CN1132309C - 一种阻抗装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻抗装置(5)，它有一个第一导体(10，L₁)与一个第二导体(40，L₂)，这第一与第二导体被放置在彼此相关的位置上，因此它们之间有磁耦合(L₁₂)。本发明还涉及一种控制这一阻抗装置阻抗的方法。这方法包括接收的步骤，在第一导体(10，L₁)里，有第一幅度(I₁)和第一相角(θ₁)的第一电信号，产生有第二幅度(I₂)和第二相角(θ₂)第二电信号。这方法包括发送这第二电信号到第二导体(40，L₁)，并控制所说的第二相角(θ₂)。

Description

一种阻抗装置及其控制方法

本发明的技术领域

本发明涉及一种阻抗装置和一种调节阻抗装置阻抗的方法。本发明还涉及包含有这样一种阻抗装置的电子电路。本发明还涉及一种集成电路芯片。

有关技术的描述

一种电路元件常常被描述为一个阻抗Z，它有一个电阻部分和一个电抗部分。换句话说，一种元件有一个电阻R和一个电抗X。这电抗可以是电容性的或电感性的。电抗X可以包含一个电容性元件和一个电感性元件，这使元件的阻抗呈现为电感性的和电容性的以及电阻性的。

谐振器电路是用在电子电路中诸如滤波器和振荡器元件。US-A-4338582公布了一种谐振电路包含有一个电感器、一个变抗器和一个电阻器与一个场效应晶体管相耦合。场效应晶体管被安置成呈现负阻，用以补偿由变抗器呈现的一个很大的电阻性成份。

由A.Presser发表的“Varactor-Tunable，High-Q MicrowaveFilter”(RCA Review，Vol 42，pp 691-705，1981)得出结论，变抗器的损耗可以用一个有源元件的负阻来补偿。Presser公布了一个被连接成反馈配置的场效应晶体管，用以提供负阻。公布的场效应晶体管与有电阻损耗的变抗器以串联方式连接。

N.M.Nguyen和R.G.Meyer发表的论文“SiIc-CompatibleInductors and LC Passive Filters”(IEE Journal of Solid-stateCircuits，Vol.25，No.4，1990)公布了一个方的螺线形电感器，它用铝制造在硅的基片上。这公布的电感为9.7nH电感器还有15.4欧姆串联电阻，在0.9GHz最大Q-值低于4。这论文中还公布了一个低通滤波器，它包含两个电感器，它们彼此间有互感。虽然约为3的Q-值便可采用，但所公布的电感器性能仍然受到金属电阻的限制。

EP,A2,0 356 109描述了有一个初级绕组和次级绕组的低频电感变压器。一个传感器变压器检测电感变压器的初级绕组中的电流，响应于这检测电流的一个运算放大器被描述用来控制次级绕组中的电流，以提高初级绕组的电感作用。

发明提要

本发明涉及的问题是提供一个能够控制其阻抗的阻抗装置。

本发明还要论及的问题是提供一个优越的高Q-值的电感器。按照现有技术制造的集成电路电感器具有特别低Q-值的缺点。与先前技术相关连的另一问题是集成电路电感器的工作频率受到寄生电容的限制。

本发明还进一步涉及到提供在高频时有优越性能特点的集成电路电感器问题。

实现一种控制电路元件阻抗的方法是本发明的一个目的。有了这样一种方法就能对电路元件的电阻以及电抗进行电子调节。这样的阻抗控制能调节元件的品质因素Q₀，它也能控制元件的谐振频率ω₀，以及控制包含有该元件的任何电路的谐振频率。

本发明的另一个目的是完成一种电感装置，在这种装置中，品质因素是可调的。

完成一种电阻可调的元件亦是本发明的一个目的，本发明的另一个目的是完成一种电抗可调的元件。

为了满足上面所提的各种目的，元件可以包含一个第一端口和一个第二端口，一个第一导体与这两端口相连。端口20与端口30之间元件的阻抗Z_e可以用关系式

         Z_e＝R_e+jX_e来表示，这里R_e是元件的电阻，X_e是元件的电抗。

元件还包含一个第二导体，这第二导体是电磁耦合于第一导体。

按照本发明的方法包括在第一导体中接收第一电信号的步骤。第一电信号有第一幅度和第一相角。一个信号发生器被提供来产生一个第二电信号。信号发生器送第二电信号到第二导体。第二电信号有第二幅度和第二相角。信号发生器包含控制第二相角的装置。

元件的电阻R_e应随第二相角与第一相角之间角差而变化。按照本发明元件的电阻用改变第二相角与第一相角之间角差可使其改变。

第二电信号能响应于第一电信号而产生。换言之，从两个信号的产生响应于一个第三电信号这个意义上说。第二电信号决定于第一电信号。

按照本发明的一个实施例，控制装置包含有一个响应于所说第一信号而产生所说第二电信号的传感器装置。按照本发明的一个实施例，控制装置还包含一个调节信号输入端口。这控制装置设计用来根据这调节信号控制第二相角。

