集積回路および印刷配線板のための可変インダクタ
【課題】集積回路および印刷配線板のための可変インダクタ。
【解決手段】１次コンダクタ、２次コンダクタ、及びスイッチを用いて集積回路上に可変インダクタを形成することが可能である。１次コンダクタはインダクタを実現しそして種々のパターン（例えば渦巻）に形成されることが可能である。２次コンダクタは１次コンダクタに近接して（例えば外側に）ループを形成する。スイッチは２次コンダクタに直列に結合し、ループを開きあるいは閉じる。インダクタのインダクタンスは、スイッチを用いてループを閉じそして開くことによって変えられる。電流源もまた２次コンダクタと直列に結合され、インダクタンスを増加しあるいは減少する何れかのために２次コンダクタ内の電流を制御するために使用されることが可能である。２個以上の別々なステップでインダクタンスを変化するために複数のループが形成されることが可能である。
【解決手段】１次コンダクタ、２次コンダクタ、及びスイッチを用いて集積回路上に可変インダクタを形成することが可能である。１次コンダクタはインダクタを実現しそして種々のパターン（例えば渦巻）に形成されることが可能である。２次コンダクタは１次コンダクタに近接して（例えば外側に）ループを形成する。スイッチは２次コンダクタに直列に結合し、ループを開きあるいは閉じる。インダクタのインダクタンスは、スイッチを用いてループを閉じそして開くことによって変えられる。電流源もまた２次コンダクタと直列に結合され、インダクタンスを増加しあるいは減少する何れかのために２次コンダクタ内の電流を制御するために使用されることが可能である。２個以上の別々なステップでインダクタンスを変化するために複数のループが形成されることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に回路、そしてより特定的には集積回路および印刷配線板のためのインダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）プロセス技術に関する現代の発展とともに、無線通信、ネットワーキング、計算機その等の多数の応用に対する無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）を作成することが可能になっている。これらのＲＦＩＣは、以前は大きい個別回路コンポーネントを使用して実現されていた種々のアナログ回路ブロックを含むことが可能である。ＲＦＩＣ上にアナログ回路ブロックを実現することによってより小さな寸法、より低いコスト、そして改善された信頼性等の種々の利点が実現されることが可能である。
【０００３】
多くのアナログ回路ブロックは設計された機能を達成するためにコンデンサおよびインダクタ等のリアクティブコンポーネントを利用する。たとえば濾波器、共振器タンク、インピーダンス整合ネットワークその他は、必要とされる回路応答を得るためにコンデンサおよびインダクタの両者を含むかも知れない。電圧制御発振器（ＶＣＯ）に対するタンク回路等のいくつかの応用に対してはリアクティブコンポーネントを定義された値の範囲に亙って変化することが必要となる。もしも調整用コンデンサが利用可能な場合は、そこで可変コンデンサ（また“バラクタ(varactor)”として参照される）が可変リアクティブコンポーネントとしてしばしば使用される。ある応用においては、容量の代わりにインダクタンスを調整することが必要でありあるいは望まれる。これらの応用に対しては、インダクタのバンク（それぞれはそれぞれのスイッチと直列に結合された）が、バンク内の特定のインダクタあるいはインダクタの組み合わせを切り替えることによって、異なったインダクタンス値を得るために慣習的に使用される。しかしながら、インダクタのバンクは大きな面積を占有し、そしてそれはより高いコストに変換される。さらに、直列に結合されたスイッチはインダクタの特性を劣化させることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その結果当業界においては、集積回路上に作成されることが可能な可変インダクタに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
集積回路あるいは印刷配線板(printed circuit board)上に便利に作成されることが可能な可変インダクタがこの中に記述されている。可変インダクタは良好なＲＦ特性を有しており、そして濾波器、ＶＣＯ、インピーダンス整合ネットワークその他等の種々の応用に対して使用されることが可能である。
【０００６】
一つの実施例は、１次コンダクタ、２次コンダクタおよびスイッチを含む集積回路を与える。１次コンダクタはインダクタを実現し、そして種々のパターン（たとえば渦巻、ループその他）に形成されることが可能である。２次コンダクタは、１次コンダクタに近接して（たとえば外側に）ループを形成する。スイッチは２次コンダクタと直列に結合し、そしてループを開きあるいは閉じることが可能である。インダクタのインダクタンスはスイッチを用いてループを閉じることおよび開くことによって変化される。電流源もまた２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合されることが可能である。この電流源はインダクタンスを増加しあるいは減少するいずれかのために、２次コンダクタ内の電流を制御するために使用されることが可能である。複数のループがまた、２個以上の別々のステップでインダクタンスを変化させるために形成されるかも知れない。
【０００７】
本発明の種々の観点および実施例が以下にさらに詳細に記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の特徴および本質が、図面と関連させた場合に以下に示す詳細な記述からより明白になろう。図面において同様の参照符号は全体およびこの中を通じて同一のものと認定する。
【０００９】
用語“典型的な”は、この中では“実例、例証、あるいは例解として役立つもの”を意味するために使用される。この中に“典型的な”として記述されたいかなる実施例あるいは設計も、他の実施例あるいは設計に勝って選定されたあるいは有利なものとして解釈される必要はない。
【００１０】
図１は、無線通信に対して使用されることが可能な無線端末１００に関するブロック線図を示す。送信経路においては、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）１１０は送信されるべきデータを処理し、そしてチップのストリームをトランシーバユニット１２０に与える。トランシーバユニット１２０の中で、１個あるいはそれ以上のＤＡ変換器（ＤＡＣ：digital-to-analog converters）１２２は、チップのストリームを１個あるいはそれ以上のアナログ信号に変換する。アナログ信号は濾波器１２４によって濾波され可変利得増幅器（ＶＧＡ:：variable gain amplifier）１２６によって増幅され、そしてＲＦ信号を発生するためにミクサ１２８によってベースバンドから無線周波数（ＲＦ）に周波数アップコンバートされる。周波数アップコンバージョンは、ＶＣＯ１３０からのアップコンバージョン局部発振器（ＬＯ）信号を使用して実行される。ＲＦ信号は濾波器１３２によって濾波され、電力増幅器（ＰＡ）１３６によって増幅され、デュプレクサ１３８を経て配送され、そしてアンテナ１４０から送信される。インピーダンス整合ネットワーク（Ｚ-整合）１３４は、電力増幅器１３６の入力を濾波器１３２の出力に整合する。
【００１１】
受信経路においては、変調された信号はアンテナ１４０によって受信され、デュプレクサ（Ｄ：duplexer）１３８を経て配送され、低雑音増幅器（ＬＮＡ：low noise amplifier）１４４によって増幅され、濾波器１４６によって濾波され、そしてＶＣＯ１５０からのダウンコンバージョンＬＯ信号を使用して，ミクサ１４８によってＲＦからベースバンドに周波数ダウンコンバートされる。インピーダンス整合ネットワーク１４２は、ＬＮＡ１４４の入力をデュプレクサ１３８の出力に整合する。ダウンコンバートされた信号は、バッファ１５２によってバッファされ、濾波器１５４によって濾波され、そして１個あるいはそれ以上のサンプルのストリームを得るために１個あるいはそれ以上のＡＤ変換器（ＡＤＣ：analog-to-digital converter）１５６によってディジタイズされる。サンプルストリームは処理のためにディジタル信号処理装置１１０に与えられる。位相同期ループ（ＰＬＬ:a phase locked loop）１５８は、ディジタル信号処理装置１１０から制御情報を受信し、そしてそれぞれ通常のアップコンバージョンおよびダウンコンバージョンＬＯ信号を発生するためにＶＣＯ１３０および１５０に対する制御を与える。
【００１２】
図１は、特定のトランシーバ設計を示す。典型的なトランシーバにおいては、送信されるべき信号の調整(conditioning)および受信された信号の調整は、当業界において知られるように１個あるいはそれ以上の増幅器、濾波器、ミクサその他の段階によって実行されることが可能である。インピーダンス整合ネットワークもまた、送信および受信信号経路を通して使用されるかも知れない（簡素化のために図１においては２個のインピーダンス整合ネットワーク１３４および１４２のみが示されている）。図１は、送信信号および受信信号を調整するために使用されることが可能ないくつかの回路ブロックのみを示している。
【００１３】
無線端末１００は、ディジタル部分およびアナログ部分を含むとして見ることが可能である。ディジタル部分（たとえばＤＳＰ１１０および多分ＤＡＣ１２２およびＡＤＣ１５６）は、１個あるいはそれ以上のディジタル集積回路上に実現されることが可能である。アナログ部分（たとえばトランシーバユニット１２０の残りの部分）は、１個あるいはそれ以上のＲＦ集積回路（ＲＦＩＣ）上におよび／あるいは他の個別コンポーネントを用いて実現されることが可能である。
【００１４】
図１に示されたようにトランシーバユニット１２０は、種々の機能に対する種々のアナログ回路ブロックを含む。各アナログ回路ブロックは、トランジスタ、抵抗器、インダクタ、コンデンサその他等の回路エレメントを使用して実現されることが可能である。トランジスタ、抵抗器、およびコンデンサは、容易にＲＦＩＣ上に作成されることが可能である。インダクタもまた、より小さい寸法、より低いコスト、そしてより大きい信頼性等の種々の利点を得るために、もしも可能である場合はＲＦＩＣ上に作成されるかも知れない。
【００１５】
可変インダクタンスは濾波器１２４、１３２、１４６、および１５４、インピーダンス整合ネットワーク１３４および１４２、ＶＣＯ１３０および１５０、電力増幅器１３６、ＬＮＡ１４４その他等のいくつかのアナログ回路ブロックに対して必要とされるかも知れない。可変インダクタ（この中ではまた“バラクタ”としても参照される）は、可変インダクタンスを与えることが可能であり、そして以下に記述されるようにＲＦＩＣ上に好都合に作成される。
【００１６】
可変インダクタは、（１）インダクタのための１次コンダクタ、および（２）インダクタのインダクタンスを調整するための電流を搬送するために使用される２次コンダクタを使用し形成されることが可能である。１次コンダクタが２次コンダクタに近接して配置される場合は、１次コンダクタのインダクタンスは、磁場の相互作用によって調節される。もしも１次および２次コンダクタ内の電流が反対方向である場合は、そこで、１次コンダクタのインダクタンスは公称値（すなわちループがない場合のインダクタンス値）以下に減少される。逆に、もしも２個のコンダクタ内の電流が同方向である場合は、そこで、１次コンダクタのインダクタンスは公称値以上に増加される。
【００１７】
可変インダクタは、いくつかの構成を使用して実現されることが可能である。“受動的” 構成においては、２次コンダクタ内の電流は１次コンダクタ内の電流に対して反対方向であり、そしてインダクタンスの減少のみが達成され得る。“能動的”構成においては、２次コンダクタ内の電流は電流源によって制御されることが可能であり、そしてインダクタンスの減少あるいは増加は、電流源を適切に制御することによって達成されることが可能である。
【００１８】
図２Ａおよび２Ｂは、受動的構成を使用して実現された可変インダクタ２００の上面図を示す。可変インダクタ２００は、１次コンダクタ２１２、２次コンダクタ２２２、およびスイッチ２２４を使用して形成される。
【００１９】
１次コンダクタ２１２は、２ポートインダクタ(two-port inductor)２１０を実現し、そして図２Ａに示された実施例に対しては渦巻パターンに形成される。１次コンダクタ２１２の幅、渦巻の巻数、そしてターン間の間隔はインダクタ２１０に対する必要とされる公称インダクタンス、および品質係数（Ｑ）等の種々の要素によって決定されることが可能である。１次コンダクタ２１２は、（１）金属層上の低損失金属（たとえば銅）、（２）金属層の下の層上の低損失金属に比較して損失を有する金属（たとえばアルミニウム）、あるいは（３）若干の他の材料等の導電性材料の種々の形式を使用して作成されることが可能である。より高いＱは、もしも低損失金属を使用して作成される場合は、インダクタ２１０に対して達成されることが可能である。より小さい寸法のインダクタ２１０は異なった設計規則(design rule)が適用されるために損失のある金属層の上に作成されることが可能である。
【００２０】
２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻と同心であることが可能なループ２２０を形成する。２次コンダクタ２２２は、スイッチ２２４と直列に結合され、そしてそれはループを開きあるいは閉じる何れかのために動作する。２次コンダクタ２２２は、１次コンダクタ２１２に対して使用された材料と同じあるいは異なるかも知れない導電性材料を使用して作成されることが可能である。たとえば、２次コンダクタ２２２は、回路コンポーネント間の相互接続に対して使用された、低損失金属、損失を有する金属、あるいは導電材料（たとえばアルミニウムあるいはアルミニウム合金）を使用して作成されることが可能である。スイッチ２２４は、ループ２２０上の任意の箇所に置かれることが可能である。
