毫米波机电带状线开关的制作方法

文档序号:9565153阅读:338来源:国知局
毫米波机电带状线开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微型开关,更具体地涉及可安装到电路板上的机电带状线(stripline)开关。
【背景技术】
[0002]开关已长久被用于电路设计,用以隔离电路的一部分。在其最简单的形式中,开关操作以在“闭合”位置容许信号从输入终端传送到输出终端并在“断开”位置防止信号从输入终端传送到输出终端。其他这类开关,诸如单刀双掷(sroT)开关,在触头之间切换,以用于不同功能。
[0003]微机电系统(MEMS)是在小型密封包装中的大体在微米至毫米尺寸范围内的机电装置。在微波和毫米波频率范围内,开关用于仪器、通信系统、雷达、光纤和需要高频切换的许多其他系统。例如,开关可用于脉冲调制、端口隔离、转接切换、高速切换、机械零件的更换和其他开关应用。
[0004]微型开关形式的MEMS装置具有可动执行器,有时被称作可动电极,其通过位于可动执行器下方的基板上的栅驱动器(也被称作栅电极或基板电极)的影响而朝向静止的电触头移动。可动执行器可以是柔性杆,其在所施加的力的作用下弯曲,所施加的力诸如为静电引力、磁引力和斥力或热致不均匀膨胀,其闭合杆的自由端和静止触头之间的间隙。如果杆的自由端和静止电触头之间存在足够大的差分电压,则所得静电力可致使杆在没有栅驱动器提供的任何选通信号的情况下自我驱动。在某些现有开关应用中,这种自我驱动可导致开关或下游系统发生严重的故障。
[0005]现在,市场上有很多可商购的高频开关。遗憾的是,这些开关中的大多数或全部在性能上存在折中,因为它们不能同时在所有期望特征内操作,所述特征包括获得大于15dBm的高开关隔离度、处理24dBm以上的高功率以及从DC至毫米波频率的小于ldB的低插入损耗。例如,采用场效应晶体管(FET)的高频开关通常不能处理毫米波范围内的高频率和/或24dBm以上的高功率。在替代性方案中,基于FET的方案可能具有高插入损耗。此外,基于波导的开关难以集成并且缺少针对DC的所需带宽范围。此外,耦合式双工器通常具有较差的隔离度并且在穿越频率下具有高插入损耗。
[0006]在尤其是分析器和范围衰减器领域,需要毫米波微型开关,其可热切换+30dBm、耐用性好(例如额定1千万个循环)并且能够被安装到电路板上。但是,市场上缺少可热切换、小型、可安装到电路板上的开关。现有的毫米波开关是不易于组装到电路板上的大的连接式组件。这类现有的毫米波开关将难以与例如动态范围为70dB的可能需要16个SPDT的频谱分析器衰减器一起使用。
[0007]因此,仍需要能够克服现有技术的缺点并提供对于当今现代设施有用的功能的毫米波开关。

