(57)【要約】【課題】運用中にスイッチを動作させる必要が無い場合に、あらかじめ必要なスイッチを動作させて、ある一つの状態を決め、同時にスイッチを物理的に固定し、以後、高電圧を加えることなく、その状態を保持することができる。【解決手段】ばね状の梁３をもつスイッチと、スイッチの梁３を駆動するための駆動電極４と、スイッチ側高周波接点５と、スイッチ側高周波接点５に対向して、基板に設けられた基板側高周波接点６と、駆動電極４の駆動により高周波接点５，６が接触したときに、高周波を伝送する高周波線路と、高周波接点５，６を構成している金属を溶融させ、固着させるに十分な電流をながすための直流電源１４と、高周波線路と直流電源１４との間に設けられたインダクタ９，１０と、高周波線路に直列に装荷されたコンデンサ７，８とを備えている。【選択図】図１
2008252612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね状の梁をもつスイッチと、
上記スイッチの梁を駆動するための駆動電極と、
上記スイッチに設けられたスイッチ側高周波接点と、
上記スイッチ側高周波接点に対向して、基板に設けられた基板側高周波接点と、
上記スイッチに接続された高周波線路と、前記基板側高周波接点に接続された高周波線路と、
上記スイッチを閉状態に動作させた際に上記スイッチ側高周波接点と前記基板側高周波接点とを構成している金属を溶融させ、固着させるに十分な電流をながすための電源と、
上記高周波線路の少なくともいずれか一方と上記電源との間に設けられたインダクタと、
上記高周波線路の少なくともいずれか一方に直列に装荷されたコンデンサと
を備えたことを特徴とする高周波回路。
【請求項２】
ばね状の梁をもつスイッチと、
上記スイッチの梁を駆動するための駆動電極と、
上記スイッチに設けられたスイッチ側高周波接点と、
上記スイッチ側高周波接点に対向して、基板に設けられた基板側高周波接点と、
上記スイッチに接続された高周波線路と、前記基板側高周波接点に接続された高周波線路と、
上記梁に接合され、上記梁と一体で動作する第２の梁と、
上記第２の梁に設けられた第２の梁側直流接点と、
上記第２の梁側直流接点に対向するように基板に設けられ、上記スイッチ側高周波接点と前記基板側高周波接点とが接触したときに、第２の梁側直流接点に接触する基板側直流接点と、
上記スイッチを閉状態に動作された際に上記第２の梁側直流接点と前記基板側直流接点とを構成している金属を溶融させ、固着させるに十分な電流をながすための電源と
を備えたことを特徴とする高周波回路。
【請求項３】
複数のアンテナからなるアレイアンテナ装置であって、
各アンテナに接続された高周波回路は、請求項１または２に記載の高周波回路から構成されていることを特徴とするアレイアンテナ装置。
【請求項４】
高周波の集積回路であって、
前記高周波の集積回路には、請求項１または２に記載の高周波回路が接続されていることを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は高周波回路に関し、特に、数〜数十ＧＨｚ帯におけるスイッチとして用いられるＲＦ−ＭＥＭＳ（Radio Frequency - Micro Electro Mechanical System）高周波回路、および、高周波回路を用いたアレイアンテナ装置および集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチは、金属ばね状のスイッチの梁と、その梁の下側に設けられた駆動電極とからなり、スイッチと駆動電極との間に数１０ボルトの電圧を加えることで、ばね状のスイッチを下方向（駆動電極側）に引き付けることで動作する。スイッチの先端に接点を設け、スイッチが下方向に引き付けられると同時に、接点が基板上の別の接点に接触し、伝送路が閉じるようにすることで、電気信号を開閉することができる（例えば、特許文献１、非特許文献１、および、非特許文献２参照）。静電気力によって、スイッチの開閉を行う方式が一般的であるが、熱や圧電素子を用いて駆動電圧を低くする方法も提案されている。また、スイッチを駆動するための電圧が高いことに対しては、昇圧回路を別に用意する方法も提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４９７５０号公報
【非特許文献１】K. E. Petersen著、“Micromechanical Membrane Switches on Silicon”、IBM J. of Research and Development、 Vol. 23、 No.４、 pp376-385、 1979
【非特許文献２】出尾  晋一  著、「高周波ＭＥＭＳスイッチの耐電力評価」、平成１７年電気学会全国大会３−１２７、Vol.3、pp.188
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを用いた高周波回路は、ある一つの状態を保持するためには常に高電圧をスイッチに加えておく必要があるという問題点があった。そのため、高電圧を高周波回路に供給するための電源が必要となり、当該電源の存在が小型化への妨げになってしまうという問題点があった。また、高電圧をスイッチに加え続けるため、消費電力が増加するという問題点もあった。
