JP2008160563A - Processor of high frequency signal, attenuating device, and resonance device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ミリ波、マイクロ波を含む高周波信号の処理装置及び減衰装置並びに共振装置に関する。 The present invention relates to a processing device, an attenuation device, and a resonance device for high-frequency signals including millimeter waves and microwaves.
従来、高周波信号線路の途中に抵抗素子を配設し、またこの抵抗素子と並列にFETトランジスタを配設し、FETトランジスタの制御によって抵抗素子を介し、或いは介することなく高周波信号を通過させる高周波信号用の減衰装置が公知である(特許文献1参照)。 Conventionally, a high-frequency signal in which a resistance element is provided in the middle of a high-frequency signal line, and an FET transistor is provided in parallel with the resistance element, and the high-frequency signal is passed through or without the resistance element by controlling the FET transistor. Is known (see Patent Document 1).
また、誘電体基板上の同一平面に信号線と、この信号線を挟み込むようにグランド線とが設けられたコプレナー線路において、信号線の長さに基いて共振させる。例えば、信号線の一端をグランド線に短絡し他端を開放してλ/4共振器として機能させ、信号線の両端をグランド線に短絡してλ/2共振器として機能させる。このとき2本の信号線a,bを誘電体基板上に並行に敷設し、これら2本の信号線a,bを挟み込むようにして誘電体基板上の同一平面にグランド線C,Dを設け、2本のコプレナー線路A,Bを構成する。そしてコプレナー線Aにおいては、信号線aが実際に信号線として使用される一方、信号線aが共振する周波数において信号線bがグランド線として使用され、コプレナー線路Bにおいては、信号線bが実際に信号線として使用される一方、信号線bが共振する周波数において信号線aがグランド線として使用される。このようにして多数の共振周波数を得る複合共振器が公知である(特許文献2参照)。 Further, a coplanar line provided with a signal line and a ground line so as to sandwich the signal line on the same plane on the dielectric substrate is resonated based on the length of the signal line. For example, one end of the signal line is short-circuited to the ground line and the other end is opened to function as a λ / 4 resonator, and both ends of the signal line are short-circuited to the ground line to function as a λ / 2 resonator. At this time, two signal lines a and b are laid in parallel on the dielectric substrate, and ground lines C and D are provided on the same plane on the dielectric substrate so as to sandwich the two signal lines a and b. Two coplanar lines A and B are formed. In the coplanar line A, the signal line a is actually used as a signal line, while the signal line b is used as a ground line at a frequency at which the signal line a resonates, and in the coplanar line B, the signal line b is actually used. The signal line a is used as a ground line at a frequency at which the signal line b resonates. A composite resonator that obtains a large number of resonance frequencies in this manner is known (see Patent Document 2).
一般に高周波(マイクロ波)信号は、伝送線路を取り巻くように磁界分布を形成し且つ磁界分布に直角に電界分布を形成しながら伝送線路上を伝播する。このとき、上述の減衰装置のように非対称線路の途中に抵抗等の回路機能素子や半導体スイッチ等の非線形素子が設けられると、この個所でインピーダンス不整合や高調波歪が発生する。しかも、多段構成の減衰装置を構成するために多数の回路機能素子や非線形素子を使用する場合には、インピーダンス不整合や挿入損失は益々増大する、などの問題が生じる。また上述の複合共振器は、基本的には信号線の長さに基いて共振周波数を得ているので、任意の共振周波数を得ることは困難である。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、高周波信号の処理装置及び減衰装置並びに共振装置おいて、インピーダンス不整合を少なくすることであり、第2の目的は、挿入損失を少なくすることである。また第3の目的は、高調波歪を低減することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object thereof is to reduce impedance mismatching in a high-frequency signal processing device, an attenuation device, and a resonance device. The purpose of is to reduce the insertion loss. A third object is to reduce harmonic distortion.
