(57)【要約】ＲＦ位相シフタ回路は第１および第２のＲＦポート（１０４ 、１０６ ）とスイッチ回路を含んでおり、スイッチ回路は制御信号に応答する複数のマイクロ電子機械（“ＭＥＭ”）スイッチ（５０Ａ −５０Ｄ ）を備えている。そのスイッチ回路は位相シフタ回路により第１と第２のＲＦポート間を通過するＲＦ信号に誘起された複数のディスクリートな位相シフト値の１つを選択するように構成されている。回路は単極多投（ＳＰＭＴ）または多極多投（ＭＰＭＴ）スイッチ機能を与えるように接続されることができる。ＳＰＭＴとＭＰＭＴスイッチ回路は切換え可能な減衰器、切換え可能なフィルタバンク、切換え可能な時間遅延ライン、スイッチマトリックス、送信／受信ＲＦスイッチを含む他の応用で使用されることができる。【選択図】図４
2004505479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ位相シフタ回路において、
第１および第２のＲＦポート（１０４， １０６）と、
スイッチ回路とを具備し、このスイッチ回路は制御信号に応答する複数の単極多投（ＳＰＭＴ）マイクロ電子機械（“ＭＥＭ”）スイッチ（５０Ａ−５０Ｄ）を具備し、前記スイッチ回路は位相シフタ回路により第１のＲＦポートと第２のＲＦポートとの間を通過したＲＦ信号に生成された複数のディスクリートな位相シフト値の１つを選択するように構成され、前記スイッチ回路は単極多投（ＳＰＭＴ）または多極多投（ＭＰＭＴ）スイッチ機能を行うように接続されている位相シフタ回路。
【請求項２】
前記位相シフタ回路は切換えライン位相シフト回路であり、さらに、基準位相信号路（１０８ ）と少なくとも１つの位相シフト路（１１０ ）とを含んでおり、前記スイッチ回路は位相シフト制御信号に応答して、前記基準の１つまたは前記少なくとも１つの信号路を選択するように構成されている請求項１記載の回路。
【請求項３】
単一のＭＥＭ（１７６Ａ）スイッチは前記基準信号路を選択する請求項２記載の回路。
【請求項４】
前記単一のＭＥＭスイッチは前記基準信号路を提供する請求項３記載の回路。
【請求項５】
前記位相シフタは反射位相シフタ（２００ ）であり、ＭＥＭスイッチ回路は、複数の終端リアクタンス値（２０８ 、２１０ ）から選択して位相シフト値を決定するように構成されている請求項１記載の回路。
【請求項６】
さらに、第１および第２のＲＦ　Ｉ／Ｏポート（２０２Ａ、２０２Ｂ）を有する結合器装置（２０２ ）と、同位相および直角位相ポート（２０２Ｃ、２０２Ｄ）を具備し、前記ＭＥＭスイッチ回路は、第１および第２の終端リアクタンス回路をそれぞれ同位相および直角位相ポートに選択的に結合する第１および第２のリアクタンススイッチ回路を含んでおり、それぞれの前記リアクタンス回路は複数の選択可能なリアクタンス値を含んでいる請求項５記載の回路。
【請求項７】
前記第１および第２のリアクタンススイッチ回路（４００−１ 、４００−２ ）は前記複数の選択可能なリアクタンス値のうちの１以上のものにより前記同位相および直角位相ポートを同時に終端するために前記複数の選択可能なリアクタンス値のうちの１つ以上を選択するように構成されている請求項６記載の回路。
【請求項８】
前記第１および第２のＭＥＭスイッチ回路はＭＰＭＴスイッチング機能を提供する請求項７記載の回路。
【請求項９】
さらに、複数の前記ＲＦ位相シフタ回路は、直列接続された位相シフタ回路を通過するＲＦ信号へ選択可能な位相シフトのディスクリートなセットを与えるため直列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の回路。
【請求項１０】
さらに、前記ＳＰＳＴスイッチの少なくとも第１および第２のものは共通の接続部に接続されている前記第１のポートを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の回路。
【請求項１１】
前記機能はＳＰＭＴスイッチ機能であり、スイッチの投数はＮであり、共通の接続部で接続されている前記第１のポートを有する前記ＳＰＳＴスイッチの少なくとも第１および第２のスイッチは前記共通の接続部でそれぞれ第１のポートを有するＮ個のＳＰＳＴスイッチを含んでいる請求項１０記載の回路。
【請求項１２】
前記ＭＥＭスイッチは金属−金属接触のＲＦ　ＭＥＭＳ直列スイッチである請求項１乃至１１のいずれか１項記載の回路。
【請求項１３】
前記回路は電子的に走査されたアレイ中に設けられることをさらに特徴とし、
放射素子（２０）の線形アレイと、
放射素子に結合された位相シフタ（３０）のアレイと、
対応する位相シフタＲＦポートにそれぞれ結合された複数の位相シフタポートと、ＲＦポートとを含んでいるＲＦマニホルド（４０）と、
位相シフタのアレイの位相シフト設定を制御するために位相シフト制御信号を位相シフタへ与えるビーム操縦制御装置（４４）とを具備しており、
前記位相シフタはそれぞれの位相シフタに対するディスクリートな数の位相シフト設定の１つを選択するために前記制御信号に応答する複数のマイクロ電子機械（“ＭＥＭ”）スイッチ（５０）をそれぞれ含んでいる請求項１乃至１２のいずれか１項記載の回路。
【請求項１４】
単極多投（ＳＰＭＴ）または多極多投スイッチ（ＭＰＭＴ）機能をＲＦ信号に対して与えるように構成されたＲＦスイッチ回路（２２４ ）において、
スイッチの開−閉状態を制御するためにＤＣ制御信号にそれぞれ応答する複数の単極単投（ＳＰＳＴ）マイクロ電子機械（“ＭＥＭ”）ＲＦスイッチを具備しており、前記ＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチはそれぞれ第１のＲＦポートと第２のＲＦポートを含んでおり、前記ＳＰＳＴスイッチの少なくとも第１および第２のスイッチは共通の接続部に接続されている前記第１のポートを有しているＲＦスイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＲＦ応用に位相シフトを導入する技術、特にマイクロ電子機械スイッチ（“ＭＥＭＳ”）を使用した位相シフト技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の例示的な応用はスペースベースレーダシステム、状態監視レーダ、気象レーダを含んでいる。スペースベースレーダシステムは数１０万の放射素子を含んだ電子的走査アンテナ（ＥＳＡ）を使用する。各放射素子には例えば３乃至５−ビットの位相シフタが存在し、アレイで集合的にアンテナビームの方向とそのサイドローブ特性を制御する。