EP3824557A1 - Apparatus and method for operating a variable-impedance load on the planar transformer in high-frequency mode ii - Google Patents

Apparatus and method for operating a variable-impedance load on the planar transformer in high-frequency mode ii

Info

Publication number
EP3824557A1
EP3824557A1 EP19759279.3A EP19759279A EP3824557A1 EP 3824557 A1 EP3824557 A1 EP 3824557A1 EP 19759279 A EP19759279 A EP 19759279A EP 3824557 A1 EP3824557 A1 EP 3824557A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
impedance
frequency
primary
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19759279.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Bromberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kiefel GmbH
Original Assignee
Kiefel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kiefel GmbH filed Critical Kiefel GmbH
Publication of EP3824557A1 publication Critical patent/EP3824557A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H03F1/565—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/26—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H1/0007—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network of radio frequency interference filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/09—Filters comprising mutual inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/383—Impedance-matching networks comprising distributed impedance elements together with lumped impedance elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/18—Input circuits, e.g. for coupling to an antenna or a transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/541—Transformer coupled at the output of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H2001/0021—Constructional details
    • H03H2001/0078—Constructional details comprising spiral inductor on a substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H2001/0092—Inductor filters, i.e. inductors whose parasitic capacitance is of relevance to consider it as filter
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H2007/013—Notch or bandstop filters

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for operating an impedance-variable load on a planar transformer in high-frequency operation.
  • a source of a signal is connected to a load by means of a transmission path.
  • a low-impedance source for example 1W
  • a low-impedance load that is often variable in impedance (for example variable around a value of 1W) with the aid of a higher-resistance transmission path (for example 50W).
  • a first matching network with a (for example fixed) first impedance ratio is usually used between source and transmission path, and a second matching network with a (for example variable) second impedance ratio between transmission path and load.
  • the signal is transmitted from the source to the load via the first adaptation network, transmission path and second adaptation network.
  • the signal typically has components at a fundamental frequency and components at harmonics, that is to say integer multiples of the fundamental frequency.
  • transformers as matching networks with a fixed impedance ratio.
  • Transformers have an input coil (“primary turn”) with a first number of turns and an output coil (“secondary turn”) with a second number of turns, as well as a ratio called the winding ratio between the second number of turns and the first number of turns.
  • a transformer with a winding ratio N transforms the voltage between input and output down by a factor N
  • Planar transformers are a special implementation of transformers.
  • a planar transformer has a primary coil and a secondary coil, which primary and secondary coils are essentially planar and plane-parallel, separated by a dielectric.
  • planar transformers are components by means of which a signal is transmitted from an input to an output using distributed inductances and distributed capacitances, with a desired change in the signal impedance. While this change in the low-frequency range is between two real impedances in the ratio of the square of the winding ratio, the relationship is more complicated with essentially non-real high-frequency impedances and with essentially distributed capacitance and inductance coatings in the higher-frequency range.
  • the primary coil with mirror symmetry (“primary-side symmetrical planar transformer”). It is also accessible to the prior art, in the case of an even number of turns of the secondary coil, that half of the turns of the secondary coil are viewed from a first angle of view of the planar transformer, which is suitable for assessing the sense of the turn, the first turn sense above, the other half of the turns in , viewed from the first point of view, to arrange the opposite turn sense below the primary coil (“secondary-side symmetrical planar transformer”), which first and second half turns are electrically conductively connected to each other in the area of the center of rotation of the turns.
  • a planar transformer can be fully symmetrical, that is, symmetrical on the primary side and secondary side. metric, be constructed.
  • a point on the primary side with a symmetrical planar transformer results in a high-frequency point at the center of the primary winding, via which a supply voltage can be supplied, with only low demands on the blocking of the output signal against the voltage Care.
  • a symmetrical one on the secondary side
  • a planar transformer results in a point in the middle of the secondary coil that is high-frequency in terms of technology; According to the prior art, this is used, for example, to apply a DC voltage to an antenna connection or to tap it from an antenna connection.
  • the first matching networks harmonic matching structures, by means of which, depending on the amount and phase, desired values of load impedances for the fundamental wave and for the harmonic waves can be achieved.
  • a control of the impedances also at the harmonics can be used advantageously in order to achieve time profiles of current and voltage at the output of a source, by means of which particularly efficient operation of the source is achieved.
  • a load with a variable impedance typically exhibits a variance in the input impedance not only for the fundamental wave, but also for the harmonics of the signal.
  • the second matching network with a variable impedance ratio according to the prior art is typically only suitable for absorbing the variation in the load impedance at the fundamental frequency of the signal, but it usually does not allow any impedance matching for the harmonics.
  • a harmonious adaptation structure as the first adaptation network is hereafter completed without further measures on a side facing the transmission path at the fundamental frequency with a defined impedance; at multiples of the basic frequency, however, there are variable impedances.
  • Such variable harmonic terminations have a disadvantageous influence on the time profiles of current and voltage at the output of the source.
  • the prior art knows structures by means of which the harmonics are derived to ground, for example frequency-selective suction circuits or crossovers.
  • a derivative to ground represents, for example, a short circuit in the respective harmonic and offers a defined impedance in the respective harmonic;
  • the first adaptation network can be designed so that the source can always be operated with high efficiency.
  • a disadvantage of the prior art is in particular that such measures for deriving the harmonics are associated with a high outlay.
  • Another disadvantage of the prior art is that such measures for deriving the harmonics always involve a loss of signal power, which reduces the overall efficiency.
  • the aim of a development would therefore be to provide measures by means of which while weakening the disadvantages of the prior art, with a harmonious adaptation, a consistently high efficiency of a source can also be achieved if the source is operated to drive an impedance-variable load.
  • This invention relates to a method for operating an impedance variable load on a device, consisting of a planar transformer, consisting of at least one primary and a secondary side, which can be operated as an input or output side, comprising primary and secondary coils, with capacitors form a resonant circuit between turns of a coil with inductances of the coil. This has a selection of a resonance frequency of the resonant circuit, the resonance frequency falling on a frequency of a harmonic harmonic of an input signal to be suppressed.
  • a "planar transformer” is a special type of transformer that is characterized by a flat design.
  • a planar transformer is a distributed structure with capacitive and inductive components.
  • the inductive components are dominated by the coils; the capacitive components consist on the one hand of the capacitance between the primary and secondary coils, and on the other hand of a possible capacity between two turns within the primary or the secondary coil itself, provided that these consist of (partial) coils with more than one turn ,
  • the capacitance between two turns of a coil of a plan transformer forms an oscillating circuit with the inductance of the coil.
  • the resonance frequency of this resonant circuit is selected such that it falls on the frequency of a harmonic of the signal to be suppressed. This means that no signal can be transmitted at the harmonic to be suppressed from the output to the input of the planar transformer.
  • the planar transformer provides an impedance for the harmonic to be suppressed, which impedance does not depend on a signal (which is reflected on the output of the planar transformer):
  • the planar transformer is non-transparent for these harmonics, the harmonic termination on the input side depends on the state of the load and the second adjustment network independently.
  • the high-frequency planar transformer can conventionally consist of two levels, a first level being the primary side and the other level, which for illustration is arranged parallel to the first level, can be the secondary side.
  • the planar transformer can furthermore have more than just a primary or secondary level, in various combinations.
  • the planar transformer according to the invention can have a primary side (here: “side” synonymous with “plane” or “coil”), which, as in a sandwich arrangement, is arranged centrally between two secondary sides (here: “side” synonymous with “planes”, “halves”) ",” Coils ").
  • Half of the turns of the secondary coil are above, the other half below the primary coil. In the middle there is a virtual mass.
  • a further embodiment of the planar transformer for carrying out the method according to the invention can take place from a stepwise parallel connection of primary and secondary coils.
  • an arrangement can have three primary coils and four secondary coils. These can be arranged alternately: secondary coil, primary coil, secondary coil, primary coil, secondary coil, primary coil, secondary coil.
  • the primary coils are all connected in parallel, which means that they represent a single coil with a single turn, only that this turn consists of three parallel "wires”.
  • Two adjacent pairs of the secondary coils both upper and the lower two) are connected in parallel in a manner that is as a pair.
  • Another embodiment of a planar transformer which embodiment is advantageously suitable for implementing the method according to the invention, has more than one primary coil.
  • a planar transformer which embodiment is advantageously suitable for implementing the method according to the invention, at least some of the primary coils are electrically connected in parallel with one another.
  • planar transformer which embodiment is advantageously suitable for implementing the method according to the invention, has more than one secondary coil.
  • a planar transformer which is advantageously suitable as an embodiment for implementing the method according to the invention, at least some of the secondary coils are electrically connected in parallel with one another.
  • a planar transformer is used as an illustrative example. ben, planes essentially parallel to each other, extends; in a row of successive levels perpendicular to the levels referred to as first level S 1, second level PI, third level S2, fourth level P2, fifth level S3, sixth level P3 and seventh level S4.
  • Three, for example geometrically congruent, primary coils are arranged in the second level P1, the fourth level P2 and the sixth level P3, the first inputs of all primary coils being electrically short-circuited with one another, and the second inputs of all primary coils are electrically shorted together.
  • a first secondary coil consists of a first partial coil T1 with a first number of turns of a first winding sense in the first level S1 and a fourth partial coil T4 of the first number of turns of the first opposite winding sense in the seventh level S4;
  • a second secondary coil consists of a second coil section T2 of the first number of turns of the first winding sense in the third level S2 and of a third coil section T3 of the first number of turns of the first winding sense opposite in the fifth level S3; Viewed in the direction of rotation of the turns, the inner ends of the first coil section T1, the second coil section T2, the third coil section T3 and the fourth coil section T4 are connected to one another in an electrically conductive manner; Viewed in the direction of rotation of the turns, the outer ends of the first coil section T1 and the second coil section T2 are connected to one another in an electrically conductive manner; Viewed in the direction of rotation of the turns, the outer ends of the third coil section T3 and the fourth coil section T4 are connected to
  • the method according to the invention can provide an impedance on the input side of the planar transformer, which does not depend on a signal reflected at the output, so that the planar transformer appears opaque for the harmonic harmonic.
  • a method for operating a planar transformer consisting of a primary and a secondary side, wherein that primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil can be provided.
  • the second coil is constructed symmetrically and has a point of symmetry and a differential output with two branches.
  • This second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance between its turns and can furthermore comprise the feature that a resonance frequency between the distributed inductance and distributed capacitance is selected equal to a multiple of a preferred operating frequency.
  • the task can also be solved by a method for operating a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side.
  • the primary side has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and the secondary side has an output with a first output impedance at the preferred operating frequency, with a first source impedance and a first load impedance.
  • the first source impedance is complexly conjugated to the first load impedance of the input impedance.
  • the first load impedance is complex conjugate to the first source impedance of the output impedance when the input is terminated.
  • the primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically.
  • a virtual high-frequency mass is thus shown at the point of symmetry, which comprises selecting a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance equal to a multiple of a preferred operating frequency.
  • the planar transformers according to the invention with the method according to the invention can be operated in high-frequency operation. While this change in the never- the frequency range between two real impedances in relation to the square of the winding ratio, the relationship is more complicated with essentially non-real high-frequency impedances and with essentially distributed capacitance and inductance coatings in the higher-frequency range.
  • the high-frequency operation can be f> 10 MHz. Furthermore, the high-frequency operation can be 50 kHz ⁇ f ⁇ 10 MHz.
