GaAs MEMS微波功率传感器的设计与模拟

已有的微机械直接加热终端式微波功率传感器是基于CMOS工艺的,该结构基于GaAs MMIC工艺,它可以与GaAs如微波电路实现单片集成。它的基本工作原理是热电效应,制备中使用了GaAs体加工技术来减少热量损失,并用软件对其温度场和反射系数进行了模拟。该传感器用于X波段,它的输入功率是0到50mW,灵敏度为0.54V／W,输入端S11参数约为-15dB．     

电容式MEMS微波功率传感器过载功率的优化

提出了一种等效串联电容式MEMS微波功率传感器,在不影响传感器微波性能的前提下,实现了过载功率的提升.分别建立了传感器的力学模型和集总参数模型,对过载功率特性和微波特性进行了优化与分析.使用Ansys软件和Hfss软件对传感器相关参数进行了仿真,验证了文章所建立模型的准确性.结果表明,当MIM电容相对值β从1.25变化...     

热电式MEMS微波功率传感器的优化设计

为了提高热电式微波功率传感器的传热效率,改善传感器的性能,对热电式微波功率传感器的衬底结构进行了优化设计,得到了最优的衬底结构尺寸。首先研究衬底厚度对热电式微波功率传感器的影响,然后根据得到的最优衬底厚度,研究基底膜位置及尺寸对热电式微波功率传感器性能的影响,最后对所得最优衬底结构传感器的微波特性以及电磁场分布进行研究。结果表明,当传感器衬底的结构尺寸最优时,传感器的最高温度达到352.76 K,S参数小于-20.62 dB。该结构不仅减少了热量在衬底的堆积,提高了负载电阻到热电堆的热传输效率,而且具有良好的微波特性。     

微波GaAs功率芯片的低空洞率真空焊接技术研究

文章选用80Au20Sn焊料对微波GaAs功率芯片的焊接技术进行了较为系统深入的研究,通过对共晶焊接设备与真空烧结设备分别对焊接时气体保护、焊片大小、真空工艺过程的施加和夹具设计等因素进行了试验分析。结果表明,以上参数对微波GaAs功率芯片焊接均有显著的影响,在保护气体流量为1.5L·min^-1的氮气保护下,通过施加适当的夹具静压力和金锡焊料熔化时的抽真空应用,AuSn焊料能够充分和快速润湿,实现较高的焊接质量。X射线检测结果表明,微波GaAs功率芯片焊接具有较低的空洞率,焊透率高达90％以上,焊接过程主要通过夹具装配完成,人为影响因素少,成品率高。     

双通道MEMS微波功率传感器的悬臂梁设计

为实现热电式MEMS微波功率传感器与电容式MEMS微波功率传感器的兼容,得到一种性能优良的双通道MEMS微波功率传感器,需要对MEMS悬臂梁的匹配特性进行分析与设计。根据MEMS悬臂梁的一维集中参数模型,分析了MEMS悬臂梁的吸合电压,研究了MEMS悬臂梁的位移与电容的变化关系以及MEMS悬臂梁的谐振频率,得到了MEMS悬臂梁的匹配特性与MEMS悬臂梁高度的变化关系。实验结果表明,当MEMS悬臂梁的高度设计为10 μm时,MEMS悬臂梁的谐振频率为16.13 kHz,在8～12 GHz频率范围内,回波损耗均小于－19 dB。     

MEMS微波功率传感器的三维等效电路模型

为了得到热电式MEMS微波功率传感器的三维温度分布和时间常数,建立了传感器的三维等效电路模型。首先根据热-电参数的等效关系和传感器的结构建立等效电路模型。接着,对等效电路的单元模块进行理论分析。最后,根据建立的三维等效电路模型研究传感器的温度分布和响应时间。传感器的灵敏度为0.076 mV/mW@10 GHz,时间常数为56.24μs。测试结果表明,传感器的灵敏度为0.06 mV/mW@10 GHz,时间常数为85μs。所建立的三维等效电路模型不但可以得到微波功率传感器的响应时间,而且可以准确地得到热量在衬底的耗散情况。因此,本研究对热电式MEMS微波功率传感器设计具有一定的参考价值。     

对称双悬臂梁结构MEMS微波功率传感器研究

为了提升电容式MEMS微波功率传感器的测量灵敏度,本文充分利用传感器的内部空间结构,提出了一种基于对称双悬臂梁结构的电容式微波功率传感器.根据对称式双梁结构的特点,建立了对称双悬臂梁结构的枢纽式机电模型.研究和分析了对称双悬臂梁结构的测量灵敏度和过载功率.实验结果表明,在悬臂梁初始间距相同的条件下,对称双梁结构的测量灵...     

