JP2008205793A

JP2008205793A - High frequency matching circuit

Info

Publication number: JP2008205793A
Application number: JP2007039310A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Yoshida; 大広吉田; Naotaka Tomita; 直孝冨田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】所望の周波数帯の高周波信号についてのインピーダンス整合をとるともに、高いＱ値を有する高周波整合回路を提供する。
【解決手段】高周波整合回路が、高周波信号を増幅するＦＥＴ１２と、それぞれが複数の異なる切り替え制御電圧に応じて異なる複数の容量値を有し、ＦＥＴ１２の入力側に接続されてＦＥＴ１２の入力インピーダンスと整合をとる入力側ＭＥＭＳ素子１５、２１、１１と、それぞれが複数の異なる切り替え制御電圧に応じて異なる複数の容量値を有し、ＦＥＴ１２の出力側に接続されてＦＥＴ１２の出力インピーダンスと整合をとる出力側ＭＥＭＳ素子２８、３２とを備える。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a high-frequency matching circuit that performs impedance matching for a high-frequency signal in a desired frequency band and has a high Q value.
A high-frequency matching circuit includes an FET that amplifies a high-frequency signal, and a plurality of capacitance values that differ according to a plurality of different switching control voltages, and is connected to an input side of the FET and is connected to an input impedance of the FET. Input-side MEMS elements 15, 21, and 11 that have matching, each having a plurality of different capacitance values according to a plurality of different switching control voltages, and connected to the output side of FET 12 to match the output impedance of FET 12 The output side MEMS elements 28 and 32 are provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、高周波電力素子やマイクロ波電力素子に用いて好適な高周波整合回路に関する。 The present invention relates to a high-frequency matching circuit suitable for use in a high-frequency power element or a microwave power element.

近年の情報化社会の進展に伴い、伝送容量の増大の要求は益々強まっており、有限な資源である電波の周波数帯をより有効に活用するといった要求を満たす事が急務となってきている。このような要求の中で、高周波アナログデバイスは、デジタル半導体のように、プログラムによって動作を規定する事ができず、ハードウェアによって使用帯域が決まるという特徴をもつ。 With the progress of the information society in recent years, there has been an increasing demand for an increase in transmission capacity, and it has become an urgent need to satisfy the requirement of more effectively using the frequency band of radio waves, which is a limited resource. In such a demand, the high-frequency analog device has a feature that the operation band cannot be defined by a program like a digital semiconductor, and the use band is determined by hardware.

インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を備えた高周波回路では、ダイオードのように容量可変なデバイスを回路エレメントとして用いて、このダイオードに印加する電圧を変えることによって、回路全体の容量を変化させる。 In a high-frequency circuit including an inductance element and a capacitance element, a capacitance variable device such as a diode is used as a circuit element, and the voltage applied to the diode is changed to change the capacitance of the entire circuit.

容量可変なデバイスに関する従来技術は、コンデンサ素子を複数設け、これらのコンデンサ素子間のスイッチング素子が可動部を有するＭＥＭＳにより構成された容量可変型コンデンサが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−１１４７１５号公報 As a related art relating to a variable capacitance device, a variable capacitance capacitor is known in which a plurality of capacitor elements are provided and a switching element between these capacitor elements is configured by a MEMS having a movable part (see, for example, Patent Document 1).
JP 2006-114715 A

しかしながら、ダイオードが高周波回路のエレメントとして用いられると、ダイオードの内部抵抗は低いため、その回路のＱ値が低下し、回路におけるエネルギーのロスが大きくなる。また、Ｑ値の低いデバイスを用いて、近年の厳しい効率や高出力化のための仕様を満たす増幅器を設計する事は困難である。 However, when a diode is used as an element of a high-frequency circuit, since the internal resistance of the diode is low, the Q value of the circuit is lowered and the loss of energy in the circuit is increased. In addition, it is difficult to design an amplifier that meets the specifications for recent high efficiency and high output by using a device having a low Q value.

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、インダクタンス素子とキャパシタンス素子とを備えた高周波整合回路において、キャパシタをＭＥＭＳにより構成することにより、所望の周波数帯の高周波信号にインピーダンス整合するともに、高いＱ値を有する高周波整合回路を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-described problems, the present invention provides a high-frequency matching circuit including an inductance element and a capacitance element. By configuring the capacitor with MEMS, impedance matching is performed with a high-frequency signal in a desired frequency band, and a high Q value is obtained. An object of the present invention is to provide a high-frequency matching circuit having

このような課題を解決するため、本発明の一態様によれば、高周波信号を増幅する電界効果トランジスタと、それぞれが複数の異なる切り替え制御電圧に応じて異なる複数の容量値を有し、前記電界効果トランジスタの入力側に設けられて前記電界効果トランジスタの入力インピーダンスと整合をとる複数の入力側ＭＥＭＳ素子と、それぞれが前記複数の異なる切り替え制御電圧に応じて異なる複数の容量値を有し、前記電界効果トランジスタの出力側に設けられて前記電界効果トランジスタの出力インピーダンスと整合をとる複数の出力側ＭＥＭＳ素子と、を備えたことを特徴とする高周波整合回路が提供される。 In order to solve such a problem, according to one aspect of the present invention, a field effect transistor that amplifies a high-frequency signal and a plurality of capacitance values that differ according to a plurality of different switching control voltages, A plurality of input side MEMS elements provided on the input side of the effect transistor and matching the input impedance of the field effect transistor, each having a plurality of different capacitance values according to the plurality of different switching control voltages, There is provided a high-frequency matching circuit comprising a plurality of output side MEMS elements provided on the output side of a field effect transistor and matching the output impedance of the field effect transistor.

本発明の高周波整合回路によれば、入力側ＭＥＭＳ素子及び出力側ＭＥＭＳ素子を用いることにより高いＱ値が得られ、かつ外部からの制御電圧に応じて異なる周波数帯の高周波信号についてのインピーダンス整合をとることができる。 According to the high-frequency matching circuit of the present invention, a high Q value is obtained by using the input-side MEMS element and the output-side MEMS element, and impedance matching is performed for high-frequency signals in different frequency bands according to the control voltage from the outside. Can take.

以下、本発明の実施形態に係る高周波整合回路について、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。 Hereinafter, a high-frequency matching circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る高周波整合回路は、マイクロ波用分布定数型の素子が配置された周波数可変型のインピーダンス変換回路である。この高周波整合回路を含む高周波電力素子は、図１に示すように、信号源からの高周波信号が入力される回路を設けた入力側基板１０と、この入力側基板１０に設けられた回路とインピーダンス整合をとる圧電駆動型ＭＥＭＳ１１と、この圧電駆動型ＭＥＭＳ１１からの高周波信号を増幅出力するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１２と、このＦＥＴ１２とインピーダンス整合をとる回路を設けた出力側基板１３とを備えている。 (First embodiment)
The high-frequency matching circuit according to the first embodiment of the present invention is a variable frequency impedance conversion circuit in which distributed constant elements for microwaves are arranged. As shown in FIG. 1, the high-frequency power element including the high-frequency matching circuit includes an input-side substrate 10 provided with a circuit to which a high-frequency signal from a signal source is input, and a circuit and impedance provided on the input-side substrate 10. A piezoelectric drive type MEMS 11 for matching, an FET (field effect transistor) 12 for amplifying and outputting a high frequency signal from the piezoelectric drive type MEMS 11, and an output side substrate 13 provided with a circuit for impedance matching with the FET 12 are provided. Yes.

この高周波整合回路の入出力側にそれぞれ負荷が接続された場合における高周波整合回路の等価回路を図２に示す。この等価回路は、ＦＥＴ１２に対応するトランジスタＴＲと、このトランジスタＴＲの入力側に設けられた容量可変なキャパシタＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３と、これらのキャパシタＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の間に接続されたインダクタＬ_１、Ｌ_２と、トランジスタＴＲの出力側に設けられた容量可変なキャパシタＣ_４、Ｃ_５と、トランジスタＴＲ及びキャパシタＣ_４、Ｃ_５の間に接続されたインダクタＬ_３、Ｌ_４とを有する。なお、Ｃ_Ｐは、キャパシタＣ_１〜Ｃ_５と基板との間に発生する寄生容量である。キャパシタＣ_１〜Ｃ_３のうちのキャパシタＣ_３は圧電駆動型ＭＥＭＳ１１に相当する。 FIG. 2 shows an equivalent circuit of the high frequency matching circuit when a load is connected to each of the input and output sides of the high frequency matching circuit. This equivalent circuit includes a transistor TR corresponding to the FET 12, capacitors C ₁ , C ₂ , and C ₃ having variable capacitances provided on the input side of the transistor TR, and the capacitors C ₁ , C ₂ , and C ₃ . , Inductors L ₁ and L ₂ connected to each other, variable capacitance capacitors C ₄ and C ₅ provided on the output side of the transistor TR, and inductor L ₃ connected between the transistor TR and the capacitors C ₄ and C _5. , L ₄ . Note that _CP is a parasitic capacitance generated between the capacitors C _{1 to} C ₅ and the substrate. Of the capacitors C _{1 to} C ₃ , the capacitor C ₃ corresponds to the piezoelectric drive type MEMS 11.

