CN101120482A - 电磁信号发射和/或接收装置以及对应的集成电路 - Google Patents

Abstract

一种电磁信号发射和/或接收装置以及对应的集成电路。该电磁信号发射和/或接收装置限定最小工作带宽，并包括一个或几个阵列天线，每个阵列至少有一个天线，当假想天线在完成周期性运动时，最好是，它是旋转运动或旋转运动的组合，该天线产生的输出信号对应于假想天线产生的输出信号，其中假想天线等于这个天线。周期性运动的频率必须高于最小的工作带宽。按照这种方式，通过改变它们的辐射图形，可以影响天线的定向性，从而能够得到高度定向性装置。周期性运动可以用空间中取向的固定天线阵列代替，这些天线是利用小型化继电器顺序连接的。

Description

电磁信号发射和/或接收装置以及对应的集成电路

技术领域

本发明涉及电磁信号发射和/或接收装置，该装置限定最小工作带宽，并至少包括由至少一个天线形成的第一阵列天线。本发明还涉及包括按照本发明发射和/或接收装置的集成电路。

背景技术

有多种电磁信号发射和/或接收装置。这些装置的特征性质是它们的辐射图形。可以按照不同的方法改变辐射图形，它取决于设备的需要，因此，在所有的空间中得到高度均匀的辐射图形是有意义的，为的是可以沿任何的方向以高度均匀的方式发射或利用相同的功率接收。或者，这些装置的辐射图形有最大的发射/接收功率区以及发射/接收功率是非常小的其他区是有意义的。可以从某个方向发射或接收的定向发射/接收装置具有几个优点，例如，较高效率的发射能量，和较低地拾取来自干扰方向的噪声。

通过合适的几何形状设计，可以得到定向发射/接收装置。一般地说，这些装置包含的天线是实际发射和/或接收电磁信号的天线。在空间中安排多个天线，也可以得到定向发射/接收装置。在这种情况下，空间中的分布是受发射/接收频率的影响，在频率较低时，需要利用较长的距离。这在低频工作的情况下就产生问题，因为所需的距离可能是很长的。

理论上，虽然我们可以使电磁信号发射和/或接收装置在任何频率下按照相同的方式工作，但是，在习惯上，发射和/或接收装置设计成用在某个带宽下，这是由于天线的几何尺寸确定因素以及与天线相关的电子确定因素往往限定该装置真正有效的带宽。在这个意义上，任何实际的发射和/或接收装置限定最小工作带宽，最小工作带宽是该装置设计的带宽以及它能够提供最小预期性能的带宽。

一般地说，我们需要研制有高度定向性的电磁信号发射和/或接收装置。我们还需要研制有缩小几何尺寸的电磁信号发射和/或接收装置。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺点。实现这个目的是借助于上述类型的电磁信号发射和/或接收装置，其特征是，当假想天线在完成第一周期性运动时，第一阵列产生的输出信号对应于假想天线产生的输出信号，假想天线等于所述天线，这个第一周期性运动的第一频率高于最小工作带宽。

事实上，在迫使天线完成周期性运动时，它的辐射图形发生变化。如以下所提到的，“很好选取”的周期性运动允许改变辐射图形，为的是使它更具有定向性，并允许改变发射和/或接收装置的辐射图形，而无需改变在所述发射和/或接收装置中包含的天线的辐射图形。同样地，如以下所观察到的，要求周期性运动的频率高于最小工作带宽，为的是避免多余的干扰。一般地说，周期性运动可以是任何的运动，例如，简单的旋转运动，围绕几个轴的旋转运动，复杂的闭合运动，和甚至不闭合的运动，例如，  悬摆运动，虽然优选的运动是围绕一个轴或围绕几个轴的旋转运动。

同样地，如以下所观察到的，发射和/或接收装置的一个天线(或多个天线)可以实际完成周期性运动，以及在这种情况下，天线可以产生与完成相同周期性运动的假想天线相同的输出信号，或者，发射和/或接收装置的一个天线(或多个天线)可以产生对应于假想天线产生的信号的输出信号。在这种情况下，这两个信号不是完全相同的，但是发射和/或接收装置产生的信号对应于假想天线产生的信号，而这种对应性可以使电子电路能够得到与假想天线信号相同的结果。

最好是，电磁信号发射和/或接收装置是一种微观机构，通常称之为MEMS(微机电系统)。按照这种方式，可以把该装置组合在非常小的空间中。在这个意义上，该装置最好包含在单片或混合的集成电路中。

附图说明

根据以下的描述，本发明的其他优点和特征是显而易见的，其中完全非限制性地并参照附图描述本发明的一些优选实施例。这些附图是：

图1是偶极子的辐射图形。

图2.1，2.2和2.3是图1所示偶极子在围绕其纵轴转动时的辐射图形。

图3是图2所示偶极子产生的接收信号(W_i(f))和电压(V_i(f))的频率图。

图4是偶极子的定向性演变图(D)，它取决于偶极子的纵轴与其旋转轴之间的角度(α)。

图5是图1所示偶极子的辐射图形，该偶极子的纵轴与水平方向形成63°角。

图6.1，6.2和6.3是图1所示偶极子在围绕旋转轴转动时的辐射图形，旋转轴与其纵轴形成的角度α＝63°。

图7是在其第二区中有两个电容器板的继电器简化图。

图8是有两个电容器板的继电器简化图，在每个区中有一个电容器板。

图9是有三个电容器板的继电器简化图。

图10是按照本发明第一个实施例未覆盖的继电器透视图。

图11是图10所示继电器的平面图。

图12是按照本发明第二个实施例的继电器透视图。

图13是图12所示继电器的透视图，其中已去掉其顶部的元件。

图14是图12所示继电器的底部元件透视图。

图15是按照本发明第三个实施例的继电器透视图。

图16是图15所示继电器的圆柱形部分的详细透视图。

图17是按照本发明第四个实施例的继电器透视图。

图18是按照本发明第五个实施例的继电器透视图。

图19是按照本发明第六个实施例的继电器平面图。

图20是按照本发明第七个实施例的继电器透视图。

图21是按照本发明第八个实施例没有基片和从以下观看的继电器透视图。

图22是利用表面显微机械加工制作的球。

图23是按照本发明第九个实施例的继电器透视图。

具体实施方式

图1表示一个特别简单天线的辐射图形：沿水平方向排列的偶极子(辐射的零功率点对应于偶极子的轴)。若偶极子围绕垂直轴旋转，则得到的辐射图形对应图2中的辐射图形。天线沿某个方向放大接收信号的增益是时间的函数G(t)。在简化的形式下，该函数可以看成是一个绝对项加上一个纯正弦形项：

G(t)＝G₀+G_Bcos(2πf₀t)

接收的信号是带通信号，它的最低频率远远高于天线的旋转频率。

在天线端子上的电压v_i是：

v_i(t)＝w_i(t)·G(t)＝G₀·w_i(t)+G_B·w_i(t)·cos(2πf₀t)

