用于調(diào)諧諧振頻率的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于調(diào)諧諧振器的諧振頻率的裝置。本發(fā)明還涉及用于調(diào)諧諧振器的 諧振頻率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 這部分旨在提供在權(quán)利要求書中陳述的針對本發(fā)明的背景和上下文。此處的描述 可以包含可以被追尋的構(gòu)思，但是未必是先前已經(jīng)被設(shè)想或追尋的構(gòu)思。因此，除非在此以 其它方式指出，否則在這個部分中描述的內(nèi)容不是針對本申請中的說明書和權(quán)利要求書的 現(xiàn)有技術(shù)，并且不承認(rèn)通過包含在這個部分中而為現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 隨著許多無線電通信方案（標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的）的使用，現(xiàn)代無線電通信環(huán)境 是非常多樣化的。用戶設(shè)備可以裝備有通過多種不同的無線電通信方案，例如GSM、GPRS/ EDGE、藍(lán)牙、WLAN、UMTS和它的演進(jìn)版本HSDPA、LTE和LTE-A，進(jìn)行通信的能力。另外，將來 可以在用戶設(shè)備中實現(xiàn)如認(rèn)知無線電或軟件定義無線電（SDR)的構(gòu)思。認(rèn)知無線電是表示 能夠感測無線電環(huán)境和選擇最適合于所感測的無線電環(huán)境的無線電通信方案和無線電通 信參數(shù)的無線電設(shè)備的一般構(gòu)思。
[0004] 在移動收發(fā)器中，前端模塊（FEM)提供構(gòu)件以將一個或多個天線連接到一個或多 個多系統(tǒng)收發(fā)器引擎。開關(guān)和濾波器可以使用連接的寬/多頻帶天線來提供某一頻率選擇 性。
[0005] 當(dāng)越來越多的系統(tǒng)被添加到移動設(shè)備時，當(dāng)前解決方案的損耗、大小和/或成本 懲罰可能快速地增加到當(dāng)前方法可能不能接受的點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -些實施例利用具有壓電性能的基于石墨烯的濾波器的使用。在一些實施例中， 思想是從石墨稀形成機電單元以及以使得石墨稀材料提供壓電性能的方式來修改石墨稀 材料。因此，此類濾波器可以用作例如針對射頻信號的濾波器，用作針對振蕩器的諧振器 等。
[0007] 在詳細(xì)描述中提供了本發(fā)明的示例的各種方面。
[0008] 根據(jù)第一方面，提供了一種裝置，該裝置包括： 用于接收射頻信號的至少一個輸入電極和第二輸入電極； 石墨烯箱（foil)，其用于將所述射頻信號的至少一部分轉(zhuǎn)變成機械能； 至少一個介電支撐單元，其支撐所述石墨烯箱以及間隔開所述至少一個輸入電極和所 述石墨稀箱； 其中所述石墨烯箱具有壓電性能。
[0009] 根據(jù)第二方面，提供了一種方法，所述方法包括： 提供用于接收射頻信號的至少一個輸入電極； 提供石墨烯箱，所述石墨烯箱用于將所述射頻信號的至少一部分轉(zhuǎn)變成機械能； 提供至少一個介電支撐單元，所述至少一個介電支撐單元支撐所述石墨烯箱以及間隔 開所述至少一個輸入電極和所述石墨烯箱； 其中所述石墨烯箱具有壓電性能。
[0010] 根據(jù)第三方面，提供了一種裝置，所述裝置包括： 用于提供用于接收射頻信號的至少一個輸入電極的構(gòu)件； 用于提供石墨烯箱的構(gòu)件，所述石墨烯箱用于將所述射頻信號的至少一部分轉(zhuǎn)變成機 械能； 用于提供至少一個介電支撐單元的構(gòu)件，所述至少一個介電支撐單元支撐所述石墨烯 箱以及間隔開所述至少一個輸入電極和所述石墨烯箱； 其中所述石墨烯箱具有壓電性能。
