Ka波段硅基MEMS滤波器

滤波器是微波毫米波电路中的一个重要部件,本文介绍了采用基片集成波导技术和ICP深刻蚀微机械通孔阵列的硅基MEMS滤波器.设计制作了MEMS滤波器的核心部件谐振器,测试结果显示该谐振器无载Q值大于180,频率误差控制在2%以内.以此为基础采用理论计算与实验设计相结合的方法设计了一个Ka波段硅基MEMS滤波器.滤波器中心频率为30.3 GHz,插入损耗1.5 dB,相对带宽5%.芯片尺寸为10.0 mm×2.8 mm×0.4 mm.     

基于石墨烯材料的太赫兹波段频率可重构天线

通过在SiO2/Si衬底的顶部沉积一层石墨烯,利用石墨烯的电导率受自身化学势的可控特性,设计了一种具有双频特性的太赫兹(THz)波段可调谐偶极子天线.天线能完成六种谐振模式可切换,在1.1 THz附近实现26 GHz的连续可调范围.此外,通过调节化学势,天线的辐射增益从2.33 dBi增加到3.65 dBi,表现出了良...     

K波段单片硅MEMS谐振器

介绍了基片集成波导技术和ICP深刻蚀微机械通孔阵列的硅基MEMS谐振器,通孔阵列和地平面形成不辐射介质波导,采用CPW电流探针与谐振腔进行信号耦合,在单层硅片上实现了平面电路与三维硅填充谐振腔的信号传输,得到低成本高性能可与平面电路集成的MEMS谐振器.谐振器工作于主模TE101模式,在片测试的Q值大于180,谐振频率21 GHz,与仿真结果吻合,芯片尺寸为4.7 mm×4.6 mm×0.5 mm.     

硅基微带天线损耗机理分析

硅基微带天线存在损耗大、效率低、增益不足等问题。其成因在于以下五种损耗:1.金属贴片及匹配微带线的导体损耗。2.介质的介电损耗。3.表面波损耗。4.半导体基底的电阻性损耗。5.由基底与绝缘层交界面上的载流子运动导致的界面损耗。在深入分析各种损耗的形成机理的基础上,研究了相应损耗的计算模型及其在总损耗中所占的地位,并提出了降低损耗的有效途径。实验结果显示,采用微机械(MEMS)工艺,在高阻硅与低介电常数介质的混合衬底上,生长一层多晶硅薄膜的方法,可有效降低损耗,使硅基微带天线单元的效率达到87%,增益达到8dB。     

适用于可重构微带天线仿真设计的免疫算法

将天线设计中常用的矩量法(MOM)与免疫算法相结合对可重构天线进行优化设计,分析免疫算法在可重构天线设计中的优势。在归纳总结近几年基于遗传算法的天线的研究成果的基础上,通过免疫算法在天线结构中加入MEMS开关进行仿真,设计出两种既可以在固定频率点上进行方向图的扫描变化,又可以在特定的方向上实现频率灵活变化的微带双重可重构天线。     

一种频率可重构天线的设计

研究了一种基于对称结构的新型频率可重构微带贴片天线。通过在贴片上对称开槽加载PIN开关二极管,实现了良好的频率可重构特性。利用仿真软件HFSS13.0对天线进行仿真验证,仿真结果表明,天线可以很好地工作在DSC-1800、PCS-1900、UMTS 3个频段,且方向图几乎保持不变。此类的可重构天线非常适合于无线通信领域的应用。     

无线通讯用硅基微小Spiral天线的设计和制作

微小双波段天线通过采用微电子加工工艺在高电阻率硅片上被设计和制备,测试得到天线基本为全向辐射,增益为2.8 dB,谐振频率分别为7.6 GHz和20.2 GHz,反射系数分别为25 dB和23 dB,此天线的设计制造利于IC集成.文章还重点对天线的制作工艺进行了详细地介绍,对于以后此类研究具有一定的参考价值.     

新颖的可增强功率处理能力的X-波段RF MEMS开关

介绍了一种可用于射频系统中的微电子机械开关,通过新颖的三层板结构解决了高功率带来的自执行和自锁效应,并且消除了传统三层板结构引入的应力.采用阻抗匹配的方法提高开关结构的射频性能.利用CoventorWare软件模拟了开关结构的机电特性,利用HFSS软件匹配了开关结构并且模拟了射频性能.开关结构的吸合(pull-in)电压模拟结果为26V.在整个X波段,开关“开“态时的回波损耗低于-28dB,插入损耗小于0.25dB;“关“态时的隔离度大于28dB.     

利用MEMS技术研制硅脉象传感器

利用MEMS技术在N型<100>晶向的单晶硅衬底上设计并制作了以纳米硅/单晶硅异质结为源极和漏极的P-MOSFETs脉象传感器.在方形硅膜上制作四个以纳米硅/单晶硅异质结为源极和漏极P-MOSFETs,并将P-MOSFETs的沟道电阻设计成惠斯通电桥结构,从而实现对微小脉象信号的准确检测.实验结果表明,该硅脉象传感器在恒压源-3.0 V供电条件下,灵敏度为1.623 mV/kPa,准确度为2.029%F·S.     

