使用自諧振電感器的小型高壓rf發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】描述了包括驅(qū)動(dòng)串聯(lián)諧振電路的有源設(shè)備的RF發(fā)生器。所述串聯(lián)諧振電路包括自諧振雙電感器。所述RF發(fā)生器能夠被用于驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載。
【專利說(shuō)明】使用自諧振電感器的小型高壓RF發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及射頻(RF)發(fā)生器，且更具體地涉及使用電感器的RF發(fā)生器電路。

【背景技術(shù)】
[0002]RF發(fā)生器產(chǎn)生的高頻信號(hào)對(duì)許多應(yīng)用是有用的，例如，在離子迀移光譜儀(MS)和場(chǎng)非對(duì)稱離子迀移光譜儀(FAIMS)或微分迀移光譜儀(DMS)中使用。在光譜儀中，空氣樣品中的分子被離子化，并允許進(jìn)入單元(cell)的驅(qū)動(dòng)區(qū)。離子化的分子漂移到單元的另一端(漂移的速度依賴于漂移到集電極的離子的大小)，這會(huì)引起集電極中的電流脈沖。進(jìn)入集電極的電流被轉(zhuǎn)換為電壓并放大。通過(guò)測(cè)量離子沿單元的飛行時(shí)間就可以識(shí)別離子。
[0003]本發(fā)明的【背景技術(shù)】部分所討論的主題不應(yīng)被假定為僅作為本發(fā)明部分的【背景技術(shù)】中提及的結(jié)果的現(xiàn)有技術(shù)。類似地，本發(fā)明的【背景技術(shù)】部分提及的問(wèn)題或者與本發(fā)明的【背景技術(shù)】部分的主題相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題不應(yīng)被假定為已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中被預(yù)先認(rèn)知。本發(fā)明的【背景技術(shù)】部分的主題僅表達(dá)了不同的方式，其內(nèi)部及本身也可以是發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]描述了包括串聯(lián)諧振電路的RF發(fā)生器電路。在一個(gè)實(shí)施方式中，RF發(fā)生器電路包括驅(qū)動(dòng)串聯(lián)諧振電路的有源設(shè)備，所述串聯(lián)諧振電路包括雙線環(huán)形雙電感器(bifilartoroidal dual inductor)。所述RF發(fā)生器電路可以被用于產(chǎn)生高頻的高負(fù)載電壓以驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載。
[0005]在一個(gè)方面，提供了包括雙電感器的電路的實(shí)施方式。所述雙電感器包括環(huán)形芯體。所述電路包括在所述環(huán)形芯體上的一個(gè)繞組。所述繞組包括輸入和輸出。所述電路還包括在所述環(huán)形芯體上的另一個(gè)繞組。所述另一個(gè)繞組包括輸入和輸出。所述電路還包括電容器，所述電容器電耦接至所述一個(gè)繞組的輸入，并與所述一個(gè)繞組并聯(lián)。所述電路還包括另一個(gè)電容器，所述另一個(gè)電容器電耦接至所述另一個(gè)繞組的輸入，并與所述另一個(gè)繞組并聯(lián)。所述兩個(gè)繞組的兩個(gè)輸出被配置為電耦接至容性負(fù)載。
[0006]在另一方面，提供了 RF發(fā)生器電路的實(shí)施方式，所述RF發(fā)生器電路包括電源、被配置為輸出信號(hào)的有源設(shè)備、包括一對(duì)纏繞在環(huán)形芯體上的繞組的雙電感器以及電容器。所述電容器與所述雙電感器的繞組中的一者電耦接。所述電源和所述有源設(shè)備與所述電容器和所述雙電感器的繞組中的一者電耦接。所述雙電感器被配置為提供所述有源設(shè)備的信號(hào)的電壓升壓(voltage step up)。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式涉及一種生成信號(hào)的方法。所述方法包括:提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)給有源設(shè)備。所述方法還包括提供電源。所述方法還包括提供電路，所述電路包括雙線環(huán)形雙電感器和與電容器，所述電容器與所述雙線環(huán)形雙電感器的繞組中的至少一者并聯(lián)電耦接。所述有源設(shè)備和所述電源電耦接至所述電路。所述方法還包括驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載，所述容性負(fù)載電耦接至所述電路，并與所述雙線環(huán)形雙電感器串聯(lián)。
