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TWI508466B - 無線電路及具有該無線電路之液態微機電系統部件 - Google Patents

無線電路及具有該無線電路之液態微機電系統部件 Download PDF

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TWI508466B
TWI508466B TW102131541A TW102131541A TWI508466B TW I508466 B TWI508466 B TW I508466B TW 102131541 A TW102131541 A TW 102131541A TW 102131541 A TW102131541 A TW 102131541A TW I508466 B TWI508466 B TW I508466B
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TW
Taiwan
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circuit
liquid
droplet
channel
mems
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Application number
TW102131541A
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TW201412038A (zh
Inventor
阿瑪德雷茲 羅弗戈蘭
Original Assignee
美國博通公司
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Publication date
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Description

無線電路及具有該無線電路之液態微機電系統部件
本發明總體上涉及無線電通訊，更具體地，涉及利用一個或多個液態MEMS部件的無線通訊設備。
射頻(RF)通訊設備按照一個或多個通訊協議或標準來有助於在一個或多個頻帶中進行無線通訊是衆所周知的。為了適應多種通訊協議或標準，RF通訊設備包括RF通訊設備的每個部(例如，基頻處理，RF接收器，RF發射器，天線介面)的多種版本(每種用於一個協議)和/或包括可編程部。例如，RF通訊設備可以包括可編程基頻部，多個RF接收器部，多個RF發射器部，以及可編程天線介面。
為了提供RF通訊設備可編程部的至少某些可編程能力，該部包括一個或多個可編程電路，其中可編程能力經由基於開關的電路元件組(例如，電容器，電感器，電阻器)實現。例如，選擇基於開關的電容器組和基於開關的電感器組的各種組合產生各種諧振電路，其能夠被用於濾波器(作為放大器中的負載等)。RF技術的新發展是使用集成電路(IC)微機電系統(MEMS)開關來提供基於開關的電路元件組的開關。
關於IC MEMS開關的問題包括最小接觸面積(這產生過熱點)，電觸點彈跳(這限制冷切換的使用)以及受限的使用壽命。針對這些問題，射頻技術的新發展是採用IC實現的液態RF MEMS開關(這也稱為電化學潤濕開關)。隨著IC製造技術的不斷發展 以及IC晶片(die)以及IC上製造的部件的尺寸降低，IC實現的液態RF MEMS開關可能具有受限的應用。
根據本發明的一個方面，提供了一種無線電電路，包括：前端模組，實現在至少一個集成電路(IC)晶片上，所述前端模組包括可變電路，其中，所述可變電路是可調整的以針對所述無線電電路的給定操作情況實現所述前端模組的操作調整；板，支撑一個或多個液態微機電系統(MEMS)部件以及至少間接地支撑所述至少一個集成電路晶片；以及耦接部件，將所述一個或多個液態微機電系統部件電氣耦接至所述可變電路，其中，基於控制訊號所述一個或多個液態微機電系統部件的一個或多個特性被改變，所述改變調整所述可變電路。
優選地，無線電電路，其中，所述一個或多個液態微機電系統部件中的液態微機電系統部件包括：通道，在所述板的一個或多個層中或在第二板的一個或多個層中；所述液態微機電系統部件的一個或多個導電元件；微滴，包含在所述通道中；以及微滴致動模組，基於所述控制訊號可操作地相對於所述一個或多個導電元件改變所述微滴從而改變所述液態微機電系統部件的所述一個或多個特性。
優選地，無線電電路，其中，所述微滴致動模組包括以下各項中的至少一項：電場源；磁場源；熱源；壓縮源；以及膨脹源。
優選地，無線電電路，其中，所述微滴包括以下各項中的至少一項：導電微滴；液體絕緣微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而膨脹的膨脹液態微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而收縮的收縮液態微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而被排斥的排斥液態微滴；以及響應於所述可微滴致動模組的操作而被吸引的吸引液態微滴。