  • An embodiment of the device according to the invention can comprise a planar transformer, comprising at least one primary and one secondary side, which can be operated as input or output side, and comprise a controller, the controller having programming that follows the steps one of the above process steps.
  • Another embodiment of the device according to the invention can comprise a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one second coil, the second coil being constructed symmetrically and one Point of symmetry and a differential output with two branches, the second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance between its turns, characterized in that a resonance frequency between the distributed inductance and distributed capacitance is a multiple of the preferred operating frequency.
  • the device according to the invention can further comprise a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, the primary side of which has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and which secondary side has an output with a first output impedance at the preferred Operating frequency, with a first source impedance and a first load impedance, the preferred one Operating frequency, the first source impedance at the end of the output is complex conjugated with the first load impedance of the input impedance, and the first load impedance at the end of the input is complex conjugated with the first source impedance of the output impedance, with that primary side having at least one first coil and that secondary side being at least has a second coil, which second coil is constructed symmetrically and, when the planar transformer is operated differentially, has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry, which is characterized in that a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance is a multiple of the preferred operating frequency.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can also be combined with further, optional advantageous features.
  • the above-mentioned methods, devices and their embodiments to ensure efficiency relate to the use of the capacities within a coil (e.g. the secondary coil / s). Further embodiments can combine the use of these and the use of capacities between primary and secondary coils in order to achieve increased efficiency.
  • the inductance coating along the coils forms, together with the capacitance coating between the primary and secondary coils, a strip line with a given line impedance and a given electrical line length.
  • the electrical line length in turn depends on the geometric length of the line and the speed of propagation of the signal in the dielectric.
  • a virtual RF mass is mapped to a first impedance at the point of symmetry of the secondary coil.
  • Will be the electrical length of the route From the point of symmetry along the secondary coil to the output of the secondary coil is equal to an odd (even) multiple of a quarter of the wavelength of a desired harmonic, the transmission of a signal from the output to the input of the fully symmetrical planar transformer is maximally low-loss if this output is idle (Short circuit) is completed.
  • planar transformer For all load impedances normally to be expected at the output of the planar transformer, which is terminated with a transmission path, second matching network and load, the transmission from the output to the input is low - the planar transformer therefore provides an impedance on the input side at the desired harmonic, which impedance does not go from one to the output of the planar transformer (“reflected”) signal depends:
  • the planar transformer is non-transparent for these harmonics, the harmonic termination on the input side is independent of the state of the load and the second matching network.
  • a transistor with a relatively high output power and at the same time a relatively low operating voltage delivers its output power particularly efficiently to a low-resistance load:
  • a modern LDMOS with 130V breakdown voltage is typically operated with a 50V supply voltage. When fully controlled, the high-frequency output voltage swings by +/- 50V around 50V.
  • the output impedance is 50V / 40A, i.e. in the region of 1 ohm: this is only determined by the operating voltage and output power, so a 1 ohm load impedance is absolutely necessary here ,
  • an adaptation network that maps 50 ohms to 1 ohm.
  • a planar transformer according to the invention can be part of this adaptation network.
  • the efficiency of the amplifier ie the combination of transistor and matching network, is determined both by the efficiency with which the transistor is operated and by the losses in the matching network, particularly in the planar transformer.
  • the losses in the adaptation network are also influenced by the impedance with which the adaptation network is fired on the input and output side. If, for example, the primary coil is driven by a push-pull amplifier, the differential output impedance of the push-pull amplifier can be seen at the end of the primary coil. On the other hand, there are, for example, 50 ohms at the output of the secondary coil.
  • the turn ratio is the number of turns of the secondary coil divided by the number of turns of the primary coil. If a source has a very high source power (e.g. 2500W based on the operating voltage of the source)
  • planar transformer with a turn ratio significantly greater than one appears to be advantageous for adaptation.
  • a plan transformer with one turn in the primary coil and three turns each above and below the primary coil in the secondary coil can be selected. It can be seen that such planar transformers with a high turn ratio have a minimum loss when terminating on the output and input side, each with impedances that are unfavorably high for the operation of the source or the adaptation of the load, but disadvantageous when terminating with the existing load and source impedances high losses.
  • the load impedance by which the losses in the matching network are minimized depends on the line impedance of the "line" secondary coil, with the primary coil as the reference ground.
  • This line impedance is reduced according to the invention by connecting two halves of the secondary coil in parallel here.
  • the advantage the inductance coating decreases (two coils in parallel), the capacitance coating increases, the line impedance as the square root of the divided by the capacitance coating Inductance coating drops by half if there are two parallel secondary coils.
  • the spaces between the first level S1 and the second level Pl, the second level Pl and the third level S2, the third level S2 and the fourth level P2, the fourth level P2 and the fifth level S3, the fifth level S3 and the sixth level P3, the sixth level P3 and the seventh level S4 are each filled with the same dielectric, a first distance between the second level P1 and the third level S2, between the third level S2 and the fourth level P2, between the fourth level P2 and the fifth level S3 and between the fifth level S3 and the sixth level P3 twice as large as a second distance between the first level S1 and the second level Pl as well as between - See the sixth level P3 and the seventh level S4 are selected.
  • all turns of the secondary coil are provided with similar line impedances.
  • the device according to the invention can therefore map the correct ratio of input to output impedance, for example 50 ohms, to a suitable load impedance for the transistor, and at the same time offer low losses at precisely this 50 ohms as load impedance.
  • the method according to the invention can therefore be combined with a method for operating an impedance variable load on a device, consisting of a planar transformer, consisting of at least one primary and one secondary side, which can be operated as an input or output side, comprising a virtual image RF mass at the point of symmetry of one of the secondary sides to a first impedance.
  • the above combined method may further select a route to a point of symmetry along one of the secondary sides to exit the secondary side equal to an odd (or even) multiple of a quarter of a wavelength of a desired harmonic; and / or terminating the output of the secondary side with an open circuit (or short circuit).
  • Another possible combination is the addition of a method for operating a planar transformer consisting of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and a point of symmetry and one differential output having two branches, which second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance to the first coil, which is a selection of a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance, which is the same is a multiple of a preferred operating frequency.
  • the method according to the invention can be carried out with a method for operating a planar transformer consisting of a primary and a secondary side, wherein that primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and one when the planar transformer is operated differentially has virtual high-frequency mass at the point of symmetry, which comprises selecting an electrical length of the secondary coil smaller than half the wavelength at a preferred operating frequency and equal to an integral multiple of an integral fraction of half the wavelength at the preferred operating frequency.
  • the method according to the invention can include a method for operating a planar transformer.
  • This has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, which primary side has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and which secondary side has an output with a first output impedance at the preferred operating frequency, with a first source impedance and a first load impedance, wherein at the preferred operating frequency the first source impedance is complex conjugate when the output is terminated with the first load impedance of the input impedance, and the first load impedance are complex conjugate when the input is terminated with the first source impedance of the output impedance, with that primary side having at least a first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry when the planar transformer is operating differently, which selection comprises an electrical length of the secondary coil less than half the wavelength at the operating frequency and the same as an integral multiple of an integral fraction of half the wavelength at the operating frequency.
  • An embodiment of a device which can use the above-mentioned methods to achieve the object according to the invention consists of a planar transformer, which has at least one primary and one secondary side, which can be operated as input and output side, and a controller, the controller has programming which has the steps according to one of the preceding claims.
  • a planar transformer can have a preferred operating frequency and can consist of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one at least has a second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry when the planar transformer is operating differentially.
  • This embodiment is characterized in that an electrical length of the secondary coil is less than half the wavelength at the operating frequency and is an integer multiple of an integer fraction of half the wavelength at the operating frequency.
  • Another embodiment of the device is a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a point of symmetry and has a differential output with two branches, the second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance to the first coil.
  • This embodiment is characterized in that a resonance frequency between the distributed inductance and the distributed capacitance is a multiple of the preferred operating frequency and thus the efficiency is optimized.
  • a further embodiment of a device for applying the methods according to the invention is a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, which primary side has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and which secondary side an output with a has first output impedance at the preferred operating frequency.
  • the primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry when the planar transformer is operating differentially.
  • the device is further characterized in that an electrical length of the secondary coil is less than half the wavelength at the operating frequency and is an integer multiple of an integer fraction of half the wavelength at the operating frequency.
  • the above-mentioned embodiments via the devices can furthermore have a controller, the controller having programming which has the steps according to one of the preceding claims.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention, which can carry out a method 100 according to the invention.
  • the device 10 consists of a planar transformer 10.
  • the high-frequency planar transformer 10, with a variable number of turns in the secondary coil can conventionally consist of two levels, a first level being the primary side and the other level, which for illustration purposes is parallel to that is arranged first level, which can be the secondary side.
  • the planar transformer in Figure 1 has more than just a secondary coil.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

This invention relates to a method for operating a variable-impedance load on an apparatus, consisting of a planar transformer, consisting of at least one primary and one secondary side, which can be operated as input side and output side, respectively, comprising primary and secondary coils, wherein capacitances between turns of a coil form a resonant circuit with inductances of the coil. The invention involves selecting a resonant frequency of the resonant circuit, the resonant frequency coinciding with a frequency of a harmonic to be rejected from an input signal.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER IMPEDANZVARIABLEN LAST AM PLANARTRANSFORMATOR IM HOCHFREQUENTEN BETRIEB II  DEVICE AND METHOD FOR OPERATING AN IMPEDANCE VARIABLE LOAD ON THE PLANAR TRANSFORMER IN HIGH FREQUENCY OPERATION II
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer impe- danzvariablen Last am einem Planartransformator im hochfrequenten Betrieb. The invention relates to a device and a method for operating an impedance-variable load on a planar transformer in high-frequency operation.
Stand der Technik State of the art
Im Stand der Technik sind Anordnungen offenbart, in denen eine Quelle eines Signales mittels eines Übertragungspfades mit einer Last verbunden ist. Im Bereich hoher Leis- tungen ist typischerweise eine niederohmige Quelle (bspw. 1W) mit einer niederohmigen, häufig in ihrer Impedanz variablen Last (bspw. um einen Wert von 1W herum variabel) mit Hilfe eines höherohmigen Übertragungspfades (bspw. 50W) verbunden. Zur Impedanzanpassung wird meist zwischen Quelle und Übertragungspfad ein erstes Anpassungsnetzwerk mit einem (beispielsweise festen) ersten Impedanzverhältnis, sowie zwischen Übertragungspfad und Last ein zweites Anpassungsnetzwerk mit einem (beispielsweise variablen) zweiten Impedanzverhältnis verwendet. Über erstes Anpassungsnetzwerk, Übertragungspfad und zweites Anpassungsnetzwerk wird das Signal von der Quelle zur Last übertragen. Das Signal weist typischerweise Anteile bei einer Grund- frequenz und Anteile bei Oberwellen, also ganzzahlige Vielfachen der Grundfrequenz, auf.  Arrangements are disclosed in the prior art in which a source of a signal is connected to a load by means of a transmission path. In the high power range, a low-impedance source (for example 1W) is typically connected to a low-impedance load that is often variable in impedance (for example variable around a value of 1W) with the aid of a higher-resistance transmission path (for example 50W). For impedance matching, a first matching network with a (for example fixed) first impedance ratio is usually used between source and transmission path, and a second matching network with a (for example variable) second impedance ratio between transmission path and load. The signal is transmitted from the source to the load via the first adaptation network, transmission path and second adaptation network. The signal typically has components at a fundamental frequency and components at harmonics, that is to say integer multiples of the fundamental frequency.