数１０万の位相シフタを使用するＥＳＡでは、これらの回路は廉価で、非常に重量が軽く（パッケージとインスタレーションを含む）、ＤＣパワーがない場合にはほとんど電力を消費せず、低いＲＦ損失（例えば１ｄＢよりも少ない）をもたなければならない。スペースセンサ用（レーダおよび通信）では、これらの要求は従来の既知の装置により与えられるものを超えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＦ位相シフタ応用で使用される現在の技術的水準の装置は、フェライト、ＰＩＮダイオード、ＦＥＴスイッチ装置を含んでいる。これらの装置は本発明により製造された装置よりも多くのＤＣパワーを消費し、高価である。ＰＩＮダイオードとＦＥＴスイッチをＲＦ位相シフタ回路に一体化することはさらに、ＲＦ通路に沿った付加的なＤＣバイアス回路が必要になるためさらに複雑にされる。ＰＩＮダイオードとＦＥＴスイッチにより必要とされるＤＣバイアス回路は位相シフタの周波数性能を限定し、ＲＦ損失を増加する。全体的なＥＳＡを現在利用可能なＴ／Ｒモジュールと共に設けることは価格およびパワー消費が禁止的に大きくなる。要するに、現在利用可能な装置の重量価格と性能は、電気的に大きい開口および／例えば５０００個を超える多数の放射素子を要するＥＳＡで必要とされる要求を満たすことはできない。
【０００４】
本発明の他の応用には切換え可能な減衰器、切換え可能なフィルタバンク、切換え可能な時間遅延ライン、スイッチマトリックス、送信／受信ＲＦスイッチが含まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の１特徴にしたがって、電気的に走査されたアレイを説明する。アレイは放射素子の線形アレイを含んでおり、位相シフタのアレイは放射素子に結合されている。複数の位相シフタポートを含んでいるＲＦマニホルドは対応する位相シフタＲＦポートと１つのＲＦポートにそれぞれ結合されている。ビーム操縦制御装置は位相シフト制御信号を位相シフタに提供し、位相シフタのアレイの位相シフト設定を制御する。位相シフタはそれぞれ、各位相シフタのディスクリートな数の位相シフト設定の１つを選択するために、制御信号に応答する複数のマイクロ電子機械（“ＭＥＭ”）スイッチを備えている。
【０００６】
本発明の別の特徴によれば、ＲＦ位相シフタ回路は第１および第２のＲＦポートとスイッチ回路を含んでおり、このスイッチ回路は制御信号に応答する複数のマイクロ電子機械（“ＭＥＭ”）スイッチを具備し、前記スイッチ回路は位相シフタ回路により第１のＲＦポートと第２のＲＦポートとの間を通過したＲＦ信号に生成された複数のディスクリートな位相シフト値の１つを選択するように構成され、回路は単極多投（ＳＰＭＴ）または多極多投（ＭＰＭＴ）スイッチ機能を行うように接続されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のこれらおよび他の特性と利点は添付図面で示されているように例示的な実施形態の以下の詳細な説明からさらに明白になるであろう。
スペースベースのレーダシステムは合成開口レーダマッピングと、地上を移動するターゲットの指示と、空中を移動するターゲットの指示のためにＥＳＡ性能を必要とする。同時に、送信／受信（Ｔ／Ｒ）モジュールを十分に備えている大きいＥＳＡから生じる価格と重量は望ましくないものである。図１は本発明の１特徴にしたがったＥＳＡ２０の簡単な概略図であり、これはＭＥＭＳ位相シフタと組合わせてＥＳＡアンテナアーキテクチャを使用することにより、ＥＳＡ価格、重量、パワー消費の問題を解決する。この実施形態のＥＳＡは放射素子２０の１次元線形アレイであり、それらの放射素子はそれぞれ位相シフタの線形アレイを具備する対応するＭＥＭＳ位相シフタ３０に接続されている。位相シフタの線形アレイの使用はＥＳＡの送信／受信（Ｔ／Ｒ）モジュールの数を減少する。ＲＦマニホルド４０は位相シフタのＲＦポートをＥＳＡのＲＦポートへ結合する。ビーム操縦制御装置４４は制御信号を位相シフタ３０へ与え、位相シフタ３０は所望のＥＳＡビーム方向を実現するために位相シフタ３０のそれぞれの位相設定を制御する。
【０００８】
アレイ２０はＥＳＡ　ＲＦポート４２に接続された単一のＴ／Ｒモジュール、またはＲＦマニホルドの接続部に接続されている多数のＴ／Ｒモジュールを含むことができる。この実施形態のアレイ２０は逆（送信または受信）の動作が可能である。さらに、複数の線形アレイ２０は２次元のアレイを与えるために共に組立てられることができる。
【０００９】
ＭＥＭＳ　ＥＳＡはスペースベースのレーダおよび通信システムとＸバンド商用航空機状態監視レーダのような応用で新しい能力を与える。この技術はさらに高い動作周波数にスケール可能であるので、適合巡航制御、衝突防止／警戒および自動ブレーキ応用を含む商用の自動車レーダ応用もＭＥＭＳ　ＥＳＡから利点が得られる。
【００１０】
以下の例示的な実施形態では、ＭＥＭＳ位相シフタ３０はＭＥＭ金属−金属接触スイッチを使用する。米国特許第６，０４６，６５９ 号明細書にはその目的に適したＭＥＭスイッチが開示されている。図２はＲＦ　ＭＥＭスイッチ５０の簡単な電気回路である。スイッチはＲＦポート５２、５４とアーマチュア５６を有し、アーマチュア５６はライン５８と接地電位６０との間にＤＣ制御電圧を供給することによってＲＦポート間の回路を完成するために閉じられることができる。スイッチ５０は２０Ｖ乃至４０Ｖの電圧範囲でＤＣ制御パワーで１マイクロワットよりも少ない電力しか必要としないようにするため０．００２５平方インチの程度の面積で製造されることができる。
【００１１】
ＰＩＮダイオードと異なり、金属−金属接触ＲＦ　ＭＥＭスイッチはＲＦ通路にバイアス回路を必要としない。図３のＢとＣはそれぞれスイッチが開いた（隔離）状態と、スイッチが閉じた（信号伝送）状態のＲＦ　ＭＥＭスイッチの例示的な形態の側面図であり、図３のＡは平面図である。図面は実物大ではない。スイッチ５０は基板６２、例えばＧａＡｓ上に製造され、その上には導電接触層５２、５４と、アンカー接触部６４とバイアス電極６０と、導電パッド５８、６０とバイアス電極６０Ａ と配線接続部５８Ａ と６０Ｂ が形成されている。
【００１２】
シリコン窒化物／金／シリコン窒化物の３層として製造されるカンチレバービーム６２は接続部５８Ａ に取付けられたアンカー端部を有し、反対側のＲＦ接触端部はＲＦ接触部５２、５４の上方にカンチレバーされ、ビーム５８の横幅方向に配置されたアーマチュア５６を有する。アーマチュア５６はビーム中の金の層として製造され、スイッチが閉じた状態（図３のＣ）のときにアーマチュアがＲＦ接触部５２、５４の間をブリッジして接触するようにされる。ビーム６２は接触ストリップ５８Ａ からバイアス電極６０Ａ 上に延在する導電性の金層６２Ａ を含んでいる。アーマチュア５６とバイアス電極間の区域６２Ｂ は導電性ではなく、シリコン窒化物だけで製造される。したがって、ＤＣ電圧は接触部５８と６０間でセットアップされることができ、それによって電極６０Ａ とビーム中の層６２Ａ との間に電圧を与え、アーマチュア５６からは隔離されている。
