キャビティ内の調整可能なＭＥＭＳ共振器
調節可能な共振周波数を有し、大きな信号を扱うことができる調整可能なＭＥＭＳ共振器が説明される。１つの例示的設計では、調整可能なＭＥＭＳ共振器は、（ｉ）キャビティおよび支柱を有する第１の部分と、（ｉｉ）支柱の下に配置された可動プレートを含み、第１の部分と対になった第２の部分とを含む。各部分は、もう一方の部分と対向する表面上を金属層で覆われていてもよい。ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、可動プレートを、直流電圧で機械的に動かすことができる。キャビティは、長方形または円形の形状を有してもよく、空であっても、誘電材料で満たされていてもよい。支柱は、キャビティの中央に位置してもよい。可動プレートは、第２の部分に、（ｉ）１つのアンカーによって取り付けられて片持ち梁として働いてもよく、あるいは、（ｉｉ）２つのアンカーによって取り付けられてブリッジとして働いてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に電子部品に関し、より詳細には微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳは、機械的可動部品を有する小型電気機械デバイスを形成するのに用いられる技術である。これらのデバイスは、共振器、スイッチ、可変コンデンサ（バラクタ）、インダクタなどの様々な無線周波数（ＲＦ）回路素子を実施するのに使用され得る。ＭＥＭＳデバイスは、より高いＱ、より小さな挿入損失、より優れた線形性など、他の方法で製作されたＲＦ回路素子に勝るいくつかの利点を有する可能性がある。
【０００３】
ＭＥＭＳ共振器は、共振周波数と称することができる特定の周波数で共振することができるＭＥＭＳデバイスである。ＭＥＭＳ共振器は、当技術分野で知られている様々な構造体を使用して実施され得る。ＭＥＭＳ共振器の所望の共振周波数を得るために、特定の構造および適切な寸法が選択されてもよい。
【０００４】
ＭＥＭＳ共振器は、小さなＲＦ信号を用いる低出力の用途向けに使用され得る。この場合、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数は、ＲＦ信号による過度の影響を免れることができる。しかし、無線通信デバイスの送信器などの高出力用途については、ＲＦ信号が大きいことがある。大きなＲＦ信号がＭＥＭＳ共振器に与えられると、ＲＦ信号によってＭＥＭＳ共振器の共振周波数が変化する可能性があり、このことは一般に望ましくない。大きなＲＦ信号を扱うことができるＭＥＭＳ共振器が望ましいことになる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】調整可能なＭＥＭＳ共振器の断面図である。
【図２】調整可能なＭＥＭＳ共振器の断面図である。
【図３】調整可能なＭＥＭＳ共振器のキャビティ形状を示す図である。
【図４】調整可能なＭＥＭＳ共振器のキャビティ形状を示す図である。
【図５】調整可能なＭＥＭＳ共振器用の可動プレートの例示的設計を示す図である。
【図６】調整可能なＭＥＭＳ共振器用の可動プレートの例示的設計を示す図である。
【図７】可動プレートの短絡を防止するためのスペーサの使用を示す図である。
【図８】可動プレートの短絡を防止するためのスペーサの使用を示す図である。
【図９】複数の可動プレートを有する調整可能なＭＥＭＳ共振器を示す図である。
【図１０】４つの調整可能なＭＥＭＳ共振器の配列を示す図である。
【図１１】無線通信デバイスのブロック図である。
【図１２】調整可能なＭＥＭＳ共振器で実施されたチューナブルフィルタを示す図である。
【図１３】チューナブルフィルタの周波数応答を示す図である。
【図１４】調整可能なＭＥＭＳ共振器で実施された発振器を示す図である。
【図１５】ＭＥＭＳ共振器を操作するプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
「例示的」という単語は、本明細書では「実例、例、または具体例として役立つ」ことを意味するのに用いられる。本明細書で「例示的」として説明されるいかなる設計も、必ずしも他の設計より好ましい、または有利であるものと解釈されるべきではない。
【０００７】
調節可能な共振周波数を有し、大きなＲＦ信号を扱うことができる調整可能なＭＥＭＳ共振器のいくつかの例示的設計が、本明細書で説明される。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、直流（ＤＣ）電圧で機械的可動部を調節することによって変化させることができる共振周波数を有するＭＥＭＳ共振器である。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、２つ以上の端子（すなわち電極）を含むことができる。第１の端子にＲＦ信号が与えられてもよく、第２の端子に直流電圧が印加されてもよい。直流電圧は、ＭＥＭＳ共振器内のプレートを機械的に移動させることができ、次いで、このことにより、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節することができる。本明細書で説明される調整可能なＭＥＭＳ共振器は、チューナブルフィルタ、発振器などの様々な回路に使用され得る。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、無線通信デバイスの送信器などの高出力用途にも使用することができる。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、大きなＲＦ信号を扱うことができ、大きなＲＦ信号による共振周波数の変化が小さなものであり得る。
【０００８】
図１は、大きなＲＦ信号を扱うことができる調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の例示的設計の断面図を示す。調整可能なＭＥＭＳ共振器１００は、下部分１１０および上部分１６０を含む。図１は、下部分１１０から離脱している上部分１６０を示す。
【０００９】
図２は、上部分１６０が下部分１１０と対合される調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の断面図を示す。通常動作を通じてこの構成となる。
【００１０】
図３は、矩形のキャビティ１８０ａを有する、図１および図２の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の例示的設計の上面図を示す。図１および図２の断面図は、図３のＸ−Ｘ’ラインに沿って得られたものである。矩形のキャビティで、より高いレイアウト効率を実現することができ、また、より多くの矩形のキャビティを有するＭＥＭＳ共振器を、所与の領域に製作することができる。矩形のキャビティ１８０ａの丸い隅部および支柱１７２ａの丸い隅部を有することにより、ＭＥＭＳ共振器１００のＱを改善することができる。
【００１１】
図４は、円形のキャビティ１８０ｂを有する、図１および図２の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の別の例示的設計の上面図を示す。図１および図２の断面図は、図４のＸ−Ｘ’ラインに沿って得られたものである。円形のキャビティを有するＭＥＭＳ共振器１００については、より高いＱを得ることができる。
【００１２】
戻って図１を参照すると、下部分１１０は基板１２０を含み、基板１２０の上に、様々な構造体、層、および導体を形成することができる。基板１２０は、ガラス、シリコン、または他のいくつかの材料でよい。ガラスは、より優れた性能を有し、より低原価である。基板１２０の上部分に導体ライン１２２を形成することができ、ＲＦ信号を搬送するのに使用され得る。基板１２０の上部分に導体ライン１２４をも形成することができ、直流電圧を搬送するのに使用され得る。導体ライン１２４は、下部分１１０の中心部分の上で基板１２０の頂面上に形成され得る電極１３４に結合してもよい。電極１３４は、バイアス用電極、パッドなどとも称することができる。ライン１２２および１２４ならびに電極１３４は、金属または他の何らかの導電材料が形成されてもよい。誘電体層１２８が、基板１２０の頂面の全体または一部分を覆ってもよい。金属層１３０が、下部分１１０の中心部分を除く基板１２０の大部分の頂面の上で、誘電体層１２８の上部分上に形成されてもよい。
【００１３】
電極１３４の上に可動プレート１４０が形成されてもよく、間隙１３６によって電極１３４から分離されてもよい。以下で説明されるように、プレート１４０はＭＥＭＳスイッチで実施されてもよく、金属または他の何らかの導電材料で形成されてもよい。プレート１４０は、機械的膜などとも称することができる。
【００１４】
上部分１６０はキャビティ１８０を含み、キャビティ１８０は、支柱１７０のまわりに形成されてもよく、また、側壁１７２で囲まれてもよい。支柱１７０は、下部分１１０で可動プレート１４０と整列されてもよい。キャビティ１８０の寸法は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の所望の共振周波数に基づいて選択されてもよい。上部分１６０の底面は、金属層１９０によって覆われてもよい。
【００１５】
キャビティ１８０の一部分において導体ライン１２２の一端の上で、金属層１３０に開口１４２が形成されてもよい。キャビティ１８０からのＲＦエネルギーは、開口１４２を介してライン１２２に結合され得る。ライン１２２上のＲＦ信号は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１００が接続されている他の回路素子に供給され得る。
【００１６】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１００は、以下のように動作する。上部分１６０は、通常動作の期間中、図２に示されるように下部分１１０に対合されてもよい。キャビティ１８０は金属でコーティングされており、エネルギーはキャビティの内部に閉じ込められる。キャビティ１８０の損失が小さいので、エネルギーはゆっくりと減衰する。キャビティ１８０内の共振周波数は、キャビティの寸法によって決定され得る。
【００１７】
支柱１７０の底部と可動プレート１４０の間に可変コンデンサ（バラクタ）１９２が形成され得る。調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数は、バラクタ１９２の静電容量を変化させることにより、調節または調整され得る。可動プレート１４０を、図１および図２に示されている通常の静止位置から下へ移動させるために、基板１２０上の電極１３４に直流電圧を印加してもよい。直流電圧をより大きくすると、プレート１４０が電極１３４に向かう下方への移動量がより大きくなり、次いで、バラクタ１９２の静電容量がより小さくなり、したがって、ＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数がより高くなり得る。反対に、直流電圧をより小さく（例えばゼロボルトに）すると、プレート１４０が静止位置に近づくことになり、次いで、バラクタ１９２の静電容量がより大きくなり、したがってＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数が低下し得る。
【００１８】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数は、様々なやり方で制御され得る。所望の共振周波数を得るように、キャビティ１８０の幅ａ、長さｂ、および高さｈを選択することができる。Ｔａｂｌｅ １（表１）は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の２つの例示的設計を示しており、寸法はミリメートル（ｍｍ）で与えられ、共振周波数はメガヘルツ（ＭＨｚ）で与えられている。キャビティ１８０向けの別の寸法で、別の共振周波数およびＱを得ることができる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
バラクタ１９２は、所望の公称共振周波数を得るように設計されてもよい。共振周波数を操作する（例えば低下させる）ために、キャビティ１８０は、誘電材料で満たされてもよい。所望の共振周波数を得るために、キャビティ１８０内に複数の支柱も形成されてもよい。各支柱には、その支柱向けのバラクタを形成する、関連する可動プレートがあってもなくてもよい。
【００２１】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数は、プレート１４０を直流電圧で機械的に移動させ、次いで、これによってバラクタ１９２の静電容量を変化させることにより、変化させることができる。ＭＥＭＳ共振器１００の調整範囲は、そのＭＥＭＳ共振器向けに達成可能な共振周波数の範囲である。調整範囲は、バラクタ１９２の設計次第であり得る。
【００２２】
図５は、図１から図４の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００内の可動プレート１４０の例示的設計を示す。この例示的設計では、可動プレート１４０は、片持ち梁構造を有するＭＥＭＳスイッチで実施されている。下部分１１０の中心部分の１つの面に、誘電材料または導電材料でアンカー１４４が形成されてもよい。次いで、アンカー１４４の上に可動プレート１４０が形成されて、金属層に接続され得る。可動プレート１４０は、電極１３４に直流電圧を印加することにより電極１３４に向かって機械的に移動され得る片持ち梁として働くことができる。
【００２３】
可動プレート１４０と誘電体層１２８の間の距離は、ｇで示され得る。可動プレート１４０と支柱１７０を覆う金属層１９０の間の距離は、ｄで示され得る。最大の静電容量Ｃｍａｘは、可動プレート１４０が、（図５に示されるように）金属層１９０からｄの距離の静止位置にあるとき得られる。最小の静電容量Ｃｍｉｎは、可動プレート１４０が、金属層１９０からｄ＋ｇの距離に移動して誘電体層１２８に接しているとき得られる。最大の静電容量は次式で示され、
【００２４】
【数１】
【００２５】
また、最小の静電容量は次式で示すことができ、
【００２６】
【数２】
【００２７】
ここで、ε０は空気の比誘電率であり、εｒはプレート１４０と金属層１９０の間の誘電材料（図５には示されていない）の比誘電率であり、Ａはプレート１４０の面積である。
【００２８】
静電容量の調整範囲は、次式で示すことができる。
【００２９】
【数３】
【００３０】
プレート１４０と金属層１９０の間の空間が空気で満たされている（すなわち誘電材料がない）場合、εｒ＝１であり、静電容量の調整範囲は距離ｄおよびｇ次第であり得る。（ｉ）可動プレート１４０と誘電体層１２８の間の距離ｇをより大きくし、かつ／または（ｉｉ）可動プレート１４０と金属層１９０の間の距離ｄをより小さくすることによって、より大きな静電容量調整範囲を得ることができる。プレート１４０と金属層１９０の間の空間をεｒ＞１を有する誘電材料で満たすことによっても、より大きな静電容量調整範囲を得ることができる。