優選地，無線電電路，其中，所述通道包括以下各項中的至 少一項：在所述通道的至少一個內表面上的導電塗層；在所述通道的一個或多個內表面上的絕緣塗層；以及在所述板的另一個層中的蓋子。
優選地，無線電電路，其中，所述液態微機電系統部件進一步包括：在所述通道內的氣體，其中，在所述微滴致動模組操作時所述氣體有助於改變所述微滴。
優選地，無線電電路，其中，所述板包括以下各項中的至少一項：印刷電路板(PCB)；集成電路(IC)封裝基板；PCB或IC封裝基板的重分布層(RDL)。
優選地，無線電電路，其中，所述前端模組包括以下各項中的至少一項：包括功率放大器可變電路的功率放大器(PA)；包括接收器-發射器可變電路的接收器-發射器(RX-TX)隔離模組；包括濾波可變電路的射頻(RF)濾波器；包括天線調諧單元可變電路的天線調諧單元(ATU)；以及頻帶(FB)開關，其中，所述可變電路包括以下各項之一：所述功率放大器可變電路、所述接收器-發射器可變電路、所述濾波可變電路以及所述天線調諧單元可變電路，以及其中，所述前端模組的操作調整包括以下各項之一：模式選擇、天線調諧單元調諧、接收器-發射器隔離調諧、射頻濾波器調諧、以及功率放大器配置。
優選地，無線電電路，其中，所述液態微機電系統部件包括以下各項中的至少一項：液態微機電系統開關；液態微機電系統電容器；液態微機電系統電感器；以及液態微機電系統電阻器。
優選地，無線電電路，其中，所述耦接部件包括以下各項中的至少一項：有線連接；成對的無線發射器和接收器；以及插入機構基板。
根據本發明的另一方面，提供了一種連同集成電路(IC)晶片使用的液態微機電系統(MEMS)部件，所述液態微機電系統(MEMS)部件包括：通道；一個或多個導電元件，被定位為鄰近 所述通道；微滴，包含在所述通道中；以及微滴致動模組，基於所述控制訊號，所述微滴致動模組可操作地相對於所述一個或多個導電元件改變所述微滴從而改變所述液態微機電系統部件的一個或多個特性；以及板，支撑所述通道並且支撑所述集成電路晶片。
優選地，液態微機電系統部件，其中，所述微滴致動模組包括以下各項中的至少一項：電場源；磁場源；熱源；壓縮源；以及膨脹源。
優選地，液態微機電系統部件，其中，所述微滴包括以下各項中的至少一項：導電微滴；液體絕緣微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而膨脹的膨脹液態微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而收縮的收縮液態微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而被排斥的排斥液態微滴；以及響應於所述可微滴致動模組的操作而被吸引的吸引液態微滴。
優選地，液態微機電系統部件，其中，所述通道包括以下各項中的至少一項：在所述通道的至少一個內表面上的導電塗層；在所述通道的一個或多個內表面上的絕緣塗層；以及在所述板的另一個層中的蓋子。
優選地，液態微機電系統部件，其中，所述板包括以下各項中的至少一項：印刷電路板(PCB)；集成電路(IC)封裝基板；PCB或IC封裝基板的重分布層(RDL)。
優選地，液態微機電系統部件，進一步包括：耦接部件，將所述液態微機電系統部件電氣耦接至所述集成電路晶片，其中所述耦接部件包括以下各項中的至少一項：有線連接；成對的無線發射器和接收器；及插入機構基板。
根據本發明的又一方面，一種無線電電路，包括：雙工器，其中，所述雙工器的第一連接用於耦接至天線；功率放大器，可操作地耦接至所述雙工器的第二連接；公共模式感測電路，可操 作地耦接至所述雙工器的第三連接和第四連接；以及平衡網路，可操作地耦接至所述雙工器的第五連接，其中，所述平衡網路包括液態微機電系統(MEMS)部件，其中，所述微機電系統部件基於控制訊號而改變，以便調整所述平衡網路的一個或多個特性，使得所述雙工器被調諧以改善經由所述天線收發的入站射頻(RF)訊號與出站射頻訊號之間的隔離，其中，所述液態微機電系統部件包括：通道；一個或多個導電元件，被定位為鄰近所述通道；微滴，包含在所述通道中；以及微滴致動模組，基於所述控制訊號，所述微滴致動模組可操作地相對於所述一個或多個導電元件改變所述微滴從而改變所述液態微機電系統部件的一個或多個特性；以及板，支撑所述通道並且支撑至少包括所述公共模式感測電路的集成電路(IC)晶片。
優選地，無線電電路，進一步包括：檢測器，可操作地基於所述公共模式感測電路的輸出來產生公共模式誤差訊號；調諧引擎，基於所述公共模式誤差訊號生成所述控制訊號；低噪聲放大器，耦接至所述雙工器的所述第三連接和第四連接；以及天線調諧單元(ATU)，耦接至所述雙工器的所述第一連接。
優選地，無線電電路，其中，所述平衡網路包括以下各項中的至少一項：小訊號平衡網路，包括多個液態微機電系統開關，其中，所述多個液態微機電系統開關包括液態微機電系統部件；以及大訊號平衡網路，包括電阻-電感-電容(RLC)網路和多個液態微機電系統開關。
