微机电系统(ME MS)的仿真和模型分析(英文)

微机电系统 (MEMS)器件及系统仿真正日益受到MEMS研究者的重视。其仿真内容涉及力学、电子学、热学、光学、流体学等许多学科。MEMS和其他微系统可看作为一个多域物理系统。本文从方法学观点讨论了建模方法、计算机辅助模拟工具、多域模型库以及不同仿真器的耦合问题。将电网络概念引入到不同域系统仿真中以及等效电路被应用到不同的物理域系统。对于系统模拟和仿真来说 ,元件模型库的建立非常重要 ,引入多端口元件 ,并用线性和非线性微分方程加以描述。另外 ,本文也简单分析了系统仿真中涉及的降阶问题、模型优化方法以及相关的仿真工具和仿真器间的耦合问题。

射频系统中MEMS谐振器和滤波器

介绍了目前国内外射频系统中所涉及的静电梳状谐振器、自由梁谐振器、薄膜声体波谐振器、腔结构谐振器、平行谐振器结构HF带通滤波器、折叠梁MF滤波器、分布传输线可调滤波器等MEMS谐振、滤波器件。对这些器件的结构原理、制造方法以及性能指标作了分析。把这些器件的性能指标和目前射频系统中谐振器、滤波器的性能要求进行比较,分析了这些器件的应用前景。最后,对基于MEMS技术的射频谐振器、滤波器发展作出展望。

平行微带谐振结构器件微尺度效应研究

研究了微尺度条件下射频微机械系统中平行微带谐振器件的相关效应.对该谐振器的表面粗糙度、导热率、电学尺度等因数引起的微尺度效应进行了分析,得出该结构相关微尺度条件下相关物理量的微尺度规律.在微尺度表面粗糙度条件下,对平行微机械微带结构谐振/滤波器的性能做出了分析,得出该器件在电磁、机械、几何等微尺度量影响下的一些性能指标,为射频微机电系统相关微尺度效应研究提供了理论参考.

复合腔结构微机械高Q谐振器研究

设计了一种具有高品质因数和小尺寸的12.12 GHz的新颖复合腔结构的微机械谐振器,获得了相关测试数据.将高介电常数材料填入微机械复合腔结构,解决限制高Q值的介质损耗问题.谐振腔的馈电通过具有2个特征阻抗为50Ω的微带线与耦合缝实现,通过优化耦合缝位置和微带线参数,提出有利于微小结构的馈电解决方案.利用AnsoftHFSS软件对谐振器的电磁特性参数作了仿真分析.利用标准微细加工工艺在硅片上制造此复合结构谐振器和相关电路,利用键合技术完成结构组装,获得较光滑腔壁,降低损耗和提高谐振器性能.此类谐振器将为现代无线通信系统提供一种低成本、小尺寸以及制造平面型窄带滤波器和双工器的微型化解决方案.

片上电感的研究

片上电感是射频集成电路中必不可少的元件。通过讨论了影响电感品质因数恶化的因素,如趋肤效应、邻近效应和涡流损耗等,对片上电感的单П和双П集总参数模型进行了分析比较,分析了多种优化方案,并提出了提高片上电感Q值的研究方向。

光学全息的数字实现

研究光学全息的数字模拟,探讨数字全息的数字重构方法,以菲涅耳衍射积分的实现方法为基础,采用MATLAB软件实现菲涅耳全息图的数字记录和数字重构模拟,给出模拟结果。利用离散菲涅耳衍射积分方法完成数字全息图的数字重构。利用数字图像处理方法对所得的数字全息图进行适当滤波处理,有利于消除零级像和孪生像,获得清晰的数字再现像。引入全息变换,根据全息图的不可撕毁性,研究了全息变换在数字图像压缩中的应用,对给定的二值化图像实现压缩存储及解压缩处理。

MEMS封装技术

MEMS封装是在微电子封装技术基础上发展起来的一项关键的MEMS技术.首先提出了MEMS封装设计的一些基本要求,包括封装等级、封装成本、环境影响、接口问题、外壳设计以及热设计等方面.在此基础上,介绍了键合技术、倒装芯片技术、多芯片封装以及3D封装等几种重要的MEMS封装技术,并给出了一个封装实例,最后进一步探讨了MEMS封装的发展趋势及研究动向。

折叠弹簧式MEMS水平扭转微镜的设计与分析

设计了带有折叠弹簧的静电驱动光开关水平扭转微镜,利用折叠弹簧代替直扭梁,增加扭梁的长度,有效降低微镜驱动电压。微型铰链结构使微镜保持在单一扭转工作模式下,其弯曲模式的影响可以忽略。利用MATLAB 7.0进行仿真分析,获得微镜驱动电压与扭梁长度的关系曲线。利用ANSYS 8.0获得了折叠弹簧式微镜结构的模态分析和谐响应分析结果,其工作模态频率约为1.77 kHz,远低于其他非工作模态频率。微镜结构的谐振频率约为1.8 kHz,能满足MEMS光开关对开关响应时间的要求。

CMOS无线接收机体系结构的分析及其集成性的考虑

介绍了几种典型的无线接收机体系结构,对不同的结构在性能上进行了比较,分析了各种体系结构的可集成性。提出了利用微机电系统(MEMS)技术,采用新的元器件以及数字化中频技术来提高接收机集成度的方法。