專利名稱：使用多層帶狀線和針二極管開關(guān)元件的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣和組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定電信號傳輸路線的開關(guān)，尤其是涉及用于在電子電路組件內(nèi)確定電信號從輸入傳輸線傳輸至若干輸出傳輸線之一的路線的堵塞開關(guān)矩陣。
在電子工業(yè)中眾所周知堵塞開關(guān)矩陣，本堵塞開關(guān)矩陣按照二個方案構(gòu)成。第一方案利用運(yùn)用混合微波集成電路(HMIC)技術(shù)制造和組裝的傳輸線，方向耦合器和固態(tài)開關(guān)的正交三維結(jié)構(gòu)。第二方案利用單片微波集成電路(MMIC)技術(shù)，其中運(yùn)用半導(dǎo)體處理工藝在多層襯底(芯片)上集成交叉的，無橫斷的傳輸線，互連和開關(guān)元件。
利用MMIC技術(shù)制造的開關(guān)器件優(yōu)于依照HMIC技術(shù)制造的開關(guān)，因?yàn)镸MIC開關(guān)尺寸較小，由于較少焊接互連而可靠性改善。然而，HMIC和MMIC技術(shù)兩者均有不利之處。尤其是，HMIC技術(shù)生產(chǎn)的組件因?yàn)橛写罅亢附踊ミB而體積大，可靠性差。此外，運(yùn)用HMIC技術(shù)生產(chǎn)的開關(guān)矩陣由于組裝需要大量手工勞動而使生產(chǎn)成本較高。MMIC技術(shù)因其固有電路的復(fù)雜性，即使對于低階開關(guān)矩陣，芯片尺寸也非常大，引起芯片合格率低和因此芯片成本高，這是不實(shí)用的。最后，兩種技術(shù)均需要輸入和輸出傳輸線的編接，以供或者HMIC或者M(jìn)MIC開關(guān)器件的插入，這會增加為生產(chǎn)這種器件所需要的時間和成本。
本發(fā)明的一個目的是提供使用屏蔽帶傳輸線的堵塞開關(guān)矩陣和組件。
本發(fā)明的另一個目的是提供克服已知堵塞開關(guān)矩陣的固有缺點(diǎn)的堵塞開關(guān)矩陣和堵塞開關(guān)矩陣組件。
依照本發(fā)明的一個形式，微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件件包括至少若干輸入微波傳輸線，若干輸出微波傳輸線和若干針二極管陣列。該微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件能將具有特定波長(λ)或波長范圍的輸入信號從特定的輸入傳輸線傳輸至所選的輸出傳輸線。輸入信號的通過無需在其交叉點(diǎn)切斷任一傳輸線和插入在傳統(tǒng)的開關(guān)矩陣中所必需的一串聯(lián)開關(guān)元件即可實(shí)現(xiàn)。
微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件包括通過若干針二極管陣列使若干輸入微波傳輸線有選擇地與若干輸出微波傳輸線電耦合和去耦。若干針二極管陣列中每一個與一條輸入傳輸線和一條輸出傳輸線相連。每條輸入和輸出傳輸線最好與鄰近的各自輸入和輸出傳輸線相間隔如下 (λ)/(4·2N)式中N是正整數(shù)或零，λ是傳輸?shù)妮斎胄盘柕牟ㄩL。然而，輸入傳輸線和輸出傳輸線可以有不同的間隔(即，不同的整數(shù)N)。
在本發(fā)明的最佳形式中，每個針二極管陣列包括用于分別與對應(yīng)的輸入和輸出線相連的第一和第二連接點(diǎn)和第一和第二節(jié)點(diǎn)。特別是，每個針二極管陣列的第一和第二連接點(diǎn)分別與若干輸入微波傳輸線之一和若干輸出微波傳輸線之一相連。針二極管陣列也包括至少第一、二、三二極管，其中第一二極管的陰極和第二二極管的陽極與第一節(jié)點(diǎn)相連，第一二極管的陽極和第三二極管的陰極與第二節(jié)點(diǎn)相連，和第二二極管的陰極和第三二極管的陽極與地電位相連。針二極管陣列也包括與節(jié)點(diǎn)相連的控制線和在控制線上提供可選擇的偏壓，使每個陣列中各二極管導(dǎo)通或截止。每個針二極管陣列可以包括至少濾波裝置連接到第一節(jié)點(diǎn)和第一連接點(diǎn)之間，用于隔離從控制線來的DC電壓。
依照本發(fā)明的另一形式，微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件包括至少一塊薄襯底支持底板(也稱為第一薄片)，在底板上貼有第一傳輸線支持薄片。第一薄片包括底金屬層和頂介質(zhì)層，若干第一傳輸線埋入在頂介質(zhì)層內(nèi)。若干第一傳輸線中每條和相應(yīng)的鄰近的傳輸線相間隔如下 (λ)/(4·2A)式中λ是向開關(guān)矩陣組件提供的輸入信號波長，A是正整數(shù)或零。
貼在第一薄片的頂介質(zhì)層上是由底介質(zhì)材料層和頂金屬材料層組成的中間薄片。
該組件也包括貼在中間薄片的頂金屬層上的由介質(zhì)材料構(gòu)成的第二傳輸線支持薄片，其中第二薄片的介質(zhì)材料有若干第二傳輸線埋在其中，和彼此相間隔如下 (λ)/(4·2B)式中B是正整數(shù)或零。
在微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件中埋入有若干針二極管陣列，用從將第一傳輸線其中之一與第二傳輸線其中之一相連。該組件也包括由介質(zhì)層組成的頂蓋薄片，在介質(zhì)層上復(fù)蓋有金屬層，其中頂蓋薄片的介質(zhì)層貼在第二薄片上。微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件也可以包括在每條傳輸線附近的若干圓柱孔，孔從頂蓋薄片的金屬層至第一薄片的金屬層直穿過整個組件形成。構(gòu)成若干孔的每個的孔壁鍍以金屬，因而將頂蓋薄層的金屬層和第一薄層的金屬層電連接，從而提供每條傳輸線與鄰近傳輸線的電絕緣。