如果我们从频率的观点分析，则必须考虑信号v_i(t)的频谱V_i(f)相对于接收信号w_i(t)的频谱W_i(f)有图3中所示的公式。可以看出，输入频谱被分成两个部分，第一部分有与输入信号相同的形式和频带，这是由于增益G(t)的绝对项G₀；而第二部分是由调制项G_B·cos(2πf₀t)形成的两个频带。频率f₀是周期性运动的基频或一次谐波。因此，我们要求这个频率高于最小工作带宽，否则调制项的频带就与绝对项的频带发生重叠。在中心频带或在调制频带中有较大的功率，这取决于G_B和G₀的数值。

然后，可以滤波两个得到的频带。最好是，调制频带被滤波，虽然可以滤波中心频带和一个调制频带，为的是保持另一个调制频带。

一般地说，接收的信号是弱的，这是由于沿每个方向的增益G_t取决于在该方向上绕天线一个完全旋转的增益变化和选取的分量，该分量是中心频带(连续分量)或一个边带(谐波，它对应于旋转基频或天线周期性运动的一次谐波，或较高一次谐波，因为在没有简化的实际情况下，如在解释中所使用的，可以有多个谐波)，可以是小的，它取决于增益函数G(t)的形状。按照这种方式，可以确定相当的辐射图形，它是天线在旋转(一般是任何的周期性运动)时的辐射图形。因此，图2.1，2.2和2.3表示对应于图1中偶极子的辐射图形，该偶极子是围绕垂直轴(即，与偶极子轴成90°的轴)旋转。图2.1表示中心频带的辐射图形，图2.2表示对应于一次谐波或基频的边带辐射图形，和图2.3表示对应于二次谐波的边带辐射图形。可以观察到，虽然对应的天线仍然是一个偶极子，图2.1所示的辐射图形明显地不同于图1的辐射图形。此外，定向性已发生变化(静态偶极子的D＝1.5，而旋转偶极子的D＝1.5156)。那种情况已经说明，通过迫使偶极子完成某些旋转运动，可以实现“定向性偶极子”。

因此，只要迫使有已知辐射图形的天线实施合适选取的周期性运动，就可以得到多种新的和不同的辐射图形。例如，在上述偶极子的情况下，通过改变偶极子的旋转角，可以得到多种辐射图形。图4表示迫使偶极子旋转的辐射图形定向性如何随偶极子轴与旋转轴之间的角度α(以弧度表示)而变化。曲线1对应于中心频带，曲线2对应于一次谐波或基频的边带，而曲线3对应于二次谐波的边带。此外，在给定的旋转角下，我们用点标记的三条曲线中哪条曲线有最大的定向性，并指出哪个频带最适用于发射或接收的信号。

作为例子，图5表示相对于垂直轴旋转63°(0.35π弧度)的静态偶极子。在使这个偶极子围绕垂直轴旋转时，其辐射图形有图6.1所示(中心频带)，图6.2所示(一次谐波或基频的边带)和图6.3所示(二次谐波的边带)的外观。在这个具体情况下，可以观察到，在一次谐波或基频的边带中可以实现最高的定向性(D＝1.5349)。利用其他的角度(见图4)，直至约1.8的定向性是可能的。

最好是，该装置包括多个阵列天线，每个所述阵列至少包括一个天线，其中每个阵列产生的输出信号对应于上述假想天线在完成周期性运动时产生的输出信号，其中周期性运动的频率高于最小工作带宽，和其中对应每个阵列中每个输出信号的频率是各不相同的。事实上，可以解决不同的问题。

a)一方面，在接收装置的情况下，我们需要滤波接收信号的某些分量。首先，必须滤波调制频带(在我们希望工作在中心频带的情况下)并可以利用带通滤波器实现这个目的。然而，可以发生这样的情况，天线正在接收外界信号，其频率基本上对应于调制频带的频率。这些外界信号是由上述带通滤波器滤波，但是这些外界信号还遭受调制，通过引入噪声，它的一个调制信号落在我们感兴趣信号的中心频带。若它包含在各不相同速度(一般是周期性运动)的多个阵列天线中，则可以校正这个缺点，在这种情况下，可以发生以下的现象：

a.1)我们感兴趣信号的所有中心频带是完全重叠的，因为它们不是旋转频率的函数，因此，它们的幅度可以相加。

a.2)所有的边带以随机方式互相重叠，因为它们的位置取决于旋转运动的频率(一般是周期性运动的频率)。所以，在所述情况下，它们互相抵消。不管这样，这些边带是由带通滤波器合适地滤波。

a.3)噪声的中心频带同样地是由带通滤波器滤波。

a.4)发生的真正重要效应是噪声的调制频带，特别是那些落在我们感兴趣信号的中心频带内的噪声。这些调制频带遭遇与a.2)中所描述的类似效应：它们是按照非相关的方式互相重叠，因此，发生多个互相抵消。按照这种方式，剩余的噪声减至最小，而信号(点a.1)幅度的增大是与所用的天线阵列数量成正比。

b)另一方面，在发射装置的情况下，通过滤波不可能去掉调制频带。然而，若包含以各不相同速度旋转(一般是周期性运动)的多个阵列天线，则在很大程度上可以校正这个问题。在这种情况下，每个阵列天线发射所需的信号，和多个多余的调制频带。然而，不是所有的调制频带是互相重叠，这是由于旋转速度(一般是周期性运动)是各不相同的。这造成多个互相抵消，而调制频带的信号有较低的功率。假设中心频带的功率增大，只要提供更多的辐射阵列天线，则中心频带与调制频带之间的功率差能够变得所要求的那样高。按照这种方式，可以实现边带被减小到不影响传输的背景噪声。

一般地说，一种用于增大发射/接收装置总功率的方法是提供多个互相并联连接的相同天线。在以上的情况和在以下描述的情况下，只要增加天线的数目，这种解决方案可以根据需要增大功率。特别是，若天线是微观机构的情况：每个天线接收(或发射)极低的功率，但是微观机构技术可以组合几百个或几千个单独天线，因此，它们的信号之和可以达到所需的功率。

有利的是，至少一个所述阵列天线相对于另一个所述阵列天线是垂直取向和相位差90°。事实上，必须考虑这样的情况，假设天线是连续旋转的，一般地说，我们不能利用线性极化。若使用的天线是偶极子，则我们得到的极化损耗因子为

C_p＝2＝3dB

这是由于偶极子的极化是线性的，因此，必须处理有圆极化的接收信号。若旋转天线用作接收天线，则接收天线一定产生圆极化的信号。若旋转天线用作发射天线，则接收天线一定是圆极化的。通常，在通信的两端避免同时使用有线性极化的旋转天线。利用有圆极化的天线可以避免这种情况，例如，在偶极子的情况下，利用互相垂直取向和滞后90°的两个天线(一般是两个阵列天线)，可以实现这个目的，从而在两个传输端有圆极化。若直接使用较大的圆极化天线，则不需要作这种相移。

一般地说，虽然使用圆极化可以简化设计，但是应当考虑函数G(t)C_p(t)代替函数G(t)，即，天线增益G(t)与极化损耗C_p(t)的乘积，用于计算在旋转天线时得到的辐射图形。

以上已经指出，最好是，至少一个所述周期性运动是旋转运动或多个旋转运动的组合。旋转运动是容易产生的运动。选取旋转运动或旋转运动的组合取决于被旋转的天线和我们希望得到的辐射图形。

