微機(jī)械振蕩器由于其優(yōu)異的IC兼容性以及小尺寸等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在移動電子設(shè)備中,并將在未來物聯(lián)網(wǎng)及智能城市的大潮中扮演舉足輕重的角色。在向小型化、高精度發(fā)展的同時,由于尺度效應(yīng)的影響,微機(jī)械振蕩器中的非線性愈發(fā)顯著。合理地利用一些非線性效應(yīng)可以克服其帶來的不利影響,甚至突破線性情形下的性能極限。非線性同步現(xiàn)象是上述效應(yīng)中的一種,廣泛存在于自然界中。本文基于非線性微機(jī)械振蕩器研究同步的基本性質(zhì),以及同步對振蕩器響應(yīng)的影響機(jī)理,并最終利用此現(xiàn)象提升振蕩器以及傳感器的性能。全文分別從非線性振蕩器與外激信號同步、多個振蕩器間的互同步以及同步的應(yīng)用三大塊內(nèi)容著手,圍繞同步區(qū)間的調(diào)控、頻率穩(wěn)定性的提升、同步頻率與幅值的依賴關(guān)系和遠(yuǎn)程同步放大傳感四個方面的問題,理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究,主要包括:1.研究了非線性微機(jī)械振蕩器與外激信號的同步問題,揭示了外激擾動信號對同步帶寬和頻率穩(wěn)定性的影響規(guī)律,給出了同步帶寬和阿蘭方差的近似解析表達(dá)式,能有效預(yù)測同步帶寬和頻率穩(wěn)定性隨擾動信號的變化趨勢;2.首次揭示了閉環(huán)反饋相位延遲對同步帶寬的調(diào)節(jié)機(jī)制,理論和實(shí)驗(yàn)上給出了同步帶寬位置和大小隨相位延遲的變化關(guān)系,建立了相...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?Ｎｇｕｙｅｎ等人報道的首個微機(jī)械振蕩器１６６１??

滯的優(yōu)異性能，被視為振蕩器選頻器件的絕佳材料［６５１。１９９８年，加州大學(xué)伯克利分校的??Ｃ．Ｎｇｕｙｅｎ等人首次報道了利用單晶硅制成的集成微機(jī)械振蕩器包含一個微機(jī)械諧振??器和ＣＭＯＳ閉環(huán)回路，如圖１．２所示。此時的微機(jī)械振蕩器仍處于實(shí)驗(yàn)室級別，需要置于??真空腔中以實(shí)現(xiàn)振蕩。....

圖１．３左圖為Ｔ．Ｋｅｎｎｙ團(tuán)隊研制的高精度溫度補(bǔ)償振蕩器Ｉ％，右圖為Ｓｉｔｉｍｅ公司生產(chǎn)的商業(yè)化微機(jī)??械振蕩器??

械振蕩器??個關(guān)于利用非線性效應(yīng)反常規(guī)的提升器件的頻率穩(wěn)定性的研究［１１）１。他們測試了一個雙端??固支的微機(jī)械諧振器，如圖１．４所示，并發(fā)現(xiàn)的器件的第一階面內(nèi)彎曲模態(tài)和面外扭轉(zhuǎn)模??態(tài)在器件能夠發(fā)生內(nèi)共振，利用器件內(nèi)共振的效應(yīng)，其頻率穩(wěn)定性能夠被提升２－３個數(shù)量??級。這項(xiàng)研究....

圖１．４?Ａｎｔｏｎｉｏ等人實(shí)現(xiàn)內(nèi)共振提升頻率穩(wěn)定性的雙端固支梁的響應(yīng)及其顯微照片??

?浙江大學(xué)博士學(xué)位論文??圖１．３左圖為Ｔ．Ｋｅｎｎｙ團(tuán)隊研制的高精度溫度補(bǔ)償振蕩器Ｉ％，右圖為Ｓｉｔｉｍｅ公司生產(chǎn)的商業(yè)化微機(jī)??械振蕩器??個關(guān)于利用非線性效應(yīng)反常規(guī)的提升器件的頻率穩(wěn)定性的研究［１１）１。他們測試了一個雙端??固支的微機(jī)械諧振器，如圖１．４所示，并發(fā)現(xiàn)的器件....

圖１．５?Ｖｉｌｌａｎｕｅｖａ等人實(shí)現(xiàn)參激閉環(huán)反饋振蕩器的原理圖及其響應(yīng)［ｌ２】??

ｚｓｎｉ＾＊ｉ??圖１．５?Ｖｉｌｌａｎｕｅｖａ等人實(shí)現(xiàn)參激閉環(huán)反饋振蕩器的原理圖及其響應(yīng)［ｌ２】??得到比線性情況下更大的抑制，帶來響應(yīng)穩(wěn)定性的提升，如圖１．６所示。Ｚｈａｏ等人也通過??實(shí)驗(yàn)在耦合的高階非線性系統(tǒng)中驗(yàn)證了類似的結(jié)果Ｉ７７１，通過合適的分岔調(diào)控點(diǎn)可以調(diào)節(jié)??和抑....

本文編號：4037072