專利名稱：電感系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電感系統、一種包括電感系統的印刷電路板、包括具有電感系統的濾波器的調諧器以及制造電感系統的方法。
這種電感系統的例子是線圈、芯片電感器等。調諧器例如形成電視接收機的一部分。
現有技術的電感系統可從US6163300中知道，其在圖2中公開了一種芯片電感器，在其圖6中公開了一種螺旋線圈，并且在其
圖17-19中公開了一種圖形線圈。
在電視接收機中的調諧器中，需要具有相對大的電感值的電感系統。當通過將螺旋線圈安裝在印刷電路板上來實現這種相對大電感值時，這種螺旋線圈具有相對大的物理尺寸。這就在印刷電路板上給其它元件留下很小的空間，或者印刷電路板必須做成相對大的尺寸。當通過在印刷電路板中印刷圖形線圈來實現這種相對大電感值時，這個圖形線圈具有相對大的物理尺寸。這就在印刷電路板中給其它印刷留下較小的空間，或者印刷電路板必須做成相對大的尺寸。
已知的電感系統是不利的，除其它因素之外，這是由于，對于相對大的電感值來說，具有相對大的尺寸。
因此，本發明的目的是提供一種電感系統，對于相對大的電感值，其具有相對小的尺寸。
本發明的其它目的是提供包括電感系統的印刷電路板，對于相對大的電感值，其具有相對小的尺寸；提供一種包括具有電感系統的濾波器的調諧器，對于相對大的電感值，其具有相對小的尺寸；提供一種制造電感系統的方法，對于相對大的電感值，其具有相對小的尺寸。
根據本發明的電感系統包括印刷線圈形式的第一部分，其包括由至少一個軌跡寬度和至少一個線匝間隔限定的多個線匝；和非印刷線圈形式的第二部分；其中印刷線圈和非印刷線圈串聯耦合在一起。
通過串聯耦合印刷線圈(例如圖形線圈等)和非印刷線圈(例如芯片電感器等)，兩種線圈的電感值增加，導致電感系統具有相對大的電感值。因而，兩個線圈串聯耦合，從而使電感系統的電感值比每個單獨線圈的每個電感值大。由于第一部分是印刷的，因此位于印刷電路板中，第二部分是非印刷的，因此安裝在印刷電路板上，該電感系統有效地利用了可獲得的空間，并且具有相對小的尺寸。
應該指出的是，US6307440 B1公開了一種電感系統，其具有在印刷電路板中的圖形線圈和安裝在印刷電路板上的空心線圈(air-core)。然而，這些線圈并聯耦合，從而通過調節空心線圈相對于印刷電路板的角度來調節振蕩器電路的振蕩頻率。這兩個線圈各包括半匝或以上和小于一匝，因此不由至少一個線匝間隔限定，這是因為線匝間隔需要線圈具有大于1的線匝。因而，這種電感系統不包括串聯耦合的線圈，并且沒有設計成、適合于或設置成使電感系統的電感值大于單獨線圈的單獨電感值。
根據本發明的電感系統的第一實施例由權利要求2限定。通過包括另外數量的線匝的空心線圈(air coil)來實現非印刷線圈，所述另外數量的線匝是由至少一個線直徑和至少一個線圈直徑限定的，從而可以將非印刷線圈磁性地耦合到其它元件和/或印刷電路板的其它部分上。
根據本發明的電感系統的第二實施例由權利要求3限定。該電感系統的總電感基本上等于印刷線圈的電感加上空心線圈的電感加上互感。因此，該電感系統的電感值可以做成大于兩個線圈的電感值的總和，這取決于互感的符號。
根據本發明的電感系統的第三實施例由權利要求4限定。可以通過組合右旋空心線圈或左旋空心線圈與順時針印刷線圈或逆時針印刷線圈并通過選擇空心線圈的長度來選擇互感的值，并且隨著空心線圈的長度而增加，直到達到印刷線圈和空心線圈之間的最大重疊面積為止。
根據本發明的電感系統的第四實施例由權利要求5限定。線匝的數量進一步由中心路徑的直徑和調諧方向(順時針或逆時針)來限定，并且線匝的數量進一步由調諧取向(右轉或左轉)來限定，從而產生更多的設計選擇方案。
根據本發明的電感系統的第五實施例由權利要求6限定。非印刷線圈的一端耦合到印刷線圈的中心端，非印刷線圈的另一端和印刷線圈的外端構成電感系統的端部，這兩個線圈以緊湊方式耦合在一起。
根據本發明的電感系統的第六實施例由權利要求7限定。印刷線圈可以印刷在印刷電路板的內層或外層上，從而具有更多的設計選擇方案，并且使用的層的種類是對電感系統的功能有很小的影響。
在不脫離本發明的范圍的情況下，印刷線圈可以是圓柱形、矩形、六邊形等，并且空心線圈可以是圓柱形、矩形、六邊形等。因此，術語“匝”可以是圓形匝種類、矩形匝種類、六邊形匝種類等。
根據本發明的印刷電路板、根據本發明的調諧器以及根據本發明的方法的實施例與根據本發明的電感系統的實施例相對應。