可以按照不同的方式完成周期性运动。一方面，一个优选的解决方案是，至少一个阵列天线实际完成对应实际形式和连续形式的周期性运动，如在以上例子中所提到的。在这种情况下，最好是，该运动是由微电动机完成，即，利用微观机构(MEMS)技术制造的电动机，因此，可以制造特别缩小和紧致形式的所有发射和/或接收装置。微观机构可以在非常低的成本下达到非常高的转速，因此，可以实现转速大于每秒300,000转(rpm)的微电动机。

另一个变型方案是完成非连续方式的运动，而是逐渐方式的运动，因此，天线完成短和快速的运动，并在此期间引入短暂的关断时间。该输出信号几乎等于假想天线按照连续方式完成运动时的输出信号，但该运动是离散化的或量化的，事实上，这是一种在信号数字化情况下也发生的现象。在这种情况下，假想信号(以连续方式运动)的输出信号在严格意义上不同于该装置(“跳跃”运动)的天线输出信号，但是，它非常类似并可以得到(或发射)所需的信息。在这个意义上，在此处描述和权利要求书中我们使用了术语“对应”：两个信号不是完全相同，但实际信号是假想信号的离散化，它对应于周期性运动在某些时刻的停止(其中在假想天线采用的取向之间选取某些取向的天线)，和天线从一个取向到下一个取向的“瞬间”跳跃。

第三个变型方案是，至少一个阵列天线包含多个固定天线，它们在空间中有各不相同的取向，因此，每个所述天线有与对应假想天线的一个瞬时取向相同的取向。事实上，按照这种方式，不需要完成实际的天线运动，而是有多个天线，每个天线安排在从以前取向中选取的一个取向，而在每个时刻它连接到输出电路，该天线有与连续运动的假想天线取向对应的取向(或尽可能接近的取向)。在这种情况下，我们需要有整个阵列的天线，即，在这个方案中，它不能由单个天线形成，而必须由多个天线形成，为的是得到与假想天线效应对应的效应。因此，只要利用多个互相正确连接的静态天线，且控制电路以特定的顺序方式连接和断开这些天线，可以模拟周期性运动。我们必须考虑这样的情况，需要的最小工作带宽是5kHz(例如，电话应用的情况)，它要求的转速是300,000rpm。利用这个方案，就不需要按照机械方式达到这些转速，而是以“虚拟”方式实现这些转速。代替转速，需要有较大量的天线，和高的开关速度，这在技术上是不太复杂的。

有利的是，按照本发明的装置包括：在每个天线或阵列天线的输出端的变压器电路，它可以改变阵列的输出信号(即，每个阵列天线的输出信号)或至少一个阵列天线或至少一个天线的局部输出信号(即，每个天线的输出信号)，因此，输出信号(阵列或局部)可以有正和负的数值，而输出信号(阵列或局部)是乘以函数B(t)。这个变压器电路可以安排在每个天线或阵列天线的输出端，不仅是在整个组合的末端。最好是，该变压器电路(理论上，它是放大器)仅仅反向输出信号(阵列或局部)的极性，因此，函数B(t)在每个时刻仅有+1和-1中的一个数值。为了实现有这些特征的变压器电路，最好是利用包括小型化继电器(最好是按照本发明的小型化继电器)变压器电路，从而可以减小从有源装置中引入的噪声，和防止利用有源元件产生的带宽限制。在固定天线阵列的配置情况下，它是利用继电器连接/断开以模拟假想天线的运动(以上已描述)，这些继电器可用在每个时刻反向或不反向(即，乘-1或+1)该信号(阵列或局部)。或者，在变压器电路中可以包含有源放大器。按照这种方式，可以实现这样的情况，函数B(t)采用任何的实值(并且不仅是+1和-1)，并可以进一步提高该组合的定向性，尽管可能增大内部噪声和可能减小可接受的带宽。

若没有完成实际的天线运动，而是借助于多个固定天线在空间中的正确取向和正确的互连进行模拟，如以上已提到的，以及若这些天线还有用于放大其信号(阵列或局部)的变压器电路，则可以设计本发明特别有利的本发明实施例，它可以保持天线总是连接而不是连接和断开这些天线，而且最好是，函数B(t)是常数，它与时间无关。事实上，若信号的中心频带是我们需要的频带，则可以保持这些天线总是连接，每个天线有随时间有固定增益的放大器，因此，可以叠加所有的输出信号(阵列或局部)，在这种情况下，不需要进行任何的滤波操作以得到所需的连续频带。按照这种方式，可以得到更简单的设计，并减小高频中可能出现的问题。在这种情况下，它就是N个天线的系统，其中每个天线i的增益是G_ij，j规定方向。每个天线i的终端电压是V_i。沿空间中每个方向j的接收/发射信号的组合是w_j。按照这种方式，若该装置的作用是接收器装置，则可以写出以下的公式：

[v_i]＝[G_ij]·[w_j]

可以得到的w_j数值是v_j的线性组合。

若该装置的作用是发射器装置，则可以写出以下的公式：

[w_j]＝[G_ji]·[v_i]

在这种情况下，v_j的数值是由数值w_i的线性组合得到的数值。假设对于高度定向性的天线，我们有以下的公式：

w_j＝δ_jkV_i(t)

其中δ_jk是克罗内克尔增量，即，在方向(j＝k)上，w_j＝V_i(t)，而在所有其他的方向上，w_j＝0。这意味着，每个天线是由可变增益的放大器供电。每个放大器的增益是不同的，它取决于我们希望发射的方向。这种装置的定向性是与天线的数量成正比，它能够达到我们希望的高度定向性数值。假设在具有高度定向性的这种类型设计的情况下，接收的信号是低的和内部噪声问题可能是重要的，有利的是，需要利用某种冷却装置降低该装置的温度，例如，在相同的集成电路中包含Peltier单元。这种类型装置的另一个优点是，只要改变参与信号线性组合的放大器的放大倍数，就可以利用电子方法引导到任何的方向。利用小型化继电器，可以容易地实现这个目的。

一般地说，提高普通装置和/或每个天线的信噪比的优选方法是利用Peltier效应单元至少冷却一个天线。

如以上已叙述的，最好是，该装置是微观机构。在这种情况下，特别有利的是提供有小型化继电器的装置，可以使各个天线是由小型化继电器互相连接。此外，在同时利用微机械制作天线和小型化继电器的事件中，可以在印刷电路中包含所有的组合以及对应的控制电路。最好是，小型化继电器必须允许建立有非常高开关速度的电连接，可以工作在非常高的频率范围内，并有非常低的连接电阻。

当前，制作小型化继电器可以有各种变型方案，特别是在称之为MEMS技术(微机电系统)，微观系统和/或微型机械的技术语境下。原则上，可以按照用于运动接触电极的力或激励机构的类型进行分类。因此，通常使用的分类是静电继电器，磁继电器，热继电器和压电继电器。每种继电器有各自的优点和各自的缺点。然而，小型化技术要求使用尽可能小的激励电压和表面。在现有技术中已知的继电器有几个阻碍它们发展的问题。

