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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltelement zum Schalten von differentiellen Signalen (Differentieller Schalter), insbesondere zum Schalten eines Radiofrequenzsignals im GHz-Bereich. Ein differentieller Schalter ist typischerweise ausgestattet mit einem zum Anschluss an eine differentielle Quelle ausgebildeten Eingang und einem zum Anschluss an eine differentielle Senke ausgebildeten Ausgang und mit einem Schalteingang über den mittels eines Schaltsignals ein Schaltzustand des differentiellen Schalters verändert werden kann.
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Im Stand der Technik sind mehrere Varianten von kapazitiven Schaltern zum Schalten eines Radiofrequenzsignals im GHz-Bereich beschrieben. Diese werden vor allem in Form von elektromechanischen Mikrosystemen (MEMS) ausgeführt.
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Ein MEMS Schalter mit einem verringerten dielektrischen Aufladeeffekt ist beispielsweise aus dem US Patent
US 8,797,127 B2 bekannt.
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Die US Patentanmeldung
US 2003/0090356 A1 beschreibt einen resonanten MEMS-Schalter aufweisend einen Cantilever mit einer Resonanzfrequenz, der mit einer Wechselspannung beaufschlagt wird, deren Frequenz der Resonanzfrequenz entspricht.
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Ein weiteres elektromechanisches Mikrosystem, das in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2009 047 599 A1 beschrieben ist, weist eine bewegliche Kontaktschwinge, einen Gegenkontakt und mindestens eine Antriebselektrode auf. Die wesentliche Funktion des elektromechanischen Mikroschalters besteht in der Nutzung der wechselnden Kapazität, die sich im „Auf-Zustand“ und im „Ab-Zustand“ ergibt. Ein Radiofrequenz-Signal, das sich auf dem Gegenkontakt von einer Seite zu der anderen Seite bewegt, wird im Auf-Zustand nahezu ungehindert weitergeleitet, währenddessen das Signal im Ab-Zustand durch die hohe Kapazität zur Kontaktschwinge gedämpft wird. In diesem Aufbau ist der Gegenkontakt die Signalführende Elektrode und die Kontaktschwinge ist die Masse-Elektrode. Mit dieser Vorrichtung ist das Ein- und Ausschalten eines Signales innerhalb einer elektronischen Schaltung möglich.
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Das in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2009 047 599 A1 beschriebene MEMS ist nur begrenzt einsetzbar in Schaltungen mit differentieller Schaltungstechnik. Diese Schaltungstechnik wird bevorzugt in elektronischen Systemen eingesetzt, in denen sehr hohe Frequenzen verarbeitet werden müssen, das heißt bei Frequenzen im Gigahertz-Bereich bis zu Frequenzen von mehreren hundert Gigahertz. Auch wenn das Überkoppeln von unterschiedlichen Signalen in einer Schaltung, insbesondere in einer integrierten Schaltung, verringert werden soll, wird die differentielle Schaltungstechnik eingesetzt.
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Zum Schalten von Signalen, auch von differentiellen Signalen werden in herkömmlicher Weise Schalt-Transistoren eingesetzt. Das können Feldeffekt-Transistoren oder BipolarTransistoren sein. Vorteilhaft einsetzbar sind die Feldeffekt-Transistoren, da bei diesen Transistoren die Steuer-Elektrode isoliert ist und kein Strom in die Steuer-Elektrode hinein fließen kann. Weit verbreitet ist der Einsatz der CMOS-Technologie für diese Anwendungen, da die Schalter mit geringen Kosten hergestellt werden können.
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Zum Schalten von sehr schnellen Signalen, das heißt bei Frequenzen im Gigahertz-Bereich, kommen skalierte CMOS-Technologien zum Einsatz oder Schalter basierend auf Verbindungshalbleitern oder Bipolartransistoren wie Silizium-Germanium Transistoren. Bei noch höheren Frequenzen von 100GHz oder mehr erreichen die Transistor-basierten Schalter Grenzen, da durch parasitäre Effekte, insbesondere parasitäre Kapazitäten, der erreichbare Unterschied zwischen eigeschaltetem und ausgeschaltetem Zustand zu klein wird. Zum Schalten von differentiellen Signalen werden die eingesetzten Schaltungen auch noch sehr kompliziert.
