射頻微機電高品質(zhì)諧振器技術(shù)研究
發(fā)布時間：2022-01-08 21:56
近幾十年來,微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS）技術(shù)在音頻、傳感器、無線通信和微能源采集等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。特別是在無線通信領(lǐng)域,微機電振蕩器和微機電濾波器等射頻微機電系統(tǒng)（RF-MEMS）器件擁有尺寸小、功耗低和集成度高等優(yōu)異特性,推動了RF-MEMS器件的迅猛發(fā)展。微機電振蕩器和微機電濾波器的核心部件是微機電諧振器,具有高品質(zhì)因數(shù)的微機電諧振器能夠顯著地提高MEMS器件的性能,例如:高品質(zhì)因數(shù)的微機電諧振器不僅能夠降低MEMS振蕩器的近端噪聲,還能提高MEMS振蕩器的頻率穩(wěn)定性;高品質(zhì)因數(shù)的微機電諧振器能夠降低MEMS濾波器的插入損耗;高品質(zhì)因數(shù)的微機電諧振器能夠提高MEMS傳感器的精度。因此,當前MEMS技術(shù)的飛速發(fā)展與深入應用急需高品質(zhì)因數(shù)的微機電諧振器。本文首先介紹了傳統(tǒng)聲學諧振器的研究現(xiàn)狀和工作原理,進而歸納總結(jié)了微機電諧振器與傳統(tǒng)聲學諧振器的區(qū)別與獨特優(yōu)勢,通過分析微機電諧振器的能量損耗機理,概括了提高微機電諧振器品質(zhì)因數(shù)的技術(shù)手段,為本文的研究工作奠定了基礎。引入本文所討論的核心器件,即基于硅上壓電薄膜結(jié)構(gòu)的...
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：145 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
基于微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的微型驅(qū)動裝置展示和MEMS的應用分類
第一章緒論3圖1-2射頻微機電系統(tǒng)（RF-MEMS）振蕩器的尺寸和工作原理展示。(a)MEMS振蕩器的尺寸和鉛筆筆尖相比較示意圖[13]；(b)MEMS振蕩器的工作原理示意圖[14]如圖1-3所示，MEMS振蕩器和MEMS濾波器在無線通信領(lǐng)域里具有令人憧憬的應用前景，其中振蕩器和濾波器具有頻率產(chǎn)生、合成以及選擇的功能[15-21]。如圖1-3(a)所示[17]，采用基于MEMS諧振器的濾波器和振蕩器替代傳統(tǒng)的片外元件能夠?qū)崿F(xiàn)超外差結(jié)構(gòu)的小型化。當振蕩器和濾波器所采用的MEMS諧振器具有較高品質(zhì)因數(shù)且工作于GHz頻率范圍時，能夠?qū)崿F(xiàn)如圖1-3(b)所示[15,19-21]的接收機架構(gòu)，其中射頻信號由天線收集，射頻通道選擇濾波器開關(guān)組用于限制進入接收機的輸入射頻信號，輸入信號通過混頻和濾波之后成為中頻信號，然后通過中頻濾波器選擇所需的中頻信號并消除其干擾噪聲。如圖1-3(b)所示的接收機的噪聲系數(shù)主要由射頻濾波器的插入損耗和低噪聲放大器（LNA）決定，因此低插入損耗和高選擇性是中頻濾波器的必備要求。此外，振蕩器也是接收機系統(tǒng)中的一個重要元件，需要具有良好的溫度穩(wěn)定性、良好的耐機械沖擊能力和良好的頻率穩(wěn)定性等特性。為了實現(xiàn)小型化、高穩(wěn)定性以及高性能
電子科技大學博士學位論文4的MEMS振蕩器和MEMS濾波器，需要提高MEMS諧振器的品質(zhì)因數(shù)。例如：提高MEMS諧振器的品質(zhì)因數(shù)不僅能夠降低MEMS振蕩器的近端相位噪聲指標，還能提高MEMS振蕩器的頻率穩(wěn)定性；提高MEMS諧振器的品質(zhì)因數(shù)能夠降低MEMS濾波器的插入損耗。綜上所述，射頻微機電高品質(zhì)因數(shù)諧振器技術(shù)的研究將是微機電系統(tǒng)產(chǎn)品走向應用的關(guān)鍵一步。圖1-3射頻微機電系統(tǒng)（RF-MEMS）技術(shù)在無線通信領(lǐng)域里的應用展示。(a)利用基于MEMS諧振器的集成器件替代傳統(tǒng)片外元件的超外差結(jié)構(gòu)示意圖[17]；(b)采用基于MEMS諧振器的集成器件替代傳統(tǒng)片外元件的接收器結(jié)構(gòu)示意圖[15,19-21]1.2聲學諧振器的研究現(xiàn)狀對于相同頻率的聲波信號和電磁波信號而言，由于聲波波速比電磁波波速小
