DE112013002919B4

DE112013002919B4 - Akustische Volumenwellenresonator-Abstimmschaltungen

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Publication number: DE112013002919B4
Application number: DE112013002919.7T
Authority: DE
Inventors: Saravana Maruthamuthu; Thorsten Meyer; Pablo Herrero; Andreas Wolter
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2024-06-13
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: CN104471864A; US9819327B2; WO2014209307A1; JP6133504B2; TWI617136B; JP2016522656A; TW201501465A; KR101712976B1; US20150333401A1; CN104471864B; KR20150045956A; DE112013002919T5

Abstract

Ein mobiles Kommunikationsgerät, Folgendes umfassend:eine Antenne (114);eine Senderschaltung (802), die einen Ausgabe-Port (104) aufweist;eine Abstimmschaltung (106) mit einem oder mehreren akustischen Volumenwellenresonatoren, BAWR (110), einem mit der Antenne (114) verbundenen Antennen-Port (112), einem mit dem Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802) verbundenem Sender-Port (108), und einem Steuer-Port (116); undeiner Steuerschaltung (118), die mit dem Steuer-Port (116) verbunden ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Impedanz der Abstimmschaltung (106) anzupassen, über eine Anpassung eines BAWR (110), zumindest teilweise auf Grundlage einer Impedanz der Antenne (114), dadurch gekennzeichnet, dassdie Senderschaltung (802) eine Frequenzweiche (814) mit einem mit einem Sender verbundenen Sender-Port (816) umfasst, die Frequenzweiche (814) des Weiteren einen mit einem Empfänger (822) verbundenen Empfänger-Port (818) und einen mit dem Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802) verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port (820), der steuerbar mit einem der Sender-Ports und dem Empfänger-Port verbunden ist, umfasst, unddie Steuerschaltung (118) dazu ausgebildet ist, die Impedanz der Abstimmschaltung (106) durch eine Einstellung eines BAWR (110) so anzupassen, dass eine kombinierte Impedanz der Abstimmschaltung (106) und der Antenne (114), gemessen am Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802), an eine Impedanz des Senders (824) angepasst ist, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port (104) mit dem Sender-Port verbunden wird.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsformen der gegenwärtigen Offenlegung beziehen sich im Allgemeinen auf das Feld integrierter Schaltungen und insbesondere auf Techniken und Konfigurationen, die mit der Anwendung von akustischen Volumenwellen-Resonatorsabstimmschaltungen für die Hochfrequenz(HF)-Kommunikation verbunden sind.
Hintergrund
Viele Komponenten für die mobile Kommunikation senden und empfangen Operationen über mehrere Frequenzbänder, aber die Leistung dieser Komponenten wird häufig durch einen Leistungsverlust aufgrund von Fehlanpassungen zwischen Komponenten unter verschiedenen Betriebsbedingungen vermindert. Beispielsweise sind zur Begrenzung von Hochfrequenz(HF)-Energieverlusten häufig diskrete Impedanzabstimmschaltungen zwischen einer Antenne und anderen Frontend-Schaltungen des mobilen Kommunikationsgerätes enthalten, um die Impedanz der Antenne an die Impedanz der Frontend-Schaltungen anzupassen. Solche Abstimmeinrichtungen belegen einen beachtlichen Raum auf einer Leiterplatte innerhalb des mobilen Kommunikationsgerätes und können eine zusätzliche Verlustleistung aufgrund der Einfügungsdämpfung und einen niedrigen Qualitätsfaktor in einigen Frequenzbändern verursachen. Einige mobile Kommunikationsgeräte umfassen ebenfalls DC/DC-Wandler zwischen einem Leistungsverstärker und einer Antenne, die zur Anpassung der an den Leistungsverstärker anzulegenden Spannung verwendeten werden, um die Energie des durch die Antenne erzeugten HF-Signals einzustellen (z. B. Erhöhen der Energie, wenn sich das mobile Kommunikationsgerät von einer Basisstation entfernt). Jedoch können DC/DC-Wandler kostspielig sein und einen hohen Störpegel verursachen, der die Leistung des mobilen Kommunikationsgerätes beeinflussen kann.
Aus US 2011 / 0 241 800 A1 ist eine Vorrichtung zur Impedanzanpassung bekannt, die sich eines Filterpaares und einer vorgeschalteten Abstimmschaltung bedient, wobei die Filterpaare BAWR's als passive Filterelemente aufweisen.
Aus US 2012 / 0 119 971 A1 ist eine Schaltung zur Impedanzanpassung bekannt, die eine Abstimmschaltung und eine Steuerschaltung umfasst, und in der Lage ist, eine konventionelle Impedanzanpassung an eine Antenne vorzunehmen.
Aus US 2003 / 0 076 168 A1 eine Schaltung zur Impedanzanpassung bekannt.
Aus US 2012 / 0 007 666 A1 ist ein mobiles Kommunikationsgerät bekannt, das Folgendes umfasst: einen Leistungsverstärker mit einer ersten Ausgangsimpedanz, eine Antenne mit einer zweiten Eingangsimpedanz und eine Impedanzanpassungsschaltung zwischen dem Leistungsverstärker und der Antenne.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen werden ohne Weiteres durch die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden. Um diese Beschreibung zu erleichtern, bezeichnen gleiche Bezugsnummern ähnliche strukturelle Elemente. Ausführungsformen werden exemplarisch und in keiner Weise einschränkend in den Figuren der begleitenden Zeichnungen veranschaulicht.

In 1 ist ein Hochfrequenz(HF)-Sendepfad schematisch dargestellt, der eine Abstimmschaltung einschließlich eines oder mehrerer akustische Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonators - BAWR) in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen umfasst.
2 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht eines fest angebrachten BAWRs, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
3 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittsansicht eines Membranen-BAWRs, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
4 stellt eine BAWR-Konfiguration dar, die in einer Abstimmschaltung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen enthalten sein kann.
5 stellt eine BAWR-Konfiguration dar, die in einer Abstimmschaltung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen enthalten sein kann.
6 stellt ein Beispiel einer Abstimmschaltung mit BAWRs und variablen Kondensatoren dar, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
7 stellt ein Beispiel einer Abstimmschaltung mit einem BAWR und Kondensatoren mit Schaltern dar, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
8 stellt schematisch eine Ausführungsform der HF-Kommunikationsschaltung von
1 dar, die in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen hinsichtlich der Impedanz angepasst ist.
9 stellt schematisch eine Ausführungsform der HF-Kommunikationsschaltung von
1 dar, die in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen zur Umschaltung der Lastleitung konfiguriert ist.
10 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur HF-Kommunikation, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
11 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines ersten Pakets einer integrierten Schaltung (IS) der HF-Kommunikationsschaltung von 1, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
12 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein IS-Paket von 11, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
13 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines zweiten IS-Pakets der HF-Kommunikationsschaltung aus 1, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
14 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines dritten IS-Pakets der HF-Kommunikationsschaltung aus 1, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
15 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines vierten IS-Pakets der HF-Kommunikationsschaltung aus 1, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
16 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines fünften IS-Pakets der HF-Kommunikationsschaltung aus 1, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
17 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines sechsten IS-Pakets der HF-Kommunikationsschaltung aus 1, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
18 stellt schematisch ein mobiles Kommunikationsgerät dar, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.

Ausführliche Beschreibung
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ausführungsformen der gegenwärtigen Offenlegung beschreiben Techniken und Konfigurationen für akustische Volumenwellenresonatoren (BAWR) und deren Verwendung zur Impedanzanpassung in den Paketen integrierter Schaltungen (IS) und in mobilen Kommunikationsgeräten zur Hochfrequenz(HF)-Kommunikation. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte der veranschaulichten Implementierungen unter Verwendung einer Terminologie beschrieben, die von einem Fachmann allgemein verwendet wird, um die Grundlagen seiner Arbeit einem anderen Fachmann zu vermitteln. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung mit nur einigen der beschriebenen Aspekte umgesetzt werden können. Zum Zweck der Erklärung werden spezifische Zahlen, Materialien und Konfigurationen aufgeführt, um ein gründliches Verständnis der veranschaulichenden Implementierungen zu vermitteln. Für einen Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung ohne die spezifischen Details realisiert werden können. In anderen Fällen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannte Merkmale ausgelassen oder vereinfacht, um die Darstellung der veranschaulichenden Implementierungen nicht zu verkomplizieren.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden, in denen gleiche Bezugsnummern ähnliche Teile bezeichnen und in denen durch Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen, bei denen die Offenlegung realisiert werden kann, gezeigt werden. Es ist selbstverständlich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und andere strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wirkungsbereich der vorliegenden Offenlegung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb in keinster Weise einschränkend zu sehen, und der Wirkungsbereich der Ausführungsformen wird durch die angefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert.
Für die Zwecke der vorliegenden Offenlegung bedeutet der Ausdruck „A und/oder B“ (A), (B) oder (A und B). Für die Zwecke der vorliegenden Offenlegung bedeutet der Ausdruck „A, B und/oder C“ (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C) oder (A, B und C).
Die Beschreibung kann auf einer Perspektive basierende Beschreibungen wie oben/unten, in/aus und dergleichen verwenden. Solche Beschreibungen werden lediglich verwendet, um die Erörterung zu erleichtern, und sind nicht dazu beabsichtigt, die Anwendung hier beschriebener Ausführungsformen auf irgendeine spezielle Ausrichtung einzuschränken. Die Beschreibung kann die Ausdrücke „bei einer Ausführungsform“ oder „bei Ausführungsformen“ verwenden, die sich auf eine oder mehrere der gleichen oder auf unterschiedliche Ausführungsformen beziehen können. Des Weiteren sind die Begriffe „umfassend“, „einschließlich“ „aufweisen“ und dergleichen, wie in Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung verwendet, synonym.
Der Begriff „gekoppelt mit“ zusammen mit seinen Ableitungen kann hier verwendet sein. „Gekoppelt“ kann eine oder mehrere der folgenden Bedeutungen haben. „Gekoppelt“ kann bedeuten, dass sich zwei oder mehrere Elemente in direktem physischem oder elektrischem Kontakt befinden. „Gekoppelt“ kann jedoch auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente sich indirekt kontaktieren, aber dennoch miteinander kooperieren oder interagieren, und kann bedeuten, dass ein oder mehrere andere Elemente zwischen den Elementen gekoppelt oder verbunden sind, von denen gesagt wird, dass sie miteinander gekoppelt sind.
1 stellt schematisch eine HF-Kommunikationsschaltung 100 dar, die über eine Abstimmschaltung 106 mit einem oder mehreren BAWR 110, eine Senderschaltung 102, eine Antenne 114 und eine Steuerschaltung 118 verfügen kann, die wie gezeigt verbunden sind, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Die Abstimmschaltung 106 kann einen mit der Antenne 114 gekoppelten Antennen-Port 112, einen Signal-Port 108, der konfiguriert ist, um mit einem Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 102 verbunden zu werden und einen Steuer-Port 116, der konfiguriert ist, um mit einem Port 120 der Steuerschaltung 118 verbunden zu werden, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Impedanz der Abstimmschaltung 106 durch die Einstellung eines BAWRs oder einer anderen Komponente vorgenommen werden, dies ist nachfolgend umfangreich beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann die HF-Kommunikationsschaltung 100 in einer System-im-Paket(SIP)-Struktur angeordnet sein. Wie hierin verwendet, kann der Ausdruck „Port“ eine oder mehrere elektrische, optische oder andere Schnittstellen für einige Signalisierungspfade darstellen. Beispielsweise kann der Steuer-Port 116 der Abstimmschaltung 106 eine Schnittstelle für mehrere Signalisierungspfade zwischen verschiedenen Kombinationen von Komponenten der Steuerschaltung 118 und den Komponenten der Abstimmschaltung 106 sein. In einem anderen Beispiel kann der Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 102 eine Schnittstelle für eine oder mehrere aktiven Leitungen und eine oder mehrere Masseleitungen sein. Zusätzliche, nicht beschränkende Beispiele der Schnittstellen zwischen Steuerschaltung 118 und Abstimmschaltung 106 werden nachfolgen besprochen. Außerdem wird, wenn hierin ein Bezug mit Mengenangaben „zu“ oder „von“ einem gegebenen Port vorgenommen wird, jede Bewertung, die von einem Punkt elektrisch oder gleichwertig mit dem Port vorgenommen wird, als Einstufung „zu“ oder „von“ dem Port betrachtet. Stellt beispielsweise der Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 102 eine aktive Leitung und eine Masseleitung zur Verfügung, die an die aktive beziehungsweise Masseleitung des Signal-Ports 108 der Abstimmschaltung 106 angeschlossen werden, kann eine an den Anschlüssen des Ausgabe-Ports 104 der Abstimmschaltung 106 vorgenommene Impedanzmessung eine Impedanzmessung umfassen, die durch den Zugriff auf die gleichwertigen Anschlüsse des Signal-Ports 108 erfolgt.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 zur Anpassung der Impedanz der Abstimmschaltung 106 konfiguriert werden. Die Impedanz der Abstimmschaltung 106 kann eine Impedanz sein, wie diese am Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 102 gemessen werden kann. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 konfiguriert werden, um die Impedanz der Abstimmschaltung 106 einzustellen, basierend zumindest teilweise auf einer Impedanz der Antenne 114. Die Steuerschaltung 118 kann die Impedanz der Antenne 114 messen (wie z. B. über den Antennen-Port 112 der Abstimmschaltung 106) bzw. kann die Steuerschaltung 118 die Impedanz der Abstimmschaltung 106 einstellen, basierend auf einer Impedanzmessung, die sowohl die Impedanz der Abstimmschaltung 106 als auch die Impedanz der Antenne 114 umfasst (wie z. B. die Messung über den Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 102).