本发明的另一个目标是实现一个有电感的电感装置，其值可以电子调节。本发明的另一目的是实现一个有电阻的电感装置，其值可进行电子调节。借助调节第二信号的幅度和相位而提供的一个调节装置使这些目的均被实现。

本发明的一个追加目的是实现一个包含有一个优越特性的电感装置的集成电路芯片。本发明更进一步目的是实现工作频率高达300MHz以上并有一个改善的Q-值的集成电路电感装置。这些目的采用一个有第一和第二导体、它们之间有电磁耦合的集成电路而达到。按照本发明的一个实施例，第一导体做成螺线形，第二导体也做成螺线形。这第一螺线和第二螺线被相互盘绕，以便在所说电感器之间提供所说的磁耦合。

附图的简要说明

为了容易理解本发明，采用具体例子和参照附图来进行描述，附图有：

图1A是一个电感器的示意表示，按照先前技术，它有一个电感性和电阻性阻抗。

图1B是一个电感器的示意表示，按照先前技术，它有一个电容性以及一个电感性和电阻性阻抗。

图1C说明与先前技术电感器相关的所出现寄生电容原理。

图2示出按照本发明的阻抗装置第一个实施例的示意方框图。

图3A和图3B分别说明有幅度I₁和相角θ₁的第一电信号和一个有第二幅度I₂和第二相角θ₂的第二电信号。

图4是图2中阻抗装置的一种示意表示。

图5是按照本发明的阻抗装置第二个实施例的示意方框图。

图6A是用示于图2、4和5中的阻抗装置得到的电阻性和电抗性阻抗的一个曲线图。

图6B是用示于图2、4和5中的阻抗装置得到的一个产生可变电阻的曲线图。

图7是一个滤波电路的示意方框图，它包含一个按照本发明的电感装置。

图8示出频率范围从800MHz到1000MHz内，一个包含按照本发明电感装置的阻抗网络所显示的阻抗绝对值。

图9是集成电路芯片一部分的一个顶视图，它包含了一个集成变压器，变压器有第一导体被放置在使与第二导体产生一个互感位置。

图10是图9集成电路一部分的一个局部侧视图。

图11是一个带通滤波器的等效电路图，在这里提供了一个按照图10集成电路的阻抗网络。

图12是按照本发明的一个谐振器示意方框图。

图13是图12中谐振器更为详细的示意表示。

实施例的详细说明

在下面的描述中，在不同的实施例中，同样的特性将用相同的数字来指示。第一个实施例

图2示出包含电感器10的一个元件5的示意方框图，它有自感L₁和有效功率损耗，有效功率损耗在图4中用串联电阻R₁来表示。电感器10耦合到第一端20和第二端30。

元件5还包含一个第二电感器40，第二电感器40有自感L₁和一个电阻损耗，电阻损耗在图2中用串联电阻R2来表示。电感器40被放置在与第一电感器10的相关位置上，以便使它们间有电磁耦合。换一句话说，第一电感器10与第二电感器40之间有互感L₁₂。电感器40有端口50和端口60，这两端口与信号发生器70相接。信号发生器70包含一个用于第一控制信号S85的输入端。

信号源86通过其值为R88的源阻抗88，输出第一个振荡电信号到端口20。当第一个电信号例如频率为f₁幅值为₁和相角θ₁的电流I₁被输送到电感器10时，信号发生器70被激活，产生第二个电信号，例如幅值为₂和相角为θ₂的电流I₂加到第二个电感器40上。借助于第一个控制信号，第二个电信号的幅值₂和相角θ₂能被电子控制。这第一个控制信号亦能控制第二个电信号的频率或多个频率。

图3A说明端口20上具有幅值为₁和相角为θ₁的输入信号。图3B说明具有幅值为₂和相角为θ₂的第二个电信号。能控制这第二个相角θ₂与第一相角θ₁有区别，以便给出第一个相角差φ₁。这第一个电的角差φ₁对元件5的阻抗有影响。这在下面将进行详细描述。

当电流I₁加到图2电路的端口20时，电感器10的两端将出现一个响应电压U₁。如上面所描述那样，以第二电流I₂激励第二电感器40为前提条件的电路5的分析给出一个响应函数U₁/I₁＝Z_e，这里Z_e是电路5的阻抗。激励第二电感器40在第一电感器10，响应电感器40中的电信号会产生一个反馈信号，因此影响端口20与30之间电路5的阻抗Z_e。

端口20与30之间电路5的阻抗Z_e可以用关系式

      Z_e＝U₁/I₁＝R_e+jX_e                        (1)

表示。分析揭示

      R_e＝R₁-ωL₁₂(I₂/I₁)sinφ₁               (2)

      X_e＝ωL₁+ωL₁₂(I₂/I₁)cosφ₁             (3)