【００３１】
図６は、図１から図４の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００内の可動プレート１４０の別の例示的設計を示す。この例示的設計では、可動プレート１４０は、ブリッジ構造を有するＭＥＭＳスイッチで実施される。ブリッジ構造は、両持ち梁構造とも称することができる。２つのアンカー１４６および１４８は、下部分１１０の中心部分の両側に形成されてもよい。次いで、アンカー１４６および１４８の上に可動プレート１４０が形成されてもよく、電極１３４に直流電圧を印加することにより電極１３４に向かって機械的に移動され得るブリッジとして働くことができる。
【００３２】
可動プレート１４０と誘電体層１２８の間の距離は、ｇで示され得る。可動プレート１４０と支柱１７０を覆う金属層１９０の間の距離は、ｄで示され得る。最大の静電容量Ｃｍａｘは、可動プレート１４０が、（図６に示されるように）静止位置にあるとき得られ、最小の静電容量Ｃｍｉｎは、可動プレート１４０が移動して誘電体層１２８に接触したとき得られる。最大の静電容量は式（１）で示され、最小の静電容量は式（２）で示され得る。
【００３３】
図５および図６は、可動プレート１４０の２つの例示的設計により、ＭＥＭＳ共振器１００の調整が可能になることを示す。可動プレート１４０は、バラクタ１９２の静電容量を変化させるように機械的に移動することができる他のＭＥＭＳスイッチおよび／または他のＭＥＭＳ構造体でも実施され得る。
【００３４】
ＭＥＭＳ共振器１００のより大きな可変周波数範囲を得るために、より大きな静電容量調整範囲が望ましいものであり得る。式（１）から（３）に示されるように、下部分１１０の可動プレート１４０と上部分１６０の金属層１９０の間の距離ｄをより小さくすると、より大きな静電容量調整範囲を実現することができる。図１および図２に示されるように、下部分１１０と上部分１６０を別個に製作して、一緒に対合させることができる。可動プレート１４０が金属層１９０と接触するのを防止する一方で可動プレート１４０と金属層１９０の間の距離ｄを小さくするのに、いくつかの方法を用いることができる。
【００３５】
図７は、可動プレート１４０が金属層１９０と接触するのを防止するように誘電体スペーサを使用する例示的設計を示す。図７に示される例示的設計では、可動プレート１４０の両側で金属層１９０の上に誘電体スペーサ１８２および１８４が形成されてもよい。誘電体スペーサ１８２および１８４の高さｚは、ｚ≧ｄ＋ｇ＋ｔとなるように選択することができ、ｔは可動プレート１４０の厚さである。
【００３６】
図７に示されるように、上部分１６０の金属層１９０の上に誘電体スペーサ１８２および１８４を形成してもよい。別の例示的設計では、下部分１１０の金属層１３０の上に誘電体スペーサを形成してもよい。図７に示されるように、可動プレート１４０の両側に誘電体スペーサを形成することができる。別の例示的設計では、可動プレート１４０の１つの面にのみ誘電体スペーサを形成してもよい。
【００３７】
図８は、可動プレート１４０が金属層１９０と接触するのを防止するように誘電体スペーサを使用する別の例示的設計を示す。図８に示される例示的設計では、支柱１７０の下の金属層１９０の上に誘電体層１８６が形成されてもよい。誘電体スペーサ１８６の高さは、可動プレート１４０と金属層１９０の間の所望の距離ｄに等しく選択されてもよい。
【００３８】
図７および図８は、短絡を防止する一方で可動プレート１４０と金属層１９０の間の小さな距離を実現するのに（１つまたは複数の）誘電体スペーサを使用する例示的設計を示している。プレート１４０と金属層１９０の間の短絡のない小さな距離は、他のやり方でも得ることができる。
【００３９】
図１から図８は、支柱１７０の下に１つの可動プレート１４０が形成される例示的設計を示している。例示的設計の１つでは、可動プレート１４０は、電極１３４に直流電圧を印加して、ＣｍａｘとＣｍｉｎの間で連続的に調節され得る静電容量を有するバラクタとして動作することができる。バラクタの静電容量を調節することにより、ＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数を変化させることができる。別の例示的設計では、可動プレート１４０は、直流電圧を用いてデジタル式にＣｍｉｎとＣｍａｘの間で切り換えられる静電容量を有するバラクタとして動作することができる。
【００４０】
可動プレートを製作するのに用いられるＭＥＭＳプロセス技術次第で、実現可能な可動プレートのサイズに限界がある可能性がある。複数の可動プレートを使用することにより、静電容量のより大きな調整範囲および他の利点を得ることができる。
【００４１】
図９は、支柱９７０の下に複数の可動プレート９４０が形成されている調整可能なＭＥＭＳ共振器９００の例示的設計の上面図を示す。一般に、支柱９７０の下に任意数の可動プレート９４０を形成することができる。実現可能な可動プレート９４０の数は、支柱９７０のサイズ／面積および各可動プレート９４０のサイズに左右され得る。各可動プレート９４０は、（ｉ）可動プレートに対する直流電圧を変化させることにより連続的に移動されるか、または（ｉｉ）可動プレートに対する直流電圧を切り換えることによりデジタル式に移動されてもよい。可動プレート９４０がより多ければ、静電容量のより大きな調整範囲をもたらすことができ、その結果としてＭＥＭＳ共振器９００のより大きな調整範囲が可能になる。可動プレート９４０がより多ければ、より大きな静電容量をもたらすこともでき、これによってＭＥＭＳ共振器９００のより低い共振周波数が可能になり得る。
【００４２】
図１から図４は、チューナブルフィルタなど様々な回路ブロックを実施するために使用され得る１つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１００を示す。例えば帯域外信号のより大きな減衰といったより優れた性能を得るために、チューナブルフィルタは、複数の調整可能なＭＥＭＳ共振器でも実施することができる。
【００４３】
図１０は、チューナブルフィルタに使用され得る、４つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃおよび１０００ｄの配列の例示的設計の上面図を示す。この例示的設計では、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００が、支柱１０７０のまわりに形成されて側壁１０７２によって囲まれているキャビティ１０８０を有する。図１０には示されていないが、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００は、支柱１０７０の上に形成されて共振周波数を調節するのに使用される１つまたは複数の可動プレートを有してもよい。それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００用のキャビティ１０８０の表面は、例えば図１から図４に示されるように、金属層で覆われていてもよい．これらのＭＥＭＳ共振器間でＲＦ信号を通すために、隣接したＭＥＭＳ共振器の側壁を覆う金属層に開口１０８２が形成されてもよい。第１のＲＦ導体ライン（図１０には示されていない）からの入力ＲＦ信号を結合するために、ＭＥＭＳ共振器１０００ｃの下部分を覆う金属層に開口１０８４が形成されてもよい。第２のＲＦ導体ライン（図１０には示されていない）からの出力ＲＦ信号を結合するために、ＭＥＭＳ共振器１０００ｄの下部分を覆う金属層に開口１０８６が形成されてもよい。
【００４４】
一般に、調整可能なＭＥＭＳ共振器は、上部分および下部分を有して実施され得る。下部分は、可動プレート（例えばＭＥＭＳスイッチで実施される）およびバイアス回路を含むことができる。上部分は、キャビティおよび支柱を有してもよい。共振周波数を操作するために、キャビティが誘電材料で満たされてもよい。可動プレートを作動させることにより、キャビティ内部の電界が変化して、キャビティの共振周波数およびインピーダンスも変化することになる。
【００４５】
調整可能なＭＥＭＳ共振器は、ＲＦ信号経路から独立した可動プレートを作動させるのにバイアス回路を利用する。これによって、調整可能なＭＥＭＳ共振器は、例えば２ワットを超える大電力を扱うことが可能になり得る。キャビティ内部の大きな共振電界は、バイアス回路および外部環境から絶縁されている。これによって、高いＱの共振を実現することができる。可動プレートはキャビティの内部に配置されるが、バイアス回路はキャビティの外部に配置される。これによって、可動プレートの封止および実装上の問題の回避が可能になる。バイアス回路によるエネルギー損も低減される。圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）ならびに表面弾性波（ＳＡＷ）のフィルタおよび送受切換器の代わりに、調整可能なＭＥＭＳ共振器を使用することができる。
【００４６】
本明細書で説明された調整可能なＭＥＭＳ共振器は、無線通信デバイス、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、手持ち型デバイス、無線通信モデム、ラップトップコンピュータ、コードレス電話、放送受信器、ブルートゥースデバイス、家電デバイスなどの様々な電子デバイスに使用され得る。理解しやすいように、携帯電話または他の何らかのデバイスであり得る無線通信デバイスにおける調整可能なＭＥＭＳ共振器の使用が以下で説明される。
【００４７】
図１１は、無線通信デバイス１１００の例示的設計のブロック図を示す。この例示的設計では、無線通信デバイス１１００は、データプロセッサ１１１０およびトランシーバ１１２０を含んでいる。トランシーバ１１２０は、双方向無線通信に対応する送信器１１３０および受信器１１５０を含む。一般に、無線通信デバイス１１００は、任意数の通信システムおよび任意数の周波数帯用に、任意数の送信器および任意数の受信器を含むことができる。
【００４８】
送信経路では、データプロセッサ１１１０が、送信されるデータを処理して、送信器１１３０にアナログ出力信号を供給する。送信器１１３０の内部で、アナログ出力信号は、増幅器（Ａｍｐ）１１３２によって増幅され、デジタルアナログ変換によってもたらされる像を除去するためにローパスフィルタ１１３４によってフィルタリングされ、可変利得増幅器（ＶＧＡ）１１３６によって増幅され、ミクサ１１３８によってベースバンドからＲＦへアップコンバートされる。アップコンバートされた信号は、周波数アップコンバージョンによってもたらされた像を除去するためにフィルタ１１４０によってフィルタリングされ、電力増幅器（ＰＡ）１１４２によってさらに増幅され、送受切換器／スイッチ１１４４によってルーティングされて、アンテナ１１４６を介して送信される。フィルタ１１４０は、ＰＡ １１４２の前段（図１１に示されるように）またはＰＡ １１４２の後段に配置されてもよい。
【００４９】
受信経路では、アンテナ１１４６が基地局から信号を受信し、この信号が、アンテナ１１４６から供給され、送受切換器／スイッチ１１４４によってルーティングされて受信器１１５０に供給される。受信器１１５０の内部で、受信された信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１１５２によって増幅され、バンドパスフィルタ１１５４によってフィルタリングされ、ミクサ１１５６によってＲＦからベースバンドへダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は、ＶＧＡ １１５８によって増幅され、ローパスフィルタ１１６０によってフィルタリングされ、増幅器１１６２によって増幅されて、データプロセッサ１１１０に供給されるアナログ入力信号が得られる。
【００５０】
図１１は、直接変換構成を実施する送信器１１３０および受信器１１５０を示し、この構成は、１段で、ＲＦとベースバンドの間で信号を周波数変換する。送信器１１３０および／または受信器１１５０は、スーパーヘテロダイン構成を実施することもでき、この構成は、複数段で、ＲＦとベースバンドの間で信号を周波数変換する。
【００５１】
送信局部発振器（ＴＸ ＬＯ）の発生器１１７０は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１７２から発振器信号を受け取り、ミクサ１１３８にＴＸ ＬＯ信号を供給する。位相ロックループ（ＰＬＬ）１１７４は、データプロセッサ１１１０から制御情報を受け取り、ＶＣＯ １１７２に制御信号を供給して、適切な周波数でＴＸ ＬＯ信号を得る。受信ＬＯ（ＲＸ ＬＯ）の発生器１１８０は、ＶＣＯ １１８２から発振器信号を受け取り、ミクサ１１５６にＲＸ ＬＯ信号を供給する。ＰＬＬ １１８４は、データプロセッサ１１１０から制御情報を受け取り、ＶＣＯ １１８２に制御信号を供給して、適切な周波数でＲＸ ＬＯ信号を得る。
【００５２】
図１１は例示的トランシーバの設計を示す。一般に、送信器１１３０および受信器１１５０における信号の調節は、増幅器、フィルタ、ミクサ、などの１つまたは複数の段によって遂行されてもよい。これらの回路ブロックは、図１１に示される構成とは異なって構成されてもよい。さらに、図１１に示されていない他の回路ブロックも、送信器および受信器における信号調節に使用され得る。図１１のいくつかの回路ブロックは、省略されてもよい。トランシーバ１１２０のすべてまたは一部分は、アナログ集積回路（ＩＣ）、ＲＦ ＩＣ（ＲＦＩＣ）、混合信号のＩＣなどで実施され得る。
【００５３】
データプロセッサ１１１０は、例えば送信データおよび受信データに対する処理といった、無線通信デバイス１１００に関する様々な機能を遂行することができる。メモリ１１１２は、データプロセッサ１１１０向けのプログラムコードおよびデータを記憶することができる。データプロセッサ１１１０は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または他のＩＣで実施され得る。
【００５４】
図１１に示されるように、送信器および受信器は様々なアナログ回路を含むことができる。各アナログ回路は、様々な方法で実施され、本明細書で説明された１つまたは複数の調整可能なＭＥＭＳ共振器を含むことができる。例えば、調整可能なＭＥＭＳ共振器は、フィルタ１１４０、フィルタ１１５４、送受切換器１１４４、ＶＣＯ １１７２、ＶＣＯ １１８２などに使用され得る。
【００５５】