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Der eigeschaltete und ausgeschaltete Zustand wird über die Kennzahlen Einfügedämpfung A und Isolation I gekennzeichnet. Die Einfügedämpfung soll möglichst klein sein und die Isolation möglichst groß. Die Einheit für diese Größen ist Dezibel (dB). Die erreichbaren Parameter von A und I sind bei den genannten sehr hohen Frequenzen in vielen Fällen nicht mehr ausreichend, um eine ausreichende System-Performance zu erhalten.
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An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen differentiellen Schalter anzugeben, der auch bei sehr hohen Frequenzen minimale Einfügedämpfung und ausreichende Isolation gewährleistet.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Schalter symmetrisch ausgebildet ist mit einer ersten Eingangsinduktivität und einer ersten Ausgangsinduktivität und einer dazwischen ausgebildeten ersten Signalleitung, sowie mit einer zweiten Eingangsinduktivität (L1a) und einer zweiten Ausgangsinduktivität und einer dazwischen ausgebildeten zweiten Signalleitung, wobei der Schalter zwei Kapazitäten aufweist, die zwischen der ersten Signalleitung und der zweiten Signalleitung in Reihe geschaltet sind, wobei sowohl die erste als auch die zweite der zwei Kapazitäten mit dem Schalteingang verbunden und in ihrem Kapazitätswert durch das Schaltsignal veränderlich ist. Die erste Kapazität und die zweite Kapazität sind jeweils durch einen Varaktor realisiert.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der differentielle Schalter zum Schalten eines Radiofrequenzsignals im GHz-Bereich ausgebildet. Der differentielle Schalter kann zum schalten eines Radiofrequenzsignals größer 50 GHz (Gigahertz), vorzugsweise größer 100 GHz, ausgebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die erste Eingangsinduktivität und die zweite Eingangsinduktivität und/oder die erste Ausgangsinduktivität und die zweite Ausgangsinduktivität gleiche Induktivitätswerte auf. Der Induktivitätswert liegt vorzugsweise zwischen 20 pH (piko Henry) und 2 nH (nano Henry). Der Induktivitätswert kann 200 pH betragen. Vorzugsweise ist der Induktivitätswert konstant.
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Vorzugsweise weisen die erste Kapazität und die zweite Kapazität gleiche Kapazitätswerte auf. Der Kapazitätswert kann zwischen einigen, beispielweise 20 fF (femto Farad) und mehreren, beispielsweise 2 pF (pico Farad) liegen und insbesondere 100 fF betragen, vorzugsweise bei einem LOW-Pegel oder Nullpotential am Schalteingang.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist ein jeweiliger Kapazitätswert der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität wenigstens um Faktor 2, vorzugsweise wenigstens um Faktor 4, weiter bevorzugt wenigstens um Faktor 5 oder um einen noch größeren Faktor veränderlich. Der Kapazitätswert kann zum Beispiel zwischen 10 fF und 30 fF liegen und insbesondere 20 fF betragen, vorzugsweise bei einem HIGH-Pegel am Schalteingang. Es kann je nach Schalter-Technologie ein sehr hoher Pegel notwendig sein.
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In einer alternativen Ausgestaltung können die Varaktoren MOS-Varaktoren sein. MOS-Varaktoren sind bevorzugt, da diese keine merklichen Leckströme besitzen. Vorzugsweise sind die Varaktoren in CMOS-Hochfrequenztechnologien oder SOI-Technologien bereitgestellt.
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Der ersten Ausgangsinduktivität und/oder der zweiten Ausgangsinduktivität kann jeweils ein Wellenleiter nachgeschaltet sein.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Schalteranordnung, die zwei vorbeschriebene differentieller Schalter aufweist. Vorzugsweise definiert die Schalteranordnung einen SPDT-Schalter mit zwei differentiellen Schaltern deren Eingänge mit je einer differentiellen Quelle verbunden sind und deren Ausgänge über Wellenleiter an eine differentielle Senke angeschlossen sind.
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Vorzugsweise sind die zum Anschluss an eine differentielle Senke ausgebildeten Ausgänge beider Schalter parallel zueinander geschaltet. Vorzugsweise erfolgt eine Parallelschaltung nach ausgangsseitig vorgesehenen Wellenleitern.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es zeigt:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen differentiellen Schalters;
- 2 zwei Schaltzustände des differentiellen Schalters aus 1;
- 3 ein Frequenz-Dämpfung Diagramm für die Schaltzustände aus 2;
- 4 ein erfindungsgemäßen SPDT-Schalter;
- 5 ein Diagramm des Übertragungsverhaltens des SPDT-Schalters aus 4;
- 6 ein Beispiel eines differentiellen Schalters in Form eines mikromechanischen Schalters MEMS;
- 7 eine Teilansicht des MEMS aus 6;
- 8 ein Wechselschalter (SPDT) aufgebaut aus zwei differentiellen Schaltern mit Transistoren; und
- 9 ein Diagramm des Übertragungsverhaltens des Schalters aus 8.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen differentiellen Schalters 1 ist in 1 dargestellt.