一种降低激励电压的方式是精确地增大继电器的表面积，除了容易出现变形，从而降低继电器的寿命和可靠性以外，它还使小型化变得很困难。在静电继电器中，降低激励电压的另一个方法是大大地减小电极之间的空间，或使用非常薄的电极或特殊的材料，从而使机械恢复力是非常低的。然而，这出现粘连的问题，因为表面张力非常高，它也可以降低这些继电器的有效工作寿命和可靠性。使用高激励电压还产生负面效应，例如，元件的电离，强机械作用造成的加速磨损，和继电器产生的电噪声。

静电继电器也有可靠性方面的严重问题，这是由于称之为“牵引”的现象，其中一旦超过给定的阈值，接触电极就沿增大加速度的方向运动，远离其他的自由电极。这是由于当继电器闭合时，施加用于闭合继电器的静电力的电容器极大地增加它的容量(若事先没有设置挡板，则容量可以增大到无限大)。因此，由于产生的强电场和运动电极的加速度造成的震动，在电极上有很大的磨损。

热方法，磁方法和压电方法都要求特殊的材料和微型机械加工过程，因此，在更复杂MEMS装置中的集成，或与电子电路的集成是非常困难和/或高成本的。此外，热方法是缓慢的(即，该电路有长的打开和闭合时间)和使用大量的功率。磁方法产生电磁噪声，它使得闭合电子电路更加困难，并要求用于开关的高峰值电流。

在这个说明书中，继电器应当理解为适合于打开和闭合至少一个外电路的任何装置，其中至少一个外电路的打开和闭合动作是借助于电磁信号完成的。

在此处的描述和权利要求书中，词语“接触点”是指实施(或可以实施)电接触的接触面。在这方面，接触面应当理解为几何意义上的点，因为它们是三维元件，而在电的意义上是电路中的点。

最好是，按照本发明的电磁信号发射和/或接收装置包括小型化继电器，该继电器本身包括：

面对第二区的第一区，

第一电容器板，

第二区中安排的第二电容器板，其中第二板小于或等于第一板，

第一区与第二区之间安排的过渡空间

过渡空间中安排的导电单元，导电单元机械上独立于第一区和第二区，并适合于运动穿越过渡空间，它取决于第一电容器板和第二电容器板上的电压，

电路的第一接触点，该电路的第二接触点，其中第一接触点和第二接触点限定第一挡板，其中导电单元适合于接触第一挡板，和其中在与第一挡板接触时，导电单元闭合该电路。

事实上，在按照本发明的继电器中，导电单元是能够自由运动的分离部分，就是说，导电单元是响应于断开和闭合外电路(第一接触点与第二接触点之间)的单元。即，材料的弹性力没有用于迫使一种继电器运动。这可以有多种不同的解决方案，其优点是要求非常低的激励电压并可以有非常小的设计尺寸。导电单元放置在过渡空间。过渡空间是利用第一区和第二区以及侧壁闭合，它们可以防止导电单元离开过渡空间。当电压加到第一电容器板和第二电容器板上时，在导电单元中诱发电荷分布，它产生使导电单元沿过渡空间方向运动的静电力。借助于以下详细描述的不同设计，这种效应可用于几种不同的方式。

此外，按照本发明的继电器还满意地解决上述的“牵引(pull-in)”问题。

按照本发明继电器的另一个优点是如下所述：在常规的静电继电器中，若导电单元粘连到给定的位置(它在很大程度上与湿气有关)，则不可能使它松开(除非依靠外力，例如，使它干燥)，这是由于恢复力是弹性力，总是相同(仅与位置有关)，且不能增大。与此相反，若导电单元粘连在按照本发明的继电器中，则通过增大电压，总可以使它松开。

过渡空间的几何形状的功能和电容器板的定位可以提供几种不同类型的继电器，以及它们的许多应用和功能方法。

例如，导电单元的运动可以是如下所述：

第一种可能性是，导电单元是沿第一区与第二区之间的过渡空间作平动方式运动，即，基本直线方式(当然，不包括意外和非所需外力引发的可能震动或振荡和/或运动)。

第二种可能性是，导电单元有基本固定端，导电单元可以围绕该端转动。转轴可以具有外电路接触点的功能，而导电单元的自由端可以在第一区与第二区之间运动，它与其他接触点可以接触或不接触，取决于所在的位置。如以下所叙述的，这种方法有许多特定的优点。

有利的是，第一接触点是在第二区与导电单元之间。这可以得到以下讨论的各种方案。

当第一板是在第二区时实现一个优选实施例。或者，继电器可以设计成这样，第一板是在第一区。在第一种情况下，得到的继电器有较大的激励电压和较快速。另一方面，在第二种情况下，继电器的速度较慢，这意味着导电单元和挡板经受的震动较平滑，且能量消耗较低。显然，我们可以在这两个方案之间进行选择，取决于每种情况的具体要求。

当第二接触点也是在第二区时实现一个优选实施例。在这种情况下，我们得到这样一种继电器，其中导电单元基本沿直线方向运动。当导电单元与第一挡板接触时，即，与电路的第一接触点和第二接触点接触时，可以使电路闭合，借助于以下详细描述的不同类型力，可以使电路断开。为了再次闭合电路，可以在第一电容器板与第二电容器板之间加电压。这使导电单元被吸引到第二区，从而再次接触第一接触点和第二接触点。

若第一电容器板是在第一区和第二电容器板是在第二区，则实现上一节中所述断开电路所需的力是借助于在第二区中安排的第三电容器板，其中第三电容器板小于或等于第一电容器板，而第二电容器板与第三电容器板一起大于第一电容器板。利用这种安排，第一电容器板是在过渡空间的一侧，而第二电容器板和第三电容器板是在过渡空间的另一侧且互相接近。按照这种方式，借助于静电力，我们可以迫使导电单元沿两个方向运动，此外，即使导电单元保持在基本未知的电压上，我们可以确保外电路的闭合，导电单元受到闭合外电路作用的力。

实现本发明另一个优选实施例的情况是，继电器还包括：所述第二区中安排的第三电容器板和所述第一区中安排的第四电容器板，其中所述第一电容器板与所述第二电容器板相等，而所述第三电容器板与所述第四电容器板相等。事实上，按照这种方式，若我们希望导电单元运动到第二区，则可以在第一电容器板和第四电容器板上加电压以及在第二电容器板或第三电容器板上加电压。假设导电单元运动到放置最小电容器板的位置，则它就运动到第二区。同样地，在第二电容器板和第三电容器板上加电压以及在第一电容器板或第四电容器板上加电压，我们可以使导电单元运动到第一区。这种方案优于较简单的三个电容器板方案，它是完全对称的，即，不管导电单元运动到第二区或第一区，可以获得完全相同的继电器性能。有利的是，第一电容器板，第二电容器板，第三电容器板和第四电容器板都相等，因为一般地说，它的设计是方便的，继电器在几个方向是对称的。一方面，如上所述，第一区与第二区之间是对称的。另一方面，需要保持其他类型的对称性以避免出现其他的问题，例如，导电单元的转动或摆动问题，以下给以评述。在这个方面，特别有利的是，继电器还包括：第一区中安排的第五电容器板和第二区中安排的第六电容器板，其中第五电容器板与第六电容器板相等。一方面，增大电容器板的数目具有更好补偿制造过程变化因素的优点。另一方面，可以独立地激励几个不同的电容器板，这是从所加电压和激励时间两个观点考虑。6个电容器板可以都相等，或者，同侧的三个电容器板可以有不同的尺寸。这可以减小激励电压。每个区中有三个或多个电容器板的继电器可以实现以下的目的：