【００２１】
図２Ａは、スイッチ２２４が開かれている動作モードを示す。図２Ａに示された例においては１次コンダクタ２１２内の電流（“１次”電流として参照される）は矢印によって示されたように時計方向に流れる。スイッチ２２４は開かれているために２次コンダクタ２２２内に電流が流れることは不可能である。したがって、インダクタ２１０に影響を与えるための仮想（image）電流は適用不可能である。可変コンダクタ２００は、インダクタ２１０の公称インダクタンスを有する。
【００２２】
図２Ｂは、スイッチ２２４が閉じられている動作モードを示す。１次コンダクタ２１２内の電流は矢印によって示されたようになお時計方向に流れる。スイッチ２２４は閉じられているために１次コンダクタ２１２内の電流によって発生される変化する磁場によって２次コンダクタ２２２内に仮想電流が誘起される。仮想電流は１次電流と反対方向に流れそして１次コンダクタ２１２に対して負の相互結合の原因となる。この負の相互結合は可変インダクタ２００のインダクタンスを公称値以下に減少する。
【００２３】
図３Ａから３Ｃは、能動的構成を使用して実現した可変インダクタ３００の上面図を示す。可変インダクタ３００は、１次コンダクタ３１２、２次コンダクタ３２２、スイッチ３２４、および電流源３２６を使用して形成される。１次コンダクタ３１２は２ポートインダクタ３１０を実現する。１次コンダクタ３１２および２次コンダクタ３２２は、図２Ａおよび２Ｂにおいて１次コンダクタ２１２および２次コンダクタ２２２それぞれに対して上に記述されたように作成されることが可能である。２次コンダクタ３２２、スイッチ３２４および電流源３２６は直列に結合し、そしてループ３２０を形成し、そして１次コンダクタ３１２に対する渦巻と同心であることが可能である。スイッチ３２４は、ループを開きあるいは閉じる何れかのために動作する。
【００２４】
図３Ａは、スイッチ３２４が開かれ、そして２次コンダクタ３２２内には電流が流れない動作モードを示す。
【００２５】
図３Ｂは、スイッチ３２４が閉じられ、そして２次コンダクタ３２２内に１次電流と同方向に電流が流れる動作モードを示す。スイッチ３２４が閉じられると、２次コンダクタ３２２内に電流が流れることが可能である。電流の方向は、電流源３２６によって決定される。図３Ｂにおいて、１次コンダクタ３１２内の１次電流は矢印によって示されるように時計方向に流れ、そして２次コンダクタ３２２内の電流もまた時計方向に流れる。図３Ｂに示されたように、もしも１次コンダクタ３１２および２次コンダクタ３２２上の電流が同方向であれば、そこで電流は１次コンダクタ３１２に関する正の相互結合の原因となる。この正の相互結合は可変インダクタ３００のインダクタンスを公称値よりもより高く増加する。
【００２６】
図３Ｃは、スイッチ３２４が閉じられ、そして２次コンダクタ３２２内の電流は１次電流と反対方向に流れる動作モードを示す。図３Ｃにおいて１次コンダクタ３１２内の電流は、なお時計方向に流れる。しかしながら電流源３２６は２次コンダクタ３２２内の電流が反時計方向に流れるように強制する。電流はそこで、１次コンダクタ３１２に対する負の相互結合の原因となり、そしてそれはそこで可変インダクタ３００のインダクタンスを公称値以下に減少する。
【００２７】
電流源３２６は、当業界において知られるように種々の方法で実現されることが可能である。受動的および能動的構成の両者に対して、２次コンダクタ内の電流は、１次コンダクタ内の１次電流と同じ周波数で動作しなければならない。能動的構成に対しては、これは１次コンダクタ３１２を通して通過される信号の形式で(with a version)電流源３２６を制御することによって達成されることが可能である。電流源３２６に対する制御信号はたとえば、１次コンダクタに対する信号の一部を傍受する(tapping off)ことによって得られることが可能である。２次コンダクタ３２２内の電流の方向はそこで、電流源３２６に対する制御信号の極性を変更することによって制御されることが可能である。
【００２８】
図４Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの４種類の異なった位置に対する断面図を示す。図４Ａから４Ｄは図２Ａおよび２Ｂに示した受動的構成および図３Ａから３Ｃに示した能動的構成の両者に対して適用可能である。明確化のために、受動的構成は以下に記述される。断面図は図２ＡにおけるラインＡ−Ａ’に沿っている。１次コンダクタ２１２がラインＡ−Ａ’と交差する５回に対する渦巻の２−１／２ターンは、１次コンダクタ２１２が５本の線条（５個の陰影をつけられたボックスで示される）によって表される。２本の線条は左手側、そして３本の線条は右手側に対するものである。
【００２９】
図４Ａは、そこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の最も外側のターンの外側に配置される第１の実施例を示す。この実施例はまた図２Ａおよび２Ｂ、そして図３Ａから３Ｃの中にも示されている。図４Ｂは、そこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の最も内側のターン中に配置される第２の実施例を示す。図４Ｃは、そこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の上部に配置される第３の実施例を示す。図４Ｄはそこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の下部に配置される第４の実施例を示す。
【００３０】
２次コンダクタ２２２に対するループは、図４Ａから４Ｄに示したように１次コンダクタ２１２に対する渦巻と同心であることが可能である。２次コンダクタ２２２に対するループもまた、１次コンダクタ２１２に対する渦巻からオフセットがある（すなわち同心でない）ことが可能である。
【００３１】
単純化のために、図２Ａから４Ｄは、可変インダクタに対して使用されている２次コンダクタに関する１個のループを示す。ループはインダクタンスを不連続な量だけ調整するために閉じられることが可能である。複数のループがまた、２個以上のインダクタンス値を得るために複数の２次コンダクタを使用して形成されるかも知れない。たとえば、２次コンダクタの複数の同心ループは１次コンダクタに対する渦巻の外側に形成することが可能である。１次コンダクタにより近接したループは、インダクタンスのより大きい変化の原因となるであろうし、そして１次コンダクタからより離れたループは、インダクタンスのより小さい変化の原因となるであろう。１個あるいはそれ以上のループは任意の与えられた時刻に閉じられることが可能である。
【００３２】
図５は、２個のループを有する可変インダクタ５００の断面図を示す。この例においては、２次コンダクタ５２２は１次コンダクタ５１２に対する渦巻の外側に配置される第１のループ５２０を形成する。そしてそれはインダクタ５１０を実現する。３次コンダクタ５３２は第１のループ５２０の外側にある第２のループ５３０を形成する。２次コンダクタ５２２は、第１のループを開きあるいは閉じる第１のスイッチ５２４と直列に結合される。３次コンダクタ５３２は、第２のループを開きあるいは閉じる第２のスイッチ５３４と直列に結合される。一般的に、可変インダクタは、任意のループの数を含むことが可能であり、そしてループは１次コンダクタに近接して任意の位置に配置されることが可能である。
【００３３】
図２Ａから５は、そこでは１次コンダクタは渦巻パターンに形成され、そして２次コンダクタは１次コンダクタに対する渦巻と同心の方形のループに形成される特定の設計を示す。１次および２次コンダクタはまた、他のパターンに形成されるかも知れず、そしてこれは本発明の範囲内にある。たとえば、１次コンダクタは、ループバックパターン（すなわちアウトおよびバック(out-and-back））、伝送線（すなわち１本の真直ぐな線）、ジグザグパターン、（たとえば方形あるいは円形の）ループ、多角形等に形成されることが可能である。２次コンダクタもまた他のパターンに形成されるかも知れない。たとえば、２次コンダクタは、１次コンダクタのパターンを反映するかも知れない。この中で使用される場合に“ループ”は、任意の形状を有することが可能で、そしてコンダクタの２個の端部は互いに近接するようにコンダクタで形成される導電経路を参照する。ループは１回あるいはそれ以上の巻数を有することが可能である。コンダクタは、１個あるいはそれ以上の層上の１個あるいはそれ以上の部分で構成されることが可能である。コンダクタはまた、チップ上および／あるいは外部そして配線板(board)上／あるいは外部に実現されることが可能な１個あるいはそれ以上の導電材料の種類で構成されることが可能である。
【００３４】
１次コンダクタによって形成されたインダクタは、２個あるいはそれ以上のポートを有することが可能である。４個あるいはそれ以上のポートを有するインダクタは、通常変圧器として参照される。２次コンダクタは、１次コンダクタによって形成された変圧器の周りにループを形成する。
【００３５】
図６Ａから６Ｃは、単一のループを有し,そして受動的構成に対する可変インダクタ６００に対する等価回路模型に関する図式線図を示す。図６Ａは、１次および２次を有する変圧器６０２を備えた可変インダクタ６００に関するモデリングを示す。変圧器６０２の１次は抵抗器６１４と直列に結合されたインダクタ６１２でモデル化されている。変圧器６０２の１次側にある端子Ｖ１およびＶ２は、可変インダクタ６００（図２Ａをまた参照のこと）の端子Ｖ１およびＶ２それぞれに対応する。変圧器６００の２次は、抵抗器６２６と直列に結合されたインダクタ６２２でモデル化されている。抵抗器６１４および６２６は、それぞれ１次および２次コンダクタの内部抵抗である。スイッチ６２４は２次に結合し、そして２次を開きあるいは閉じるのいずれかである。変圧器６０２の１次および２次は、結合係数ｋによって磁気的に結合される。インダクタ６１２および６２２の反対側のドットは、２個の側上の反対方向の電流に起因する１次および２次間の負の相互結合を示す。
【００３６】
図６Ｂは変圧器６０２を使用した可変インダクタ６００のＴネットワーク６３０への置換(transposition)を示す。Ｔネットワーク６３０は、そのすべてが図６Ｂに示されるように結合されている、３個のインダクタ６３２、６３６、および６３８、そして理想変圧器６４０を含む。抵抗器６１４は、端子Ｖ１およびＶ２間の信号回路にある。スイッチ６２４および抵抗器６２６は、理想変圧器６４０の２次と直列に結合する。
【００３７】
図６Ｃは、Ｔネットワーク６３０の等価回路６５０への簡易化を示す。変圧器６４０は理想的なものであり、１次および２次間の巻数比１：１を有するために（すなわち相互結合は１）、変圧器６４０はＴネットワーク６３０から取り除かれることが可能である。スイッチ６２４および抵抗器６２６はそこで、図６Ｃに示されるように変圧器６４０の１次側上の回路エレメントに直列に結合されることが可能である。
【００３８】
可変インダクタ６００の端子Ｖ１およびＶ２間のインピーダンスは、
Ｚ＝（ω２Ｌ２２Ｒ１＋ω２Ｍ２Ｒ２＋Ｒ１Ｒ２２）／（ω２Ｌ２２＋Ｒ２２）
−ｊ（ω３Ｍ２Ｌ２−ω３Ｌ１Ｌ２２−ωＬ１Ｒ２２）／（ω２Ｌ２２＋Ｒ２２）
式（１）
として表現されることが可能である。
【００３９】
ここで、Ｌ１はインダクタのための１次コンダクタのインダクタンス、
Ｌ２はループのための２次コンダクタのインダクタンス、
Ｒ１は１次コンダクタの抵抗値、
Ｒ２は２次コンダクタの抵抗値、
Ｍは相互インダクタンス、そしてここで、Ｍ＝ｋ・（Ｌ1・Ｌ2）1/2、そして
ωはラジアン／秒の単位で与えられる周波数である。
【００４０】
他のリアクティブ回路エレメント（たとえばインダクタ）もまた、異なった電気的特性を得るためにループに直列に形成されるかも知れない。
【００４１】
ループを開きあるいは閉じるためのスイッチは、種々の方法で実現されることが可能である。可変インダクタを作成するために使用されるＩＣ技術によって、スイッチはＮチャネル金属酸化物半導体（Ｎ−ＭＯＳ）トランジスタ、ＰチャネルＭＯＳ（Ｐ−ＭＯＳ）トランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）トランジスタその他等を使用して実現することが可能である。
【００４２】
図７は、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ７２４を使用した可変インダクタ７００におけるループに対するスイッチの実現を示す。トランジスタ７２４は、２次コンダクタのためのインダクタ７２２と結合するソース７３２、２次コンダクタのための抵抗器７２６と結合するドレイン７３６、およびループを開きあるいは閉じるための制御信号を受信するゲート７３４を有する。インダクタ７２２および抵抗器７２６は、ループのための２次コンダクタをモデルとし、そして図６Ａにおけるインダクタ６２２および抵抗器６２６それぞれに対応する。
【００４３】
図７はまた、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ７２４に対する種々の寄生回路(parasitics)のモデリングを示す。ソース７３２およびドレイン７３６間の信号経路は、コンデンサＣｓｄと並列に結合された抵抗器Ｒｓｗを用いてモデル化される。ソース７３２、ゲート７３４、およびドレイン７３６間の回路グランドあるいは基板（Ｂ）に対する容量はそれぞれコンデンサＣｓｂ、Ｃｇｂ、およびＣｄｂを用いてモデル化される。ソース７３２およびゲート７３４間の容量はコンデンサＣｇｓを用いてモデル化され、そしてゲート７３４およびドレイン７３６間の容量はコンデンサＣｇｄを用いてモデル化される。
【００４４】