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Der differentielle Schalter 1 ist ausgestattet mit einem zum Anschluss an eine differentielle Quelle T1 ausgebildeten Eingang E und einem zum Anschluss an eine differentielle Senke T2 ausgebildeten Ausgang A.
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Der Schalter 1 ist symmetrisch ausgebildet mit einer ersten Eingangsinduktivität L1 und einer ersten Ausgangsinduktivität L2 und einer dazwischen ausgebildeten ersten Signalleitung SL1, sowie mit einer zweiten Eingangsinduktivität L1a und einer zweiten Ausgangsinduktivität L2a und einer dazwischen ausgebildeten zweiten Signalleitung SL1a.
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Der Schalter 1 weist zwei Kapazitäten C1, C2 auf, die zwischen der ersten Eingangsinduktivität L1 und der zweiten Ausgangsinduktivität L2a sowie zwischen der zweiten Eingangsinduktivität L1a und der ersten Ausgangsinduktivität L2 in Reihe geschaltet sind.
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Sowohl die erste Kapazität C1 als auch die zweite Kapazität C2 der zwei Kapazitäten C1, C2 sind mit dem Schalteingang 4 verbunden und dadurch in ihrem Kapazitätswert veränderlich. Die Kapazitätswerte können durch beaufschlagen des Schalteingangs 4 mit einem Schaltsignal 3 verändert werden. Das Schaltsignal 3 kann dabei durch einen Strom oder eine Spannung repräsentiert werden.
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Das Prinzip des differentiellen Schalters 1 basiert auf diesen veränderlichen Kapazitäten C1, C2 in Resonanz mit den Induktivitäten L1, L1a, L2, L2a.
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1 zeigt gleichsam die Grundschaltung des erfindungsgemäßen differentiellen Schalters 1. Die veränderlichen Kapazitäten C1 und C2 können auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Beispielweise kommen dafür Varaktoren infrage, bei denen die Veränderung der Kapazität in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt ausgenutzt wird.
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Mit Bezug auf die 2 und 3 wird die Wirkungsweise des differentiellen Schalters 1 nun genauer erläutert gezeigt. Dazu ist in 2a) der erfindungsgemäße differentielle Schalter 1 in einem ersten Schaltzustand dargestellt. 2b) zeigt den Schalter 1 in einem zweiten Schaltzustand.
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Beispielhaft werden folgende Dimensionierungen der Bauelemente angenommen: L1=L1a=200pH, L2=L2a=200pH, C1=C2=100fF. Demnach weisen die erste Eingangsinduktivität L1 und die zweite Eingangsinduktivität L1a und die erste Ausgangsinduktivität L2 und die zweite Ausgangsinduktivität L2a gleiche Induktivitätswerte auf. Des Weiteren weisen die erste Kapazität C1 und die zweite Kapazität C2 gleiche Kapazitätswerte auf.
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Für die Quellen und Senken werden beispielhaft folgende Impedanzen (Z) angenommen: T1=T2=T3=T4=100 Ohm. In Hinblick auf eine bessere Lesbarkeit des Diagramms in 3 wurde im ersten Schaltzustand in 2a) die Quelle mit T1 und die Senke mit T2 und 2b) die (identische) Quelle mit T3 und die (identische Senke) mit T4 bezeichnet.
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In der oberen 2a) verbindet der Schalter die Quelle T1 mit der Senke T2 wobei das Schaltsignal 3 eine Spannung von 0 Volt ist (Aus-Zustand). In der unteren 2b) verbindet der Schalter 1 die Quelle T3 mit der Senke T4, wobei das Schaltsignal 3 eine Spannung von 3 Volt hat (Ein-Zustand). Der Wert der Kapazitäten C1 und 2 verändert sich mit der angelegten Steuerspannung von 100fF (Aus-Zustand) auf 20fF (Ein-Zustand). Demnach ist ein jeweiliger Kapazitätswert der ersten Kapazität C1 und der zweite Kapazität C2 um Faktor 5 veränderlich.
