发射高频信号的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于发射高频信号的装置。该发射装置能够发射在千兆赫（ＧＨｚ）和兆兆赫（ＴＨｚ）范围的信号。该装置可以利用例如这样一种悬臂，该悬臂包含在弯曲时能够改变其电属性的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发射高频信号的装置应当明白，本专利技术的附图和描述被简化了，以示出与清楚地 理解本专利技术有关的元件，然而，为了清楚起见，取消在典型的发射装 置中出现的很多其它元件。本领域的普通技术人员将会认识到，在实 施本专利技术中，其它元件和/或步骤是希望的和/或必需的。然而，因为 这些元件和步驟是本领域熟知的，并且，因为它们对更好地理解本发 明没有帮助，所以这里不讨论这些元件和步骤。本文的公开内容涉及 对本领域技术人员所知的这些元件和方法的所有的这种改变和修改。例如，可以^使用可机械控制的膜，例如，微机电系统(MEMS ) 。 MEMS通常结合到组合电部件和机械部件的微型装置或 者系统中，使用集成电路加工技术来制造，并且，其尺寸可以在纳米 到毫米的范围内。这些系统可以在微观尺度上感测、控制和致动，并 且可以单个地或者以阵列形式运行，以在宏观尺度上产生效应。[11MEMS可以包括基底和偏转器。基底(或者基板)和偏转器 可以由诸如InP、 GaAS、 SiN、 Si或者Si02之类的材料制成。MEMS 可以工作，其中，给MEMS施加能量，致使偏转器相对于基底纵向 地偏转。偏转器离基底的纵向位移与施加给MEMS的能量成比例。 各种不同的MEMS结构可以适用于该发射技术。虽然本文中仅详细 地描述了几种选择的结构，但是，其它结构，例如，摇臂(rocking arm ) 和挠性振膜，可以设计用来基于由接收的RF信号施加在导电元件上 的电荷不同而改变振荡。MEMS可以结合到具有机械优点的装置，从 而可以提高发射信号的增益。另外，有可能利用多个串联的MEMS， 以产生连续的波发射，放大脉沖的功率，或者改变正在发射的脉沖的 波形。通过利用可替换的材料，例如，磁致伸缩性材料，可以用磁场 替代电场。[12例如，可以在各种材料(包括硅)上制造本专利技术的装置。这 些元件的尺寸可以是变化的，从而可以制造这种类型的发射器，其用 于具有特定中心频率的宽频率范围上。另外，例如，通过改变MEMS 结构的压电膜的维度和/或尺寸，可以增加MEMS发射器的功率水平。 将MEMS设计在特定RF频率上共振，也可以增加发射的功率，尤其 在那个频率上。通过使用在MEMS之间用特定的或者可控制的延迟 器优选串联的多个MEMS元件，可能的是，这些MEMS元件的阵列 可以放大由初始元件发射的信号，给初始脉冲增加额外的波形，改变 波形的形状，或者改变其频率。[131在优选实施例中，有助于产生高频信号的特定信号结构是以 允许其异相地组合的方式合并两个方波信号。其例子是，两个方波具有相同的频率(注意，这不是必需的要求)，并且其相差设定为175 度。当这两个信号组合时，结果是在原始波形的频率的两倍处出现一组非常短的脉冲。这些脉冲出现在原始波形的每个过渡边缘，并且在所述组合相和两个波形相互抵消的180度相位置之间具有等于5度周 期的脉冲宽度。所得到的脉冲在正负值之间交替，并且间隔所述产生 信号的半个周期时间。通过组合这些脉沖发生器中的多个，每个发生 器相互稍微延迟，在比用于产生所述信号的波形明显更高的频率处，可以产生连续交替的电流信号。例如，使用现代计算机时钟芯片和数 字定时控制，每个芯片可以得到lGHz或者更高的驱动信号。通过使 用DC偏移，这些PC时钟装置中的两个可以供应1 GHz方波信号。 然而，有各种不同的方法用于产生这些初始波形。例如，可以以128 位的精确度控制这些驱动信号的初始状态。以这样的方式，在该例子 中所产生的高频可以得到直到4皮秒或者0.25 THz的脉冲宽度。通过 使用多个这样结构的电路并且控制时钟的初始定时，有可能在该高频 处产生连续的信号。