図１２は、２つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａおよび１２２０ｂで実施されたチューナブルフィルタ１２００の例示的設計の概略図を示す。チューナブルフィルタ１２００は、無線通信デバイス１１００において、フィルタ１１４０、送受切換器１１４４、フィルタ１１５４、および／または他のフィルタに使用されてもよい。チューナブルフィルタ１２００の内部で、変圧器１２１０は、ＲＦ導体と調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａの間の結合をモデル化したものであり、例えば図１のＲＦ開口１４２または図１０のＲＦ開口１０８４をモデル化したものである。変圧器１２１０は、１次巻線１２１２の一端で入力信号Ｖｉｎを受け取り、ノードＡに結合された２次巻線１２１４の一端を有する。巻線１２１２および１２１４の他端は、回路のアースに結合されている。ノードＡと回路のアースの間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａが結合される。インダクタ１２２８は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａと１２２０ｂの間の結合（例えば図１０のＲＦ開口１０８２）をモデル化したものであり、ノードＡとノードＢの間に結合される。ノードＢと回路のアースの間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ｂが結合される。変圧器１２３０は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ｂとＲＦ導体の間の結合をモデル化したものである。変圧器１２３０は、１次巻線１２３２の一端がノードＢに結合されており、２次巻線１２３４の一端が出力信号Ｖｏｕｔを供給する。巻線１２３２および１２３４の他端は、回路のアースに結合されている。
【００５６】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａおよび１２２０ｂは、それぞれが、例えば図１から図４に示されるように実施されてもよい。図１２に示されるように、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０は、インダクタ１２２４と並列結合されたバラクタ１２２２でモデル化され得る。以下で説明されるように、チューナブルフィルタ１２００は、バンドパス周波数応答を有することができる。通過帯域の中心周波数は、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０のバラクタ１２２２の静電容量を調節することにより変化させることができる。
【００５７】
図１３は、図１２のチューナブルフィルタ１２００の周波数応答のグラフを示す。グラフ１３１２は、各ＭＥＭＳ共振器１２２０のバラクタ１２２２に関してＣｍａｘが選択されたチューナブルフィルタ１２００の周波数応答を示す。グラフ１３１４は、各ＭＥＭＳ共振器１２２０のバラクタ１２２２に関してＣｍｉｎが選択されたチューナブルフィルタ１２００の周波数応答を示す。図１３に示されるように、チューナブルフィルタ１２００に関して、約８５０ＭＨｚ（セルラー帯域）から１９００ＭＨｚ（ＰＣＳ帯域）までの広い調整範囲が実現され得る。さらに、８５０ＭＨｚに対して約１５０の高いＱを得ることができ、１９００ＭＨｚに対して約２５０の高いＱを得ることができる。
【００５８】
一般に、チューナブルフィルタは、任意数の調整可能なＭＥＭＳ共振器で実施され得る。より鋭いロールオフ、より高いＱ、より大きな帯域外除去などをもたらすように、より多くのＭＥＭＳ共振器を使用することができる。
【００５９】
図１４は、２つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ａおよび１４２０ｂで実施された発振器１４００の例示的設計の概略図を示す。発振器１４００は、図１１の無線通信デバイス１１００の発振器１１７２、発振器１１８２、および／または他の発振器に使用することができる。発振器１４００は、ＶｏｓｃｐおよびＶｏｓｃｎの信号を含む差動の発振器信号の信号増幅をもたらす増幅器１４１０を含む。増幅器１４１０は、ソースがノードＺに結合されているＮチャンネル金属酸化膜半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタ１４１２および１４１４を含む。ＮＭＯＳトランジスタ１４１２のドレインは、ノードＸに結合されており、ゲートはノードＹに結合されている。ＮＭＯＳトランジスタ１４１４のドレインは、ノードＹに結合されており、ゲートはノードＸに結合されている。したがってＮＭＯＳトランジスタ１４１２と１４１４は交差結合されている。ノードＺと回路のアースの間に電流源１４０８が結合され、ＮＭＯＳトランジスタ１４１２および１４１４に対してバイアス電流Ｉｂｉａｓを供給する。信号ＶｏｓｃｐはノードＸを通って供給され、信号ＶｏｓｃｎはノードＹを通って供給される。
【００６０】
ノードＸと電源電圧Ｖｄｄの間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ａが結合される。ノードＹと電源電圧の間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ｂが結合される。調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ａおよび１４２０ｂは、それぞれが、例えば図１から図４に示されるように実施されてもよい。図１４に示されるように、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０は、インダクタ１４２４と並列結合されたバラクタ１４２２でモデル化され得る。発振器１４００の発振周波数は、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０のバラクタ１４２２の静電容量を調節することにより変化させることができる。
【００６１】
一般に、ＭＥＭＳ共振器は第１の部分および第２の部分を備えることができる。第１の部分（例えば図１の上部分１６０）は、キャビティおよび支柱を備えてもよい。第２の部分（例えば図１の下部分１１０）は、第１の部分に対合され、支柱の下に位置する可動プレートを備えてもよい。ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、可動プレートは、直流電圧によって機械的に移動され得る。第２の部分は、可動プレートの下に形成されて直流電圧を印加される電極を備えてもよい。
【００６２】
例示的設計では、例えば図３に示されるように、キャビティは矩形の形状を有してもよく、第１の部分に形成された４つの側壁によって囲まれてもよい。４つの側壁は、例えば、やはり図３に示されるように、性能を改善するために丸い隅部を有してもよい。別の例示的設計では、例えば図４に示されるように、キャビティは円形の形状を有してもよく、第１の部分に形成された円形の側壁によって囲まれてもよい。さらに別の例示的設計では、キャビティは任意形状の輪郭を有してもよく、第１の部分に形成された任意形状の輪郭壁によって囲まれてもよい。すべての例示的設計に関して、キャビティは、空でよく、あるいは誘電材料で満たされてもよい。
【００６３】
例えば図３および図４に示されるように、支柱は、キャビティの中央に位置してもよい。例示的設計では、例えば図３に示されるように、支柱は、丸い隅部を有する矩形の形状を有してもよい。別の例示的設計では、例えば図４に示されるように、支柱は円形の形状を有してもよい。さらに別の例示的設計では、支柱は任意の輪郭形状を有してもよい。第１の部分は、キャビティ内に形成された１つまたは複数の追加の支柱をさらに備えてもよい。
【００６４】
例示的設計では、例えば図５に示されるように、可動プレートは、アンカーを介して第２の部分に取り付けられて片持ち梁として動作してもよい。別の例示的設計では、例えば図６に示されるように、可動プレートは、第１および第２のアンカーを介して第２の部分に取り付けられてブリッジとして動作してもよい。可動プレートは、ＭＥＭＳスイッチまたは他の何らかのＭＥＭＳ構造体を用いる他のやり方でも実施され得る。例示的設計では、例えば図９に示されるように、第２の部分は、支柱の下に配置された少なくとも１つの追加の可動プレートをさらに備えてもよい。ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、それぞれの追加の可動プレートは、それぞれの直流電圧によって機械的に移動され得る。
【００６５】
例示的設計では、例えば図１に示されるように、第２の部分は、基板、基板の上に形成された誘電体層、および誘電体層の上に形成された金属層を備えてもよい。第２の部分は、第１の部分と対向する表面上を金属層（例えば金属層１３０）で覆われてもよい。第１の部分も、第２の部分と対向する表面上を金属層（例えば金属層１９０）で覆われてもよい。
【００６６】
例示的設計の１つでは、誘電体層（例えば図８の誘電体層１８６）は、支柱と可動プレートの間の第１の部分上の金属層の上に形成されてもよい。別の例示的設計では、少なくとも１つの誘電体スペーサ（例えば図７の誘電体スペーサ１８２および１８４）が、可動プレートの少なくとも１つの面に形成されてもよく、第１の部分の金属層に対する可動プレートの短絡を防止するのに使用されてもよい。さらに別の例示的設計では、第１の部分上で可動プレートと金属層の間には、誘電体層またはスペーサが形成されない。
【００６７】
別の態様では、例えば図１２に示されるように、装置は、入力信号を受け取って出力信号を供給するフィルタを備えてもよい。このフィルタは、少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器を備えることができる。各ＭＥＭＳ共振器は、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有することができる。このフィルタは、例えば図１３に示されるように、各ＭＥＭＳ共振器の共振周波数に基づいて決定され得る調整可能な周波数応答を有することができる。
【００６８】
例示的設計では、このフィルタは、例えば図１から図４に示されるように、１つのＭＥＭＳ共振器を備えてもよい。別の例示的設計では、例えば図１０および図１２に示されるように、このフィルタは、共振器間結合によって互いに結合された複数のＭＥＭＳ共振器を備えてもよい。例示的設計の１つでは、各ＭＥＭＳ共振器が、第１の部分（例えば図１の上部分１６０）および第２の部分（例えば図１の下部分１１０）を備えてもよい。第１の部分は、キャビティおよび支柱を備えてもよい。第２の部分は、第１の部分に対合されてもよく、支柱の下に配置された可動プレートを備えてもよい。ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、可動プレートは、直流電圧によって機械的に移動され得る。
【００６９】
例示的設計の１つでは、例えば図１１に示されるように、装置は無線通信デバイスであり得る。このフィルタは、所望の信号を通し、好ましくない信号およびノイズを減衰させるように、無線通信デバイスの送信器または受信器に使用することができる。このフィルタは、他の電子部品デバイスにも使用することができる。
【００７０】
さらに別の態様では、装置は、発振器信号を発生する発振器を備えてもよい。この発振器は、例えば図１４に示されるように、（ｉ）発振器信号を増幅するための増幅器、および（ｉｉ）増幅器に結合された少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器を備えてもよい。各ＭＥＭＳ共振器は、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有することができる。この発振器は、各ＭＥＭＳ共振器の共振周波数に基づいて決定され得る調整可能な発振周波数を有することができる。
【００７１】
例示的設計では、この増幅器は、（ｉ）発振器信号の非反転信号を増幅するための第１のトランジスタ（例えばＮＭＯＳトランジスタ１４１２）、および（ｉｉ）発振器信号の反転信号を増幅するための第２のトランジスタ（例えばＮＭＯＳトランジスタ１４１４）を備えてもよい。この少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器は、（ｉ）第１のトランジスタに結合された第１のＭＥＭＳ共振器（例えばＭＥＭＳ共振器１４２０ａ）、および（ｉｉ）第２のトランジスタに結合された第２のＭＥＭＳ共振器（例えばＭＥＭＳ共振器１４２０ｂ）を備えてもよい。各ＭＥＭＳ共振器は、前述のように実施することができる。
【００７２】
例示的設計の１つでは、例えば図１１に示されるように、装置は無線通信デバイスであり得る。発振器信号は、無線通信デバイスの送信器または受信器用のＬＯ信号を発生するのに使用され得る。この発振器は、他の電子デバイスにも使用することができる。
【００７３】
図１５は、ＭＥＭＳ共振器を動作させるプロセス１５００の例示的設計を示す。可動プレートおよびキャビティを備えるＭＥＭＳ共振器の電極に直流電圧を印加してもよい（ブロック１５１２）。ＭＥＭＳ共振器の可動プレートを機械的に移動してＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、直流電圧を変化させてもよい（ブロック１５１４）。例示的設計の１つでは、直流電圧は、（ｉ）ＭＥＭＳ共振器の最大共振周波数を得る第１の値、または（ｉｉ）ＭＥＭＳ共振器の最小共振周波数を得る第２の値のいずれかに設定されてもよい。別の例示的設計では、直流電圧は、第１の値と第２の値の間の値に調節されてもよい。一般に、直流電圧は、２つ以上の個別のステップまたは連続的なやり方で変化させてもよい。ＲＦ信号は、ＭＥＭＳ共振器のキャビティから受け取られ得る（ブロック１５１６）。
【００７４】
本明細書に説明された調整可能なＭＥＭＳ共振器は、当技術分野で知られている様々なＭＥＭＳ処理技術で製作することができる。これらの調整可能なＭＥＭＳ共振器は、基板（例えばガラスまたはシリコン基板）上に製作することができ、適切なパッケージの中にカプセル化され得る。調整可能なＭＥＭＳ共振器を有する基板も、半導体ＩＣダイと一緒にパッケージ化され得る。これらの調整可能なＭＥＭＳ共振器は、半導体プロセス技術を用いて、半導体ＩＣ（例えばＣＭＯＳ ＩＣ）上に製作することができる。
【００７５】
本明細書に説明された調整可能なＭＥＭＳ共振器を実施する装置は、スタンドアローンのデバイスでよく、あるいはより大きなデバイスの一部分でもよい。デバイスは、（ｉ）スタンドアローンのＩＣパッケージ、（ｉｉ）データおよび／または命令を記憶するためのメモリＩＣを含み得る１つまたは複数のＩＣパッケージの組、（ｉｉｉ）ＲＦ受信器（ＲＦＲ）またはＲＦ送信器／受信器（ＲＴＲ）などのＲＦＩＣ、（ｉｖ）移動局モデム（ＭＳＭ）などのＡＳＩＣ、（ｖ）他のデバイスの中に埋め込まれ得るモジュール、（ｖｉ）受信器、携帯電話、無線通信デバイス、送受話器、または移動車、（ｖｉｉ）同様なものであり得る。
【００７６】
