特開 2022-80839 コプレーナ型インダクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022080839

(43)【公開日】2022-05-30

(54)【発明の名称】コプレーナ型インダクタ

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/00 20060101AFI20220523BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20220523BHJP

【ＦＩ】

H01F17/00 B

H01F27/28 K

H01F27/28 104

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021149252

(22)【出願日】2021-09-14

(31)【優先権主張番号】63/115,570

(32)【優先日】2020-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】110112829

(32)【優先日】2021-04-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】520307104

【氏名又は名称】稜研科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＴＭＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】戴 揚

(72)【発明者】

【氏名】郭 瞬仲

(72)【発明者】

【氏名】蔡 文才

(72)【発明者】

【氏名】▲ウー▼ 俊緯

(72)【発明者】

【氏名】李 御琳

【テーマコード（参考）】

5E043

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E043AA08

5E070AB07

5E070CB12

5E070CB20

(57)【要約】

【課題】第１の螺旋形インダクタと、第２の螺旋形インダクタと、パッチ要素とを含むコプレーナ型インダクタを提供すること。
【解決手段】第１の螺旋形インダクタは第１の端部および第２の端部を有しており、第１の螺旋形インダクタは、第１の螺旋形インダクタの第１の端部から第１の螺旋形インダクタの第２の端部に向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている。第２の螺旋形インダクタは第１の端部および第２の端部を有している。第２の螺旋形インダクタは、第２の螺旋形インダクタの第１の端部から第２の螺旋形インダクタの第２の端部に向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている。第２の螺旋形インダクタの第１の端部は、パッチ要素を介して第１の螺旋形インダクタの第１の端部に結合されており、また、第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタは共面である。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コプレーナ型インダクタであって、
第１の端部および第２の端部を有する第１の螺旋形インダクタであって、前記第１の螺旋形インダクタの前記第１の端部から前記第１の螺旋形インダクタの前記第２の端部に向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている第１の螺旋形インダクタと、
パッチ要素と、
第１の端部および第２の端部を有する第２の螺旋形インダクタであって、前記第２の螺旋形インダクタの前記第１の端部から前記第２の螺旋形インダクタの前記第２の端部に向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている第２の螺旋形インダクタと、
を備え、前記第２の螺旋形インダクタの前記第１の端部が前記パッチ要素を介して前記第１の螺旋形インダクタの前記第１の端部に結合され、前記第１の螺旋形インダクタおよび前記第２の螺旋形インダクタが共面である、コプレーナ型インダクタ。

【請求項2】

前記第１の螺旋形インダクタの前記第２の端部および前記第２の螺旋形インダクタの前記第２の端部のうちの一方が前記コプレーナ型インダクタの入力端であり、また、前記第１の螺旋形インダクタの前記第２の端部および前記第２の螺旋形インダクタの前記第２の端部のうちのもう一方が前記コプレーナ型インダクタの出力端である、請求項１に記載のコプレーナ型インダクタ。

【請求項3】

前記第１の螺旋形インダクタが、直列に接続された複数の線分を備え、また、前記線分のうちの隣接する線分同士の間に夾角が形成される、請求項１に記載のコプレーナ型インダクタ。

【請求項4】

前記夾角が９０度より大きく、かつ、１８０度未満である、請求項３に記載のコプレーナ型インダクタ。

【請求項5】

前記パッチ要素が丸いパッチである、請求項１に記載のコプレーナ型インダクタ。

【請求項6】

前記第１の螺旋形インダクタおよび前記第２の螺旋形インダクタがそれぞれアルキメデスの螺旋であり、前記第１の螺旋形インダクタの極座標方程式がｒ_１（θ）＝ａ＋ｂθとして特徴付けされ、前記第２の螺旋形インダクタの極座標方程式がｒ_２（θ＋Δ）＝ａ＋ｂ（θ＋Δ）として特徴付けされ、上式でａおよびｂは定数であり、Δは、前記第１の螺旋形インダクタと前記第２の螺旋形インダクタの間の角度差を特徴付けするために使用される、請求項１に記載のコプレーナ型インダクタ。

