(57)【要約】共振周波数をチューニングする種々の装置及び方法が開示される。ある幾つかの実施形態では、無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極と；前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔と；前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子と；を備える装置が提供される。前記グラフェン箔は圧電特性を有する。またある幾つかの実施形態では、装置の少なくとも１つの入力電極によって無線信号を受信することと；前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を前記装置に提供することと；圧電特性を有するグラフェン箔によって、前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換することとを含む、方法。【選択図】図５ｂ
2016517652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子と；
を備え、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、
装置。
【請求項２】
第１の入力電極及び第２の入力電極を備え、前記グラフェン箔は、前記第１の入力電極と前記第２の入力電極との間の無線信号によって生じる電界を力学的エネルギーに変換するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの誘電体サポート素子は、前記第１の入力電極と前記グラフェン箔との間に配置され、別の誘電体サポート素子が、前記第２の入力電極と前記グラフェン箔との間に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記誘電体サポート素子は、前記グラフェン箔に圧力をかけるように構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの入力電極は更に、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取るように構成される、請求項１から４の何れかに記載の装置。
【請求項６】
前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取る少なくとも１つのバイアス電極を更に備える、請求項１から４の何れかに記載の装置。
【請求項７】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極は、前記誘電体サポート素子から離隔している、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極は、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取るように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記装置の共振周波数に近い周波数を持つ無線信号のみを力学的エネルギーに変換するように構成される、請求項１から８の何れかに記載の装置。
【請求項１０】
前記力学的エネルギーの少なくとも一部を電気信号に変換し、前記電気信号を出力する、少なくとも１つの出力電極を更に備える、請求項１から９の何れかに記載の装置。
【請求項１１】
第１の出力電極及び第２の出力電極を備え、前記グラフェン箔は、前記力学的エネルギーを、前記第１の出力電極と前記第２の出力電極との間の電界に変換するように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
無線信号を力学的エネルギーに変換するときに前記グラフェン箔が前記電極に触れないようにするために、前記グラフェン箔と前記電極との間に誘電体シールドを更に備える、請求項１から１０の何れかに記載の装置。
【請求項１３】
前記グラフェン箔の２つの相対する端に誘電体サポート素子の組を備え、前記グラフェン箔は、前記誘電体サポート素子の組の間の領域では支えられていない、請求項１から１２の何れかに記載の装置。
【請求項１４】
前記グラフェン箔の一方の端にのみ前記誘電体サポート素子を備え、前記グラフェン箔のもう一方の端は支えられていない、請求項１から１２の何れかに記載の装置。
【請求項１５】
特定の次元における前記グラフェン箔の形状は、次の形状：
四角形；
円形；
リング形、
の１つである、請求項１から１４の何れかに記載の装置。
【請求項１６】
無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極を提供することと；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔を提供することと；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子を提供することと；
を含み、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、
方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの入力電極を提供することは、第１の入力電極及び第２の入力電極を提供することを含み、前記グラフェン箔は、前記第１の入力電極と前記第２の入力電極との間の無線信号によって生じる電界を力学的エネルギーに変換する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の入力電極と前記グラフェン箔との間に前記少なくとも１つの誘電体サポート素子を配置することと；
前記第２の入力電極と前記グラフェン箔との間に別の誘電体サポート素子を配置することと；
を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記誘電体サポート素子によって前記グラフェン箔に圧力をかけることを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの入力電極において、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取ることを更に含む、請求項１６から１９の何れかに記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つのバイアス電極において、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取ることを更に含む、請求項１６から１９の何れかに記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極を、前記誘電体サポート素子から離隔することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極において、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取ることを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記装置の共振周波数に近い周波数を持つ無線信号のみを力学的エネルギーに変換することを更に含む、請求項１６から２３の何れかに記載の方法。
【請求項２５】
前記力学的エネルギーの少なくとも一部を電気信号に変換し、前記電気信号を出力する、少なくとも１つの出力電極を提供すること、を更に備える、請求項１６から２４の何れかに記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの出力電極を提供することは、第１の出力電極及び第２の出力電極を提供することを含み、前記グラフェン箔は、前記力学的エネルギーを、前記第１の出力電極と前記第２の出力電極との間の電界に変換する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
無線信号を力学的エネルギーに変換するときに前記グラフェン箔が前記電極に触れないようにするために、前記グラフェン箔と前記電極との間に誘電体シールドを提供すること、を更に備える、請求項１６から２５の何れかに記載の方法。
【請求項２８】
前記グラフェン箔の２つの相対する端に誘電体サポート素子の組を提供し、前記グラフェン箔を前記誘電体サポート素子の組の間の領域では支えられていない状態にすることを更に含む、請求項１６から２７の何れかに記載の方法。
【請求項２９】
前記グラフェン箔の一方の端にのみ前記誘電体サポート素子を提供し、前記グラフェン箔のもう一方の端を支えられていない状態にすることを更に含む、請求項１６から２７の何れかに記載の方法。
【請求項３０】
特定の次元における前記グラフェン箔の形状を、次の形状：
四角形；
円形；
リング形、
の１つにすることを更に含む、請求項１６から２９の何れかに記載の方法。
【請求項３１】