図３は図１の高周波整合回路に含まれる一要素を模式的に示す平面図である。圧電駆動型ＭＥＭＳ１１は、固定電極３９とこの固定電極３９と対向して設けられた６本の可動電極４３−１〜４３−６とを有する。これらの可動電極４３−１〜４３−６と固定電極３９とによりキャパシタが形成されており、これらのキャパシタの容量は図示しない電圧制御手段によって変化される。また、可動電極４３−１は入力側基板１０に接続され、可動電極４３−６はＦＥＴ１２に接続される。圧電駆動型ＭＥＭＳ１１の容量は、可動電極４３−２における入力側基板１０方向のインピーダンスが、可動電極４３−１における同方向のインピーダンスの１／２になるようにされている。同様に、可動電極４３−３における同方向のインピーダンスは、可動電極４３−２における同方向のインピーダンスの１／２になるようにされる。入力側基板１０上の回路の出力インピーダンスがＺ（Ω）である場合、可動電極４３−６における同方向のインピーダンスは、Ｚ／６４（Ω）に変換される。これにより、入力側基板１０に設けられた回路のインピーダンスが、ＦＥＴ１２の入力側のインピーダンスに整合する。 FIG. 3 is a plan view schematically showing one element included in the high-frequency matching circuit of FIG. The piezoelectric drive type MEMS 11 includes a fixed electrode 39 and six movable electrodes 43-1 to 43-6 provided to face the fixed electrode 39. These movable electrodes 43-1 to 43-6 and the fixed electrode 39 form a capacitor, and the capacitance of these capacitors is changed by voltage control means (not shown). The movable electrode 43-1 is connected to the input side substrate 10, and the movable electrode 43-6 is connected to the FET 12. The capacitance of the piezoelectric drive type MEMS 11 is such that the impedance of the movable electrode 43-2 in the direction of the input side substrate 10 is ½ of the impedance of the movable electrode 43-1 in the same direction. Similarly, the impedance in the same direction of the movable electrode 43-3 is set to ½ of the impedance in the same direction of the movable electrode 43-2. When the output impedance of the circuit on the input-side substrate 10 is Z (Ω), the impedance in the same direction at the movable electrode 43-6 is converted to Z / 64 (Ω). As a result, the impedance of the circuit provided on the input side substrate 10 matches the impedance on the input side of the FET 12.

また、図２の等価回路において、キャパシタＣ_１、Ｃ_２は入力側基板１０上の圧電駆動型ＭＥＭＳ１５、２１に相当し、また、キャパシタＣ_４、Ｃ_５は出力側基板１３上の圧電駆動型ＭＥＭＳ２８、３２に相当する。これらのキャパシタＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_４、Ｃ_５の容量はキャパシタＣ_３の容量と同じように電圧制御手段によって切り替えられる。トランジスタＴＲの入力側には、キャパシタＣ_１、インダクタＬ_１から成る２段型の直列共振回路と、キャパシタＣ_２、インダクタＬ_２から成る直列共振回路とが縦続接続されている。トランジスタＴＲの出力側にも、インダクタＬ_３、キャパシタＣ_４から成る直列共振回路と、インダクタＬ_４、キャパシタＣ_５から成る直列共振回路とが縦続接続されている。キャパシタＣ_１には負荷Ｌｏａｄ１が接続され、また、キャパシタＣ_５には負荷Ｌｏａｄ２が接続されている。高周波整合回路は、出力側の点ＰにてトランジスタＴＲ側をみたインピーダンスが所望の値になるように、負荷Ｌｏａｄ１と負荷Ｌｏａｄ２とを整合させる。電圧制御手段によって制御電圧が切り替えられることによって各キャパシタＣ_１〜Ｃ_５の容量値が変えられて、このインピーダンス値は所望の値に変化する。 In the equivalent circuit of FIG. 2, capacitors C ₁ and C ₂ correspond to the piezoelectric drive type MEMS 15 and 21 on the input side substrate 10, and capacitors C ₄ and C ₅ correspond to the piezoelectric drive type on the output side substrate 13. It corresponds to MEMS28 and 32. The capacitances of these capacitors C ₁ , C ₂ , C ₄ , and C ₅ are switched by the voltage control means in the same manner as the capacitance of the capacitor C ₃ . On the input side of the transistor TR, a two-stage series resonance circuit composed of a capacitor C ₁ and an inductor L ₁ and a series resonance circuit composed of a capacitor C ₂ and an inductor L ₂ are connected in cascade. Also on the output side of the transistor TR, a series resonant circuit composed of an inductor L ₃ and a capacitor C ₄ and a series resonant circuit composed of an inductor L ₄ and a capacitor C ₅ are cascaded. Load Load1 is connected to the capacitor _{C 1,} also load Load2 are connected to the capacitor _{C 5.} The high frequency matching circuit matches the load Load1 and the load Load2 so that the impedance viewed from the transistor TR side at the output side point P becomes a desired value. When the control voltage is switched by the voltage control means, the capacitance values of the capacitors C _{1 to} C ₅ are changed, and this impedance value changes to a desired value.

図１の入力側基板１０上にはインダクタンス素子としてのスタブ１４が設けられている。このスタブ１４は、信号源からの高周波信号が入力される矩形状端部１４−１と、この矩形状端部１４−１の途中から基板１０の右端部に沿って基板１０上の上下方向に向かって放射状に拡がる形状を有する先端部１４−２とからなる。 A stub 14 as an inductance element is provided on the input side substrate 10 of FIG. The stub 14 includes a rectangular end 14-1 to which a high-frequency signal from a signal source is input, and a vertical direction on the substrate 10 along the right end of the substrate 10 from the middle of the rectangular end 14-1. And a tip portion 14-2 having a shape expanding radially.

矩形状端部１４−１の上面には、容量可変な圧電駆動型ＭＥＭＳ１５が設けられている。また、基板１０上、矩形状端部１４−１を挟んで上下にはそれぞれワイヤ１６を介して圧電駆動型ＭＥＭＳ１５に接続されたプレート電極１７、１８が設けられている。このプレート電極１８には高い抵抗値をもつ抵抗体１９が接続されている。抵抗体１９に接続された端子電極２０には、バイアス電圧が印加される。これらの矩形状端部１４−１、圧電駆動型ＭＥＭＳ１５、プレート電極１７、１８により、図２のトランジスタＴＲの入力側の初段の直列共振回路が構成される。 On the upper surface of the rectangular end portion 14-1, a variable-capacitance piezoelectric drive MEMS 15 is provided. In addition, plate electrodes 17 and 18 connected to the piezoelectric drive type MEMS 15 via wires 16 are provided above and below the substrate 10 across the rectangular end portion 14-1. A resistor 19 having a high resistance value is connected to the plate electrode 18. A bias voltage is applied to the terminal electrode 20 connected to the resistor 19. These rectangular end portions 14-1, the piezoelectric drive type MEMS 15, and the plate electrodes 17 and 18 constitute a first-stage series resonance circuit on the input side of the transistor TR in FIG.

さらに、圧電駆動型ＭＥＭＳ１５の位置よりも基板１０上の右側にも、容量可変な圧電駆動型ＭＥＭＳ２１が、矩形状端部１４−１の上面に設けられている。この圧電駆動型ＭＥＭＳ２１にも、ワイヤ１６を介してプレート電極２２、２３が接続される。プレート電極２２、２３は、矩形状端部１４−１を挟んで基板１０上の上下にそれぞれ配置される。プレート電極２３には抵抗体１９の一端が接続され、この抵抗体１９の他端には、バイアス電圧の印加用の端子電極２４が接続される。これらの圧電駆動型ＭＥＭＳ１５、２１は、これらの入出力側にそれぞれ接続される素子のインピーダンスに応じて、複数本の可動電極のうちの動かそうとする可動電極の本数を変えられる。これらの矩形状端部１４−１、圧電駆動型ＭＥＭＳ２１、プレート電極２２、２３により、図２のトランジスタＴＲの入力側の２段目の直列共振回路が構成される。 Further, a variable capacity piezoelectric drive type MEMS 21 is also provided on the upper surface of the rectangular end portion 14-1 on the right side of the substrate 10 from the position of the piezoelectric drive type MEMS 15. Plate electrodes 22 and 23 are also connected to the piezoelectric drive type MEMS 21 via wires 16. The plate electrodes 22 and 23 are respectively arranged above and below the substrate 10 with the rectangular end portion 14-1 interposed therebetween. One end of a resistor 19 is connected to the plate electrode 23, and a terminal electrode 24 for applying a bias voltage is connected to the other end of the resistor 19. These piezoelectric drive type MEMS 15 and 21 can change the number of movable electrodes to be moved among a plurality of movable electrodes in accordance with the impedances of elements connected to the input / output sides. These rectangular end portions 14-1, the piezoelectric drive type MEMS 21, and the plate electrodes 22 and 23 constitute a second-stage series resonance circuit on the input side of the transistor TR in FIG.

圧電駆動型ＭＥＭＳ１１の入力側端子は、スタブ１４の先端部１４−２と複数本のワイヤ１６によって接続されている。圧電駆動型ＭＥＭＳ１１の出力側端子は、ＦＥＴ１２のゲート電極２６−１と複数本のワイヤ１６によって接続されている。この圧電駆動型ＭＥＭＳ１１には、バイアス電圧を供給するための端子電極２５−１、２５−２が抵抗体１９を介してそれぞれ接続されている。ＦＥＴ１２のドレイン電極２６−２には、出力側基板１３上の回路が接続される。 The input side terminal of the piezoelectric drive type MEMS 11 is connected to the tip end portion 14-2 of the stub 14 by a plurality of wires 16. The output side terminal of the piezoelectric drive type MEMS 11 is connected to the gate electrode 26-1 of the FET 12 by a plurality of wires 16. Terminal electrodes 25-1 and 25-2 for supplying a bias voltage are connected to the piezoelectric drive type MEMS 11 via resistors 19. A circuit on the output side substrate 13 is connected to the drain electrode 26-2 of the FET 12.