[0008]提供
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡(jiǎn)要的形式介紹概念的選擇，在下面的【具體實(shí)施方式】中將進(jìn)一步描述。
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或者必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]【具體實(shí)施方式】是參考附圖進(jìn)行描述的。在圖中，參考編號(hào)最左邊的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字標(biāo)識(shí)該參考編號(hào)第一次出現(xiàn)所在的附圖，在圖中和描述中，不同實(shí)例中相同參考編號(hào)的使用可以指示相似或相同的項(xiàng)(item)。
[0010]圖1是根據(jù)這里公開(kāi)的實(shí)施方式的自諧振雙電感器的示意圖；
[0011]圖2是根據(jù)這里公開(kāi)的實(shí)施方式的在串聯(lián)諧振電路中的自諧振雙電感器的示意圖；
[0012]圖3是根據(jù)這里公開(kāi)的實(shí)施方式的RF發(fā)生器電路的實(shí)施方式的示意圖，該RF發(fā)生器電路包括具有自諧振雙電感器的串聯(lián)諧振電路的實(shí)施方式；
[0013]圖4是根據(jù)這里公開(kāi)的實(shí)施方式的RF發(fā)生器電路的另一實(shí)施方式的示意圖，該RF發(fā)生器電路包括具有自諧振雙電感器的串聯(lián)諧振電路的實(shí)施方式；以及
[0014]圖5是根據(jù)這里公開(kāi)的實(shí)施方式的RF發(fā)生器電路的另一實(shí)施方式的示意圖，該RF發(fā)生器電路包括具有自諧振雙電感器的串聯(lián)諧振電路的實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0015]在轉(zhuǎn)向附圖之前，在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了使用有源器件驅(qū)動(dòng)串聯(lián)諧振電路的RF發(fā)生器，該串聯(lián)諧振電路包括自諧振雙電感器。在一個(gè)實(shí)施方式中，RF發(fā)生器以至少一兆赫(MHz)的頻率，在比RF發(fā)生器的電源電壓高的電壓產(chǎn)生兩個(gè)反相輸出。這樣的輸出可以用于驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載。首先描述自諧振雙電感器的實(shí)施方式。
[0016]提供了用圖1中的雙線環(huán)形雙電感器110示出的自諧振雙電感器。雙線環(huán)形雙電感器I1包括一般的環(huán)形形狀的芯體112。在一個(gè)實(shí)施方式中，芯體112是低磁導(dǎo)率磁芯(如，由鐵粉、鐵素體或其他合適的材料形成)。具體地，例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，芯體112由T 80-6鐵粉形成。
[0017]芯體112被一對(duì)繞組114和116纏繞。繞組114和116是絕緣導(dǎo)體。在一個(gè)實(shí)施方式中，使導(dǎo)體絕緣的材料具有低RF損耗和高擊穿電壓特性，諸如，例如聚四氟乙烯(PTFE)或其他合適的材料。繞組114和116被耦接。繞組114提供輸入118和輸出120。同樣地，繞組116提供輸入122和輸出124。雙線環(huán)形雙電感器110的實(shí)施方式提供低輻射磁場(chǎng)，且在一些實(shí)施方式中，大小小于氣隙電感器的大小。另外，在一些實(shí)施方式中，雙線繞組配置提供繞組和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)之間的緊密耦接。在一個(gè)實(shí)施方式中，芯體112不是分離芯體(即，不具有氣隙)。
[0018]這樣的雙線環(huán)形雙電感器110可以被用在各種電路中。圖2示出了包括自諧振雙電感器(諸如所述雙線環(huán)形雙電感器210)的串聯(lián)諧振電路248。電路248的一個(gè)輸入203與電容器240和雙線環(huán)形雙電感器210的繞組214的輸入218電耦接。電容器240還電耦接至地。電路248的另一個(gè)輸入205與另一個(gè)電容器242和雙線環(huán)形雙電感器210的繞組216的輸入222電耦接。電容器242還電耦接至地。繞組214的輸出220電耦接至電容器244。電容器244還電耦接至地。繞組216的輸出224電耦接至電容器246。電容器246還電耦接至地。