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 zur Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung 106 konfiguriert werden, indem einen BAWR der BAWR 110 oder eine andere Komponente der Abstimmschaltung 106 eingestellt wird. Ein BAWR kann im Allgemeinen konfiguriert werden, um ein elektrisches Signal in eine akustische Welle an einer Eingangselektrode umzuwandeln und um die akustische Welle in ein elektrisches Signal an einer Ausgabeelektrode umwandeln. In einigen Ausführungsformen kann ein BAWR als ein frequenzabhängiges Impedanzelement agieren und kann eine niedrigere Impedanz aufweisen, wenn dieses durch Signale nahe oder bei der Resonanzfrequenz des BAWRs angesteuert wird und zeigt eine höhere Impedanz, wenn dieses durch Signale mit anderen Frequenzen angesteuert wird. 2 und 3 sind vereinfachte seitliche Querschnittansichten von zwei verschiedenen Arten von BAWRs, die in den BAWR 110 der HF-Kommunikationsschaltung 100 enthalten sein können. 2 stellt einen fest angebrachten BAWR 200 dar, der eine erste Elektrode 202 und eine zweite Elektrode 204 umfassen kann, die durch ein piezoelektrisches Material 206 getrennt sind (z. B. Aluminium-Nitrid). Die Elektroden (wie die Elektroden 202 und 204) können aus einem leitfähigen Material, wie z. B. aus Aluminium, Molybdän oder Wolfram geformt werden. Wenn eine Wechselspannung an die erste Elektrode 202 und die zweite Elektrode 204 angelegt wird, kann die erste Elektrode 202, die zweite Elektrode 204 und das piezoelektrische Material 206 als ein Resonator agieren, wodurch sich eine akustische Welle durch das piezoelektrische Material fortsetzt und bei einer bestimmten Eigenfrequenz stark oszilliert. Die erste Elektrode 202, die zweite Elektrode 204 und das piezoelektrische Material 206 können mit einem Reflektorstapel 208 verbunden werden, der aus wechselnden Schichten von Materialien mit einer höheren akustischen Impedanz (wie z. B. die Schicht 210) und Materialien mit einer niedrigeren akustischen Impedanz (wie z. B. die Schicht 212) besteht. In einigen Ausführungsformen kann jede der Schichten 210 und 212 eine Dicke gleich einem Viertel der Wellenlänge der Resonanzfrequenz aufweisen. Der Reflektorstapel 208 kann auf einem Substrat 214 angebracht werden. Der Reflektorstapel 208 kann als ein akustischer Spiegel auftreten, der die akustische Wellen zurück zu dem piezoelektrischen Material 206 reflektiert und dieser entspricht einer akustischen Isolierung zwischen dem piezoelektrischen Material 206 und dem Substrat 214 (wodurch die Koppelung zwischen den akustischen Wellen und dem Substrat 214 begrenzt wird). Diese Isolierung kann den Qualitätsfaktor (Q-Faktor) des BAWRs 200 verbessern, was einer überragenden Fähigkeit zur Speicherung der Energie bei gleichzeitiger Verringerung der Verluste entspricht.
3 stellt einen Membran-BAWR 300 dar, der eine erste Elektrode 302 und eine zweite Elektrode 304 umfassen kann, die durch ein piezoelektrisches Material 306 getrennt sind. Ein Substrat 314 (bestehend aus z. B. Quarz, Glas, Tonerde, Saphir oder Silizium) kann unter der ersten Elektrode 302, der zweiten Elektrode 304 und dem piezoelektrischen Material 306 angeordnet werden und ein Luftspalt 308 kann Teile der zweiten Elektrode 304 und des piezoelektrischen Materials 306 vom Substrat 314 trennen. Der Luftspalt 308 kann eine akustische Isolierung zwischen dem piezoelektrischen Material 306 und dem Substrat 314 zur Verfügung stellen, wodurch der Q-Faktor des BAWR 300 verbessert werden kann. Wie vorstehend mit Bezug auf 2 besprochen wurde, kann bei Anlegen einer Wechselspannung an die erste Elektrode 302 und die zweite Elektrode 304 die erste Elektrode 302, die zweite Elektrode 304 und das piezoelektrische Material 306 als Resonator agieren und stark bei einer bestimmten Resonanzfrequenz oszillieren.
Die BAWR 110 der Abstimmschaltung 106 kann/können eine oder mehrere fest angebrachte BAWR, ein oder mehrere Membran-BAWR, andere Arten von BAWR oder eine Kombination von mehreren Arten von BAWR umfassen. Die Auswahl der Arten von in der Abstimmschaltung 106 zu verwendende BAWR kann zum Beispiel auf Leistungsanforderungen und Herstellungserwägungen basieren. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen fest angebrachte BAWR (wie der BAWR 200) leichter in ein IC-Paket integriert werden als einige Ausführungsformen der Membran-BAWR. Einige BAWR können als vorverpackte Komponenten zugekauft werden, mit einem Platzbedarf von ca. 1 Quadratmillimeter oder kleiner. In einigen Ausführungsformen kann ein BAWR möglicherweise mehr als eine Schicht piezoelektrischen Materials umfassen, wenn die Schichten durch eine Elektrode getrennt sind und folglich mehr als eine „akustische Schicht“ einschließen, durch die sich eine akustische Welle fortpflanzen kann. Unterschiedliche Elektrodenpaare können anders als andere angesteuert werden (z. B. durch AC- oder DC-Signale). Andere akustische Resonatoren können anstelle eines oder mehrerer BAWR 110 verwendet werden, beispielsweise können akustische Oberflächenwellenresonatoren (SAW) verwendet werden.
4 und 5 veranschaulichen verschiedene beispielhafte Konfigurationen der BAWR 110, die in der Abstimmschaltung 106 enthalten sein können, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. In 4 sind vier BAWR 402, 404, 406 und 408 als eine zwischen zwei Eingangsanschlüssen 108a und 108b und zwei Ausgangsanschlüsse 112a und 112b konfigurierte Vierpolkreuzgliedschaltung 400 dargestellt. In einigen Ausführungsformen können die Eingangsanschlüsse 108a und 108b mit dem Signal-Port 108 der Abstimmschaltung 106 verbunden werden. In einigen Ausführungsformen können die Ausgangsanschlüsse 112a und 112b mit dem Antennen-Port 112 der Abstimmschaltung 106 verbunden werden. In 5 sind vier BAWR 502, 504, 506 und 508 als ein zwischen zwei Eingangsanschlüssen 108a und 108b und zwei Ausgangsanschlüsse 112a und 112b konfigurierte Kettenschaltung 500 dargestellt. Wie vorstehend mit Bezug auf 4 besprochen wurde, können in einigen Ausführungsformen die Eingangsanschlüsse 108a und 108b mit dem Signal-Port 108 der Abstimmschaltung 106 verbunden werden und die Ausgangsanschlüsse 112a und 112b mit dem Antennen-Port 112 der Abstimmschaltung 106. Einige Ausführungsformen der Abstimmschaltung 106 können, wie in 4 und 5 (z. B. in Serie angeordnet) dargestellt, Kombinationen von Vierpolkreuzglied- und Kettenschaltungen umfassen.
Wie vorstehend bemerkt, kann die Steuerschaltung 118 von 1 konfiguriert werden, um die Impedanz der Abstimmschaltung 106 einzustellen, indem ein BAWR der BAWR 110 oder eine andere Komponente der Abstimmschaltung 106 eingestellt wird. Die Steuerschaltung 118 kann konfiguriert werden, um die Funktion einer Schaltung, einschließlich der BAWR 110, auf verschiedene Weisen einzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 konfiguriert werden, um eine Gleichspannung zur Verfügung zu stellen, die an zwei Elektroden von mindestens einem in der Abstimmschaltung 106 enthaltenen BAWR angelegt wird. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 118 eine Gleichspannungsquelle umfassen, die einen ersten Anschluss hat, der mit der ersten Elektrode 202 des fest angebrachten BAWRs 200 verbunden wird (2) und einen zweiten Anschluss, der mit der zweiten Elektrode 204 des fest angebrachten BAWRs 200 verbunden wird. Durch das Anlegen einer Gleichspannung an die beiden Elektroden eines BAWRs (z. B. BAWR 200 von 2 oder BAWR 300 von 3) kann die Resonanzfrequenz des BAWRs verschoben werden, wodurch sich auch die Impedanz einer Schaltung, einschließlich des BAWRs, ändert.
Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen das piezoelektrische Material 206 des BAWRs 200 (oder das piezoelektrische Material 306 des BAWRs 300) ein ferroelektrisches Material (wie Ba_xSr_1-x) TiOL₃) umfassen, dessen piezoelektrischer Koeffizient sich erhöht, wenn eine DC-Vorspannung zugeführt wird. Durch Ändern der Polarität des DC-Potenzials an den Elektroden können Resonatoren mit verschiedenen Resonanzfrequenzen erzielt werden.
In Ausführungsformen, in denen ein BAWR mehrere akustische Schichten umfasst, können verschiedene DC-Spannungen an die verschiedenen Schichten angelegt werden. Beispielsweise können in BAWR mit mehreren piezoelektrischen Schichten zum Erzielen eines unterschiedlichen Resonanzverhaltens die DC-Potenziale zwischen den verschiedenen Elektrodenpaaren variiert werden. Beispielsweise ermöglicht ein BAWR mit einer Struktur mit dem Aufbau Elektrode - ferroelektrisch - Elektrode - ferroelektrisch - Elektrode zwei erzielbare Resonanzmodi, zwischen denen die Steuerschaltung 118 umschalten kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 gleiche oder unterschiedliche Gleichspannungskonfigurationen für die verschiedenen von mehreren BAWR zur Verfügung stellen, die in der Abstimmschaltung 106 enthalten sind (zusätzlich zum Variieren der DC-Spannungen über eine oder mehrere piezoelektrische Schicht eines einzelnen BAWRs). In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 zur Einstellung der an einen oder mehreren BAWR der BAWR 110 zugeführten Gleichspannung konfiguriert werden, um eine gewünschte Impedanz der Abstimmschaltung 106 zu erzielen. In einigen Ausführungsformen kann/können ein oder mehrere Prozessor(en) oder andere Logikbausteine die gewünschte Impedanz der Abstimmschaltung ermitteln, basierend zum Teil auf einer gewünschten Frequenz oder einem Band von Betriebsfrequenzen für die HF-Kommunikationsschaltung 100 (z. B. während des Sendens oder des Empfangs von HF-Signalen) und den bekannten Eigenschaften der Komponenten der HF-Kommunikationsschaltung 100 (z. B. der Impedanz der Senderschaltung 102 bei verschiedenen Frequenzen). Diese(r) eine oder die mehreren Prozessor(en) oder Logikkomponente(n) können in Steuerschaltung 118 enthalten oder von der Steuerschaltung 118 getrennt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 konfiguriert werden, um einen BAWR der BAWR 110 oder eine andere Komponente der Abstimmschaltung 106 einzustellen, indem ein oder mehrere Steuersignale den verschiedenen Komponenten der Abstimmschaltung 106 zugeführt werden. Beispielsweise umfasst die Steuerschaltung 118 eine einstellbare Gleichspannungs- oder eine andere Signalquelle zum Anlegen einer anpassbaren Gleichspannung oder eines anderen Signals an einen oder mehrere variable(n) Kondensatoren, der/die in Serie oder parallel mit mindestens einem der BAWR 110 angeordnet ist/sind. Das Zuschalten eines Kondensators in Serie mit einem BAWR kann die Kapazität der gesamten Schaltung erhöhen, während das parallele Zuschalten eines Kondensators zu einem BAWR die Kapazität der gesamten Schaltung verringern kann. Somit kann durch das Einschließen von variablen Kondensatoren in seriellen bzw. parallelen Kombinationen mit den Anordnungen der BAWR 110 ein Bereich eines resultierenden kapazitiven Verhaltens erzielt werden. Die an die variablen Kondensatoren angelegten Steuersignale können die variablen Kondensatoren dazu veranlassen, deren Kapazität zu variieren, wodurch die Impedanz der Abstimmschaltung 106 geändert wird, wie diese am Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 102 zu messen wäre.