出力側基板１３上には、インダクタンス素子としてのスタブ２７が設けられている。スタブ２７は、スタブ１４の平面形状と略対称な平面形状を有し、先端部２７−１及び矩形状端部２７−２からなる。そして、矩形状端部２７−２の上面には容量可変な圧電駆動型ＭＥＭＳ２８が設けられる。基板１３上、矩形状端部２７−２を挟んで上下にはそれぞれワイヤ１６を介して圧電駆動型ＭＥＭＳ２８に接続されたプレート電極２９、３０が設けられる。プレート電極３０には抵抗体１９の一端が接続されており、この抵抗体１９の他端には、バイアス電圧用の端子電極３１が接続されている。これらの矩形状端部２７−２、圧電駆動型ＭＥＭＳ２８、及びプレート電極２９、３０により、トランジスタＴＲの出力側の初段の直列共振回路が構成される。 On the output side substrate 13, a stub 27 as an inductance element is provided. The stub 27 has a planar shape that is substantially symmetric with the planar shape of the stub 14, and includes a distal end portion 27-1 and a rectangular end portion 27-2. A piezoelectric drive type MEMS 28 having a variable capacity is provided on the upper surface of the rectangular end portion 27-2. Plate electrodes 29 and 30 connected to the piezoelectric drive type MEMS 28 via the wires 16 are provided above and below the substrate 13 with the rectangular end portion 27-2 interposed therebetween. One end of a resistor 19 is connected to the plate electrode 30, and a terminal electrode 31 for bias voltage is connected to the other end of the resistor 19. The rectangular end portion 27-2, the piezoelectric drive type MEMS 28, and the plate electrodes 29 and 30 constitute a first-stage series resonance circuit on the output side of the transistor TR.

圧電駆動型ＭＥＭＳ２８の位置よりも基板１３上の右側には、容量可変な圧電駆動型ＭＥＭＳ３２が、スタブ２７の矩形状端部２７−２の上面に設けられている。この圧電駆動型ＭＥＭＳ３２には、ワイヤ１６を介してプレート電極３３、３４が接続される。これらのプレート電極３３、３４は、矩形状端部２７−２を挟んで基板１３上の上下にそれぞれ配置される。プレート電極３４には抵抗体１９が接続されており、抵抗体１９の他端にはバイアス電圧の印加用の端子電極３５が接続される。これらの矩形状端部２７−２、圧電駆動型ＭＥＭＳ３２、及びプレート電極３３、３４によって、トランジスタＴＲの出力側の２段目の直列共振回路が構成される。 On the right side of the substrate 13 relative to the position of the piezoelectric drive type MEMS 28, a variable capacity piezoelectric drive type MEMS 32 is provided on the upper surface of the rectangular end portion 27-2 of the stub 27. Plate electrodes 33 and 34 are connected to the piezoelectric drive MEMS 32 via wires 16. These plate electrodes 33 and 34 are respectively arranged on the upper and lower sides of the substrate 13 with the rectangular end portion 27-2 interposed therebetween. A resistor 19 is connected to the plate electrode 34, and a terminal electrode 35 for applying a bias voltage is connected to the other end of the resistor 19. The rectangular end portion 27-2, the piezoelectric drive type MEMS 32, and the plate electrodes 33 and 34 constitute a second-stage series resonance circuit on the output side of the transistor TR.

圧電駆動型ＭＥＭＳ２８、３２は、ＦＥＴ１２の切り替え制御電圧に応じて異なる複数の容量値を有する出力側ＭＥＭＳ素子である。これらの圧電駆動型ＭＥＭＳ２８、３２は、これらの入出力側にそれぞれ接続される素子のインピーダンスに応じて、複数本の可動電極のうちの動かそうとする可動電極の本数を変えられる。 The piezoelectric drive type MEMS 28 and 32 are output side MEMS elements having a plurality of capacitance values that differ depending on the switching control voltage of the FET 12. In the piezoelectric drive type MEMS 28 and 32, the number of movable electrodes to be moved among the plurality of movable electrodes can be changed according to the impedance of the elements connected to the input / output sides.

また、本実施形態に係る高周波整合回路はパーケージ化されている。図４は図１の高周波電力素子の外観を模式的に示す図である。パッケージには、高周波信号が入力されるＲＦポート３６−１と、高周波信号が出力されるＲＦポート３６−２と、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２１、２８及び３２のそれぞれのスイッチングの制御信号を入力するための端子電極３６−３、３６−４とが設けられている。入力される高周波信号が低周波側である場合と高周波側である場合とのそれぞれに応じて、端子電極３６−３及び端子電極３６−４への制御電圧が切り替えられる。これらの制御電圧の値は、整合させようとするバンドに応じて決められる。これらの端子電極３６−３、３６−４には、それぞれ、ゲート電圧、ドレイン電圧が印加される。 Further, the high frequency matching circuit according to the present embodiment is packaged. FIG. 4 is a diagram schematically showing the appearance of the high-frequency power device of FIG. The package includes control signals for switching the RF port 36-1 to which a high-frequency signal is input, the RF port 36-2 to which a high-frequency signal is output, and the piezoelectric drive MEMS 11, 15, 21, 28 and 32. Terminal electrodes 36-3 and 36-4 for inputting are provided. The control voltage to the terminal electrode 36-3 and the terminal electrode 36-4 is switched depending on whether the input high frequency signal is on the low frequency side or on the high frequency side. These control voltage values are determined according to the band to be matched. A gate voltage and a drain voltage are applied to these terminal electrodes 36-3 and 36-4, respectively.

本実施形態に係る高周波整合回路では、制御電圧はＦＥＴ１２のバイアス電圧に限られる。このバイアス電圧としてドレイン電圧及びゲート電圧を使用者が端子電極３６−３、３６−４に印加することによって、高周波整合回路は、任意の周波数帯の高周波信号についてのインピーダンス整合が可能となる。 In the high frequency matching circuit according to the present embodiment, the control voltage is limited to the bias voltage of the FET 12. When the user applies a drain voltage and a gate voltage to the terminal electrodes 36-3 and 36-4 as the bias voltage, the high frequency matching circuit can perform impedance matching for a high frequency signal in an arbitrary frequency band.

圧電駆動型ＭＥＭＳ２１について図１の鎖線Ｂ−Ｂ’に沿って切断した断面図を図５に示す。圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２８、３２も圧電駆動型ＭＥＭＳ１１と同じように構成される。圧電駆動型ＭＥＭＳ２１は、グランド面である第１金属層３７と、この第１金属層３７上に形成され、高抵抗Ｓｉ基板やガラス等でできた第１絶縁層３８と、この第１絶縁層３８上においてフォトエッチング法などによって所望の回路パターンを形成された第２金属層３９と、この第２金属層３９上に形成され、大きな比誘電率ε_γをもつ第２絶縁層４１と、この第２絶縁層４１上のスタブ２３、２２側の端部に離間して形成された２つの絶縁体４２と、第２金属層３９に対面し、２つの絶縁体４２をアンカーとして両端を装架された可動電極４３とを備えている。この可動電極４３が図３の可動電極４３−１〜４３−６に相当する。 FIG. 5 shows a cross-sectional view of the piezoelectric driven MEMS 21 taken along the chain line BB ′ of FIG. The piezoelectric drive type MEMS 11, 15, 28, and 32 are configured in the same manner as the piezoelectric drive type MEMS 11. The piezoelectric drive type MEMS 21 includes a first metal layer 37 as a ground surface, a first insulating layer 38 formed on the first metal layer 37 and made of a high-resistance Si substrate or glass, and the first insulating layer. a second metal layer 39 formed of the desired circuit pattern by a photo-etching method on 38, formed on the second metal layer 39, a second insulating layer 41 having a large relative dielectric constant epsilon _gamma, this Two insulators 42 formed on the second insulating layer 41 spaced apart at the end portions on the stubs 23 and 22 side, and the second metal layer 39 are faced, and both ends are mounted with the two insulators 42 as anchors. The movable electrode 43 is provided. The movable electrode 43 corresponds to the movable electrodes 43-1 to 43-6 in FIG.

第２金属層３９は、ビアホール（Via-hole）４０、あるいはキャスタレーションによって第１金属層３７に接続される下部電極として機能する。この第２金属層３９と、上部電極としての可動電極４３との間に電圧が印加されることにより、第２金属層３９、第２絶縁層４１及び可動電極４３とによってキャパシタが構成されている。可動電極４３は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＰＺＳ（Pd／Zn／Sb）やＰＺＴ（Pd／Ni（又はZn）／Te）合金からなる。この可動電極４３の内２つの絶縁体４２によって支持された部位（以下、上肢部とも呼ぶ）は可動にされている。 The second metal layer 39 functions as a lower electrode connected to the first metal layer 37 by a via-hole 40 or a castellation. By applying a voltage between the second metal layer 39 and the movable electrode 43 as the upper electrode, the second metal layer 39, the second insulating layer 41, and the movable electrode 43 constitute a capacitor. . The movable electrode 43 is made of AlN (aluminum nitride), PZS (Pd / Zn / Sb), or PZT (Pd / Ni (or Zn) / Te) alloy. A portion of the movable electrode 43 supported by the two insulators 42 (hereinafter also referred to as an upper limb) is movable.

可動電極４３の下面には、可動電極４３の正面右端から中央部分へ向かって順番に、絶縁膜４４、第１圧電膜４５、絶縁膜４６及び第２圧電膜４７が形成されており、絶縁膜４４、第１圧電膜４５、絶縁膜４６及び第２圧電膜４７の上には金属膜４８が形成されている。これらの第１圧電膜４５と第２圧電膜４７とは、膨張率が互いに異なるピエゾ素子からなる。不図示の電極を介して第１圧電膜４５及び第２圧電膜４７間に電圧が印加されることによって、第１圧電膜４５と第２圧電膜４７とのそれぞれのピエゾ素子が互いに逆方向に分極し、第１圧電膜４５と第２圧電膜４７とは、可動電極４３の下面上において収縮する。 An insulating film 44, a first piezoelectric film 45, an insulating film 46, and a second piezoelectric film 47 are formed on the lower surface of the movable electrode 43 in order from the front right end of the movable electrode 43 toward the center portion. 44, a metal film 48 is formed on the first piezoelectric film 45, the insulating film 46, and the second piezoelectric film 47. The first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 are composed of piezoelectric elements having different expansion coefficients. When a voltage is applied between the first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 via an electrode (not shown), the piezoelectric elements of the first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 are in opposite directions to each other. The first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 are polarized and contract on the lower surface of the movable electrode 43.