【０００５】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、運用中にスイッチを動作させる必要が無い場合に、あらかじめ必要なスイッチを動作させて、ある一つの状態を決め、同時にスイッチを物理的に固定し、以後、高電圧を加えることなく、その状態を保持することが可能な高周波回路、および、それを用いたアレイアンテナ装置および集積回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、ばね状の梁をもつスイッチと、上記スイッチの梁を駆動するための駆動電極と、上記スイッチに設けられたスイッチ側高周波接点と、上記スイッチ側高周波接点に対向して、基板に設けられた基板側高周波接点と、上記スイッチに接続された高周波線路と、前記基板側高周波接点に接続された高周波線路と、上記スイッチを閉状態に動作させた際に上記スイッチ側高周波接点と前記基板側高周波接点とを構成している金属を溶融させ、固着させるに十分な電流をながすための電源と、上記高周波線路の少なくともいずれか一方と上記電源との間に設けられたインダクタと、上記高周波線路の少なくともいずれか一方に直列に装荷されたコンデンサとを備えた高周波回路である。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、ばね状の梁をもつスイッチと、上記スイッチの梁を駆動するための駆動電極と、上記スイッチに設けられたスイッチ側高周波接点と、上記スイッチ側高周波接点に対向して、基板に設けられた基板側高周波接点と、上記スイッチに接続された高周波線路と、前記基板側高周波接点に接続された高周波線路と、上記スイッチを閉状態に動作させた際に上記スイッチ側高周波接点と前記基板側高周波接点とを構成している金属を溶融させ、固着させるに十分な電流をながすための電源と、上記高周波線路の少なくともいずれか一方と上記電源との間に設けられたインダクタと、上記高周波線路の少なくともいずれか一方に直列に装荷されたコンデンサとを備えた高周波回路であるので、運用中にスイッチを動作（開閉）させる必要が無い場合に、あらかじめ必要なスイッチを動作させて、ある一つの状態を決め、同時に、そのスイッチを物理的に固定することで、以後、高電圧を加えることなく、その状態を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る高周波回路を示す構成図である。なお、以下の各実施の形態１〜４の説明においては、高周波回路としてＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路を例に挙げて説明する。図１において、１，２は高周波端子、３は高周波端子１に接続されたばね状スイッチの梁、４はばね状スイッチを駆動させるための駆動電極、５はばね状スイッチの梁３の先端に設けられたスイッチの梁側の高周波接点、６は高周波端子２に接続されて高周波接点５に対向するように基板側に設けられた基板側の高周波接点、７は、高周波端子１と高周波接点５との間に設けられ、直流電源１４からの直流電流をカットするためのコンデンサ、８は、高周波端子２と高周波接点６との間に設けられ、直流電源１４からの直流電流をカットするためのコンデンサ、９は高周波端子１と直流電源１４との間に設けられ、高周波信号をカットするためのインダクタ、１０は高周波端子２と直流電源１４との間に設けられ、高周波信号をカットするためのインダクタ、１１は駆動電源１３と駆動電極４との間に設けられた保護用抵抗、１２は直流電源１４とインダクタ１０との間に設けられた電流値設定のための抵抗、１３は直流の駆動電源、１４は接点５，６を融着させるための直流電源である。
【０００９】
このように、この発明の実施の形態１に係るＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路は、ばね状の梁３をもつスイッチと、スイッチの梁３を駆動するための駆動電極４と、直接接触型の接点５，６と、接点５，６が接触したときに形成されて、高周波端子１，２間の高周波を伝送する高周波線路と直流電源１４との間に設けられた高周波信号カット用のインダクタ９，１０と、高周波線路に直列に装荷された直流電流カット用のコンデンサ７，８と、直接接触型の接点５，６を構成している金属を溶融させ、それらを互いに固着させるに十分な電流を流すための直流電源１４とから主に構成されている。
【００１０】
次に動作について説明する。駆動電源１３に電圧を発生させると、スイッチの梁３と駆動電極４との間に電圧がかかり、静電力により梁３は駆動電極４に引き寄せられる。同時に、スイッチの梁３と一体で動作する梁３側の高周波接点５も同時に基板側に引き寄せられる。梁３が駆動電極４に接触する前に、梁３側の高周波接点５が基板側の高周波接点６に接触し、スイッチの動作は止まる。この動作により、高周波端子１、コンデンサ７、スイッチの梁３、接点５，６、コンデンサ８、および、高周波端子２がつながって高周波線路を形成し、高周波の伝送が可能になる。なお、スイッチが不良でスイッチの梁３と駆動電極４が接触した場合でも、保護用抵抗１１により、電流が制限され、駆動電源１３が故障することは無い。