【請求項7】

前記第１の螺旋形インダクタと前記第２の螺旋形インダクタの間の前記角度差が９０度と２７０度の間である、請求項６に記載のコプレーナ型インダクタ。

【請求項8】

前記第１の螺旋形インダクタおよび前記第２の螺旋形インダクタがそれぞれフェルマー螺旋であり、前記第１の螺旋形インダクタの極座標方程式が、

【数1】

として特徴付けされ、前記第２の螺旋形インダクタの極座標方程式が、

【数2】

として特徴付けされ、上式でａおよびｂは定数であり、また、Δは、前記第１の螺旋形インダクタと前記第２の螺旋形インダクタの間の角度差を特徴付けするために使用される、請求項１に記載のコプレーナ型インダクタ。

【請求項9】

前記第１の螺旋形インダクタおよび前記第２の螺旋形インダクタがそれぞれ対数螺旋であり、前記第１の螺旋形インダクタの極座標方程式がｒ_５（θ）＝ａｅ^ｂθとして特徴付けされ、前記第２の螺旋形インダクタの極座標方程式がｒ_６（θ）＝ａｅ^{ｂ（θ＋Δ）}として特徴付けされ、上式でａおよびｂは定数であり、Δは、前記第１の螺旋形インダクタと前記第２の螺旋形インダクタの間の角度差を特徴付けするために使用される、請求項１に記載のコプレーナ型インダクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はインダクタ構造に関し、詳細にはコプレーナ型インダクタに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に言えば、螺旋形インダクタは、印刷回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）の集積設計またはＩＣ設計により広く使用されている。従来のインダクタと比較すると、螺旋形インダクタは、高周波数特性における寄生効果による影響がより小さく、また、平面設計を取り入れて回路設計を単純化することができ、また、溶接および人間要因に起因する影響を小さくすることができる。

【0003】

従来の螺旋形インダクタの略図である図１を参照願います。図１から分かるように、螺旋形インダクタ１００は、第１の端部１００ａおよび第２の端部１００ｂを有しており、第１の端部１００ａは、螺旋形インダクタ１００の中央に位置していると見なすことができる。第１の端部１００ａが螺旋形インダクタ１００の入力端として働いている場合に、信号を第１の端部１００ａから螺旋形インダクタ１００の中に供給しなければならない場合、追加バイアホールを介してしか螺旋形インダクタ１００に信号を供給することができない。言い換えると、コプレーナ型では第１の端部１００ａに信号を供給することはできない。この場合、螺旋形インダクタ１００を他の回路構造と組み合わせることはより困難であり、また、全体の大きさが比較的大きくなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

螺旋形インダクタ螺旋形インダクタを他の回路構造と組み合わせることはより困難であり、また、全体の大きさが比較的大きくなる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、第１の螺旋形インダクタと、第２の螺旋形インダクタと、パッチ要素とを含むコプレーナ型インダクタを提供する。第１の螺旋形インダクタは第１の端部および第２の端部を有しており、第１の螺旋形インダクタは、第１の螺旋形インダクタの第１の端部から第１の螺旋形インダクタの第２の端部に向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている。第２の螺旋形インダクタは第１の端部および第２の端部を有している。第２の螺旋形インダクタは、第２の螺旋形インダクタの第１の端部から第２の螺旋形インダクタの第２の端部に向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている。第２の螺旋形インダクタの第１の端部は、パッチ要素を介して第１の螺旋形インダクタの第１の端部に結合されており、また、第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタは同一面にある。

【発明の効果】

【0006】

この方法によればコプレーナ型インダクタの大きさを小さくすることができ、その一方で小形化および広帯域応答特性を維持することができる。さらに、本開示のコプレーナ型インダクタは、追加整合回路を必要とすることなく他の回路構成と容易に組み合わせることができ、また、それに応じて、整合回路の構成が要求する特性に応じて帯域幅を調整することができ、それによりこの回路構成と共に使用するための統合を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】従来の螺旋形インダクタの略図である。

【図2A】本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタを示す略図である。

【図2B】視角Ａから見たコプレーナ型回路の側面図である。

【図3】従来の螺旋形インダクタおよび本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタの比較線図である。