可動電極４３の上面には、右端部に蒸着されたワイヤ１６から中央部分へ向かって順番に、絶縁膜４９、第２圧電膜４７、絶縁膜５０、第１圧電膜４５及び絶縁膜５１が形成されており、絶縁膜４９、第２圧電膜４７、絶縁膜５０、第１圧電膜４５及び絶縁膜５１の上には金属膜５２が形成されている。金属膜４８と金属膜５２とは、高抵抗値の不図示の抵抗体を介して第２金属層３９に不図示のビアホールによって接続されている。なお、これらのビアホールは、図１の鎖線Ｂ−Ｂ’に沿った断面とは異なる位置に形成される。また、可動電極４３の中央部分から左端に至る構成は、可動電極４３の中央部分から右端に至る構成と左右対称である。 On the upper surface of the movable electrode 43, an insulating film 49, a second piezoelectric film 47, an insulating film 50, a first piezoelectric film 45, and an insulating film 51 are formed in this order from the wire 16 deposited on the right end toward the central portion. A metal film 52 is formed on the insulating film 49, the second piezoelectric film 47, the insulating film 50, the first piezoelectric film 45, and the insulating film 51. The metal film 48 and the metal film 52 are connected to the second metal layer 39 via a via hole (not shown) via a resistor (not shown) having a high resistance value. Note that these via holes are formed at positions different from the cross section along the chain line B-B ′ in FIG. 1. The configuration from the central portion of the movable electrode 43 to the left end is bilaterally symmetric with the configuration from the central portion of the movable electrode 43 to the right end.

可動電極４３の上面に設けられた第１圧電膜４５と第２圧電膜４７とに印加される電圧の極性は、可動電極４３の下面に設けられた第１圧電膜４５と第２圧電膜４７とに印加される電圧の極性と同じにされている。そして、スイッチングにより、圧電駆動型ＭＥＭＳ２１がオフにされると、可動電極４３の下面において、左右の第１圧電膜４５が収縮するとともに左右の第２圧電膜４７が伸長し、かつこれらの第１圧電膜４５の収縮と第２圧電膜４７の伸長とに連動して、可動電極４３の上面において、左右の第２圧電膜４７が収縮して左右の第１圧電膜４５が伸長する。これらの伸長及び伸縮にともなって、可動電極４３が湾曲し、その中央部分が下方に押し下げられて、第２金属層３９に向かって変位する。一方、スイッチングにより、圧電駆動型ＭＥＭＳ２１がオンにされると、可動電極４３の上面及び下面において、それぞれの第１圧電膜４５と第２圧電膜４７とが、オフにスイッチングされたときと逆向きに伸長又は収縮し、これにより、可動電極４３が湾曲し、その中央部分が上方に変位する。 The polarity of the voltage applied to the first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 provided on the upper surface of the movable electrode 43 is the same as that of the first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 provided on the lower surface of the movable electrode 43. And the same polarity as the voltage applied to the two. When the piezoelectric drive type MEMS 21 is turned off by switching, the left and right first piezoelectric films 45 contract and the left and right second piezoelectric films 47 expand on the lower surface of the movable electrode 43, and the first of these In conjunction with the contraction of the piezoelectric film 45 and the extension of the second piezoelectric film 47, the left and right second piezoelectric films 47 contract and the left and right first piezoelectric films 45 extend on the upper surface of the movable electrode 43. Along with the expansion and contraction, the movable electrode 43 is bent, and the central portion thereof is pushed downward and displaced toward the second metal layer 39. On the other hand, when the piezoelectric drive type MEMS 21 is turned on by switching, the first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 on the upper surface and the lower surface of the movable electrode 43 are opposite to those when they are switched off. Accordingly, the movable electrode 43 is bent and its central portion is displaced upward.

従って、可動電極４３、それぞれの第１圧電膜４５、及びそれぞれの第２圧電膜４７によって、金属ばねないしは圧電アクチュエータが構成される。圧電駆動型ＭＥＭＳ２１は、２つの絶縁体４２及び可動電極４３からなる両持ち梁構造を有するともいえる。両端部において２つの絶縁体４２上に支持された可動電極４３が、スイッチングに連動して上下に変位するため、容量値が、固定電極である第２絶縁層４１と可動電極４３との距離に応じて変化する。 Therefore, the movable electrode 43, each first piezoelectric film 45, and each second piezoelectric film 47 constitute a metal spring or a piezoelectric actuator. It can be said that the piezoelectric drive type MEMS 21 has a double-supported beam structure including two insulators 42 and a movable electrode 43. Since the movable electrode 43 supported on the two insulators 42 at both ends is displaced up and down in conjunction with switching, the capacitance value is equal to the distance between the second insulating layer 41, which is a fixed electrode, and the movable electrode 43. Will change accordingly.

また、電圧制御手段が図３の６本の可動電極４３−１〜４３−６によって形成されるキャパシタの容量を切り替えることによって、可動電極４３−１〜４３−６を流れる電流の大きさを制御することもできる。図６は本実施形態に係る高周波整合回路の可動電極と絶縁層との接触部位を模式的に示す図である。可動電極４３−１〜４３−６と第２絶縁層４１とが接触する部位の面積が同じになるように、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１のスイッチングが制御される場合には、図６（ａ）に示すように、各可動電極４３−１〜４３−６と第２電極層３９とによるキャパシタの各容量値は同じである。高周波信号が圧電駆動型ＭＥＭＳ１１に入力される場合、低インピーダンス側である可動電極４３−６を流れる電流ｉ_６は、高インピーダンス側である可動電極４３−１を流れる電流ｉ_１よりも大きい。 Also, the voltage control means controls the magnitude of the current flowing through the movable electrodes 43-1 to 43-6 by switching the capacitance of the capacitor formed by the six movable electrodes 43-1 to 43-6 in FIG. You can also FIG. 6 is a diagram schematically showing a contact portion between the movable electrode and the insulating layer of the high-frequency matching circuit according to the present embodiment. When the switching of the piezoelectric drive type MEMS 11 is controlled so that the area of the portion where the movable electrodes 43-1 to 43-6 and the second insulating layer 41 are in contact with each other is shown in FIG. Thus, each capacitance value of the capacitor by each movable electrode 43-1 to 43-6 and the 2nd electrode layer 39 is the same. If the high-frequency signal is input to the piezoelectric driven MEMS11, current _{i 6} flowing through the movable electrode 43-6 is a low impedance side is larger than the current _{i 1} flowing through the movable electrode 43-1 is a high-impedance side.

また、可動電極４３−１から可動電極４３−６へ向かって各可動電極４３−１〜４３−６のそれぞれの第２絶縁層４１への接触部位の面積が小さくなるように、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１のスイッチングが制御される場合には、図６（ｂ）に示すように、可動電極４３−６により生成されるキャパシタの容量値が減る。信号電流が集中しないように各容量が調整されるため、各可動電極４３−１〜４３−６を流れる電流ｉ_１〜ｉ_６の値は均一化される。 Further, the piezoelectric drive type MEMS 11 is formed so that the area of the contact portion of each of the movable electrodes 43-1 to 43-6 with respect to the second insulating layer 41 decreases from the movable electrode 43-1 to the movable electrode 43-6. When the switching is controlled, as shown in FIG. 6B, the capacitance value of the capacitor generated by the movable electrode 43-6 decreases. Since the signal current the capacitive so as not to concentrate is adjusted, the value of the current _i 1 through i ₆ flowing through the movable electrode 43-1～43-6 is uniform.

圧電駆動型ＭＥＭＳ１５、２１、２８、３２の各可動電極への電流の制御も、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１の各可動電極への電流の制御と同じである。 The control of the current to each movable electrode of the piezoelectric drive type MEMS 15, 21, 28, 32 is the same as the control of the current to each movable electrode of the piezoelectric drive type MEMS 11.

このように構成された高周波整合回路が低周波信号へ整合をとる場合には、電圧制御手段は、端子電極２０、２４、２５−１、２５−２、３１及び３５のうちの端子電極２０、２５−１及び３５をオンにするとともに端子電極２４、２５−２及び３１をオフにする。また、高周波整合回路が高周波信号へ整合をとる場合には、電圧制御手段は、端子電極２４、２５−２及び３１をオンにするとともに端子電極２０、２５−１及び３５をオフにする。電圧制御手段は、低周波信号への整合と高周波信号への整合とのそれぞれに応じて、端子電極２０、２４、２５−１、２５−２、３１及び３５への制御電圧Ｖ_１〜Ｖ_６を切り替える。 When the high-frequency matching circuit configured as described above matches a low-frequency signal, the voltage control means includes the terminal electrode 20 of the terminal electrodes 20, 24, 25-1, 25-2, 31 and 35, 25-1 and 35 are turned on, and the terminal electrodes 24, 25-2 and 31 are turned off. When the high-frequency matching circuit matches the high-frequency signal, the voltage control unit turns on the terminal electrodes 24, 25-2, and 31 and turns off the terminal electrodes 20, 25-1, and 35. The voltage control means controls the control voltages V _{1 to} V ₆ to the terminal electrodes 20, 24, 25-1, 25-2, 31 and 35 according to the matching to the low frequency signal and the matching to the high frequency signal, respectively. Switch.

