Conmutador de punto de cruce MEMS de RF y matriz de conmutador de punto de cruce que comprende conmutadores de punto de cruce MEMS de RF.

Conmutador de punto de cruce MEMS de RF (1) que comprende una primera línea de transmisión (10) y unasegunda línea de transmisión (11) que cruza la primera línea de transmisión,

en el que la primera línea detransmisión (10) comprende dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101), caracterizado porquecomprende además un elemento de conmutador (12) que conecta eléctricamente permanentemente dichas dospartes de línea de transmisión separadas (100, 101), en el que la segunda línea de transmisión (11) cruza la primeralínea de transmisión (10) entre las dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101), comprendiendo ademásel conmutador de punto de cruce MEMS de RF (1) unos medios de accionamiento (121) para accionar el elementode conmutador (12) por lo menos entre una primera posición, en la que el elemento de conmutador (12) conectaeléctricamente dichas dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101) de la primera línea de transmisión(10) y la primera (10) y la segunda (11) líneas de transmisión están eléctricamente desconectadas, y una segundaposición, en la que el elemento de conmutador (12) conecta eléctricamente dichas dos partes de línea detransmisión separadas (100, 101) de la primera línea de transmisión (10) y conecta eléctricamente asimismo las doslíneas de transmisión (10, 11) entre sí.

Conmutador de punto de cruce MEMS de RF y matriz de conmutador de punto de cruce que comprende conmutadores de punto de cruce MEMS de RF 5

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de los sistemas microelectromecánicos (MEMS) de radiofrecuencia (RF) . En este campo, la presente invención se refiere a un nuevo conmutador de punto de cruce MEMS de RF y a una 10 nueva matriz MxN de conmutadores de punto de cruce que comprende varios conmutadores de punto de cruce, siendo M el número de líneas de transmisión de las filas y N es el número de líneas de transmisión de las columnas.

Técnica anterior

El encaminamiento de señales de RF puede realizarse mediante una matriz de conmutadores de punto de cruce MEMS de RF que está adaptada para correlacionar, por ejemplo, M puertas de entrada de señal con N puertas de salida de señal. Una matriz MxN de conmutadores de punto de cruce comprende M líneas de transmisión de fila (o columna) que forman las puertas de entrada de la señal y N líneas de transmisión de columna (o fila) que cruzan transversalmente las líneas de transmisión de fila (o columna) y que forman las puertas de salida. Cualquier línea de transmisión de columna de la matriz puede conectarse eléctricamente a cualquier línea de transmisión de fila, simplemente haciendo conmutar al estado ON un dispositivo de punto de cruce MEMS de RF. La matriz de conmutadores de punto de cruce es una estructura simple utilizada tradicionalmente en los primeros sistemas de telefonía, y puede utilizarse ventajosamente en cualquier sistema de telecomunicación para encaminar señales de RF.

La patente US no 6.888.420 da a conocer un dispositivo de punto de cruce que comprende tres elementos de conmutación. La figura 2 representa un ejemplo de matriz de conmutadores de punto de cruce dado a conocer en dicha patente US no 6.888.420, que comprende dicho dispositivo de punto de cruce particular con tres elementos de conmutación S1, S2, S3 para cada punto de cruce.

Esta implementación de la técnica anterior adolece de los principales inconvenientes derivados del uso de tres elementos de conmutación S1, S2, S3 (figura 2) para cada punto de cruce. Cada elemento de la conmutación, cualquiera que sea su tecnología, tiene una resistencia de estado ON que es bastante baja para las tecnologías de técnica anterior. Pero haciendo referencia a la figura 2, la conexión entre la fila RFIN1 y la columna RFOUT4 alcanza un valor siete veces superior al de la resistencia ON, lo cual aumenta drásticamente la pérdida de inserción. Por otra parte, el elemento de conmutador S1 entre la línea de transmisión de la fila y la línea de transmisión de la columna aumenta perjudicialmente el volumen del dispositivo de conmutadores de punto de cruce.