[0019]彼此具有相移的兩個(gè)輸入可以被應(yīng)用到串聯(lián)諧振電路248的輸入203和205。雙線環(huán)形雙電感器210的電感被耦接，且雙線環(huán)形雙電感器210是產(chǎn)生兩個(gè)反相輸出的自諧振雙電感器。如圖1和圖2所示，雙線環(huán)形電感器310被配置以使流經(jīng)繞組214和216的電流處于相反方向。雙線環(huán)形雙電感器210的繞組間電容提供串聯(lián)諧振。
[0020]圖3是RF發(fā)生器電路325包括自諧振雙電感器(如示出的雙線環(huán)形雙電感器310)的實(shí)施方式的示意圖。提供了如在圖3中示出的低電壓DC電源326的電源。DC電源326與變壓器328電耦接。變壓器328具有兩個(gè)輸出330和332。變壓器328在輸出330和332產(chǎn)生兩個(gè)彼此異相的輸出。
[0021]提供了如示出的晶體管334的有源設(shè)備。雖然晶體管334是如圖3中示出的NMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，但在其他實(shí)施方式中，其他合適的晶體管(如，PMOS FET型、JFET型、BJT型等)被使用。另外，可以使用任何其他合適的有源設(shè)備。晶體管334在輸入336接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)。晶體管334的源極電耦接至地。
[0022]晶體管334的輸出338和變壓器328的第一個(gè)輸出330與雙線環(huán)形雙電感器310的繞組314的輸入318電耦接，并電耦接至所述第一電容器340，其中輸出338是在示出的實(shí)施方式中的晶體管334的漏極。第一電容器340與繞組314并聯(lián)電耦接，且還電耦接至地。
[0023]變壓器328的第二輸出332與第二電容器342和雙線環(huán)形電感器310的繞組316的輸入322電耦接。第二電容器342與繞組316并聯(lián)電耦接，且還電耦接至地。
[0024]雙線環(huán)形雙電感器310的電感是緊密耦接的。雙線環(huán)形雙電感器310是產(chǎn)生兩個(gè)反相輸出的自諧振雙電感器。如圖3所示，雙線環(huán)形電感器310被配置以使流經(jīng)繞組314和316的電流處于相反方向。輸出320和324可以被用于驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載，容性負(fù)載(伴隨雙電感器中的任何雜散電容)如圖3中示出的電容器344和346。
[0025]圖3的電路被驅(qū)動(dòng)，以使雙線環(huán)形雙電感器310與負(fù)載電容諧振，負(fù)載電容(伴隨雙電感器中的任何雜散電容)如圖3示出的電容344和346。串聯(lián)諧振電路348以其諧振頻率被驅(qū)動(dòng)來(lái)提供電壓升壓，以使輸出320和324的電壓高于輸入318和322。采用高頻信號(hào)和與負(fù)載電容344和346諧振的雙線環(huán)形電感器310，低功率可以被用于在高電壓輸出320和324產(chǎn)生高頻的較高電壓。因此，阻抗匹配串聯(lián)諧振電路348被提供用于低功率、高頻電壓升壓。雙線環(huán)形雙電感器310被配置，以使繞組間電容提供串聯(lián)諧振和大的電壓升壓。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了帶有T 80-6鐵粉芯體的雙線環(huán)形雙電感器。該芯體具有20毫米外徑，且有6毫米厚。芯體采用兩個(gè)繞組纏繞，每個(gè)繞組35匝。當(dāng)芯體在30V電源電壓下，以8MHz被驅(qū)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了 3kV峰-峰值的差分輸出。
[0027]電壓升壓依賴于阻抗匹配串聯(lián)諧振電路348的品質(zhì)因子(“Q”)。串聯(lián)諧振電路348的品質(zhì)因子和諧振頻率均可以基于多個(gè)不同因子(如溫度、元件設(shè)計(jì)等)變化。例如通過(guò)使用反饋設(shè)備考慮到網(wǎng)絡(luò)348的輸出電壓的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。
[0028]在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了反饋設(shè)備，如示出的纏繞至雙線環(huán)形雙電感器310的小型反饋繞組350(如I匝)。反饋繞組350與有源設(shè)備334的輸入336電耦接。因此，隨著有源設(shè)備持續(xù)以其諧振頻率驅(qū)動(dòng)串聯(lián)諧振電路348，RF發(fā)生器電路325將自激振蕩。這為有效的RF發(fā)生器電路325提供支持。