請求項1の発明は、信号線とグランド線からなるコプレナー線路に形成された高周波信号処理装置であって、信号線に接続された中心線路と、中心線路の外側に設けられた側線路と、中心線路に設けられた回路機能素子と、信号線と側線路を接続又は非接続する第1の接断手段と、側線路とグランド線を接続又は非接続する第2の接断手段と、回路機能素子を機能させるか否かに基いて、高周波信号を回路機能素子を経由して通過させるように前記第1及び第2の接断手段の接断動作を制御する手段と、を備えたことを特徴とする高周波信号処理装置である。
請求項2の発明は、請求項1記載の高周波信号処理装置において、前記回路機能素子は、減衰素子又は共振素子であることを特徴とする高周波信号処理装置である。
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の高周波信号処理装置において、前記第1及び第2の接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号処理装置である。
請求項4の発明は、信号線とグランド線からなるコプレナー線路に形成された高周波信号減衰装置であって、信号線の延長上に設けられた中心線路と、中心線路の外側に設けられた側線路と、中心線路に縦列して設けられた複数の抵抗減衰器と、それぞれの抵抗減衰器のグランド端子とグランド線とを接続又は非接続する第1の接断手段と、信号線と側線路とを接続又は非接続する第2の接断手段と、それぞれの抵抗減衰器毎に当該減衰器の機能を短絡する第3の接断手段と、所定の抵抗減衰器を機能させるか否かに基いて、前記第1乃至第3の接断手段の接断動作を制御する手段と、を備えたことを特徴とする高周波信号減衰装置である。
請求項5の発明は、請求項4記載の高周波信号減衰装置において、前記第1乃至第3の接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号減衰装置である。
請求項6の発明は、信号線とグランド線からなるコプレナー線路に形成された高周波信号減衰装置であって、信号線の延長上に該信号線と接続可能に設けられ且つ中央部分に中空領域を有する中央線路構成部と、中空領域に縦列して設けられた複数の抵抗減衰器と、信号線と中央線路構成部とを接続又は非接続する第1の接断手段と、信号線と複数の抵抗減衰器の少なくとも一つの抵抗減衰器とを接続又は非接続する第2の接断手段と、当該抵抗減衰器のグランド端子をグランド線に接続又は非接続する第3の接断手段と、当該抵抗減衰器のスルーを接続又は非接続する第4の接断手段と、所定の抵抗減衰器を機能させるか否かに基いて、前記第1乃至第4の接断手段の接断動作を制御する手段と、を備えたことを特徴とする高周波信号減衰装置である。
請求項7の発明は、請求項6記載の高周波信号減衰装置において、前記第1乃至第4の接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号減衰装置である。
請求項8の発明は、信号線とグランド線からなるコプレナー線路に形成された高周波信号共振装置であって、信号線に設けられ且つ中央部分に中空領域を有する中央線路構成部と、中空領域に一端を接続し他端をグランド線に接続可能な共振器と、前記共振器の他端をグランド線に接続又は非接続する接断手段と、共振器を機能させるか否かに基いて前記接断手段の接断動作を制御する手段と、を備えたことを特徴とする高周波信号共振装置である。
請求項9の発明は、請求項8記載の高周波信号共振装置において、前記接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号共振装置である。
The invention of
According to a second aspect of the present invention, in the high-frequency signal processing device according to the first aspect, the circuit function element is an attenuation element or a resonance element.
According to a third aspect of the present invention, in the high-frequency signal processing device according to the first or second aspect, the first and second connecting / disconnecting means are MEMS elements.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency signal attenuating device formed on a coplanar line composed of a signal line and a ground line, a center line provided on an extension of the signal line, and a side provided outside the center line. A line, a plurality of resistance attenuators provided in tandem with the center line, a first connection / disconnection means for connecting or disconnecting a ground terminal and a ground line of each resistance attenuator, a signal line and a side line Whether to function a predetermined resistance attenuator, a second connection means for connecting or disconnecting each other, a third connection means for short-circuiting the function of the attenuator for each resistance attenuator And a means for controlling the connection / disconnection operation of the first to third connection / disconnection means.
According to a fifth aspect of the present invention, in the high-frequency signal attenuating device according to the fourth aspect, the first to third connection means are MEMS elements.
The invention of
A seventh aspect of the present invention is the high frequency signal attenuating device according to the sixth aspect, wherein the first to fourth connecting / disconnecting means are MEMS elements.
The invention of
A ninth aspect of the present invention is the high frequency signal resonance apparatus according to the eighth aspect, wherein the connection means is a MEMS element.
本発明によれば、高周波信号の処理装置及び減衰装置並びに共振装置において、インピーダンス不整合や挿入損失を少なくすることができる。また高調波歪を少なくすることができる。 According to the present invention, impedance mismatch and insertion loss can be reduced in a high-frequency signal processing device, an attenuation device, and a resonance device. Moreover, harmonic distortion can be reduced.
はじめに、本発明の実施形態に係る高周波信号減衰装置について図面を参照して説明する。
(実施形態1)図1は、本発明の一実施形態に係る、選択可能な減衰素子が一つである高周波信号減衰装置の構成を模式的に示す平面図である。図において、本高周波信号減衰装置100は、信号線2S及びグランド線2g1,2g2からなるコプレナー線路2上に形成される中央線路構成部3を有する。中央線路構成部3は、信号線2Sから延長される中心線路2SAとその両外側に形成される側線路2SB乃至2SC、中心線路2SAの中央部分に形成される抵抗減衰器4、信号線2Sと側線路2SB乃至2SCとの接続、側線路2SB乃至2SCとグランド線2g1,2g2との接続をオン、オフするMEMSスイッチS10乃至S30からなる。そして本高周波信号減衰装置100は、外部コプレナー線路に接続して使用される。