本發明基于以下認識避免使用大印刷線圈和大非印刷線圈；并且基于以下基本思想即，兩種線圈可以通過將它們串聯耦合而有效地組合。
本發明解決了該問題，提供一種電感系統，對于相對大的電感值，其具有相對小的尺寸，并且在有效地使用可獲得的空間這方面是有利的。
本發明的這些和其它方案將在下面參照附圖進行說明。
附圖中圖1表示根據本發明的電感系統的方框圖形式；圖2表示根據本發明的另一電感系統的方框圖形式；圖3表示根據本發明的調諧器的方框圖形式；和圖4表示印刷線圈和空心線圈的示意頂視圖。
圖1所示的根據本發明的電感系統1包括被印刷在印刷電路板13上的印刷線圈11以及安裝在印刷電路板13上的空心線圈12。兩個線圈11、12串聯耦合，空心線圈12的一端耦合到印刷線圈11的中心端，空心線圈12的另一端和印刷線圈11的外端形成電感系統1的端部。
圖2所示的根據本發明的電感系統2包括印刷在印刷電路板23上的印刷線圈21和安裝在印刷電路板23上的空心線圈22。兩個線圈21、22串聯耦合，空心線圈22的一端耦合到印刷線圈21的外端，空心線圈22的另一端和印刷線圈21的內端形成電感系統2的端部。
圖3所示的根據本發明的調諧器包括將要耦合到天線或電纜或衛星接收機等上的天線輸入端31。天線輸入端31耦合到濾波器32的輸入端，濾波器32的輸出端耦合到放大器33的輸入端，放大器33的輸出端耦合到帶通濾波器34的輸入端，帶通濾波器34的輸出端耦合到混合器35的輸入端，等。濾波器32包括耦合在濾波器32的輸入端和輸出端之間的線圈36。濾波器32還包括耦合在濾波器32的輸出端和地之間的線圈37，以及與線圈37并聯耦合的串聯電路，該串聯電路包括可變電容器38和電容器39。這個串聯電路的公共點經電阻器40耦合到用于接收控制電壓的控制輸入端，用于為了調諧目的而調節可變電容器38。每一個線圈36和37可與圖1或2所示的電感系統1或2相對應。帶通濾波器34還可包括電感系統1或2。
圖4所示的印刷線圈11和空心線圈12的頂視圖包括具有半徑(R2)的印刷線圈11和具有線圈直徑(D)和長度(L)的空心線圈12。重疊區域50、51、52包括具有等于0.5LR2sin()的表面面積的第一三角形50、具有等于0.5(R2)2的表面面積的圓環段51、以及具有等于0.5DR2sin(θ)的表面面積的第二三角形52。
印刷線圈11包括由至少一個軌跡寬度(w)和至少一個線匝間隔(s)限定的多個(n)線匝。空心線圈12包括由至少一個線直徑(W)和至少一個線圈直徑(D)限定的另外數量(T)的線匝。線匝的數量(n)進一步由中心路徑的直徑(R1)和調諧方向(d是順時針或逆時針)限定，線匝的另外數量(T)進一步由調諧取向(0是左或右)限定。中心路徑的直徑(R1)與最內路徑的直徑相對應，半徑(R2)與最外路徑的直徑的一半相對應。電感系統1的總電感基本上等于印刷線圈11的電感加上空心線圈12的電感加上互感。通過組合右旋空心線圈或左旋空心線圈與順時針印刷線圈或逆時針印刷線圈并通過選擇空心線圈12的長度(L)來選擇互感的值，其中互感隨著空心線圈12的長度(L)而增加，直到達到印刷線圈11和空心線圈12之間的最大重疊區域(50，51，52)為止。對于與順時針印刷線圈11相組合的右旋空心線圈12和對于與逆時針印刷線圈11相組合的左旋空心線圈12來說，互感是相對大的負值。對于空心線圈與印刷線圈的其它組合，對于具有相對低數量(T)線匝的空心線圈來說互感是稍微負的，對于具有增加數量的線匝(T)互感逐漸變為正的。互感相對獨立于用于印刷線圈11的層(內層或外層)的種類。
印刷線圈11的電感值應該例如至多是電感系統1的電感值的1/3，從而避免印刷電路板因素如刻蝕精度和介電常數等的擴展具有太大的影響。當在100MHz區域內使用時，空心線圈12可具有大約200nH的電感和大約100的品質因素Q，印刷線圈11可具有大約150nH的電感和大約65的品質因素Q，電感系統具有大約350nH的電感和大約84的品質因素Q。
在不脫離本發明的范圍的情況下，印刷線圈11、21可以是圓柱形、矩形、六邊形等，空心線圈12、22可以是圓柱形、矩形、六邊形等，因此，術語“匝”可以是圓形匝種類、矩形匝種類、六邊形匝種類等。
例如在“對于A”和“對于B”中的表述“對于”不排除可以“對于C”同時執行或不執行其它功能。表述“X耦合到Y”和“在X和Y之間耦合”和“耦合X和Y”等不排除元件Z位于X和Y之間。表述“P包括Q”和“包括Q的P”等不排除同時包括/包含元件R。