この制御電圧の切り替えは、Ｃon／Coff ＝１＋ε_γ・ｔ１／ｔ２が満足されるように行われる。ここで、Ｃon／Coffはオン又はオフのスイッチング時の容量比を表し、ｔ１は絶縁体４２の高さ、ｔ２は第２絶縁層４１の膜厚、ε_γは比誘電率を表す。高周波整合回路は、比誘電率ε_γの大きな第２絶縁層４１と、この第２絶縁層４１の比誘電率ε_γよりも小さい値の比誘電率ε_γをもつ絶縁体４２とを用いるため、スイッチングによって大きな容量の変化を得ることができる。 The switching of the control voltage is performed as _{Con / Coff = 1 + ε γ} · t1 / t2 is satisfied. Here, Con / Coff represents the volume ratio at the time of switching on or off, t1 is the height of the insulator 42, t2 is the thickness of the second insulating layer 41, the epsilon _gamma represents a relative dielectric constant. High frequency matching circuit includes a larger second insulating layer 41 of dielectric constant epsilon _gamma, for using an insulator 42 having a dielectric constant epsilon _gamma value smaller than the dielectric constant epsilon _gamma of the second insulating layer 41 A large change in capacitance can be obtained by switching.

そして、高周波整合回路は、第１の周波数バンドに対しては、図２の等価回路のキャパシタＣ_２，Ｃ_４，Ｃ_１，Ｃ_５をそれぞれＯＮ，ＯＮ，ＯＦＦ，ＯＦＦにし、第２の周波数バンドに対しては、キャパシタＣ_２，Ｃ_４，Ｃ_１，Ｃ_５をそれぞれＯＦＦ，ＯＦＦ，ＯＮ，ＯＮにする。高周波整合回路の容量値は、キャパシタのオン及びオフによるスイッチング時の容量比Ｃon／Coffにしたがって変化し、この変化に応じて変換しようとするインピーダンス値が変わるため、整合する周波数バンドが変えられる。 Then, for the first frequency band, the high frequency matching circuit turns ON, ON, OFF, OFF the capacitors C ₂ , C ₄ , C ₁ , C ₅ of the equivalent circuit of FIG. For the band, capacitors C ₂ , C ₄ , C ₁ , and C ₅ are turned OFF, OFF, ON, and ON, respectively. The capacitance value of the high-frequency matching circuit changes according to the capacitance ratio Con / Coff at the time of switching when the capacitor is turned on and off, and the impedance value to be converted changes according to this change, so that the matching frequency band is changed.

このようにして、本実施形態に係る高周波整合回路によれば、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２１、２８及び３２が用いられるため、従来は周波数可変でなかった整合回路を任意の周波数に設定できる周波数可変型のデバイスの作成が可能になる。 As described above, according to the high frequency matching circuit according to the present embodiment, since the piezoelectric drive type MEMS 11, 15, 21, 28, and 32 are used, the matching circuit, which has not been conventionally variable in frequency, can be set to an arbitrary frequency. A variable frequency device can be created.

また、本発明によれば、大電力でありかつ異なる周波数への切り替えが可能となるため、周波数毎に部品を製品に搭載することが不要になり、部品点数を減らすことができる。アナログデバイスの容量値は固定であるが、本発明によれば同じデバイスを用いて容量値を変化させることができる。 In addition, according to the present invention, since it is possible to switch to a different frequency with high power, it is not necessary to mount components on the product for each frequency, and the number of components can be reduced. The capacitance value of the analog device is fixed, but according to the present invention, the capacitance value can be changed using the same device.

また、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２１、２８及び３２の内部抵抗は無限大であるため、可変容量ダイオードを用いた場合に生じるＱ値の劣化による影響を受けない。 Further, since the internal resistance of the piezoelectric drive type MEMS 11, 15, 21, 28, and 32 is infinite, it is not affected by the deterioration of the Q value that occurs when a variable capacitance diode is used.

（第１の実施形態の変形例）
図２の等価回路は２段型の直列共振回路を用いて整合をとっているが、設計帯域に応じて直列共振回路の縦続段数を増やすことにより、本発明の高周波整合回路は、より広帯域なインピーダンス変換器として利用することができる。従来、このような回路を分布定数型や集中定数型エレメントを用いて設計し所望の帯域を得ていたが、本発明の高周波整合回路によれば、インピーダンス変換のための直列共振回路の段数を増加させることにより、整合しようとする複数の周波数バンドをきめ細かく設定することもできる。 (Modification of the first embodiment)
The equivalent circuit of FIG. 2 is matched using a two-stage series resonance circuit, but by increasing the number of cascaded stages of the series resonance circuit according to the design band, the high-frequency matching circuit of the present invention has a wider bandwidth. It can be used as an impedance converter. Conventionally, such a circuit has been designed using distributed constant type or lumped constant type elements to obtain a desired band. However, according to the high frequency matching circuit of the present invention, the number of stages of the series resonant circuit for impedance conversion can be reduced. By increasing the number, it is possible to finely set a plurality of frequency bands to be matched.

図４の端子電極３６−３、３６−４は、２バンドに対応して設けられていたが、３以上のバンドの信号について整合を行う場合には、端子電極は、整合の切り替え種類の数に応じた組み合わせの数を用意する必要がある。 Although the terminal electrodes 36-3 and 36-4 in FIG. 4 are provided corresponding to two bands, when matching is performed for signals of three or more bands, the terminal electrode is the number of switching types of matching. It is necessary to prepare the number of combinations according to the.

図５の第１圧電膜４５及び第２圧電膜４７を、可動電極４３の周りに積層構造にすることにより、圧電アクチュエータ機構の可変距離や駆動距離を調節可能である。第１圧電膜４５と第２圧電膜４７とから構成される圧電アクチュエータの駆動力が不足している場合には、圧電駆動型ＭＥＭＳ２１は、１層構造である第１絶縁層３８の代わりに、多層構造を有する絶縁層を設けてもよい。第２圧電膜４７の逆方向分極が起こりにくい場合には、圧電駆動型ＭＥＭＳ２１は、第２圧電膜４７の代わりに、絶縁膜と金属膜とが積層形成された圧電膜を設けてもよい。これらについては、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２７及び３２も同じである。 By making the first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 of FIG. 5 have a laminated structure around the movable electrode 43, the variable distance and driving distance of the piezoelectric actuator mechanism can be adjusted. When the driving force of the piezoelectric actuator composed of the first piezoelectric film 45 and the second piezoelectric film 47 is insufficient, the piezoelectric drive type MEMS 21 is replaced with the first insulating layer 38 having a single layer structure. An insulating layer having a multilayer structure may be provided. When the reverse polarization of the second piezoelectric film 47 hardly occurs, the piezoelectric drive type MEMS 21 may provide a piezoelectric film in which an insulating film and a metal film are stacked instead of the second piezoelectric film 47. The same applies to the piezoelectric drive type MEMS 11, 15, 27 and 32.

また、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２１、２８及び３２は、動作原理が至って簡単であるため、本発明の高周波整合回路を縦続接続することにより、高利得かつ周波数可変なハイパワーアンプを提供することができ、ハイパワーアンプの設計も易くなる。 In addition, since the piezoelectric drive type MEMS 11, 15, 21, 28, and 32 have a simple operating principle, the high frequency matching circuit of the present invention is connected in cascade to provide a high power amplifier with high gain and variable frequency. This makes it easy to design a high-power amplifier.

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る高周波整合回路は、ＦＥＴ１２に接続される容量可変素子として静電駆動型のＭＥＭＳを使用する。 (Second Embodiment)
The high-frequency matching circuit according to the second embodiment of the present invention uses an electrostatically driven MEMS as a variable capacitance element connected to the FET 12.

本実施形態に係る高周波整合回路も高周波電力素子として用いられる。この高周波整合回路を含む高周波電力素子は、図７に示すように、入力側基板１０上のＦＥＴ１２に近い部分に可変容量キャパシタとしての静電駆動型MEMS６０を用いるとともに、入力側基板１０上のインピーダンスが比較的高い回路に圧電駆動型ＭＥＭＳ１５、２１を使用し、出力側基板１３上の回路に圧電駆動型MEMS２８、３２を使用している。ＦＥＴ１２等、大電力用のデバイスはそのデバイス自体のインピーダンスが低いため、ＦＥＴ１２の入力側では入力される電圧の平均電圧がインピーダンスに反比例して低い。この平均電圧が低くなる部分に、構造が単純であって精度の高い静電駆動型ＭＥＭＳ６０が配置されている。低電圧で動作するように静電駆動型ＭＥＭＳ６０が配置されているため、高電圧が印加された場合にも、静電駆動型ＭＥＭＳ６０はスイッチングの誤動作を生じない。図７において上述した符号と同じ符号をもつものはそれらと同じものであるので重複説明を省略する。 The high-frequency matching circuit according to this embodiment is also used as a high-frequency power element. As shown in FIG. 7, the high-frequency power element including the high-frequency matching circuit uses an electrostatic drive type MEMS 60 as a variable capacitor in a portion near the FET 12 on the input-side substrate 10, and impedance on the input-side substrate 10. However, the piezoelectric drive type MEMS 15 and 21 are used for a relatively high circuit, and the piezoelectric drive type MEMS 28 and 32 are used for a circuit on the output side substrate 13. Since the high power device such as the FET 12 has a low impedance, the average voltage of the input voltage on the input side of the FET 12 is low in inverse proportion to the impedance. The electrostatic drive type MEMS 60 having a simple structure and high accuracy is disposed in a portion where the average voltage is lowered. Since the electrostatic drive MEMS 60 is arranged so as to operate at a low voltage, the electrostatic drive MEMS 60 does not cause a switching malfunction even when a high voltage is applied. In FIG. 7, those having the same reference numerals as those described above are the same as those described above, and therefore redundant description is omitted.