【図4A】本開示の異なる実施形態による、異なる数のコイル巻数を有するコプレーナ型インダクタの略図である。

【図4B】図４Ａの様々なコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである。

【図5A】本開示の異なる実施形態による複数のコプレーナ型インダクタを示す略図である。

【図5B】図５Ａに示されているコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである。

【図6A】本開示の異なる実施形態による複数のコプレーナ型インダクタを示す略図である。

【図6B】図６Ａに示されているコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである。

【図7A】本開示の異なる実施形態による複数のコプレーナ型インダクタを示す略図である。

【図7B】図７Ａに示されているコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである。

【図8A】本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタを示す略図である。

【図8B】図８Ａに示されているコプレーナ型インダクタの反射減衰量および挿入損失のグラフである。

【図9A】本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタの略図である。

【図9B】図９Ａに示されているコプレーナ型インダクタの反射減衰量および挿入損失のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタを示す上面図である図２Ａ、および視角Ａから見た共面回路の側面図である図２Ｂを参照願います。図２Ａに示されているように、本開示のコプレーナ型インダクタ２００は、第１の螺旋形インダクタ２１０、第２の螺旋形インダクタ２２０およびパッチ要素２３０を含む。さらに、図２Ｂから、第１の螺旋形インダクタ２１０、第２の螺旋形インダクタ２２０およびパッチ要素２３０は同じ平面に配置されていることが分かる。

【0009】

本開示の実施形態では、第１の螺旋形インダクタ２１０は第１の端部２１０ａおよび第２の端部２１０ｂを有しており、第１の螺旋形インダクタ２１０は、第１の螺旋形インダクタ２１０の第１の端部２１０ａから第１の螺旋形インダクタ２１０の第２の端部２１０ｂに向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている。

【0010】

第２の螺旋形インダクタ２２０は第１の端部２２０ａおよび第２の端部２２０ｂを有しており、第２の螺旋形インダクタ２２０は、第２の螺旋形インダクタ２２０の第１の端部２２０ａから第２の螺旋形インダクタ２２０の第２の端部２２０ｂに向かって、内側から外側へ螺旋状に延びている。

【0011】

本開示の実施形態では、パッチ要素２３０は例えば円形パッチであり、コプレーナ型インダクタ２００の中央に配置することができる。この状況の下では、第２の螺旋形インダクタ２２０の第１の端部２２０ａは、パッチ要素２３０を介して第１の螺旋形インダクタ２１０の第１の端部２１０ａに結合することができる。さらに、第１の螺旋形インダクタ２１０および第２の螺旋形インダクタ２２０は同一面にすることができる。

【0012】

ある実施形態では、第１の螺旋形インダクタ２１０の第２の端部２１０ｂおよび第２の螺旋形インダクタ２２０の第２の端部２２０ｂのうちの一方は、コプレーナ型インダクタ２００の入力端であってもよく、また、第１の螺旋形インダクタ２１０の第２の端部２１０ｂおよび第２の螺旋形インダクタ２２０の第２の端部２２０ｂのうちのもう一方は、コプレーナ型インダクタ２００の出力端であってもよい。

【0013】

例えば第１の螺旋形インダクタ２１０の第２の端部２１０ｂおよび第２の螺旋形インダクタ２２０の第２の端部２２０ｂは、それぞれコプレーナ型インダクタ２００の入力端および出力端として働くことができる。この状況の下で第１の螺旋形インダクタ２１０の第２の端部２１０ｂが供給信号を受け取ると、第１の螺旋形インダクタ２１０は、パッチ要素２３０を介してその供給信号を第２の螺旋形インダクタ２２０へ送信することができ、したがって第１の螺旋形インダクタ２１０および第２の螺旋形インダクタ２２０は共振体として働くことができる。この方法によればコプレーナ型インダクタ２００は、より高い周波数帯域で効果的に動作することができる。

【0014】

さらに、供給信号は同一面方式でコプレーナ型インダクタ２００の中へ供給することができるため、コプレーナ型インダクタ２００の大きさを小さくすることができ、その一方で小形化および広帯域応答特性を維持することができる。さらに、第１の螺旋形インダクタ２１０および第２の螺旋形インダクタ２２０が同一面である場合、コプレーナ型インダクタ２００は、追加整合回路を必要とすることなく他の回路構成と容易に組み合わせることができ、したがってコプレーナ型インダクタ２００は、第５世代（５Ｇ）通信システムおよびミリメートル波回路ならびに他の構成に取り入れるのに適している。

【0015】

他の実施形態では、第１の螺旋形インダクタ２１０の第２の端部２１０ｂおよび第２の螺旋形インダクタ２２０の第２の端部２２０ｂは、それぞれコプレーナ型インダクタ２００の出力端および入力端として同じく働くことも可能であり、また、上で説明した技術的効果を達成することができ、本明細書にはこれ以上の説明は組み込まれていない。