使用多層帶狀線和針二極管開關(guān)元件的微波交叉點(diǎn)開關(guān)矩陣組件的最佳形式，以及本發(fā)明的其他實(shí)施例、目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖對其圖示實(shí)施例所作的詳細(xì)說明中看得更清楚。
圖1是依照本發(fā)明構(gòu)成的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件的方塊圖。
圖2是依照本發(fā)明構(gòu)成的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣的一個形式中的一個功能方塊圖。
圖3是依照本發(fā)明構(gòu)成的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件的簡化示意圖。
圖4是依照本發(fā)明構(gòu)成的使用多層條狀線和針二極管開關(guān)元件的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件的最佳結(jié)構(gòu)的透視圖。
現(xiàn)在參閱附圖中圖1，說明依照本發(fā)明構(gòu)造的使用多層帶狀線和針二極管開關(guān)元件的微波交叉點(diǎn)阻塞開關(guān)矩陣組件的最佳形式。微波交叉點(diǎn)阻塞開關(guān)矩陣組件1設(shè)計(jì)用于使輸入微波傳輸線與輸出微波傳輸線電耦合和去耦，向無需切斷傳輸線和插入一串聯(lián)開關(guān)元件。
微波交叉點(diǎn)阻塞開關(guān)矩陣組件1基本上包括若干個(X)輸入傳輸線2，若干個(Y)輸出傳輸線4和若干個針二極管陣列6。若干個針二極管陣列中每一個不重復(fù)地與一個輸入傳輸線和一個輸出傳輸線相耦合，因此為構(gòu)造微波交叉點(diǎn)阻塞開關(guān)矩陣組件所需要的針二極管陣列的數(shù)量實(shí)質(zhì)上等于輸入傳輸線數(shù)量乘以輸出傳輸線數(shù)量。最好，在本發(fā)明中使用的傳輸線是屏蔽微波帶狀線以及諸如此類，這種類型的傳輸線要比無屏蔽的傳輸線為每條個別的帶狀線提供更高程度的電絕緣，因此所傳輸?shù)男盘枏泥徑膫鬏斁€受到電干擾的可能性減小。鄰近的輸入傳輸線當(dāng)平行對齊時最好相互間隔足夠的距離，以避免明顯的交叉耦合。同樣，鄰近的輸出傳輸線當(dāng)平行對齊時也要相互間隔足夠的距離，以避免明顯的交叉耦合。
在圖1所示本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，針二極管6在每條輸入和輸出傳輸線的交叉點(diǎn)或在其附近將每條傳輸線2耦合至每條輸出傳輸線4。如圖2所示，針二極管陣列6包括第一和第二連接點(diǎn)10，12以及第一和第二節(jié)點(diǎn)14，16。在每個交叉點(diǎn)8附近，連接點(diǎn)12與輸入傳輸線相連，和連接點(diǎn)10與輸出傳輸線相連。針二極管陣列6并不必需在輸入和輸出傳輸線的精確的交叉點(diǎn)與每條傳輸線相連。相反，針二極管陣列6的連接點(diǎn)只是需要大體上靠近輸入和輸出傳輸線的交叉點(diǎn)8即行。重要的要注意到傳輸線不再如在現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)矩陣所需那樣必需切斷，以供針二極管陣列的插入。反之，針二極管陣列通過帶接、焊接或其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ谄溥B接點(diǎn)10，12與各自傳輸線2，4相連接。
如圖2所示，每個針二極管陣列6包括至少第一、二和三個二極管18，20，22。第一個二極管18連接在輸入傳輸線2和輸出傳輸線4之間，并被加以偏而導(dǎo)通或截止，有選擇地提供這二傳輸線的互連。第二和三個二極管20，22分別連接在輸出傳輸線4和地之間和在輸入傳輸線2和地之間。第二和三個二極管中每一個被有選擇地加以偏壓而導(dǎo)通或截止，發(fā)揮可變的線終端的作用。最好，第一二極管18的陰極與第一節(jié)點(diǎn)14相連，而第一二極管的陽極與第二節(jié)點(diǎn)16相連，而且，第二二極管20的陽極與第一節(jié)點(diǎn)14相連，而第三二極管22的陰極與第二節(jié)點(diǎn)16相連。最后，第二二極管20的陰極和第三二極管22的陽極連接在地電位。當(dāng)然，應(yīng)明白，只要加以適當(dāng)?shù)钠珘海鞫O管的極性可以反接而結(jié)果相同。
每個針二極管陣列6包括分別與節(jié)點(diǎn)14，16相連的一對控制線24，26。在陣列的控制線24，26上提供可選擇的DC偏壓V(即相對于地電位的正、負(fù)或零電壓)，使陣列中所選擇的各個針二極管正偏壓(導(dǎo)通)或負(fù)偏壓(截止)。通常，在每個針二極管的控制線上提供零電壓。因此，每個針二極管陣列的二極管通常是截止的，因此在輸入和輸出傳輸線之間無連接。然而，一信號要從一輸入傳輸線供至一輸出傳線時，在連接期間供給適當(dāng)?shù)钠珘骸?br> 例如，在線26提供的正電壓至節(jié)點(diǎn)16，和同時在線24上提供的負(fù)或零電壓至節(jié)點(diǎn)14，就使互連二極管(即，第一二極管18)正偏壓(導(dǎo)通)，處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣二極管18就在它所連接的各輸入和輸出傳輸線2，4之間構(gòu)成短路，因而將二傳輸線互連，以容許輸入信號從輸入傳輸線2受那個特定的針二極管陣列6的控制傳輸至輸出傳輸線4。
