TW201739107A - 具有微電氣機械系統調諧射頻共振器之天線及其製造方法 - Google Patents

具有微電氣機械系統調諧射頻共振器之天線及其製造方法

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Abstract

描述具有經MEMS調諧的射頻(RF)共振器及其製造方法。於一個實施例中，該天線包含具有一陣列之天線元件的一實體天線，於該處該陣列之天線元件包括多個射頻(RF)共振器，而該等多個RF共振器之各個RF共振器具有含一微電氣機械系統(MEMS)裝置的一RF輻射元件。

Description

具有微電氣機械系統調諧射頻共振器之天線及其製造方法
優先權 此申請案主張提申日期2016年4月15日，名稱「使用經MEMS調諧的RF共振器之全像式超材料天線」的對應臨時專利申請案第62/323,513號及提申日期2016年8月2日，名稱「具有推挽式平行板的經MEMS調諧的RF共振器及製造方法」的臨時專利申請案第62/370,093號之優先權及爰引於此並融入本說明書之揭示。
發明領域 本發明之實施例係有關於用於無線通訊之天線；更明確言之，本發明之實施例係有關於包括微電氣機械系統(MEMS)調諧射頻(RF)共振器之天線。
發明背景 許多現有天線包括共振器元件。共振器元件常係藉導入具有高成本的相位延遲元件調諧，或更為晚近，藉調諧各向異性液晶(LC)調諧。舉例言之，LC已經使用於超材料全像式天線作為調諧元件。
LC的使用在各種設計中增加其實施上的複雜度。舉例言之，LC可能限制其切換速度，操作溫度範圍，及長期環境可信度。更明確言之，因使用LC作為天線的調諧介質增加了複雜度，表示系統設計師必須處理有關下列問題：溫度相依性、RF損耗、切換速度、可信度、及電容調諧。至於溫度相依性，LC須經溫熱以滿足用於冷操作的跟蹤速率，而其溫熱操作係受LC清亮點所限。至於切換速度，LC為長鏈烴分子其於黏稠介質中實體上旋轉，及結果LC的切換速度受限於1-10毫秒範圍。至於可信度，有些類型的LC對紫外(UV)光、水、及熱極為敏感。又，電壓保持比顯示隨著加速老化而顯著地降級，其增加設計複雜度以確保於現場的可靠效能及操作。有鑑於此等問題，可能期望尋求LC使用於天線的替代方案。
發明概要 描述具有微電氣機械系統調諧射頻共振器之天線及其製造方法。於一個實施例中，該天線包含具有一陣列之天線元件的一實體天線，其中該陣列之天線元件包含多數射頻(RF)共振器，該等多數RF共振器之各個RF共振器包含具有一微電氣機械系統(MEMS)裝置的一RF輻射元件。
詳細說明 於後文描述中，陳述無數細節以供更徹底解釋本發明之實施例。然而，熟諳技藝人士顯然易知本發明可無此等特定細節而予實施。於其它情況下，眾所周知之結構及裝置係以方塊圖形式顯示，而非以細節顯示，以免遮掩了本發明。
本發明之實施例包括RF可調諧共振器及包括此等RF可調諧共振器的全像式天線。於一個實施例中，共振器之電容或電感係透過微機電系統(MEMS)之使用調整。
於一個實施例中，天線包括RF可調諧共振器作為天線元件，其係位在一或多個陣列中。該等RF可調諧共振器係一起控制及操作而形成供使用於全像式波束操縱的頻帶之波束。於一個實施例中，各陣列之天線元件包含具有多個光圈及多個補片之一可調諧槽縫陣列之天線元件，於該處各個補片係共同定位於光圈上方且與多個光圈中之一者分開，形成一補片/光圈對。各個補片/光圈對係根據來自控制器的控制樣式，基於電壓施加至該對中之補片而被關閉或啟動，藉此造成波束的生成。於一個實施例中，使用MEMS以改變共振器的電容或電感，各個共振器能夠以多種方式推或挽補片中之一者。
後文揭示識別實施補片/光圈對的若干構想，其進行產生全像式波束成形效應要求的所需調諧，同時相較於使用液晶提高調諧能力及輻射效率。 天線實施例
於本文中描述的RF可調諧共振器可使用於各種天線，包括平板天線。揭示此等平板天線之實施例。平板天線包括於天線孔徑上的一或多個陣列之天線元件。於一個實施例中，平板天線為圓柱饋給天線，其包括矩陣驅動電路以獨特地定址及驅動不置放成列及成行的天線元件中之各者。注意饋給無需為圓形。於一個實施例中，元件係置放成環。
於一個實施例中，具有一或多個陣列之天線元件的天線孔徑包含耦合在一起的多個區段。當耦合在一起時，該等區段的組合形成天線元件的封閉同心環。於一個實施例中，同心環係就天線饋給而言為同心。
於一個實施例中，平板天線為使用於衛星地面站台的天線系統之部件。於一個實施例中，天線系統為在使用於民用商業衛星通訊的Ka頻帶頻率或Ku頻帶頻率操作的行動平台(例如，航空、海事、陸地等)上操作的衛星地面站台(ES)的組件或子系統。注意天線系統之實施例也可使用於不在行動平台上的地面站台(例如，固定式或可傳送式地面站台)。
於一個實施例中，天線系統使用表面散射技術以形成及操縱經由分開的天線之發射及接收波束。於一個實施例中，與採用數位信號處理以電氣形成及操縱波束的天線系統(諸如相位陣列天線)相反地，天線系統為類比系統。
於一個實施例中，天線系統包含三個功能性子系統：(1)由圓柱波饋給架構組成的一波導結構；(2)一陣列之波散射天線元件；及(3)一控制結構以指令使用全像式原理而自散射天線元件形成可調式輻射場(波束)。 波導結構之釋例
圖1例示一孔徑其具有環繞圓柱饋給天線的一輸入饋給成同心環置放之一或多個天線元件之陣列。注意於本文中描述的RF共振器可使用於不包括一圓柱饋給的天線。
於一個實施例中，天線包括一同軸饋線，其係使用來提供圓柱波饋給。於一個實施例中，圓柱波饋給架構自一中心點饋給該天線以激勵，該激勵係以圓柱方式自該饋給點向外擴展。換言之，圓柱饋給天線產生向外行進的同心饋給波。即便如此，環繞圓柱饋給的圓柱饋給天線之形狀可以是圓形、方形或任何形狀。於另一實施例中，圓柱饋給天線產生向內行進的饋給波。饋給波最自然地來自圓形結構。
於一個實施例中，天線包括一或多個天線元件之陣列及天線元件包含一組補片天線。此組補片天線包含散射元件之陣列。
於一個實施例中，此天線系統的饋給幾何形狀允許天線元件位在波饋給中相對於波之向量45度(45°)角。注意可使用其它位置(例如，40度角)。此元件位置使其能控制由元件接收的或自元件發射/輻射的自由空間波。於一個實施例中，天線元件排列成元件間之間隔係小於天線之操作頻率的自由空間波長。舉例言之，若每個波長有四個散射元件，則於30 GHz發射天線中之元件將為約2.5毫米(亦即，30 GHz的10毫米自由空間波長之1/4)。
於一個實施例中，兩個元件集合彼此垂直且若經控制為相同調諧狀態則同時具有相等幅值激勵。相對於饋給波激勵旋轉+/-45度，一次達成兩種期望特徵。旋轉一個集合0度及另一個集合90度將達成垂直目標，但非相等幅值激勵目標。注意當以單一結構自兩邊饋給天線元件之陣列時0度及90度可使用來達成隔離。
圖2例示包括一接地平面及一可重新組配共振器層的一列天線元件之透視圖。可重新組配共振器層230包括一陣列之可調諧槽縫210。該陣列之可調諧槽縫210可經組配以將天線指向期望方向。各個可調諧槽縫可藉改變跨與各槽縫相關聯的光圈與補片間之一空間的電壓而被調諧/調整。
控制模組280係耦合至可重新組配共振器層230以藉改變跨與圖2中之各槽縫相關聯的光圈與補片間之間隙的電壓而調變該陣列之可調諧槽縫210。控制模組280可包括現場可程式閘陣列(FPGA)、微處理器、單晶片系統(SoC)、或其它處理邏輯。於一個實施例中，控制模組280包括邏輯電路(例如，多工器)以驅動該陣列之可調諧槽縫210。於一個實施例中，控制模組280接收資料，其包括欲被驅動至陣列之可調諧槽縫210上的全像式繞射圖案的規格。全像式繞射圖案可回應於天線與衛星間之空間關係產生，使得全像式繞射圖案於用於通訊的適當方向操縱下行鏈路波束(及上行鏈路波束，若天線系統進行發射)。雖然於各圖中未繪出，但類似控制模組280之一控制模組可驅動於本文揭示之圖式中描述的各陣列之可調諧槽縫。
使用類似技術射頻(RF)全像術也可能，於該處當RF參考波束遭逢RF全像式繞射圖案時可產生期望的RF波束。以衛星通訊為例，參考波束係呈饋給波形式，諸如饋給波205(於若干實施例中約20 GHz)。為了將饋給波變換成輻射波束(用於發射或接收目的)，計算期望RF波束(物體波束)與饋給波(參考波束)間之干涉圖案。干涉圖案被驅動至該陣列之可調諧槽縫210上作為繞射圖案，使得饋給波被「操縱」成期望RF波束(具有期望形狀及方向)。換言之，遭逢全像式繞射圖案的饋給波「重建」物體波束，其係根據通訊系統之設計要求形成。全像式繞射圖案含有各個元件的激勵及係藉Whologram =Win *Wout 計算，Win 為波導中之波方程式及Wout 為出射波上之波方程式。
圖3例示一可調諧共振器/槽縫210的一個實施例。可調諧槽縫210包括光圈/槽縫212、放射狀補片211、及置放於光圈212與補片211間之液晶213。於一個實施例中，放射狀補片211係與光圈212共同定位。
補片211與光圈212間之電壓可經調變以調諧共振器(例如，可調諧共振器/槽縫210)。調整跨其間間隙的電壓改變了槽縫(例如，可調諧共振器/槽縫210)的電容。據此，槽縫(例如，可調諧共振器/槽縫210)的電抗可藉改變電容而予變化。槽縫210之共振頻率影響傳播通過波導的來自饋給波205的輻射能。舉個實例，若饋給波205為20 GHz，則槽縫210之共振頻率可被調整(藉由變更電容)至17 GHz使得槽縫210實質上未耦合來自饋給波205的能。或者，槽縫210之共振頻率可被調整至20 GHz使得槽縫210耦合來自饋給波205的能，及輻射該能進入自由空間。雖然給定的釋例為二進制(完全輻射或絲毫未輻射)，但電抗的全灰階控制，及因而槽縫210之共振頻率為可能而有多值範圍的電壓變異。因此，自各槽縫210的輻射能可經精密控制使得由該陣列之可調諧槽縫能形成詳細全像式繞射圖案。