6 zeigt ein Beispiel einer Abstimmschaltung 106 mit den BAWR 402, 404, 406 und 408 der Vierpolkreuzgliedschaltung 400 von 4, denen die variablen Kondensatoren 602, 604, 606 und 608 zugeordnet sind. Die variablen Kondensatoren können über ein DC- oder ein anderes Steuersignal von der Steuerschaltung 118 über den Steuer-Port 116 der Abstimmschaltung 106 gesteuert werden. Die Eingangsanschlüsse 108a und 108b können mit dem Signal-Port 108 der Abstimmschaltung 106 verbunden werden und die Ausgangsanschlüsse 112a und 112b mit dem Antennen-Port 112 der Abstimmschaltung 106.
In einigen Ausführungsformen kann ein variabler Kondensator (z. B. einer oder mehrere der variablen Kondensatoren 602, 604, 606 und 608 von 6) ein komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS)-Varaktoren sein, dessen Kapazität durch eine DC-Vorspannung eingestellt wird. In einen oder mehrere Varaktoren enthaltenden Ausführungsformen kann ein Varaktorstapel auf oder in der Nähe der BAWR 110 angeordnet werden, wodurch die Länge der verbindenden Verdrahtung zwischen den Varaktoren und den BAWR 110 reduziert wird und dadurch Verluste verringert werden. In einigen Ausführungsformen kann ein variabler Kondensator (z. B. eine oder mehrere der variablen Kondensatoren 602, 604, 606 und 608 von 6) ein mikroelektromechanisches System (MEMS)-Kondensator sein, dessen Kapazität durch Signale, die durch die in der Steuerschaltung 118 enthaltene(n) eine oder mehreren Verarbeitungskomponente(n) oder andere Logik erzeugt werden. In einigen Ausführungsformen kann ein MEMS-Kondensator in einem vorverpackten, handelsüblichen kapazitiven MEMS-Array-Modul zusammen mit einem HF-Schalter enthalten sein und mittels der durch die Steuerschaltung 118 an das Modul angelegten digitalen Signale abgestimmt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein variabler Kondensator oder können andere Komponenten mit den Komponenten der Steuerschaltung 118 verpackt werden, mit Komponenten der Abstimmschaltung 106 verpackt werden, verteilt zwischen den verschiedenen Paketen, die die Steuerschaltung 118 und die Abstimmschaltung 106 enthalten oder in einem einzelnen Paket enthalten sein, die z. B. die Steuerschaltung 118 und die Abstimmschaltung 106 enthält.
7 stellt ein Beispiel einer Abstimmschaltung 106 dar, die einen BAWR 702 mit zwei piezoelektrischen Schichten 704 und 706 umfasst, deren DC-Vorspannungen durch die Gleichspannungsquellen 708 beziehungsweise 710 angepasst werden. Die Abstimmschaltung 106 kann ebenfalls einige Schalter-Kondensatorzweige 712 (z. B. einen oder mehrere Schalter-Kondensatorzweige 712) umfassen. Jeder Schalter-Kondensatorzweig 712 kann einen HF-Schalter 714 und einen Kondensator 716 umfassen. Die HF-Schalter können durch die Steuerschaltung 118 mittels DC-Spannungen zur Änderung der effektiven Kapazität der Abstimmschaltung 106 gesteuert werden, und die Resonanzfrequenz des BAWRs 702 kann durch die Anpassung der Werte geändert werden, die von den Gleichspannungsquellen 708 und 710 (die einen Teil der Steuerschaltung 118 sein können oder durch diese gesteuert werden) zugeführt werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 716 ein Metall-Isolator-Metall(MIM)-Kondensator (ebenfalls als Metall-Oxid-Metall-Kondensator bezeichnet) sein. Ein MIM-Kondensator kann eine dünne dielektrische Schicht zwischen den unteren und oberen Metallplatten umfassen, wobei die unteren und oberen Metallplatten mit anderen Schaltungen mittels Durchkontaktierungen, die durch das Isoliermaterial (wie dieses z. B. durch einen CMOS-Prozess geformt werden kann) verlaufen, verbunden werden können. Mehrfache Metallschichten und ein lateraler Fluss können verwendet werden, um hohe Kapazitätswerte zu verwirklichen, wenn einige MIM-Kondensatoren einen hohen Q-Faktor von ca. 80 besitzen. Falls MIM- oder andere Kondensatoren mit einer abstimmbaren BAWR-Konfiguration, wie in 7 gezeigt, kombinierten werden, kann ein gut abzustimmender Bereich und ein niedriger Gesamteinfügungsverlust für die Abstimmschaltung 106 erzielt werden. In einigen Ausführungsformen kann der BAWR 702 von 7 durch einen anderen akustischen Resonator wie einen SAW-Resonator ersetzt werden.
Verschiedene Ausführungsformen von BAWR-basierenden Abstimmschaltungen, die hierin offengelegt werden (z. B. die Abstimmschaltung 106) können eine verbesserte Leistung im Vergleich zu herkömmlichen HF-Abstimmschaltungen zur Verfügung stellen. In einigen Ausführungsformen kann eine BAWR-basierende Abstimmschaltung einen höheren Q-Faktor als herkömmliche Induktor-Kondensator-Resonator-basierende Abstimmschaltungen aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Einfügungsdämpfung einer BAWR-basierenden Abstimmschaltung, die das Verhältnis von Leistungsaufnahme und Ausgabe durch eine Komponente darstellt, niedriger sein als bei herkömmlichen Abstimmschaltungen. Zusätzlich können durch Konfiguration der Steuerschaltung 118 für eine Anpassung der BAWR-basierenden Abstimmschaltung 106 Abweichungen in der Leistung zwischen unterschiedlichen BAWR (und zwischen einem einzelnen BAWR und dessen nominalen Spezifikationen) während des Betriebs kompensiert werden. Die Verwendung von BAWR in HF-Datenendeinrichtungen ist traditionell auf Entstörungsanwendungen begrenzt. Die hierin offengelegten Techniken und Konfigurationen verwenden BAWR in vollständig anderen Zusammenhängen und zu anderen Zwecken, wobei die erzielbaren Vorteile durch die vorteilhafte Kombination von BAWR mit anderen Schaltungen betont werden.
Verschiedene Ausführungsformen der HF-Kommunikationsschaltung 100 von 1 können in mobilen Kommunikationsgeräten auf verschiedene Arten verwendet werden. In einigen Ausführungsformen ist die HF-Kommunikationsschaltung 100 in einem mobilen Kommunikationsgerät enthalten, um die Impedanzanpassung zwischen der Senderschaltung 102 und einer Kombination von Abstimmschaltung 106 und Antenne 114 auszuführen. Einige solcher Ausführungsformen können ebenfalls konfiguriert werden, um eine Impedanzanpassung zwischen einem Empfänger und einer Kombination von Abstimmschaltung 106 und Antenne 114 auszuführen. Die Konfiguration der HF-Kommunikationsschaltung 100 für eine Impedanzanpassung eines Senders bzw. eines Empfängers über mehreren Betriebsfrequenzbänder (z. B. im Bereich von 950 MHz - 270 GHz) kann einem mobilen Kommunikationsgerät ermöglichen, eine maximale oder fast maximale HF-Energieübergabe zwischen Empfänger/Sender und Antenne zu erzielen, wodurch die Leistung verbessert wird.
In einigen Ausführungsformen können die Senderschaltung 102 und die Antenne 114 „abgestimmt“ werden, wenn die Abstimmschaltung 106 eine 11-prozentige oder höhere Verbesserung des Wirkungsgrades der HF-Kommunikationsschaltung 100 bietet (z. B. eine um 1 dB oder höher gesteigerte gesamte abgestrahlte Energie von der Antenne 114). In einigen Ausführungsformen können größere Verbesserungen des Wirkungsgrades erzielt werden, wenn die Komponenten „abgestimmt“ werden. Ohne die Verwendung der Abstimmschaltung 106 kann die Höhe der zu erzielenden Verbesserungen von der Impedanzdifferenz zwischen Antenne 114 und Senderschaltung 102 abhängen. Ist beispielsweise das Spannungs-Stehwellenverhältnis (VSWR) zwischen der Antenne 114 und Senderschaltung 102 (z. B. 9 oder mehr) groß, ermöglicht die Abstimmschaltung 106 der HF-Kommunikationsschaltung 100 die Erzielung einer Verbesserung von 2 dB oder mehr. Ist das VSWR zwischen der Antenne 114 und der Senderschaltung 102 (z. B. 3 oder weniger) geringer, kann die Prozentsatzverbesserung geringer sein (z. B. weniger als 1 dB).
8 zeigt schematisch eine Ausführungsform 800 der HF-Kommunikationsschaltung 100 von 1, wobei die HF-Kommunikationsschaltung 800 für eine Impedanzanpassung konfiguriert ist. Wie vorstehend mit Bezug auf 1 beschrieben wurde, kann die HF-Kommunikationsschaltung 800 eine Abstimmschaltung 106 mit einem oder mehreren BAWR 110, eine Senderschaltung 802, eine Antenne 114 und eine Steuerschaltung 118 umfassen. Die Abstimmschaltung 106 kann einen mit der Antenne 114 verbundenen Antennen-Port 112, einen mit einem Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 802 verbundenen Signal-Port 108 und einen mit einem Port 120 der Steuerschaltung 118 verbundenen Steuer-Port 116 umfassen. Die HF-Kommunikationsschaltung 800 kann des Weiteren einen Empfänger 822 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die HF-Kommunikationsschaltung 800 in einer SIP-Struktur angeordnet werden.
Wie in 8 gezeigt, kann die Senderschaltung 802 eine Frequenzweiche 814, die einen mit dem Sender 824 verbundenen Sender-Port 816 umfasst (wie gezeigt, über einen Leistungsverstärker (PA) 804), einen mit dem Empfänger 822 verbundenen Empfänger-Port 818 und einen mit dem Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 802 verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port 820 beinhalten. Die Frequenzweiche 814 kann entsprechend konfiguriert werden, um den Frequenzweichen-Ausgabe-Port 820 als Reaktion auf ein Steuersignal (nicht dargestellt) mit einem der Sender-Ports 816 und dem Empfänger-Port 818 steuerbar zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 zur Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung 106 konfiguriert werden, damit eine kombinierte Impedanz der Abstimmschaltung 106 und der Antenne 114, gemessen am Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 802, an eine Impedanz des Senders 824 angepasst wird, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port 820 mit dem Sender-Port 816 verbunden wird. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 zur Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung 106 konfiguriert werden, damit eine kombinierte Impedanz der Abstimmschaltung 106 und der Antenne 114, gemessen am Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 802, an eine Impedanz des Senders 822 angepasst wird, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port 820 mit dem Empfänger-Port 818 verbunden wird.
Die Steuerschaltung 118 kann konfiguriert werden, um die Impedanz der Abstimmschaltung 106 für eine Impedanzanpassung auf jede entsprechende Art einzustellen, einschließlich aller zuvor besprochenen Impedanz-Anpassungstechniken. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 118 konfiguriert werden, um eine an zwei Elektroden anzulegende Gleichspannung an mindestens einen der in der Abstimmschaltung 106 enthaltenen BAWR der BAWR 110 zur Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung 106 zur Verfügung zu stellen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung eine einstellbare Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer einstellbaren Gleichspannung zur Einstellung der Kapazität eines der in Serie oder parallel mit einem mindestens einem oder mehreren BAWR 110 geschalteten Varaktor(en) enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung eine Signalquelle zum Anlegen von elektrischen Signalen zur Einstellung der Kapazität eines MEMS-Kondensators umfassen, der in Serie oder parallel zumindest einem von einem oder mehreren BAWR 110 angeordnet ist.
Wie in 8 gezeigt, kann die Senderschaltung 802 den PA 804 umfassen, der das Signal vom Sender 824 zur Übertragung zur Antenne 114 verstärkt. Der PA 804 kann einen mit dem Sender 824 verbundenen PA-Eingangs-Port 806, einen mit dem Sender-Port 816 der Frequenzweiche 814 verbundenen PA-Ausgabe-Port 812 und einen mit einer Versorgungsspannungsquelle 810 verbundenen Versorgungsspannungs-Port 808 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der PA 804 als ein einzelnes IC-Paket verpackt sein.
