【摘要】：振蕩器是電子設備中最重要、最基礎的部分,其機能指標的高低影響著系統(tǒng)的整體性能好壞。在電子系統(tǒng)中,振蕩器一般被用作產生一個提供基準頻率的標準信號源,作為參考時鐘信號。現(xiàn)代社會科技的發(fā)展對電子設備優(yōu)越的性能追求愈加熱切,追求設備超小型、低成本、低能耗。而在應用上最多是傳統(tǒng)的石英晶體振蕩器,它的體積比較大、不易集成、成本高的特點已經(jīng)漸漸不能滿足要求了,因而人們希望用MEMS振蕩器來代替。本文詳細敘述了MEMS諧振器的工作方式和設計原理,分析了MEMS電容式和MEMS壓電式諧振器工作方式的不同和性能指標上的差異。設計了基于AlN壓電材料的TPoS(Thin-Film Piezoelectric-on-Substrate)結構的壓電式諧振器,設計頻率為100MHz,并基于MEMS CAPs公司的PiezoMUMPs加工工藝完成實物加工,并對加工后實物在探針臺上進行裸片測試和結果分析�；谛酒臏y試結果建立等效RLC諧振回路并設計振蕩回路完成振蕩器的設計。振蕩器的輸出頻率為101.438MHz,輸出功率為8.63dBm,相位噪聲為-110.49d Bc/Hz@1kHz,-125.78dBc/Hz@100kHz,-148.07dBc/Hz@1MHz。對MEMS振蕩器的穩(wěn)定性進行測試分析,結果顯示振蕩器的穩(wěn)定性較差,頻率偏差在溫度為-30℃到-85℃范圍內達3958.3ppm。最后研究了振蕩器的溫度補償方案,設計了恒溫溫度補償系統(tǒng)和溫度控制鎖相頻率合成型溫度補償系統(tǒng)。實驗結果顯示恒溫溫度補償系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定度在-30℃到-85℃范圍內達?40 ppm,溫度控制鎖相頻率合成型溫度補償系統(tǒng)頻率穩(wěn)定度-30℃到45℃范圍內達?50ppm。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN752
【圖文】：

電子科技大學碩士學位論文展動態(tài)展動態(tài)8 年就開始了 MEMS 諧振器以及振蕩器的研究，省理工學院、Northrop Grumman 公司、ADI 公司撐梁、自由梁、圓環(huán)、方塊諧振器等[10-14]。Nguyen 團隊是研究 MEMS 電容式諧振器最具有引，他們提出并建立了固定支撐梁諧振器的等效機路的電氣模型，研究了固定支撐梁、自由梁、圓，加工制作了諧振器的實物樣品，并且還設計制圖 1-1 所示為 Nguyen 團隊研制的全單片 CMOS 鎳為 10.92MHz，其相位噪聲為-95dBc/Hz@10kHz[1

圖 1-2 具有微型加熱器的振蕩器[23]本文的工作安排文主要工作是壓電式MEMS諧振器的研究和MEMS振蕩器設計以及其是對 MEMS 振蕩器的頻率溫度穩(wěn)定性研究。一章主要敘述了 MEMS 振蕩器的發(fā)展背景及意義和國內外的進展。二章研究 MEMS 諧振器的設計以及等效電路模型的建立。對 MEMS和MEMS壓電式諧振器的工作原理進行研究以及Q值、插損等性能的目標頻率在 100MHz 的 MEMS 壓電式諧振器。研究了諧振器振動模 值的提高，錨點損耗降低等，研究諧振器的加工工藝流程，完成實續(xù)測試。三章主要是振蕩器的理論研究以及性能的優(yōu)化。具體內容有振蕩器，電路設計仿真，相位噪聲研究，電路制作，振蕩器頻率穩(wěn)定性的。

圓盤結構諧振器的簡單示意圖

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