１つまたは複数の例示的設計では、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれの任意の組合せで実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、これらの機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に蓄積されるかまたは伝送され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータの記憶媒体とコンピュータプログラムをある場所から別の場所に転送するのを容易にする任意の媒体を含む通信媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体でよい。限定するものではない一例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で搬送するかまたは記憶するために用いることができ、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。また、いかなる接続も、適切にコンピュータ可読媒体と称される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術を用いて、ウェブサイト、サーバ、または他の遠方のソースから伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、ＤＳＬ、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用される磁気ディスクおよび光ディスク（Ｄｉｓｋ ａｎｄ ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイディスクを含み、磁気ディスクが、通常、データを磁気的に再現するのに対して、光ディスクはレーザを用いてデータを光学的に再現する。上記のものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００７７】
本開示の以前の説明は、いかなる当業者も本開示を作製するかまたは用いることを可能にするために提供されている。本開示に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかになるはずであり、本明細書に定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に説明された実例および設計に限定されるようには意図されておらず、本明細書に開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲を認められるべきである。
【符号の説明】
【００７８】
１００ ＭＥＭＳ共振器
１１０ 下部分
１２０ 基板
１２０ ＲＦ導体ライン
１２２ 直流導体ライン
１２４ 直流導体ライン
１２８ 誘電体層
１３０ 金属層
１３４ バイアス用電極
１３６ 間隙
１４０ 可動プレート
１４２ 開口
１４４ アンカー
１４６ アンカー
１４８ アンカー
１６０ 上部分
１７０ 支柱
１７０ａ 支柱
１７０ｂ 支柱
１７２ 側壁
１７２ａ 側壁
１７２ｂ 側壁
１８０ キャビティ
１８０ａ キャビティ
１８０ｂ キャビティ
１８２ 誘電体スペーサ
１８４ 誘電体スペーサ
１８６ 誘電体スペーサ
１９０ 金属層
１９２ バラクタ
９００ ＭＥＭＳ共振器
９４０ 可動プレート
９７０ 支柱
９７２ 側壁
９８０ キャビティ
１０００ ＭＥＭＳ共振器
１０００ａ ＭＥＭＳ共振器
１０００ｂ ＭＥＭＳ共振器
１０００ｃ ＭＥＭＳ共振器
１０００ｄ ＭＥＭＳ共振器
１０７０ 支柱
１０７２ 側壁
１０８０ キャビティ
１０８２ 開口
１０８４ 開口
１０８６ 開口
１１００ 無線通信デバイス
１１１０ データプロセッサ
１１１２ メモリ
１１２０ トランシーバ
１１３０ 送信器
１１３２ 増幅器
１１３４ ローパスフィルタ
１１３６ 可変利得増幅器
１１３８ ミクサ
１１４０ フィルタ
１１４２ 電力増幅器
１１４４ 送受切換器／スイッチ
１１４６ アンテナ
１１５０ 受信器
１１５２ 低雑音増幅器
１１５４ バンドパスフィルタ
１１５６ ミクサ
１１５８ 可変利得増幅器
１１６０ ローパスフィルタ
１１６２ 増幅器
１１７０ ＴＸ ＬＯ発生器
１１７２ 電圧制御発振器
１１７４ 位相ロックループ
１１８０ ＲＸ ＬＯ発生器
１１８２ 電圧制御発振器
１１８４ 位相ロックループ
１２００ チューナブルフィルタ
１２１０ 変圧器
１２１２ １次巻線
１２１４ ２次巻線
１２２０ａ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１２２０ｂ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１２２２ バラクタ
１２２４ インダクタ
１２２８ インダクタ
１２３０ 変圧器
１２３２ １次巻線
１２３４ ２次巻線
１３１２ バラクタ１２２２の静電容量が最大のときのチューナブルフィルタ１２００の周波数応答
１３１４ バラクタ１２２２の静電容量が最小のときのチューナブルフィルタ１２００の周波数応答
１４００ 発振器
１４０８ 電流源
１４１０ 増幅器
１４１２ ＮＭＯＳトランジスタ
１４１４ ＮＭＯＳトランジスタ
１４２０ａ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１４２０ｂ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１４２２ バラクタ
１４２４ インダクタ
１５００ プロセス
１５１２ ブロック
１５１４ ブロック
１５１６ ブロック
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に電子部品に関し、より詳細には微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳは、機械的可動部品を有する小型電気機械デバイスを形成するのに用いられる技術である。これらのデバイスは、共振器、スイッチ、可変コンデンサ（バラクタ）、インダクタなどの様々な無線周波数（ＲＦ）回路素子を実施するのに使用され得る。ＭＥＭＳデバイスは、より高いＱ、より小さな挿入損失、より優れた線形性など、他の方法で製作されたＲＦ回路素子に勝るいくつかの利点を有する可能性がある。
【０００３】
ＭＥＭＳ共振器は、共振周波数と称することができる特定の周波数で共振することができるＭＥＭＳデバイスである。ＭＥＭＳ共振器は、当技術分野で知られている様々な構造体を使用して実施され得る。ＭＥＭＳ共振器の所望の共振周波数を得るために、特定の構造および適切な寸法が選択されてもよい。
【０００４】
ＭＥＭＳ共振器は、小さなＲＦ信号を用いる低出力の用途向けに使用され得る。この場合、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数は、ＲＦ信号による過度の影響を免れることができる。しかし、無線通信デバイスの送信器などの高出力用途については、ＲＦ信号が大きいことがある。大きなＲＦ信号がＭＥＭＳ共振器に与えられると、ＲＦ信号によってＭＥＭＳ共振器の共振周波数が変化する可能性があり、このことは一般に望ましくない。大きなＲＦ信号を扱うことができるＭＥＭＳ共振器が望ましいことになる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】調整可能なＭＥＭＳ共振器の断面図である。
【図２】調整可能なＭＥＭＳ共振器の断面図である。
【図３】調整可能なＭＥＭＳ共振器のキャビティ形状を示す図である。
【図４】調整可能なＭＥＭＳ共振器のキャビティ形状を示す図である。
【図５】調整可能なＭＥＭＳ共振器用の可動プレートの例示的設計を示す図である。
【図６】調整可能なＭＥＭＳ共振器用の可動プレートの例示的設計を示す図である。
【図７】可動プレートの短絡を防止するためのスペーサの使用を示す図である。
【図８】可動プレートの短絡を防止するためのスペーサの使用を示す図である。
【図９】複数の可動プレートを有する調整可能なＭＥＭＳ共振器を示す図である。
【図１０】４つの調整可能なＭＥＭＳ共振器の配列を示す図である。
【図１１】無線通信デバイスのブロック図である。
【図１２】調整可能なＭＥＭＳ共振器で実施されたチューナブルフィルタを示す図である。
【図１３】チューナブルフィルタの周波数応答を示す図である。
【図１４】調整可能なＭＥＭＳ共振器で実施された発振器を示す図である。
【図１５】ＭＥＭＳ共振器を操作するプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
「例示的」という単語は、本明細書では「実例、例、または具体例として役立つ」ことを意味するのに用いられる。本明細書で「例示的」として説明されるいかなる設計も、必ずしも他の設計より好ましい、または有利であるものと解釈されるべきではない。
【０００７】
調節可能な共振周波数を有し、大きなＲＦ信号を扱うことができる調整可能なＭＥＭＳ共振器のいくつかの例示的設計が、本明細書で説明される。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、直流（ＤＣ）電圧で機械的可動部を調節することによって変化させることができる共振周波数を有するＭＥＭＳ共振器である。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、２つ以上の端子（すなわち電極）を含むことができる。第１の端子にＲＦ信号が与えられてもよく、第２の端子に直流電圧が印加されてもよい。直流電圧は、ＭＥＭＳ共振器内のプレートを機械的に移動させることができ、次いで、このことにより、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節することができる。本明細書で説明される調整可能なＭＥＭＳ共振器は、チューナブルフィルタ、発振器などの様々な回路に使用され得る。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、無線通信デバイスの送信器などの高出力用途にも使用することができる。調整可能なＭＥＭＳ共振器は、大きなＲＦ信号を扱うことができ、大きなＲＦ信号による共振周波数の変化が小さなものであり得る。
【０００８】
図１は、大きなＲＦ信号を扱うことができる調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の例示的設計の断面図を示す。調整可能なＭＥＭＳ共振器１００は、下部分１１０および上部分１６０を含む。図１は、下部分１１０から離脱している上部分１６０を示す。
【０００９】
図２は、上部分１６０が下部分１１０と対合される調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の断面図を示す。通常動作を通じてこの構成となる。
【００１０】
図３は、矩形のキャビティ１８０ａを有する、図１および図２の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の例示的設計の上面図を示す。図１および図２の断面図は、図３のＸ−Ｘ’ラインに沿って得られたものである。矩形のキャビティで、より高いレイアウト効率を実現することができ、また、より多くの矩形のキャビティを有するＭＥＭＳ共振器を、所与の領域に製作することができる。矩形のキャビティ１８０ａの丸い隅部および支柱１７２ａの丸い隅部を有することにより、ＭＥＭＳ共振器１００のＱを改善することができる。
【００１１】
図４は、円形のキャビティ１８０ｂを有する、図１および図２の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の別の例示的設計の上面図を示す。図１および図２の断面図は、図４のＸ−Ｘ’ラインに沿って得られたものである。円形のキャビティを有するＭＥＭＳ共振器１００については、より高いＱを得ることができる。
【００１２】
戻って図１を参照すると、下部分１１０は基板１２０を含み、基板１２０の上に、様々な構造体、層、および導体を形成することができる。基板１２０は、ガラス、シリコン、または他のいくつかの材料でよい。ガラスは、より優れた性能を有し、より低原価である。基板１２０の上部分に導体ライン１２２を形成することができ、ＲＦ信号を搬送するのに使用され得る。基板１２０の上部分に導体ライン１２４をも形成することができ、直流電圧を搬送するのに使用され得る。導体ライン１２４は、下部分１１０の中心部分の上で基板１２０の頂面上に形成され得る電極１３４に結合してもよい。電極１３４は、バイアス用電極、パッドなどとも称することができる。ライン１２２および１２４ならびに電極１３４は、金属または他の何らかの導電材料が形成されてもよい。誘電体層１２８が、基板１２０の頂面の全体または一部分を覆ってもよい。金属層１３０が、下部分１１０の中心部分を除く基板１２０の大部分の頂面の上で、誘電体層１２８の上部分上に形成されてもよい。
【００１３】
電極１３４の上に可動プレート１４０が形成されてもよく、間隙１３６によって電極１３４から分離されてもよい。以下で説明されるように、プレート１４０はＭＥＭＳスイッチで実施されてもよく、金属または他の何らかの導電材料で形成されてもよい。プレート１４０は、機械的膜などとも称することができる。
【００１４】
上部分１６０はキャビティ１８０を含み、キャビティ１８０は、支柱１７０のまわりに形成されてもよく、また、側壁１７２で囲まれてもよい。支柱１７０は、下部分１１０で可動プレート１４０と整列されてもよい。キャビティ１８０の寸法は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の所望の共振周波数に基づいて選択されてもよい。上部分１６０の底面は、金属層１９０によって覆われてもよい。
【００１５】
キャビティ１８０の一部分において導体ライン１２２の一端の上で、金属層１３０に開口１４２が形成されてもよい。キャビティ１８０からのＲＦエネルギーは、開口１４２を介してライン１２２に結合され得る。ライン１２２上のＲＦ信号は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１００が接続されている他の回路素子に供給され得る。
【００１６】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１００は、以下のように動作する。上部分１６０は、通常動作の期間中、図２に示されるように下部分１１０に対合されてもよい。キャビティ１８０は金属でコーティングされており、エネルギーはキャビティの内部に閉じ込められる。キャビティ１８０の損失が小さいので、エネルギーはゆっくりと減衰する。キャビティ１８０内の共振周波数は、キャビティの寸法によって決定され得る。
【００１７】