Verschiedene Ausführungsformen der BAWR-basierenden HF-Kommunikationsschaltung 100 (z. B. die HF-Kommunikationsschaltung 800) können eine gesteigerte Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Impedanz-Anpassungsschaltungen zur Verfügung stellen. Beispielsweise kann die HF-Kommunikationsschaltung 800 eine bessere Impedanzanpassung als herkömmliche Schaltungen erzielen, kann diese die Höhe der durch die Antenne 114 ausgestrahlten Störstrahlung verringern und kann es damit einem mobilen Kommunikationsgerät ermöglichen, eine Konformität mit bestimmten Absorptionsraten und anderen Anforderungen verschiedener drahtloser Kommunikationsnormen zu wahren. Zusätzlich können aufgrund des hohen Q-Faktors und des niedrigen Einfügungsverlustes der Abstimmschaltung 106 (z. B. weniger als 0,6 dB Einfügungsverlust) einige Ausführungsformen der HF-Kommunikationsschaltung 800 die Einsatzzeiten von Batterien oder anderen Energiequellen, die ein mobiles Kommunikationsgerät versorgen, verlängern, indem diese die Leistungsverluste, selbst bei hohen Sendeleistungspegeln, begrenzen. Des Weiteren können einige Ausführungsformen zur Impedanzanpassung der HF-Kommunikationsschaltung 100 die Kosten verringern, indem diese den Bedarf für eine diskrete Abstimmungskomponente überflüssig machen und Platz auf einer sich in einem mobilen Kommunikationsgerät oder in einer anderen Recheneinheit befindenden Leiterplatte einsparen (wobei die Größe des Gerätes sich hierdurch möglicherweise verringern könnte und andere Nutzen von kleineren Geräten mit geringerer Größen erzielt werden könnten).
In einigen Ausführungsformen kann die HF-Kommunikationsschaltung 100 in einem mobilen Kommunikationsgerät eingeschlossen werden, um eine Lastleitungsumschaltung für einen PA auszuführen. Ein PA erhält gewöhnlich eine Versorgungsspannung und leitet Strom mit spezifizierter Höhe an eine Last. Bei einer gegebenen Versorgungsspannung und Last besitzen die meisten PAs eine maximale Ausgabeleistung und arbeiten am leistungsfähigsten, wenn der spezifizierte Ausgabepegel an der oder nahe der Spitzenausgabeleistung liegt. Wird ein spezifizierter Ausgabeleistungspegel gewünscht, kann die Spitzenausgabeleistung des PAs durch die Einstellung der Versorgungsspannung bzw. der Last angepasst werden. Ist die HF-Kommunikationsschaltung 100 für eine Lastleitungsumschaltung konfiguriert, kann die Schaltung die Last, wie diese sich einem PA darstellt, in Übereinstimmung mit einem spezifizierten Ausgabeleistungspegel zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit anpassen. Die Lastleitungsumschaltung kann in mobilen Kommunikationsgeräten besonders nützlich sein, in denen eine drahtlose Norm (z. B. Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), Code Division Multiple Access (CDMA, z. B., CDMA-2000) oder Global System for Mobile Communication (GSM)) ein Versorgungsspannungssteuerungsschema umfasst, das sicherstellt, dass ein mobiles Kommunikationsgerät nur mit der tatsächlich benötigen Energiemenge für eine zufrieden stellende Kommunikationsleistung mit einer Basisstation sendet (zwecks Verringerung des PA-Stroms und zur Einsparung von Batterieleistung zur Verlängerung der Kommunikationszeit). Die Lastleitungsumschaltung kann ebenfalls Unterschiede zwischen dem Bereich der optimalen Ausgangsimpedanzen für einen PA (z. B. 2-10 Ohm) und der Impedanz einer typischen Antenne (z. B. 50 Ohm) ausgleichen.
9 stellt schematisch eine Ausführungsform 900 der HF-Kommunikationsschaltung 100 von 1 dar, die für eine Lastleitungsumschaltung konfiguriert ist. Wie vorstehend mit Bezug auf 1 besprochen wurde, kann die HF-Kommunikationsschaltung 900 eine Abstimmschaltung 106 mit einem oder mehreren BAWR 110, eine Senderschaltung 902, eine Antenne 114 und eine Steuerschaltung 118 umfassen. Die Abstimmschaltung 106 kann einen mit der Antenne 114 verbundenen Antennen-Port 112, einen mit einem Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 902 verbundenen Signal-Port 108 und einen mit einem Port 120 der Steuerschaltung 118 verbundenen Steuer-Port 116 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die HF-Kommunikationsschaltung 900 in einer SIP-Struktur angeordnet sein.
Die HF-Kommunikationsschaltung 900 kann des Weiteren einen Empfänger 922 umfassen, der über einen Antennen-Port 904 verfügt, der mit einer zweiten Antenne 914 verbunden wird. Der Empfänger 922 kann einen rauscharmen Verstärker und andere Komponenten umfassen. Eine Doppelantennenarchitektur, wie in 9 gezeigt, kann den Bedarf an eine Frequenzweiche oder einen Duplexfilter zur Umschaltung zwischen bzw. zum Senden und Empfangen beseitigen. Zusätzlich ermöglicht eine Doppelantennenarchitektur eine verbesserte Anpassung der Komponenten (z. B. der Senderschaltung 102 mit der Abstimmschaltung 106 und Antenne 114 und des Empfängers 922 mit der Antenne 914).
Wie in 9 gezeigt, kann die Senderschaltung 902 einen PA 804 umfassen. Der PA 804 kann einen Versorgungsspannungs-Port 808 zum Anlegen einer Versorgungsspannung von einer Versorgungsspannungsquelle 810 und einen mit dem Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 902 verbundenen PA-Ausgabe-Port 812 umfassen. Der PA 804 kann konfiguriert werden, um einen Strom (über den PA-Ausgabe-Port 812) mit einem Ausgabepegel auszugeben, der durch einen oder mehrere Prozessor(en) oder andere Logikbausteine (nicht dargestellt) spezifiziert wird.
Der PA 804 kann ein Spitzenausgabeleistung besitzen, die zumindest teilweise auf einer Impedanz der Abstimmschaltung 106 und der Antenne 114 basiert, gemessen am Ausgabe-Port 104 der Senderschaltung 902. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 konfiguriert werden, um die Impedanz der Abstimmschaltung 106, entsprechend der Spitzenausgebleistung des PA 804 bezüglich des Ausgabeleistungspegels, einzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung 118 (z. B. mittels eines oder mehrerer Prozessoren oder anderer Logikbausteine) konfiguriert werden, um die Impedanz der Abstimmschaltung 106 entsprechend der Spitzenausgebleistung des PA 804 bezüglich des Ausgabeleistungspegels einzustellen, zumindest teilweise basierend auf einem Abstand zwischen dem mobilen Kommunikationsgerät und einer Basisstation, die mit dem mobilen Kommunikationsgerät kommuniziert. In einigen Ausführungsformen kann die von der Versorgungsspannungsquelle 810 bereitgestellte Versorgungsspannung für den PA 804 einen festen Spannungspegel besitzen. In einigen Ausführungsformen (z. B., wenn das IC-Paket in einem mobilen Kommunikationsgerät enthalten ist), kann die für den PA 804 bereitgestellte Versorgungsspannung durch eine Steuerung (nicht dargestellt) eingestellt werden, zumindest teilweise basierend auf einem Abstand zwischen dem mobilen Kommunikationsgerät und einer Basisstation, die mit dem mobilen Kommunikationsgerät kommuniziert.
Wie vorstehend bemerkt ist im Vergleich zur Senderschaltung 802 von 8 keine Frequenzweiche in der Senderschaltung 902 von 9 enthalten, da der Empfänger 922 und die Senderschaltung 902 jeweils über eigene zugeordnete Antennen verfügen (Antenne 124 beziehungsweise Antenne 914). Insbesondere befindet sich keine Frequenzweiche zwischen dem PA 804 und der Abstimmschaltung 106 in der HF-Kommunikationsschaltung 900 von 9.
Die Steuerschaltung 118 kann konfiguriert werden, um die Impedanz der Abstimmschaltung 106 für eine Lastleitungsumschaltung auf jede entsprechende Art einzustellen, einschließlich aller zuvor besprochenen Impedanz-Anpassungstechniken. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen die Steuerschaltung 118 konfiguriert werden, um eine an zwei Elektroden anzulegende Gleichspannung an mindestens einen der in der Abstimmschaltung 106 enthaltenen BAWR der BAWR 110 zur Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung 106 zur Verfügung zu stellen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung eine einstellbare Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer einstellbaren Gleichspannung zur Einstellung der Kapazität eines der in Serie oder parallel mit einem mindestens einem oder mehreren BAWR 110 geschalteten Varaktor(en) enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung eine Signalquelle zum Anlegen von elektrischen Signalen zur Einstellung der Kapazität eines MEMS-Kondensators umfassen, der in Serie oder parallel zumindest einem von einem oder mehreren BAWR 110 angeordnet ist. Jedes geeignete Umschaltnetzwerk und jede geeignete Konfiguration von BAWR 110 und anderen Komponenten können verwendet werden, um die Impedanz der Abstimmschaltung 106 einzustellen (z. B. als Funktion des Ausgabeleistungspegels) und um eine Lastleitungsumschaltung auszuführen.
Verschiedene Ausführungsformen der BAWR-basierenden HF-Kommunikationsschaltung 100 (z. B. der Schaltung 900) können eine gesteigerte Leistung im Vergleich zur DC/DC-Technik zur Einstellung der Spitzenausgabeleistung eines PAs und im Vergleich zu herkömmlichen Lastleitungsumschaltungen zur Verfügung stellen. Wie vorstehend besprochen wurde, können DC/DC-Wandler teuer sein und bieten eine in hohem Grade störungsreiche und die HF-Kommunikationsausgabe verschlechternde Leistung. Vorhandene Lastleitungsumschaltungen (z. B. Lastleitungsumschaltnetzwerke) können in hohem Grade verlustreich sein. Die BAWR-basierende HF-Kommunikationsschaltung 800 kann eine Lastleitungsumschaltung mit verringerten Verlusten bieten und in ein IC-Paket integriert werden, wodurch Einsparungen auf einer Leiterplatte im Vergleich zu herkömmlichen Ansätze erzielbar sind (die z. B. Komponenten außerhalb des Chips erfordern könnten).
10 zeigt ein Ablaufdiagramm 1000 eines Verfahrens der HF-Kommunikation, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Das Verfahren des Ablaufdiagramms 1000 kann mit Ausführungsformen einhergehen, die in Verbindung mit den 1-8 einiges Ausführungsformen beschrieben werden. Zu Illustrationszwecken werden verschiedene Operationen als mehrere diskrete Operationen beschrieben. Die Reihenfolge der Beschreibung soll jedoch nicht bedeuten, dass diese Operationen unbedingt von dieser Reihenfolge abhängig sind.
Bei 1002 kann eine Abstimmschaltung zur Verfügung gestellt werden. Die Abstimmschaltung kann über einen oder mehrere BAWR, einen mit einer Antenne verbundenen Antennen-Port, einen mit dem Ausgabe-Port die Senderschaltung verbundenen Signal-Port und einen Steuer-Port verfügen. In einigen Ausführungsformen kann die Abstimmschaltung von 1002 konfiguriert werden, wie mit Bezug auf eine beliebige von 1-6 besprochen. In einigen Ausführungsformen kann die Senderschaltung von 1002 konfiguriert werden, wie mit Bezug auf eine beliebige von 1 und 8-8 besprochen.
Bei 1004 kann eine Steuerschaltung zur Verfügung gestellt werden. Die Steuerschaltung kann mit dem Steuer-Port verbunden und konfiguriert werden, um eine Impedanz der Abstimmschaltung einzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerschaltung von 1004 konfiguriert werden, wie vorstehend mit Bezug auf eine beliebige der 1-8 besprochen wurde.
Bei 1006 kann die Impedanz der Abstimmschaltung mittels der Steuerschaltung eingestellt werden, zumindest teilweise auf einer Impedanz der Antenne basierend. In einigen Ausführungsformen kann die Impedanzanpassung von 1006 mittels einer beliebigen der Techniken, die zuvor mit Bezug auf 1-8 beschrieben sind, ausgeführt werden.
Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen des Verfahrens des Ablaufdiagramms 1000 die Senderschaltung einen PA umfassen, der einen Versorgungsspannungs-Port für das Anlegen einer Versorgungsspannung und einen mit dem Ausgabe-Port der Senderschaltung verbundenen PA-Ausgabe-Port besitzt (z. B. wie in 9 gezeigt). Der Ausgabe-Port des PAs kann zur Ausgabe eines Stroms mit einem Ausgabepegel konfiguriert werden, und der PA besitzt eine Spitzenausgabeleistung, die zumindest teilweise auf einer Impedanz der Abstimmschaltung und der Antenne basiert, gemessen am Ausgabe-Port. In einigen solcher Ausführungsformen kann die Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung bei 1006 mittels der Steuerschaltung 118 die Einstellung einer Impedanz der Abstimmschaltung umfassen, um die Spitzenausgabeleistung des PAs an den Ausgabeleistungspegel anzupassen.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens des Ablaufdiagramms 1000 kann die Senderschaltung ein Frequenzweiche umfassen, der einen mit einem Sender verbundenen Sender-Port, einen mit einem Empfänger verbundenen Empfänger-Port und einen mit dem Ausgabe-Port der Senderschaltung verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port (z. B. wie in FIG gezeigt. 8) aufweist. Der Frequenzweichen-Ausgabe-Port kann mit einem der Sender- und Empfänger-Ports steuerbar verbunden werden. In einigen solcher Ausführungsformen kann die Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung bei 1002 mittels der Steuerschaltung die Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung umfassen, damit eine kombinierte Impedanz von Abstimmschaltung und Antenne, gemessen an dem Ausgabe-Port der Senderschaltung, auf eine Impedanz des Senders abgestimmt wird, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port mit dem Sender-Port verbunden wird.