Als Anpassungsnetzwerke mit festem Impedanzverhältnis kennt der Stand der Technik Transformatoren. Transformatoren weisen eine Eingangsspule („Primärwindung“) mit einer ersten Windungszahl und einer Ausgangsspule („Sekundärwindung“) mit einer zweiten Windungszahl auf, sowie ein, Wicklungsverhältnis genanntes, Verhältnis zwi- sehen zweiter Windungszahl und erster Windungszahl.  The prior art knows transformers as matching networks with a fixed impedance ratio. Transformers have an input coil (“primary turn”) with a first number of turns and an output coil (“secondary turn”) with a second number of turns, as well as a ratio called the winding ratio between the second number of turns and the first number of turns.
Bei niederfrequenten Signalen transformiert ein Transformator mit einem Wicklungsverhältnis N die Spannung zwischen Ein- und Ausgang um einen Faktor N hinunter, With low-frequency signals, a transformer with a winding ratio N transforms the voltage between input and output down by a factor N,
Bestätigungskopie den Strom hingegen um einen Faktor N hinauf, so dass mithilfe des Transformators ein Verhältnis von Quell- zu Lastimpedanz von N2 angepasst werden kann. confirmation copy the current, however, by a factor of N, so that a ratio of source to load impedance of N 2 can be adjusted using the transformer.
Eine spezielle Realisierung von Transformatoren sind Planartransformatoren. Ein Plan- artransformator weist eine Primärspule und eine Sekundärspule auf, welche Primär- und Sekundärspule im Wesentlichen planar und planparallel ausgeflihrt sind, getrennt durch ein Dielektrikum. Planar transformers are a special implementation of transformers. A planar transformer has a primary coil and a secondary coil, which primary and secondary coils are essentially planar and plane-parallel, separated by a dielectric.
Hochfrequenztechnisch sind Planartransformatoren Bauelemente, mittels derer unter Verwendung von verteilten Induktivitäten und verteilten Kapazitäten ein Signal von einem Eingang auf einen Ausgang übertragen wird, mit einer erwünschten Änderung der Signalimpedanz. Während diese Änderung im niederfrequenten Bereich zwischen zwei im Verhältnis des Quadrates des Wicklungsverhältnisses stehenden reellen Impe- danzen besteht, ist der Zusammenhang bei im Wesentlichen nicht-reellen Hochfrequen- zimpedanzen und bei im Wesentlichen verteilten Kapazitäts- und Induktivitätsbelägen im höherfrequenten Bereich komplizierter. In terms of radio frequency technology, planar transformers are components by means of which a signal is transmitted from an input to an output using distributed inductances and distributed capacitances, with a desired change in the signal impedance. While this change in the low-frequency range is between two real impedances in the ratio of the square of the winding ratio, the relationship is more complicated with essentially non-real high-frequency impedances and with essentially distributed capacitance and inductance coatings in the higher-frequency range.
Nach dem Stand der Technik ist bekannt, die Primärspule spiegelsymmetrisch aufzu- bauen („primärseitig symmetrischer Planartransformator“). Dem Stand der Technik ist es ebenfalls zugänglich, bei einer geradzahligen Windungszahl der Sekundärspule die eine Hälfte der Windungen der Sekundärspule in einem, aus einem ersten zu einer Beurteilung des Windungssinnes geeigneten Blickwinkel auf den Planartransformator betrachtet, ersten Windungssinn oberhalb, die andere Hälfte der Windungen im, aus dem ersten Blickwinkel betrachtet, entgegengesetzten Windungssinn unterhalb der Primärspule anzuordnen („sekundärseitig symmetrischer Planartransformator“), welche erste und zweite Hälfte Windungen im Bereich des Drehzentrums der Windungen elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Zuletzt kann nach dem Stand der Technik ein Planartransformator vollsymmetrisch, das heißt, primärseitig und sekundärseitig sym- metrisch, aufgebaut sein. According to the prior art, it is known to construct the primary coil with mirror symmetry (“primary-side symmetrical planar transformer”). It is also accessible to the prior art, in the case of an even number of turns of the secondary coil, that half of the turns of the secondary coil are viewed from a first angle of view of the planar transformer, which is suitable for assessing the sense of the turn, the first turn sense above, the other half of the turns in , viewed from the first point of view, to arrange the opposite turn sense below the primary coil (“secondary-side symmetrical planar transformer”), which first and second half turns are electrically conductively connected to each other in the area of the center of rotation of the turns. Finally, according to the prior art, a planar transformer can be fully symmetrical, that is, symmetrical on the primary side and secondary side. metric, be constructed.
Ist die Quelle eine differentielle Verstärkeranordnung, ergibt sich bei einem primärsei- tig symmetrischen Planartransformator in der Mitte der Primärwindung ein hochfrequenztechnisch auf Masse liegender Punkt, über welchen sich eine Versorgungsspannung Zufuhren lässt, mit lediglich geringen Anforderungen an die Abblockung des Aus- gangssignales gegen die Spannungs Versorgung. Bei einem sekundärseitig symmetrischen If the source is a differential amplifier arrangement, a point on the primary side with a symmetrical planar transformer results in a high-frequency point at the center of the primary winding, via which a supply voltage can be supplied, with only low demands on the blocking of the output signal against the voltage Care. In the case of a symmetrical one on the secondary side
Planartransformator ergibt sich auf nämliche Weise in der Mitte der Sekundärspule ein hochfrequenztechnisch auf Masse liegender Punkt; dieser wird nach dem Stand der Technik beispielsweise genutzt, um eine Gleichspannung auf einen Antennenanschluss aufzuprägen oder von einem Antennenanschluss abzugreifen. Dem Stand der Technik weiter bekannt sind, als erste Anpassungsnetzwerke, harmonische Anpassungs-Strukturen, mittels derer sich, nach Betrag und Phase, gewünschte Werte von Lastimpedanzen bei der Grundwelle und bei den Oberwellen erzielen lassen. Eine Kontrolle der Impedanzen auch bei den Oberwellen lässt sich vorteilhaft heranziehen, um am Ausgang einer Quelle Zeitverläufe von Strom und Spannung zu erzielen, mittels derer ein besonders effizienter Betrieb der Quelle erzielt wird. In the same way, a planar transformer results in a point in the middle of the secondary coil that is high-frequency in terms of technology; According to the prior art, this is used, for example, to apply a DC voltage to an antenna connection or to tap it from an antenna connection. Also known to the state of the art are the first matching networks, harmonic matching structures, by means of which, depending on the amount and phase, desired values of load impedances for the fundamental wave and for the harmonic waves can be achieved. A control of the impedances also at the harmonics can be used advantageously in order to achieve time profiles of current and voltage at the output of a source, by means of which particularly efficient operation of the source is achieved.
Eine in ihrer Impedanz variable Last weist typischerweise eine Varianz der Eingangsimpedanz nicht nur bei der Grundwelle, sondern auch bei den Oberwellen des Signales auf. Das zweite Anpassungsnetzwerk mit einem variablen Impedanzverhältnis nach dem Stand der Technik ist typischerweise nur dafür geeignet, die Variation der Lastimpedanz bei der Grundfrequenz des Signales aufzufangen, es erlaubt jedoch meist keine Impedanzanpassung bei den Oberwellen. A load with a variable impedance typically exhibits a variance in the input impedance not only for the fundamental wave, but also for the harmonics of the signal. The second matching network with a variable impedance ratio according to the prior art is typically only suitable for absorbing the variation in the load impedance at the fundamental frequency of the signal, but it usually does not allow any impedance matching for the harmonics.
Eine harmonische Anpassungs- Struktur als erstes Anpassungsnetzwerk wird hiernach ohne weitere Maßnahmen zwar auf einer dem Übertragungspfad zugewandten Seite bei der Grundfrequenz mit einer definierten lmpedanz abgeschlossen; bei den Vielfachen der Grundfrequenz ergeben sich aber variable Impedanzen. Derartig variable Oberwel- lenabschlüsse haben einen nachteilhaften Einfluss auf die Zeitverläufe von Strom und Spannung am Ausgang der Quelle. A harmonious adaptation structure as the first adaptation network is hereafter completed without further measures on a side facing the transmission path at the fundamental frequency with a defined impedance; at multiples of the basic frequency, however, there are variable impedances. Such variable harmonic terminations have a disadvantageous influence on the time profiles of current and voltage at the output of the source.
Um auch bei variabler Last einen reproduzierbaren Oberwellenabschluss an der Quelle zu erzielen, ist es nach dem Stand der Technik bekannt, die Anordnung aus zweitem Anpassungsnetzwerk, Übertragungspfad und erstem Anpassungsnetzwerk für harmoni- sche Frequenzen undurchlässig zu gestalten: Hierdurch lassen sich am Ausgang der aktiven Bauelemente der Verstärkeranordnung reproduzierbare Impedanzverhältnisse, und hierdurch eine von der Impedanz der Last weitgehend unabhängig hohe Effizienz der Quelle, erzielen. In order to achieve a reproducible harmonic termination at the source even with variable loads, it is known according to the state of the art to design the arrangement consisting of a second adaptation network, transmission path and first adaptation network to be impermeable to harmonic frequencies: this allows the active components to exit at the output reproducible impedance ratios of the amplifier arrangement, thereby achieving a high efficiency of the source that is largely independent of the impedance of the load.
Insbesondere kennt der Stand der Technik Strukturen, durch welche die Oberwellen nach Masse abgeleitet werden, beispielsweise frequenzselektive Saugkreise oder Fre- quenzweichen. Eine derartige Ableitung nach Masse stellt beispielsweise einen Kurz- schluss bei der jeweiligen Oberwelle dar und bietet eine definierte Impedanz bei der jeweiligen Oberwelle; von dieser ausgehend lässt sich das erste Anpassungsnetzwerk so auslegen, dass die Quelle stets mit einer hohen Effizienz betrieben werden kann. In particular, the prior art knows structures by means of which the harmonics are derived to ground, for example frequency-selective suction circuits or crossovers. Such a derivative to ground represents, for example, a short circuit in the respective harmonic and offers a defined impedance in the respective harmonic; Based on this, the first adaptation network can be designed so that the source can always be operated with high efficiency.
Nachteilig am Stand der Technik ist insbesondere, dass derartige Maßnahmen zur Ab- leitung der Oberwellen mit einem hohen Aufwand verbunden sind. Nachteilig am Stand der Technik ist weiter, dass durch derartige Maßnahmen zur Ableitung der Oberwellen stets auch ein Verlust an Signalleistung verbunden ist, welcher die Gesamteffizienz schmälert. A disadvantage of the prior art is in particular that such measures for deriving the harmonics are associated with a high outlay. Another disadvantage of the prior art is that such measures for deriving the harmonics always involve a loss of signal power, which reduces the overall efficiency.
Ziel einer Entwicklung wäre daher eine Bereitstellung von Maßnahmen, mittels derer sich, unter Abschwächung der Nachteile des Standes der Technik, bei harmonischer Anpassung eine gleichbleibend hohe Effizienz einer Quelle auch dann erzielen lässt, wenn die Quelle zum Treiben einer impedanzvariablen Last betrieben wird. The aim of a development would therefore be to provide measures by means of which while weakening the disadvantages of the prior art, with a harmonious adaptation, a consistently high efficiency of a source can also be achieved if the source is operated to drive an impedance-variable load.