無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極を提供する手段と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔を提供する手段と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子を提供する手段と；
を備え、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、
装置。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの入力電極を提供する手段は、第１の入力電極及び第２の入力電極を提供する手段を含み、前記グラフェン箔は、前記第１の入力電極と前記第２の入力電極との間の無線信号によって生じる電界を力学的エネルギーに変換する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記第１の入力電極と前記グラフェン箔との間に前記少なくとも１つの誘電体サポート素子を配置する手段と；
前記第２の入力電極と前記グラフェン箔との間に別の誘電体サポート素子を配置する手段と；
を更に備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記誘電体サポート素子によって前記グラフェン箔に圧力をかける手段を更に備える、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの入力電極において、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取る手段を更に備える、請求項３１から３４の何れかに記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも１つのバイアス電極において、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取る手段を更に備える、請求項３１から３４の何れかに記載の装置。
【請求項３７】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極を、前記誘電体サポート素子から離隔する手段を更に備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３８】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極において、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取る手段を更に備える、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記装置の共振周波数に近い周波数を持つ無線信号のみを力学的エネルギーに変換する手段を更に備える、請求項３１から３８の何れかに記載の装置。
【請求項４０】
前記力学的エネルギーの少なくとも一部を電気信号に変換し、前記電気信号を出力する、少なくとも１つの出力電極を提供する手段、を更に備える、請求項３１から３９の何れかに記載の装置。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの出力電極を提供する手段は、第１の出力電極及び第２の出力電極を提供する手段を含み、前記グラフェン箔は、前記力学的エネルギーを、前記第１の出力電極と前記第２の出力電極との間の電界に変換するように構成される、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
無線信号を力学的エネルギーに変換するときに前記グラフェン箔が前記電極に触れないようにするために、前記グラフェン箔と前記電極との間に誘電体シールドを提供する手段、を更に備える、請求項３１から４０の何れかに記載の装置。
【請求項４３】
前記グラフェン箔の２つの相対する端に誘電体サポート素子の組を提供し、前記グラフェン箔を前記誘電体サポート素子の組の間の領域では支えられていない状態にする手段を更に備える、請求項３１から４２の何れかに記載の装置。
【請求項４４】
前記グラフェン箔の一方の端にのみ前記誘電体サポート素子を提供し、前記グラフェン箔のもう一方の端を支えられていない状態にする手段を更に備える、請求項３１から４２の何れかに記載の装置。
【請求項４５】
特定の次元における前記グラフェン箔の形状は、次の形状：
四角形；
円形；
リング形、
の１つである、請求項３１から４４の何れかに記載の装置。
【請求項４６】
受信する周波数帯域を選択する制御要素と；
無線信号を受信するアンテナと；
後段の処理で前記選択された周波数帯域の範囲内の無線信号をフィルタリングするバンドパスフィルタと
を備える装置であって、前記バンドパスフィルタはマイクロメカニカル共振器を備え、前記マイクロメカニカル共振器は：
前記アンテナから前記無線信号を受け取る少なくとも１つの入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換する、圧電特性を有するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子と；
を備え、
さらに前記装置は、前記マイクロメカニカル共振器の共振周波数を前記選択された周波数帯域に合わせるようにチューニングするバイアス電圧を、前記マイクロメカニカル共振器に提供するように構成される、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器の共振周波数をチューニングする装置に関する。本発明はまた、共振器の共振周波数をチューニングする方法に関する。
【背景】
【０００２】
本節では、特許請求の範囲で記載される本発明の背景や関連について説明する。本願での説明は追求されうる概念を含むこともあるが、必ずしも既に着想または追求されてきたものだけを含むわけではない。したがって、本願中で特段の指示がない限り、本節で記述される内容は、本願の明細書および特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、本節で記述されていることのみをもって先行技術と認定してはならない。
【０００３】
現在の無線通信環境は、標準・非標準の両方を含む多数の無線通信方式の使用で多様化している。ユーザデバイスは、複数の異なる無線通信方式で通信できる機能を有することもできる。こうした無線通信方式には、例えばＧＳＭ（登録商標）やＧＰＲＳ／ＥＤＧＥ、ブルートゥース、無線ＬＡＮ、ＵＭＴＳ及びその進化版であるＨＳＤＰＡ、ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａ等がある。加えて、今後のユーザデバイスには、コグニティブ無線（cognitive radio）やソフトウェア無線（software-defined radio，SDR）等の概念が実装され得る。コグニティブ無線とは、特定の無線環境を感知できる無線デバイスを示し、感知した無線環境に最適となり得る無線通信方式及び無線通信パラメータを選択するという一般概念である。
【０００４】
携帯送受信機では、フロントエンドモジュール（ＦＥＭ）が、１つ又は複数のアンテナを１つ又は複数のマルチシステム送受信機エンジンに接続する手段を提供する。スイッチ及びフィルタによって、接続される広帯域／マルチバンドアンテナの周波数選択が行われることもある。
【０００５】
さらに多くのシステムが携帯デバイスに追加されることになると、現在のソリューションでは適用不可能になったとき、それによる損失、サイズ及び／又はコストの代償は飛躍的に増える可能性がある。
【摘要】
【０００６】
幾つかの実施形態は、圧電特性を有するグラフェンを用いるフィルタを利用する。実施形態によっては、この着想とは、グラフェンから電子機械的素子を形成し、それが圧電特性を提供するようにグラフェン材料を変更することである。したがって、こうしたフィルタが、例えば無線周波数信号用フィルタや発振器用共振器等として使用されてもよい。
【０００７】
本発明の種々の態様は、詳細な説明に提示されている。
【０００８】
第１の態様によれば、次の装置、即ち、
無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極及び第２の入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子と；
を備え、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、
装置が提供される。
【０００９】
第２の実施例によれば、次の方法、即ち、
無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極を提供することと；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔を提供することと；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子を提供することと；