从方程式(2)可以清楚看到这电阻性或实数项R_e包含有一个决定于角差φ₁＝θ₂-θ₁的项。

这因子sinφ₁＝sin(θ₂-θ₁)对应于角φ₁在某些范围它为正值，对应于角φ₁在另一些范围它为负值。因此，电阻R_e随角φ₁的函数的变化而变化。

同样方程式(3)揭示这电抗X_e随角φ₁的函数的变化而变化。

方程式(1)、(2)和(3)可以被重写为

    Z_e＝R₁+jωL₁+ωL₁₂(I₂/I₁)(-sinφ₁+jcosφ₁)         (4)

    Z_e＝R₁+jωL₁-ωL₁₂(I₂/I₁)sinφ₁+jωL₁₂(I₂/I₁)cosφ₁(5)

在方程式(5)中，开始的两项与角φ₁无关，而最后两项是角φ₁的函数。

这样，方程式(5)可再次重写为

        Z_e＝R₁+jωL₁+R_v+jX_v                        (6)

这里

             R_v＝-ωL₁₂(I₂/I₁)sinφ₁           (7)

             X_e＝ωL₁₂(I₂/I₁)cosφ₁            (8)

在方程式(6)中，这项R_v和X_v清楚地响应于φ₁而变化。

这样，端口20和30之间的电路5的总阻抗可以用关系式

             Z_e＝Z₁+Z_v                         (9)

来表示，这里

             Z₁＝R₁+jωL₁                      (10)

             Z_v＝R_v+jX_v                        (11)

因此按照本发明的电路为提供一个可调的阻抗Z_v有方便的作用，它的值如上面所描述的那样，可用第一控制信号来控制。图4是电路5的示意表示。如方程式(9)和图4所表明的那样，电路5所起的作用是产生一个与可变阻抗Z_v相耦合的阻抗Z₁。

发明者实现了用调节上面所描述的电阻值R_v(参见图4)，使其值接近于电阻值R₁，但符号相反，能控制阻抗装置5所起作用，如同一个可以控制并改善Q值的电感装置。

按照本发明，阻抗装置5可以用来提供负的电阻值R_v。

一个电路的品质因素Q通常定义为电路的电抗和它的等效串联电阻的比值。应用上面品质因素的定义到阻抗装置5，用方程式(1)和(6)可导出

     Q₅＝X_e/R_e＝(ωL₁+X_v)/(R₁+R_v)             (12)

加一个合适的相位角θ₂的第二电信号I₂可提供一个负的电阻值R_v，导致比值(12)的分母接近零。从而品质因素Q₅响应于相角θ₂可以调节，并且用一个合适的相角θ₂电路的品质因素可以得到大大改善。

达到有一个便利的高Q值的电感装置的问题便是这样解决的。

用本发明达到的另一目的是提供一个有高谐振频率的集成电路电感器。

电感器的谐振频率是正比于电感量和伴随于电感器的寄生电容乘积方根的倒数： $f_0=1/\left(\sqrt{\left({\mathrm{LC}}_p\right)}\right)----\left(13\right)$

从方程式(13)可以看到谐振频率f₀受L和C_p乘积的限制。对于一个选定的电感值L，为了提高谐振频率f₀，必须降低寄生电容C_p。因此，对一个选定的电感值L而言，如果L/C_p提高了，谐振频率也被提高。

当电感装置5被采用时，如上所述，所提供的电抗值是能控制的。用方程式(3)中的电抗值X_e来替代方程式(13)中的电抗值L，对谐振频率给出如下的表示式： $f_{05}=1/\sqrt{(L_1+L_{12}{I}_2/I_1\cos {\mathrm{\φ}}_1)*C_p)}----\left(14\right)$

如果角φ₁在-π/2到+π/2的范围内进行调节，可使由电感装置5所提供的电抗值达到最大值，这从图6中可以清楚地看到。通常，电抗值与寄生电容之间的比率增高，对某一确定的电感值，就能给出较高的谐振频率。因而对电感装置5的谐振频率f₀₅可以调到比单个电感器的谐振频率更高的值。

通过在装置5中提供非常低或可忽略电阻损耗的电感10，装置5的作用像一个电抗装置。电抗装置5的电抗是响应于角φ而变化。第二个实施例

按照本发明阻抗装置的第二个实施例呈现在图5中。

一个传感器90促使产生第一个指示器信号S100并传送这第一个指示器信号到控制器120的第一个输入端110。第一个指示器信号S100是响应于第一个电流I₁而产生，以使包含有关于第一个电信号的频率ω₁、幅值₁和相角θ₁的信息。

控制器120包含第二个输入端124用来接收调节信号S130。调节信号S130包含有关于端口20和端口30之间电路5的所期望阻抗Z_e的信息。控制器被安置成响应第一指示器信号S100和调节信号S130产生第一控制信号S85。为了提供第一控制信号S85到信号发生器70，控制器120耦合到信号发生器输入端80。