First, a high-frequency signal attenuation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a high-frequency signal attenuating device having one selectable attenuating element according to an embodiment of the present invention. In the figure, the high-frequency signal attenuating
コプレナー線路2は、信号線2S及び側線路2SB、2SCを2本のグランド線2g1、2g2が所定の間隔を有して挟み込む構造の高周波信号伝送用の線路である。これら線路2S、2SB、2SC、2g1,2g2は、ガラス等の基板上に、例えばAu等の導体膜により形成される。これら導体膜の厚みは適宜設定されるが、例えば約2μm程度であり、このコプレナー線路2上では例えば10GHz以上の高周波信号が伝送される。
The
高周波信号減衰装置100の入出力側端部で、コプレナー線路2の一部を構成する信号線2Sは、中心部分が凸状に延長され中心線路2SAを構成している。中心線路2SAの両外側に所定の間隔を有して側線路2SB、2SCを設ける。そして入出力側端部からそれぞれ延長された中心線路2SA間に、抵抗減衰器4をその入出力端子が中心線路2SAと、グランド端子が側線路2SB,2SCと繋がるように形成する。
At the input / output side end of the high-frequency signal attenuating
これら線路2SA、2SB、2SCは、側線路2SB、2SCがグランド線2g1、2g2に接続される場合には、中心線路2SAと抵抗減衰器4を側線路2SBと2SCが所定の間隔を有して挟み込むコプレナー線路を構成する。
When the side lines 2SB and 2SC are connected to the ground lines 2g1 and 2g2, the lines 2SA, 2SB and 2SC are connected to the center line 2SA and the
更に信号線2Sと側線路2SB、2SCとの接続(以下、オン)、非接続(以下、オフ)を可能にするように、入出力端側にMEMSスイッチS10、及びS30を設ける。そしてその接触部S1,S3により、信号線2Sと側線路2SB、信号線2Sと側線路2SCのオン、オフを行う。スイッチS10、及びS30がオンのときは側線路2SB、2SCは信号線として機能する。側線路2SB、2SCとグランド線2g1、2g2間は所定の間隔を有するコプレナー線路を構成する。このとき、スイッチS20はオフとなるように制御され、抵抗減衰器4は無効となる。
Further, MEMS switches S10 and S30 are provided on the input / output end side so as to enable connection (hereinafter referred to as ON) and disconnection (hereinafter referred to as OFF) between the
抵抗減衰器4は、例えば窒化タンタルの蒸着により膜状のパターンとして形成する。
The
側線路2SB、2SCは、MEMSスイッチS20の接触部S2,S2によりグランド線2g1、2g2とオン、オフされる。オンのときは側線路2SB、2SCはグランド線となり、入出力端部間の抵抗減衰器4が有効となる。オフの時は側線路2SB、2SCはコプレナー線路2における信号線として機能する。
The side lines 2SB and 2SC are turned on and off with the ground lines 2g1 and 2g2 by the contact portions S2 and S2 of the MEMS switch S20. When on, the side lines 2SB and 2SC become ground lines, and the
更にユーザーからの指示によりMEMSスイッチS10,S20,S30をオン、オフする動作制御装置(不図示)が設けられている。 Further, an operation control device (not shown) for turning on and off the MEMS switches S10, S20, and S30 according to an instruction from the user is provided.
続いて、MEMSスイッチS10について説明する。
図2は、MEMSスイッチS10の説明図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は図1のA−A断面図である。図2(a)の平面図中、コプレナー線路2は図1のコプレナー線路を反時計方向に90度回転した方向で描かれている。
なお、図1と同じ構成部品には同じ参照番号を付し説明を省略する。
図において、シリコンやガラス等で形成された基板11は、その上部にコプレナー線路2を保持し、両サイドに後述する可動体12を保持するための固定部13を備える。可動体12の基板11側の面には、その両サイドに可動体駆動用電極14が、またMEMSスイッチの接触部S1が備えられている。可動体12は、可動体駆動用電極14,14に対応する位置にスルーホール15,15を備え、基板11のグランド線2g1,2g2に対応する位置であって、可動体駆動用電極14に対応する位置にスルーホール16,16が設けられる。これらスルーホール15,16を通して直流電圧が可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に印加される。
Next, the MEMS switch S10 will be described.
2A and 2B are explanatory diagrams of the MEMS switch S10. FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In the plan view of FIG. 2A, the
The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the figure, a
接触部S1は、図2(b)に示すように、可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に直流電圧が印加されないとき、可動体12は変位することなくコプレナー線路2から離れた位置にあり、従って、信号線2Sと側線路2SB、及び信号線2Sと側線路2SCと接触することなく、信号線2Sと側線路2SB、及び信号線2Sと側線路2SCの接続をオフする。
As shown in FIG. 2B, the contact portion S1 is configured so that when the DC voltage is not applied between the movable
いま可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に直流電圧が印加されると、可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に静電引力が発生する。この静電引力により図3に示すように可動体12が変位し、可動体12はグランド線2g1,2g2側に引き寄せられる。従って接触部S1は、信号線2Sと2SB、及び信号線2Sと2SCとに接触し、信号線2Sと2SB、及び信号線2Sと2SCの接続はオンとなる。
When a DC voltage is applied between the movable
更に続いて、MEMSスイッチS20について説明する。
本MEMSスイッチS20は、MEMSスイッチS10と基本的に同一構成を有している。従って、MEMSスイッチS10と同一構成部品には同一参照番号を付し説明を省略する。
図4は、MEMSスイッチS20の説明図であり、図4(a)は平面図、図4(b)は断面図である。図において、接触部S2,S2は、可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に直流電圧が印加されないとき、側線路2SB、2SCと、グランド線2g1、2g2とは非接触となり、両者の接続はオフとなる。可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に直流電圧が印加されると、可動体12が変位し、接触部S2,S2がコプレナー線路2の上面に接触する位置に移動し、側線路2SBとグランド線2g1、及び線路2SCとグランド線2g2の間を接続する。
Subsequently, the MEMS switch S20 will be described.
