悬臂式RF MEMS开关的设计与研制

介绍了一种制作在低阻硅 (3～ 8Ω· cm)上的悬臂式 RF MEMS开关 .在 Cr/ Au CPW共面波导上 ,金 /Si Ox Ny/金三明治结构或电镀金作为悬置可动臂 ,静电受激作为开关机理 .当开关处于“关断”态 ,其隔离度小于- 35 d B(2 0～ 4 0 GHz) ;阈值电压为 13V ;开关处于“开通”态 ,插入损耗为 4～ 7d B(1～ 10 GHz) ,反射损耗为 - 15 d B.另外 ,还分析了开关的悬臂梁弯曲度与驱动电压的关系 ,并应用 ANSYS软件对开关进行了电学。

相位连续可调毫米波MEMS移相器的研制

MEMS毫米波相移器是MEMS毫米波相控阵天线的关键部件之一,它的性能直接决定了毫米波相控阵天线的性能。该文介绍毫米波MEMS相移器的设计,研究低损耗衬底,Au,AlxSi1-x可动膜对下拉电压和传输损耗的影响,测试表明:21桥相位连续可调的分布式压控开关阵列一毫米波相移器在35GHz时,启动电压5V,20V时相移量达到372°/3.5 mm,并能在不同的控制电压下根据要求改变相移量。

甚长波量子阱红外探测器光耦合性能

从实验、测试和计算结果出发,运用有限时域差分法(FDTD)和传统的模式扩展(MEM)理论,研究甚长波量子阱红外探测器(QWIP)几种衍射光耦合的表面近场效应和光耦合效率,重点考察QWIP45°面边耦合、光栅耦合QWIP结构、光栅尺寸、工艺条件的变化对QWIP相关性能的影响.实验与计算结果证明,合理地设计二维光栅,进行甚长波QWIP光耦合,可以获得有效的光耦合效果.

压控式毫米波MEMS移相器的可动薄膜

介绍了采用金、铝硅合金等金属分别用作压控式 RF MEMS开关阵列——移相器的可动薄膜 ,实验表明金的延展性比较好 ,弹性比铝硅合金稍差 ,启动电压较高 .相比较含硅 4%的轻质量铝硅合金具有较低的启动电压( 5 V ) ,用该弹性膜制备的 2 1桥压控式开关阵列——毫米波移相器的下拉电压为 2 0 V时 ,相移量可达到 3 70°/3 .5 mm以上 ( 3 5 GHz) ,并能在不同的控制电压下根据要求改变相移量 ,其传输损耗为 5 5～ 90°/ d B。

双材料微悬臂非致冷红外探测成像系统

双材料微悬臂非致冷红外探测成像系统的关键元件是一种新型红外探测器,它采用表面微机械与常规集成电路的新颖组合,其工艺与标准集成电路工艺100％兼容。通过双材料微悬臂热敏单元,控制电容板位置耦合到低噪声MOS放大器输入端读出信号,也可通过光学读出。其噪声等效温度(NEDT)接近理论极限,能够满足高灵敏度、轻重量和低成本的装备需求。

3mm梁式引线混频管的设计与研制

依据毫米波梁式引线混频二极管等效电路，优化设计了3mmGaAs梁式引线混频管的几何参数，确定了关系到器件性能的GaAs多层外延材料的最佳浓度、厚度等材料参数，近似采用了触须式二极管概念的一些优点和技术，以降低器件的串联电阻和寄生电容，研制出的3mm梁式引线混频管在89．5GHz时，双边带噪声系数6．1dB，并且在12．5、8、5、4mm波段取得令人满意的结果。

256×1甚长波量子阱红外焦平面研究

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器由于其所依据的GaAs基材料较为成熟的材料生长和器件制备工艺,使其特别适合于高均匀性、大面积红外焦平面的应用。报道了甚长波256×1元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面器件的研制成果,探测器的峰值波长为15μm,响应带宽大于1.5μm。在40 K工作温度下,器件的平均黑体响应率Rp=3.96×106 V/W,平均黑体探测率为Db*=1.37×109 cm.Hz1/2/W,不均匀性为11.3%,并应用研制的器件获得了物体的热像图。

