非线性微机械振荡器中的同步及应用

发布时间：2025-03-20 00:11

　　微机械振荡器由于其优异的IC兼容性以及小尺寸等特点被广泛应用在移动电子设备中,并将在未来物联网及智能城市的大潮中扮演举足轻重的角色。在向小型化、高精度发展的同时,由于尺度效应的影响,微机械振荡器中的非线性愈发显著。合理地利用一些非线性效应可以克服其带来的不利影响,甚至突破线性情形下的性能极限。非线性同步现象是上述效应中的一种,广泛存在于自然界中。本文基于非线性微机械振荡器研究同步的基本性质,以及同步对振荡器响应的影响机理,并最终利用此现象提升振荡器以及传感器的性能。全文分别从非线性振荡器与外激信号同步、多个振荡器间的互同步以及同步的应用三大块内容着手,围绕同步区间的调控、频率稳定性的提升、同步频率与幅值的依赖关系和远程同步放大传感四个方面的问题,理论结合实验进行了研究,主要包括:1.研究了非线性微机械振荡器与外激信号的同步问题,揭示了外激扰动信号对同步带宽和频率稳定性的影响规律,给出了同步带宽和阿兰方差的近似解析表达式,能有效预测同步带宽和频率稳定性随扰动信号的变化趋势;2.首次揭示了闭环反馈相位延迟对同步带宽的调节机制,理论和实验上给出了同步带宽位置和大小随相位延迟的变化关系,建立了相...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２?Ｎｇｕｙｅｎ等人报道的首个微机械振荡器１６６１??

滞的优异性能，被视为振荡器选频器件的绝佳材料［６５１。１９９８年，加州大学伯克利分校的??Ｃ．Ｎｇｕｙｅｎ等人首次报道了利用单晶硅制成的集成微机械振荡器包含一个微机械谐振??器和ＣＭＯＳ闭环回路，如图１．２所示。此时的微机械振荡器仍处于实验室级别，需要置于??真空腔中以实现振荡。....

图１．３左图为Ｔ．Ｋｅｎｎｙ团队研制的高精度温度补偿振荡器Ｉ％，右图为Ｓｉｔｉｍｅ公司生产的商业化微机??械振荡器??

械振荡器??个关于利用非线性效应反常规的提升器件的频率稳定性的研究［１１）１。他们测试了一个双端??固支的微机械谐振器，如图１．４所示，并发现的器件的第一阶面内弯曲模态和面外扭转模??态在器件能够发生内共振，利用器件内共振的效应，其频率稳定性能够被提升２－３个数量??级。这项研究....

图１．４?Ａｎｔｏｎｉｏ等人实现内共振提升频率稳定性的双端固支梁的响应及其显微照片??

?浙江大学博士学位论文??图１．３左图为Ｔ．Ｋｅｎｎｙ团队研制的高精度温度补偿振荡器Ｉ％，右图为Ｓｉｔｉｍｅ公司生产的商业化微机??械振荡器??个关于利用非线性效应反常规的提升器件的频率稳定性的研究［１１）１。他们测试了一个双端??固支的微机械谐振器，如图１．４所示，并发现的器件....

图１．５?Ｖｉｌｌａｎｕｅｖａ等人实现参激闭环反馈振荡器的原理图及其响应［ｌ２】??

ｚｓｎｉ＾＊ｉ??图１．５?Ｖｉｌｌａｎｕｅｖａ等人实现参激闭环反馈振荡器的原理图及其响应［ｌ２】??得到比线性情况下更大的抑制，带来响应稳定性的提升，如图１．６所示。Ｚｈａｏ等人也通过??实验在耦合的高阶非线性系统中验证了类似的结果Ｉ７７１，通过合适的分岔调控点可以调节??和抑....

本文编号：4037072