專利名稱：1:n mem開關模塊的制作方法
發(fā)明
背景技術：
領域本發(fā)明涉及微機電(MEM)器件領域，更具體地說涉及MEM開關及其應用。
相關技術描述許多電路都需要有多路復用功能，其中，輸入信號可以選擇地被切換到N輸出端中的一個輸出端。通常，這種功能是采用機電或者固態(tài)開關(典型的是場效應晶體管(FET))來實現(xiàn)的，它可根據需要被閉合，以提供所需要的信號路徑。
然而，使用固態(tài)開關會存在著一些問題，尤其是在非常高的頻率下。能夠操縱這種頻率的集成開關一般都是采用砷化鎵(GaAs)MESFET或PIN二極管電路來實現(xiàn)。在高的信號頻率(在大約900MHz以上)下，這些開關器件或者電路一般都會在導通(閉合)狀態(tài)呈現(xiàn)出大約0.5db的插入損耗。這就往往需要讓系統(tǒng)提高增益來補償器件的較差性能，從而會增加功率消耗、成本以及單位體積和重量。例如，在R.Dorf所編著的《電氣工程手冊(The Electrical Engineering Handbook)》(CRC出版社(1993)出版第1011至1013頁)中討論了砷化鎵(GaAs)MESFET及PIN二極管開關的特征。
采用PIN二極管電路所提供的開關切換會出現(xiàn)一些其它問題，因為使用PIN二極管電路會引起內部的寄生電容，從而限制電路能夠工作的頻率范圍。當采用離片開關來提供所需的切換時，也會出現(xiàn)類似的問題，因為引線接合的存在會產生寄生電容。
另一種方法要求使用微機電(MEM)開關。MEM開關通常具有比MESFET或者PIN二極管電路更低的插入損耗，并且特別適用于非常高的頻率信號，例如，基于MEM的多路復用器可以用于例如開關矩陣、部件選擇、信號路由、冗余切換，或者實現(xiàn)多比特的移相器。

圖1示出了2比特移相器電路的實例。輸入信號施加在輸入端IN上，并且通過形成1:2多路復用器13的MEM開關10和12切換至0°或者90°延遲電路。通過包括MEM開關16和18的另一1:2多路復用器15，在節(jié)點14提供0°或者90°延遲電路的輸出，它們是將信號路徑與不使用的傳輸線部分相隔離所需要的。包括MEM開關20和22的多路復用器19將節(jié)點14切換至0°或者180°延遲電路，該延遲電路各自的輸出通過包括MEM開關24和26的多路復用器23分別提供給輸出端OUT。
然而，這種方法也存在著一些麻煩。所切換的信號會因為在多路復用器輸出線上的電感失配和信號反射而存在著插入損耗。這對諸如圖1所示的2比特移相器的應用來說特別不妥，其中，輸入信號在到達輸出端之前必須經過4個MEM開關。另一個缺點是每個多路復用器需要占用相當大的芯片面積。
發(fā)明概述本發(fā)明提出了一種克服上述缺點的1:N MEM開關模塊。與傳統(tǒng)的設計相比，它能夠減少所需的開關數量以及減小占用芯片的面積，同時仍能保持低的插入損耗并能在非常高的頻率下工作。
該模塊包括在共同基底上制造的N個MEM開關。各個開關都具有輸入觸點和輸出觸點，以及當開關驅動時橋接輸入和輸出觸點的可移動觸點。在基底上的共同信號輸入線接收待切換的信號。各個開關的輸入觸點通過開關輸入線連接于共同信號輸入線，并且各個輸出觸點連接于各自的信號輸出線。每個開關輸入線都具有相應的電感和有效電容，并且可將各個線設置成使它的電感與它的有效電容相匹配。這樣做就能夠減小由于開啟的開關提供給輸入信號的未端接的開路短線而產生信號的反射；電感的匹配減小了在設計頻率上的反射從而減少開關模塊的插入損耗。通過諸如在開關輸入線上使用適當尺寸的開路短線部分能夠有效地形成匹配，從而就可以為不同輸出路徑實現(xiàn)等效的性能。
較佳地，MEM開關對稱地設置在共同信號輸入線的終點。這樣便于開關可以緊挨著，并且短線的長度可以較小，從而可以進一步減小所不需要的信號反射。例如，1:4MEM開關模塊較佳地具有4個MEM開關且沿著以終點為中心的五邊形中的四邊設置，而共同信號輸入線在向終點的途中對分五邊形的第五邊。這樣就減小了模塊所需要的芯片面積。然而，存在在一些其它應用，其中采用不同(非對稱)的結構是較佳的。