【００１１】
スイッチを閉じた状態で固定するには、この状態で、接点融着のための直流電源１４に電圧を発生させる。これにより、直流電源１４、インダクタ９、スイッチの梁３、接点５，６、インダクタ１０、抵抗１２、電源１４の順に電流が流れる。このとき、電流値設定のための抵抗１２の抵抗値は、接点５，６の接触抵抗より十分大きくなるように設定されているので、接触抵抗の値がばらついても、接点５，６を流れる電流値は所望の値となる。この電流により接点５，６の温度が上昇し、接点５，６の金属が柔らかくなり、融着する。ひとたび融着すれば、電源１４を切っても、スイッチは閉じた状態を維持する。
【００１２】
以上のように、本実施の形態においては、ばね状の梁３をもつスイッチと、スイッチの梁３を駆動するための駆動電極４と、スイッチの梁３に設けられたスイッチの梁側の高周波接点５と、スイッチの梁３側の高周波接点５に対向して、基板に設けられた基板側の高周波接点６と、駆動電極４の駆動によりスイッチの梁３側の高周波接点５と基板側の高周波接点６とが接触したときに、高周波を伝送する高周波線路と、スイッチの梁３側の高周波接点５と基板側の高周波接点６とを構成している金属を溶融させて、互いに固着させるに十分な電流をながすための直流電源１４と、高周波線路と直流電源１４との間に設けられたインダクタ９，１０と、高周波線路に直列に装荷されたコンデンサ７，８とを備え、スイッチが閉じた状態で、直流電源１４に電圧を発生させて、それにより、接点５，６の金属を柔らかくして融着させるようにしたので、スイッチを物理的に固定し、以後、高電圧を加えることなく、その状態を保持することが可能である。これにより、高電圧を高周波回路に供給するための電源は不要となり、小型化を図ることができる。また、消費電力も大幅に削減することが可能である。
【００１３】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、高周波接点５，６に電流を流し、融着するようにしたものであるが、以下に、駆動機構を融着する場合の実施の形態を示す。
【００１４】
図２は、このような場合の実施例である。図２において、２１，２２は高周波端子であり、２３，２４は互いに並行に設けられたばね状スイッチの梁で、そのうちの梁２４は、高周波端子２１に接続されている。梁２３と２４とは絶縁体３４を介在させて接合されており、一体で動作する。また、図１において、２５は、梁２３に対向して設けられ、ばね状のスイッチを駆動させるための駆動電極であり、２６は、スイッチの梁２３の先端に設けられた、梁２３側の直流接点であり、２７は、直流接点２６に対向するように基板側に設けられた基板側の直流接点である。２８は、スイッチの梁２４の先端に設けられた、梁２４側の高周波接点であり、２９は、高周波接点２８に対向するように基板側に設けられるとともに、高周波端子２２に接続された基板側の高周波接点である。３０は駆動電極２５と駆動電源３２との間に設けられた保護用抵抗、３１は直流電源３３と直流接点２７との間に設けられた電流値設定のための抵抗、３２は、梁２３と駆動電極２５との間に接続された、ばね状スイッチを駆動させるための直流の駆動電源、３３は、直流接点２６と抵抗３１との間に接続された、接点融着のための直流電源である。
【００１５】
次に動作について説明する。駆動電源３２に電圧を発生させると、スイッチの梁２３と駆動電極２５との間に電圧がかかり、静電力により梁２３は駆動電極２５に引き寄せられる。同時に、スイッチの梁２３と一体で動作する梁２３側の直流接点２６と、スイッチの梁２３と一体で動作する別の梁２４に配置された高周波接点２８も、同時に、基板側に引き寄せられる。梁２３が駆動電極２５に接触する前に、梁２４側の高周波接点２８が基板側の高周波接点２９に接触し、そのわずか後に、梁２３側の直流接点２６が基板側の直流接点２７に接触し、スイッチの動作は止まる。この動作により、高周波端子２１、スイッチの梁２４、接点２８，２９、および、高周波端子２２がつながって高周波線路が形成され、高周波の伝送が可能になる。なお、スイッチが不良で、スイッチの梁２３と駆動電極２５が接触した場合でも、保護用抵抗３０により、電流が制限され、駆動電源３２が故障することは無い。
【００１６】
スイッチを閉じた状態で固定するには、この状態で接点融着のための直流電源３３に電圧を発生させる。これにより、直流電源３３、スイッチの梁２３、直流接点２６，２７、抵抗３１、電源３３の順に電流が流れる。このとき、電流値設定のための抵抗３１は、直流接点２６，２７の接触抵抗より十分大きく、接触抵抗の値がばらついても、接点を流れる電流値は所望の値となる。この電流により直流接点２６，２７の温度が上昇し、直流接点２６，２７の金属が柔らかくなり、融着する。ひとたび融着すれば、電源３３を切っても、スイッチは閉じた状態を維持する。これにより、高周波接点２８，２９も閉じた状態を維持する。
【００１７】
なお、上記実施の形態１では、高周波線路と接点融着用の電流路とが電気的に接続されていたため、高周波信号カット用のインダクタ９，１０と、直流電流カット用のコンデンサ７，８とが設けられていたが、本実施の形態においては、絶縁体３４により遮断され、高周波線路と接点融着用の電流路とが電気的に接続されていないため、インダクタやコンデンサ等は不要である。