它可以在两个方向都具有对称性，

对于固定的总体继电器尺寸，可以设计成有最小的激励电压，因为总是可以在一个区中激励两个电容器板而在另一个区中激励一个电容器板，它们有不同的表面积，

可以使电流和功率消耗最小化，还使继电器运行较平滑，

在它们接触时，可以确保继电器的断开和闭合，它独立于外电路传输到导电单元的电压。

具体地说，若继电器在每个区中有6个电容器板，则它还可以符合中心对称的要求，如以下我们将看到的，这是另一个重要的优点。所以，当继电器在第一区中安排6个电容器板和在第二区中安排6个电容器板时，可以实现本发明另一个优选实施例。然而，在每个区中有6个电容器板以获得中心对称不是绝对必需的：例如，也可以是每个区中有3个电容器板，虽然在这种情况下，我们必须首先减小继电器的电流和功率消耗，并优化继电器的“平滑”功能。一般地说，增大每个区中的电容器板数目在设计中具有较大灵活性和通用性，虽然它可以使制造中固有的变化减小，因为每个电容器板的制造因素变化往往是由其余电容器板的变化进行补偿。

然而，不应当低估这样一些情况，有意地产生力矩迫使导电单元完成某种类型的转动和平动。例如，为了克服导电单元相对于固定壁的可能粘连或摩擦，这种运动方式是可能有益的。

有利的是，继电器包括：第一区与导电单元之间的第二挡板(或与第一挡板数目相同的第二挡板)。按照这种方式，我们可以在第一区与第二区之间实现几何对称性。当导电单元向第二区运动时，直至与第一挡板接触，它可以使外电路闭合。当导电单元向第一区运动时，直至与第二挡板接触，它也可以使外电路闭合。按照这种方式，导电单元完成的运动是对称的。

当继电器包括第一区与导电单元之间安排的第三接触点时，可以实现本发明的另一个优选实施例，其中第三接触点限定第二挡板，因此，在与第二接触点和第三接触点接触时，导电单元闭合第二电路。在这种情况下，继电器的作用是换向器，交替地连接第二接触点与第一接触点和第三接触点。

当导电单元包括限定轴的空心圆柱部分和扁平部分时，可以实现以上例子中一个特别优选的实施例，其中在其内部放置第二接触点，而扁平部分是从径向空心圆柱部分的一侧突出，并沿轴的方向延伸，其中扁平部分沿轴方向测量的高度小于圆柱部分沿轴方向测量的高度。这种特殊情况同时符合导电单元围绕它的一端作旋转运动的情形(参照上述的“第二种可能性”)。此外，圆柱部分放置在承载面上(圆柱体每端有一个承载面，并沿第一区与第二区之间延伸)，而扁平部分悬挂在圆柱部分，因为它的重量较轻。因此，扁平部分不与壁或固定面接触(除了第一接触点和第三接触点以外)，按照这种方式，可以减小粘连和摩擦力。关于第二接触点，它放置在圆柱部分的内部，并作为转轴和第二接触点。因此，在第一接触点与第二接触点之间建立电连接，或在第三接触点与第二接触点之间建立电连接。空心圆柱部分限定圆柱形空心面，在所有的情况下，它有弯曲到第二接触点的表面，从而减小粘连和摩擦力的风险。

当导电单元包括限定轴的空心平行六面体部分和扁平部分时，可以实现以上例子中另一个特别优选的实施例，其中在其内部放置第二接触点，而扁平部分是从径向空心平行六面体部分的一侧突出，并沿轴的方向延伸，其中扁平部分沿轴方向测量的高度小于平行六面体部分沿轴方向测量的高度。事实上，这个实施例与以上的实施例类似，其中平行六面体部分限定平行六面体空心。这个方案特别适用于非常小继电器实施例的情况，因为在这种情况下，制造过程(特别是在光刻制造过程的情况下)的分辨率容量不得不使用直线方式。在两种情况下，应当强调的是，决定性的几何形状是内部空心的几何形状，事实上，几种不同的组合是可能的：

有矩形断面的轴(第二接触点)和有矩形断面的空心，

有圆形断面的轴和有圆形断面的空心，

有圆形断面的轴和有矩形断面的空心，反之亦然，

虽然前两种组合是最有利的。

逻辑上，若断面是矩形，则在轴与平行六面体部分之间应当有足够的间隙，使导电单元可以围绕该轴转动。同样地，在圆形断面的情况下，在轴与圆柱部分之间有很大间隙的情况下，导电单元进行的实际运动是绕轴转动和第一区与第二区之间平动的组合。此外，应当注意，第二挡板不是电连接到任何电路也是可能的：在这种情况下，得到的继电器仅能断开和闭合一个电路，但其中导电单元的运动是借助于转动(或借助于平动与转动的组合)。

当继电器包括第一区与导电单元之间安排的第三接触点和第四接触点时，可以得到本发明另一个优选实施例，其中第三接触点和第四接触点限定第二挡板，因此，在与第三接触点和第四接触点接触时，导电单元闭合第二电路。事实上，在这种情况下，继电器可以交替地连接两个电路。

有利的是，第一区和第二区中的每个区中安排的每个电容器板集合相对于对称中心是中心对称的，其中所述对称中心与导电单元的质心重合。事实上，每个区中安排的每个电容器板集合在导电单元上产生力场。若来自这个力场的力相对于导电单元质心有非零的力矩，则导电单元不但作平动，而且还作围绕其质心的转动。在这一方面，每个区的电容器板集合有中心对称是合适的，在这种情况下，这种转动是不利的，或者，另一方面，如果可以诱发导电单元相对于其质心的转动，则可以方便地提供中心不对称性，例如，为的是克服摩擦力和/或粘连。

如以上所指出的，导电单元往往实际上封闭在第一区，第二区和侧壁之间的过渡空间。有利的是，在侧壁与导电单元之间的间隙是充分地小，可以防止导电单元同时接触由第一接触点和第二接触点构成的一组接触点以及由第三接触点和第四接触点构成的一组接触点。就是说，避免导电单元在过渡空间中采取横向位置，其中它连接第一电路与第二电路。

为了避免粘连和高摩擦力，有利的是，导电单元有圆形(rounded)外表面，最好是圆柱面或球面。球面方案减小沿所有方向的摩擦力和粘连，而有面对第一区和第二区的圆柱体底面的圆柱面方案可以减小相对于侧壁的摩擦力，而有面对电容器板的大表面可以有效地产生静电力。这个第二方案还有接触点的较大接触面，可以减小交换电路中引入的电阻。

同样地，若导电单元有垂直于导电单元运动的上表面和下表面，和至少一个侧面，则有利的是，侧面有细微的突出部分。这种突出部分也可以减小侧面与过渡空间侧壁之间的粘连和摩擦力。

有利的是，导电单元是空心导电单元。这可以减轻质量，从而实现较小的惯性。

若继电器有两个电容器板(第一板和第二板)且这两个电容器板都在第二区，则有利的是，第一电容器板和第二电容器板有相同的表面积，因为按照这种方式，对于相同的总装置表面积，可以实现最小的激励电压。