於一個實施例中，於一列中之可調諧槽縫彼此間隔λ/5。可使用其它間隔。於一個實施例中，於一列中之各個可調諧槽縫與於一相鄰列中之最接近的可調諧槽縫間隔λ/2，及如此，於不同列中之共通定向可調諧槽縫間隔λ/4，但其它間隔亦屬可能(例如，λ/5、λ/6.3)。於另一實施例中，於一列中之各個可調諧槽縫與於一相鄰列中之最接近的可調諧槽縫間隔λ/3。
圖4例示圓柱饋給天線結構之一個實施例的側視圖。天線使用雙層饋給結構(亦即，兩層饋給結構)產生向內行進波。於一個實施例中，天線包括圓形外形，但非必要。換言之，可使用非圓形向內行進結構。於一個實施例中，圖4中之天線結構包括同軸饋線。
參考圖4，使用同軸針腳401以激勵在天線之較低位準的場。於一個實施例中，同軸針腳401為方便易得的50Ω同軸針腳。同軸針腳401係耦合(例如，用螺栓固定)至天線結構底部，其為導電接地平面402。
與導電接地平面402分開者為間隙導體403，其乃內部導體。於一個實施例中，導電接地平面402及間隙導體403彼此平行。於一個實施例中，接地平面402及間隙導體403之間距為0.1-0.15吋。於另一實施例中，此距離可以是λ/2，於該處λ為行進波於操作頻率的波長。
接地平面402透過間隔體404而與間隙導體403分開。於一個實施例中，間隔體404為泡沫體或空氣狀間隔體。於一個實施例中，間隔體404包含塑膠間隔體。
於間隙導體403頂上為介電層405。於一個實施例中，介電層405為塑膠。介電層405的目的係相對於自由空間速度減慢行進波。於一個實施例中，介電層405相對於自由空間減慢行進波達30%。於一個實施例中，適合用於波束形成的折射率範圍為1.2-1.8，於該處自由空間具有折射率定義等於1。其它介電間隔體材料，諸如，例如塑膠可使用來達成此效果。注意塑膠以外的材料也可使用，只要其可達成期望的波減慢效果即可。另外，具有分散式結構的材料可使用作為電介質405，諸如週期性子波長金屬結構例如其可經切削界定或光刻術界定。
包括具有補片/光圈對之可調諧槽縫之RF陣列406係在電介質405頂上。於一個實施例中，間隙導體403與RF陣列606之間距為0.1-0.15吋。於另一實施例中，此距離可以是λeff /2，於該處λeff 為於介質中於設計頻率之有效波長。
天線包括側邊407及408。側邊407及408夾角以使得自同軸針腳401饋給的行進波透過反射而自間隙導體403下區(間隔體層)傳播至間隙導體403上區(介電層)。於一個實施例中，側邊407及408之夾角為45度角。於替代實施例中，側邊407及408可以連續半徑位移來達成反射。雖然圖4顯示具有45度角的夾角側邊，但可達成信號自下位準饋給發射至上位準饋給的其它角度也可使用。換言之，給定於下饋給的有效波長通常與上饋給的有效波長不同，但與理想45度角的若干偏離可被使用來輔助自下饋給位準發射至上饋給位準。舉例言之，於另一實施例中，45度角以單一步驟位移。天線一端上的步驟通過介電層、間隙導體、及間隔體層。此等層之另一端上有相同二步驟。注意於另一實施例中，側邊407及408係藉多步驟位移。
於操作中，當饋給波自同軸針腳401饋入時，於接地平面402與間隙導體403間之區域中波自同軸針腳401同心地取向向外行進。同心出射波被側邊407及408反射而在間隙導體403與RF陣列406間之區域向內行進。自圓形周邊邊緣的反射造成波維持同相位(亦即，其乃同相位反射)。行進波被介電層405減慢。此時，行進波開始與RF陣列406中之元件互動及激勵而獲得期望的散射。
為了終結行進波，終端409係涵括於天線在天線的幾何中心。於一個實施例中，終端409包含針腳終端(例如，50Ω針腳)。於另一實施例中，終端409包含RF吸收器，其終結未使用能以防止該未使用能通過天線的饋給結構反射。此等可使用在RF陣列406之頂部。
圖5例示具有出射波的天線系統之另一實施例。參考圖5，二接地平面510及511實質上彼此平行，有介電層512(例如，塑膠層等)在接地平面間。RF吸收器519(例如，電阻器)將二接地平面510及511耦合在一起。同軸針腳515(例如，50Ω)饋給天線。RF陣列516係在介電層512及接地平面511頂上。
於操作中，饋給波係饋給通過同軸針腳515及同心地向外行進且與RF陣列516之元件互動。 波散射元件之陣列
圖4之RF陣列406及圖5之RF陣列516包括波散射子系統，其包括一組作為輻射器的補片天線(亦即，散射器)。此組補片天線包含一陣列之散射元件。各個補片天線包含形成RF共振器的補片及光圈。後文揭示以MEMS為基礎之RF共振器的多個實施例。於一個實施例中，各個RF共振器具有一RF輻射元件帶有及/或含有微機電系統(MEMS)裝置。
於一個實施例中，RF共振器具有一共振頻率，其係利用MEMS推挽式平行板可調諧電容器(電容式開關)而在不同的已經位準間調諧。於一個實施例中，藉由推及挽一懸吊板(例如，補片膜)接觸位在該板(補片膜)上方及下方具有相反極性的，或在二不同電壓的兩個電極而實現電容的改變。於另一個實施例中，藉由推及挽一懸吊板(例如，補片膜)緊鄰位在該板(補片膜)上方及下方具有相反極性的，或在二不同電壓的兩個電極而實現電容的改變。於又另一個實施例中，藉由推及挽一懸吊板(例如，補片膜)緊鄰或接觸位在該板(補片膜)上方及下方具有相反極性的，或在二不同電壓的兩個電極而實現電容的改變。換言之，推挽式MEMS可調諧電容器設計使用二分開基材，及二者間之電壓位準經調整以改變電容。
懸吊膜在中斷的共振器兩端間之RF路徑中插入電容性電抗，該等兩端係位在膜的一側上且作為於直流(DC)中相對電極中之一者。當該膜被推送接觸或緊鄰共振器端時電容係於高位準，當該膜被挽至相對電極且膜與共振器端間之間隙為最大化時電容係於低位準。藉由在中斷的共振器兩端利用多張膜，可達成電容改變之進一步位準，亦即，共振頻率(灰階)調諧的更大自由度。
描述用於製造MEMS推挽式可調諧電容器的釋例方法。一種製造方法係與標準表面微切削可相容及與液晶顯示器(LCD)製造方法可相容。於一個實施例中，相對電極製造於二分開基材上。於該等基材中之一者上，使用犧牲層及金屬沈積於該層上方製造懸吊膜。在免除犧牲層之後，二基材對齊且附接在一起，其間有一間隙。間隙大小係藉將間隔體置於二基材間加以控制。
此共振器設計可使用於行動衛星通訊的低成本電氣可操縱天線。推挽式設計以高度可信度提供共振頻率變化上的優異控制。該製造方法提供與LCD製造可相容的，用於以大量及高良率生產MEMS結構的相對簡單方式。
於一個實施例中，推挽式電極將該膜維持於兩種已知狀態，防止該膜錯誤的及非期望的移動，如此減少共振器對振動及衝擊的敏感度。又，雙態推挽式設計使得MEMS結構較不易隨著時間之推移而膜硬挺度降級，結果導致對該膜金屬疲勞較不敏感。另一方面，吸引至相對電極可使用來克服該膜之沾黏至表面，此乃MEMS平行板製造及操作中最大的挑戰之一，以及可使用來克服隨著時間之推移該膜起皺或脫落所產生的問題。於一個實施例中，推挽式設計也去除了或解除了對用於將該膜推離共振器電極的復原彈簧的需求。
圖6A-C例示推挽式MEMS開關(可調諧電容器)之一個實施例的操作。參考圖6A-6C，開關600包含補片基材(例如，玻璃或任何材料，具有期望RF發射特性的固體或複合物)601。挽電極602附接至補片玻璃601。介電層603附接至電極602。開關600也包括光圈基材(例如，玻璃)607。推電極606耦合至光圈基材607。介電層605係附接至電極606以及附接至在推電極606之中心定位區610中之光圈基材607。在介電層603與605間為具有一膜604定位於其間的一間隙。因該間隙故，推電極606可被視為一對電極。膜604可包含導電材料或半導性材料(例如，銅、鋁、矽等)，而介電層603與605可包含例如氮化矽、氧化矽等。
圖6A例示開關600之非作用態模式。參考圖6A，開關600係在未供電模式(儲存模式)及膜604係懸吊於分別在補片基材601及光圈基材607上的挽電極602與推電極606間。
圖6B例示挽狀態。參考圖6B，於挽狀態中，膜604被挽入至挽電極602，在膜604與推電極606間產生大間隙，如此，於通過推電極606的二部分間的共振器RF路徑中插入小電容。
圖6C例示開關600之推狀態。參考圖6C，於推狀態中，膜604附接至推電極606，增加共振器中之電容量，及結果降低共振頻率。推電極606上方的介電層605阻止DC中之電短路，降低吸引膜604至推電極606的電壓量(亦稱挽入電壓)，及當需要時，使得膜604與電極606的分離較不費力。
於一個實施例中，如於圖6A-6C中顯示，膜604上之電壓係在二值V1及V2間撥鈕切換，而電極602及606上之電壓經常性地恆定於二值中之一者。於一個實施例中，V1與V2間之差係大於膜604的挽入電壓量，及挽入電壓為超過該值朝向挽電極602的吸引力超過由膜604施加的復原力，使得膜604朝向挽電極602塌陷的臨界電壓。膜604被吸引至不同電壓，而膜604與挽電極602間之吸引力(亦即電場)消失在膜604之電壓變成等於挽電極602之電壓的瞬間。換言之，具有幾乎相等電壓的膜604與挽電極602間之吸引力將變成小於具有較大電壓差的膜604與推電極606間之吸引力，因而使得膜604朝向推電極606移動。
圖7為推挽式RF開關之一個實施例的剖面示意圖。參考圖7，開關700包括補片基材(例如，玻璃)701及光圈基材(例如，玻璃)702。挽電極703附接至補片基材701，而推電極704附接至光圈基材702。介電層707及708分別地覆蓋挽電極703及推電極704。介電層707也附接至補片基材701。膜705附接至補片基材701及包括位在補片基材701與光圈基材702間之間隙中的中心定位部分。間隔體706附接至補片基材701與光圈基材702間間以維持其間之間隙大小。
給定用於製造推挽式MEMS開關700的一製造方法流程之一個實施例容後詳述。