【００１３】
スイッチが開かれているとき、アーマチュアは分離距離ｎだけＲＦ接触部５２、５４よりも上にあり、この分離距離は例示的な実施形態では２ミクロンである。ＤＣ電圧がバイアス電極を横切って設定されるとき、ビーム６２は静電気力により下方向に偏向され、アーマチュアをＲＦ接触部の間をブリッジして接続し、スイッチを閉じる。
【００１４】
このスイッチの１つの非常に重要な特徴は、絶縁層、例えばシリコン窒化物層によるＤＣバイアス電極とＲＦ接触部との間の物理的分離／隔離である。これらの絶縁層はＲＦラインからＤＣ付勢電圧を隔離し、スイッチに使用されるカンチレバービーム６２の構造上の一体性と信頼性を強化する。この特徴は制御回路を簡単にし、オープン状態でスイッチの高いＲＦ隔離を維持する。
【００１５】
金属−金属接触ＲＦ　ＭＥＭスイッチは、周波数の関数として低い挿入損失と高い隔離度を有する。金属−金属接触スイッチは、周波数に反比例する開放状態で低いキャパシタンスを有する直列スイッチである。金属−金属接触スイッチのＸバンドにおける隔離は−３５ｄＢ乃至−４０ｄＢの範囲内である。また金属−金属接触スイッチの隔離性能は周波数の減少によって改善され、地点間無線応用に適したものとする。
【００１６】
本発明の特徴にしたがって、ＲＦ　ＭＥＭスイッチを使用して新しいクラスの切換えライン位相シフタ構造が与えられる。図４は１ビットのハイブリッド切換えライン位相シフトセクション１００ または“ユニットセル”の概略図を示している。通常のＰＩＮダイオードおよびＦＥＴ切換え位相シフタと同様に、位相シフタは異なる長さの伝送線で切換えることにより実現される（図４および５）。ＰＩＮダイオードおよびＦＥＴスイッチと異なって、金属−金属ＲＦ　ＭＥＭＳスイッチの付勢に使用されるＤＣバイアスはＲＦ伝送線に結合されない。このユニットセルの実施形態は例えばアルミナのような低損失基板１０２ 上に製造される。導体パターンはＲＦポート１０４ と１０６ と基準伝送線通路１０８ と位相シフト伝送線通路１１０ を規定するために基板の上部表面上に形成される。ＭＥＭスイッチ５０Ａ はポート１０２ と基準通路１０８ の１端部との間でボンド接続１１２ と１１４ により接続されている。スイッチ５０Ａ の素子は図４および５に概略的に示されており、ワイヤボンド接続が行われる５０Ａ−１ と５０Ａ−２ として示されているＲＦポートを含んでいる。カンチレバービームは素子５０Ａ−３ として示されている。ＤＣバイアス接続は５０Ａ−４ と５０Ａ−５ で行われる。基準通路１０８ の他方の端部はスイッチ５０Ｂ を介してＲＦポート１０４ に接続されている。
【００１７】
ＭＥＭスイッチ５０Ｃ はポート１０４ と、位相シフト通路１１０ の端部の間でワイヤボンドにより接続されている。スイッチ５０Ｄ は位相シフト通路の他方の端部とポート１０６ との間に接続されている。ＭＥＭスイッチの適切な制御によって、通路１０８ と１１０ のいずれか（または両者）がポート１０４ と１０６ の間で接続されることが認められる。
【００１８】
図５のＡは図４の切換えライン位相シフタに使用されるＭＥＭＳ装置のアレンジメントを示しており、ＭＥＭＳ装置ＡはＭＥＭスイッチ５０Ａ を表し、ＭＥＭＳ装置Ｂは図４のＭＥＭスイッチ５０Ｃ を表している。このアレンジメントの等価回路はＳＰＳＴスイッチＡ、Ｂ（図５のＢ）により与えられる。ＭＥＭＳ　ＡおよびＢのアレンジメントは２つの状態、即ちスイッチＡが開きスイッチＢが閉じた第１の状態と、スイッチＡが閉じスイッチＢが開いた第２の状態を与える。図５のＣはこれらの２つの状態を与える等価のＳＰ２Ｔスイッチを示している。
【００１９】
図４で示されている基本的な単一ビットＲＦ　ＭＥＭＳ切換えライン位相シフタ１００ はＳＰ２Ｔ接続を使用する。これらの４つの単一ビットユニットセルは図６で示されているように４−ビット位相シフタ１２０ を形成するために結合されることができる。したがって、それぞれ異なる位相シフト送信路の長さを有する単一ビットユニットセル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは４−ビットシフタを形成するために直列に接続されている。この実施形態では、ユニットセルは近接して直列に例えばアルミナ等の基板１２４ 上に取付けられ、それによってワイヤボンド接続１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃはユニットセルの隣接するＲＦポート間でＲＦ接続を行うために使用されることができる。ユニットセル１００Ａは動作波長で１８０°の位相シフトを与えるように選択された位相シフト通路１００Ａ−１の長さを有する。各位相シフト通路１００Ｂ−１、１００Ｃ−１、１００−Ｄ１はそれぞれの位相シフト９０°、４５°、２２．５°を与えるように選択される。
【００２０】
単一ビットＲＦ　ＭＥＭＳ切換えライン位相シフタのさらなる改良は基本的な単一ビット回路の同一のフットプリントを維持しながら付加的な伝送線通路を実現するためにＳＰ３Ｔ接続を使用して実現される。基本的な単一ビット切換えライン位相シフタ回路またはユニットセル１００ （図４）は１つだけの位相シフト状態を維持し、ＳＰ３Ｔ接続を使用するＭＥＭＳ回路は２つの位相シフト状態を有する。このＲＦ　ＭＥＭ切換えライン位相シフタセクションは図７のＡおよびＢで示されている等価の“３．５”ビットと“４．５”ビットの位相シフタ回路を実現するように結合されている。“３．５”ビット位相シフタ回路１４０ は９つの位相状態、即ち約“３．５”ビットを有し、回路を通る損失はＭＥＭスイッチ１４２Ａ、１４２Ｂ、１４４Ａ、１４４Ｂの累積的な損失によって大体決定される。これらの各スイッチはＳＰ３Ｔスイッチである。回路１４０ は２つのセクションまたはセル１４２ 、１４４ を含んでいる。セル１４２ はＭＥＭスイッチ１４２Ａ、１４２Ｂと、基準信号路１４２Ｃと、等しくない長さの２つの位相シフト通路１４２Ｄ、１４２Ｅを含んでいる。回路のＲＦポート１４６ 、１４８ はそれぞれのスイッチ１４２Ａ、１４４Ｂの一方の側に接続されている。スイッチ１４２Ａおよび１４２Ｂは基準路１４２Ｃ、位相シフト通路１４２Ｄ、または位相シフト通路１４２Ｅを選択する能力を与える。スイッチ１４４Ａおよび１４４Ｂは基準路１４４Ｃ、位相シフト通路１４４Ｄ、または位相シフト通路１４４Ｅを選択する能力を与える。接続路１４５ はスイッチ１４２Ｂと１４４Ａとを接続する。