若继电器有两个电容器板(第一板和第二板)，且第一板是在第一区，而第二板是在第二区，则有利的是，第一电容器板的表面积与第二电容器板的表面积相等或是它的两倍，因为按照这种方式，对于相同的总装置表面积，可以实现最小的激励电压。

当一个电容器板同时作为电容器板和作为接触点(和挡板)时，可以得到按照本发明继电器的另一个优选实施例。这种安排可以在固定的电压下(通常是VCC或GND)连接其他的接触点(外电路的接触点)或在高阻抗下断开它。

如在以下可以观察到的，图7至23中所示按照本发明优选实施例的继电器包括以上解释的不同变型方案和选项的组合，虽然专业人员能够观察到，它们是可以按照不同方法互相组合的变型方案和选项。这些继电器中的任何继电器可以合并在以上描述的电磁信号发射和/或接收装置中。

图7表示按照本发明继电器的第一基本功能模式。该继电器限定放置导电单元7的过渡空间25，导电单元7可以沿过渡空间25自由运动，因为实际上它是分离部分，而没有实际连接到限定过渡空间25的壁。该继电器还限定图7中左侧的第一区和图1中右侧的第二区。在第二区中安排第一电容器板3和第二电容器板9。在图7所示的例子中，电容器板3和9有不同的表面积，虽然这两个表面积可以是相等的。第一电容器板3和第二电容器板9连接到控制电路CC。在第一电容器板3与第二电容器板9之间加电压时，导电单元总是被吸引到图7的右侧，被引向电容器板3和9。导电单元7向右侧运动，直至它被第一挡板13阻挡，可以使第一外电路CE1闭合，其中第一挡板13是第一外电路CE1的第一接触点15和第二接触点17。

图8表示按照本发明继电器的第二基本功能模式。该继电器同样限定放置导电单元7的过渡空间25，导电单元7可以沿过渡空间25，图8中左侧的第一区和图8中右侧的第二区自由运动。在第二区中安排第二电容器板9，而在第一区中安排第一电容器板3。第一电容器板3和第二电容器板9连接到控制电路CC。在第一电容器板3与第二电容器板9之间加电压时，导电单元总是被吸引到图8中的右侧，被引向最小的电容器板，即，第二电容器板9。因此，在图8所示例子的情况下，电容器板3和9有不同的表面积是绝对必需的，若它们有相等的表面积，则导电单元7不可能沿任何方向运动。导电单元7向右侧运动，直至它被第一挡板13阻挡，可以使第一外电路CE1闭合，其中第一挡板13是第一外电路CE1的第一接触点15和第二接触点17。在左侧有第二挡板19的情况下，它没有任何电功能，只是阻挡导电单元7与第一电容器板3接触。在这种情况下，可以去掉第二挡板19，因为不可能发生导电单元7与第一电容器板3接触的问题。这是因为在这一侧仅有一个电容器板，如果有多个电容器板且它们连接到不同的电压，则挡板是必需的以避免短路。

例如，图7和8的继电器配置适用于传感器，其中被测量的幅度作用这样一个力，该力被导电单元7中诱发的静电力抵消。在两种情况下，被测量的幅度必须加试图打开电路CE1的力，而静电力试图闭合该电路。然而，继电器可以设计成按照相反的方式准确地运行：被测量的幅度试图闭合电路CE1，而静电力试图打开该电路。在这种情况下，第一挡板13需要与对应的电路CE1一起放置在图7和8的左侧。在图7中，这种可能性是用虚线表示。若挡板放置在两侧，则传感器可以检测沿两个方向的幅度，虽然必须改变算法，从试图闭合到试图打开，在检测到已发生方向的变化时，而不是发生在最低的零电压下获得闭合/打开。应当回想到，所加电压的符号不影响导电单元7的运动方向。另一种可能性是利用旋转运动的离心力(例如，天线旋转运动的离心力)打开或闭合电路CE1。

为了借助于静电力实现导电单元7沿两个方向的运动，需要配置第三电容器板11，如图9所示。假设导电单元7总是运动到放置最小电容器板的位置，在这种情况下，要求第三电容器板11小于第一电容器板3，但第二电容器板9与第三电容器板11的表面积之和大于第一电容器板3的表面积。按照这种方式，通过激励第一电容器板3和第二电容器板9，连接它们到不同的电压，但第三电容器板11仍保持在高阻抗状态，导电单元7就运动到右侧，而在激励三个电容器板3，9和11的情况下，导电单元7就运动到左侧。在后者的情况下，给第二电容器板9和第三电容器板11提供相同的电压，而给第一电容器板3提供不同的电压。此外，图9中的继电器有连接到第二挡板19的第二外电路CE2，其方式是，这些第二挡板19限定第三接触点21和第四接触点23。

若两个电容器板是第一区和第二区中的每个区，则可以按照两个不同的方法引诱导电单元7的运动：

在相同区的两个电容器板之间加电压，使导电单元被这两个电容器板吸引(其功能如图7所示)，

在一个区的一个电容器板与另一个区的一个(或两个)电容器板之间加电压，使导电单元7被吸引到充电电容器表面积是最小的区域(其功能如图8所示)。

图10和11表示利用EFAB技术设计制造的继电器。借助于薄层沉积方法的这种微型机械加工制造技术是专业人员熟知的，可以制作多个薄层并在三维结构设计中有很大通用性。继电器安装在作为支承的基片1上，为了简单明了，在几个附图中没有画出。该继电器在导电单元7的左侧安排第一电容器板3和第四电容器板5(图11所示)，而在导电单元7的右侧安排第二电容器板9和第三电容器板11。该继电器还有两个第一挡板13和两个第二挡板19，第一挡板13是第一接触点15和第二接触点17，而第二挡板19是第三接触点21和第四接触点23。该继电器的上部被覆盖，虽然没有画出这个盖子，为的是清楚地说明它的内部细节。

按照图11，继电器的走向是沿过渡空间25从左到右，反之亦然。可以看出，第一挡板13和第二挡板19比电容器板3，5，9和11更靠近导电单元7。按照这种方式，导电单元7可以从左到右运动以闭合相应的电路，而不会干扰电容器板3，5，9和11以及它们相应的控制电路。

导电单元7有空心的内部空间27。

在导电单元7与形成过渡空间25(即，第一挡板13，第二挡板19，电容器板3，5，9和11以及两个侧壁29)的各个壁之间有间隙，该间隙是充分地小以防止导电单元7围绕垂直于图11平面的轴转动，但它足以接触第一接触点15与第三接触点21或第二接触点17与第四接触点23。然而，在这个附图中，没有按比例画出间隙，为了使附图更加清晰。

图12至14表示利用EFAB技术设计制造的另一种继电器。在按照图12至14的情况下，导电单元7是沿垂直方向运动。在继电器中利用一种或另一种运动取决于设计准则。制造技术包括沉积几个薄层。在所有的附图中，垂直方向是夸大的，就是说，实际装置比附图所示装置扁平得多。若我们希望得到较大的电容器表面，最好是构造类似于图12至14所示形式的继电器(垂直继电器)，如果需要较少薄层数目，则类似于图10和11所示形式的继电器(水平继电器)是更加合适。若采用某种特殊技术(例如，通常称之为polyMUMPS，Dalsa，SUMMIT，Tronic′s，Qinetiq′s等的技术)，薄层数目总是受限的。垂直继电器的优点是，使用较小的芯片面积得到较大的表面，这意味着可以利用远远低的激励电压(使用相同的芯片面积)。