支柱１７０の底部と可動プレート１４０の間に可変コンデンサ（バラクタ）１９２が形成され得る。調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数は、バラクタ１９２の静電容量を変化させることにより、調節または調整され得る。可動プレート１４０を、図１および図２に示されている通常の静止位置から下へ移動させるために、基板１２０上の電極１３４に直流電圧を印加してもよい。直流電圧をより大きくすると、プレート１４０が電極１３４に向かう下方への移動量がより大きくなり、次いで、バラクタ１９２の静電容量がより小さくなり、したがって、ＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数がより高くなり得る。反対に、直流電圧をより小さく（例えばゼロボルトに）すると、プレート１４０が静止位置に近づくことになり、次いで、バラクタ１９２の静電容量がより大きくなり、したがってＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数が低下し得る。
【００１８】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数は、様々なやり方で制御され得る。所望の共振周波数を得るように、キャビティ１８０の幅ａ、長さｂ、および高さｈを選択することができる。Ｔａｂｌｅ １（表１）は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の２つの例示的設計を示しており、寸法はミリメートル（ｍｍ）で与えられ、共振周波数はメガヘルツ（ＭＨｚ）で与えられている。キャビティ１８０向けの別の寸法で、別の共振周波数およびＱを得ることができる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
バラクタ１９２は、所望の公称共振周波数を得るように設計されてもよい。共振周波数を操作する（例えば低下させる）ために、キャビティ１８０は、誘電材料で満たされてもよい。所望の共振周波数を得るために、キャビティ１８０内に複数の支柱も形成されてもよい。各支柱には、その支柱向けのバラクタを形成する、関連する可動プレートがあってもなくてもよい。
【００２１】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数は、プレート１４０を直流電圧で機械的に移動させ、次いで、これによってバラクタ１９２の静電容量を変化させることにより、変化させることができる。ＭＥＭＳ共振器１００の調整範囲は、そのＭＥＭＳ共振器向けに達成可能な共振周波数の範囲である。調整範囲は、バラクタ１９２の設計次第であり得る。
【００２２】
図５は、図１から図４の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００内の可動プレート１４０の例示的設計を示す。この例示的設計では、可動プレート１４０は、片持ち梁構造を有するＭＥＭＳスイッチで実施されている。下部分１１０の中心部分の１つの面に、誘電材料または導電材料でアンカー１４４が形成されてもよい。次いで、アンカー１４４の上に可動プレート１４０が形成されて、金属層に接続され得る。可動プレート１４０は、電極１３４に直流電圧を印加することにより電極１３４に向かって機械的に移動され得る片持ち梁として働くことができる。
【００２３】
可動プレート１４０と誘電体層１２８の間の距離は、ｇで示され得る。可動プレート１４０と支柱１７０を覆う金属層１９０の間の距離は、ｄで示され得る。最大の静電容量Ｃｍａｘは、可動プレート１４０が、（図５に示されるように）金属層１９０からｄの距離の静止位置にあるとき得られる。最小の静電容量Ｃｍｉｎは、可動プレート１４０が、金属層１９０からｄ＋ｇの距離に移動して誘電体層１２８に接しているとき得られる。最大の静電容量は次式で示され、
【００２４】
【数１】
【００２５】
また、最小の静電容量は次式で示すことができ、
【００２６】
【数２】
【００２７】
ここで、ε０は空気の比誘電率であり、εｒはプレート１４０と金属層１９０の間の誘電材料（図５には示されていない）の比誘電率であり、Ａはプレート１４０の面積である。
【００２８】
静電容量の調整範囲は、次式で示すことができる。
【００２９】
【数３】
【００３０】
プレート１４０と金属層１９０の間の空間が空気で満たされている（すなわち誘電材料がない）場合、εｒ＝１であり、静電容量の調整範囲は距離ｄおよびｇ次第であり得る。（ｉ）可動プレート１４０と誘電体層１２８の間の距離ｇをより大きくし、かつ／または（ｉｉ）可動プレート１４０と金属層１９０の間の距離ｄをより小さくすることによって、より大きな静電容量調整範囲を得ることができる。プレート１４０と金属層１９０の間の空間をεｒ＞１を有する誘電材料で満たすことによっても、より大きな静電容量調整範囲を得ることができる。
【００３１】
図６は、図１から図４の調整可能なＭＥＭＳ共振器１００内の可動プレート１４０の別の例示的設計を示す。この例示的設計では、可動プレート１４０は、ブリッジ構造を有するＭＥＭＳスイッチで実施される。ブリッジ構造は、両持ち梁構造とも称することができる。２つのアンカー１４６および１４８は、下部分１１０の中心部分の両側に形成されてもよい。次いで、アンカー１４６および１４８の上に可動プレート１４０が形成されてもよく、電極１３４に直流電圧を印加することにより電極１３４に向かって機械的に移動され得るブリッジとして働くことができる。
【００３２】
可動プレート１４０と誘電体層１２８の間の距離は、ｇで示され得る。可動プレート１４０と支柱１７０を覆う金属層１９０の間の距離は、ｄで示され得る。最大の静電容量Ｃｍａｘは、可動プレート１４０が、（図６に示されるように）静止位置にあるとき得られ、最小の静電容量Ｃｍｉｎは、可動プレート１４０が移動して誘電体層１２８に接触したとき得られる。最大の静電容量は式（１）で示され、最小の静電容量は式（２）で示され得る。
【００３３】
図５および図６は、可動プレート１４０の２つの例示的設計により、ＭＥＭＳ共振器１００の調整が可能になることを示す。可動プレート１４０は、バラクタ１９２の静電容量を変化させるように機械的に移動することができる他のＭＥＭＳスイッチおよび／または他のＭＥＭＳ構造体でも実施され得る。
【００３４】
ＭＥＭＳ共振器１００のより大きな可変周波数範囲を得るために、より大きな静電容量調整範囲が望ましいものであり得る。式（１）から（３）に示されるように、下部分１１０の可動プレート１４０と上部分１６０の金属層１９０の間の距離ｄをより小さくすると、より大きな静電容量調整範囲を実現することができる。図１および図２に示されるように、下部分１１０と上部分１６０を別個に製作して、一緒に対合させることができる。可動プレート１４０が金属層１９０と接触するのを防止する一方で可動プレート１４０と金属層１９０の間の距離ｄを小さくするのに、いくつかの方法を用いることができる。
【００３５】
図７は、可動プレート１４０が金属層１９０と接触するのを防止するように誘電体スペーサを使用する例示的設計を示す。図７に示される例示的設計では、可動プレート１４０の両側で金属層１９０の上に誘電体スペーサ１８２および１８４が形成されてもよい。誘電体スペーサ１８２および１８４の高さｚは、ｚ≧ｄ＋ｇ＋ｔとなるように選択することができ、ｔは可動プレート１４０の厚さである。
【００３６】
図７に示されるように、上部分１６０の金属層１９０の上に誘電体スペーサ１８２および１８４を形成してもよい。別の例示的設計では、下部分１１０の金属層１３０の上に誘電体スペーサを形成してもよい。図７に示されるように、可動プレート１４０の両側に誘電体スペーサを形成することができる。別の例示的設計では、可動プレート１４０の１つの面にのみ誘電体スペーサを形成してもよい。
【００３７】
図８は、可動プレート１４０が金属層１９０と接触するのを防止するように誘電体スペーサを使用する別の例示的設計を示す。図８に示される例示的設計では、支柱１７０の下の金属層１９０の上に誘電体層１８６が形成されてもよい。誘電体スペーサ１８６の高さは、可動プレート１４０と金属層１９０の間の所望の距離ｄに等しく選択されてもよい。
【００３８】
図７および図８は、短絡を防止する一方で可動プレート１４０と金属層１９０の間の小さな距離を実現するのに（１つまたは複数の）誘電体スペーサを使用する例示的設計を示している。プレート１４０と金属層１９０の間の短絡のない小さな距離は、他のやり方でも得ることができる。
【００３９】
図１から図８は、支柱１７０の下に１つの可動プレート１４０が形成される例示的設計を示している。例示的設計の１つでは、可動プレート１４０は、電極１３４に直流電圧を印加して、ＣｍａｘとＣｍｉｎの間で連続的に調節され得る静電容量を有するバラクタとして動作することができる。バラクタの静電容量を調節することにより、ＭＥＭＳ共振器１００の共振周波数を変化させることができる。別の例示的設計では、可動プレート１４０は、直流電圧を用いてデジタル式にＣｍｉｎとＣｍａｘの間で切り換えられる静電容量を有するバラクタとして動作することができる。
【００４０】
可動プレートを製作するのに用いられるＭＥＭＳプロセス技術次第で、実現可能な可動プレートのサイズに限界がある可能性がある。複数の可動プレートを使用することにより、静電容量のより大きな調整範囲および他の利点を得ることができる。
【００４１】
図９は、支柱９７０の下に複数の可動プレート９４０が形成されている調整可能なＭＥＭＳ共振器９００の例示的設計の上面図を示す。一般に、支柱９７０の下に任意数の可動プレート９４０を形成することができる。実現可能な可動プレート９４０の数は、支柱９７０のサイズ／面積および各可動プレート９４０のサイズに左右され得る。各可動プレート９４０は、（ｉ）可動プレートに対する直流電圧を変化させることにより連続的に移動されるか、または（ｉｉ）可動プレートに対する直流電圧を切り換えることによりデジタル式に移動されてもよい。可動プレート９４０がより多ければ、静電容量のより大きな調整範囲をもたらすことができ、その結果としてＭＥＭＳ共振器９００のより大きな調整範囲が可能になる。可動プレート９４０がより多ければ、より大きな静電容量をもたらすこともでき、これによってＭＥＭＳ共振器９００のより低い共振周波数が可能になり得る。
【００４２】
図１から図４は、チューナブルフィルタなど様々な回路ブロックを実施するために使用され得る１つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１００を示す。例えば帯域外信号のより大きな減衰といったより優れた性能を得るために、チューナブルフィルタは、複数の調整可能なＭＥＭＳ共振器でも実施することができる。
【００４３】
図１０は、チューナブルフィルタに使用され得る、４つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃおよび１０００ｄの配列の例示的設計の上面図を示す。この例示的設計では、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００が、支柱１０７０のまわりに形成されて側壁１０７２によって囲まれているキャビティ１０８０を有する。図１０には示されていないが、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００は、支柱１０７０の上に形成されて共振周波数を調節するのに使用される１つまたは複数の可動プレートを有してもよい。それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１０００用のキャビティ１０８０の表面は、例えば図１から図４に示されるように、金属層で覆われていてもよい．これらのＭＥＭＳ共振器間でＲＦ信号を通すために、隣接したＭＥＭＳ共振器の側壁を覆う金属層に開口１０８２が形成されてもよい。第１のＲＦ導体ライン（図１０には示されていない）からの入力ＲＦ信号を結合するために、ＭＥＭＳ共振器１０００ｃの下部分を覆う金属層に開口１０８４が形成されてもよい。第２のＲＦ導体ライン（図１０には示されていない）からの出力ＲＦ信号を結合するために、ＭＥＭＳ共振器１０００ｄの下部分を覆う金属層に開口１０８６が形成されてもよい。
【００４４】
一般に、調整可能なＭＥＭＳ共振器は、上部分および下部分を有して実施され得る。下部分は、可動プレート（例えばＭＥＭＳスイッチで実施される）およびバイアス回路を含むことができる。上部分は、キャビティおよび支柱を有してもよい。共振周波数を操作するために、キャビティが誘電材料で満たされてもよい。可動プレートを作動させることにより、キャビティ内部の電界が変化して、キャビティの共振周波数およびインピーダンスも変化することになる。
【００４５】
調整可能なＭＥＭＳ共振器は、ＲＦ信号経路から独立した可動プレートを作動させるのにバイアス回路を利用する。これによって、調整可能なＭＥＭＳ共振器は、例えば２ワットを超える大電力を扱うことが可能になり得る。キャビティ内部の大きな共振電界は、バイアス回路および外部環境から絶縁されている。これによって、高いＱの共振を実現することができる。可動プレートはキャビティの内部に配置されるが、バイアス回路はキャビティの外部に配置される。これによって、可動プレートの封止および実装上の問題の回避が可能になる。バイアス回路によるエネルギー損も低減される。圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）ならびに表面弾性波（ＳＡＷ）のフィルタおよび送受切換器の代わりに、調整可能なＭＥＭＳ共振器を使用することができる。
【００４６】
本明細書で説明された調整可能なＭＥＭＳ共振器は、無線通信デバイス、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、手持ち型デバイス、無線通信モデム、ラップトップコンピュータ、コードレス電話、放送受信器、ブルートゥースデバイス、家電デバイスなどの様々な電子デバイスに使用され得る。理解しやすいように、携帯電話または他の何らかのデバイスであり得る無線通信デバイスにおける調整可能なＭＥＭＳ共振器の使用が以下で説明される。
【００４７】
図１１は、無線通信デバイス１１００の例示的設計のブロック図を示す。この例示的設計では、無線通信デバイス１１００は、データプロセッサ１１１０およびトランシーバ１１２０を含んでいる。トランシーバ１１２０は、双方向無線通信に対応する送信器１１３０および受信器１１５０を含む。一般に、無線通信デバイス１１００は、任意数の通信システムおよび任意数の周波数帯用に、任意数の送信器および任意数の受信器を含むことができる。
【００４８】
送信経路では、データプロセッサ１１１０が、送信されるデータを処理して、送信器１１３０にアナログ出力信号を供給する。送信器１１３０の内部で、アナログ出力信号は、増幅器（Ａｍｐ）１１３２によって増幅され、デジタルアナログ変換によってもたらされる像を除去するためにローパスフィルタ１１３４によってフィルタリングされ、可変利得増幅器（ＶＧＡ）１１３６によって増幅され、ミクサ１１３８によってベースバンドからＲＦへアップコンバートされる。アップコンバートされた信号は、周波数アップコンバージョンによってもたらされた像を除去するためにフィルタ１１４０によってフィルタリングされ、電力増幅器（ＰＡ）１１４２によってさらに増幅され、送受切換器／スイッチ１１４４によってルーティングされて、アンテナ１１４６を介して送信される。フィルタ１１４０は、ＰＡ １１４２の前段（図１１に示されるように）またはＰＡ １１４２の後段に配置されてもよい。
