FBAR传感器读出电路设计

发布时间：2017-11-06 23:35

  本文关键词：FBAR传感器读出电路设计

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【摘要】：由于FBAR传感器具有灵敏度高、工作频率高和功率损耗低等特点,所以FBAR传感器具有广泛的应用前景,但FBAR传感器的读出电路少有报道;为了找到适合于FBAR传感器的读出电路,本文研究了采用六端口反射计作为FBAR传感器的读出电路。六端口反射计可以测量FBAR反射系数与频率曲线,从而得到FBAR谐振频率偏移以反映外界物理量的变化。以文献报道的谐振频率为2.700 GHz,工作频带为2.690~2.710 GHz的FBAR加速度计为例,为其设计了工作频带为2.650~2.740GHz的微带六端口反射计作为读出电路,以验证六端口反射计能够用于FBAR传感器读出电路。为了验证微带六端口反射计用于FBAR加速度计的读出电路具有良好的工艺健壮性,本文对已设计的2.650~2.740 GHz的微带六端口反射计,进行了工艺误差分析;分析结果表明当微带线的金属导体宽度变化50μm,金属导体厚度变化5μm,基板厚度变化5μm微带,微带六端口反射计的工作频带都要远大于FBAR加速度计所需工作频带;但是当基板介电常数变化0.1,微带六端口反射计就可能不能用于工作频带为2.690~2.710 GHz的FBAR加速度计了。在采用六端口反射计去计算FBAR反射系数之前,还需对六端口反射计进行校准。为了提高六端口反射计的校准精度以及减少校准所需时间,本文针对最佳校准方法Hoer进行了分析;分析发现Hoer法的校准公式第一次计算只能得出11个系统参数的8个,还需进行第二步计算才可得出剩下的3个系统参数;为了减少这一影响,将Hoer法中采用的校准公式进行了改变,使得校准过程只需一步即可得到11个系统参数,缩短了校准所需时间。为了进一步验证六端口反射计能够用于FBAR传感器读出电路,以及使FBAR传感器的设计更准确简单,在ADS软件中建立了FBAR传感器最小系统模型,模型能直接得出FBAR传感器的谐振频率。最后,采用矢量网络分析仪对制作的微带六端口网络进行测量,并将微带六端口网络与检波器等构成微带六端口反射计。采用微带六端口反射计测量了匹配负载的反射系数,并将所得数据与矢量网络分析仪测得数据进行对比,偏差很小,由此推出微带六端口反射计可以用于FBAR传感器读出电路。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212

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本文编号：1149891