【００１８】
以上のように、本実施の形態においては、ばね状の梁２４をもつスイッチと、スイッチの梁２４を駆動するための駆動電極２５と、スイッチに設けられたスイッチの梁２４側の高周波接点２８と、スイッチの梁２４側の高周波接点２８に対向して、基板に設けられた基板側の高周波接点２９と、駆動電極２５の駆動によりスイッチの梁２４側の高周波接点２８と基板側の高周波接点２９とが接触したときに、高周波を伝送する高周波線路と、梁２４に接合され、梁２４と一体で動作する第２の梁である別の梁２３と、梁２３に設けられた梁２３側の直流接点２６と、梁２３側の直流接点２６に対向するように基板に設けられ、梁２４側の高周波接点２８と基板側の高周波接点２９とが接触したときに、梁２３側の直流接点２６に接触する基板側の直流接点２７と、梁２３側の直流接点２６と基板側の直流接点２７とを構成している金属を溶融させ、固着させるに十分な電流をながすための電源３３とを備えるようにしたので、スイッチを物理的に固定し、以後、高電圧を加えることなく、その状態を保持することが可能である。これにより、高電圧を高周波回路に供給するための電源は不要となり、小型化を図ることができる。また、消費電力も大幅に削減することが可能である。
【００１９】
実施の形態３．
以上の実施の形態１、２は、スイッチ単体を融着して固定するようにした高周波回路について説明したが、ここでは、当該高周波回路を、複数のアンテナからなり、各アンテナの位相を調整して、電波の放射あるいは到来方向を特定の方向に向けることが可能なアレイアンテナ装置に適用した場合の実施の形態を示す。
【００２０】
図３は、アレイアンテナ装置の移相量調整に高周波回路を用いた場合の実施例である。図３において、１０１、１０２は高周波端子、１０３、１０４、１２３、１２４、１４３、１４４はばね状スイッチの梁、１０５、１０６、１２５、１２６、１４５、１４６は駆動電極、１０７、１０８、１２７、１２８、１４７、１４８はスイッチの梁側の高周波接点、１０９、１１０、１２９、１３０、１４９、１５０は基板側の高周波接点、１１１、１１２、１３１、１３２、１５１、１５２は保護用抵抗、１１６、１３６、１５６は電流値設定のための抵抗、１１９は接点融着用の直流電源、１２０は高周波線路、１４０は高周波線路１２０より長い高周波線路、１６０は高周波線路１４０よりもさらに長い高周波線路、１１７、１１８はスイッチ１０３、１０４を導通させる制御端子、１３７、１３８はスイッチ１２３、１２４を導通させる制御端子、１５７、１５８はスイッチ１４３、１４４を導通させる制御端子、１６１、１６２は直流をカットするコンデンサ、１１３、１１４、１１５、１３５、１５５は高周波信号をカットするインダクタである。図３の構成は、上記の実施の形態１で説明した高周波回路が計６個設けられており、各２個ずつが、それぞれ、高周波線路１２０，１４０，１６０に対してスイッチの閉時に接続されるように配置されている。
【００２１】
まず、高周波線路１２０近傍について説明する。スイッチの梁１０３は、一端がコンデンサ１６１を介して高周波端子１０１に接続され、他端には高周波接点１０７が設けられている。梁１０３には、駆動電極１０５が対向して設けられ、駆動電極１０５に保護用抵抗１１１を介して接続されている制御端子１１７に電圧が印加されることにより、スイッチが動作する構成となっている。また、高周波接点１０７に対向するように、高周波線路１２０の先端に設けられた高周波接点１０９が配置されている。高周波接点１０７および１０９には、それぞれ高周波信号カット用のインダクタ１１３，１１５を介して接点融着用の電源１１９が接続されている。また、インダクタ１１５と電源１１９との間には、電流値設定のための抵抗１１６が接続されている。
【００２２】
また、スイッチの梁１０４は、一端がコンデンサ１６２を介して高周波端子１０２に接続され、他端には高周波接点１０８が設けられている。梁１０４には、駆動電極１０６が対向して設けられ、駆動電極１０６に保護用抵抗１１２を介して接続されている制御端子１１８に電圧が印加されることにより、スイッチが動作する構成となっている。また、高周波接点１０８に対向するように、高周波線路１２０の先端に設けられた高周波接点１１０が配置されている。高周波接点１０８には、高周波信号カット用のインダクタ１１４を介して接点融着用の電源１１９が接続されている。また、高周波接点１１０は、スイッチ閉成時に、高周波線路１２０および高周波信号カット用のインダクタ１１５を介して接点融着用の電源１１９に接続される。
【００２３】
次に、高周波線路１４０近傍について説明する。スイッチの梁１２３は、一端がコンデンサ１６１を介して高周波端子１０１に接続され、他端には高周波接点１２７が設けられている。梁１２３には、駆動電極１２５が対向して設けられ、駆動電極１２５に保護用抵抗１３１を介して接続されている制御端子１３７に電圧が印加されることにより、スイッチが動作する構成となっている。また、高周波接点１２７に対向するように、高周波線路１４０の先端に設けられた高周波接点１２９が配置されている。高周波接点１２７および１２９には、それぞれ高周波信号カット用のインダクタ１１３，１３５を介して接点融着用の電源１１９が接続されている。また、インダクタ１３５と電源１１９との間には、電流値設定のための抵抗１３６が接続されている。