图6

发明者提出一个装置5，其中当这个阻抗装置的阻抗被测量时，改变其相角φ。测量结果如图6A所示。

为简化对本发明的理解，把测量结果分别示为阻抗Z_φ的电阻部分R_e和电抗部分X_e的曲线。在图6A中，轴140指示相角φ＝θ₂-θ₁，而轴150指示电阻R_e和电抗X_e的值。

从图6A可以看到：当相角φ在零与π之间时，这被测的阻抗装置5的电阻R_e，为负的。因此，R_e的曲线指明了本发明有优越的效应能使电路电阻R_e达到负值。

当相角φ等于π/2时，电阻R_e达到最小值。当相角φ等于零和相角φ等于π时，这测得的电阻值R_e相当于串联电阻R₁。把图6A中R_e的曲线与方程式(6)作一比较，表明电阻值R_e等于串联电阻R₁和可变电阻R_v之和。

把图6A中R_e的图示与方程式(2)进行比较，可得出结论：可变电阻R_v当相角φ等于零和相角φ等于π时，其值为零。

从上所述可以很容易理解当相角φ调到偏离n*π时，实际电阻R_e便增加或减小，这里n是整数。可变电阻R_v，作为相角φ的函数描述在图6B中。可以从图6B中看到，当φ偏离n*π时，R_v偏离零，这里n是整数。整数被定义为正的和负的全部数字0、+1、-1、+2、-2、+3、-3……当相角φ在下列区间时：

          (p-1)*π＜φ＜p*π可变电阻R_v为负值，这里p是一个奇整数，p不为零。因此当相角φ在上面所述的区间时，实际电阻R_e是减小了。

从图6A可以看到当相角φ等于π时，电抗X_e达到最小值。把电抗X_e的曲线与方程式(6)之间相比较表明电抗X_e等于电抗ωL₁与可变电抗X_v的和。

从图6中X_e的图示，根据方程式(3)的分析得出结论当相角φ等于π/2时，X_e＝ωL。当φ的值为nπ/2时，也得到同样的结果，这里n为奇整数。

上面所描述的阻抗装置5的两个实施例均方便地用集成电路提供。包含按照本发明的电感装置的集成电路在本说明书的下面被详细描述。

集成电路可被装配在硅芯片上。按照本发明的一种类型，这样的一种集成电路可以用于通信系统中。阻抗装置可以工作在频率范围由300MHz到30GHz。按照一种较佳的实施例，阻抗装置工作在频率范围从400MHz到3GHz。第三个实施例

从电子电路理论可以得到，由一个电感L与一个电容C并联相耦合的阻抗网络有一个中心频率f_c。如果电感器有一个串联电阻R，其中心频率为： $f_c=1/\left[2\mathrm{\π}\sqrt{\left(\mathrm{LC}\right)}\right]*\sqrt{[1-\left({\mathrm{CR}}^2\right)/L]}----\left(15\right)$ 在中心频率，阻抗网络的总阻抗达到最大值。在其它频率网络的阻抗要低一些。

发明者运用这些知识，设计了一种新颖的、有创造性的包含阻抗装置5的滤波器。

这是作为一个例子，在图7中示出了一个滤波器190，它有一个输入口200耦合到第一放大器级210。第一放大器级210有一个输出口220耦合到阻抗网络230和第二放大器250的输入端240。第二放大器级有一个输出端口254。

阻抗网络230包含一个如本文前面已经描述的阻抗装置5。阻抗装置5的端口20与第一放大器级210的输出端220耦合，而端口30与信号的地耦合。电容装置260与阻抗装置5相并联。

如方程式(3)所指出的那样，阻抗装置5可以被控制提供一个感性电抗(参见图6)。用阻抗装置5与上述的电容260组合，滤波器190将具有带通特性。

应用带通滤波器190在高频电路中，当输入端200的输入信号包含很宽频率范围时，由于滤波器190的作用，选出一个窄频范围信号出现在输出端254成为可能。

如果一个包含的频率覆盖了宽阔的频谱，并有一致的幅度的信号被加到输入端口200上，输出端的信号在中心频率c有最大的幅度，这里阻抗是最大值。

图8示出阻抗网络230在频率从900MHz到950MHz范围内显示的阻抗绝对值。

可以从图8看到阻抗网络230在中心频率f_c提供了一个有利的高阻抗，这里用参数270指示。示于图8的结果是用图2所示的阻抗装置5按图7所示的连接方法得到。在这个例子里，下面的数据被采用：

   L₁＝5nH

   R₁＝50hm

   L₁₂＝1.8nH

       f_c＝922.50MHz

         φ＝4π/45电容器260具有电容为6.26pF。幅值|I₂|与|I₁|之间的关系随频率有一些变化。从图6A可以看到，当φ被选定约为4π/45时，电阻值R_e将接近于零。图7中端口20与地之间阻抗的绝对值在中心频率f_c超过70KOhms。

