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1. WO2020108697 - HOCHFREQUENZ-PLANARTRANSFORMATOR MIT EINEM ULTRAPERMITTIVEN DIELEKTRIKUM

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Patentansprüche:

1. Hochfrequenz-Planartransformator, aufweisend mindestens eine Primär- und eine Sekundärseite, die als Eingangs- bzw. Ausgangsseite betrieben werden können, wobei die mindestens eine Primärseite und die mindestens eine Sekundärseite je weils mindestens eine Spule aufweisen und wobei die Primärseite und die Sekun därseite durch ein Dielektrikum getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum eine relative Dielektrizitätskonstante e von mehr als 15, bevorzugt von mehr als 25 aufweist.

2. Hochfrequenz -Planartransformator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum einen dielektrischen Verlust bei 10kHz von tan□ < 5 x 10- 2 und bevorzugt von tan□ < 2 x 10-2 aufweist.

3. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Dielektrikum ein Keramikmaterial umfasst, das bevorzugt ein Glaskeramikmaterial und insbesondere bevorzugt ein Barium- Aluminium-Titanat (BAT)-Glaskeramikmaterial ist.

4. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramikmaterial einen kristallinen Anteil von mindestens 30 Vol.- %, bevorzugt von mindestens 70 Vol.-% und besonders bevorzugt von bis zu 95 Vol.-% aufweist.

5. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Glaskeramikmaterial ein nahes zu porenfreies Material mit einer Volumenfüllung von wenigstens 99,5%, bevorzugt von wenigstens 99,97% und besonders bevorzugt von wenigstens 99,999% ist.

6. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramikmaterial als kristalline Hauptphase eine Perowskitphase der folgenden Formel aufweist: Bal-xZlxTil-yZ2y03, wobei

ZI ein Element ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sr, Ca, Ce, Pb, La und Sm,

Z2 ein Element ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zr, Hf, Nb, V, Y, Sc and Ta,

wobei x und y unabhängig voneinander im Bereich von 0<x,y<0,5 und bevorzugt im Bereich von 0<x,y<0,l liegen,

wobei die Größe der Kristallite zwischen 10 nm und 50pm und bevorzugt zwi schen 100 nm und 1 pm liegt.

7. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramikmaterial zudem ein Oxid enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sb203, As203 und Bi203.

8. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaskeramikmaterial 0.01 bis 3 mol%, bevorzugt 0.1 bis 1 mol% und be sonders bevorzugt 0.1 bis 0.5 mol% einer Oxidverbindung enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sb203, As203 und Bi203.

9. Hochfrequenz -Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die folgenden Bestandteile aufweist:

10 bis 20 mol% Si02,

0 bis 10 mol% A1203,

30 bis 45 mol% BaO,

10 bis 20 mol% Ti02.

10. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planartransformator primärseitig und/oder se kundärseitig symmetrisch aufgebaut ist.

11. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Primärspule und die mindes tens eine Sekundärspule im Wesentlichen planar und planparallel ausgeführt sind.

12. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planartransformator mindestens zwei Primär spulen und mindestens zwei Sekundär spulen aufweist, die die elektrisch zueinan der parallelgeschaltet sind.

13. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planartransformator für einen hochfrequenten Betrieb von f > 50 kHz und bevorzugt von f > 10 MHz ausgelegt ist.

14. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er keinen Ferritkern aufweist.

15. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, gekenn zeichnet durch eine Resonanz zwischen der Kapazität zwischen Primär- und Se kundärseite und den Induktivitäten von Primär- und Sekundärseite mit einer Re sonanzfrequenz, wobei die Resonanzfrequenz im Wesentlichen gleich der Fre quenz einer bezüglich der Übertragung zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite zu unterdrückenden Signalkomponente ist.

16. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, gekenn zeichnet durch eine Resonanz zwischen der Kapazität zwischen den Windungen der sekundärseitigen Spule und der Induktivität der sekundärseitigen Spule mit einer Resonanzfrequenz, wobei die Resonanzfrequenz im Wesentlichen gleich der Frequenz einer bezüglich der Übertragung zwischen Eingangsseite und Ausgangs seite zu unterdrückenden Signalkomponente ist.

17. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, gekenn zeichnet durch eine Resonanz zwischen der Kapazität zwischen den Windungen der primärseitigen Spule und der Induktivität der primärseitigen Spule, wobei die Resonanzfrequenz im Wesentlichen gleich der Frequenz einer bezüglich der Über-tragung zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite zu unterdrückenden Signal-komponente ist.

18. Hochfrequenz -Planartransformator gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 14 bis 16, mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite und einer bevorzugten Be-triebsfrequenz, sowie mindestens eine, bei einem Betrieb jenes Hochfrequenz- Planartransformators bezüglich der Übertragung zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite zu unterdrückende, Signalkomponente, wobei die Frequenz der zu unterdrückenden Signalkomponente gleich einer Vielfachen der bevorzugten Be trieb sfrequenz ist.

19. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und bei diffe rentiellem Betrieb des Planartransformators eine virtuelle Hochfrequenzmasse im Symmetriepunkt aufweist, wobei eine elektrische Länge der Sekundärspule kleiner als die halbe Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz und gleich einem ganzzahligen Vielfachen eines ganzzahligen Bruchteils der halben Wellenlänge bei der Betriebs-frequenz ist.

20. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass er eine bevorzugte Betriebsfrequenz aufweist und aus einer Primär- und einer Sekundärseite besteht, wobei die Primärseite mindestens eine erste Spule und jene Sekundärseite mindestens eine zweite Spule mit mindestens 2 Windungen aufweist, wobei die zweite Spule symmetrisch aufgebaut ist und einen Symmetriepunkt sowie einen differentiellen Ausgang mit zwei Ästen aufweist, und die zweite Spule zwischen Symmetriepunkt und einem ersten Ast des diffe-rentiellen Ausgangs eine verteilte Induktivität und eine verteilte Kapazität zwi-schen den Endungen der mindestens einen zweiten Spule aufweist, und wobei ei-ne Resonanzfrequenz zwischen verteilter Induktivität und verteilter Kapazität gleich einem Vielfachen der bevorzugten Betriebsfrequenz ist.

21. Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass er ein symmetrisches Paar von Eingängen und ein symmetri schen Paar von Ausgängen aufweist und dafür ausgelegt ist, dass er bei symmetri scher Anregung mit einer differentiellen, mit dem Paar von Eingängen verbunde nen Quelle einer Quellimpedanz, und abgeregt vermittels einer differentiellen, mit dem Paar von Ausgängen verbundenen Last einer Lastimpedanz, dergestalt rea giert, dass die in das symmetrische Paar von Eingängen hinein gemessene diffe rentielle Eingangsimpedanz der Quellimpedanz, und gleichzeitig die in das sym metrische Paar von Ausgängen hinein gemessene differentielle Ausgangsimpedanz der Lastimpedanz komplex konjugiert ist.

22. Betrieb einer Hochfrequenz-Planartransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterdrückung einer Signalkomponente durch die Ausgestaltung von Primär- und Sekundärseite und/oder Auswahl einer bevorzugten Betriebsfrequenz vorgenommen wird.

23. Betrieb eines Hochfrequenz-Planartransformators nach einem der Patentansprüche 1 bis 21 mit einem oder mehreren Eingängen und einem oder mehreren Ausgängen und mit einer bevorzugten Betriebsfrequenz, wobei zumindest einzelne der Ein-gänge mit Quellen und zumindest einzelne der Ausgänge mit Lasten verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, dass die mit Quellen verbunden Eingänge durch die Quellimpedanz der jeweiligen Quelle und die mit Lasten verbundenen Aus-gänge durch die Lastimpedanz der jeweiligen Last bei der bevorzugten Betriebs-frequenz komplex konjugiert abgeschlossen werden.

24. Verwendung eines Glaskeramikmaterials gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9 als Dielektrikum in einem Hochfrequenz-Planartransformator und bevorzugt in einem Hochfrequenz-Planartransformator gemäß einem der Ansprüche 10 bis 21.