優選地，無線電電路，其中，所述平衡網路包括：一個或多個液態微機電系統電阻器；一個或多個液態微機電系統電容器；以及一個或多個液態微機電系統電感器，耦接至所述一個或多個液態微機電系統電阻器和所述一個或多個液態微機電系統電容器以便產生電阻-電感-電容(RLC)網路，其中，所述一個或多個液態微機電系統電阻器、所述一個或多個液態微機電系統電容器和 所述一個或多個液態微機電系統電感器包括所述液態微機電系統部件。
10‧‧‧無線電電路
12‧‧‧前端模組
14‧‧‧IC
16‧‧‧板
18‧‧‧液態MEMS部件
20‧‧‧耦接部件
22‧‧‧可變電路
24‧‧‧控制訊號
30‧‧‧功率放大器(PA)
32‧‧‧功率放大器(PA)
34‧‧‧RF濾波器
36‧‧‧RF濾波器
38‧‧‧RX TX隔離模組
40‧‧‧RX TX隔離模組
42‧‧‧天線調諧單元(ATU)
44‧‧‧天線調諧單元(ATU)
46‧‧‧頻帶(FB)開關
50‧‧‧液態MEMS開關
52‧‧‧電路元件
54‧‧‧電路元件
58‧‧‧電路元件
60‧‧‧電路元件
70‧‧‧通道
72‧‧‧微滴
74‧‧‧導電元件
76‧‧‧導電元件
78‧‧‧微滴致動模組
80‧‧‧力
90‧‧‧微滴
92‧‧‧電場和/或磁場源
94‧‧‧電觸點
96‧‧‧產生的場
100‧‧‧電介質微滴
102‧‧‧電容板
104‧‧‧電容板
110‧‧‧鐵氧體微滴
112‧‧‧繞組
114‧‧‧繞組
120‧‧‧阻抗微滴
122‧‧‧電觸點
124‧‧‧電觸點
132‧‧‧無線收發器(XCVR)
140‧‧‧板插入機構
150‧‧‧前端模組
152‧‧‧平衡網路
154‧‧‧雙工器
156‧‧‧公共模式感測電路
158‧‧‧檢測器
160‧‧‧板插入結構
162‧‧‧調諧引擎
圖1是根據本發明的無線電電路的實施方式的示意性框圖；圖2是根據本發明的前端模組的實施方式的示意性框圖；圖3是根據本發明的天線調諧單元的實施方式的示意性框圖；圖4是根據本發明的功率放大器的實施方式的示意性框圖；圖5是根據本發明的濾波器的實施方式的示意性框圖；圖6是根據本發明的開關電路元件組的實施方式的示意性框圖；圖7是根據本發明的液態微機電系統(MEMS)部件的實施方式的示意性框圖；圖8和圖9是根據本發明的液態MEMS開關的實施方式的示意性框圖；圖10是根據本發明的液態MEMS電容器的實施方式的示意性框圖；圖11是根據本發明的液態MEMS電感器或變壓器的實施方式的示意性框圖；圖12是根據本發明的液態MEMS電阻器的實施方式的示意性框圖；圖13是根據本發明的無線電電路的另一個實施方式的示意性框圖；圖14是根據本發明的無線電電路的另一個實施方式的示意性框圖；圖15是根據本發明的無線電電路的另一個實施方式的示意性框圖；圖16是根據本發明的前端模組的另一個實施方式的示意性框圖； 圖17是根據本發明的平衡網路的實施方式的示意性框圖；圖18是根據本發明的平衡網路的另一個實施方式的示意性框圖；以及圖19是根據本發明的平衡網路的另一個實施方式的示意性框圖。
圖1是可用於便攜式計算通訊設備中的無線電電路10的實施方式的示意性框圖。便攜式計算通訊設備可以是人攜帶在身上、可以至少部分由電池供電的任何設備，包括無線電收發器(例如，射頻(RF)和/或毫米波(MMW))，並且執行一個或多個軟體應用程序。例如，便攜式計算通訊設備可以是蜂窩電話，筆記型電腦，個人數位助理，視頻遊戲機，視頻遊戲播放器，個人娛樂單元，平板電腦等。
如圖所示，無線電電路10包括集成電路(IC)14，板16，以及耦接部件20。集成電路14包括一個或多個晶片(dies)，在其上實現前端模組12。前端模組12包括至少一個可變電路22。板16至少間接地支持IC 14，並且包括一個或多個液態微機電系統(MEMS)部件。
在操作的示例中，前端模組12耦接至可包括一個或多個天線、天線陣列等的天線結構(未示出)。前端模組12還被耦接至便攜式計算通訊設備的接收器部(未示出)以及便攜式計算通訊設備的發射器部(未示出)。對於無線電電路10的給定操作條件，經由控制訊號24改變液態MEMS部件的一個或多個特性。通過改變液態MEMS部件，可變電路22被調整，這調整了前端模組12的操作。
作為更具體的示例，無線電電路10的操作條件是模式改變(例如，從根據一種無線通訊協議的一操作模式改變至根據另一無線通訊協議的另一操作模式)。在該具體示例中，操作的頻帶從一個 頻帶改變至另一個；因此，前端模組的功能被從一個頻帶調整到另一個。這樣的調整包括但不限於以下一個或多個，改變前端模組12的阻抗匹配能力、改變接收-發射隔離能力以及改變天線調諧特性。
為了有助於前端模組12的操作調整(例如，改變以下各項中的一個或多個：模式選擇、ATU調諧、RX-TX隔離調諧、RF濾波器調諧、以及PA配置)，經由控制訊號24通過改變液態MEMS部件(其可以是開關，電容器，電感器，變壓器，電阻器等)的特性來調整可變電路22的操作。例如，可以通過改變液態MEMS部件18的特性(其中，特性包括開/關狀態、阻抗、電容、電感、電阻等中的一個或多個)來改變可變電路22的增益、操作頻帶、頻寬、屏蔽器抑制(blocker rejection)、信噪比、訊號干擾比、阻抗、電感和/或電容。需要注意的是，可變電路22可以是功率放大器，RF濾波器，接收-發射(RX-TX)隔離模組，天線調諧單元(ATU)，頻帶(FB)選擇開關，和/或其部件。