【００２４】
また、スイッチの梁１２４は、一端がコンデンサ１６２を介して高周波端子１０２に接続され、他端には高周波接点１２８が設けられている。梁１２４には、駆動電極１２６が対向して設けられ、駆動電極１２６に保護用抵抗１３２を介して接続されている制御端子１３８に電圧が印加されることにより、スイッチが動作する構成となっている。また、高周波接点１２８に対向するように、高周波線路１４０の先端に設けられた高周波接点１３０が配置されている。高周波接点１２８には、高周波信号カット用のインダクタ１１４を介して接点融着用の電源１１９が接続されている。また、高周波接点１３０は、スイッチ閉成時に、高周波線路１４０および高周波信号カット用のインダクタ１３５を介して接点融着用の電源１１９に接続される。
【００２５】
次に、高周波線路１６０近傍について説明する。スイッチの梁１４３は、一端がコンデンサ１６１を介して高周波端子１０１に接続され、他端には高周波接点１４７が設けられている。梁１４３には、駆動電極１４５が対向して設けられ、駆動電極１４５に保護用抵抗１５１を介して接続されている制御端子１５７に電圧が印加されることにより、スイッチが動作する構成となっている。また、高周波接点１４７に対向するように、高周波線路１６０の先端に設けられた高周波接点１４９が配置されている。高周波接点１４７および１４９には、それぞれ高周波信号カット用のインダクタ１１３，１５５を介して接点融着用の電源１１９が接続されている。また、インダクタ１５５と電源１１９との間には、電流値設定のための抵抗１５６が接続されている。
【００２６】
また、スイッチの梁１４４は、一端がコンデンサ１６２を介して高周波端子１０２に接続され、他端には高周波接点１４８が設けられている。梁１４４には、駆動電極１４６が対向して設けられ、駆動電極１４６に保護用抵抗１５２を介して接続されている制御端子１５８に電圧が印加されることにより、スイッチが動作する構成となっている。また、高周波接点１４８に対向するように、高周波線路１６０の先端に設けられた高周波接点１５０が配置されている。高周波接点１４８には、高周波信号カット用のインダクタ１１４を介して接点融着用の電源１１９が接続されている。また、高周波接点１５０は、スイッチ閉成時に、高周波線路１６０および高周波信号カット用のインダクタ１５５を介して接点融着用の電源１１９に接続される。
【００２７】
次に動作について説明する。制御端子１１７、１１８にそれぞれ電圧を印加すると、スイッチの梁１０３と駆動電極１０５との間、および、スイッチの梁１０４と駆動電極１０６との間に電圧がかかり、静電力により梁１０３、１０４はそれぞれ駆動電極１０５、１０６に引き寄せられる。同時に、スイッチの梁１０３と一体で動作する梁側の高周波接点１０７、およびスイッチの梁１０４と一体で動作する梁側の高周波接点１０８も同時に基板側に引き寄せられる。梁１０３が駆動電極１０５に接触する前に、梁側の高周波接点１０７が基板側の高周波接点１０９に接触し、スイッチの動作は止まる。また、梁１０４が駆動電極１０６に接触する前に、梁側の高周波接点１０８が基板側の高周波接点１１０に接触し、スイッチの動作は止まる。この動作により、高周波端子１０１、コンデンサ１６１、スイッチの梁１０３、接点１０７と１０９、高周波線路１２０、接点１１０と１０８、スイッチの梁１０４、コンデンサ１６２、および、高周波端子１０２がつながり、高周波信号の伝送が可能になる。スイッチが不良でスイッチの梁１０３と駆動電極１０５とが接触した場合でも、保護用抵抗１１１により、電流が制限され、制御端子１１７に接続された駆動電源が故障することは無い。また、スイッチが不良でスイッチの梁１０４と駆動電極１０６が接触した場合でも、保護抵抗１１２により、電流が制限され、制御端子１１８に接続された駆動電源が故障することは無い。
【００２８】
同様に、制御端子１３７、１３８に電圧を印加すると、スイッチの梁１２３と駆動電極１２５との間、および、スイッチの梁１２４と駆動電極１２６との間に電圧がかかり、静電力により梁１２３、１２４はそれぞれ駆動電極１２５、１２６に引き寄せられる。同時に、スイッチの梁１２３と一体で動作する梁側の高周波接点１２７、および、スイッチの梁１２４と一体で動作する梁側の高周波接点１２８も同時に基板側に引き寄せられる。梁１２３が駆動電極１２５に接触する前に、梁側の高周波接点１２７が基板側の高周波接点１２９に接触し、スイッチの動作は止まる。また、梁１２４が駆動電極１２６に接触する前に、梁側の高周波接点１２８が基板側の高周波接点１３０に接触し、スイッチの動作は止まる。この動作により、高周波端子１０１、コンデンサ１６１、スイッチの梁１２３、接点１２７と１２９、高周波線路１４０、接点１３０と１２８、スイッチの梁１２４、コンデンサ１６２、および、高周波端子１０２がつながり、高周波信号の伝送が可能になる。スイッチが不良でスイッチの梁１２３と駆動電極１２５とが接触した場合でも、保護用抵抗１３１により、電流が制限され、制御端子１３７に接続された駆動電源が故障することは無い。また、スイッチが不良でスイッチの梁１２４と駆動電極１２６とが接触した場合でも、保護用抵抗１３２により、電流が制限され、制御端子１３８に接続された駆動電源が故障することは無い。