[0011] 根據(jù)第四方面，提供了一種裝置，所述裝置包括： 用于選擇用于接收的頻帶的控制單元； 用于接收射頻信號的天線； 帶通濾波器，其用于對在所選擇的頻帶內(nèi)的射頻信號進(jìn)行濾波以用于進(jìn)一步處理，所 述帶通濾波器包括微機械諧振器，所述微機械諧振器具有： 用于從所述天線接收所述射頻信號的至少一個輸入電極； 具有壓電性能的石墨烯箱，所述石墨烯箱用于將所述射頻信號的至少一部分轉(zhuǎn)變成機 械能； 至少一個介電支撐單元，其支撐所述石墨烯箱以及間隔開所述至少一個輸入電極和所 述石墨稀箱； 其中所述裝置適應(yīng)于向所述微機械諧振器提供偏置電壓以用于對所述微機械諧振器 的諧振頻率進(jìn)行調(diào)諧以與所選擇的頻帶對應(yīng)。
[0012] 通過利用基于石墨烯的壓電濾波器，可以需要僅一個或少數(shù)濾波器來支持許多移 動通信系統(tǒng)（頻帶）。此外，可以非常容易地集成此類濾波器或多個濾波器。
【附圖說明】
[0013] 為了更全面地理解本發(fā)明的示例實施例，現(xiàn)在參照結(jié)合附圖的以下描述，在附圖 中：
[0014] 圖1示出了根據(jù)示例實施例的裝置的框圖；
[0015] 圖2示出了根據(jù)示例實施例的裝置；
[0016] 圖3示出了針對包括多個裝置、網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)單元的無線通信的布置的示例；
[0017] 圖4a示出了根據(jù)示例實施例的收發(fā)器的RF和IF單元的框圖；
[0018] 圖4b和圖4c示出了根據(jù)示例實施例的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器的簡化 框圖；
[0019] 圖4d和圖4e示出了根據(jù)另一個示例實施例的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器 的簡化框圖；
[0020] 圖5a說明了根據(jù)示例實施例的微機械諧振器的示例的頂視圖；
[0021] 圖5b說明了圖5a的微機械諧振器的截面圖；
[0022] 圖6a說明了根據(jù)另一個示例實施例的微機械諧振器的示例的頂視圖；
[0023] 圖6b說明了圖6a的微機械諧振器的截面圖；
[0024] 圖7a說明了根據(jù)又一個示例實施例的微機械諧振器的示例的頂視圖；
[0025] 圖7b說明了圖7a的微機械諧振器的截面圖；
[0026] 圖8a說明了根據(jù)又一個示例實施例的微機械諧振器的示例的頂視圖；
[0027] 圖8b說明了圖8a的微機械諧振器的截面圖；
[0028] 圖8c說明了從圖8a和圖8b的微機械諧振器所修改的微機械諧振器的示例的頂 視圖；
[0029] 圖8d說明了圖8c的微機械諧振器的截面圖；
[0030] 圖9a示出了根據(jù)示例實施例的微機械諧振器的等效電路；
[0031] 圖9b示出了根據(jù)示例實施例的電容式壓電諧振器的等效電路；以及
[0032] 圖10示出了示例實施例的微機械諧振器的偏壓-帶通頻率依賴性的示例。
【具體實施方式】
[0033] 以下實施例是示例性的。盡管本說明書在若干位置可以提及"一個""一種"或"一 些"實施例（多個），但是這未必意味的是，每個此類提及是針對相同的實施例（多個），或 特征僅應(yīng)用于單個實施例。不同的實施例的單個特征也可以被組合以提供其它實施例。