Es ist also wünschenswert, Mittel zur Verfügung zu stellen, die das verlustarme Betreiben einer impedanzvariablen Last löst, ohne die Nachteile des Stands der Technik auf- zuweisen. It is therefore desirable to provide means which solve the low-loss operation of an impedance-variable load without having the disadvantages of the prior art.
Die objektive Aufgabe des verlustarme Betreibens einer impedanzvariablen Last ohne die Nachteile des Stands der Technik aufzuweisen, wird gelöst von der Erfindung„fre- quenzselektive intransparente Planartransformator I“. Diese Erfindung betrifft ein Ver- fahren zum Betreiben einer impedanzvariablen Last an einer Vorrichtung, bestehend aus einem Planartransformator, bestehend aus mindestens einer Primär- und einer Sekundärseite, die als Eingangs- bzw. Ausgangsseite betrieben werden können, umfassend Primär- und Sekundärspulen, wobei Kapazitäten zwischen Windungen einer Spule mit Induktivitäten der Spule einen Schwingkreis bilden. Diese weist ein Wählen einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wobei die Resonanzfrequenz auf eine Frequenz einer zu unterdrückenden harmonischen Oberwelle eines Eingangssignals fallt, auf. The objective of low-loss operation of an impedance-variable load without having the disadvantages of the prior art is solved by the invention “frequency-selective, non-transparent planar transformer I”. This invention relates to a method for operating an impedance variable load on a device, consisting of a planar transformer, consisting of at least one primary and a secondary side, which can be operated as an input or output side, comprising primary and secondary coils, with capacitors form a resonant circuit between turns of a coil with inductances of the coil. This has a selection of a resonance frequency of the resonant circuit, the resonance frequency falling on a frequency of a harmonic harmonic of an input signal to be suppressed.
Unter einem„Planartransformator“ versteht man eine besondere Bauform eines Transformators, die sich durch flache Bauweise auszeichnet. Hochfrequenztechnisch ist ein Planartransformator eine verteilte Struktur mit kapazitiven und induktiven Anteilen. Die induktiven Anteile werden von den Spulen dominiert; die kapazitiven Anteile bestehen zum einen aus dem Kapazitätsbelag zwischen Primär- und Sekundärspule, zum anderen aus einer eventuellen Kapazität zwischen je zwei Windungen innerhalb der Primär- o- der der Sekundärspule selbst, sofern diese aus (Teil-) Spulen mit mehr als einer Windung bestehen. Die Kapazität zwischen zwei Windungen einer Spule eines Plantransformators bildet mit der Induktivität der Spule einen Schwingkreis. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises so gewählt, dass sie auf die Frequenz einer zu unterdrückenden Harmonische des Signales fallt. Hierdurch kann keine Übertragung eines Signales bei der zu unterdrückenden Harmonischen vom Aus- gang auf den Eingang des Planartransformators stattfinden. Der Planartransformator stellt eingangsseitig bei der zu unterdrückenden Harmonischen eine Impedanz zur Ver- fligung, welche Impedanz nicht von einem auf den Ausgang des Planartransformators aufschlagenden („reflektierten“) Signal abhängt: Der Planartransformator ist für diese Harmonische intransparent, der eingangsseitige Oberwellenabschluss vom Zustand der Last und des zweiten Anpassungsnetzwerks unabhängig. A "planar transformer" is a special type of transformer that is characterized by a flat design. In terms of radio frequency, a planar transformer is a distributed structure with capacitive and inductive components. The inductive components are dominated by the coils; the capacitive components consist on the one hand of the capacitance between the primary and secondary coils, and on the other hand of a possible capacity between two turns within the primary or the secondary coil itself, provided that these consist of (partial) coils with more than one turn , The capacitance between two turns of a coil of a plan transformer forms an oscillating circuit with the inductance of the coil. In the context of the method according to the invention, the resonance frequency of this resonant circuit is selected such that it falls on the frequency of a harmonic of the signal to be suppressed. This means that no signal can be transmitted at the harmonic to be suppressed from the output to the input of the planar transformer. On the input side, the planar transformer provides an impedance for the harmonic to be suppressed, which impedance does not depend on a signal (which is reflected on the output of the planar transformer): The planar transformer is non-transparent for these harmonics, the harmonic termination on the input side depends on the state of the load and the second adjustment network independently.
Der Hochfrequenz-Planartransformator, mit einer gegebenen Anzahl von Windungen in der Sekundärspule kann herkömmlich aus zwei Ebenen bestehen, wobei eine erste Ebe- ne die Primärseite und die andere Ebene, welches zur Veranschaulichung parallel zu der ersten Ebene angeordnet ist, die Sekundärseite sein kann. Der Planartransformator kann des Weiteren mehr als nur eine Primär-, bzw. Sekundär Ebene aufweisen, in verschie- denen Kombinationen. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Planartransformator eine Primärseite (hier:„Seite“ gleichbedeutend wie„Ebene“ oder„Spule“), die, wie in einer Sandwichanordnung, mittig angeordnet zwischen zwei Sekundärseiten (hier:„Seite“ gleichbedeutend wie„Ebenen“,„Hälften“,„Spulen“) liegt, aufweisen. Dabei liegt die Hälfte der Windungen der Sekundärspule ober-, die andere Hälfte unterhalb der Primärspule. In der Mitte ergibt sich eine , virtuelle Masse . Beide Hälften erscheinen, von oben betrachtet, in zwei entgegengesetzten Windungssinnen; dies muss so sein, weil in der einen Hälfte der Strom„von innen nach außen“ fließt, und er anderen Hälfte „von außen nach innen“, aber die (Teil-) Spannungen, die in beiden Hälften induziert werden, sich addieren sollen, statt einander aufzuheben. Eine weitere Ausflihrungsform des Planartransformators zum Ausfuhren des erfin- dungsgemäßen Verfahrens kann aus einer stufenweisen Parallelschaltung von Primär- und Sekundärspulen erfolgen. Beispielsweise kann eine Anordnung drei Primärspulen und vier Sekundärspulen aufweisen. Diese können abwechselnd angeordnet sein: Se- kundärspule, Primärspule, Sekundärspule, Primärspule, Sekundärspule, Primärspule, Sekundärspule. Die Primärspulen sind alle parallelgeschaltet, womit sie gewissermaßen eine einzige Spule mit einer einzigen Windung darstellen, nur, dass diese Windung aus drei parallelen„Drähten“ besteht. Zwei benachbarte Paare der Sekundärspulen (beiden oberen und die beiden unteren) sind auf eine nämlich Weise jeweils als Paar parallelgeschaltet. Eine weitere Ausfuhrungsform eines Planartransformators, welche Ausflihrungsform zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft geeignet ist, weist mehr als eine Primärspule auf. The high-frequency planar transformer, with a given number of turns in the secondary coil, can conventionally consist of two levels, a first level being the primary side and the other level, which for illustration is arranged parallel to the first level, can be the secondary side. The planar transformer can furthermore have more than just a primary or secondary level, in various combinations. For example, the planar transformer according to the invention can have a primary side (here: “side” synonymous with “plane” or “coil”), which, as in a sandwich arrangement, is arranged centrally between two secondary sides (here: “side” synonymous with “planes”, “halves”) "," Coils "). Half of the turns of the secondary coil are above, the other half below the primary coil. In the middle there is a virtual mass. When viewed from above, both halves appear in two opposite turns; this must be so because in one half the current flows "from the inside out" and the other half "from the outside in", but the (partial) voltages that are induced in both halves should add up, instead of lifting each other up. A further embodiment of the planar transformer for carrying out the method according to the invention can take place from a stepwise parallel connection of primary and secondary coils. For example, an arrangement can have three primary coils and four secondary coils. These can be arranged alternately: secondary coil, primary coil, secondary coil, primary coil, secondary coil, primary coil, secondary coil. The primary coils are all connected in parallel, which means that they represent a single coil with a single turn, only that this turn consists of three parallel "wires". Two adjacent pairs of the secondary coils (both upper and the lower two) are connected in parallel in a manner that is as a pair. Another embodiment of a planar transformer, which embodiment is advantageously suitable for implementing the method according to the invention, has more than one primary coil.
In einer weiteren Ausfuhrungsform eines Planartransformators, welche Ausfiihrungs- form zur Umsetzung des erfmdungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft geeignet ist, sind zumindest einzelne der Primärspulen elektrisch zueinander parallelgeschaltet. In a further embodiment of a planar transformer, which embodiment is advantageously suitable for implementing the method according to the invention, at least some of the primary coils are electrically connected in parallel with one another.
Eine weitere Ausfuhrungsform eines Planartransformators, welche Ausflihrungsform zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft geeignet ist, weist mehr als eine Sekundärspule auf. Another embodiment of a planar transformer, which embodiment is advantageously suitable for implementing the method according to the invention, has more than one secondary coil.
In einer weiteren Ausfuhrungsform eines Planartransformators, welche als Ausflih- rungsform zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft geeignet ist, sind zumindest einzelne der Sekundärspulen elektrisch zueinander parallelgeschaltet. In a further embodiment of a planar transformer, which is advantageously suitable as an embodiment for implementing the method according to the invention, at least some of the secondary coils are electrically connected in parallel with one another.
Als veranschaulichendes Beispiel dient ein Planartransformator, welcher sich über sie- ben, im Wesentlichen zueinander planparallelen, Ebenen erstreckt; in einer zu den Ebenen senkrechten Reihe aufeinanderfolgender Ebenen bezeichnet als erste Ebene S 1 , zweite Ebene PI, dritte Ebene S2, vierte Ebene P2, fünfte Ebene S3, sechste Ebene P3 und siebente Ebene S4. A planar transformer is used as an illustrative example. ben, planes essentially parallel to each other, extends; in a row of successive levels perpendicular to the levels referred to as first level S 1, second level PI, third level S2, fourth level P2, fifth level S3, sixth level P3 and seventh level S4.
