一种基于HTCC的高隔离度开关电路设计

基于开关芯片实现的开关电路是射频前端的基本单元之一,其功能是实现射频信号的导通和关断,在小功率射频信号传输中应用广泛。本文以6 GHz～15 GHz超宽带、60 dB隔离度为设计目标,采用高温共烧陶瓷基板工艺和级联腔体隔离技术,以级联开关芯片为基本电路结构,设计了高隔离度开关电路。该电路包含一只限幅器和两只吸收式砷化镓单刀单掷开关,装配于两个相邻的隔离腔体结构中,通过类同轴垂直传输过渡到基板内对称带状线传输结构,再辅以两侧地孔,实现电磁屏蔽。对开关电路进行电磁场建模仿真,结果表明该结构具有良好的传输特性和隔离特性;在射频前端电路制造完成后对开关电路进行装配和测试,测试结果与建模仿真结果一致性高,验证了本文设计的开关电路具有高隔离度特性。     

一种新型MEMS矢量水听器的设计

针对国内对高灵敏、小体积、造价低的矢量水听器迫切应用需求的现状,提出了一种新型的双"T"型微机电系统(MEMS)矢量水听器。该敏感单元结构可一体化加工,且加工成本低,适合大批量生产,易于阵列化。采用ANSYS仿真,得出1阶共振频率为1 840Hz,压敏电阻位置距离梁根部180μm。对此结构进行声学封装与测试,测试结果表明,该水听器在1kHz的灵敏度达到-175dB,工作频段为100Hz～4kHz,具有良好的"8"指向性。     

一种自主定向磁复合三维MEMS矢量水听器

设计了一种自主定向的磁复合三维MEMS矢量水听器。该矢量水听器采用三维MEMS加速度传感器与磁传感器结构复合设计,并采用与信号处理电路紧靠方式,可减小噪声干扰及抑制信号衰减。通过磁复合三维MEMS矢量水听器解决单个矢量水听器定向精度不高问题。该矢量水听器完成了水下驻波场测试和无磁转台测试,测试结果验证了利用磁传感器补偿矢量水听器定向方法的可行性。     

锥形纤毛式MEMS矢量水听器的设计

微电子机械系统(MEMS)矢量水听器具有高灵敏度、低频探测能力和"8"字指向性等特点,在水下探测时表现出良好的性能。双层纤毛结构在相同悬臂梁负荷的前提下能够有效提高水听器的灵敏度,但在二次集成中仍然存在上纤毛发生偏斜的情况,并影响水听器的灵敏度和指向性。为了解决这一问题,提出了一种锥形纤毛式微结构。首先分析了双层纤毛式结构在实际操作中出现的一些问题,然后通过ANSYS仿真软件对锥形纤毛式微结构进行静力学分析、模态分析和流固耦合分析。最后,通过比较校准法对锥形纤毛式水听器进行灵敏度和指向性测试。测试结果显示,锥形纤毛式微结构不仅能避免二次集成中出现的问题,而且可以将灵敏度提高约0.9 dB,并将纤毛质量减小15%,展现出很好的工程应用前景。     

一种新型三维MEMS电容式矢量水听器研制

介绍了一种基于MEMS工艺设计的电容式矢量水听器.该矢量水听器的检测单元包括一个“三明治”结构敏感芯片和一个采用变送集成技术的信号调理电路.通过优化敏感芯片的结构和低噪声的信号调理电路,使矢量水听器得到很高的灵敏度、分辨率.利用MEMS微机械加工工艺制作出矢量水听器,检测单元相互正交并进行了声学灌封.矢量水听器完成了水下驻波场测试,测试结果表明:该矢量水听器的接收灵敏度在1 000Hz时达到-180 dB(0 dB re 1 V/μPa),动态范围大于120 dB.     

MEMS仿生矢量水听器封装结构的隔振研究

利用隔振原理,设计了矢量水声传感器系统中一种新型隔振封装结构模型,即加入橡胶减振器的新型封装结构。采用ANSYS软件对封装模型进行模态分析,研究模型结构和几何尺寸对其隔振性能的影响,确定最优隔振封装结构;对模型的几何尺寸及橡胶隔震材料力学参数进行优化,并对优化模型的隔振性能进行实验测试和评估。实验结果表明：所设计的新型橡胶减振结构具有一定的减振效果,隔离了一定程度的核心器件以外的外界振动干扰,提高了原有封装结构矢量水听器的探测灵敏度。再次验证了硅微MEMS仿生矢量水声传感器不但体积小、质量轻、结构简单,而且具有低频灵敏度高等优点。     

基于MEMS的压阻式一体化矢量水听器

随着水下探测技术的发展,为满足水听器更精准的定位和更远距离的探测要求,提出了一种基于微电子机械系统(MEMS)的压阻式一体化矢量水听器.设计了一套能够将硅纤毛与二氧化硅悬臂梁相集成的工艺方案,以期解决长期以来由于纤毛二次集成带来的一致性误差.对水听器的性能进行有限元仿真分析,通过应力仿真得出理论上能够将其灵敏度提高约1...     