本發(fā)明的MEM開關模塊適用于提供低損耗的RF移相器。至少兩個開關模塊形成移相器，該移相器包括具有不同長度的N條傳輸線，且每條傳輸線都以一端連接于第一開關模塊的信號輸出線而另一端連接于第二開關模塊的信號輸出線。當模塊工作時，施加在第一開關模塊的共同信號輸入線的RF輸入信號通過傳輸線之一路由至第二開關模塊的共同信號輸入線。這樣，RF輸入信號相移預定量并只通過兩個MEM開關。
對于本領域熟練的技術人士來說，通過以下結合附圖的詳細描述將使得本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點變得更為顯而易見。
附圖的簡要描述圖1是已知的應用于2比特移相器電路的1:2MEM開關結構。
圖2是根據本發(fā)明的MEM 1:4開關模塊的平面示意圖。
圖3是根據本發(fā)明的MEM 1:4開關模塊的另一實施例的平面示意圖。
圖4是根據本發(fā)明的MEM移相器的平面示意圖。
圖5是根據本發(fā)明的MEM移相器的另一實施例。
具體實施例方式
圖2是根據本發(fā)明的1:N MEM開關模塊10的平面示意圖。模塊的MEM開關和互連引線都制作在共同基底12上。該模塊包括共同信號輸入線14，用于接收待切換的信號；和N個MEM開關16，在所示的實例中，有4個MEM開關。
在該模塊中的每個MEM開關在基底12上都具有輸入觸點18和輸出觸點20，且兩個觸點由間隙22所分開。各個開關還包括了可移動觸點24，可移動觸點24在開關被“驅動”時在開關的輸入和輸出觸點之間提供電氣連續(xù)路徑。各個輸入觸點18通過開關輸入線19連接于共同信號輸入線14，而各個輸出觸點20連接于各自的信號輸出線26。盡管在該實例中的MEM開關器件是歐姆接觸開關，該開關閉合即可提供導電路徑，但本發(fā)明也可以使用電容開關，該開關閉合時通過一薄的絕緣層來耦合信號。
當提供適當的激勵時，MEM開關就被“驅動”。例如，對于靜電驅動的MEM開關，驅動電壓施加在可移動觸點24和在觸點下的基底12上的導電引線之間。該驅動電壓產生靜電力，該靜電力將觸點24引向基底，從而橋接間隙22并在開關的輸入和輸出觸點之間提供導電路徑。眾所周知，還有許多其它開關驅動技術，包括熱式、壓電式、電磁式、氣泡式、洛倫茲力、表面張力、或者它們的組合；其他驅動技術對于本領域的熟練技術人士是已知的。本發(fā)明可以采用以這些方法中的任何方法工作的MEM開關。
在工作時，輸入信號施加在共同信號輸入線14上，閉合N個MEM開關中的一個開關以將所施加的信號傳送至所需的信號輸出線之一。其它MEM開關保持開路狀態(tài)，以使得信號路徑與不使用的信號輸出線相隔離。
各個開關輸入線19都具有相應的有效電容。本發(fā)明的一個要素是將各個開關輸入線設計成在給定的設計頻率上它的電感與它的有效電容相匹配。如果未匹配，則與開路開關的開關輸入線相關的電容就會引起信號反射，這種信號反射會增加開關的插入損耗和降低信號的質量。在所給定的設計頻率上將各個開關輸入線的電感與它的有效電容相匹配具有使這類反射最小化的效應。
如果需要使信號反射進一步減小，可以在信號輸出線上使用開路短線部分，從而使各個輸出線的電感與它的有效電容相匹配；圖2示出了這樣的開路短線28的一個例子。
對于熟悉本領域的人士來說，已知許多電感匹配的技術，包括上述開路短線，調整線的寬度、長度和/或厚度，以及形成90°的彎曲。在一些文獻報道中也可以找到其它的指示，例如，Kim等人發(fā)表的“A DC-to-40GHz Four-Bit RF MEMS True-Time Delay Network”一文(見IEEE Microwaveand Wireless Components Lett.，Vol.11，pp.56-58，2001年2月).