図8は、変圧器８０２およびスイッチ８２４を有する可変インダクタ８００のモデリングを示す。変圧器８０２は、１次および２次を有する。１次は、抵抗器８１４と直列に結合されたインダクタ８１２でモデル化され、そして２次は抵抗器８２６と直列に結合されたインダクタ８２２でモデル化される。スイッチ８２４は、変圧器８０２の２次と直列に結合され、そして図７に示された寄生回路エレメントを含む。図8に示したモデルは、スイッチの寄生回路たとえば直列インダクタンス、自己共振周波数（ＳＲＦ：self resonant frequency）の可変インダクタの特性に対する影響を検討するために使用されることが可能である。可変インダクタの特性に対するスイッチの影響はスイッチに対してよい設計を使用することによって最小にされることが可能である。
【００４５】
理想的には、２次コンダクタは無限に小さい幅を有するそして抵抗のない完全導体であるべきである。しかしながら、実際の実現においては、２次コンダクタはいくらかの抵抗を有するであろう。受動的および能動的構成の両者において、２次コンダクタは以下に記述するように可変インダクタの種々の電気的特性に影響する。
【００４６】
第1に、２次コンダクタの配置は、可変インダクタのインダクタンスの変化の総量を決定する。もしも２次コンダクタが１次コンダクタにより近接して配置される場合は、そこで、１次および２次コンダクタ間により多い磁気結合が発生し、そしてインダクタンスは大きい量だけ変化されることが可能である。逆に、２次コンダクタを１次コンダクタからより離れて配置することによってインダクタンスのより小さい変化が得られる。２次コンダクタの１次コンダクタに対する相対的な位置（たとえば同心であるかあるいは段差がある）がまた、インダクタンスに影響することが可能である。
【００４７】
第2に、２次コンダクタの幅は可変インダクタの特性に影響するかも知れない。２次コンダクタに対するより狭い幅は２次コンダクタの直列抵抗を増加し、そしてそれは以下に記述するように、可変インダクタの品質係数に影響することが可能である。より大きい幅は、直列ＤＣ抵抗を減少するがしかし近接効果（渦電流）を増加し、そしてそれは金属に近接する磁場を変化することを引き起こす。より高い渦電流は、他の損失のある結合効果を引き起こす。２次コンダクタの幅は、種々の効果のトレードオフに基づいて選択されることが可能である。
【００４８】
第3に、２次コンダクタは、いくつかの方法で可変インダクタの品質係数（Ｑ）に影響する。インダクタに対する品質係数は、
Ｑ＝ωＬ／Ｒ 式（２）
として表現することが可能である。
【００４９】
ここで、Ｌはインダクタのインダクタンスであり、そして
Ｒはインダクタの抵抗値である。
【００５０】
式（２）に示されるようにもしも可変インダクタのインダクタンスＬが、２次コンダクタによって減少される場合は、そこで、すべての他のパラメータが同じであると仮定すると、品質係数Ｑは比例して減少される。２次コンダクタの直列抵抗もまた品質係数に影響する。この影響はインダクタ動作に関連した損失の大きい経路に起因する。
【００５１】
図9Ａから９Ｃは、図2Ａに示されたように実現された典型的な可変インダクタンスに対する、直列インダクタンス（Ｌ）、直列抵抗（Ｒ）、および品質係数（Ｑ）それぞれのプロットを示す。これらのプロットは、計算機シミュレーションによって得られる。可変インダクタは、２ＧＨｚにおいて５．５ｎＨ（ナノヘンリー）の公称インダクタンスを有する一次コンダクタおよび図2Ａ、２Ｂ、および４Ａに示されるように、１次コンダクタの外側に置かれた２次コンダクタを有している。シミュレーションは４種の異なった場合すなわち、（１）２次コンダクタが開かれた場合、そして（２）２次コンダクタが閉じられ、そして、０、１．１、および２．２オームの直列抵抗を有している場合に対して実行された。二次コンダクタは、すべての４個の場合に対して同じ位置に配置された。
【００５２】
図９Ａは、可変インダクタのインダクタンス対周波数を示す。可変インダクタは、約５．５ｎＨ（‘基準’の場合）の公称インダクタンスを有する。２次コンダクタが閉じられる場合は、インダクタンスは約４ｎＨに低下する。２次コンダクタを１次コンダクタからより遠くに離すことによって、インダクタンスに関するより小さい変化が得られうる。
【００５３】
図９Ｂは、可変インダクタの直列抵抗対周波数を示す。可変インダクタの実効的な直列抵抗は、２次コンダクタに対するより高い直列抵抗をもって増加する。可変インダクタの合計直列抵抗は、低い周波数においてＲｉｎｄに近接し、そして表皮および近接効果のために高い周波数においてはＲｉｎｄ＋Ｒｌｏｏｐよりも大きい。ここで、Ｒｉｎｄは、ＤＣにおける１次コンダクタの抵抗、そしてＲｌｏｏｐはＤＣにおける２次コンダクタの抵抗である。この現象はより高いｋの値（すなわちより強い磁気的結合）に対してより明白である。
【００５４】
図９Ｃは、可変インダクタの品質係数対周波数を示す。プロットは可変インダクタの品質係数が、２次コンダクタが０オームの抵抗値を有する完全導体としてシミュレートされる場合であってさえも、減少することを示している。この場合に対する品質係数の減少は、閉じられたループを有する可変インダクタに対するより低いインダクタンスに主として帰することができる。品質係数におけるより小さい劣化は、もしもインダクタンスの変化がより小さい場合に生起する。品質係数はさらに２次コンダクタの直列抵抗が増加するに伴って減少する。
【００５５】
この中に記述された可変インダクタは、インダクタンスの調整が有利であるような任意の回路ブロックに対して使用されることが可能である。たとえば、可変インダクタは、濾波器、タンク回路、インピーダンス整合ネットワークその他に対して使用されることが可能である。これらの回路ブロックはまた、図１に示したように、ＶＣＯ、位相同期ループ（ＰＬＬ）、増幅器、ミクサその他等のより大きい回路ブロックの部品であることが可能である。可変インダクタを使用した典型的なＶＣＯ設計は以下に記述される。
【００５６】
図１０は、可変インダクタ１００２、可変コンデンサ（バラクタ(varactor)）１００４、およびＶＣＯ回路(circuitry)１００６を使用したＶＣＯ１０００に関する実施例を示す。可変インダクタ１００２は、１次コンダクタ１０１２、２次コンダクタ１０２２、およびスイッチ１０２４を用いて形成される。１次コンダクタ１０１２は、３ポートインダクタ(three-port inductor)１０１０を実現し、そして２重渦巻パターンに形成される。高い品質係数を達成するために、１次コンダクタ１０１２は、１次コンダクタの２個の部分を相互接続するために使用される１個のアンダーパス１０１４を除き、低損失金属層（たとえば銅）上にほとんど完全に作成される。‘タップ’ピン１０１８はインダクタ１０１０の第３のポートを形成し、そして電源電圧を供給され、そしてそれは、１次コンダクタ１０１２に結合された回路コンポーネントによって使用される。
【００５７】
２次コンダクタ１０２２は、１次コンダクタ１０１２の２重渦巻の外側に（そしてｄの距離だけ離れて）形成される。低い抵抗を得るために２次コンダクタ１０２２はまた、低損失金属層の上にほとんど完全に作成される。２次コンダクタ１０２２は、スイッチ１０２４と直列に結合し、そして１次コンダクタ１０１２に対する２重渦巻と同心なループ１０２０を形成する。スイッチ１０２４は、ループを開きあるいは閉じる何れかの動作を行う。スイッチ１０２４は、ループ上の任意の位置に置くことが可能である。しかしながら、二次コンダクタ１０２２の２個の端部を相互接続するためにアンダーパスが必要とされるために、スイッチ１０２４は、図１０に示されたように、アンダーレイヤ上のそして１次コンダクタ１０１２に対する２個の相互接続部１０１６ａおよび１０１６ｂ間に好都合に作成されることが可能である。
【００５８】
バラクタ１００４は、可変インダクタ１００２と並列に結合する（すなわちバラクタ１００４の２個の終端部は可変インダクタ１００２に対する２個の相互接続（部）１０１６ａおよび１０１６ｂに結合する）。ＶＣＯ回路１００６もまた相互接続部１０１６ａおよび１０１６ｂにおいて可変インダクタ１００２およびバラクタ１００４に結合する。ＶＣＯ回路１００６は、たとえば増幅器、コンデンサ、遅延回路、バッファ、分割回路(divider circuit)等を含むかも知れない。
【００５９】
図１１は、ＶＣＯ１０００に対する等価回路１１００の図式線図を示す。等価回路１１００は、図１０における可変インダクタ１００２、可変コンデンサ１００４、およびＶＣＯ回路１００６それぞれに対応する、可変インダクタ１１０２、可変コンデンサ１１０４、およびＶＣＯ回路１１０６を含む。
【００６０】
図１０および１１に示されたように、可変インダクタ１００２、および可変コンデンサ１００４はＶＣＯ１０００に対する共振器タンクを形成する。共振器タンクのインダクタに対する公称インダクタンスおよびコンデンサに対する公称容量は典型的には共振器タンクの中心周波数に基づいて選択される。この中心周波数は順に共振器タンクが使用されるアナログ回路ブロックの周波数によって異なる。
【００６１】
ＶＣＯ１０００は、可変インダクタ１００２の２個の状態とともに２個の定義された周波数（たとえば３．８ＧＨｚおよび４．２ＧＨｚ）の一つにおいて動作するように設計することが可能である。１次コンダクタ１０１２は、スイッチ１０２４が開かれそして可変インダクタ１００２がより高いインダクタンス（たとえば約１．５ｎＨ）を有している場合は、ＶＣＯ１０００が２個の定義された周波数の低い方の値（たとえば３．８ＧＨｚ）において動作するように設計されることが可能である。２次コンダクタ１０２２は、スイッチ１０２４が閉じられそして可変インダクタ１００２がより低いインダクタンス（たとえば約１．２４ｎＨ）を有している場合は２個の定義された周波数の高い方の値（たとえば４．２ＧＨｚ）において動作するように設計されることが可能である。
【００６２】
可変インダクタ１００２は、ＶＣＯ１０００に対する２個の定義された周波数間を選択するために使用されることが可能である。バラクタ１００４は、ＶＣＯ１０００の周波数を選択された周波数の近くに同調するために使用されることが可能である。たとえば、ＶＣＯ１０００は、ＶＣＯの周波数が選択された周波数に関係する参照(reference)周波数に同期されるように、バラクタ１００４の容量を調整することが可能な位相同期ループの部分であることが可能である。ＶＣＯ１０００に対する必要とされる同調範囲は、たとえば、ＶＣＯ１０００に対する回路コンポーネントの許容差、参照信号に対する周波数範囲（その他）等の種々の要素によって異なる。
【００６３】
ＶＣＯ１０００が可変インダクタ１００２の２個の状態とともに（に伴って）２個の定義された周波数をカバーするように設計することによって、ＶＣＯ１０００は２個の周波数において動作する２個のＶＣＯと等価であり、そして置き換えることが可能である。２個の定義された周波数は無線通信システムにおける２個の周波数帯に対するもの、２個の無線システムによって使用された２個の周波数その他であることが可能である。たとえば、ＶＣＯ１０００は、３．８および４．２ＧＨｚをカバーするように設計されることが可能であり、そしてそれらは、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）帯、および国際移動体電気通信−２０００（ＩＭＴ−２０００）帯それぞれに対する周波数の２倍である。ＶＣＯ１０００は、複数のループを持った可変インダクタを実現することによって２個以上の周波数で動作するよう設計されることが可能である。
【００６４】
可変インダクタの他の変形もまた実現されるかも知れず、そしてこれは本発明の範囲内にある。たとえば、コンデンサは、ループ内のスイッチと直列に結合され、そして可変インダクタのインピーダンスを変化させるために使用されることが可能である。
【００６５】
図１２Ａから１２Ｃは、直列コンデンサを有し単一のループを備えた可変インダクタ１２００の等価回路模型の図式線図である。図１２Ａは、（１）抵抗器１２１４と直列に結合されたインダクタ１２１２から構成された１次、そして（２）抵抗器１２２６と直列に結合されたインダクタ１２２２から構成された２次を有する変圧器１２０２を備えた可変インダクタ１２００の模型を示す。抵抗器１２１４および１２１６は、それぞれ１次および２次コンダクタの内部抵抗である。スイッチ１２２４およびコンデンサ１２２８は変圧器１２０２の２次を結合する。
【００６６】
図１２Ｂは変圧器１２０２を備えた可変インダクタを、３個のインダクタ１２３２、１２３６、および１２３８、そして理想変圧器を含む、そしてそれらのすべては図１２Ｂに示されるように結合される、Ｔネットワーク１２３０への置換を示す。抵抗器１２１４は、変圧器１２４０の１次側における信号経路内にある。スイッチ１２２４、抵抗器１２２６、およびコンデンサ１２２８は変圧器１２４０の２次側に直列に結合する。
【００６７】
図１２Ｃは、Ｔネットワーク１２３０の等価回路１２５０への単純化を示す。理想変圧器１２４０は、等価回路１２５０内で取り除かれる。スイッチ１２２４、抵抗器１２２６、およびコンデンサ１２２８は、図１２Ｃに示されるように、変圧器１２４０の１次側上の回路エレメントに直接に結合される。コンデンサ１２２８およびインダクタ１２３８は直列に結合するために、コンデンサ１２２８のリアクタンスはインダクタ１２３８のリアクタンスを相殺する。もしもコンデンサ１２２８のリアクタンスが十分に大きい場合は、そこで、インダクタ１２３８のリアクタンスは相殺されることが可能である。コンデンサ１２２８およびインダクタ１２３８の直列な組み合わせは、インダクタ１２３６と並列であるために、もしもコンデンサ１２２８のリアクタンスがインダクタンス１２３８のリアクタンスよりも大きい場合は、並列共振回路が形成される。可変インダクタ１２００のインダクタンスは並列共振回路によって増加されるかも知れない。
【００６８】
