单元120的导线的末端120b与所述第二双环单元130的导线的末端130b耦接。

由此，可以形成多个双环单元110相并联的电感结构200，且所述电感结构200可以耦接一有源器件240。

图3是本发明实施例的第三种电感结构的示意图。此处仅针对图3所示电感结构300与图1所示电感结构100的不同之处进行说明。

在本实施例中，与上述图1所示电感结构100的区别主要在于，共用的导线段可以为相邻环的部分邻边。

具体地，参考图3，第一双环单元120的第一环111和第二双环单元130的第一环111共用的导线段s1可以为两个环的邻边的一部分。

类似的，第一双环单元120的第二环112和第二双环单元130的第二环112共用的导线段s2可以为两个环的邻边的一部分。

在一个或多个实施例中，对于每一双环单元110，所述双环单元110的第一环111包围的面积与第二环112包围的面积可以不相等。

进一步地，不同双环单元110的第一环111各自包围的面积可以不相等，不同双环单元110的第二环112各自包围的面积也可以不相等。

例如，参考图3，在所述第一双环单元120的第一环111和所述第二双环单元130的第二环112各自包围的面积之和，与所述第一双环单元120的第二环112和所述第二双环单元130的第一环111包围的面积之和相等的基础上，所述第一双环单元120的第一环111包围的面积、所述第一双环单元120的第二环112包围的面积、所述第二双环单元130的第一环111包围的面积、所述第二双环单元130的第二环112包围的面积可以均不相等。

图4是本发明实施例的第四种电感结构的示意图。此处仅针对图4所示电感结构400与图1所示电感结构100的不同之处进行说明。

在本实施例中，与上述图1所示电感结构100的区别主要在于，对于每一双环单元110，所述双环单元110的第一环111和第二环112的电流方向可以相同。

例如，参考图4，第一双环单元120的第一环111和第二环112的电流方向均为顺时针方向，所述第二双环单元130的第一环111和第二环112的电流方向均为逆时针方向。

进一步地，所述第一双环单元120包围的面积之和，与所述第二双环单元130包围的面积之和相等。由此，同样能够达到磁场抵消的效果。

在上述图1至图4所示实施例的一个共用变化例中，所述导线的起始端(如起始端120a)和末端(如末端120b)可以位于所述导线绕制得到的双环单元110的同一环上。

需要指出的是，图1至图3中均是以第一环111和第二环112均成五边形结构为例进行展示的，在实际应用中，第一环111和/或第二环112还可以呈矩形(如图4所示)、圆形、多边形等结构。

例如，对于每一双环单元110，所述双环单元110的第一环111和第二环112的形状可以相同，均为矩形、圆形、多边形等结构。或者，第一环111和第二环112的形状也可以不相同，例如，第一环111可以为五边形、第二环112可以为圆形。

又例如，对于不同的双环单元110，各双环单元110的第一环111和/或第二环112的形状可以不相同。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。