Verschiedene Ausführungsformen der HF-Kommunikationsschaltung 100 von 1 (einschließlich der Ausführungsformen, die z. B. mit Bezug auf 8 und 9 besprochen werden) können auf verschiedene Arten in ein IC-Paket (z. B. ein SIP) integriert werden. Die 11-15 stellen Ansichten verschiedener Ausführungsformen des IC-Pakets der HF-Kommunikationsschaltung 100 von 1 dar. Die in den 11-15 gezeigten Ausführungsformen sind nur illustrativ, und eine beliebige geeignete Kombination der Elemente dieser Ausführungsformen kann verwendet werden.
Die Wahl der Gehäuseanordnung kann unter anderem auf der Verringerung der Kosten, der Anzahl der Schichten im Paket, dem Erfüllen von Abmessungsspezifikationen bzw. der Verringerung der Länge der Verdrahtung basieren. In einigen Ausführungsformen kann die HF-Kommunikationsschaltung 100 mittels einer Fan-out- Wafer-Level-Struktur verpackt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Herstellung solch eines Pakets die Konstruktion eines künstlichen Wafers aus platzierten Chips umfassen. Diese Chips können vor der Erzeugung der künstlichen Wafer geprüft werden und aktive bzw. passive Komponenten und eine oder mehrere verschiedene Arten von Chips umfassen. Der künstliche Wafer kann durch Drucken, Formen, Laminieren, Stanzen oder andere ähnliche Techniken konstruiert werden. In einigen Ausführungsformen kann der künstliche Wafer mittels Formung konstruiert werden, um eine eingebettete Lötkugel-Gitteranordnung (BGA) zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann die eingebettete Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eine Fan-Out Wafer Level-Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur (Fan-heraus WLB) sein. Beispielsweise kann die eingebettete Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eine „embedded Wafer Level Ball Grid Array" (eWLB)-Struktur sein. Alle entsprechenden Dies, Komponenten oder Pakete, Pakettechniken oder Paketkonzepte können in einer Fan-Out-WLB-Struktur eingebettet oder gestapelt werden, um beliebige, hierin offengelegte Ausführungsformen zu verpacken, einschließlich Open-Cavity-Gehäuse, SIPs, Wafer Level Ball Grid Array(WLB)-Pakete, eWLB-Pakete, Flip-Chip-Pakete, Wire-Bonded-Pakete oder jede mögliche Kombination solcher Pakete.
Die 11 und 12 sind vereinfachte Querschnittansichten von seitlichen beziehungsweise Draufsichten einer Ausführungsform eines ersten IC-Pakets 1100 der HF-Kommunikationsschaltung 100, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Das IC-Paket 1100 kann eine Fan-Out-BGA-Struktur bzw. eine eingebettete BGA-Struktur (z. B. eine eWLB Struktur) umfassen, wobei eine Vergussmasse 1114 verwendet wird, um ein System-auf-einem-Chip (SoC) 1102, ein oder mehrere BAWR 110 und ein oder mehrere Chips 1104, einschließlich anderen Schaltungen (z. B. eine oder mehrere Induktivitäten), einzubetten. In einigen Ausführungsformen kann der SoC 1102 einige oder alle Sender- 102 und Steuerschaltungen 118 umfassen. In einigen Ausführungsformen (z. B. in den HF-Kommunikationsschaltungen 800 und 900 von 8 beziehungsweise 9) kann der SoC 1102 einige oder alle Empfänger (z. B. den Empfänger 822 oder 902 von 8 beziehungsweise 9) umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Chips 1104 eine Frequenzweiche, wie die Frequenzweiche 814 aus 8, umfassen. Wie in 12 gezeigt, kann das IC-Paket 1100 mehrere BAWR 110 umfassen. Obwohl drei dargestellten sind, kann eine beliebige geeignete Anzahl enthalten sein.
In einigen Ausführungsformen erfordert ein oder erfordern mehrere der BAWR 110 eine Abdeckungsstruktur zum mechanischen Schutz eines aktiven Bereichs auf einer Oberfläche eines BAWR-Dies. In einigen solchen Ausführungsformen können einige elektrische Anschlüsse an einen BAWR-Die durch kupferne Pfostenstrukturen oder Lötkugeln auf dem BAWR-Die hergestellt werden (z. B. an den Ecken des Chips zu den Schutzbereichen zwischen zwei oder mehreren der Pfosten). Kupferne Pfostenstrukturen und andere Steckverbinder können innerhalb des IC-Pakets 1100 während der Redistribution-Phase der eWLB-Fertigung angeschlossen werden.
Das IC-Paket 1100 kann ebenfalls einen PA 1106 umfassen, der als PA 804 in den Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den HF-Kommunikationsschaltungen dient, die vorstehend mit Bezug auf die 8 und 9 besprochen werden. In einigen Ausführungsformen kann der PA 1106 eine vorverpackte Komponente sein und folglich mit dem Rest des IC-Pakets 1100 in einer Paket-auf-Paket Struktur integriert werden. In einigen Ausführungsformen kann PA 1106 außerhalb der Vergussmasse 1114 angeordnet werden. Wie in 11 gezeigt, kann der PA 1106 an einem Interposer 1110 angebracht werden, der eine mechanische Unterstützung für den PA 1106 bietet und der elektrische Verbindungen zwischen dem PA 1106 und anderen Schaltungen im IC-Paket 1100 führen kann. Der Interposer 1110 kann eine Halbleiter-Flip-Chip-Struktur besitzen. Eine Hitzeverteiler 1108 kann am PA 1106 zur Verteilung der durch den PA 1106 erzeugten Hitze angebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Hitzeverteiler an einem IC-Paket mittels einer thermisch leitfähigen Paste angebracht werden. Der Hitzeverteiler 1108 kann ein allein stehender Kühlkörper sein oder mit einem äußeren Gehäuse einer Recheneinheit (z. B. ein mobiles Kommunikationsgerät), in dem das IC-Paket 1100 enthalten ist, verbunden werden oder kann ein größerer Kühlkörper sein. Einige Vergussmassen-Durchkontaktierungen 1112 können durch die Vergussmasse 1114 geführt werden, um elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten des IC-Pakets 1100 bzw. zwischen dem IC-Paket 1100 und anderen Komponenten zur Verfügung zu stellen. Vergussmassen-Durchkontaktierungen können geformt werden, indem vorfabrizierte Stege aus Silizium oder anderem Material positioniert werden bzw. durch das Bohren von Löchern in eine Vergussmasse (z. B. die Vergussmasse 1114) und dem Füllen der Löcher mit einem leitfähigen Material.
13 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines zweiten IC-Pakets 1300 der HF-Kommunikationsschaltung 100, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Das IC-Paket 1300 kann eine Fan-Out-BGA-Struktur bzw. eine eingebettete BGA-Struktur (z. B. eine eWLB Struktur) umfassen, wobei eine Vergussmasse 1314 verwendet wird, um ein System-auf-einem-Chip (SoC) 1302 und ein oder mehrere Chips 1304, einschließlich anderen Schaltungen (z. B. eine oder mehrere Induktivitäten), einzubetten. In einigen Ausführungsformen kann der SoC 1302 einige oder alle Sender- 102 und Steuerschaltungen 118 umfassen. In einigen Ausführungsformen (z. B. in den HF-Kommunikationsschaltungen 800 und 900 von 8 beziehungsweise 9) kann der SoC 1302 einige oder alle Empfänger (z. B. den Empfänger 822 oder 922 von 8 beziehungsweise 9) umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder die mehreren Chips 1304 eine Frequenzweiche, wie die Frequenzweiche 814 aus 8, umfassen.
Im IC-Paket 1300 kann ein oder können mehrere BAWR 110 außerhalb der Vergussmasse 1314 angeordnet werden. Obwohl in 13 drei BAWR 110 dargestellten sind, kann eine beliebige geeignete Anzahl enthalten sein. Insbesondere sind die in 13 gezeigten BAWR 110 an einer Oberseite eines Fan-Out-Wafer-Level-Pakets befestigt. Das IC-Paket 1300 kann ebenfalls einen PA 1306 umfassen, der außerhalb der Vergussmasse 1314 und Seite an Seite mit den BAWR 110 angeordnet ist. Der PA 1306 kann als PA 804 in den Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den HF-Kommunikationsschaltungen, die vorstehend mit Bezug auf die 8 und 9 besprochen werden, eingesetzt werden. Wie mit Bezug auf 11 vorstehend besprochen wird, kann der PA 1306 an einem Interposer 1310 und ein Hitzeverteiler 1308 kann am PA 1306 angebracht werden. Der Interposer 1310 kann eine Halbleiter-Flip-Chip-Struktur besitzen. Der Hitzeverteiler 1308 kann ein allein stehender Kühlkörper sein oder mit einem äußeren Gehäuse einer Recheneinheit (z. B. ein mobiles Kommunikationsgerät), in dem das IC-Paket 1300 enthalten ist, verbunden werden oder kann ein größerer Kühlkörper sein. Einige Vergussmassen-Durchkontaktierungen 1312 können durch die Vergussmasse 1314 geführt werden, um elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten des IC-Pakets 1300 bzw. zwischen dem IC-Paket 1300 und anderen Komponenten zur Verfügung zu stellen. Eine IC-Paketanordnung wie das IC-Paket 1300 kann vorteilhaft sein, wenn die Einbettung der BAWR 110 in einer Vergussmasse eine negative Auswirkung auf die Leistung der BAWR 110 besitzt bzw. die Einbettung der BAWR 110 zu schwierig oder zu teuer ist. Insbesondere können verschiedene IC-Pakete der HF-Kommunikationsschaltung 100 BAWR 110 zur Beibehaltung eines Abstandes 1316 zwischen dem aktiven Bereich eines BAWRs und einer proximalen Oberfläche montiert werden, um den aktiven Bereich zu schützen. Das Beibehalten solch eines Abstandes in einem IC-Paket kann die Leistung eines BAWRs verbessern.
14 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines dritten IC-Pakets 1400 der HF-Kommunikationsschaltung 100, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Das IC-Paket 1400 kann eine Fan-Out-BGA-Struktur bzw. eine eingebettete BGA-Struktur (z. B. eine eWLB Struktur) umfassen, wobei eine Vergussmasse 1414 verwendet wird, um ein System-auf-einem-Chip (SoC) 1402, ein oder mehrere BAWRs 110 und ein oder mehrere Chips 1404 einschließlich anderen Schaltungen (z. B. eine oder mehrere Induktivitäten) einzubetten. Wie vorstehend besprochen wurde, kann in einigen Ausführungsformen der SoC 1402 einige oder alle Sender- 102 und Steuerschaltungen 118 umfassen. In einigen Ausführungsformen (z. B. in den HF-Kommunikationsschaltungen 800 und 900 von 8 beziehungsweise 9) kann der SoC 1402 einige oder alle Empfänger (z. B. den Empfänger 822 oder 922 von 8 beziehungsweise 9) umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Chips 1404 eine Frequenzweiche, wie die Frequenzweichen aus 8, umfassen.
Das IC-Paket 1400 kann ebenfalls einen PA 1406 umfassen, der in der Vergussmasse 1414 eingebettet wird. Wie vorstehend besprochen wurde, kann der PA 1406 als PA 804 in den Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den HF-Kommunikationsschaltungen, die vorstehend mit Bezug auf die 8 und 9 besprochen werden, eingesetzt werden. Der PA 1406 kann an einem Interposer 1410 und ein Hitzeverteiler 1408 kann am PA 1406 angebracht werden. Der Interposer 1410 kann eine Halbleiter-Flip-Chip-Struktur besitzen. Der Hitzeverteiler 1408 kann ein allein stehender Kühlkörper sein oder mit einem äußeren Gehäuse einer Recheneinheit (z. B. ein mobiles Kommunikationsgerät), in dem das IC-Paket 1400 enthalten ist, verbunden werden oder kann ein größerer Kühlkörper sein. In 14 sind keine Vergussmassen-Durchkontaktierungen dargestellt. Kugelverbinder sind zur Verbindung der Komponenten des IC-Pakets 1400 mit anderen Komponenten vorgesehen. Die Fertigung des IC-Pakets 1400 kann durch die Beseitigung von Vergussmassen-Durchkontaktierungen vereinfacht werden (wie z. B. im Vergleich zum IC-Paket 1300 von 13). Die möglicherweise größeren seitlichen Abmessungen des IC-Pakets 1400 (wie z. B. im Vergleich mit dem IC-Paket 1300 von 13) können für bestimmte Anwendungen geeignet und nicht nachteilig sein (wenn z. B. das IC-Paket 1400 in einer Tablet-Recheneinheit oder in einem größeren mobilen Kommunikationsgerät enthalten ist).