MEM開關較佳地對稱于共同信號輸入線14的“端點”而定位，即，在最接近于MEM開關的共同信號輸入線的一端。在圖2中，共同信號輸入線具有端點30。各個開關輸入線19較佳地在端點30連接到共同信號輸入線14，并且所有N個MEM開關都對稱設置于端點30。這種“星型”結構是較佳的，因為它有利于減小開關輸入線的長度，當這些開關開路時它們具有未端接開路短線的作用。減小短線的長度有利于減小信號反射和與導體有關的損耗。開關的對稱結構也有利于提供緊湊和高效的結構，它只需要使用比現(xiàn)有技術設計更小的芯片面積。
圖2示出了這種對稱性。圖2中，N＝4，并且4個MEM開關沿著以端點30為中心的五邊形的四邊對稱設置。共同信號輸入線14在通向端點30的途中對分五邊形的第五邊。
如上所述，典型的MEM開關通過在可移動觸點24和觸點下的基底上的導電引線之間施加驅動電壓來驅動。這些導電引線通常使用通孔32到達芯片上的一層或者多層其它金屬化層。其它的空間有效性可以通過將通孔相對于端點的對稱設置，并且至少使部分通孔(34、36、38)被相鄰的MEM開關所共享來實現(xiàn)。
當如此設置時，就提供了1:N MEM開關模塊，它能夠工作于非常高的頻率，且具有低插入和反射損耗和占用較小的芯片面積。
根據本發(fā)明的開關模塊可以包括多于或少于4個MEM開關，并且仍可獲得較佳的對稱性。例如，模塊可以包括6個MEM開關對稱地環(huán)繞著信號輸入線的端點設置以形成六邊形，其中六邊形的一邊被共同信號輸入線所對分。相類似，模塊的通孔也可以對稱于端點設置，并因此被相鄰的MEM開關所共享。
如上所述，MEM開關采用熟悉MEM器件設計的人士所熟悉的許多方法來實現(xiàn)。在一些文獻中也討論著這里所描述的MEM開關，例如，Yao和Chang發(fā)表的“A Surface Micromachined Miniature Switch forTelecommunication Applications with Signal Frequencies from DC upto 4GHz”(見In Tech.Digest(1995)，pp.384-387)，和授予Yao且已轉讓于本申請的同一受讓人的美國專利No.5,578,976，以及G.Rebei z編著的“RF MEMS Theory，Design and Technology”(見J.Wiley(2002年6月))。
本發(fā)明的開關模塊制造于其上的基底12的厚度較佳地厚于在微帶電路結構中制造的晶體管開關所使用的基底，即，應用于模塊的MEM開關基底的厚度較佳地是優(yōu)化的?；纵^佳地具有5-10密爾的厚度并且包括GaAs或InP(磷化銦)，這類基底可以制成得非常平整且與微波是可相容的。這些較厚的基底可以使用較寬的傳輸線，從而在整體上減小電路的插入損耗。也可以使用其它基底，例如，高阻硅、諸如Al2O3或石英的微波相容陶瓷，以及其它與RF相容的基底。
一典型的MEM開關是通過將驅動電壓施加于其可移動觸點來驅動的。如需要，這種驅動電壓可以使用跨接信號線的空氣橋接或者基底上的引線傳送至可移動觸點。
圖3示出了本開關模塊的一種可能的應用，圖中示出了1:4MEM開關模塊，共同信號輸入線14在一側接近于模塊，并在另一側從模塊傳送出所有信號輸出線26。這種結構便于互連和封裝，并且允許開關驅動信號40(圖中以簡化的方式示出)從模塊的上下進行傳送。該實施例還包括連接微帶過渡管42的共平面波導(CPW)信號輸入和信號輸出線部分是CPW，其中在各個信號線的兩側是接地線44。這些信號線在接近開關模塊的附近轉變成微帶46。