を含み、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、方法が提供される。
【００１０】
第３の態様によれば、次の装置、即ち、
無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極を提供する手段と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔を提供する手段と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子を提供する手段と；
を備え、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、
装置が提供される。
【００１１】
第４の態様によれば、次の装置、即ち、
受信する周波数帯域を選択する制御要素と；
無線信号を受信するアンテナと；
後段の処理で前記選択された周波数帯域の範囲内の無線信号をフィルタリングするバンドパスフィルタと
を備える装置であって、前記バンドパスフィルタはマイクロメカニカル共振器を備え、前記マイクロメカニカル共振器は：
前記アンテナから前記無線信号を受け取る少なくとも１つの入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換する、圧電特性を有するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子と；
を備え、
さらに前記装置は、前記マイクロメカニカル共振器の共振周波数を前記選択された周波数帯域に合わせるようにチューニングするバイアス電圧を、前記マイクロメカニカル共振器に提供するように構成される、
装置が提供される。
【００１２】
グラフェンベースの圧電フィルタを利用することによって、１つ又は少数のフィルタのみで多数の携帯通信システム（帯域）に対応することができる。その上、こうした１つ又は複数のフィルタは極めて容易に組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の例示的実施形態をより詳細に理解するために、次の添付図面と合わせて以下の説明を参照されたい。
【００１４】
【図１】例示的実施形態に従う装置のブロック図を示す。
【００１５】
【図２】例示的実施形態に従う装置を示す。
【００１６】
【図３】複数の装置、ネットワーク及びネットワーク要素を含む無線通信の構成例を示す。
【００１７】
【図４ａ】例示的実施形態に従う送受信機の無線周波数（ＲＦ）要素及び中間周波数（ＩＦ）要素のブロック図を示す。
【００１８】
【図４ｂ−４ｃ】例示的実施形態に従う第１及び第２のバンドパスフィルタの簡易ブロック図を示す。
【００１９】
【図４ｄ−４ｅ】別の例示的実施形態に従う第１及び第２のバンドパスフィルタの簡易ブロック図を示す。
【００２０】
【図５ａ】例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いている。
【００２１】
【図５ｂ】図５ａのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。
【００２２】
【図６ａ】別の例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いている。
【００２３】
【図６ｂ】図６ａのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。
【００２４】
【図７ａ】また別の例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いている。
【００２５】
【図７ｂ】図７ａのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。
【００２６】
【図８ａ】さらに別の例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いている。
【００２７】
【図８ｂ】図８ａのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。
【００２８】
【図８ｃ】図８ａ及び８ｂのマイクロメカニカル共振器から変更されたマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いている。
【００２９】
【図８ｄ】図８ｃのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。
【００３０】
【図９ａ】例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の等価電気回路を示す。
【００３１】
【図９ｂ】例示的実施形態に従う容量圧電共振器の等価電気回路を示す。
【００３２】
【図１０】例示的実施形態のマイクロメカニカル共振器におけるバイアス電圧とバンドパス周波数との間の依存関係の例を示す。
【実施形態の詳細な説明】
【００３３】
以下の実施形態は例として提示されている。本明細書では複数の箇所で「ある」、「特定の」、又は「幾つかの」実施形態（複数の場合もある）について言及されているが、こうした言及の各々が同一の（１つ又は複数の）実施形態を言及していることを必ずしも意味するものではない。また、そこでの特徴がある単一の実施形態にのみ適用することを必ずしも意味するものではない。別々の実施形態におけるそれぞれの特徴は、他の実施形態を提供するために組み合わせられてもよい。
【００３４】
現在、１本のアンテナによる帯域選択がデジタル制御スイッチで行われており、このスイッチが使用されるべきフィルタと「パイプ」を規定している。これは固定化されたアプローチであって、微調整や成分変動補償を有していない。このアプローチは一部の周波数及びシステム帯域では問題にはならないかもしれないが、帯域／システムの数が増加すると破綻する恐れがある。一方、微調整及び成分変動補償を適合させるアンテナは、別個の回路及びロジックで取り扱われてもよい。こうしたフロントエンドチューナは複雑化する（コスト及びサイズの問題）のみならず、性能も相当緩やかなものに陥る可能性もある。
【００３５】
無線回路では、所望する送受信周波数帯域を選択するために周波数フィルタが使用されてもよい。多くの実施形態では、可変基本周波数を有する圧電フィルタを使用することができる。携帯デバイスや他の無線通信デバイスのような家電用の無線周波数（ＲＦ）フィルタ及び周波数基準素子では、できるだけ少ないフィルタで多様な通信システムの異なる周波数帯域に対応できるように、単一チップに実装される無線周波数ソリューションが検討される。このソリューションを可能にするために、サイズや消費電力、価格も検討される必要がある。
【００３６】
圧電共振器は静電変換されるマイクロメカニカル共振器の一種である。圧電共振器では、小型の板状の素子が変動する電気信号を機械振動に変換し、板状素子が振動することになる。マイクロメカニカル共振器は、電気信号に対して、その周波数がマイクロメカニカル共振器の共振周波数に近い場合、周波数が共振周波数から外れている場合と比べて非常に小さいインピーダンスを持つ。したがって、このメカニカル共振器は、例えばバンドパスフィルタとして使用することができる。
【００３７】
マイクロメカニカル共振器はＭＥＭＳ（micro-electromechanical system）やＮＥＭＳ（nano-electromechanical system）の一例であり、例えば共振器の大きさに応じて区別される。
【００３８】
多くの静電変換マイクロメカニカル共振器に対する実装上の制約は、こうした共振器が数百ｋΩもの大きな運動抵抗値を持つことである。これにより、これら静電デバイスと、例えばインピーダンスが約５０Ωの無線周波数システムや、約１０Ωのインピーダンスレベルしかないアンテナとのインタフェースが複雑になる可能性がある。
【００３９】
実施形態によっては、共振器にグラフェンを利用することによって、前述の実装上の制約が削減されたり取り除かれたりすることもある。実施形態によっては、グラフェンが圧電に使われ、圧電グラフェンベースの共振器が無線通信の周波数フィルタとして使用されてもよい。限定するものではないが、これは特に、パワーアンプ（ＰＡ）又は送信機とアンテナとの間、及び／又は受信機の低ノイズアンプとアンテナとの間のフロントエンドに使用されてもよい。
【００４０】
