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...     

一种新型的在线式微波功率传感器

提出了一种基于MEMS技术的在线式微波功率传感器结构,并对该结构进行了理论分析、设计、制作和测量.该结构通过测量由MEMS膜耦合出的一小部分微波功率实现功率的测量.该结构制作工艺与GaAs MMIC工艺完全兼容.测量结果显示,在12GHz频率以内,微波功率传感器的反射系数小于-15dB,插入损耗小于2dB,在10GHz中心频率下的灵敏度为10 4μV/mW.     

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。     

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...     

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。     

一种新型的在线式微波功率传感器

提出了一种基于MEMS技术的在线式微波功率传感器结构,并对该结构进行了理论分析、设计、制作和测量.该结构通过测量由MEMS膜耦合出的一小部分微波功率实现功率的测量.该结构制作工艺与GaAs MMIC工艺完全兼容.测量结果显示,在12GHz频率以内,微波功率传感器的反射系数小于-15dB,插入损耗小于2dB,在10GHz中心频率下的灵敏度为10 4μV/mW.     

一种具有工作状态转换开关结构的微机械在线式微波功率传感器

提出了一种具有工作和不工作两种状态的8GHz-12GHz宽带在线式微波功率传感器结构,该功率传感器通过测量由MEMS膜从共面波导线耦合出的一小部分微波功率实现功率的测量。为了降低功率传感器在不工作状态的微波损耗,提出了一种能够实现两种工作状态的新型的状态转换开关结构。该结构制作工艺与GaAs MMIC工艺完全兼容。测量结果显示,在10GHz中心频率处,该结构功率传感器在不工作状态下的插入损耗为0.18dB,而在工作状态下的插入损耗为0.24dB,这意味着在不工作状态下没有微波功率被耦合出来。     

一种基于MEMS技术的新型对称式微波功率传感器

A novel symmetrical microwave power sensor based on MEMS technology is presented. In this power sensor, the left section inputs the microwave power, while the fight section inputs the DC power. Because of its symmetrical structure, this power sensor provides more accurate microwave power measurement capability without mismatch uncertainty and temperature drift. The loss caused by the microwave signal is simulated in this power sensor. This power sensor is designed and fabricated using GaAs MMIC technology. And it is measured in the frequency range up to 20 GHz with an input power in the 0-80 mW range. Over the 80 mW dynamic range, the sensitivity can achieve about 0.2 mV/mW. The difference between the input power in the two sections is below 0.1% for an equal output voltage. In short, the key aspect of this power sensor is that the microwave power measurement is replaced with a DC power measurement.     

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。     

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．     

GaAs基高性能MEMS微波功率检测芯片

为了提高电容式MEMS微波功率检测芯片的性能,设计了一种GaAs基高性能MEMS微波功率传感芯片。通过建立双导固支梁电容模型,分析了传感芯片的传输特性、过载功率与灵敏度特性。在双导固支梁电容模型中提出了平行极板的两个等效条件;同时提出了一种新的梁宽等效方式,解决了双梁结构等效梁宽的失配问题,减小了模型的相对误差。双导固支梁电容模型很好地解释了导向梁的厚长比与初始高度对传感器过载功率和灵敏度的影响。测试结果表明,双导固支梁MEMS微波功率传感芯片在200 mW输入功率内的灵敏度为14.3 fF/W,而灵敏度的理论值为13.5 fF/W,两者的相对误差仅5.6%。因此,该理论模型对固支梁MEMS微波功率传感芯片的设计具有一定的借鉴意义。     

一种开路短截线结构的耦合式微波功率传感器

提出了一种基于MEMS技术的在线式微波功率传感器结构,并对该结构进行了理论分析、设计、制作和测量。该微波功率传感器通过加入阻抗匹配和开路短截线结构实现低损耗和宽频带的在线测量。该结构制作工艺与GaAs MMIC工艺完全兼容。测量结果显示,在8GHz～12GHz频率范围内,微波功率传感器的反射系数小于-18dB,插入损耗优于0.45dB,在10GHz中心频率下的灵敏度为12.0μV/mW。     

高灵敏度Si基纤毛式MEMS湍流传感器

为了满足湍流探测高灵敏度、高分辨率的要求,提出了一种新型纤毛微电子机械系统(MEMS)湍流传感器。基于MEMS技术制作了硅十字梁敏感受力结构,通过橡胶探头的受力振动传递水中的湍流信号,凭借传感器头部的导流罩来保证传感器的高分辨率探测。对MEMS湍流传感器进行理论和仿真分析,其一阶共振频率达到481.04 Hz。经过海洋环境模拟机测试实验,结果显示其在50 MPa压力下保持了完好的结构和良好的性能,验证了其水下的可靠性。在湍流实验平台进行测试,通过比较标定法得出其灵敏度为1.92×10^-4 V·m·s^2/kg,满足海洋湍流测试要求。     

MEMS微波功率传感器的共面波导优化设计

归纳了目前存在的一些减小共面波导损耗的方法,用HFSS模拟了这些方法的插入损耗和回波损耗.根据微波功率传感器的特点选取了二氧化硅隔离层的结构来制作共面波导,指出了这种结构存在的缺陷,并运用半导体物理的知识解释了造成缺陷的原因,最后提出了改进结构并通过HFSS模拟证实了这些结构的正确性.从最终的结果来看,三种优化结构得到的插入损耗绝对值均减小到了0.6dB以下,回波损耗也降到了-30dB以下.