還可以預期有許多其它應用適合于該開關模塊，包括開關矩陣、部件選擇、信號路由以及冗余切換。
本發(fā)明的MEM開關模塊也適于應用在新穎的移相器中?；贛EM開關的移相器可以具有許多應用；例如，作為電子掃描天線的部件，通過施加于RF輸入信號的相位移動來影響天線波束的方向性。如上所述，現(xiàn)有技術的移相器在輸入和輸出之間呈現(xiàn)出難以接受的損耗，或者需要太大的面積。本發(fā)明克服了這些問題，這將在下面加以討論。
如圖4中示出了示例性的實施例所示，MEM移相器包括至少兩個MEM開關模塊。這些模塊用具有不同長度的N條傳輸線連接在一起；在圖4中，兩個1:4MEM開關模塊10a和10b用四條傳輸線50、52、54和56連接在一起。各個傳輸線的一端連接于開關模塊10a的信號輸出線之一，而它的另一端連接于開關模塊10b的信號輸出線之一。模塊中的一個的共同信號輸入線58用作移相器的輸入，而另一個模塊的共同信號輸入線60用作移相器的輸出。要移相的RF輸入信號施加在輸入線58上。開關模塊工作時，RF輸入信號通過傳輸線之一傳送至移相器輸出60。例如，如果RF輸入信號要通過傳輸線50進行移相，則模塊10a上的MEM開關62和模塊10b上的MEM開關64都閉合，為了選擇傳輸線52，選擇開關66和68，如此等等。因為傳輸線具有不同的長度，所以RF輸入信號將根據所選擇的路由而移相不同的量。要注意的是，要移相的RF輸入信號也可以交替施加至線60，并且通過開關模塊10b和10a傳送至線58。
例如，可以選擇傳輸線50的長度以提供0°的相對相移，選擇傳輸線52、54和56分別可以提供90°、180°和270°的相對相移。傳輸線可以選擇得以提供適用于特殊應用所需要的相移。
如果需要多于四個的相移，則可以采用N大于4的N個開關模塊。例如，如果有應用需要具有從六個不同相移數值中選擇的能力，那就可以采用兩個根據本發(fā)明的1:6MEM開關模塊。
本發(fā)明的移相器只需要RF輸入信號經過兩個MEM開關(每個模塊一個開關)，從而減小了在現(xiàn)有技術設計中所出現(xiàn)的開關損耗，在現(xiàn)有技術設計中要求輸入信號經過四個或者更多個開關。如上所述，可以采用優(yōu)化適用于MEM器件的較厚基底來減小導電損耗。籍助于本發(fā)明的MEM 1:N開關模塊的小型化設計，與現(xiàn)有技術設計相比較，還減小了移相器的尺寸。
如上所述，各個開關輸入線可以設計成使得其電感在所給定設計的頻率上與其有效電容相匹配。傳輸線可以包括與電感匹配的短線，例如，短線70和72，以使各個線的電感在設計頻率上與其有效電容相匹配，從而減小以上所討論的信號反射。
圖5示出了另一種可能的MEM移相器實施例。這里，使用N比特移相器模塊的串聯(lián)實現(xiàn)以用于增加有效相位狀態(tài)的數量。在該實例中，使用了四個MEM 1:4開關模塊80、82、84和86來提供總計七個可選擇的相移數值(為了簡潔起見沒有示出開關驅動信號路徑)。開關模塊80的共同信號輸入線88提供移相器的輸入，而開關模塊86的共同信號輸入線90提供移相器的輸出。開關模塊80和82與四條傳輸線互連，以形成提供例如，0°、22.5°、45°和67.5°的相對相移的第一移相器。開關模塊82的信號輸入線92提供該第一移相器的輸出。開關模塊84和86還與四條傳輸線互連，以形成第二移相器，開關模塊84的信號輸入線92連接于第一移相器的輸出，使得第一和第二移相器串聯(lián)連接。第二移相器增加了90°、180°和270°的相對相移。