Drei, beispielsweise geometrisch deckungsgleiche, Primärspulen mit jeweils einem ersten und einem zweiten Eingang sind in der zweiten Ebene Pl , der vierten Ebene P2 und sechsten Ebene P3 angeordnet, wobei jeweils die ersten Eingänge aller Primärspulen elektrisch miteinander kurzgeschlossen, sowie jeweils die zweiten Eingänge aller Primärspulen elektrisch miteinander kurzgeschlossen sind. Eine erste Sekundärspule besteht aus einer ersten Teilspule Tl mit einer ersten Anzahl Windungen eines ersten Windungssinnes in der ersten Ebene Sl und einer vierten Teilspule T4 der ersten Anzahl Windungen des dem ersten entgegengesetzten Windungssinnes in der siebenten Ebene S4; eine zweite Sekundärspule besteht aus einer zweiten Teilspule T2 der ersten Anzahl Windungen des ersten Windungssinnes in der dritten Ebene S2 und aus einer dritten Teilspule T3 der ersten Anzahl Windungen des dem ersten entgegengesetzten Windungssinnes in der fünften Ebene S3; im Drehsinne der Windungen betrachtet innenliegende Enden der ersten Teilspule Tl, der zweiten Teilspule T2, der dritten Teil- spule T3 und der vierten Teilspule T4 sind miteinander elektrisch leitfahig verbunden; im Drehsinne der Windungen betrachtet außenliegende Enden der ersten Teilspule Tl und der zweiten Teilspule T2 sind miteinander elektrisch leitfähig verbunden; im Drehsinne der Windungen betrachtet außenliegende Enden der dritten Teilspule T3 und der vierten Teilspule T4 sind miteinander elektrisch leitfahig verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Impedanz auf der Eingangsseite des Planartransformators zur Verfügung stellen, welche nicht von einem am Ausgang reflektierten Signal abhängt, sodass der Planartransformator für die harmonische Oberwelle intransparent erscheint. Zum Lösen der objektiven Aufgabe kann ein Verfahren zum Betreiben eines Planar- transformators, bestehend aus einer Primär- und einer Sekundärseite, wobei jene Pri- märseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, zur Verfügung gestellt werden. Die zweite Spule ist dabei symmetrisch aufgebaut und weist einen Symmetriepunkt sowie einen differentiellen Ausgang mit zwei Ästen auf. Diese zweite Spule zwischen Symmetriepunkt und einem ersten Ast des differentiellen Ausgangs weist eine verteilte Induktivität und eine verteilte Kapazität zwischen ihren Windungen auf und kann weiterhin das Merkmal umfassen, dass eine Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen einer bevorzugten Betriebsfrequenz ausgewählt wird. Three, for example geometrically congruent, primary coils, each with a first and a second input, are arranged in the second level P1, the fourth level P2 and the sixth level P3, the first inputs of all primary coils being electrically short-circuited with one another, and the second inputs of all primary coils are electrically shorted together. A first secondary coil consists of a first partial coil T1 with a first number of turns of a first winding sense in the first level S1 and a fourth partial coil T4 of the first number of turns of the first opposite winding sense in the seventh level S4; a second secondary coil consists of a second coil section T2 of the first number of turns of the first winding sense in the third level S2 and of a third coil section T3 of the first number of turns of the first winding sense opposite in the fifth level S3; Viewed in the direction of rotation of the turns, the inner ends of the first coil section T1, the second coil section T2, the third coil section T3 and the fourth coil section T4 are connected to one another in an electrically conductive manner; Viewed in the direction of rotation of the turns, the outer ends of the first coil section T1 and the second coil section T2 are connected to one another in an electrically conductive manner; Viewed in the direction of rotation of the turns, the outer ends of the third coil section T3 and the fourth coil section T4 are connected to one another in an electrically conductive manner. The method according to the invention can provide an impedance on the input side of the planar transformer, which does not depend on a signal reflected at the output, so that the planar transformer appears opaque for the harmonic harmonic. To solve the objective problem, a method for operating a planar transformer, consisting of a primary and a secondary side, wherein that primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil can be provided. The second coil is constructed symmetrically and has a point of symmetry and a differential output with two branches. This second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance between its turns and can furthermore comprise the feature that a resonance frequency between the distributed inductance and distributed capacitance is selected equal to a multiple of a preferred operating frequency.
Ebenso kann die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Planartransforma- tors gelöst werden, welche eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweist und aus einer Primär- und einer Sekundärseite besteht. Die Primärseite weist einen Eingang mit einer ersten Eingangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz und die Sekundärseite einen Ausgang mit einer ersten Ausgangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz auf, mit einer ersten Quellimpedanz und einer ersten Lastimpedanz. Bei der be- vorzugten Betriebsfrequenz ist die erste Quellimpedanz bei Abschluss des Ausgangs mit der ersten Lastimpedanz der Eingangsimpedanz komplex konjugiert. Und die erste Lastimpedanz ist bei Abschluss des Eingangs mit der ersten Quellimpedanz der Ausgangsimpedanz komplex konjugiert. Die Primärseite weist mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule auf, welche zweite Spule symmet- risch aufgebaut ist. Bei differentiellem Betrieb des Planartransformators wird also eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufgewiesen, welches ein Auswählen einer Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen einer bevorzugten Betriebsfrequenz umfasst. The task can also be solved by a method for operating a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side. The primary side has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and the secondary side has an output with a first output impedance at the preferred operating frequency, with a first source impedance and a first load impedance. At the preferred operating frequency, when the output is terminated, the first source impedance is complexly conjugated to the first load impedance of the input impedance. And the first load impedance is complex conjugate to the first source impedance of the output impedance when the input is terminated. The primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically. With differential operation of the planar transformer, a virtual high-frequency mass is thus shown at the point of symmetry, which comprises selecting a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance equal to a multiple of a preferred operating frequency.
Die erfindungsgemäßen Planartransformatoren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können im hochfrequenten Betrieb betrieben werden. Während diese Änderung im nie- derfrequenten Bereich zwischen zwei im Verhältnis des Quadrates des Wicklungsver- hältnisses stehenden reellen Impedanzen besteht, ist der Zusammenhang bei im Wesent- lichen nicht-reellen Hochfrequenzimpedanzen und bei im Wesentlichen verteilten Ka- pazitäts- und Induktivitätsbelägen im höherfrequenten Bereich komplizierter. Dabei kann der hochfrequente Betrieb f > 10 MHz betragen. Weiterhin kann der hochfrequen- te Betrieb 50 kHz < f < 10 MHz betragen. The planar transformers according to the invention with the method according to the invention can be operated in high-frequency operation. While this change in the never- the frequency range between two real impedances in relation to the square of the winding ratio, the relationship is more complicated with essentially non-real high-frequency impedances and with essentially distributed capacitance and inductance coatings in the higher-frequency range. The high-frequency operation can be f> 10 MHz. Furthermore, the high-frequency operation can be 50 kHz <f <10 MHz.
Eine Ausfiihrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann einen Planartransfor- mator umfassen, aufweisend mindestens einer Primär- und einer Sekundärseite, die als Eingangs- bzw. Ausgangsseite betrieben werden können, sowie einen Controller umfas- sen, wobei der Controller eine Programmierung aufweist, welche die Schritte nach einem der vorstehenden Verfahrensschritten aufweist. An embodiment of the device according to the invention can comprise a planar transformer, comprising at least one primary and one secondary side, which can be operated as input or output side, and comprise a controller, the controller having programming that follows the steps one of the above process steps.
Eine andere Ausfiihrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann einen Planartransformator umfassen, welcher eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweist und aus einer Primär- und einer Sekundärseite besteht, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und einen Symmetriepunkt sowie einen differentiellen Ausgang mit zwei Ästen aufweist, welche zweite Spule zwischen Symmetriepunkt und einem ersten Ast des differentiellen Ausgangs eine verteilte Induktivität und eine verteilte Kapazität zwischen ihren Windungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen der bevorzugten Betriebsfrequenz ist. Another embodiment of the device according to the invention can comprise a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one second coil, the second coil being constructed symmetrically and one Point of symmetry and a differential output with two branches, the second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance between its turns, characterized in that a resonance frequency between the distributed inductance and distributed capacitance is a multiple of the preferred operating frequency.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin einen Planartransformator umfassen, welcher eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweist und aus einer Primär- und einer Sekundärseite besteht, deren Primärseite einen Eingang mit einer ersten Eingangsimpe- danz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz und welche Sekundärseite einen Ausgang mit einer ersten Ausgangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz aufweist, mit einer ersten Quellimpedanz und einer ersten Lastimpedanz, wobei bei der bevorzugten Betriebsfrequenz die erste Quellimpedanz bei Abschluss des Ausgangs mit der ersten Lastimpedanz der Eingangsimpedanz komplex konjugiert, und die erste Lastimpedanz bei Abschluss des Eingangs mit der ersten Quellimpedanz der Ausgangsimpedanz kom- plex konjugiert sind, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Se- kundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei differentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen der bevorzugten Betriebsfrequenz ist. The device according to the invention can further comprise a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, the primary side of which has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and which secondary side has an output with a first output impedance at the preferred Operating frequency, with a first source impedance and a first load impedance, the preferred one Operating frequency, the first source impedance at the end of the output is complex conjugated with the first load impedance of the input impedance, and the first load impedance at the end of the input is complex conjugated with the first source impedance of the output impedance, with that primary side having at least one first coil and that secondary side being at least has a second coil, which second coil is constructed symmetrically and, when the planar transformer is operated differentially, has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry, which is characterized in that a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance is a multiple of the preferred operating frequency.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner mit weiteren, optionalen vorteilhaften Merkmalen kombiniert werden. Dabei wird zur Veranschaulichung nochmal daraufhin gewiesen, dass es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine hohe Effizienz bei einer impedanzvariablen Last im HF-Bereich zu erzielen. Die oben genannten Verfahren, Vorrichtungen und deren Ausfuhrungsformen um die Effizienz zu gewährleisten, beziehen sich die Verwendung der Kapazitäten innerhalb einer Spule (z.B. der Sekundärspule/n). Weitere Ausfuhrungsformen können eine Ver- wendung dieser und ein Verwenden der Kapazitäten zwischen Primär- und Sekundär- spulen kombinieren, um erhöhte Effizienz zu erzielen. The device according to the invention and the method according to the invention can also be combined with further, optional advantageous features. To illustrate, it is pointed out again that it is an object of the invention to achieve high efficiency with an impedance variable load in the HF range. The above-mentioned methods, devices and their embodiments to ensure efficiency relate to the use of the capacities within a coil (e.g. the secondary coil / s). Further embodiments can combine the use of these and the use of capacities between primary and secondary coils in order to achieve increased efficiency.
In der kombinierten Ausfuhrungsform bildet der Induktivitätsbelag entlang der Spulen bildet zusammen mit dem Kapazitätsbelag zwischen Primär- und Sekundärspule eine Streifenleitung mit einer gegebenen Leitungsimpedanz und einer gegebenen elektri- sehen Leitungslänge. Die elektrische Leitungslänge wiederum hängt von der geometri- schen Länge der Leitung ab sowie von der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals im Dielektrikum. In the combined embodiment, the inductance coating along the coils forms, together with the capacitance coating between the primary and secondary coils, a strip line with a given line impedance and a given electrical line length. The electrical line length in turn depends on the geometric length of the line and the speed of propagation of the signal in the dielectric.
Bei einer Signalfrequenz wird eine virtuelle HF-Masse im Symmetriepunkt der Sekun- därspule auf eine erste Impedanz abgebildet. Wird die elektrische Länge der Strecke vom Symmetriepunkt entlang der Sekundärspule zum Ausgang der Sekundärspule gleich einem ungeradzahligen (geradzahligen) Vielfachen eines Viertels der Wellenlän- ge einer gewünschten Harmonischen gewählt, wird die Übertragung eines Signales vom Ausgang zum Eingang des vollsymmetrischen Planartransformators maximal verlust- arm, wenn dieser Ausgang mit einem Leerlauf (Kurzschluss) abgeschlossen wird. Für alle üblicherweise am, mit Übertragungspfad, zweitem Anpassungsnetzwerk und Last abgeschlossenen Ausgang des Planartransformators zu erwartenden Lastimpedanzen wird die Übertragung vom Ausgang zum Eingang gering - der Planartransformator stellt daher eingangsseitig bei der gewünschten Harmonischen eine Impedanz zur Verfügung, welche Impedanz nicht von einem auf den Ausgang des Planartransformators aufschlagenden („reflektierten“) Signal abhängt: Der Planartransformator ist für diese Harmonische intransparent, der eingangsseitige Oberwellenabschluss vom Zustand der Last und des zweiten Anpassungsnetzwerks unabhängig. At a signal frequency, a virtual RF mass is mapped to a first impedance at the point of symmetry of the secondary coil. Will be the electrical length of the route From the point of symmetry along the secondary coil to the output of the secondary coil is equal to an odd (even) multiple of a quarter of the wavelength of a desired harmonic, the transmission of a signal from the output to the input of the fully symmetrical planar transformer is maximally low-loss if this output is idle (Short circuit) is completed. For all load impedances normally to be expected at the output of the planar transformer, which is terminated with a transmission path, second matching network and load, the transmission from the output to the input is low - the planar transformer therefore provides an impedance on the input side at the desired harmonic, which impedance does not go from one to the output of the planar transformer (“reflected”) signal depends: The planar transformer is non-transparent for these harmonics, the harmonic termination on the input side is independent of the state of the load and the second matching network.