基于ANSYS悬臂式RFMEMS开关的力学模拟和疲劳分析

用 ANSYS 软件对 RF MEMS 接触悬臂开关模型进行力电耦合分析,比较了几种情况下的驱动电压,讨论了驱动电压与杨氏模量、悬梁的几何尺寸和电极面积的关系。在力电耦合分析的基础上对开关进行了疲劳特性分析,得出了开关的循环使用次数并与实验结果进行了比较,分析了数据差别比较大的原因,改进了测试开关寿命的方法。

射频微机械开关的计算机辅助设计

应用计算机辅助设计 (CAD)方法模拟设计一种射频微机械 (RF- MEMS)开关 .用 Agilent ADS软件模拟分析了共面波导的传输线损耗和 MEMS开关的等效电路模型 ,并应用 ANSYS软件模拟开关的驱动电压 ,得到了35 GHz工作频率的并联电容式 MEMS开关一些有意义的理论分析结果 .

MEMS悬臂式开关的失效分析

介绍了一种表面微机械系统开关 ,悬臂材料为Au SiOxNy Au铬金作为电欧姆接触。用静电激励 (激励电压为 1 3V)方式 ,测试其隔离度。获得结果为微机械开关在 1～ 4 0GHz的范围内隔离度可高达 35dB。我们采用对开关施加激励方波脉冲的方法测试寿命。结果寿命接近 1 0 5,应用ANSYS对几种不同的MEMS射频接触悬臂开关模型进行了力电耦合分析和失效机理。

光电传感器读出电路的参数可调控制研究

基于电容反馈互导放大器和相关双采样结构的读出电路原理,分析了电路中控制信号的时序关系,设计了参数可调的时序控制电路。应用Cadence进行电路仿真和版图设计优化,通过流片、测试,证明参数可调的时序控制电路能有效调节参数,易于控制,适用于具有该读出结构的读出电路。

NbTi-NiTi原位复合材料的约束态相变阻尼

为使记忆合金展现宽温域高阻尼特性,采用熔炼、热锻、轧制等手段制备原位自生的NbTi-NiTi记忆合金复合材料。借助NbTi对NiTi的约束,拓宽NiTi相变温度区间,获得宽温域相变阻尼。采用LMR-1低频力学弛豫谱测试机测试样品内耗。完全相变测试结果表明:材料能在很宽的温度范围内展现高阻尼特性,并随着预变形量的增加,马氏体逆相变阻尼峰的峰温随之升高,峰宽也随之增加;预变形后,样品在第一次加热过程中阻尼峰的峰温较高,且峰较宽,而第二次加热,阻尼峰温和宽度都明显降低;测试中材料的动态模量也伴有相同的变化。不完全相变测试结果表明:内耗曲线出现双阻尼峰,而动态模量曲线出现阶梯式升高现象,且内耗曲线和动态模量曲线都展现出温度记忆效应。

低阻硅衬底上形成的低损耗共平面波导传输线

在厚膜多孔硅 (PS) /氧化多孔硅 (OPS)衬底上 ,结合聚酰亚胺涂层改善表面 ,研制低损耗、高性能射频 (RF) /微波 (MW)共平面波导CPW(CoplanarWaveguide) .通过在N和P型硅上形成不同厚度PS膜 ,并对其上的CPW进行分析比较 ,厚膜PS与石英的共面波导插入损耗非常接近 ,远小于在 2 0 0 0Ω·cm高阻硅上形成的多晶硅 -氧化硅组合衬底 :在 0 33GHz范围 ,插入损耗小于 5dB/ 1.2cm ;33 4 0GHz范围 ,小于 7.5dB/ 1.2cm .

射频/微波MEMS Shunt开关的开启时间研究

本文描述了射频 /微波MEMSshunt开关的理论模型和数值结论 .把可动薄膜的运动近似地模拟为作用在可动薄膜上的变静电力、弹力及空气阻力的单自由度阻尼振动 .给出了典型MEMSshunt开关开启时间的数学表达式及数值计算值 .根据可动膜厚、材料和几何结构参数不同 ,得到了典型的MEMSshunt开关的开启时间大约为 1～ 40μs.其计算值同文献 [4 ]的值相符得很好 .本文还讨论了该理论模型和数值计算的局限性 .