理论上，图12至14的继电器非常类似于图10和11的继电器，在它的底部(图14)安排第一电容器板3和第四电容器板5以及它们是第三接触点21和第四接触点23的第二挡板19。从附图中可以看出，第二挡板19是在电容器板之上，因此，导电单元7可以承载在第二挡板19上，不会与第一电容器板3和第四电容器板5接触。在顶部(图12)有第二电容器板9，第三电容器板11和两个第一挡板13，它们是第一接触点15和第二接触点17。在这种情况下，导电单元7与侧壁29之间的间隙也是充分地小以避免第一接触点15接触第三接触点21或第二接触点17接触第四接触点23。

图15和16所示的继电器是一种继电器例子，其中导电单元7的运动基本上是围绕其一个端点的转动。这种继电器有第一电容器板3，第二电容器板9，第三电容器板11和第四电容器板5，它们都安装在基片1上。此外，第一接触点15与第三接触点21面对面。第一接触点15与第三接触点21之间的距离小于两个电容器板之间的距离。导电单元7有空心的圆柱部分31，其中空心面也是圆柱形。在空心圆柱体内部放置有圆柱断面的第二接触点17。

按照这种方式，导电单元7在第一接触点15与第二接触点17之间或在第三接触点21与第二接触点17之间建立电接触。导电单元7完成的运动基本上是围绕圆柱部分31限定轴的转动。在图15中，第二接触点17与圆柱部分31之间的间隙是夸大的，然而，确实存在一定量的间隙，因此，导电单元7完成的运动不是纯粹的转动，而是转动与平动的组合。

从圆柱部分31延伸的扁平部分33的高度小于沿所述圆柱部分31轴方向测量的圆柱部分31高度。在图10中可以更细致地观察到这一点，其中画出示圆柱部分31和扁平部分33的剖面。按照这种方式，我们可以避免扁平部分33与基片1的接触以减小摩擦力和粘连。

可以看出，只要间隙是足够的，可以用平行六面体代替圆柱部分31以及利用有四边形断面的接触点代替有圆形断面的第二接触点17，我们可以设计一种理论上相当于图15和16所示的继电器。

例如，若在图15和16的继电器中去掉第一接触点15和/或第三接触点21，则正是这两个电容器板(具体地说，第三电容器板11和第四电容器板5)可以作为接触点和挡板。适当选取电容器板必须工作的电压，我们可以得到的这个电压总是VCC或GND。另一种可能性是，例如，第三接触点21不与任何外电路进行电连接。于是，第三接触点仅仅是挡板，而当导电单元7接触第二接触点17与第三接触点21时，第二接触点17在电路中就处在高阻抗状态。

图17所示的继电器设计成利用polyMUMPS技术制造。如以上所提到的，这种技术在专业人员中是众所周知的，它的特征是，表面被微型机械加工成三个结构层和两个保护层。然而，理论上，它类似于图15和16所示的继电器，虽然其中有一些差别。因此，在图17所示的继电器中，第一电容器板3与第三电容器板11相等，但它不同于第二电容器板9和第四电容器板5，这二者相等并小于前者。关于第二接触点17，它的顶端有加宽部分，允许导电单元7保持在过渡空间25中。图15和16中的第二接触点17也可以配置这种类型的加宽部分。值得注意的是，在这种继电器中，第一接触点15与第三接触点21之间的距离与两个电容器板之间的距离相等。假设导电单元7的运动主要是围绕第二接触点17的转动，则导电单元的相反端描绘这样一条弧线，在扁平部分33可以接触到电容器板之前，导电单元与第一接触点15或第三接触点21接触。

图18表示利用polyMUMPS技术设计制造的另一种继电器。这种继电器类似于图10和11所示的继电器，虽然它还有第五电容器板35和第六电容器板37。

图19表示相当于图10和11所示的继电器，但它在第一区中有6个电容器板和在第二区中有6个电容器板。此外，我们应当注意到可以防止导电单元7脱离的顶盖。

图20和21表示导电单元7是圆柱形的继电器。参照图20所示的继电器，围绕导电单元的侧壁是平行六面形，而在图21所示的继电器中，围绕导电单元7的侧壁29是圆柱形。关于图22，它表示利用表面微型机械加工制造的球体，应当注意，它是由多个不同直径的圆柱形盘构成。具有球形导电单元7的继电器，如图22所示，它在理论上非常类似于图20或21所示的继电器，它是利用球形导电单元代替圆柱形导电单元7。然而，应当考虑到，在电容器板安排中的某些几何调整和在顶端的接触点是为了防止球形导电单元7首先接触电容器板而不是接触点，这些接触点可以是相应的挡板。

图23表示图10和11所示继电器的变型。在这种情况下，导电单元7在它的侧面41有突出部分39。

可以观察到，本发明特别适用于MEMS装置。借助于这种技术，可以在缩小尺寸的硅晶片上包含大量天线(例如，偶极子)。按照这种方式，可以制造有高度定向性天线性能的集成电路。在利用包括固定天线阵列的解决方案中，这些固定天线模拟周期性运动，我们可以观察到，利用MEMS继电器的方案是特别有意义的，可以设计和制造极其紧致和高度定向性的天线，其成本适合于多种应用。取决于制造MEMS元件(天线，微电动机，继电器)和制造对应控制电路所用的技术，可以制造单片或混合集成电路。此外，必须考虑到这样的情况，按照本发明的装置在低频下是高度定向性的，因此，它特别适合于许多其他的应用。

Claims (44)

1.一种电磁信号发射和/或接收装置，该装置限定最小的工作带宽，并至少包括第一阵列天线，它包括至少一个天线形成的所述第一阵列，其特征是，所述第一阵列产生一个输出信号，当假想天线正在进行第一周期性运动时，该输出信号对应与所述天线相等的所述假想天线产生的输出信号，其中所述第一周期性运动有高于所述最小工作带宽的第一频率。

2.按照权利要求1的装置，其特征是，它包括多个阵列的天线，每个所述阵列至少包括一个天线，其中每个所述阵列产生一个输出信号，当假想天线正在进行周期性运动时，该输出信号对应所述假想天线产生的输出信号，其中所述周期性运动有高于所述最小工作带宽的频率，和其中对应每个所述输出信号的频率是各不相同的。

3.按照权利要求1或2的装置，其特征是，至少一个所述阵列天线是垂直取向，并相对于另一个所述阵列天线滞后90°。

4.按照权利要求1至3中任何一个的装置，其特征是，至少一个所述周期性运动是转动。

5.按照权利要求1至4中任何一个的装置，其特征是，至少一个所述周期性运动是多个转动的组合。

6.按照权利要求1至5中任何一个的装置，其特征是，至少一个所述阵列该天线或多个天线实际上完成对应的周期性运动。

7.按照权利要求6的装置，其特征是，所述天线或多个天线是由微电动机移动。

8.按照权利要求1至7中任何一个的装置，其特征是，至少一个所述阵列包括在空间中沿各不相同方式取向的多个固定天线，因此，每个所述天线有与对应假想天线的一个瞬时取向重叠的取向。