可変インダクタは、種々の回路応用において使用されるかも知れず、そして種々の利点を与えることが可能である。第１に、可変インダクタのインダクタンスは、直接に回路上への大量の寄生回路を結合することなしに変化されることが可能である。回路内あるいは外のインダクタを直列に結合されたスイッチを用いて切り替える従来の方法は、インダクタの品質係数を著しく劣化させることが可能な大量の寄生回路を持ち込むことが可能である。第２に、可変インダクタは、典型的に小さい空間の量で実現することが可能である。典型的には、回路コンポーネントは、インダクタの特性に影響することを避けるために、インダクタから僅かの距離離れて保持される。２次コンダクタはインダクタ周辺の何も置けない領域(keep-out area)に好都合に配置されることが可能である。もしもバラクタを用いて普通に行われるようにリアクティブな同調(reactive tuning)が達成されれば、そこでこのバラクタを作成するために、いくらかの余分の空間が割り当てられるために必要であろう。インダクティブ同調(inductive-tuning)を用いてこの余分の空間は一般的に割り当てられることを必要としない。第３に、より狭い許容差は、典型的にバラクタより可変インダクタに対して達成されることが可能である。これは、可変インダクタに対する温度およびＩＣプロセス変動に関するインダクタンスの変動は、バラクタあるいはコンデンサに対する容量の変化よりも典型的にずっと小さいことによる。たとえば、温度およびプロセス変動に関するインダクタンスの変動は５％以下であることが可能であり、一方容量変動は３０％以上であるかも知れない。
【００６９】
可変インダクタはまた、インダクティブ同調を必要とする回路応用に対して有利に使用されることが可能である。たとえば、インピーダンス整合ネットワークは、適切なインピーダンス整合を達成するためにインダクティブ同調を必要とするかも知れず、そしてそれはコンデンサ同調(capacitance tuning)のみでは達成されることが不可能である。可変インダクタはまた、回路に対して必要とされる容量的同調(capacitive tuning)の量を減らすために使用されることが可能である。誘導的および容量的同調の組み合わせは、必要とされるリアクティブ同調を達成するために使用される。このことは、より小さいバラクタが作成されることを可能とし、そしてそれは、より小さい領域を占有し、そしてより大きいバラクタに勝る改善された特性を有する。
【００７０】
図１３は、集積回路上に可変インダクタを作成するためのプロセス１３００を示す。インダクタに対する１次コンダクタは、集積回路の基板上に（たとえば低損失金属層上に）形成される（ステップ１３１０）。２次コンダクタは、１次コンダクタに近接してループ内に形成される（ステップ１３１２）。スイッチは２次コンダクタと直列に形成され、そしてインダクタのインダクタンスを変化させるためにループを開きあるいは閉じるために動作可能である（ステップ１３１４）。能動的実現に対しては、電流源が２次コンダクタおよびスイッチと直列に形成されることが可能である。他の回路コンポーネントもまた回路応用によって形成されることが可能である。たとえば、コンデンサが共振器タンクを形成するために１次コンダクタと並列に作成されることが可能である。
【００７１】
集積回路内に可変インダクタを作成するためにこの中に記述された技術はまた、基板レベルに可変インダクタを形成するために使用されることが可能である。回路エレメント（たとえばインダクタ、伝送線、あるいはいくつかの他の回路エレメント）がプリント回路基板上に１次コンダクタとともに形成されるかも知れない。２次コンダクタもまた、回路基板上に、たとえば上に記述されたような方法で形成されるかも知れない。１次および２次コンダクタは回路基板上に線を用いて(with trace)形成されるかも知れない。２次コンダクタに対してスイッチはループを開きあるいは閉じる。そしてそれはそこで、１次コンダクタによって形成された回路エレメントの電気的特性（たとえばインダクタンス）を変化する。
【００７２】
ここに記述された可変インダクタは、ＲＦＩＣ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）等の種々の形式のＩＣに対して使用されることが可能である。可変インダクタはまた、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）、ＮＭＯＳ、ＢＪＴ、バイポーラＣＭＯＳ（ＢｉＣＭＯＳ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）ほか等の種々のＩＣプロセス技術を使用して作成されることが可能である。可変インダクタを有するＩＣは、通信、ネットワーキング、計算機ほか等の種々のシステムおよび応用に対して使用されることが可能である。たとえば、これらのＩＣは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、広帯域−ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、移動通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ）システム、高度移動電話システム（ＡＭＰＳ：Advanced Mobile Phone System）システム、全地球測位システム（ＧＰＳ）、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システム、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、無線ローカルエリアネットワーク等などの無線通信システム内で使用されることが可能である。
【００７３】
開示された実施例に関する以上の記述は、当業界において熟練したいかなる人々も本発明を作成しあるいは使用することを可能とするために与えられる。これらの実施例に対する種々の変形が当業界において熟練した人々に対しては容易に明白であろうし、そしてこの中に定義された一般的な原理は、本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなしに他の実施例に適用されることが可能である。したがって本発明はこの中に示された実施例に限定されることを意図したものではなく、しかしこの中に開示された原理および新規な特徴と矛盾のない最も広い範囲に一致されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、無線通信に対して使用される無線端末を示す。
【図２Ａ】図2Ａおよび2Ｂは、受動的構成の可変インダクタを示す。
【図２Ｂ】図2Ａおよび2Ｂは、受動的構成の可変インダクタを示す。
【図３Ａ】図3Ａから3Ｃは、能動的構成の可変インダクタを示す。
【図３Ｂ】図3Ａから3Ｃは、能動的構成の可変インダクタを示す。
【図３Ｃ】図3Ａから3Ｃは、能動的構成の可変インダクタを示す。
【図４Ａ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図４Ｂ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図４Ｃ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図４Ｄ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図５】図5は、2個のループを有する可変インダクタを示す。
【図６Ａ】図6Ａから６Ｃは、可変インダクタに対する等価回路を示す。
【図６Ｂ】図6Ａから６Ｃは、可変インダクタに対する等価回路を示す。
【図６Ｃ】図6Ａから６Ｃは、可変インダクタに対する等価回路を示す。
【図７】図7は、Ｎ−ＭＯＳトランジスタを使用してのスイッチの実現を示す。
【図８】図8は、変圧器を使用する可変インダクタの模型を示す。
【図９Ａ】図９Ａから９Ｃは、典型的な可変インダクタに対する直列インダクタンス、直列抵抗、および品質係数それぞれを示す。
【図９Ｂ】図９Ａから９Ｃは、典型的な可変インダクタに対する直列インダクタンス、直列抵抗、および品質係数それぞれを示す。
【図９Ｃ】図９Ａから９Ｃは、典型的な可変インダクタに対する直列インダクタンス、直列抵抗、および品質係数それぞれを示す。
【図１０】図１０は、可変インダクタを使用するＶＣＯを示す。
【図１１】図１１は、図１０のＶＣＯに対する等価回路を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａから１２Ｃは、ループ内に直列コンデンサを有する可変インダクタ１２００に対する等価回路を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ａから１２Ｃは、ループ内に直列コンデンサを有する可変インダクタ１２００に対する等価回路を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ａから１２Ｃは、ループ内に直列コンデンサを有する可変インダクタ１２００に対する等価回路を示す。そして
【図１３】図１３は、可変インダクタを作成するためのプロセスを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に回路、そしてより特定的には集積回路および印刷配線板のためのインダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）プロセス技術に関する現代の発展とともに、無線通信、ネットワーキング、計算機その等の多数の応用に対する無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）を作成することが可能になっている。これらのＲＦＩＣは、以前は大きい個別回路コンポーネントを使用して実現されていた種々のアナログ回路ブロックを含むことが可能である。ＲＦＩＣ上にアナログ回路ブロックを実現することによってより小さな寸法、より低いコスト、そして改善された信頼性等の種々の利点が実現されることが可能である。
【０００３】
多くのアナログ回路ブロックは設計された機能を達成するためにコンデンサおよびインダクタ等のリアクティブコンポーネントを利用する。たとえば濾波器、共振器タンク、インピーダンス整合ネットワークその他は、必要とされる回路応答を得るためにコンデンサおよびインダクタの両者を含むかも知れない。電圧制御発振器（ＶＣＯ）に対するタンク回路等のいくつかの応用に対してはリアクティブコンポーネントを定義された値の範囲に亙って変化することが必要となる。もしも調整用コンデンサが利用可能な場合は、そこで可変コンデンサ（また“バラクタ(varactor)”として参照される）が可変リアクティブコンポーネントとしてしばしば使用される。ある応用においては、容量の代わりにインダクタンスを調整することが必要でありあるいは望まれる。これらの応用に対しては、インダクタのバンク（それぞれはそれぞれのスイッチと直列に結合された）が、バンク内の特定のインダクタあるいはインダクタの組み合わせを切り替えることによって、異なったインダクタンス値を得るために慣習的に使用される。しかしながら、インダクタのバンクは大きな面積を占有し、そしてそれはより高いコストに変換される。さらに、直列に結合されたスイッチはインダクタの特性を劣化させることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その結果当業界においては、集積回路上に作成されることが可能な可変インダクタに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
集積回路あるいは印刷配線板(printed circuit board)上に便利に作成されることが可能な可変インダクタがこの中に記述されている。可変インダクタは良好なＲＦ特性を有しており、そして濾波器、ＶＣＯ、インピーダンス整合ネットワークその他等の種々の応用に対して使用されることが可能である。
【０００６】
一つの実施例は、１次コンダクタ、２次コンダクタおよびスイッチを含む集積回路を与える。１次コンダクタはインダクタを実現し、そして種々のパターン（たとえば渦巻、ループその他）に形成されることが可能である。２次コンダクタは、１次コンダクタに近接して（たとえば外側に）ループを形成する。スイッチは２次コンダクタと直列に結合し、そしてループを開きあるいは閉じることが可能である。インダクタのインダクタンスはスイッチを用いてループを閉じることおよび開くことによって変化される。電流源もまた２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合されることが可能である。この電流源はインダクタンスを増加しあるいは減少するいずれかのために、２次コンダクタ内の電流を制御するために使用されることが可能である。複数のループがまた、２個以上の別々のステップでインダクタンスを変化させるために形成されるかも知れない。
【０００７】
本発明の種々の観点および実施例が以下にさらに詳細に記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の特徴および本質が、図面と関連させた場合に以下に示す詳細な記述からより明白になろう。図面において同様の参照符号は全体およびこの中を通じて同一のものと認定する。
【０００９】
用語“典型的な”は、この中では“実例、例証、あるいは例解として役立つもの”を意味するために使用される。この中に“典型的な”として記述されたいかなる実施例あるいは設計も、他の実施例あるいは設計に勝って選定されたあるいは有利なものとして解釈される必要はない。
【００１０】
図１は、無線通信に対して使用されることが可能な無線端末１００に関するブロック線図を示す。送信経路においては、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）１１０は送信されるべきデータを処理し、そしてチップのストリームをトランシーバユニット１２０に与える。トランシーバユニット１２０の中で、１個あるいはそれ以上のＤＡ変換器（ＤＡＣ：digital-to-analog converters）１２２は、チップのストリームを１個あるいはそれ以上のアナログ信号に変換する。アナログ信号は濾波器１２４によって濾波され可変利得増幅器（ＶＧＡ:：variable gain amplifier）１２６によって増幅され、そしてＲＦ信号を発生するためにミクサ１２８によってベースバンドから無線周波数（ＲＦ）に周波数アップコンバートされる。周波数アップコンバージョンは、ＶＣＯ１３０からのアップコンバージョン局部発振器（ＬＯ）信号を使用して実行される。ＲＦ信号は濾波器１３２によって濾波され、電力増幅器（ＰＡ）１３６によって増幅され、デュプレクサ１３８を経て配送され、そしてアンテナ１４０から送信される。インピーダンス整合ネットワーク（Ｚ-整合）１３４は、電力増幅器１３６の入力を濾波器１３２の出力に整合する。