或者，通過同時在控制線26加上負(fù)或零電壓和在線24加上正或零電壓，第一二極管18就反偏壓(截止)，因此二極管陣列6在該針二極管連接的各輸入和輸出傳輸線2，4之間構(gòu)成開路。在這狀態(tài)，針二極管6阻止輸入信號從輸入傳輸線2傳輸至輸出傳輸線4。
以于終端二極管(即第二和三二極管20，22)而言，控制線24上正電壓使二極管20正偏壓，和控制線24上負(fù)或零電壓使二極管20截止，而控制線26上負(fù)電壓使二極管22導(dǎo)通，和控制線26上正或零電壓使二極管22截止。
二個針二極管陣列6的終端二極管20，22(第一個位于離被開關(guān)的二個傳輸線的特定交叉點(diǎn)8沿輸入傳輸線λ/4處，第二個位于離該交叉點(diǎn)8沿輸出傳輸線λ/4處)與位于交叉點(diǎn)的針二極管陣列的互連二極管18結(jié)合一起運(yùn)行。當(dāng)在控制線24，26上給二極管18提供適當(dāng)?shù)钠珘簳r，互連二極管18就有選擇地使它所連接的輸入和輸出傳輸線2，4互連。同時，通過在第二陣列(包含第二二極管20)的控制線24上加以足夠的偏壓，在第二針二極管陣列中位于離兩傳輸線交叉點(diǎn)λ/4的與所選擇的輸出傳輸線連接的第二二極管20被正偏置。此外，通過在第三針二極管陣列(包含第三二極管)的控制線26上加以足夠的偏壓，在第三針二極管陣列中位于離交叉點(diǎn)λ/4的與所選擇的輸入傳輸線連接的第三二極管22被正偏置。這二個終端二極管20，22被正偏置，在它們各自針二極管陣列中構(gòu)成短路，但在由互連二極管18連在一起的輸入和輸出傳輸線的交叉點(diǎn)λ/4處構(gòu)成開路。因此，在各交叉點(diǎn)，從輸入傳輸線2傳輸至輸出傳輸4的信號在傳輸上遇到高阻抗和因此不順沿向下加載或衰減。
現(xiàn)在參閱圖3，說明本發(fā)明的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣如何運(yùn)行的例子。圖3畫出具有編號＃1-5的五條輸入傳輸線2和編號＃1-5的五條輸出傳輸線4的5×5堵塞開關(guān)矩陣，其中在輸入傳輸線＃5上提供輸入信號(具有波長λ或波長范圍)和此后在輸出傳輸線＃1上提供。最好，每條輸入傳輸線2與相鄰的輸入傳輸線2相離λ/16(如圖3中“a”所示)。同樣，每條輸出傳輸線4與相鄰的輸出傳輸線4相離λ/16(如圖3中“a”所示)。然而，相鄰的輸入和輸出傳輸線可以相離從以下數(shù)學(xué)關(guān)系算得的任何距離 (λ)/(4·2N)式中N是正整數(shù)或零應(yīng)注意用于推導(dǎo)輸入傳輸線2的需要間隔的整數(shù)N可以不同于用于推導(dǎo)輸出傳輸線4的間隔的整數(shù)N。如上所述，和為圖示起見，輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1為微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣的運(yùn)行例子所利用的各輸入和輸出傳輸線。
圖3的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣最好包括若干個針二極管陣列6(然而，圖示只有三個針二極管陣列28，30，32)分別不重復(fù)地將每條輸入微波傳輸2與每條輸出微波傳輸線4相連。針二極管陣列最好位于各輸入和輸出微波傳輸線的交叉點(diǎn)8或在其附近。根據(jù)所選擇的輸入傳輸線和輸出傳輸線(即，輸入微波傳輸線＃5和輸出和微波傳輸線＃1)，驅(qū)動特定針二極管陣列中特定二極管18，20，22提供信號從輸入微波傳輸線＃5傳輸至所選的輸出微波傳輸線＃1。
為了提供輸入傳輸信號從輸入傳輸線＃5至輸出傳輸線＃1，針二極管陣列28(具有第一、二、三二極管18，20，22和控制線24，26)位于輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1的交叉點(diǎn)，必須將該二極管陣列驅(qū)動，尤其是，針二極管陣列28包括連接在輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1之間的互連二極管18。有選擇地對互連二極管18加以偏壓使其導(dǎo)通或截止，以使輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1耦合和去耦。針二極管陣列28也包括分別連接在輸出傳輸線＃5和地之間和在輸入傳輸線＃1和地之間的第二和第三二極管20，22，它們有選擇地被置于導(dǎo)通或截止可作為可變的線終端。
如上所述，針二極管陣列28包括分別與節(jié)點(diǎn)14，16相連的控制線24，26。針二極管陣列28的第一、二和三二極管18，20，22通常由控制線24，26上提供的零電位使它們截止。在針二極管陣列28的控制線24，26上提供可選擇的DC偏壓V(即，相對于地電位的正，負(fù)或零電壓)，使特定二極管正偏壓(導(dǎo)通)和反偏壓(截止)。