應該指出的是，上述實施例只是示意性的，并不限制本發明，并且本領域金屬人員可以設計很多替換實施例而不會脫離所附權利要求的范圍。在權利要求書中，置于括號內的任何參考標記不應該構成對權利要求的限制。使用動詞“包括”及其變化形式不排除存在權利要求中所述以外的其它元件或步驟。在元件前面的冠詞“一”和“一個”不排除存在多個這種元件。在相互不同的從屬權利要求中陳述某些措施不表示不能有利地使用這些措施的組合。
本發明基于以下認識避免使用大印刷線圈和大非印刷線圈；并且基于以下基本思想即，兩種線圈可以通過將它們串聯耦合而有效地組合。
本發明解決了該問題，提供一種電感系統，對于相對大的電感值，其具有相對小的尺寸，并且在有效地使用可獲得的空間這方面是有利的。
權利要求
1.一種電感系統(1，2)包括印刷線圈(11，21)形式的第一部分，其包括由至少一個軌跡寬度和至少一個線匝間隔限定的多個線匝；和非印刷線圈(12，22)形式的第二部分；其中印刷線圈(11，21)和非印刷線圈(12，22)串聯耦合在一起。
2.根據權利要求1的電感系統(1，2)，其中非印刷線圈(12，22)包括空心線圈，該空心線圈包括由至少一個線直徑和至少一個線圈直徑(D)限定的另外數量的線匝。
3.根據權利要求2的電感系統(1，2)，其中該電感系統(1，2)的總電感基本上等于印刷線圈(11，21)的電感加上空心線圈的電感加上互感。
4.根據權利要求3的電感系統(1，2)，其中通過組合右旋空心線圈或左旋空心線圈與順時針印刷線圈或逆時針印刷線圈并通過選擇空心線圈的長度(L)來選擇互感的值，并且互感隨著空心線圈的長度(L)而增加，直到達到印刷線圈(11，21)和空心線圈之間的最大重疊區域(50，51，52)為止。
5.根據權利要求2的電感系統(1，2)，其中線匝的數量進一步由中心路徑的直徑(R1)和調諧方向來限定，并且線匝的另外數量進一步由調諧取向來限定。
6.根據權利要求1的電感系統(1)，其中非印刷線圈(12)的一端耦合到印刷線圈(11)的中心端，非印刷線圈(12)的另一端和印刷線圈(11)的外端構成電感系統(1)的端部。
7.根據權利要求1的電感系統(1，2)，其中印刷線圈(11，21)被印刷在印刷電路板(13，23)的內層或外層上。
8.一種印刷電路板(13，23)，其包括電感系統(1，2)，所述電感系統包括印刷線圈(11，21)形式的第一部分，其包括由至少一個軌跡寬度和至少一個線匝間隔限定的多個線匝；和非印刷線圈(12，22)形式的第二部分；其中印刷線圈(11，21)和非印刷線圈(12，22)串聯耦合在一起，并且印刷線圈(11，21)被印刷在印刷電路板(13，23)的內層或外層上。
9.一種調諧器(3)，其包括電感系統(1，2)，所述電感系統包括印刷線圈(11，21)形式的第一部分，其包括由至少一個軌跡寬度和至少一個線匝間隔限定的多個線匝；和非印刷線圈(12，22)形式的第二部分；其中印刷線圈(11，21)和非印刷線圈(12，22)串聯耦合在一起。
10.一種制造電感系統(1，2)的方法，包括以下步驟制造印刷線圈(11，21)形式的第一部分，其包括由至少一個軌跡寬度和至少一個線匝間隔限定的多個線匝；和制造非印刷線圈(12，22)形式的第二部分；以及將印刷線圈(11，21)和非印刷線圈(12，22)串聯耦合在一起。
全文摘要
一種包括彼此串聯耦合在一起的印刷線圈(11，21)形式的第一部分和非印刷線圈(12，22)形式的第二部分的電感系統(1，2)可具有相對大的電感值和仍然具有相對小的尺寸。非印刷線圈(12、22)包括空心線圈。該電感系統(1，2)的總電感基本上等于印刷線圈(11，21)的電感加上空心線圈的電感加上互感，這取決于印刷線圈(11，21)和空心線圈之間的重疊區域。非印刷線圈(12)的一端耦合到印刷線圈(11)的中心端，非印刷線圈(12)的另一端和印刷線圈(11)的外端構成電感系統(1)的端部，從而緊湊地耦合兩個線圈(11，12)。
文檔編號H01Q21/30GK1823396SQ200480019970
公開日2006年8月23日 申請日期2004年6月28日 優先權日2003年7月11日
發明者K·Y·林, S·H·李 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司