【００２９】
同様に、制御端子１５７、１５８に電圧を印加すると、スイッチの梁１４３と駆動電極１４５との間、および、スイッチの梁１４４と駆動電極１４６との間に電圧がかかり、静電力により梁１４３、１４４はそれぞれ駆動電極１４５、１４６に引き寄せられる。同時に、スイッチの梁１４３と一体で動作する梁側の高周波接点１４７、および、スイッチの梁１４４と一体で動作する梁側の高周波接点１４８も同時に基板側に引き寄せられる。梁１４３が駆動電極１４５に接触する前に、梁側の高周波接点１４７が基板側の高周波接点１４９に接触し、スイッチの動作は止まる。また、梁１４４が駆動電極１４６に接触する前に、梁側の高周波接点１４８が基板側の高周波接点１５０に接触し、スイッチの動作は止まる。この動作により、高周波端子１０１、コンデンサ１６１、スイッチの梁１４３、接点１４７と１４９、高周波線路１６０、接点１５０と１４８、スイッチの梁１４４、コンデンサ１６２、および、高周波端子１０２がつながり、高周波信号の伝送が可能になる。スイッチが不良でスイッチの梁１４３と駆動電極１４５とが接触した場合でも、保護用抵抗１５１により、電流が制限され、制御端子１５７に接続された駆動電源が故障することは無い。また、スイッチが不良でスイッチの梁１４４と駆動電極１４６とが接触した場合でも、保護用抵抗１５２により、電流が制限され、制御端子１５８に接続された駆動電源が故障することは無い。
【００３０】
ここで、たとえば高周波線路１４０の電気長が高周波線路１２０の電気長に比べて、１０度長く、高周波線路１６０の電気長が高周波線路１２０の電気長に比べて２０度長くしておくことで、制御端子１３７、１３８に電圧を加えた状態、制御端子１５７、１５８に電圧を加えた状態は、制御端子１１７、１１８に電圧を加えた状態にくらべて、１０度および２０度だけ位相が遅れた状態を実現できる。
【００３１】
また、スイッチを閉じた状態で固定するには、おのおのの状態で接点融着のための直流電源１１９に電圧を発生させる。制御端子１１７、１１８に電圧を印加した状態であれば、直流電源１１９、インダクタ１１３、スイッチの梁１０３、接点１０７、１０９、インダクタ１１５、抵抗１１６、電源１１９の順に電流が流れる。また、直流電源１１９、インダクタ１１４、スイッチの梁１０４、接点１０８、１１０、インダクタ１１５、抵抗１１６、電源１１９の順に電流が流れる。このとき電流値設定のための抵抗１１６は、接点１０７、１０９の接触抵抗、および、接点１０８、１１０の接触抵抗より十分大きく、接触抵抗の値がばらついても、接点を流れる電流値は所望の値となる。この電流により接点の温度が上昇し、接点の金属が柔らかくなり、融着する。ひとたび融着すれば、電源１１９を切っても、スイッチは閉じた状態を維持する。
【００３２】
また、同様に、制御端子１３７、１３８に電圧を印加した状態であれば、直流電源１１９、インダクタ１１３、スイッチの梁１２３、接点１２７、１２９、インダクタ１３５、抵抗１３６、電源１１９の順に電流が流れる。また、直流電源１１９、インダクタ１１４、スイッチの梁１２４、接点１２８、１３０、インダクタ１３５、抵抗１３６、電源１１９の順に電流が流れる。このとき電流値設定のための抵抗１３６は、接点１２７、１２９の接触抵抗、および、接点１２８、１３０の接触抵抗より十分大きく、接触抵抗の値がばらついても、接点を流れる電流値は所望の値となる。この電流により接点の温度が上昇し、接点の金属が柔らかくなり、融着する。ひとたび融着すれば、電源１１９を切っても、スイッチは閉じた状態を維持する。
【００３３】
また、同様に、制御端子１５７、１５８に電圧を印加した状態であれば、直流電源１１９、インダクタ１１３、スイッチの梁１４３、接点１４７、１４９、インダクタ１５５、抵抗１５６、電源１１９の順に電流が流れる。また、直流電源１１９、インダクタ１１４、スイッチの梁１４４、接点１４８、１５０、インダクタ１５５、抵抗１５６、電源１１９の順に電流が流れる。このとき電流値設定のための抵抗１５６は、接点１４７、１４９の接触抵抗、および、接点１４８、１５０の接触抵抗より十分大きく、接触抵抗の値がばらついても、接点を流れる電流値は所望の値となる。この電流により接点の温度が上昇し、接点の金属が柔らかくなり、融着する。ひとたび融着すれば、電源１１９を切っても、スイッチは閉じた状態を維持する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態においては、複数のアンテナからなり、各アンテナの位相を調整して、電波の放射あるいは到来方向を特定の方向に向けることが可能なアレイアンテナ装置の各アンテナに接続された高周波回路を移相器として上記実施の形態１の構造を有する高周波回路から構成するようにしたので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