[0034] 當(dāng)前，可以使用設(shè)定將使用的濾波器和"管道"的數(shù)控開關(guān)來進(jìn)行使用一個天線的 頻帶選擇。那是固定的方法并且沒有微調(diào)或組件變化補償。在較少頻率和系統(tǒng)頻帶的情況 下，這可能是沒有問題的，但是越來越多數(shù)量的頻帶/系統(tǒng)可以導(dǎo)致這個方法失敗。在另一 方面，可以使用分離的電路和邏輯來處置天線匹配微調(diào)和組件變化補償。這些前端調(diào)諧器 可能導(dǎo)致復(fù)雜性（成本和大小問題）以及導(dǎo)致相當(dāng)中等的性能。
[0035] 頻率濾波器可以在無線電電路中使用以選擇用于傳輸和/或接收的期望的頻帶。 在許多實施例中，可以使用具有能夠改變的基本頻率的壓電濾波器。在針對例如消費電子 產(chǎn)品（如移動設(shè)備和其它無線通信設(shè)備）的射頻（RF)濾波器和頻率參考單元中，大小、功 率消耗、和價格可能需要考慮以使得單芯片集成RF解決方案成為可能，以便通信設(shè)備可以 使用盡可能少的濾波器來支持不同通信系統(tǒng)的不同頻帶。
[0036] 壓電諧振器是一種類型的靜電轉(zhuǎn)換的微機械諧振器，其中小板狀的單元將變化的 電信號轉(zhuǎn)換成機械振動，即該板狀單元開始振動。當(dāng)電信號的頻率接近微機械諧振器的諧 振頻率時，與具有更遠(yuǎn)離于該諧振頻率的頻率的信號相比，該微機械諧振器對該電信號表 現(xiàn)出非常小的阻抗。因此，例如，機械諧振器可以用作帶通濾波器。
[0037] 取決于例如諧振器的尺寸，微機械諧振器是微機電系統(tǒng)（MEMS)或納米機電系統(tǒng) (NEMS)的示例。
[0038] 針對許多靜電轉(zhuǎn)換的微機械諧振器的一種實現(xiàn)限制可能是它們展現(xiàn)出大的運動 阻抗值，甚至數(shù)百kQ，這可能使得這些靜電設(shè)備至具有例如大約50 Ω阻抗的RF系統(tǒng)以及 至可以表現(xiàn)出僅大約10 Ω阻抗水平的天線的接口連接復(fù)雜化。
[0039] 在一些實施例中，可以通過在諧振器中使用石墨烯，來減少或消除以上提及的實 現(xiàn)方式限制。在一些實施例中，石墨烯被制作成壓電的，其中基于壓電的石墨烯的諧振器可 以用作無線電通信中的頻率濾波器，特別地但不限于在功率放大器（PA)或傳送器與天線 之間和/或在接收器的低噪聲放大器與天線之間的前端中。
[0040] 在以下，參照圖5a-8b詳細(xì)描述包含石墨烯的微機械諧振器的一些示例實施例。 在圖5a中，微機械諧振器200的示例實施例被說明成頂視圖，以及在圖5b上，說明了圖5a 的微機械諧振器200的橫截面A-A。微機械諧振器200包括：用于接收電信號的輸入電極 203、204,以及用于輸出通過微機械諧振器200和/或由微機械諧振器200產(chǎn)生的電信號的 輸出電極206、208。微機械諧振器200還包括：位于輸入電極202、204之間和輸出電極206、 208之間的石墨烯箱210。在這個實施例中，石墨烯箱210與電極202-208沒有電接觸，而 是與它們隔離。如從圖5b可以看出，例如可以通過位于電極202-208中的每個電極與石墨 烯箱210之間的介電支撐單元212來實現(xiàn)隔離。因此，介電支撐單元212使輸入電極與石 墨烯箱隔離開，其中在電極202-208和石墨烯箱210之間形成間隙。此處應(yīng)當(dāng)注意的是，在 第一輸入電極202與石墨烯箱210之間的間隙以及在第二輸入電極204與石墨烯箱210之 間的間隙不需要相等，而是可以彼此不同。因此，在第一輸出電極206與石墨烯箱210之間 的間隙和在第二輸出電極208與石墨烯箱210之間的間隙不需要相等，而是可以彼此不同。 在一些實施例中，在第一輸入電極202與石墨稀箱210之間的間隙以及在第一輸