【0016】

図２Ａに示されているように、第１の螺旋形インダクタ２１０および第２の螺旋形インダクタ２２０は、いずれもアルキメデスの螺旋であってもよい。他の実施形態では、第１の螺旋形インダクタ２１０および第２の螺旋形インダクタ２２０のうちの一方をアルキメデスの螺旋にすることができるが、それに限定されなくてもよい。

【0017】

図２Ａでは、第１の螺旋形インダクタ２１０の極座標方程式は、ｒ_１（θ）＝ａ＋ｂθとして特徴付けすることができ、また、第２の螺旋形インダクタ２２０の極座標方程式は、ｒ_２（θ＋Δ）＝ａ＋ｂ（θ＋Δ）として特徴付けすることができ、上式でａおよびｂは定数である。Δは、第１の螺旋形インダクタ２１０と第２の螺旋形インダクタ２２０の間の角度差を特徴付けするために使用されており、ａ、ｂ、θおよびΔはすべて実数である。図２Ａの例では、第１の螺旋形インダクタ２１０と第２の螺旋形インダクタ２２０の間の角度差は１８０度と見なすことができるが、他の実施形態では、第１の螺旋形インダクタ２１０と第２の螺旋形インダクタ２２０の間の角度差は、９０度と２７０度の間の任意の値にすることができる。

【0018】

従来の螺旋形インダクタおよび本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタの比較線図である図３を参照願います。図３（および図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂならびに図７Ｂ）の例では、使用された模擬環境／パラメータは、例えば、（１）高周波数印刷回路基板（ＰＣＢ）（モデルＲＯ４３５０Ｃ）が採用されており、その相対誘電係数および厚さは、それぞれ３．６６および２０ミル（すなわち０．５０８ｍｍ）である、（２）銅の厚さは１ＯＺ（３５ミクロン）である、（３）中央パッチの線幅および半径は、いずれも０．１５ｍｍである、を含む。さらに、図３では、本開示のコプレーナ型インダクタ３００は、例えば従来の螺旋形インダクタ３９９の長さと同じ長さを有することができる。さらに、図３の下側半分の挿入損失線図では、曲線３１０および３２０は、それぞれ螺旋形インダクタ３９９およびコプレーナ型インダクタ３００に対応している。

【0019】

図３の下側の部分から、比較的高い周波数（例えば４０ＧＨｚを超える）を有する周波数帯域では、本開示のコプレーナ型インダクタ３００は、螺旋形インダクタ３９９より小さい挿入損失を有していることが分かる。さらに、挿入損失が３ｄＢ未満の周波数帯域は動作可能範囲内であるため、螺旋形インダクタ３９９より広い帯域幅を有し得る本開示のコプレーナ型インダクタ３００を手に入れることができる。さらに、本開示は、整合回路の構成が要求する特性に応じて帯域幅を調整することも可能であり、それにより回路構造との統合の目的を達成することができる。

【0020】

異なる実施形態では、本開示のコプレーナ型インダクタは、設計者の必要性に従って、異なるコイル巻数／大きさに対して調整することができる。

【0021】

本開示の異なる実施形態による、異なる数のコイル巻数を有するコプレーナ型インダクタの略図である図４Ａを参照願います。図４Ａでは、本開示のコプレーナ型インダクタ４１１乃至４１５の第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタは、すべてアルキメデスの螺旋であってもよく、したがって上で言及した極座標方程式を使用することによって説明することができる。

【0022】

この状況の下では、コプレーナ型インダクタ４１１乃至４１５は、同じ値のａ、ｂおよびΔに対応すると見なすことができるが、対応する範囲θは異なっている。例えばコプレーナ型インダクタ４１１に対応する範囲θは約０度から１８０度であり、コプレーナ型インダクタ４１２に対応する範囲θは約０度から３６０度であり、コプレーナ型インダクタ４１３に対応する範囲θは約０度から５４０度であり、コプレーナ型インダクタ４１４に対応する範囲θは約０度から７２０度であり、コプレーナ型インダクタ４１５に対応する範囲θは約０度から９００度であるが、本開示はそれには限定されない。一般的に言えば、範囲θが広いほど、コプレーナ型インダクタの動作可能周波数が低くなり、設計者は、要求事項に従って適切な範囲θを選択することができる。

