[发明专利]电可变电感器,相关的可调滤波器和方法

说明书

本发明涉及无线通信领域，更具体地涉及电感器和可变电感器，调谐和可调的射频(RF)滤波器及相关方法。

诸如可变电感器或者可变电容器这样的可变电抗器或者可变电抗的电子元件在无线电电子方面对于调谐目的(改变频率)是重要的。它们可以机械地或者电子地改变，并且用于处理从小信号到大信号的各类能级信号和功率控制应用。它们可以在元件可用的任何频率下被应用，从音频到射频(RF)频谱的极高端。

在射频电路中电感器是用于广泛各类用途的基础电磁元件。具有大电感值的电感器典型地包括缠绕大电介质或者铁磁芯的线圈，并且用于谐振电路、滤波器、变压器和其他设备。射频电感器典型地是具有空的或者铁氧体磁心的螺旋线圈。铁磁性的芯材对于射频和微波频率基本上不导电，而铁磁性的芯材通常对于低频率是导电的金属材料。

可变电抗器可以包含可以导通、介电或磁性的偏磁介质。其例子是在半导体介质中的电荷分离，如在变容二极管或参量二极管中完成的。在这个设备中，介质是半导体，偏置是在其上施加的DC电势。变容二极管是用于射频电路中的电子调谐的广泛且经济的手段。但是，因为例如这些变容二极管由于电压的限制并不适合用于高射频功率级别，并且在某些情况下需要可变电感，所以对于那些调谐的需求来说变容二极管的使用是受限的。

例如，Abramov的美国专利No.6,005,467涉及一种可微调的电感器，包括：具有分离的引线端子的支撑衬底；在多匝的连续路径上由安装在衬底上的电导部件限定的线圈，所述多匝形成了围绕在引线端子之间延伸的轴的绕组；以及电导短路元件，其在线圈的至少两个相邻绕组之间延伸和电连接，以使得能够选择性地包含和消除绕组之一。在导体或短路元件中制造切口来微调电感器。

此外，Goldberg等人的美国专利No.5,450,052名称为“Magneticallyvariable inductor for high power audio and radio frequency applications”。该专利公开了一种用于高功率和高频率应用的磁性可变电感器，其包括：其中具有磁芯的螺线圈，同轴地设置在导体周围以传送高功率、高频率信号；以及与螺线圈耦合的可变电流源，从而对通过螺线圈的电流的操控产生该导体的可变电感。

机械电感器包括可变电感器、具有可移动铁氧体环的线圈，或辊类型，在该辊类型中，螺旋体相对于“辊”抽头旋转。对于非机械电可变电感器的选择可能更加受限。可调电感器领域的当前状况通常包括例如：可能具有细精度、快速度和低功率处理的变容固定导体组合；体积大、可能具有粗精度、中速度且能提供高功率处理的继电器；以及体积大、可能具有细精度、低速度和高功率处理的电机驱动类型。但是，没有细精度、高速度和高功率处理的组合。

需要具有实用尺寸和构造的电可变、可调整或可调谐的电感器，其具有高Q/效率、细精度、高速度和高功率处理特征。这样的可调电感器可以用作天线预选器和/或后选器滤波器，并且其在需要快速重调的应用中特别有吸引力。另一种需求是对于天线负载，如对于调谐小偶级天线或鞭状天线。

鉴于上述背景，因此本发明的目的是提供一种具有细精度、高速度和高功率处理组合的电可调电感设备。

本发明的这个和其它的目的、特征和优势由一种电可调的电感设备提供，其包括电磁体，该电磁体包括电磁芯和与该电磁芯合作来限定相对磁极以产生可变磁场的偏置或调谐线圈。电感器是基于可变磁场可调的，并且包括：电感器芯，具有螺线管形状且固定在与所述电磁体的相对磁极相邻的位置处；和电感器或信号线圈，围绕在电感器芯的至少一部分上。

所述电磁芯可包括一对相对的管脚(leg)和在其间的限定马蹄形的弯曲(bight)部分。所述电感器芯可定位于所述电磁芯的相对管脚的端部之间，且所述调谐线圈可围绕所述电磁芯的所述弯曲部分。

所述电磁芯可包括硅钢磁芯，并且电感器芯可包括铁氧体芯或镍锌铁氧体芯。射频(RF)馈送端可以连接到信号线圈，并且其间连接有电容器。

另一方面旨在一种带阻(band stop)可调滤波器，其包括具有电磁体的电可调的电感设备，该电磁体包括电磁芯和与该电磁芯合作来限定相对磁极的调谐线圈。可调电感器包括：电感器芯，具有螺线管形状且固定在与所述电磁体的相对磁极相邻的位置处；和信号线圈，围绕在电感器芯的至少一部分上。射频(RF)馈送端与信号线圈相连，而控制信号馈送端和调谐线圈相连。