15 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines vierten IC-Pakets 1500 der HF-Kommunikationsschaltung 100, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Das IC-Paket 1500 kann eine Fan-Out-BGA-Struktur bzw. eine eingebettete BGA-Struktur (z. B. eine eWLB Struktur) umfassen, wobei eine Vergussmasse 1514 verwendet wird, um ein System-auf-einem-Chip (SoC) 1502 und ein oder mehrere Chips 1504, einschließlich anderen Schaltungen (z. B. eine oder mehrere Induktivitäten), einzubetten. Wie vorstehend besprochen wurde, kann in einigen Ausführungsformen der SoC 1502 einige oder alle Sender- 102 und Steuerschaltungen 118 umfassen. In einigen Ausführungsformen (z. B. in den HF-Kommunikationsschaltungen 800 und 900 von 8 beziehungsweise 9) kann der SoC 1502 einige oder alle Empfänger (z. B. den Empfänger 822 oder 922 von 8 beziehungsweise 9) umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Chips 1504 eine Frequenzweiche, wie die Frequenzweiche 814 aus 8, umfassen.
Im IC-Paket 1500 kann ein oder können mehrere BAWR 110 außerhalb der Vergussmasse 1514 angeordnet werden. Obwohl in 15 drei BAWRs 110 dargestellten sind, kann eine beliebige geeignete Anzahl enthalten sein. Das IC-Paket 1500 kann ebenfalls einen PA 1506 umfassen, der in der Vergussmasse 1514 eingebettet wird. Wie vorstehend besprochen wurde, kann der PA 1506 als PA 804 in den Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den HF-Kommunikationsschaltungen, die vorstehend mit Bezug auf die 8 und 9 besprochen werden, eingesetzt werden. In der in 15 gezeigten Offenlegung kann PA 1506 ein Wire-Bonded-PA sein. Eine Hitzeverteiler 1508 kann am PA 1506 angebracht werden. Der Hitzeverteiler 1508 kann ein allein stehender Kühlkörper sein oder mit einem äußeren Gehäuse einer Recheneinheit (z. B. ein mobiles Kommunikationsgerät), in dem das IC-Paket 1500 enthalten ist, verbunden werden oder kann ein größerer Kühlkörper sein. Einige Vergussmassen-Durchkontaktierungen 1512 können durch die Vergussmasse 1514 geführt werden, um elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten des IC-Pakets 1500 (wie z. B. die BAWR 110) bzw. zwischen dem IC-Paket 1500 und anderen Komponenten zur Verfügung zu stellen. Das IC-Paket 1500 kann eine kleinere Höhe als andere Ausführungsformen aufweisen (wie z. B. das IC-Paket 1300 von 13), was für Anwendungen in dünneren Geräten günstig sein kann.
Das IC-Paket 1500 von 15 kann ebenfalls unter Verwendung einer Laminierungs-Einbettungstechnik geformt werden. Bei solcher Technik können Chips auf einem dielektrischen Träger platziert werden, die mit Kupferstrukturen vorbereitet wurden (um beispielsweise eine Verwerfung zu reduzieren und eine vorteilhafte Nivellieren erzielen), manchmal in eine gitterähnlichen Anordnung. Der dielektrische Träger kann laminiert werden, und Durchkontaktierungen können mit Laser in den laminierten Nichtleiter gebohrt werden. Redistributions- und Lötmittel-Stoppprozesse können ausgeführt und Lötkugeln angewendet werden. Ausführungsformen mittels solcher laminierten Einbettungstechniken können vorteilhafterweise die Anforderung nach Interposern verringern oder beseitigen, wodurch die Größe des IC-Pakets und die Kosten verringert werden.
16 zeigt eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines fünften IC-Pakets 1600 der HF-Kommunikationsschaltung 100, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Das IC-Paket 1600 kann eine Flip-Chip-Struktur mit einem System-auf-einem-Chip (SoC) 1602, einen oder mehrere BAWR 110 und einen oder mehreren Chips 1604, einschließlich anderer Schaltungen (z. B. eine oder mehrere Induktivitäten) in einer Seite an Seite-Anordnung umfassen. Die BAWR 110 können mit einem Abstand 1616 zwischen dem aktiven Bereich eines BAWRs und einer proximale Oberfläche zum Schutz des aktiven Bereichs angebracht werden. Das IC-Paket 1600 kann ebenfalls einen unverpackten PA 1606 in einer Flip-Chip-Konfiguration umfassen, die den PA 804 in Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den HF-Kommunikationsschaltungen, die mit Bezug auf die 8 und 9 zuvor besprochenen wurden, dienen. Wie vorstehend besprochen wurde, kann in einigen Ausführungsformen der SoC 1602 einige oder alle Sender- 102 und Steuerschaltungen 118 umfassen. In einigen Ausführungsformen (z. B. in den HF-Kommunikationsschaltungen 800 und 900 von 8 beziehungsweise 9) kann der SoC 1602 einige oder alle Empfänger (z. B. den Empfänger 822 oder 922 von 8 beziehungsweise 9) umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Chips 1604 eine Frequenzweiche, wie die Frequenzweiche 814 aus 8, umfassen.
Wie in 16 gezeigt, können der SoC 1602, die BAWR 110, der PA 1606 und die Chips 1604 an einem Flip-Chip-Substrat 1618 angebracht werden. Nach dem Anbringen kann ein Reflow-Prozess ausgeführt werden, der von einem kapillaren Unterfüllen und Aushärten gefolgt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann ein gegossenes Unterfüllen verwendet werden.
17 zeigt eine vereinfachte seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines fünften IC-Pakets 1700 der HF-Kommunikationsschaltung 100, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen. Das IC-Paket 1700 kann eine Flip-Chip-Struktur mit einem System-auf-einem-Chip (SoC) 1702, einen oder mehrere BAWR 110 und einen oder mehrere Chips 1704, einschließlich anderer Schaltungen (z. B. eine oder mehrere Induktivitäten) in einer Seite an Seite-Anordnung umfassen. Die BAWR 110 können mit einem Abstand 1716 zwischen dem aktiven Bereich eines BAWRs und einer proximale Oberfläche zum Schutz des aktiven Bereichs angebracht werden. Das IC-Paket 1700 kann ebenfalls einen verpackten PA 1706 umfassen, der als der PA 804 in den Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den HF-Kommunikationsschaltungen dient, die vorstehend mit Bezug auf die 8 und 9 besprochen werden. Die Zwischenverbindungen 1720 zwischen dem PA 1706 und den Zwischenverbindungen 1722 können Lötkugel-Gitteranordnungs-Kugeln sein (im Gegensatz zu den Flip-Chip-Kontaktierungsflecken 1724), die die anderen Komponenten des IC-Pakets 1700 miteinander verbinden können.
Wie vorstehend besprochen wurde, kann in einigen Ausführungsformen der SoC 1702 einige oder alle Sender- 102 und Steuerschaltungen 118 umfassen. In einigen Ausführungsformen (z. B. in den HF-Kommunikationsschaltungen 800 und 900 von 8 beziehungsweise 9) kann der SoC 1702 einige oder alle Empfänger (z. B. den Empfänger 822 oder 922 von 8 beziehungsweise 9) umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Chips 1704 eine Frequenzweiche, wie die Frequenzweiche 814 aus 8, umfassen. Wie in 17 gezeigt, können der SoC 1702, die BAWR 110, der PA 1706 und die Chips 1704 an einem Flip-Chip-Substrat 1718 angebracht werden. Das IC-Paket 1700 kann mit einer kapillaren Unterfüllung versehen und anschließend eingegossen werden. Ein gießbares Unterfüllmaterial kann verwendet werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung können für eine gewünschte HF-Kommunikation unter Verwendung von geeigneter Hardware bzw. Software in ein System implementiert werden. 18 veranschaulicht schematisch eine Recheneinheit 1800 gemäß einiger Implementierungen. Die Recheneinheit 1800 kann beispielsweise ein mobiles Kommunikationsgerät sein. Die Recheneinheit 1800 kann eine Platine wie die Hauptplatine 1802 aufnehmen. Die Hauptplatine 1802 kann eine Reihe von Komponenten umfassen, einschließlich, aber nicht begrenzt auf einen Prozessor 1804 und mindestens einen Kommunikationschip 1806. Der Prozessor 1804 kann physisch und elektronisch mit der Hauptplatine 1802 gekoppelt sein. Bei einigen Implementierungen kann mindestens der eine Kommunikationschip 1806 auch physisch und elektrisch mit der Hauptplatine 1802 gekoppelt sein. Bei weiteren Implementierungen kann der Kommunikationschip 1806 Teil des Prozessors 1804 sein.
Abhängig von den Anwendungen kann die Recheneinheit 1800 andere Komponenten umfassen, die mit der Hauptplatine 1802 physisch und elektrisch gekoppelt sein können oder nicht. Diese anderen Komponenten können unter anderem ein flüchtiger Speicher (z. B. DRAM), Permanentspeicher (z. B. ROM), Flash-Speicher, Grafikprozessor, Digitalsignal-Prozessor, Krypto-Prozessor, Chipsatz, Antenne, Display, Touchscreen-Display, Touchscreen-Controller, Batterie, Audiocodec, Videocodec, Leistungsverstärker, globales Positionsbestimmungssystem (GPS), Kompass, Geigerzähler, Beschleunigungsmesser, Gyroskop, Lautsprecher, Kamera und Massenspeichergerät (wie ein Festplattenlaufwerk, eine Compact-Disc (CD), Digital Versatile Disc (DVD) usw.) umfassen, sind aber nicht beschränkt auf diese.
Der Kommunikationschip 1806, das HF-Frontend 1808 und die Antenne 1810 können eine drahtlose Kommunikation zur Übertragung von Daten zu und von der Recheneinheit 1800 ermöglichen. Der Kommunikationschip 1806 und das HF-Frontend_1808 kann eine beliebige der hierin offengelegten HF-Kommunikationsschaltungen umfassen. Beispielsweise kann das HF-Frontend 1808 die hierin unter anderen Komponenten beschriebenen einen beliebigen der PAs, Filter bzw. Frequenzweichen umfassen. Der Begriff „drahtlos“ und seine Ableitungen kann verwendet sein, um Schaltungen, Geräte, Systeme, Verfahren, Techniken, Kommunikationskanäle usw. zu beschreiben, die Daten unter Verwendung von modulierter elektromagnetischer Strahlung durch ein nicht festes Medium kommunizieren können. Der Begriff impliziert nicht, dass die assoziierten Geräte keine Drähte enthalten, obwohl sie in einigen Ausführungsformen möglicherweise keine enthalten. Der Kommunikationschip 1806 kann praktisch alle drahtlosen Normen oder Protokolle implementieren, u.a. die Institute for Electrical and Electronic Engineers (IEEE)-Standards, einschließlich der Normen Wi-Fi (IEEE 802.11-Familie), IEEE 802.16 (z. B. IEEE 802.16-2005 Änderung), Long-Term Evolution (LTE)-Projekt zusammen mit jeglichen Änderungen, Updates und/oder Revisionen (z. B. fortgeschrittenes LTE-Projekt, ultra-mobiles Breitband (UMB)-Projekt (das auch als „3GPP2“ bezeichnet wird), usw.). IEEE 802.16-kompatible BWA-Netzwerke werden generell als WiMAX-Netzwerke bezeichnet, ein Akronym, das für Worldwide Interoperability for Microwave Access steht, was ein Gütezeichen für Produkte ist, welche die Konformitäts- und Interoperabilitätsprüfungen für die IEEE 802.16-Standards bestehen. Der Kommunikationschip 1806 kann gemäß dem Global System for Mobile Communication (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Packet Access (HSPA), Evolved HSPA (E-HSPA) oder LTE-Netzwerk arbeiten. Der Kommunikationschip 606 kann gemäß Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE), GSM EDGE Radio Access Network (GERAN), UTRAN oder Evolved UTRAN (E-UTRAN) arbeiten. Der Kommunikationschip 1806 kann gemäß CDMA, Time Division Multiple Access (TDMA), Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT), Evolution-Data Optimized (EV-DO), Ableitungen hiervon sowie anderen drahtlosen Protokollen, die als 3G, 4G, 5G und höher bezeichnet werden, arbeiten. Der Kommunikationschip 1806 kann in anderen Ausführungsformen gemäß anderen drahtlosen Protokollen arbeiten.