特別是，為了驅(qū)動針二極管陣列的28中互連二極管18(第一二極管18)，在控制線26上向針二極管陣列28的節(jié)點(diǎn)16提供正電壓，和同時在線24上向針二極管陣列28的節(jié)點(diǎn)14提供負(fù)或零電壓。這樣，針二極管陣列28的互連二極管18(第一二極管18)被正偏置，因而在輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1之間構(gòu)成短路，從而將兩傳輸線互連。
除了驅(qū)動針二極管陣列28的互連晶體管(第一二極管18)以外，位于特定的輸入傳輸線2和輸出傳輸線4交叉點(diǎn)的特定終端二極管(即第二和第三二極管20，22)也必須被驅(qū)動，以適當(dāng)?shù)卮_定輸入信號從輸入傳輸線＃5至輸出傳輸線＃1的傳輸路線。特別是，位于不希望有輸入信號傳輸?shù)姆较蛏虾臀挥陔x針二極管陣列28λ/4(或其任何倍數(shù)，即3λ/4，5λ/4…)的針二極管陣列要被驅(qū)動。
如上所述和已挑選輸入信號從輸入傳輸線＃5傳輸至輸出傳輸線＃1，分別位于輸入信號不希望傳輸方向上沿輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1λ/4處的針二極管陣列30，32要被驅(qū)動，以有效地堵住輸入信號在各針二極管陣列30，32位于方向上傳輸。
位于離輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1的交叉點(diǎn)的λ/4處的針二極管30，32的終端二極管(二極管20，22)按下述方式被驅(qū)動。針二極管陣列32的控制線24上正電壓使與所選的輸出傳佃線＃1相連的第二二極管20被正偏置。此外，通過在針二極管陣列30的控制線26上提供正電壓，針二極管陣列的第三二極22被正偏置。這二個終端二極管(針二極管陣列32的第二二極管20和針二極管陣列30的第三二極管22)被正偏置，在它們各自針二極管陣列30，32中構(gòu)成短路，但在離輸入傳輸線＃5和輸出傳輸線＃1的交叉點(diǎn)λ/4處形成開路。因此，在輸入傳輸線＃5上給予的信號在輸入和輸出傳輸線上在交叉點(diǎn)處遇到高阻抗和因此不順沿向下加載或衰減。因此，輸入信號基本上從所選的輸入傳輸線完全傳至所選的輸出傳輸線，而不必使用或插入輔助開關(guān)元件。應(yīng)該注意在本發(fā)明的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件中輸入傳輸線和輸出傳輸線的一個以上的組合可以同時開關(guān)。因此，通過正向偏置開關(guān)矩陣組件的針二極管陣列的所選擇的二極管，各輸入信號可以被在鄰近的輸入傳輸線上提供和被傳輸至鄰近的輸出傳輸線。
再返回附圖的圖2，在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，每個針二極管陣列6還可以包括連接在第一連接點(diǎn)10和第一節(jié)點(diǎn)14之間的第一濾波裝置34和連接在第二連接點(diǎn)12和第二節(jié)點(diǎn)的16之間的第二濾波裝置36。為了將針二極管陣列30與每個針二極管陣列所連接的傳輸線和電路電氣隔離，第一和第二濾波裝置34，36最好包括至少一個電容，以隔離向控制線24，26提供的DC電壓。針二極管陣列6也可以分別與控制線24，26相連，并插入其中的第一和二去耦濾波電路38，40。每個去耦濾波電路38，40最好包括至少一個電感42和一個電容44并聯(lián)連接從而構(gòu)成LC濾波電路。
圖4畫出本發(fā)明的交叉點(diǎn)開關(guān)矩陣組件的一個形式，其中微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件設(shè)計(jì)用于提供具有特定波長(λ)或波長范圍的輸入信號從輸入傳輸線2傳輸至輸出傳輸線4。圖4所示的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件基本上包括最好由金屬導(dǎo)電材料構(gòu)成的薄襯底支持底板46。貼在底板46的頂面上的是第一輸線支持薄片，它包括與底板46相貼的底金屬層50和頂介質(zhì)層52。介質(zhì)層最好有若干屏蔽傳輸線54埋入其表面或在其表面上形成。鄰近的傳輸線最好間隔由下列關(guān)系而定 (λ)/(4·2A)式中A或是正整數(shù)或是零，λ是輸入信號的波長。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，鄰近傳輸線間隔λ/16。最好第一薄片48的各層，尤其是介質(zhì)層和金屬層52，50，在其整個長度和寬度上大體上具有均勻的厚度。
與第一傳輸線支持薄片48的介質(zhì)層52相貼的是中間薄層56，它最好包括底介質(zhì)層58和頂金屬層60，最好，中間薄片56的介質(zhì)層58貼在第一傳輸線支持薄片48的介質(zhì)層52上。具有金屬層60的中間薄片56設(shè)計(jì)用于提供在第一傳輸線支持薄片48中構(gòu)成的傳輸線54的電絕緣。最好，中間薄片56的介質(zhì)層58和金屬層60在它們整個長度和寬度上具有基本上均勻的厚度。
貼在中間薄片56的是最好有介質(zhì)材料64制成的其中埋有(或在其表面之一上形成的)若干傳輸線66的第二傳輸線支持薄層62。傳輸線66可以是帶狀線或圓柱形導(dǎo)體。相鄰傳輸線66最好相隔如下
(λ)/(4·2B)式中B或是正整數(shù)或者零，λ是輸入信號的波長。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，鄰近傳輸線66相隔λ/16。為第二傳輸線的間隔所選擇的B不必需與為第一傳輸線間隔所選擇的A相同。而且，中間薄片的介質(zhì)層最好在其整個面積上有基本均勻的厚度。第一和第二支持薄層48，62的傳輸線54，66可以或作為輸入傳輸線2，或作為輸出傳輸線4(見圖1)。