【００１１】
受信経路においては、変調された信号はアンテナ１４０によって受信され、デュプレクサ（Ｄ：duplexer）１３８を経て配送され、低雑音増幅器（ＬＮＡ：low noise amplifier）１４４によって増幅され、濾波器１４６によって濾波され、そしてＶＣＯ１５０からのダウンコンバージョンＬＯ信号を使用して，ミクサ１４８によってＲＦからベースバンドに周波数ダウンコンバートされる。インピーダンス整合ネットワーク１４２は、ＬＮＡ１４４の入力をデュプレクサ１３８の出力に整合する。ダウンコンバートされた信号は、バッファ１５２によってバッファされ、濾波器１５４によって濾波され、そして１個あるいはそれ以上のサンプルのストリームを得るために１個あるいはそれ以上のＡＤ変換器（ＡＤＣ：analog-to-digital converter）１５６によってディジタイズされる。サンプルストリームは処理のためにディジタル信号処理装置１１０に与えられる。位相同期ループ（ＰＬＬ:a phase locked loop）１５８は、ディジタル信号処理装置１１０から制御情報を受信し、そしてそれぞれ通常のアップコンバージョンおよびダウンコンバージョンＬＯ信号を発生するためにＶＣＯ１３０および１５０に対する制御を与える。
【００１２】
図１は、特定のトランシーバ設計を示す。典型的なトランシーバにおいては、送信されるべき信号の調整(conditioning)および受信された信号の調整は、当業界において知られるように１個あるいはそれ以上の増幅器、濾波器、ミクサその他の段階によって実行されることが可能である。インピーダンス整合ネットワークもまた、送信および受信信号経路を通して使用されるかも知れない（簡素化のために図１においては２個のインピーダンス整合ネットワーク１３４および１４２のみが示されている）。図１は、送信信号および受信信号を調整するために使用されることが可能ないくつかの回路ブロックのみを示している。
【００１３】
無線端末１００は、ディジタル部分およびアナログ部分を含むとして見ることが可能である。ディジタル部分（たとえばＤＳＰ１１０および多分ＤＡＣ１２２およびＡＤＣ１５６）は、１個あるいはそれ以上のディジタル集積回路上に実現されることが可能である。アナログ部分（たとえばトランシーバユニット１２０の残りの部分）は、１個あるいはそれ以上のＲＦ集積回路（ＲＦＩＣ）上におよび／あるいは他の個別コンポーネントを用いて実現されることが可能である。
【００１４】
図１に示されたようにトランシーバユニット１２０は、種々の機能に対する種々のアナログ回路ブロックを含む。各アナログ回路ブロックは、トランジスタ、抵抗器、インダクタ、コンデンサその他等の回路エレメントを使用して実現されることが可能である。トランジスタ、抵抗器、およびコンデンサは、容易にＲＦＩＣ上に作成されることが可能である。インダクタもまた、より小さい寸法、より低いコスト、そしてより大きい信頼性等の種々の利点を得るために、もしも可能である場合はＲＦＩＣ上に作成されるかも知れない。
【００１５】
可変インダクタンスは濾波器１２４、１３２、１４６、および１５４、インピーダンス整合ネットワーク１３４および１４２、ＶＣＯ１３０および１５０、電力増幅器１３６、ＬＮＡ１４４その他等のいくつかのアナログ回路ブロックに対して必要とされるかも知れない。可変インダクタ（この中ではまた“バラクタ”としても参照される）は、可変インダクタンスを与えることが可能であり、そして以下に記述されるようにＲＦＩＣ上に好都合に作成される。
【００１６】
可変インダクタは、（１）インダクタのための１次コンダクタ、および（２）インダクタのインダクタンスを調整するための電流を搬送するために使用される２次コンダクタを使用し形成されることが可能である。１次コンダクタが２次コンダクタに近接して配置される場合は、１次コンダクタのインダクタンスは、磁場の相互作用によって調節される。もしも１次および２次コンダクタ内の電流が反対方向である場合は、そこで、１次コンダクタのインダクタンスは公称値（すなわちループがない場合のインダクタンス値）以下に減少される。逆に、もしも２個のコンダクタ内の電流が同方向である場合は、そこで、１次コンダクタのインダクタンスは公称値以上に増加される。
【００１７】
可変インダクタは、いくつかの構成を使用して実現されることが可能である。“受動的” 構成においては、２次コンダクタ内の電流は１次コンダクタ内の電流に対して反対方向であり、そしてインダクタンスの減少のみが達成され得る。“能動的”構成においては、２次コンダクタ内の電流は電流源によって制御されることが可能であり、そしてインダクタンスの減少あるいは増加は、電流源を適切に制御することによって達成されることが可能である。
【００１８】
図２Ａおよび２Ｂは、受動的構成を使用して実現された可変インダクタ２００の上面図を示す。可変インダクタ２００は、１次コンダクタ２１２、２次コンダクタ２２２、およびスイッチ２２４を使用して形成される。
【００１９】
１次コンダクタ２１２は、２ポートインダクタ(two-port inductor)２１０を実現し、そして図２Ａに示された実施例に対しては渦巻パターンに形成される。１次コンダクタ２１２の幅、渦巻の巻数、そしてターン間の間隔はインダクタ２１０に対する必要とされる公称インダクタンス、および品質係数（Ｑ）等の種々の要素によって決定されることが可能である。１次コンダクタ２１２は、（１）金属層上の低損失金属（たとえば銅）、（２）金属層の下の層上の低損失金属に比較して損失を有する金属（たとえばアルミニウム）、あるいは（３）若干の他の材料等の導電性材料の種々の形式を使用して作成されることが可能である。より高いＱは、もしも低損失金属を使用して作成される場合は、インダクタ２１０に対して達成されることが可能である。より小さい寸法のインダクタ２１０は異なった設計規則(design rule)が適用されるために損失のある金属層の上に作成されることが可能である。
【００２０】
２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻と同心であることが可能なループ２２０を形成する。２次コンダクタ２２２は、スイッチ２２４と直列に結合され、そしてそれはループを開きあるいは閉じる何れかのために動作する。２次コンダクタ２２２は、１次コンダクタ２１２に対して使用された材料と同じあるいは異なるかも知れない導電性材料を使用して作成されることが可能である。たとえば、２次コンダクタ２２２は、回路コンポーネント間の相互接続に対して使用された、低損失金属、損失を有する金属、あるいは導電材料（たとえばアルミニウムあるいはアルミニウム合金）を使用して作成されることが可能である。スイッチ２２４は、ループ２２０上の任意の箇所に置かれることが可能である。
【００２１】
図２Ａは、スイッチ２２４が開かれている動作モードを示す。図２Ａに示された例においては１次コンダクタ２１２内の電流（“１次”電流として参照される）は矢印によって示されたように時計方向に流れる。スイッチ２２４は開かれているために２次コンダクタ２２２内に電流が流れることは不可能である。したがって、インダクタ２１０に影響を与えるための仮想（image）電流は適用不可能である。可変コンダクタ２００は、インダクタ２１０の公称インダクタンスを有する。
【００２２】
図２Ｂは、スイッチ２２４が閉じられている動作モードを示す。１次コンダクタ２１２内の電流は矢印によって示されたようになお時計方向に流れる。スイッチ２２４は閉じられているために１次コンダクタ２１２内の電流によって発生される変化する磁場によって２次コンダクタ２２２内に仮想電流が誘起される。仮想電流は１次電流と反対方向に流れそして１次コンダクタ２１２に対して負の相互結合の原因となる。この負の相互結合は可変インダクタ２００のインダクタンスを公称値以下に減少する。
【００２３】
図３Ａから３Ｃは、能動的構成を使用して実現した可変インダクタ３００の上面図を示す。可変インダクタ３００は、１次コンダクタ３１２、２次コンダクタ３２２、スイッチ３２４、および電流源３２６を使用して形成される。１次コンダクタ３１２は２ポートインダクタ３１０を実現する。１次コンダクタ３１２および２次コンダクタ３２２は、図２Ａおよび２Ｂにおいて１次コンダクタ２１２および２次コンダクタ２２２それぞれに対して上に記述されたように作成されることが可能である。２次コンダクタ３２２、スイッチ３２４および電流源３２６は直列に結合し、そしてループ３２０を形成し、そして１次コンダクタ３１２に対する渦巻と同心であることが可能である。スイッチ３２４は、ループを開きあるいは閉じる何れかのために動作する。
【００２４】
図３Ａは、スイッチ３２４が開かれ、そして２次コンダクタ３２２内には電流が流れない動作モードを示す。
【００２５】
図３Ｂは、スイッチ３２４が閉じられ、そして２次コンダクタ３２２内に１次電流と同方向に電流が流れる動作モードを示す。スイッチ３２４が閉じられると、２次コンダクタ３２２内に電流が流れることが可能である。電流の方向は、電流源３２６によって決定される。図３Ｂにおいて、１次コンダクタ３１２内の１次電流は矢印によって示されるように時計方向に流れ、そして２次コンダクタ３２２内の電流もまた時計方向に流れる。図３Ｂに示されたように、もしも１次コンダクタ３１２および２次コンダクタ３２２上の電流が同方向であれば、そこで電流は１次コンダクタ３１２に関する正の相互結合の原因となる。この正の相互結合は可変インダクタ３００のインダクタンスを公称値よりもより高く増加する。
【００２６】
図３Ｃは、スイッチ３２４が閉じられ、そして２次コンダクタ３２２内の電流は１次電流と反対方向に流れる動作モードを示す。図３Ｃにおいて１次コンダクタ３１２内の電流は、なお時計方向に流れる。しかしながら電流源３２６は２次コンダクタ３２２内の電流が反時計方向に流れるように強制する。電流はそこで、１次コンダクタ３１２に対する負の相互結合の原因となり、そしてそれはそこで可変インダクタ３００のインダクタンスを公称値以下に減少する。
【００２７】
電流源３２６は、当業界において知られるように種々の方法で実現されることが可能である。受動的および能動的構成の両者に対して、２次コンダクタ内の電流は、１次コンダクタ内の１次電流と同じ周波数で動作しなければならない。能動的構成に対しては、これは１次コンダクタ３１２を通して通過される信号の形式で(with a version)電流源３２６を制御することによって達成されることが可能である。電流源３２６に対する制御信号はたとえば、１次コンダクタに対する信号の一部を傍受する(tapping off)ことによって得られることが可能である。２次コンダクタ３２２内の電流の方向はそこで、電流源３２６に対する制御信号の極性を変更することによって制御されることが可能である。
【００２８】
図４Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの４種類の異なった位置に対する断面図を示す。図４Ａから４Ｄは図２Ａおよび２Ｂに示した受動的構成および図３Ａから３Ｃに示した能動的構成の両者に対して適用可能である。明確化のために、受動的構成は以下に記述される。断面図は図２ＡにおけるラインＡ−Ａ’に沿っている。１次コンダクタ２１２がラインＡ−Ａ’と交差する５回に対する渦巻の２−１／２ターンは、１次コンダクタ２１２が５本の線条（５個の陰影をつけられたボックスで示される）によって表される。２本の線条は左手側、そして３本の線条は右手側に対するものである。
【００２９】
図４Ａは、そこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の最も外側のターンの外側に配置される第１の実施例を示す。この実施例はまた図２Ａおよび２Ｂ、そして図３Ａから３Ｃの中にも示されている。図４Ｂは、そこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の最も内側のターン中に配置される第２の実施例を示す。図４Ｃは、そこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の上部に配置される第３の実施例を示す。図４Ｄはそこでは２次コンダクタ２２２は１次コンダクタ２１２に対する渦巻の下部に配置される第４の実施例を示す。
【００３０】
２次コンダクタ２２２に対するループは、図４Ａから４Ｄに示したように１次コンダクタ２１２に対する渦巻と同心であることが可能である。２次コンダクタ２２２に対するループもまた、１次コンダクタ２１２に対する渦巻からオフセットがある（すなわち同心でない）ことが可能である。
【００３１】
単純化のために、図２Ａから４Ｄは、可変インダクタに対して使用されている２次コンダクタに関する１個のループを示す。ループはインダクタンスを不連続な量だけ調整するために閉じられることが可能である。複数のループがまた、２個以上のインダクタンス値を得るために複数の２次コンダクタを使用して形成されるかも知れない。たとえば、２次コンダクタの複数の同心ループは１次コンダクタに対する渦巻の外側に形成することが可能である。１次コンダクタにより近接したループは、インダクタンスのより大きい変化の原因となるであろうし、そして１次コンダクタからより離れたループは、インダクタンスのより小さい変化の原因となるであろう。１個あるいはそれ以上のループは任意の与えられた時刻に閉じられることが可能である。
【００３２】
図５は、２個のループを有する可変インダクタ５００の断面図を示す。この例においては、２次コンダクタ５２２は１次コンダクタ５１２に対する渦巻の外側に配置される第１のループ５２０を形成する。そしてそれはインダクタ５１０を実現する。３次コンダクタ５３２は第１のループ５２０の外側にある第２のループ５３０を形成する。２次コンダクタ５２２は、第１のループを開きあるいは閉じる第１のスイッチ５２４と直列に結合される。３次コンダクタ５３２は、第２のループを開きあるいは閉じる第２のスイッチ５３４と直列に結合される。一般的に、可変インダクタは、任意のループの数を含むことが可能であり、そしてループは１次コンダクタに近接して任意の位置に配置されることが可能である。
