微機械振蕩器由于其優(yōu)異的IC兼容性以及小尺寸等特點被廣泛應(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)系和遠程同步放大傳感四個方面的問題,理論結(jié)合實驗進行了研究,主要包括:1.研究了非線性微機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)機制,理論和實驗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械振蕩器包含一個微機械諧振??器和ＣＭＯＳ閉環(huán)回路，如圖１．２所示。此時的微機械振蕩器仍處于實驗室級別，需要置于??真空腔中以實現(xiàn)振蕩。....

圖１．３左圖為Ｔ．Ｋｅｎｎｙ團隊研制的高精度溫度補償振蕩器Ｉ％，右圖為Ｓｉｔｉｍｅ公司生產(chǎn)的商業(yè)化微機??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。這項研究....

圖１．４?Ａｎｔｏｎｉｏ等人實現(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團隊研制的高精度溫度補償振蕩器Ｉ％，右圖為Ｓｉｔｉｍｅ公司生產(chǎn)的商業(yè)化微機??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??實驗在耦合的高階非線性系統(tǒng)中驗證了類似的結(jié)果Ｉ７７１，通過合適的分岔調(diào)控點可以調(diào)節(jié)??和抑....

本文編號：4037072