【００２１】
図７のＢはＳＰ３Ｔスイッチ回路を使用する“４．５”ビット位相シフタ１５０ を示している。この回路は回路１４０ のような２つのセクションの代わりに、３つのセクション１５２ 、１５４ 、１５６ を有する。各セクションは基準路、第１の位相シフト通路または第２の位相シフト通路を選択するために２つのＳＰ３Ｔスイッチを有する。セクションは通路１５５ 、１５７ により直列に接続される。
【００２２】
表１で示されているように、“４．５”ビット位相シフタ１５０ は２７の位相シフト状態を有し、一方、基本的な４−ビット位相シフタ（図６）は１６の位相シフト状態を有する。さらに、“４．５”ビット位相シフタ１５０ は３つのセクションだけを使用し、基本的な４−ビット位相シフタは４つのセクションを使用する。したがって“４．５”ビット位相シフタ１５０ （図７のＢ）は基本的な４−ビット位相シフタ（図６）よりもＲＦ損失が少なく、基本的な４−ビット位相シフタよりも多くの位相シフト状態を提供する。“４．５”ビット位相シフタがＭＥＭＳ　ＥＳＡアーキテクチャ（図１）に構成されるときＥＳＡは利得を犠牲にせずにさらに多くの固定したビーム位置を有する。
2004505479.tif 000003
ＲＦ　ＭＥＭＳスイッチにより与えられる高い隔離は切換えライン位相シフタの伝送線がＲＦ性能の劣化のペナルティなしに接近させてコンパクトになることを可能にする。図４で示されている基本的な切換え位相シフタセクションの基準路は２つのＳＰＳＴスイッチと、ある長さの伝送線を含んでいる。各位相シフタセクションのフットプリントをコンパクトにすることにより、各セクションの基準路は図８で示されている例示的な１８０度の位相シフタ１７０ の等価回路図で示されているように単一のＲＦ　ＭＥＭＳスイッチへ減少されることができる。さらにコンパクトにするには図９のＡ乃至Ｃで示されているように、集積されたＭＭＩＣへのディスクリートなＭＥＭＳスイッチ結合を減少する。
【００２３】
図８で示されている位相シフタ１７０ は３つのＳＰＳＴ　ＭＥＭ１７６Ａ−１７６Ｃを含んでいる。ＲＦポート１７２ 、１７４ は図８でインダクタンスとして示されているワイヤボンド接続によりスイッチ１７６Ａへ接続されている。スイッチ１７６Ａは位相シフタ１７０ の基準路を形成する。１８０°位相シフト通路１７８ はＭＥＭスイッチ１７６Ｂ、１７６ＣによりＲＦポート１７２ 、１７４ へ選択的に結合される。例示的な実施形態では、回路はアルミナ基板上に作られ、通路１７８ は基板上にマイクロストリップラインにより形成される。インダクタンスにより表されているワイヤボンド接続はスイッチ１７６Ｂ、１７６Ｃをノード１８０Ａと１８０Ｂに接続する。キャパシタンスとインダクタンスの値（ワイヤボンドの長さ）は技術でよく知られている方法で共通の接続インピーダンスを整合するように設計されている。
【００２４】
開状態の金属−金属接触スイッチの低いキャパシタンスによって、スイッチ接続における低い寄生度と高い隔離度を得られる。低い寄生度は多数の金属−金属接触スイッチが並列して共通の接続を共有することを可能にし、即ち低い寄生度はＭＥＭ単極多投スイッチ接続の実現を可能にする。これらの“接続”はハイブリッド回路で実現されるか、単一のＭＭＩＣチップとして集積される。
【００２５】
図９および図１０はＭＥＭ　ＲＦスイッチ、例えば金属−金属接触ＲＦ　ＭＥＭＳ直列スイッチの種々の新しいアレンジメントを示している。基本的なＭＥＭＳスイッチはＳＰＳＴ装置であり、これらのスイッチアレンジメントは本発明の特徴を与え、位相シフタだけではなく、切換え可能な減衰器、切換え可能なフィルタバンク、切換え可能な時間遅延ライン、スイッチマトリックス、送信／受信ＲＦスイッチを含むその他の応用で使用されることができる。これらのアレンジメントはハイブリッドマイクロ波集積回路（ＭＩＣ）のディスクリートなＭＥＭＳ装置または単一のモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）装置として実現されることができる。
【００２６】
図９のＡ乃至Ｃは、ＭＭＩＣチップとして“単極２投”（“ＳＰ２Ｔ”）接続と、“単極３投”（“ＳＰ３Ｔ”）接続を示している。スイッチ接続用のＤＣ制御ラインはバイア孔を通過する。図９のＡは図１１に関して以下説明する切換えライン位相シフタに使用されるようなＭＥＭＳ装置Ａ、Ｂ、Ｃのアレンジメントを示している。図９のＢは図１５および２１に関して以下説明するマルチ−ビット反射位相シフタに使用されるようなＭＥＭＳ装置Ａ、Ｂ、Ｃのアレンジメントを示している。図９のＣは図１２に関して以下詳しく説明するマルチ−ビット切換えライン位相シフタに使用されるようなＭＥＭＳ装置（１−５）のアレンジメントを示している。
【００２７】
図１０のＡは８つのスイッチ位置が可能な３つのＳＰＳＴスイッチＡ、Ｂ、Ｃを有する図９のＡのスイッチアレンジメントの等価回路を示している。表２は図１１の切換えライン位相シフタにおける２つの位相状態の生成に使用されるスイッチ位置を示している。代わりの等価回路が図１０のＢで示され、これはＳＰ２ＴスイッチＡ−ＢおよびＳＰＳＴスイッチＣの組合わせと同一のスイッチ位置を与える。
【００２８】
2004505479.tif 000004
図１０のＣは、表３で示されている８つのスイッチ位置が共に可能である３つのＳＰＳＴスイッチＡ、Ｂ、Ｃを含んだ図９のＢのスイッチアレンジメントの等価回路を示している。表３は図２１のマルチ−ビット反射位相シフタ回路における８つの位相状態の生成に使用される（３つのＡＰＳＴスイッチの組合わせに関連する）スイッチ位置を示している。
【００２９】
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表３のスイッチ位置のサブセットが表４で示されている。表４のスイッチ位置は図１５のマルチ−ビット反射位相シフタ回路２５０ において４つの位相状態を生成するために使用されることができる。図９のＢと同じＭＥＭＳアレンジメントと表４のスイッチ位置を使用しながら、図１０のＡの等価回路は図１０のＤで示されているように“ＳＰ３Ｔ”の等価回路に減少する（表４で説明されている“ＳＰ３Ｔ”スイッチは正に１つの出力ポートが開回路に終端しているＳＰ４Ｔであることに注意すべきである。）
2004505479.tif 000006