以下では、グラフェンを備えるマイクロメカニカル共振器に関する幾つかの例示的実施形態を、図５ａから図８ｂまでを参照しながらより詳しく説明する。図５ａは、マイクロメカニカル共振器２００のある例示的実施形態を上面図として描いている。図５ｂには、図５ａのマイクロメカニカル共振器２００の断面Ａ−Ａが描かれている。マイクロメカニカル共振器２００は、電気信号を受け取る入力電極２０２・２０４と、電気信号を出力する出力電極２０６・２０８を備える。電気信号はマイクロメカニカル共振器２００を通過し、及び／又はマイクロメカニカル共振器２００によって生じる。マイクロメカニカル共振器２００は更に、入力電極２０２・２０４の間、及び出力電極２０６・２０８の間に配置されたグラフェン箔２１０を備える。この実施形態では、グラフェン箔２１０は電極２０２−２０８と電気接続しておらず、電極から離隔されている。こうした離隔は、例えば図５ｂから分かるように、電極２０２−２０８の各々とグラフェン箔２１０との間に配置された誘電体サポート２１２によって成されてもよい。こうして、誘電体サポート２１２が入力電極とグラフェン箔を離隔し、電極２０２−２０８とグラフェン箔２１０との間に間隙が形成される。ここで、第１の入力電極２０２とグラフェン箔２１０との間の間隙と、第２の入力電極２０４とグラフェン箔２１０との間の間隙が等しくある必要はなく、互いに異なっていてもよいことに留意しなくてはならない。これに対応して、第１の出力電極２０６とグラフェン箔２１０との間の間隙と、第２の出力電極２０８とグラフェン箔２１０との間の間隙が等しくある必要はなく、互いに異なっていてもよいことにも留意しなくてはならない。実施形態によっては、グラフェン箔２１０が曲げられないようにするために、第１の入力電極２０２とグラフェン箔２１０との間の間隙と、第１の出力電極２０６とグラフェン箔２１０との間の間隙が実質的に等しく、及び／又は、第２の入力電極２０４とグラフェン箔２１０との間の間隙と、第２の出力電極２０８とグラフェン箔２１０との間の間隙が実質的に等しい。
【００４１】
電極２０２−２０８は、グラフェンや金属、又はグラフェンと金属の両方で作られていてもよい。
【００４２】
マイクロメカニカル共振器２００は、グラフェン箔２１０と電極２０２−２０８との間に追加の誘電体シールド２１４を備えていてもよい。グラフェン箔２１０が動かないとき、即ち振動しないとき、誘電体シールド２１４がグラフェン箔２１０に接触しないように、誘電体シールド２１４は誘電体サポート２１２と電極２０２−２０８との間に配置されてもよい。誘電体シールド２１４の目的の一つは、グラフェン箔２１０が振動するときのグラフェン箔と電極２０２−２０８の短絡を防止することである。すなわち、電極２０２−２０８は完全に平坦な（滑らかな）面を持たなくてもよい。しかも電極には凹凸があって、グラフェン箔２１０と電極２０２−２０８間の距離（間隙）が位置により異なっていてもよい。誘電体シールド２１４の別の目的は、グラフェン箔２１０と誘電体サポート２１２によって定められる空間を気密にすることである。その空間を真空にすることもできる。こうした真空状態は、マイクロメカニカル共振器２００の電気機械的特性を改善することができる。
【００４３】
誘電体サポート２１２間へのグラフェン箔２１０の配置は、誘電体サポート２１２間の圧力下にグラフェン箔２１０が残留するような方法で実装されてもよい。この圧力は、第１の入力電極２０２と第２の入力電極２０４間の距離も、第１の出力電極２０６と第２の出力電極２０８間の距離も縮めることができる。この圧力はまた、マイクロメカニカル共振器２００の機械変換効率を高め、グラフェン箔２１０を圧電物質に変えることができる。
【００４４】
グラフェン箔２１０を圧電物質にするための別種の方法も存在する。例えば、グラフェン箔２１０の所定の位置を貫通する穴が形成されるように、グラフェン箔２１０が機械加工されてもよい。実施形態によっては、こうした穴は三角形でもよく、他の形状が用いられてもよい。また、加工は必ずしも機械的なものでなくてもよく、エッチングのような他の適切な方法によって穴が設けられてもよい。
【００４５】
機械加工に加えて、又は代替として、グラフェン箔２１０が化学的に処理されてもよい。例えば、グラフェン箔２１０の圧電性を引き出すために、グラフェン箔２１０に特定種の原子がドープされてもよい。例えば、グラフェン箔２１０の片側又は両側にリチウムや水素、カリウム、及び／又はフッ素がドープされてもよい。グラフェン箔２１０の圧電特性は、原子がグラフェン箔２１０の特定位置に選択的に配置され、他の位置にはドープされないようにするパターンドーピングによっても影響を受ける。
【００４６】
グラフェン箔２１０を前述のように処理すると、高められた電気機械結合により、５０Ω回路等に対するマイクロメカニカル共振器２００のインピーダンス整合を改善することができる。したがって、こうしたマイクロメカニカル共振器２００は、送信機及び／又は受信機のフロントエンドで、例えばアンテナとアンプ間のフィルタとして使用することができる。
【００４７】
図５ａ及び５ｂの例示的マイクロメカニカル共振器２００の動作は次の通りでもよい。電気信号は入力電極２０２・２０４に入力されると、この電気信号が入力電極２０２・２０４間に電界を誘起する。この電界によって、グラフェン箔２１０の形状が変形されたり曲げられたりする。グラフェン箔２１０は、とりわけグラフェン箔２１０の大きさと圧電特性に依存する所定のばね定数を持つ。そしてグラフェン箔２１０は、振動するようになる共振周波数を持つ。入力信号の周波数がグラフェン箔２１０の共振周波数に近い場合、その周波数でグラフェン箔２１０が振動し始める。換言すれば、その電気信号が機械的運動に変換されたことになる。グラフェン箔２１０の振動によって、出力電極２０６・２０８間にグラフェン箔２１０の振動周波数の交流電界が誘起される。出力電極２０６・２０８に発生した電気信号は、デバイスのさらなるステージに供給されてもよい。
【００４８】
ここで、実施形態によっては、こうした電気信号が両方の入力電極２０２・２０４に入力される必要はなく、それらの一方にのみ入力されるのでもよいことを記述しておく。一方の電極のみ入力される場合、もう一方の入力電極は、例えばコモングランドや０ボルト、又は他の電圧に接続されてもよい。これに対応して、発生した電気信号は出力電極２０６・２０８の一方から出力されてもよく、もう一方の出力電極は、例えばコモングランドや０ボルト、又は他の電圧に接続されてもよい。
【００４９】
入力信号の周波数が共振周波数から外れている場合、グラフェン箔２１０は振動を始めない。あるいは、周波数が共振周波数近傍にある状況と比べて小さい振動をする。この場合、出力電極２０６・２０８間には電気信号は全く生じないか微弱信号が生じる。こうして、メカニカル共振器２００は共振周波数近傍の電気信号を通過させ、それ以外の信号は遮断又は減衰させる。この種の動作はバンドパスフィルタリングと呼ばれる。この帯域通過の急峻性は、とりわけマイクロメカニカル共振器のＱ値に依存し、Ｑ値が大きいほど帯域通過のエッジがより急峻になる。
【００５０】
マイクロメカニカル共振器２００の共振周波数は、グラフェン箔２１０に実質的に一定の電界をかけることによって影響を受けてもよい。これは、例えば入力電極２０２・２０４に入力信号に加えてバイアス電圧を印加することによって行われてもよい。次いで、バイアス電圧のレベルが、共振周波数を適正値に合わせるために使用されてもよい。バイアス電圧によって、マイクロメカニカル共振器における金属−絶縁体−グラフェン構造の静電容量は、その構造での量子静電容量効果を通じて、電荷密度と共に変化する。
【００５１】
基本（共振）周波数は電界（t）によって変化させることができるため、複数の無線通信帯域で動作可能な携帯通信デバイスのフロントエンドを実装するためには、単一のフィルタ又は少数のフィルタで十分となり得る。また、インピーダンスを５０Ω回路に整合させることも可能であり、別個のインピーダンス整合回路も不要である。さらに、マイクロメカニカル共振器２００は、効率よくフィルタを利用できるように、即ちフィルタの幅広い選択が可能であるように、十分に大きいＱ値を持つ。
【００５２】
マイクロメカニカル共振器の等価回路は図９に示されている。図９において、抵抗Rm、静電容量Cm、インダクタンスLmはそれぞれ次式で表わすことができる：
［式１］
2016517652.tif 000003
ここで、k及びmはそれぞれ実効ばね定数及び質量であり、共振器の構造に依存する。ηは電気機械変換係数である。変換係数ηは次のように定義される：
［式２］
2016517652.tif 000004
ここで、udcはバイアス電圧、Aelは電極面積（平面構造と仮定する）、εは誘電率、dは電極２０２−２０８の機械的圧力によって最小化された初期電極ギャップである。
【００５３】
実施形態によっては、２つ以上のマイクロメカニカル共振器が、例えば直列又は並列に接続して組み合わせられてもよい。さらに実施形態によっては、直列接続と並列接続の両方が使用されてもよい。ある実施例として、帯域通過周波数が僅かに異なる２つのマイクロメカニカル共振器が直列接続したものを検討する。この種の接続では、このマイクロメカニカル共振器の組合せの通過帯域は個々の共振器の通過帯域よりも広く、実施形態によっては有利となり得る。
【００５４】
以下では、マイクロメカニカル共振器に関するその他の例示的実施形態をより詳しく説明する。図６ａは別の例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いており、図６ｂは図６ａのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。この実施形態では、マイクロメカニカル共振器２００はリング形状を有し、このリングの第１のハーフリングはマイクロメカニカル共振器２００の入力部２２０を備え、第２のハーフリングはマイクロメカニカル共振器２００の出力部２２２を備える。入力部２２０及び出力部２２２は、図５ａ及び５ｂの例示的実施形態の場合と同様に間隙２２４で離隔されている。