Ein Transistor mit einer relativ hohen Ausgangsleistung, bei gleichzeitig relativ niedriger Betriebsspannung, gibt seine Ausgangsleistung besonders effizient an eine niederohmige Last ab: Ein moderner LDMOS mit 130V Durchbruchspannung wird typischerweise mit 50V Versorgungsspannung betrieben. Bei Vollaussteuerung schwingt die hochfrequente Ausgangsspannung um +/- 50V um 50V herum. Um lkW Ausgangsleistung aus dem Transistor zu entnehmen sind 40A Ausgangsstrom erforderlich, die Ausgangsimpedanz liegt bei 50V/40A, also in der Gegend von 1 Ohm: Dies ist nur durch Betriebsspannung und Ausgangsleistung schon festgelegt, es wird hier also unbedingt so etwa 1 Ohm Lastimpedanz benötigt. A transistor with a relatively high output power and at the same time a relatively low operating voltage delivers its output power particularly efficiently to a low-resistance load: A modern LDMOS with 130V breakdown voltage is typically operated with a 50V supply voltage. When fully controlled, the high-frequency output voltage swings by +/- 50V around 50V. In order to take lkW output power from the transistor, 40A output current is required, the output impedance is 50V / 40A, i.e. in the region of 1 ohm: this is only determined by the operating voltage and output power, so a 1 ohm load impedance is absolutely necessary here ,
Um die typischerweise 50 Ohm einer„echten“ Last mit diesem Transistor speisen zu können, wird ein Anpassungsnetzwerk benötigt, das 50 Ohm auf 1 Ohm abbildet. Teil dieses Anpassungsnetzwerkes kann ein erfindungsgemäßer Planartrafo sein. Die Effizienz des Verstärkers, also der Kombination aus Transistor und Anpassungs- netzwerk, wird sowohl von der Effizienz bestimmt, mit der der Transistor betrieben wird, als auch von den Verlusten im Anpassungsnetzwerk, insbesondere im Planartrafo. Die Verluste im Anpassungsnetzwerk werden auch davon beeinflusst, mit welcher Im- pedanz das Anpassungsnetzwerk ein- wie ausgangsseitig abgeschossen wird. Wird z.B. die Primärspule von einem Push-Pull-Verstärker getrieben, sieht man am Eingang als Abschluss der Primärspule die differentielle Ausgangsimpedanz des Push-Pull- Verstärkers. Am Ausgang der Sekundärspule liegen dagegen bspw. 50 Ohm an. In order to be able to supply the typically 50 ohms of a “real” load with this transistor, an adaptation network is required that maps 50 ohms to 1 ohm. A planar transformer according to the invention can be part of this adaptation network. The efficiency of the amplifier, ie the combination of transistor and matching network, is determined both by the efficiency with which the transistor is operated and by the losses in the matching network, particularly in the planar transformer. The losses in the adaptation network are also influenced by the impedance with which the adaptation network is fired on the input and output side. If, for example, the primary coil is driven by a push-pull amplifier, the differential output impedance of the push-pull amplifier can be seen at the end of the primary coil. On the other hand, there are, for example, 50 ohms at the output of the secondary coil.
Das , Windungsverhältnis ist die Anzahl von Windungen der Sekundärspule, geteilt durch die Anzahl der Windungen der Primärspule. Soll mit einer Quelle einer, bezogen auf die Betriebsspannung der Quelle sehr hohen Quell-Leistung (bspw. 2500W ausThe turn ratio is the number of turns of the secondary coil divided by the number of turns of the primary coil. If a source has a very high source power (e.g. 2500W based on the operating voltage of the source)
36V) eine moderate Lastimpedanz (beispielsweise 50 Ohm) betrieben werden, erscheint zur Anpassung ein Planartransformator mit einem Windungsverhältnis deutlich größer als Eins als vorteilhaft. Beispielsweise kann ein Plantransformator mit einer Windung in der Primärspule, und je drei Windungen ober- wie unterhalb der Primärspule in der Se- kundärspule gewählt werden. Es zeigt sich, dass solche Planartransformatoren mit ei- nem hohen Windungsverhältnis ein Verlustminimum bei aus- und eingangsseitigen Ab- schluss mit jeweils für den Betrieb der Quelle beziehungsweise die Anpassung der Last ungünstig hohen Impedanzen, bei Abschluss mit den vorliegenden Last- und Quellimpedanzen jedoch unvorteilhaft hohe Verluste, aufweisen. 36V) with a moderate load impedance (e.g. 50 Ohm), a planar transformer with a turn ratio significantly greater than one appears to be advantageous for adaptation. For example, a plan transformer with one turn in the primary coil and three turns each above and below the primary coil in the secondary coil can be selected. It can be seen that such planar transformers with a high turn ratio have a minimum loss when terminating on the output and input side, each with impedances that are unfavorably high for the operation of the source or the adaptation of the load, but disadvantageous when terminating with the existing load and source impedances high losses.
Diejenige Lastimpedanz, durch die die Verluste im Anpassungsnetzwerk minimiert werden, hängt von der Leitungsimpedanz der„Leitung“ Sekundärspule, mit der Primärspule als Bezugsmasse, ab. Diese Leitungsimpedanz wird erfindungsgemäß verringert, indem hier jeweils zwei Sekundärspulenhälften parallelgeschaltet werden. Der Vorteil: der Induktivitätsbelag verringert sich (zwei Spulen Parallel), der Kapazitätsbelag erhöht sich, die Leitungsimpedanz als Quadratwurzel des durch den Kapazitätsbelag geteilten Induktivitätsbelages sinkt, bei je zwei parallelen Sekundärspulen auf die Hälfte. The load impedance by which the losses in the matching network are minimized depends on the line impedance of the "line" secondary coil, with the primary coil as the reference ground. This line impedance is reduced according to the invention by connecting two halves of the secondary coil in parallel here. The advantage: the inductance coating decreases (two coils in parallel), the capacitance coating increases, the line impedance as the square root of the divided by the capacitance coating Inductance coating drops by half if there are two parallel secondary coils.
Bei der zuletzt genannten Ausführungsform (Parallelschaltung) des Planartransformators können beispielsweise die Räume zwischen der ersten Ebene Sl und der zweiten Ebene Pl , der zweiten Ebene Pl und der dritten Ebene S2, der dritten Ebene S2 und der vierten Ebene P2, der vierten Ebene P2 und der fünften Ebene S3, der fünften Ebene S3 und der sechsten Ebene P3, der sechsten Ebene P3 und der siebenten Ebene S4 mit je- weils demselben Dielektrikum verfüllt sein, ein erster Abstand jeweils zwischen der zweiten Ebene Pl und der dritten Ebene S2, zwischen der dritten Ebene S2 und der vierten Ebene P2, zwischen der vierten Ebene P2 und der fünften Ebene S3 und zwischen der fünften Ebene S3 und der sechsten Ebene P3 doppelt so groß wie ein zweiter Abstand jeweils zwischen der ersten Ebene Sl und der zweiten Ebene Pl sowie zwi- sehen der sechsten Ebene P3 und der siebenten Ebene S4 gewählt werden. Hierdurch werden alle Windungen der Sekundärspule mit ähnlichen Leitungsimpedanzen versehen. In the last-mentioned embodiment (parallel connection) of the planar transformer, for example, the spaces between the first level S1 and the second level Pl, the second level Pl and the third level S2, the third level S2 and the fourth level P2, the fourth level P2 and the fifth level S3, the fifth level S3 and the sixth level P3, the sixth level P3 and the seventh level S4 are each filled with the same dielectric, a first distance between the second level P1 and the third level S2, between the third level S2 and the fourth level P2, between the fourth level P2 and the fifth level S3 and between the fifth level S3 and the sixth level P3 twice as large as a second distance between the first level S1 and the second level Pl as well as between - See the sixth level P3 and the seventh level S4 are selected. As a result, all turns of the secondary coil are provided with similar line impedances.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher sowohl das richtige Verhältnis von Ein- gangs- zu Ausgangsimpedanz, um bspw. 50 Ohm auf eine geeignete Lastimpedanz für den Transistor abbilden, und als auch gleichzeitig geringe Verluste bei eben diesen 50 Ohm als Lastimpedanz bieten. The device according to the invention can therefore map the correct ratio of input to output impedance, for example 50 ohms, to a suitable load impedance for the transistor, and at the same time offer low losses at precisely this 50 ohms as load impedance.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher kombiniert werden mit einem Verfahren zum Betreiben einer impedanzvariablen Last an einer Vorrichtung, bestehend aus einem Planartransformator, bestehend aus mindestens einer Primär- und einer Sekundärseite, die als Eingangs- bzw. Ausgangsseite betrieben werden können, aufweisend ein Abbilden einer virtuellen HF-Masse im Symmetriepunkt einer der Sekundärseiten auf eine erste Impedanz. Das oben genannte, kombinierte Verfahren kann weiter ein Wählen einer Strecke zu einem Symmetriepunkt entlang einer der Sekundärseiten zum Ausgang der Sekundär- seite gleich einer ungeradzahligen (oder geradezahl igen) Vielfachen eines Viertels einer Wellenlänge einer gewünschten Harmonischen; und/oder ein Abschließen des Aus- gangs der Sekundärseite mit einem Leerlauf (oder Kurzschluss) aufweisen. The method according to the invention can therefore be combined with a method for operating an impedance variable load on a device, consisting of a planar transformer, consisting of at least one primary and one secondary side, which can be operated as an input or output side, comprising a virtual image RF mass at the point of symmetry of one of the secondary sides to a first impedance. The above combined method may further select a route to a point of symmetry along one of the secondary sides to exit the secondary side equal to an odd (or even) multiple of a quarter of a wavelength of a desired harmonic; and / or terminating the output of the secondary side with an open circuit (or short circuit).
Eine weitere Kombinationsmöglichkeit ist das Hinzufugen eines Verfahren zum Be- treiben eines Planartransformators bestehend aus einer Primär- und einer Sekundärseite, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und einen Symmetriepunkt sowie einen differentiellen Ausgang mit zwei Ästen aufweist, welche zweite Spule zwischen Symmetriepunkt und einem ersten Ast des differentiellen Ausgangs eine verteilte Induktivität und eine verteilte Kapazität zur ersten Spule aufweist, bereitgestellt werden, welches ein Auswählen einer Resonanzfrequenz zwischen verteil- ter Induktivität und verteilter Kapazität, welches gleich einem Vielfachen einer bevorzugten Betriebsfrequenz ist, umfasst. Another possible combination is the addition of a method for operating a planar transformer consisting of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and a point of symmetry and one differential output having two branches, which second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance to the first coil, which is a selection of a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance, which is the same is a multiple of a preferred operating frequency.
Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Verfahren zum Betreiben eines Planartransformators bestehend aus einer Primär- und einer Sekundärseite, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei differentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist, gelöst werden, welches ein Auswählen einer elektrischen Länge der Sekundärspule kleiner als die halbe Wellenlänge bei einer bevorzugten Betriebsfre- quenz und gleich einem ganzzahligen Vielfachen eines ganzzahligen Bruchteils der halben Wellenlänge bei der bevorzugten Betriebsfrequenz, umfasst, erweitert werden. In einer anderen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren zum Betreiben eines Planartransformator enthalten. Diese weist eine bevorzugte Be- triebsfrequenz auf und besteht aus einer Primär- und einer Sekundärseite, welche Primärseite einen Eingang mit einer ersten Eingangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz und welche Sekundärseite einen Ausgang mit einer ersten Ausgangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz aufweist, mit einer ersten Quellimpedanz und einer ersten Lastimpedanz, wobei bei der bevorzugten Betriebsfrequenz die erste Quellimpedanz bei Abschluss des Ausgangs mit der ersten Lastimpedanz der Eingangsimpedanz komplex konjugiert, und die erste Lastimpedanz bei Abschluss des Eingangs mit der ersten Quellimpedanz der Ausgangsimpedanz komplex konjugiert sind, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei dif- ferentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist, bereit, welches ein Auswählen eine elektrische Länge der Sekundärspule kleiner als die halbe Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz und gleichei- nem ganzzahligen Vielfachen eines ganzzahligen Bruchteils der halben Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz umfasst. Likewise, the method according to the invention can be carried out with a method for operating a planar transformer consisting of a primary and a secondary side, wherein that primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and one when the planar transformer is operated differentially has virtual high-frequency mass at the point of symmetry, which comprises selecting an electrical length of the secondary coil smaller than half the wavelength at a preferred operating frequency and equal to an integral multiple of an integral fraction of half the wavelength at the preferred operating frequency. In another embodiment, the method according to the invention can include a method for operating a planar transformer. This has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, which primary side has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and which secondary side has an output with a first output impedance at the preferred operating frequency, with a first source impedance and a first load impedance, wherein at the preferred operating frequency the first source impedance is complex conjugate when the output is terminated with the first load impedance of the input impedance, and the first load impedance are complex conjugate when the input is terminated with the first source impedance of the output impedance, with that primary side having at least a first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry when the planar transformer is operating differently, which selection comprises an electrical length of the secondary coil less than half the wavelength at the operating frequency and the same as an integral multiple of an integral fraction of half the wavelength at the operating frequency.
Eine Ausführung einer Vorrichtung, die zum Lösen der erfindungsgemäßen Aufgabe die oben genannten Verfahren anwenden kann, besteht aus einem Planartransformator, welches mindestens eine Primär- und eine Sekundärseite, die als Eingangs- bzw. Ausgangsseite betrieben werden können, sowie einem Controller, wobei der Controller eine Programmierung aufweist, welche die Schritte nach einem der vorstehenden Patentansprüche aufweist. An embodiment of a device which can use the above-mentioned methods to achieve the object according to the invention consists of a planar transformer, which has at least one primary and one secondary side, which can be operated as input and output side, and a controller, the controller has programming which has the steps according to one of the preceding claims.
Weiterhin kann ein Planartransformator, als erfindungsgemäße Vorrichtung eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweisen und aus einer Primär- und einer Sekundärseite beste- hen, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite min- destens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei differentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Länge der Sekundärspule kleiner als die halbe Wellenlänge bei der Be- triebsfrequenz und gleicheinem ganzzahligen Vielfachen eines ganzzahligen Bruchteils der halben Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz ist. Furthermore, as a device according to the invention, a planar transformer can have a preferred operating frequency and can consist of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one at least has a second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry when the planar transformer is operating differentially. This embodiment is characterized in that an electrical length of the secondary coil is less than half the wavelength at the operating frequency and is an integer multiple of an integer fraction of half the wavelength at the operating frequency.
Eine andere Ausflihrungsform der Vorrichtung ist ein Planartransformator, welcher eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweist und aus einer Primär- und einer Sekundärseite besteht, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und einen Symmetriepunkt sowie einen differentiellen Ausgang mit zwei Ästen auf- weist, welche zweite Spule zwischen Symmetriepunkt und einem ersten Ast des differentiellen Ausgangs eine verteilte Induktivität und eine verteilte Kapazität zur ersten Spule aufweist. Diese Ausflihrungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Reso nanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen der bevorzugten Betriebsfrequenz ist und somit die Effizienz optimiert wird. Another embodiment of the device is a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a point of symmetry and has a differential output with two branches, the second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance to the first coil. This embodiment is characterized in that a resonance frequency between the distributed inductance and the distributed capacitance is a multiple of the preferred operating frequency and thus the efficiency is optimized.
Eine weitere Ausflihrungsform einer Vorrichtung zum Anwenden der erfmdungsgemä- ßen Verfahren ist ein Planartransformator, der eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweist und aus einer Primär- und einer Sekundärseite besteht, welche Primärseite einen Eingang mit einer ersten Eingangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz und welche Sekundärseite einen Ausgang mit einer ersten Ausgangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz aufweist. Diese ist mit einer ersten Quellimpedanz und ei- ner ersten Lastimpedanz, wobei bei der bevorzugten Betriebsfrequenz die erste Quellimpedanz bei Abschluss des Ausgangs mit der ersten Lastimpedanz der Eingangsimpedanz komplex konjugiert, und die erste Lastimpedanz bei Abschluss des Eingangs mit der ersten Quellimpedanz der Ausgangsimpedanz komplex konjugiert sind, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei differentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist. Die Vorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Län- ge der Sekundärspule kleiner als die halbe Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz und gleicheinem ganzzahligen Vielfachen eines ganzzahligen Bruchteils der halben Wellen- länge bei der Betriebsfrequenz ist. A further embodiment of a device for applying the methods according to the invention is a planar transformer, which has a preferred operating frequency and consists of a primary and a secondary side, which primary side has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and which secondary side an output with a has first output impedance at the preferred operating frequency. This is with a first source impedance and a first load impedance, with the preferred operating frequency the first source impedance complex conjugating when the output is terminated with the first load impedance of the input impedance, and the first load impedance complex conjugating when the input is closed with the first source impedance the output impedance are, with those The primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry when the planar transformer is operating differentially. The device is further characterized in that an electrical length of the secondary coil is less than half the wavelength at the operating frequency and is an integer multiple of an integer fraction of half the wavelength at the operating frequency.
Die oben genannten Ausführungsformen über die Vorrichtungen, können weiterhin ei- nen Controller aufweisen, wobei der Controller eine Programmierung aufweist, welche die Schritte nach einem der vorstehenden Patentansprüche aufweist. The above-mentioned embodiments via the devices can furthermore have a controller, the controller having programming which has the steps according to one of the preceding claims.
Abweichend vom bisher geschilderten Aufbau, der größtmöglichen Einfachheit der Darstellung geschuldet, kann ein in der Kunst bewanderter Anwender die in der vorlie- genden Erfindung offenbarte Lehre auch auf eine solche Weise anwenden, dass die - im bisher geschilderten Aufbau in einem Symmetriepunkt der Sekundärspule befindliche - Hochfrequenzmasse in einem anderen Punkte liegt, beispielsweise, wenn eine erste Zahl Windungen eines ersten Windungssinnes in einer ersten Ebene der Sekundärspule und eine zweite, von der ersten Zahl unterschiedliche, Zahl Windungen des dem ersten ent- gegengesetzten Windungssinnes in einer zweiten Ebene der Sekundärspule angeordnet werden. Deviating from the structure described so far, due to the greatest possible simplicity of representation, a user skilled in art can also apply the teaching disclosed in the present invention in such a way that the - in the structure described so far, located in a point of symmetry of the secondary coil - High-frequency mass lies in another point, for example, if a first number of turns of a first turn sense are arranged in a first level of the secondary coil and a second number of turns of the opposite turn sense of the first turn sense opposite to the first number are arranged in a second level of the secondary coil ,
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Merkmalskombinationen mit den Merkmalskombinationen aus den Patentansprüchen kombiniert werden können. It should be expressly pointed out that these combinations of features can be combined with the combinations of features from the patent claims.
Kurze Beschreibung der Abbildungen Brief description of the pictures
Fig. 1 erfindungsgemäße Vorrichtung— ein Planartransformator Detaillierte Beschreibung der Abbildungen Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 ausfuhren kann. Die Vorrichtung 10 besteht aus einem Planartransformator 10. Der Hochfrequenz-Planartransformator 10, mit einer variablen Anzahl von Windungen in der Sekundärspule kann herkömmlich aus zwei Ebenen bestehen, wobei eine erste Ebene die Primärseite und die andere Ebene, welches zur Veranschaulichung pa- rallel zu der ersten Ebene angeordnet ist, die Sekundärseite sein kann. Der Planartransformator in Figur 1 weist mehr als nur eine Sekundärspule auf. Der erfindungsgemäße Planartransformator in Figur 1 enthält eine Primärseite 1 1 (dicke Außenlinie), die, wie in einer Sandwichanordnung, mittig angeordnet zwischen zwei Sekundärseiten 12, l2‘ (dünne Linie, dünne gestrichelte Linie) liegt, aufweisen. Dabei liegt die Hälfte der Win- düngen der Sekundärspule 12 ober-, die andere Hälfte 12‘ unterhalb der Primärspule 1 1. Die Wicklungsrichtungen der beiden Sekundärspulen 12, l2‘ ist entgegengesetzt. In der Mitte, wo auch die Windungen der Sekundärspulen miteinander verknüpft sind, ergibt sich eine , virtuelle Masse1. Beide Hälften erscheinen, von oben betrachtet, im entgegengesetzten Windungssinn; dies muss so sein, weil in der einen Hälfte der Strom„von innen nach außen“ fließt, und er anderen Hälfte„von außen nach innen“, aber die (Teil- ) Spannungen, die in beiden Hälften induziert werden, sich addieren sollen, statt einander aufzuheben. 1 device according to the invention — a planar transformer DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 shows a device according to the invention, which can carry out a method 100 according to the invention. The device 10 consists of a planar transformer 10. The high-frequency planar transformer 10, with a variable number of turns in the secondary coil, can conventionally consist of two levels, a first level being the primary side and the other level, which for illustration purposes is parallel to that is arranged first level, which can be the secondary side. The planar transformer in Figure 1 has more than just a secondary coil. The planar transformer according to the invention in FIG. 1 contains a primary side 11 (thick outer line) which, as in a sandwich arrangement, is arranged centrally between two secondary sides 12, 12 '(thin line, thin dashed line). Half of the windings of the secondary coil 12 lie above, the other half 12 'below the primary coil 11. The winding directions of the two secondary coils 12, 12' are opposite. In the middle, where the turns of the secondary coils are also linked, there is a virtual mass 1 . When viewed from above, both halves appear in the opposite direction; this must be so because in one half the current flows "from the inside out" and the other half "from the outside in", but the (partial) voltages that are induced in both halves should add up, instead of lifting each other up.
