[发明专利]可调谐电抗装置以及制造和使用该装置的方法

说明书

公开了一种可调谐电抗装置及制造和使用该装置的方法。可调谐电抗装置包括基板、支撑在基板上并包括导电材料的微机电(MEM)结构以及驱动器，该驱动器被配置为在向驱动器施加静电力时相对于基板移动MEM结构。当驱动器移动MEM结构时，保持MEM结构与基板之间的间隙。可变电抗装置具有(i)当静电力施加到驱动器时的第一电抗和第一电磁场拓扑，以及(ii)当不同的静电力施加到驱动器时不同的电抗和不同的电磁场拓扑。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月15日提交的美国临时专利申请No.62/192，969的权益，其以引用的方式并入本文，如同在本文中完全阐述一样。

技术领域

本发明总体涉及微机电系统(MEMS)装置和具有可调谐电感和/或电容的装置的领域。更具体地说，本发明的实施例涉及一种新颖的可调谐电抗装置、包括该可调谐电抗装置的集成电路和系统、以及制造和使用该可调谐电抗装置的方法。

背景技术

诸如蜂窝电话之类的无线装置使用一定范围的频率进行操作，并且需要在整个频率范围内维持信号的完整性。越来越需要诸如蜂窝电话之类的无线装置中的可调谐天线来维持一定频率范围内的信号完整性、降低功耗并适应不断变化的环境和用户条件。诸如蜂窝电话的无线装置已经采用用于数字可调谐天线应用的CMOS和MEMS可调谐电容器，但迄今为止，还没有广泛采用MEMS可调谐电容器，该可调谐电容器具有接触表面并且可能存在元件粘合在一起、介电充电和重复使用后阻抗和恢复力的变化。在现有技术中已经描述了可调谐MEMS电感器的各种实施方式，其使用接触表面，但是由于改变的阻抗值、改变的恢复力和接触表面的静摩擦而使性能劣化。因此，需要在具有低损耗和高品质因数的电路中提供可调谐电抗，该可调谐电抗避免接触表面的可靠性问题。

在可调谐天线应用中，期望将电路调谐到谐振，以增加信号增益。在串联的RLC电路中，谐振频率由下式给出：

ωo＝1/SQRT(LC)

其中L是电路中的电感，C是电路中的电容。因此，希望能够调谐可调谐天线电路的电感L和电容C，以提供更宽的调谐范围并且允许更多设计的灵活性。

交流电路中元件的阻抗Z由下式给出：

Z＝R+jX

其中阻抗的实部R是元件的电阻，j是负1的平方根，并且阻抗的虚部X是由于电容和电感引起的元件的电抗。元件的感抗是ωL，元件的容抗是1/ωC，其中ω是振荡的角频率。对于可调谐天线应用，需要快速开关、可重复的可调谐电感器和电容器。

这个“背景技术”部分仅提供背景信息。这个“背景技术”中的陈述不是承认在这个“背景技术”部分中公开的主题构成本公开的现有技术，并且这个“背景技术”部分的任何部分都不是用作承认包括这个“背景技术”部分的本申请的任何部分，且都构成了本公开的现有技术。

发明内容

本发明涉及可调谐电抗装置、包括该装置的集成电路和系统、以及制造和使用该装置的方法。更具体地说，本发明涉及一种可调谐的MEMS装置，其可以调谐电路内的电感、电容或电感和电容两者，并且更总体地称为可调谐电抗装置。在一个方面中，本发明涉及一种可调谐电抗装置，其包括基板、支撑在基板上并包括导电材料的微机电(MEM)结构以及配置成在施加静电力时相对于基板移动MEM结构的驱动器。MEM结构与基板之间存在间隙，驱动器在移动MEM结构时保持间隙(可能具有不同的大小)。可调谐电抗装置具有：(i)当静电力施加到驱动器时的第一电抗和第一电磁场拓扑，以及(ii)当不同的静电力施加到驱动器时不同的电抗和不同的电磁场拓扑。