【００５５】
図７ａは、また別の例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いており、図７ｂは図７ａのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。この実施形態では、マイクロメカニカル共振器２００は、図５ａ及び５ｂのマイクロメカニカル共振器２００の構造に類似しているが、このマイクロメカニカル共振器２００では入力電極２０２・２０４と出力電極２０６・２０８との間にバイアス電極２３０・２３２も備える点が異なる。バイアス電極２３０・２３２の目的は、マイクロメカニカル共振器２００にバイアス電圧をかけることである。これにより、入力信号とバイアス電圧を互いに分けておくことが可能となり、バイアス電圧の制御を容易にすることができる。さらに、別個のバイアス電極２３０・２３２を使用しない場合と比べて高いバイアス電圧を使うこともできる。この実施形態では、周波数チューニング範囲もまた、バイアス電圧が入力電極２０２・２０４又は出力電極２０６・２０８を介してかけられる実施形態と比べて広くなる。
【００５６】
ここで、実施形態によっては、こうしたバイアス電圧が両方のバイアス電極２３０・２３２にかけられる必要はなく、それらの一方にのみかけられるのでもよいことを記述しておく。一方の電極のみにかけられる場合、もう一方のバイアス電極は、例えばコモングランドや０ボルト、又は他の電圧に接続されてもよい。
【００５７】
図８ａは、さらに別の例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器の実施例を上面図として描いており、図８ｂは図８ａのマイクロメカニカル共振器の断面を描いている。この実施形態では、バイアス電極２３０・２３２が信号電極として使用されてもよい。この実施形態のマイクロメカニカル共振器２００は出力電極を持たず、例えば発振器の（水晶）振動素子やノッチフィルタ等としてマイクロメカニカル共振器２００が使用されてもよい。
【００５８】
図８ｃ及び８ｄは、図８ａ及び８ｂの実施例の変形を、それぞれ上面図及び断面図として描いている。この変形例では、グラフェン箔２１０は片端でしか支えられておらず、もう片端には支えが無い。これは、グラフェン箔２１０が向かい合う両端で支えられる実施形態と比べて、グラフェン箔２１０の振動の制約を小さくすることができる。
【００５９】
図８ａから８ｄの実施形態では、グラフェン箔２１０上方の誘電体サポート２１２及び誘電体シールド２１４と、それぞれに対応するグラフェン箔２１０下方の誘電体サポート２１２及び誘電体シールド２１４は、同一の材料で形成されてもよく、一体にすることもできる（一体にするとは即ち、グラフェン箔２１０上方の素子を一体にし、グラフェン箔２１０下方の素子を別に一体で形成することである）。あるいは、これらが別々の素子として形成され、その後組み合わせられて、図８ｂ及び８ｄに示すような構造となるように誘電絶縁体と誘電体サポートを形成してもよい。
【００６０】
前述の例示的実施形態は、グラフェン箔２１０を備えるマイクロメカニカル共振器を実装するときに使用され得る構造及び形状についての単なる例示であって、非限定的な実施例を示している。形状は方形やリング形状と異なるものでもよい。例えば、形状が閉じた円形（即ち、円の中心に穴がないもの）や楕円形、三角形等に類似していてもよい。
【００６１】
グラフェン箔２１０は１層のグラフェン（単層グラフェン）を含むものでもよく、２、３、４又はそれ以上の層といった複数層のグラフェン（多層グラフェン）を含んでもよい。
【００６２】
マイクロメカニカル共振器２００の大きさも、実装毎に異なっていてもよい。実施形態によっては、マイクロメカニカル共振器２００の長さ及び幅が数マイクロメートルや数十マイクロメートル、数百ナノメートル等でもよい。グラフェン箔２１０と誘電体シールド２１４との間の間隙は数ナノメートルでもよく、例えば５０ｎｍ未満、４０から５０ｎｍの間、４０ｎｍ未満でもよく、あるいは１０ｎｍ未満で例えば５ｎｍでもよい。こうした狭い間隙は、マイクロメカニカル共振器に使用される圧電材料と比べてグラフェン箔２１０の表面が非常に滑らかであるために可能になる。
【００６３】
図９ａは例示的実施形態に従うマイクロメカニカル共振器２００の等価電気回路を示し、図９ｂは容量圧電共振器の等価電気回路を示している。図９ａ及び９ｂでは、静電容量Cg1、Cp1、及びCg2は、それぞれ入力部における第１の入力電極２０２とグラフェン箔２１０間の容量、グラフェン箔２１０の容量、及びグラフェン箔２１０と第２の入力電極２０４間の容量を表わす。静電容量Cg3、Cp2、及びCg4は、それぞれ出力部における第１の出力電極２０６とグラフェン箔２１０間の容量、グラフェン箔２１０の容量、及びグラフェン箔２１０と第２の出力電極２０８間の容量を表わす。係数ηdriveは、電圧入力である電気的領域のエネルギーが、共振器を振動させる力である力学的領域のエネルギーにどれだけ変換されるかという効率をモデル化している。係数ηsenseは、変位である力学的領域のエネルギーが、電流出力である電気的領域のエネルギーにどれだけ変換されるかという効率をモデル化している。
【００６４】
以下では、マイクロメカニカル共振器を利用する装置に関するいくつかの実装例をより詳しく説明する。
【００６５】
図４ａは、例示的実施形態に従う装置１００の無線周波数（ＲＦ）要素及び中間周波数（ＩＦ）要素のブロック図を示している。この非限定的な例示的実施形態では、装置１００は送信機と受信機を備える。この種の装置は送受信機と呼ばれる。しかし、マイクロメカニカル共振器は、受信機のみ又は送信機のみを備える装置に具現化されてもよい。
【００６６】
受信機は最初に受信した無線信号を中間周波数に変換し、次いでベースバンドに変換する。他の実施形態では、この中間周波数部分が不要でもよい。そのような受信機は直接変換受信機とも呼ばれ、受信した無線信号を直接ベースバンドに変換する。
【００６７】
図４ａの例示的実施形態では、装置は無線周波数信号を受信するアンテナ１０２を備える。アンテナ１０２は無線周波数スイッチ（ＲＦスイッチ）１０５に接続される。無線周波数スイッチ１０５は、無線周波数信号を受信するときはアンテナ１０２を受信機部に、無線周波数信号を送信するときは送信機部に、それぞれ切り替えるために使用することができる。実施形態によっては、受信機と送信機にそれぞれ別個のアンテナがあり、無線周波数スイッチ１０５が不要であってもよい。あるいは、送信周波数と受信周波数をＦＤＤ（周波数分割複信）方式で二重化するコンポーネント１０５があってもよい。
【００６８】
無線周波数スイッチ１０５は第１のバンドパスフィルタ１０６の入力１２５に接続される。第１のバンドパスフィルタ１０６は、所望する帯域の外の周波数を持つ無線信号を除去又は減衰するために、受信無線信号のフィルタリングを行う。フィルタリングされた信号は、信号を増幅する第１のアンプ１０８への出力１２６になってもよい。第１のアンプ１０８は低ノイズアンプ（ＬＮＡ）でもよく、無線信号の増幅に適切な別の種類のアンプでもよい。増幅された無線信号は、この無線信号を１つ又は複数のローカル発振器信号LO_0、LO_90、LO_180、LO_270でミキシングすることによって、中間周波数（ＩＦ）信号又は直接バンドパス信号に変換されてもよい。これらローカル発振器信号は同一のローカル発振器１２２又は別のローカル発振器から与えられる。バンドパス信号は第２のアンプ１１２で増幅され、ローパスフィルタ１１４でフィルタリングされ、第３のアンプ１１６で再度増幅されてもよい。バンドパス信号は第３のアンプ１１６の出力ではアナログ信号であると見做され、更なる処理ステップではデジタル的に処理されるように、アナログ−デジタル変換器１１８によってデジタル表現（例えば、サンプリング）に変換されてもよい。ここで、更なる処理ステップについては詳述されていないが、通話制御処理やオーディオ信号処理、ビデオ信号処理等のような制御信号処理を含んでもよい。
【００６９】
第１のバンドパスフィルタ１０６の通過帯域は、第１のバンドパスフィルタ１０６の入力１２７でバイアス電圧をかけることによってチューニングされてもよい。バイアス電圧は例えばＤＣ電圧（直流電圧）であり、そのレベルは第１のバンドパスフィルタ１０６の通過帯域を少なくとも部分的に規定してもよい。制御ロジック１２０は、バイアス電圧と通過帯域の関係に対するパラメータを有していてもよい。これらのパラメータは、例えば測定によって、又は他の適切な方法によって予め規定されていてもよい。制御ロジック１２０は、第１のバンドパスフィルタ１０６の通過帯域が所望の受信帯域にチューニングされるように、受信機でチューニングされるべき帯域に関する情報も有する。
【００７０】