なお、上記の説明においては、高周波回路が実施の形態１で示した構成を有する例について説明したが、その場合に限らず、高周波回路が実施の形態２で示した構成を有するようにしてもよい。また、その場合には、実施の形態２と同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３６】
また、大型のアレイアンテナを製造した場合、最終的な位相の調整が必要な場合があるが、本実施の形態によれば、長さの異なる高周波線路を複数個用意しておき、例えば、高周波線路１４０の電気長が高周波線路１２０の電気長に比べて、１０度長く、高周波線路１６０の電気長が高周波線路１２０の電気長に比べて２０度長くしておくことで、制御端子１３７、１３８に電圧を加えた状態、制御端子１５７、１５８に電圧を加えた状態は、制御端子１１７、１１８に電圧を加えた状態にくらべて、１０度および２０度だけ位相が遅れた状態を実現できるようにしたので、実施の形態１および２に係る移相器を各アンテナに装着することにより、組み立て後に最適な位相に調整し、調整後に移相器を固定することができる。
【００３７】
実施の形態４．
以上の実施の形態３では、ＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路をアレイアンテナ用の高周波回路に適用した場合の実施の形態であったが、ここでは集積回路に適用した実施の形態を示す。
【００３８】
図４は、集積回路中の高周波増幅器の整合回路の一部にＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路を用いた場合の、実施例である。図４において、２０１、２０２は高周波端子、２０３は整合回路を含んだ高周波増幅器、２０４、２０５、および２０６は、高周波信号の主伝送路であるマイクロストリップ線路、２０７、２０８は調整用のスタブとなるマイクロストリップ線路、２０９、２１０はばね状スイッチの梁、２１１、２１２は、それぞれ、梁２０９，２１０に対向して設けられた駆動電極、２１３、２１４は、それぞれ、スイッチの梁２０９，２１０側の高周波接点、２１５、２１６は、それぞれ、高周波接点２１３，２１４に対向して設けられた、基板側の高周波接点、２１７、２１８は調整用のコンデンサ、２２６、２２７は、それぞれ、制御端子２２８，２２９と駆動電極２１１，２１２との間に設けられた保護用抵抗、２２５は電流値設定のための抵抗、２２８、２２９は制御端子、２２１、２２２、２２４は高周波信号をカットするインダクタ、２２３は直流電源である。
【００３９】
図４に示すように、高周波端子２０１および２０２間には、マイクロストリップ線路２０４，２０５、高周波増幅器２０３、マイクロストリップ線路２０６が順に直列に接続されている。また、マイクロストリップ線路２０４と２０５との間には、マイクロストリップ線路２０７の一端が並列に接続されている。マイクロストリップ線路２０７の他端には、梁２０９とマイクロストリップ線路２０８とが並列に接続されている。梁２０９の先端には、高周波接点２１３が設けられている。高周波接点２１３に対向して、高周波接点２１５が配置されている。高周波接点２１５には、コンデンサ２１７とインダクタ２２１とが並列に接続されている。インダクタ２２１の他端は直流電源２２３に接続されている。コンデンサ２１７の他端は接地２１９されている。また、梁２０９には、駆動電極２１１が対向しており、駆動電極２１１には保護用抵抗２２６を介して制御端子２２８が接続されている。
【００４０】
また、マイクロストリップ線路２０８の他端には、梁２１０とインダクタ２２４とが並列に接続されている。梁２１０の先端には、高周波接点２１４が設けられている。高周波接点２１４に対向して、高周波接点２１６が配置されている。高周波接点２１６には、コンデンサ２１８とインダクタ２２２とが並列に接続されている。インダクタ２２２の他端は直流電源２２３に接続されている。コンデンサ２１８の他端は接地２２０されている。また、梁２１０には、駆動電極２１２が対向しており、駆動電極２１２には保護用抵抗２２７を介して制御端子２２９が接続されている。さらに、インダクタ２２４の他端には、電流値設定のための抵抗２２５が接続され、抵抗２２５の他端は接地されている。
【００４１】
次に動作について説明する。制御端子２２８あるいは２２９に電圧を印加すると、スイッチの梁２０９と駆動電極２１１との間、あるいは、スイッチの梁２１０と駆動電極２１２の間に電圧がかかり、静電力により梁２０９、あるいは２１０はそれぞれ駆動電極２１１、２１２に引き寄せられる。同時に、スイッチの梁２０９とあるいは２１０と一体で動作する梁側の高周波接点２１３あるいは２１４も基板側に引き寄せられる。梁２０９が駆動電極２１１に接触する前に、梁側の高周波接点２１３が基板側の高周波接点２１５に接触し、スイッチの動作は止まる。あるいは、梁２１０が駆動電極２１２に接触する前に、梁側の高周波接点２１４が基板側の高周波接点２１６に接触し、スイッチの動作は止まる。この動作により、制御端子２２８に電圧をかけた場合には、マイクロストリップ線路２０４と２０５の間に、マイクロストリップ線路２０７を介した接地コンデンサ２１７が装荷された状態になる。また、制御端子２２９に電圧をかけた場合には、マイクロストリップ線路２０４と２０５の間に、マイクロストリップ線路２０７と２０８を介した接地コンデンサ２１８が装荷された状態になる。さらに、どちらの制御端子にも電圧をかけない場合、および、両方の制御端子に電圧を書けた場合も、マイクロストリップ線路２０４と２０５の間に、マイクロストリップ線路２０７と２０８、コンデンサ２１７、２１８に応じた異なるサセプタンス素子が装荷された状態になる。
