微机械圆盘谐振器的仿真分析及等效电路

通过对径向振动圆盘的机械振动方程进行分析,将机械振动的分散参数集总化,提取出机械集总参量并通过机电类比的方法将集总化的机械参量类比成电参量,建立起径向振动微机械谐振器的电参数模型。利用ANSYS软件对径向振动盘式微机械谐振器进行模拟,提取出谐振频率和振动位移,并以此为基础计算出等效质量及阻尼和刚度的数值,进而通过机电耦合系数求出电参数值。以所提取的电参数为依据,分析了谐振器的结构对谐振器的等效阻抗的影响。谐振器的等效电路及分析结果将成为后续结构和驱动电路设计的出发点。     

静电驱动电容式微机械陀螺寄生Coriolis力的建模与分析

在静电驱动电容式微机械陀螺传感器结构的基础上,对寄生Coriolis力进行受力分析,建立了寄生Coriolis力的等效电学模型.比较分析了理想情况下微机械陀螺的等效电学模型以及包含寄生Coriolis力的等效电学模型,结果表明,对于静电驱动电容式微机械陀螺,寄生Coriolis力并不改变有用信号的频率及相位,对其峰峰值的衰减程度小于0.2‰.     

毫米波电路

本书较系统地介绍了微波、毫米波电路的最新进展,包括各种电路结构形式和分析方法。全书约35万字,共九章,分为三个部分。第一部分讲述毫米波传输线,主要包括敞开式和屏蔽式微带线和类微带线,介质波导;第二部分介绍各种微带谐振器和介质谐振器,毫米波无源元件。第三部分介绍毫米波固态源,频率变换电路,以及场效应晶体管电路。书末附有参考资料和习题。     

用于气体传感的电容式微机械超声阵列设计

电容式微机械超声阵列(CMUT)是微机电系统(MEMS)气体传感器的常用结构之一。为了在尽可能降低功耗的前提下,提高气体传感器的灵敏度,对电容式微机械超声阵列尺寸进行优化。首先基于一阶集总电机械振动模型进行理论分析,发现其灵敏度与塌陷电压成正相关,并主要受振膜厚度、电极间距和电极半径影响,以此为依据设计符合要求的参数。然后使用COMSOL多物理场仿真软件,综合结构特点、空气阻尼、外接电路、弹性软化等因素的影响,提出一种更接近实际的有限元模型。将理论分析结果代入,对尺寸参数进行进一步优化,得到塌陷电压11.3 V,灵敏度-3.253×1017 Hz/kg,共振频率4.858 MHz,品质因数121.45的电容式微机械超声阵列。     

基于微机械圆盘谐振器的振荡器

基于微机械谐振器的硅振荡器是微波通信系统中的关键器件。制作了工作于径向体声学振动模态的微机械谐振器,通过分析微机械谐振器的电参数,并以此谐振器为基础进行振荡器的设计。针对圆盘形微机械谐振器工作过程中阻抗较大的问题,通过多级放大来补偿信号经过谐振器时引起的衰减和相位变化。振荡器包括两部分放大电路,基本振荡回路的多级放大保证振荡器正常起振,输出多级放大保证振荡器的输出达到一定的功率。所设计的振荡器阻抗44kΩ,振荡频率143.33MHz,为大阻抗条件下振荡器的设计提供一定的参考。     

微波无线电通信系统的研究

随着通信技术的不断发展,无线电技术中的微波有源、无源部件的研究对于提高卫星通信系统以及雷达系统的性能具有非常重要的意义。本文主要围绕无线电收发信机中的微波有源、无源部件,结合微带传输线理论提出了抑制杂波的SIR电容藕合微带带通滤波器结构,详细分析了SIR谐振器结构通过调整谐振器的阻抗比实现杂波频率控制的机理,给出了SIR电容藕合带通滤波器的仿真结果。     

考虑压电效应的石英晶体谐振器设计程序

介绍了一种新颖的基于Mindlin板理论的AT切石英晶体谐振器设计程序及其计算过程.该程序根据已知的石英晶体谐振器频率、电极厚度等参数来推算出最佳石英晶体板尺寸、电极长度、电容比等参数；可以计算出石英晶体板的色散、频谱、温频、电容比与频率关系,为石英晶体谐振器的设计提供重要参考.所有计算都考虑了石英晶体的压电效应,并给...     