用于认知无线电系统的陷波可重构超宽带天线

提出了一种可应用于认知无线电系统的新型陷波可重构超宽带缝隙天线,以改进矩形单极子天线为基本模型,采用切角的矩形地板,实现了2.9～12 GHz的超宽带特性。在改进的矩形辐射片上蚀刻由倒U形和H形组成的对称折叠槽,实现了陷波特性。通过切换3个PIN二极管的状态来改变折叠槽的形状和有效长度,实现了3个频段陷波可重构功能。该天线结构紧凑,便于加工制作,在认知无线电系统中有潜在应用价值。仿真和实测结果表明,该天线具有良好的辐射特性,在WiMAX (3.4～3.9 GHz)、WLAN (4.6～6.0 GHz)和X波段卫星通信(6.5～8.2 GHz)下行链路范围内具有3个可重构的频带陷波功能。     

基于被动万向连接的可重构微型移动机器人设计与控制

介绍了一种电磁微马达驱动的可重构微型移动机器人.设计了一种灵活的被动式万向连接器.多个基本的微机器人模块可手工连接在一起形成可自动脱离的被动式拖车,通过动力和无线通信接力方法来扩大它们整体的探测范围.以降低被动式拖车的轨迹跟踪误差为目标,通过运动学分析揭示了其轨迹跟踪误差与万向连接器的前后连接杆长度之日的关系,并给出了...     

宽带分形阵列天线的设计及其耦合分析

设计了一种新型的分形微带天线,提出了一种扩展天线带宽的方法,此方法可将天线带宽提高将近6倍,相对阻抗带宽从4.9%提高到30%左右.然后根据天线频率可重构形成的基本原理,在此宽带天线基础上引入了三个MEMS开关,通过改变开关的状态,切换调整分形微带天线组合结构,使天线能工作在三个频段,扩展了天线工作带宽.以此超宽带分形...     

采用MEMS技术制造硅磁敏三极管

阐述了采用MEMS技术与反外延技术相结合在硅片表面制造具有矩形板状立体结构的硅磁敏三极管的设计原理、结构和工艺。结果表明 ,设计的硅磁敏三极管制造技术不但能与IC工艺相兼容 ,而且便于集成化 ,将有广泛的应用领域。     

基于MEMS传感器微型飞行器航姿仪的硬件实现

针对微型飞行器(MAV)的特点介绍了一种基于微机电系统(MEMS)传感器的微型航姿仪,它包括三轴陀螺、三轴加速度传感器、三轴磁阻传感器和数字信号处理器(DSP).详细给出了系统整体方案设计和具体的硬件选型和接口设计,并对电路设计中的关键技术进行了说明.这种微型航姿仪具有体积小、重量轻、功耗低和工作可靠等特点.     

采用MEMS制作新型硅磁敏三极管特性研究

给出采用MEMS技术在硅片表面制作矩形板状立体结构新型硅磁敏三极管的基本结构及灵敏度特性、电压-电流特性、磁电特性和温度特性,对新型硅磁敏三极管样品基本特性进行研究的结果表明:该新型硅磁敏三极管的集电极电流相对磁灵敏度较高,最大可达227%/T,具有负温度系数且温度系数较小。同时,给出影响新型硅磁敏三极管特性的基本因素。     

矿用可穿戴翻折结构半模衬底集成空腔天线设计

根据煤矿井下对可穿戴天线的要求,在半模衬底集成空腔天线的基础上,采用折叠结构降低天线主体的宽度,并利用水平放置的馈电探针实现可穿戴天线扁平化,设计了一种矿用可穿戴翻折结构半模衬底集成空腔天线。仿真结果表明,该天线在5GHz处于谐振状态,-10dB带宽约为254 MHz,最大增益为5.4dBi,辐射效率为70%,辐射方向具有较宽的主瓣和较低的背向辐射,且可通过增加上层衬底厚度来增加天线-10dB带宽。     

多孔硅基微型直接甲醇燃料电池用催化电极的制备

针对硅基微型直接甲醇燃料电池小型化的需要,提供一种新型多孔硅基催化电极的制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法首先得到多孔硅作为催化电极的基底材料,然后采用化学镀铂及铂钌的方法分别在多孔硅上沉积出催化剂镀层,制备出阴极和阳极催化电极.多孔硅具有巨大的比表面积,使化学镀的催化剂层拥有不连续的三维结构,能显著的增加催化剂的活性面积,同时化学镀液中贵金属的利用率高达95%,可以有效地节约贵金属用量.研究中采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),能量色散X射线分析(EDX)对多孔硅的形貌及催化剂层的物理性能进行了分析.     

基于MEMS工艺的硅基四电极电导率与温度集成传感器芯片的研制

水参数的集成测量是水资源保护和海洋科学的基础,具有重要的意义.基于MEMS技术设计了流程简单、易于制备的铂电阻式温度传感器与圆环形四电极式电导率传感器集成芯片,采用专用的温度检定箱和双运放结构的测量电路分别对集成芯片的温度部分和电导率部分进行测试,得到了较好的测量结果.良好的线性曲线有利于后续的标定与应用.这款集成芯片...     

基于MEMS技术的微型直接甲醇燃料电池的制作

为了进一步简化微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)系统,便于电池批量生产,采用MEMS技术制作μDMFC.电池的制作包括传统的MEMS工艺,如,氧化、光刻、湿法刻蚀、硅-玻璃键合等方法,还包括一种新的催化电极制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法.首先,制得多孔硅(PS)作为催化电极的基底,然后,采用化学镀法分别在PS上沉积出Pt阴极催化电极和Pt-Ru阳极催化电极.PS具有巨大的比表面积,使化学镀的催化剂层拥有不连续的三维结构,能显著增加催化剂的活性面积,同时,化学镀液中贵金属的利用率高达95%,可以有效地节约贵金属用量.研究中采用扫描电镜(SEM),能量色散X射线分析(EDX)对催化剂层的形貌和成分等物理性能进行了分析.