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3 zeigt die Eigenschaften des Schalters 1 im Aus-Zustand und im Ein-Zustand in Form eines Dämpfungsverlaufs über Frequenz. Die Kurve dB(S(4,3)) mit dem Messpunkt m1 zeigt den Ein-Zustand (vgl. 2b) und die Kurve dB(S(2,1)) mit dem Messpunkt m2 zeigt den Aus-Zustand (vgl. 2a) des Schalters 1. Dabei bezeichnen die Zahlen innerhalb der Klammer die jeweilige Quelle und Senke. Die Kurve dB(S(4,3)) zeigt demnach den Dämpfungsverlauf über Frequenz bezogen auf die Senke T4 (Ausgang) und die Quelle T3 (Eingang).
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Der Schalter ist für eine Frequenz von 114 GHz dimensioniert, wobei hier der Unterschied zwischen Ein- und Aus-Zustand am größten ist. Bei dieser Frequenz beträgt die Einfügedämpfung 0,53 dB und die Isolation 30,6 dB. Der Unterschied zwischen Ein- und Aus-Zustand beträgt also mehr als 30 dB, was einen sehr guten Wert bei dieser Frequenz darstellt.
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In der Hochfrequenztechnik werden neben den Schaltern, die eine reine Ein- und Ausschaltfunktion haben, auch Schalter benötigt, die eine Quelle wechselweise mit zwei Senken verbinden. Das sind sogenannte Wechselschalter oder SPDT-Schalter (single pole double throw). Das oben beschriebene Schaltungsprinzip kann hierfür vorteilhaft angewendet werden.
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In 4 ist ein solcher SPDT-Schalter dargestellt. Er besteht aus zwei identischen differentiellen Schaltern 1 und 2, die zwischen den Quellen T1 und T2 und der Senke T3 angeordnet sind. Zwischen den Schaltern 1, 2 und der Senke T3 sind Wellenleiter TL1, TL2, TL3, TL4 angeordnet, die die physikalische Verbindung der Schalter 1, 2 mit der Senke T3 herstellen und die die Anpassung verbessern. Demnach ist den ersten Ausgangsinduktivitäten L2 jeweils ein Wellenleiter TL1, TL3 und den zweiten Ausgangsinduktivitäten L2a jeweils ein Wellenleiter TL2, TL4 nachgeschaltet.
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Die Wellenleiter haben eine charakteristische Impedanz von zum Beispiel 50 Ohm. Die Länge der Wellenleiter TL1-TL4 entspricht vorzugsweise einem Viertel der Wellenlänge des Signals bei der Arbeitsfrequenz.
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Die beiden Schalter 1, 2 werden wechselseitig ein- und ausgeschaltet. Damit ergeben sich die in 5 dargestellten Übertragungs-Eigenschaften. Die Kurve dB(S(3,2)) stellt den durchgeschalteten Pfad dar mit einer Steuerspannung, die eine kleine Kapazität von 20fF erzeugt (unterer Schalter 2). Die Einfügedämpfung beträgt dann bei 122GHz 0,1dB. Die Kurve dB(S(3,1)) stellt den ausgeschalteten Pfad dar mit einer Steuerspannung, die eine große Kapazität von 100fF erzeugt. Die Einfügedämpfung, auch als Isolation bezeichnet, beträgt dann 26dB bei 122GHz.
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Der erfindungsgemäße Schalter, der in 1 in Form eines Ersatzschaltbilds dargestellt ist, kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein. Er kann mit speziellen veränderlichen Kapazitäten, sogenannten Varaktoren ausgeführt werden.
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6 zeigt ein Beispiel eines differentiellen Schalters in Form eines MEMS-Schalters 100. Der MEMS-Schalter 100 weist ein Mehrebenen-Leitbahnschichtstapel auf einem Substrat auf, insbesondere einem Siliziumsubstrat.
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Der in 6 dargestellte MEMS-Schalter 100 weist eine freitragende, elastisch bewegliche, leitfähige Kontaktschwinge 110, zwei darunter liegenden Signalleitungen 111b und 112b sowie einer Antriebselektrode 121 auf. Die Antriebselektrode 121 weist zwei Teilbereiche 121a und 121b auf, die elektrisch miteinander verbunden sind.
