可重构MEMS微波功率耦合器的设计及其可靠性研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suixin2002
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微波功率耦合器广泛地应用在军用和民用微波通讯领域。传统的微波功率耦合器的耦合度是固定的,所以本文提出了一种耦合度可变的可重构MEMS微波功率耦合器,并完成了该可重构MEMS微波功率耦合器的模拟、设计与制备。由于MEMS器件中加入了可动的MEMS梁结构,微观效应造成的可靠性问题成为MEMS器件设计中最难解决的关键问题。针对这一问题,本文还对MEMS梁的可靠性问题进行了一系列研究。本文的主要研究内容及其创新点包括:(1)基于GaAs MMIC工艺,设计了一种可重构MEMS微波功率耦合器。利用HFSS优化设计后的耦合器中心频率为35GHz,在35GHz处可实现7.989dB和10.62dB两种不同的耦合度。在30到40GHz频率范围内,该耦合器在两种状态下的S11小于-15dB,隔离度大于15dB。以上内容的创新之处在于,该耦合器的副线上设计了一种带有悬臂梁的双端梁结构来实现耦合度的调节;该耦合器与传统的双线定向耦合器在同等性能下基本具有相同的尺寸,相比与其它的可重构祸合器在尺寸上有明显的优势。(2)基于粘附会影响MEMS梁的振动频谱的原理,提出了利用振动实验来检测粘附问题的方法。根据振动实验的实验结果,总结了三种常见的振动频谱对应的粘附状态,其中只有振动频谱中的谐振峰出现的频率值与理论预测一致时,MEMS梁才是未粘附的,而其他情况下的MEMS梁都发生了部分或者全部的粘附,该结论与通过观察对应测试梁的表面形貌得出的结论是一致的:利用谐振法对不同干燥温度的MEMS梁的粘附问题进行了检测,实验结果表明,提高干燥温度有利于抑制粘附,这与相关的理论结果是一致的。以上内容的创新之处在于本文提出的谐振法具有无损和适用性广的优点,弥补了SEM法和干涉法无法准确检测宽MEMS梁的粘附问题的缺陷。(3)基于考虑了等效抗扭刚度的简支边界条件,建立了具有阶跃锚区的双端梁的振动模型,并推导了该振动模型的谐振频率和振型函数的理论表达式;利用该振动模型分析了杨氏模量和支撑梁的厚度对阶跃锚区双端梁谐振频率的影响,分析结果表明,随着杨氏模量和支撑梁的厚度的减小,阶跃锚区双端梁的谐振频率也会随之减小;利用ANSYS软件对阶跃锚区双端梁进行了有限元仿真,该仿真结果与本文模型的预测结果的对比表明,在梁长大于200μm时,本文中的振动模型得到的谐振频率的预测值和有限元仿真得到的值之间的误差要小于5%。以上内容的创新之处在于,本文中的振动模型相比固支锚区的模型更有效的描述了阶跃锚区双端梁的谐振特性。(4)为了方便残余应力的测量,设计了四向微旋转梁残余应力测量结构,利用ANSYS软件对四向微旋转梁残余应力测量结构进行了优化设计,并基于GaAs MMIC工艺制备了四向微旋转梁残余应力测量结构;实验测试结果表明,在GaAs MMIC工艺中,残余应力对MEMS梁的屈曲的影响很小。以上内容的创新之处在于,相比于传统的微旋转梁残余应力测量结构,该四向微旋转梁残余应力测量结构不需要制作标尺来测量指针梁的偏转位移,而且测量也更方便。以上可重构MEMS微波功率耦合器的设计方法填补了国内基于GaAs MMIC工艺的微波MEMS器件的空白,具有潜在的应用价值。同时,其中关于实验方法与理论模型的研究论文已被MEMS领域重要学术期刊录用以及审稿,具有较高的学术价值。
其他文献
本论文以薄膜体声波谐振器(FBAR)技术为主要的研究对象,在深入分析薄膜体声波谐振器理论和技术原理的基础上,对薄膜体声波谐振器(FBAR)技术进行了详尽的讨论和研究。主要内容
扫描架系统是现有紧缩场现场校准方法的核心测试设备,扫描架系统的各项技术指标对于紧缩场校准至关重要,其中具有代表性的关键指标是扫描范围和扫描平面度。为提高紧缩场现场
因配偶一方的过错行为而导致不得不离婚时 ,无过错配偶一方能否根据法律对有过错配偶一方请求损害赔偿 ,是关系到一国民事法律制度是否能够强有力地保护无过错配偶一方的权益
<正>目的:成纤维细胞生长因子23(fibroblast growth factor23,FGF23)是近年新发现的一种参与血磷代谢的细胞因子,是一种分泌性蛋白质,主要由骨细胞产生,其主要通过远距离调节
会议
太赫兹(THz)波段一般定义为0.1—10 THz的频率区间,其波长在0.03—3mm范围内,覆盖短毫米波至远红外波段。尽管人们已经认识到太赫兹波段具有非常重要的科学意义和广泛的应用
目的:研究一体化急救护理新模式在严重创伤患者救治中的方法及效果。方法:选择2014年7月-2016年7月医院收治的严重创伤患者82例,随机分为观察组和对照组,每组41例。对照组患
"治权"是两岸关系中频繁出现的一个关键概念。这一概念缘起于孙中山"权能分离"的宪政思想,在民国的宪政实践中体现为"五权宪法"。在中英香港谈判中,英方提出"主权换治权"的谈
IGBT作为常用的半导体开关器件,是电力电子设备中比较容易出现老化故障的半导体器件,其可靠性对电力电子设备意义重大。首先详细分析了IGBT的老化机理及其对各主要电气参数的
近十年来,随着无线通信技术的蓬勃发展,特别是移动互联网和个人无线智能设备的兴起,现代无线通信系统对传输速率的要求越来越高,传统的无线传输标准和频段已经不能满足未来无
紫外探测器具有体积小、响应快、灵敏度高、成本低等特点,故此,紫外探测器在民用和军用等方面都有非常重要的应用价值,越来越受到人们的普遍重视。由于ZnO半导体具有生长温度