This MEMS switch S20 has basically the same configuration as the MEMS switch S10. Accordingly, the same components as those of the MEMS switch S10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
4A and 4B are explanatory diagrams of the MEMS switch S20. FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view. In the figure, the contact portions S2 and S2 are not in contact with the side lines 2SB and 2SC and the ground lines 2g1 and 2g2 when a DC voltage is not applied between the movable
なお、MEMSスイッチS30は、MEMSスイッチS10と同一構造のMEMSスイッチである。 The MEMS switch S30 is a MEMS switch having the same structure as the MEMS switch S10.
MEMSスイッチS10,S20,S30の動作制御装置(不図示)は、通常状態(高周波信号のスルー状態)では、MEMSスイッチS10,S30へ直流電圧を印加し、MEMSスイッチS20への直流電圧の印加を停止するよう制御している。 The operation control device (not shown) of the MEMS switches S10, S20, and S30 applies a DC voltage to the MEMS switches S10 and S30 and applies a DC voltage to the MEMS switch S20 in a normal state (through state of a high-frequency signal). Controls to stop.
本高周波信号減衰装置の動作について説明する。ユーザーが高周波信号の減衰動作を指示すると、MEMSスイッチS10,S20,S30の動作制御装置は、MEMSスイッチS10,S30への直流電圧の印加は停止され、MEMSスイッチS20への直流電圧の印加を開始するよう制御する。 The operation of the high frequency signal attenuating device will be described. When the user instructs the attenuation operation of the high-frequency signal, the operation control device of the MEMS switches S10, S20, and S30 stops applying the DC voltage to the MEMS switches S10 and S30 and starts applying the DC voltage to the MEMS switch S20. Control to do.
よって、MEMSスイッチS10,S30の接触部S1及びS3は、可動体12の変位により、信号線2Sと側線路2SB、及び2SCと非接触となり、これら線路間の接続をオフする。また、MEMSスイッチS20の接触部S2は、側線路2SB、2SCとグランド線2g1、2g2とで接触となり、側線路2SB、2SCとグランド線2g1、2g2間の接続をオンする。この結果、抵抗減衰器4のグランド端子がグランド線に接続され、抵抗減衰器としての機能が有効になる。
Therefore, the contact portions S1 and S3 of the MEMS switches S10 and S30 are not in contact with the
(実施形態2)図5は、本発明の他の実施形態に係る選択可能な減衰素子数が2の場合の高周波信号減衰装置の構成を模式的に示す平面図である。なお、図5はコプレナー線路の信号線等を一本の線により表示しているが実際には所定の幅を有する導体により形成されている。 (Embodiment 2) FIG. 5 is a plan view schematically showing the configuration of a high-frequency signal attenuating device when the number of selectable attenuating elements is 2 according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 shows the signal line of the coplanar line as a single line, but it is actually formed by a conductor having a predetermined width.
図において、本高周波信号減衰装置200は、信号線2S及びグランド線2g1,2g2からなるコプレナー線路2上に形成される中央線路構成部31を有する。中央線路構成部31は、信号線2Sから延長される中心線路2SAとその両外側に形成される側線路2SB乃至2SG、中心線路2SAの中央部分に縦列して形成される抵抗減衰器5及び6、信号線2Sと側線路2SB乃至2SGとの接続、及び抵抗減衰器5及び6の短絡、並びにグランド線2g1,2g2との接続をオン、オフするMEMSスイッチS40乃至S110からなる。
In the figure, the high-frequency
抵抗減衰器5,6は、実施形態1で説明した抵抗減衰器4と同一の構成である。
The
本実施形態では、抵抗減衰器5により5dB、抵抗減衰器6により10dBの減衰量が得られるように設計されているものとする。
In the present embodiment, it is assumed that the
中央線路構成部31は、中心線路2SAが、その両サイドに中心線路2SAと所定の間隔を有して形成される第1の側線路2SB,2SC、第2の側線路2SD,2SE、及び第3の側線路2SF,2SGによって挟み込まれるコプレナー線路形式の構造を備えている。そして第1の側線路2SB,2SCは、一端が抵抗減衰器5のグランド端子に接続され、他端がMEMSスイッチS40に接続され、その接触部S4,S4により信号線2Sとの接続がオン、オフされる。第2の側線路2SD,2SEは、一端が抵抗減衰器6のグランド端子に接続され、他端がMEMSスイッチS50に接続され、その接触部S5,S5により信号線2Sとの接続がオン、オフされる。
The central
更に第3の側線路2SF,2SGは、MEMSスイッチS60の接触部S6,S6、及びMEMSスイッチS110の接触部S11,S11により信号線2Sとの接続がオン、オフされる。 Further, the third side lines 2SF and 2SG are turned on and off by the contact portions S6 and S6 of the MEMS switch S60 and the contact portions S11 and S11 of the MEMS switch S110.