基于复合左右手传输线的LTCC滤波器设计*

基于Caloz等人提出的复合左右手传输线结构,结合低温陶瓷共烧技术(LTCC)工艺特点,通过三维交指电容和接地带状线结构实现了多层复合左右手传输线(ML CRLH TL)谐振器。该结构将平面的交指电容转移到Z方向上,有效地减小了谐振器的尺寸。通过对谐振器结构特性的研究和分析,总结出各参量变化对中心频率、带宽及带内波纹的影响。在此基础上设计出了平面尺寸仅为2.4mm×1.0mm的可用于WALN的高性能ML CRLHTL带通滤波器。     

振动式微机械陀螺仪的研究现状与展望

在多种类型的陀螺仪中,以振动式微机械陀螺仪最具代表性,且具有丰富的研究基础和很高的市场占有率。首先介绍了各种检测方式的振动式微机械陀螺仪的国内外研究现状,对各种类型陀螺仪的结构、加工工艺、工作方式、性能指标等进行了详细的阐述,并对振动式微机械陀螺仪的发展趋势进行了展望。振动式微机械陀螺仪不仅要向高精度、高稳定性的导航等领域继续发展,同时也需要兼容低性能要求的民用领域。随着加工技术的不断进步和应用领域的扩展,小型化、三轴一体化、新材料将成为振动式微机械陀螺仪的研究热点。     

一种双模波导滤波器及应用

基于波导谐振器模式分析理论,文中介绍了一种TM 双模波导谐振器,并采用该谐振器仿真设计了微波滤波器。该滤波器具有体积小、Q 值高、便于调试安装等特点。 滤波器谐振器采用了 TM120 及 TM210 双模设计,谐振器尺寸可以灵活设计,适用于多种需求。 文中采用电磁仿真软件进行了滤波器的设计及优化,并分析了多种物理结构,包括同轴结构输入输出滤波器、高阶滤波器及腔体谐振器平面排列结构的滤波器。 生产加工了一台 Ku 频段的滤波器,测试性能优良,测试数据和仿真数据一致性好。     

基于谐振原理的RF MEMS滤波器的研制

采用与IC工艺兼容的硅表面MEMS加工技术,以碳化硅材料作为结构材料,研制出一种新型的基于谐振原理工作的RF MEMS滤波器。详细介绍了器件的工作原理、制备方法、测试技术和结果,并对测试结果做出分析。该RF MEMS滤波器由弹性耦合梁连接两个结构尺寸和谐振频率完全相同的MEMS双端固支梁谐振器构成,MEMS谐振器的结构决定了滤波器的中心频率,弹性耦合梁的刚度决定了滤波器的带宽。在大气环境下测试器件的频响特性,得到中心工作频率为41.5MHz,带宽为3.5MHz,品质因数Q为11.8。     

静电式RF MEMS开关的可靠性

MEMS开关是最常见的RF MEMS控制元件,是RF结构中一个关键的MEMS器件。长期可靠性是目前制约MEMS开关商业化进程中的一个主要问题。主要综述了静电式RF MEMS开关可靠性的新进展。欧姆式开关通常由于黏附或接触电阻的增大而失效,电容式开关的主要失效机理则与电介质层的充电有关。接触材料的选择是决定欧姆开关可靠性最重要的一个因素,"主动断开/被动接触"MEMS开关适用于软金属材料欧姆接触的可靠性要求。改善电容式开关可靠性的途径是改善介电层、优化驱动电压波形等以减小介质层的充电。     

MEMS谐振器的并联电容噪声抑制

由于谐振频率和谐振器质量呈线性关系,基于MEMS谐振器的等效机械和电路模型,可用于质量传感器应用。然而,动态模式下的MEMS谐振器具有容性传导特性,其两端口结构在电极之间会存在并联电容,扭曲其传输特性,增加整个系统的频率噪声。虽然通过改进工艺可以一定程度地降低并联电容,然而工艺的复杂度和成本会因此大大增加。针对这个问题,提出了纯电路的改进策略,使用可调电容或同等MEMS对两种方式来补偿并联电容的影响,从而降低频率噪声。实验测量结果显示补偿后频率噪声大大减少,分别从300和100 Hz降低到了100和1 Hz,大大满足了其应用精度要求。     

