[发明专利]基于液晶的高频装置和高频开关

说明书

高频装置和/或包括其的高频开关可以包括：信号电极；第一接地电极，与信号电极平行地设置；第一液晶层，设置在信号电极和第一接地电极之间；以及第一电介质层，设置在第一液晶层和第一接地电极之间和/或设置在信号电极和第一液晶层之间。第一电介质层可以具有比第一液晶层的介电常数大的介电常数。可以各种各样地实现高频装置和/或包括其的高频装置。

技术领域

本公开的各种实施方式涉及无线通信装置，例如，基于液晶的高频装置。

背景技术

用户不断增长的需求推动了移动通信技术的快速发展。目前，正在积极开发5G毫米波(mm波)网络。5G毫米波网络可能需要基于用户体验的更高性能，包括诸如与附近装置连接的容易性和提高的能量效率的因素。毫米波技术遇到与天线阵列的物理特性、高速收发器结构等有关的各种基本挑战。

当前工作频率为5GHz或更高的高频装置例如移相器或高频开关装置的基本挑战和限制如下：

1)在使用标准半导体技术的开关装置中遇到高损耗，这导致低能量效率；

2)在使用常规液晶(LC)技术的开关装置中，由于液晶反应的特殊性，例如，液晶缓慢地重新排列成自由状态(在没有效应控制电压的情况下)的特性，LC层的大厚度(大于5μm)导致在LC元件关断瞬间在LC层中的电场的缓慢切换；和

3)具有低寄生电容特性的早期半导体组件和电路是复杂、大且昂贵的。

例如，以下高频开关装置是已知的。

US 6,927,647B2(2002-06-1，“Two channels，high speed，RF switch(双通道高速RF开关)”，Ernesto G.Starri等)公开了一种具有宽带频率响应的双通道RF开关。在所公开的RF开关中，输入到变压器的RF信号被提供给第一和第二偏置电路。每个偏置电路包括一个或更多个DC阻隔电容器和偏置PIN二极管。因此，偏置电路将RF输出提供给输出端口。偏置电路控制信号选择性地控制每个偏置电路。当偏置电路被偏置时，偏置电路提供非常低的电阻到输出负载，而在无偏置条件下，偏置电路提供非常高的电阻或阻抗到输出负载。PIN二极管提供偏置元件，RF信号不流动通过该偏置元件。

该方案的缺点是使用pin二极管，这导致使用两个控制信号、时序系统、控制电流源(3至20mA)和复杂的分支电源系统，使用外部元件(电阻器、电容器、电感器)，和现成开关的相对高损耗(约1.5dB)，不可能以分立晶片形式使用，以及随着更高频率而增加的高成本。

US 8,476,804B2(2009-09-29，“Piezoelectric MEMS element,voltage controloscillator,communication apparatus,and method of manufacturing piezoelectricdrive type MEMS element(压电MEMS元件、压控振荡器、通信设备和制造压电驱动型MEMS元件的方法)”，Hishinuma Yoshikazu，Fujifilm Corporation)公开了一种压电驱动型MEMS元件，其包括：第一基板，在其一部分中包括可移动部分和可移动电极，可移动部分由压电驱动部分驱动从而以凸起形状移位，可移动电极提供在可移动部分的表面上；第二基板，其与第一基板接合，并且经由规定间隙支撑面向可移动电极的固定电极，其中，压电驱动部分包括提供在第一基板的一区域上的压电膜以及设置成夹着压电膜的一对电极，该压电膜形成可移动部分作为该可移动部分的一部分。

该方案的缺点是非常复杂的多步制造工艺、外部元件(电阻器、电容器、电感器)的使用、高工作电压(约90V DC)、有限数量的开关周期和高成本。