推挽式MEMS開關之一個實施例的三維視覺化給定於圖8A-C。圖8A為開關的透明影像，圖8B例示自補片側的開關，及圖8C例示自光圈側的開關。於一個實施例中，如於圖8A中顯示，為了使得犧牲層之去除容易，膜可經穿孔。穿孔使得犧牲層之去除容易，及減少於可調諧電容器之操作期間的阻尼(例如，黏膠絲或擠壓膜阻尼)。穿孔量係鑑於此種及期望的電容變化量亦即調諧範圍決定。
於一個實施例中，如於圖6、7及8A-8C中顯示，單一膜使用於RF共振器。於另一個實施例中，使用多膜。藉由使用多膜，可產生不同電容變化值，如此於共振頻率之調諧中有更多位準變成可用。
圖9例示包括多膜之一MEMS開關的一個實施例。參考圖9，開關900包括膜901及902。使用多個活動膜提供更高位準之電容變化。
也如於圖9中顯示，附接至或形成於補片基材上的挽(補片)電極係延伸於附接至光圈基材的推(光圈)電極上方。藉將補片電極延伸於光圈電極上方，產生固定電容，若有所需，其可使用來修改電容調諧範圍。圖10例示使用補片基材上的固定金屬層而將固定電容導入電路中及調整電容調諧範圍的MEMS開關之一釋例。
另外，藉將補片金屬層延伸於光圈開口上方可實現固定電容。此係顯示於圖10。參考圖10，於補片基材上的補片層之固定金屬層1001係使用來導入固定電容。於一個實施例中，延伸係固定至補片基材而非活動式。
圖11為用於推挽式RF MEMS開關之一製造方法的一個實施例之流程圖。如後文討論，該製造方法係與標準液晶(LC)製造方法可相容。
該製造方法導致諸如於圖7中顯示的推挽式MEMS開關之一個實施例。該開關係封裝於光圈與補片基材間(包括補片基材上使用於定址及控制MEMS可調諧電容器的薄膜電晶體(TFT))。於一個實施例中，基材為玻璃。另外，基材可包含其為RF透明或通常具有期望的RF發射特性之其它材料，諸如例如，藍寶石、氮化矽等。板間具有由間隔體(例如，光間隔體)界定的間隙。藉由改變施加於膜上的電壓(可變偏壓)該膜被上挽及下挽。如此，光圈與膜間之電容改變。於一個實施例中，電極係於恆定電壓(例如，0V及15V，或0V及5V等)。此點非必要，於替代實施例中，使用可變電壓。於一個實施例中，補片玻璃基材上的挽電極係在恆定高電壓，而光圈玻璃基材上的推電極係在恆定低電壓。電極上方的介電層(例如，氮化矽)於膜接觸電極時防止DC短路。
於一個實施例中，有多項製造考量。舉例言之，於一個實施例中，製造方法不會損壞區段上的現有裝置(例如，補片玻璃上的TFT及電路)且與LCD製造方法可相容。於一個實施例中，容後詳述，犧牲層用來界定挽電極間隙(補片側)且為活動式而不毀壞其它組件，同時維持高良率及合理通量及成本，且均勻沈積。另外，注意若膜係形成於光圈側上(與補片側相對)，則犧牲層可使用來界定推電極間隙(光圈側)。於一個實施例中，犧牲層提供用於膜層成功沈積及製作圖案的有效平台。又，有關於對齊，光圈玻璃基材上的推電極需與補片玻璃基材上之膜正確地對齊。
於製造方法之一個實施例中，基材包括光圈玻璃及補片玻璃(TFT)。若干結構材料包括銅、氮化矽、信號線(與TFT金屬線相同)、及光間隔體(例如，光阻聚合物等)。犧牲材料選項包括聚合物(例如，光阻)、介電層(例如，SiO2 、SiNx等)、金屬(例如，鋁、鈦等)、及半導體(例如，a-Si、poly-Si等)。
圖11例示用以產生MEMS開關之補片側的製造方法之一個實施例。參考圖11，該方法始於在補片基材上形成挽電極及路由(處理方塊1101)。此係使用標準LCD金屬化及路由製造技術進行及結果導致在補片基材上方產生金屬層。其次，在金屬層上形成圖案以圖案化挽電極及路由(處理方塊1102)。於一個實施例中，圖案化係使用標準光刻術進行。在圖案化挽電極之後，該方法蝕刻金屬層以產生挽電極(處理方塊1103)。蝕刻後，得自未經蝕刻區的任何剩餘光阻(PR)經去除及表面經清潔(處理方塊1104)。
去除光阻及清潔表面之後，介電層沈積於表面上方(處理方塊1105)。此係使用標準沈積技術進行。介電層經製作圖案(處理方塊1106)及蝕刻(處理方塊1107)。蝕刻介電層之後，剩餘光阻經去除及表面經清潔(處理方塊1108)。
去除光阻及清潔表面之後，犧牲層沈積於裝置上方(處理方塊1109)及製作圖案(處理方塊1110)。
取決於光阻是否用於犧牲層，製造方法可以兩個路徑繼續進行。若光阻未使用作為犧牲層(處理方塊1011)，則犧牲層經蝕刻(處理方塊1112)及任何剩餘光阻經去除及表面經清潔(處理方塊1113)。其後，處理過渡至處理方塊1114。若使用光阻作為犧牲層，則進行硬烤乾及角隅圓化操作(處理方塊1115)及處理過渡至處理方塊1114。
於處理方塊1114之後，進行光氧灰分操作。其後，沈積膜層(處理方塊1116)。於一個實施例中，膜為金屬層。膜金屬經製作圖案(處理方塊1117)及蝕刻(處理方塊1118)。
其次，取決於選取的間隔體選項，該方法可以兩種方式中之一者完成。於處理方塊1119，若判定選取用於間隔體的選項1，則處理過渡至處理方塊1123於該處任何剩餘光阻經去除及表面經清潔。然後光阻間隔體係旋塗至表面上(處理方塊1124)，光阻經製作圖案及顯影(處理方塊1125)，及光間隔體經烤乾(處理方塊1126)。此時，補片側準備就緒附接至光圈側。
若選取光間隔體選項2，則光阻經去除但表面未經乾燥(處理方塊1120)，犧牲層經去除但表面未經乾燥(處理方塊1121)，及然後表面以臨界點乾燥器(CPD)乾燥(處理方塊1122)。此時，補片側準備就緒附接至光圈側。
圖12A-K以進一步細節例示於製造方法中之步驟。
圖12A例示補片金屬化方法。參考圖12，金屬層1202沈積於補片玻璃1201上。於一個實施例中，於該處補片玻璃1201具有驅動電路，諸如TFT，進行補片玻璃上的處理以對補片玻璃1201上的TFT產生最小影響。於一個實施例中，補片玻璃1201上的金屬層1202係用於形成挽電極。於一個實施例中，金屬層1202包含CMOS可相容金屬，諸如例如，Al/Cu、Al、Cu等。注意可使用黏著促進劑層(例如，Cr、Ti等)。
金屬層1202可使用PVD沈積技術，諸如DC濺鍍沈積。注意金屬厚度可基於針對蒙皮深度、損耗等的RF要求。
注意於一個實施例中，金屬線路可作為於DC的致動線路及作為於RF的共振器部件。
進行金屬化之後，製造方法產生金屬線路。於一個實施例中，此等金屬線路使用於挽電極及用於連結至膜。圖12B例示自金屬層1202產生金屬線路。於一個實施例中，金屬線路係使用標準光刻術處理以步驟與重複而予產生，諸如例如，鄰近技術。蝕刻處理可使用來去除部分金屬層1202。蝕刻處理類型可取決於可接受量的凹割(RF需求)。濕蝕刻典型地導致大凹割，但具有高產出量及低成本，而乾蝕刻導致小凹割，可能耗時且成本較高。於一個實施例中，金屬線路之產生處理包括標準光阻去除及清潔步驟(例如，光阻(PR)去除劑接著標準清潔液#1(SC1)及離心清洗乾燥器(SRD))。
產生金屬線路之後，介電層經沈積。圖12C例示介電沈積。參考圖12C，介電層1203沈積於產生金屬線路的光刻術處理之後留下來暴露出的金屬層1202之剩餘部分及補片玻璃1201之部分頂上。於一個實施例中，介電層1203提供DC之絕緣及調整RF之電容調諧範圍。於一個實施例中，介電層1203之厚度為100奈米。厚度可由RF界定。於一個實施例中，補片側上之金屬化厚度對RF不具顯著影響，及其係藉來自補片上其它功能的要求界定，例如TFT電路。於一個實施例中，介電層1203要求高達50V的崩潰電壓。
多種眾所周知之沈積技術可使用來沈積介電層1203包括，但非限制性，PECVD、RF濺鍍等。
沈積介電層之後，部分介電層被去除。圖12D例示去除於圖12C中沈積的部分介電層1203結果。於一個實施例中，部分介電層係使用標準光刻術處理以步驟與重複而予產生，諸如例如，鄰近技術。於該處理中，光阻經沈積及然後部分光阻及在該等部分光阻下方的部分介電層透過蝕刻去除。於一個實施例中，乾蝕刻法例如可使用於例如SiNx移除。另外，乾或濕蝕刻法例如可使用於例如SiO2 移除。於一個實施例中，蝕刻步驟之後，介電層移除之處理包括標準光阻去除及清潔步驟(例如，光阻(PR)去除劑接著標準清潔液#1(SC1)及離心清洗乾燥器(SRD))。
介電層移除之後，製造方法沈積犧牲層至介電層之剩餘部分上。圖12E例示沈積犧牲層1204至介電層1203之剩餘部分上的結果。於一個實施例中，犧牲層之沈積不會影響下方各層。
於一個實施例中，犧牲層1204係使用標準沈積及蝕刻技術沈積。沈積及蝕刻可取決於針對犧牲層1204之材料的選擇。作為沈積法之一部分，可使用光刻術。於此種情況下，使用光阻諸如例如，SC1813及以0.5微米至10微米厚度沈積。注意用於SC1813光阻的再流處理，光阻層之角隅可經圓化。如此有助於形成膜金屬層的隨形撐體。也須注意於一個實施例中，使用SC1813有助於選項2之便用於產生光間隔體，容後詳述。於替代實施例中，犧牲層1204包含金屬(例如，鋁、鉭)、電介質(例如，二氧化矽)、或通常為聚合物(非特別為光阻)。
沈積犧牲層後，處理沈積一膜於犧牲層上方。於一個實施例中，該膜為金屬。於替代實施例中，該膜可以是其它導電金屬諸如，例如，半導體(例如，多晶矽等)。圖12F例示沈積至犧牲層上的膜金屬。參考圖12F，膜金屬1205沈積至犧牲層1204上。於一個實施例中，金屬包含銅。於其它實施例中，金屬包含鋁、金、銀等。於一個實施例中，膜金屬之厚度為500奈米。於一個實施例中，為了改良電氣及機械連接性，於金屬沈積之前來自表面的殘餘物透過電漿灰化去除。
於一個實施例中，膜金屬1205之沈積對犧牲層去除品質的影響極小，為隨形性，及支援RF厚度的要求。於一個實施例中，為了改良金屬膜之黏著性，可在金屬1205與犧牲層1204間使用黏著促進劑層。於一個實施例中，黏著促進劑層包含鈦或鉻，但也可使用其它。
於一個實施例中，沈積係藉直流(DC)濺鍍進行。DC濺鍍若改變犧牲層的品質，例如藉過熱試樣，則不應使用或須經優化。為了避免過熱犧牲層，可於多個步驟中進行DC濺鍍而不破壞濺鍍真空。