ここで前記第1の側線路2SB,2SCは、前記構成を備えていることにより、後述するように抵抗減衰器5を無効(スルー)にし且つ抵抗減衰器6を有効にするとき、MEMSスイッチ40の接触部4により信号線2Sに接続されるので、中央線路構成部31のコプレナー線路としての機能を維持し、インピーダンス不整合や挿入損失を少なくすることに寄与する。第2の側線路2SD,2SEについても同様である。
Here, since the first side lines 2SB and 2SC have the above-described configuration, the
抵抗減衰器5のグランド端子は、MEMSスイッチS70の接触部S7,S7によりグランド線2g1,2g2との接続がオン、オフされ、また抵抗減衰器6のグランド端子は、MEMSスイッチS90の接触部S9,S9によりグランド線2g1,2g2との接続がオン、オフされる。抵抗減衰器5、6はそれぞれMEMSスイッチS80,S100の接触部S8、S10により短絡される。
The ground terminal of the
続いて本高周波減衰装置で使用するMEMSスイッチについて説明する。
前述のように本高周波減衰装置にはMEMSスイッチS40乃至S110が使用されるが、その構造は全て同じである。よって、代表例としてMEMSスイッチS40について説明する。
Next, the MEMS switch used in the high frequency attenuation device will be described.
As described above, the MEMS switches S40 to S110 are used in the high-frequency attenuator, but the structures are all the same. Therefore, the MEMS switch S40 will be described as a representative example.
図6は、MEMSスイッチS40の説明図であり、図6(a)は平面図、図6(b)は図5のB−B断面図である。図6(a)の平面図中、コプレナー線路2は図5のコプレナー線路を反時計方向に90度回転した方向で描かれている。なお、MEMSスイッチS40において図2で説明したMEMSスイッチS10と同じ構成部品には同じ参照番号を付し説明は省略する。
図において、基板11には、その中央部にコプレナー線路の信号線2Sから延長される中心線路2SA並びにその両サイドに側線路2SB,2SC等が形成され、これら線路の一番外側はコプレナー線路のグランド線2g1,2g2である。
6A and 6B are explanatory diagrams of the MEMS switch S40. FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In the plan view of FIG. 6A, the
In the figure, the
基板11の両サイドに固定部13が構成され、可動体12が支持されている。可動体12の基板11側の面には、その両サイドに可動体駆動用電極14、またMEMSスイッチS40の接触部S4,S4が備えられている。可動体駆動用電極14に対応する位置にはスルーホール15,15が、さらに基板11のグランド線2g1,2g2に対応する位置にスルーホール16,16が設けられ、これらスルーホール15,16を介して外部から例えば20V程度の直流電圧が可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に印加される。接触部S4,S4をオン、オフすることにより側線路2SB及び2SCを信号線2Sと接触又は非接触とする。
接触部S4,S4は、図6(b)に示すように、可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に直流電圧が印加されないとき、可動体12は変位することなく、従って線路2S,2SB,2SCから離れ、それぞれ切れている線路2S,2SB,2SC間を接続することなく、線路2S,2SB,2SC間の導通はオフされる。
As shown in FIG. 6B, the contact portions S4 and S4 are not displaced when the DC voltage is not applied between the movable
可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2との間に直流電圧が印加されると、可動体駆動用電極14とグランド線2g1,2g2間に静電引力が発生する。この静電引力により図7に示すように可動体12は基板11側に引き寄せられる。従って接触部S4,S4は、それぞれ切れている線路2S,2SB,2SC間を接続し、線路2S,2SB,2SC間の導通はオンされる。
When a DC voltage is applied between the movable
MEMSスイッチS40からS110は、不図示のMEMSスイッチ動作制御装置によりそのオン、オフが制御され、その制御によって減衰器を、0dB(スルー)、5dB、10dB及び15dBのように減衰量を変化させることができる。 The MEMS switches S40 to S110 are controlled to be turned on and off by a MEMS switch operation control device (not shown), and by the control, the amount of attenuation is changed to 0 dB (through), 5 dB, 10 dB, and 15 dB. Can do.
次に高周波減衰器における減衰量の可変動作について図5を再度参照し説明する。以下、MEMSスイッチを単にスイッチという、またスイッチがオン、オフというときはその接触部がオン、オフすることをいう。
(1)ゼロ減衰(スルー):ユーザーが減衰器のスルーを指示すると、MEMSスイッチ動作制御装置は、スイッチS70,90をオフする。スイッチS40,50,60,80,100,110をオンする。従って、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、中心線路2SA、側線路2SF,2SGを通って出力側信号線2Sへスルーされる。
(2)5dB減衰:ユーザーの指示によりMEMSスイッチ動作制御装置は、スイッチS40,60,80,90,110はオフ、スイッチS50,70,100はオンする。よって、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、中心線路2SAから5dB減衰器を通過し、10dB減衰器をスルーするので、5dBの減衰量が得られる。
(3)10dB減衰:ユーザーの指示によりMEMSスイッチ動作制御装置は、スイッチS50,60,70,110はオフ、スイッチS40,80はオン、スイッチS100はオフ、スイッチS90はオンする。従って、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、中心線路2SAから5dB減衰器をスルーし、10dB減衰器を通過するので、10dBの減衰量が得られる。
(4)15dB減衰:ユーザーの指示によりMEMSスイッチ動作制御装置は、スイッチS40,50,60,110はオフし、更にスイッチS80,100もオフする。またスイッチS70,90はオンする。従って、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、中心線路2SAから5dB減衰器及び10dB減衰器を通過するので、15dBの減衰量が得られる。
Next, the variable operation of the attenuation amount in the high frequency attenuator will be described with reference to FIG. 5 again. Hereinafter, the MEMS switch is simply referred to as a switch, and when the switch is turned on or off, the contact portion is turned on or off.