実施形態によっては、装置１００は複数の通信システムで動作するように設計されてもよく、通信システムによって使用される周波数帯域が可変であってもよい。例えば、装置１００が利用可能にすべき周波数帯域は、９００ＭＨｚ付近や１８００ＭＨｚ付近、２５００ＭＨｚ付近であってもよく、あるいはより高い周波数で例えば５ＧＨｚ程度までであってもよい。こうして、制御ロジック１２０は各周波数帯域に対して正しいバイアス電圧を決定することができる。
【００７１】
実施形態によっては、アナログ−デジタル変換が受信機の前段で行われてもよい。例えば、フロントエンドでフィルタリングされたアナログ無線周波数信号がデジタル表現（例えば、サンプリング）に変換され、受信機の他の段階では受信信号のデジタル表現を用いて動作してもよい。
【００７２】
ここで、実施形態によってはベースバンド信号が２つの直交位相信号Ｉ（同相）及びＱ（直交位相）を含み得ることに留意しなくてはならない。ベースバンド部１１２−１１８には、これら２信号に対して別個の信号処理経路が含まれていてもよい。この場合、ローカル発振器１２２は、それぞれ位相シフトの異なる（即ち、０度、９０度、１８０度及び２７０度の）４つのローカル発振器信号LO_0、LO_90、LO_180、LO_270を提供する。
【００７３】
図４aは装置の送信機の一部も描いている。送信される信号は送信機の入力１３０に入れられ、ローカル発振器１２２からのローカル発振器信号とミキシングされる。ミキシングされた信号はアンプ１３２で増幅され、第２のバンドパスフィルタ１３３で通過帯域にフィルタリングされる。こうして、正しい送信周波数の信号が無線周波数スイッチ１０５を通ってアンテナ１０２に接続されてもよい。実施形態によっては、別個の送信アンテナ（図示せず）に接続されてもよい。
【００７４】
図４ｂは、マイクロメカニカル共振器２００を備える第１のバンドパスフィルタ１０６の簡易ブロック図を描いている。この実施形態では、第１のバンドパスフィルタ１０６は無線信号を受信する入力１２５やバイアス電圧を受け取るバイアス入力１２７、無線信号とバイアス電圧を合成する合成器１２４、フィルタリングされた無線信号を出力する出力１２６も備える。合成器１２４はあらゆる適切な電気コンポーネント又は回路でもよく、これによってマイクロメカニカル共振器の入力電極２０２・２０４に無線信号だけでなくバイアス電圧も提供されるように、無線信号とバイアス電圧が合成される。ここで、合成器１２４の出力は入力電極２０２・２０４の一方に接続され、入力電極２０２・２０４のもう一方は接地されている、即ち０Ｖに接続されていてもよいという点を記述しておく。図４ｃは、マイクロメカニカル共振器２００を備える第２のバンドパスフィルタ１３３の簡易ブロック図を描いている。この実施形態では、第２のバンドパスフィルタ１３３は第１のバンドパスフィルタ１０６と類似しているが、第１のバンドパスフィルタとは異なるものでもよい。そしてこのバンドパスフィルタにも、無線信号を受信する入力１３５やバイアス電圧を受け取るバイアス入力１３７、無線信号とバイアス電圧を合成する合成器１３４、フィルタリングされた無線信号を出力する出力１３６が備わっている。
【００７５】
図４ｄ及び４ｅは、それぞれ第１のバンドパスフィルタ１０６及び第２のバンドパスフィルタ１３３の別の実施形態を示している。この実施形態では、マイクロメカニカル共振器２００はバイアス電圧を受け取るバイアス電極を備える。ここで、無線信号とバイアス電圧は互いに別々にされており、バンドパスフィルタ１０６・１３３に合成器１２４・１３４は不要である。
【００７６】
図１０は、マイクロメカニカル共振器におけるバイアス電圧とバンドパス周波数との間の関係の例を示す。
【００７７】
結果として、圧電グラフェンを備えるマイクロメカニカル共振器が組み込まれたバンドパスチューニング回路が提供される。この回路は、非常に高いチューニング比を持つ集積回路（ＩＣ）等に実装されてもよい。
【００７８】
本発明の多くの実施形態は、フロントエンドのチューニングがソフトウェアによって少なくとも部分的に行われるソフトウェア無線で実装されてもよい。
【００７９】
以下では、本発明の実施形態を実装するための好適な装置及び想定される機構について、さらに詳しく説明する。この観点から、まず、本発明の実施形態に係る受信機フロントエンドを組み込むことができる例示的装置又は電子デバイス５０の概略ブロック図である、図１を参照する。
【００８０】
電子デバイス５０は例えば、移動端末や無線通信システムにおけるユーザ機器であってもよい。ただし、本発明の実施形態が無線周波数信号の受信を必要とする任意の電子デバイス又は装置に実装できることも理解されよう。
【００８１】
装置５０は、デバイスを組込んで保護するハウジング３０を備えてもよい。装置５０はまた、液晶表示の形態でディスプレイ３２を備えてもよい。本発明の他の実施形態では、ディスプレイは画像やビデオを表示するのに適した任意適当なディスプレイ技術によるものでもよい。装置５０はまた、キーパッド３４を備えてもよい。本発明の他の実施形態では、任意適当なデータインタフェースやユーザインタフェースの機構が用いられてもよい。例えば、ユーザインタフェースはタッチセンサ式ディスプレイに属する仮想キーボードやデータ入力システムとして実装されてもよい。装置はマイクロフォン３６や、デジタルまたはアナログ信号の任意適当な音声入力を備えてもよい。装置５０はまた、音声出力デバイスを備えてもよく、本発明の実施形態では次の何れか１つでもよい：イヤホン３８，スピーカ，アナログ音声またはデジタル音声出力接続。装置５０はまた、バッテリ４０を備えてもよい（または、本発明の他の実施形態では、太陽電池や燃料電池，時計仕掛けの発電機などの任意適当な携帯エネルギー装置によって電源供給されてもよい）。装置はまた、他のデバイスと短可視距離通信するための赤外線ポート４２を備えてもよい。他の実施形態では、装置５０はさらに、ブルートゥース無線通信やＵＳＢ／ＦｉｒｅＷｉｒｅ有線接続などの任意適当な短距離通信ソリューションを備えてもよい。
【００８２】
装置５０は、装置５０を制御するコントローラ５６またはプロセッサを備えてもよい。コントローラ５６は、本発明の実施形態においてコントローラ５６に実装するデータ及び／又は命令を記憶し得るメモリ５８に接続されていてもよい。また、コントローラ５６はコーデック回路５４に接続されてもよい。コーデック回路は、音声および／またはビデオデータの符号化・復号の遂行や、コントローラ５６が遂行する符号化・復号を補助するのに適している。
【００８３】
装置５０はまた、カードリーダー４８とスマートカード４６を備えてもよい。例えば、ユーザ情報を提供し、ネットワークでユーザ認証および認可のための認証情報を提供するのに適したＵＩＣＣおよびＵＩＣＣリーダーを備えてもよい。
【００８４】
装置５０は、コントローラに接続され、無線通信信号を生成するのに適した無線インタフェース回路５２を備えてもよい。無線通信は例えば、携帯通信ネットワークや無線通信システム，無線ローカルエリアネットワークでの通信である。また、装置５０は無線インタフェース回路５２に接続されたアンテナ１０２を備えてもよい。アンテナは、無線インタフェース回路５２で生成された無線信号を他の（１または複数の）装置へ送信し、無線信号を他の（１または複数の）装置から受信する。
【００８５】
本発明の実施形態によっては、装置５０は画像を記録又は検出できるカメラを備えてもよい。
【００８６】
図３では、本発明の実施形態において利用可能なシステムの実施例が示されている。システム１０は、１つ以上のネットワークを通じて通信できる複数の通信デバイスを含む。システム１０は任意の無線及び／又は有線ネットワークの組合せを備えてもよく、無線携帯電話ネットワーク（ＧＳＭ（登録商標）やＵＭＴＳ，ＣＤＭＡネットワーク等）やＩＥＥＥ  ８０２．ｘの何れかの規格で規定される無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ），ブルートゥース・パーソナルエリアネットワーク，イーサネット（登録商標）・ローカルエリアネットワーク，トークンリング・ローカルエリアネットワーク，広域ネットワーク，インターネットを含んでもよい。ただし、これらに限定されない。
【００８７】
システム１０は無線・有線両方の通信デバイスを含んでもよく、本発明の実施形態を実装するのに適した装置５０を含んでもよい。
【００８８】
例えば、図３に示すシステムは、携帯電話ネットワーク１１とインターネット２８を表わす表現を示している。インターネット２８への接続は長距離無線接続や短距離無線接続，様々な有線接続を含んでもよいが、これらに限定されない。有線接続には電話回線やケーブル線，電力線，その他同様の通信線が含まれるが、これらに限定されない。
【００８９】
システム１０に示される例示的通信デバイスは電子デバイスや装置５０，携帯情報端末（ＰＤＡ）１６，ＰＤＡと携帯電話１４の組合せ，統合通信デバイス（integrated messaging device; IMD）１８，デスクトップコンピュータ２０，ノート型コンピュータ２２を含んでもよい。ただし、これらに限定されない。装置５０は固定型でもよく、移動する人が持ち運べる携帯型でもよい。また、装置５０は移動手段に配置されてもよい。こうした移動手段には自動車やトラック，タクシー，バス，列車，船／ボート，飛行機，自転車，バイク，その他同様の適切な移動手段が含まれるが、これらに限定されない。