很容易理解滤波器的响应曲线是表明|V_o/V_i|比率的绝对值，对应于图8所呈现的曲线，这里V_i是输入信号的幅值，V₀是输出信号的幅值。

响应曲线的半功率点，分别在f₁＝922.30MHz和f₂＝922.70MHz，半功率点指在这个点上功率低于峰值3dB。

根据电子电路理论Q-值可以由下式确定：

     Q₀＝f_c/(f₂-f₁)

因此，上面描述的滤波器190提供的品质因素Q_c-值高于2300。

采用按照本发明的阻抗装置5在带通滤波器中作为一个电感装置可提高滤波器的Q值，因而能大大改进滤波器的选择性。

这一点已被注意到：本发明的滤波器用调节电阻值R_e的方法提供了控制滤波器Q-值的可能性。因而本发明的滤波器提供了一个可调的Q-值。按照本发明用调节带通滤波器的Q-值到一个低值，便可得到更宽一些的通带。第四个实施例

按照本发明的第四个实施例，包含阻抗装置5的一个滤波器，用一个集成电路被提供。

图9是电感器10的集成形式的顶视图，它被放置在集成电路280上，以便与第二个电感器40产生电磁耦合。

电感器形成在集成电路芯片280上的第一导体层278内。第一电感器10由第一导体形成，它的大体上形状为一个螺线形，在螺线的外围部分有第一终端20，在螺线的内圈有第二终端30。第二电感器40由第二导体形成，它与第一导体相盘绕。导体10与40的盘绕，使导体之间具有一个有利的大的互感L₁₂。如图9所示的电感器大体上为一个方形螺线。但按照另一个实施例，电感器大体上被盘绕成为圆形螺线。按照另外还有一个实施例，电感器大体上被盘绕成为一个八角形螺线。

图10是集成电路芯片280一个部分的局部侧视图，在半导体基片284的表面上安置了导体10和40。半导体基片包含有一氧化层286，使导体10、40与半导体基片上的电路绝缘。基片包含一层导电层290。为了使导体10和40与其它电路元件相连接，基片284还包含有导电部分和介质部分。图10示出的芯片部分相应于图9中沿虚线A-A的一个剖面。当一个电感器做成集成电路肘，有杂散电容和杂散电阻与电感值L₁相串联和并联。这些损耗在图10中分别被虚线电容器300、310和虚线电阻器320、330表示。当两个电感器如图9所描述那样做成一个集成电路时，导体10与40之间可能有杂散电容(未示出)。在导体之间有这种杂散电容情况下，电感器之间的电磁耦合可能还包含有电容耦合，当调节相角φ时，这一因素必须被考虑。在导体之间存在电容耦合情况下，第一导体10中响应导体40的电信号而产生的反馈信号的相位可能偏离相角θ₂。

图11示出带通滤波器190的一个等效电路图，滤波器有包含按照图9和图10提供的第一导体10和第二导体40的阻抗网络230。上面描述的杂散电阻320和330以及寄生电容300和310都被包括在图11所示的等效电路内。

第二电感器40连同信号发生器70一起存在，使之能够补偿因杂散和损耗阻抗R₁，320，330，300和310所描述的功率损耗一部分或全部。这补偿用调谐上述的可变电阻R_v和可变电抗X_v到所希望的值来达到。在集成电路上安装电感装置5这个有创造性的措施使集成电路的性能得到实质性的改善。

上面所描述的实施例，举了一个集成电路用作带通滤波器的例子。低通滤波器和高通滤波器以及包含一个或几个阻抗装置5的其他集成电路，亦属本发明的范围之内。按照本发明的阻抗装置可以便利地被提供在雷达接收机的滤波器中。第五个实施例

根据谐振理论，应记得：包含电抗元件的电路可以在某个频率使其振荡。振荡频率决定于电路的谐振频率。这谐振频率可以由上面描述的方程式(13)或(15)来确定。

按照本发明的第五个实施例，在这里提出了包含有第一电感器10和第二电感器40的阻抗装置的谐振器400。第一电感器10和第二电感器40之间有一个互感L₁₂，第二电感器40有一个端口50。

在图12中示出了按照本发明的一个谐振器400的原理示意方框图。信号源402经一个信号源阻抗404被耦合到第一电感器10的输入端口20。第一变抗器410连接在端口20与信号地之间。

源阻抗为414的信号源412耦合到第二电感器的端口50。第二变抗器连接在端口50与信号地之间。源412、阻抗414和变抗器440相对应于上面图2所描述的信号源70。因此图12说明电感装置5按照本发明与第一变抗器410相并联。

变抗器440可以被调谐呈现一个电容量，它使相角差φ到一个选定值。因此，角φ可以选定使调节电抗装置5的电抗为一个占优势的电感值。

当起动谐振器电路400时振荡可由信号源402触发，信号源412产生一个信号，它的幅度和相位决定于端口20上信号的幅度与相位。例如，这信号源412可以包含一个双极晶体管，它的基极80被耦合到端口20，它的发射极被耦合到端口50。