【0023】

図４Ａの様々なコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである図４Ｂを参照願います。図４Ｂでは、曲線４１１ａ乃至４１５ａは、それぞれコプレーナ型インダクタ４１１乃至４１５に対応し得る。図４Ｂから、本開示のコプレーナ型インダクタ４１１乃至４１５は４０ＧＨｚで動作することができ、したがってミリメートル波回路に取り入れるのに適していることが分かる。

【0024】

他の実施形態では、本開示のコプレーナ型インダクタにおける第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタは、アルキメデスの螺旋以外の方法で実現することも可能である。

【0025】

本開示の異なる実施形態による複数のコプレーナ型インダクタの略図である図５Ａを参照願います。図５Ａでは、コプレーナ型インダクタ５００は、第１の螺旋形インダクタ５１０、第２の螺旋形インダクタ５２０およびパッチ要素５３０を含むことができる。第１の螺旋形インダクタ５１０は、パッチ要素５３０を介して第２の螺旋形インダクタ５２０に結合することができ、また、関連する詳細は、先行する実施形態における説明から引き出すことができ、したがって本明細書にはこれ以上の説明は組み込まれていない。

【0026】

図５Ａに示されているように、第１の螺旋形インダクタ５１０は、直列に接続された複数の線分５１０ａ乃至５１０ｅを含むことができ、夾角は、線分５１０ａ乃至５１０ｅのうちの隣接する線分同士の間に形成されており、また、夾角は、９０度より大きく、かつ、１８０度未満にすることができる。例えば夾角Ａ１は、隣接する線分５１０ａと５１０ｂの間に形成されており、夾角Ａ２は、隣接する線分５１０ｂと５１０ｃの間に形成されており、夾角Ａ３は、隣接する線分５１０ｃと５１０ｄの間に形成されており、また、夾角Ａ４は、隣接する線分５１０ｄと５１０ｅの間に形成されている。さらに、夾角Ａ１乃至Ａ４は同じ値を有することができるが、それに限定されなくてもよい。

【0027】

図５Ａでは、第２の螺旋形インダクタ５２０は、第１の螺旋形インダクタ５１０の構造と同じ構造を有することができる。言い換えると、第２の螺旋形インダクタ５２０も、直列に接続された複数の線分を含むことができ、また、個々の線分の関連する詳細は、第１の螺旋形インダクタ５１０の関連する説明から引き出すことができ、したがって本明細書にはこれ以上の説明は組み込まれていない。

【0028】

類似性原理に基づいて、コプレーナ型インダクタ５００ａにおける第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタ（図示せず）は、直列に接続された複数の線分を同じく個別に含むことができるが、本開示はそれには限定されないが、これらの複数の線分のうちの２つの隣接する線分の間の角度の値は、夾角Ａ１乃至Ａ４よりわずかに大きくすることができる。さらに、コプレーナ型インダクタ５００ｂにおける第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタ（図示せず）は、直列に接続された複数の線分を個別に含むことができるが、本開示はそれには限定されないが、これらの複数の線分のうちの２つの隣接する線分の間の角度の値は、コプレーナ型インダクタ５００ａにおける様々な角度よりわずかに大きくすることができる。言い換えると、図５Ａの実施形態における第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタは直線成分からなるスパイラルであってもよい。

【0029】

図５Ａに示されているコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである図５Ｂを参照願います。図５Ｂでは、曲線５５１乃至５５４は、それぞれコプレーナ型インダクタ２００、５００、５００ａおよび５００ｂに対応し得る。図５Ｂから、コイル巻数の数が概ね同じである場合、本開示のコプレーナ型インダクタ２００、５００、５００ａおよび５００ｂは、概ね同じ動作帯域幅を有することが分かる。言い換えると、線分同士の間の角度の値は、動作帯域幅に対する重大な影響を有していない。

【0030】

本開示の異なる実施形態による複数のコプレーナ型インダクタの略図である図６Ａを参照願います。図６Ａでは、コプレーナ型インダクタ６１１乃至６１３の第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタは、すべてアルキメデスの螺旋であってもよく、したがって上で言及した極座標方程式によって説明することができる。

【0031】

この実施形態では、コプレーナ型インダクタ６１１乃至６１３、および図２Ａのコプレーナ型インダクタ２００は、同じ値ａ、値Δおよび範囲θに対応し得るが、異なる値ｂに対応している。例えばコプレーナ型インダクタ２００に対応している値ｂは例えば０．３／πであり、コプレーナ型インダクタ６１１に対応している値ｂは例えば０．２／πであり、コプレーナ型インダクタ６１２に対応している値ｂは例えば０．４／πであり、また、コプレーナ型インダクタ６１３に対応している値ｂは例えば０．５／πであるが、本開示はそれには限定されない。