[0029]圖4是包括自諧振雙電感器(如示出的雙線環(huán)形雙電感器410)的RF發(fā)生器電路425的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。提供了如在圖4中示出的低電壓DC電源426的電源。DC電源426通過(guò)帶有輸出454的電感器452電饋送。
[0030]還提供了如圖4示出的晶體管434的有源設(shè)備。晶體管434在其輸入436接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)。晶體管434的源極電耦接至地。晶體管434的輸出438(在示出的實(shí)施方式中NMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極)被串聯(lián)電耦接至二極管456。
[0031]二極管456和電感器452的輸出454電耦接至雙線環(huán)形雙電感器410的繞組414的輸入418，且電耦接至第一電容器440。第一電容器440并聯(lián)電耦接至繞組414，且還電耦接至地。雙線環(huán)形雙電感器410的繞組416的輸入422電耦接至地。
[0032]輸出420和424被配置為與容性負(fù)載串聯(lián)耦接，并驅(qū)動(dòng)該容性負(fù)載。容性負(fù)載(伴隨雙線環(huán)形雙電感器410的雜散電容)被簡(jiǎn)要地表示為負(fù)載電容器444和446，負(fù)載電容器444和446分別耦接至輸出420和輸出424。
[0033]圖4的電路被驅(qū)動(dòng)，以使雙線環(huán)形電感器410與負(fù)載電容444和446 (伴隨雙線環(huán)形雙電感器410的雜散電容)產(chǎn)生諧振。采用高頻信號(hào)和與負(fù)載電容444和446諧振的雙線環(huán)形電感器410，低壓電源被用于在雙線環(huán)形雙電感器410的輸出420和424產(chǎn)生高頻的較高電壓。因此，阻抗匹配串聯(lián)諧振電路448提供低功率、高頻電壓升壓。雙線環(huán)形電感器410被配置，以使繞組間電容提供串聯(lián)諧振和大的電壓升壓。
[0034]在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了反饋設(shè)備，如示出的纏繞至雙線環(huán)形雙電感器410的小型反饋繞組450 (例如I匝)。反饋繞組450與有源設(shè)備434電耦接。因此，RF發(fā)生器電路425將自激振蕩，且可以以諧振頻率被驅(qū)動(dòng)。這為有效的RF發(fā)生器電路425提供支持。
[0035]在一個(gè)實(shí)施方式中，二極管456防止NMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的寄生體二極管(parasitic body d1de)鉗位(clamping)和限制驅(qū)動(dòng)包括雙線環(huán)形雙電感器410的串聯(lián)諧振電路448的初始電壓擺動(dòng)。另外，二極管456允許施加到串聯(lián)諧振電路448的電壓擺動(dòng)向負(fù)值(swing negative)，給串聯(lián)諧振電路448更大的輸出。
[0036]圖5示出了 RF發(fā)生器電路525的另一個(gè)實(shí)施方式，RF發(fā)生器電路525包括如示出的雙線環(huán)形雙電感器510的自諧振雙電感器。提供了如在圖5中示出的低電壓DC電源526的電源。DC電源526與變壓器558電耦接。變壓器558包括兩個(gè)輸出560和562。
[0037]還提供了如在圖5中示出的晶體管534和564的兩個(gè)有源設(shè)備。晶體管534在其輸入536接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)。晶體管534的源極電耦接至地。晶體管534的輸出538和變壓器560的輸出560電耦接至第一電容器540和雙線環(huán)形雙電感器510的繞組514的輸入518。第一電容器540與繞組514并聯(lián)電耦接，且還電耦接至地。
[0038]晶體管564也在其輸入566接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)。晶體管564的源極電耦接至地。晶體管564的輸出568和變壓器558的輸出562電耦接至第二電容器542和雙線環(huán)形雙電感器510的繞組516的輸入522。第二電容器542與繞組516并聯(lián)電耦接，且還電耦接至地。