無線電電路10的操作條件的其他示例包括但不限於：半雙工通訊，全雙工通訊，公共接收-發射通道通訊，接收通道選擇，發射通道選擇等。對於這些操作條件中的每個，將控制訊號24提供給液態MEMS部件18以改變其特性，這調整可變電路22的操作，這轉而調整前端模組12的操作。
不管無線電電路10所執行的具體操作條件如何，液態MEMS部件18由板16支持，該板可以是印刷電路板(PCB)，集成電路(IC)封裝基板，PCB或IC封裝基板的重分布層(RDL)等。液態MEMS部件18可以被製造到板16中，或者是嵌入板16中的單獨部件。通過將液態MEMS部件18實現在板16上而不是IC 14上，液態MEMS部件18的大小可以比實現在IC上的相應部件大數十倍、數百倍、或數千倍，這允許在IC(尤其是利用較新的IC製造工藝)上實現是不切實際或近乎不可能的部件可以很容易在 板上實現。需要注意的是，前端模組12的大部分部件實現在芯片上(即，IC 14的一個或多個晶片上)。
圖2是前端模組12的實施方式的示意性框圖，該前端模組12包括一個或多個功率放大器(PA)30，32，一個或多個RF濾波器34，36，一個或多個RX TX隔離模組38，40，一個或多個天線調諧單元(ATU)42，44，並且可以進一步包括頻帶(FB)開關46。在本示例中，前端模組12支持針對便攜式計算通訊設備的雙模式(例如，兩個不同操作頻帶)。
作為針對出站RF訊號的操作示例，PA 30，PA32之一(其包括串聯和/或並聯耦接的一個或多個功率放大器)對出站RF訊號進行放大。如果PA 30，32包括一個或多個可變電路，PA的一個或多個參數(例如，增益，線性度，頻寬，效率，噪音，輸出動態範圍，壓擺率，上升速率，穩定時間，過沖，穩定係數等)可以基於控制訊號24進行調整。例如，由於發射條件改變(例如，通道響應改變，TX單元與RX單元之間的距離改變，天線特性改變等)，處理資源判定調整PA的參數以便優化性能。這種判定可能不是孤立做出的；該判定可以考慮到前端模組的可以被調整以優化RF訊號的發射和/或接收的其他參數(例如，ATU，RX-TX隔離模組)來做出。
RF濾波器34，36(其可以是帶通濾波器，低通濾波器，陷波濾波器，或高通濾波器)對經放大的出站RF訊號進行過濾。如果RF濾波器34，36包括一個或多個可變電路，RF濾波器的一個或多個參數(例如，增益，線性度，頻寬，衰减等)可以基於控制訊號24進行調整。
RX-TX隔離模組38，40(其可以是雙工器，環行器或巴倫變壓器，或向使用共同天線的TX訊號與RX訊號之間提供隔離的其他設備)衰减經過濾的出站RF訊號。如果RX-TX隔離模組38包括一個或多個可變電路22，RX-TX隔離模組38的操作可以經由 控制訊號24進行調整。這樣的調整可以改變RX-TX隔離模組38如何衰减出站RF訊號。例如，當發射功率相對較低時，RX-TX隔離模組38可以被調整為降低其對出站RF訊號的衰减。
天線調諧單元(ATU)42，44被調諧為提供與天線的阻抗基本匹配的期望阻抗。由於進行調諧，ATU42，44向天線提供衰减的TX訊號以供發射。需要注意的是，ATU可以包括一個或多個被連續或周期性地調整以跟踪天線的阻抗變化的可變電路22。例如，基頻處理單元和/或處理模組可以檢測天線阻抗的變化，進而基於檢測到的變化，向ATU42，44提供控制訊號24，使得其相應改變其阻抗。針對接收的入站RF訊號執行類似但反向的處理。
圖3是天線調諧單元42，44的實施方式的示意性框圖，該天線調諧單元包括一個或多個可變電阻器(R1和R2)，一個或多個可變電容器(C1和C2)，以及可變電感器(L)。一個或多個部件(例如，電阻器，電容器，電感器)可以經由控制訊號24進行改變。可變部件中的每個可以被實現為可變液態MEMS部件(如圖10至圖12所示)和/或實現為開關電路元件組(如圖6所示)。該開關電路元件組包括在IC 14上的電路元件(例如，電阻器，電容器，電感器)和板16上的液態MEMS開關。需要注意的是，ATU42，44的一個或多個部件(例如，電阻器，電容器，電感器)可以是固定值的部件(例如，固定的電阻器，固定的電容器，和/或固定的電感器)。
圖4示出功率放大器30，32的實施方式的示意性框圖，該功率放大器包括一對輸入電晶體(T1和T2)，電流源(I)，以及一對負載，各個負載包括一個或多個可變電容器(C1，C2)，以及一個或多個可變電感器(L1，L2)。一個或多個部件(例如，電容器，電感器)可以經由控制訊號24而改變。可變部件中的每個可以實現為可變液態MEMS部件(如圖10至圖11所示)和/或實現為開關電路元件組(如圖6所示)。該開關電路元件組包括在IC 14上 的電路元件(例如，電容器，電感器)和板16上的液態MEMS開關。需要注意的是，PA 30，32的一個或多個部件(例如，電容器，電感器)可以是固定值的部件(例如，固定的電容器，和/或固定的電感器)。