【參考文獻】：
博士論文
[1]聽覺音調(diào)與噪聲非線性處理[D]. 沈濤.華中科技大學 2019
[2]摻鐿光纖光學頻率梳產(chǎn)生及高功率放大技術(shù)研究[D]. 趙健.華東師范大學 2015
[3]聲子晶體諧振器及其聲能采集器研究[D]. 楊愛超.重慶大學 2015
[4]聲子晶體局域共振帶隙機理及減振特性研究[D]. 王剛.國防科學技術(shù)大學 2005
本文編號：3577354
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：145 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
基于微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的微型驅(qū)動裝置展示和MEMS的應用分類
第一章緒論3圖1-2射頻微機電系統(tǒng)（RF-MEMS）振蕩器的尺寸和工作原理展示。(a)MEMS振蕩器的尺寸和鉛筆筆尖相比較示意圖[13]；(b)MEMS振蕩器的工作原理示意圖[14]如圖1-3所示，MEMS振蕩器和MEMS濾波器在無線通信領(lǐng)域里具有令人憧憬的應用前景，其中振蕩器和濾波器具有頻率產(chǎn)生、合成以及選擇的功能[15-21]。如圖1-3(a)所示[17]，采用基于MEMS諧振器的濾波器和振蕩器替代傳統(tǒng)的片外元件能夠?qū)崿F(xiàn)超外差結(jié)構(gòu)的小型化。當振蕩器和濾波器所采用的MEMS諧振器具有較高品質(zhì)因數(shù)且工作于GHz頻率范圍時，能夠?qū)崿F(xiàn)如圖1-3(b)所示[15,19-21]的接收機架構(gòu)，其中射頻信號由天線收集，射頻通道選擇濾波器開關(guān)組用于限制進入接收機的輸入射頻信號，輸入信號通過混頻和濾波之后成為中頻信號，然后通過中頻濾波器選擇所需的中頻信號并消除其干擾噪聲。如圖1-3(b)所示的接收機的噪聲系數(shù)主要由射頻濾波器的插入損耗和低噪聲放大器（LNA）決定，因此低插入損耗和高選擇性是中頻濾波器的必備要求。此外，振蕩器也是接收機系統(tǒng)中的一個重要元件，需要具有良好的溫度穩(wěn)定性、良好的耐機械沖擊能力和良好的頻率穩(wěn)定性等特性。為了實現(xiàn)小型化、高穩(wěn)定性以及高性能
電子科技大學博士學位論文4的MEMS振蕩器和MEMS濾波器，需要提高MEMS諧振器的品質(zhì)因數(shù)。例如：提高MEMS諧振器的品質(zhì)因數(shù)不僅能夠降低MEMS振蕩器的近端相位噪聲指標，還能提高MEMS振蕩器的頻率穩(wěn)定性；提高MEMS諧振器的品質(zhì)因數(shù)能夠降低MEMS濾波器的插入損耗。綜上所述，射頻微機電高品質(zhì)因數(shù)諧振器技術(shù)的研究將是微機電系統(tǒng)產(chǎn)品走向應用的關(guān)鍵一步。圖1-3射頻微機電系統(tǒng)（RF-MEMS）技術(shù)在無線通信領(lǐng)域里的應用展示。(a)利用基于MEMS諧振器的集成器件替代傳統(tǒng)片外元件的超外差結(jié)構(gòu)示意圖[17]；(b)采用基于MEMS諧振器的集成器件替代傳統(tǒng)片外元件的接收器結(jié)構(gòu)示意圖[15,19-21]1.2聲學諧振器的研究現(xiàn)狀對于相同頻率的聲波信號和電磁波信號而言，由于聲波波速比電磁波波速小
【參考文獻】：
博士論文
[1]聽覺音調(diào)與噪聲非線性處理[D]. 沈濤.華中科技大學 2019
[2]摻鐿光纖光學頻率梳產(chǎn)生及高功率放大技術(shù)研究[D]. 趙健.華東師范大學 2015
[3]聲子晶體諧振器及其聲能采集器研究[D]. 楊愛超.重慶大學 2015
[4]聲子晶體局域共振帶隙機理及減振特性研究[D]. 王剛.國防科學技術(shù)大學 2005
本文編號：3577354
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