[0039]繞組514和516的輸出520和524被配置為與容性負(fù)載串聯(lián)耦接，并驅(qū)動(dòng)該容性負(fù)載。容性負(fù)載(伴隨雙線環(huán)形雙電感器510的雜散電容)被簡(jiǎn)要地表示為負(fù)載電容544和546，負(fù)載電容544和546分別耦接至輸出420和輸出424。
[0040]圖5的電路被驅(qū)動(dòng)，以使雙線環(huán)形雙電感器510與負(fù)載電容544和546 (伴隨雙線環(huán)形雙電感器510中的任何雜散電容)諧振。采用高頻信號(hào)和與負(fù)載電容544和546諧振的雙線環(huán)形電感器510，低壓電源被用于在雙線環(huán)形雙電感器510的輸出520和524產(chǎn)生高頻的較高電壓。因此，阻抗匹配串聯(lián)諧振電路548提供低功率、高頻電壓升壓。雙線環(huán)形電感器510被配置，以使繞組間電容提供串聯(lián)諧振和大的電壓升壓。
[0041]一些應(yīng)用可能需要高頻、高壓波形，諸如通過(guò)上述RF發(fā)生器電路的實(shí)施方式產(chǎn)生的那些波形。例如，諸如在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2011/0300638中描述的那些離子調(diào)節(jié)器(1n modifier)可以利用高頻波形，該美國(guó)專利申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，并且全部引入本文作為參考。如本文描述的RF發(fā)生器電路的實(shí)施方式可以被用于提供高頻波形給這類離子調(diào)節(jié)器。此外，產(chǎn)生高頻波形的RF發(fā)生器電路的實(shí)施方式可以用于各種其他應(yīng)用。
[0042]本文公開(kāi)的包括串聯(lián)諧振電路的RF發(fā)生器的實(shí)施方式可以以高頻(例如，至少幾MHz)提供高輸出電壓，其中該串聯(lián)諧振電路包括雙線環(huán)形雙電感器。雙線環(huán)形雙電感器雖然具有小的尺寸和低輻射磁場(chǎng)，但可以提供所需的諧振頻率。此外，雙線環(huán)形雙電感器的繞組之間的雜散電容可以提供自諧振。另外，在一個(gè)實(shí)施方式中，雙線環(huán)形雙電感器不需要?dú)庀叮峁┚o密耦合，并且是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。環(huán)形芯體可以包括不需要是圓形的任何環(huán)形，例如，可以是正方形、橢圓形、矩形或任何其他閉合形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，環(huán)形芯體包含環(huán)形線圈(toroid)的形狀。
[0043]盡管每個(gè)實(shí)施方式中的有源設(shè)備被示出為NMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，但在其他實(shí)施方式中，任何其他合適的晶體管(諸如，PMOS FET型、JFET型、BJT型等)被使用。另外，任何其他合適的有源設(shè)備(諸如電壓控制的阻抗)可以被使用。
[0044]公開(kāi)的對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施方式的反饋設(shè)備和二極管可以在本文公開(kāi)的任何實(shí)施方式中協(xié)同使用。
[0045]雖然自諧振雙電感器被示出為雙線環(huán)形雙電感器，但在其他實(shí)施方式中，其他合適類型的自諧振雙電感器被使用。
[0046]在實(shí)施方式中，提供了一種提供射頻信號(hào)的RF電路，該電路包括:雙電感器，包括:包括輸入和輸出的一個(gè)繞組和包括輸入和輸出的另一個(gè)繞組；其中，一個(gè)繞組和另一個(gè)繞組被布置以在該一個(gè)繞組和另一個(gè)繞組之間提供用于確定射頻信號(hào)的頻率所選擇的寄生電容；以及，其中繞組的輸出被配置為電耦接至容性負(fù)載。一個(gè)繞組和所述另一個(gè)繞組能夠在空間上被布置，以使所選擇的寄生電容和雙電感器的電感提供具有RF諧振頻率的諧振電路。例如，通過(guò)雙電感器的電感和所選擇的寄生電容提供的諧振頻率可以是至少0.5MHz，或者至少I(mǎi)MHz，或者至少3MHz。在一些可能性下，通過(guò)雙電感器的電感和所選擇的寄生電容提供的諧振頻率可以小于15MHz，或者小于50MHz。繞組的空間布置可以包括選擇繞組的長(zhǎng)度以及繞組間的間隔和/或在繞組上的任何涂層的介電常數(shù)。在實(shí)施方式中，RF電路還包括容性負(fù)載且所選擇的寄生電容、容性負(fù)載和雙電感器的電感協(xié)作以提供具有RF諧振頻率的諧振電路。容性負(fù)載可以包括離子迀移(mobility)光譜儀的離子調(diào)節(jié)器。