【0032】

図６Ａに示されているコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである図６Ｂを参照願います。図６Ｂでは、曲線６１０ａ乃至６１３ａは、それぞれコプレーナ型インダクタ２００および６１１乃至６１３に対応し得る。図６Ｂから、値ａ、値Δおよび範囲θが同じである場合、値ｂが大きいほど、動作可能帯域幅が狭くなることが分かる。

【0033】

本開示の異なる実施形態による複数のコプレーナ型インダクタの略図である図７Ａを参照願います。図７Ａでは、コプレーナ型インダクタ７１１乃至７１３の第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタは、すべてアルキメデスの螺旋であってもよく、したがって上で説明した極座標方程式によって説明することができる。

【0034】

この実施形態では、コプレーナ型インダクタ７１１乃至７１３、および図２Ａのコプレーナ型インダクタ２００は、同じ値ａ、値ｂおよび範囲θに対応し得るが、異なる値Δに対応している。

【0035】

大まかに言えば、コプレーナ型インダクタ２００に対応している値Δは、第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタを１８０度だけ異なるものにすることができる。この状況の下では、コプレーナ型インダクタ７１１に対応している値Δは、第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタを１２０度だけ異なるものにすることができ、コプレーナ型インダクタ７１２に対応している値Δは、第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタを１５０度だけ異なるものにすることができ、コプレーナ型インダクタ７１３に対応している値Δは、第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタを２１０度だけ異なるものにすることができるが、本開示はそれには限定されない。

【0036】

図７Ａに示されているコプレーナ型インダクタの挿入損失のグラフである図７Ｂを参照願います。図７Ｂでは、曲線７１０ａ乃至７１３ａは、それぞれコプレーナ型インダクタ２００および７１１乃至７１３に対応し得る。図７Ｂから、第１の螺旋形インダクタと第２の螺旋形インダクタの間の角度が１５０度と２４０度の間である場合、コプレーナ型インダクタは同様の特性を有することになることが分かる。

【0037】

本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタの略図である図８Ａを参照願います。図８Ａでは、コプレーナ型インダクタ８００は、第１の螺旋形インダクタ８１０、第２の螺旋形インダクタ８２０およびパッチ要素８３０を含むことができる。第１の螺旋形インダクタ８１０は、パッチ要素８３０を介して第２の螺旋形インダクタ８２０に結合することができ、また、関連する詳細は、先行する実施形態における説明から引き出すことができ、したがって本明細書にはこれ以上の説明は組み込まれていない。図８Ａでは、第１の螺旋形インダクタ８１０および第２の螺旋形インダクタ８２０は、いずれもフェルマー螺旋であってもよく、それらは対応する極座標方程式を使用することによって同じく説明することができる。

【0038】

この実施形態では、第１の螺旋形インダクタ８１０の極座標方程式は、

【0039】

【数1】

として特徴付けすることができ、また、第２の螺旋形インダクタ８２０の極座標方程式は、

【0040】

【数2】

として特徴付けすることができる。上式でａおよびｂは定数であり、また、Δは、第１の螺旋形インダクタ８１０と第２の螺旋形インダクタ８２０の間の角度差を特徴付けするために使用されており、ａ、θおよびΔはすべて実数である。図８Ａの例では、第１の螺旋形インダクタ８１０と第２の螺旋形インダクタ８２０の間の角度差は１８０度として理解することができるが、他の実施形態では、第１の螺旋形インダクタ８１０と第２の螺旋形インダクタ８２０の間の角度差は、設計者の必要性に従って他の値に調整することも可能である。

【0041】

図８Ａに示されているコプレーナ型インダクタの反射減衰量および挿入損失のグラフである図８Ｂを参照願います。図８Ｂでは、曲線８００ａおよび８００ｂは、それぞれコプレーナ型インダクタ８００の反射減衰量グラフおよび挿入損失グラフであってもよい。挿入損失が３ｄＢ未満である周波数帯域は動作可能範囲内であるため、本開示のコプレーナ型インダクタ８００はより広い帯域幅を有することができることが分かる。さらに、本開示は、整合回路の構成が要求する特性に応じて対応的に帯域幅を調整することも可能であり、それにより回路構造との統合の目的を達成することができる。