要移相的RF輸入信號施加在輸入線88上。開關模塊工作時，RF輸入信號通過兩條傳輸線傳送至移相器輸出90。例如，如果RF輸入信號要移相270°的話，則模塊80和82中各自的一個開關閉合，以通過0°傳輸線將RF輸入信號傳送至輸出92，并且在模塊84和86中各自的一個開關閉合，以通過270°傳輸線將RF輸入信號傳送至輸出90。當然，傳輸線的長度可以根據需要進行調節(jié)，以提供所選擇的相移數值。
這樣，移相器就可以使用本文所討論的1:4MEM開關提供多于四個的可選擇的相移，所有的開關都具有相對較小的面積中并且具有低損耗。此方法可以根據需要采用，以為具體的應用提供多個可選擇的相移值。
如上所述，各個開關輸入線都設計成其電感在所給定設計頻率上與其有效電容相匹配，并且傳輸線可以包括電感匹配短線，例如，短線94和96，以將各個線的電感在所設計頻率上與其有效電容相匹配，從而減小信號反射。
可以采用多于四個的MEM開關模塊，以提供更多可選擇的相移值。也可以使用N＞4的MEM開關模塊，從而可提供更多的相移數值。盡管開關模塊較佳的是具有對稱于中心端點設置的開關，但這對于本發(fā)明這并不是必要的，并且，在某些情況下，可以采用非對稱的結構。
盡管示出和描述了本發(fā)明的實施例，但是對本領域的熟練技術人士來說，還可以有許多變型和替換的實施例。因此，本發(fā)明擬只受限于所附權利要求書。
權利要求
1.一種1:N微機電(MEM)開關模塊，所述開關模塊包括基底；在所述基底上的信號輸入線，所述信號輸入線用于接收要切換的信號；以及，在所述基底上的N個MEM開關，所述開關各自在所述基底上具有由一間隙分開的輸入觸點和輸出觸點，以及可移動觸點，所述可移動觸點在所述開關被驅動時提供在所述輸入和輸出觸點之間的電氣連續(xù)信號路徑；所述輸入觸點各自通過相應的開關輸入線連接于所述信號輸入線，而所述輸出觸點各自連接于相應的信號輸出線。
2.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述開關輸入線各自具有相對應的有效電容，所述開關輸入線設計成各個開關輸入線的電感在給定設計頻率上與其有效電容相匹配。
3.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述信號輸出線中至少一條包括一個或多個開路短線部分，所述開路短線部分使所述信號輸出線的電感與其有效電容相匹配。
4.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述信號輸入線具有端點，并且每一條所述開關輸入線在所述端點連接于所述信號輸入線，所有N個所述MEM開關都對稱于所述端點設置。
5.如權利要求4所述的開關模塊，其特征在于，N＝4并且所述MEM開關沿著以所述端點為中心的五邊形中的四邊設置，所述信號輸入線在進入所述端點時對分五邊形的第五邊。
6.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，每個所述MEM開關是歐姆觸點開關，它閉合之后提供導電路徑。
7.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，每個所述MEM開關是電容式開關，它閉合之后通過一薄的絕緣層耦合在所述輸入和輸出觸點之間所施加的信號。
8.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，每個所述MEM開關是采用施加在所述可移動觸點和在所述基底上的至少一條相對應的引線之間的各個驅動電壓而靜電驅動的。