微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件還包括在第一傳輸線支持薄片48，中間薄片56和第二傳輸線支持薄片62的至少一個中最好埋有若干針二極管陣列30。每個有二個連接點(diǎn)10，12的針二極管陣列30最好位于傳輸線54，66的每個交叉點(diǎn)。針二極管陣列30的二個連接點(diǎn)10，12分別在交叉點(diǎn)附近與傳輸線54，66相連。通過鉆或其他方法在組件中形成孔68將針二極管陣列30插入組件中，和將針二極管30放于其中。此后，針二極管陣列30分別通過導(dǎo)電帶55，67在傳輸線交叉點(diǎn)附近以它的連接點(diǎn)10，12與傳輸線54，66電連接。
微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件還包括貼在第二傳輸線支持薄層62的頂面上的頂蓋薄片70。頂蓋薄片70包括底介質(zhì)層72和頂金屬層74，其中頂蓋薄片70的介質(zhì)層72最好貼近第二傳輸線支持薄片64的介質(zhì)層64。
在最佳實(shí)施例中，該組件還包括若干孔76(通稱為通路孔)，每孔是由第一傳輸線支持薄片48，中間薄層56和第二傳輸線支持薄層62的一部分構(gòu)成的孔壁所限定的。最好，通路孔76是在第一薄片48，中間薄片56，第二薄片62的頂蓋薄片70層在底板46上以后在組件中構(gòu)成。通路孔可以用任何已知手段加工，以形成穿過介質(zhì)和金屬層的孔，例如鉆孔除去僅僅必需的材料。通路孔穿過組件構(gòu)成，最好鄰近圖3所示的相應(yīng)的傳輸線。尤其是，通路孔位于傳輸線每一側(cè)的平行列中彼此相隔。通路孔之間的間隔以已知的方法選擇，此提供傳輸線之間的電氣絕緣。
一旦通路孔76已加工好，運(yùn)用任何適當(dāng)方法在每通路孔壁上鍍上金屬材料。通路孔76用作幾個用途。首先，通路孔用于連接各薄片中每個金屬層至金屬底板46，以形成公共基準(zhǔn)地。其次，通路孔76用作每個傳輸線54，66與相鄰的各傳輸線的電氣絕緣，從而將傳輸線之間的交叉耦合和干擾減至最小。最后，控制線24，26(如前結(jié)合圖2和3所述)可以通過通路孔至它們各自針二極管陣列30，用于有選擇地偏置第一、第二和第三二極管18，20，22。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，整個微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件還在整個組件周圍有一層陶瓷或其它不導(dǎo)電的涂層78C在圖4中部分示出)，用于器件的密封，因此組件能防例如灰塵、臟物和腐蝕性元素的環(huán)境影響。
應(yīng)該注意到盡管矩陣特別適合運(yùn)用針二極管，但例如微波開關(guān)的呈現(xiàn)導(dǎo)通(短路)和關(guān)斷(開路)狀態(tài)的其它器件可以使用于替代針二極管。作為本發(fā)明的結(jié)果，信號從輸入傳輸線至輸出傳輸線的傳輸無需通過在各交叉點(diǎn)切斷任一傳輸線來插入在傳統(tǒng)開關(guān)矩陣中所必需的串聯(lián)開關(guān)元件而達(dá)到。
盡管在此已結(jié)合


本發(fā)明的圖示的實(shí)施例，但是應(yīng)理解本發(fā)明不限于該精確的實(shí)施例，熟悉本技術(shù)的人員就此可以作出各種其它變化和改型，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.用于為具有信號波長(λ)的輸入信號確定路線的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣包括如下若干輸入微波傳輸線(2)；若干輸出微波傳輸線(4)；以及具有第一(10)和第二(12)連接點(diǎn)和第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)的若干開關(guān)陣列(6)，若干開關(guān)陣列中每個連接至若干輸入微波傳輸線中至少一個和若干輸出微波傳輸線中至少一個，選擇若干開關(guān)陣列中每個使各自的輸入微波傳輸線和各自的輸出微波傳輸線電耦合和去耦。
2.依照權(quán)利要求1規(guī)定了微波交叉堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干開關(guān)陣列中每個還包括如下至少第一(24)和第二(26)控制線，每個控制線分別與第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)中一個相連，至少第一和二控制線提供電壓至第一和二節(jié)點(diǎn)。
3.依照權(quán)利要求2規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于還包括至少一個去耦濾波裝置(34)與至少其中一條控制線相連。
4.依照權(quán)利要求1規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于第一連接點(diǎn)(10)分別與若干輸入微波傳輸線(2)中至少一個相連，第二連接點(diǎn)(12)分別與若干輸出微波傳輸線(4)中至少一個相連。
5.依照權(quán)利要求1規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干輸入微波傳輸線(2)每條基本上平行于鄰近的輸入微波傳輸線，和若干輸入微波傳輸線中每條與相鄰的輸入微波傳輸線相間隔基本上由下式確定(λ)/(4·2A)式中A是正整數(shù)和零的其中之一。