Die Recheneinheit 1800 kann eine Vielzahl von Kommunikationschips 1806 umfassen. Zum Beispiel kann ein erster Kommunikationschip 1806 für eine drahtlose Kommunikation mit kürzerer Reichweite wie WiFi und Bluetooth fest zugeordnet sein, und ein zweiter Kommunikationschip 1806 kann einer drahtlosen Kommunikation mit größerer Reichweite wie GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO und andere zugeordnet sein. Jeder der Kommunikationschips kann eine oder mehrere Ausführungsformen der hierin offengelegten HF-Kommunikationsschaltungen enthalten. Der Prozessor 1804 bzw. der Kommunikationschip 1806 der Recheneinheit 1800 kann eine oder mehrere Chips oder andere, in einem IC verpackte Komponenten umfassen, wie hierin beschrieben. Der Begriff „Prozessor“ kann auf eine beliebige Vorrichtung oder einen Abschnitt einer Vorrichtung verweisen, die/der elektronische Daten von Registern und/oder Speichern verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten zu verwandeln, die in Registern bzw. Speichern gespeichert werden können.
In verschiedenen Implementierung kann die Recheneinheit 1800 ein Laptop, ein Netbook, ein Notebook, ein Ultrabook, ein Smartphone, ein Tablet, ein Personal Digital Assistant (PDA), ein ultramobiler PC, ein Mobiltelefon, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Drucker, ein Scanner, ein Monitor, eine Set-Top-Box, ein Unterhaltungssteuergerät, eine Digitalkamera, ein portables Musikwiedergabegerät oder ein digitaler Videorekorder sein. Bei weiteren Implementierungen kann die Recheneinheit 1800 jedes andere elektronische Gerät sein, das Daten verarbeitet. In einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Kommunikationsschaltungen in einer Hochleistungs-Recheneinheit implementiert werden. In einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Kommunikationsschaltungen in Handrecheneinheiten implementiert werden.
Die folgenden Paragrafen enthalten einige Beispiele von Ausführungsformen der gegenwärtigen Offenlegung.
Beispiel 1 ist ein mobiles Kommunikationsgerät und umfasst: eine Antenne, eine über einen Ausgabe-Port verfügende Senderschaltung, eine Abstimmschaltung, die über eine oder mehrere akustische Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonator - BAWR) verfügt, einen mit der Antenne verbundenen Antennen-Port, einen mit dem Ausgabe-Port der Senderschaltung verbundenen Sender-Port und eine mit dem Steuer-Port verbundene Steuerschaltung, die zur Einstellung der Abstimmschaltung über einen BAWR oder eine andere Komponente der Abstimmschaltung konfiguriert ist, zumindest teilweise auf einer Impedanz der Antenne basierend.
Beispiel 2 kann den Gegenstand von Beispiel 1 umfassen und des Weiteren spezifizieren, dass: die Senderschaltung einen Leistungsverstärker (PA) umfasst, der PA über einen Versorgungsspannungs-Port zum Anlegen einer Versorgungsspannung verfügt, der PA einen mit dem Ausgabe-Port der Senderschaltung verbundenen PA-Ausgabe-Port besitzt, wobei der PA-Ausgabe-Port zur Ausgabe eines Stroms mit einem Ausgabepegel dient und wobei der PA eine Spitzenausgabeleistung, zumindest teilweise basierend, auf einer Impedanz der Abstimmschaltung und der Antenne, gemessen am Ausgabe-Port, hat und die Steuerschaltung konfiguriert ist, um die Impedanz der Abstimmschaltung über die Einstellung eines BAWRs oder einer anderen Komponente der Abstimmschaltung anzupassen, um die Spitzenausgabeleistung des PAs an den Ausgabeleistungspegel anzupassen.
Beispiel 3 kann den Gegenstand von Beispiel 2 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Antenne eine erste Antenne ist, und des Weiteren einschließend: eine zweite Antenne, die sich von der ersten Antenne unterscheidet und mit einem Empfänger verbunden ist.
Beispiel 4 kann den Gegenstand von Beispiel 1 umfassen, des Weiteren spezifizierend: dass die Senderschaltung eine Frequenzweiche umfasst, bei dem einen Sender-Port mit einem Sender verbunden wird, die Frequenzweiche des Weiteren einen mit einem Empfänger verbundenen Empfänger-Port besitzt und einen mit dem Ausgabe-Port der Senderschaltung verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port und steuerbar mit einem der Sender-Ports und dem Empfänger-Port verbunden wird, und dass die Steuerschaltung konfiguriert wird, die Impedanz der Abstimmschaltung über die Anpassung eines BAWRs oder einer anderen Komponente der Abstimmschaltung einzustellen, um einer kombinierten Impedanz der Abstimmschaltung und der Antenne, gemessen am Ausgabe-Port der Senderschaltung, zu ermöglichen, eine Impedanz des Senders einzustellen, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port mit dem Sender-Port verbunden wird.
Beispiel 5 kann den Gegenstand eines beliebigen der Beispiele 1-4 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet wird und mindestens einer der BAWR außerhalb der Vergussmasse angeordnet wird.
Beispiel 6 ist ein Verfahren zur Hochfrequenzkommunikation und umfasst: die Bereitstellung einer Abstimmschaltung mit einem oder mehreren akustische Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonator - BAWR), einem mit einer Antenne und einem Steuer-Port verbundenen Antennen-Port, und die Bereitstellung einer mit dem Steuer-Port verbundene Steuerschaltung, die konfiguriert wird, um eine Impedanz der Abstimmschaltung einzustellen, zumindest teilweise auf einer Impedanz der Antenne basierend.
Beispiel 7 kann den Gegenstand von Beispiel 6 umfassen und des Weiteren die Anpassung der Impedanz der Abstimmschaltung mittels der Steuerschaltung, zumindest teilweise auf einer Impedanz der Antenne basierend, einschließen.
Beispiel 8 kann den Gegenstand von Beispiel 6 umfassen und des Weiteren die Bereitstellung eines Leistungsverstärkers (PA) einschließen, dessen PA-Ausgabe-Port mit der Abstimmschaltung verbunden und konfiguriert wird, um einen Strom mit einem Ausgabepegel auszugeben, wobei der PA eine Spitzenausgabeleistung, zumindest teilweise basierend auf einer Impedanz der Abstimmschaltung und der Antenne, gemessen am Ausgabe-Port, aufweist, wobei die Steuerschaltung konfiguriert wird, um die Impedanz der Abstimmschaltung einzustellen, indem ein BAWR oder eine andere Komponente der Abstimmschaltung eingestellt wird, um über eine Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung zu ermöglichen, die Spitzenausgabeleistung des PA an den Ausgabeleistungspegel anzupassen.
Beispiel 9 kann den Gegenstand von Beispiel 6 umfassen und des Weiteren die Bereitstellung einer Frequenzweiche einschließen, der einen mit einem Sender verbundenen Sender-Port besitzt, die Frequenzweiche des Weiteren einen mit einem Empfänger verbundenen Empfänger-Port besitzt und einen mit der Abstimmschaltung verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port, der steuerbar mit einem der Sender-Ports und dem Empfänger-Port verbunden ist, wobei die Steuerschaltung konfiguriert, um die Impedanz der Abstimmschaltung über die Einstellung eines BAWRs oder einer anderen Komponente der Abstimmschaltung anzupassen, um eine kombinierte Impedanz der Abstimmschaltung und der Antenne, gemessen am Ausgabe-Port der Senderschaltung zu ermöglichen, eine Impedanz des Senders anzupassen, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port mit dem Sender-Port verbunden wird.
Beispiel 10 ist eine Hochfrequenz((HF))-Kommunikationsschaltung und umfasst: eine Hochfrequenz-Frequenzweiche, die einen mit einem Sender verbundenen Sender-Port besitzt, einen mit einem Empfänger verbundenen Empfänger-Port und einen mit einem der Sender-Ports und dem Empfänger-Port steuerbar verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port, eine mit dem Frequenzweichen-Ausgabe-Port verbundene Abstimmschaltung, die einen oder mehrere akustische Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonator - BAWR) und eine oder mehrere andere Komponenten besitzt, einen mit einer Antenne verbundenen Antennen-Port und einen Steuer-Port sowie eine mit dem Steuer-Port verbundene Steuerschaltung, die konfiguriert wird, um eine Impedanz der Abstimmschaltung über eine Einstellung eines BAWRs oder einer anderen Komponente der Abstimmschaltung anzupassen, um eine kombinierte Impedanz der Abstimmschaltung und der Antenne, gemessen an dem Frequenzweichen-Ausgabe-Port, zu ermöglichen, eine Impedanz des Senders anzupassen, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port mit dem Sender-Port verbunden wird und eine Impedanz des Empfängers anzupassen, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port mit dem Empfänger-Port verbunden wird.
Beispiel 11 kann den Gegenstand von Beispiel 10 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung konfiguriert ist, um eine an zwei Elektroden von zumindest einem BAWR angelegte Gleichspannung einzustellen, der/die in der Abstimmschaltung enthalten ist/sind, um die Impedanz der Abstimmschaltung anzupassen.
Beispiel 12 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 10-11 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung eine einstellbare Gleichspannungsquelle umfasst, die konfiguriert ist, um eine einstellbare Gleichspannung zur Einstellung der Kapazität eines Varaktors anzulegen, der in Serie oder parallel von zumindest einem oder mehreren BAWRs angeordnet ist/sind.
Beispiel 13 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 10-12 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung eine einstellbare Signalquelle umfasst, die konfiguriert ist, um elektrische Signale zur Einstellung der Kapazität eines mikro-elektromechanischen System(Micro Electro Mechanical System - MEMS)-Kondensators anzulegen, der in Serie oder parallel von zumindest einem oder mehreren BAWRs angeordnet ist/sind.
Beispiel 13a kann den Gegenstand von Beispiel 10 umfassen, wobei die Steuerschaltung und der zumindest eine der BAWR in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet wird.
Beispiel 14 kann den Gegenstand eines beliebigen der Beispiele 10-14 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet wird und der zumindest eine BAWR außerhalb der Vergussmasse angeordnet wird.
Beispiel 15 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 10-14 umfassen, des Weiteren einen zwischen dem Sender und dem Sender-Port verbundenen Leistungsverstärker (PA) einschließend, wobei die in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur und dem PA eingebetteten Steuerschaltung außerhalb der Vergussmasse angeordnet wird.
Beispiel 16 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 10-14 umfassen, des Weiteren einen zwischen dem Sender und dem Sender-Port verbundenen Leistungsverstärker (PA) einschließend, wobei die Steuerschaltung und der PA in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet werden.
Beispiel 17 ist ein Hochfrequenz((HF))-Kommunikationsschaltung und umfasst: eine Abstimmschaltung, die eine oder mehrere akustische Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonator - BAWR) besitzt, einen mit einer Sendeantenne verbundenen Antennen-Port, einen Signal-Port und ein Steuer-Port, einen Leistungsverstärker (PA), der einen Ausgabe-Port besitzt, der mit einem Signal-Port verbunden und konfiguriert wird, um einen Strom mit einem Ausgabepegel auszugeben, wobei der PA eine Spitzenausgabeleistung, zumindest teilweise basierend auf einer an dem Ausgabe-Port gemessenen Impedanz der Abstimmschaltung und der Antenne. Diese umfasst ebenfalls eine mit einem Steuer-Port verbundene Steuerschaltung, die konfiguriert wird, um eine Impedanz der Abstimmschaltung einzustellen, um die Spitzenausgabeleistung des PAs an den Ausgabeleistungspegel anzupassen.
Beispiel 18 kann den Gegenstand von Beispiel 17 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass keine Frequenzweiche zwischen dem PA und der Abstimmschaltung geschaltet wird.
Beispiel 19 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 17-18 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die HF-Kommunikationsschaltung in einem mobilen Kommunikationsgerät enthalten ist und der Ausgabeleistungspegel zumindest teilweise auf einem Abstand zwischen dem mobilen Kommunikationsgerät und einer Basisstation in Kommunikation mit dem mobilen Kommunikationsgerät basiert.
Beispiel 20 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 17-19 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung konfiguriert ist, um eine an zwei Elektroden von zumindest einem BAWR anzulegenden Gleichspannung zur Verfügung zu stellen, der/die in der Abstimmschaltung enthalten ist/sind, um die Impedanz der Abstimmschaltung anzupassen.
Beispiel 21 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 17-20 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung eine einstellbare Gleichspannungsquelle umfasst, die konfiguriert ist, um eine einstellbare Gleichspannung zur Einstellung der Kapazität eines Varaktors anzulegen, der in Serie oder parallel von zumindest einem oder mehreren BAWRs angeordnet ist/sind.
Beispiel 22 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 17-21 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung eine einstellbare Signalquelle umfasst, die konfiguriert ist, elektrische Signale zur Einstellung der Kapazität eines mikro-elektromechanischen System(Micro Electro Mechanical System - MEMS)-Kondensators anzulegen, der in Serie oder parallel von zumindest einem oder mehreren BAWRs angeordnet ist/sind.