【００３３】
図２Ａから５は、そこでは１次コンダクタは渦巻パターンに形成され、そして２次コンダクタは１次コンダクタに対する渦巻と同心の方形のループに形成される特定の設計を示す。１次および２次コンダクタはまた、他のパターンに形成されるかも知れず、そしてこれは本発明の範囲内にある。たとえば、１次コンダクタは、ループバックパターン（すなわちアウトおよびバック(out-and-back））、伝送線（すなわち１本の真直ぐな線）、ジグザグパターン、（たとえば方形あるいは円形の）ループ、多角形等に形成されることが可能である。２次コンダクタもまた他のパターンに形成されるかも知れない。たとえば、２次コンダクタは、１次コンダクタのパターンを反映するかも知れない。この中で使用される場合に“ループ”は、任意の形状を有することが可能で、そしてコンダクタの２個の端部は互いに近接するようにコンダクタで形成される導電経路を参照する。ループは１回あるいはそれ以上の巻数を有することが可能である。コンダクタは、１個あるいはそれ以上の層上の１個あるいはそれ以上の部分で構成されることが可能である。コンダクタはまた、チップ上および／あるいは外部そして配線板(board)上／あるいは外部に実現されることが可能な１個あるいはそれ以上の導電材料の種類で構成されることが可能である。
【００３４】
１次コンダクタによって形成されたインダクタは、２個あるいはそれ以上のポートを有することが可能である。４個あるいはそれ以上のポートを有するインダクタは、通常変圧器として参照される。２次コンダクタは、１次コンダクタによって形成された変圧器の周りにループを形成する。
【００３５】
図６Ａから６Ｃは、単一のループを有し,そして受動的構成に対する可変インダクタ６００に対する等価回路模型に関する図式線図を示す。図６Ａは、１次および２次を有する変圧器６０２を備えた可変インダクタ６００に関するモデリングを示す。変圧器６０２の１次は抵抗器６１４と直列に結合されたインダクタ６１２でモデル化されている。変圧器６０２の１次側にある端子Ｖ１およびＶ２は、可変インダクタ６００（図２Ａをまた参照のこと）の端子Ｖ１およびＶ２それぞれに対応する。変圧器６００の２次は、抵抗器６２６と直列に結合されたインダクタ６２２でモデル化されている。抵抗器６１４および６２６は、それぞれ１次および２次コンダクタの内部抵抗である。スイッチ６２４は２次に結合し、そして２次を開きあるいは閉じるのいずれかである。変圧器６０２の１次および２次は、結合係数ｋによって磁気的に結合される。インダクタ６１２および６２２の反対側のドットは、２個の側上の反対方向の電流に起因する１次および２次間の負の相互結合を示す。
【００３６】
図６Ｂは変圧器６０２を使用した可変インダクタ６００のＴネットワーク６３０への置換(transposition)を示す。Ｔネットワーク６３０は、そのすべてが図６Ｂに示されるように結合されている、３個のインダクタ６３２、６３６、および６３８、そして理想変圧器６４０を含む。抵抗器６１４は、端子Ｖ１およびＶ２間の信号回路にある。スイッチ６２４および抵抗器６２６は、理想変圧器６４０の２次と直列に結合する。
【００３７】
図６Ｃは、Ｔネットワーク６３０の等価回路６５０への簡易化を示す。変圧器６４０は理想的なものであり、１次および２次間の巻数比１：１を有するために（すなわち相互結合は１）、変圧器６４０はＴネットワーク６３０から取り除かれることが可能である。スイッチ６２４および抵抗器６２６はそこで、図６Ｃに示されるように変圧器６４０の１次側上の回路エレメントに直列に結合されることが可能である。
【００３８】
可変インダクタ６００の端子Ｖ１およびＶ２間のインピーダンスは、
Ｚ＝（ω２Ｌ２２Ｒ１＋ω２Ｍ２Ｒ２＋Ｒ１Ｒ２２）／（ω２Ｌ２２＋Ｒ２２）
−ｊ（ω３Ｍ２Ｌ２−ω３Ｌ１Ｌ２２−ωＬ１Ｒ２２）／（ω２Ｌ２２＋Ｒ２２）
式（１）
として表現されることが可能である。
【００３９】
ここで、Ｌ１はインダクタのための１次コンダクタのインダクタンス、
Ｌ２はループのための２次コンダクタのインダクタンス、
Ｒ１は１次コンダクタの抵抗値、
Ｒ２は２次コンダクタの抵抗値、
Ｍは相互インダクタンス、そしてここで、Ｍ＝ｋ・（Ｌ1・Ｌ2）1/2、そして
ωはラジアン／秒の単位で与えられる周波数である。
【００４０】
他のリアクティブ回路エレメント（たとえばインダクタ）もまた、異なった電気的特性を得るためにループに直列に形成されるかも知れない。
【００４１】
ループを開きあるいは閉じるためのスイッチは、種々の方法で実現されることが可能である。可変インダクタを作成するために使用されるＩＣ技術によって、スイッチはＮチャネル金属酸化物半導体（Ｎ−ＭＯＳ）トランジスタ、ＰチャネルＭＯＳ（Ｐ−ＭＯＳ）トランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）トランジスタその他等を使用して実現することが可能である。
【００４２】
図７は、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ７２４を使用した可変インダクタ７００におけるループに対するスイッチの実現を示す。トランジスタ７２４は、２次コンダクタのためのインダクタ７２２と結合するソース７３２、２次コンダクタのための抵抗器７２６と結合するドレイン７３６、およびループを開きあるいは閉じるための制御信号を受信するゲート７３４を有する。インダクタ７２２および抵抗器７２６は、ループのための２次コンダクタをモデルとし、そして図６Ａにおけるインダクタ６２２および抵抗器６２６それぞれに対応する。
【００４３】
図７はまた、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ７２４に対する種々の寄生回路(parasitics)のモデリングを示す。ソース７３２およびドレイン７３６間の信号経路は、コンデンサＣｓｄと並列に結合された抵抗器Ｒｓｗを用いてモデル化される。ソース７３２、ゲート７３４、およびドレイン７３６間の回路グランドあるいは基板（Ｂ）に対する容量はそれぞれコンデンサＣｓｂ、Ｃｇｂ、およびＣｄｂを用いてモデル化される。ソース７３２およびゲート７３４間の容量はコンデンサＣｇｓを用いてモデル化され、そしてゲート７３４およびドレイン７３６間の容量はコンデンサＣｇｄを用いてモデル化される。
【００４４】
図8は、変圧器８０２およびスイッチ８２４を有する可変インダクタ８００のモデリングを示す。変圧器８０２は、１次および２次を有する。１次は、抵抗器８１４と直列に結合されたインダクタ８１２でモデル化され、そして２次は抵抗器８２６と直列に結合されたインダクタ８２２でモデル化される。スイッチ８２４は、変圧器８０２の２次と直列に結合され、そして図７に示された寄生回路エレメントを含む。図8に示したモデルは、スイッチの寄生回路たとえば直列インダクタンス、自己共振周波数（ＳＲＦ：self resonant frequency）の可変インダクタの特性に対する影響を検討するために使用されることが可能である。可変インダクタの特性に対するスイッチの影響はスイッチに対してよい設計を使用することによって最小にされることが可能である。
【００４５】
理想的には、２次コンダクタは無限に小さい幅を有するそして抵抗のない完全導体であるべきである。しかしながら、実際の実現においては、２次コンダクタはいくらかの抵抗を有するであろう。受動的および能動的構成の両者において、２次コンダクタは以下に記述するように可変インダクタの種々の電気的特性に影響する。
【００４６】
第1に、２次コンダクタの配置は、可変インダクタのインダクタンスの変化の総量を決定する。もしも２次コンダクタが１次コンダクタにより近接して配置される場合は、そこで、１次および２次コンダクタ間により多い磁気結合が発生し、そしてインダクタンスは大きい量だけ変化されることが可能である。逆に、２次コンダクタを１次コンダクタからより離れて配置することによってインダクタンスのより小さい変化が得られる。２次コンダクタの１次コンダクタに対する相対的な位置（たとえば同心であるかあるいは段差がある）がまた、インダクタンスに影響することが可能である。
【００４７】
第2に、２次コンダクタの幅は可変インダクタの特性に影響するかも知れない。２次コンダクタに対するより狭い幅は２次コンダクタの直列抵抗を増加し、そしてそれは以下に記述するように、可変インダクタの品質係数に影響することが可能である。より大きい幅は、直列ＤＣ抵抗を減少するがしかし近接効果（渦電流）を増加し、そしてそれは金属に近接する磁場を変化することを引き起こす。より高い渦電流は、他の損失のある結合効果を引き起こす。２次コンダクタの幅は、種々の効果のトレードオフに基づいて選択されることが可能である。
【００４８】
第3に、２次コンダクタは、いくつかの方法で可変インダクタの品質係数（Ｑ）に影響する。インダクタに対する品質係数は、
Ｑ＝ωＬ／Ｒ 式（２）
として表現することが可能である。
【００４９】
ここで、Ｌはインダクタのインダクタンスであり、そして
Ｒはインダクタの抵抗値である。
【００５０】
式（２）に示されるようにもしも可変インダクタのインダクタンスＬが、２次コンダクタによって減少される場合は、そこで、すべての他のパラメータが同じであると仮定すると、品質係数Ｑは比例して減少される。２次コンダクタの直列抵抗もまた品質係数に影響する。この影響はインダクタ動作に関連した損失の大きい経路に起因する。
【００５１】
図9Ａから９Ｃは、図2Ａに示されたように実現された典型的な可変インダクタンスに対する、直列インダクタンス（Ｌ）、直列抵抗（Ｒ）、および品質係数（Ｑ）それぞれのプロットを示す。これらのプロットは、計算機シミュレーションによって得られる。可変インダクタは、２ＧＨｚにおいて５．５ｎＨ（ナノヘンリー）の公称インダクタンスを有する一次コンダクタおよび図2Ａ、２Ｂ、および４Ａに示されるように、１次コンダクタの外側に置かれた２次コンダクタを有している。シミュレーションは４種の異なった場合すなわち、（１）２次コンダクタが開かれた場合、そして（２）２次コンダクタが閉じられ、そして、０、１．１、および２．２オームの直列抵抗を有している場合に対して実行された。二次コンダクタは、すべての４個の場合に対して同じ位置に配置された。
【００５２】
図９Ａは、可変インダクタのインダクタンス対周波数を示す。可変インダクタは、約５．５ｎＨ（‘基準’の場合）の公称インダクタンスを有する。２次コンダクタが閉じられる場合は、インダクタンスは約４ｎＨに低下する。２次コンダクタを１次コンダクタからより遠くに離すことによって、インダクタンスに関するより小さい変化が得られうる。
【００５３】
図９Ｂは、可変インダクタの直列抵抗対周波数を示す。可変インダクタの実効的な直列抵抗は、２次コンダクタに対するより高い直列抵抗をもって増加する。可変インダクタの合計直列抵抗は、低い周波数においてＲｉｎｄに近接し、そして表皮および近接効果のために高い周波数においてはＲｉｎｄ＋Ｒｌｏｏｐよりも大きい。ここで、Ｒｉｎｄは、ＤＣにおける１次コンダクタの抵抗、そしてＲｌｏｏｐはＤＣにおける２次コンダクタの抵抗である。この現象はより高いｋの値（すなわちより強い磁気的結合）に対してより明白である。
【００５４】
図９Ｃは、可変インダクタの品質係数対周波数を示す。プロットは可変インダクタの品質係数が、２次コンダクタが０オームの抵抗値を有する完全導体としてシミュレートされる場合であってさえも、減少することを示している。この場合に対する品質係数の減少は、閉じられたループを有する可変インダクタに対するより低いインダクタンスに主として帰することができる。品質係数におけるより小さい劣化は、もしもインダクタンスの変化がより小さい場合に生起する。品質係数はさらに２次コンダクタの直列抵抗が増加するに伴って減少する。
【００５５】
この中に記述された可変インダクタは、インダクタンスの調整が有利であるような任意の回路ブロックに対して使用されることが可能である。たとえば、可変インダクタは、濾波器、タンク回路、インピーダンス整合ネットワークその他に対して使用されることが可能である。これらの回路ブロックはまた、図１に示したように、ＶＣＯ、位相同期ループ（ＰＬＬ）、増幅器、ミクサその他等のより大きい回路ブロックの部品であることが可能である。可変インダクタを使用した典型的なＶＣＯ設計は以下に記述される。
【００５６】
図１０は、可変インダクタ１００２、可変コンデンサ（バラクタ(varactor)）１００４、およびＶＣＯ回路(circuitry)１００６を使用したＶＣＯ１０００に関する実施例を示す。可変インダクタ１００２は、１次コンダクタ１０１２、２次コンダクタ１０２２、およびスイッチ１０２４を用いて形成される。１次コンダクタ１０１２は、３ポートインダクタ(three-port inductor)１０１０を実現し、そして２重渦巻パターンに形成される。高い品質係数を達成するために、１次コンダクタ１０１２は、１次コンダクタの２個の部分を相互接続するために使用される１個のアンダーパス１０１４を除き、低損失金属層（たとえば銅）上にほとんど完全に作成される。‘タップ’ピン１０１８はインダクタ１０１０の第３のポートを形成し、そして電源電圧を供給され、そしてそれは、１次コンダクタ１０１２に結合された回路コンポーネントによって使用される。
【００５７】
２次コンダクタ１０２２は、１次コンダクタ１０１２の２重渦巻の外側に（そしてｄの距離だけ離れて）形成される。低い抵抗を得るために２次コンダクタ１０２２はまた、低損失金属層の上にほとんど完全に作成される。２次コンダクタ１０２２は、スイッチ１０２４と直列に結合し、そして１次コンダクタ１０１２に対する２重渦巻と同心なループ１０２０を形成する。スイッチ１０２４は、ループを開きあるいは閉じる何れかの動作を行う。スイッチ１０２４は、ループ上の任意の位置に置くことが可能である。しかしながら、二次コンダクタ１０２２の２個の端部を相互接続するためにアンダーパスが必要とされるために、スイッチ１０２４は、図１０に示されたように、アンダーレイヤ上のそして１次コンダクタ１０１２に対する２個の相互接続部１０１６ａおよび１０１６ｂ間に好都合に作成されることが可能である。