【００４９】
受信経路では、アンテナ１１４６が基地局から信号を受信し、この信号が、アンテナ１１４６から供給され、送受切換器／スイッチ１１４４によってルーティングされて受信器１１５０に供給される。受信器１１５０の内部で、受信された信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１１５２によって増幅され、バンドパスフィルタ１１５４によってフィルタリングされ、ミクサ１１５６によってＲＦからベースバンドへダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は、ＶＧＡ １１５８によって増幅され、ローパスフィルタ１１６０によってフィルタリングされ、増幅器１１６２によって増幅されて、データプロセッサ１１１０に供給されるアナログ入力信号が得られる。
【００５０】
図１１は、直接変換構成を実施する送信器１１３０および受信器１１５０を示し、この構成は、１段で、ＲＦとベースバンドの間で信号を周波数変換する。送信器１１３０および／または受信器１１５０は、スーパーヘテロダイン構成を実施することもでき、この構成は、複数段で、ＲＦとベースバンドの間で信号を周波数変換する。
【００５１】
送信局部発振器（ＴＸ ＬＯ）の発生器１１７０は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１７２から発振器信号を受け取り、ミクサ１１３８にＴＸ ＬＯ信号を供給する。位相ロックループ（ＰＬＬ）１１７４は、データプロセッサ１１１０から制御情報を受け取り、ＶＣＯ １１７２に制御信号を供給して、適切な周波数でＴＸ ＬＯ信号を得る。受信ＬＯ（ＲＸ ＬＯ）の発生器１１８０は、ＶＣＯ １１８２から発振器信号を受け取り、ミクサ１１５６にＲＸ ＬＯ信号を供給する。ＰＬＬ １１８４は、データプロセッサ１１１０から制御情報を受け取り、ＶＣＯ １１８２に制御信号を供給して、適切な周波数でＲＸ ＬＯ信号を得る。
【００５２】
図１１は例示的トランシーバの設計を示す。一般に、送信器１１３０および受信器１１５０における信号の調節は、増幅器、フィルタ、ミクサ、などの１つまたは複数の段によって遂行されてもよい。これらの回路ブロックは、図１１に示される構成とは異なって構成されてもよい。さらに、図１１に示されていない他の回路ブロックも、送信器および受信器における信号調節に使用され得る。図１１のいくつかの回路ブロックは、省略されてもよい。トランシーバ１１２０のすべてまたは一部分は、アナログ集積回路（ＩＣ）、ＲＦ ＩＣ（ＲＦＩＣ）、混合信号のＩＣなどで実施され得る。
【００５３】
データプロセッサ１１１０は、例えば送信データおよび受信データに対する処理といった、無線通信デバイス１１００に関する様々な機能を遂行することができる。メモリ１１１２は、データプロセッサ１１１０向けのプログラムコードおよびデータを記憶することができる。データプロセッサ１１１０は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または他のＩＣで実施され得る。
【００５４】
図１１に示されるように、送信器および受信器は様々なアナログ回路を含むことができる。各アナログ回路は、様々な方法で実施され、本明細書で説明された１つまたは複数の調整可能なＭＥＭＳ共振器を含むことができる。例えば、調整可能なＭＥＭＳ共振器は、フィルタ１１４０、フィルタ１１５４、送受切換器１１４４、ＶＣＯ １１７２、ＶＣＯ １１８２などに使用され得る。
【００５５】
図１２は、２つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａおよび１２２０ｂで実施されたチューナブルフィルタ１２００の例示的設計の概略図を示す。チューナブルフィルタ１２００は、無線通信デバイス１１００において、フィルタ１１４０、送受切換器１１４４、フィルタ１１５４、および／または他のフィルタに使用されてもよい。チューナブルフィルタ１２００の内部で、変圧器１２１０は、ＲＦ導体と調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａの間の結合をモデル化したものであり、例えば図１のＲＦ開口１４２または図１０のＲＦ開口１０８４をモデル化したものである。変圧器１２１０は、１次巻線１２１２の一端で入力信号Ｖｉｎを受け取り、ノードＡに結合された２次巻線１２１４の一端を有する。巻線１２１２および１２１４の他端は、回路のアースに結合されている。ノードＡと回路のアースの間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａが結合される。インダクタ１２２８は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａと１２２０ｂの間の結合（例えば図１０のＲＦ開口１０８２）をモデル化したものであり、ノードＡとノードＢの間に結合される。ノードＢと回路のアースの間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ｂが結合される。変圧器１２３０は、調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ｂとＲＦ導体の間の結合をモデル化したものである。変圧器１２３０は、１次巻線１２３２の一端がノードＢに結合されており、２次巻線１２３４の一端が出力信号Ｖｏｕｔを供給する。巻線１２３２および１２３４の他端は、回路のアースに結合されている。
【００５６】
調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０ａおよび１２２０ｂは、それぞれが、例えば図１から図４に示されるように実施されてもよい。図１２に示されるように、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０は、インダクタ１２２４と並列結合されたバラクタ１２２２でモデル化され得る。以下で説明されるように、チューナブルフィルタ１２００は、バンドパス周波数応答を有することができる。通過帯域の中心周波数は、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１２２０のバラクタ１２２２の静電容量を調節することにより変化させることができる。
【００５７】
図１３は、図１２のチューナブルフィルタ１２００の周波数応答のグラフを示す。グラフ１３１２は、各ＭＥＭＳ共振器１２２０のバラクタ１２２２に関してＣｍａｘが選択されたチューナブルフィルタ１２００の周波数応答を示す。グラフ１３１４は、各ＭＥＭＳ共振器１２２０のバラクタ１２２２に関してＣｍｉｎが選択されたチューナブルフィルタ１２００の周波数応答を示す。図１３に示されるように、チューナブルフィルタ１２００に関して、約８５０ＭＨｚ（セルラー帯域）から１９００ＭＨｚ（ＰＣＳ帯域）までの広い調整範囲が実現され得る。さらに、８５０ＭＨｚに対して約１５０の高いＱを得ることができ、１９００ＭＨｚに対して約２５０の高いＱを得ることができる。
【００５８】
一般に、チューナブルフィルタは、任意数の調整可能なＭＥＭＳ共振器で実施され得る。より鋭いロールオフ、より高いＱ、より大きな帯域外除去などをもたらすように、より多くのＭＥＭＳ共振器を使用することができる。
【００５９】
図１４は、２つの調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ａおよび１４２０ｂで実施された発振器１４００の例示的設計の概略図を示す。発振器１４００は、図１１の無線通信デバイス１１００の発振器１１７２、発振器１１８２、および／または他の発振器に使用することができる。発振器１４００は、ＶｏｓｃｐおよびＶｏｓｃｎの信号を含む差動の発振器信号の信号増幅をもたらす増幅器１４１０を含む。増幅器１４１０は、ソースがノードＺに結合されているＮチャンネル金属酸化膜半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタ１４１２および１４１４を含む。ＮＭＯＳトランジスタ１４１２のドレインは、ノードＸに結合されており、ゲートはノードＹに結合されている。ＮＭＯＳトランジスタ１４１４のドレインは、ノードＹに結合されており、ゲートはノードＸに結合されている。したがってＮＭＯＳトランジスタ１４１２と１４１４は交差結合されている。ノードＺと回路のアースの間に電流源１４０８が結合され、ＮＭＯＳトランジスタ１４１２および１４１４に対してバイアス電流Ｉｂｉａｓを供給する。信号ＶｏｓｃｐはノードＸを通って供給され、信号ＶｏｓｃｎはノードＹを通って供給される。
【００６０】
ノードＸと電源電圧Ｖｄｄの間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ａが結合される。ノードＹと電源電圧の間に、調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ｂが結合される。調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０ａおよび１４２０ｂは、それぞれが、例えば図１から図４に示されるように実施されてもよい。図１４に示されるように、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０は、インダクタ１４２４と並列結合されたバラクタ１４２２でモデル化され得る。発振器１４００の発振周波数は、それぞれの調整可能なＭＥＭＳ共振器１４２０のバラクタ１４２２の静電容量を調節することにより変化させることができる。
【００６１】
一般に、ＭＥＭＳ共振器は第１の部分および第２の部分を備えることができる。第１の部分（例えば図１の上部分１６０）は、キャビティおよび支柱を備えてもよい。第２の部分（例えば図１の下部分１１０）は、第１の部分に対合され、支柱の下に位置する可動プレートを備えてもよい。ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、可動プレートは、直流電圧によって機械的に移動され得る。第２の部分は、可動プレートの下に形成されて直流電圧を印加される電極を備えてもよい。
【００６２】
例示的設計では、例えば図３に示されるように、キャビティは矩形の形状を有してもよく、第１の部分に形成された４つの側壁によって囲まれてもよい。４つの側壁は、例えば、やはり図３に示されるように、性能を改善するために丸い隅部を有してもよい。別の例示的設計では、例えば図４に示されるように、キャビティは円形の形状を有してもよく、第１の部分に形成された円形の側壁によって囲まれてもよい。さらに別の例示的設計では、キャビティは任意形状の輪郭を有してもよく、第１の部分に形成された任意形状の輪郭壁によって囲まれてもよい。すべての例示的設計に関して、キャビティは、空でよく、あるいは誘電材料で満たされてもよい。
【００６３】
例えば図３および図４に示されるように、支柱は、キャビティの中央に位置してもよい。例示的設計では、例えば図３に示されるように、支柱は、丸い隅部を有する矩形の形状を有してもよい。別の例示的設計では、例えば図４に示されるように、支柱は円形の形状を有してもよい。さらに別の例示的設計では、支柱は任意の輪郭形状を有してもよい。第１の部分は、キャビティ内に形成された１つまたは複数の追加の支柱をさらに備えてもよい。
【００６４】
例示的設計では、例えば図５に示されるように、可動プレートは、アンカーを介して第２の部分に取り付けられて片持ち梁として動作してもよい。別の例示的設計では、例えば図６に示されるように、可動プレートは、第１および第２のアンカーを介して第２の部分に取り付けられてブリッジとして動作してもよい。可動プレートは、ＭＥＭＳスイッチまたは他の何らかのＭＥＭＳ構造体を用いる他のやり方でも実施され得る。例示的設計では、例えば図９に示されるように、第２の部分は、支柱の下に配置された少なくとも１つの追加の可動プレートをさらに備えてもよい。ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、それぞれの追加の可動プレートは、それぞれの直流電圧によって機械的に移動され得る。
【００６５】
例示的設計では、例えば図１に示されるように、第２の部分は、基板、基板の上に形成された誘電体層、および誘電体層の上に形成された金属層を備えてもよい。第２の部分は、第１の部分と対向する表面上を金属層（例えば金属層１３０）で覆われてもよい。第１の部分も、第２の部分と対向する表面上を金属層（例えば金属層１９０）で覆われてもよい。
【００６６】
例示的設計の１つでは、誘電体層（例えば図８の誘電体層１８６）は、支柱と可動プレートの間の第１の部分上の金属層の上に形成されてもよい。別の例示的設計では、少なくとも１つの誘電体スペーサ（例えば図７の誘電体スペーサ１８２および１８４）が、可動プレートの少なくとも１つの面に形成されてもよく、第１の部分の金属層に対する可動プレートの短絡を防止するのに使用されてもよい。さらに別の例示的設計では、第１の部分上で可動プレートと金属層の間には、誘電体層またはスペーサが形成されない。
【００６７】
別の態様では、例えば図１２に示されるように、装置は、入力信号を受け取って出力信号を供給するフィルタを備えてもよい。このフィルタは、少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器を備えることができる。各ＭＥＭＳ共振器は、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有することができる。このフィルタは、例えば図１３に示されるように、各ＭＥＭＳ共振器の共振周波数に基づいて決定され得る調整可能な周波数応答を有することができる。
【００６８】
例示的設計では、このフィルタは、例えば図１から図４に示されるように、１つのＭＥＭＳ共振器を備えてもよい。別の例示的設計では、例えば図１０および図１２に示されるように、このフィルタは、共振器間結合によって互いに結合された複数のＭＥＭＳ共振器を備えてもよい。例示的設計の１つでは、各ＭＥＭＳ共振器が、第１の部分（例えば図１の上部分１６０）および第２の部分（例えば図１の下部分１１０）を備えてもよい。第１の部分は、キャビティおよび支柱を備えてもよい。第２の部分は、第１の部分に対合されてもよく、支柱の下に配置された可動プレートを備えてもよい。ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、可動プレートは、直流電圧によって機械的に移動され得る。
【００６９】
例示的設計の１つでは、例えば図１１に示されるように、装置は無線通信デバイスであり得る。このフィルタは、所望の信号を通し、好ましくない信号およびノイズを減衰させるように、無線通信デバイスの送信器または受信器に使用することができる。このフィルタは、他の電子部品デバイスにも使用することができる。
【００７０】