【００９０】
一部の又はさらなる装置は、呼び出し及びメッセージを送受信してもよく、基地局２４への無線接続２５を介してサービスプロバイダと通信してもよい。基地局２４は、携帯電話ネットワーク１１とインターネット２８間の通信を可能にするネットワークサーバ２６に接続されてもよい。システムは、付加的な通信デバイスと様々な種類の通信デバイスを含んでもよい。
【００９１】
通信デバイスは様々な伝送技術を用いて通信してもよく、こうした技術には符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）やＧＳＭ（登録商標），ユニバーサル携帯電話システム（ＵＭＴＳ），時分割多元接続（ＴＤＭＡ），周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ），ＴＣＰ−ＩＰ（transmission control protocol-internet protocol），ショートメッセージサービス（ＳＭＳ），マルチメディアメッセージサービス（ＭＭＳ），電子メール，ＩＭＳ（instant messaging service），ブルートゥース（登録商標）， IEEE 802.11，その他類似の無線通信技術を含む。ただし、これらに限定されない。本発明の様々な実施形態への実装に含まれる通信デバイスは、様々な媒体を介して通信できる。こうした媒体として、無線，赤外線，レーザー，ケーブル接続，その他適切な接続が含まれるが、これらに限定されない。
【００９２】
前述の実施例は電子デバイスの送受信機において動作する本発明の実施形態を記述しているが、以下で記述されるように本発明が受信機及び／又は送信機を備える任意の装置の一部として実装され得ることが理解されよう。したがって例えば、本発明の実施形態は無線通信デバイスに実装されてもよい。
【００９３】
また、ユーザ装置は、前述の本発明の実施形態で記述されたような送受信機を備えてもよい。ユーザ機器という用語が携帯電話やポータブルデータ処理装置、ポータブルＷｅｂブラウザ等、あらゆる好適な種類の無線通信デバイスを網羅する目的で用いられていることも理解されるべきである。
【００９４】
さらに、地上波公共移動通信ネットワーク．（ＰＬＭＮ）の要素もまた、前述の送受信機を含んでもよい。
【００９５】
一般に、様々な実施形態が、ハードウェアまたは特定用途向け回路、ソフトウェア、ロジック、またはそれらの組み合わせで実装されてもよい。例えば、ある場合ではハードウェアで実装されてもよく、一方別の場合では、コントローラやマイクロプロセッサ等のコンピュータデバイスによって実行されるファームウェアやソフトウェアで実装されてもよい。本発明の種々の形態はブロック図，フローチャート，または他の図的記述を使用して記述ないし図示される。これらのブロック，装置，システム，技術，またはここで記述される方法は、非限定的な例として、ハードウェア，ソフトウェア，ファームウェア，特定用途向け回路やロジック，汎用ハードウェア，コントローラや他のコンピュータデバイス，またはそれらの組み合わせで実装されてもよいと理解されるべきである。
【００９６】
そして本発明の実施形態は、移動デバイスのデータプロセッサによって実行可能なコンピュータソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアの組合せによって実装されてもよい。またこの点に関して、添付する図面に示される論理フローの任意のブロックが、プログラムのステップや相互接続された論理回路・ブロック・機能、またはプログラムのステップ、論理回路・ブロック・機能の組合せを表現してもよいことに留意されたい。ソフトウェアは、メモリチップ等の物理メディアやプロセッサ内に実装されるメモリブロック，ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気メディア，DVDやそのデータ異形態であるCD等の光学式メディアに格納されてもよい。
【００９７】
メモリは、ローカルな技術環境に適したあらゆる種類のものであってよい。例えば、半導体ベースのメモリデバイス，磁気メモリデバイス・システム，光学式メモリデバイス・システム，固定式・移動式メモリ等の様々な適合するデータ格納技術を用いて実装されてもよい。データプロセッサは、ローカルな技術環境に適したあらゆる種類のものであってよく、非限定的な例として、一つ以上の汎用コンピュータ，特定用途向けコンピュータ，マイクロプロセッサ，デジタル信号プロセッサ（DSP），マルチコアプロセッサ・アーキテクチャに基づくプロセッサを含んでもよい。
【００９８】
本発明の実施形態は、集積回路モジュールのような、様々な要素で実施されることもできる集積回路の設計は多くは自動化されたプロセスである。論理レベルの設計を、半導体基板上にエッチング・形成するための半導体回路設計に変換する複雑で強力なソフトウェアツールが利用可能である。
【００９９】
カリフォルニア州マウンテンビューのSynopsys, Incや、カリフォルニア州サンノゼのCadence Designのような業者が提供するプログラムは、定評のある設計ルールと実績のある設計モジュールのライブラリに基づいて、半導体チップ上に導電経路やコンポーネントを配する。半導体回路の設計が完了すると、それは、OpusやGDSII等の標準的な電子フォーマットの形で半導体製造設備または、いわゆるfabに送られる。
【０１００】
前述の説明は、本発明の非限定的な実施例を十分かつ詳細に記述している。しかし、こうした前述の説明を、添付する図面および特許請求の範囲と併せて考慮すれば、種々の変更および適応が可能であることは、本願に関連する技術分野の当業者には明らかであろう。さらに、本発明が教示するこうした事項の全ておよび同様の変形は、その全てが本発明の範囲内にある。
【０１０１】
さらに、幾つかの実施例を以下に示す。
【０１０２】
第１の実施例によれば、次の装置、即ち、
無線信号を受信する第１の入力電極及び第２の入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための誘電体サポート素子と；
を備え、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、
装置が提供される。
【０１０３】
前記装置の実施形態によっては、前記誘電体サポート素子は、前記入力電極と前記グラフェン箔との間に配置される。
【０１０４】
前記装置の実施形態によっては、前記誘電体サポート素子は前記グラフェン箔に圧力をかける。
【０１０５】
前記装置の実施形態によっては、前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極は、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取るように構成される。
【０１０６】
実施形態によっては、前記装置は、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取るバイアス電極を更に備える。
【０１０７】
前記装置の実施形態によっては、前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極は、前記誘電体サポート素子から離隔している。
【０１０８】
前記装置の実施形態によっては、前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極は、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取るように構成される。
【０１０９】
実施形態によっては、前記装置は、前記装置の共振周波数に近い周波数を持つ無線信号のみを力学的エネルギーに変換するように構成される。
【０１１０】
実施形態によっては、前記装置は、前記力学的エネルギーの少なくとも一部を電気信号に変換し、前記電気信号を出力する、第１の出力電極及び第２の出力電極を更に備える。
【０１１１】
実施形態によっては、前記装置は、無線信号を力学的エネルギーに変換するときに前記グラフェン箔が前記電極に触れないようにするために、前記グラフェン箔と前記電極との間に誘電体シールドを更に備える。
【０１１２】
実施形態によっては、前記装置は、前記グラフェン箔の２つの相対する端に誘電体サポート素子の組を更に備え、前記グラフェン箔は、前記誘電体サポート素子の組の間の領域では支えられていない。
【０１１３】
実施形態によっては、前記装置は、前記グラフェン箔の一方の端にのみ前記誘電体サポート素子を更に備え、前記グラフェン箔のもう一方の端は支えられていない。
【０１１４】
前記装置の実施形態によっては、特定の次元における前記グラフェン箔の形状は、次の形状：
四角形；
円形；
リング形、
の１つである。
【０１１５】
第２の実施例によれば、次の方法、即ち、
装置の少なくとも１つの入力電極によって無線信号を受信することと；
前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を前記装置に提供することと；
