基于MEMS的开关系统技术方案

一种开关元件，至少部分地实现在一个或多个印制配线板(PWB)中。第一输入和多个输出可以集成到PWB中。在一些实施例中，多个接触部也可以集成到PWB中。开关元件选择性地可操作在第一状态和第二状态下，在第一状态下，第一输入耦合到第一输出，并且在第二状态下，第一输入耦合到第二输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于MEMS的开关系统
技术介绍
继电器是在另一电路的控制下断开和闭合导电路径的电开关。开关矩阵通常包括用来选择性地互连用于路由信号的电气路径的多个继电器。通过断开和闭合开关矩阵中的一个或多个继电器，传导路径被创建，由此使信号能够被路由通过该开关矩阵。例如，特定的继电器集合可以被闭合，以便将给定的输入连接到开关矩阵的给定输出。开关常常在测试和测量系统中实现，以自动化信号从一个设备到另一个设备的路由。例如，测量设备(例如电压计)可以耦合到具有多个输入的开关的输出，其中每个输入耦合到相应的待测设备(DUT)。在操作期间，通过一个接一个顺序地闭合继电器集合以便将开关的输入顺序地连接到用于每个DUT的输出，测量设备可以用来从每个DUT取得测量。因而，开关可以提供简化的配线(wiring)，使得测试系统可以容易且动态地在无需外部手动干预的情况下(例如，不需要用户必须物理地重新路由设备之间的布线)修改内部连接路径。类似的开关技术可以在需要设备之间信号的动态路由的各种操作中使用。但是，目前的系统使用要么大且昂贵要么缺乏健壮性或电源处理能力的开关。
技术实现思路
本文所描述的是关于开关元件系统和方法的实施例。例如，在一些实施例中，提供了至少部分地在一个或多个印制配线板(PWB)(或者PWB的一片或多片)中实现的开关元件。第一输入以及多个输出可以集成到这一个或多个PWB中。开关元件可以包括多个接触部。这多个接触部可以可操作成将第一输入耦合到多个输出之一。开关元件可以选择性地在相应状态下可操作，其中第一输入选择性地耦合到多个输出中的相应的不同输出，使得输入到第一输入的信号选择性地被路由到不同的输出。例如，开关元件可以选择性地在第一状态下可操作，其中第一输入耦合到多个输出中的第一输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第一输出。开关元件还可以选择性地在第二状态下可操作，其中第一输入耦合到多个输出中的第二输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第二输出。附图说明当结合以下附图考虑以下具体描述时，可以获得对本公开内容的更好理解，其中：图1A是根据一个或多个实施例的说明圆柱形矩阵开关拓扑结构的图；图1B是根据一个或多个实施例的说明通过图1A的圆柱形矩阵开关拓扑结构的示例性路径的图；图1C是根据一个或多个实施例的说明圆柱形矩阵开关系统的图；图1D是根据一个或多个实施例的、对应于图1A-1C的圆柱形开关矩阵拓扑结构的排序网络符号模型；图2A是根据一个或多个实施例的说明A-型排序网络矩阵开关拓扑结构的图；图2B是根据一个或多个实施例的说明A-型排序网络矩阵开关系统的图；图2C是根据一个或多个实施例的、对应于图2A和2B的A-型矩阵开关拓扑结构的排序网络符号模型；图3A是根据一个或多个实施例的说明J-型矩阵开关拓扑结构的图；图3B是根据一个或多个实施例的说明J-型矩阵开关系统的图；图3C是根据一个或多个实施例的、对应于图3A和3B的J-型矩阵开关拓扑结构的排序网络符号模型；图4是根据一个或多个实施例的说明多路复用器-矩阵-多路复用器(Mux-Mat-Mux)开关拓扑结构的示意图；图5是根据一个或多个实施例的9x9开关矩阵拓扑结构的网络符号模型；图6是根据一个或多个实施例的说明多线开关矩阵的示意图；图7是根据一个或多个实施例的说明包括8x8开关元件的开关矩阵的示意图；图8-11说明根据一些实施例的各种示例开关元件；图12-17说明根据各种实施例的示例开关元件的截面图；图18-19说明根据一个或多个实施例的被印制配线板(PWB)层放大(blownup)的示例开关元件；图20-21说明根据一个或多个实施例的处于关闭和开启模式的示例开关元件；图22说明根据一些实施例的星型配置的示例开关元件；图23说明根据一些实施例的示例2x2开关元件；图24说明根据一个或多个实施例的操作开关元件的方法；及图25说明根据本技术的一个或多个实施例的示例性测量/控制系统。