6.依照權(quán)利要求1規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干輸出微波傳輸線(4)中每條基本上平行于鄰近的輸入微波傳輸線，和若干輸出微波傳輸線中每條與相鄰的輸入微波傳輸線相間隔基本上由下式確定 (λ)/(4·2B)式中B是正整數(shù)和零的其中之一。
7.依照權(quán)利要求1規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干開關(guān)陣列(6)中每個還包括如下至少一個互連器件(18)和第一(20)和第二(22)終端器件，該互連器件連接在第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)之間，該第一終端器件連接在第一節(jié)點(diǎn)和地電位之間，該第二終端器件連接在第二節(jié)點(diǎn)和地電位之間，該互連器件和第一和第二終端器件被有選擇地驅(qū)動和停止驅(qū)動。
8.依照權(quán)利要求7規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干開關(guān)陣列(6)中每一個還包括如下至少第一(24)和第二(26)控制線分別與第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)中一個相連，至少第一和第二控制線提供電壓至第一和二節(jié)點(diǎn)，互連器件(18)和第一(20)和二(22)終端器件響應(yīng)由第一(24)和二(26)控制線在第一(14)和二(16)節(jié)點(diǎn)提供的電壓而驅(qū)動和停止驅(qū)動。
9.依照權(quán)利要求1規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干開關(guān)陣列中每一個還包括如下至少第一(18)，第二(20)和第三(22)二極管，第一二極管的陰極與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第二二極管的陽極與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第一二極管的陽極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連，第三二極管陰極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連，和第二二極管的陰極和第三二極管的陽極與地電位相連。
10.依照權(quán)利要求9規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于還包括如下至少第一(24)和第二(26)控制線分別與第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)中一個相連，至少第一和第二控制線提供電壓至第一和二節(jié)點(diǎn)，第一(18)，第二(20)和第三(22)二極管響應(yīng)由第一和第二控制線在第一和第二節(jié)點(diǎn)提供的電壓而驅(qū)動和停止驅(qū)動。
11.依照權(quán)利要求1規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干開關(guān)陣列中每一個還包括如下至少第一(18)，第二(20)和第三(22)二極管，第一二極管的陽極與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第二二極管的陰極與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第一二極管陰極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連，第三二極管的陽極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連;的第二二極管的陽極和第三二極管的陰極與地電位相連。
12.依照權(quán)利要求11規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于還包括如下至少第一(24)和第二(26)控制線分別與第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)中一個相連，至少第一和第二控制線提供電壓至第一和二節(jié)點(diǎn)，第一(18)，第二(20)和第三(22)二極管響應(yīng)由第一和第二控制線在第一和第二節(jié)點(diǎn)提供的電壓而驅(qū)動和停止驅(qū)動。
13.依照權(quán)利要求1規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于若干開關(guān)陣列中每一個還包括到少一個濾波裝置(34)連接在第一節(jié)點(diǎn)(14)和第一連接點(diǎn)(10)之間和第二節(jié)點(diǎn)(16)和第二連接點(diǎn)(12)之間之一位置上，至少一個濾波裝置提供第一和第二連接點(diǎn)的其中一個和第一和第二節(jié)點(diǎn)的其中一個之間的DC電壓隔離。
14.依照權(quán)利要求13規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣，其特征在于至少一個濾波裝置(34)包括至少一個電容。
