基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计

针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题,设计了基于隧道磁阻传感器( TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。研究了实际环境中电子罗盘的误差特性,经椭球拟合校正后,采用基于椭圆假设的椭圆拟合方法对误差进行补偿,补偿后其方位角精度可达0.85°,有效降低94.81%的方位角误差。实验结果验证了TMR传感器在电子罗盘应用的可行性。     

基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿

使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹曼误差模型的正确性与可实用性。补偿后的数据较陀螺原始数据零偏,提高了1~2个数量级。在工程实际中有一定的实用参考价值。     

一种L~E波段的A型上电极MEMS单刀三掷开关设计

针对单刀多掷开关(SPMT)在相控阵雷达、宽带收发器中用于切换滤波器和传输线时需要满足宽频带、高隔离度的性能需求,设计了一种宽频带、高隔离度的MEMS单刀三掷开关(SP3T)。通过ANSYS电磁仿真软件中的HFSS模块对MEMS SP3T开关进行优化,利用COMSOL软件对上电极的机械性能进行仿真。仿真结果表明,所设计的MEMS SP3T开关可工作在1~90 GHz的频带内,且插入损耗小于1 dB@90 GHz,隔离度大于35 dB@90 GHz,其整体体积约为0.75 mm³。     

基于Allan方差的MEMS陀螺仪随机误差分析方法

MEMS陀螺随机漂移误差是制约惯性导航精度的主要原因,本文通过Allan方差分析方法,得出MEMS陀螺随机漂移误差主要来源以及各种误差的性能参数.该方法为分析陀螺性能指标、提高惯性导航精度奠定了基础.本文介绍了Allan方差定义,陀螺各项随机误差与Allan方差的关系,搭建了MEMS陀螺组件,通过高精度转台实验静止采集陀螺仪数据.利用Allan方差分析得出MEMS陀螺各项随机误差性能指标,验证了该方法的可行性.     

BOC信号自相关函数边峰消除方法改进和性能分析

BOC调制信号自相关函数的多峰性会给信号捕获带来模糊影响,而传统自相关边峰消除技术需要计算BOC(n,n)的互相关函数和自相关函数,存在计算量大,软硬件实现复杂的缺点.本文对自相关边峰消除技术加以改进,只需进行自相关函数计算就可以实现正余弦BOC北斗信号的捕获.分析和实验结果表明,改进后的算法运算量低,采用所构造的函数捕获伪码相位的主峰和边峰的比值明显高于采用直接捕获伪码相位的主峰和边峰的比值,由1dB提升至12dB更容易准确捕获北斗微弱信号,验证了所构造的函数的有效性.     

一种基于高阻硅衬底的高精度RF MEMS衰减器设计

针对RF MEMS衰减器插入损耗及衰减精度较差的问题,设计了一种高阻硅衬底的高精度RF MEMS衰减器,采用共面波导(Coplanar waveguide简称CPW)将喇叭式功分器结构、悬臂梁式直板状RF MEMS开关以及π形衰减电阻网络集成,作为衰减器的基本单元.此外,本文还设计了喇叭式功分器将信号渐变式传输到衰减器中,用以减小系统的插入损耗,并结合悬臂梁式直板状RF MEMS开关结构和衰减电阻,提高衰减系统的衰减精度.同时通过HFSS仿真软件对衰减器的射频性能进行模拟验证,得到DC～20GHz频段内,插入损耗中心值优于1.35dB,驻波比小于1.08dB,0～70dB范围内的衰减精度优于±2dB,这些指标均优于目前常用的RF MEMS衰减器.由此可见,优化衰减器中的功分器与开关结构是提高射频衰减器射频性能的一种有效方法,为高精度、低驻波比的衰减器工艺制作提供了一种设计方案.     

隧道加速度计结构原理及最小电极距离分析

介绍了量子力学中的隧道效应及其应用，对基于隧道效应原理的加速度计进行了深入研究，结合国内外研究现状，给出了一种隧道加速度计结构，并对其工作原理进行了分析．详细论述了系统结构刚度计算和误差分析，提出了基于该结构下系统刚度和两极板间微位移的计算方法，其目的是求解在一定冲击加速度环境下隧道效应加速度计的最小电极距离，必需在结构设计和工艺实现中考虑该因素，从而保证结构设计的安全性，以使得隧道加速度计能够正常工作．     

高频响MEMS石墨烯压力传感器设计

为了满足在恶劣环境下爆炸冲击波压力的测量需求,提出了一种结构为上层“膜+凸柱”与下层“十字梁”的高频响MEMS石墨烯压力传感器。使用ANSYS workbench软件对该结构进行分析,结果表明,其频响为1.34 MHz,在满量程60 MPa情况下,十字梁根部位置处石墨烯的应变最高可达0.259%。最后,使用方块电阻计算方法对石墨烯电阻值进行预估。为高频响石墨烯压力传感器的设计提供了一定的可行性的结构方案。     

面内微陀螺结构设计及模态测试

为了提升微机械陀螺在应用中的性能,需要巧妙设计陀螺结构来提高陀螺灵敏度.本文针对面内驱动/检测的微陀螺结构,进行了理论设计和Ansys有限元仿真分析验证,实现了微陀螺结构的模态匹配.通过测试质量块上分布导线产生的动生电动势的实验方法获得陀螺的幅频特性曲线,测量结果表明,微陀螺结构驱动方向频率为7 078.1 Hz(品质因数达643.2),检测方向频率为7 068.9 Hz (品质因数达1 010.7),结构灵敏度可达52.3 nm/(°/s),与理论期望值基本相符.这将为今后设计更高灵敏度的微陀螺式结构传感器提供理论依据及测试方法.     

一种射频MEMS开关高平整度牺牲层的制备方法

牺牲层工艺是制作MEMS开关的重要工艺,牺牲层平整度差会导致开关上电极变形,进而影响MEMS开关的性能.提出了一种高平整度聚酰亚胺牺牲层的制备方法,采用了自然平流法与双层牺牲层结合的方式.首先研究了温度对聚酰亚胺流动速度的影响,极大地缩短了自然平流法所需要的时间.自然平流法的局限性在于无法彻底解决聚酰亚胺牺牲层平坦度差的问题,之后可采用AZ5214光刻胶作为第二层牺牲层,进一步提高了牺牲层的平整度.固化后的聚酰亚胺性质稳定,不与酸碱反应,为光刻胶作为第二层牺牲层提供了条件.