さらに別の態様では、装置は、発振器信号を発生する発振器を備えてもよい。この発振器は、例えば図１４に示されるように、（ｉ）発振器信号を増幅するための増幅器、および（ｉｉ）増幅器に結合された少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器を備えてもよい。各ＭＥＭＳ共振器は、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有することができる。この発振器は、各ＭＥＭＳ共振器の共振周波数に基づいて決定され得る調整可能な発振周波数を有することができる。
【００７１】
例示的設計では、この増幅器は、（ｉ）発振器信号の非反転信号を増幅するための第１のトランジスタ（例えばＮＭＯＳトランジスタ１４１２）、および（ｉｉ）発振器信号の反転信号を増幅するための第２のトランジスタ（例えばＮＭＯＳトランジスタ１４１４）を備えてもよい。この少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器は、（ｉ）第１のトランジスタに結合された第１のＭＥＭＳ共振器（例えばＭＥＭＳ共振器１４２０ａ）、および（ｉｉ）第２のトランジスタに結合された第２のＭＥＭＳ共振器（例えばＭＥＭＳ共振器１４２０ｂ）を備えてもよい。各ＭＥＭＳ共振器は、前述のように実施することができる。
【００７２】
例示的設計の１つでは、例えば図１１に示されるように、装置は無線通信デバイスであり得る。発振器信号は、無線通信デバイスの送信器または受信器用のＬＯ信号を発生するのに使用され得る。この発振器は、他の電子デバイスにも使用することができる。
【００７３】
図１５は、ＭＥＭＳ共振器を動作させるプロセス１５００の例示的設計を示す。可動プレートおよびキャビティを備えるＭＥＭＳ共振器の電極に直流電圧を印加してもよい（ブロック１５１２）。ＭＥＭＳ共振器の可動プレートを機械的に移動してＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、直流電圧を変化させてもよい（ブロック１５１４）。例示的設計の１つでは、直流電圧は、（ｉ）ＭＥＭＳ共振器の最大共振周波数を得る第１の値、または（ｉｉ）ＭＥＭＳ共振器の最小共振周波数を得る第２の値のいずれかに設定されてもよい。別の例示的設計では、直流電圧は、第１の値と第２の値の間の値に調節されてもよい。一般に、直流電圧は、２つ以上の個別のステップまたは連続的なやり方で変化させてもよい。ＲＦ信号は、ＭＥＭＳ共振器のキャビティから受け取られ得る（ブロック１５１６）。
【００７４】
本明細書に説明された調整可能なＭＥＭＳ共振器は、当技術分野で知られている様々なＭＥＭＳ処理技術で製作することができる。これらの調整可能なＭＥＭＳ共振器は、基板（例えばガラスまたはシリコン基板）上に製作することができ、適切なパッケージの中にカプセル化され得る。調整可能なＭＥＭＳ共振器を有する基板も、半導体ＩＣダイと一緒にパッケージ化され得る。これらの調整可能なＭＥＭＳ共振器は、半導体プロセス技術を用いて、半導体ＩＣ（例えばＣＭＯＳ ＩＣ）上に製作することができる。
【００７５】
本明細書に説明された調整可能なＭＥＭＳ共振器を実施する装置は、スタンドアローンのデバイスでよく、あるいはより大きなデバイスの一部分でもよい。デバイスは、（ｉ）スタンドアローンのＩＣパッケージ、（ｉｉ）データおよび／または命令を記憶するためのメモリＩＣを含み得る１つまたは複数のＩＣパッケージの組、（ｉｉｉ）ＲＦ受信器（ＲＦＲ）またはＲＦ送信器／受信器（ＲＴＲ）などのＲＦＩＣ、（ｉｖ）移動局モデム（ＭＳＭ）などのＡＳＩＣ、（ｖ）他のデバイスの中に埋め込まれ得るモジュール、（ｖｉ）受信器、携帯電話、無線通信デバイス、送受話器、または移動車、（ｖｉｉ）同様なものであり得る。
【００７６】
１つまたは複数の例示的設計では、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれの任意の組合せで実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、これらの機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に蓄積されるかまたは伝送され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータの記憶媒体とコンピュータプログラムをある場所から別の場所に転送するのを容易にする任意の媒体を含む通信媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体でよい。限定するものではない一例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で搬送するかまたは記憶するために用いることができ、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。また、いかなる接続も、適切にコンピュータ可読媒体と称される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術を用いて、ウェブサイト、サーバ、または他の遠方のソースから伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、ＤＳＬ、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用される磁気ディスクおよび光ディスク（Ｄｉｓｋ ａｎｄ ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイディスクを含み、磁気ディスクが、通常、データを磁気的に再現するのに対して、光ディスクはレーザを用いてデータを光学的に再現する。上記のものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００７７】
本開示の以前の説明は、いかなる当業者も本開示を作製するかまたは用いることを可能にするために提供されている。本開示に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかになるはずであり、本明細書に定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に説明された実例および設計に限定されるようには意図されておらず、本明細書に開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲を認められるべきである。
【符号の説明】
【００７８】
１００ ＭＥＭＳ共振器
１１０ 下部分
１２０ 基板
１２０ ＲＦ導体ライン
１２２ 直流導体ライン
１２４ 直流導体ライン
１２８ 誘電体層
１３０ 金属層
１３４ バイアス用電極
１３６ 間隙
１４０ 可動プレート
１４２ 開口
１４４ アンカー
１４６ アンカー
１４８ アンカー
１６０ 上部分
１７０ 支柱
１７０ａ 支柱
１７０ｂ 支柱
１７２ 側壁
１７２ａ 側壁
１７２ｂ 側壁
１８０ キャビティ
１８０ａ キャビティ
１８０ｂ キャビティ
１８２ 誘電体スペーサ
１８４ 誘電体スペーサ
１８６ 誘電体スペーサ
１９０ 金属層
１９２ バラクタ
９００ ＭＥＭＳ共振器
９４０ 可動プレート
９７０ 支柱
９７２ 側壁
９８０ キャビティ
１０００ ＭＥＭＳ共振器
１０００ａ ＭＥＭＳ共振器
１０００ｂ ＭＥＭＳ共振器
１０００ｃ ＭＥＭＳ共振器
１０００ｄ ＭＥＭＳ共振器
１０７０ 支柱
１０７２ 側壁
１０８０ キャビティ
１０８２ 開口
１０８４ 開口
１０８６ 開口
１１００ 無線通信デバイス
１１１０ データプロセッサ
１１１２ メモリ
１１２０ トランシーバ
１１３０ 送信器
１１３２ 増幅器
１１３４ ローパスフィルタ
１１３６ 可変利得増幅器
１１３８ ミクサ
１１４０ フィルタ
１１４２ 電力増幅器
１１４４ 送受切換器／スイッチ
１１４６ アンテナ
１１５０ 受信器
１１５２ 低雑音増幅器
１１５４ バンドパスフィルタ
１１５６ ミクサ
１１５８ 可変利得増幅器
１１６０ ローパスフィルタ
１１６２ 増幅器
１１７０ ＴＸ ＬＯ発生器
１１７２ 電圧制御発振器
１１７４ 位相ロックループ
１１８０ ＲＸ ＬＯ発生器
１１８２ 電圧制御発振器
１１８４ 位相ロックループ
１２００ チューナブルフィルタ
１２１０ 変圧器
１２１２ １次巻線
１２１４ ２次巻線
１２２０ａ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１２２０ｂ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１２２２ バラクタ
１２２４ インダクタ
１２２８ インダクタ
１２３０ 変圧器
１２３２ １次巻線
１２３４ ２次巻線
１３１２ バラクタ１２２２の静電容量が最大のときのチューナブルフィルタ１２００の周波数応答
１３１４ バラクタ１２２２の静電容量が最小のときのチューナブルフィルタ１２００の周波数応答
１４００ 発振器
１４０８ 電流源
１４１０ 増幅器
１４１２ ＮＭＯＳトランジスタ
１４１４ ＮＭＯＳトランジスタ
１４２０ａ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１４２０ｂ 調整可能なＭＥＭＳ共振器
１４２２ バラクタ
１４２４ インダクタ
１５００ プロセス
１５１２ ブロック
１５１４ ブロック
１５１６ ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）共振器であって、
キャビティおよび支柱を備える第１の部分と、
前記第１の部分に対合され、前記支柱の下に配置された可動プレートを備えた第２の部分であって、前記可動プレートが、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために直流電圧によって機械的に移動される第２の部分とを備えるＭＥＭＳ共振器。
【請求項２】
前記第２の部分が、前記可動プレートの下に形成されて直流電圧を印加される電極をさらに備える請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項３】
前記キャビティが、矩形の形状を有し、前記第１の部分に形成された４つの側壁によって囲まれる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項４】
前記４つの側壁が丸い隅部を有する請求項３に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項５】
前記キャビティが、円形の形状を有し、前記第１の部分に形成された円形の側壁によって囲まれる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項６】
前記キャビティが、任意形状の輪郭を有し、前記第１の部分に形成された任意形状の輪郭壁によって囲まれる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項７】
前記キャビティが誘電材料で満たされる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項８】
前記支柱が前記キャビティの中央に位置する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項９】
前記支柱が、丸い隅部を有する矩形の形状を有する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１０】
前記支柱が円形の形状を有する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１１】
前記支柱が任意の輪郭形状を有する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１２】
前記第１の部分が、キャビティ内に形成された少なくとも１つの追加の支柱をさらに備える請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１３】
前記可動プレートが、アンカーによって前記第２の部分に取り付けられ、片持ち梁として動作する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１４】
前記可動プレートが、第１および第２のアンカーによって前記第２の部分に取り付けられ、ブリッジとして動作する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１５】
前記第２の部分が、前記支柱の下に配置された少なくとも１つの追加の可動プレートをさらに備え、それぞれの追加の可動プレートが、前記ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数を変化させるために、それぞれの直流電圧によって機械的に移動される請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１６】
前記第２の部分が、基板と、前記基板の全体または一部分の上に形成された誘電体層と、前記誘電体層の全体または一部分の上に形成された金属層とを備える請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１７】
前記第１の部分が、前記第２の部分と対向する表面上を第１の金属層で覆われ、前記第２の部分が、前記第１の部分と対向する表面上を第２の金属層で覆われる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１８】
前記第１の部分が、前記支柱と前記可動プレートの間の前記第１の金属層の上に形成された誘電体層を備える請求項１７に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１９】
前記第１の部分が、前記可動プレートの少なくとも１つの面上に形成されて前記可動プレートが前記第１の部分の前記第１の金属層と接触するのを防止するように使用される少なくとも１つの誘電体スペーサを備える請求項１７に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項２０】
入力信号を受け取って出力信号を供給するためのフィルタを備える装置であって、前記フィルタが、少なくとも１つの微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）共振器を備え、各ＭＥＭＳ共振器が、前記ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有し、前記フィルタが、各ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数に基づいて決定される調整可能な周波数応答を有する装置。
【請求項２１】
各ＭＥＭＳ共振器が、キャビティおよび支柱を備える第１の部分と、