(1) Zero attenuation (through): When the user instructs through the attenuator, the MEMS switch operation control device turns off the switches S70 and 90. The switches S40, 50, 60, 80, 100, 110 are turned on. Accordingly, the high frequency signal transmitted to the input
(2) 5 dB attenuation: The MEMS switch operation control device turns off the switches S40, 60, 80, 90, and 110 and turns on the switches S50, 70, and 100 according to a user instruction. Therefore, the high frequency signal transmitted to the input
(3) 10 dB attenuation: In accordance with a user instruction, the MEMS switch operation control device turns off the switches S50, 60, 70, 110, turns on the switches S40, 80, turns off the switch S100, and turns on the switch S90. Accordingly, the high frequency signal transmitted to the input
(4) Attenuation of 15 dB: The MEMS switch operation control device turns off the switches S40, 50, 60, 110 and further turns off the switches S80, 100 according to a user instruction. The switches S70 and 90 are turned on. Therefore, the high frequency signal transmitted to the input
本実施形態に係る減衰量可変形の減衰装置は、2段構成の減衰装置となっているが、側線路、抵抗減衰器、抵抗減衰器の通過、不通過をオン、オフするMEMSスイッチ等を増設することにより3段、4段など複数段構成の減衰装置を構成することが可能である。 The variable attenuation type attenuation device according to this embodiment is a two-stage attenuation device, but includes a side line, a resistance attenuator, a MEMS switch that turns on / off the passage of the resistance attenuator, and the like. By increasing the number, it is possible to configure an attenuation device having a multi-stage configuration such as a three-stage or a four-stage.
(実施形態3)図8は、本発明の更に他の実施形態に係る選択可能な減衰素子数が2の場合の高周波信号減衰装置の構成を模式的に示す平面図である。なお、図中、図1と同じ構成部品には同じ参照番号を付し説明を省略する。 (Embodiment 3) FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of a high-frequency signal attenuating apparatus when the number of selectable attenuating elements is 2 according to still another embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG.
図において、本高周波信号減衰装置300は、その入出力端でコプレナー線路2の信号線2Sを一旦終端し、その延長上に設ける中心線路を、中央部分に中空領域18を有する中央線路構成部41とする。中空領域18には、導体で構成された中継パターン19,20,21,22,23を形成し、中継パターン19乃至21間に減衰器7を、また中継パターン21乃至23間に減衰器8を形成する。そして減衰器7及び8を信号線2Sに接続し、或いはスルーするためにMEMSスイッチS120乃至S180を設ける。MEMSスイッチS120乃至S180は、実施形態2で使用したMEMSスイッチと同じ形式のものが使用される。
In the figure, the high-frequency
信号線2Sと中央線路構成部41とは、入出力端両サイドのMEMSスイッチS120の接触部S12によりオン、オフされる。中央線路構成部41とグランド線2g1,2g2とは、MEMSスイッチS130の接触部13によりオン、オフされる。また信号線2Sと中央線路構成部41の減衰器7,8とは、MEMSスイッチS140の接触部14によりオン、オフされる。更に減衰器7及び又は8の選択は、MEMSスイッチS150乃至180の接触部S15,S16,S17,S18のオン、オフにより行われる。
The
本実施形態では、減衰器7により例えば1dB、減衰器8により例えば2dBの減衰量が得られるように設計されているものとする。
In the present embodiment, it is assumed that the
次に高周波減衰器における減衰量の可変動作について図8を参照し説明する。以下、MEMSスイッチを単にスイッチという、またスイッチがオン、オフというときはその接触部がオン、オフすることをいう。
(1)ゼロ減衰(スルー):ユーザーが減衰器のスルーを指示すると、MEMSスイッチの動作制御装置は、スイッチS120をオン、スイッチS130、スイッチS140をオフする。従って、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、中央線路構成部41を通って出力側信号線2Sへスルーされる。
(2)1dB減衰:ユーザーの指示によりMEMSスイッチ動作制御装置は、スイッチS120オフ、スイッチS130はオン、スイッチS140はオン、スイッチS150はオフ、スイッチS160はオン、スイッチS170はオン、スイッチS180はオフする。よって、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、中継パターン19、減衰器7、中継パターン21,22,23を通過、つまり減衰器8をスルーするので、1dBの減衰量が得られる。
(3)2dB減衰:ユーザーの指示によりMEMSスイッチ動作制御装置は、スイッチS120はオフ、スイッチS130はオン、スイッチS140はオン、スイッチS150はオン、スイッチS160はオフ、スイッチS170はオフ、スイッチS180はオンする。よって、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、減衰器7をスルーし、2dB減衰器8を通過するので、2dBの減衰量が得られる。
(4)3dB減衰:ユーザーの指示によりMEMSスイッチ動作制御装置は、スイッチS120はオフ、スイッチS130はオン、スイッチS140はオン、スイッチS150はオフ、スイッチS160はオン、スイッチS170はオフ、スイッチS180はオンする。よって、入力側信号線2Sに伝送された高周波信号は、中継パターン19、減衰器7、中継パターン21,減衰器8、中継パターン23を通過するので、3dBの減衰量が得られる。
Next, the variable operation of the attenuation amount in the high frequency attenuator will be described with reference to FIG. Hereinafter, the MEMS switch is simply referred to as a switch, and when the switch is turned on or off, the contact portion is turned on or off.