变抗器410占优势的容抗Z_c和电抗装置5的感抗Z_e协同工作。谐振频率决定于变抗器的电容和阻抗装置5的电感： $f_{\mathrm{or}}\≈1/\left[\sqrt{(\mathrm{Zc}*\mathrm{Ze})}\right]----\left(16\right)$ 改变第一变抗器410的容抗Z_c就可调节谐振频率f_or。

提供给第二电感器40的信号I₂的相角θ₂可以用改变第二变抗器440的电容来调节。

已如上面所描述的那样相角θ₂的调节，对应于相角差φ的调节，并且阻抗Z_e决定于角φ。因而谐振器的Q-值是依靠第二变抗器440耒进行电子调节。

图13

图13示出一个谐振器电路400实施例的详细原理图。

电源450给电源端口460加一个正的电源电压+Vcc。电源450有一个负极连接到负电源端口470。在这个实施例中，所示的端口470与信号地相接。

晶体管480具有其集电极与端460相连，它的发射极连接到另一个晶体管490的基极。电阻器500接在这第一晶体管480的集电极和基极之间。另一个电阻器510连接在这个晶体管基极和地之间。

第二个晶体管490的集电极接到正电源端460。它的发射极经由电阻器520和电容器530被接到第二电感器40的端口50。电感器40的另一端口60与信号地相接。

第一晶体管480的基极经电客器540接到第一电感器10的端口20，一个电容器550和一个电阻器560串接在端口20与信号地之间。一个可变电容装置410被耦合在端口20与信号地之间。

另一个可变电容装置440被耦合在端口50与信号地之间。

可变电容装置440是一个变抗器440。按照一个实施例，变抗器440包含一个变容二极管610，它的阳极接信号地，它的阴极经一个电容器620接到端口50。一个电压源600接到变容二极管，在变容二极管两端加一个反向直流电压。因此，由变容二极管所提供的电容量响应于电压源600所加的电压而发生变化。电压源600包含一个控制输入端口630以便随控制信号的变化改变其直流电压。

可变电容装置410是一个变抗器。按照一个实施例，变抗器410包含一个变容二极管640，它的阳极接信号地，它的阴极经一个电容器650接到端口20。有一个控制输入口670的直流电压源660，提供一个反向直流电压在二极管640两端，其电压随加到控制输入端口670的控制信号而变化。

电阻器570和电容器580相并联接在晶体管490发射极和信号地之间。晶体管490的发射极接到输出端590。

当电源450被接上，电源两端460和470供给电压Vcc时，由于通过元件500、510和元件540、550、560、410和10的电压分压，端口20与地之间将出现电压U₁。谐振电路将开始，在大体上由电感装置5的阻抗Z_e和电容装置410的电容确定的振荡频率上振荡。

在振荡期间，信号电压U₁将振荡，电阻器510上的电压随电压U₁而变化，晶体管480放大加在它的基极上的信号。被放大的信号加到晶体管490的基极，它又依次把相应的信号加到端口590。

因此端口590上的信号u_o是相应于信号电压U₁的一个放大了的信号。

晶体管490提供的信号电流i_T被分为电流i₃、电流i₄和电流i₅。

响应于电流i₃，通过第二电感器40则有电流为i₂。电流i₂的相角θ₂可以响应于电容装置440的电容进行调节。

第二电流i₂的幅度，由调节晶体管480和490到一个适当的放大程度来确定。

因此，当电压u₁振荡时，将会被提供一个一定幅度I₂和一定相角θ₂的振荡电流i₂在第二电感器40。

响应于第一信号u₁，第二电流i₂的供给使电路有良好的性能，这已在上面有关的图2到图6中进行描述。

谐振器电路400方便地做成带集成电感器的集成电路，这已在上面有关的图9中进行描述。

Claims (40)

1.一种控制电路元件(5)的阻抗装置的阻抗的方法，所述电路元件有一个电阻(R_e)和一个电抗(L_e)；阻抗装置包含有一个第一导体(10，L₁)和一个第二导体(40，L₂)，这第一和第二导体被定位在彼此足够接近的位置上，以使它们之间有电磁耦合(L₁₂)；这方法包含的步骤有：