沈積膜金屬之後，該膜經製作圖案。圖12G例示圖案化膜之結果。於一個實施例中，圖案化處理包括進行微影術、蝕刻及光阻去除(及清潔)。優異地此等操作不會對犧牲層或下方層包括TFT或可能在補片基材上的其它驅動電路造成負面影響。
於圖案化該膜之後，於裝置上製造間隔體。於一個實施例中，間隔體包含光間隔體。需要間隔體以提供電極間之一控制間隙及避免損壞光圈與補片玻璃基材間之MEMs結構。
產生間隔體諸如光間隔體有多個選項。於一個實施例中，選項係取決於光間隔體製作於其上的玻璃。於此種情況下，可有至少兩個選項。於第一選項中，光間隔體係製作於補片玻璃側上。如此允許與TFT或其它驅動電路及膜有良好對齊。然而，於一個實施例中，犧牲層於圖案化光間隔體之後被去除(否則離型膜可能受損)，及犧牲層之去除可能損壞光間隔體(如此表示使用光阻作為犧牲層有顯著限制)。另一選項係將光間隔體製作於光圈玻璃側上。此點優異之處在於犧牲層去除步驟將與光間隔體置放步驟獨立無關。犧牲層可在附接光圈及補片玻璃之前或之後被去除。注意此點也優異在於於此選項中可使用光阻用於犧牲層。即便如此，將光間隔體置放於光圈玻璃上影響對齊，在於使得其更難以於補片及光圈玻璃上對齊電極。
此等選項各自將分開討論如下。
針對選項1，光間隔體之製作始於進行光間隔體被覆操作，於其中光阻沈積至表面上。圖12H例示沈積光阻於補片玻璃上方的結果。參考圖12H，光阻1206沈積於表面上方。於一個實施例中，光阻1206旋塗於補片玻璃上方。於一個實施例中，於非作用態(遠離膜)上的光阻1206之厚度界定推電極(光圈上)與膜表面間之間隙。
進行光間隔體被覆之後，光間隔體經製作圖案。於一個實施例中，光阻使用習知微影術方法圖案化。光阻的曝光、顯影及烤乾須以不會對犧牲層具有負面影響之方式進行。因光阻距離膜之厚度為均一，故無需CMP或研磨拋光。
圖12I例示進行光間隔體圖案化之結果。參考圖12I，於光阻層之光間隔體圖案化之後，光間隔體1207仍留在表面上。
於光間隔體圖案化之後，進行膜離型處理操作。膜離型處理操作去除犧牲層。於一個實施例中，用來去除犧牲層的犧牲層去除劑係經選擇使得其不會對結構層、玻璃基板上的TFT或其它驅動電路、以及間隔體產生負面影響。
注意去除犧牲層中有多個風險諸如(1)膜沾黏至底面(例如，補片電極)及(2)在下個處理操作之前於清洗及乾燥(SRD)及處理程序期間吹走離型膜。此等風險可藉由使用區段之臨界點乾燥(CPD)或瑪蘭格尼(Marangoni)乾燥以免沾黏而予緩和。有些風險可藉使用相對(例如，推)電極(於光圈側上)以將沾黏膜挽至成品裝置中之懸吊位置而予緩和。
圖12J例示膜離型操作之後的裝置。參考圖12J，膜金屬1205下方之犧牲層已被去除，因而將該膜離型。
至於光間隔體選項2，於其中光間隔體係沈積於光圈玻璃上，製造方法改變。於此種情況下，恰在補片玻璃側上的金屬膜製作圖案之後，犧牲層被去除。圖12K例示於犧牲層已被去除後針對補片玻璃側的選項2之釋例。注意涉及與前文就選項1描述的犧牲層去除之相同風險。
使用選項2相對於選項1有多項優點。首先，犧牲層去除與光間隔體間之蝕刻選擇性沒有限制。如此表示犧牲層可以是光阻。又，選項2提供光間隔體層之較佳均勻度，原因在於光阻係以較小印刷變化而旋塗於光圈玻璃上方。就使用選項編號2比較選項編號1有至少一個缺點在於光圈玻璃的處理及對齊困難。注意若相似類型的光阻使用於犧牲層，則當膜製作圖案時，犧牲層去除步驟可與膜及光阻去除步驟組合。
圖13例示用於開關之光圈側的製造方法的一個實施例。參考圖13，處理始於形成推電極及路由(處理方塊1301)。於一個實施例中，標準LCD金屬化製程及路由製造技術使用來形成推電極及路由。接著，推電極製作圖案(處理方塊1302)。於一個實施例中，推電極之圖案化係使用標準微影術技術進行。其後，推電極經蝕刻(處理方塊1303)及進行光阻移除及表面清潔步驟(處理方塊1304)。
於光阻表面已經清潔之後，介電層沈積於光圈上方(處理方塊1305)及製作圖案(處理方塊1306)。於介電層製作圖案之後，介電層經蝕刻(處理方塊1307)及蝕刻後留下的光阻經移除及表面經清潔(處理方塊1308)。其後，取決於選擇哪個選項(1309)光間隔體可以或可不沈積於光圈側上。若未沈積光間隔體(選項1)，則光圈側準備就緒附接至補片側。若光間隔體將沈積於光圈側上(選項2)，則處理包括沈積光間隔體光阻至光圈側上(處理方塊1310)。於一個實施例中，光間隔體光阻可旋塗至光圈側上。其後，光阻經製作圖案及顯影(處理方塊1311)及然後烤乾(處理方塊1312)。此時，光圈側準備就緒附接至補片側。
圖14A-14D例示光圈側之製造方法。如前文討論，光圈之製造方法始於金屬化圖案化。圖14A例示於光圈側上進行金屬化及圖案化處理之結果。於此種情況下，金屬層1401係跨光圈1400沈積。於一個實施例中，金屬化及圖案化處理係使用標準光刻術及濕蝕刻處理進行。隨後，金屬層經製作圖案及蝕刻而產生推電極及路由。
於一個實施例中，光圈玻璃上沒有TFT或其它驅動電路，對處理方法較無限制。於一個實施例中，光圈上的金屬層係與用於LCD電極之相同位準。於一個實施例中，金屬層1401包含銅。其它材料可使用於金屬層1401諸如例如，鋁、金、銀等。於一個實施例中，金屬厚度係由RF要求界定。舉例言之，於一個實施例中，金屬厚度為2微米。於一個實施例中，黏著促進層(例如，鉻、鈦等)可使用來增加金屬層黏著至光圈玻璃基材。
產生電極之後，製造方法於電極上沈積介電層。類似補片側製造，介電層之功能係當活動膜與光圈電極接觸時提供其間之絕緣。為了提供較小的挽入電壓，介電層之厚度可大於補片側上的介電層之厚度。
於一個實施例中，介電層係使用類似於用在補片介電層沈積之標準微影術及蝕刻製作。舉例言之，於一個實施例中，PECVD使用來沈積低應力SiNx層。圖14B例示於光圈側上的電極上方沈積及蝕刻介電層的結果。
注意就用於產生光間隔體之選項1而言，於此階段光圈玻璃準備就緒附接至補片玻璃，而針對用於光間隔體之選項2，光阻需被旋塗及於光圈玻璃上製作圖案，討論如後。
於一個實施例中，為了於光圈玻璃上製作光間隔體，使用間隔體之標準旋塗及製作圖案。因在光圈玻璃上沒有犧牲層，故光間隔體沒有額外烤乾及硬化之限制，但光阻本身之材料性質除外。圖14C及14D例示光圈側製作，包括沈積光阻至光圈側上及然後圖案化、蝕刻及清潔以產生光間隔體1404。
已經製作補片玻璃區段及光圈玻璃區段之後，其彼此附接。於一個實施例中，兩個玻璃區段(光圈及補片)係使用於LCD製造中利用的標準方法附接在一起。圖15為將光圈與補片玻璃區段附接在一起的製造方法之一個實施例的流程圖。參考圖15，該方法始於對齊光圈與補片區段及置放在一起(處理方塊1501)。進行對齊以將推與挽電極彼此排齊，使得一者在另一者下方。其次，施加塗封劑至玻璃堆疊之邊緣(處理方塊1502)及將玻璃區段較佳地於真空附接(處理方塊1503)。真空提高崩潰電壓及減低擠壓膜阻尼，如此可導致切換時間的進一步縮短。真空也不會使得已密封區段於低壓下鼓起。一旦於真空，通風口關閉(處理方塊1504)及塗封劑經固化(處理方塊1505)。其後，光圈與補片玻璃區段經附接。圖16例示光圈與補片玻璃區段彼此附接之一釋例。 以MEMS為基礎的RF共振器之另一實施例
於一替代實施例中，另一RF可調諧共振器使用於超材料全像式天線。於此種共振器中，電容或電感也可透過微機電系統(MEMS)的使用調整。然而，於此實施例中，該項調整係使用錨體及彈簧致動器進行，其可以多種方式推或挽補片以改變共振器的電容或電感。於一個實施例中，致動器為MEMS裝置其操作類似由高通皮克崔尼(Qualcom Pixtronix)發展的「拉鏈」致動器，其為業界眾所周知。換言之，超材料天線元件的電容或電感調諧係使用「拉鏈」致動器實施。可使用其它致動器諸如例如，但非限制性，梳狀驅動、平行板及熱致動器。於一個實施例中，一旦完成則該等調整為永久性。於另一實施例中，調整可動態進行使得天線可經組配用於共振器調整成於二不同時間之二不同組態。
如同前文揭示的共振器，於一個實施例中，此種共振器係使用補片/光圈對實施，其進行產生全像式波束形成效應要求的必需調諧，同時相較於使用液晶提高調諧能力及輻射效率。更明確言之，RF共振器包括一可調諧槽縫，於該處調諧元件係位在槽縫上方且使用MEMS致動器橫向移動以調諧槽縫。補片元件可實體上位移以改變共振器的電容或電感。如此允許遠更大的調諧能力及許可設計折衷，其相對於使用液晶(LC)或業界其它技術提高輻射效率。
藉由使用以MEMS「拉鏈」致動器切換的元件實施全像式超材料天線，可在二頻帶間例如，自Ku至Ka改變頻帶，用於比較目前使用LC調諧所可能的更靈活的頻率。如此，可動態切換。
用於本文之目的，孔徑層係與光圈同義，及微快門係與補片同義。
於一個實施例中，經MEMS調諧的RF共振器為指狀交叉型電容器(IDC)。圖17及18分別地例示指狀交叉型電容器的頂層及底層。參考圖18，底層1800含有光圈槽縫1801具有在槽縫1801中心的金屬凸部1802。具有金屬凸部1802的底層1800可包含例如銅、鋁、銀、金等。較佳地係將金屬凸部1802定位在槽縫1801中心，原因在於如此獲得最大調諧，但非必要。金屬凸部1802的定位影響裝置功能。於一個實施例中，金屬凸部1802以最小RF電流密度置放以減少導電損耗，及潛在地最小化導電損耗。參考圖17，頂層1700含有補片，於該處補片自槽縫1801之平面垂直位移達一間隙距離。於一個實施例中，此間隙係具有以LC為基礎的天線之典型維度(例如，3-10微米)。補片含有金屬指1702。指1702間之間隔及指之數目可改變。於一個實施例中，間隔取決於行進範圍及對齊準確度。於一個實施例中，至於釋例，間隔可以是0.5微米至10微米。於一個實施例中，指之數目可以是1至例如50。又，指1702無需全部皆具有相同大小。然而，數目、長度、寬度及距底層1800之高度全部皆影響能獲得的總電容。又復，雖然指1702顯示具有方形末端，但也非必要。可使用具有其它形狀之末端的指。舉例言之，可使用圓化緣。又，指之末端無需全部皆具有相同形狀。注意同等適用於底層中之對應金屬凸部1802。