圖5是RF濾波器34，36或其一部分的實施方式的示意性框圖，該RF濾波器包括一個或多個可變電容器(C1，C2)，以及一個或多個可變電感器(L)。一個或多個部件(例如，電容器，電感器)可以經由控制訊號24而改變。可變部件中的每個可以被實現為可變液態MEMS部件(如圖10至圖11所示)和/或實現為開關電路元件組(如圖6所示)。開關電路元件組包括在IC14上的電路元件(例如，電容器，電感器)和板16上的液態MEMS開關。需要注意的是，RF濾波器34，36的一個或多個部件(例如，電容器，電感器)可以是固定值的部件(例如，固定的電容器，和/或固定的電感器)。
圖6是開關電路元件組的實施方式的示意性框圖，該開關電路元件組包括多個電路元件52至60以及多個液態MEMS開關50。液態MEMS開關50在板16上，以及多個電路元件52至60中的至少大多數實現在IC 14上。需要注意的是，電路元件52至60中的一個或多個可以是可變的液態MEMS部件。在該實例中，可變液態MEMS部件在板16上，這為電路元件組提供更大範圍的可編程性。需要注意的是，電路元件(例如，電阻器，電容器，或電感器)中的每個可以具有相同值(例如，相同阻抗，相同電容，或相同電感)，可以具有不同值或其組合。
圖7是液態微機電系統(MEMS)部件18的實施方式的示意性框圖，該液態微機電系統部件由板16的一個或多個層支持(例如，被製造或嵌入在板16中)。液態MEMS部件18包括通道70，一個或多個導電元件74至76，微滴72，以及微滴致動模組(droplet activating module)78。通道70處於板16的一個或多個層中，或 處於隨後被嵌入板16中的另一板的一個或多個層中。微滴72包含在通道70中。
在操作示例中，微滴致動模組78基於控制訊號來施加力80，以便相對於一個或多個導電元件74至76來更改微滴72，從而改變液態MEMS部件18的一個或多個特性。例如，微滴致動模組78可以是將力80施加至微滴72以對微滴72進行致動、變更、移動、壓縮、膨脹等從而有助於液態MEMS部件18的特性改變的電場源，磁場源，熱源，壓縮源，和/或膨脹源(例如，電場，磁場，熱度，壓縮等)。需要注意的是，微滴70可以是一個或多個導電微滴(例如，水銀或其他金屬或在室溫時是液態的導電物質)，液態絕緣微滴，響應於微滴致動模組的力而膨脹的膨脹液態微滴，響應於微滴致動模組的力而收縮的收縮液態微滴，響應於微滴致動模組的力而排斥的排斥液態微滴，以及可操作響應於微滴致動模組的力而吸引的吸引液態微滴。
在本實施方式的進一步或另一個實施方式中，通道70可以包括在通道至少一個內表面上的導電塗層，可以包括在通道的一個或多個內表面上的絕緣塗層，和/或可以包括在該板的另一個層中的蓋子。此外，液態MEMS部件18可以包括在通道70內的氣體(空氣，氣體混合物，惰性氣體(inert gas)，惰性氣體(noble gas)等)，其中當微滴致動模組78可操作時，該氣體有助於改變微滴70。
圖8和9是示出液態MEMS開關的實施方式的示意性框圖，該液態MEMS開關包括通道70，微滴90，電觸點94，以及電場和/或磁場源92。微滴90是導電的，其形狀隨著由電場和/或磁場源92產生的場96(電場和/或磁場)的存在而改變。例如，隨著施加最小場，微滴90不與一個或多個電觸點94接觸。因此，開關被斷開。當足夠大(或有效)的場96被施加時，微滴90的形狀改變，導致其接觸電觸點94。因此，開關閉合。電場和/或磁場 源92生成場96，作為對控制訊號24的響應。
圖10是示出液態MEMS電容器的實施方式的示意性框圖，該液態MEMS電容器包括通道70，電介質微滴100，電容板102，104，以及微滴致動模組78。微滴100是電介質摻雜溶液(例如，具有電介質顆粒的液體)，並且其形狀隨著力80(電場，磁場，壓縮，致動等)的存在而改變。例如，隨著施加最小力，微滴100處於收縮形狀，這提供電容器的第一介電性能。當足夠大(或有效)的力80被施加時，微滴100的形狀改變，這改變電容器的介電性能。需要注意的是，電容器的電容是C=εr ε0 (A/d)，其中，C是電容，A是兩個板重疊的面積，ε r 是板之間材料的相對靜態電容率(例如，介電常數)，以及d是兩個板之間的距離。因此，通過改變介電性能，介電常數被改變，這成比例地改變電容。
圖11是示出液態MEMS電感器或變壓器的實施方式的示意性框圖，該液態MEMS電感器或變壓器包括通道70，鐵氧體微滴110，一個或多個繞組112，114(例如，一個繞組用於電感器，串聯或並聯的兩個繞組用於電感器，兩個繞組用於變壓器)，以及微滴致動模組78。微滴110是鐵氧體摻雜的溶液(例如，具有鐵氧體顆粒的液體)，並且其形狀隨著力80(電場，磁場，壓縮，致動等)的存在而改變。例如，隨著施加最小力，微滴110處於收縮形狀，這提供電感器或變壓器的第一磁心特性。當足夠大(或有效)的力80被施加時，微滴110的形狀改變，這改變電感器或變壓器的磁心特性。需要注意的是，對於螺線管電感器，電感是L=μ0 μr N2(A/l)，其中L是電感，μ 0 是磁常數，μ r 是螺線管內材料的相對磁導率，N是匝數，A是螺線管的橫截面積，以及l是繞組長度。因此，通過改變磁部件的磁心特性(例如，相對磁導率)，其電感被改變。