静電駆動型ＭＥＭＳ６０について鎖線Ａ−Ａ’に沿って切断された断面図を図８に示す。静電駆動型ＭＥＭＳ６０は、グラウンド面である第１金属層６１と、この第１金属層６１上に形成され、高抵抗Ｓｉ基板やガラス等でできた第１絶縁層６２と、この第１絶縁層６２上にフォトエッチング法により回路パターンを形成され、ビアホール６３によって第１金属層６１に接続された第２金属層６４と、この第２金属層６４上に形成され、大きな比誘電率ε_γを有し、内部に制御用の電極である固定電極６５、６６を設けてなる第２絶縁層６７と、この第２絶縁層６７上の両端部に離間して形成された２つの絶縁体６８と、第２金属層６４に対面し、２つの絶縁体６８をアンカーとして両端を装架された可動電極６９とを備えている。可動電極６９の右上肢部はワイヤ１６を介してＦＥＴ１２に接続されており、可動電極６９の左上肢部はワイヤ１６を介して信号源に接続されている。これにより、第２金属層６４及び可動電極６９をそれぞれ下部電極及び上部電極とするキャパシタが構成され、固定電極６５、６６への電圧の印加によって発生するクーロン力を受けて可動電極６９が下方へ引き寄せられるため、容量が変化する。 FIG. 8 shows a cross-sectional view of the electrostatically driven MEMS 60 cut along the chain line AA ′. The electrostatic drive type MEMS 60 includes a first metal layer 61 as a ground surface, a first insulating layer 62 formed on the first metal layer 61 and made of a high resistance Si substrate or glass, and the first insulation. A circuit pattern is formed on the layer 62 by a photo-etching method, a second metal layer 64 connected to the first metal layer 61 by a via hole 63, and a second layer having a large relative dielectric constant ε _γ is formed on the second metal layer 64. A second insulating layer 67 provided with fixed electrodes 65 and 66 serving as control electrodes, and two insulators 68 formed on both ends of the second insulating layer 67 apart from each other. And a movable electrode 69 that faces the second metal layer 64 and has two insulators 68 as anchors and is mounted at both ends. The upper right limb of the movable electrode 69 is connected to the FET 12 via the wire 16, and the left upper limb of the movable electrode 69 is connected to the signal source via the wire 16. As a result, a capacitor having the second metal layer 64 and the movable electrode 69 as the lower electrode and the upper electrode, respectively, is formed, and the movable electrode 69 is moved downward by receiving the Coulomb force generated by the application of the voltage to the fixed electrodes 65 and 66. Since it is attracted, the capacity changes.

なお、可動電極６９の可動距離ないしは駆動距離は、積層によって変更可能であり、積層の変更によって所望の容量を得ることが可能である。また、第１絶縁層６２によって、ビアホール６３の直上に形成されるMIM（Metal Isolator Metal）キャパシタの機械的な強度の不足が回避される。 Note that the movable distance or driving distance of the movable electrode 69 can be changed by stacking, and a desired capacity can be obtained by changing the stacking. In addition, the first insulating layer 62 avoids insufficient mechanical strength of a MIM (Metal Isolator Metal) capacitor formed immediately above the via hole 63.

また、本実施形態に係る高周波電力素子の外観は、図９に示すようなパッケージ形状を有する。図９のパッケージには、高周波信号が入出力されるＲＦポート７２−１、７２−２と、静電駆動型ＭＥＭＳ６０のスイッチングの制御信号を入力するための端子電極７２−３〜７２−５とが設けられている。これらの端子電極７２−３、７２−５には、それぞれ、ゲート電圧、ドレイン電圧が印加される。このパッケージは、ハーメチックシールされた後、ＲＦポート７２−１、７２−２を介した評価用信号の入出力によって整合回路のＲＦ特性を評価されながら、端子電極７２−４に接続されたワイヤ１６から静電駆動型ＭＥＭＳ６０へ加える電圧が設定される。端子電極７２−３〜７２−５はいずれも樹脂７３によってポッティングされる。 Further, the appearance of the high-frequency power device according to the present embodiment has a package shape as shown in FIG. The package of FIG. 9 includes RF ports 72-1 and 72-2 through which high-frequency signals are input and output, and terminal electrodes 72-3 to 72-5 for inputting switching control signals of the electrostatic drive type MEMS 60. Is provided. A gate voltage and a drain voltage are applied to these terminal electrodes 72-3 and 72-5, respectively. This package is hermetically sealed, and then the wire 16 connected to the terminal electrode 72-4 is evaluated while the RF characteristics of the matching circuit are evaluated by the input / output of the evaluation signal via the RF ports 72-1, 72-2. To the electrostatic drive type MEMS 60 is set. The terminal electrodes 72-3 to 72-5 are all potted with the resin 73.

このような構成により、本実施形態に係る高周波整合回路が低周波信号に整合をとる場合には、電圧制御手段は、端子電極２０、２５−１及び３５をオンにするとともに端子電極２４、２５−２及び３１をオフにする。また、高周波整合回路が高周波信号に整合をとる場合には、電圧制御手段は、端子電極２４、２５−２及び３１をオンにするとともに端子電極２０、２５−１及び３５をオフにする。低周波側の信号への整合と高周波側の信号への整合とのそれぞれの制御電圧Ｖ_１〜Ｖ_６の切り替えは、容量比Ｃon／Coff ＝１＋ε_γ・ｔ１／ｔ２を満たすようにして行われる。ここで、ｔ１は絶縁体６８の高さ、ｔ２は第２絶縁層６７の膜厚である。これにより、比誘電率ε_γの大きな第２絶縁層６７と、この第２絶縁層６７の比誘電率ε_γよりも小さい値の比誘電率ε_γをもつ絶縁体６８とによって、大きな容量変化が得られる。 With such a configuration, when the high-frequency matching circuit according to the present embodiment matches the low-frequency signal, the voltage control unit turns on the terminal electrodes 20, 25-1 and 35 and the terminal electrodes 24 and 25. -2 and 31 are turned off. When the high-frequency matching circuit matches the high-frequency signal, the voltage control unit turns on the terminal electrodes 24, 25-2, and 31 and turns off the terminal electrodes 20, 25-1, and 35. Each switching of the control voltage V ₁ ~V ₆ with matching to the matching and the high-frequency side of the signal to the low frequency side of the signal is carried out so as to satisfy the capacitance ratio _{Con / Coff = 1 + ε γ} · t1 / t2 . Here, t1 is the height of the insulator 68, and t2 is the film thickness of the second insulating layer 67. Thus, a larger second insulating layer 67 of dielectric constant epsilon _gamma, by an insulator 68 having a dielectric constant epsilon _gamma value smaller than the dielectric constant epsilon _gamma of the second insulating layer 67, a large capacitance change Is obtained.

静電駆動型のＭＥＭＳ構造が用いられるので、スイッチングにより任意の電圧に応じて静電駆動型ＭＥＭＳ６０の容量値が大きく変わる。従って、静電駆動型ＭＥＭＳ６０を入力側の回路エレメントとして用いることによって、本実施形態に係る高周波整合回路は外部電圧によって任意の負荷に対してインピーダンス整合をとることができる。 Since the electrostatic drive type MEMS structure is used, the capacitance value of the electrostatic drive type MEMS 60 varies greatly according to an arbitrary voltage by switching. Therefore, by using the electrostatic drive type MEMS 60 as a circuit element on the input side, the high frequency matching circuit according to the present embodiment can achieve impedance matching with respect to an arbitrary load by an external voltage.

また、この高周波整合回路では、ＦＥＴ１２への平均入力電圧が低いというＦＥＴ１２のもつ特性が利用されるため、構造が単純で高い精度で動作するが高電圧下では誤動作の可能性があるという静電駆動型ＭＥＭＳ６０の特性を発揮させることができる。換言すれば、この高周波整合回路では、デバイスの近傍におけるインピーダンスが低い事を逆に利用して、高周波整合回路を構成する部分のうちのインピーダンスの変換比の最も大きな部分に静電駆動型MEMS６０が用いられている。 In addition, since this high frequency matching circuit uses the characteristic of the FET 12 that the average input voltage to the FET 12 is low, the structure is simple and operates with high accuracy, but there is a possibility of malfunction under high voltage. The characteristics of the drive type MEMS 60 can be exhibited. In other words, in this high-frequency matching circuit, by taking advantage of the low impedance in the vicinity of the device, the electrostatic drive type MEMS 60 is provided in the portion having the highest impedance conversion ratio among the portions constituting the high-frequency matching circuit. It is used.

静電駆動型MEMS６０が配置される位置と同じ位置に、第１の実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳ１１が配置された場合に比べて、本実施形態に係る高周波整合回路によれば、圧電駆動型ＭＥＭＳがもつピエゾ素子に起因する構造の複雑さが解消され、製造コストを低くでき、かつ外部電圧によって任意のインピーダンスをもつ負荷に整合できるようになる。 Compared with the case where the piezoelectric drive type MEMS 11 of the first embodiment is disposed at the same position as the position where the electrostatic drive type MEMS 60 is disposed, the high frequency matching circuit according to the present embodiment allows the piezoelectric drive type MEMS to be disposed. The complexity of the structure due to the piezo element of the device can be eliminated, the manufacturing cost can be reduced, and a load having an arbitrary impedance can be matched with an external voltage.

また、本実施形態に係る高周波整合回路は、静電駆動型ＭＥＭＳ６０と圧電駆動型ＭＥＭＳ１５、２１、２８、３２とを併用するため、従来は周波数を変更することができなかった整合回路を所望の周波数に設定できるようになり、周波数可変型のデバイスを更に安価に得られるようになる。 In addition, since the high frequency matching circuit according to the present embodiment uses both the electrostatic drive type MEMS 60 and the piezoelectric drive type MEMS 15, 21, 28, and 32, a matching circuit that has conventionally been unable to change the frequency is desired. The frequency can be set, and a variable frequency device can be obtained at a lower cost.

