射频微机电高品质谐振器技术研究
发布时间：2022-01-08 21:56
近几十年来,微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS）技术在音频、传感器、无线通信和微能源采集等领域展现出了广阔的应用前景。特别是在无线通信领域,微机电振荡器和微机电滤波器等射频微机电系统（RF-MEMS）器件拥有尺寸小、功耗低和集成度高等优异特性,推动了RF-MEMS器件的迅猛发展。微机电振荡器和微机电滤波器的核心部件是微机电谐振器,具有高品质因数的微机电谐振器能够显著地提高MEMS器件的性能,例如:高品质因数的微机电谐振器不仅能够降低MEMS振荡器的近端噪声,还能提高MEMS振荡器的频率稳定性;高品质因数的微机电谐振器能够降低MEMS滤波器的插入损耗;高品质因数的微机电谐振器能够提高MEMS传感器的精度。因此,当前MEMS技术的飞速发展与深入应用急需高品质因数的微机电谐振器。本文首先介绍了传统声学谐振器的研究现状和工作原理,进而归纳总结了微机电谐振器与传统声学谐振器的区别与独特优势,通过分析微机电谐振器的能量损耗机理,概括了提高微机电谐振器品质因数的技术手段,为本文的研究工作奠定了基础。引入本文所讨论的核心器件,即基于硅上压电薄膜结构的...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于微机电系统（MEMS）技术的微型驱动装置展示和MEMS的应用分类
第一章绪论3图1-2射频微机电系统（RF-MEMS）振荡器的尺寸和工作原理展示。(a)MEMS振荡器的尺寸和铅笔笔尖相比较示意图[13]；(b)MEMS振荡器的工作原理示意图[14]如图1-3所示，MEMS振荡器和MEMS滤波器在无线通信领域里具有令人憧憬的应用前景，其中振荡器和滤波器具有频率产生、合成以及选择的功能[15-21]。如图1-3(a)所示[17]，采用基于MEMS谐振器的滤波器和振荡器替代传统的片外元件能够实现超外差结构的小型化。当振荡器和滤波器所采用的MEMS谐振器具有较高品质因数且工作于GHz频率范围时，能够实现如图1-3(b)所示[15,19-21]的接收机架构，其中射频信号由天线收集，射频通道选择滤波器开关组用于限制进入接收机的输入射频信号，输入信号通过混频和滤波之后成为中频信号，然后通过中频滤波器选择所需的中频信号并消除其干扰噪声。如图1-3(b)所示的接收机的噪声系数主要由射频滤波器的插入损耗和低噪声放大器（LNA）决定，因此低插入损耗和高选择性是中频滤波器的必备要求。此外，振荡器也是接收机系统中的一个重要元件，需要具有良好的温度稳定性、良好的耐机械冲击能力和良好的频率稳定性等特性。为了实现小型化、高稳定性以及高性能
电子科技大学博士学位论文4的MEMS振荡器和MEMS滤波器，需要提高MEMS谐振器的品质因数。例如：提高MEMS谐振器的品质因数不仅能够降低MEMS振荡器的近端相位噪声指标，还能提高MEMS振荡器的频率稳定性；提高MEMS谐振器的品质因数能够降低MEMS滤波器的插入损耗。综上所述，射频微机电高品质因数谐振器技术的研究将是微机电系统产品走向应用的关键一步。图1-3射频微机电系统（RF-MEMS）技术在无线通信领域里的应用展示。(a)利用基于MEMS谐振器的集成器件替代传统片外元件的超外差结构示意图[17]；(b)采用基于MEMS谐振器的集成器件替代传统片外元件的接收器结构示意图[15,19-21]1.2声学谐振器的研究现状对于相同频率的声波信号和电磁波信号而言，由于声波波速比电磁波波速小
【参考文献】：
博士论文
[1]听觉音调与噪声非线性处理[D]. 沈涛.华中科技大学 2019
[2]掺镱光纤光学频率梳产生及高功率放大技术研究[D]. 赵健.华东师范大学 2015
[3]声子晶体谐振器及其声能采集器研究[D]. 杨爱超.重庆大学 2015
[4]声子晶体局域共振带隙机理及减振特性研究[D]. 王刚.国防科学技术大学 2005
本文编号：3577354
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于微机电系统（MEMS）技术的微型驱动装置展示和MEMS的应用分类
第一章绪论3图1-2射频微机电系统（RF-MEMS）振荡器的尺寸和工作原理展示。(a)MEMS振荡器的尺寸和铅笔笔尖相比较示意图[13]；(b)MEMS振荡器的工作原理示意图[14]如图1-3所示，MEMS振荡器和MEMS滤波器在无线通信领域里具有令人憧憬的应用前景，其中振荡器和滤波器具有频率产生、合成以及选择的功能[15-21]。如图1-3(a)所示[17]，采用基于MEMS谐振器的滤波器和振荡器替代传统的片外元件能够实现超外差结构的小型化。当振荡器和滤波器所采用的MEMS谐振器具有较高品质因数且工作于GHz频率范围时，能够实现如图1-3(b)所示[15,19-21]的接收机架构，其中射频信号由天线收集，射频通道选择滤波器开关组用于限制进入接收机的输入射频信号，输入信号通过混频和滤波之后成为中频信号，然后通过中频滤波器选择所需的中频信号并消除其干扰噪声。如图1-3(b)所示的接收机的噪声系数主要由射频滤波器的插入损耗和低噪声放大器（LNA）决定，因此低插入损耗和高选择性是中频滤波器的必备要求。此外，振荡器也是接收机系统中的一个重要元件，需要具有良好的温度稳定性、良好的耐机械冲击能力和良好的频率稳定性等特性。为了实现小型化、高稳定性以及高性能
电子科技大学博士学位论文4的MEMS振荡器和MEMS滤波器，需要提高MEMS谐振器的品质因数。例如：提高MEMS谐振器的品质因数不仅能够降低MEMS振荡器的近端相位噪声指标，还能提高MEMS振荡器的频率稳定性；提高MEMS谐振器的品质因数能够降低MEMS滤波器的插入损耗。综上所述，射频微机电高品质因数谐振器技术的研究将是微机电系统产品走向应用的关键一步。图1-3射频微机电系统（RF-MEMS）技术在无线通信领域里的应用展示。(a)利用基于MEMS谐振器的集成器件替代传统片外元件的超外差结构示意图[17]；(b)采用基于MEMS谐振器的集成器件替代传统片外元件的接收器结构示意图[15,19-21]1.2声学谐振器的研究现状对于相同频率的声波信号和电磁波信号而言，由于声波波速比电磁波波速小
【参考文献】：
博士论文
[1]听觉音调与噪声非线性处理[D]. 沈涛.华中科技大学 2019
[2]掺镱光纤光学频率梳产生及高功率放大技术研究[D]. 赵健.华东师范大学 2015
[3]声子晶体谐振器及其声能采集器研究[D]. 杨爱超.重庆大学 2015
[4]声子晶体局域共振带隙机理及减振特性研究[D]. 王刚.国防科学技术大学 2005
本文编号：3577354
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