MEMS微波功率传感器的三维等效电路模型

为了得到热电式MEMS微波功率传感器的三维温度分布和时间常数,建立了传感器的三维等效电路模型。首先根据热-电参数的等效关系和传感器的结构建立等效电路模型。接着,对等效电路的单元模块进行理论分析。最后,根据建立的三维等效电路模型研究传感器的温度分布和响应时间。传感器的灵敏度为0.076 mV/mW@10 GHz,时间常数为56.24μs。测试结果表明,传感器的灵敏度为0.06 mV/mW@10 GHz,时间常数为85μs。所建立的三维等效电路模型不但可以得到微波功率传感器的响应时间,而且可以准确地得到热量在衬底的耗散情况。因此,本研究对热电式MEMS微波功率传感器设计具有一定的参考价值。     

梯形悬臂梁结构能量收集器的设计与研究

传统矩形悬臂梁上的应力呈非均匀分布,在梁固定端存在一个应力集中区,且沿轴向方向衰减,从而影响压电层的极化效果。同时,矩形悬臂梁结构能量收集器的谐振频率较高。为解决这一问题,文章提出了一种“倒”梯形结构的能量收集器结构。该梯形结构可以有效扩展极化区域,从而捕获到更低频的振动能量。实验发现,在1g振动加速度下,该能量收集器在124 Hz下输出电压为404 mV,输出功率达到41.3 μW。     

一种5G频段高性能宽频带缝隙天线的设计

设计了一种CPW馈电的平面宽缝天线。采用Koch分形技术拓宽了天线的带宽,使用HFSS软件对CPW馈电线和矩形匹配枝节的尺寸和位置进行了优化设计。对制作的宽缝天线进行了回波损耗、方向图和增益的测试。测试结果表明,天线的带宽达到1.4~5.8 GHz,带内增益波动小于3 dB。该天线系统的研究在功率检测、5G通信、雷达系统等领域有较强的拓展性和应用前景。     

一种宽动态范围的在线式微波功率检测系统

设计了一种具有宽动态范围的在线式MEMS微波功率检测系统,建立了MEMS悬臂梁的等效模型,对MEMS悬臂梁结构进行了过载功率的理论研究,得到过载功率与梁尺寸的关系。并基于此关系设计了不同尺寸的MEMS梁,以提高系统的功率检测上限,从而提高在线式微波功率检测系统的动态范围。根据系统的结构参数,得到系统理论动态范围为0～8.41 W。建立了微波功率检测系统的仿真模型,s参数仿真结果表明,在8～12 GHz下,系统的回波损耗为-37.61 dB至-46.15 dB,插入损耗为-0.28 dB至-0.16 dB。系统在具有较宽动态范围的同时兼具良好的微波特性。该研究对基于MEMS梁的微波功率检测系统设计具有一定的参考价值。