9.按照权利要求1至8中任何一个的装置，其特征是，它包括变压器电路，用于改变至少一个阵列天线的阵列输出信号或至少一个天线的局部输出信号，因此，所述阵列输出信号或所述局部输出信号能够有负值和正值。

10.按照权利要求9的装置，其特征是，所述变压器电路反向所述阵列输出信号或所述局部输出信号的极性。

11.按照权利要求10的装置，其特征是，所述变压器电路包括小型化继电器。

12.按照权利要求9的装置，其特征是，所述变压器电路包括放大器，按照函数B(t)放大所述阵列输出信号或所述局部输出信号，其中所述函数B(t)可以取任何的实值。

13.按照权利要求8或12的装置，其特征是，所述固定天线总是互相连接的。

14.按照权利要求13的装置，其特征是，所述函数B(t)是常数并与时间无关。

15.按照权利要求1至14中任何一个的装置，其特征是，它包括互相并联连接的多个相同天线。

16.按照权利要求1至15中任何一个的装置，其特征是，它至少包括由Peltier效应单元冷却的一个天线。

17.按照权利要求1至16中任何一个的装置，其特征是，所述天线是由小型化继电器互相连接。

18.按照权利要求11或17的装置，其特征是，所述小型化继电器包括：

面对第二区的第一区，

第一电容器板(3)，

安排在所述第二区中的第二电容器板(9)，其中所述第二板小于或等于所述第一板，

安排在所述第一区与所述第二区之间的过渡空间(25)，

安排在所述过渡空间(25)中的导电单元(7)，所述导电单元(7)机械上独立于所述第一区和所述第二区，并适合于实施运动穿越所述过渡空间(25)，它取决于所述第一和第二电容器板上的电压，

电路的第一接触点(15)，所述电路的第二接触点(17)，其中所述第一接触点(15)和第二接触点(17)限定第一挡板(13)，其中所述导电单元(7)适合于接触第一挡板(13)，和其中在与所述第一挡板(13)接触时，所述导电单元(7)闭合所述电路。

19.按照权利要求18的装置，其特征是，所述第一接触点(15)是在所述第二区与所述导电单元(7)之间。

20.按照权利要求18或19的装置，其特征是，所述第一板是在所述第二区中。

21.按照权利要求18或19的装置，其特征是，所述第一板是在所述第一区中。

22.按照权利要求18至21中任何一个的装置，其特征是，所述第二接触点(17)也是在所述第二区中。

23.按照权利要求21或22的装置，其特征是，它还包括：安排在所述第二区中的第三电容器板(11)，其中所述第三电容器板(11)小于或等于所述第一电容器板(3)，和其中所述第二电容器板与第三电容器板之和大于所述第一电容器板(3)。

24.按照权利要求21或22的装置，其特征是，它还包括：安排在所述第二区中的第三电容器板(11)和所述第一区中的第四电容器板(5)，其中所述第一电容器板(3)与所述第二电容器板(9)相等，和所述第三电容器板(11)与所述第四电容器板(5)相等。

25.按照权利要求24的装置，其特征是，所述第一电容器板，第二电容器板，第三电容器板和第四电容器板是互相相等。

26.按照权利要求24或25的装置，其特征是，它还包括：安排在所述第一区中的第五电容器板(35)和所述第二区中的第六电容器板(37)，其中所述第五电容器板(35)与所述第六电容器板(37)相等。

27.按照权利要求26的装置，其特征是，它包括：安排在所述第一区中的六个电容器板和安排在所述第二区中的六个电容器板。

28.按照权利要求18至27中任何一个的装置，其特征是，它包括：所述第一区与所述导电单元(7)之间的第二挡板。

29.按照权利要求18至28中任何一个的装置，其特征是，它包括：安排在所述第一区与所述导电单元(7)之间的第三接触点(21)，其中所述第三接触点(21)限定第二挡板，因此，在与所述第二接触点(17)和所述第三接触点(21)接触时，所述导电单元(7)闭合第二电路。

30.按照权利要求29的装置，其特征是，所述导电单元(7)包括限定轴的空心圆柱形部分(31)和扁平部分(33)，在圆柱形部分(31)内放置所述第二接触点(17)，而扁平部分(33)是从所述径向空心圆柱形部分(31)的一侧突出，并沿所述轴的方向延伸，其中所述扁平部分(33)沿所述轴方向测量的高度小于沿所述轴方向测量的所述圆柱形部分(31)的高度。

31.按照权利要求29的装置，其特征是，所述导电单元(7)包括限定轴的空心平行六面体部分和扁平部分(33)，在平行六面体部分内放置所述第二接触点(17)，而扁平部分(33)是从所述径向平行六面体部分(31)的一侧突出，并沿所述轴的方向延伸，其中所述扁平部分(33)沿所述轴方向测量的高度小于沿所述轴方向测量的所述平行六面体部分的高度。

32.按照权利要求18至27中任何一个的装置，其特征是，它包括：在所述第一区与所述导电单元(7)之间安排的第三接触点(21)和第四接触点(23)，其中所述第三接触点(21)和第四接触点(23)限定第二挡板(19)，因此，在与所述第三接触点(21)和第四接触点(23)接触时，所述导电单元(7)闭合第二电路。

33.按照权利要求18至32中任何一个的装置，其特征是，在每个所述第一区和第二区安排的所述电容器板的每个组合相对于对称中心是中心对称的，和其中所述对称中心是与所述导电单元(7)的质心重叠。

34.按照权利要求18至32中任何一个的装置，其特征是，在每个所述第一区和第二区中安排的所述电容器板的组合是中心不对称的，从而产生相对于所述导电单元(7)的质心的力矩。

35.按照权利要求32至34中任何一个的装置，其特征是，在所述第一区与所述第二区之间延伸两个侧壁(29)，其中在所述侧壁(29)与所述导电单元(7)之间有间隙，所述间隙是足够地小，为的是在几何结构上防止所述导电单元(7)同时接触所述第一接触点(15)和第二接触点(17)形成的接触点组和所述第三接触点(21)和第四接触点(23)形成的接触点组。

36.按照权利要求18至35中任何一个的装置，其特征是，所述导电单元(7)有圆形的外表面。

37.按照权利要求36的装置，其特征是，所述导电单元(7)是圆柱形。

38.按照权利要求36的装置，其特征是，所述导电单元(7)是球形。

39.按照权利要求18至36中任何一个的装置，其特征是，所述导电单元(7)有上表面和下表面，以及至少一个侧面，所述上表面和下表面垂直于所述导电单元(7)的所述运动，而所述侧面有细微的突出部分。

40.按照权利要求18至39中任何一个的装置，其特征是，所述导电单元(7)是空心的。

41.按照权利要求20的装置，其特征是，所述第一电容器板(3)和所述第二电容器板(9)有相同的表面积。

42.按照权利要求21的装置，其特征是，所述第一电容器板(3)的表面积等于所述第二电容器板(9)的表面积或是它的两倍。

43.按照权利要求18至42中任何一个的装置，其特征是，所述电容器板(3，5，9，11，35，37)之一同时是所述接触点(15，17，21，23)之一。

44.一种集成电路，其特征是，它包括按照权利要求1至43中任何一个的装置。

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