【００４２】
このように、２つのスイッチにより４つの異なるサセプタンス素子を装荷できるので、増幅器２０３が、製造時のばらつきなどにより特性が変化しても、スイッチを切り替えることで、より最適な高周波特性に調整できる。
【００４３】
スイッチを閉じた状態で固定するには、おのおのの状態で接点融着のための直流電源２２３に電圧を発生させる。制御端子２２８に電圧を印加した状態であれば、直流電源２２３、インダクタ２２１、接点２１５、２１３、スイッチの梁２０９、マイクロストリップ線路２０８、インダクタ２２４、抵抗２２５の順に電流が流れる。制御端子２２９に電圧を印加した状態であれば、直流電源２２３、インダクタ２２２、接点２１６、２１４、スイッチの梁２１０、インダクタ２２４、抵抗２２５の順に電流が流れる。このとき電流値設定のための抵抗２２５は、接点２１３、２１５の接触抵抗、および接点２１４、２１６の接触抵抗より十分大きく、接触抵抗の値がばらついても、接点を流れる電流値は所望の値となる。この電流により接点の温度が上昇し、接点の金属が柔らかくなり、融着する。ひとたび融着すれば、電源２２３を切っても、スイッチは閉じた状態を維持する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態は、上記実施の形態１の構造を用いた高周波回路を備えたＲＦ−ＭＥＭＳ高周波集積回路であるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、上記の説明においては、高周波回路が実施の形態１で示した構成を有する例について説明したが、その場合に限らず、高周波回路が実施の形態２で示した構成を有するようにしてもよい。また、その場合には、実施の形態２と同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００４６】
また、実施の形態１あるいは２の構造を用いた高周波回路を含む集積回路であるので、高周波特性の調整を行うことで、回路のばらつきを抑え、性能の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路の構成を示した構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路の構成を示した構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る、ＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路を備えたアレイアンテナ装置の構成を示した構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る、ＲＦ−ＭＥＭＳ高周波回路を備えた集積回路の構成を示した構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，２  高周波端子、３  梁、４  駆動電極、５  高周波接点、６  高周波接点、７，８  コンデンサ、９，１０  インダクタ、１１  保護用抵抗、１２  抵抗、１３  駆動電源、１４  直流電源、２１，２２  高周波端子、２３，２４  梁、２５  駆動電極、２６  直流接点、２７  直流接点、２８  高周波接点、２９  高周波接点、３０  保護用抵抗、３１  抵抗、３２  駆動電源、３３  直流電源、１０１，１０２  高周波端子、１０３，１０４，１２３，１２４，１４３，１４４  梁、１０５，１０６，１２５，１２６，１４５，１４６  駆動電極、１０７，１０８，１２７，１２８，１４７，１４８  高周波接点、１０９，１１０，１２９，１３０，１４９，１５０  高周波接点、１１１，１１２，１３１，１３２，１５１，１５２  保護用抵抗、１１３，１１４，１１５，１３５，１５５  インダクタ、１１６，１３６，１５６  抵抗、１１７，１１８  制御端子、１１９  駆動電源、１２０  高周波線路、１３７，１３８  制御端子、１４０  高周波線路、１５７，１５８  制御端子、１６０  高周波線路、１６１，１６２  コンデンサ、２０１，２０２  高周波端子、２０３  高周波増幅器、２０４，２０５，２０６  マイクロストリップ線路、２０７，２０８  マイクロストリップ線路、２０９，２１０  梁、２１１，２１２  駆動電極、２１３，２１４  高周波接点、２１５，２１６  高周波接点、２１７，２１８  コンデンサ、２２６，２２７  保護用抵抗、２２５  抵抗、２２８，２２９  制御端子、２２１，２２２，２２４  インダクタ、２２３  直流電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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