【发明内容】

[0008]根据本发明的教导构造的微型开关包括相对于彼此以间隔开的取向被安装在安装表面上以在其间限定滑动空间的第一和第二电磁体。第一和第二电磁体各自具有位于安装表面上方第一距离处的电磁场中心。带状线开关元件被安装到大致位于第一和第二电磁体之间的表面上。带状线开关包括具有限定第一和第二电磁体之间的滑动边界的孔口的固定部分以及容纳在所述孔口内以便在第一和第二激活位置之间线性移动的滑动部分。所述滑动部分包括指向安装表面的面向部分和背离孔口的相对表面。永磁体耦合到滑动部分的相对表面并被安装在位于第一和第二电磁体之间的滑动空间中。所述永磁体具有位于安装表面上方第二距离处的磁场中心,第二距离大于第一距离,从而使得永磁体朝向安装表面偏置。
[0009]在使用时,机电微型开关包括形成在安装表面上的安装表面电触头和形成在带状线开关元件的滑动部分的面向表面上的面向表面电触头。面向表面电触头被配置为根据带状线开关元件处于第一激活位置还是第二激活位置而与安装表面电触头的不同部分实现电接触。
[0010]本发明还包括一种利用微机械开关在第一和第二电路路径之间切换的方法。所述方法包括:将滑动波导电路磁性地夹持到固定波导电路,以使得当滑动波导电路相对于固定波导电路处于第一激活位置时带状线波导具有第一电路路径,并且当滑动波导电路处于第二激活位置时,带状线波导具有第二电路路径。两个磁路被施加到滑动波导电路上,由此改变所述两个磁路的磁阻,以在第一和第二激活位置之间移动滑动波导电路。
[0011]根据参照附图阐述的本发明的优选实施例的下述详细描述,本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。
【附图说明】
[0012]图1是根据本发明的优选实施例构造的微型开关的分解立体图。
[0013]图2是示出图1的微型开关的带状线开关部分的分解立体图。
[0014]图3是示为处于第一激活位置的微型开关的带状线开关部分的俯视平面图。
[0015]图4是图1的微型开关的组装立体图。
[0016]图5是图4的微型开关的俯视平面图。
[0017]图6是移除了密封罩的图4的微型开关的侧视图。
【具体实施方式】
[0018]图1是根据本发明的实施例构造的微型开关10的分解图。微型开关10包括第一和第二电磁体12、14,第一和第二电磁体12、14相对于彼此以间隔开的取向安装在安装表面(这里是薄膜基板16)上以限定其间的滑动空间18 (例如,见图6)。第一和第二电磁体12、14各自具有位于安装表面/基板16上方第一距离(见图6)的电磁场中心20a、20b。带状线开关元件22被安装到大体位于第一和第二电磁体12、14之间的表面上。
[0019]带状线开关包括在第一和第二电磁体12、14之间的固定部分25以及被放置为与固定部分25接触的滑动部分28。窗口 24被附接到开关22的固定部分25,并且包括形成在其中的滑动边界孔口 26。孔口开口 26的长度定尺寸成大于带状线开关元件22的滑动部分28的长度,从而使得滑动部分沿滑动轴线在位于第一和第二电磁体之间的激活位置之间移动。孔口开口 26的宽度定尺寸为大体等于滑动部分的宽度,从而将滑动部分28的移动限制在仅沿滑动轴线的激活位置之间。当被容纳在窗口 24的滑动边界孔口 26内时,带状线开关元件的滑动部分28在第一和第二电磁体12、14之间在激活位置之间左右移动,如下所述。因此,滑动部分28相对于带状线开关元件22的固定部分25沿滑动轴线在形成在滑动边界孔口 26中的滑动边界内移动。这产生在第一和第二激活位置之间的线性移动30 (见图3)。
[0020]滑动部分28包括指向安装表面16的面向部分32 (见图2)和背离孔口 26的相对表面34。永磁体36耦合到滑动部分28的相对表面34,并被安装在位于第一和第二电磁体12、14之间的滑动空间18中。永磁体36具有位于安装表面上方第二距离D2处的磁场中心38,第二距离D2大于第一距离D i (见图6),从而使得永磁体36朝向安装表面16偏置40。
[0021]图2图示图1的放大部分,关注图1的微型开关10的带状线开关元件22。如以上解释的,带状线开关元件22的滑动部分28保持处于孔口 26内,并且形成在窗口 24内的孔口耦合到固定开关部分25。沿电磁体12、14之间的滑动轴线,孔口定尺寸成大于滑动部分,从而使得滑动部分28在孔口 26内在保持端42a、42b之间移动。滑动部分28包括形成在滑动部分28的下侧32上的电触头,其适于与形成在安装表面16上的互补触头直接接触。当这类触头被构造为接地共面波导(GCPW)时,安装表面16上的示例性触头包括信号迹线(signal trace),信号迹线包括输入导体44和交替的输出导体46a、46
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