[0047]雙電感器可以包括其上纏繞有繞組的鐵素體或鐵粉芯體。芯體可以被布置在閉環(huán)形狀中，諸如環(huán)形線圈。在一些實(shí)施方式中，也可以不使用芯體或者使用非磁性芯體。
[0048]附圖顯示了在圖2中的電容器244、246，在圖3中的電容器344、346，在圖4中的電容器444、446。這些電容器是雙電感器的繞組之間的分布式電容的表達(dá)和耦接在繞組的輸出之間的負(fù)載的任何電容。它們并不旨在指示實(shí)際的電容器。因此，可以理解的是，在附圖中的表示僅是示例性的，且多數(shù)的電容實(shí)際上在繞組的輸出之間，而不是在每個(gè)輸出和地之間。在一些可能性下，電容器可以在圖2中的244、246指示的位置、圖3中344、346指示的位置、圖4中444、446指示的位置被加入，以協(xié)調(diào)電路。
[0049]在實(shí)施方式中，提供了一種用于離子迀移光譜儀的離子調(diào)節(jié)電路，該離子調(diào)節(jié)電路包括:離子調(diào)節(jié)器，用于使在離子迀移光譜儀的漂移管中的離子受制于射頻電場(chǎng)；以及雙電感器，包括:包括輸入和輸出的一個(gè)繞組和包括輸入和輸出的另一個(gè)繞組；其中，一個(gè)繞組和另一個(gè)繞組被布置以在該一個(gè)繞組和另一個(gè)繞組之間提供寄生電容，且繞組的輸出被耦接至離子調(diào)節(jié)器，其中雙電感器的寄生電容基于雙電感器的電感和離子調(diào)節(jié)器的電容被選擇，以提供具有RF諧振頻率的諧振電路。在實(shí)施方式中，諧振頻率是至少3MHz，且在該實(shí)施方式的一些示例中，諧振頻率小于15MHz ο該諧振電路可以包括本文描述的任何電路的特征。
[0050]離子調(diào)節(jié)器可以包括第一電極和第二電極，其中電極被配置為跨越漂移管布置，用于使在漂移管中的離子受制于電極間的射頻電場(chǎng)。
[0051]在實(shí)施方式中，一個(gè)繞組和另一個(gè)繞組被布置，以使在該一個(gè)繞組中的交流電流在另一個(gè)繞組中引起反相的交流電流。
[0052]在描述本發(fā)明的上下文(特別是權(quán)利要求的內(nèi)容)中，使用的術(shù)語(yǔ)“一”、“一個(gè)”、“所述”和類似的指代將被解釋為包括單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非本文另有指示或者上下文明顯矛盾。術(shù)語(yǔ)“包含”、“具有”、“包括”和“含有”將被解釋為開(kāi)放式術(shù)語(yǔ)(即，意思是“包括，但不限于”)，除非另有標(biāo)注。本文中數(shù)值的范圍的詳述僅旨在充當(dāng)個(gè)別涉及每個(gè)落入范圍內(nèi)的單獨(dú)數(shù)值的簡(jiǎn)寫(xiě)(shorthand)方法，除非本文另有指示，且每個(gè)單獨(dú)數(shù)值并入說(shuō)明書(shū)中，如同其在本文中個(gè)別列舉的。本文描述的所有方法能夠以任何合適的順序執(zhí)行，除非本文另有指示或者上下文明顯矛盾。本文提供的任何或所有示例的使用，或者示例性語(yǔ)言(如，“諸如”)僅旨在更好地闡明本發(fā)明，且并不構(gòu)成本發(fā)明的限制范圍，除非另有要求。說(shuō)明書(shū)中的任何語(yǔ)言不應(yīng)被解釋為指示任何未要求保護(hù)的元素作為本發(fā)明的實(shí)踐的要素。
[0053]雖然參考了放大器和放大元件，但并不旨在將放大器或放大元件限制為單個(gè)元件。相反，可以設(shè)想，在一些實(shí)施方式中的這些術(shù)語(yǔ)可以包含包括多個(gè)元件、集成電路、或者任何適于放大的其它布置的電路。術(shù)語(yǔ)“雜散電容”和“寄生電容”在本文可互換使用，其涉及與彼此接近的排列電荷載流導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的固有電容。
[0054]在本文中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，包括發(fā)明人已知的用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。根據(jù)閱讀前面的描述，這些優(yōu)選實(shí)施方式的變型對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以是顯而易見(jiàn)的。發(fā)明人期望本領(lǐng)域技術(shù)人員采用這些適當(dāng)?shù)淖冃?，并且發(fā)明人希望本發(fā)明以不同于本文的特定描述被實(shí)施。因此，本發(fā)明包括適用法律允許的所附權(quán)利要求描述的主題的所有修改和等同。此外，在所有可能的變化中，本發(fā)明包含上述元素的任何組合，除非本文另有指示或上下文明顯矛盾。