也須注意指1702及凸部1802可由金屬以外的導電材料製成，諸如例如，高度摻雜多晶矽、非晶矽、或導電性聚合物或半導性材料，諸如例如，導電性聚合物、導電性陶瓷，例如ITO、氧化鋅等。
圖19例示頂層及底層兩者的組合視圖，具有置放MEMS致動器，其包括致動器部分1901及1902。於一個實施例中，MEMS致動器係製作於補片(頂)基材上且係附接至補片金屬結構兩側。致動器可以是分開熱或靜電致動器，諸如例如，梳狀驅動或拉鏈。如於圖19中顯示，RF共振器在IDC層間沒有重疊。注意耦合在補片中心的致動器為優異。
圖20A及20B分別地顯示兩個經MEMS調諧的共振器，一者具有重疊及最小電容(狀態A：無重疊)及一者具有最大電容(狀態B：完全重疊)。指之寬度及間隙對應MEMS致動器的最大橫向位移。換言之，為了改變電容，由MEMS致動器產生的行進距離須在指間重疊產生變化。於一個實施例中，指之寬度及指間間隙為50微米。於另一實施例中，指及間隙為100微米。
操作期間，補片位置可調諧至狀態A與狀態B間之中間狀態，具有連續可變電容。當期望灰階時可使用中間狀態。
圖21顯示二元件模擬的插入損耗於該處一個元件係在狀態A而另一者係在狀態B。兩個元件之共振頻率以作圖顯示，於該處於狀態B之共振器具有11.2 GHz的共振頻率，及於狀態A之共振器具有12.2 GHz的共振頻率。
於另一實施例中，經MEMS調諧的共振器為雙IDC。於雙IDC中，在光圈及補片元件的兩側上有IDC指。圖22及23例示雙IDC之一釋例。此種組態加倍調諧能力，原因在於兩側上皆有指，及因而兩側上皆出現重疊區。雙IDC的操作原理係與前文描述相同。補片元件相對於MEMS致動器橫向位移以在重疊或不重疊光圈元件上的指之狀態間各異地調整補片指的位置。
於又另一實施例中，經MEMS調諧的共振器具有位在光圈中心上方的補片元件，於該處補片元件為分裂。圖24A及24B例示具有分裂補片的經MEMS調諧的共振器之一個實施例。參考圖24A及24B，二補片元件2401及2402使用MEMS致動器2403被挽向光圈2404邊緣，使得補片與界定光圈槽縫2404平面的金屬平面間有最大重疊。狀態B例示最大電容情況。補片元件2401及2402也可使用MEMS致動器2403被挽向槽縫中心，使得補片元件2401及2402與光圈2404之平面間沒有重疊。狀態A為最小電容情況。
於一個實施例中，補片分裂成多於兩個元件。圖25例示補片分裂成三個元件之一釋例。參考圖25，補片元件2501-2503係關聯槽縫2505顯示。MEMS致動器2504能夠移動補片元件2501-2503彼此更接近或彼此更遠離。於一個實施例中，有一個與補片元件2501-2503中之各者相關聯的MEMS致動器。跨補片元件2502與邊緣上的補片元件2501及2503間之間隙係藉調整MEMS致動器2504之橫向位移予以調諧。
於又另一實施例中，藉由跨光圈旋轉補片元件而達成電容式調諧。圖26A及26B例示相對於光圈旋轉的補片元件之一釋例。參考圖26A，補片元件2601顯示為於槽縫內部且平行於槽縫排齊。參考圖26B，補片元件2601顯示為跨槽縫旋轉。於一個實施例中，旋轉係藉MEMS致動器(未顯示於圖中)進行。因行進距離為大又緊密故，MEMS致動器可以是熱致動器。注意旋轉係動態發生以電容式調諧補片/光圈對。 電感式調諧實施例
於一個實施例中，經MEMS調諧的共振器調諧槽縫的電感。有多種方式於其中槽縫之電感可經調諧以改變共振頻率。於未經調諧狀態中，補片之臂不重疊光圈金屬化。
於另一個實施例中，經MEMS調諧的共振器使用槽縫長度調諧而調諧槽縫的電感。於槽縫長度調諧中，槽縫的電感係藉自槽縫邊緣朝向槽縫中心橫向位移補片元件而變更。槽縫長度調諧之一釋例顯示於圖27A-C。參考圖27A-C，補片元件2701係從絲毫也不重疊槽縫2702的第一位置(圖27A)，移動至其開始重疊槽縫2702的第二位置(圖27B)，到其幾乎覆蓋槽縫2702一半的第三位置(圖27C)。於一個實施例中，重疊取決於調諧範圍，及由致動器提供的行進距離。注意重疊係藉使用致動器(未顯示於圖中)移動補片進行。於一個實施例中，使用大行進距離MEMS致動器，例如，熱或梳狀驅動致動器。
於另一實施例中，補片元件係於較為垂直槽縫方向跨槽縫橫向移位。此點於此處稱作頻帶移位。藉此方式跨光圈橫向移位補片元件，藉跨槽縫短路及改變槽縫之有效長度，可有效調整槽縫之共振頻率。藉此方式，可能覆蓋頻率跨幅，諸如例如，自Ku至Ka的跨幅。
圖28A-C例示補片元件相對於槽縫的位置之三個釋例。圖28A例示位置相鄰且垂直槽縫2803但不重疊槽縫2803的補片元件2801及2802。圖28B例示位置相鄰且垂直槽縫2803但不重疊槽縫2803的補片元件2801，而補片元件2802係位在槽縫2803上方且垂直槽縫2803。最後，圖28C例示補片元件2801及2802兩者皆位在槽縫2803上方且垂直槽縫2803。
於圖28A-C中MEMS致動器移動補片元件2801-2803。於一個實施例中，針對補片元件2801-2803各自有一MEMS致動器。於另一實施例中，一個MEMS致動器控制補片元件2801-2803中之多於一者。
使用於本文中描述的RF共振器有多個優於經LC調諧之共振器的優點，包括，但非僅限於約略100微秒切換時間；調諧中無顯著溫度相依性；因不再有LC故RF損耗減少；及調諧能力增高，為了具有增高效率的共振器幾何形狀該特性於設計過程可以折衷。 共振器控制
自各個共振器之輻射功率量係使用控制器藉施加電壓至補片而予控制。至各補片的線跡係使用來提供電壓至補片天線。電壓係使用來調諧或解調諧電容及因而調諧或解調諧個別元件之共振頻率以實現波束成形。需要的電壓係取決於使用的MEMS結構。
於一個實施例中，矩陣驅動使用來施加電壓至補片以便與全部其它天線元件分開地驅動各個天線元件而無需針對各個補片/光圈對有分開連結(直接驅動)。因元件之密度高之故，矩陣驅動乃個別地定址各個補片/光圈對的有效方式。
於一個實施例中，天線系統之控制結構具有兩大組件：包括用於天線系統的驅動電子元件的天線陣列控制器係在波散射結構下方，而矩陣驅動切換陣列係分散遍布輻射RF陣列俾便不干擾輻射。於一個實施例中，用於天線系統的驅動電子元件包含使用於商業電視機中的商業現貨供應LCD控制元件，其藉由調整至該元件的AC偏壓信號的振幅或工作週期而調整用於各個散射元件之偏壓電壓。
於一個實施例中，天線陣列控制器也含有執行軟體的微處理器。控制結構也結合感測器(例如，GPS接收器、三軸羅盤、三軸加速度計、三軸迴轉儀、三軸磁力計等)以提供定位及方位資訊給處理器。定位及方位資訊可藉地面站台中之其它系統提供給處理器及/或可以不是天線系統的部件。
更特別地，天線陣列控制器控制哪些補片/光圈對被關閉及哪些補片/光圈對被啟動，且於操作頻率係在哪個相位及振幅位準。該等補片/光圈對藉電壓施加而選擇性地解調諧用於頻率操作。
用於發射，控制器供應一陣列之電壓信號給RF補片以產生調變或控制樣式。控制樣式使得補片/光圈對被調諧至不同狀態。於一個實施例中，使用多狀態控制於其中各種元件被啟動及關閉至各種程度，與方波(亦即正弦灰階調變樣式)相對地，進一步近似正弦控制樣式。於一個實施例中，有些補片/光圈對比其它者的輻射更強，而非有些補片/光圈對輻射而有些則否。藉由施加特定電壓位準，達成可變輻射，其調整膜至各異量，藉此各異地解調諧補片/光圈對及使得有些補片/光圈對比其它者的輻射更大量。
由該陣列之補片/光圈對產生聚焦波束可藉建設性及破壞性干涉現象解說。個別電磁波若具有相同相位當其於自由空間中相遇時加總(建設性干涉)，若具有相反相位當其於自由空間中相遇時彼此抵消(破壞性干涉)。若槽縫天線中之槽縫係定位使得各個接續槽縫係定位在距被導引波之激勵點的不同距離，則來自該補片/光圈對的散射波將具有與前一槽縫的散射波不同的相位。若該等槽縫間隔被導引波長的四分之一，則各個槽縫將散射具有與前一槽縫的四分之一相位延遲的一波。
使用該陣列，可產生的建設性及破壞性干涉之樣式數目可增加使得使用全像術原理，波束理論上可指向距天線陣列之正軸加或減90度(90°)的任何方向。如此，藉由控制哪些補片/光圈對係被啟動或關閉(亦即，藉由改變哪些補片/光圈對係被啟動及哪些補片/光圈對係被關閉之樣式)，可產生不同的建設性及破壞性干涉樣式，及天線可改變主波束之方向。開關補片/光圈對所需時間決定了波束可從一個位置切換至另一位置的速度。
於一個實施例中，天線系統針對上行鏈路天線產生一個可操縱波束及針對下行鏈路天線產生一個可操縱波束。於一個實施例中，天線系統接收波束及解碼來自衛星的信號，及形成朝向衛星取向的發射波束。於一個實施例中，與採用數位信號處理以電氣方式形成及操縱波束的天線系統(諸如相控陣列天線)相反地，天線系統為類比系統。於一個實施例中，天線系統考慮為「面」天線其為平面且相對低輪廓，特別當與習知衛星碟形接收器比較時尤為如此。 補片/光圈對置放
於一個實施例中，天線元件(補片/光圈對)位在圓柱饋給天線孔徑上使得允許用於系統性矩陣驅動電路。天線元件之置放包括用於矩陣驅動之電晶體的置放。圖29例示矩陣驅動電路相對於天線元件之置放的一個實施例。參考圖29，列控制器2901分別地透過列選擇信號Row1及Row2耦合至電晶體2911及2912，及行控制器2902透過行選擇信號Column1耦合至電晶體2911及2912。電晶體2911也透過連結至補片2931而耦合至天線元件2921，而電晶體2912係透過連結至補片2932而耦合至天線元件2922。
為了實現在圓柱饋給天線上的矩陣驅動電路，帶有天線元件位在非規則柵格中，之初始辦法中進行二步驟。於第一步驟中，天線元件位在同心環上，及天線元件中之各者連結至位在天線元件旁且作為開關以分開地驅動各個天線元件的電晶體。於第二步驟中，建立矩陣驅動電路以便如矩陣驅動辦法要求連結每個電晶體與一獨特位址。因矩陣驅動電路係藉列及行線跡建立(類似LCD)但天線元件係位在環上，故無系統性方式以將一獨特位址分配給各個電晶體。此種對映問題結果導致涵蓋全部電晶體之極為複雜的電路，及導致完成路由的實體線跡數目的顯著增加。因天線元件之高密度故，該等線跡因耦合效應故干擾天線的RF效能。又，因線跡之複雜度及高堆積密度故，線跡的路由無法藉商業上可得的布局工具完成。