在第一导体(10，L₁)中接收一个第一电信号，该第一电信号有第一幅度(I₁)和第一相角(θ₁)；

由信号发生器(70)产生一个有第二幅度(I₂)和第二相角(θ₂)的第二电信号；

传送第二电信号到第二导体(40，L₂)；和

控制所说第二相角(θ₂)，这样使所说电阻(R_e)被改变。

2.按照权利要求1的方法，其中产生所说第二电信号的步骤包括：

响应于所说第一电信号，产生一个第一控制信号(S₈₅)，以控制第二电信号的第二幅度(I₂)和第二相角(θ₂)。

3.按照权利要求1的方法，还包括步骤为：

相对于所说第一相角，调节所说第二相角，这样实现所说阻抗的电阻分量的调节。

4.按照权利要求1的方法，还包括步骤为：

相对于所说第一相角，调节所说第二相角，这样使所说第一相角(θ₁)与所说第二相角(θ₂)之间提供一个相差(φ)。

5.按照权利要求1的方法，还包括步骤为：

相对于所说第一相角，调节所说第二相角，这样实现所说阻抗的电抗分量的调节。

6.按照上述权利要求5的方法，还包括步骤为：

保持一个预定的相差(φ)，其中所述的相差(φ)是在所说第二相角(θ₂)与所说第一相角(θ₁)之间的差。

7.在一个电路元件(5)的阻抗装置中控制所说阻抗装置的阻抗的方法，所述电路元件有一个电阻(R_e)和一个电抗(L_e)；阻抗装置(5)有一个第一导体(10，L₁)和一个第二导体(40，L₂)，这第一和第二导体在它们之间有一个相互的电磁耦合(L₁₂)；所说方法包括步骤有：

产生一个有第一幅度(I₁)和第一相角(θ₁)的第一信号；

提供所说第一信号到所说第一导体(10，L₁)；

对应于所说第一信号，产生一前馈信号(i_T)；

响应于所说前馈信号产生一个第二信号，所说第二信号有一个第二幅度(I₂)和一个第二相角(θ₂)；

提供所说第二信号到所说第二导体(40，L₂)；和

控制所说第二相角(θ₂)，使所说电阻(R_e)被改变。

8.按照权利要求7的方法，其中控制所说第二相角(θ₂)的步骤包括：

控制所说第二相角(θ₂)，这样使所说第一相角(θ₁)与所说第二相角(θ₂)之间提供一个相差(φ)。

9.按照权利要求7的方法，其中控制所说第二相角(θ₂)的步骤包括：

提供所说前馈信号(i_T)到一个控制装置(440)，这控制装置有一个控制信号输入端口(630)；

响应于所说控制信号对所说第二相角(θ₂)产生影响。

10.可用按照上述权利要求任一权利要求的一种方法在一个高频谐振器中。

11.可用按照权利要求1-9的任一权利要求的一种方法在一个滤波器中。

12.可用按照权利要求1-9的任一权利要求的一种方法在一台无线电接收机中。

13.一种有一个电阻(R_e)和一个电抗(L_e)的阻抗装置(5)；这阻抗装置包括：

一个第一导体(10，L₁)被用来接收一个有第一幅度(I₁)和第一相角(θ₁)的第一电信号；

一个第二导体(40，L₂)，所说第二导体被置于相对于所说第一导体的位置，这样在所说第一和第二导体之间提供磁耦合(L₁₂)；

一个信号发生器(70)被激励产生一个第二电信号，所说第二电信号有一个第二幅度(I₂)和一个第二相角(θ₂)；

所说信号发生器被耦合到所说第二导体(40，L₂)用于把所说第二电信号供给所说第二导体(40，L₂)；

其中所说信号发生器是设计用来控制第二相角(θ₂)，这样使所说电阻(R_e)被改变。

14.一种电路元件(5)有一个电阻(R_e)和一个电抗(L_e)，这元件有第一端口(20)和第二端口(30)，为接收有第一幅度(I₁)和第一相角(θ₁)的第一电信号，这元件包括：

耦合于第一端口(20)和第二端口(30)的一个第一导体(10，L₁)；

一个第二导体(40，L₂)，所说的第二导体是被电磁耦合(L₁₂)于所说的第一导体；

为了产生对应于所说第一电信号的指示器信号(i_T)的一个传感器(90；480，490)；

为了控制元件阻抗的一个控制器(120，70；440，480)，所说控制器有接收所说指示器信号的第一输入口(110)和接收可调置位信号的第二输入口(630)，所说控制器是设计用来产生响应于所说指示器信号和所说置位信号的一个第二电信号，所说第二电信号有一个第二幅度(I₂)和一个第二相角(θ₂)；

所说控制器被耦合到所说第二导体(40，L₂)，为了提供所说第二电信号到所说第二导体(40，L₂)；

所说控制器包含用于控制所说第二相角的装置(440)。

15.按照权利要求13或14的电路元件，其中所说第一导体是一个电感器，而其中所说第二导体是一个电感器。

16.按照权利要求13或14的电路元件，其中所说控制器是设计用来产生所说第二电信号以便使所说电阻(R_e)被改变。

17.一种电路元件(5)的电感装置，该电路元件(5)有一个第一端口(20)和一个第二端口(30)，电感装置有一个电阻(R_e)和一个电抗(L_e)；电感装置包括：

耦合在端口(20，30)的一个第一电感器(10，L₁)，用于接收有第一幅度(I₁)和第一相角(θ₁)的第一振荡电信号；

一个第二电感器(40，L₂)，所说的第二电感器具有到所说的第一电感器的互感电磁耦合(L₁₂)；

一个信号发生器(70；490，450；412，440)，用于产生一个决定于所说第一电信号的第二振荡电信号，所说第二电信号有一个第二幅度(I₂)和一个第二相角(θ₂)；

