具有可变频率响应的方向性耦合器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明布置涉及用于将输入信号分割或分裂为多个输出或将多个输入信号组合为单一输出的方向性耦合器。
【背景技术】
[0002]方向性耦合器普遍用于各种电信相关应用(例如功率分割及组合；组合馈送信号往返于天线；天线波束形成；相移等等)中。商用方向性耦合器通常分类为基于波导或基于薄膜。典型的基于波导耦合器具有相对较高功率处理能力，但是拥有相对较大尺寸的占据面积。典型的基于薄膜耦合器具有相对较小尺寸的占据面积，但是拥有相对较低功率处理能力。
[0003]方向性耦合器的频率响应通常是固定的，例如，将会发生最大功率传送的频率(或频带)不可变。因此，不能为多种操作条件最优化或调谐此耦合器的性能。
[0004]可通过利用循序建立方法形成三维微结构。例如，美国专利第7，012，489号及第7，898，356号描述用于制造同轴波导微结构的方法。此类程序为传统薄膜技术提供替代，但是在设计上对于例如微型化开关的各种装置的有利实施的有效利用也会形成新的挑战。
【发明内容】
[0005]耦合器系统的实施例包含包括电导体及调谐元件的耦合器。所述调谐元件具有与所述耦合器的电导体电接触且具有第一末端面的导电第一部分及具有第二末端面的导电第二部分。所述调谐元件还包含安置于第一末端面或第二末端面上的电介质元件，且与第一末端面及第二末端面中的另一者间隔开间隙。所述第二部分经配置以相对于所述第一部分移动使得间隙可变。
[0006]根据本文中揭示及主张的发明概念的进一步方面，系统的实施例包含包括导电外壳及电导体的耦合器。所述电导体在所述外壳内悬置于多个电介质突片上且与所述外壳间隔开。所述耦合器系统还包含经配置以改变所述耦合器的频率响应的电容元件。
[0007]根据本文中揭示及主张的发明概念的进一步方面，系统的实施例包含具有形成信号路径的电导体的耦合器、经配置以将电抗引入所述信号路径中的电容元件及经操作以改变所述电容元件的电容的致动器元件。
【附图说明】
[0008]将参考下列图式描述实施例，其中在所述图式中类似数字表示类似物品且其中:
[0009]图1是图1中所示的耦合器系统的俯视透视图，描绘处于第一或未挠曲位置的片梭，且其中为说明目的已移除系统的顶层；
[0010]图2是图1中标示为“A”区域的俯视透视图，其中为说明目的已移除系统的顶层；
[0011]图3是图1到2中所示的耦合器的电导体的俯视图；
[0012]图4是图1中标示为“D”区域的放大图，其中为说明目的已移除耦合器的顶层；
[0013]图5是图1中标示为“B”区域的放大图，其中为说明目的已移除耦合器的顶层及第一致动器的顶层，且描绘处于其相应第一或未挠曲位置的系统的片梭中的一者及调谐元件中的一者的可移动部分；
[0014]图6A是图5中标示为“E”区域的放大图，描绘处于其相应未挠曲位置的片梭及调谐元件的可移动部分；
[0015]图6B是图5中标示为“E”区域的放大图，描绘处于其相应第二或挠曲位置的片梭及调谐元件的可移动部分；
[0016]图7是图1中标示为“C”区域的俯视放大图，描绘处于其未挠曲位置的片梭中的一者;
[0017]图8是图1中标示为“C”区域的俯视放大图，描绘处于其挠曲位置的片梭中的一者；
[0018]图9是图1到8中所示的系统的替代实施例的视图，描绘对应于图1中标示为“C”区域的区域，且描绘处于未挠曲位置的片梭中的一者；及
[0019]图10是图9中的替代实施例的另一视图，从图5的透视取得且描绘处于其相应未挠曲位置的片梭及调谐元件的可移动部分。
【具体实施方式】
[0020]参考附图描述本发明。图式未按比例绘制且其提供只是为了说明本发明。下文参考用于说明的实例应用描述本发明的若干方面。应了解阐述数种特定细节、关系及方法以提供本发明的完全理解。然而，所属领域的一般技术人员将容易意识到本发明可在无特定细节中的一或多者或在其它方法下加以实践。在其它实例中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免混淆本发明。本发明不应受限于动作或事件的说明顺序，因为一些动作可以不同顺序及/或与其它动作或事件同时发生。此外，实施根据本发明的方法论并非需要所有说明动作或事件。
[0021]图1到8描绘可调谐耦合器系统10。耦合器系统10包括90°混合式耦合器12、第一调谐元件14a及第二调谐元件14b以及各自与调谐元件14a、14b中的相应者相关联的第一致动器16a及第二致动器16b。
[0022]耦合器12经配置以将输入信号分裂为功率相等且相位相差90°的两个输出信号。親合器12还可将两个输入信号组合为单一输出。虽然本文中将親合器12描述为充当信号分裂器，但是同样地可将本文中揭示及主张的发明概念应用到其中耦合器12充当组合器的耦合系统。此外，系统10的替代实施例可包含其它类型的耦合器，例如混合式环状親合器。
[0023]如下文讨论，调谐元件14a、14b是允许耦合器12的频率响应变化的电容装置。此特征允许耦合器12的响应可在给定操作条件下调谐到特定频率或频率范围。第一致动器16a及第二致动器16b产生致动相应第一调谐元件14a及第二调谐元件14b的机械力。
[0024]親合器系统10具有约0.5mm的最大高度(“z”维度)、约5.6mm的最大宽度(“y”维度)及约6.9_的最大长度(“X”维度)。只为了示范性目的，将耦合器系统10描述为具有此类特定维度。根据特定应用的需求，包含大小、重量及电源(SWaP)需求，耦合器系统10的替代实施例可按比例放大或缩小。
[0025]如图1中所示，耦合器系统10进一步包括衬底18。衬底18是由高电阻率硝酸铝(AIN)形成。在替代实施例中，衬底18还可由其它电介质材料(例如硅(Si)、玻璃、硅锗(SiGe)或砷化镓(GaAs))形成。衬底18可具有约0.5mm的厚度，即“z”维度。
[0026]耦合器12包括安置于衬底18上的接地外壳20及电导体22。如图2及4中说明，电导体22是由形成于接地外壳20中的一系列通道24容纳。
[0027]接地外壳20是由五层例如铜(Cu)的导电材料形成。每一层可具有例如约50 μπι的厚度。导电材料的层数取决于应用，且可随着例如设计的复杂性、其它装置与系统10的混合或单片整合、耦合器12的整体高度(“ζ”维度)、每一层的厚度等等因素而变化。
[0028]如图1及4中所示，导电材料的第一层直接安置于衬底18上。如图2中说明，第一层的部分形成接地外壳20的底部且界定通道24中的每一者的底部。第一层的其它部分形成相应第一致动器16a及第二致动器16b的部分。形成接地外壳20以及第一致动器16a及第二致动器16b的部分的第一层的部分与接地或与参考电压源(没有展示)电连接，且共同地充当接地平面26。
[0029]接地外壳的侧面是由导电材料的第二层、第三层及第四层形成。第五层导电材料形成接地外壳20的顶部。
[0030]电导体22是由导电材料的第三层的一部分形成，且具有如图4中说明的实质上矩形横截面。如图3中可见，电导体22具有输入部分