H - Electricity – 01 – G
Patent
H - Electricity
01
G
H01G 5/04 (2006.01) B81B 3/00 (2006.01)
Patent
CA 2403052
A high-Q micromechanical device such as a capacitor and method of tuning same by electrostatically moving the capacitor's dielectric are provided. The high- Q, tunable, micromechanical capacitor is realized using an IC-compatible, electroplated-metal, surface-micromachining technology and demonstrates quality (Q) factors in excess of 290 the highest reported to date for on-chip tunable capacitors at frequencies near 1 GHz. When combined with on-chip (or off-chip) high-Q inductors, these tunable capacitors are expected to be useful for not only low-phase noise integrated VCO applications, but also for tunable, low-loss, RF filters and tunable matching networks, both key functions capable of enhancing the multi-band programmability of wireless communication handsets. The key feature in this design that makes possible such high on-chip-Q is the method for capacitive tuning, which is based on moving the dielectric between the capacitor plates, rather than moving the plates themselves, as done in previous designs. One versions of the design achieves a measured Q of 291 at 1 GHz (C=1.21pF) with a tuning range of 7.7 % over 10V of control voltage and an expected self-resonant frequency (SRF) of 19 GHz. In another version of the design, with a wider tuning range of 40 % over 10V, a Q of 218 is achieved at 1 GHz (C=1.14pF).
L'invention concerne un dispositif micromécanique à coefficient <I>Q </I>élevé, tel qu'un condensateur, et un procédé de réglage de ce dispositif au moyen du déplacement électrostatique du diélectrique du condensateur. Ce condensateur micromécanique réglable à coefficient <I>Q</I> élevé est réalisé au moyen d'une technologie de micro-usinage de surface à plaque électrolysée compatible IC, et présente des facteurs de qualité (<I>Q-</I>) supérieurs à 290, qui est la valeur la plus élevée relevée jusqu'à ce jour pour des condensateurs réglables sur puce à des fréquences proches de 1GHz. Lorsque ces condensateurs réglables sont combinés avec des inducteurs à coefficient <I>Q</I> élevé sur puce (ou hors puce), ils peuvent s'avérer utiles non seulement pour des applications VCO intégrées à faible bruit de phase, mais aussi pour des filtres RF réglables à faible perte et des réseaux de correspondance réglables, les deux fonctions clés pouvant améliorer la programmabilité multibandes des combinés de communications sans fil. La caractéristique clé de cette conception, qui permet d'obtenir un tel coefficient <I>Q</I> sur puce élevé, est le procédé de réglage capacitif, qui est basé sur le déplacement du diélectrique entre les plaques du condensateur, plutôt que sur le déplacement des plaques elles-mêmes, comme c'était le cas pour les conceptions précédentes. Dans un mode de réalisation, on obtient un coefficient <I>Q </I>mesuré de 291 à 1GHz (C=1,21pF) avec une gamme de réglage de 7,7 % sur 10V de tension de commande et une fréquence propre attendue de 19 GHz. Dans un autre mode de réalisation, on obtient, pour une gamme de réglage plus large de 40 % sur 10V, un coefficient <I>Q</I> de 218 à 1 GHz (C=1,14pF).
Nguyen Clark T. C.
Yoon Jun-Bo
Smart & Biggar
The Regents Of The University Of Michigan
LandOfFree
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