図１０のＥは１２０のスイッチ位置が共に可能である５つのＳＰＳＴスイッチ（１−５）を含む図９のＣのスイッチアレンジメントの等価回路を示している。表５は図１２における切換えライン位相シフタの３位相状態の生成に使用されるスイッチ位置を示している。スイッチ位置は図１０のＦで示されているＳＰ３ＴとＳＰＳＴスイッチの組合わせと同一であることに注意すべきである。
【００３０】
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表６は回路２５０ （図１５）と４００ （図２１）を含んでいる５−ビット位相シフタネットワーク（図２４）のＭＥＭスイッチ位置およびそれらのそれぞれの位相シフトを示している。この表では、ＭＥＭＳスイッチはそれらの関連される位相シフトにより識別される。開スイッチ位置は“０”により指示され、閉スイッチは“１”により指示される。多数のスイッチは幾つかの位相状態で閉じており、それらの関連する終端が並列に加えられていることを示していることに注意する。回路２５０ に関連するスイッチ位置はＳＰ３Ｔスイッチの指示であり、回路４００ に関連するスイッチ位置は３Ｐ３Ｔスイッチを指示している。
【００３１】
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2004505479.tif 000009
２以上のＭＥＭＳが単極多投（ＳＰＭＴ）または多極多投（ＭＰＭＴ）スイッチ回路を形成するために１つの接続部で結合されることができることは重要な特性である。この特徴はＤＣ制御信号がＭＥＭＳを通るＲＦ信号路から隔離されることによって容易にされる。
【００３２】
図６の基本的な４−ビットＲＦ　ＭＥＭＳ切換えライン位相シフタにこの技術革新を適用すると、図１１の別の実施形態を実現し、ここでは各セクションの基準通路は１つのスイッチにより置換される。図１１の４−ビット回路２００ は図６の４−ビット位相シフト回路よりもＲＦ損失が少なく、少数のスイッチを使用する。
【００３３】
位相シフタ２００ はＲＦポート２０２ 、２０４ と、４つのセクション２０６ 、２０８ 、２１０ 、２１２ を有する。各セクションはそれぞれの位相シフト通路の電気的な長さを除いて同一である。したがってセクション２０６ は基準通路を与えるためにセクションのＲＦ端子２０６Ｂと２０６Ｃの間に接続されているＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２０６Ａを含んでいる。位相シフト通路２０６Ｄは伝送線セグメント、例えばマイクロストリップにより与えられ、これはＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２０６Ｅ、２０６Ｆにより選択される。ＳＰＳＴスイッチ２０６Ａと２０６ＥはＳＰ２Ｔスイッチ回路を形成する。異なるセクションの位相シフト通路は特定のセクションの所望の位相シフトを与えるために異なった電気的な長さを有する。マイクロストリップ位相シフト通路の場合、マイクロストリップラインはオフチップで製造され、各セクションのＭＥＭＳは１つのチップまたは基板上、或いは代わりに別々のチップまたは基板上に製造される。４つのセクションは１６の位相状態を有する４−ビット位相シフタを提供するために直列接続されている。
【００３４】
図１１の回路で使用されるＳＰ２Ｔ接続スイッチが各位相シフタセクションにおいて付加的な伝送線通路を生成するためにＳＰ３Ｔ接続と置換されるときさらに改善されることができる。図１２で示されている結果的な位相シフタ回路２３０ は３つのセクションに１３のスイッチを使用して１８の位相状態を有し、図１１の４−ビット回路は１２のＳＰＳＴスイッチを使用して１６の位相状態を有する。図６の基本的な４−ビットＲＦ　ＭＥＭＳ切換えライン位相シフタは１６のＳＰＳＴスイッチを使用して１６の位相状態を有する。したがって、金属−金属接触直列スイッチは単極多投接続を可能にし、少数のスイッチで、したがって低い挿入損失と減少された価格で位相シフタを実現することを可能にする。
【００３５】
位相シフタ２３０ は３つの位相シフトセクション２３６ 、２３８ 、２４０ により接続されるＲＦポート２３２ と２３４ を含んでいる。セクション２３６ は基準通路を与えるためにセクションＲＦ端子２３６Ｂと２３６Ｃとの間に接続されている第１のＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２３６Ａを含んでいる。このセクションはそれぞれの電気的な長さが１２０°と２４０°のそれぞれの伝送線により与えられる２つの位相シフト通路２３６Ｆと２３６Ｉを有する。２４０°の通路２３６ＦはＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２３６Ｄと２３６Ｅにより選択される。１２０°の通路２３６ＩはＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２３６Ｇと２３６Ｈにより選択される。３つのＳＰＳＴ　ＭＥＭＳ２３６Ａ、２３６Ｄ、２３６ＧはＳＰ３Ｔスイッチ回路を形成する。
【００３６】
セクション２３８ は同様に３つの状態０°、４０°、８０°を有する。基準通路（０°）はセクションのＲＦ端子２３８Ｂと２３８Ｃを接続するＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチにより与えられる。このセクションはそれぞれ電気的な長さが４０°と８０°のそれぞれの伝送線により与えられる２つの位相シフト通路２３８Ｆと２３８Ｉを有する。４０°の通路２３６ＦはＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２３８Ｄ、２３８Ｅにより選択される。８０°の通路２３８ＩはＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２３８Ｇ、２３８Ｈにより選択される。
【００３７】
セクション２４０ は２つの状態０°と２０°を有する。基準（０°）通路はセクションのＲＦ端子２４０Ｂと２４０Ｃを接続するＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチにより与えられる。２０°の位相シフト通路２４０ＤはＳＰＳＴスイッチ２４０Ｅと２４０Ｆにより選択的に切換えられる伝送線により与えられる。
【００３８】