15.用于確定具有信號波長(λ)的輸入信號的路線的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于襯底支持底板(46);在其上貼有包括金屬層(50)和介質(zhì)層(52)的第一傳輸線支持薄片(48)，介質(zhì)層(52)有定位在其上的若干平行排列的第一傳輸線(54)，若干第一傳輸線的相鄰傳輸線相間隔基本上如下 (λ)/(4·2A)式中A是正整數(shù)和零的其中之一，第一傳輸線支持薄層(48)的金屬層(50)貼在襯底支持底板(46)上;位于鄰近其上的包括介質(zhì)層(58)和金屬層(60)的中間薄片(56)，中間薄片(56)的介質(zhì)層(58)貼在第一傳輸線支持薄片(48)的介質(zhì)層(52)上;貼在中間薄片(56)上的第二傳輸線支持薄片(62)，第二傳輸線支持薄層(62)包括定位其中的具有若干平行排列的第二傳輸線(66)的介質(zhì)層(64)，若干第二傳輸線的相鄰傳輸線相間隔基本上如下 (λ)/(4·2B)式中B是正整數(shù)和零的其中之一，若干第二傳輸線(66)相對于若干第一傳輸線(54)橫向排列，以確定若干第一和第二傳輸線的交叉點(diǎn)(8);在第一傳輸線支持薄片(48)，中間薄片(56)和第二傳輸線支持薄片(62)的至少其中之一上固定有若干針二極管陣列(6)，若干針二極管陣列(6)的每個在鄰近各交叉點(diǎn)(8)處與若干第一傳輸線(54)的至少一個和若干第二傳輸線(66)的至少一個相連;和頂蓋薄片(70)包括介質(zhì)層(72)和金屬層(74)，頂蓋薄片(70)的介質(zhì)層(72)位于第二傳輸線支持薄片(62)的介質(zhì)層(64)的鄰近并與其相連。
16.依照權(quán)利要求15所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于還包括如下若干孔(76)，若干孔中每孔具有由第一傳輸線支持薄片(48)，中間薄片(56)，第二傳輸線支持薄片(62)和頂蓋薄片(70)的一部分所限定的孔壁，若干孔(76)中每個大體上鄰近第一(54)和第二(66)傳輸線的至少其中之一，每個孔壁涂以導(dǎo)電材料。
17.依照權(quán)利要求16所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于若干孔(76)中每一個基本上從頂蓋薄片(70)的金屬內(nèi)層(74)至第一傳輸線支持薄片(48)的金屬層(50)穿過微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件。
18.依照權(quán)利要求16所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于開在陣列還包括第一(10)和第二(12)連接點(diǎn)和第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)，第一(10)和第二(12)連接點(diǎn)中每一個分別與第一傳輸線(54)和第二傳輸線(66)的其中之一相連。
19.依照權(quán)利要求18所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于開關(guān)陣列還包括如下至少第一(18)，第二(20)和第三(22)二極管，第一二極管的陰極與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第二二極管的陽級與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第一二極管的陽極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連，第三二極管的陰極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連，和第二二極管的陰極和第三二極管的陽極與地電位相連。
20.依照權(quán)利要求18所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于開關(guān)陣列還包括如下至少第一(18)，第二(20)和第三(22)二極管，第一二極管的陽極與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第二二極管的陰極與第一節(jié)點(diǎn)(14)相連，第一二極管的陰極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連，第三二極管的陽極與第二節(jié)點(diǎn)(16)相連，和第二二極管的陽極和第三二極管的陰極與地電位相連。
21.依照權(quán)利要求18所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于開關(guān)陣列還包括如下至少互連器件(18)和第一(20)和第二(22)終端器件，互連器件連接在第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)之間，第一終端器件連接在第一(14)節(jié)點(diǎn)和地電位之間，第二終端器件連接在第二(16)節(jié)點(diǎn)和地電位之間，互連器件和第一和第二終端器件被有選擇地驅(qū)動和停止驅(qū)動。