Objetivo de la invención Uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar un nuevo punto de cruce de conmutación MEMS de RF para aplicaciones de matriz de conmutadores de punto de cruce o similares, permitiendo dicho punto de cruce de conmutación MEMS de RF lograr una menor pérdida de inserción para las señales de RF que se encaminan a través de una matriz de conmutadores de punto de cruce o similar. Dicho punto de cruce de conmutación MEMS de 45 RF también es compacto y permite la construcción de matrices de conmutadores de gran tamaño con un número reducido de conmutadores, lo cual, en consecuencia, simplifica el control.

Sumario de la invención 50 Este objetivo se alcanza mediante el conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la reivindicación 1.

En el conmutador de punto de cruce MEMS de RF de la presente invención, solo puede utilizarse ventajosamente un elemento de conmutación, de ahí que la pérdida de inserción para las señales de RF en aplicaciones de matriz de conmutadores se reduzca drásticamente. Además, el conmutador de punto de cruce MEMS de RF de la presente 55 invención puede construirse fácilmente en una forma más compacta que la del dispositivo de punto de cruce dado a conocer en la patente US no 6.888.420.

De forma más particular y opcional, el conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la presente invención puede comprender cualquiera de las características opcionales de las reivindicaciones 2 a 11.

La presente invención se refiere también a la matriz de conmutadores MEMS de RF que comprende varias líneas de transmisión de fila y varias líneas de transmisión de columna que cruzan las líneas de transmisión de fila, comprendiendo dicha matriz, en cada punto de cruce, un conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos Las características y ventajas de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada, proporcionada a título de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:

- la figura 1 es un ejemplo de matriz de conmutadores de punto de cruce,

- la figura 2 es un ejemplo de implementación de una matriz de conmutadores de punto de cruce dada a conocer en la técnica anterior, en particular, en la patente US no 6.888.420,

- la figura 3 es una vista superior de una primera forma de realización de un conmutador óhmico de punto de cruce MEMS de RF según la presente invención,

- la figura 4A es una vista en sección transversal del conmutador óhmico de punto de cruce MEMS de RF de la figura 3 en el plano IV-IV, cuando el conmutador se encuentra en el estado OFF,

- la figura 4B es una vista en sección transversal del conmutador óhmico de punto de cruce MEMS de RF de la figura 3 en el plano IV-IV, cuando el conmutador se encuentra en el estado ON,

- la figura 5 es una vista superior de una forma de realización de un conmutador capacitivo de punto de cruce MEMS de RF según la presente invención,

- la figura 6A es una vista en sección transversal del conmutador capacitivo de punto de cruce MEMS de RF de la figura 5 en el plano VI-VI, cuando el conmutador se encuentra en el estado OFF,

- la figura 6B es una vista en sección transversal del conmutador capacitivo de punto de cruce MEMS de RF de la figura 5 en el plano VI-VI, cuando el conmutador se encuentra en el estado OFF.

Descripción detallada Haciendo referencia a la figura 1, una matriz MxN de conmutadores de punto de cruce comprende M líneas de transmisión de fila RF-Ri que forman trayectorias de señal de RF, y N líneas de transmisión de columna RF-Cj, que cruzan las líneas de transmisión de fila y forman trayectorias de señal de RF. En cada punto de cruce de dos líneas de transmisión, la matriz comprende un conmutador de punto de cruce MEMS de RF SWi, j.

Las figuras 3, 4A y 4B representan un ejemplo de implementación de conmutador óhmico de punto de cruce MEMS de RF 1 según la presente invención, que puede utilizarse para fabricar cada conmutador de punto de cruce SWij de la matriz de conmutadores de punto de cruce de la figura 1.

Haciendo referencia a la figura 3, el conmutador de punto de cruce 1 comprende una línea de transmisión de fila 10 y una línea de transmisión de columna 11, estando adaptada cada línea de transmisión 10, 11 para transmitir una señal de RF a través del conmutador de punto de cruce 1. Cuando el conmutador de punto de cruce 1 se implementa en la matriz de la figura 1 como el conmutador de punto de cruce SWi, j, la línea de transmisión de fila 10 del conmutador de punto de cruce forma parte de las líneas de transmisión de fila RF-Ri, y la línea de transmisión de columna 11 del conmutador de punto de cruce forma parte de las líneas de transmisión de columna RF-Cj.