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Die Signalleitungen 111b und 112b bilden im Kontaktbereich K jeweils eine Kapazität zu der Kontaktschwinge 110 aus. Die Größe dieser Kapazitäten hängt vom Abstand dieser Signalleitungen 111b und 112b zu der Kontaktschwinge 110 ab. Die Signalleitungen 111b und 112b sind auf der einen Seite mit einer differentiellen hochfrequenten Quelle T1 und auf der anderen Seite mit einer Senke T2 verbunden.
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Der ersten Signalleitung 111b ist ein die erste Eingangsinduktivität L1 bildender erster Eingangsabschnitt 111a vorgeschaltet und ein die erste Ausgangsinduktivität L2 bildender erster Ausgangsabschnitt 111c nachgeschaltet.
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Der zweiten Signalleitung 112b ist ein die zweite Eingangsinduktivität L1a bildender zweiter Eingangsabschnitt 112a vorgeschaltet und ein die zweite Ausgangsinduktivität L2a bildender zweiten Ausgangsabschnitt 112c nachgeschaltet,
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Diese Abschnitte sind zur Verdeutlichung in 7 dargestellt, wobei in dieser Darstellung zur besseren Übersichtlichkeit die Kontaktschwinge 110 und die Antriebselektroden 121 und 122 weggelassen wurden.
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Eine kapazitive Kopplung zwischen der ersten Signalleitung 111b und der Kontaktschwinge 110 bildet die erste Kapazität C1 und eine kapazitive Kopplung zwischen der zweiten Signalleitung 112b und der Kontaktschwinge 110 bildet die zweite Kapazität C2.
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Die Funktionsweise des MEMS-Schalters 100 beruht auf der mechanischen Bewegung der Kontaktschwinge 110 relativ zu den Signalleitungen 111b und 112b. Im Ausgangszustand befindet sich die Kontaktschwinge 110 in einem Zustand mit großem Abstand zwischen Kontaktschwinge 110 und den Signalleitungen 111b und 112b. In diesem Zustand ergibt sich eine kleine Kapazität zwischen Kontaktschwinge 110 und den Signalleitungen 111b und 112b. Dieser Zustand wird als Ein-Zustand bezeichnet, da das RF-Signal mit nur geringer Dämpfung zwischen Quelle T1 und Senke T2 geleitet wird. Das sich ergebende Ersatzschaltbild entspricht dann der Zeichnung in 2b).
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Bei Anlegen eines ausreichend großen elektrischen Potentials zwischen der Antriebselektrode 121 und der Kontaktschwinge 110 wird diese aufgrund elektrostatischer Kräfte nach unten gezogen und die kapazitive Kopplung zwischen der Kontaktschwinge 110 und den Signalleitungen 111b und 112b (kapazitiver Bereich) wird vergrößert. Diese Bewegung kann graduell erfolgen oder abrupt. Der erste Fall kann eingesetzt werden, um Schaltungen analog abzustimmen, wie zum Beispiel die Abstimmung der Frequenz von Oszillatoren. Der zweite Fall wird verwendet, um Schalter-Funktionen zu realisieren, wobei es einen Ein-Zustand gibt und einen Aus-Zustand oder wo das HochfrequenzSignal auf mehrere unterschiedliche Signalpfade umgeschaltet werden kann. In 6 ist eine Richtung nach oben mit O, eine Richtung nach unten mit U bezeichnet.
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Im Folgenden soll nur auf die Schalter-Funktion eingegangen werden. In der Schalter-Funktion gibt es die beiden Zustände Ein-Zustand und Aus-Zustand. Im Aus-Zustand befindet sich die Kontaktschwinge 110 in der unteren Position. Dadurch ergibt sich eine vergrößerte kapazitive Kopplung zwischen der Kontaktschwinge 110 und den Signalleitungen 111b und 112b. Das sich ergebende Ersatzschaltbild entspricht dann der 2b).
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Die Kapazitäten C1 und C2 können die Werte C1=C2=100fF besitzen. Im Aus-Zustand bedeutet das nahezu einen Kurzschluss für das Hochfrequenzsignal von der Quelle T1. Entsprechend 3 bedeutet dies eine Dämpfung von 30,6dB einer Frequenz von 114GHz. Im Gegensatz dazu beträgt die Dämpfung nur 0,53 dB im eingeschalteten Zustand.