22.依照權(quán)利要求21所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于還包括如下至少第一(24)和第二(26)控制線分別與至少第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)的其中之一相連，至少第一和第二控制線向第一和第二節(jié)點(diǎn)提供電壓，互連器件(18)和第一(20)和第二(22)終端器件響應(yīng)第一和第二控制線向第一和第二節(jié)點(diǎn)提供的電壓而驅(qū)動和停止驅(qū)動。
23.依照權(quán)利要求22所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于還包括如下至少一個去耦濾波裝置(38)連接在至少其中一條控制線中。
24.依照權(quán)利要求18所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于還包括如下至少一個濾波裝置(34)連接在第一節(jié)點(diǎn)(14)和第一連接點(diǎn)(10)之間和第二節(jié)點(diǎn)(16)和第二連接點(diǎn)(12)之間的其中之一，至少一個濾波裝置提供在第一和第二連接點(diǎn)的其中之一和第一和第二節(jié)點(diǎn)的其中之一之間的DC電壓隔離。
25.依照權(quán)利要求24所規(guī)定的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件，其特征在于至少一個濾波裝置(34)包括至少一個電容。
26.有選擇地將若干輸入微波傳輸線(2)其中之一和若干輸出微波傳輸線(4)其中之一相連的一種方法，從而確定具有波長(λ)的信號的路線，輸入微波傳輸線和輸出微波傳輸線基本上相互不平行和至少在一點(diǎn)重疊，從而確定若干交叉點(diǎn)(8)，該方法使用具有至少第一(10)和第二(12)連接點(diǎn)的若干針二極管陣列(6)，若干針二極管陣列中每個的至少第一和第二連接點(diǎn)的每個在若干交叉點(diǎn)的每個處與若干輸入微波傳輸線中至少一個或若干輸出微波傳輸線中至少一個相連，若干交叉點(diǎn)的每個基本上相間隔如下 (λ)/(4·2N)式中N是正整數(shù)和零的其中之一，每個針二極管陣列包括第一(14)和第二(16)節(jié)點(diǎn)，若干針二極管陣列中每個至少具有互連器件(18)和第一(20)和第二(22)端終器件，互連器件連接在第一和第二節(jié)點(diǎn)之間，第一終端器件連接在第一節(jié)點(diǎn)和地電位之間，第二終端器件連接在第二節(jié)點(diǎn)和地電位之間，該方法包括如下選擇若干輸入微波傳輸線(2)的其中之一和若干輸出微波傳輸線(4)的其中之一供信號傳輸之用，所選的輸入和輸出微波傳輸線與表示第一交叉點(diǎn)的第一針二極管陣列(28)相連;驅(qū)動位于第一交叉點(diǎn)的第一針二極管陣列(28)的互連二極管(18);驅(qū)動位于第二交叉點(diǎn)的第二針二極管陣列(30)的第二終端器件(22)，第二交叉點(diǎn)為第二針二極管陣表示，第二針二極管陣列有選擇地連接在所選的輸入微波傳輸線和未選的輸出微波傳輸線之間，第二交叉點(diǎn)位于沿輸入微波傳輸線離第一交叉點(diǎn)Nλ/4，式中N是正整數(shù);和驅(qū)動位于第三交叉點(diǎn)的第三針二極管陣列(32)中第一終端器件(20)，第三交叉點(diǎn)為第三針二極管陣列表示，第三針二極管陣列有選擇地連接在所選的輸出微波傳輸線和未選的輸入微波傳輸線之間，第三交叉點(diǎn)位于沿輸出微波傳輸線離第一交叉點(diǎn)Nλ/4，式中N是正整數(shù)。
27.有選擇地將若干輸入微波傳輸線(2)其中之一和若干輸出微波傳輸線(4)其中之一相連的一種方法，從而確定具有波長(λ)的信號的路線，每條輸入傳輸線基本上相間隔如下 (λ)/(4·2A)式中A是正整數(shù)或零的其中之一，每條輸入微波傳輸線基本上相間隔如下 (λ)/(4·2B)式中B是正整數(shù)或零的其中之一，每條輸入微波傳輸線和每條輸出微波傳輸線大體上不平行和至少在一點(diǎn)重疊，從而確定若干交叉點(diǎn)(8);該方法包括如下選擇若干輸入傳輸線其中之一和若干輸出傳輸線其中之一供信號傳輸之用，所選的輸入和輸出微波傳輸線決定相應(yīng)的交叉點(diǎn);在因而確定的交叉點(diǎn)在所選的輸入傳輸線和所選的輸出傳輸線之間造成短路;在輸入傳輸線上離交叉點(diǎn)Cλ/4處(C是奇整數(shù))，作用于所選輸入傳輸線上低阻抗，從而在交叉點(diǎn)在輸入傳輸線上反映高阻抗;在輸出傳輸線上離交叉點(diǎn)Dλ/4處(D是奇整數(shù))，作用于所選輸出傳輸線上低阻抗，從而在交叉點(diǎn)在輸出傳輸線上反映高阻抗。
全文摘要
使用多層帶狀線和針二極管開關(guān)元件的微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣和組件用于有選擇地將輸入傳輸線(2)和輸出傳輸線(4)電耦合和去耦，而無需切斷傳輸線和插入一串聯(lián)開關(guān)。微波交叉點(diǎn)堵塞開關(guān)矩陣組件在各交叉點(diǎn)(8)使用針二極管陣列(6)與輸入和輸出傳輸線相連。為了指定信號從特定的輸入線至所選的輸出線的路線，驅(qū)動位于輸入/輸出傳輸線交叉點(diǎn)的針二極管陣列，和第一傳輸線在離交叉點(diǎn)四分之一波長處被短路，從而理論上在互連點(diǎn)反映無窮大阻抗。
文檔編號H01P1/15GK1113364SQ9510610
公開日1995年12月13日 申請日期1995年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月18日
發(fā)明者J·A·皮爾羅 申請人:Ail系統(tǒng)公司