Beispiel 23 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 17-22 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass der PA und der zumindest eine der BAWR Seite an Seite in einer Flip-Chip-Struktur verpackt werden.
Beispiel 24 kann den Gegenstand eines beliebigen der Beispiele 17-22 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass die Steuerschaltung in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet wird sowie der PA und der zumindest eine der BAWR außerhalb der Vergussmasse angeordnet werden.
Beispiel 25 kann den Gegenstand von einem beliebigen der Beispiele 17-23 umfassen, des Weiteren spezifizierend, dass der PA in einem Wire-Bonded-Paket enthalten ist. Die vorstehende Beschreibung veranschaulichter Implementierungen, einschließlich dessen, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, und sollte nicht vollständig sein oder die vorliegenden Erfindung auf die exakten offengelegten Formen beschränken.
Obwohl spezifische Implementierungen der Erfindung hierin zur Veranschaulichung beschrieben sind, sind verschiedene gleichwertige Modifikationen innerhalb des Wirkungsbereichs der Offenlegung möglich, wie ein Fachmann erkennen wird.
Diese Modifikationen können an Ausführungsformen angesichts der vorstehenden ausführlichen Beschreibung durchgeführt werden. Die in den folgenden Ansprüchen verwendeten Begriffe sollten nicht dafür ausgelegt werden, die Offenlegung auf die in der Spezifikation und den Ansprüchen der spezifischen Inplementierungen zu beschränken. Vielmehr soll der Wirkungsbereich der Offenlegung vollständig durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden, die gemäß bekannten Lehrsätzen der Anspruchsinterpretation ausgelegt werden sollen.

Claims

Ein mobiles Kommunikationsgerät, Folgendes umfassend: eine Antenne (114); eine Senderschaltung (802), die einen Ausgabe-Port (104) aufweist; eine Abstimmschaltung (106) mit einem oder mehreren akustischen Volumenwellenresonatoren, BAWR (110), einem mit der Antenne (114) verbundenen Antennen-Port (112), einem mit dem Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802) verbundenem Sender-Port (108), und einem Steuer-Port (116); und einer Steuerschaltung (118), die mit dem Steuer-Port (116) verbunden ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Impedanz der Abstimmschaltung (106) anzupassen, über eine Anpassung eines BAWR (110), zumindest teilweise auf Grundlage einer Impedanz der Antenne (114), dadurch gekennzeichnet, dass die Senderschaltung (802) eine Frequenzweiche (814) mit einem mit einem Sender verbundenen Sender-Port (816) umfasst, die Frequenzweiche (814) des Weiteren einen mit einem Empfänger (822) verbundenen Empfänger-Port (818) und einen mit dem Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802) verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port (820), der steuerbar mit einem der Sender-Ports und dem Empfänger-Port verbunden ist, umfasst, und die Steuerschaltung (118) dazu ausgebildet ist, die Impedanz der Abstimmschaltung (106) durch eine Einstellung eines BAWR (110) so anzupassen, dass eine kombinierte Impedanz der Abstimmschaltung (106) und der Antenne (114), gemessen am Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802), an eine Impedanz des Senders (824) angepasst ist, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port (104) mit dem Sender-Port verbunden wird.
Das mobile Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Senderschaltung (802) einen Leistungsverstärker, PA (804), umfasst, der PA (804) über einen Versorgungsspannungs-Port (808) zum Anlegen einer Versorgungsspannung verfügt, der PA (804) einen mit dem Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802) verbundenen PA-Ausgabe-Port (812) besitzt, wobei der PA-Ausgabe-Port (812) zur Ausgabe eines Stroms mit einem Ausgangspegel dient und wobei der PA eine Spitzenausgangsleistung, zumindest teilweise basierend auf einer Impedanz der Abstimmschaltung (106) und der Antenne (114), gemessen an dem Ausgabe-Port (104), besitzt und die Steuerschaltung (118) dazu ausgebildet ist, die Impedanz der Abstimmschaltung (106) über die Anpassung eines BAWR (110) der Abstimmschaltung (106) einzustellen, um die Spitzenausgangsleistung des PAs an den Ausgabeleistungspegel anzupassen.
Das mobile Kommunikationsgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (118) in eine Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet ist und zumindest einer der BAWR (110) außerhalb der Vergussmasse angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Hochfrequenzkommunikation, Folgendes umfassend: Bereitstellung einer Abstimmschaltung (106) mit einem oder mehreren akustischen Volumenwellenresonatoren, BAWR (110), einer mit einem Antennen-Port (112) verbundenen Antenne (114) und einem Steuer-Port (116); Bereitstellung einer mit dem Steuer-Port (116) verbundenen Steuerschaltung (118), die dazu ausgebildet ist, eine Impedanz der Abstimmschaltung (106) anzupassen, zumindest teilweise auf Grundlage einer Impedanz der Antenne (114); und Bereitstellung einer Frequenzweiche (814), die einen mit einem Sender (824) verbundenen Sender-Port (816) umfasst, wobei die Frequenzweiche (814) des Weiteren einen mit einem Empfänger (822) verbundenen Empfänger-Port umfasst und einen mit der Abstimmschaltung (106) verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port (820), sowie steuerbar mit einem der Sender-Ports (816) und dem Empfänger-Port (818) verbunden ist; wobei die Steuerschaltung (118) dazu ausgebildet ist, die Impedanz der Abstimmschaltung (106) über eine Einstellung eines BAWR (110) der Abstimmschaltung (106) so anzupassen, dass eine kombinierten Impedanz der Abstimmschaltung (106) und der Antenne (114), gemessen am Ausgabe-Port (104) der Senderschaltung (802), an eine Impedanz des Senders (824) angepasst ist, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port (820) mit dem Sender-Port (816) verbunden wird.
Das Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: Einstellung der Impedanz der Abstimmschaltung (106) mittels der Steuerschaltung (118), zumindest teilweise auf einer Impedanz der Antenne (114) basierend.
Das Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: Bereitstellung eines Leistungsverstärkers, PA (804), mit einem mit der Abstimmschaltung (106) verbundenen PA-Ausgabe-Port (812), der dazu ausgebildet ist, einen Strom mit einem Ausgangspegel auszugeben, wobei der PA eine Spitzenausgabeleistung, zumindest teilweise auf einer Impedanz der Abstimmschaltung (106) und der Antenne (114) basierend, gemessen am Ausgabe-Port (104), aufweist, wobei die Steuerschaltung (1 18) dazu ausgebildet ist, um die Impedanz der Abstimmschaltung (106) einzustellen, indem ein BAWR (110) der Abstimmschaltung (106) eingestellt wird, um einer Impedanz der Abstimmschaltung (106) zu ermöglichen, die Spitzenausgabeleistung auf den Ausgabeleistungspegel des PAs abzustimmen.
Eine Hochfrequenz, HF,-Kommunikationsschaltung, Folgendes umfassend: eine Hochfrequenz-Frequenzweiche (814) mit einem, mit einem Sender (824) verbundenem Sender-Port (816), einem mit einem Empfänger (822) verbundenen Empfänger-Port (818), und einem steuerbar mit einem der Sender-Ports (816) und dem Empfänger-Port (818) verbundenen Frequenzweichen-Ausgabe-Port (820), eine mit dem Frequenzweichen-Ausgabe-Port verbundene Abstimmschaltung (106) mit einem oder mehreren akustischen Volumenwellenresonatoren, BAWR (110), und einer oder mehreren anderen Komponenten, einem mit einer Antenne (114) verbundenen Antennen-Port (112) und einem Steuer-Port (116), sowie einen mit der Steuerschaltung (118) verbundenen Steuer-Port (116), der dazu ausgebildet ist, eine Impedanz der Abstimmschaltung (106) über eine Einstellung eines BAWR (110) der Abstimmschaltung (106) anzupassen, um einer kombinierten Impedanz der Abstimmschaltung (106) und der Antenne (114), gemessen an dem Frequenzweichen-Ausgabe-Port, zu ermöglichen, an eine Impedanz des Senders (824) angepasst zu werden, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port mit dem Sender-Port (816) verbunden wird, und um eine Impedanz des Empfängers (822) anzupassen, wenn der Frequenzweichen-Ausgabe-Port (820) mit dem Empfänger-Port (818) verbunden wird.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Steuerschaltung (118) dazu ausgebildet ist, eine an zwei Elektroden von zumindest einem BAWR (110) angelegte Gleichspannung einzustellen, der/die in der Abstimmschaltung (106) enthalten ist/sind, um die Impedanz der Abstimmschaltung (106) anzupassen.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Steuerschaltung (118) eine einstellbare Gleichspannungsquelle umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine einstellbare Gleichspannung zur Einstellung der Kapazität eines Varaktors anzulegen, der in Serie oder parallel von zumindest einem oder mehreren BAWR (110) angeordnet ist.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Steuerschaltung (118) eine Signalquelle umfasst, die dazu ausgebildet ist, elektrische Signale anzuwenden, um die Kapazität eines mikro-elektromechanischen Systemkondensators, MEMS, anzupassen, der in Serie oder parallel von zumindest einem oder mehreren BAWR (110) angeordnet ist.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Steuerschaltung (118) in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet ist und zumindest einer der BAWR (110) außerhalb der Vergussmasse angeordnet ist.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach einem der Ansprüche 7-11, des Weiteren umfassend: einen zwischen dem Sender (824) und dem Sender-Port (816) angeschlossenen Leistungsverstärker, PA (804), wobei die Steuerschaltung (118) in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet und der PA außerhalb der Vergussmasse angeordnet wird.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach einem der Ansprüche 7-11, des Weiteren umfassend: einen zwischen dem Sender (824) und dem Sender-Port (816) angeschlossenen Leistungsverstärker, PA (804), wobei die Steuerschaltung (118) und der PA in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet sind.
Eine Hochfrequenz((HF))-Kommunikationsschaltung, Folgendes umfassend: eine Abstimmschaltung (106) mit einem oder mehreren akustischen Volumenwellenresonatoren, BAWR (110), einem mit einer Antenne (114) verbundenen Antennen-Port (112), einem Signal-Port und einem Steuer-Port (116), einen Leistungsverstärker, PA (804), mit einem Ausgabe-Port, der mit einem Signal-Port verbunden ist und der dazu ausgebildet ist, einen Strom mit einem Ausgabepegel auszugeben, wobei der PA (804) eine Spitzenausgabeleistung, zumindest teilweise auf einer Impedanz der Abstimmschaltung (106) und der Antenne (114) basierend, gemessen am Ausgabe-Port, ausgibt; und eine mit dem Steuer-Port (116) verbundene Steuerschaltung (118), die dazu ausgebildet ist, eine Impedanz der Abstimmschaltung (106) einzustellen, um die Spitzenausgabeleistung des PA (804) an den Ausgabeleistungspegel anzupassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (118) eine Signalquelle umfasst, die dazu ausgebildet ist, elektrische Signale anzuwenden, um die Kapazität eines mikro-elektromechanischen Systemkondensators, MEMS, anzupassen, der in Serie oder parallel von zumindest einem oder mehreren BAWR (110) angeordnet ist.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 14, wobei keine Frequenzweiche (814) zwischen dem PA (804) und der Abstimmschaltung (106) geschaltet ist.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 14, wobei die HF-Kommunikationsschaltungen in einem mobilen Kommunikationsgerät enthalten sind und der Ausgabeleistungspegel, zumindest teilweise auf einem Abstand zwischen dem mobilen Kommunikationsgerät und einer Basisstation in Kommunikation mit dem mobilen Kommunikationsgerät basiert.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung (118) dazu ausgebildet ist, eine an zwei Elektroden von zumindest einem BAWR (110) angelegte Gleichspannung einzustellen, der/die in der Abstimmschaltung (106) enthalten ist/sind, um die Impedanz der Abstimmschaltung (106) anzupassen.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung (118) eine einstellbare Gleichspannungsquelle umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine einstellbare Gleichspannung zur Einstellung der Kapazität eines Varaktors anzulegen, der in Serie oder parallel von zumindest einem von einen oder mehreren BAWRs (110) angeordnet ist.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach einem der Ansprüche 14-18, wobei der PA (804) und der zumindest eine der BAWR Seite an Seite in einer Flip-Chip-Struktur verpackt werden.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach einem der Ansprüche 14-18, wobei die Steuerschaltung (118) in einer Vergussmasse einer eingebetteten Lötkugel-Gitteranordnungsstruktur eingebettet wird, und der PA (804) und der zumindest eine der BAWR (110) außerhalb der Vergussmasse angeordnet werden.
Die HF-Kommunikationsschaltung nach einem der Ansprüche 14-18, wobei der PA (804) in einem Wire-Bonded-Paket enthalten ist.