(1) Zero attenuation (through): When the user instructs through the attenuator, the MEMS switch operation control device turns on the switch S120 and turns off the switch S130 and the switch S140. Accordingly, the high-frequency signal transmitted to the input
(2) 1 dB attenuation: MEMS switch operation control device is switched off by switch S120, switch S130 is on, switch S140 is on, switch S150 is off, switch S160 is on, switch S170 is on, and switch S180 is off according to user instructions To do. Therefore, the high-frequency signal transmitted to the input-
(3) 2 dB attenuation: At the user's instruction, the MEMS switch operation control device switches off switch S120, switches on S130, switches on S140, switches on S150, switches off on S160, switches off on S170, switches off on S180 Turn on. Therefore, the high-frequency signal transmitted to the input-
(4) Attenuation of 3 dB: According to a user instruction, the MEMS switch operation control device switches off S120, switches on S130, switches S140 on, switches S150 off, switches S160 on, switches S170 off, and switches S180 Turn on. Therefore, the high-frequency signal transmitted to the input
本実施形態に係る減衰装置は、2段構成の減衰装置となっているが、中央線路構成部41の中空領域18内に形成される減衰器及び、その通過、不通過をオン、オフするMEMSスイッチを増設することにより3段、4段など複数段構成の減衰装置を構成することが可能である。
The attenuator according to the present embodiment is a two-stage attenuator, but the attenuator formed in the
(実施形態4)次に、本発明の更に他の実施形態に係る高周波信号共振装置について図面を参照して説明する。
図9は、本発明の実施形態に係る高周波信号共振装置の構成を模式的に示す平面図であり、図中、図1の構成部品と同じ構成部品には同じ参照番号を付し説明を省略する。図において、高周波信号共振装置400は、ガラス基板上に例えば銅のエッチングにより形成された信号線2S及びグランド線2g1及び2g2からなるコプレナー線路2を有する。そして信号線2Sを中央部分に中空領域9を有する中央線路構成部51とする。この中空領域9中に、フォトエッチングにより厚さ例えば2μm程度の一端を入力側信号線2Sに接続し他端をオープンにするインダクタンス領域L及びキャパシタンス領域Cからなる共振器10を形成する。共振器10のオープン側は、MEMSスイッチS190の接触部S19,S19によりグランド線2g1、2g2と接続がオン、オフできるようになっている。
(Embodiment 4) Next, a high-frequency signal resonance apparatus according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a plan view schematically showing the configuration of the high-frequency signal resonance device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those in FIG. To do. In the figure, a high-frequency
MEMSスイッチ190は、図6に示した形式のスイッチを使用することができる。そしてMEMSスイッチS190は、共振器10としての動作が指示されない定常状態では接触部S19,S19をオフしている。このため高周波信号は、中空領域9内の共振器10が無効となっている信号線2Sをスルーする。ユーザーにより共振器10の動作が指示されると、MEMSスイッチの動作制御装置(不図示)は、MEMSスイッチS190の接触部S19,S19をオンし、共振器10の他端部をグランド線2g1,2g2に接続することにより共振器10を有効にする。
As the
本実施形態によれば、単純な構成で周波数可変形共振器、もしくは周波数可変形フィルタを構成することができ、且つインピーダンス不整合が少なくなり、アイソレーションもよくなる。 According to this embodiment, a frequency variable resonator or a frequency variable filter can be configured with a simple configuration, impedance mismatching is reduced, and isolation is improved.
本実施形態では、共振器10は一つのみ設けているが、信号線2S中に中空領域9を縦列して複数設け、そこにそれぞれ共振周波数の異なる共振器を形成する。そしてMEMSスイッチの動作制御装置によって、いずれかの共振器を選択使用するようにして周波数可変形共振器、もしくは周波数可変形フィルタを構成することができる。
In the present embodiment, only one
100・・高周波信号減衰装置、2・・コプレナー線路、3・・中央線路構成部、4・・抵抗減衰器、S10・・MEMSスイッチ、S20・・MEMSスイッチ、2S・・信号線、2g1・・グランド線、2g2・・グランド線、2SA・・中心線路、2SB・・側線路、2SC・・側線路。 100..High-frequency signal attenuating device, 2..Coplanar line, 3..Central line constituent part, 4..resistance attenuator, S10..MEMS switch, S20..MEMS switch, 2S..signal line, 2g1 .. Ground line, 2g2, .. ground line, 2SA, .. center line, 2SB, .. side line, 2SC, .. side line.
Claims (9)
信号線に接続された中心線路と、
中心線路の外側に設けられた側線路と、
中心線路に設けられた回路機能素子と、
信号線と側線路を接続又は非接続する第1の接断手段と、
側線路とグランド線を接続又は非接続する第2の接断手段と、
回路機能素子を機能させるか否かに基いて、高周波信号を回路機能素子を経由して通過させるように前記第1及び第2の接断手段の接断動作を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする高周波信号処理装置。 A high-frequency signal processing device formed on a coplanar line composed of a signal line and a ground line,
A central line connected to the signal line;
A side track provided outside the center track,
A circuit functional element provided on the central line;
First connection / disconnection means for connecting or disconnecting the signal line and the side line;
A second connection / disconnection means for connecting or disconnecting the side line and the ground line;
Means for controlling the connection / disconnection operation of the first and second connection means to pass a high-frequency signal through the circuit function element based on whether or not the circuit function element functions;
A high-frequency signal processing device comprising:
前記回路機能素子は、減衰素子又は共振素子であることを特徴とする高周波信号処理装置。 The high frequency signal processing device according to claim 1,
The high frequency signal processing apparatus, wherein the circuit function element is an attenuation element or a resonance element.