【0042】

本開示の実施形態によるコプレーナ型インダクタの略図である図９Ａを参照願います。図９Ａでは、コプレーナ型インダクタ９００は、第１の螺旋形インダクタ９１０、第２の螺旋形インダクタ９２０およびパッチ要素９３０を含むことができる。第１の螺旋形インダクタ９１０は、パッチ要素９３０を介して第２の螺旋形インダクタ９２０に結合することができ、また、関連する詳細は、先行する実施形態における説明から引き出すことができ、したがって本明細書にはこれ以上の説明は組み込まれていない。図９Ａでは、第１の螺旋形インダクタ９１０および第２の螺旋形インダクタ９２０は、いずれも対数螺旋であってもよく、それらは対応する極座標方程式を使用することによって同じく説明することができる。

【0043】

この実施形態では、第１の螺旋形インダクタ９１０の極座標方程式は、ｒ_５（θ）＝ａｅ^ｂθとして特徴付けすることができ、また、第２の螺旋形インダクタ９２０の極座標方程式は、ｒ_６（θ）＝ａｅ^{ｂ（θ＋Δ）}として特徴付けすることができる。上式でａおよびｂは定数であり、Δは、第１の螺旋形インダクタ９１０と第２の螺旋形インダクタ９２０の間の角度差を特徴付けするために使用されており、ａ、ｂ、θおよびΔはすべて実数である。図９Ａの例では、第１の螺旋形インダクタ９１０と第２の螺旋形インダクタ９２０の間の角度差は１８０度として理解することができるが、他の実施形態では、第１の螺旋形インダクタ９１０と第２の螺旋形インダクタ９２０の間の角度差は、設計者の必要性に従って他の値に調整することも可能である。

【0044】

図９Ａに示されているコプレーナ型インダクタの反射減衰量および挿入損失のグラフである図９Ｂを参照願います。図９Ｂでは、曲線９００ａおよび９００ｂは、それぞれコプレーナ型インダクタ９００の反射減衰量グラフおよび挿入損失グラフであってもよい。挿入損失が３ｄＢ未満である周波数帯域は動作可能範囲内であるため、本開示のコプレーナ型インダクタ９００はより広い帯域幅を有することができることが分かる。さらに、本開示は、整合回路の構成が要求する特性に応じて帯域幅を調整することも可能であり、それにより回路構造との統合の目的を達成することができる。

【0045】

要約すると、本開示のコプレーナ型インダクタは、共面に存在している第１の螺旋形インダクタおよび第２の螺旋形インダクタと、パッチ要素とを含むことができる。第１の螺旋形インダクタの第１の端部は、パッチ要素を介して第２の螺旋形インダクタの第１の端部に結合することができる。この方法によればコプレーナ型インダクタの大きさを小さくすることができ、その一方で小形化および広帯域応答特性を維持することができる。さらに、本開示のコプレーナ型インダクタは、追加整合回路を必要とすることなく他の回路構成と容易に組み合わせることができ、また、それに応じて、整合回路の構成が要求する特性に応じて帯域幅を調整することができ、それによりこの回路構成と共に使用するための統合を達成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明のコプレーナ型インダクタは、ＰＣＢの集積設計またはＩＣ設計に適用することができる。

【符号の説明】

【0047】

１００ａ、２１０ａ、２２０ａ 第１の端部
１００ｂ、２１０ｂ、２２０ｂ 第２の端部
２００、３００、４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、５００、５００ａ、５００ｂ、６１１、６１２、６１３、７１１、７１２、７１３、８００、９００ コプレーナ型インダクタ
２１０、５１０、８１０、９１０ 第１の螺旋形インダクタ
２２０、５２０、８２０、９２０ 第２の螺旋形インダクタ
２３０、５３０、８３０、９３０ パッチ要素
３９９ 螺旋形インダクタ
３１０、３２０、４１１ａ、４１２ａ、４１３ａ、４１４ａ、４１５ａ、５５１、５５２、５５３、５５４、６１０ａ、６１１ａ、６１２ａ、６１３ａ、７１０ａ、７１１ａ、７１２ａ、７１３ａ、８００ａ、８００ｂ、９００ａ、９００ｂ 曲線
５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ、５１０ｅ 線分
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 夾角

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【外国語明細書】