虽然本公开内容容易有各种修改和备选形式，但是其具体的实施例通过举例方式在附图中示出并且将在本文中详细描述。但是，应当理解，附图和对其的详细描述不旨在将公开内容限制到所公开的特定形式，相反，其意图是要覆盖属于由权利要求限定的本公开内容的精神与范围的所有修改、等同和备选方案。应当指出，词“可以”贯穿本申请都是在宽松的意义上(例如，有可能、能够)而不是在强制的意义上(例如，必须)使用的。具体实施方式在以下描述中，阐述众多具体的细节，以提供对本公开内容实施例的透彻理解。但是，本领域普通技术人员应当认识到，本公开内容没有这些具体的细节也可以实践。在一些情况下，众所周知的电路、结构和技术没有详细地示出，以避免模糊本公开内容。本说明书包括对“一个实施例”或“实施例”的引用。短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”的出现不必定指相同的实施例。特定的特征、结构或特性可以以与本公开内容一致的任何合适的方式组合。术语。以下段落提供对本公开内容(包括权利要求)中见到的术语的定义和/或上下文：“包括”。这个术语是开放式的。如在权利要求中所使用的，这个术语不排除附加的结构或步骤。考虑记载有“包括一个或多个处理器单元的装置……”的权利要求。这种权利要求不排除该装置包括附加的部件(例如，网络接口单元、图形电路系统等)。“配置为”。各种单元、电路或其它部件可以描述为或者声明为“配置为”执行一个或多个任务。在这种上下文中，“配置为”用来通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行那些任务的结构(例如电路系统)来暗示结构。这样，即使所规定的单元/电路/部件目前不在操作(例如没有开启)，该单元/电路/部件也可以被说成是配置为执行任务。与“配置为”的语言一起使用的单元/电路/部件包括硬件——例如电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器，等等。单元/电路/部件“配置为”执行一个或多个任务的记载明确地旨在不对该单元/电路/部件援引美国法典第35章112条第6段。另外，“配置为”可以包括由软件和/或固件(例如，执行软件的FPGA或通用处理器)操纵成以能够执行待解决任务的方式来操作的通用结构(例如通用电路系统)。“配置为”还可以包括修改制造过程(例如半导体制作设施)，以制造适于实现或执行一个或多个任务的设备(例如集成电路)。“第一”、“第二”等。如在本文所使用的，这些术语用作它们在其前面的名词的标记，并且不暗示任何类型的次序(例如，空间的、时间的、逻辑的，等等)。例如，对于具有第一和第二输入的开关元件，术语“第一”和“第二”输入可以用来指任何一个输入。换句话说，“第一”和“第二”输入不限于逻辑输入0和1。“基于”。如在本文所使用的，这个术语用来描述影响确定的一个或多个因素。这个术语不排除可以影响确定的附加因素。即，确定可以仅仅基于那些因素或者至少部分地基于那些因素。考虑短语“基于B确定A”。虽然B可以是影响A的确定的一个因素，但是这种短语不排除A的确定还基于C。在其它情况下，A可以仅基于B来确定。“存储器介质”——存储器介质是配置为用于信息存储和检索的介质。