[0055]雖然本發(fā)明已經(jīng)以特定語(yǔ)言描述了結(jié)構(gòu)特征和/或方法行為，但是應(yīng)該理解的是，所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明不必限于所描述的結(jié)構(gòu)特征或行為。相反，結(jié)構(gòu)特征和行為被公開(kāi)作為實(shí)施所要求保護(hù)的發(fā)明的示例性形式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提供射頻信號(hào)的RF電路，所述RF電路包含: 雙電感器，包括一個(gè)繞組和另一個(gè)繞組，所述一個(gè)繞組包括輸入和輸出，所述另一個(gè)繞組包括輸入和輸出； 其中所述一個(gè)繞組和所述另一個(gè)繞組被布置以在所述一個(gè)繞組和所述另一繞組之間提供用于確定所述射頻信號(hào)的頻率所選擇的寄生電容；以及 其中所述兩個(gè)繞組的所述兩個(gè)輸出被配置為電耦接至容性負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF電路，其中所述一個(gè)繞組和所述另一個(gè)繞組在空間上被布置，以使所選擇的寄生電容和所述雙電感器的所述電感提供具有RF諧振頻率的諧振電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RF電路，該RF電路還包含所述容性負(fù)載，且其中所選擇的寄生電容、所述容性負(fù)載和所述雙電感器的所述電感提供具有RF諧振頻率的諧振電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的RF電路，其中所述雙電感器包含鐵素體或鐵粉芯體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RF電路，其中所述芯體是閉環(huán)形狀，且所述一個(gè)繞組和所述另一個(gè)繞組纏繞在所述芯體上。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的RF電路，其中所述一個(gè)繞組和所述另一個(gè)繞組被布置，以使在所述一個(gè)繞組中的交流電流在所述另一個(gè)繞組中引起反相的交流電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RF電路，其中所述容性負(fù)載包含離子迀移光譜儀的離子調(diào)節(jié)器。
8.—種電路，該電路包含: 雙電感器，包括環(huán)形芯體、在所述環(huán)形芯體上的一個(gè)繞組和在所述環(huán)形芯體上的另一個(gè)繞組，所述一個(gè)繞組包括輸入和輸出，所述另一個(gè)繞組包括輸入和輸出； 一個(gè)電容器，電耦接至所述一個(gè)繞組的輸入，并與所述一個(gè)繞組并聯(lián)； 另一個(gè)電容，電耦接至所述另一個(gè)繞組的輸入，并與所述另一個(gè)繞組并聯(lián)； 其中所述兩個(gè)繞組的所述兩個(gè)輸出被配置為電耦接至容性負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，該電路還包括: 容性負(fù)載，與所述雙電感器的所述兩個(gè)繞組的所述兩個(gè)輸出電耦接； 其中所述電路和所述容性負(fù)載形成諧振電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電路，其中所述環(huán)形芯體不包括氣隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的電路，其中所述雙電感器被配置為提供從電路輸入至所述兩個(gè)繞組的所述兩個(gè)輸出的電壓升壓；以及 其中所述雙電感器被配置為使電流以相反方向流過(guò)所述雙電感器的所述兩個(gè)繞組。
12.根據(jù)權(quán)利要求8、9、10或11所述的電路，該電路與提供信號(hào)的有源設(shè)備耦接； 其中所述電路在所述兩個(gè)繞組的所述兩個(gè)輸出提供升高的電壓的信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一權(quán)利要求所述的電路，其中所述一個(gè)電容器和所述另一個(gè)電容器包含所述容性負(fù)載和所述雙電感器的雜散電容。