於一個實施例中，矩陣驅動電路係在置放天線元件及電晶體之前預先界定。如此確保最少數目之線跡為驅動全部天線元件所需，該等天線元件各自有一獨特位址。此策略減低了驅動電路之複雜度及簡化了路由，接著改良天線的RF效能。
更明確言之，於一種辦法中，於第一步驟，天線元件置於由描述各個天線元件的獨特位址之列及行組成的規則矩形柵格上。於第二步驟中，天線元件經分組及變換成同心圓，同時如於第一步驟中定義維持其位址及連結至列及行。此變換之目的不僅將天線元件置於環上同時也維持天線元件之間距及環之間距於整個孔徑上恆定。為了達成此目的，有數種將天線元件分組之方式。
於一個實施例中，TFT封裝使用來使其能置放於矩陣驅動且獨特定址。圖30例示TFT封裝的一個實施例。參考圖30，TFT及保持電容器3003顯示具有輸入及輸出埠。有連結至線跡3001的兩個輸入埠及連結至線跡3002的兩個輸出埠以使用該等列及行將TFT連結在一起。於一個實施例中，該等列及行線跡以90度角交叉來減少且可能地最小化該等列及行線跡間之耦合。於一個實施例中，該等列及行線跡係在不同層上。 元件之釋例位置
圖31A-D例示用於產生槽縫陣列之不同層的一個實施例。天線陣列包括位在環中之天線元件，諸如圖1中顯示的釋例環。注意於此釋例中天線陣列具有二不同類型之天線元件，其係用於不同類型的頻帶。
圖31A例示具有對應槽縫之位置的第一光圈板層之一部分。參考圖31A，該等圓於光圈基材底側的金屬化中為開放區/槽縫，且用於控制元件耦合至饋給(饋給波)。注意此層為任選層且不便用於全部設計。圖31B例示含槽縫的第二光圈板層之一部分。圖31C例示於第二光圈板層之一部分上方的補片。圖31D例示槽縫陣列之一部分的頂視圖。 釋例系統實施例
於一個實施例中，組合式天線孔徑使用於結合機上盒操作的電視系統。舉例言之，以雙接收天線為例，由天線接收的衛星信號提供給電視系統的機上盒(例如，DirecTV接收器)。更明確言之，組合式天線操作能夠同時接收於二不同頻率及/或極化的RF信號。換言之，元件之一個子陣列係經控制以接收於一個頻率及/或極化的RF信號，而另一個子陣列係經控制以接收於另一個不同頻率及/或極化的信號。此等頻率或極化的差異表示由電視系統接收的不同頻道。同理，二天線陣列可經控制用於二不同波束位置以接收來自二不同位置(例如，二不同衛星)的頻率以便同時接收多個頻道。
圖32A為於電視系統中同時進行雙接收的通訊系統之一個實施例之方塊圖。參考圖32A，天線3201包括兩個空間交插天線孔徑，其可獨立操作以進行如前述於不同頻率及/或極化的同時雙接收。注意只述及兩個空間交插天線操作，TV系統可具有多於兩個天線孔徑(例如，3、4、5等天線孔徑)。
於一個實施例中，包括其兩個交插槽縫陣列的天線3201耦合至雙工器3230。耦合可包括一或多個饋給網路，其接收來自二槽縫陣列之元件的信號以產生饋進雙工器3230中之二信號。於一個實施例中，雙工器3230為商業可得的雙工器(例如，得自A1微波(A1 Microwave)的型號PB1081WA Ku頻帶情境喜劇(sitcom)雙工器)。
雙工器3230耦合至一對低雜訊區塊降頻轉換器(LNB)3226及3227，其以技藝界眾所周知之方式進行雜訊濾波功能、降頻轉換功能及放大。於一個實施例中，LNB 3226及3227為戶外單元(ODU)。於另一實施例中，LNB 3226及3227係整合入天線設備中。LNB 3226及3227耦合至機上盒3202，其係耦合至電視3203。
機上盒3202包括一對類比至數位轉換器(ADC)3221及3222，其係耦合至LNB 3226及3227以將自雙工器3230輸出的二信號轉換成數位格式。
一旦轉換成數位格式，信號藉解調器3223解調及藉解碼器3224解碼以獲得接收波上之編碼資料。然後解碼資料發送至控制器3225，其將解碼資料發送至電視3203。
控制器3250控制天線3201，包括在單一組合實體孔徑上二天線孔徑的交插槽縫陣列元件。 全雙工通訊系統之釋例
於另一實施例中，組合天線孔徑使用於全雙工通訊系統中。圖32B為同時具有發射及接收路徑的通訊系統之另一實施例的方塊圖。雖然只顯示一個發射路徑及一個接收路徑，但通訊系統可包括多於一個發射路徑及/或多於一個接收路徑。
參考圖32B，天線3201包括如前文描述可獨立操作以同時於不同頻率發射及接收的二空間交插天線陣列。於一個實施例中，天線3201耦合至雙工器3245。耦合可藉一或多個饋給網路。於一個實施例中，以徑向饋給天線為，雙工器3245組合二信號，天線3201與雙工器3245間之連結為可攜載二頻率的單一寬頻饋給網路。
雙工器3245耦合至低雜訊區塊降頻轉換器(LNB)3227，其以技藝界眾所周知之方式進行雜訊濾波功能及降頻轉換及放大功能。於一個實施例中，LNB 3227為戶外單元(ODU)。於另一實施例中，LNB 3227係整合入天線設備中。LNB 3227耦合至數據機3260，其係耦合至計算系統3240(例如，電腦系統、數據機等)。
數據機3260包括類比至數位轉換器(ADC)3222，其係耦合至LNB 3227，以將接收的自雙工器3245輸出的信號轉換成數位格式。一旦轉換成數位格式，信號藉解調器3223解調及藉解碼器3224解碼以獲得接收波上的編碼資料。然後解碼資料發送至控制器3225，其將該解碼資料發送至計算系統3240。
數據機3260也包括編碼器3230其編碼欲自計算系統3240發射的資料。編碼資料藉調變器3231調變及然後藉數位至類比轉換器(DAC)3232轉換成類比。然後類比信號藉升頻轉換及高通放大器(BUC)3233濾波及提供至雙工器3245的一個埠。於一個實施例中，BUC 3233為戶外單元(ODU)。
以技藝界眾所周知之方式操作的雙工器3245提供發射信號至天線3201用於發射。
控制器3250控制天線3201，包括在單一組合實體孔徑上的二陣列之天線元件。
注意圖32B顯示的全雙工通訊系統具有多個應用，包括但非限制性，網際網路通訊、汽車通訊(含軟體更新)等。
有多個於本文中描述的釋例實施例，其中部分描述如下。
釋例1為一天線包含具有一陣列之天線元件的一實體天線，其中該陣列之天線元件包含多數射頻(RF)共振器，該等多數RF共振器之各個RF共振器包含具有一微電氣機械系統(MEMS)裝置的一RF輻射元件。
釋例2為釋例1之天線其任選地包括於該等多數RF共振器中之各個RF共振器的一共振頻率係使用至少一個推挽式平行板可調諧電容器在已知位準間調諧。
釋例3為釋例21之天線其任選地包括該至少一個推挽式平行板可調諧電容器包含：具有一第一電極附接其上的一第一基材；具有一第二電極附接其上的一第二基材；於該等第一及第二電極間之一膜，該膜係在該等第一及第二電極間可移動以便改變該電容。
釋例4為釋例3之天線其任選地包括該膜係被推向該第一電極或被挽向該第二電極以便基於施加至該等第一及第二電極的電壓改變該電容。
釋例5為釋例4之天線其任選地包括當於非作用態時該膜係懸吊於該等第一及第二電極間，被推向該第一電極藉此增加該膜與該第二電極間之一間隙及將一第一電容插入通過該第二電極之一共振器RF路徑中，及被挽向該第二電極藉此將大於該第一電容之一第二電容插入該共振器RF路徑中及結果減低該共振頻率。
釋例6為釋例4之天線其任選地包括該第一電極係於一第一電壓及該第二電極係於一第二電壓及該膜係在該等第一及第二電壓間撥鈕切換。
釋例7為釋例3之天線其任選地包括該第一基材包含一補片/光圈對之一補片，該第二基材包含一補片/光圈對之一光圈。
釋例8為釋例7之天線其任選地包括該光圈與該膜間之電容因該膜之電壓中之一變化所致隨該膜被挽上及挽下而改變。
釋例9為釋例7之天線其任選地包括該補片係共同定位於該光圈上方且與該光圈分開，形成被關閉或啟動的該補片/光圈對；及進一步其中該補片/光圈對為於該孔徑中之多數補片/光圈對中之一者，及進一步包含一控制器以施加一控制樣式而控制該等多數補片/光圈對中之哪些補片/光圈對為啟動及關閉，藉此使得一波束之產生。
釋例10為釋例7之天線其任選地包括該等第一及第二電極係分別地附接至該等第一及第二基材，及進一步其中介電層覆蓋該等第一及第二電極的部分以因該膜之電壓中之一變化所致當該膜被挽上及挽下時防止該膜直接接觸該等第一及第二電極。
釋例11為釋例3之天線其任選地包括該等第一及第二基材係藉一間隙分開。
釋例12為釋例11之天線其任選地包括該間隙係由該等第一及第二基材間之一或多個間隔體界定。
釋例13為釋例1之天線其任選地包括該等多數RF共振器中之各者包含：一補片及槽縫其形成一補片/槽縫對；及一MEMS致動器以改變該補片及該光圈相對於彼此的位置而改變該各個共振器之電容及/或電感。
釋例14為釋例13之天線其任選地包括該致動器係可操作以移動該補片而改變該各個共振器之該電容及/或電感。
釋例15為釋例13之天線其任選地包括該等多數RF共振器之補片/槽縫對係經控制及可一起操作而形成供使用於全像式波束操縱的針對該頻帶之一波束。
釋例16為釋例13之天線其任選地包括該補片包含多數導電間隔指及該槽縫包含多數間隔導電凸部，及其中該致動器係可操作以調整該等多數導電指與該等多數導電凸部間之重疊而調整該電容。
釋例17為釋例16之天線其任選地包括該等多數導電指及該等多數導電凸部包含金屬或半導性材料。
釋例18為釋例16之天線其任選地包括該等多數導電指係在該補片之相對側上及該等多數導電凸部係在該槽縫之相對側上。
釋例19為釋例13之天線其任選地包括該補片包含多數補片元件，及該致動器調整該等多數補片元件中之一或多個補片元件以改變相鄰補片元件間之間隙大小而調諧該電容。