该高频产生方法的附加优点是，可以以较低的驱 动频率并且/或者通过组合来自 一列相似电路的信号来施加信号功率。 这样允许用于产生高频的电部件在比较低的频率工作，从而降低其成 本和功率限制。[14可发射短的电脉冲的MEMS装置也可以以相同的这样方式 使用。其例子是由其间具有一个压电膜的两个导电膜构成的MEMS 悬臂。在该结构中，当悬臂没有被加压时，压电材料充当绝缘体，当 该悬臂被弯曲时，它发射短的脉冲。因为每当悬臂被加压时，压电膜 就沿任意方向发射该脉沖，所以，这些脉冲出现在MEMS结构的振 荡频率的两倍处。当压电材料初始被加压时，发射一个极性的脉冲， 当它们被松弛时，发射相反极性的第二脉冲。如前面对方波或者高频 脉冲的定时脉沖产生的描述一样，MEMS结构可以，没计用来产生间隔 一定时间延迟的相反极性的脉冲，或者，该设计可以设定成使用 MEMS元件作为电容放电装置，其中，初始驱动信号致使压电材料加 压和脉动，同时，悬臂释放其与驱动信号的场差。在这种情况下，当 压电材料松弛回到其原始位置时，可以没有延迟地出现第二相反脉 沖，从而提供较高频率的全单脉沖(full mono-pluse),其由定时宽度的压电放电而产生的。此外，如前所述，使用这种类型的多个MEMS 元件，可以用来产生连续的高频发射。而且，因为压电单脉沖全部是 双向的，所以与装置横向放置的天线将接收完整的调制并发射RF能 量。结果，MEMS装置充当有源的RF电路元件。[15如前所述，压电MEMS装置可以构造用来发射单脉冲，在 电荷方面，所述单脉沖全部是双向的。结果，如果第二压电MEMS 以正确的定时放电，则可以放大由一个MEMS产生的发送给该第二 MEMS的信号。因此，以正确定时的串联的这些装置的阵列可以用作 功率放大器。通过改变串联元件的定时，可以改变和控制脉沖形状。 在不能快速放电的情况下驱动的MEMS元件中，MEMS元件的定时 可以用来改变波形的宽度，从而改变阵列的输出频率。因此，根据驱 动机制和MEMS结构，阵列可以设计成放大功率、执行波形成形功 能或者改变其输出频率。16可以利用额外的技术，使用热电子转移或者电容切换，其利 用这样的电极结构，该电极结构允许MEMS结构从其通过，从而导 致电崩溃或者电转移，其中，通过MEMS元件的通过速率或者通过 特定电势的放电或者通路来控制电转移的时间周期。以这样的方式， 通过MEMS装置触发振荡。这种类型结构的特定例子是这样的悬臂， 该悬臂由一个电路振荡地驱动，并且通过第二电路用电势充电。通过 使用控制所述振荡驱动的一个电极和充当放电点电极的第二电极， MEMS仅仅在第二放电电极的足够射程内时才放电。当MEMS元件 经过放电距离时，在运动元件和所述电极之间的电子转移及时地被限 制。通过将绝缘结构放置在电极周围并且将MEMS元件设计用于特 定速度，可以精确地控制该放电周期的定时。[17压电MEMS也可以用来致使保持在其击穿电势附近的二极 管内的电子隧道层击穿。这些MEMS也可以用激活晶体管上的栅极， 从而接通晶体管，使得电流可以从其流过。在这两种情况中，MEMS 元件的结构可以以使该切换事件出现的时间最小的方式设计，于是， 基于二极管或者晶体管的特性，切换时间可以极短。如果这些装置是高频振荡电路的一部分，那么，结果是MEMS控制振荡的频率和振 荡器的定时。[18本专利技术还可以提供一组发射器，该发射器能够大批量低成本 地制造，用于MHz、 GHz和THz产品，例如，通信、计算、数据网 络、生物危害报警(biothrea本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发射高频信号的装置，该装置包括：　　　　悬臂，其包含在弯曲时能够改变其电属性的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯E萨尔斯曼，丹尼尔W索，
申请(专利权)人：森特拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]