（第３の実施形態）
圧電駆動型ＭＥＭＳ１５、２１、２８、３２や、第１の実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳ１１や、第２の実施形態の静電駆動型ＭＥＭＳ６０については、これらの入力側又は出力側から大電力のマイクロ波や大きなバイアス電流が入力されると、ＭＥＭＳ電極が焼損する場合がある。この大電流に対する電極の補強のため、本発明の第３の実施形態に係る高周波整合回路を含む高周波電力素子は金属体を備える。 (Third embodiment)
The piezoelectric drive type MEMS 15, 21, 28, 32, the piezoelectric drive type MEMS 11 of the first embodiment, and the electrostatic drive type MEMS 60 of the second embodiment have a high power micrometer from the input side or the output side. When a wave or a large bias current is input, the MEMS electrode may burn out. In order to reinforce the electrode against this large current, the high-frequency power element including the high-frequency matching circuit according to the third embodiment of the present invention includes a metal body.

図１０はこの高周波整合回路に用いられる静電駆動型ＭＥＭＳの断面図である。静電駆動型ＭＥＭＳ６０の可動電極６９の上面には、固定電極６５、６６に対面する位置に各可動電極６９間を簾状ないしは網目状に接続する金属体７０、７１が設けられている。これらの金属体７０、７１は低い抵抗値を有する。なお、図１０に示される符号のうち上述したものと同じものはそれらと同じものを示す。 FIG. 10 is a cross-sectional view of an electrostatically driven MEMS used in this high frequency matching circuit. On the upper surface of the movable electrode 69 of the electrostatic drive type MEMS 60, metal bodies 70 and 71 are provided that connect the movable electrodes 69 in a hook shape or a mesh shape at positions facing the fixed electrodes 65 and 66. These metal bodies 70 and 71 have a low resistance value. In addition, the same thing as the above-mentioned code | symbol shown by FIG. 10 shows the same thing as them.

これにより、静電駆動型ＭＥＭＳ６０の例では例えば図１０の点線で表されるような大電流が、可動電極６９と第１金属層６１との間の絶縁層や金属に流れた場合でもＭＥＭＳ電極の焼損が防止される。また、容量値の平坦性の安定化と相互変調歪みの発生の防止とが図られる。 Thereby, in the example of the electrostatic drive type MEMS 60, for example, even when a large current as represented by a dotted line in FIG. 10 flows through the insulating layer or metal between the movable electrode 69 and the first metal layer 61, the MEMS electrode. Burnout is prevented. Further, it is possible to stabilize the flatness of the capacitance value and prevent the occurrence of intermodulation distortion.

複数の可動電極６９の間が金属体７０、７１によって接続された場合の電極の配置を図１１に示す。図１１は図１０の静電駆動型ＭＥＭＳ６０の模式的な平面図である。同図の可動電極６９−１〜６９−６は図１０の可動電極６９を表す。金属体７０、７１により接続された各可動電極６９−１〜６９−６と固定電極６５、６６とが対向するため、それぞれの電極どうしが簾状になる。それぞれの容量比が大きくされることによって、静電駆動型ＭＥＭＳ６０の容量比Ｃon／Coffが大きくされるため、インピーダンス変換に必要な容量比が得られる。また、金属体７０、７１が補強電極として機能するので、静電駆動型MEMS６０の各電極に流れる電流の許容値が上がる。 FIG. 11 shows the arrangement of electrodes when a plurality of movable electrodes 69 are connected by metal bodies 70 and 71. FIG. 11 is a schematic plan view of the electrostatic drive type MEMS 60 of FIG. The movable electrodes 69-1 to 69-6 in the same figure represent the movable electrode 69 in FIG. Since the movable electrodes 69-1 to 69-6 connected by the metal bodies 70 and 71 and the fixed electrodes 65 and 66 face each other, the respective electrodes have a bowl shape. Since the capacitance ratio Con / Coff of the electrostatic drive type MEMS 60 is increased by increasing the respective capacitance ratios, the capacitance ratio necessary for impedance conversion can be obtained. Further, since the metal bodies 70 and 71 function as reinforcing electrodes, the allowable value of the current flowing through each electrode of the electrostatic drive type MEMS 60 increases.

また、本実施形態に係る他の高周波整合回路は、図１２に示すように、圧電駆動型ＭＥＭＳ２１、１５、２８、３２のそれぞれの可動電極４３−１〜４３−６の上面の中央部分に、金属体５３を、絶縁膜５１及び金属膜５２を介して設けて、かつ各可動電極４３−１〜４３−６の間が低い抵抗値をもつ金属体５３によって簾状ないしは網目状に接続するようにもできる。図１３は図１２の圧電駆動型ＭＥＭＳ２１等の模式的な平面図である。図１２の構造をもつ圧電駆動型ＭＥＭＳ１５等の電極は図１３に示すように配置される。なお、図１２、図１３に示される符号のうち上述したものと同じものはそれらと同じものを示す。 In addition, as shown in FIG. 12, the other high-frequency matching circuit according to the present embodiment has a central portion on the upper surface of each movable electrode 43-1 to 43-6 of the piezoelectric drive type MEMS 21, 15, 28, 32. The metal body 53 is provided via the insulating film 51 and the metal film 52, and the movable electrodes 43-1 to 43-6 are connected in a saddle shape or a mesh shape by the metal body 53 having a low resistance value. You can also. FIG. 13 is a schematic plan view of the piezoelectric drive type MEMS 21 of FIG. Electrodes such as the piezoelectric drive type MEMS 15 having the structure of FIG. 12 are arranged as shown in FIG. In addition, the same thing as the above-mentioned code | symbol shown by FIG. 12, FIG. 13 shows the same thing as them.

高周波整合回路では、各可動電極４３−１〜４３−６と第２絶縁層４１との接触部位が厚くされているため、容量値についての平坦性が安定する。また、共振周波数と、金属体５３及び各可動電極４３−１〜４３−６などから構成される可動部位の質量とによって生じる相互変調歪みの発生が防止される。 In the high-frequency matching circuit, since the contact portion between each movable electrode 43-1 to 43-6 and the second insulating layer 41 is thickened, the flatness of the capacitance value is stabilized. In addition, the occurrence of intermodulation distortion caused by the resonance frequency and the mass of the movable part composed of the metal body 53 and the movable electrodes 43-1 to 43-6 and the like is prevented.

また、本実施形態に係る高周波整合回路は、静電駆動型ＭＥＭＳ６０の代わりに、第１の実施形態の静電駆動型ＭＥＭＳ１１を用いることもできる。本実施形態に係る高周波整合回路が静電駆動型ＭＥＭＳ１１を用いる場合には、図１２と同様に、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１の各可動電極４３−１〜４３−６上の金属体５３が、これらの可動電極４３−１〜４３−６の間を接続されるように構成される。 Moreover, the high frequency matching circuit according to the present embodiment can use the electrostatic drive MEMS 11 of the first embodiment instead of the electrostatic drive MEMS 60. When the high-frequency matching circuit according to the present embodiment uses the electrostatic drive type MEMS 11, the metal bodies 53 on the movable electrodes 43-1 to 43-6 of the piezoelectric drive type MEMS 11 are in the same manner as in FIG. The movable electrodes 43-1 to 43-6 are configured to be connected.

本実施形態に係る高周波整合回路によれば、各可動電極６９の間を金属体７０、７１が横方向に接続するため、横方向の電流の大きさが均一化される。また、本実施形態に係る高周波整合回路によれば、電極どうしが対向する面積が大きくなるため、大きな容量を得ることができ、金属ばねを駆動する電圧値を小さくすることができる。さらに、可動電極６９が分厚い金属ばねから構成されている場合でも、金属ばねを駆動する力の大きさは、その金属の電流密度と熱抵抗とから決まるため、重い金属ばねをも動かすことが可能になる。 According to the high-frequency matching circuit according to the present embodiment, since the metal bodies 70 and 71 are connected in the horizontal direction between the movable electrodes 69, the magnitude of the current in the horizontal direction is made uniform. In addition, according to the high-frequency matching circuit according to the present embodiment, the area where the electrodes face each other is increased, so that a large capacity can be obtained and the voltage value for driving the metal spring can be reduced. Furthermore, even when the movable electrode 69 is composed of a thick metal spring, the magnitude of the force that drives the metal spring is determined by the current density and thermal resistance of the metal, so that even a heavy metal spring can be moved. become.

本実施形態に係る高周波整合回路によれば、大電力のマイクロ波や大きな電流が入力された場合でも、補強電極が可動電極４３又は可動電極６９上に付加されているため、更に大きな電力又はバイアスをもつ信号を入力することができる。 According to the high-frequency matching circuit according to the present embodiment, even when a high-power microwave or a large current is input, the reinforcing electrode is added on the movable electrode 43 or the movable electrode 69. Can be input.

また、本実施形態に係る高周波整合回路によれば、第１の実施形態に係る高周波整合回路又は第２の実施形態に係る高周波整合回路によって得られる効果と同じ効果をも得られる。 Moreover, according to the high frequency matching circuit according to the present embodiment, the same effect as that obtained by the high frequency matching circuit according to the first embodiment or the high frequency matching circuit according to the second embodiment can be obtained.

（第４の実施形態）
上述した各実施形態に係る高周波整合回路を含む高周波電力素子に信号が入力された場合は、大電力用デバイス自体のインピーダンスは低いので、その信号のポインティングベクトルの向きと直交する方向、すなわち、デバイスの横方向（図３の左右方向）に定在波が発生し、オッドモードと呼ばれる不要な共振モードの発振が生じ易い。本発明の第４の実施形態に係る高周波整合回路は、入力側ＭＥＭＳ素子及び出力側ＭＥＭＳ素子のそれぞれに対し、静電駆動型及び圧電駆動型のいずれのＭＥＭＳを用いることができる。 (Fourth embodiment)
When a signal is input to the high-frequency power element including the high-frequency matching circuit according to each of the embodiments described above, the impedance of the high-power device itself is low, so that the direction orthogonal to the direction of the pointing vector of the signal, that is, the device Standing waves are generated in the horizontal direction (left and right direction in FIG. 3), and an unnecessary resonance mode oscillation called an odd mode is likely to occur. The high-frequency matching circuit according to the fourth embodiment of the present invention can use either electrostatic drive type or piezoelectric drive type MEMS for the input side MEMS element and the output side MEMS element, respectively.