【００５８】
バラクタ１００４は、可変インダクタ１００２と並列に結合する（すなわちバラクタ１００４の２個の終端部は可変インダクタ１００２に対する２個の相互接続（部）１０１６ａおよび１０１６ｂに結合する）。ＶＣＯ回路１００６もまた相互接続部１０１６ａおよび１０１６ｂにおいて可変インダクタ１００２およびバラクタ１００４に結合する。ＶＣＯ回路１００６は、たとえば増幅器、コンデンサ、遅延回路、バッファ、分割回路(divider circuit)等を含むかも知れない。
【００５９】
図１１は、ＶＣＯ１０００に対する等価回路１１００の図式線図を示す。等価回路１１００は、図１０における可変インダクタ１００２、可変コンデンサ１００４、およびＶＣＯ回路１００６それぞれに対応する、可変インダクタ１１０２、可変コンデンサ１１０４、およびＶＣＯ回路１１０６を含む。
【００６０】
図１０および１１に示されたように、可変インダクタ１００２、および可変コンデンサ１００４はＶＣＯ１０００に対する共振器タンクを形成する。共振器タンクのインダクタに対する公称インダクタンスおよびコンデンサに対する公称容量は典型的には共振器タンクの中心周波数に基づいて選択される。この中心周波数は順に共振器タンクが使用されるアナログ回路ブロックの周波数によって異なる。
【００６１】
ＶＣＯ１０００は、可変インダクタ１００２の２個の状態とともに２個の定義された周波数（たとえば３．８ＧＨｚおよび４．２ＧＨｚ）の一つにおいて動作するように設計することが可能である。１次コンダクタ１０１２は、スイッチ１０２４が開かれそして可変インダクタ１００２がより高いインダクタンス（たとえば約１．５ｎＨ）を有している場合は、ＶＣＯ１０００が２個の定義された周波数の低い方の値（たとえば３．８ＧＨｚ）において動作するように設計されることが可能である。２次コンダクタ１０２２は、スイッチ１０２４が閉じられそして可変インダクタ１００２がより低いインダクタンス（たとえば約１．２４ｎＨ）を有している場合は２個の定義された周波数の高い方の値（たとえば４．２ＧＨｚ）において動作するように設計されることが可能である。
【００６２】
可変インダクタ１００２は、ＶＣＯ１０００に対する２個の定義された周波数間を選択するために使用されることが可能である。バラクタ１００４は、ＶＣＯ１０００の周波数を選択された周波数の近くに同調するために使用されることが可能である。たとえば、ＶＣＯ１０００は、ＶＣＯの周波数が選択された周波数に関係する参照(reference)周波数に同期されるように、バラクタ１００４の容量を調整することが可能な位相同期ループの部分であることが可能である。ＶＣＯ１０００に対する必要とされる同調範囲は、たとえば、ＶＣＯ１０００に対する回路コンポーネントの許容差、参照信号に対する周波数範囲（その他）等の種々の要素によって異なる。
【００６３】
ＶＣＯ１０００が可変インダクタ１００２の２個の状態とともに（に伴って）２個の定義された周波数をカバーするように設計することによって、ＶＣＯ１０００は２個の周波数において動作する２個のＶＣＯと等価であり、そして置き換えることが可能である。２個の定義された周波数は無線通信システムにおける２個の周波数帯に対するもの、２個の無線システムによって使用された２個の周波数その他であることが可能である。たとえば、ＶＣＯ１０００は、３．８および４．２ＧＨｚをカバーするように設計されることが可能であり、そしてそれらは、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）帯、および国際移動体電気通信−２０００（ＩＭＴ−２０００）帯それぞれに対する周波数の２倍である。ＶＣＯ１０００は、複数のループを持った可変インダクタを実現することによって２個以上の周波数で動作するよう設計されることが可能である。
【００６４】
可変インダクタの他の変形もまた実現されるかも知れず、そしてこれは本発明の範囲内にある。たとえば、コンデンサは、ループ内のスイッチと直列に結合され、そして可変インダクタのインピーダンスを変化させるために使用されることが可能である。
【００６５】
図１２Ａから１２Ｃは、直列コンデンサを有し単一のループを備えた可変インダクタ１２００の等価回路模型の図式線図である。図１２Ａは、（１）抵抗器１２１４と直列に結合されたインダクタ１２１２から構成された１次、そして（２）抵抗器１２２６と直列に結合されたインダクタ１２２２から構成された２次を有する変圧器１２０２を備えた可変インダクタ１２００の模型を示す。抵抗器１２１４および１２１６は、それぞれ１次および２次コンダクタの内部抵抗である。スイッチ１２２４およびコンデンサ１２２８は変圧器１２０２の２次を結合する。
【００６６】
図１２Ｂは変圧器１２０２を備えた可変インダクタを、３個のインダクタ１２３２、１２３６、および１２３８、そして理想変圧器を含む、そしてそれらのすべては図１２Ｂに示されるように結合される、Ｔネットワーク１２３０への置換を示す。抵抗器１２１４は、変圧器１２４０の１次側における信号経路内にある。スイッチ１２２４、抵抗器１２２６、およびコンデンサ１２２８は変圧器１２４０の２次側に直列に結合する。
【００６７】
図１２Ｃは、Ｔネットワーク１２３０の等価回路１２５０への単純化を示す。理想変圧器１２４０は、等価回路１２５０内で取り除かれる。スイッチ１２２４、抵抗器１２２６、およびコンデンサ１２２８は、図１２Ｃに示されるように、変圧器１２４０の１次側上の回路エレメントに直接に結合される。コンデンサ１２２８およびインダクタ１２３８は直列に結合するために、コンデンサ１２２８のリアクタンスはインダクタ１２３８のリアクタンスを相殺する。もしもコンデンサ１２２８のリアクタンスが十分に大きい場合は、そこで、インダクタ１２３８のリアクタンスは相殺されることが可能である。コンデンサ１２２８およびインダクタ１２３８の直列な組み合わせは、インダクタ１２３６と並列であるために、もしもコンデンサ１２２８のリアクタンスがインダクタンス１２３８のリアクタンスよりも大きい場合は、並列共振回路が形成される。可変インダクタ１２００のインダクタンスは並列共振回路によって増加されるかも知れない。
【００６８】
可変インダクタは、種々の回路応用において使用されるかも知れず、そして種々の利点を与えることが可能である。第１に、可変インダクタのインダクタンスは、直接に回路上への大量の寄生回路を結合することなしに変化されることが可能である。回路内あるいは外のインダクタを直列に結合されたスイッチを用いて切り替える従来の方法は、インダクタの品質係数を著しく劣化させることが可能な大量の寄生回路を持ち込むことが可能である。第２に、可変インダクタは、典型的に小さい空間の量で実現することが可能である。典型的には、回路コンポーネントは、インダクタの特性に影響することを避けるために、インダクタから僅かの距離離れて保持される。２次コンダクタはインダクタ周辺の何も置けない領域(keep-out area)に好都合に配置されることが可能である。もしもバラクタを用いて普通に行われるようにリアクティブな同調(reactive tuning)が達成されれば、そこでこのバラクタを作成するために、いくらかの余分の空間が割り当てられるために必要であろう。インダクティブ同調(inductive-tuning)を用いてこの余分の空間は一般的に割り当てられることを必要としない。第３に、より狭い許容差は、典型的にバラクタより可変インダクタに対して達成されることが可能である。これは、可変インダクタに対する温度およびＩＣプロセス変動に関するインダクタンスの変動は、バラクタあるいはコンデンサに対する容量の変化よりも典型的にずっと小さいことによる。たとえば、温度およびプロセス変動に関するインダクタンスの変動は５％以下であることが可能であり、一方容量変動は３０％以上であるかも知れない。
【００６９】
可変インダクタはまた、インダクティブ同調を必要とする回路応用に対して有利に使用されることが可能である。たとえば、インピーダンス整合ネットワークは、適切なインピーダンス整合を達成するためにインダクティブ同調を必要とするかも知れず、そしてそれはコンデンサ同調(capacitance tuning)のみでは達成されることが不可能である。可変インダクタはまた、回路に対して必要とされる容量的同調(capacitive tuning)の量を減らすために使用されることが可能である。誘導的および容量的同調の組み合わせは、必要とされるリアクティブ同調を達成するために使用される。このことは、より小さいバラクタが作成されることを可能とし、そしてそれは、より小さい領域を占有し、そしてより大きいバラクタに勝る改善された特性を有する。
【００７０】
図１３は、集積回路上に可変インダクタを作成するためのプロセス１３００を示す。インダクタに対する１次コンダクタは、集積回路の基板上に（たとえば低損失金属層上に）形成される（ステップ１３１０）。２次コンダクタは、１次コンダクタに近接してループ内に形成される（ステップ１３１２）。スイッチは２次コンダクタと直列に形成され、そしてインダクタのインダクタンスを変化させるためにループを開きあるいは閉じるために動作可能である（ステップ１３１４）。能動的実現に対しては、電流源が２次コンダクタおよびスイッチと直列に形成されることが可能である。他の回路コンポーネントもまた回路応用によって形成されることが可能である。たとえば、コンデンサが共振器タンクを形成するために１次コンダクタと並列に作成されることが可能である。
【００７１】
集積回路内に可変インダクタを作成するためにこの中に記述された技術はまた、基板レベルに可変インダクタを形成するために使用されることが可能である。回路エレメント（たとえばインダクタ、伝送線、あるいはいくつかの他の回路エレメント）がプリント回路基板上に１次コンダクタとともに形成されるかも知れない。２次コンダクタもまた、回路基板上に、たとえば上に記述されたような方法で形成されるかも知れない。１次および２次コンダクタは回路基板上に線を用いて(with trace)形成されるかも知れない。２次コンダクタに対してスイッチはループを開きあるいは閉じる。そしてそれはそこで、１次コンダクタによって形成された回路エレメントの電気的特性（たとえばインダクタンス）を変化する。
【００７２】
ここに記述された可変インダクタは、ＲＦＩＣ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）等の種々の形式のＩＣに対して使用されることが可能である。可変インダクタはまた、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）、ＮＭＯＳ、ＢＪＴ、バイポーラＣＭＯＳ（ＢｉＣＭＯＳ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）ほか等の種々のＩＣプロセス技術を使用して作成されることが可能である。可変インダクタを有するＩＣは、通信、ネットワーキング、計算機ほか等の種々のシステムおよび応用に対して使用されることが可能である。たとえば、これらのＩＣは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、広帯域−ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、移動通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ）システム、高度移動電話システム（ＡＭＰＳ：Advanced Mobile Phone System）システム、全地球測位システム（ＧＰＳ）、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システム、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、無線ローカルエリアネットワーク等などの無線通信システム内で使用されることが可能である。
【００７３】
開示された実施例に関する以上の記述は、当業界において熟練したいかなる人々も本発明を作成しあるいは使用することを可能とするために与えられる。これらの実施例に対する種々の変形が当業界において熟練した人々に対しては容易に明白であろうし、そしてこの中に定義された一般的な原理は、本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなしに他の実施例に適用されることが可能である。したがって本発明はこの中に示された実施例に限定されることを意図したものではなく、しかしこの中に開示された原理および新規な特徴と矛盾のない最も広い範囲に一致されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、無線通信に対して使用される無線端末を示す。
【図２Ａ】図2Ａおよび2Ｂは、受動的構成の可変インダクタを示す。
【図２Ｂ】図2Ａおよび2Ｂは、受動的構成の可変インダクタを示す。
【図３Ａ】図3Ａから3Ｃは、能動的構成の可変インダクタを示す。
【図３Ｂ】図3Ａから3Ｃは、能動的構成の可変インダクタを示す。
【図３Ｃ】図3Ａから3Ｃは、能動的構成の可変インダクタを示す。
【図４Ａ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図４Ｂ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図４Ｃ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図４Ｄ】図4Ａから４Ｄは、可変インダクタに対する２次コンダクタの4種の異なった配置を示す。
【図５】図5は、2個のループを有する可変インダクタを示す。
【図６Ａ】図6Ａから６Ｃは、可変インダクタに対する等価回路を示す。
【図６Ｂ】図6Ａから６Ｃは、可変インダクタに対する等価回路を示す。
【図６Ｃ】図6Ａから６Ｃは、可変インダクタに対する等価回路を示す。
【図７】図7は、Ｎ−ＭＯＳトランジスタを使用してのスイッチの実現を示す。
【図８】図8は、変圧器を使用する可変インダクタの模型を示す。
【図９Ａ】図９Ａから９Ｃは、典型的な可変インダクタに対する直列インダクタンス、直列抵抗、および品質係数それぞれを示す。