采用SF_6+O_2反应离子刻蚀聚酰亚胺膜

报道了在O_2或SF_6+O_2混合气体中反应离子刻蚀聚酰亚胺的基本原理.使用牛津等离子科技公司的Plasmalab μp型刻蚀仪,对厚度0—4μm的聚酰正胺膜,进行各向异性的刻蚀,获得了侧墙陡直的微细图形.

量子结构光电传感器读出电路的成像系统

针对目前国内CMOS量子结构光电传感器件调测、应用技术的缺乏与不足,设计了一种由低维量子结构光电传感器读出电路、ARM和通用计算机成像软件3部分模块组成的光电成像系统;利用单片ARM实现对读出电路模块的控制和数据采集,以USB方式通信,在通用计算机上编写设备驱动和成像软件呈现光电传感器所对景象的灰度图像;系统硬件简洁,可通过计算机图形化界面灵活、精确地控制光电传感器件积分时间、偏压等参数,并有效获取传感器输出值;应用结果表明,系统为光电传感器的测量、调试以及应用开发提供了极大便利。

模量可变NiTi-NbTi原位复合材料

为改善记忆合金复合材料中各复合组元间的耦合作用,利于材料功能特性的展现,原位合成一种NiTi-NbTi记忆合金复合材料。通过对NiTi-NbTi复合材料进行约束态热循环的方式,使样品中回复力达到应力诱发马氏体相变的临界应力,拉伸复合材料时NiTi直接相变,进而降低复合材料整体的表观弹性模量。拉伸结果表明:对于同种NiTi-NbTi复合材料,同样在120℃的拉伸温度下,未经历约束态热循环的样品表观弹性模量为64.5GPa,而经历约束态升、降温热循环样品的表观弹性模量为55.2 GPa,弹性模量变化率为14.4%。

VAV空调系统末端解耦控制研究

通过对VAV变风量空调系统的两个末端控制回路之间的耦合进行分析,运用最小二乘法建立被控对象"送风量—室内温度"控制回路的数学模型。针对被控对象的特性,采用前馈补偿解耦方法设计解耦网络,并设计单神经元自适应PID控制器。最后,通过MATLAB仿真,证明了所设计的解耦网络和控制器是行之有效的。

NiTi-TiB_2原位复合材料的成分探索与性能研究

NiTi形状记忆合金具有诸多功能特性,如超弹性、高阻尼性和形状记忆效应等,因而得到广泛应用。TiB_2陶瓷具有高硬度、高耐磨性和高模量特性,但其脆性限制了其应用。将记忆合金与TiB_2陶瓷复合,有望获得超常性能:兼具高强度、高模量、超弹性、高硬度、高耐磨等力学性能,以及因耦合而产生的崭新功能特性。采用电弧熔炼Ti、Ni、B的方法,原位合成NiTi-TiB_2复合材料,对B含量不同的6种复合材料的可逆马氏体相变、显微组织、成分及硬度进行了初步探索。结果显示,NiTiB合金中含有NiTi记忆合金相以及Ti_2Ni和TiB_2陶瓷相。随着B含量升高,TiB_2陶瓷相由线状变化为粗大的块状,并且Ti_2Ni和TiB_2陶瓷相含量也随之逐渐升高。NiTi基体具有良好的抑制裂纹扩展功能。含B量为4%、6%和14%样品的硬度都普遍高于二元NiTi记忆合金,其中含14%B样品最高硬度与陶瓷相当。

三毫米砷化镓梁式引线混频二极管研究

毫米波段介于微波波段和红外波段之间,兼有这两个波段的一些固有特点,其优点是抗干扰能力强、精度高、信息容量大,全天侯能力较强。在射电天文、等离子物理、遥感和国防工程上具有广泛的应用前景。毫米波混频管是毫米波系统中关键的元器件,国内对触须式混频管研究较多,但它的可靠性差,不能应用于实践之中,本文报导了能适合于机、弹、星载上应用的高可靠性三毫米GaAs梁式引线混频管的研究工作。现已研究制出具有介质加强框架的梁式引线混频管样品,初步结果为:在64GHz下,NF=10.4～10.5dB,在37GHz下双边带噪声系数包括中放NF=3.1dB。