存储器介质的例子包括：各种种类的半导体存储器，诸如RAM和ROM；各种种类的磁介质，诸如磁盘、磁带、磁条(strip)和磁膜；各种种类的光学介质，诸如CD-ROM和DVD-ROM；基于电荷和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关元件，至少部分地实现在一个或多个印制配线板PWB内，包括：集成到所述一个或多个PWB中的第一输入和多个输出，其中多个接触部中的一个接触部能操作成将第一输入耦合到所述多个输出中的一个输出，以及所述多个接触部；其中所述开关元件选择性地能操作在以下状态下：第一状态，其中第一输入耦合到所述多个输出中的第一输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第一输出，以及第二状态，其中第一输入耦合到所述多个输出中的第二输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第二输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.02 US 13/461,8811.一种开关元件，至少部分地实现在一个或多个印制配线板PWB内，其中该一个或多个PWB包括一个或多个内部层，所述开关元件包括：集成到所述一个或多个PWB中的第一输入和多个输出；耦合到所述一个或多个PWB中的至少一个的一个或多个磁致动器；以及多个浮动接触部条，其中每一个浮动接触部条被包括在至少一个PWB内部的相应接触部条囊袋中，其中每一个浮动接触部条包括被磁场吸引的磁性金属或合金；其中通过由所述一个或多个磁致动器中的相应磁致动器的外部施加的磁场对浮动接触部条中的至少一个的致动，所述开关元件选择性地能操作在以下状态下：第一状态，其中第一输入耦合到所述多个输出中的第一输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第一输出，以及第二状态，其中第一输入耦合到所述多个输出中的第二输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第二输出。2.如权利要求1所述的开关元件，其中输入和所述多个输出通过截止波导结构彼此隔开。3.如权利要求1所述的开关元件，其中所述多个浮动接触部条中的至少一个被安装在非传导折页上。4.如权利要求1所述的开关元件，其中一个或多个致动器集成到所述一个或多个PWB中。5.如权利要求1所述的开关元件，其中一个或多个致动器安装到所述一个或多个PWB的外表面。6.如权利要求1所述的开关元件，其中所述开关元件是2x2开关元件，其中所述一个或多个PWB还包括第二输入，其中所述开关元件还选择性地能操作在以下状态下：第三状态，其中第二输入耦合到第一输出，使得输入到第二输入的信号被路由到第一输出，以及第四状态，其中第二输入耦合到第二输出，使得输入到第二输入的信号被路由到第二输出。7.如权利要求1所述的开关元件，其中所述开关元件还选择性地能操作在以下状态下：第三状态，其中第一输入耦合到所述多个输出中的第三输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第三输出，及第四状态，其中第一输入耦合到所述多个输出中的第四输出，使得输入到第一输入的信号被路由到第四输出。8.如权利要求1所述的开关元件，其中所述一个或多个磁致动器包括一个或多个线圈。9.如权利要求1所述的开关元件，其中所述一个或多个磁致动器包括多个线圈，其中所述多个线圈设置于所述一个或多个PWB的同侧或相对侧。10.如权利要求1所述的开关元件，还包括设置于所述一个或多个PWB的第一侧上的多个磁性元件，其中每个磁性元件被配置为将所述多个浮动接触部条中的相应浮动接触部条保持在关闭状态。11.如权利要求1所述的开关元件，其中所述开关元件的第一输入耦合到另一个开关元件的输出。12.如权利要求1所述的开关元件，其中所述多个浮动接触部条中的每一个都包括镀贵金属的磁性合金。13.一种开关系统，包括：多个开关输入；多个开关输出；包括多个2x2开关元件的开关矩阵，被配置为在使用期间选择性地将所述多个开关输入中的一个或多个开关输入耦合到所述多个开关输出中的一个或多个开关输出，以在使用期间提供用于将信号从开关输入中的一个或多个路由到开关输出中的一个或多个的一条...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·G·贝克尔，J·A·赖默德，
申请(专利权)人：美国国家仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US