圧電特性を有するグラフェン箔によって、前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換することとを含む方法が提供される。
【０１１６】
実施形態によっては、前記方法は、
周波数帯域を選択することと；
前記装置の帯域通過を前記選択された周波数帯域に合わせるようにチューニングするバイアス電圧の値を、前記選択された周波数帯域に基づいて決定することと、を更に含む。
【０１１７】
実施形態によっては、前記方法は、前記入力電極とは別のバイアス電極を使用することによって、前記バイアス電圧を受け取ること、を更に含む。
【０１１８】
実施形態によっては、前記方法は、前記力学的エネルギーの少なくとも一部を電気信号に変換し、前記電気信号を出力すること、を更に含む。
【０１１９】
第３の実施例によれば、次の装置、即ち、
無線信号を受信する手段と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔を使用する手段と；
前記グラフェン箔を支え、前記入力電極と前記グラフェン箔とを離隔する手段と；
前記グラフェン箔に圧電特性を提供する手段と
を備える装置が提供される。
【０１２０】
実施形態によっては、前記装置は、前記グラフェン箔に圧力をかける手段を更に備える。
【０１２１】
実施形態によっては、前記装置は、前記装置の共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取る手段を更に備える。
【０１２２】
第４の実施例によれば、次の装置、即ち、
受信する周波数帯域を選択する制御要素と；
無線信号を受信するアンテナと；
後段の処理で前記選択された周波数帯域の範囲内の無線信号をフィルタリングするバンドパスフィルタと
を備える装置であって、前記バンドパスフィルタはマイクロメカニカル共振器を備え、前記マイクロメカニカル共振器は：
前記アンテナから無線信号を受け取る第１の入力電極及び第２の入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換する、圧電特性を有するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための誘電体サポート素子と；
を備え、
さらに前記装置は、前記マイクロメカニカル共振器の共振周波数を前記選択された周波数帯域に合わせるようにチューニングするバイアス電圧を、前記マイクロメカニカル共振器に提供するように構成される、
装置が提供される。
【図１】
2016517652.tif 000005
【図２】
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【図３】
2016517652.tif 000007
【図４ａ】
2016517652.tif 000008
【図４ｂ−４ｃ】
2016517652.tif 000009
【図４ｄ−４ｅ】
2016517652.tif 000010
【図５ａ】
2016517652.tif 000011
【図５ｂ】
2016517652.tif 000012
【図６ａ】
2016517652.tif 000013
【図６ｂ】
2016517652.tif 000014
【図７ａ】
2016517652.tif 000015
【図７ｂ】
2016517652.tif 000016
【図８ａ】
2016517652.tif 000017
【図８ｂ】
2016517652.tif 000018
【図８ｃ】
2016517652.tif 000019
【図８ｄ】
2016517652.tif 000020
【図９ａ】
2016517652.tif 000021
【図９ｂ】
2016517652.tif 000022
【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月4日(2016.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信する少なくとも１つの入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子と；
を備え、
前記グラフェン箔は圧電特性を有する、
デバイス。
【請求項２】
第１の入力電極及び第２の入力電極を備え、前記グラフェン箔は、前記第１の入力電極と前記第２の入力電極との間の無線信号によって生じる電界を力学的エネルギーに変換するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの誘電体サポート素子は、前記第１の入力電極と前記グラフェン箔との間に配置され、別の誘電体サポート素子が、前記第２の入力電極と前記グラフェン箔との間に配置される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記誘電体サポート素子は、前記グラフェン箔に圧力をかけるように構成される、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの入力電極は更に、前記デバイスの共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取るように構成される、請求項１から４の何れかに記載のデバイス。
【請求項６】
前記デバイスの共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取る少なくとも１つのバイアス電極を更に備える、請求項１から４の何れかに記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極は、前記誘電体サポート素子から離隔している、請求項２に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の入力電極及び前記第２の入力電極は、前記デバイスの共振周波数をチューニングするバイアス電圧を受け取るように構成される、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記デバイスの共振周波数に近い周波数を持つ無線信号のみを力学的エネルギーに変換するように構成される、請求項１から８の何れかに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記力学的エネルギーの少なくとも一部を電気信号に変換し、前記電気信号を出力する、少なくとも１つの出力電極を更に備える、請求項１から９の何れかに記載のデバイス。
【請求項１１】
第１の出力電極及び第２の出力電極を備え、前記グラフェン箔は、前記力学的エネルギーを、前記第１の出力電極と前記第２の出力電極との間の電界に変換するように構成される、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
無線信号を力学的エネルギーに変換するときに前記グラフェン箔が前記電極に触れないようにするために、前記グラフェン箔と前記電極との間に誘電体シールドを更に備える、請求項１から１０の何れかに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記グラフェン箔の２つの相対する端に誘電体サポート素子の組を備え、前記グラフェン箔は、前記誘電体サポート素子の組の間の領域では支えられていない、請求項１から１２の何れかに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記グラフェン箔の一方の端にのみ前記誘電体サポート素子を備え、前記グラフェン箔のもう一方の端は支えられていない、請求項１から１２の何れかに記載のデバイス。
【請求項１５】
特定の次元における前記グラフェン箔の形状は、次の形状：
四角形；
円形；
リング形、
の１つである、請求項１から１４の何れかに記載のデバイス。
【請求項１６】
受信する周波数帯域を選択する制御要素と；
無線信号を受信するアンテナと；
後段の処理で前記選択された周波数帯域の範囲内の無線信号をフィルタリングするバンドパスフィルタと
を備える装置であって、前記バンドパスフィルタはマイクロメカニカル共振器を備え、前記マイクロメカニカル共振器は：
前記アンテナから前記無線信号を受け取る少なくとも１つの入力電極と；
前記無線信号の少なくとも一部を力学的エネルギーに変換する、圧電特性を有するグラフェン箔と；
前記グラフェン箔を支え、前記少なくとも１つの入力電極と前記グラフェン箔とを離隔するための、少なくとも１つの誘電体サポート素子と；
を備え、
さらに前記装置は、前記マイクロメカニカル共振器の共振周波数を前記選択された周波数帯域に合わせるようにチューニングするバイアス電圧を、前記マイクロメカニカル共振器に提供するように構成される、
装置。
【国際調査報告】
2016517652.tif 000024
2016517652.tif 000025
2016517652.tif 000026
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