圖12是示出液態MEMS電阻器的實施方式的示意性框圖，該液態MEMS電阻器包括通道70，阻抗微滴120，電觸點122，124， 以及微滴致動模組78。微滴120是阻抗摻雜溶液(例如，具有導電顆粒的液體)，並且其形狀隨著力80(電場，磁場，壓縮，致動等)的存在而改變。例如，隨著施加最小力，微滴120處於收縮形狀，這提供電阻器的第一阻抗特性。當足夠大(或有效)的力80被施加時，微滴120的形狀改變，這改變電阻器的阻抗特性。需要注意的是，電阻R=ρ(l/A)，其中，ρ是材料的電阻率，l是導電材料的長度，以及A是導電材料的橫截面積。因此，通過改變電阻率，電阻器的阻抗被改變。
圖13是示出無線電電路10的另一個實施方式的示意性框圖，該無線電電路10包括經由有線連接130耦接至前端模組的可變電路22的液態MEMS部件18。有線連接130可以是板16上的一個或多個被焊接到IC 14的一個或多個引腳的跡線，IC上的球栅陣列以及板16上相應的配合件等。
圖14是示出無線電電路10的另一個實施方式的示意性框圖，該無線電電路包括經由無線連接耦接到前端模組的可變電路22的液態MEMS部件18。為了無線通訊，液態MEMS部件18和可變電路22被耦接至無線收發器(XCVR)132。
圖15是示出無線電電路10的另一個實施方式的示意性框圖，該無線電電路包括經由板插入機構140被耦接到前端模組的可變電路22的液態MEMS部件18。如圖所示，一個或多個IC電路晶片14被耦接至板插入機構140(其被耦接至板16)。板插入機構140可以包括一個或多個液態MEMS部件，以及包括電氣連接到晶片14和板16。需要注意的是，板插入結構160可以是由板16相同的材料製成或由不同的板材料製成。
圖16是示出前端模組150的另一個實施方式的示意性框圖，該前端模組包括功率放大器模組(PA)30，ATU 42，雙工器154(提供RX TX隔離)，平衡網路152，公共模式(CM)感測電路156，檢測器158，調諧引擎162，並且可以進一步包括低噪聲放 大器(LNA)160。雙工器154包括變壓器(或諸如頻率選擇性雙工器和/或電平衡雙工器的其他結構)，以及平衡網路152包括至少一個可變電阻器和至少一個可變電容器，其可以用一個或多個MEMS開關、液態MEMS電容器、液態MEMS電感器等實現(例如，如圖6和圖8至圖11中的一個或多個所示)。公共模式感測電路156包括跨變壓器次級耦接的一對電阻器。
在操作示例中，PA 30向變壓器154的雙繞組初級的中心抽頭提供出站RF訊號。出站RF訊號的電流與天線和平衡網路152之間的阻抗差成正比地在兩個繞組之間被劃分。如果平衡網路152的阻抗大體上匹配天線的阻抗，則電流在兩個繞組之間被均分。
通過如圖所示的繞組配置，如果初級中的電流大致匹配，它們在次級繞組中的磁場基本相互抵消。因此，次級具有出站RF訊號的大幅衰减表示。對於入站RF訊號，初級的兩個繞組生成對應於入站RF訊號的電流的磁場。在這個實例中，磁場相加，因此，在次級中產生的電流是初級中電流的兩倍(假設繞組中的每個具有相同數量的匝數)。因此，變壓器154放大入站RF訊號。
如果天線的阻抗與平衡網路152的阻抗之間存在不平衡，則出站RF訊號電流分量將存在於次級中(例如，TX泄漏)。檢測器158經由CM感測電路156檢測不平衡，並且向調諧引擎模組162提供該差異的指示。調諧引擎模組162解釋該差異，並且生成控制訊號以調整平衡網路152的阻抗。
圖17是示出平衡網路152的實施方式的示意性框圖，該平衡網路包括多個電阻器(R)，多個電容器(C)，控制模組，以及多個液態MEMS開關(L-MEMS SW)。電阻器、電容器和控制模組在IC上，開關在板上。控制模組生成控制訊號以使液態MEMS開關中所選擇的一個能夠產生所期望的小訊號平衡網路152。
圖18是示出大訊號平衡網路152的另一個實施方式的示意性框圖，該大訊號平衡網路包括RLC(電阻-電感-電容)網路，控 制模組，以及多個液態MEMS開關(L-MEMS SW)。液態MEMS開關被接通以及斷開，以便提供RLC網路的電阻器、電感器和/或電容器的不同組合，從而提供平衡網路152的期望阻抗。需要注意的是，RLC網路和控制模組在IC 14上，液態MEMS開關在板16上。
圖19是示出平衡網路152的另一個實施方式的示意性框圖，該平衡網路152包括一個或多個可變電阻器(R1和R2)，一個或多個可變電容器(C1和C2)，以及可變電感器(L)。部件(例如，電阻器，電容器，電感器)中的一個或多個可以經由控制訊號24而改變。可變部件中的每個可以被實現為可變液態MEMS部件(如圖10至12所示)和/或實現為開關電路元件組(如圖6所示)。該開關電路元件組包括在IC 14上的電路元件(例如，電阻器，電容器，電感器)以及在板16上的液態MEMS開關。需要注意的是，平衡網路152的一個或多個部件(例如，電阻器，電容器，電感器)可以是固定值的部件(例如，固定電阻器，固定電容器，和/或固定電感器)。