9.如權利要求8所述的開關模塊，其特征在于，使用跨接信號線的空氣橋接或者在所述基底上的引線將所述驅動電壓施加在至少部分所述可移動觸點上。
10.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，每個所述MEM開關是熱驅動的。
11.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，每個所述MEM開關是壓電式驅動的。
12.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述MEM開關各自采用施加在所述可移動觸點和在所述基底上至少一個相對應引線之間的各自的驅動電壓來驅動，所述相對應的引線各自連接著通孔，所述通孔對稱于所述端點設置，使得至少部分所述通孔由所述MEM開關中相鄰開關所共享。
13.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述基底的厚度為5-10密爾。
14.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述基底包括砷化鎵(GaAs)。
15.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述基底包括磷化銦(InP)。
16.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述基底包括硅。
17.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，所述基底包括與微波相容的陶瓷。
18.如權利要求1所述的開關模塊，其特征在于，第一和第二所述MEM開關模塊形成移相器，所述移相器包括具有不同長度的N條傳輸線，所述傳輸線各自以一端連接于所述第一開關模塊的相應一條信號輸出線并以另一端連接于所述第二開關模塊的相應一條信號輸出線，所述開關模塊工作時，施加于所述開關模塊之一的信號輸入線的輸入信號通過所述傳輸線之一傳送至另一所述開關模塊的信號輸入線，從而使得所述輸入信號通過兩個所述MEM開關。
19.如權利要求18所述的開關模塊，其特征在于，N＝4，所述移相器是2比特移相器，并且設置所述四條傳輸線，以對所述輸入信號分別提供大約0°、90°、180°和270°的相對相移。
20.如權利要求18所述的開關模塊，其特征在于，所述移相器中的至少兩個是串聯(lián)連接的，以提供更多個不同的相位狀態(tài)。
21.一種1:4微機電(MEM)開關模塊，所述開關模塊包括基底；在所述基底上的信號輸入線，所述信號輸入線用于接收要切換的信號，所述信號輸入線具有端點；以及，在所述基底上的4個MEM開關，所述開關各自在所述基底上具有由間隙分開的輸入觸點和輸出觸點，以及可移動觸點，所述可移動觸點在所述開關驅動時在所述輸入和輸出觸點之間提供電氣連續(xù)信號路徑，所述輸入觸點各自通過相應的開關輸入線在所述端點上連接于所述信號輸入線，而所述輸出觸點各自連接于相應的信號輸出線；所述MEM開關沿著以所述端點為中心的五邊形中的四邊設置，所述信號輸入線在通向所述端點時對分所述五邊形的第五邊，所述MEM開關各自由施加在所述可移動觸點和在所述基底上的至少一個相對應引線之間的各個驅動電壓來驅動，每一所述相對應的引線連接著通孔，所述通孔對稱于所述端點設置，使得至少部分所述通孔被所述MEM開關中的相鄰開關所共享，所述開關輸入線各自具有相對應的有效電容，所述開關輸入線設計成各個開關輸入線的電感在給定設計頻率上與其有效電容相匹配。