所说信号发生器(70；490，450)是把所说第二振荡电信号供给所说第二电感器(40，L₂)，使在第一电感器产生一个响应于第二振荡电信号的反馈信号；

这里所说信号发生器包括用来控制所说的第二相角(θ₂)的装置(440)。

18.按照权利要求17的电感装置(5)，其中所说控制装置是设计用来控制第二相角(θ₂)，使所说电阻(R_e)被改变。

19.按照权利要求17或18的电感装置(5)，其中

所说信号发生器(70；490，450)设计把所说第二电信号供给所说第二电感器(40，L₂)，使所说第一相角(θ₁)与所说的第二相角(θ₂)之间产生一个相差(φ)，用来控制电感装置的电阻。

20.按照权利要求19的电感装置(5)，其中所说控制装置(440)设计用来控制相差(φ)到一个偏离零的预置值，使所说电阻(R_e)被改变。

21.按照权利要求19的电感装置(5)，其中所说控制装置设计用来控制相差(φ)到一个偏离零的预置值，使所说电阻(R_e)被减小。

22.按照权利要求19的电感装置(5)，其中所说控制装置设计用来调节控制相差(φ)到一个偏离零的值，使所说电阻(R_e)被改变。

23.按照权利要求19的电感装置(5)，其中所说信号发生器设计用来调节控制相差(φ)到一个偏离零的值，使所说电阻(R_e)被减小。

24.按照权利要求19的电感装置(5)，其中所说信号发生器设计用来产生所说第二电信号，这样相差(φ)被控制到偏离n*π，这里n是一个整数。

25。按照权利要求19的电感装置(5)，其中所说信号发生器是用来产生所说第二电信号，这样相差(φ)被控制在下列区域内的一个值

        (p-1)*π＜φ＜p*π这里p是一个奇数，p不为零。

26.按照权利要求19的电感装置(5)，其中所说信号发生器是用来产生响应于所说第一电信号的所说第二电信号。

27.按照权利要求17-25中的任一权利要求的电感装置(5)，其中

所说的第一电感器有一个第二电阻值(R₁)；

所说电磁耦合电感器被安排来产生一个第三电阻值(R_v)；

在第一和第二端口之间的所说第一电阻值(R_e)大体上是所说第一电阻值(R₁)和所说第二电阻值(R_v)之和。

28.按照权利要求17-25中的任一权利要求的电感装置(5)，其中

所说的第一电感器有一个第二电抗值(X₁)；

所说电磁耦合电感器被安排来产生一个第三电抗值(X_v)；

在第一和第二端口之间的所说第一电抗值(X_e)取决于所说第二电抗值(X₁)和所说第三电抗值(X_v)。

29.按照权利要求17-25中的任一权利要求的电感装置(5)，包括：

一个传感器装置(550，560，480，490)，用于产生响应于所说第一电信号的所说第二电信号。

30.按照权利要求17-25中的任一权利要求的电感装置(5)，其中所说控制装置(440)包括：

一个为调节信号的输入口(630)；

所说控制装置(440)是设计用来控制响应于所说调节信号的所说第二相角(θ₂)。

31.一种集成电路芯片包含有按照权利要求17-25中任一权利要求的电感装置(5)。

32.按照权利要求31的集成电路芯片，其中

所说第一电感器包括形状为螺线形的一个导体；和

所说第二电感器包括形状为螺线形的一个导体；

所说第一螺线和所说第二螺线是相互盘绕。

33.按照权利要求31或32的集成电路芯片，其中

所说第一电感器包括形状为螺线形的一个导体；和

所说第二电感器包括形状为螺线形的一个导体；和

所说第一螺线和所说第二螺线被做成扁平状的螺线。

34.按照权利要求32的集成电路芯片，其中所说螺线是环形的。

35.按照权利要求32的集成电路芯片，其中所说螺线是方形的。

36.一种可以电子频率调谐的谐振电路包括：

一个按照权利要求17-25和32中任一权利要求的电感装置(5)，该电感装置有一个第一电感值(L_ekv)；

一个有第一电容值的电容装置，所说第一电容值可被进行电子调节；

所说电容装置与所说电感装置互相耦合，这样在一个取决于所说第一电容值和所说第一电感值(L_ekv)的选定频率谐振。

37.按照权利要求36的谐振电路，其中所说选定频率取决于所说相差(φ)。

38.一种振荡器电路包括：

按照权利要求17-25和36中任一权利要求的一个电感装置(5)。

39.一种滤波器电路包括：

按照权利要求17-25和36中任一权利要求的一个电感装置(5)。

40.按照权利要求17-25和36之一的滤波器电路，还包括：

一个电容装置(260，410)，它与所说电感装置(5)并联连接。

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