RF MEMS开关的设计分析

针对具有低损耗、高隔离度性能的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)开关,介绍了串联DC式和并联电容式的开关结构模型,并对并联电容式MEMS开关的工作原理、等效电路模型和制造工艺流程进行了描述,利用其模型研究了开关的微波传输性能,设计了一款电容耦合式开关并进行了仿真。由仿真结果可得,开关"开态"时的插入损耗在40 GHz以内优于-0.3 dB;开关"关态"时的隔离度在20～40 GHz相对较宽的频带内优于-20 dB。     

通信领域中的微机械谐振器件

无线通信的发展要求系统中的无源器件小型化,以实现系统单片集成。微加工技术制作的无源器件不仅可以满足小型化要求,而且在300kHz到14．5MHz频段内,其品质因子（Q值）可高达5000。鉴于此,本文以表面加工技术、体加工技术以及键合技术制作的MEMS谐振器以及由它和耦合梁组成的滤波器为重点,介绍了它们的工作原理、设计和制作方法,最后讨论了在高频范围内制约MEMS谐振器件工作性能的因素。     

MEMS可变电容的研究现状及进展

介绍了微机电系统(MEMS)技术以及MEMS可变电容器,基于MEMS的可变电容具有高Q值、低损耗、宽调节范围和低噪声等优点,阐述了MEMS可变电容器设计的基本原理,列举了现有的几种典型结构模型。通过指定频率下Q值及调谐范围的具体数值,比较不同结构的MEMS可变电容的特点,展望了MEMS可变电容的发展并得出结论。     

Si微电容式加速度计动态参数的提取

介绍了一种电容式微Si加速度计的基本结构以及静电激振法用于电容加速度计动态参数测试的基本原理。提出了在开环条件下,采用静电激振法对该类型电容加速度计动态参数测试的电路方案。通过分析获得了扫频特性曲线和阶跃响应曲线,得到了传感器的固有频率、阻尼比。试验结果表明,采用静电激振法得到的结果与传感器设计值比较接近。可以认为,开发的动态参数测试系统是快速且有效的。     

Determination of electrical and mechanical parameters in capacitive MEMS accelerometers using electrical measurements

This paper describes a simple technique for characterization of capacitive MEMS accelerometers. The method is based on electrical impedance (admittance) measurements of capacitive MEMS accelerometers treated as electrostatically-driven microelectromechanical resonators. By using this method, it is possible to determine some electrical and mechanical parameters including the shunt capacitance, the mechanical resonance frequency and quality factor. These parameters may serve as measures of structural integrity of the tested structures and their packages during reliability testing, for instance.     

微尺度下新型MEMS滤波器的研究

分析了MEMS共面波导结构,在MEMS共面波导的基础上设计了一种MEMS滤波器,研究了它的电磁学、热应力等微尺度效应.在这些微尺度条件下分析了器件的相关性能,这些参数为获取实际的MEMS滤波器提供了一些有意义的数据.若改变设计参数,可获取其它同类型的带阻、带通滤波器件,为无线通信中的MEMS器件研究在材料选择、器件设计等方面提供了一些理论依据及其实际经验.     

Microwave frequency detector at X-band using GaAs MMIC technology

The design,fabrication,and experimental results of an MEMS microwave frequency detector are presented for the first time.The structure consists of a microwave power divider,two CPW transmission lines,a microwave power combiner,an MEMS capacitive power sensor and a thermopile.The detector has been designed and fabricated on GaAs substrate using the MMIC process at the X-band successfully.The MEMS capacitive power sensor is used for detecting the high power signal,while the thermopile is used for detecting the low power signal.Signals of 17 and 10 dBm are measured over the X-band.The sensitivity is 0.56 MHz/fF under 17 dBm by the capacitive power sensor,and 6.67 MHz//μV under 10 dBm by the thermopile.respectively.The validity of the presented design has been confirmed by the experiment.