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Zwei als MEMS-Schalter ausgebildete differentielle Schalter können auch entsprechend 4 zusammengeschaltet werden. Dann erhält man eine Schalter-Kombination, die eine Quelle wechselweise mit zwei Senken verbindet. Diese SPDT-Schalter (single pole double trough) lassen sich sehr vorteilhaft mit MEMS-Schalten realisieren, da die zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren C1 und C2 verlustarm zusammen geschaltet sind. Die vier Wellenleiter TL1 - TL4 zwischen den Ausgängen der differentiellen Schalter 1, 2 und der Senke T3 dienen der besseren Anpassung an die Impedanz von T3. Weitere bekannte Maßnahmen zu Verbesserung der Anpassung sind möglich, sollen aber hier nicht weiter beschrieben werden, da diese Stand der Technik sind.
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Es können auch Schalter mit mehr als zwei Eingängen und einem Ausgang realisiert werden. Dazu wird eine Vielzahl von differentiellen Schaltern mit jeweils einer Quelle verbunden und die Ausgänge werden über Wellenleiter mit einer Senke verbunden.
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Ein differentieller Schalter kann auch mit Transistoren aufgebaut werden. Besonders geeignet sind Silizium-Germanium Hochfrequenz-Transistoren, da diese im aktiven Betrieb sehr kleine parasitäre Kapazitäten besitzen und dadurch bis zu sehr hohen Frequenzen verwendbar sind.
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8 zeigt die Schaltung eines solchen differentiellen nicht zu Erfindung gehörigen SPDT-Schalters mit zwei differentiellen Schaltern 201 und 202, die zwischen den Quellen T1 und T2 und der Senke T3 angeordnet sind. Jeder der differentiellen Schalter 201 und 202 weist zwei Bipolartransistoren 210, 211 auf, die antiparallel zwischen den Signalleitungen SL1, SL1a angeordnet sind.
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Die Kapazitäten C1, C2, die für den Schaltvorgang benötigt werden, sind durch die Emitter-Basis Kapazitäten und die Kollektor-Basis Kapazitäten der beiden Transistoren 210 und 211 bzw. der Transistoren 220 und 221 realisiert.
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Weiterhin weist jeder der differentielle Schalter 201, 202 vier Induktivitäten L1, L1a, L2, L2a auf (vgl. auch 1). Zur Steuerung der Kapazitäten C1, C2 wird an die Basis der Transistoren 210 und 211 bzw. 220 und 221 eine Steuerspannung vb und vb1 angelegt. Um den Stromkreis zu schließen sind die Wellenleiter 212a und 212b bzw. 222a und 222b vorgesehen. Darüber fließen die Emitter- und Kollektor-Ströme zur Masse-Leitung 213, 223. Die Wellenleiter 212a, 212b, 222a und 222b können auch als Induktivitäten ausgeführt werden.
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Die Senke T3 ist über die Wellenleiter TL1 und TL2 mit dem Schalter 201 verbunden und über die Wellenleiter TL10 und TL11 mit dem Schalter 202. Die Wellenleiter TL1, TL2, TL10 und TL11 haben vorzugsweise eine Länge von einem Viertel der Wellenlänge und dienen neben der physikalischen Verbindung auch der Anpassung zwischen den Schaltern und der Senke T3. Weitere Maßnahmen zur Anpassungen können hinzugefügt werden.
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Bei einer Steuerspannung vb1=0V fließt kein Strom durch die Transistoren 220 und 221. In diesem Zustand sind die Kapazitäten C1, C2 der Transistoren 220 und 221 sehr klein und somit ist dieser Zustand der Ein-Zustand.
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Bei einer Basisspannung von zum Beispiel vb1=1,2V fließt ein relativ großer Strom von circa 15 mA durch die Transistoren 210 und 211. In diesem Zustand bildet sich eine Diffusionskapazität an den Emitter-Basis Kapazitäten und den Kollektor-Basis Kapazitäten der beiden Transistoren 210 und 211 aus. Das führt zu großen Kapazitätswerten und somit ist dieser Zustand der Aus-Zustand.
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Die simulierten Parameter des oben beschriebenen SPDT Schalters sind in 9 dargestellt. Bei einer Frequenz von 100GHz beträgt die Einfügedämpfung 0,79dB. Die Isolation beträgt 25,57dB. Erkennbar in 9 ist ebenfalls, dass die Schalter-Performance sehr breitbandig ist, was für viele Anwendungsfälle vorteilhaft ist.