本発明の別の特徴は金属−金属ＲＦ　ＭＥＭＳスイッチを使用する新しいクラスの反射位相シフタ構造である。図１３は反射位相シフト回路２００ の概略図である。通常のＰＩＮダイオードおよびＦＥＴ反射位相シフタのように、回路は３ｄＢ直角位相ハイブリッド結合器２０２ の同位相および直角位相ポート２０２Ｃ、２０２Ｄを終端する異なるリアクタンスで切換えることにより位相シフトを発生する。各リアクタント終端２０８ 、２１０ は大きさが１に近いが異なる位相角度の複素数反射係数を発生する。リアクタンスはインダクタンス、キャパシタンス、インダクタンスおよびキャパシタンスまたは伝送線セグメントにより製造されることができる。この実施形態では、リアクタンス２０８ 、２１０ は等しいリアクタンスであり、スイッチ２０４ 、２０６ はタンデム方式で両者とも開いてまたは両者とも閉じて動作し、対称的な動作を行う。ＲＦ入力はポート２０２Ａで行われ、位相シフタＲＦ出力はポート２０２Ｂである。スイッチ２０４ 、２０６ は図２、３で示されているような、ＲＦ　ＭＥＭスイッチである。位相シフトは次式により与えられる。
Δφｎ ＝−２［ｔａｎ１ （Ｂ）δ１ｎ］
ここでｎ＝０、１であり、δ＝クロネッカーのデルタ関数＝１（スイッチが開）、０（スイッチが閉）である。
【００３９】
ＰＩＮダイオードおよびＦＥＴスイッチとは異なって、金属−金属ＲＦ　ＭＥＭＳスイッチの付勢に使用されるＤＣバイアスはＲＦ伝送線に結合されない。この反射位相シフタの実施形態はユニットセルまたはセクション当り２つの位相状態（１−ビット）しか有しておらず、これはＰＩＮダイオードまたはＦＥＴスイッチを使用する通常の反射位相シフタの場合でも同様である。
【００４０】
反射位相シフタ構造では、ＭＥＭスイッチは並列して終端リアクタンスを結合することができる。したがって、（３つのセクションを含む）３−ビット位相シフタの機能は１つのセクションに結合されることができる。これらの新しい回路は通常の単一ビット位相シフタ回路と同じフットプリントを占めるが、広帯域幅を横切るＲＦ損失が少なく、通常の設計の２倍以上の数の位相シフトビットを生成する増加された能力を有する。
【００４１】
したがって反射位相シフタにおける新しい単極多投接続の使用は別の新しい反射位相シフタ構造を提供する。これは金属−金属接触ＲＦ　ＭＥＭＳスイッチにより示されるＲＦ特性のために実現可能である。単一の位相シフタ“セクション”またはユニットセルを使用することによって、多数の位相状態が結合器を終端する異なるリアクタンスを切換えることにより実現されることができる。ダイオード（ＰＩＮまたはバラクタ）とＦＥＴスイッチの使用はこれらの装置に関連する高いＲＦ損失と、ＲＦ通路に沿って必要とされるバイアス回路による性能限定のために、この構造には適していない。
【００４２】
図１４は“マルチ−ビット反射位相シフタセクション”を実現するためにＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチ回路の使用を示した概略図である。この実施形態では図１３の実施形態のＳＰＳＴスイッチはＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチ回路２２４ 、２２６ で置換され、それぞれ図９のＢで示されているように３つのＳＰＳＴスイッチの使用により製造される。ＳＰ３Ｔ回路は３つのＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチチップを共通の接続部に結合するか、または３つのＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチと単一基板またはチップ上の共通の接続部を結合することにより製造されることができる。それぞれのポート２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃは対応する正規化リアクタンス２２８Ａ、２２８Ｂ、２２８Ｃに結合され、それによって終端リアクタンスを選択する手段を与える。回路２２０ により与えられる位相シフトΔφｘｙｚ は次式により与えられる。
Δφｘｙｚ ＝
−２［ｔａｎ−１（Ａ）＊ｘ＋ｔａｎ−１（Ｂ）＊ｙ＋ｔａｎ−１（Ｃ）＊ｚ］
ここで、ポート２２４Ａが開であるときｘ＝１であり、閉じているときｘ＝０であり、ポート２２４Ｂが開であるときｙ＝１であり、閉じているときｙ＝０であり、ポート２２４Ｃが開であるときｚ＝１であり、閉じているときｚ＝０である。スイッチ２２４ と２２６ はタンデム方式で動作され、それによってリアクタンス２２８Ａと２３０Ａが共に選択されるか、またはリアクタンス２２８Ａと２３０Ｃが共に選択され、或いはリアクタンス２２８Ｃと２３０Ｃが共に選択され、または両者のスイッチが開かれる。
【００４３】
ＳＰ３Ｔ接続を構成するためにＲＦ　ＭＥＭＳを使用する方法は、図１５で示されている位相シフタ終端セクション２５０ を与えるために応用され、図１４の反射位相シフタ２２０ の終端に対して０°、９０°、１８０°、２７０°の位相状態を与える。回路２５０ はモノリシックまたはハイブリッド装置として製造され、ＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ２５４ 、２５６ 、２５８ が接続されているＲＦポート２５２ を具備する。ＭＥＭスイッチ２５４ はノード２５２ をキャパシタ２６０ および接地点に結合する。ＭＥＭスイッチ２５６ はノード２５２ をインダクタ２６２ および接地点に結合する。ＭＥＭスイッチ２５８ はノード２５２ をインダクタ２６４ および接地点に結合する。
【００４４】
動作において、全てのＭＥＭスイッチ２５４ 、２５６ 、２５８ は基準位相（０°）を与えるために開いている。９０°では、ＭＥＭＳ２５４ は閉じられ、ＭＥＭＳ２５６ 、２５８ は開かれている。１８０°では、ＭＥＭＳ２５６ は閉じられ、ＭＥＭＳ２５４ 、２５８ は開かれている。２７０°では、ＭＥＭＳ２５８ は閉じられ、ＭＥＭＳ２５４ 、２５６ は開かれている。キャパシタ２６０ とインダクタ２６２ 、２６４ のリアクタンス値はそれぞれの所望の位相シフトを与えるために選択される。
【００４５】
例示的な実施形態では、位相シフタセクション２５０ は広い８ＧＨｚから１２ＧＨｚ周波数帯域を横切って動作するように製造されることができる。
【００４６】