一种高灵敏度在线式MEMS微波功率传感器

为了改善在线式MEMS微波功率传感器的灵敏度特性,设计了一种新型双悬臂梁结构的MEMS微波功率传感器。该结构将测试电极和锚区设计在中心信号线的两侧。建立了双悬臂梁集总电路等效模型,研究了双悬臂梁结构的微波功率传感器的微波特性。构建了枢纽式双悬臂梁静力学模型,研究并分析了新型悬臂梁结构的过载功率与灵敏度。结果表明,相比于测试电极和锚区位于信号线同侧的传统单悬臂梁结构,新型双悬臂梁结构的灵敏度提升了6～8倍。这在一定程度上解决了电容式微波功率传感器检测灵敏度较低的问题。     

芯片推力方法与MEMS芯片固化工艺的研究

介绍了封装推力与MEMS(微电子机械系统芯片)固化的通用工艺,提出了芯片固化中遇到的问题.针对异议的工艺与材料进行了试验,采用数理统计方法进行了分析.对MEMS装片材料与结构进行研究,找出芯片推力实施的过程的问题,实施优化MEMS芯片推力方法.最终采用数理统计方法验证了该推力方法在工艺实施过程的可行性,该方法满足了大生...     

MEMS器件自动优化算法及其实现

研究了MEMS器件结构参数的自动优化算法及其实现技术.以固支梁的谐振频率指标为例,通过HSPICE模拟软件,模拟其在给定结构参数下的谐振频率,算法自动完成指标分析并选取适当的修正步长,采用恰当的参数修正方法对器件进行优化,通过循环迭代直至满足用户频率指标和精度指标(5%)要求.最后采用Coventor Ware软件对优化结果进行了验证.     

MEMS微波功率传感器的悬臂梁弯曲模型研究北大核心

为了研究电容式MEMS微波功率传感器悬臂梁的非线性运动，建立了MEMS悬臂梁在空间域上的弯曲特性模型，综合考虑静电力、轴向应力以及残余应力对悬臂梁非线性运动的影响，求解得到动力学微分方程。在此基础上研究在不同杨氏模量、驱动电压和残余应力下悬臂梁的弯曲特性，解析得到对应的悬臂梁弯曲特性曲线与轴向应力曲线。使用有限元分析软件ANSYS对不同驱动电压下的悬臂梁下拉位移进行仿真，并对仿真结果与解析结果进行比较。结果表明，在驱动电压从10 V到20 V的变化过程中，仿真结果与模型解析结果具有一致的趋势，两者间的最大误差仅有8.81%。对电容式MEMS微波功率传感器的悬臂梁弯曲特性的研究具有一定的参考价值和指导意义。     

Electrically Enhanced Readout System for a High‐Frequency CMOS‐MEMS Resonator

The design of a CMOS clamped‐clamped beam resonator along with a full custom integrated differential amplifier, monolithically fabricated with a commercial 0.35 μm CMOS technology, is presented. The implemented amplifier, which minimizes the negative effect of the parasitic capacitance, enhances the electrical MEMS characterization, obtaining a 48 × 10⁸ resonant frequency‐quality factor product (Q×f_res) in air conditions, which is quite competitive in comparison with existing CMOS‐MEMS resonators.     

热电式MEMS微波功率传感器的封装研究

为了研究热电式MEMS微波功率传感器封装后的性能,提出了一种COB技术的封装方案。首先,采用有限元仿真软件HFSS仿真封装前后的微波特性;然后,基于GaAs MMIC技术对热电式MEMS微波功率传感器进行制备,并对制备好的芯片进行封装。最后,对封装前后传感器的微波特性及输出特性进行测试。实验结果表明,在8～12 GHz频率范围内,封装后回波损耗小于-10.50 dB,封装前的灵敏度为0.16 mV/mW@10 GHz,封装后的灵敏度为0.18 mV/mW@10 GHz。封装后的热电式微波功率传感器输出电压与输入功率仍有良好的线性度。该项研究对热电式MEMS微波功率传感器封装的研究具有一定的参考价值和指导意义。     

A Low Power Analog CMOS Vision Chip for Edge Detection Using Electronic Switches

An analog CMOS vision chip for edge detection with power consumption below 20 mW was designed by adopting electronic switches. An electronic switch separates the edge detection circuit into two parts: one is a logarithmic compression photocircuit, and the other is a signal processing circuit for edge detection. The electronic switch controls the connection between the two circuits. When the electronic switch is off, it can intercept the current flow through the signal processing circuit and restrict the magnitude of the current flow below several hundred nA. The estimated power consumption of the chip, with 128 × 128 pixels, was below 20 mW. The vision chip was designed using 0.25 µm 1‐poly 5‐metal standard full custom CMOS process technology.     

单片机在大功率功放电路中的应用

大功率功放存在2大问题:第一是输出信号失真,主要有:非线性失真和削波失真,这会影响音质,严重时还会烧坏扬声器。第二是保护问题。主要有:扬声器短路保护、输出信号直流保护。保护做得不好,很容易烧坏功放输出管和扬声器。单片机具有强大的测控功能,可以用来解决大功率功放的失真校正和电路保护的问题。实践证明,本系统有较好的效果。将讨论如何用单片机ATMEL 89C2051实现这一目标。