Liste der verwendeten Bezugszeichen List of the reference symbols used
10 erfindungsgemäße Vorrichtung - Planartransformator10 inventive device - planar transformer
1 1 Primärspule des Planartransformators 1 1 primary coil of the planar transformer
12 eine Sekundärspule des Planartransformators (oben)  12 a secondary coil of the planar transformer (top)
12‘ symmetrische Sekundärspule des Planartransformators (unten) 12 'symmetrical secondary coil of the planar transformer (below)
100 erfindungsgemäße Verfahren 100 methods according to the invention

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zum Betreiben einer impedanzvariablen Last an einem Planartrans- formator, bestehend aus mindestens einer Primär- und einer Sekundärseite, die als Eingangs- bzw. Ausgangsseite betrieben werden können, umfassend Primär- und Sekundärspulen, wobei Kapazitäten zwischen Windungen einer Spule mit Induktivitäten der Spule einen Schwingkreis bilden, aufweisend: 1. Method for operating an impedance variable load on a planar transformer, consisting of at least one primary and a secondary side, which can be operated as an input or output side, comprising primary and secondary coils, capacities between turns of a coil with inductances of the Coil form a resonant circuit, comprising:
- das Wählen einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wobei die Resonanzfrequenz auf eine Frequenz einer zu unterdrückenden harmonischen Oberwelle eines Eingangssignals fallt.  - Choosing a resonance frequency of the resonant circuit, the resonance frequency falling on a frequency of a harmonic harmonic of an input signal to be suppressed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein zur Verfügung Stellen einer Impedanz auf der Eingangsseite des Planartransformators, welche nicht von einem am Ausgang reflektierten Signal abhängt, sodass der Planartransformator für die harmonische Oberwelle intransparent erscheint. 2. The method of claim 1, further comprising providing an impedance on the input side of the planar transformer, which does not depend on a signal reflected at the output, so that the planar transformer appears opaque for the harmonic.
3. Verfahren zum Betreiben eines Planartransformators, bestehend aus einer Primär- und einer Sekundärseite, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und einen Symmetriepunkt sowie einen differentiellen Ausgang mit zwei Ästen aufweist, welche zweite Spule zwischen Symmetriepunkt und einem ersten Ast des differentiellen Ausgangs eine verteilte Induktivität und eine verteilte Kapazität zwischen ihren Windungen aufweist, umfassend: 3. Method for operating a planar transformer, consisting of a primary and a secondary side, wherein that primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a point of symmetry and a differential output with two branches Which second coil has a distributed inductance and a distributed capacitance between its turns between the point of symmetry and a first branch of the differential output, comprising:
- Auswählen einer Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen einer bevorzugten Betriebsfrequenz. - Select a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance equal to a multiple of a preferred operating frequency.
4. Verfahren zum Betreiben eines Planartransformators, eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweisend und bestehend aus einer Primär- und einer Sekundärseite, welche Primärseite einen Eingang mit einer ersten Eingangsimpedanz bei der bevorzugten Be- triebsfrequenz und welche Sekundärseite einen Ausgang mit einer ersten Ausgangsim- pedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz aufweist, mit einer ersten Quellimpedanz und einer ersten Lastimpedanz, wobei bei der bevorzugten Betriebsfrequenz die erste Quellimpedanz bei Abschluss des Ausgangs mit der ersten Lastimpedanz der Ein- gangsimpedanz komplex konjugiert, und die erste Lastimpedanz bei Abschluss des Ein- gangs mit der ersten Quellimpedanz der Ausgangsimpedanz komplex konjugiert sind, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule auf-weist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei differentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist, umfassend: 4. Method for operating a planar transformer, having a preferred operating frequency and consisting of a primary and a secondary side, which primary side has an input with a first input impedance in the preferred embodiment. drive frequency and which secondary side has an output with a first output impedance at the preferred operating frequency, with a first source impedance and a first load impedance, wherein at the preferred operating frequency the first source impedance complexly conjugates with the first load impedance of the input impedance when the output is terminated, and the first load impedance at the end of the input is complexly conjugated to the first source impedance of the output impedance, with that primary side having at least one first coil and that secondary side having at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and with differential operation of the planar transformer has a virtual radio frequency mass at the point of symmetry, comprising:
- Auswählen einer Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und ver- teilter Kapazität gleich einem Vielfachen einer bevorzugten Betriebsfrequenz. - Selection of a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance equal to a multiple of a preferred operating frequency.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planartransformator im hochfrequenten Betrieb betrieben wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the planar transformer is operated in high-frequency operation.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Be- trieb f > 10 MHz ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the high-frequency operation f> 10 MHz.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Be- trieb 50 kHz < f < 10 MHz ist. 7. The method according to claim 5, characterized in that the high-frequency operation is 50 kHz <f <10 MHz.
8. Planartransformator, aufweisend mindestens einer Primär- und einer Sekundärseite, die als Eingangs- bzw. Ausgangsseite betrieben werden können, sowie einen Controller, wobei der Controller eine Programmierung aufweist, welche die Schritte nach einem der vorstehenden Patentansprüche aufweist. 8. planar transformer, having at least one primary and a secondary side, which can be operated as an input or output side, and a controller, the controller having a programming which has the steps according to one of the preceding claims.
9. Planartransformator, eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweisend und bestehend aus einer Primär- und einer Sekundärseite, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und einen Symmetriepunkt sowie einen differentiellen Ausgang mit zwei Ästen aufweist, welche zweite Spule zwischen Symmetriepunkt und einem ersten Ast des differentiellen Ausgangs eine verteilte Induktivität und eine ver- teilte Kapazität zwischen ihren Windungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen der bevorzugten Betriebsfrequenz. 9. planar transformer, having a preferred operating frequency and consisting of a primary and a secondary side, wherein that primary side has at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and a point of symmetry and a differential output with two branches which second coil between the point of symmetry and a first branch of the differential output has a distributed inductance and a distributed capacitance between its windings, characterized in that a resonance frequency between the distributed inductance and the distributed capacitance is equal to a multiple of the preferred operating frequency.
10. Planartransformator, eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweisend und beste-hend aus einer Primär- und einer Sekundärseite, welche Primärseite einen Eingang mit einer ersten Eingangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz und welche Sekundärseite einen Ausgang mit einer ersten Ausgangsimpedanz bei der bevorzugten Betriebsfrequenz aufweist, mit einer ersten Quellimpedanz und einer ersten Lastimpedanz, wobei bei der bevorzugten Betriebsfrequenz die erste Quellimpedanz bei Abschluss des Ausgangs mit der ersten Lastimpedanz der Eingangsimpedanz komplex konjugiert, und die erste Lastimpedanz bei Ab-schluss des Eingangs mit der ersten Quellimpedanz der Ausgangsimpedanz komplex konjugiert sind, wobei jene Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule aufweist, welche zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei differentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen der bevorzugten Betriebsfrequenz. 10. Planar transformer, having a preferred operating frequency and consisting of a primary and a secondary side, which primary side has an input with a first input impedance at the preferred operating frequency and which secondary side has an output with a first output impedance at the preferred operating frequency, with a first Source impedance and a first load impedance, wherein at the preferred operating frequency the first source impedance is complex conjugate when the output is terminated with the first load impedance of the input impedance, and the first load impedance is complex conjugate when the input is terminated with the first source impedance of the output impedance, with that primary side at least one first coil and that secondary side has at least one second coil, which second coil is constructed symmetrically and has a virtual high-frequency mass at the point of symmetry when the planar transformer is operating differently, thereby indicates that a resonance frequency between distributed inductance and distributed capacitance is a multiple of the preferred operating frequency.
EP19759279.3A 2018-07-22 2019-07-22 Apparatus and method for operating a variable-impedance load on the planar transformer in high-frequency mode ii Withdrawn EP3824557A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018005738 2018-07-22
DE102018009166.0A DE102018009166A1 (en) 2018-07-22 2018-11-22 DEVICE AND METHOD FOR OPERATING AN IMPEDANCE VARIABLE LOAD ON THE PLANAR TRANSFORMER IN HIGH FREQUENCY OPERATION II
PCT/DE2019/000191 WO2020020393A1 (en) 2018-07-22 2019-07-22 Apparatus and method for operating a variable-impedance load on the planar transformer in high-frequency mode ii

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3824557A1 true EP3824557A1 (en) 2021-05-26

Family

ID=69147874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19759279.3A Withdrawn EP3824557A1 (en) 2018-07-22 2019-07-22 Apparatus and method for operating a variable-impedance load on the planar transformer in high-frequency mode ii

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200294707A1 (en)
EP (1) EP3824557A1 (en)
JP (1) JP2021531638A (en)
CN (1) CN112425080A (en)
DE (1) DE102018009166A1 (en)
WO (1) WO2020020393A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11368193B2 (en) * 2020-02-04 2022-06-21 Nxp B.V. Near-field electromagnetic induction (NFEMI) antenna

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4816784A (en) * 1988-01-19 1989-03-28 Northern Telecom Limited Balanced planar transformers
DE102006022845B4 (en) * 2005-05-23 2016-01-07 Infineon Technologies Ag A drive circuit for a switch unit of a clocked power supply circuit and resonance converter
CN206976152U (en) * 2017-07-28 2018-02-06 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 A kind of E magnetic cores parallel combination type flat surface transformer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021531638A (en) 2021-11-18
US20200294707A1 (en) 2020-09-17
WO2020020393A1 (en) 2020-01-30
CN112425080A (en) 2021-02-26
DE102018009166A1 (en) 2020-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3832293C2 (en) Adjustment circuit
EP1159750A1 (en) Monolithic integrated transformer
DE3923661A1 (en) CIRCUIT ARRANGEMENT FOR ADJUSTING THE IMPEDANCE OF A PLASMA LINE TO A HIGH FREQUENCY GENERATOR
WO2003077414A2 (en) Power amplifier
DE102013101768A1 (en) Transformer and electrical circuit
DE2000065A1 (en) Circuits Using Phase Shift Couplers
DE2610013C3 (en) Resonator
DE102011012811B4 (en) Electronically controlled high-frequency phase shifter with analog adjustable phase
WO2020020393A1 (en) Apparatus and method for operating a variable-impedance load on the planar transformer in high-frequency mode ii
WO2011089110A1 (en) Dms filter having improved signal suppression in the stop band
WO2020020394A2 (en) Device and method for operating an impedance-variable load at the planar transformer in high-frequency operation i
DE102015206788B3 (en) NMR transmission / reception coil arrangement
DE19624691C2 (en) Mobile communication unit
DE4421986A1 (en) Radio interference filter for electronically-controlled device
DE694788C (en) High frequency coil made of several parts
EP0044909B1 (en) High-frequency multiple-distribution circuit arrangement
DE4024023C1 (en)
EP0490903B1 (en) Microwave filter
WO2020108697A1 (en) Radio-frequency planar transformer comprising a dielectric having ultra-high permittivity
DE756970C (en) Circuit for coupling an unbalanced load with a balanced push-pull circuit
AT404416B (en) ALIGNMENT COUPLERS
DE2000065C (en) Frequency-dependent circuit arrangement
DE897859C (en) Broadband transmitter for audio and television frequencies
DE968907C (en) Device for transforming an unbalanced high-frequency resistance
DE102009024997B4 (en) Coupler in planar ladder technique

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200310

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210914