図１６は図１５で示されているようにＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチ回路を使用する単一セクションの２−ビット反射位相シフタ２７０ を示している。位相シフタは３ｄＢハイブリッド結合器２７６ のＲＦポートでＲＦポート２７２ 、２７４ を有する。ＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチ回路２５０−１ および２５０−２ は結合器２５６ の同位相および直角位相ポートで接続されている。この実施形態では、リアクタンス終端はＭＥＭスイッチ回路に集積されている。４つの位相状態はそれぞれのＭＥＭＳで対照的なリアクタンスを選択するためにタンデム方式でＭＥＭＳ２５０−１ と２５０−２ を動作することにより与えられる。したがって、基準位相状態が与えられ、全てのＭＥＭＳは開かれており、３つの位相状態はそれぞれの３Ｐ３Ｔスイッチ回路２５０−１ と２５０−２ を共に具備するＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチの対応する１つのスイッチを閉じることによって与えられる。
【００４７】
図１７は集積されたリアクタンス終端を有するＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチを使用している別の２−ビット反射位相シフタ回路３００ を示している。この構造は直列に接続された２つの単一ビットセクション２００−１ と２００−２ を使用している。セクション２００−１ と２００−２ は図１３で示されているタイプである。
【００４８】
０°、２２．５°、４５°、６７．５°位相状態を実現するように設計された位相シフタセクション３２０ は図１８で示されている。この位相シフタセクションは広い８ＧＨｚ乃至１２ＧＨｚ周波数帯域を横切って動作するように構成されることができる。回路３２０ は、モノリシックまたはハイブリッド装置として構成されることができ、ＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ３３０ 、３３２ 、３３４ が接続されているＲＦポート３２２ を具備している。ＭＥＭスイッチ３２４ はノード３２２ をキャパシタ３３０ および接地点に結合する。ＭＥＭスイッチ３２６ はノード３２２ をインダクタ３３２ および接地点に結合する。ＭＥＭスイッチ３２８ はノード３２２ をインダクタ３３４ および接地点に結合する。この位相シフタセクションは図１５の回路２５０ に関して説明した方法と類似の方法で動作されるが、リアクタンス値は２２．５°、４５°、６７．５°位相状態を与えるように選択される。
【００４９】
図１９は回路３２０ として図１８で示されているタイプの２ビット反射位相シフト終端回路を使用している反射位相シフタ３５０ を示している。位相シフタ３５０ はＲＦポート３５２ 、３５４ 、直角位相結合器３５６ を有する。２ビット反射装置３２０−１ と３２０−２ は結合器３５６ の同位相および直角位相サイドアームポートに接続されている。ＳＰ３Ｔスイッチ回路３２０−１ と３２０−２ はタンデムで動作され、平衡した動作を行うために終端の対応するリアクタンス値を使用する。
【００５０】
図１６と１９の２つの位相シフタセクションは１６の位相状態を有する４ビット位相シフタの等価物を形成するように結合される（図２０）。したがって位相シフト回路３８０ はＲＦポート３８２ と３８４ を有する。２つの直角位相ハイブリッド結合器３８６ と３８８ は直列接続され、結合器３８６ のＲＦ出力ポート３８６Ｂは結合器３８８ のＲＦ入力ポート３８８Ａに結合されている。集積されたリアクタンス終端を有するＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチ回路２５０−１ および２５０−２ （図１５に示されている）は結合器３８６ の同位相および直角サイドアームポートに接続される。０°、９０°、１８０°、２７０°の位相シフト状態を与える（結合器３８６ を含む）第１のセクションと、０°、２２．５°、４５°、６７．５°の位相シフト状態を与える（結合器３８８ を含む）第２のセクションとにより、この位相シフタ３８０ １６の位相シフト状態を与えることができる。
【００５１】
図１６および１９に関して前述した位相シフタセクションは１度に１つ各ＳＰ３Ｔ接続内のＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチを付勢する。多数のスイッチが同時に付勢され、対応するリアクタンス終端が並列して共に付加されるときさらに有効な構成が実現されることができる。リアクタンスのこれらの並列の組合わせから生じる新しいインピーダンスは付加的な位相状態を実現する。この場合にもまた、金属−金属接触ＲＦ　ＭＥＭＳスイッチにより発生される高い絶縁分離および低いＲＦ損失のためにこれは可能である。
【００５２】
図２１および２２は多数のスイッチを同時に付勢するとき、ベースライン終端の並列の組合わせを使用して位相状態を生成するように設計された回路を示している。図２２はＲＦポート４２２ 、４２４ と、同位相および直角位相ポート４２６Ａと４２６Ｂを有するハイブリッド３ｄＢ結合器４２６ を有する反射タイプの３ビット位相シフタ４２０ の概略図である。３Ｐ３Ｔ接続を有するそれぞれのＭＥＭスイッチ反射終端回路４００−１ 、４００−２ は結合器ポート４２６Ａと４２６Ｂを終端するために使用される。
【００５３】
図２１は図２２の回路で使用されるような例示的なＭＥＭスイッチリアクタンス終端回路４００ を示している。３ビット位相シフタを実現するために、それぞれリアクタンス４１０ 、４１２ 、４１４ に接続されている３つのＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチ４０４ 、４０６ 、４０８ を有する接続部４０２ から８つもの位相状態を実現することが可能である。この単一のセクションの３ビット位相シフタ回路は６つの個々のＰＩＮダイオードスイッチ装置を使用して３つの通常の単一ビット位相シフタセクションの位相シフト性能と等価である。回路４２０ は平衡された構造で同一の回路４００−１ と４００−２ を使用する。
【００５４】
単一セクションの３ビット位相シフタはまた直列して共に結合された１６の個々のスイッチ装置を有する１つの位相セクションによって実現されることができる（図２３）。これは図２３で示されており、位相シフタ４４０ はＲＦポート４４２ と４４４ と３ｄＢハイブリッド結合器４４６ とを含んでいる。同位相および直角位相ポート４４６Ａと４４６Ｂはそれぞれの直列の回路４５０ 、４５２ により終端される。各直列の回路は交互に直列接続された伝送ラインセグメント４５０Ｂのような伝送ラインセグメントとスイッチ４５０ＡのようなＭＥＭ　ＳＰＳＴスイッチを含んでいる。位相シフトはその後、直列で共に切替えられるとき伝送ラインセグメントの累積的な往復遅延時間になる。累積的な遅延は往復の通路の長さを長く／短くするためにＭＥＭスイッチの適切な制御によって選択される。