22.如權利要求21所述的開關模塊，其特征在于，MEM開關模塊的第一和第二所述MEM開關模塊形成2比特移相器，所述移相器包括具有不同長度的4條傳輸線，所述傳輸線各自以一端連接于所述第一開關模塊的相應一條信號輸出線并以另一端連接于所述第二開關模塊的相應一條信號輸出線，所述開關模塊工作時，施加于所述開關模塊之一的信號輸入線的輸入信號通過所述傳輸線之一傳送至另一所述開關模塊的信號輸入線，從而使得所述輸入信號通過兩個所述MEM開關。
23.如權利要求22所述的開關模塊，其特征在于，所述四條傳輸線分別對所述輸入信號提供大約為0°、90°、180°和270°的相對相移。
24.如權利要求22所述的開關模塊，其特征在于，所述移相器中的至少兩個是串聯(lián)連接的，以提供更多不同的相位狀態(tài)。
25.一種RF微機電(MEM)移相器，所述移相器包括至少兩個1:N微機電(MEM)開關模塊，且各個所述開關模塊包括基底；在所述基底上的信號輸入線，所述信號輸入線用于接收要切換的信號；以及，在所述基底上的N個MEM開關，所述開關各自在所述基底上具有由一間隙分開的輸入觸點和輸出觸點，以及可移動觸點，所述可移動觸點在所述開關驅動時在所述輸入和輸出觸點之間提供電氣連續(xù)信號路徑，所述輸入觸點各自通相應的開關輸入線連接于所述信號輸入線，以及所述輸出觸點各自連接于相應的信號輸出線，所述開關輸入線各自具有相對應的有效電容，所述開關輸入線設計成各個開關輸入線的電感在給定設計頻率上與其有效電容相匹配，具有不同長度的N條傳輸線，所述傳輸線各自以一端連接于第一開關模塊的相應一條信號輸出線并以另一端連接于第二開關模塊的相應一條信號輸出線，所述開關模塊工作時，使得施加于所述開關模塊之一的信號輸入線的輸入信號通過所述傳輸線路之一傳送至另一所述開關模塊的信號輸入線，從而使得所述輸入信號相移預定量且通過兩個所述MEM開關。
26.如權利要求25所述的移相器，其特征在于，所述移相器是2比特的移相器，它包括兩個開關模塊且各個開關模塊具有4個MEM開關，并且所述四條傳輸線分別對所述輸入信號提供大約0°、90°、180°和270°的相對相移。
27.如權利要求25所述的移相器，其特征在于，至少一個所述信號輸出線和/或傳輸線包括一個或者多個開路短線部分，所述開路短線部分使所述信號輸出線的電感與其有效電容相匹配的效應。
28.如權利要求25所述的移相器，其特征在于，對于各個所述開關模塊，所述信號輸入線都具有各自的端點，并且所述輸入觸點各自通過相應的所述開關輸入線在所述端點連接于所述信號輸入線，所有的N個所述MEM開關對稱于所述端點設置。
29.如權利要求28所述的移相器，其特征在于，N＝4并且各個所述開關模塊的MEM開關沿著以所述模塊的端點為中心的五邊形中的四邊設置，所述信號輸入線在通向所述端點時對分所述五邊形的第五邊。
30.如權利要求25所述的移相器，其特征在于，各個開關模塊的各MEM開關采用施加在其可移動觸點和在所述基底上至少一個相對應引線之間的相應的驅動電壓來驅動，每一所述相對應的引線連接著通孔，所述通孔對稱于所述模塊的端點設置，使得至少部分所述通孔由所述MEM開關中的相鄰開關所共享。