釋例20為釋例19之天線其任選地包括該等多數補片元件包含三個補片元件具有一第一補片元件係位在兩個邊緣補片元件間，且由間隙與其分開，及其中該致動器係可操作以相對於該第一補片元件移動該等兩個邊緣補片元件中之一或二者以改變該等間隙之大小而改變當調諧時跨該等間隙之電容。
釋例21為釋例13之天線其任選地包括該致動器係可操作以跨該光圈旋轉該補片。
釋例22為釋例13之天線其任選地包括該致動器係可操作以相對於該槽縫橫向位移該補片而調諧該RF共振器。
釋例23為釋例22之天線其任選地包括該致動器自該槽縫之一緣朝向該槽縫之一中心橫向位移該補片而調諧該RF共振器。
釋例24為釋例22之天線其任選地包括該補片包含多數補片元件及一或多個致動器自該槽縫之一側於橫跨該槽縫之一方向橫向位移該等補片元件而調諧該RF共振器。
釋例25為一天線包含具有一陣列之天線元件的一實體天線孔徑，其中該陣列之天線元件包含多數射頻(RF)共振器，於該處該等多數RF共振器中之各個RF共振器包含一RF輻射元件具有至少一個推挽式平行板可調諧電容器包含：一補片/光圈對中之，一補片具有一第一電極附接其上；一補片/光圈對中之，一光圈具有一第二電極附接其上；及於該等第一及第二電極間之一膜，該膜係在該等第一及第二電極間可移動以便改變該電容，其中該光圈與該膜間之電容因該膜之電壓中之一變化所致隨該膜被挽上及挽下而改變。
釋例26為一天線包含：具有一陣列之天線元件的一實體天線孔徑，其中該陣列之天線元件包含多數射頻(RF)共振器，於該處該等多數RF共振器中之各個RF共振器包含具有一微電氣機械系統(MEMS)裝置之一RF輻射元件，該等多數RF共振器係經控制及可一起操作而形成供使用於全像式波束操縱的針對該頻帶之一波束。
釋例27為用於調諧一RF共振器的一可調諧電容器包含：具有一第一電極附接其上的一第一基材；具有一第二電極附接其上的一第二基材；及於該等第一及第二電極間之一膜，該膜係在該等第一及第二電極間可移動以便改變電容。
釋例28為釋例27之可調諧電容器其任選地包括該膜係被推向該第一電極或被挽向該第二電極以便基於施加至該等第一及第二電極的電壓而改變該膜與該等第一及第二電極中之各者間之該電容。
釋例29為釋例28之可調諧電容器其任選地包括當於非作用態時該膜係懸吊於該等第一及第二電極間，被推向該第一電極藉此增加該膜與該第二電極間之一間隙及將一第一電容插入通過該第二電極之一共振器RF路徑中，及被挽向該第二電極藉此將大於該第一電容之一第二電容插入該共振器RF路徑中及結果減低該共振頻率。
釋例30為釋例28之可調諧電容器其任選地包括該第一電極係於一第一電壓及該第二電極係於一第二電壓及該膜係在該等第一及第二電壓間撥鈕切換。
釋例31為釋例27之可調諧電容器其任選地包括該第一基材包含一補片/光圈對之一補片，該第二基材包含一補片/光圈對之一光圈。
釋例32為釋例31之可調諧電容器其任選地包括該光圈與該膜間之電容因該膜之電壓中之一變化所致隨該膜被挽上及挽下而改變。
釋例33為釋例31之可調諧電容器其任選地包括該補片係共同定位於該光圈上方且與該光圈分開，形成被關閉或啟動的該補片/光圈對；及進一步其中該補片/光圈對為於該孔徑中之多數補片/光圈對中之一者。
釋例34為釋例31之可調諧電容器其任選地包括該等第一及第二電極係分別地附接至該等第一及第二基材，及進一步其中介電層覆蓋該等第一及第二電極的部分以因該膜之電壓中之一變化所致當該膜被挽上及挽下時防止該膜直接接觸該等第一及第二電極。
釋例35為釋例27之可調諧電容器其任選地包括該等第一及第二基材係藉一間隙分開。
釋例36為釋例35之可調諧電容器其任選地包括該間隙係由該等第一及第二基材間之一或多個間隔體界定。
釋例37為一用於調詣一RF共振器之可調諧電容器包含：具有一第一電極附接其上的一第一基材；具有一第二電極附接其上及藉由該等第一及第二基材間之一或多個間隔體界定的一間隙分開的一第二基材；及於該等第一及第二電極間之一膜，該膜係在該等第一及第二電極間可移動以便改變電容，其中該膜係被推向該第一電極或被挽離該第一電極以便基於施加至該等第一及第二電極的電壓而改變該膜與該等第一及第二電極中之各者間之該電容。
釋例38為一用於形成具有一MEMS裝置之一RF輻射元件的方法，該方法包含：在二分開基材上製造相對電極；使用一犧牲層及沈積於該犧牲層上方之導電層製造一導電膜；去除該犧牲層；對齊該等二分開基材；及將該等二基材附接在一起而其間有一間隙於其中當非作用態時該導電膜係懸吊於其間。
釋例39為釋例38之方法其任選地包括在該等二基材間製造間隔體以使得於該等二基材已經附接在一起之後維持該間隙。
釋例40為釋例38之方法其任選地包括沈積介電層於該等第一及第二電極之部分上方以當因該膜之電壓中之一變化所致該膜被挽上及挽下時防止該膜直接接觸該等第一及第二電極。
釋例41為釋例38之方法其任選地包括該等第一及第二電極係分別附接至該等第一及第二基材。
釋例42為釋例38之方法其任選地包括在該等第一與第二基材間製造間隔體以界定該間隙。
釋例43為釋例38之方法其任選地包括該導電膜為金屬或矽。
釋例44為釋例43之方法其任選地包括該金屬包含銅、鋁、金、或銀及該犧牲層包含一光阻、一金屬、一電介質或一聚合物。
以上實施方式之有些部分係以對電腦記憶體內部的資料位元上的操作之演算法及符碼表示型態呈現。此等演算法描述及表示型態乃由熟諳資料處理技藝人士使用來最有效地傳遞其工作實質給熟諳技藝人士之其它人士的手段。演算法於此處及通用地瞭解為結果導致期望結果的自我一致序列之步驟。該等步驟為要求實體量之實體操控者。通常，但非必要，此等量係呈能夠被儲存、移轉、組合、比較、及以其它方式操控的電氣或磁信號形式。偶爾證實方便地，主要為了常用理由，將此等信號稱為位元、值、元件、符碼、字元、項目、號碼等。
但須記住全部此等及相似術語係與適當實體量相關聯，僅為施加至此等數量之方便標記。如從後文討論顯然易知，除非另行特別陳述，否則須瞭解全文詳細說明部分中，利用術語諸如「處理」或「運算」或「計算」或「決定」或「顯示」等的討論係指將於電腦系統的暫存器及記憶體內部呈實體(電子)量呈現的資料操控及變換成於電腦系統記憶體或暫存器或其它此等資訊儲存、傳輸或顯示裝置內部相似地呈實體量呈現的其它資料之電腦系統或相似的電子計算裝置之動作或處理。
本發明也係有關於用於進行本文之操作的設備。此種設備可特別建構用於要求的目的，或可包含由儲存於電腦中之電腦程式選擇性地啟用或重新組配的一通用電腦。此種電腦程式可儲存於電腦可讀取儲存媒體中，諸如，但非限制性，任何類型的碟片包括軟碟、光碟、CD-ROM、及磁光碟、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或適合用於儲存電子指令的任何類型之媒體，及各自耦合至電腦系統匯流排。
本文中呈現的演算法及顯示器絕非特定關係任何特定電腦或其它設備。各種通用系統可使用於依據本文教示之程式，或可證實方便地建構更特用設備以進行要求的方法步驟。針對各種此等系統要求的結構從後文描述將更為彰顯。此外，本發明並非參考任何特定程式語言描述。須瞭解可使用各種程式語言以實現如於本文中描述的本發明之教示。
一機器可讀取媒體包括用於儲存或發射呈由機器(例如，電腦)可讀取形式的資訊之任何機構。舉例言之，一機器可讀取媒體包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置等。
雖然於研讀前文詳細說明部分之後本發明之許多變化及修改無疑地將變成對熟諳技藝人士顯然易知，但須瞭解藉由例示顯示的及描述的任何特定實施例絕非意圖視為限制性。因此，述及各種實施例之細節絕非意圖限制申請專利範圍之範疇，該等細節本身只引用對本發明被視為必要的該等特徵。
205‧‧‧饋給波 210‧‧‧可調諧共振器/槽縫 211‧‧‧補片 212‧‧‧光圈/槽縫 213‧‧‧液晶 230‧‧‧可重新組配共振器層 280‧‧‧控制模組 401、515‧‧‧同軸針腳 402、510、511‧‧‧導電接地平面 403‧‧‧間隙導體 404、706‧‧‧間隔體 405、512、603、605、707、708、1203‧‧‧介電層 406、516‧‧‧RF陣列 407、408‧‧‧側邊 409‧‧‧終端 519‧‧‧RF吸收器 600、700、900‧‧‧開關 601、701‧‧‧補片基材 602、703‧‧‧挽電極 604、705、901、902‧‧‧膜 606、704‧‧‧推電極 607、702‧‧‧光圈基材 1001‧‧‧固定金屬層 1101-1126、1301-1312、1501-1505‧‧‧處理方塊 1201‧‧‧補片玻璃 1202、1205、1401‧‧‧金屬層 1204‧‧‧犧牲層 1206‧‧‧光阻 1207、1404‧‧‧光間隔體 1400‧‧‧光圈 1700‧‧‧頂層 1702‧‧‧金屬指 1800‧‧‧底層 1801、2404、2505、2702、2803‧‧‧光圈槽縫、槽縫 1802‧‧‧金屬凸部 1901、1902‧‧‧致動器部分 2401、2402、2501-2503、2601、2701、2801、2802‧‧‧補片元件 2403、2504‧‧‧MEMS致動器 2901‧‧‧列控制器 2902‧‧‧行控制器 2911、2912‧‧‧電晶體 2921、2922‧‧‧天線元件 2931、2932‧‧‧補片 3001、3002‧‧‧線跡 3003‧‧‧保持電容器 3201‧‧‧天線 3202‧‧‧機上盒 3203‧‧‧電視 3221、3222‧‧‧類比至數位轉換器(ADC) 3223‧‧‧解調器 3224‧‧‧解碼器 3225、3250‧‧‧控制器 3226、3227‧‧‧低雜訊區塊降頻轉換器(LNB) 3230、3245‧‧‧雙工器 3230‧‧‧編碼器 3231‧‧‧調變器 3232‧‧‧數位至類比轉換器(DAC) 3233‧‧‧升頻轉換及高通放大器(BUC) 3240‧‧‧計算系統 3260‧‧‧數據機