【００５５】
図２４は図１２および図１８に示される回路を使用することによって２つのセクション４６２ 、４６４ を使用して実現される５ビット位相シフタ４６０ の概略図である。したがって、セクション４６２ は同位相および直角位相ポートに接続されているＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチリアクタンス終端２５０−１ と２５０−２ を有するハイブリッド３ｄＢ結合器を含んでいる。セクション４６４ はセクション４６２ と直列接続され、３Ｐ３Ｔ　ＭＥＭスイッチリアクタンス終端４００−１ 、４００−２ を有する結合器４６４Ａを含んでいる。この新しい位相シフタは４つのＳＰ３Ｔ接続を使用し、２つだけのセクションを使用して３２の位相状態を生成する。したがって、金属−金属接触の直列スイッチは単極多投接続を可能にし、これは少ないスイッチと低い挿入損失、減少した価格で位相シフタを実現することを可能にする。
【００５６】
本発明による位相シフタ回路は、ＭＥＭスイッチから得られる利点を含む多くの利点を有する。ＭＥＭ　ＲＦスイッチはＲＦ通路に沿って何等のＤＣバイアス回路も必要としない。単一のＭＥＭ　ＲＦスイッチはそれに匹敵するが、多数のＰＩＮダイオードとＦＥＴ装置を使用した複雑な設計のものよりも良好な広帯域ＲＦ性能を有する。ＭＥＭ　ＲＦスイッチを使用する位相シフタ回路は現在の技術の装置で得られているよりも低いＲＦ損失と高い３次数傍受点と高い隔離で、広い周波数帯域にわたって動作できる。これは重量、価格またはパワー消費を犠牲にせずに行われる。ＭＥＭＳの廉価な製造コストは標準的な薄膜製造プロセスと、商用のＩＣ産業で使用される材料を用いて実現される。従来のＩＣ装置とは異なって、ＭＥＭＳ　ＲＦスイッチはまたさらに低い価格を実現するためにセラミックハイブリッド回路および伝統的な印刷回路板アセンブリ上に直接形成されることができる。
【００５７】
ＭＥＭＳ　ＲＦスイッチの使用は、現在の技術の装置（または回路）で利用可能であるよりも低いＲＦと高い３次数傍受点と少ないパワー消費で、広い周波数帯域にわたって動作する位相シフタ回路を実現する。金属−金属接触のＭＥＭＳのＲＦスイッチの特有の構造は直列スイッチとして動作することを可能にする。金属−金属接触のＭＥＭＳ　ＲＦスイッチのＤＣ付勢はＲＦ通路に結合されていないので、これらのスイッチはＲＦ通路に沿ったＤＣバイアス回路を何等必要としない。したがって、これらの直列スイッチは多極多投スイッチ（図９のＡ−９のＣ）を形成するために結合されることができ、多位相切替えライン位相シフタ回路を実現するために使用されることができる。これらの回路は通常の単一ビット位相シフタ回路と同一のフットプリントを占有するが、広い帯域幅にわたって少ないＲＦ損失を有する通常の設計の２倍数の位相シフトビットを発生する能力を増加している。
【００５８】
前述の実施形態は本発明の原理を表す可能な特別な実施形態の単なる例示であることが理解されよう。その他の装置は本発明の技術的範囲を逸脱せずに当業者によりこれらの原理にしたがって容易に行われることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の１特徴にしたがってＭＥＭＳ位相シフタを使用するＥＳＡアンテナアーキテクチャの簡単化された概略図。
【図２】
ＲＦ　ＭＥＭスイッチの簡単化された電気回路図。
【図３】
それぞれスイッチの開状態（隔離）とスイッチの閉状態（信号伝送）のＲＦ　ＭＥＭスイッチの例示的な形態の側面図および平面図。
【図４】
ＭＥＭスイッチを使用する１ビットのハイブリッド切替えライン位相シフトセクションの概略図。
【図５】
さらに詳細なスイッチ構造図。
【図６】
図４および５の４つの単一ビット位相シフトセクションにより形成された４−ビット位相シフタの概略図。
【図７】
本発明の１特徴にしたがった“３．５”ビットおよび“４．５”ビット位相シフタ回路の概略図。
【図８】
例示的な１８０度位相シフタの等価回路図。
【図９】
多投切換回路を実現するためのＳＰ２Ｔ　ＭＥＭスイッチの３つの接続の概略図。
【図１０】
図９のＡ乃至Ｃのスイッチアレンジメントの動作を示している簡単化された概略図。
【図１１】
各セクションの基準通路が１つのスイッチにより置換されている本発明の別の特徴にしたがった別の４−ビットＲＦ　ＭＥＭＳ切換えライン位相シフタの簡単化された概略図。
【図１２】
各位相シフタセクションに付加的な伝送通路を生成するＳＰ３Ｔ接続を有する３つのセクションの位相シフタ回路の概略図。
【図１３】
３ｄＢ直角位相ハイブリッド結合装置の同位相および直角位相ポートを終端する異なるリアクタンスを切換えることにより位相シフトを発生する反射位相シフト回路の概略図。
【図１４】
“マルチ−ビット”反射位相シフタセクションを実現するためＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチの使用を示している概略図。
【図１５】
図１４の反射位相シフタを終端するために位相シフタ終端セクションを与えるＳＰ３Ｔ接続を構成するためのＲＦ　ＭＥＭＳを示した概略図。
【図１６】
図１５で示されているようにＳＰ３Ｔ　ＭＥＭスイッチ回路を使用する単一セクションの２−ビット反射位相シフタの概略図。
【図１７】
集積されたリアクタンス終端部を有するＳＰＳＴ　ＭＥＭスイッチを使用している別の２−ビット反射位相シフタ回路の概略図。
【図１８】
０°、２２．５°、４５°、６７．５°位相状態を実現する位相シフタセクションの簡単化された概略図。
【図１９】
図１８で示されているタイプの２−ビット反射位相シフト終端回路を使用する反射位相シフタを示す概略図。
【図２０】
図１６と１９の２つの位相シフタセクションを使用する１６位相状態の４−ビット位相シフタの概略図。
【図２１】
例示的なＭＥＭスイッチリアクタンス終端回路図。
【図２２】
反射タイプ３−ビット位相シフタの概略図。
【図２３】
共に直列に結合されている単一位相セクションと１６の個別スイッチ装置により実現される単一セクションの３ビット位相シフタの概略図。
【図２４】
図１２と１８の回路を使用することによって２つのセクションで実現される５−ビット位相シフタの概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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