Dichas líneas de transmisión de fila y columna 10, 11 se forman en la superficie del sustrato S mediante tecnologías de micromecanizado convencionales (es decir, en volumen o superficie) . El sustrato S es, por ejemplo, una oblea de silicio, silicio sobre aislante, silicio sobre zafiro, arseniuro de galio, nitruro de galio, vidrio, cuarzo, alúmina o cualquier otro material utilizado para la fabricación de dispositivos semiconductores. El sustrato S, de forma adicional aunque no obligatoria, puede estar cubierto de una capa delgada de material aislante, realizada, por ejemplo, en nitruro de silicio, dióxido de silicio, óxido de aluminio o cualquier otra capa dieléctrica utilizada en la fabricación de dispositivos microelectrónicos.

La línea de transmisión de fila 10 comprende dos partes de línea de transmisión separadas 100, 101.

La línea de transmisión de columna 11 forma una trayectoria de señal de RF no interrumpida y cruza la línea de transmisión de fila 10 entre las dos partes de línea de transmisión separadas 100, 101.

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1. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF (1) que comprende una primera línea de transmisión (10) y una segunda línea de transmisión (11) que cruza la primera línea de transmisión, en el que la primera línea de 5 transmisión (10) comprende dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101) , caracterizado porque comprende además un elemento de conmutador (12) que conecta eléctricamente permanentemente dichas dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101) , en el que la segunda línea de transmisión (11) cruza la primera línea de transmisión (10) entre las dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101) , comprendiendo además el conmutador de punto de cruce MEMS de RF (1) unos medios de accionamiento (121) para accionar el elemento de conmutador (12) por lo menos entre una primera posición, en la que el elemento de conmutador (12) conecta eléctricamente dichas dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101) de la primera línea de transmisión (10) y la primera (10) y la segunda (11) líneas de transmisión están eléctricamente desconectadas, y una segunda posición, en la que el elemento de conmutador (12) conecta eléctricamente dichas dos partes de línea de transmisión separadas (100, 101) de la primera línea de transmisión (10) y conecta eléctricamente asimismo las dos líneas de transmisión (10, 11) entre sí.

2. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la reivindicación 1, en el que el elemento de conmutador (12) comprende una membrana flexible (120a) .

3. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la reivindicación 2, en el que la membrana flexible (120a) es soportada mediante por lo menos un pilar (120b) , y la membrana (120a) y dicho por lo menos un pilar (120b) forman una parte de la primera línea de transmisión (10) .

4. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la reivindicación 3, en el que la membrana flexible (120a) no está anclada y puede deslizarse libremente en relación con dicho por lo menos un pilar (120b) durante su movimiento de doblamiento.

5. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el

elemento de conmutador (12) está anclado al sustrato. 30

6. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la reivindicación 5, en el que el elemento de conmutador (12) está anclado al sustrato por ambos extremos y forma un puente.

7. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según la reivindicación 5, en el que el elemento de conmutador (12) 35 está anclado al sustrato en únicamente un extremo y forma un elemento de conmutador en voladizo.

8. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los medios de accionamiento están adaptados para doblar hacia abajo el elemento de conmutador (12) hasta un estado forzado hacia abajo correspondiente a dicha segunda posición.

9. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que los medios de accionamiento están adaptados para doblar hacia arriba el elemento de conmutador (12) hasta un estado forzado hacia arriba correspondiente a dicha primera posición.

10. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el elemento de conmutador (12) está adaptado para proporcionar un contacto óhmico con la segunda línea de transmisión (11) .

11. Conmutador de punto de cruce MEMS de RF según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el

elemento de conmutador (12) está adaptado para proporcionar un acoplamiento capacitivo con la segunda línea de transmisión (11) .

12. Matriz de conmutador MEMS de RF que comprende varias líneas de transmisión de fila (RF-Ri) y varias líneas de transmisión de columna (RF-Cj) , que cruzan las líneas de transmisión de fila, y que comprende, en cada punto de 55 cruce, un conmutador de punto de cruce MEMS de RF (SWij) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Utilización de la matriz de conmutador MEMS de RF según la reivindicación 12 para encaminar señales de RF.