正如本文所採用的，術語“大體上”和“大約”為其相應的術語提供行業公認的公差和/或各項之間的相對性。這樣的行業公認公差範圍從少於百分之一到百分之五十，並且和成分值、集成電路工藝變化、溫度變化、上升和下降時間和/或熱噪音相對應，但不限於上述參數。各項之間的這種相對性範圍從很小百分比的差異到幅值差異。正如這裡所使用的，術語“可操作耦接”、“耦接”和/或“耦接”包括各項之間的直接耦接和/或經由介入各項的各項之間的間接耦接(例如，各項包括但不限於，組件，元件，電路，和/或模組)，其中，對於間接耦接，所述介入各項不修改訊號的訊息，但是可以調整其電流電平，電壓電平和/或功率電平。正如這裡進一步使用的，所述介入耦接(即，一個元件通過推理被耦接至另一個元件)包括兩個各項之間以與“耦接”方式相同 的直接和間接耦接。正如這裡進一步使用的，術語“可操作”或“可操作耦接至”指示包括一個或多個功率連接、輸入端、輸出端等的各項，以便當被激活時，執行一個或多個其相應的功能和可以進一步包括被介入耦接至一個或多個其他各項。正如這裡進一步使用的，術語“與...關聯”包括單獨各項與被嵌入在另一個各項中的一個各項的直接和/或間接耦接。正如這裡所使用的，術語“順利地比較”表示兩個或更多各項、訊號等之間的比較提供所期望的關係。例如，當所期望的關係是訊號1比訊號2具有更大的幅值，則當訊號1的幅值大於訊號2的幅值，或當訊號2的幅值小於訊號1的幅值時，順利比較可以被實現。
正如這裡所使用的，術語“處理模組”、“處理電路”和/或“處理單元”可以是單個處理設備或多個處理設備。這樣的處理設備可以是微處理器，微控制器，數位訊號處理器，微型計算機，中央處理單元，現場可編程門陣列，可編程邏輯器件，狀態機，邏輯線路，類比線路，數位線路，和/或基於線路的硬編碼和/或可操作指令操控(類比和/或數位)訊號的任何設備。處理模組、模組、處理電路和/或處理單元可以是，或進一步包括儲存器和/或集成的儲存元件，其可以是單個儲存器器件，多個儲存器器件，和/或其他處理模組、模組、處理電路和/或處理單元的嵌入式電路。這樣的儲存器器件可以是只讀儲存器，隨機存取儲存器，易失性儲存器，非易失性儲存器，靜態儲存器，動態儲存器，閃存儲存器，高速緩存儲存器，和/或儲存數位訊息的任何器件。需要注意的是，如果所述模組、模組、處理電路和/或處理單元包括不止一個處理器件，所述處理器件可以被集中定位(例如，經由有線和/或無線總線結構被直接耦接在一起)或可以分布式定位(例如，經由間接耦接，經由局域網和/或廣域網的雲端計算)。需要進一步注意的是，如果所述模組、模組、處理電路和/或處理單元經由狀態機、類比線路、數位線路和/或邏輯線路實施其一個或多個功能， 儲存器和/或儲存相應可操作指令的儲存器元件可以被嵌入在或外置於包括狀態機、類比線路、數位線路和/或邏輯線路的線路中。需要進一步指出的是，所述儲存器元件可以儲存，以及所述處理模組、模組、處理電路和/或處理單元可以執行對應於在一個或多個附圖中示出的至少某些步驟和/或功能的硬編碼和/或可操作指令。這樣的儲存器器件或儲存器元件可以被包括在製造的物品中。
借助說明具體功能及其相互關係的方法步驟，已經對本發明進行了描述。為了描述方便，這些功能塊和方法步驟的邊界和次序被隨意定義。只要這些具體功能和相互關係能夠被適當實施，可供選擇的邊界和順序可以被定義。因此，任何這樣的備選邊界或順序在本發明的申請專利範圍和精神內。進一步，為了描述方便，這些功能塊的邊界已經被隨意定義。只要某些重要功能能夠被適當實施，可供選擇的邊界可以被定義。同樣，本文的流程框圖也已經被隨意定義，以便說明某些重要功能。為了廣泛應用，流程框圖的邊界和順序可以被定義，否則，仍然執行這些重要功能。因此，這樣的功能塊和流程框圖以及順序的定義在本發明的申請專利範圍的精神和範圍內。本領域的普通技術人員還應該明白，這裡所述的功能塊以及其他說明塊、模組和組件可以如圖所示實施或被分立組件、專用集成電路、執行適當軟體的處理器或他們的組合實施。
鑒於一個或多個實施方式，本發明已經被描述，或至少部分被描述。本文所使用的本發明的實施方式是為了說明本發明及其方面、特徵、原理，和/或本發明的例子。體現本發明的物理裝置實施方式、製造物品、機器和/或過程可以包括參考本文所討論的一個或多個實施方式的方面、特徵、原理、例子。進一步地，從圖到圖，所述實施方式可以合並使用相同或不同參考數字編號的相同或類似的功能、步驟、模組，因此，所述功能、步驟、模組等可以是相同或類似的功能、步驟、模組或不同的功能、步驟、 模組。
本領域的普通技術人員應當明白，雖然在上述附圖中的電晶體被示為場效應電晶體(FET)，但是，所述電晶體可以使用任何類型的電晶體實施，所述電晶體包括但不限於，雙極型，金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，N阱電晶體，P阱電晶體，增强型，耗盡型以及零電壓閾值(VT)電晶體。
除非與特別聲明相反，本文所陳述的任意附圖中輸入到元件或所述元件輸出或所述元件之間的訊號，可以是類比的或數位的，連續時間或離散時間，單端的或差分的。例如，如果訊號路徑被示為單端的路徑，其也可以表示差分的訊號路徑。同樣，如果訊號路徑被示為差分的路徑，其也可以表示單端的訊號路徑。雖然一個或特定結構在這裡被描述，但是本領域的普通技術人員應當明白，使用未明確示出的一個或多個數據總線、元件之間的直接連接和/或其他元件之間的間接耦接的其他結構同樣可以被實施。