【図９Ｂ】図９Ａから９Ｃは、典型的な可変インダクタに対する直列インダクタンス、直列抵抗、および品質係数それぞれを示す。
【図９Ｃ】図９Ａから９Ｃは、典型的な可変インダクタに対する直列インダクタンス、直列抵抗、および品質係数それぞれを示す。
【図１０】図１０は、可変インダクタを使用するＶＣＯを示す。
【図１１】図１１は、図１０のＶＣＯに対する等価回路を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａから１２Ｃは、ループ内に直列コンデンサを有する可変インダクタ１２００に対する等価回路を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ａから１２Ｃは、ループ内に直列コンデンサを有する可変インダクタ１２００に対する等価回路を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ａから１２Ｃは、ループ内に直列コンデンサを有する可変インダクタ１２００に対する等価回路を示す。そして
【図１３】図１３は、可変インダクタを作成するためのプロセスを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路（ＩＣ）であって、
インダクタのための１次コンダクタと、
１次コンダクタに近接してループを形成する２次コンダクタと、そして
２次コンダクタと直列に結合され、そしてループを開きあるいは閉じることが可能なスイッチとを含み、インダクタのインダクタンスはスイッチを使用してループを開きあるいは閉じることによって変化される、
集積回路。
【請求項２】
１次コンダクタは渦巻パターンに形成される請求項１記載の集積回路。
【請求項３】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合された電流源とを含む請求項１記載の集積回路。
【請求項４】
電流源はインダクタのインダクタンスを減少するために２次コンダクタ内の直流が第１の方向に流れることが可能な請求項３記載の集積回路。
【請求項５】
電流源はインダクタのインダクタンスを増加するために２次コンダクタ内の直流が第２の方向に流れることが可能な請求項３記載の集積回路。
【請求項６】
２次コンダクタは１次コンダクタの外側に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項７】
２次コンダクタは１次コンダクタの内側に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項８】
２次コンダクタは１次コンダクタの上の層に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項９】
２次コンダクタは１次コンダクタの下の層に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項１０】
さらに、１次コンダクタに近接して第２のループを形成する３次のコンダクタと、そして
３次のコンダクタと直列に結合されそして第２のループを開きあるいは閉じることが可能な第２のスイッチとを含む、
請求項１記載の集積回路。
【請求項１１】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合されたコンデンサを含む請求項１記載の集積回路。
【請求項１２】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合されたリアクティブ回路エレメントを含む請求項１記載の集積回路。
【請求項１３】
１次コンダクタは低損失金属を使用して作成された請求項１記載の集積回路。
【請求項１４】
２次コンダクタは低損失金属を使用して作成された請求項１記載の集積回路。
【請求項１５】
スイッチは金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタを使用して実現された請求項１記載の集積回路。
【請求項１６】
２次コンダクタは１次コンダクタからあらかじめ設定された距離だけ離れて置かれ、なお、あらかじめ設定された距離は、ループが開かれそして閉じられる場合のインダクタンスの個々の変化の量に基づいて選択される、
請求項１記載の集積回路。
【請求項１７】
さらに、１次コンダクタの２個の端部に結合されたコンデンサを含み、ここでコンデンサおよびインダクタは共振器タンクを形成している請求項１記載の集積回路。
【請求項１８】
インダクタは電圧制御発振器（ＶＣＯ）の部分である請求項１記載の集積回路。
【請求項１９】
インダクタは濾波器の部分である請求項１記載の集積回路。
【請求項２０】
インダクタはインピーダンス整合ネットワークの部分である請求項１記載の集積回路。
【請求項２１】
デバイスであって、
インダクタのための１次コンダクタと、
１次コンダクタに近接してループを形成する２次コンダクタと、そして
２次コンダクタに直列に結合され、そしてループを開きあるいは閉じることが可能なスイッチとを含み、ここでインダクタのインダクタンスはスイッチを用いて閉じそして開くことによって変化されている、
デバイス。
【請求項２２】
さらに、１次コンダクタの２個の端部に結合されたコンデンサを含み、ここでコンデンサおよびインダクタは共振器タンクを形成している
請求項２１記載のデバイス。
【請求項２３】
集積回路（ＩＣ）であって、
インダクタのための１次コンダクタと、
１次コンダクタに近接してループを形成する２次コンダクタと、
２次コンダクタに直列に結合されそしてループを開きあるいは閉じることが可能なスイッチと、ここでインダクタのインダクタンスはスイッチを用いてループを閉じそして開くことによって変えられ、そして
１次コンダクタの２個の端部に結合されたコンデンサとを含み、
ここでコンデンサおよびインダクタは電圧制御発信器（ＶＣＯ）に対する共振器タンクを形成しており、そしてここでＶＣＯは閉じられているおよび開かれているループに対応する２個の周波数で動作可能である、
集積回路。
【請求項２４】
コンデンサは可変コンデンサである請求項２３記載の集積回路。
【請求項２５】
集積回路（ＩＣ）を作成するための方法であって、
インダクタのための１次コンダクタを形成し、
１次コンダクタに近接してループ内に２次コンダクタを形成し、そして
２次コンダクタと直列にスイッチを形成することを含み、
ここでスイッチはインダクタのインダクタンスを変化するためにループを開きあるいは閉じることが可能である、
方法。
【請求項２６】
さらに、電流源を２次コンダクタおよびスイッチと直列に形成することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列にコンデンサを形成することを含む、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
さらに、１次コンダクタに近接して第２のループの中に３次のコンダクタを形成し、そして
３次のコンダクタと直列な、そして第２のループを開きあるいは閉じることが可能な第２のスイッチを形成することを含む、
請求項２５記載の方法。
【請求項１】
集積回路（ＩＣ）であって、
インダクタのための１次コンダクタと、
１次コンダクタに近接してループを形成する２次コンダクタと、そして
２次コンダクタと直列に結合され、そしてループを開きあるいは閉じることが可能なスイッチとを含み、インダクタのインダクタンスはスイッチを使用してループを開きあるいは閉じることによって変化される、
集積回路。
【請求項２】
１次コンダクタは渦巻パターンに形成される請求項１記載の集積回路。
【請求項３】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合された電流源とを含む請求項１記載の集積回路。
【請求項４】
電流源はインダクタのインダクタンスを減少するために２次コンダクタ内の直流が第１の方向に流れることが可能な請求項３記載の集積回路。
【請求項５】
電流源はインダクタのインダクタンスを増加するために２次コンダクタ内の直流が第２の方向に流れることが可能な請求項３記載の集積回路。
【請求項６】
２次コンダクタは１次コンダクタの外側に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項７】
２次コンダクタは１次コンダクタの内側に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項８】
２次コンダクタは１次コンダクタの上の層に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項９】
２次コンダクタは１次コンダクタの下の層に配置される請求項１記載の集積回路。
【請求項１０】
さらに、１次コンダクタに近接して第２のループを形成する３次のコンダクタと、そして
３次のコンダクタと直列に結合されそして第２のループを開きあるいは閉じることが可能な第２のスイッチとを含む、
請求項１記載の集積回路。
【請求項１１】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合されたコンデンサを含む請求項１記載の集積回路。
【請求項１２】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列に結合されたリアクティブ回路エレメントを含む請求項１記載の集積回路。
【請求項１３】
１次コンダクタは低損失金属を使用して作成された請求項１記載の集積回路。
【請求項１４】
２次コンダクタは低損失金属を使用して作成された請求項１記載の集積回路。
【請求項１５】
スイッチは金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタを使用して実現された請求項１記載の集積回路。
【請求項１６】
２次コンダクタは１次コンダクタからあらかじめ設定された距離だけ離れて置かれ、なお、あらかじめ設定された距離は、ループが開かれそして閉じられる場合のインダクタンスの個々の変化の量に基づいて選択される、
請求項１記載の集積回路。
【請求項１７】
さらに、１次コンダクタの２個の端部に結合されたコンデンサを含み、ここでコンデンサおよびインダクタは共振器タンクを形成している請求項１記載の集積回路。
【請求項１８】
インダクタは電圧制御発振器（ＶＣＯ）の部分である請求項１記載の集積回路。
【請求項１９】
インダクタは濾波器の部分である請求項１記載の集積回路。
【請求項２０】
インダクタはインピーダンス整合ネットワークの部分である請求項１記載の集積回路。
【請求項２１】
デバイスであって、
インダクタのための１次コンダクタと、
１次コンダクタに近接してループを形成する２次コンダクタと、そして
２次コンダクタに直列に結合され、そしてループを開きあるいは閉じることが可能なスイッチとを含み、ここでインダクタのインダクタンスはスイッチを用いて閉じそして開くことによって変化されている、
デバイス。
【請求項２２】
さらに、１次コンダクタの２個の端部に結合されたコンデンサを含み、ここでコンデンサおよびインダクタは共振器タンクを形成している
請求項２１記載のデバイス。
【請求項２３】
集積回路（ＩＣ）であって、
インダクタのための１次コンダクタと、
１次コンダクタに近接してループを形成する２次コンダクタと、
２次コンダクタに直列に結合されそしてループを開きあるいは閉じることが可能なスイッチと、ここでインダクタのインダクタンスはスイッチを用いてループを閉じそして開くことによって変えられ、そして
１次コンダクタの２個の端部に結合されたコンデンサとを含み、
ここでコンデンサおよびインダクタは電圧制御発信器（ＶＣＯ）に対する共振器タンクを形成しており、そしてここでＶＣＯは閉じられているおよび開かれているループに対応する２個の周波数で動作可能である、
集積回路。
【請求項２４】
コンデンサは可変コンデンサである請求項２３記載の集積回路。
【請求項２５】
集積回路（ＩＣ）を作成するための方法であって、
インダクタのための１次コンダクタを形成し、
１次コンダクタに近接してループ内に２次コンダクタを形成し、そして
２次コンダクタと直列にスイッチを形成することを含み、
ここでスイッチはインダクタのインダクタンスを変化するためにループを開きあるいは閉じることが可能である、
方法。
【請求項２６】
さらに、電流源を２次コンダクタおよびスイッチと直列に形成することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
さらに、２次コンダクタおよびスイッチと直列にコンデンサを形成することを含む、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
さらに、１次コンダクタに近接して第２のループの中に３次のコンダクタを形成し、そして
３次のコンダクタと直列な、そして第２のループを開きあるいは閉じることが可能な第２のスイッチを形成することを含む、
請求項２５記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【公表番号】特表２００７−５０７１０６（Ｐ２００７−５０７１０６Ａ）
【公表日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２８０４０（Ｐ２００６−５２８０４０）
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９５３０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３４２３９
【国際公開日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９５３０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３４２３９
【国際公開日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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