基于HTCC的小型化下变频电路设计

下变频是超外差式接收机的核心电路之一。采用基于高温共烧陶瓷(HTCC)的微波多芯片模块(MMCM)的方式来设计下变频电路,可以实现电路的高度集成化和小型化。该电路在优化变频方案的前提下,内部布局合理,并且通过HFSS和ANSYS等多种仿真软件对电路的垂直转换进行优化,对二级安装后的热应力进行仿真,使各项指标均满足系统要求,并且使电路的可靠性和可制造性得到大幅度提高,可以满足在日渐有限的载荷、空间、功耗条件下实现高集成、小型化、低功耗多通道下变频电路的设计要求。     

MEMS矢量水听器定位误差分析与测试

针对一种纤毛式微机械电子(MEMS)矢量水听器的工作原理进行分析,通过分析得出该矢量微传感器的定位误差主要来源于纤毛柱体的偏差.通过有限元仿真分析得出纤毛柱体的偏差对矢量水听器在两个方向上的灵敏度有较大影响,理论计算出在纤毛偏移下2个轴向灵敏度度误差为9.74％.对水听器结构进行轴向灵敏度测试,测出x向灵敏度为0.683 mV/g(其中g为重力加速度),y向灵敏度为0.755 mV/g,两个方向上灵敏度相对误差为9.5％,与仿真结果接近.     

基于AlN HTCC基板的宽带T/R组件设计

介绍了一种基于AlN HTCC基板MCM工艺的宽带(2～12 GHz)T/R组件的原理及设计方法,该T/R组件在一块AlN HTCC微波多层基板上通过焊接、胶接等工艺安装了电阻、电容、ASIC、MMIC等器件,通过对电路布局设计、HTCC性能分析、关键互联电路仿真,得到的T/R组件的主要性能为:在10 GHz工作带宽内发射功率大于8 W,接收增益大于25 dB,噪声系数小于4 dB,重量小于40 g。     

基于矢量水听器的信号调理电路设计研究

矢量水听器可以有效地获取水下的声信号,并将其转化成可以进行处理的电信号,但是此信号十分微弱,并且掺杂着水中复杂的噪声,为了有效实现信号处理,设计了信号调理电路,分为电源模块、放大模块和滤波模块,可以提高输出信号的信噪比。通过对电路进行仿真以及测试实验,验证了设计的有效性。     

复合式MEMS水听器的设计

针对微机电系统(MEMS)仿生矢量水听器工作频带窄,灵敏度低,且存在左、右舷模糊问题,设计了高灵敏宽频带复合式MEMS水听器。矢量部分选择4个不同纤毛长度的仿生矢量水听器组成阵列,各结构间采用并联方式,工作频带拓宽到4 800Hz,并分割出4个不同的频率段,在拓宽了频响带宽的同时保证了灵敏度。标量部分采用低频电容水声传感器进行优化设计,空腔注满硅油、振膜开设声学孔,提高振膜承压性的同时保证了良好的动态性能。后续对标量和矢量信息进行声能流联合算法处理,解决了左右舷模糊的难题。该文主要介绍了复合式MEMS水听器的工作原理,结合ANSYS workbench进行了仿真验证。选用玻璃片及绝缘衬底上的硅(SOI)片键合的单片集成复合结构工艺设计,在玻璃上定义空腔及下电极,在SOI片上定义十字梁和振膜,整体结构一致性好,定位精度高。     

压电式十字型MEMS矢量仿生水听器的设计和研究

设计并研究了基于压电效应的微机电系统(MEMS)仿生结构的三维矢量水声传感机理,包含基础结构的建模、定向探测分析,器件制备的基础研究及其相关测试。通过Ansys 15.0对器件进行了静态位移分布和应力分析仿真,借助扫描电镜和原子力显微镜对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行了观察,对器件进行了扫频测试和指向性测试,谐振频率约为500Hz,输出电压峰-峰值为280mV。它对促进现代水声传感技术的发展和解决对液体环境中微弱信号的高精度定位、识别、探测等技术难题具有一定的科学和实用价值。     

一种仿侧线神经丘的MEMS矢量水听器设计

基于仿生学原理,设计了一种仿侧线神经丘的微电子机械系统(MEMS)矢量水听器。该水听器采用环形纤毛模拟鱼类侧线神经丘中的纤毛束与胶质顶,通过4个十字梁与集成在梁上的压敏电阻将声信号转换为电阻变化量,由电阻构成Wheatstone电桥将电阻变化量转换为电压信号。使用ANSYS软件对水听器结构进行了仿真,得到环形纤毛的结构参数。制作了水听器样机,通过比较校准法进行测试。测试结果表明该水听器带宽为20～1 000 Hz,灵敏度达到了-179.81 dB@1 kHz,在带宽内较单个十字梁与纤毛结构的纤毛式矢量水听器平均提高了15.55 dB,测试结果与仿真结论基本一致。     

MEMS矢量水听器阵列方位估计的对比研究

基于新型微机电系统(MEMS)仿生矢量水听器,首先利用计算机仿真对比分析了阵列空间谱估计4种相关算法(包括MUSIC算法、Capon最小方差法、空间平滑算法和MMUSIC算法)的优劣性.其次在对比分析的基础上,考虑实际操作的可行性和信号处理的准确性,选取定向精度较高,分辨能力较强的MUSIC算法处理不相干信号源,选取MMUSIC算法处理相干信号源.通过仿真验证和实验分析,结果表明,该MEMS矢量水听器阵列定向精度均在5°以内,具有较好的定向能力.