前記第1及び第2の接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号処理装置。 In the high frequency signal processing device according to claim 1 or 2,
The high-frequency signal processing apparatus, wherein the first and second connection / disconnection means are MEMS elements.
信号線の延長上に設けられた中心線路と、
中心線路の外側に設けられた側線路と、
中心線路に縦列して設けられた複数の抵抗減衰器と、
それぞれの抵抗減衰器のグランド端子とグランド線とを接続又は非接続する第1の接断手段と、
信号線と側線路とを接続又は非接続する第2の接断手段と、
それぞれの抵抗減衰器毎に当該減衰器の機能を短絡する第3の接断手段と、
所定の抵抗減衰器を機能させるか否かに基いて、前記第1乃至第3の接断手段の接断動作を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする高周波信号減衰装置。 A high-frequency signal attenuating device formed on a coplanar line composed of a signal line and a ground line,
A central line provided on the extension of the signal line;
A side track provided outside the center track,
A plurality of resistance attenuators arranged in tandem with the central line;
First connection / disconnection means for connecting or disconnecting the ground terminal and the ground wire of each resistance attenuator;
A second connection / disconnection means for connecting or disconnecting the signal line and the side line;
Third connection means for short-circuiting the function of the attenuator for each resistance attenuator;
Means for controlling the connection / disconnection operation of the first to third connection means based on whether or not a predetermined resistance attenuator functions;
A high-frequency signal attenuating device comprising:
前記第1乃至第3の接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号減衰装置。 In the high frequency signal attenuation device according to claim 4,
The high-frequency signal attenuating apparatus according to claim 1, wherein the first to third connection / disconnection means are MEMS elements.
信号線の延長上に該信号線と接続可能に設けられ且つ中央部分に中空領域を有する中央線路構成部と、
中空領域に縦列して設けられた複数の抵抗減衰器と、
信号線と中央線路構成部とを接続又は非接続する第1の接断手段と、
信号線と複数の抵抗減衰器の少なくとも一つの抵抗減衰器とを接続又は非接続する第2の接断手段と、
当該抵抗減衰器のグランド端子をグランド線に接続又は非接続する第3の接断手段と、
当該抵抗減衰器のスルーを接続又は非接続する第4の接断手段と、
所定の抵抗減衰器を機能させるか否かに基いて、前記第1乃至第4の接断手段の接断動作を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする高周波信号減衰装置。 A high-frequency signal attenuating device formed on a coplanar line composed of a signal line and a ground line,
A central line constituent part provided on the extension of the signal line so as to be connectable to the signal line and having a hollow region in the central part;
A plurality of resistance attenuators provided in tandem in the hollow region;
A first connection / disconnection means for connecting or disconnecting the signal line and the central line constituent part;
Second connection / disconnection means for connecting or disconnecting the signal line and at least one resistance attenuator of the plurality of resistance attenuators;
Third connection / disconnection means for connecting or disconnecting the ground terminal of the resistance attenuator to the ground line;
A fourth connection / disconnection means for connecting or disconnecting the through of the resistance attenuator;
Means for controlling the connection / disconnection operation of the first to fourth connection / disconnection means based on whether or not a predetermined resistance attenuator functions.
A high-frequency signal attenuating device comprising:
前記第1乃至第4の接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号減衰装置。 The high-frequency signal attenuating device according to claim 6,
The high-frequency signal attenuating apparatus according to claim 1, wherein the first to fourth connecting / disconnecting means are MEMS elements.
信号線に設けられ且つ中央部分に中空領域を有する中央線路構成部と、
中空領域に一端を接続し他端をグランド線に接続可能な共振器と、
前記共振器の他端をグランド線に接続又は非接続する接断手段と、
共振器を機能させるか否かに基いて前記接断手段の接断動作を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする高周波信号共振装置。 A high-frequency signal resonance device formed on a coplanar line composed of a signal line and a ground line,
A central line component provided in the signal line and having a hollow region in the central portion;
A resonator capable of connecting one end to a hollow region and connecting the other end to a ground wire;
Connection / disconnection means for connecting or disconnecting the other end of the resonator to a ground line;
Means for controlling the connection / disconnection operation of the connection / disconnection means based on whether or not the resonator functions.
A high-frequency signal resonance apparatus comprising:
前記接断手段はMEMS素子であることを特徴とする高周波信号共振装置。 The high frequency signal resonance device according to claim 8,
The high-frequency signal resonance apparatus according to claim 1, wherein the connection means is a MEMS element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006348100A JP2008160563A (en) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | Processor of high frequency signal, attenuating device, and resonance device |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104868868A (en) * | 2015-04-28 | 2015-08-26 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | Micro-electromechanical system (MEMS) stepping type digital attenuator |
WO2023080627A1 (en) * | 2021-11-03 | 2023-05-11 | 삼성전자 주식회사 | Switch and electronic device including same |
-
2006
- 2006-12-25 JP JP2006348100A patent/JP2008160563A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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