14.一種RF發(fā)生器電路，該RF發(fā)生器電路包含: 電源； 有源設(shè)備，被配置為輸出信號(hào)； 雙電感器，包括一對(duì)纏繞在環(huán)形芯體上的繞組；以及 電容器，與所述雙電感器的所述一對(duì)繞組中的一者電親接； 其中所述電源和所述有源設(shè)備與所述電容器和所述雙電感器的一對(duì)繞組中的一者電耦接；以及 其中所述雙電感器被配置為提供所述有源設(shè)備的信號(hào)的電壓升壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的RF發(fā)生器電路，其中所述電源包括電耦接至變壓器的DC電源，所述變壓器產(chǎn)生兩個(gè)輸出，所述兩個(gè)輸出彼此異相，所述RF發(fā)生器電路還包含: 第二電容器，與所述雙電感器的所述一對(duì)繞組中的另一者電耦接； 其中所述變壓器的所述兩個(gè)輸出中的一者與所述第二電容器和所述雙電感器的所述一對(duì)繞組中的另一者電耦接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的RF發(fā)生器電路，其中電流以相反方向流過(guò)所述一對(duì)繞組。
17.根據(jù)權(quán)利要求14、15或16所述的RF發(fā)生器電路，其中所述雙電感器被配置，以使在所述一對(duì)繞組之間的雜散電容產(chǎn)生所述雙電感器的自諧振。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一權(quán)利要求所述的RF發(fā)生器電路，其中所述雙電感器被配置為提供所述一對(duì)繞組的所述輸入和所述一對(duì)繞組的所述輸出之間的電壓升壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求所述的RF發(fā)生器，其中所述雙電感器的所述一對(duì)繞組中的另一者接地。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一權(quán)利要求所述的RF發(fā)生器，還包含: 反饋設(shè)備，被配置為提供從所述雙電感器至所述有源設(shè)備的反饋。
21.權(quán)利要求20所述的RF發(fā)生器，其中所述反饋設(shè)備包括在所述環(huán)形芯體上的繞組，該繞組電耦接至所述有源設(shè)備。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21中任一權(quán)利要求所述的RF發(fā)生器，其中所述有源設(shè)備包含: 晶體管，所述RF發(fā)生器還包含與所述有源設(shè)備和所述雙電感器的所述一對(duì)繞組中的所述一者串聯(lián)耦接的二極管。
23.根據(jù)權(quán)利要求14至21中任一權(quán)利要求所述的RF發(fā)生器，其中所述有源設(shè)備包括兩個(gè)晶體管，其中所述兩個(gè)晶體管中的一者與所述雙電感器的所述一對(duì)繞組中的一者電耦接，且另一個(gè)晶體管與所述雙電感器的所述一對(duì)繞組中的另一者電耦接。
24.根據(jù)權(quán)利要求14至23中任一權(quán)利要求所述的RF發(fā)生器，該RF發(fā)生器電耦接至離子調(diào)節(jié)器。
25.—種生成信號(hào)的方法，該方法包含: 提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)給有源設(shè)備； 提供電源； 提供電路，該電路包括雙線環(huán)形雙電感器和電容器，所述電容器與所述雙線環(huán)形雙電感器的繞組中的至少一者并聯(lián)電耦接，所述有源設(shè)備和所述電源電耦接至該電路；以及驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載，所述容性負(fù)載電耦接至所述電路，并與所述雙線環(huán)形雙電感器串聯(lián)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，該方法還包含: 提供反饋設(shè)備，所述反饋設(shè)備提供從所述雙線環(huán)形雙電感器至所述有源設(shè)備的反饋。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的方法，該方法還包含: 提供所述信號(hào)給離子調(diào)節(jié)器。
28.根據(jù)權(quán)利要求25、26或27所述的方法，該方法還包含: 以所述電路的諧振頻率驅(qū)動(dòng)該電路。
【文檔編號(hào)】H01J49/02GK104487837SQ201380037647
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月15日
【發(fā)明者】A·P·希利 申請(qǐng)人:史密斯探測(cè)-沃特福特有限公司