前記支柱の下に配置された前記可動プレートを備え、前記第１の部分に対合された第２の部分であって、前記可動プレートが、前記ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数を変化させるために直流電圧によって機械的に移動される第２の部分とを備える請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記フィルタが、共振器間結合によって互いに結合された複数のＭＥＭＳ共振器を備える請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置が無線通信デバイスであり、前記フィルタが、所望の信号を通し、好ましくない信号およびノイズを減衰させるように、前記無線通信デバイスの送信器または受信器に使用される請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
発振器信号を増幅するための増幅器と、
前記増幅器に結合された少なくとも１つの微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）共振器であって、各ＭＥＭＳ共振器が、前記ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有するＭＥＭＳ共振器とを備える発振器を備える装置であって、前記発振器が、各ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数に基づいて決定される調整可能な発振周波数を有する装置。
【請求項２５】
前記増幅器が、前記発振器信号の非反転信号を増幅するための第１のトランジスタと、前記発振器信号の反転信号を増幅するための第２のトランジスタとを備え、前記少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器が、前記第１のトランジスタに結合された第１のＭＥＭＳ共振器と、前記第２のトランジスタに結合された第２のＭＥＭＳ共振器とを備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
各ＭＥＭＳ共振器が、
キャビティおよび支柱を備える第１の部分と、
前記第１の部分に対合され、前記支柱の下に配置された前記可動プレートを備えた第２の部分であって、前記可動プレートが、前記ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数を変化させるために、直流電圧によって機械的に移動される第２の部分とを備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記装置が無線通信デバイスであり、前記発振器信号が、前記無線通信デバイスの送信器または受信器用の局部発信器（ＬＯ）信号を発生するのに使用される請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
可動プレートおよびキャビティを備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）共振器の電極に直流電圧を印加するステップと、
前記ＭＥＭＳ共振器の前記可動プレートを機械的に移動して前記ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、前記直流電圧を変化させるステップと、
前記ＭＥＭＳ共振器のキャビティから無線周波数（ＲＦ）信号を受け取るステップとを含む方法。
【請求項２９】
前記直流電圧を変化させる前記ステップが、
前記直流電圧を、前記ＭＥＭＳ共振器の最大共振周波数を得るための第１の値、または前記ＭＥＭＳ共振器の最小共振周波数を得るための第２の値に設定するステップを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記直流電圧を変化させる前記ステップが、
前記直流電圧を、第１の値と第２の値の間の値に調節するステップであって、前記第１の値が前記ＭＥＭＳ共振器の最大共振周波数に対応し、前記第２の値が前記ＭＥＭＳ共振器の最小共振周波数に対応するステップを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項１】
微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）共振器であって、
キャビティおよび支柱を備える第１の部分と、
前記第１の部分に対合され、前記支柱の下に配置された可動プレートを備えた第２の部分であって、前記可動プレートが、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために直流電圧によって機械的に移動される第２の部分とを備えるＭＥＭＳ共振器。
【請求項２】
前記第２の部分が、前記可動プレートの下に形成されて直流電圧を印加される電極をさらに備える請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項３】
前記キャビティが、矩形の形状を有し、前記第１の部分に形成された４つの側壁によって囲まれる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項４】
前記４つの側壁が丸い隅部を有する請求項３に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項５】
前記キャビティが、円形の形状を有し、前記第１の部分に形成された円形の側壁によって囲まれる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項６】
前記キャビティが、任意形状の輪郭を有し、前記第１の部分に形成された任意形状の輪郭壁によって囲まれる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項７】
前記キャビティが誘電材料で満たされる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項８】
前記支柱が前記キャビティの中央に位置する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項９】
前記支柱が、丸い隅部を有する矩形の形状を有する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１０】
前記支柱が円形の形状を有する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１１】
前記支柱が任意の輪郭形状を有する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１２】
前記第１の部分が、キャビティ内に形成された少なくとも１つの追加の支柱をさらに備える請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１３】
前記可動プレートが、アンカーによって前記第２の部分に取り付けられ、片持ち梁として動作する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１４】
前記可動プレートが、第１および第２のアンカーによって前記第２の部分に取り付けられ、ブリッジとして動作する請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１５】
前記第２の部分が、前記支柱の下に配置された少なくとも１つの追加の可動プレートをさらに備え、それぞれの追加の可動プレートが、前記ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数を変化させるために、それぞれの直流電圧によって機械的に移動される請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１６】
前記第２の部分が、基板と、前記基板の全体または一部分の上に形成された誘電体層と、前記誘電体層の全体または一部分の上に形成された金属層とを備える請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１７】
前記第１の部分が、前記第２の部分と対向する表面上を第１の金属層で覆われ、前記第２の部分が、前記第１の部分と対向する表面上を第２の金属層で覆われる請求項１に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１８】
前記第１の部分が、前記支柱と前記可動プレートの間の前記第１の金属層の上に形成された誘電体層を備える請求項１７に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項１９】
前記第１の部分が、前記可動プレートの少なくとも１つの面上に形成されて前記可動プレートが前記第１の部分の前記第１の金属層と接触するのを防止するように使用される少なくとも１つの誘電体スペーサを備える請求項１７に記載のＭＥＭＳ共振器。
【請求項２０】
入力信号を受け取って出力信号を供給するためのフィルタを備える装置であって、前記フィルタが、少なくとも１つの微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）共振器を備え、各ＭＥＭＳ共振器が、前記ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有し、前記フィルタが、各ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数に基づいて決定される調整可能な周波数応答を有する装置。
【請求項２１】
各ＭＥＭＳ共振器が、キャビティおよび支柱を備える第１の部分と、
前記支柱の下に配置された前記可動プレートを備え、前記第１の部分に対合された第２の部分であって、前記可動プレートが、前記ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数を変化させるために直流電圧によって機械的に移動される第２の部分とを備える請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記フィルタが、共振器間結合によって互いに結合された複数のＭＥＭＳ共振器を備える請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置が無線通信デバイスであり、前記フィルタが、所望の信号を通し、好ましくない信号およびノイズを減衰させるように、前記無線通信デバイスの送信器または受信器に使用される請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
発振器信号を増幅するための増幅器と、
前記増幅器に結合された少なくとも１つの微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）共振器であって、各ＭＥＭＳ共振器が、前記ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を調節するための可動プレートを有するＭＥＭＳ共振器とを備える発振器を備える装置であって、前記発振器が、各ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数に基づいて決定される調整可能な発振周波数を有する装置。
【請求項２５】
前記増幅器が、前記発振器信号の非反転信号を増幅するための第１のトランジスタと、前記発振器信号の反転信号を増幅するための第２のトランジスタとを備え、前記少なくとも１つのＭＥＭＳ共振器が、前記第１のトランジスタに結合された第１のＭＥＭＳ共振器と、前記第２のトランジスタに結合された第２のＭＥＭＳ共振器とを備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
各ＭＥＭＳ共振器が、
キャビティおよび支柱を備える第１の部分と、
前記第１の部分に対合され、前記支柱の下に配置された前記可動プレートを備えた第２の部分であって、前記可動プレートが、前記ＭＥＭＳ共振器の前記共振周波数を変化させるために、直流電圧によって機械的に移動される第２の部分とを備える請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記装置が無線通信デバイスであり、前記発振器信号が、前記無線通信デバイスの送信器または受信器用の局部発信器（ＬＯ）信号を発生するのに使用される請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
可動プレートおよびキャビティを備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）共振器の電極に直流電圧を印加するステップと、
前記ＭＥＭＳ共振器の前記可動プレートを機械的に移動して前記ＭＥＭＳ共振器の共振周波数を変化させるために、前記直流電圧を変化させるステップと、
前記ＭＥＭＳ共振器のキャビティから無線周波数（ＲＦ）信号を受け取るステップとを含む方法。
【請求項２９】
前記直流電圧を変化させる前記ステップが、
前記直流電圧を、前記ＭＥＭＳ共振器の最大共振周波数を得るための第１の値、または前記ＭＥＭＳ共振器の最小共振周波数を得るための第２の値に設定するステップを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記直流電圧を変化させる前記ステップが、
前記直流電圧を、第１の値と第２の値の間の値に調節するステップであって、前記第１の値が前記ＭＥＭＳ共振器の最大共振周波数に対応し、前記第２の値が前記ＭＥＭＳ共振器の最小共振周波数に対応するステップを含む請求項２８に記載の方法。
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５３１１２２（Ｐ２０１２−５３１１２２Ａ）
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１６３７３（Ｐ２０１２−５１６３７３）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３９３７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４８４０５
【国際公開日】平成２２年１２月２３日（２０１０．１２．２３）
【出願人】（５０７３６４８３８）クアルコム，インコーポレイテッド (446)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３９３７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４８４０５
【国際公開日】平成２２年１２月２３日（２０１０．１２．２３）
【出願人】（５０７３６４８３８）クアルコム，インコーポレイテッド (446)
【Ｆターム（参考）】
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