本文所述的術語“模組”被用於本發明的各個實施方式中。模組包括處理模組，功能塊，硬體和/或被儲存在儲存器上用於執行本文所述的一個或多個功能的軟體。需要注意的是，如果所述模組經由硬體實施，所述硬體可以單獨操作和/或結合軟體和/或固件操作。正如本文所使用的，模組可以包括一個或多個子模組，所述子模組中的每一個可以是一個或多個模組。
儘管本文已經明確描述本發明的各個功能和特徵的特定組合，不過，這些特徵和功能的其他組合同樣是可行的。本發明不受本文所公開的特定例子限制，並且明確地合並這些其他組合。
10‧‧‧無線電電路
12‧‧‧前端模組
14‧‧‧IC
16‧‧‧板
18‧‧‧液態MEMS部件
20‧‧‧耦接部件
22‧‧‧可變電路
24‧‧‧控制訊號

Claims (9)

  1. 一種無線電電路，包括：前端模組，實現在至少一個集成電路(IC)晶片上，所述前端模組包括可變電路，其中，所述可變電路是可調整的以針對所述無線電電路的給定操作情況實現所述前端模組的操作調整；板，支撑一個或多個液態微機電系統(MEMS)部件以及至少間接地支撑所述至少一個集成電路晶片，其中所述一個或多個液態微機電系統部件中的液態微機電系統部件包括：通道，在所述板的一個或多個層中或在第二板的一個或多個層中；所述液態微機電系統部件的一個或多個導電元件；微滴，包含在所述通道中；以及微滴致動模組，基於所述控制訊號可操作地相對於所述一個或多個導電元件改變所述微滴從而改變所述液態微機電系統部件的所述一個或多個特性；以及耦接部件，將所述一個或多個液態微機電系統部件電氣耦接至所述可變電路，其中，所述一個或多個液態微機電系統部件的一個或多個特性基於控制訊號被改變，所述改變調整所述可變電路。
  2. 根據請求項1所述的無線電電路，其中，所述微滴致動模組包括以下各項中的至少一項：電場源；磁場源；熱源；壓縮源；以及膨脹源。
  3. 根據請求項1所述的無線電電路，其中，所述微滴包括以下各項中的至少一項： 導電微滴；液體絕緣微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而膨脹的膨脹液態微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而收縮的收縮液態微滴；響應於所述微滴致動模組的操作而被排斥的排斥液態微滴；以及響應於所述可微滴致動模組的操作而被吸引的吸引液態微滴。
  4. 根據請求項1所述的無線電電路，其中，所述通道包括以下各項中的至少一項：在所述通道的至少一個內表面上的導電塗層；在所述通道的一個或多個內表面上的絕緣塗層；以及在所述板的另一個層中的蓋子。
  5. 根據請求項1所述的無線電電路，其中，所述液態微機電系統部件進一步包括：在所述通道內的氣體，其中，在所述微滴致動模組操作時所述氣體有助於改變所述微滴。
  6. 根據請求項1所述的無線電電路，其中，所述板包括以下各項中的至少一項：印刷電路板(PCB)；集成電路(IC)封裝基板；PCB或IC封裝基板的重分布層(RDL)。
  7. 根據請求項1所述的無線電電路，其中，所述前端模組包括以下各項中的至少一項：包括功率放大器可變電路的功率放大器(PA)；包括接收器-發射器可變電路的接收器-發射器(RX-TX)隔離模組；包括濾波可變電路的射頻(RF)濾波器； 包括天線調諧單元可變電路的天線調諧單元(ATU)；以及頻帶(FB)開關，其中，所述可變電路包括以下各項之一：所述功率放大器可變電路、所述接收器-發射器可變電路、所述濾波可變電路以及所述天線調諧單元可變電路，以及其中，所述前端模組的操作調整包括以下各項中的至少一項：模式選擇、天線調諧單元調諧、接收器-發射器隔離調諧、射頻濾波器調諧、以及功率放大器配置。
  8. 一種連同集成電路(IC)晶片使用的液態微機電系統(MEMS)部件，所述液態微機電系統(MEMS)部件包括：通道；一個或多個導電元件，被定位為鄰近所述通道；微滴，包含在所述通道中；以及微滴致動模組，基於所述控制訊號，所述微滴致動模組可操作地相對於所述一個或多個導電元件改變所述微滴從而改變所述液態微機電系統部件的一個或多個特性；以及板，支撑所述通道並且支撑所述集成電路晶片。
  9. 一種無線電電路，包括：雙工器，其中，所述雙工器的第一連接用於耦接至天線；功率放大器，可操作地耦接至所述雙工器的第二連接；公共模式感測電路，可操作地耦接至所述雙工器的第三連接和第四連接；以及平衡網路，可操作地耦接至所述雙工器的第五連接，其中，所述平衡網路包括液態微機電系統(MEMS)部件，其中，所述微機電系統部件基於控制訊號而改變，以便調整所述平衡網路的一個或多個特性，使得所述雙工器被調諧以改善經由所述天線收發的入站射頻(RF)訊號與出站射頻訊號之間的隔離，其中，所述液態微機電系統部件包括：通道； 一個或多個導電元件，被定位為鄰近所述通道；微滴，包含在所述通道中；以及微滴致動模組，基於所述控制訊號，所述微滴致動模組可操作地相對於所述一個或多個導電元件改變所述微滴從而改變所述液態微機電系統部件的一個或多個特性；以及板，支撑所述通道並且支撑至少包括所述公共模式感測電路的集成電路(IC)晶片。
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