從如下給定的詳細說明部分及從本發明之各種實施例之附圖將更完整地瞭解本發明，然而，不應取作為限制本發明於特定實施例，反而只為了解釋及瞭解。 圖1例示一孔徑其具有環繞圓柱饋給天線的一輸入饋給成同心環置放之一或多個天線元件之陣列。 圖2例示包括一接地平面及一可重新組配共振器層的一列天線元件之透視圖。 圖3例示一可調諧共振器/槽縫的一個實施例。 圖4例示圓柱饋給天線結構之一個實施例的側視圖。 圖5例示具有出射波的天線系統之另一實施例。 圖6A-C例示推挽式MEMS開關之一個實施例的操作。 圖7為推挽式RF開關之一個實施例的剖面示意圖。 圖8A-C例示推挽式MEMS開關之一個實施例的三維視覺化。 圖9例示包括多膜之一MEMS開關的一個實施例。 圖10例示使用補片基材上的固定金屬層的MEMS開關之一釋例。 圖11為用於推挽式RF MEMS開關之一製造方法的一個實施例之流程圖。 圖12A-K以進一步細節例示於製造方法中之步驟。 圖13例示用於開關之光圈側的製造方法的一個實施例。 圖14A-14D例示光圈側之製造方法。 圖15為將光圈與補片玻璃區段附接在一起的製造方法之一個實施例的流程圖。 圖16例示光圈與補片玻璃區段彼此附接之一釋例。 圖17及18分別地例示指狀交叉型電容器的頂層及底層。 圖19例示指狀交叉型電容器的頂層及底層兩者的組合視圖。 圖20A及20B分別地顯示兩個經MEMS調諧的共振器，一者具有重疊及最小電容及一者具有最大電容。 圖21顯示二元件模擬的插入損耗於該處一個元件係在重疊狀態A而另一者係在非重疊狀態。 圖22及23例示雙IDC之一釋例。 圖24A及24B例示具有分裂補片的經MEMS調諧的共振器之一個實施例。 圖25例示補片分裂成三個元件之一釋例。 圖26A及26B例示相對於光圈旋轉的補片元件之一釋例。 圖27A-C例示槽縫長度調諧之一釋例。 圖28A-C例示補片元件相對於槽縫的位置之三個釋例。 圖29例示矩陣驅動電路相對於天線元件之置放的一個實施例。 圖30例示TFT封裝的一個實施例。 圖31A-D例示用於產生槽縫陣列之不同層的一個實施例。 圖32A為於電視系統中同時進行雙接收的通訊系統之一個實施例之方塊圖。 圖32B為同時具有發射及接收路徑的通訊系統之另一實施例的方塊圖。
700‧‧‧開關
701‧‧‧補片玻璃
702‧‧‧光圈玻璃
703‧‧‧挽電極
704‧‧‧推電極
705‧‧‧膜
706‧‧‧間隔體
707、708‧‧‧介電層

Claims (41)

  1. 一種天線，其包含： 具有一陣列之天線元件的一實體天線，其中該陣列之天線元件包含多數射頻(RF)共振器，該等多數RF共振器之各個RF共振器包含具有一微電氣機械系統(MEMS)裝置的一RF輻射元件。
  2. 如請求項1之天線，其中於該等多數RF共振器中之各個RF共振器的一共振頻率係使用至少一個推挽式平行板可調諧電容器在已知位準間調諧。
  3. 如請求項2之天線，其中該至少一個推挽式平行板可調諧電容器包含： 具有一第一電極附接其上的一第一基材； 具有一第二電極附接其上的一第二基材； 於該等第一及第二電極間之一膜，該膜係在該等第一及第二電極間可移動以便改變該電容。
  4. 如請求項3之天線，其中該膜係被推向該第一電極或被挽向該第二電極以便基於施加至該等第一及第二電極的電壓改變該電容。
  5. 如請求項4之天線，其中當於非作用態時該膜係懸吊於該等第一及第二電極間，被推向該第一電極藉此增加該膜與該第二電極間之一間隙及將一第一電容插入通過該第二電極之一共振器RF路徑中，及被挽向該第二電極藉此將大於該第一電容之一第二電容插入該共振器RF路徑中及結果減低該共振頻率。
  6. 如請求項4之天線，其中該第一電極係於一第一電壓及該第二電極係於一第二電壓及該膜係在該等第一及第二電壓間撥鈕切換。
  7. 如請求項3之天線，其中該第一基材包含一補片/光圈對之一補片，該第二基材包含一補片/光圈對之一光圈。
  8. 如請求項7之天線，其中該光圈與該膜間之電容因該膜之電壓中之一變化所致隨該膜被挽上及挽下而改變。
  9. 如請求項7之天線，其中該補片係共同定位於該光圈上方且與該光圈分開，形成被關閉或啟動的該補片/光圈對；及進一步其中該補片/光圈對為於該孔徑中之多數補片/光圈對中之一者，及進一步包含 一控制器以施加一控制樣式而控制該等多數補片/光圈對中之哪些補片/光圈對為啟動及關閉，藉此使得一波束之產生。
  10. 如請求項7之天線，其中該等第一及第二電極係分別地附接至該等第一及第二基材，及進一步其中介電層覆蓋該等第一及第二電極的部分以因該膜之電壓中之一變化所致當該膜被挽上及挽下時防止該膜直接接觸該等第一及第二電極。
  11. 如請求項3之天線，其中該等第一及第二基材係藉一間隙分開。
  12. 如請求項11之天線，其中該間隙係由該等第一及第二基材間之一或多個間隔體界定。
  13. 如請求項1之天線，其中該等多數RF共振器中之各者包含： 一補片及槽縫其形成一補片/槽縫對；及 一MEMS致動器以改變該補片及該光圈相對於彼此的位置而改變該各個共振器之電容及/或電感。
  14. 如請求項13之天線，其中該致動器係可操作以移動該補片而改變該各個共振器之該電容及/或電感。
  15. 如請求項13之天線，其中該等多數RF共振器之補片/槽縫對係經控制及可一起操作而形成供使用於全像式波束操縱的針對該頻帶之一波束。
  16. 如請求項13之天線，其中該補片包含多數導電間隔指及該槽縫包含多數間隔導電凸部，及其中該致動器係可操作以調整該等多數導電指與該等多數導電凸部間之重疊而調整該電容。
  17. 如請求項16之天線，其中該等多數導電指及該等多數導電凸部包含金屬或半導性材料。
  18. 如請求項16之天線，其中該等多數導電指係在該補片之相對側上及該等多數導電凸部係在該槽縫之相對側上。
  19. 如請求項13之天線，其中該補片包含多數補片元件，及該致動器調整該等多數補片元件中之一或多個補片元件以改變相鄰補片元件間之間隙大小而調諧該電容。
  20. 如請求項19之天線，其中該等多數補片元件包含三個補片元件具有一第一補片元件係位在兩個邊緣補片元件間，且由間隙與其分開，及其中該致動器係可操作以相對於該第一補片元件移動該等兩個邊緣補片元件中之一或二者以改變該等間隙之大小而改變當調諧時跨該等間隙之電容。
  21. 如請求項13之天線，其中該致動器係可操作以跨該光圈旋轉該補片。
  22. 如請求項13之天線，其中該致動器係可操作以相對於該槽縫橫向位移該補片而調諧該RF共振器。
  23. 如請求項22之天線，其中該致動器自該槽縫之一緣朝向該槽縫之一中心橫向位移該補片而調諧該RF共振器。
  24. 如請求項22之天線，其中該補片包含多數補片元件及一或多個致動器自該槽縫之一側於橫跨該槽縫之一方向橫向位移該等補片元件而調諧該RF共振器。
  25. 一種用於調諧一RF共振器之可調諧電容器，其包含： 具有一第一電極附接其上的一第一基材； 具有一第二電極附接其上的一第二基材； 於該等第一及第二電極間之一膜，該膜係在該等第一及第二電極間可移動以便改變電容。
  26. 如請求項25之可調諧電容器，其中該膜係被推向該第一電極或被挽向該第二電極以便基於施加至該等第一及第二電極的電壓而改變該膜與該等第一及第二電極中之各者間之該電容。
  27. 如請求項26之可調諧電容器，其中當於非作用態時該膜係懸吊於該等第一及第二電極間，被推向該第一電極藉此增加該膜與該第二電極間之一間隙及將一第一電容插入通過該第二電極之一共振器RF路徑中，及被挽向該第二電極藉此將大於該第一電容之一第二電容插入該共振器RF路徑中及結果減低該共振頻率。
  28. 如請求項26之可調諧電容器，其中該第一基材係於一第一電壓及該第二基材係於一第二電壓及該膜係在該等第一及第二電壓間撥鈕切換。
  29. 如請求項25之可調諧電容器，其中該第一基材包含一補片/光圈對之一補片，該第二基材包含一補片/光圈對之一光圈。
  30. 如請求項29之可調諧電容器，其中因該膜之電壓中之一變化所致隨著該膜被挽上及挽下該光圈與該膜間之電容改變。
  31. 如請求項29之可調諧電容器，其中該補片係共同定位於該光圈上方且與其分開，形成被關閉或啟動的該補片/光圈對；及進一步其中該補片/光圈對為於該孔徑中之多數補片/光圈對中之一者。
  32. 如請求項29之可調諧電容器，其中該等第一及第二電極係分別附接至該等第一及第二基材，及進一步其中至少一個介電層覆蓋該第一電極或第二電極之至少一部分以當因該膜之電壓中之一變化所致該膜被挽上及挽下時防止該膜直接接觸該等第一及第二電極。
  33. 如請求項29之可調諧電容器，其中該等第一與第二基材係由一間隙分開。
  34. 如請求項33之可調諧電容器，其中該間隙係由該等第一與第二基材間之一或多個間隔體界定。
  35. 一種用於形成具有一MEMS裝置之一RF輻射元件的方法，該方法包含： 在二分開基材上製造相對電極； 使用一犧牲層及沈積於該犧牲層上方之導電層製造一導電膜； 去除該犧牲層； 對齊該等二分開基材；及 將該等二基材附接在一起而其間有一間隙於其中當非作用態時該導電膜係懸吊於其間。
  36. 如請求項35之方法，其進一步包含在該等二基材間製造間隔體以使得於該等二基材已經附接在一起之後維持該間隙。
  37. 如請求項35之方法，其進一步包含沈積介電層於該等第一及第二電極之部分上方以當因該膜之電壓中之一變化所致該膜被挽上及挽下時防止該膜直接接觸該等第一及第二電極。
  38. 如請求項35之方法，其中該等第一及第二電極係分別附接至該等第一及第二基材。
  39. 如請求項35之方法，其進一步包含在該等第一與第二基材間製造間隔體以界定該間隙。
  40. 如請求項35之方法，其中該導電膜為金屬或矽。
  41. 如請求項40之方法，其中該金屬包含銅、鋁、金、或銀及該犧牲層包含一光阻、一金屬、一電介質或一聚合物。
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