例えばＦＥＴ１２に接続される入力側ＭＥＭＳ素子が静電駆動型ＭＥＭＳ６０である場合の例を図１４に示す。図１４は本実施形態に係る高周波整合回路に用いられる静電駆動型ＭＥＭＳ内部の電極配置の一例を示す図である。この高周波整合回路は、静電駆動型MEMS６０の内部の上側の固定電極６５と下側の固定電極６５との間に抵抗体７４を設け、また、上側の固定電極６６と下側の固定電極６６との間に抵抗体７５を設ける。 For example, FIG. 14 shows an example in which the input-side MEMS element connected to the FET 12 is an electrostatic drive type MEMS 60. FIG. 14 is a diagram showing an example of electrode arrangement inside the electrostatic drive MEMS used in the high-frequency matching circuit according to the present embodiment. In this high-frequency matching circuit, a resistor 74 is provided between the upper fixed electrode 65 and the lower fixed electrode 65 inside the electrostatic drive type MEMS 60, and the upper fixed electrode 66 and the lower fixed electrode 66 are provided. A resistor 75 is provided between the two.

静電駆動型ＭＥＭＳ６０内の上側の固定電極６５、６６と、下側の固定電極６５、６６との間の横方向にそれぞれ抵抗体７４、７５が接続されているため、上側に構成されるキャパシタ７６と下側に構成されるキャパシタ７７との間に生じるリーク電流が小さい。従って、キャパシタ７６、７７のそれぞれの電位は、信号の直流成分については同じである。これにより、インピーダンス変換の動作が安定化される。 Since the resistors 74 and 75 are respectively connected in the lateral direction between the upper fixed electrodes 65 and 66 and the lower fixed electrodes 65 and 66 in the electrostatic drive type MEMS 60, the capacitor configured on the upper side A leakage current generated between the capacitor 76 and the capacitor 77 formed on the lower side is small. Accordingly, the potentials of the capacitors 76 and 77 are the same for the DC component of the signal. Thereby, the operation | movement of impedance conversion is stabilized.

また、本実施形態に係る高周波整合回路は、第１の実施形態における圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２１、２８及び３２の可動電極４３−１〜４３−６と、第２金属層３９との間を抵抗体を用いて接続してもよい。 Further, the high-frequency matching circuit according to the present embodiment is provided between the movable electrodes 43-1 to 43-6 of the piezoelectric drive type MEMS 11, 15, 21, 28 and 32 and the second metal layer 39 in the first embodiment. May be connected using a resistor.

このように、抵抗体７４、７５によって、不要な共振モードの発生が抑止される。 Thus, the occurrence of unnecessary resonance modes is suppressed by the resistors 74 and 75.

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。上記の実施形態では、圧電駆動型ＭＥＭＳ１１、１５、２１、２８、３２及び６０が有する可動電極の数は６本であったが、この可動電極の数は１〜５本あるいは７本以上でもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In the above embodiment, the number of movable electrodes included in the piezoelectric drive MEMS 11, 15, 21, 28, 32, and 60 is 6, but the number of movable electrodes may be 1 to 5, or 7 or more. .

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１の実施形態に係る高周波整合回路を含む高周波電力素子の平面図である。1 is a plan view of a high frequency power device including a high frequency matching circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る高周波整合回路の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the high frequency matching circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る圧電駆動型ＭＥＭＳの模式的な平面図である。1 is a schematic plan view of a piezoelectric drive type MEMS according to a first embodiment of the present invention. 図１の高周波電力素子の外観を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the external appearance of the high frequency electric power element of FIG. 本発明の第１の実施形態に係る高周波整合回路に用いられる圧電駆動型ＭＥＭＳの断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric drive type MEMS used for the high frequency matching circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る高周波整合回路の可動電極と絶縁層との接触部位を模式的に示す図であり、（ａ）は複数の接触部位の面積が同じである場合の図であり、（ｂ）は複数の接触部位の面積が異なる場合の図である。It is a figure which shows typically the contact site | part of the movable electrode and insulating layer of the high frequency matching circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is a figure in case the area of several contact site | parts is the same. Yes, (b) is a diagram when the areas of the plurality of contact parts are different. 本発明の第２の実施形態に係る高周波整合回路を含む高周波電力素子の平面図である。It is a top view of the high frequency electric power element containing the high frequency matching circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る高周波整合回路に用いられる静電駆動型ＭＥＭＳの断面図である。It is sectional drawing of the electrostatic drive type MEMS used for the high frequency matching circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図７の高周波電力素子の外観を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the external appearance of the high frequency electric power element of FIG. 本発明の第３の実施形態に係る高周波整合回路に用いられる静電駆動型ＭＥＭＳの断面図である。It is sectional drawing of the electrostatic drive type MEMS used for the high frequency matching circuit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図１０の静電駆動型ＭＥＭＳの模式的な平面図である。It is a typical top view of the electrostatic drive type MEMS of FIG. 本発明の第３の実施形態に係る他の高周波整合回路に用いられる圧電駆動型ＭＥＭＳの断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric drive type MEMS used for the other high frequency matching circuit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図１２の圧電駆動型ＭＥＭＳの模式的な平面図である。FIG. 13 is a schematic plan view of the piezoelectric drive type MEMS of FIG. 12. 本発明の第４の実施形態に係る高周波整合回路に用いられる静電駆動型ＭＥＭＳ内部の電極配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electrode arrangement | positioning inside the electrostatic drive type MEMS used for the high frequency matching circuit which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１０…入力側基板、１１，１５，２１，２８，３２…圧電駆動型ＭＥＭＳ、１２…ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、１３…出力側基板、１４，２７…スタブ、１６…ワイヤ、１７，１８，２２，２３，２９，３０，３３，３４…プレート電極、１９，７４，７５…抵抗体、２０，２４，２５−１，２５−２，３１，３５，３６−３，３６−４，７２−３〜７２−５…端子電極、２６−１…ゲート電極、２６−２…ドレイン電極、３６−１，３６−２，７２−１，７２−２…ＲＦポート、３７，６１…第１金属層、３８，６２…第１絶縁層、３９，６４…第２金属層、４０，６３…ビアホール、４１，６７…第２絶縁層、４２，６８…絶縁体、４３，４３−１〜４３−６，６９，６９−１〜６９−６…可動電極、４４…絶縁膜、４５…第１圧電膜、４６，５０，５１…絶縁膜、４７…第２圧電膜、４８，４９，５２…金属膜、５３，７０，７１…金属体、５４〜５９…接触部位、６０…静電駆動型ＭＥＭＳ、６５，６６…固定電極、７３…樹脂、７６，７７…キャパシタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Input side board | substrate, 11, 15, 21, 28, 32 ... Piezoelectric drive type MEMS, 12 ... FET (field effect transistor), 13 ... Output side board | substrate, 14, 27 ... Stub, 16 ... Wire, 17, 18, 22, 23, 29, 30, 33, 34 ... plate electrode, 19, 74, 75 ... resistor, 20, 24, 25-1, 25-2, 31, 35, 36-3, 36-4, 72- 3-72-5 ... terminal electrode, 26-1 ... gate electrode, 26-2 ... drain electrode, 36-1, 36-2, 72-1, 72-2 ... RF port, 37, 61 ... first metal layer , 38, 62 ... first insulating layer, 39, 64 ... second metal layer, 40, 63 ... via hole, 41, 67 ... second insulating layer, 42, 68 ... insulator, 43, 43-1 to 43-6. , 69, 69-1 to 69-6 ... movable electrode, 44 ... insulating film, 45 ... first pressure. Membrane, 46, 50, 51 ... insulating film, 47 ... second piezoelectric film, 48, 49, 52 ... metal film, 53, 70, 71 ... metal body, 54-59 ... contact site, 60 ... electrostatic drive MEMS , 65, 66... Fixed electrode, 73... Resin, 76, 77.

Claims

A field effect transistor for amplifying a high frequency signal;
A plurality of input side MEMS (Micro Electric) each having a plurality of capacitance values corresponding to a plurality of different switching control voltages and provided on the input side of the field effect transistor to match the input impedance of the field effect transistor. Machine System) element,
A plurality of output side MEMS elements each having a plurality of capacitance values corresponding to the plurality of different switching control voltages and provided on the output side of the field effect transistor to match the output impedance of the field effect transistor; A high-frequency matching circuit comprising:

2. The input-side MEMS element and the output-side MEMS element take impedance matching for high-frequency signals in a plurality of different frequency bands according to a plurality of different switching control voltages applied thereto, respectively. High frequency matching circuit.

2. The high frequency matching circuit according to claim 1, wherein an input side MEMS element connected to the field effect transistor among the plurality of input side MEMS elements is an electrostatic drive type MEMS element.

Among the plurality of input side MEMS elements, the input side MEMS element preceding the electrostatic drive type MEMS element is a piezoelectric drive type MEMS element having a plurality of different capacitance values according to the plurality of different switching control voltages. ,
4. The high frequency matching circuit according to claim 3, wherein each of the plurality of output side MEMS elements is a piezoelectric drive type MEMS element.

The input side MEMS element and the output side MEMS element are both
At least one fixed electrode provided in each of the input side MEMS element and the output side MEMS element;
A movable electrode displaceable with respect to the fixed electrode according to the plurality of different switching control voltages;
The high-frequency matching circuit according to claim 1, further comprising: a metal body provided at a position facing the fixed electrode on an upper surface of the movable electrode.

The input side MEMS element and the output side MEMS element are both
A plurality of fixed electrodes provided in each of the input side MEMS element and the output side MEMS element;
A movable electrode displaceable with respect to each fixed electrode according to the plurality of different switching control voltages;
The high-frequency matching circuit according to claim 1, further comprising a resistor that connects the plurality of fixed electrodes.