31.一種包括第一和第二1:4 MEM開關模塊的RF微機電(MEM)移相器，所述開關模塊各自包括基底；在所述基底上的信號輸入線，所述信號輸入線用于接收要切換的信號，所述信號輸入線具有端點；以及，在所述基底上的4個MEM開關，所述開關各自在所述基底上具有由一間隙分開的輸入觸點和輸出觸點，以及可移動觸點，所述可移動觸點在所述開關驅動時在所述輸入和輸出觸點之間提供電氣連續(xù)的信號路徑，所述輸入觸點各自通過相應的開關輸入線在所述端點連接于所述信號輸入線，而所述輸出觸點各自連接于相應的信號輸出線，所述MEM開關沿著以所述端點為中心的五邊形中的四邊設置，所述信號輸入線在通向所述端點時對分五邊形的第五邊，每一個所述MEM開關由采用施加在所述可移動觸點和在所述基底上的至少一個相對應引線之間的各個驅動電壓來加以驅動，各個所述相對應的引線連接于通孔，所述通孔對稱于所述端點設置，使得至少部分所述通孔被所述MEM開關中的相鄰開關所共享，所述開關輸入線各自具有相對應的有效電容，所述開關輸入線安排成各個開關輸入線的電感在給定設計頻率上與其有效電容相匹配，以及，具有不同的長度的4條傳輸線，所述傳輸線各自以一端連接于所述第一開關模塊的相應一條信號輸出線并以另一端連接于所述第二開關模塊的相應一條信號輸出線，所述開關模塊工作時，施加于所述開關模塊之一的信號輸入線上的輸入信號通過所述傳輸線之一傳送至另一所述開關模塊的信號輸入線，從而使得所述輸入信號相移預定量并且通過兩個所述MEM開關。
32.如權利要求31所述的移相器，還包括附加的所述1:4開關模塊，它們與所述第一和第二開關模塊互連，使得附加的傳輸線具有不同于所述四條傳輸線的長度且設置在第一和第二所述信號輸入線之間。
33.一種1:4微機電(MEM)開關模塊，所述開關模塊包括基底；在所述基底上的信號輸入線，所述信號輸入線用于接收要切換的信號，所述信號輸入線具有端點；以及，在所述基底上的4個MEM開關，所述開關各自在所述基底上具有由一間隙分開的輸入觸點和輸出觸點，以及可移動觸點，所述可移動觸點在所述開關驅動時在所述輸入和輸出觸點之間提供電氣連續(xù)信號路徑，所述輸入觸點各自通過相應的開關輸入線在所述端點連接于所述信號輸入線，而所述輸出觸點各自連接于相應的信號輸出線，所述MEM開關沿著以所述端點為中心的五邊形中的四邊設置，所述信號輸入線在通向所述端點時對分五邊形的第五邊，所述信號輸出線從在與所述第五邊相對的所述模塊一側上的所述模塊傳送出，以便于所述信號輸出線的互連，所述MEM開關各自由施加在所述可移動觸點和在所述基底上的至少一個相對應引線之間的各個驅動電壓來驅動，所述相對應的引線各自連接于通孔，所述通孔對稱于所述端點設置，使得至少部分所述通孔被所述MEM開關中的相鄰開關所共享，所述開關輸入線各自具有相對應的有效電容，所述開關輸入線設計成各個開關輸入線的電感在給定設計頻率上與其有效電容相匹配。
34.如權利要求33所述的開關模塊，其特征在于，所述信號輸入線和信號輸出線都是共平面的波導，它在所述模塊附近轉變成微帶。
全文摘要
一種1:N MEM開關模塊包括N個在一共同基底上制成的MEM開關，各個MEM開關都具有輸入和輸出觸點以及當開關被驅動時橋接在輸入和輸出觸點之間的可移動觸點。輸入觸點連接于共同的輸入節(jié)點，而輸出觸點連接于各自的輸出線。各個輸出線都具有相對應的電感和有效電容，并且將其設置成其電感與其有效電容相匹配。開關較佳的是對稱于信號輸入線的端點來設置。移相器采用至少兩個開關模塊，這些開關模塊與N條具有不同長度的輸出線連接在一起，當工作時，輸入信號通過傳輸線之一傳送，以產生所需的相移。
文檔編號H01P1/10GK1886861SQ200480035193
公開日2006年12月27日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權日2003年9月30日
發(fā)明者J·F·德納塔爾, R·E·米海洛維奇, J·B·哈克爾, G·瑞貝茲, G·－L·譚 申請人:洛克威爾科學許可有限公司